Cómo abordar los 10 principales desafíos de filtración de semiconductores, Parte 2: Acelerar la recuperación de humedad y matar tiempos de secado excesivos

Debajo del piso de cada fabricante de microchips hay una subfabricación que contiene kilómetros de tubos de acero inoxidable que transportan una miríada de gases diferentes utilizados en la producción de chips semiconductores. Algunos de estos gases son altamente tóxicos incluso a concentraciones muy bajas y otros son altamente corrosivos. La tubería de la fábrica no solo debe estar libre de fugas y ser resistente a la corrosión, sino que también debe mantener la integridad general del sistema.

En la fabricación de semiconductores, controlar los niveles de humedad en los sistemas de suministro de productos químicos no es una opción, es fundamental. Esto se debe a que, cuando el agua reacciona con los gases utilizados en la fabricación de semiconductores, puede corroer las superficies húmedas de los componentes de manipulación de gas y el equipo de suministro de gas, generar partículas problemáticas e impactar el rendimiento de las herramientas de proceso. Además, si los sistemas fallan, puede provocar problemas de seguridad importantes y daños a los sistemas.

Examinemos cómo los filtros adecuados pueden ayudar u obstaculizar la calidad del proceso y del equipo de manejo de gas semiconductor.

Cuando la humedad invade su sistema, el tiempo es esencial.

La humedad es insidiosa y, si no se detiene, puede llegar fácilmente a los equipos de semiconductores, especialmente durante la construcción inicial de la fábrica, cuando los soldadores están conectando las muchas millas de tubos de alta pureza. Pero también puede ocurrir en diferentes momentos durante la fabricación, como al inicio de la herramienta, cuando se cambian los gases o cuando se requiere mantenimiento del sistema.

Durante la construcción fabulosa, se requieren miles de soldaduras de pureza ultra alta. El proceso implica el uso de gases de protección (argón, helio o ambos) para proteger el área de soldadura del oxígeno y el vapor de agua. El blindaje es crítico para prevenir la decoloración en la soldadura, una clara indicación de que la resistencia a la corrosión ha sido comprometida. Si esto ocurre, las partículas de metal oxidado pueden desprenderse más tarde durante la operación del sistema, comprometiendo otros componentes e instrumentación costosos, y en el peor de los casos, encontrar su camino hacia la superficie de la oblea. Por lo tanto, los soldadores deben asegurarse de que el conjunto de soldadura permanezca bajo una purga continua hasta que se complete toda la soldadura.

Para lograr esto, los soldadores expertos emplean un aparato de gas de purga, a veces denominado puente de purga. De acuerdo con los estándares internacionales de SEMI, el gas de purga debe estar certificado con menos de 3 partes por millón (ppm) de humedad total, oxígeno y otros contaminantes. Filtrar el gas de purga es fundamental para garantizar una soldadura de buena calidad porque los cilindros que contienen argón comprimido y gases de helio a menudo contienen partículas de tamaño submicrónico.

Pero los filtros pueden presentar sus propios desafíos. Si el filtro tiene afinidad por la humedad, puede contribuir a retrasos en el proceso de soldadura mientras el sistema se seca. Entonces, ¿cómo elige el mejor filtro para una aplicación tan crítica? Cuando se trata de secado rápido, el metal reina superior. De hecho, los datos muestran que los filtros de metal pueden secarse a menos de 10 ppb en menos de 60 minutos. Por el contrario, los filtros basados ​​en polímeros, como los fabricados con teflón, pueden tardar hasta 24-48 horas en secarse por debajo del nivel de humedad requerido de 3 ppm.

Las muchas ventajas de los medios de filtro de fibra de metal

El secado rápido brinda a los soldadores la flexibilidad de poder iniciar y detener las operaciones de gas protector varias veces al día. En pocas palabras, el uso de un filtro de metal proporciona la forma más rápida y rentable de filtrar gases de protección.

En los últimos años, Mott ha desarrollado filtros metálicos utilizando fibra metálica como medio filtrante. Este material ha reducido drásticamente el área de superficie y la densidad del medio filtrante, lo que proporciona un tiempo de secado aún más rápido debido a un pico de humedad. Los contratistas expertos de hoy también aplicarán trazas de calor a la carcasa del filtro, lo que les permitirá secarse en menos de 10 minutos.

Los filtros de fibra de pureza ultra alta de Mott están diseñados específicamente para eliminar la humedad. Dadas las miles de soldaduras realizadas durante la construcción de una instalación de semiconductores, un filtro Mott ofrece importantes beneficios de costos para el proyecto fabuloso, en forma de ahorro de tiempo.

Este mismo rendimiento de recuperación rápida de humedad permite a los propietarios de herramientas de fabricación de semiconductores reducir el tiempo de puesta en servicio de las herramientas durante el arranque inicial o después del mantenimiento periódico de las herramientas. El tiempo de actividad adicional del sistema puede ser significativo

Consistencia: del primero al último.

La fabricación de semiconductores se trata de precisión y consistencia. Con nuestras técnicas de fabricación patentadas, proporcionamos filtros de fibra metálica sinterizada que son increíblemente consistentes desde la primera hasta la última unidad y de un lote a otro. De hecho, la variación en el flujo de gas y la caída de presión es extremadamente mínima, especialmente en comparación con otros medios de filtro de metal y cerámica, que pueden tener variaciones de parte a parte y de lote a lote que son tan altas como 30%. Diseñar un sistema de manejo de gas con ese nivel de variación puede ser bastante difícil, especialmente en la fábrica moderna cuando la automatización y los sistemas de control distribuido pueden verse afectados negativamente por demasiada variación en el flujo o la presión.

Por lo general, los filtros de metal han tenido una caída de presión más alta que otros tipos de medios, pero los medios de fibra de metal de Mott tienen una caída de presión diferencial inferior a la de los filtros fabricados con medio de teflón.

Cuando la humedad es simplemente inevitable, minimice sus efectos.

En algunas partes del mundo, donde las condiciones de humedad son difíciles o el acceso a gases razonablemente secos es limitado y costoso, los sistemas de purificación de gas a menudo se ven gravados por las demandas de eliminación de humedad. En Mott, entendemos que, si no puede eliminar la humedad de un sistema, debe tomar medidas para proteger sus componentes de la corrosión. Ahí es donde entra en juego la compatibilidad de materiales.

Sabemos, por experiencia, que las especies de flúor, bromo y cloro, en presencia de agua, pueden corroer el acero inoxidable. Cuanto mayor es el nivel de agua, mayor es la corrosión. Y, aunque el medio de níquel y los filtros con cuerpo de acero inoxidable 316L proporcionan una resistencia a la corrosión adecuada para algunos gases de especies de flúor, los fabricantes de IC de especies de cloro pueden lograr una resistencia a la corrosión óptima utilizando filtros fabricados con hardware Hastelloy C-22 y medio de filtro. De hecho, los estudios han demostrado que, utilizando Hastelloy, aleación de níquel-cromo-molibdeno-tungsteno, la fabricación de filtros es la forma más confiable de protegerse contra la corrosión con el tiempo.

Elegir el filtro adecuado para sus necesidades.

Tradicionalmente, el medio filtrante más utilizado para puentes de gas de purga, gabinetes de gas, cajas de válvulas múltiples o sistemas de suministro de gas en la herramienta ha sido teflón o un elemento de metal en polvo sinterizado. Si bien los medios basados ​​en polímeros tienen un rendimiento de eficiencia de filtración aceptable, varían en respuesta a los picos de humedad. Los filtros de metal en polvo tradicionales tienen una mayor densidad que también puede aumentar el tiempo de secado. Los nuevos filtros de fibra de metal de Mott alcanzan un nuevo nivel de eficiencia (0.0015 µm), caída de presión y recuperación de humedad. El nuevo estándar para aplicaciones de suministro de gas de pureza ultra alta se está convirtiendo rápidamente en Mott Fiber Metal Media.

Y no hace falta ser un experto para comprender que un filtro de metal resistirá altas temperaturas y presiones diferenciales de manera mucho más efectiva que los filtros de polímero. Los resultados muestran que los filtros a base de polímeros se someten a temperaturas superiores a 100 ° C, mientras que los filtros de metal sinterizado de Mott soportan temperaturas de hasta 450 ° C. La capacidad de manejar una presión diferencial más alta de hasta 1000 psid asegura que el medio filtrante de metal no fallará, mientras que el medio filtrante a base de polímero puede fallar a presiones diferenciales tan bajas como 10 psid. Por lo tanto, dado que los filtros de metal de hoy en día son a menudo comparables en costo a los filtros a base de polímeros, hay pocas razones para aceptar filtros que no pueden soportar temperaturas y presiones extremas o aquellos que requieren ciclos largos de recuperación de humedad.

Tráenos tu desafío.

Durante décadas, nuestros ingenieros y científicos han trabajado con compañías de semiconductores en todos los rincones del mundo ayudando a los fabricantes de herramientas, fabricantes de obleas y proveedores de cajas de gas a superar los complejos desafíos provocados por los avances en esta industria en rápida evolución.

Tanto los clientes antiguos como los recién llegados confían en nuestro Centro de Innovación del Cliente de última generación para ayudarlos a desarrollar nuevos productos y permitirles identificar problemas o inquietudes al principio del proceso de diseño o fabricación.

Además, nuestras capacidades de impresión 3D con patente pendiente nos permiten imprimir filtros porosos personalizados en prácticamente cualquier configuración. Incluso hemos diseñado piezas que tienen componentes tanto porosos como sólidos trabajando juntos.

Si desea analizar un desafío actual al que se enfrenta o explorar una idea innovadora que le gustaría hacer realidad, estamos aquí para ayudarlo. Nos complace organizar talleres de filtración con su equipo para enseñarle lo último en filtración de alta pureza. Utilice el botón de abajo para consultar sobre una sesión de taller.

Por: kevin macuffin

Posición: Vicepresidente de productos de alta pureza