Pourquoi les mesures de l'humidité sont importantes dans la fabrication des semi-conducteurs

Maintenir l'environnement parfait

Lorsque vous fabriquez à l'échelle nanométrique, la moindre incohérence peut conduire à des résultats catastrophiques. Les conditions environnementales doivent être surveillées et maintenues avec une très grande précision, car les composants semi-conducteurs tels que les puces et les circuits imprimés sont extrêmement sensibles à l'humidité. En effet, l'eau est le contaminant le plus important dans la fabrication de semi-conducteurs. La perte de revenues due à des conditions d'humidité inappropriées est même estimée à 25 %.

Une humidité excessive peut entraîner la corrosion, des courts-circuits électriques, une mauvaise qualité des composants et un taux de défaillance plus élevé. Une valeur trop basse de l'humidité peut entraîner une accumulation d'électricité statique, ce qui peut endommager les surfaces des semi-conducteurs et réduire considérablement les rendements de production. Le contrôle exact de l'humidité est donc un facteur critique. Et la fiabilité des capteurs est essentielle, un investissement intelligent avec un impact bien supérieur au montant ou au coût. Des capteurs et des transmetteurs de haute qualité garantissent que l'équipement et l'environnement restent dans des plages optimales pour la fabrication des semi-conducteurs.

Solutions de mesure pour les processus de fabrication de semi-conducteurs

Examinons certains processus de fabrication de semi-conducteurs dans lesquels la gestion de l'humidité est essentielle – et les solutions qui peuvent aider.

Polissage et nettoyage du wafer de silicium

Le polissage et le nettoyage du wafer de silicium constituent une étape clé dans la fabrication des semi-conducteurs. Le processus implique des humidités élevées et des produits chimiques agressifs qui peuvent provoquer une dérive du capteur, ce qui rend l'exactitude de la mesure encore plus difficile.

Les sondes utilisées dans ce type d'environnement doivent résister à la fois à des niveaux d'humidité élevés et à une exposition à des produits chimiques agressifs. La sonde de température et d'humidité compacte HMP9 est une excellente solution. C'est un appareil compact avec un temps de réponse très rapide. Elle résiste à des niveaux d'humidité élevés et dispose également d'une fonction de purge chimique pour le nettoyage du capteur suite à une contamination. Pour les fabricants de machines ou d'outillage, Vaisala propose également des produits de mesure de l'humidité et de la température modulaires tels que le module d'humidité relative et de température HMM170 qui peut être intégré dans les produits finis.

Steppers de wafers, revêtement et développement de machines

Le fonctionnement des wafer steppers chargés du revêtement et du développement de wafers de silicium repose sur un laser, si bien que la moindre variation des conditions ambiantes peut affecter considérablement la qualité du processus. La pression ambiante, l'humidité relative et la température influencent le comportement optique et la mise au point de la lentille. Ceci doit être surveillé et compensé en temps réel. Lorsque l'on travaille à l'échelle nanométrique, mesurer et surveiller précisément ces paramètres devient encore plus critique.

L'appareil modulaire Vaisala Indigo520 est alors une excellente solution pour ces machines car il propose la mesure de la pression en option. La sonde d'humidité et de température HMP3 est compatible avec l'Indigo520 et dispose d'une structure qui permet de remplacer le capteur sur le site, sans outil, ce qui le rend idéal pour les environnements de salle blanche. Pour les processus qui exigent la surveillance d'autres paramètres, comme le CO2 et le point de rosée, une gamme d'autres sondes est disponible. Toutes les sondes peuvent être connectées à un transmetteur central comme l'Indigo520 pour vous offrir la flexibilité de choisir la combinaison optimale pour votre processus.

Machines de découpage de wafers et de sondage

Le processus de découpage des wafers, consistant à séparer les puces individuelles du wafer, nécessite une mesure exacte de l'humidité pour protéger à la fois le produit et les machines. La condensation peut être un problème, en particulier lorsque le ruban adhésif est décollé. Il faut donc surveiller attentivement le point de rosée. Lors du sondage, les puces sont soumises à des variations extrêmes de la température pour tester les performances des circuits intégrés. Ce processus exige un contrôle précis du point de rosée et de l'humidité pour éviter la formation de condensation et de rouille dans les chambres d'essai.

Vaisala propose plusieurs appareils compacts pour surveiller et contrôler ces paramètres. Notamment le transmetteur de point de rosée miniature DMT143 qui couvre une vaste plage de mesure de -70 °C à +60 °C pour le gel et point de rosée. Ou alors le transmetteur de point de rosée DMT152 Vaisala qui est optimisé pour les conditions ultra-sèches et offre des mesures du point de givre à de très basses températures, jusqu'à –80 °C, avec une exactitude de +/– 2 °C. Les deux produits sont pourvus d'un étalonnage automatique, garantissent des intervalles d'étalonnage très longs, et sont faciles à intégrer dans n'importe quelle application OEM comme les machines de fabrication de semi-conducteurs ou les appareils de test.

Qualité du gaz de la ligne de process

Pour les salles blanches utilisées dans la fabrication de semi-conducteurs, il faut recourir à des gaz de process non réactifs et de haute qualité comme l'azote et l'argon. Il est crucial d'assurer la sécheresse de ces gaz pour maintenir la pureté de l'environnement et éviter une contamination potentielle lors des étapes de fabrication sensibles. Les niveaux d'humidité doivent être surveillés dans la ligne de gaz de process pour garantir le résultat exact des mesures. Il est préférable d'utiliser des tubes en acier inoxydable polis dans la tuyauterie, car cela permet de garantir des résultats exacts et sans agent de contamination.

Les capteurs Vaisala DRYCAP® sont une solution idéale pour surveiller la sécheresse du gaz car ils offrent un temps de réponse extrêmement rapide, permettant d'économiser des gaz coûteux et de protéger les processus en cas d'erreur. Ils sont également pourvus d'un étalonnage automatique pour plus de stabilité sur le long terme. Le transmetteur de point de rosée DMT152 Vaisala est un excellent choix pour cette application, avec des mesures en temps réel et de haute qualité. Le DMT152 doit être installé directement dans le flux du gaz pour garantir un échantillon de gaz représentatif en utilisant des filetages coniques pour empêcher les fuites. Les cellules d'échantillonnage Vaisala sont fabriquées en acier inoxydable poli, garantissant des mesures exactes et de haute qualité.

L’importance du contrôle de l'humidité

Le contrôle de l'humidité permet de prolonger la durée de vie de l'équipement de fabrication de semi-conducteurs et de maintenir la qualité du produit fini. Grâce à la mise en œuvre de capteurs et de transmetteurs de haute qualité pour surveiller et contrôler les niveaux de humidité tout au long du processus de production, les fabricants peuvent protéger leurs opérations des problèmes liés à l'humidité, réduire les coûts et maximiser le rendement.

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