Miksi kosteusmittaukset ovat kriittisiä puolijohteiden valmistusprosessissa?

Optimaalisten prosessiolosuhteiden ylläpito

Nanomittakaavan valmistuksessa pienimmätkin poikkeamat voivat johtaa vakaviin seurauksiin. Ympäristöolosuhteita on valvottava ja ylläpidettävä äärimmäisen tarkasti, sillä puolijohdekomponentit – kuten sirut ja piirilevyt – ovat erittäin herkkiä kosteudelle. Vesi on itse asiassa merkittävin kontaminaation lähde puolijohteiden valmistuksessa, ja joidenkin arvioiden mukaan epäoptimaaliset kosteusolosuhteet voivat aiheuttaa jopa 25 %:n menetyksen tuotossa.

Liiallinen kosteus voi aiheuttaa korroosiota, oikosulkuja, heikentää komponenttien laatua ja lisätä vikatiheyttä merkittävästi. Liian alhainen ilmankosteus voi johtaa staattisen sähkön kertymiseen, mikä puolestaan voi vahingoittaa herkkiä puolijohdepintoja ja heikentää tuotannon saantoa merkittävästi. Tarkka kosteudenhallinta on siksi ensiarvoisen tärkeää, ja luotettavat anturit ovat tässä keskeisessä roolissa – ne ovat älykäs investointi, jonka vaikutus ylittää moninkertaisesti niiden koon ja kustannukset. Korkealaatuiset anturit ja lähettimet varmistavat, että sekä laitteet että prosessiolosuhteet pysyvät puolijohdevalmistuksen kannalta optimaalisina.

Mittausratkaisut puolijohteiden valmistusprosesseihin

Tarkastellaan joitakin puolijohteiden valmistusvaiheita, joissa kosteuden hallinta on erityisen kriittistä – sekä ratkaisuja, jotka tukevat tätä hallintaa tehokkaasti.

Piikiekkojen kiillotus ja puhdistus

Piikiekkojen kiillotus ja puhdistus on keskeinen vaihe puolijohteiden valmistuksessa. Prosessissa esiintyy runsaasti kosteutta ja käytetään voimakkaita kemikaaleja, jotka voivat aiheuttaa anturien ryömintää, tehden tarkan mittauksen ylläpitämisestä erittäin haastavaa.

Tämänkaltaisiin vaativiin olosuhteisiin suunniteltujen mittapäiden on kestettävä sekä korkea ilmankosteus että altistuminen voimakkaille kemikaaleille. HMP9 on kompakti lämpötila- ja kosteusmittapää, joka tarjoaa poikkeuksellisen nopean vasteajan – erinomainen ratkaisu vaativiin teollisuusympäristöihin. Se kestää korkeita kosteustasoja ja sisältää kemikaalien puhdistustoiminnon, joka mahdollistaa anturin tehokkaan puhdistuksen kontaminaation jälkeen. Kone- ja laitevalmistajille Vaisala tarjoaa myös modulaarisia kosteus- ja lämpötilaratkaisuja, kuten HMM170-moduulin, joka mittaa suhteellista kosteutta ja lämpötilaa ja on helposti integroitavissa osaksi lopputuotetta.

Kiekkojen litografia-, pinnoitus- ja kehityslaitteet

Piikiekkojen pinnoitukseen ja kehitykseen käytettävät litografialaitteet hyödyntävät laserteknologiaa, minkä vuoksi pienimmätkin ympäristöolosuhteiden vaihtelut voivat vaikuttaa merkittävästi prosessin laatuun ja tarkkuuteen. Ympäristön paine, suhteellinen kosteus ja lämpötila vaikuttavat suoraan optiseen käyttäytymiseen ja objektiivin tarkennukseen, minkä vuoksi näitä muuttujia on valvottava ja kompensoitava reaaliaikaisesti. Nanoskaalassa toimittaessa näiden parametrien tarkka mittaaminen ja seuranta on vieläkin tärkeämpää.

Yksi erinomainen ratkaisu näille laitteille on modulaarinen Vaisala Indigo520, joka tarjoaa paineen valinnaisena mittausparametrina. Kosteus- ja lämpötilamittapää HMP3 on yhteensopiva Indigo520:n kanssa, ja sen rakenne mahdollistaa anturin vaihdon kentällä ilman työkaluja, minkä vuoksi se sopii ihanteellisesti puhdastilaympäristöihin. Prosesseihin, joissa on valvottava muita parametreja, kuten hiilidioksidipitoisuutta ja kastepistettä, on saatavilla valikoima muita mittapäitä. Valitsitpa minkä mittapään tahansa, sen voi liittää keskitettyyn lähettimeen, kuten Indigo520:een, mikä mahdollistaa joustavan ja prosessisi tarpeisiin räätälöidyn mittausratkaisun.

Piikiekkojen osiointi- ja testauslaitteet

Piikiekkojen osiointiprosessi, jossa erotetaan yksittäiset sirut kiekosta, vaatii tarkkaa kosteusmittausta sekä tuotteen että laitteiden suojaamiseksi. Kondensaatio voi muodostaa ongelman erityisesti osiointikalvoa poistettaessa, joten kastepistettä on valvottava tarkasti. Testauksen aikana sirut altistetaan suurille lämpötilavaihteluille integroitujen piirien suorituskyvyn testaamiseksi. Tämä prosessi vaatii tarkkaa kastepisteen ja kosteuden hallintaa, jotta estetään kondensaation ja ruosteen muodostuminen testikammioihin.

Vaisala tarjoaa useita kompakteja laitteita näiden parametrien valvontaan ja säätöön. Voit valita esimerkiksi pienikokoisen kastepistelähettimen DMT143, joka kattaa laajan mittausvälin –70...+60 °C huurre- ja kastepisteen mittauksessa. Toinen vaihtoehto on Vaisalan kastepistelähetin DMT152, joka on optimoitu erittäin kuiviin olosuhteisiin ja tarjoaa huurrepisteen mittaukset jopa –80 °C:een asti +/– 2 °C:n tarkkuudella. Molemmissa tuotteissa on ominaisuutena automaattinen kalibrointi, mikä varmistaa erittäin pitkät kalibrointivälit, ja ne on helppo integroida mihin tahansa OEM-sovellukseen, kuten puolijohteiden valmistuskoneisiin tai testauslaitteisiin.

Prosessilinjan kaasun laatu

Puolijohteiden valmistuksessa käytettävissä puhdastiloissa käytetään korkealaatuisia, reagoimattomia prosessikaasuja, kuten typpeä ja argonia. Näiden kaasujen kuivuuden varmistaminen on ratkaisevan tärkeää ympäristön puhtauden ylläpitämiseksi ja mahdollisen kontaminaation välttämiseksi herkkien valmistusvaiheiden aikana. Kosteustasoja on seurattava prosessikaasulinjalla mittaustulosten tarkkuuden varmistamiseksi. Putkistossa kannattaa käyttää kiillotettuja, ruostumattomasta teräksestä valmistettuja putkia, jotka auttavat varmistamaan tarkat mittaustulokset ilman kontaminaatiota.

Vaisala DRYCAP® ‑anturit sopivat ihanteellisesti kaasun kuivuuden valvontaan, koska ne tarjoavat erittäin nopean vasteajan, mikä säästää kalliita kaasuja ja suojaa prosesseja virhetilanteissa. Niissä on myös automaattisen kalibroinnin ominaisuus, joka takaa erinomaisen pitkän aikavälin stabiiliuden. Laadukkaita reaaliaikaisia mittauksia tarjoava Vaisalan kastepistelähetin DMT152 on erinomainen valinta tällaisiin sovelluksiin. Edustavan kaasunäytteen varmistamiseksi DMT152 kannattaa asentaa suoraan kaasuvirtaukseen käyttäen kartiomaisia kierreliittimiä vuotojen estämiseksi. Vaisalan näytekennot on valmistettu kiillotetusta ruostumattomasta teräksestä, mikä varmistaa tarkat ja korkealaatuiset mittaukset.

Kosteuden hallinnan merkitys

Kosteuden hallinta auttaa pidentämään puolijohteiden valmistuslaitteiston käyttöikää ja pitämään lopputuotteiden laadun korkeana. Käyttämällä korkealaatuisia antureita ja lähettimiä kosteustasojen valvontaan ja hallintaan koko tuotantoprosessissa valmistajat voivat suojata toimintonsa kosteuteen liittyviltä ongelmilta, vähentää kustannuksia ja maksimoida saannon.

Ota yhteyttä jo tänään ja kysy, kuinka anturimme voivat vastata tarpeisiisi.