El agua es uno de los contaminantes más importantes en la fabricación de semiconductores: mida la humedad y la temperatura con precisión

Hay algo de verdad en la broma interna en la fabricación de semiconductores: «No es ciencia espacial, ¡es mucho más difícil!» La fabricación es compleja y requiere mucho tiempo, con un ciclo de fabricación (fab) de entre 12 y 20 semanas. La inversión inicial requerida para la fabricación es enorme y la fabricación requiere equipos costosos. Un ciclo fabuloso suele durar alrededor de seis años antes de que comience un nuevo ciclo de inversión, y toda la producción se lleva a cabo con márgenes relativamente pequeños, lo que significa que solo un alto rendimiento garantiza la rentabilidad. Por lo tanto, es de vital importancia evitar desechos y rechazos.

El agua es el contaminante más importante en la fabricación de semiconductores, y algunas estimaciones indican que las condiciones de humedad inadecuadas representan el 25 % de la pérdida de ingresos. Para evitar problemas con la calidad y el rendimiento del producto, los niveles de humedad y temperatura deben monitorearse con mucho cuidado en las fabricaciones de fabricación de semiconductores. Las soluciones de medición de alta precisión de Vaisala para los pasos clave del proceso de fabricación ofrecen tiempos de respuesta rápidos y adaptabilidad para una variedad de entornos. En esta publicación, cubriremos parámetros como la humedad, la humedad relacionada con la traza, el punto de rocío y el punto de congelación.

Para una aplicación extrapura, como la fabricación de semiconductores a nanoescala de alta tecnología, pueden quedar rastros de humedad después de que se hayan eliminado las impurezas como el polvo, la grasa y otros elementos contaminantes. Esto puede tener un impacto negativo en la calidad y el rendimiento del producto. Si bien es imposible eliminar por completo cada molécula de agua del proceso, el objetivo debe ser minimizar la presencia de agua con la ayuda de mediciones precisas.

Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC, por sus siglas en inglés) de cuartos limpios generalmente se integran en las unidades de tratamiento de aire o en las unidades de filtro de ventilador. La humedad puede contaminar los procesos, reaccionar con los productos químicos del proceso o causar problemas con las descargas electrostáticas (ESD). En algunos casos, se necesitan precisiones de +/−2 % para la humedad relativa y +/−0,25 °C para la temperatura. Los transmisores de Vaisala son ideales para controlar las máquinas de aire acondicionado, ya sea en la máquina de ventilación o en las paredes de la sala blanca.

Dependiendo del proceso que se lleve a cabo en la sala blanca, la temperatura y la humedad objetivo pueden variar. La tecnología de sensor HUMICAP® de Vaisala ofrece un tiempo de respuesta rápido y una precisión extremadamente buena en cualquier entorno, con una excelente estabilidad a largo plazo y largos intervalos de mantenimiento. HUMICAP se basa en tecnología de película delgada polimérica y los sensores se producen en las propias salas limpias de Vaisala.

Las operaciones de sala limpia requieren gases de proceso de alta calidad, y el control de los niveles de humedad en la línea de gas de proceso evita la contaminación por humedad, que puede provocar la pérdida de materiales. El objetivo generalmente es minimizar la humedad, y el parámetro correcto para monitorear esto es el punto de rocío. Al seleccionar un sensor, un tiempo de respuesta rápido y la tolerancia a la condensación son importantes, ya que pueden ayudar a garantizar operaciones confiables y una aceleración gradual del proceso, incluso después de un período prolongado de inactividad.

La tecnología DRYCAP® de Vaisala utiliza nuestra tecnología patentada de película fina polimérica, que permite una sensibilidad extremadamente alta, una optimización flexible para una variedad de entornos y aplicaciones, y estabilidad a largo plazo incluso en entornos hostiles. La función de purga puede eliminar residuos no deseados de la película delgada, lo que permite una precisión a largo plazo incluso en condiciones subóptimas.

La función de autocalibración de Vaisala utiliza un diseño y un algoritmo patentados para eliminar los efectos del envejecimiento ambiental en las estructuras del sensor. Supervisar el rendimiento del sensor a lo largo del tiempo permite que el sensor corrija los cambios en la sensibilidad para mejorar la estabilidad a largo plazo, extendiendo su vida más allá de la de los sensores convencionales y reduciendo el efecto de las condiciones ambientales desafiantes en su rendimiento. Los sensores de Vaisala también tienen un tiempo de respuesta extremadamente rápido, lo que permite una reacción rápida para evitar la pérdida de materiales durante una falla del sistema.

La limpieza del aire comprimido es fundamental en el entorno de sala limpia para la mayoría de las instalaciones industriales, y el nivel de exceso de humedad objetivo es muy bajo: los niveles de punto de rocío objetivo pueden estar por debajo de -80 °C y, por lo general, los sistemas tienen varios niveles de alarma por encima de este nivel objetivo. Los productos de Vaisala se prueban y calibran rigurosamente para todo el rango de medición a fin de garantizar lecturas de sensor de alta precisión, lo que reduce el riesgo de un costoso secado excesivo. El rápido tiempo de respuesta de las celdas del sensor de humedad de Vaisala admite alarmas oportunas que permiten identificar y abordar rápidamente cualquier problema.