Wasser ist eine der bedeutendsten Verunreinigungen in der Halbleiterfertigung – genaue Messung von Feuchtigkeit, Feuchte und Temperatur

An dem Insiderwitz in der Halbleiterfertigung ist etwas Wahres dran: „Es ist keine Raketenwissenschaft – es ist viel schwieriger!“ Die Herstellung ist komplex und zeitaufwendig, wobei der Fertigungszyklus (Fabrik) zwischen zwölf und zwanzig Wochen beträgt. Die für die Herstellung erforderliche Anfangsinvestition ist enorm, und es werden kostspielige Geräte benötigt. Ein Fabrikzyklus dauert typischerweise etwa sechs Jahre, bevor ein neuer Investitionszyklus beginnt. Die gesamte Produktion wird mit relativ geringen Margen durchgeführt, sodass nur ein hoher Ertrag die Rentabilität garantiert. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, Ausschuss zu vermeiden.

Wasser ist die bedeutendste Verunreinigung in der Halbleiterfertigung, wobei einige Schätzungen darauf hindeuten, dass ungeeignete Feuchtigkeitsbedingungen für 25 % der Umsatzeinbußen verantwortlich sind. Um Probleme in Bezug auf Produktqualität und Produktertrag zu verhindern, müssen Feuchtegehalt und Temperatur bei der Herstellung von Halbleitern äußerst sorgfältig überwacht werden. Die hochpräzisen Messlösungen von Vaisala für die wichtigsten Schritte im Fertigungsverfahren bieten schnelle Ansprechzeiten und Anpassungsfähigkeit an eine Vielzahl von Umgebungen. In diesem Beitrag behandeln wir Parameter wie Feuchte, Feuchtigkeit, feuchtigkeitsbedingte Spuren, Taupunkt und Frostpunkt.

Hightech-Halbleiterherstellung im Nanomaßstab

Bei einer extrareinen Anwendung wie der Hightech-Halbleiterherstellung im Nanomaßstab können Spuren von Feuchtigkeit zurückbleiben, nachdem Verunreinigungen wie Staub, Fett und andere verschmutzende Elemente entfernt wurden. Dies kann sich negativ auf die Produktqualität und den Produktertrag auswirken. Obwohl es unmöglich ist, jedes einzelne Wassermolekül vollständig aus dem Verfahren zu entfernen, sollte es das Ziel sein, das Vorhandensein von Wasser mithilfe genauer Messungen zu minimieren.

HLK für Reinräume

Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagensysteme für Reinräume (HLK) sind typischerweise in Luftaufbereitungsanlagen oder Ventilatorfiltereinheiten eingebaut. Feuchte kann Prozesse kontaminieren, mit Prozesschemikalien reagieren oder Probleme mit elektrostatischer Entladung (ESD) verursachen. Teilweise sind Genauigkeiten von ±2 % für die relative Feuchte und ±0,25 °C für die Temperatur erforderlich. Vaisala Sender eignen sich ideal zur Steuerung von Klimaanlagen, entweder in der Lüftungsmaschine oder in den Wänden des Reinraums.

Je nach Verfahren, das im Reinraum durchgeführt wird, können Zielfeuchte und -temperatur variieren. Die Vaisala HUMICAP® Sensortechnologie bietet eine schnelle Ansprechzeit und eine äußerst gute Genauigkeit in jeder Umgebung, bei ausgezeichneter Langzeitstabilität und langen Wartungsintervallen. HUMICAP basiert auf Dünnfilm-Polymertechnologie, und die Sensoren werden in den eigenen Reinräumen von Vaisala hergestellt.

Gasqualität in Prozessleitung

Reinraumvorgänge erfordern hochwertige Prozessgase. Die Überwachung des Feuchtegehalts in der Prozessgasleitung verhindert eine Kontaminierung durch Feuchtigkeit, die zu Materialverlust führen kann. Das Ziel besteht im Allgemeinen darin, den Feuchtegehalt zu senken. Der richtige Parameter, der dafür überwacht werden muss, ist der Taupunkt. Bei der Auswahl eines Sensors sind eine schnelle Ansprechzeit und Kondensationstoleranz wichtig. Sie können dazu beitragen, zuverlässige Betriebsabläufe und einen reibungslosen Prozesshochlauf auch nach längeren Stillstandszeiten zu gewährleisten.

In der Vaisala DRYCAP® Technologie kommt unsere betriebseigene Dünnfilm-Polymertechnologie zum Einsatz. Sie ermöglicht eine äußerst hohe Empfindlichkeit, eine flexible Optimierung für eine Vielzahl von Umgebungen und Anwendungen sowie Langzeitstabilität selbst in rauen Umgebungen. Die Reinigungsfunktion kann unerwünschte Rückstände aus dem Dünnfilm entfernen und so eine langfristige Genauigkeit auch unter suboptimalen Bedingungen bieten.

Für die Autokalibrierfunktion von Vaisala werden ein betriebseigenes Design und ein betriebseigener Algorithmus genutzt, um umgebungsbedingte Alterungseffekte auf die Sensorstrukturen zu verhindern. Die Überwachung der Sensorleistung im Laufe der Zeit ermöglicht es dem Sensor, Änderungen der Empfindlichkeit zu korrigieren. So lassen sich die Langzeitstabilität verbessern, seine Lebensdauer weit über die herkömmlicher Sensoren hinaus verlängern und die Auswirkungen schwieriger Umgebungsbedingungen auf seine Leistung verringern. Vaisala Sensoren bieten außerdem eine sehr schnelle Ansprechzeit. So kann rasch reagiert werden, um Materialverluste bei Systemausfällen zu vermeiden.

Druckluftqualität

Die Reinheit der Druckluft ist in der Reinraumumgebung für die meisten Industrieanlagen von entscheidender Bedeutung. Der Zielwert für überschüssige Feuchtigkeit ist sehr niedrig: Zielwerte für den Taupunkt können unter −80 °C liegen, und normalerweise haben Systeme mehrere Alarmwerte über diesem Zielwert. Vaisala Produkte werden für den gesamten Messbereich streng getestet und kalibriert, um hochgenaue Sensormesswerte zu gewährleisten und das Risiko einer kostspieligen Übertrocknung zu mindern. Die schnelle Ansprechzeit der Vaisala Feuchtesensorzellen unterstützt rechtzeitige Alarme, mit denen Probleme sofort erkannt und angegangen werden können.

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