Výroba polovodičov je neúprosná, čo sa týka presnosti. Keďže sa počet tranzistorov minimalizuje a počet obvodov sa zvyšuje, aj minimálne úrovne zmien prostredia môžu viesť k chybám, strate výťažnosti alebo konečnému zlyhaniu spoľahlivosti. Nepochybne najdôležitejším a zanedbávaným aspektom bezchybného procesu je regulácia vlhkosti. Špičkový výkon nie je založený len na najmodernejších zariadeniach pre čisté priestory s polovodičmi, ale aj na postupoch odvlhčovania v čistých priestoroch s polovodičmi, ktoré sú dôsledne zdokonalené so zameraním na špecifické procesné parametre.

Úloha vlhkosti pri výrobe polovodičov

Vlhkosť nie je len luxus – je to dôležitý faktor v zariadeniach na výrobu polovodičov. Nekontrolovaná vlhkosť predstavuje nasledujúce riziká:

• Oxidácia citlivých povrchov doštičiek
• Elektrostatický výboj (ESD), najmä v podmienkach nízkej vlhkosti
• Kontaminácia časticami prostredníctvom pripojenia vodnej pary
• Korózia spôsobená vlhkosťou počas fázy balenia a testovania

Keďže polovodičové súčiastky sa dnes vyrábajú v nanometrových rozmeroch, tieto riziká sa zvyšujú. Regulácia vlhkosti polovodičov teda nie je len dobrý nápad – je to technická nevyhnutnosť.

Pochopte polovodičové čisté priestory

Továrne na výrobu polovodičov alebo fabry sú postavené s extrémne nízkou úrovňou častíc vo vzduchu, kolísaním teploty a vlhkosti. Čisté priestory sa klasifikujú podľa prijateľného počtu a priemeru častíc na meter kubický podľa klasifikácie ISO alebo federálnej normy 209E.

V tomto prostredí polovodičové zariadenia pre čisté priestory nielen regulujú prúdenie vzduchu a filtráciu, ale aj stabilizujú teplotu a vlhkosť. Integrácia systémov pre čisté priestory musí zabezpečiť harmonizáciu parametrov prostredia. Platí to najmä pre chúlostivé operácie, ako je litografia, chemické nanášanie z pár (CVD) a leptanie.

Kritické polovodičové zariadenia pre čisté priestory na kontrolu prostredia

Moderné továrne používajú rôzne zariadenia s vysokým výkonom na monitorovanie podmienok prostredia. Pri regulácii čistoty vzduchu a vlhkosti sú najdôležitejšie nasledujúce zariadenia:

• HEPA a ULPA filtre: Odstraňujú častice zo vzduchu s veľkosťou už od 0,12 mikrónu, čím zabezpečujú čistotu vzduchu a regulujú vlhkosť tým, že zabezpečujú stabilné prúdenie vzduchu.
• Systémy HVAC pre čisté priestory: Špecializované systémy vykurovania, vetrania a klimatizácie sú špecificky prispôsobené jednotlivým oblastiam čistých priestorov.
• Systémy monitorovania životného prostredia: Neustále sledujú vlhkosť, teplotu a častice vo vzduchu a ponúkajú varovania a zaznamenávanie údajov v reálnom čase.
• Odvlhčovacie jednotky: Tieto sú vo väčšine prípadov integrované do systémov HVAC a sú kľúčovými faktormi pri dosahovaní ultranízkych rosných bodov vo vysoko citlivých zónach.

Všetky zariadenia pre čisté priestory s polovodičmi musia byť navrhnuté s nízkymi nárokmi na údržbu, kompatibilitou a spoľahlivosťou, aby sa zabezpečila prevádzkyschopnosť a stabilita procesu.

Pokročilé techniky odvlhčovania v čistých priestoroch s polovodičmi

Optimálna regulácia vlhkosti v čistých priestoroch pre polovodiče je technologickou výzvou, najmä ak je vlhkosť okolitého prostredia vysoká alebo veľmi nízka, čo si vyžaduje použitie zariadení s teplotou rosného bodu (až -40 °C alebo dokonca -60 °C). Vtedy prichádza na rad technológia odvlhčovania čistých priestorov pre polovodiče.

Používané techniky odvlhčovania sú:

• Adsorpciové odvlhčovače: Tieto používajú hygroskopický materiál na vysušenie vzduchu a sú ideálne pre aplikácie s nízkou relatívnou vlhkosťou.
• Odvlhčovače na báze chladenia: Chladia vzduch na prepravu vody, čo je optimálne pre všeobecné požiadavky na reguláciu vlhkosti.
• Hybridné systémy: Vysúšadlo a chladivo sa zmiešajú pre efektívnu funkciu za prísne kontrolovaných podmienok.

Systémy sú často konštruované s možnosťou zónovania, kde jednotlivé zóny čistej miestnosti môžu mať rôzne úrovne vlhkosti podľa fázy procesu a citlivosti zariadenia.

Výhody integrovanej polovodičovej regulácie vlhkosti

Integrovaná polovodičová metóda regulácie vlhkosti má niekoľko prevádzkových výhod:

• Zvýšený výnos: Konzistentná vlhkosť zabraňuje poruchám vlhkosti a poskytuje vyšší pomer použiteľných štiepok.
• Znížené prestoje: Automatizované systémy riadenia prostredia minimalizujú manuálne úpravy a ladenie.
• Súlad a certifikácia: Súlad s normou ISO 14644 alebo certifikáciou GMP sa stáva jednoduchším s vynikajúcimi kontrolnými systémami v prevádzke.
• Energetická účinnosť: Pokročilé odvlhčovacie systémy môžu byť energeticky účinné a zároveň regulované v rámci prísnych limitov.

Okrem toho, s automatizáciou tovární a ich riadením umelou inteligenciou sa systémy regulácie vlhkosti integrujú do iných systémov, ako sú systémy riadenia výroby (MES) a systémy riadenia budov (BMS), aby boli centrálne riadené a umožňovali prediktívnu údržbu.

Záver

Kontrola vlhkosti počas výroby polovodičov nie je menej než druhoradým problémom – je to vnútorný faktor umožňujúci kvalitu, konzistentnosť a ziskovosť. Využitím pokročilej technológie čistých priestorov pre polovodiče a vhodných metód odvlhčovania čistých priestorov pre polovodiče môžu továrne dosiahnuť presné tolerancie potrebné na výrobu čipov novej generácie.

Prijatím integrovaných, inteligentných a energeticky úsporných polovodičových systémov regulácie vlhkosti sa dostanete do pozície, v ktorej budete môcť splniť rastúce požiadavky trhov od umelej inteligencie a internetu vecí až po automobilový a letecký priemysel. Vo svete, kde je jeden mikrón kľúčový, je prostredie, ktoré vytvárate, ešte dôležitejšie.