ทำไมห้องสะอาด FAB จึงต้องควบคุมความชื้น

Humidity is a common environmental control condition in the operation of cleanrooms. ความชื้นเป็นเงื่อนไขการควบคุมสภาพแวดล้อมทั่วไปในการทำงานของคลีนรูม 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. ค่าเป้าหมายของความชื้นสัมพัทธ์ในห้องสะอาดของสารกึ่งตัวนำถูกควบคุมอยู่ในช่วง 30 ถึง 50% ทำให้ข้อผิดพลาดอยู่ในช่วงแคบ ๆ ที่± 1% เช่นพื้นที่ photolithographic - หรือเล็กกว่าในระยะไกล พื้นที่การประมวลผลอัลตราไวโอเลต (DUV) - In other places, you can relax to within ±5%. - ในสถานที่อื่นคุณสามารถผ่อนคลายได้ภายใน± 5%

เนื่องจากความชื้นสัมพัทธ์มีปัจจัยหลายประการที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของห้องสะอาดรวมถึง:

●การเจริญเติบโตของแบคทีเรีย

●ช่วงของความสบายที่พนักงานรู้สึกที่อุณหภูมิห้อง

●ประจุไฟฟ้าสถิตปรากฏขึ้น

●การกัดกร่อนของโลหะ

●การควบแน่นของไอน้ำ

●ความเสื่อมโทรมของการพิมพ์หิน

●การดูดซึมน้ำ

Bacteria and other biological contaminants (mold, viruses, fungi, mites) can actively multiply in environments with relative humidity above 60%. แบคทีเรียและสารปนเปื้อนทางชีวภาพอื่น ๆ (รา, ไวรัส, เชื้อรา, ไร) สามารถเพิ่มทวีคูณในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสัมพัทธ์สูงกว่า 60% Some flora can grow when the relative humidity exceeds 30%. พืชบางชนิดสามารถเจริญเติบโตได้เมื่อความชื้นสัมพัทธ์เกิน 30% When the relative humidity is between 40% and 60%, the effects of bacteria and respiratory infections can be minimized. เมื่อความชื้นสัมพัทธ์อยู่ระหว่าง 40% ถึง 60% ผลของเชื้อแบคทีเรียและการติดเชื้อทางเดินหายใจจะลดลง

Relative humidity in the range of 40% to 60% is also a modest range in which humans feel comfortable. ความชื้นสัมพัทธ์ในช่วง 40% ถึง 60% ก็เป็นช่วงที่ค่อนข้างเล็กซึ่งมนุษย์รู้สึกสะดวกสบาย Excessive humidity can make people feel depressed, while humidity below 30% can make people feel dry, chapped, respiratory discomfort and emotional discomfort. ความชื้นที่มากเกินไปสามารถทำให้คนรู้สึกหดหู่ใจในขณะที่ความชื้นต่ำกว่า 30% สามารถทำให้คนรู้สึกแห้งแตกแตกหายใจไม่สบายหายใจลำบากและไม่สบายทางอารมณ์

High humidity actually reduces the accumulation of static charge on the surface of the clean room - this is the desired result. ความชื้นสูงจริงลดการสะสมของประจุไฟฟ้าบนพื้นผิวของห้องสะอาด - นี่คือผลลัพธ์ที่ต้องการ Lower humidity is more suitable for charge accumulation and a potentially damaging source of electrostatic discharge. ความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่าเหมาะสำหรับการสะสมประจุและเป็นแหล่งที่อาจทำลายประจุไฟฟ้าสถิต 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. เมื่อความชื้นสัมพัทธ์สูงกว่า 50% ประจุไฟฟ้าสถิตจะเริ่มหายไปอย่างรวดเร็ว แต่เมื่อความชื้นสัมพัทธ์น้อยกว่า 30% พวกมันสามารถคงอยู่เป็นเวลานานบนฉนวนหรือพื้นผิวที่ไม่มีเหตุผล

ความชื้นสัมพัทธ์ระหว่าง 35% ถึง 40% อาจเป็นที่น่าพอใจและห้องปลอดสารกึ่งตัวนำมักใช้การควบคุมเพิ่มเติมเพื่อ จำกัด การสะสมประจุไฟฟ้าสถิต

The speed of many chemical reactions, including the corrosion process, will increase as the relative humidity increases. ความเร็วของปฏิกิริยาทางเคมีจำนวนมากรวมถึงกระบวนการกัดกร่อนจะเพิ่มขึ้นเมื่อความชื้นสัมพัทธ์เพิ่มขึ้น All surfaces exposed to the air surrounding the clean room are quickly covered with at least one monolayer of water. พื้นผิวทั้งหมดที่สัมผัสกับอากาศโดยรอบห้องสะอาดถูกปกคลุมไปด้วยน้ำอย่างน้อยหนึ่ง monolayer When these surfaces are composed of a thin metal coating that can react with water, high humidity can accelerate the reaction. เมื่อพื้นผิวเหล่านี้ประกอบด้วยการเคลือบโลหะบาง ๆ ที่สามารถทำปฏิกิริยากับน้ำความชื้นสูงสามารถเร่งปฏิกิริยา Fortunately, some metals, such as aluminum, can form a protective oxide with water and prevent further oxidation reactions; โชคดีที่โลหะบางชนิดเช่นอลูมิเนียมสามารถสร้างออกไซด์ป้องกันด้วยน้ำและป้องกันปฏิกิริยาออกซิเดชั่นเพิ่มเติม but another case, such as copper oxide, is not protective, so In high humidity environments, copper surfaces are more susceptible to corrosion. แต่อีกกรณีหนึ่งเช่นคอปเปอร์ออกไซด์ไม่สามารถป้องกันได้ดังนั้นในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงพื้นผิวทองแดงจะไวต่อการกัดกร่อนมากขึ้น

In addition, in a high relative humidity environment, the photoresist is expanded and aggravated after the baking cycle due to the absorption of moisture. นอกจากนี้ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสัมพัทธ์สูงนักถ่ายภาพจะถูกขยายและรุนแรงขึ้นหลังจากรอบการอบเนื่องจากการดูดซับความชื้น Photoresist adhesion can also be negatively affected by higher relative humidity; การยึดเกาะของแสงยังสามารถได้รับผลกระทบทางลบจากความชื้นสัมพัทธ์ที่สูงขึ้น lower relative humidity (about 30%) makes photoresist adhesion easier, even without the need for a polymeric modifier. ความชื้นสัมพัทธ์ที่ต่ำกว่า (ประมาณ 30%) ทำให้การยึดเกาะของช่างถ่ายภาพง่ายขึ้นแม้จะไม่จำเป็นต้องมีตัวดัดแปลงโพลีเมอร์ก็ตาม

Controlling relative humidity in a semiconductor clean room is not arbitrary. การควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ในห้องสะอาดของเซมิคอนดักเตอร์นั้นไม่ได้เป็นไปตามอำเภอใจ However, as time changes, it is best to review the reasons and foundations of common, generally accepted practices. อย่างไรก็ตามเมื่อเวลาผ่านไปคุณควรตรวจสอบเหตุผลและพื้นฐานการปฏิบัติทั่วไปที่ยอมรับกันโดยทั่วไป

ความชื้นอาจไม่เห็นได้ชัดโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับความสะดวกสบายของมนุษย์ของเรา แต่มันมักจะมีผลกระทบอย่างมากต่อกระบวนการผลิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มีความชื้นสูงและความชื้นมักจะควบคุมที่เลวร้ายที่สุดซึ่งเป็นเหตุผลในการควบคุมอุณหภูมิและความชื้นของห้องสะอาด ความชื้นเป็นสิ่งที่ต้องการ