無塵車間生產也要控制好濕度

濕度控制是無塵車間生產必需具備的重要條件,相對濕度是無塵車間、潔凈室運作過程中一個常用的環境控制條件。半導體無塵車間、潔凈室中的典型的相對濕度的目標值大約控制在30至50%的范圍內,允許誤差在±1%的狹窄的范圍內,例如光刻區或者在遠紫外線處理(DUV)區甚至更小而在其他地方則可以放松到±5%的范圍內。
近年,在這些規定范圍中保持處理空氣過程,使我們必需承擔資金和運營成本。但是為什么值得花費這么多錢用在無塵車間、潔凈室中控制相對濕度呢?道理很簡單!因為相對濕度有一系列可能使潔凈室總體表現下降的因素,其中包括:
1、細菌生長;
2、工作人員感到室溫舒適的范圍;
3、出現靜電荷;
4、金屬腐蝕;
5、水汽冷凝;
6、光刻的退化;
7、吸水性。
細菌和其他生物污染(霉菌,病毒,真菌,螨蟲)在相對濕度超過60%的環境中可以活躍地繁殖。一些菌群在相對濕度超過30%時就可以增長。在相對濕度處于40%至60%的范圍之間時,可以使細菌的影響以及呼吸道感染降至最低。
相對濕度在40%至60%的范圍同樣也是人類感覺舒適的適度范圍。濕度過高會使人覺得氣悶,而濕度低于30%則會讓人感覺干燥,皮膚破裂,呼吸道不適以及情感上的不快。
高濕度實際上減小了無塵車間、潔凈室表面的靜電荷積累──這是大家希望的結果。較低的濕度比較適合電荷的積累并成為潛在的具有破壞性的靜電釋放源。當相對濕度超過50%時,靜電荷開始迅速消散,但是當相對濕度小于30%時,它們可以在絕緣體或者未接地的表面上持續存在很長一段時間。
相對濕度在35%到40%之間可以作為一個令人滿意的折中,半導體無塵車間、潔凈室一般都使用額外的控制裝置以限制靜電荷的積累。
很多化學反應的速度,包括腐蝕過程,將隨著相對濕度的增高而加快。所有暴露在無塵車間、潔凈室周圍空氣中的表面都很快地被覆蓋上至少一層單分子層的水。當這些表面是由可以與水反應的薄金屬涂層組成時,高濕度可以使反應加速。幸運的是,一些金屬,例如鋁,可以與水形成一層保護型的氧化物,并阻止進一步的氧化反應;但另一種情況是,例如氧化銅,是不具有保護能力的,因此,在高濕度的環境中,銅制表面更容易受到腐蝕。
在相對濕度較高的環境中,濃縮水形的毛細管力在顆粒和表面之間形成了連接鍵,可以增加顆粒與硅質表面的黏附力。這種效應——凱爾文濃縮——當相對濕度小于50%時并不重要,但當相對濕度在70%左右時,就成為顆粒之間黏附的主要力量。
到目前為止,在半導體無塵車間、潔凈室中最迫切需要適當控制的是光刻膠的敏感性。由于光刻膠對相對濕度極為敏感的特性,它對相對濕度的控制范圍的要求是最嚴格的水準。
實際上,相對濕度和溫度對于光刻膠穩定性以及精確的尺寸控制都是很關鍵的。甚至是在恒溫條件下,光刻膠的粘性將隨著相對濕度的上升而迅速下降。當然,改變粘性,就會改變由固定組分涂層形成的保護膜的厚度。參考兩個城市,一個試驗證實,相對濕度的3%的變異將使保護厚度改變59.2A(原文如此)。
此外,在高的相對濕度環境下,由于水分的吸收,使烘烤循環后光刻膠膨脹加重。光刻膠附著力同樣也可以受到較高的相對濕度的負面影響;較低的相對濕度(約30%)使光刻膠附著更加容易,甚至不需要聚合改性劑,如六甲基二硅氮烷(HMDS)。
總而言之半導體無塵車間、潔凈室中控制相對濕度不是隨意的。但是,隨著時間的變化,最好回顧一下常見的被普遍接受的實踐的原因和基礎。

無塵車間生產也要控制好濕度

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