成功案例:快速接头在半导体设备冷却系统的应用

成功案例:快速接头在半导体设备冷却系统的应用

 

在半导体制造过程中,绝大多数关键设备都需要精密的冷却系统。这是因为半导体工艺对温度极其敏感,轻微的温度波动都会影响到芯片的良率、性能和可靠性。

 

例如,刻蚀系统中等离子体过高的温度可能破坏腔体材料和影响工艺稳定性;在薄膜沉积(Thin Film)阶段,温度波动会改变化学反应速率、气体扩散速度和等离子体特性,导致薄膜厚度、掺杂浓度或刻蚀速率不均匀。因此,这一类需要高温反应环境的设备通常会配备一套复杂且精密的冷却循环系统,对反应腔及其他设备模块实施高效冷却。

 

软管和快速接头是构成冷却循环系统的主要组成部件。冷却剂通过软管输送,并经由快速接头连接至需求模块(如图1所示)。常用的冷却剂有冷却水、乙二醇及电子氟化液,如何保证冷却系统高效的输送冷却剂并保证不泄漏成为了如今的一个挑战。

 

图1 连接工艺模块的软管和快速接头

图1 连接工艺模块的软管和快速接头

 

客户痛点:快速接头发生泄漏

 

 

某头部晶圆厂在实际生产过程中发现了异常:其购买的某国际知名半导体设备厂的薄膜沉积设备经常性发生冷却剂泄漏问题。该设备采用乙二醇作为冷却剂,冷却系统运行高温区间为 80~100℃。在运行了一段时间后,快速接头处会突然发生泄漏,其偶发和不确定性深深的困扰了相关工程师,也无法为此建立起有效的预防性维护(PM)计划。冷却剂泄漏不仅会破坏晶圆厂洁净室环境导致环境健康安全(EHS)问题,而且冷却系统异常将触发设备高温报警,持续失效可能导致宕机,严重影响设备可靠性、安全性以及工艺制程的稳定性。目前通过频繁更换快速接头的方法无法完全解决此类问题,严重影响了生产节奏,并且总拥有成本(TCO)高

 

经调查发现,客户快速接头发生泄漏的原因主要在于 O 形圈密封元件。O 形圈因其功能可靠、安装简便等优点,被广泛用作快速接头的密封件。然而,在涉及冷却剂的应用中(尤其是乙二醇和氟化液),橡胶类 O 形圈材料往往更容易发生加速老化与性能衰减,从而导致使用寿命的不稳定,并增加泄漏风险。为此,客户找到飞托克,以寻求帮助。

 

飞托克创新方案:PTFE密封快速接头的技术突破

 

 

针对客户的痛点,飞托克分析产品的失效机理,并依托在半导体流体连接领域的技术积累,提出使用 QTM 系列 PTFE 密封快速接头的解决方案。QTM 系列在该工况下,相较于原使用的产品有如下优势:

 

1. 密封材料:PTFE 密封取代橡胶材质 O 形圈

 

耐腐蚀性:PTFE 具有优异的化学兼容性,可耐受绝大部分化学物质。PTFE 材料能够抵抗大多数强酸、强碱和有机溶剂的侵蚀,甚至在极端条件下也能保持稳定。

 

自润滑性:低摩擦系数减少磨损,延长接头寿命。

 

2. 结构优化与操作便捷

 

双端关断:经过特殊设计具有低夹气和溢出。

 

防呆设计:多种颜色的带键 QTM 快速接头可供选择,防止在实际应用中不同介质管线的意外混用(如图 2 所示)。

 

图 2 带键 QTM 快速接头

图 2 带键 QTM 快速接头

 

安全便捷:推入式连接设计可使得操作更快捷,而且大接触面积的锁定机械装置能锁定管茎,确保使用时不会意外甩出。

 

3. 精准适配与快速交付

 

精准适配:可基于目前已使用的产品的端口类型进行定制化,无需对管路系统进行整体改造,可直接适配现有管路。图 3 展示了 QTM 系列可以提供的部分端口,更多的端口信息,请参考 QTM 系列 PTFE 密封快速接头样本

 

图3 QTM 系列提供多种端口类型

图3 QTM 系列提供多种端口类型

 

快速交付:飞托克凭借灵活的制造系统、成熟完善的供应链系统和仓储系统,能帮助客户节省采购和库存成本,实现快速交货。图 4 展示了飞托克常备有大量的库存。

 

图4 飞托克常备库存

图4 飞托克常备库存

 

客户价值:从成本控制到产能提升的多维收益

 

 

该客户对飞托克提出的方案进行了长期上机测试,其中QTM系列快速接头有效的解决了原来的冷却剂偶发的泄漏问题,帮助客户延长了PM周期,并且避免了异常宕机对生产制造的影响。另外,在类似的工况下,QTM系列还批量应用于多个国家的头部晶圆厂,并形成稳定供货。

 

作为流体管阀件的制造商,FITOK 不仅可以为晶圆厂、OEM 设备厂提供标准化产品,同时 FITOK 可针对客户需求进行故障分析并提供定制化解决方案,为客户解决痛点及难点,为半导体行业提供长期价值。详询 FITOK 或授权代理商。

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