Για τη διατήρηση της ομοιομορφίας ± 0,5 μοιρών στις μονάδες ελέγχου θερμοκρασίας προγραμματιστών φωτοανθεκτικού, πώς επηρεάζει η δημιουργία αναταράξεων του θερμαντήρα εισόδου PFA το πάχος του στρωματικού οριακού στρώματος κατάντη;

Ο Περιορισμός Ομοιομορφίας Θερμοκρασίας στην Επεξεργασία φωτοανθεκτικού

Οι μονάδες ελέγχου θερμοκρασίας προγραμματιστή φωτοανθεκτικού για λιθογραφία ημιαγωγών απαιτούν ομοιομορφία ±0,5 μοιρών σε όλο το υγρό ανάπτυξης που εξέρχεται από το τμήμα θέρμανσης. Η μη{2}}μη ομοιόμορφη θερμοκρασία προκαλεί διακυμάνσεις στον ρυθμό αντίδρασης του προγραμματιστή, προκαλώντας κρίσιμες διακυμάνσεις διαστάσεων σε όλο το πλακίδιο. Η δομή της ροής του ρευστού που εισέρχεται στον θερμαντήρα καθορίζει πόσο καλά αναμιγνύεται η θερμική ενέργεια μετά τη διέλευση από το τμήμα θέρμανσης PFA. Η ποσοτική ανάλυση από συστήματα λιθογραφίας 22 τροχιών δείχνει ότι οι σχεδιασμοί θερμαντικών PFA που ενσωματώνουν γεννήτριες στροβιλισμού εισόδου μειώνουν το πάχος της στρωτής οριακής στρώσης κατάντη κατά 60% έως 70%, επιτυγχάνοντας την απαιτούμενη ομοιομορφία εντός 150 mm από την έξοδο του θερμαντήρα έναντι 350 mm για ομαλούς σχεδιασμούς εισόδου.

Ανάπτυξη στρωματικού οριακού στρώματος και θερμική ανάμιξη

Όταν το υγρό ανάπτυξης εισέρχεται σε έναν λείο σωλήνα θερμαντήρα PFA, η κατάσταση απουσίας-ολίσθησης στον τοίχο δημιουργεί ένα στρωτό οριακό στρώμα που αναπτύσσεται κατά μήκος της διαδρομής ροής. Το πλήρως ανεπτυγμένο στρωτό προφίλ ταχύτητας παράγει μια παραβολική κατανομή όπου το υγρό στο κέντρο κινείται διπλάσια από τη μέση ταχύτητα ενώ το ρευστό κοντά στον τοίχο κινείται αργά. Αυτό το προφίλ ταχύτητας δημιουργεί αντίστοιχα προφίλ θερμοκρασίας όταν εφαρμόζεται θερμότητα στον τοίχο. Το πάχος του θερμικού οριακού στρώματος δ_th ακολουθεί το δ_th=4.64 × x × Re^(-0,5) × Pr^(-0,33), όπου x είναι η απόσταση από την είσοδο. Για τυπική ροή ανάπτυξης φωτοανθεκτικού (Re 1200, Pr 7, 80 μοίρες), το θερμικό οριακό στρώμα φτάνει στο κέντρο του σωλήνα στα 280 mm από την είσοδο του θερμαινόμενου τμήματος. Πριν από αυτή την απόσταση, υπάρχει ένας κεντρικός πυρήνας ρευστού που δεν έχει έρθει σε επαφή με το θερμαινόμενο τοίχωμα, παράγοντας ακτινικές διαφορές θερμοκρασίας από 1,5 έως 2,0 μοίρες.

Μηχανισμοί δημιουργίας αναταράξεων στην είσοδο

Οι είσοδοι του θερμαντήρα PFA που έχουν σχεδιαστεί με στατικούς αναμικτήρες ή ελικοειδή πτερύγια αναγκάζουν το ρευστό ανάπτυξης σε περιστροφική κίνηση που διακόπτει την ανάπτυξη του οριακού στρώματος. Η υπολογιστική ρευστοδυναμική μοντελοποίηση ενός θερμαντήρα PFA διαμέτρου 25 mm με τέσσερα-πτερύγια εισόδου ελικοειδή εκκίνησης δείχνει εφαπτομενική συνιστώσα ταχύτητας 0,8 m/s που προστίθεται στην αξονική ταχύτητα 1,2 m/s. Ο προκύπτων αριθμός στροβιλισμού 0,67 δημιουργεί δευτερεύουσες ροές που μεταφέρουν συνεχώς ρευστό από το θερμαινόμενο τοίχωμα στο κέντρο και πίσω. Οι μετρήσεις ταχύτητας με λέιζερ Doppler επιβεβαιώνουν ότι το πάχος του στρωτού οριακού στρώματος στα 100 mm από την έξοδο του πτερυγίου είναι 0,8 mm, σε σύγκριση με 2,3 mm για μια ομαλή είσοδο στην ίδια απόσταση. Το λεπτότερο οριακό στρώμα σημαίνει ότι το θερμαινόμενο υγρό φτάνει στο κέντρο νωρίτερα, μειώνοντας το μήκος θερμικής εισόδου από 280 mm σε 110 mm.

Εμπορία πτώσης πίεσης-Απενεργοποίηση για τη δημιουργία αναταραχών

Οι αναταράξεις που δημιουργούνται στην είσοδο για τη βελτίωση της ομοιομορφίας της θερμοκρασίας καταναλώνουν ενέργεια άντλησης μέσω αυξημένης πτώσης πίεσης. Για έναν λείο σωλήνα θερμαντήρα PFA στο Re 1200, η ​​πτώση πίεσης είναι 0,8 kPa ανά μέτρο. Η προσθήκη ελικοειδών πτερυγίων εισόδου αυξάνει την πτώση πίεσης στα 2,1 kPa ανά μέτρο, αύξηση 162%. Σχέδια χαμηλού-στροβιλισμού που χρησιμοποιούν τέσσερα πτερύγια με γωνία 30 μοιρών παράγουν μέτριο στροβιλισμό (αριθμός στροβιλισμού 0,4) με πτώση πίεσης 1,4 kPa ανά μέτρο και μήκος θερμικής εισόδου 170 mm, που μπορεί να επαρκεί για μικρότερα συγκροτήματα θερμαντικών σωμάτων. Η απαιτούμενη αύξηση της πτώσης πίεσης πρέπει να εξισορροπηθεί με τη διαθέσιμη κεφαλή της αντλίας. Για μετασκευές, οι μηχανικοί θα πρέπει να επαληθεύσουν ότι η υπάρχουσα αντλία κυκλοφορίας μπορεί να αποδώσει τα πρόσθετα 0,6 έως 1,3 kPa χωρίς σπηλαίωση ή μείωση της ροής.

Αλληλεπίδραση πάχους τοιχώματος με θερμική ανάμειξη

Το πάχος του τοιχώματος του PFA δεν επηρεάζει άμεσα τον στροβιλισμό του ρευστού, αλλά επηρεάζει την ικανότητα του σχεδιαστή του θερμαντήρα να ενσωματώνει χαρακτηριστικά στροβιλισμού. Οι σωλήνες PFA με παχύ{{1} τοίχωμα (2,5 mm έως 3,0 mm) μπορούν να διαμορφωθούν με ενσωματωμένα ελικοειδή πτερύγια ως μέρος της δομής PFA, εξαλείφοντας την ανάγκη για ξεχωριστούς προαγωγούς μεταλλικών στροβιλισμών που θα μπορούσαν να προκαλέσουν μόλυνση. Το PFA λεπτού-τοιχώματος (1,5 mm) δεν έχει τη μηχανική αντοχή για να υποστηρίξει χυτευμένα πτερύγια, που απαιτούν χωριστούς εισαγόμενους αναμικτήρες που δημιουργούν πρόσθετη πτώση πίεσης και πιθανές θέσεις παραγωγής σωματιδίων. Για εφαρμογές φωτοανθεκτικών όπου η μόλυνση από σωματίδια πρέπει να παραμείνει κάτω από 0,03 σωματίδια ανά mL στα 0,1 μm, τα χυτευμένα ενσωματωμένα πτερύγια σε τοιχώματα PFA 2,2 mm έως 2,5 mm αντιπροσωπεύουν την προτιμώμενη κατασκευή, καθώς η συνεχής επιφάνεια PFA εξαλείφει τις διεπαφές μεταλλικών{12} πολυμερών.

Uniformity Performance by Inlet Design

Συμβατότητα χημείας προγραμματιστή με χαρακτηριστικά Turbulence

Το υλικό οποιασδήποτε εισαγόμενης συσκευής στροβιλισμού πρέπει να ταιριάζει με τη χημεία του προγραμματιστή. Οι κατασκευαστές υδροξειδίου τετραμεθυλαμμωνίου σε συγκέντρωση 2,38% είναι εξαιρετικά διαβρωτικοί στο αλουμίνιο και σε ορισμένους ανοξείδωτους χάλυβες. Τα χυτευμένα πτερύγια PFA{3}}εξουδετερώνουν πλήρως τις ανησυχίες σχετικά με τη χημική συμβατότητα. Για σχέδια που απαιτούν ενσωματωμένους αναμικτήρες, τα μόνα αποδεκτά υλικά είναι ο ανοξείδωτος χάλυβας με επίστρωση τιτανίου-. Έχουν συμβεί αστοχίες πεδίου από τους κατασκευαστές φθοριοπολυμερών που επιτέθηκαν σε αναμικτήρες ανοξείδωτου χάλυβα 316L, απελευθερώνοντας ιόντα σιδήρου και χρωμίου που αλλάζουν τη δραστηριότητα του προγραμματιστή. Όταν καθορίζετε θερμαντήρες PFA για κατασκευαστές φωτοανθεκτικών, απαιτήστε όλες οι βρεγμένες επιφάνειες, συμπεριλαμβανομένων τυχόν χαρακτηριστικών δημιουργίας στροβιλισμού, να είναι κατασκευασμένες από PFA ή τιτάνιο, χωρίς εκτεθειμένο ανοξείδωτο χάλυβα.

Οδηγίες προδιαγραφών για συστήματα λιθογραφίας τροχιάς

Για τη διατήρηση της ομοιομορφίας ±0,5 μοιρών στον έλεγχο θερμοκρασίας ανάπτυξης φωτοανθεκτικού υλικού, καθορίστε θερμαντήρες PFA με χυτευμένα ελικοειδή πτερύγια εισαγωγής που επιτυγχάνουν αριθμό στροβιλισμού τουλάχιστον 0,5. Το απαιτούμενο πάχος τοιχώματος για χυτευμένα πτερύγια είναι τουλάχιστον 2,2 mm, γεγονός που παρέχει επίσης επαρκή χημικό φράγμα για 2,38% TMAH στους 80 βαθμούς. Ζητήστε επικύρωση υπολογιστικής δυναμικής ρευστών ή επικύρωσης ταχύτητας Doppler λέιζερ από τον προμηθευτή που δείχνει το προβλεπόμενο μήκος θερμικής εισόδου για τη συγκεκριμένη διάμετρο σωλήνα και το ρυθμό ροής της εφαρμογής. Για νέα σχέδια συστημάτων, τοποθετήστε τη θερμάστρα έτσι ώστε να υπάρχουν τουλάχιστον 150 mm ευθύγραμμου σωλήνα μεταξύ της εξόδου του θερμαντήρα και του σημείου ανίχνευσης θερμοκρασίας, επιτρέποντας την πλήρη θερμική ανάμειξη πριν από τη μέτρηση. Για εφαρμογές μετασκευής όπου η υπάρχουσα χωρητικότητα της αντλίας περιορίζει την πτώση πίεσης στα 1,5 kPa/m, ο σχεδιασμός πτερυγίων 30 μοιρών παρέχει αποδεκτή ομοιομορφία για τις περισσότερες διαδικασίες λιθογραφίας, διατηρώντας παράλληλα επαρκή ροή. Όταν ζητάτε προσφορές, καθορίστε τον τύπο του προγραμματιστή, τη συγκέντρωση και το εύρος ρυθμού ροής, ώστε ο προμηθευτής να μπορεί να μεγεθύνει κατάλληλα τα χαρακτηριστικά αναταράξεων, καθώς η γεωμετρία πτερυγίων βελτιστοποιημένη για μία κατάσταση ροής μπορεί να είναι αναποτελεσματική σε άλλες.