水は半導体製造における最も重大な汚染物質の1つ – 水分、湿度、温度の正確な計測

半導体製造業界では、「（半導体製造は）ロケット科学ほどではない、それよりもはるかに難しい」と冗談で言うことがありますが、これにはいくらかの真実があります。製造は複雑で時間がかかり、ファブリケーション（ファブ）サイクルは12〜20週間です。ファブリケーションに必要な初期投資は莫大で、製造には高価な設備が必要です。ファブサイクルは通常約6年間続き、その後に新しい投資サイクルが始まります。生産全体が比較的少ないマージンで実行されるため、高い生産量のみが収益性を保証します。したがって、廃棄や不合格を防ぐことが非常に重要です。

水は半導体製造における最も重大な汚染物質であり、ある推定によると、不適切な水分状態が収益の損失の25%を占めるとされています。製品の品質と生産量における問題を回避するために、半導体製造では水分と温度のレベルを非常に注意深く監視する必要があります。製造プロセスの主要なステップに対するヴァイサラの高精度計測ソリューションは、迅速な応答性とさまざまな環境への適応性を実現します。この記事では、湿度、水分、微量水分に関連する湿度、露点、霜点などのパラメータについてご紹介します。

ハイテクナノスケール半導体製造

ハイテクナノスケール半導体製造などの超高純度用途では、埃、グリース、その他の汚染要素などの不純物が除去された後、微量の水分が残る場合があります。これは製品の品質と生産量に悪影響を与える可能性があります。プロセスからすべての水分子を完全に除去することは不可能ですが、正確な計測によって水の存在を最小限に抑えることを目指さなければなりません。

クリーンルームHVAC

クリーンルームの暖房、換気、および空調（HVAC）システムは通常、エアハンドリングユニットまたはファンフィルターユニットに組み込まれています。湿度は、プロセスを汚染したり、プロセスの化学物質と反応したり、静電気放電（ESD）の問題を引き起こしたりする可能性があります。場合によっては、相対湿度で+/-2%、温度で+/-0.25°Cの精度が必要です。ヴァイサラの変換器は、換気装置またはクリーンルームの壁のいずれにおいても、空調機を制御するのに理想的です。

クリーンルームで実施されるプロセスによって、目標となる湿度や温度はさまざまです。ヴァイサラのHUMICAP^®センサ技術は、優れた長期安定性を備え、メンテナンス間隔も長く、あらゆる環境で迅速な応答性と極めて高い精度を実現します。HUMICAPは高分子薄膜技術に基づいており、センサはヴァイサラ独自のクリーンルームで製造されています。

プロセスラインのガス品質

クリーンルームの運用には高品質のプロセスガスが必要であり、プロセスガスラインの水分レベルを監視することで、材料の損失につながる可能性のある水分汚染を防ぎます。目標は一般的に水分を最小限に抑えることであり、これを監視するための適切なパラメータは露点です。センサを選択する際は、長期間のダウンタイムの後でも信頼性の高い操作とスムーズなプロセスの立ち上げを確実にするために、迅速な応答性と結露耐性が重要です。

ヴァイサラDRYCAP^®技術は、独自の高分子薄膜技術を使用しており、非常に高い感度、さまざまな環境や用途向けの柔軟な最適化、過酷な環境でも優れた長期安定性を実現します。パージ機能により、薄膜から不要な残留物を除去できるため、最適ではない条件下でも長期的な精度が得られます。

ヴァイサラの自動補正機能は、独自の設計とアルゴリズムを使用して、センサ構造に対する環境の経年劣化の影響を排除します。センサ性能を経時的に監視することで、センサが感度の変化を補正して長期安定性を向上させ、従来のセンサよりもはるかに寿命を延ばし、厳しい環境条件が性能に与える影響を軽減します。ヴァイサラのセンサは応答時間も極めて速く、システム障害時の材料の損失を防ぐための迅速な対応を可能にします。

圧縮空気の品質

ほとんどの産業施設のクリーンルーム環境では、圧縮空気の清浄度が重要であり、目標とする過剰水分レベルは非常に低くなります。目標の露点レベルは-80°Cを下回る場合があり、通常、システムにはこの目標レベルを超える複数のアラームレベルが備えられています。ヴァイサラの製品は、計測範囲全体に対して厳密に試験および校正されており、センサ計測値の非常に高い精度を保証し、コストのかかる過乾燥のリスクを軽減します。ヴァイサラの湿度センサセルの優れた応答性は、適切なタイミングのアラーム通知を可能にし、問題の迅速な特定と対処をサポートします。

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