لماذا يجب أن تتحكم الغرفة النظيفة في الرطوبة؟

Humidity is a common environmental control condition in the operation of cleanrooms. الرطوبة هي حالة تحكم بيئي شائعة في تشغيل غرف الأبحاث. 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. يتم التحكم في القيمة المستهدفة للرطوبة النسبية في غرفة نظيفة لأشباه الموصلات لتكون في نطاق 30 إلى 50٪ ، مما يسمح بأن يكون الخطأ ضمن نطاق ضيق من ± 1٪ ، مثل منطقة الطباعة الحجرية الضوئية - أو حتى أصغر في أقصى منطقة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية (DUV). - In other places, you can relax to within ±5%. - في أماكن أخرى ، يمكنك الاسترخاء في حدود ± 5٪.

لأن الرطوبة النسبية لها عدد من العوامل التي قد تساهم في الأداء العام للغرفة النظيفة ، بما في ذلك:

● نمو البكتيريا.

● مدى الراحة التي يشعر بها الموظفون في درجة حرارة الغرفة ؛

● تظهر شحنة ثابتة.

● تآكل المعادن ؛

● تكثيف بخار الماء ؛

● تدهور الطباعة الحجرية ؛

● امتصاص الماء.

Bacteria and other biological contaminants (mold, viruses, fungi, mites) can actively multiply in environments with relative humidity above 60%. يمكن أن تتكاثر البكتيريا والملوثات البيولوجية الأخرى (العفن والفيروسات والفطريات والعث) بنشاط في البيئات ذات الرطوبة النسبية فوق 60 ٪. Some flora can grow when the relative humidity exceeds 30%. يمكن أن تنمو بعض النباتات عندما تتجاوز الرطوبة النسبية 30٪. When the relative humidity is between 40% and 60%, the effects of bacteria and respiratory infections can be minimized. عندما تكون الرطوبة النسبية بين 40٪ و 60٪ ، يمكن تقليل آثار البكتيريا والتهابات الجهاز التنفسي.

Relative humidity in the range of 40% to 60% is also a modest range in which humans feel comfortable. الرطوبة النسبية في نطاق 40 ٪ إلى 60 ٪ هي أيضًا مجموعة متواضعة يشعر فيها البشر بالراحة. Excessive humidity can make people feel depressed, while humidity below 30% can make people feel dry, chapped, respiratory discomfort and emotional discomfort. الرطوبة المفرطة يمكن أن تجعل الناس يشعرون بالاكتئاب ، بينما الرطوبة أقل من 30٪ يمكن أن تجعل الناس يشعرون بالجفاف ، والتشققات ، وعدم الراحة التنفسية وعدم الراحة العاطفية.

High humidity actually reduces the accumulation of static charge on the surface of the clean room - this is the desired result. تقلل الرطوبة العالية في الواقع من تراكم الشحنة الساكنة على سطح الغرفة النظيفة - هذه هي النتيجة المرجوة. Lower humidity is more suitable for charge accumulation and a potentially damaging source of electrostatic discharge. الرطوبة المنخفضة أكثر ملاءمة لتراكم الشحن ومصدر ضار محتمل للتفريغ الكهروستاتيكي. 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. عندما تتجاوز الرطوبة النسبية 50٪ ، تبدأ الشحنة الساكنة في التلاشي بسرعة ، ولكن عندما تكون الرطوبة النسبية أقل من 30٪ ، يمكن أن تستمر لفترة طويلة على العازل أو السطح غير المؤرض.

يمكن أن تكون الرطوبة النسبية بين 35٪ و 40٪ حلا وسطا مرضيا ، وعادة ما تستخدم غرف النظافة شبه الموصلة ضوابط إضافية للحد من تراكم الشحنة الثابتة.

The speed of many chemical reactions, including the corrosion process, will increase as the relative humidity increases. ستزداد سرعة العديد من التفاعلات الكيميائية ، بما في ذلك عملية التآكل ، مع زيادة الرطوبة النسبية. All surfaces exposed to the air surrounding the clean room are quickly covered with at least one monolayer of water. يتم تغطية جميع الأسطح المعرضة للهواء المحيط بغرفة نظيفة بسرعة بطبقة واحدة على الأقل من الماء. When these surfaces are composed of a thin metal coating that can react with water, high humidity can accelerate the reaction. عندما تتكون هذه الأسطح من طلاء معدني رقيق يمكن أن يتفاعل مع الماء ، يمكن أن تؤدي الرطوبة العالية إلى تسريع التفاعل. Fortunately, some metals, such as aluminum, can form a protective oxide with water and prevent further oxidation reactions; لحسن الحظ ، يمكن أن تشكل بعض المعادن ، مثل الألومنيوم ، أكسيدًا واقيًا بالماء وتمنع المزيد من تفاعلات الأكسدة ؛ but another case, such as copper oxide, is not protective, so In high humidity environments, copper surfaces are more susceptible to corrosion. لكن حالة أخرى ، مثل أكسيد النحاس ، ليست واقية ، لذلك في البيئات ذات الرطوبة العالية ، تكون الأسطح النحاسية أكثر عرضة للتآكل.

In addition, in a high relative humidity environment, the photoresist is expanded and aggravated after the baking cycle due to the absorption of moisture. بالإضافة إلى ذلك ، في بيئة الرطوبة النسبية العالية ، يتم توسيع مقاوم الضوء وتفاقمه بعد دورة الخبز بسبب امتصاص الرطوبة. Photoresist adhesion can also be negatively affected by higher relative humidity; يمكن أيضًا أن يتأثر التصاق مقاوم الضوء سلبًا بارتفاع الرطوبة النسبية ؛ lower relative humidity (about 30%) makes photoresist adhesion easier, even without the need for a polymeric modifier. الرطوبة النسبية المنخفضة (حوالي 30٪) تجعل الالتصاق المقاوم للضوء أسهل ، حتى بدون الحاجة إلى معدل بوليمر.

Controlling relative humidity in a semiconductor clean room is not arbitrary. إن التحكم في الرطوبة النسبية في غرفة نظيفة شبه موصلة ليس تعسفياً. However, as time changes, it is best to review the reasons and foundations of common, generally accepted practices. ومع ذلك ، مع تغير الوقت ، من الأفضل مراجعة أسباب وأسس الممارسات الشائعة والمقبولة بشكل عام.

قد لا تكون الرطوبة ملحوظة بشكل خاص لراحة الإنسان لدينا ، ولكن غالبًا ما يكون لها تأثير كبير على عملية الإنتاج ، خاصة عندما تكون الرطوبة عالية ، والرطوبة غالبًا ما تكون أسوأ تحكم ، وهذا هو السبب في التحكم في درجة الحرارة والرطوبة في الغرفة النظيفة ، يفضل الرطوبة.