Pooljuhtide tootmine on täpsuse osas halastamatu. Transistoride minimeerimise ja vooluringide suurendamise korral võib isegi minimaalne keskkonnamuutus põhjustada defekte, saagikuse langust või lõplikku töökindluse langust. Kahtlemata on defektivaba protsessi kõige olulisem ja tähelepanuta jäetud aspekt niiskuse reguleerimine. Tippjõudlus ei põhine mitte ainult tipptasemel pooljuhtide puhasruumi seadmetel, vaid ka pooljuhtide puhasruumi niiskuse eemaldamise tavadel, mida on hoolikalt täiustatud, keskendudes konkreetsetele protsessiparameetritele.

Niiskuse roll pooljuhtide tootmises

Niiskus pole lihtsalt luksus – see on pooljuhtide tootmisüksustes oluline tegur. Kontrollimatu niiskus tekitab järgmisi ohte:

• Tundlike vahvlipindade oksüdeerimine
• Elektrostaatiline lahendus (ESD), eriti madala õhuniiskusega tingimustes
• Osakeste saastumine veeauru kinnitumise kaudu
• Pakkimise ja katsetamise ajal niiskuse põhjustatud korrosioon

Kuna pooljuhtseadiseid toodetakse tänapäeval nanomeetri skaalal, on need riskid suurenenud. Seega pole pooljuhtide niiskusesisalduse reguleerimine lihtsalt hea mõte – see on tehniline kohustus.

Mõista pooljuhtide puhasruumi

Pooljuhtide tootmistehased ehk fabid on ehitatud nii, et õhus levivate osakeste tase, temperatuurikõikumine ja niiskus on äärmiselt madalad. Puhasruumid klassifitseeritakse vastavalt ISO või föderaalstandardi 209E klassifikatsioonile vastuvõetava osakeste arvu ja läbimõõdu järgi kuupmeetri kohta.

Selles keskkonnas ei reguleeri pooljuhtide puhasruumi seadmed mitte ainult õhuvoolu ja filtreerimist, vaid stabiliseerivad ka temperatuuri ja niiskust. Puhasruumi süsteemide integreerimine peab tagama keskkonnaparameetrite ühtlustamise. See kehtib eriti tundlike toimingute, näiteks litograafia, keemilise aurustamise (CVD) ja söövituse puhul.

Kriitiliste pooljuhtide puhasruumi seadmed keskkonnakontrolliks

Kaasaegsed tehased kasutavad keskkonnatingimuste jälgimiseks mitmesuguseid suure jõudlusega seadmeid. Õhu puhtuse ja niiskuse kontrollimisel on kõige olulisemad järgmised seadmed:

• HEPA ja ULPA filtrid: Eemaldavad õhus levivad osakesed suurusega kuni 0,12 mikronit, tagades stabiilse õhuvoolu mustri ja tagades õhu puhtuse ja niiskuse kontrolli.
• Puhasruumi HVAC-süsteemid: Spetsiaalsed kütte-, ventilatsiooni- ja kliimaseadmed on spetsiaalselt kohandatud puhasruumi üksikutele aladele.
• Keskkonnaseiresüsteemid: Jälgivad pidevalt niiskust, temperatuuri ja õhus levivaid tahkeid osakesi, pakkudes reaalajas hoiatusi ja andmete logimist.
• Niiskuse eemaldamise seadmed: Enamasti on need integreeritud HVAC-süsteemidesse ning need on ülimadalate kastepunktide saavutamise peamised tegurid ülitundlikes tsoonides.

Kõik pooljuhtide puhasruumi seadmed peavad olema konstrueeritud vähese hooldusega, ühilduvad ja töökindlad, et tagada tööaeg ja protsessi stabiilsus.

Täiustatud pooljuhtide puhasruumi õhuniisutuse tehnikad

Pooljuhtide puhasruumides optimaalne niiskuse reguleerimine on tehnoloogiline väljakutse, eriti kui ümbritseva õhuniiskus on kõrge või väga madal kastepunkt, mis nõuab taimi (kuni -40 °C või isegi -60 °C). Siin tulebki mängu pooljuhtide puhasruumide õhukuivatamise tehnoloogia.

Kasutatavad õhuniisutamise meetodid on järgmised:

• Adsorptsioonkuivatid: Need kasutavad õhu kuivatamiseks hügroskoopset materjali ja sobivad ideaalselt madala suhtelise õhuniiskusega rakenduste jaoks.
• Külmutuspõhised õhukuivatid: need jahutavad õhku vee transportimiseks, mis on optimaalne üldise niiskustaseme reguleerimise vajaduste rahuldamiseks.
• Hübriidsüsteemid: Kuivatusaine ja jahutusaine segatakse tõhusa toimimise tagamiseks rangete kontrollitingimuste all.

Süsteemid on sageli ehitatud tsoneerimisvõimalusega, kus puhasruumi üksikutel tsoonidel võib olla erinev niiskustase vastavalt protsessi etapile ja seadmete tundlikkusele.

Integreeritud pooljuhtide niiskuskontrolli eelised

Integreeritud pooljuhtide niiskuse reguleerimise meetodil on mitu tööeelist:

• Parem saagikus: ühtlane niiskus hoiab ära niiskusdefektid ja tagab suurema kasutatavate laastude osakaalu.
• Lühem seisakuaeg: automatiseeritud keskkonnajuhtimissüsteemid vähendavad käsitsi seadistamise ja veaotsingu absoluutse miinimumini.
• Vastavus ja sertifitseerimine: ISO 14644 või GMP sertifikaadi nõuete täitmine muutub suurepäraste juhtimissüsteemide abil lihtsamaks.
• Energiatõhusus: Täiustatud õhukuivatussüsteemid võivad olla energiatõhusad, kuid samas rangelt reguleeritavad.

Lisaks, kuna tehased on automatiseeritud ja tehisintellekti juhitavad, integreeritakse niiskuskontrollisüsteeme teistesse süsteemidesse, näiteks tootmise juhtimissüsteemidesse (MES) ja hoonehaldussüsteemidesse (BMS), et neid tsentraalselt juhtida ja ennustava hoolduse jaoks võimeliseks muuta.

Kokkuvõte

Niiskuse reguleerimine kogu pooljuhtide tootmise vältel on mitte vähem oluline kui teisejärguline mure – see on kvaliteedi, järjepidevuse ja kasumlikkuse lahutamatu osa. Kasutades täiustatud pooljuhtide puhasruumi tehnoloogiat ja sobivaid pooljuhtide puhasruumi õhuniiskuse eemaldamise meetodeid, saavad tehased saavutada järgmise põlvkonna kiipide tootmiseks vajalikud täpsed tolerantsid.

Integreeritud, intelligentsete ja energiasäästlike pooljuhtide niiskuskontrollisüsteemide kasutuselevõtuga asetate end positsioonile, kus saate rahuldada turgude kasvavaid nõudmisi alates tehisintellektist ja asjade internetist kuni autotööstuse ja lennunduseni. Maailmas, kus üks mikron on ülioluline, on teie loodud keskkond veelgi olulisem.