अर्धचालक निर्माण सटीकता के मामले में बेहद संवेदनशील होता है। जैसे-जैसे ट्रांजिस्टर कम से कम होते जाते हैं और परिपथों का विस्तार होता जाता है, पर्यावरणीय परिवर्तन का न्यूनतम स्तर भी दोष, उत्पादन हानि, या अंतिम विश्वसनीयता विफलता का कारण बन सकता है। निस्संदेह, दोष-मुक्त प्रक्रिया का सबसे महत्वपूर्ण और उपेक्षित पहलू आर्द्रता नियंत्रण है। उच्चतम प्रदर्शन न केवल अत्याधुनिक अर्धचालक क्लीनरूम उपकरणों पर आधारित होता है, बल्कि विशिष्ट प्रक्रिया मापदंडों को ध्यान में रखते हुए सावधानीपूर्वक परिष्कृत अर्धचालक क्लीनरूम डीह्यूमिडिफिकेशन प्रथाओं पर भी आधारित होता है।

अर्धचालक निर्माण में आर्द्रता की भूमिका

आर्द्रता केवल एक विलासिता नहीं है—यह अर्धचालक निर्माण संयंत्रों में एक महत्वपूर्ण कारक है। अनियंत्रित आर्द्रता निम्नलिखित खतरे पैदा करती है:

• संवेदनशील वेफर सतहों का ऑक्सीकरण
• इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD), विशेष रूप से कम आर्द्रता की स्थिति में
• जल वाष्प के माध्यम से कण संदूषण
• पैकेजिंग और परीक्षण चरणों के दौरान नमी के कारण होने वाला संक्षारण

चूँकि आजकल अर्धचालक उपकरण नैनोमीटर पैमाने पर बनाए जाते हैं, इसलिए ये जोखिम बढ़ जाते हैं। इसलिए, अर्धचालक आर्द्रता नियंत्रण केवल एक अच्छा विचार नहीं है - यह एक तकनीकी अनिवार्यता है।

सेमीकंडक्टर क्लीनरूम को समझें

अर्धचालक निर्माण कारखानों, या फैब्स, का निर्माण अत्यंत कम वायुजनित कणों, तापमान में उतार-चढ़ाव और आर्द्रता के साथ किया जाता है। क्लीनरूम को आईएसओ या संघीय मानक 209ई वर्गीकरण के अनुसार प्रति घन मीटर कणों की स्वीकार्य संख्या और व्यास के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है।

इस वातावरण में, सेमीकंडक्टर क्लीनरूम उपकरण न केवल वायु प्रवाह और निस्पंदन को नियंत्रित करते हैं, बल्कि तापमान और आर्द्रता को भी स्थिर रखते हैं। क्लीनरूम प्रणालियों के एकीकरण से यह सुनिश्चित होना चाहिए कि पर्यावरणीय मानदंड सुसंगत हों। यह विशेष रूप से लिथोग्राफी, रासायनिक वाष्प निक्षेपण (सीवीडी), और नक्काशी जैसे नाजुक कार्यों में सच है।

पर्यावरण नियंत्रण के लिए महत्वपूर्ण अर्धचालक क्लीनरूम उपकरण

आधुनिक फ़ैब पर्यावरणीय परिस्थितियों की निगरानी के लिए उच्च प्रदर्शन वाले विभिन्न उपकरणों का उपयोग करते हैं। वायु स्वच्छता और आर्द्रता नियंत्रण में, निम्नलिखित उपकरण सबसे महत्वपूर्ण हैं:

• HEPA और ULPA फिल्टर: 0.12 माइक्रोन जितने छोटे वायुजनित कणों को हटाते हैं, तथा स्थिर वायुप्रवाह पैटर्न सुनिश्चित करके वायु स्वच्छता और आर्द्रता नियंत्रण को सुनिश्चित करते हैं।
• क्लीनरूम एचवीएसी प्रणालियां: विशिष्ट हीटिंग, वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग प्रणालियां विशेष रूप से क्लीनरूम के अलग-अलग क्षेत्रों के लिए तैयार की जाती हैं।
• पर्यावरण निगरानी प्रणालियां: आर्द्रता, तापमान और वायुजनित कणों के प्रति सदैव सतर्क, वास्तविक समय पर चेतावनी और डेटा लॉगिंग प्रदान करती हैं।
• डीह्यूमिडिफिकेशन इकाइयां: अधिकांश मामलों में एचवीएसी प्रणालियों में एकीकृत, ये उच्च-संवेदनशीलता वाले क्षेत्रों में अत्यंत कम ओस बिंदु प्राप्त करने में प्रमुख चालक हैं।

सेमीकंडक्टर क्लीनरूम के लिए सभी उपकरणों को कम रखरखाव, अनुकूलता और विश्वसनीयता के साथ डिजाइन किया जाना चाहिए ताकि अपटाइम और प्रक्रिया स्थिरता सुनिश्चित हो सके।

उन्नत सेमीकंडक्टर क्लीनरूम डीह्यूमिडिफिकेशन तकनीकें

सेमीकंडक्टर क्लीनरूम में इष्टतम आर्द्रता नियंत्रण एक तकनीकी चुनौती है, खासकर जब परिवेशीय आर्द्रता का वातावरण उच्च या बहुत कम ओसांक बिंदु वाला हो, जिसके लिए संयंत्रों (-40°C या यहाँ तक कि -60°C तक) की आवश्यकता होती है। यहीं पर सेमीकंडक्टर क्लीनरूम डीह्यूमिडिफिकेशन तकनीक काम आती है।

उपयोग में लाई जाने वाली आर्द्रता-निरार्द्रीकरण तकनीकें हैं:

• डिसीकैंट डिह्यूमिडिफायर्स: ये वायु को शुष्क करने के लिए हाइग्रोस्कोपिक सामग्री का उपयोग करते हैं और कम-आरएच अनुप्रयोगों के लिए आदर्श होते हैं।
• प्रशीतन-आधारित डीह्यूमिडिफायर: ये पानी के परिवहन के लिए हवा को ठंडा करते हैं, जो सामान्य स्तर की आर्द्रता नियंत्रण मांगों के लिए इष्टतम है।
• हाइब्रिड प्रणालियाँ: सख्त नियंत्रण स्थितियों के तहत प्रभावी कार्य के लिए डिसीकैंट और प्रशीतन को मिश्रित किया जाता है।

इन प्रणालियों का निर्माण प्रायः ज़ोनिंग क्षमता के साथ किया जाता है, जहां क्लीनरूम के अलग-अलग क्षेत्रों में प्रक्रिया चरण और उपकरण संवेदनशीलता के अनुसार अलग-अलग आर्द्रता स्तर हो सकते हैं।

एकीकृत अर्धचालक आर्द्रता नियंत्रण के लाभ

एकीकृत अर्धचालक आर्द्रता नियंत्रण विधि के कई परिचालन लाभ हैं:

• बेहतर उपज: लगातार आर्द्रता नमी संबंधी दोषों को रोकती है और उपयोगी चिप्स का उच्च अनुपात प्रदान करती है।
• कम डाउनटाइम: स्वचालित पर्यावरण नियंत्रण प्रणालियां मैनुअल छेड़छाड़ और डिबगिंग को बिल्कुल न्यूनतम स्तर तक कम कर देती हैं।
• अनुपालन एवं प्रमाणन: उत्कृष्ट नियंत्रण प्रणालियों के संचालन से आईएसओ 14644 या जीएमपी प्रमाणन का अनुपालन सरल हो जाता है।
• ऊर्जा दक्षता: उन्नत निरार्द्रीकरण प्रणालियां ऊर्जा-कुशल हो सकती हैं, तथापि इन्हें सीमित सीमाओं के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है।

इसके अलावा, फैब्स के स्वचालित और एआई-संचालित होने के साथ, आर्द्रता नियंत्रण प्रणालियों को अन्य प्रणालियों, जैसे विनिर्माण निष्पादन प्रणाली (एमईएस) और भवन प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) में एकीकृत किया जा रहा है, ताकि उन्हें केंद्रीय रूप से नियंत्रित किया जा सके और पूर्वानुमानित-रखरखाव-सक्षम बनाया जा सके।

निष्कर्ष

सेमीकंडक्टर निर्माण के दौरान आर्द्रता का नियंत्रण एक गौण चिंता का विषय है—यह गुणवत्ता, स्थिरता और लाभप्रदता का एक अंतर्निहित कारक है। उन्नत सेमीकंडक्टर क्लीनरूम तकनीक और उपयुक्त सेमीकंडक्टर क्लीनरूम डीह्यूमिडिफिकेशन विधियों का उपयोग करके, फ़ैब अगली पीढ़ी के चिप्स के निर्माण के लिए आवश्यक सटीक सहनशीलता प्राप्त कर सकते हैं।

एकीकृत, बुद्धिमान और ऊर्जा-बचत करने वाले सेमीकंडक्टर आर्द्रता नियंत्रण प्रणालियों को अपनाकर, आप खुद को AI और IoT से लेकर ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस तक के बाज़ारों की बढ़ती माँगों को पूरा करने की स्थिति में रखते हैं। ऐसी दुनिया में जहाँ एक माइक्रोन महत्वपूर्ण है, आपके द्वारा बनाया गया वातावरण और भी महत्वपूर्ण है।