Vesi on yksi merkittävimmistä epäpuhtauksista puolijohteiden valmistuksessa – mittaa kosteutta ja lämpötilaa tarkasti

Sisäpiirin vitsissä puolijohteiden valmistukseen liittyen on totuuden siemen: ”Se ei ole mitään rakettitiedettä – se on paljon vaikeampaa!” Valmistus on monimutkaista ja kestää kauan prosessointiajan ollessa mitä vain välillä 12-20 viikkoa. Valmistus edellyttää kalliita laitteita, ja tarvittava alkuinvestointi on valtava. Tuotantolinja on tyypillisesti käyttökelpoinen noin kuusi vuotta, ennen kuin alkaa taas uusi investointikierros, ja koko tuotanto tapahtuu suhteellisen pienillä katteilla, joten vain korkea saanto takaa kannattavuuden. Siksi on ensisijaisen tärkeää välttää hävikkiä ja hylkyjä.

Vesi on merkittävin kontaminantti puolijohteiden valmistuksessa, ja joidenkin arvioiden mukaan sopimattomat kosteusolosuhteet aiheuttavat 25 % tuottojen menetyksistä. Jotta voidaan välttää ongelmat tuotteen laadussa ja saannossa, kosteutta ja lämpötilaa on valvottava puolijohteiden valmistuksessa hyvin huolellisesti. Vaisalan erittäin tarkat mittausratkaisut valmistusprosessin tärkeimpiä vaiheita varten tarjoavat lyhyet vasteajat ja ovat mukautettavissa monenlaisiin ympäristöihin. Tässä julkaisussa käsittelemme sellaisia parametreja kun ilmankosteus, ei-kaasumaisten aineiden kosteus, jäännöskosteus, kastepiste ja huurrepiste.

Korkean teknologian nanomittakaavan puolijohdevalmistus

Erittäin suurta puhtautta vaativissa sovelluksissa, kuten korkean teknologian nanomittakaavan puolijohdevalmistuksessa, jäännöskosteutta voi olla vielä jäljellä sen jälkeen, kun pöly, rasva ja muut epäpuhtaudet on poistettu. Tällä voi olla haitallinen vaikutus tuotteen laatuun ja saantoon. Vaikka onkin mahdotonta poistaa prosessista täydellisesti joka ikinen vesimolekyyli, tavoitteena tulee olla veden määrän minimointi tarkkojen mittausten avulla.

Puhdastilojen lämmitys, ilmastointi ja ilmanvaihto

Puhdastilojen lämmityksen, ilmanvaihdon ja ilmastoinnin (engl. lyhenne HVAC) järjestelmät ovat tyypillisesti sisäänrakennettuina ilmanvaihtoyksiköihin tai tuulettimen suodatinyksiköihin. Kosteus voi saastuttaa prosessin, reagoida prosessin kemikaalien kanssa tai aiheuttaa staattisen sähkön purkauksiin liittyviä ongelmia. Joissakin tapauksissa tarvitaan suhteellisen kosteuden tarkkuutta ±2 % ja lämpötilan tarkkuutta ±0,25 °C. Vaisalan lähettimet sopivat ihanteellisesti ilmastointilaitteiden hallintaan joko ilmanvaihtolaitteeseen tai puhdastilan seiniin asennettuina.

Tavoitekosteus ja ‑lämpötila voivat vaihdella puhdastilassa suoritettavan prosessin mukaan. Vaisalan HUMICAP®-anturiteknologia tarjoaa nopean vasteajan ja erittäin hyvän tarkkuuden missä tahansa ympäristössä sekä erinomaisen pitkän ajan stabiiliuden ja pitkät huoltovälit. HUMICAP perustuu polymeeriohutkalvoteknologiaan, ja anturit valmistetaan Vaisalan omissa puhdastiloissa.

Prosessilinjan kaasun laatu

Puhdastilatoiminnot edellyttävät laadukkaita prosessikaasuja, ja prosessilinjan kosteustasojen valvonta ehkäisee kosteuskontaminaatiota, joka voisi aiheuttaa materiaalihukkaa. Tavoitteena on yleisesti minimoida kosteus, ja oikea parametri tämän asian valvontaan on kastepiste. Anturia valittaessa nopea vasteaika ja kondensaationsieto ovat tärkeitä, koska ne auttavat takaamaan luotettavan toiminnan ja tekevät prosessin käynnistyksestä sujuvampaa jopa pitkäaikaisen seisokin jälkeen.

Vaisalan DRYCAP®-teknologiassa käytetään Vaisalan omaa polymeeriohutkalvoteknologiaa, joka mahdollistaa erittäin herkän, joustavan optimoinnin monenlaisten ympäristöjen ja sovellusten mukaan sekä pitkän aikavälin stabiiliuden vaativissakin ympäristöissä. Puhdistustoiminnon avulla voi poistaa ei-toivotut jäämät ohutkalvolta, mikä edesauttaa tarkkuuden säilymistä pitkällä aikavälillä hankalissa olosuhteissa.

Vaisalan automaattinen kalibrointitoiminto käyttää Vaisalan omaa suunnittelua ja algoritmia, jolla voidaan eliminoida ympäristön aiheuttama anturirakenteiden vanheneminen. Anturin suorituskyvyn pitkäaikaisen valvonnan ansiosta anturi voi korjata muutokset herkkyyteen pitkän aikavälin stabiiliuden parantamiseksi. Näin anturin käyttöiästä tulee huomattavasti pidempi kuin perinteisillä antureilla ja haastavien ympäristöolosuhteiden vaikutus sen suorituskykyyn vähenee. Vaisalan antureilla on myös erittäin nopea vasteaika, joten mahdolliseen järjestelmävikaan voidaan reagoida nopeasti ja ehkäistä näin materiaalihukka.

Paineilman laatu

Paineilman puhtaus on yleensä ensiarvoisen tärkeää teollisuuslaitosten puhdastiloissa, ja ylimääräisen kosteuden tavoitetaso on erittäin alhainen: tavoitekastepiste voi olla alle −80 °C, ja järjestelmissä on tavallisesti useita hälytystasoja tämän tavoitetason yläpuolella. Vaisalan tuotteet testataan perinpohjaisesti ja kalibroidaan koko mittausalueelta tarkkojen anturilukemien varmistamiseksi, mikä vähentää kalliin ylikuivauksen riskiä. Vaisalan kosteusanturin nopea vasteaika mahdollistaa hälytysten saamisen ajoissa, jotta mahdolliset ongelmat voidaan tunnistaa ja korjata nopeasti.

Katso webinaari: Varmista saanto puolijohteiden ja akkujen valmistuksessa