Fuktighet är ett vanligt miljökontrollförhållande vid drift av renrum. Målvärdet för relativ fuktighet i halvledarrenrum styrs till att ligga i intervallet 30 till 50 %, vilket gör att felet kan ligga inom ett smalt intervall på ±1 %, såsom ett fotolitografiskt område – eller ännu mindre i det fjärrultraviolettbearbetningsområdet (DUV). På andra platser kan man lugna ner sig till inom ±5 %.
Eftersom den relativa luftfuktigheten har ett antal faktorer som kan bidra till renrummets totala prestanda, inklusive:
● bakterietillväxt;
● Omfånget av komfort som personalen känner vid rumstemperatur;
● Statisk laddning uppstår;
● metallkorrosion;
● Kondensation av vattenånga;
● nedbrytning av litografi;
● Vattenabsorption.
Bakterier och andra biologiska föroreningar (mögel, virus, svampar, kvalster) kan aktivt föröka sig i miljöer med relativ luftfuktighet över 60 %. Viss flora kan växa när den relativa luftfuktigheten överstiger 30 %. När den relativa luftfuktigheten är mellan 40 % och 60 % kan effekterna av bakterier och luftvägsinfektioner minimeras.
En relativ luftfuktighet i intervallet 40 % till 60 % är också ett blygsamt intervall där människor känner sig bekväma. För hög luftfuktighet kan göra att människor känner sig deprimerade, medan en luftfuktighet under 30 % kan göra att man känner sig torr, narig, får andningsbesvär och känslomässigt obehag.
Hög luftfuktighet minskar faktiskt ansamlingen av statisk laddning på ytan i renrummet – detta är det önskade resultatet. Lägre luftfuktighet är mer lämplig för laddningsansamling och en potentiellt skadlig källa till elektrostatisk urladdning. När den relativa luftfuktigheten överstiger 50 % börjar den statiska laddningen att avta snabbt, men när den relativa luftfuktigheten är mindre än 30 % kan den finnas kvar under lång tid på isolatorn eller den ojordade ytan.
En relativ luftfuktighet mellan 35 % och 40 % kan vara en tillfredsställande kompromiss, och halvledarrenrum använder vanligtvis ytterligare kontroller för att begränsa ansamlingen av statisk elektricitet.
Hastigheten för många kemiska reaktioner, inklusive korrosionsprocessen, ökar i takt med att den relativa luftfuktigheten ökar. Alla ytor som exponeras för luften runt renrummet täcks snabbt med minst ett enda lager vatten. När dessa ytor består av en tunn metallbeläggning som kan reagera med vatten, kan hög luftfuktighet påskynda reaktionen. Lyckligtvis kan vissa metaller, såsom aluminium, bilda en skyddande oxid med vatten och förhindra ytterligare oxidationsreaktioner; men ett annat fall, såsom kopparoxid, är inte skyddande, så i miljöer med hög luftfuktighet är kopparytor mer känsliga för korrosion.
Dessutom, i en miljö med hög relativ luftfuktighet, expanderas och förvärras fotoresisten efter bakningscykeln på grund av absorptionen av fukt. Fotoresistvidhäftning kan också påverkas negativt av högre relativ luftfuktighet; lägre relativ luftfuktighet (cirka 30 %) gör fotoresistvidhäftning enklare, även utan behov av en polymermodifierare.
Att kontrollera den relativa fuktigheten i ett renrum för halvledare är inte godtyckligt. Men allt eftersom tiden förändras är det bäst att granska orsakerna och grunderna för vanliga, allmänt accepterade metoder.
Fuktighet kanske inte är särskilt märkbar för vår mänskliga komfort, men den har ofta stor inverkan på produktionsprocessen, särskilt där luftfuktigheten är hög, och luftfuktigheten är ofta den sämsta kontrollen, vilket är anledningen till att luftfuktighet är att föredra vid temperatur- och fuktighetskontroll i renrum.
Publiceringstid: 1 september 2020