半導(dǎo)體制造包括微芯片構(gòu)建中的許多濕法工序。例如，在各種制造工序之間經(jīng)常使用去離子水等液體和各種溶劑來(lái)清潔晶片表面和去除殘留的光刻膠。

在濕法蝕刻工序中，還可以使用其它更具侵蝕性的酸來(lái)幫助形成半導(dǎo)體設(shè)備本身的線和通孔。

在這些濕法工序中，所使用的清洗或蝕刻流體經(jīng)常被加熱以提高其效率。人們開(kāi)發(fā)了用于半導(dǎo)體制造的各種流體加熱器，并且這些加熱器通常使用含氟聚合物來(lái)構(gòu)造接觸液體的部件（即加熱器中實(shí)際與待加熱流體接觸的部分）。

這些應(yīng)用通常使用以下兩種特殊類型的含氟聚合物：聚四氟乙烯（PTFE）和可溶性四氟乙烯（PFA）。當(dāng)批次需求量較少，使用PFA所需的模具分?jǐn)偝杀据^高的時(shí)候，PTFE尤其廣泛地應(yīng)用于泵和閥門和其它接觸液體的部件。本文將考查這兩種材料在半導(dǎo)體流體加熱器接觸液體的表面上使用的適宜性，特別是在制造下一代微芯片中的適宜性。

在先進(jìn)的半導(dǎo)體制造設(shè)備中，設(shè)備的幾何尺寸量級(jí)現(xiàn)已達(dá)到10納米級(jí)；而幾家最大的芯片制造商已經(jīng)宣布開(kāi)始7納米技術(shù)節(jié)上的產(chǎn)能爬升。

在這些尺寸量級(jí)下，芯片的電路密度高得令人難以置信。因此導(dǎo)致芯片故障的微粒污染成為一個(gè)主要的問(wèn)題。因而用于制造這些前沿芯片的制造設(shè)備必須采用確保工藝純度的設(shè)計(jì)。雖然PTFE和PFA都是高純度材料，對(duì)腐蝕性化學(xué)品和嚴(yán)苛環(huán)境都具有優(yōu)異的抵抗力，且由于它們的擴(kuò)散系數(shù)低而成為出色的阻擋材料，但在這兩種材料中，PFA更不容易受到污染，因而更適合用于亞10 nm制程中接觸液體的部件。

雖然PTFE和PFA分子結(jié)構(gòu)和性能相似，但它們的加工方式有所不同。值得注意的是， PFA的加工工藝比PTFE的加工工藝成本更高。而工藝順序是這兩種材料哪種更適合半導(dǎo)體芯片制造的關(guān)鍵；下面的段落將會(huì)對(duì)此進(jìn)行介紹。

由于PTFE熔體粘度高，在加熱時(shí)，其分子結(jié)構(gòu)將阻止材料流動(dòng)。因此PTFE通常使用多工序加工方式。首先，將粉末狀的PTFE樹(shù)脂倒入模具中，然后在高壓下壓縮。值得注意的是，這些前道工序本身具有將污染物引入PTFE原料的風(fēng)險(xiǎn)。接下來(lái)，燒結(jié)PTFE棒料，隨后根據(jù)塊體的形狀和尺寸完成自適應(yīng)冷卻工序。最后，PTFE棒料被加工成合適的形狀，這是另一個(gè)存在污染風(fēng)險(xiǎn)的工序。如果PTFE棒料是干法加工的，那么引入污染物的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。然而，如果PTFE棒料是濕法加工的，污染的風(fēng)險(xiǎn)將變高。

相比之下，PFA的分子結(jié)構(gòu)允許熔融加工，因此PFA可以通過(guò)注塑成型等傳統(tǒng)的單一工序工藝進(jìn)行制造。注塑時(shí)，PFA材料會(huì)在的界面表面產(chǎn)生一層表皮，造成幾乎無(wú)法測(cè)量的表面粗糙度。

因此，PFA的加工不需要進(jìn)行任何后加工。加工工序確實(shí)會(huì)影響制造過(guò)程中與半導(dǎo)體工藝化學(xué)品接觸的聚合物的表面光潔度。此外，正如后面的段落將會(huì)進(jìn)行介紹的那樣，接觸液體的部件的表面光潔度是這些部件使用時(shí)排斥（或吸引）潛在污染物的關(guān)鍵。

塑料工業(yè)學(xué)會(huì)（簡(jiǎn)稱為“SPI”）已經(jīng)對(duì)塑料的表面加工及其相應(yīng)的平均粗糙度（簡(jiǎn)稱為“RA”）做了對(duì)應(yīng)。塑料工業(yè)學(xué)會(huì)的發(fā)現(xiàn)如表1所示。

表1：塑料工業(yè)學(xué)會(huì)提供的模具光潔度

在設(shè)備的幾何量級(jí)不斷降低的背景下，在半導(dǎo)體制造中用作液體接觸表面的材料表面粗糙度隨著人們對(duì)更高純度要求的增加而變得更加關(guān)鍵，這是因?yàn)楸砻娲植诙扰c顆粒生成直接相關(guān)。如表中所示，經(jīng)過(guò)機(jī)加工的塑料，如使用PTFE制造的，通常其平均粗糙度值為3.20RA,相比之下，大多數(shù)注塑成型的，如使用PFA制造的，均符合塑料工業(yè)學(xué)會(huì)的B-1 SPI標(biāo)準(zhǔn)或更高標(biāo)準(zhǔn)，典型的表面粗糙度為0.05至0.10μm （B-1）。從而，PFA的光潔度比PTFE同等產(chǎn)品的光潔度高98.4％。

出于所有這些考慮，用于半導(dǎo)體制造的流體加熱器的制造商Heateflex公司和半導(dǎo)體行業(yè)含氟聚合物流體管理解決方案的全球供應(yīng)商圣戈班高純系統(tǒng)業(yè)務(wù)部門決定考查各種PTFE和PFA部件的表面粗糙度。