ייצור מוליכים למחצה אינו סלחני מבחינת דיוק. ככל שמספר הטרנזיסטורים ממוזער ומספר המעגלים גדל, אפילו רמות מינימליות של שינויים סביבתיים עלולות לגרום לפגמים, אובדן תפוקה או כשל אמינות סופי. אין ספק שההיבט החשוב והמוזנח ביותר בתהליך נטול פגמים הוא בקרת לחות. ביצועי שיא אינם מבוססים רק על ציוד חדר נקי לחדרי מוליכים למחצה חדיש, אלא גם על שיטות ייבוש לחות לחדרי נקי לחדרי מוליכים למחצה המעודנות בקפידה תוך התמקדות בפרמטרים ספציפיים של תהליך.

תפקיד הלחות בייצור מוליכים למחצה

לחות אינה רק מותרות - היא גורם חשוב במתקני ייצור מוליכים למחצה. לחות בלתי מבוקרת מהווה את הסכנות הבאות:

• חמצון של משטחי פרוסות רגישים
• פריקה אלקטרוסטטית (ESD), במיוחד בתנאי לחות נמוכה
• זיהום חלקיקים באמצעות היצמדות אדי מים
• קורוזיה הנגרמת מלחות במהלך שלבי האריזה והבדיקה

מכיוון שמכשירי מוליכים למחצה מיוצרים כיום בקנה מידה ננומטרי, סיכונים אלה גדלים. לכן, בקרת לחות של מוליכים למחצה אינה רק רעיון טוב - זוהי הכרח טכני.

להבין חדר נקי של מוליכים למחצה

מפעלים לייצור מוליכים למחצה, או fabs, בנויים עם רמות חלקיקים נמוכות במיוחד הנישאות באוויר, תנודות טמפרטורה ולחות. חדרים נקיים מסווגים לפי מספר וקוטר החלקיקים המקובלים למטר מעוקב לפי סיווג ISO או תקן פדרלי 209E.

בסביבה זו, ציוד חדר נקי של מוליכים למחצה לא רק מווסת את זרימת האוויר והסינון אלא גם מייצב את הטמפרטורה והלחות. שילוב מערכות חדר נקי חייב להבטיח שפרמטרי הסביבה יהיו הרמוניים. זה נכון במיוחד בפעולות עדינות כמו ליתוגרפיה, שקיעת אדים כימית (CVD) וחריטה.

ציוד חדר נקי קריטי למוליכים למחצה לבקרת סביבה

מפעלים מודרניים משתמשים במגוון ציוד בעל ביצועים גבוהים כדי לנטר את תנאי הסביבה. בניקיון האוויר ובקרת הלחות, הציוד הבא הוא החשוב ביותר:

• מסנני HEPA ו-ULPA: מסירים חלקיקים הנישאים באוויר בגודל של עד 0.12 מיקרון, תוך התייחסות לניקיון האוויר ולבקרת הלחות על ידי הבטחת דפוסי זרימת אוויר יציבים.
• מערכות HVAC לחדר נקי: מערכות חימום, אוורור ומיזוג אוויר ייעודיות מותאמות במיוחד לאזורים בודדים בחדר הנקי.
• מערכות ניטור סביבתיות: ערניות מתמידות ללחות, טמפרטורה וחלקיקים הנישאים באוויר, ומציעות התרעות בזמן אמת ורישום נתונים.
• יחידות ייבוש לחות: משולבות במערכות HVAC ברוב המקרים, אלו הן המניעים המרכזיים להשגת נקודות טל נמוכות במיוחד באזורים בעלי רגישות גבוהה.

כל הציוד לחדר הנקי של מוליכים למחצה חייב להיות מתוכנן עם תחזוקה נמוכה, תאימות ואמינות כדי להבטיח זמן הפעלה ויציבות תהליך.

טכניקות מתקדמות לייבוש לחות בחדרים נקיים של מוליכים למחצה

ויסות לחות אופטימלי בחדרי נקיון של מוליכים למחצה הוא אתגר טכנולוגי, במיוחד כאשר סביבת הלחות הסביבתית גבוהה או נמוכה מאוד, מה שמצריך צמחים (נמוכים עד -40°C או אפילו -60°C). כאן נכנסת לתמונה טכנולוגיית ייבוש הלחות בחדרי נקיון של מוליכים למחצה.

טכניקות ייבוש הלחות המועסקות הן:

• מסירי לחות יבשים: אלה משתמשים בחומר היגרוסקופי לייבוש אוויר והם אידיאליים ליישומים בעלי RH נמוך.
• מסירי לחות מבוססי קירור: הם מקררים אוויר כדי להוביל מים, אופטימליים לדרישות כלליות של בקרת לחות.
• מערכות היברידיות: יובש וקירור מעורבבים לתפקוד יעיל תחת תנאי בקרה קפדניים.

המערכות בנויות לעיתים קרובות עם יכולת חלוקה לאזורים, כאשר לאזורים השונים בחדר הנקי עשויות להיות רמות לחות שונות בהתאם לשלב התהליך ולרגישות הציוד.

יתרונות בקרת לחות משולבת של מוליכים למחצה

לשיטת בקרת לחות משולבת למחצה יש מספר יתרונות תפעוליים:

• תשואה משופרת: לחות עקבית מונעת פגמי לחות ומספקת יחס גבוה יותר של שבבים שמישים.
• זמן השבתה מופחת: מערכות בקרת סביבה אוטומטיות מפחיתות התעסקות ידנית וניפוי שגיאות למינימום מוחלט.
• תאימות והסמכה: עמידה בתקני ISO 14644 או הסמכת GMP הופכת לפשוטה יותר עם מערכות בקרה מצוינות בפעולה.
• יעילות אנרגטית: מערכות ייבוש לחות מתקדמות יכולות להיות חסכוניות באנרגיה אך נשלטות בגבולות צפופים.

בנוסף, עם אוטומציה של מפעלים המונעים על ידי בינה מלאכותית, מערכות בקרת לחות משולבות במערכות אחרות, כגון מערכות ביצוע ייצור (MES) ומערכות ניהול מבנים (BMS), כדי להיות בשליטה מרכזית ובעלות יכולת תחזוקה ניבויית.

מַסְקָנָה

בקרת לחות לאורך כל ייצור המוליכים למחצה היא לא פחות מדאגה משנית - היא גורם מהותי המאפשר איכות, עקביות ורווחיות. באמצעות טכנולוגיית חדר נקי מתקדמת של מוליכים למחצה ושיטות ייבוש לחות מתאימות של חדר נקי של מוליכים למחצה, מפעלים יכולים להשיג את הסבולות המדויקות הנדרשות לייצור שבבים מהדור הבא.

על ידי אימוץ מערכות בקרת לחות מבוססות מוליכים למחצה משולבות, חכמות וחסכוניות באנרגיה, אתם מציבים את עצמכם בעמדה המאפשרת לכם לעמוד בדרישות ההולכות וגדלות של שווקים, החל מבינה מלאכותית ו-IoT ועד לתעשיית הרכב והתעופה. בעולם שבו מיקרון אחד הוא קריטי, הסביבה שאתם יוצרים חשובה אף יותר.