Výroba polovodičů je neúprosná, co se týče přesnosti. S minimalizací počtu tranzistorů a zvyšováním počtu obvodů může i minimální úroveň odchylek od prostředí vést k vadám, ztrátě výtěžnosti nebo konečnému selhání spolehlivosti. Nejdůležitějším a zároveň zanedbávaným aspektem bezvadného procesu je nepochybně regulace vlhkosti. Špičkový výkon není založen pouze na nejmodernějším vybavení pro čisté prostory s polovodiči, ale také na postupech odvlhčování v čistých prostorách s polovodiči, které jsou pečlivě zdokonalovány s ohledem na specifické procesní parametry.

Role vlhkosti ve výrobě polovodičů

Vlhkost není jen luxus – je to důležitý faktor v zařízeních na výrobu polovodičů. Nekontrolovaná vlhkost představuje následující nebezpečí:

• Oxidace citlivých povrchů destiček
• Elektrostatický výboj (ESD), zejména v podmínkách nízké vlhkosti
• Kontaminace částicemi v důsledku připojení vodní páry
• Koroze způsobená vlhkostí během fází balení a testování

Vzhledem k tomu, že se dnes polovodičové součástky vyrábějí v nanometrovém měřítku, jsou tato rizika zvýšená. Regulace vlhkosti polovodičů tedy není jen dobrý nápad – je to technická nutnost.

Pochopte polovodičové čisté prostory

Továrny na výrobu polovodičů, neboli faby, jsou postaveny s extrémně nízkými hladinami částic ve vzduchu, kolísáním teploty a vlhkosti. Čisté prostory jsou klasifikovány z hlediska přijatelného počtu a průměru částic na metr krychlový podle klasifikace ISO nebo federální normy 209E.

V tomto prostředí polovodičová zařízení pro čisté prostory nejen regulují proudění vzduchu a filtraci, ale také stabilizují teplotu a vlhkost. Integrace systémů pro čisté prostory musí zajistit harmonizaci parametrů prostředí. To platí zejména pro choulostivé operace, jako je litografie, chemické nanášení z plynné fáze (CVD) a leptání.

Kritické polovodičové vybavení pro čisté prostory pro kontrolu prostředí

Moderní továrny používají různá zařízení s vysokým výkonem k monitorování podmínek prostředí. Pro regulaci čistoty vzduchu a vlhkosti jsou nejdůležitější následující zařízení:

• HEPA a ULPA filtry: Odstraňují částice ze vzduchu o velikosti až 0,12 mikronu, čímž zajišťují čistotu vzduchu a kontrolu vlhkosti tím, že zajišťují stabilní proudění vzduchu.
• Systémy HVAC pro čisté prostory: Specializované systémy vytápění, větrání a klimatizace jsou konkrétně přizpůsobeny jednotlivým oblastem čistého prostoru.
• Systémy pro monitorování životního prostředí: Neustále sledují vlhkost, teplotu a částice ve vzduchu a nabízejí varování a zaznamenávání dat v reálném čase.
• Odvlhčovací jednotky: Ve většině případů integrované do systémů HVAC jsou klíčovými faktory pro dosažení ultranízkých rosných bodů ve vysoce citlivých zónách.

Veškeré vybavení pro čisté prostory s polovodiči musí být navrženo s nízkými nároky na údržbu, kompatibilitou a spolehlivostí, aby byla zajištěna provozuschopnost a stabilita procesu.

Pokročilé techniky odvlhčování v čistých prostorách s polovodičovými systémy

Optimální regulace vlhkosti v čistých prostorách pro polovodiče je technologickou výzvou, zejména pokud je okolní vlhkost prostředí s vysokým nebo velmi nízkým rosným bodem, což vyžaduje provozní prostředí (až -40 °C nebo dokonce -60 °C). A právě zde přichází na řadu technologie odvlhčování v čistých prostorách pro polovodiče.

Používané techniky odvlhčování jsou:

• Adsorpční odvlhčovače: Tyto odvlhčovače využívají hygroskopický materiál k vysušení vzduchu a jsou ideální pro aplikace s nízkou relativní vlhkostí.
• Odvlhčovače na bázi chlazení: Chladí vzduch pro přepravu vody, což je optimální pro obecné požadavky na regulaci vlhkosti.
• Hybridní systémy: Vysoušecí a chladicí médium jsou smíchány pro efektivní funkci za přísně kontrolovaných podmínek.

Systémy jsou často konstruovány s možností zónování, kde jednotlivé zóny čistého prostoru mohou mít různé úrovně vlhkosti v závislosti na fázi procesu a citlivosti zařízení.

Výhody integrované polovodičové regulace vlhkosti

Integrovaná polovodičová metoda regulace vlhkosti má několik provozních výhod:

• Zvýšený výtěžek: Konzistentní vlhkost zabraňuje vzniku vad vlhkosti a zajišťuje vyšší podíl použitelných štěpků.
• Snížení prostojů: Automatizované systémy pro řízení prostředí minimalizují ruční zásahy a ladění.
• Shoda a certifikace: Dosažení souladu s normou ISO 14644 nebo certifikací GMP se stává jednodušším s vynikajícími kontrolními systémy v provozu.
• Energetická účinnost: Pokročilé odvlhčovací systémy mohou být energeticky úsporné a zároveň řízené v rámci přísných limitů.

Kromě toho se s automatizací továren a jejich řízením pomocí umělé inteligence integrují systémy regulace vlhkosti do dalších systémů, jako jsou systémy pro řízení výroby (MES) a systémy řízení budov (BMS), aby byly centrálně řízeny a umožňovaly prediktivní údržbu.

Závěr

Řízení vlhkosti v průběhu výroby polovodičů není méně než druhořadým problémem – je to vnitřní faktor umožňující kvalitu, konzistenci a ziskovost. Využitím pokročilé technologie pro čisté prostory s polovodiči a vhodných metod odvlhčování v čistých prostorách s polovodiči mohou továrny dosáhnout přesných tolerancí potřebných pro výrobu čipů nové generace.

Zavedením integrovaných, inteligentních a energeticky úsporných polovodičových systémů pro regulaci vlhkosti se dostanete do pozice, kdy můžete splnit rostoucí požadavky trhů od umělé inteligence a internetu věcí až po automobilový a letecký průmysl. Ve světě, kde je klíčový jeden mikron, je prostředí, které vytváříte, ještě důležitější.