Puolijohteiden valmistus on tarkkuuden suhteen armotonta. Kun transistoreita minimoidaan ja piirejä lisätään, jopa pienimmätkin ympäristön vaihtelut voivat johtaa vikoihin, saantohäviöön tai lopulliseen luotettavuuden pettämiseen. Epäilemättä tärkein ja laiminlyödyin osa virheetöntä prosessia on kosteuden hallinta. Huippusuorituskyky ei perustu pelkästään huippuluokan puolijohdepuhdastilalaitteisiin, vaan myös puolijohdepuhdastilan kosteudenpoistokäytäntöihin, jotka on tunnollisesti hiottu tiettyjä prosessiparametreja silmällä pitäen.

Kosteuden rooli puolijohteiden valmistuksessa

Kosteus ei ole vain ylellisyyttä – se on tärkeä tekijä puolijohdevalmistuslaitoksissa. Hallitsematon kosteus aiheuttaa seuraavia vaaroja:

• Herkkien kiekkopintojen hapettuminen
• Sähköstaattinen purkaus (ESD), erityisesti alhaisessa kosteudessa
• Hiukkasten saastuminen vesihöyryn kiinnittymisen kautta
• Kosteuden aiheuttama korroosio pakkaus- ja testausvaiheissa

Koska puolijohdekomponentteja valmistetaan nykyään nanometrimittakaavassa, nämä riskit ovat lisääntyneet. Joten puolijohteiden kosteuden hallinta ei ole vain hyvä idea – se on tekninen välttämättömyys.

Ymmärrä puolijohdepuhdastila

Puolijohdetehtaat eli fabit on rakennettu siten, että ilmassa olevien hiukkasten määrä, lämpötilan vaihtelu ja kosteus ovat erittäin alhaiset. Puhdastilat luokitellaan ISO- tai Federal Standard 209E -luokituksen mukaisesti hyväksyttävän hiukkasmäärän ja halkaisijan mukaan kuutiometriä kohden.

Tässä ympäristössä puolijohdepuhdastilalaitteet eivät ainoastaan ​​säätele ilmavirtausta ja suodatusta, vaan myös vakauttavat lämpötilaa ja kosteutta. Puhdastilajärjestelmien integroinnin on varmistettava, että ympäristöparametrit ovat harmonisoituja. Tämä pätee erityisesti herkkiin toimintoihin, kuten litografiaan, kemialliseen höyrypinnoitukseen (CVD) ja etsaukseen.

Kriittiset puolijohdepuhdastilalaitteet ympäristön hallintaan

Nykyaikaiset tehtaat käyttävät erilaisia ​​tehokkaita laitteita ympäristöolosuhteiden valvontaan. Ilmanpuhtauden ja kosteuden hallinnassa seuraavat laitteet ovat tärkeimpiä:

• HEPA- ja ULPA-suodattimet: Poistavat ilmassa olevia hiukkasia jopa 0,12 mikronin kokoisina, mikä parantaa ilman puhtautta ja kosteutta varmistamalla vakaat ilmavirtauskuviot.
• Puhdastilan LVI-järjestelmät: Erikoistuneet lämmitys-, ilmanvaihto- ja ilmastointijärjestelmät on räätälöity erityisesti puhdastilan yksittäisille alueille.
• Ympäristönvalvontajärjestelmät: Valvovat jatkuvasti kosteutta, lämpötilaa ja ilmassa olevia hiukkasia ja tarjoavat reaaliaikaisia ​​varoituksia ja tiedonkeruutoimintoja.
• Ilmankuivausyksiköt: Useimmissa tapauksissa LVI-järjestelmiin integroituina nämä ovat keskeisiä tekijöitä erittäin alhaisten kastepisteiden saavuttamisessa herkillä alueilla.

Kaikkien puolijohdepuhdashuoneen laitteiden on oltava suunniteltu mahdollisimman vähän huoltoa vaativiksi, yhteensopiviksi ja luotettaviksi käyttöajan ja prosessin vakauden varmistamiseksi.

Edistyneet puolijohdepuhdistustilojen kosteudenpoistotekniikat

Optimaalinen kosteuden säätö puolijohdepuhdastiloissa on teknologinen haaste, erityisesti silloin, kun ympäristön kosteus on korkea tai hyvin matala kastepiste, mikä vaatii kasveja (jopa -40 °C tai jopa -60 °C). Tässä kohtaa puolijohdepuhdastilojen kosteudenpoistotekniikka astuu kuvaan.

Käytetyt kosteudenpoistotekniikat ovat:

• Adsorptioilmankuivaimet: Nämä käyttävät hygroskooppista materiaalia ilman kuivaamiseen ja sopivat ihanteellisesti sovelluksiin, joissa suhteellinen kosteus on alhainen.
• Jäähdytyspohjaiset ilmankuivaimet: Ne jäähdyttävät ilmaa veden kuljettamiseksi, mikä on optimaalinen yleisiin kosteuden hallintavaatimuksiin.
• Hybridijärjestelmät: Kuivausaine ja jäähdytysaine sekoitetaan tehokkaan toiminnan takaamiseksi tiukoissa valvontaolosuhteissa.

Järjestelmät rakennetaan usein vyöhykejakoisina, jolloin puhdastilan yksittäisillä vyöhykkeillä voi olla eri kosteustasot prosessivaiheen ja laitteiden herkkyyden mukaan.

Integroidun puolijohdekosteudenhallinnan edut

Integroidulla puolijohdepohjaisella kosteudensäätömenetelmällä on useita toiminnallisia etuja:

• Parannettu saanto: Tasainen kosteus estää kosteusvirheitä ja tarjoaa suuremman käyttökelpoisten lastujen määrän.
• Lyhyempi seisokkiaika: Automatisoidut ympäristönhallintajärjestelmät minimoivat manuaalisen säätämisen ja virheenkorjauksen tarpeen.
• Vaatimustenmukaisuus ja sertifiointi: ISO 14644- tai GMP-sertifioinnin vaatimustenmukaisuus helpottuu erinomaisten ohjausjärjestelmien avulla.
• Energiatehokkuus: Edistykselliset kosteudenpoistojärjestelmät voivat olla energiatehokkaita ja silti tarkasti hallittuja.

Lisäksi, koska tehtaat automatisoidaan ja tekoälyä käytetään, kosteudensäätöjärjestelmiä integroidaan muihin järjestelmiin, kuten valmistuksenohjausjärjestelmiin (MES) ja kiinteistönhallintajärjestelmiin (BMS), jotta niitä voidaan ohjata keskitetysti ja ennakoivaan huoltoon.

Johtopäätös

Kosteuden hallinta koko puolijohdevalmistuksen ajan on vähintäänkin toissijainen huolenaihe – se on luontainen laadun, tasaisuuden ja kannattavuuden mahdollistaja. Käyttämällä edistynyttä puolijohdepuhdastilateknologiaa ja asianmukaisia ​​puolijohdepuhdastilan kosteudenpoistomenetelmiä tehtaat voivat saavuttaa seuraavan sukupolven sirujen valmistukseen vaadittavat tarkat toleranssit.

Hyödyntämällä integroituja, älykkäitä ja energiaa säästäviä puolijohdepohjaisia ​​kosteudensäätöjärjestelmiä asetat itsesi asemaan, jossa voit vastata markkinoiden kasvaviin vaatimuksiin tekoälystä ja esineiden internetistä autoteollisuuteen ja ilmailu- ja avaruusteollisuuteen. Maailmassa, jossa yksi mikroni on ratkaiseva, luomasi ympäristö on vieläkin tärkeämpi.