Varför fuktighetsmätningar är viktiga vid tillverkning av halvledare
Inom tillverkning av halvledare är noggrannhet av allra största vikt. I alla steg av processen – från mikrochiptillverkning till slutmontering av integrerade kretsar – krävs exakta mätningar för att uppnå högkvalitativa och repeterbara resultat. Korrekta fuktighetsnivåer spelar en avgörande roll när det kommer till att upprätthålla en optimal utrustningsprestanda och garantera slutproduktens kvalitet. Därför är fuktighetsmätning en av de mest kritiska parametrarna.
Bibehålla en perfekt miljö
Vid tillverkning i nanoskala kan även mycket små variationer leda till katastrofala resultat. Miljöförhållandena måste övervakas och underhållas med extrem precision eftersom halvledarkomponenter som exempelvis chips och kretskort är extremt sårbara för fukt. Faktum är att vatten är den viktigaste föroreningen inom tillverkning av halvledare: uppskattningar visar att icke-optimala fuktighetsförhållanden står för hela 25 % av de förlorade intäkterna.
För mycket fuktighet kan resultera i korrosion, kortslutning, dålig komponentkvalitet och hög felfrekvens. För lite fuktighet kan leda till statisk elektricitet, vilket i sin tur kan skada halvledarytor och avsevärt minska produktionsavkastningen. En noggrann fuktighetskontroll är därför avgörande och för detta krävs tillförlitliga sensorer – en smart investering som smakar betydligt mer än den kostar. Högkvalitativa sensorer och transmittrar säkerställer optimala förhållanden för både utrustning och miljö vid tillverkning av halvledare.
Mätningslösningar för halvledartillverkningsprocesser
Låt oss ta en närmare titt på några halvledartillverkningsprocesser där fuktighetshantering är avgörande, och på de lösningar som kan vara lämpliga.
Polering och rengöring av kiselbrickor
Polering och rengöring av kiselbrickor är ett viktigt steg under tillverkningen av halvledare. Processen involverar höga fuktighetsnivåer och starka kemikalier som kan leda till sensoravdrift, vilket försvårar mätningen ännu mer.
Prober för den här typen av miljö måste tåla både höga fuktighetsnivåer och exponering för starka kemikalier. En utmärkt lösning är Compact luftfuktighets- och temperaturprob HMP9, en kompakt enhet med mycket kort svarstid. Proben tål höga fuktighetsnivåer och har en kemisk rekonditioneringsfunktion som rengör sensorn efter kontaminering. För maskin- och verktygstillverkare erbjuder Vaisala även modulära fuktighets- och temperaturprodukter som Fuktighets- och temperaturmodul HMM170, som kan integreras i slutprodukter.
Brickstepprar, beläggning och framkallningsmaskiner
Brickstepprar som belägger och framkallar kiselbrickor är laserbaserade, så även minimala omgivningsvariationer kan påverka processkvaliteten avsevärt. Omgivande tryck, relativ luftfuktighet och temperatur påverkar alla de optiska beteendet och linsens fokus, och måste därför övervakas och kompenseras för i realtid. När man arbetar i nanoskala blir det ännu viktigare att exakt mäta och övervaka dessa parametrar.
En utmärkt lösning för dessa maskiner är den modulära Vaisala Indigo520, där tryck kan väljas till som mätparameter. Vaisalas fuktighets- och temperaturproben HMP3 är kompatibel med Indigo520. Proben är konstruerad på ett sätt som möjliggör verktygslöst sensorbyte, vilket gör den idealisk för renrumsmiljöer. För processer som behöver övervaka andra parametrar, exempelvis koldioxid och daggpunkt, finns en mängd ytterligare prober. Alla prober kan anslutas till en central transmitter som exempelvis Indigo520, vilket innebär att du kan välja den kombination som passar bäst för just din process.
Brickseparations- och brickprobmaskiner
Brickseparationsprocessen, där enskilda chips separeras från brickan, kräver noggranna fuktighetsmätningar för att skydda både produkt och maskinerna. Kondens kan vara ett problem, i synnerhet när tejpen lossnar, och därför måste daggpunkten övervakas noggrant. När proben används utsätts chipsen för extrema temperaturvariationer i syfte att testa de integrerade kretsarnas prestanda. Denna process kräver en noggrann kontroll av daggpunkt och fuktighet för att förhindra att kondens och rost bildas i testkamrarna.
Vaisala erbjuder flera olika kompakta enheter för övervakning och styrning av dessa parametrar. Vaisala daggpunktstransmitter i miniatyrformat DMT143 har ett brett mätintervall från -70 °C till +60 °C för frost och daggpunkt. Ett annat alternativ är Vaisalas daggpunktstransmitter DMT152, som är optimerad för extremt torra förhållanden och erbjuder frostpunktsmätningar vid så låga temperaturer som -80 °C med +/- 2 °C noggrannhet. Båda produkterna har en funktion för automatisk kalibrering, vilket säkerställer mycket långa kalibreringsintervall, samt är enkla att integrera i OEM-applikations som exempelvis maskiner för tillverkning av halvledare eller testutrustning.
Högkvalitativa processgaser
Renrummen som används vid tillverkning av halvledare är beroende av högkvalitativa, icke-reaktiva processgaser som exempelvis kväve och argon. För att kunna bibehålla miljöns renhet och undvika potentiell kontaminering under känsliga tillverkningssteg är det avgörande att dessa gaser hålls torra. Fuktnivåerna måste övervakas i processgasledningen för att kunna säkerställa ett korrekt mätresultat. Vi rekommenderar att man använder polerade rostfria stålrör eftersom det bidrar till noggranna och föroreningsfria avläsningar.
Vaisala DRYCAP®-sensorer är ett perfekt alternativ för övervakning av gastorrhet, eftersom de erbjuder extremt korta svarstider, sparar på dyr gas och skyddar processerna i händelse av fel. De har också en funktion för automatisk kalibrering, vilket garanterar långsiktig stabilitet. Vaisalas daggpunktstransmitter DMT152 möjliggör högkvalitativa mätningar i realtid och är därför ett utmärkt val för dessa tillämpningar. DMT152 bör installeras direkt i gasflödet för att säkerställa ett representativt gasprov. Använd koniska gängor för att förhindra läckage. Vaisala samplingsceller är tillverkade av polerat rostfritt stål, vilket säkerställer noggranna mätningar av hög kvalitet.
Vikten av fuktighetskontroll
Fuktighetskontroller förlänger livslängden på den utrustning som krävs vid tillverkning av halvledare samt bidrar till att bibehålla slutproduktens kvalitet. Genom att implementera högkvalitativa sensorer och transmittrar för att övervaka och kontrollera fuktighetsnivåer under hela produktionsprocessen kan tillverkare skydda sin verksamhet mot fuktrelaterade problem, minska kostnaderna och maximera avkastningen.
Kontakta oss i dag för att ta reda på hur våra sensorer kan ge ytterligare fördelar.
Lösningar för halvledarprocess, anläggningsövervakning och -reglering
Tillverkning av kiselplattor och mikroelektronik till halvledare är en krävande process med begränsat utrymme för misstag. Industrin är beroende av högpresterande övervaknings- och mätinstrument för exakta kemiska sammansättningar och atmosfäriska förhållanden.