Tại sao phòng sạch FAB phải kiểm soát độ ẩm?

Humidity is a common environmental control condition in the operation of cleanrooms. Độ ẩm là một điều kiện kiểm soát môi trường phổ biến trong hoạt động của phòng sạch. 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. Giá trị mục tiêu của độ ẩm tương đối trong phòng sạch bán dẫn được kiểm soát trong phạm vi từ 30 đến 50%, cho phép sai số nằm trong phạm vi hẹp ± 1%, chẳng hạn như khu vực quang khắc - hoặc thậm chí nhỏ hơn ở xa khu vực xử lý tia cực tím (DUV). - In other places, you can relax to within ±5%. - Ở những nơi khác, bạn có thể thư giãn trong phạm vi ± 5%.

Bởi vì độ ẩm tương đối có một số yếu tố có thể đóng góp vào hiệu suất chung của phòng sạch, bao gồm:

● sự phát triển của vi khuẩn;

● Phạm vi thoải mái mà nhân viên cảm thấy ở nhiệt độ phòng;

● Điện tích tĩnh xuất hiện;

● ăn mòn kim loại;

● Ngưng tụ hơi nước;

● xuống cấp của in thạch bản;

● Hấp thụ nước.

Bacteria and other biological contaminants (mold, viruses, fungi, mites) can actively multiply in environments with relative humidity above 60%. Vi khuẩn và các chất gây ô nhiễm sinh học khác (nấm mốc, vi rút, nấm, ve) có thể chủ động nhân lên trong môi trường có độ ẩm tương đối trên 60%. Some flora can grow when the relative humidity exceeds 30%. Một số hệ thực vật có thể phát triển khi độ ẩm tương đối vượt quá 30%. When the relative humidity is between 40% and 60%, the effects of bacteria and respiratory infections can be minimized. Khi độ ẩm tương đối nằm trong khoảng từ 40% đến 60%, ảnh hưởng của vi khuẩn và nhiễm trùng đường hô hấp có thể được giảm thiểu.

Relative humidity in the range of 40% to 60% is also a modest range in which humans feel comfortable. Độ ẩm tương đối trong khoảng 40% đến 60% cũng là một phạm vi khiêm tốn mà con người cảm thấy thoải mái. Excessive humidity can make people feel depressed, while humidity below 30% can make people feel dry, chapped, respiratory discomfort and emotional discomfort. Độ ẩm quá mức có thể khiến mọi người cảm thấy chán nản, trong khi độ ẩm dưới 30% có thể khiến mọi người cảm thấy khô, nứt nẻ, khó thở và khó chịu về cảm xúc.

High humidity actually reduces the accumulation of static charge on the surface of the clean room - this is the desired result. Độ ẩm cao thực sự làm giảm sự tích tụ điện tích tĩnh trên bề mặt của phòng sạch - đây là kết quả mong muốn. Lower humidity is more suitable for charge accumulation and a potentially damaging source of electrostatic discharge. Độ ẩm thấp hơn phù hợp hơn cho việc tích lũy điện tích và là nguồn gây ra tĩnh điện có khả năng gây tổn hại. 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. Khi độ ẩm tương đối vượt quá 50%, điện tích tĩnh bắt đầu tiêu tan nhanh chóng, nhưng khi độ ẩm tương đối nhỏ hơn 30%, chúng có thể tồn tại trong một thời gian dài trên bề mặt cách điện hoặc bề mặt không có nền.

Độ ẩm tương đối giữa 35% và 40% có thể là một sự thỏa hiệp thỏa đáng và các phòng sạch bán dẫn thường sử dụng các điều khiển bổ sung để hạn chế sự tích tụ của điện tích tĩnh.

The speed of many chemical reactions, including the corrosion process, will increase as the relative humidity increases. Tốc độ của nhiều phản ứng hóa học, bao gồm cả quá trình ăn mòn, sẽ tăng lên khi độ ẩm tương đối tăng. All surfaces exposed to the air surrounding the clean room are quickly covered with at least one monolayer of water. Tất cả các bề mặt tiếp xúc với không khí xung quanh phòng sạch sẽ nhanh chóng được phủ ít nhất một lớp nước. When these surfaces are composed of a thin metal coating that can react with water, high humidity can accelerate the reaction. Khi các bề mặt này bao gồm một lớp kim loại mỏng có thể phản ứng với nước, độ ẩm cao có thể đẩy nhanh phản ứng. Fortunately, some metals, such as aluminum, can form a protective oxide with water and prevent further oxidation reactions; May mắn thay, một số kim loại, chẳng hạn như nhôm, có thể tạo thành một oxit bảo vệ với nước và ngăn chặn các phản ứng oxy hóa hơn nữa; but another case, such as copper oxide, is not protective, so In high humidity environments, copper surfaces are more susceptible to corrosion. nhưng một trường hợp khác, chẳng hạn như oxit đồng, không bảo vệ, vì vậy trong môi trường độ ẩm cao, bề mặt đồng dễ bị ăn mòn hơn.

In addition, in a high relative humidity environment, the photoresist is expanded and aggravated after the baking cycle due to the absorption of moisture. Ngoài ra, trong môi trường độ ẩm tương đối cao, chất quang dẫn được mở rộng và trở nên trầm trọng hơn sau chu kỳ nướng do sự hấp thụ độ ẩm. Photoresist adhesion can also be negatively affected by higher relative humidity; Độ bám dính của chất phát quang cũng có thể bị ảnh hưởng tiêu cực bởi độ ẩm tương đối cao hơn; lower relative humidity (about 30%) makes photoresist adhesion easier, even without the need for a polymeric modifier. độ ẩm tương đối thấp hơn (khoảng 30%) làm cho độ bám dính của chất phát quang dễ dàng hơn, thậm chí không cần bộ điều chỉnh polyme.

Controlling relative humidity in a semiconductor clean room is not arbitrary. Kiểm soát độ ẩm tương đối trong phòng sạch bán dẫn không phải là tùy ý. However, as time changes, it is best to review the reasons and foundations of common, generally accepted practices. Tuy nhiên, khi thời gian thay đổi, tốt nhất là xem xét lý do và nền tảng của các thực tiễn phổ biến, thường được chấp nhận.

Độ ẩm có thể không đặc biệt đáng chú ý đối với sự thoải mái của con người chúng ta, nhưng nó thường có tác động lớn đến quá trình sản xuất, đặc biệt là nơi độ ẩm cao và độ ẩm thường là sự kiểm soát tồi tệ nhất, đó là lý do tại sao kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm của phòng sạch , độ ẩm được ưa thích.