Dlaczego pomieszczenie czyste FAB musi kontrolować wilgotność?

Humidity is a common environmental control condition in the operation of cleanrooms. Wilgotność jest powszechnym warunkiem kontroli środowiska w pracy pomieszczeń czystych. The target value of relative humidity in the semiconductor clean room is controlled to be in the range of 30 to 50%, allowing the error to be within a narrow range of ±1%, such as a photolithographic area - or even smaller in the far ultraviolet processing (DUV) area. Docelowa wartość wilgotności względnej w czystym pokoju półprzewodnikowym jest kontrolowana w zakresie od 30 do 50%, co pozwala, aby błąd mieścił się w wąskim zakresie ± 1%, takim jak obszar fotolitograficzny - lub nawet znacznie dalej obszar przetwarzania ultrafioletu (DUV). - In other places, you can relax to within ±5%. - W innych miejscach można zrelaksować się w granicach ± ​​5%.

Ponieważ wilgotność względna ma wiele czynników, które mogą przyczynić się do ogólnej wydajności pomieszczenia czystego, w tym:

● wzrost bakterii;

● Zakres komfortu odczuwany przez personel w temperaturze pokojowej;

● Pojawia się ładunek statyczny;

● korozja metali;

● Kondensacja pary wodnej;

● degradacja litografii;

● Absorpcja wody.

Bacteria and other biological contaminants (mold, viruses, fungi, mites) can actively multiply in environments with relative humidity above 60%. Bakterie i inne zanieczyszczenia biologiczne (pleśń, wirusy, grzyby, roztocza) mogą aktywnie namnażać się w środowiskach o wilgotności względnej powyżej 60%. Some flora can grow when the relative humidity exceeds 30%. Niektóre flory mogą rosnąć, gdy wilgotność względna przekracza 30%. When the relative humidity is between 40% and 60%, the effects of bacteria and respiratory infections can be minimized. Gdy wilgotność względna wynosi od 40% do 60%, wpływ bakterii i infekcji dróg oddechowych można zminimalizować.

Relative humidity in the range of 40% to 60% is also a modest range in which humans feel comfortable. Wilgotność względna w zakresie od 40% do 60% jest również skromnym zakresem, w którym ludzie czują się komfortowo. Excessive humidity can make people feel depressed, while humidity below 30% can make people feel dry, chapped, respiratory discomfort and emotional discomfort. Nadmierna wilgotność może powodować depresję, a wilgotność poniżej 30% może powodować uczucie suchości, spierzchnięcia, dyskomfortu oddechowego i dyskomfortu emocjonalnego.

High humidity actually reduces the accumulation of static charge on the surface of the clean room - this is the desired result. Wysoka wilgotność faktycznie zmniejsza gromadzenie się ładunków elektrostatycznych na powierzchni czystego pomieszczenia - jest to pożądany rezultat. Lower humidity is more suitable for charge accumulation and a potentially damaging source of electrostatic discharge. Niższa wilgotność jest bardziej odpowiednia do akumulacji ładunku i potencjalnie szkodliwego źródła wyładowań elektrostatycznych. When the relative humidity exceeds 50%, the static charge begins to dissipate rapidly, but when the relative humidity is less than 30%, they can persist for a long time on the insulator or the ungrounded surface. Kiedy wilgotność względna przekracza 50%, ładunek elektrostatyczny zaczyna szybko się rozpraszać, ale gdy wilgotność względna jest mniejsza niż 30%, mogą one długo utrzymywać się na izolatorze lub nieuziemionej powierzchni.

Wilgotność względna od 35% do 40% może być zadowalającym kompromisem, a czyste pomieszczenia dla półprzewodników zazwyczaj wykorzystują dodatkowe elementy sterujące, aby ograniczyć gromadzenie się ładunków elektrostatycznych.

The speed of many chemical reactions, including the corrosion process, will increase as the relative humidity increases. Szybkość wielu reakcji chemicznych, w tym procesu korozji, wzrośnie wraz ze wzrostem wilgotności względnej. All surfaces exposed to the air surrounding the clean room are quickly covered with at least one monolayer of water. Wszystkie powierzchnie narażone na powietrze otaczające pomieszczenie czyste są szybko pokrywane co najmniej jedną monowarstwą wody. When these surfaces are composed of a thin metal coating that can react with water, high humidity can accelerate the reaction. Gdy te powierzchnie składają się z cienkiej metalowej powłoki, która może reagować z wodą, wysoka wilgotność może przyspieszyć reakcję. Fortunately, some metals, such as aluminum, can form a protective oxide with water and prevent further oxidation reactions; Na szczęście niektóre metale, takie jak aluminium, mogą tworzyć z wodą ochronny tlenek i zapobiegać dalszym reakcjom utleniania; but another case, such as copper oxide, is not protective, so In high humidity environments, copper surfaces are more susceptible to corrosion. ale inny przypadek, taki jak tlenek miedzi, nie jest ochronny, dlatego w środowiskach o wysokiej wilgotności powierzchnie miedzi są bardziej podatne na korozję.

In addition, in a high relative humidity environment, the photoresist is expanded and aggravated after the baking cycle due to the absorption of moisture. Ponadto, w środowisku o wysokiej wilgotności względnej, fotorezyst jest rozszerzany i pogarszany po cyklu pieczenia z powodu absorpcji wilgoci. Photoresist adhesion can also be negatively affected by higher relative humidity; Wyższa wilgotność względna może również negatywnie wpływać na przyczepność fotorezystu; lower relative humidity (about 30%) makes photoresist adhesion easier, even without the need for a polymeric modifier. niższa wilgotność względna (około 30%) ułatwia adhezję fotorezystu, nawet bez konieczności stosowania polimerowego modyfikatora.

Controlling relative humidity in a semiconductor clean room is not arbitrary. Kontrolowanie wilgotności względnej w czystym pokoju półprzewodnikowym nie jest arbitralne. However, as time changes, it is best to review the reasons and foundations of common, generally accepted practices. Jednak w miarę upływu czasu najlepiej jest przejrzeć powody i podstawy powszechnych, ogólnie przyjętych praktyk.

Wilgotność może nie być szczególnie zauważalna dla naszego ludzkiego komfortu, ale często ma duży wpływ na proces produkcji, szczególnie tam, gdzie wilgotność jest wysoka, a wilgotność jest często najgorszą kontrolą, dlatego w kontroli temperatury i wilgotności w pomieszczeniu czystym , preferowana jest wilgotność.