Les pompes LEWA utilisées dans les process complexes de nettoyage des plaquettes de silicium

Le nettoyage joue un rôle essentiel dans la production de plaquettes de silicium (wafers) ; il garantit la bonne conductivité et le bon fonctionnement des circuits intégrés produits au cours de ce processus. Les plaquettes sont traitées avec une précision nanométrique en de nombreuses étapes et nettoyées plusieurs fois au cours du processus. Le nettoyage avancé utilise du CO2 supercritique, un gaz liquéfié, (SCCO2) qui apporte de nombreux avantages, dont notamment celui de faciliter l'élimination des particules métalliques. Une expérience de la manipulation des gaz liquéfiés, telle que LEWA la possède, est essentielle pour répondre de manière fiable aux exigences de ce type de procédé. LEWA propose des pompes à diaphragme ECOFLOW et Triplex personnalisées dédiées à cette application. Ces dernières sont certifiées compatibles avec les salles blanches, conformément aux normes et aux directives en vigueur.

Les composants électroniques tels que les circuits intégrés (CI) sont produits à partir de plaquettes de silicium. Ils sont les composants de base de tous les appareils électroniques, notamment les ordinateurs portables, les tablettes, les smartphones, les appareils photo et les téléviseurs LCD. La production de plaquettes repose sur un processus complexe qui comprend plus de 100 étapes de production sur plusieurs semaines. Le nettoyage, un processus essentiel, a lieu à plusieurs reprises à différentes étapes de la production. Auparavant, il était réalisé principalement à l'aide d'un bain à ultrasons avec des solvants/eau. Néanmoins, cette méthode consomme beaucoup de ressources, dont une grande quantité de fluides et d'additifs chimiques, pour un résultat imparfait.

Le nettoyage au CO₂ supercritique (SCCO2) présente de nombreux avantages pour l'industrie des semi-conducteurs. « Le processus de nettoyage des wafers implique un développement continu » explique Joachim Bund, Responsable des ventes Industrie des procédés et Downstream chez LEWA. « De nombreux fabricants renommés de l'industrie des semi-conducteurs se sont entièrement convertis au processus de nettoyage au dioxyde de carbone avec nos pompes à diaphragme. »

Un nettoyage SCC02 économique et écologique

LEWA propose des pompes doseuses compatibles avec les salles blanches, équipées de membranes sandwich en PTFE particulièrement bien adaptées à ce processus. La fiabilité, la nettoyabilité et la précision du dosage sont des aspects essentiels de cette application. Un signal de rupture de membrane spécialement développé apporte une sécurité supplémentaire au processus. La pompe à diaphragme, installée directement dans l’armoire de nettoyage de plaquettes, comprime le CO2 liquide à 75 bars. « A l'étape suivante, le C02 est chauffé à 35°C par un échangeur de chaleur et injecté dans la chambre de pression », explique Claudia Schweitzer, chef de produit chez LEWA. À ce moment-là, le CO₂ atteint son état supercritique, entre celui de gaz et de liquide. Dans cet état, il possède d'excellentes propriétés de solvant contre certaines impuretés non polaires comme la résine et les particules, et peut pénétrer dans les plus petits interstices des wafers grâce à sa faible viscosité. Après le nettoyage, la plaquette est rincée avec du CO2 pur afin d’éliminer tout résidu. La pression est ensuite abaissée, ce qui provoque la sublimation du CO2. Grâce à ce passage direct en phase gazeuse, tous les composants sont séchés et exempts de solvants. Le nettoyage avec SCCO2 a l'avantage d'être plus écologique et plus économique que les procédés conventionnels.

Une enveloppe de refroidissement supplémentaire pour la chaleur générée par la compression

Le refroidissement est toujours un problème clé lors du transport de gaz liquéfié. La compression dans la tête de pompe génère de la chaleur. Lorsque liquide est proche de sa pression de vaporisation, il passe à l'état gazeux. Cela peut provoquer une cavitation pendant la course d'aspiration, ce qui rend nécessaire l'utilisation d'une enveloppe de refroidissement supplémentaire pour la tête de pompe. Le refroidissement améliore également le rendement hydraulique de la pompe.
Le choix des matériaux pour les pièces en contact avec le fluide est adapté au processus spécifique. Ils comprennent, par exemple, la réduction de la proportion de métaux entrant en contact avec le fluide et un état de surface particulière de la tête de pompe. Ces paramètres individuels varient en fonction du processus et sont ajustés à l'aide avec des tailles et des raccords différents pour les pompes.