Bewältigung der zehn größten Herausforderungen bei der Halbleiterfiltration, Teil 10: Beschleunigung der Feuchtigkeitsrückgewinnung und Beseitigung übermäßiger Austrocknungszeiten

Unter dem Boden jedes Mikrochip-Herstellers befindet sich eine Unterfabrik mit kilometerlangen Edelstahlrohren, die eine Vielzahl verschiedener Gase transportieren, die bei der Herstellung von Halbleiterchips verwendet werden. Einige dieser Gase sind bereits in sehr geringen Konzentrationen hochgiftig, andere stark ätzend. Die Rohrleitungen der Fabrik müssen nicht nur frei von Undichtigkeiten und korrosionsbeständig sein, sondern auch die Gesamtintegrität des Systems gewährleisten.

Bei der Halbleiterherstellung ist die Kontrolle des Feuchtigkeitsgehalts in chemischen Abgabesystemen keine Option - sie ist geschäftskritisch. Dies liegt daran, dass Wasser, wenn es mit Gasen reagiert, die bei der Herstellung von Halbleitern verwendet werden, die benetzten Oberflächen von Gashandhabungskomponenten und Gasabgabegeräten angreifen, störende Partikel erzeugen und die Leistung der Prozesswerkzeuge beeinträchtigen kann. Wenn Systeme ausfallen, kann dies zu erheblichen Sicherheitsproblemen und Systemschäden führen.

Lassen Sie uns untersuchen, wie die richtigen Filter die Halbleitergasbehandlungsgeräte und die Prozessqualität unterstützen oder behindern können.

Wenn Feuchtigkeit in Ihr System eindringt, ist Zeit von entscheidender Bedeutung.

Feuchtigkeit ist heimtückisch und kann, wenn sie nicht gestoppt wird, leicht in Halbleitergeräte gelangen, insbesondere während des ersten Baus der Fabrik, wenn Schweißer die vielen Kilometer hochreinen Schläuche verbinden. Es kann aber auch zu unterschiedlichen Zeiten während der Herstellung auftreten, z. B. beim Starten des Werkzeugs, wenn Gase gewechselt werden oder wenn eine Systemwartung erforderlich ist.

Während des Fabrikaufbaus sind Tausende von hochreinen Schweißnähten erforderlich. Das Verfahren beinhaltet die Verwendung von Schutzgasen (Argon, Helium oder beides), um den Schweißbereich vor Sauerstoff und Wasserdampf zu schützen. Die Abschirmung ist entscheidend, um Verfärbungen in der Schweißnaht zu vermeiden - ein klarer Hinweis darauf, dass die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigt wurde. In diesem Fall können oxidierte Metallpartikel später während des Betriebs des Systems abbrechen und andere teure Komponenten und Instrumente beeinträchtigen. Im schlimmsten Fall finden sie ihren Weg auf die Oberfläche des Wafers. Daher müssen Schweißer sicherstellen, dass die Schweißbaugruppe kontinuierlich gespült wird, bis das gesamte Schweißen abgeschlossen ist.

Um dies zu erreichen, verwenden erfahrene Schweißer eine Spülgasvorrichtung, die manchmal als Spülbrücke bezeichnet wird. Gemäß den Standards von SEMI International muss Spülgas auf weniger als 3 ppm Feuchtigkeit, Sauerstoff und andere Verunreinigungen zertifiziert sein. Das Filtern von Spülgas ist entscheidend, um eine gute Schweißnahtqualität zu gewährleisten, da die Zylinder, in denen komprimierte Argon- und Heliumgase untergebracht sind, häufig Partikel im Submikronbereich enthalten.

Filter können jedoch ihre eigenen Herausforderungen darstellen. Wenn der Filter eine Affinität zur Feuchtigkeit aufweist, kann dies zu Verzögerungen beim Schweißprozess führen, während das System austrocknet. Wie wählen Sie den besten Filter für eine so kritische Anwendung aus? Wenn es um schnelles Trocknen geht, ist Metall überlegen. Tatsächlich zeigen Daten, dass Metallfilter in weniger als 10 Minuten auf weniger als 60 ppb trocknen können. Im Gegensatz dazu kann es bei Filtern auf Polymerbasis, wie bei Filtern aus Teflon, bis zu 24 bis 48 Stunden dauern, bis sie unter den erforderlichen Feuchtigkeitsgehalt von 3 ppm getrocknet sind.

Die vielen Vorteile von Fasermetallfiltermedien

Durch schnelles Austrocknen können Schweißer den Schutzgasbetrieb mehrmals täglich starten und stoppen. Einfach ausgedrückt bietet die Verwendung eines Metallfilters die schnellste und kostengünstigste Möglichkeit, Schutzgase zu filtern.

In den letzten Jahren hat Mott Metallfilter entwickelt, bei denen Fasermetall als Filtermedium verwendet wird. Dieses Material hat die Oberfläche und Dichte des Filtermediums drastisch reduziert, was eine noch schnellere Zeit zum Trocknen von einem Feuchtigkeitsspitzen ermöglicht. Heutige versierte Bauunternehmer werden auch Wärmespuren auf das Filtergehäuse auftragen, damit diese in weniger als 10 Minuten austrocknen können.

Die hochreinen Faserfilter von Mott wurden speziell entwickelt, um Feuchtigkeit abzuleiten. Angesichts der Tausenden von Schweißnähten, die beim Bau einer Halbleiteranlage hergestellt wurden, bietet ein Mott-Filter dem Fab-Projekt erhebliche Kostenvorteile - in Form von Zeitersparnis

Dieselbe schnelle Feuchtigkeitsrückgewinnungsleistung ermöglicht es den Besitzern von Werkzeugen für die Halbleiterherstellung, die Zeit für die Inbetriebnahme von Werkzeugen während des ersten Starts oder nach der regelmäßigen Werkzeugwartung zu verkürzen. Die zusätzliche Systemverfügbarkeit kann erheblich sein

Konsistenz - vom ersten bis zum letzten.

Bei der Halbleiterherstellung dreht sich alles um Präzision und Beständigkeit. Mit unseren firmeneigenen Herstellungstechniken bieten wir gesinterte Fasermetallfilter an, die von der ersten bis zur letzten Einheit und von Los zu Los unglaublich konsistent sind. Tatsächlich sind die Schwankungen des Gasflusses und des Druckabfalls äußerst gering, insbesondere im Vergleich zu anderen Metall- und Keramikfiltermedien, die Schwankungen von Teil zu Teil und von Los zu Los aufweisen können, die bis zu 30% betragen. Das Entwerfen eines Gasbehandlungssystems mit diesem Variationsgrad kann ziemlich schwierig sein, insbesondere in der modernen Fabrik, wenn Automatisierungs- und verteilte Steuerungssysteme durch zu starke Variationen des Durchflusses oder Drucks nachteilig beeinflusst werden können.

Typischerweise hatten Metallfilter einen höheren Druckabfall als andere Medientypen, aber Mott's Fasermetallmedien haben einen Differenzdruckabfall unter dem von Filtern, die unter Verwendung von Teflonmedium hergestellt wurden.

Wenn Feuchtigkeit einfach unvermeidbar ist, minimieren Sie ihre Auswirkungen.

In einigen Teilen der Welt, in denen feuchte Bedingungen schwierig sind oder der Zugang zu einigermaßen trockenen Gasen begrenzt und teuer ist, werden Gasreinigungssysteme häufig durch Anforderungen an die Feuchtigkeitsentfernung besteuert. Wir bei Mott wissen, dass Sie, wenn Sie die Feuchtigkeit eines Systems nicht entfernen können, Maßnahmen ergreifen müssen, um seine Komponenten vor Korrosion zu schützen. Hier kommt die Materialverträglichkeit ins Spiel.

Wir wissen aus Erfahrung, dass Fluor-, Brom- und Chlorspezies in Gegenwart von Wasser Edelstahl angreifen können. Je höher der Wasserstand, desto größer die Korrosion. Obwohl Filter mit Nickelmedium und 316L SS-Gehäuse für einige Gase der Fluor-Spezies eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit bieten, können IC-Hersteller von Chlor-Spezies mit Filtern, die mit Hastelloy C-22-Hardware und Filtermedium hergestellt wurden, eine optimale Korrosionsbeständigkeit erzielen. Tatsächlich haben Studien gezeigt, dass die Verwendung von Hastelloy - Nickel-Chrom-Molybdän-Wolfram-Legierung - bei der Herstellung von Filtern der zuverlässigste Weg ist, um im Laufe der Zeit vor Korrosion zu schützen.

Auswahl des richtigen Filters für Ihre Anforderungen.

Traditionell war entweder Teflon oder ein gesintertes Pulvermetallelement das am häufigsten verwendete Filtermedium für Spülgasspringer, Gasschränke, Ventilverteilerkästen oder Gasversorgungssysteme am Werkzeug. Medien auf Polymerbasis weisen zwar eine akzeptable Filtrationseffizienz auf, sie variieren jedoch als Reaktion auf Feuchtigkeitsspitzen. Herkömmliche Pulvermetallfilter weisen eine höhere Dichte auf, was ebenfalls zur Trocknungszeit beitragen kann. Die neuen Fasermetallfilter von Mott erreichen einen neuen Wirkungsgrad (0.0015 µm), Druckabfall und Feuchtigkeitsrückgewinnung. Der neue Standard für hochreine Gasversorgungsanwendungen entwickelt sich schnell zu Mott Fibre Metal Media.

Und es braucht keinen Experten, um zu verstehen, dass ein Metallfilter hohen Temperaturen und Differenzdrücken viel effektiver standhält als Filter auf Polymerbasis. Die Ergebnisse zeigen, dass Filter auf Polymerbasis Temperaturen über 100 ° C ausgesetzt sind, während Mott-Sintermetallfilter Temperaturen von bis zu 450 ° C standhalten. Die Fähigkeit, einen höheren Differenzdruck von bis zu 1000 psid zu handhaben, stellt sicher, dass die Metallfiltermedien nicht versagen, wohingegen Filtermedien auf Polymerbasis bei Differenzdrücken von nur 10 psid versagen können. Da heutige Metallfilter häufig in ihren Kosten mit Filtern auf Polymerbasis vergleichbar sind, gibt es wenig Grund, Filter zu akzeptieren, die extremen Temperaturen und Drücken nicht standhalten können oder lange Feuchtigkeitsrückgewinnungszyklen erfordern.

Bringen Sie uns Ihre Herausforderung.

Seit Jahrzehnten arbeiten unsere Ingenieure und Wissenschaftler mit Halbleiterunternehmen in allen Teilen der Welt zusammen, um Werkzeugherstellern, Waferherstellern und Gasbox-Lieferanten bei der Bewältigung komplexer Herausforderungen zu helfen, die sich aus den Fortschritten in dieser sich schnell entwickelnden Branche ergeben.

Langjährige Kunden und Neulinge verlassen sich gleichermaßen auf unser hochmodernes Customer Innovation Center, um sie bei der Entwicklung neuer Produkte zu unterstützen und Probleme oder Bedenken frühzeitig im Design- oder Herstellungsprozess zu erkennen.

Unsere zum Patent angemeldeten 3D-Druckfunktionen ermöglichen es uns außerdem, poröse Filter in praktisch jeder Konfiguration individuell zu drucken. Wir haben sogar Teile entworfen, bei denen sowohl poröse als auch feste Komponenten zusammenarbeiten.

Wenn Sie eine aktuelle Herausforderung diskutieren oder eine bahnbrechende Idee untersuchen möchten, die Sie verwirklichen möchten, sind wir für Sie da. Gerne richten wir mit Ihrem Team Filtrationsworkshops ein, um Sie über die neuesten Entwicklungen in der hochreinen Filtration zu informieren. Verwenden Sie die Schaltfläche unten, um eine Workshop-Sitzung anzufordern.

Von:  Kevin McGuffin

Titel: Vizepräsident für hochreine Produkte