De productie van halfgeleiders stelt hoge eisen aan de nauwkeurigheid. Naarmate het aantal transistors wordt geminimaliseerd en de schakelingen toenemen, kunnen zelfs minimale omgevingsvariaties leiden tot defecten, opbrengstverlies of uiteindelijk betrouwbaarheidsverlies. Het belangrijkste, maar vaak over het hoofd geziene aspect van een defectvrij proces is ongetwijfeld de beheersing van de luchtvochtigheid. Optimale prestaties zijn niet alleen afhankelijk van de modernste cleanroomapparatuur voor halfgeleiders, maar ook van zorgvuldig verfijnde ontvochtigingsmethoden in die cleanrooms, met specifieke procesparameters als uitgangspunt.

De rol van luchtvochtigheid in de halfgeleiderproductie

Luchtvochtigheid is niet zomaar een luxe, maar een belangrijke factor in halfgeleiderproductiefaciliteiten. Ongecontroleerde luchtvochtigheid brengt de volgende risico's met zich mee:

• Oxidatie van gevoelige waferoppervlakken
• Elektrostatische ontlading (ESD), vooral bij lage luchtvochtigheid.
• Deeltjesverontreiniging door hechting van waterdamp
• Corrosie veroorzaakt door vocht tijdens de verpakkings- en testfasen.

Omdat halfgeleidercomponenten tegenwoordig op nanometerschaal worden geproduceerd, zijn deze risico's toegenomen. Daarom is vochtigheidsbeheersing in halfgeleiders niet zomaar een goed idee, maar een technische noodzaak.

Inzicht in cleanrooms voor halfgeleiders

Fabrieken voor de productie van halfgeleiders, ofwel 'fabs', worden gebouwd met extreem lage concentraties zwevende deeltjes, minimale temperatuurschommelingen en een lage luchtvochtigheid. Cleanrooms worden geclassificeerd op basis van het acceptabele aantal en de diameter van de deeltjes per kubieke meter volgens de ISO- of Federal Standard 209E-classificatie.

In deze omgeving regelt de cleanroomapparatuur voor halfgeleiders niet alleen de luchtstroom en filtratie, maar stabiliseert ook de temperatuur en luchtvochtigheid. De integratie van cleanroomsystemen moet ervoor zorgen dat de omgevingsparameters op elkaar zijn afgestemd. Dit is met name belangrijk bij delicate processen zoals lithografie, chemische dampafzetting (CVD) en etsen.

Kritische cleanroomapparatuur voor halfgeleiders ten behoeve van milieubeheer

Moderne fabrieken gebruiken diverse hoogwaardige apparatuur om de omgevingsomstandigheden te bewaken. Voor de beheersing van de luchtkwaliteit en luchtvochtigheid is de volgende apparatuur het belangrijkst:

• HEPA- en ULPA-filters: Verwijderen deeltjes in de lucht zo klein als 0,12 micron, waardoor de luchtkwaliteit en de luchtvochtigheid worden verbeterd door stabiele luchtstromen te garanderen.
• HVAC-systemen voor cleanrooms: Gespecialiseerde verwarmings-, ventilatie- en airconditioningssystemen zijn specifiek afgestemd op de afzonderlijke ruimtes van de cleanroom.
• Milieumonitoringssystemen: houden continu de luchtvochtigheid, temperatuur en zwevende deeltjes in de lucht in de gaten en bieden realtime waarschuwingen en gegevensregistratie.
• Ontvochtigingsunits: Deze zijn in de meeste gevallen geïntegreerd in HVAC-systemen en vormen de belangrijkste factor voor het bereiken van een extreem laag dauwpunt in zeer gevoelige zones.

Alle apparatuur voor de cleanroom voor halfgeleiders moet ontworpen zijn met het oog op weinig onderhoud, compatibiliteit en betrouwbaarheid om de bedrijfszekerheid en processtabiliteit te garanderen.

Geavanceerde ontvochtigingstechnieken voor cleanrooms in de halfgeleiderindustrie

Optimale vochtigheidsregeling in cleanrooms voor halfgeleiders is een technologische uitdaging, vooral wanneer de omgevingsvochtigheid hoog is of het dauwpunt zeer laag, waardoor planten nodig zijn (tot wel -40°C of zelfs -60°C). Dat is waar ontvochtigingstechnologie voor halfgeleidercleanrooms van pas komt.

De toegepaste ontvochtigingstechnieken zijn:

• Ontvochtigers met droogmiddel: Deze gebruiken hygroscopisch materiaal om de lucht te drogen en zijn ideaal voor toepassingen met een lage relatieve luchtvochtigheid.
• Luchtontvochtigers op basis van koeling: Deze koelen de lucht om water te transporteren, wat optimaal is voor algemene vochtigheidsregeling.
• Hybride systemen: Droogmiddel en koeling worden gecombineerd voor een effectieve werking onder strikte controleomstandigheden.

De systemen zijn vaak voorzien van zoneregeling, waarbij de afzonderlijke zones van de cleanroom verschillende vochtigheidsniveaus kunnen hebben, afhankelijk van de procesfase en de gevoeligheid van de apparatuur.

Voordelen van geïntegreerde halfgeleider-vochtigheidsregeling

Een geïntegreerde halfgeleider-gebaseerde vochtigheidsregelingsmethode biedt diverse operationele voordelen:

• Verbeterde opbrengst: Constante luchtvochtigheid voorkomt vochtgebreken en zorgt voor een hoger percentage bruikbare houtsnippers.
• Minder uitvaltijd: Geautomatiseerde systemen voor omgevingsbeheer beperken handmatig ingrijpen en foutopsporing tot een absoluut minimum.
• Naleving en certificering: Het voldoen aan ISO 14644 of GMP-certificering wordt eenvoudiger met uitstekende controlesystemen.
• Energie-efficiëntie: Geavanceerde ontvochtigingssystemen kunnen energiezuinig zijn en tegelijkertijd nauwkeurig worden geregeld.

Bovendien worden, nu chipfabrieken geautomatiseerd en AI-gestuurd zijn, vochtigheidsregelsystemen geïntegreerd in andere systemen, zoals productie-uitvoeringssystemen (MES) en gebouwbeheersystemen (BMS), zodat ze centraal aangestuurd en geschikt voor voorspellend onderhoud kunnen worden.

Conclusie

Het beheersen van de luchtvochtigheid tijdens de productie van halfgeleiders is niet zomaar een secundaire overweging; het is een essentiële factor voor kwaliteit, consistentie en winstgevendheid. Door gebruik te maken van geavanceerde cleanroomtechnologie en geschikte ontvochtigingsmethoden kunnen fabrieken de precieze toleranties bereiken die nodig zijn voor de productie van chips van de volgende generatie.

Door te kiezen voor geïntegreerde, intelligente en energiebesparende halfgeleidersystemen voor vochtigheidsregeling, bent u beter in staat om te voldoen aan de groeiende eisen van markten variërend van AI en IoT tot de automobiel- en ruimtevaartindustrie. In een wereld waar elke micron van belang is, is de omgeving die u creëert nog belangrijker.