Comment relever les 10 principaux défis de la filtration des semi-conducteurs, partie 2: accélération de la récupération de l'humidité et réduction des temps de séchage excessifs

Sous le plancher de chaque fabricant de micropuces se trouve un sous-tissu contenant des kilomètres de tubes en acier inoxydable transportant une myriade de différents gaz utilisés dans la production de puces semi-conductrices. Certains de ces gaz sont hautement toxiques même à de très faibles concentrations et d'autres sont très corrosifs. Non seulement la tuyauterie du fab doit être exempte de fuites et résistante à la corrosion, mais elle doit également maintenir l'intégrité globale du système.

Dans la fabrication de semi-conducteurs, le contrôle des niveaux d'humidité dans les systèmes de distribution de produits chimiques n'est pas une option - c'est une mission essentielle. En effet, lorsque l'eau réagit avec les gaz utilisés dans la fabrication de semi-conducteurs, elle peut corroder les surfaces mouillées des composants de manipulation de gaz et de l'équipement de distribution de gaz, générer des particules gênantes et affecter les performances des outils de traitement. De plus, si les systèmes tombent en panne, cela peut entraîner des problèmes de sécurité importants et des dommages aux systèmes.

Examinons comment les filtres appropriés peuvent aider ou entraver les équipements de traitement des gaz semi-conducteurs et la qualité des processus.

Lorsque l'humidité envahit votre système, le temps presse.

L'humidité est insidieuse et, si elle n'est pas arrêtée, peut facilement trouver son chemin dans les équipements semi-conducteurs, en particulier lors de la construction initiale de l'usine, lorsque les soudeurs connectent les nombreux kilomètres de tubes de haute pureté. Mais cela peut également se produire à différents moments de la fabrication, comme au démarrage de l'outil, lorsque les gaz sont changés ou lorsque la maintenance du système est requise.

Pendant la construction fabuleuse, des milliers de soudures ultra haute pureté sont nécessaires. Le processus implique l'utilisation de gaz de protection (argon, hélium ou les deux) pour protéger la zone de soudure de l'oxygène et de la vapeur d'eau. Le blindage est essentiel pour empêcher la décoloration de la soudure - une indication claire que la résistance à la corrosion a été compromise. Si cela se produit, des particules de métal oxydé peuvent se rompre plus tard pendant le fonctionnement du système, compromettant d'autres composants et instruments coûteux, et dans le pire des cas, se retrouvent sur la surface de la plaquette. Par conséquent, les soudeurs doivent s'assurer que l'ensemble de soudure reste sous une purge continue jusqu'à ce que toutes les soudures soient terminées.

Pour ce faire, les soudeurs qualifiés utilisent un appareil à gaz de purge, parfois appelé cavalier de purge. Selon les normes SEMI International, le gaz de purge doit être certifié pour moins de 3 parties par million (ppm) d'humidité totale, d'oxygène et d'autres contaminants. Le filtrage du gaz de purge est essentiel pour assurer une soudure de bonne qualité car les cylindres contenant des gaz d'argon et d'hélium comprimés contiennent souvent des particules de taille submicronique.

Mais les filtres peuvent présenter leurs propres défis. Si le filtre a une affinité pour l'humidité, il peut contribuer à des retards dans le processus de soudage pendant que le système subit un séchage. Alors, comment choisissez-vous le meilleur filtre pour une application aussi critique? En matière de séchage rapide, le métal règne en maître. En fait, les données montrent que les filtres métalliques peuvent sécher à moins de 10 ppb en moins de 60 minutes. Au contraire, les filtres à base de polymère, comme ceux en téflon, peuvent prendre jusqu'à 24 à 48 heures pour sécher jusqu'à un niveau d'humidité inférieur à 3 ppm.

Les nombreux avantages des médias filtrants en fibre métallique

Le séchage rapide donne aux soudeurs la flexibilité de pouvoir démarrer et arrêter les opérations de gaz de protection plusieurs fois par jour. En termes simples, l'utilisation d'un filtre métallique offre le moyen le plus rapide et le plus rentable de filtrer les gaz de protection.

Ces dernières années, Mott a développé des filtres métalliques utilisant la fibre métallique comme média filtrant. Ce matériau a considérablement réduit la surface et la densité du média filtrant, ce qui permet un temps encore plus rapide de sécher après une pointe d'humidité. Les entrepreneurs avertis d'aujourd'hui appliqueront également une trace de chaleur sur le boîtier du filtre, ce qui leur permettra de sécher en moins de 10 minutes.

Les filtres en fibre ultra haute pureté de Mott sont spécialement conçus pour évacuer l'humidité. Compte tenu des milliers de soudures effectuées pendant la construction d'une installation de semi-conducteurs, un filtre Mott offre des avantages de coûts significatifs au projet fab - sous forme d'économies de temps

Ces mêmes performances de récupération rapide de l'humidité permettent aux propriétaires d'outils de fabrication de semi-conducteurs de réduire le temps de mise en service des outils lors du démarrage initial ou après la maintenance périodique des outils. Le temps de fonctionnement supplémentaire du système peut être important

Cohérence - du premier au dernier.

La fabrication de semi-conducteurs est une question de précision et de cohérence. Grâce à nos techniques de fabrication exclusives, nous fournissons des filtres en fibre métallique frittée qui sont incroyablement cohérents de la première à la dernière unité et d'un lot à l'autre. En fait, la variation du débit de gaz et de la chute de pression est extrêmement minime, en particulier par rapport à d'autres médias filtrants métalliques et céramiques, qui peuvent avoir des variations de pièce à pièce et de lot à lot pouvant atteindre 30%. La conception d'un système de traitement de gaz avec ce niveau de variation peut être assez difficile, en particulier dans les usines modernes où l'automatisation et les systèmes de contrôle distribués peuvent être affectés par une trop grande variation du débit ou de la pression.

En règle générale, les filtres métalliques ont subi une chute de pression plus élevée que les autres types de médias, mais les médias en fibre métallique de Mott ont une chute de pression différentielle inférieure à celle des filtres fabriqués à l'aide d'un milieu en téflon.

Lorsque l'humidité est tout simplement inévitable - minimisez ses effets.

Dans certaines parties du monde, où les conditions humides sont difficiles ou où l'accès à des gaz raisonnablement secs est limité, coûteux, les systèmes de purification de gaz sont souvent taxés par les demandes d'élimination de l'humidité. Chez Mott, nous comprenons que si vous ne parvenez pas à éliminer l'humidité d'un système, vous devez prendre des mesures pour protéger ses composants contre la corrosion. C'est là que la compatibilité des matériaux entre en jeu.

Nous savons par expérience que les espèces de fluor, de brome et de chlore, en présence d'eau, peuvent corroder l'acier inoxydable. Plus le niveau d'eau est élevé, plus la corrosion est importante. Et, bien que les filtres au nickel et au corps 316L SS offrent une résistance à la corrosion adéquate pour certains gaz des espèces fluorées, les fabricants de circuits intégrés des espèces au chlore peuvent atteindre une résistance à la corrosion optimale en utilisant des filtres fabriqués avec du matériel Hastelloy C-22 et un média filtrant. En fait, des études ont montré que l'utilisation de Hastelloy - alliage nickel-chrome-molybdène-tungstène dans la fabrication de filtres est le moyen le plus fiable de se protéger contre la corrosion dans le temps.

Choisir le bon filtre pour vos besoins.

Traditionnellement, le média filtrant le plus largement utilisé pour les cavaliers de gaz de purge, les armoires à gaz, les boîtiers de distributeurs de soupape ou les systèmes de distribution de gaz sur outil a été le téflon ou un élément en métal fritté en poudre. Bien que les médias à base de polymère aient des performances d'efficacité de filtration acceptables, ils varient en réponse aux pointes d'humidité. Les filtres métalliques en poudre traditionnels souffrent d'une densité plus élevée, ce qui peut également prolonger le temps de séchage. Les nouveaux filtres à fibres métalliques de Mott atteignent un nouveau niveau d'efficacité (0.0015 µm), de chute de pression et de récupération d'humidité. La nouvelle norme pour les applications de livraison de gaz de très haute pureté est en passe de devenir un média métallique à fibre Mott.

Et il ne faut pas un expert pour comprendre qu'un filtre métallique résistera beaucoup plus efficacement à des températures élevées et à des pressions différentielles que les filtres à base de polymère. Les résultats montrent que les filtres à base de polymère se soumettent à des températures supérieures à 100 ° C, tandis que les filtres en métal fritté de Mott résistent à des températures aussi élevées que 450 ° C. La capacité de gérer une pression différentielle plus élevée jusqu'à 1000 psid garantit que le média filtrant métallique ne tombera pas en panne, tandis que le média filtrant à base de polymère peut échouer à des pressions différentielles aussi basses que 10 psid. Ainsi, comme les filtres métalliques actuels ont souvent un coût comparable à celui des filtres à base de polymères, il y a peu de raisons d'accepter des filtres qui ne peuvent pas résister à des températures et des pressions extrêmes ou ceux qui nécessitent de longs cycles de récupération d'humidité.

Apportez-nous votre défi.

Pendant des décennies, nos ingénieurs et scientifiques ont travaillé avec des sociétés de semi-conducteurs aux quatre coins du monde pour aider les fabricants d'outils, les fabricants de plaquettes et les fournisseurs de boîtes à gaz à surmonter les défis complexes posés par les progrès de cette industrie en évolution rapide.

Les clients de longue date et les nouveaux arrivants comptent sur notre centre d'innovation client de pointe pour les aider à développer de nouveaux produits et leur permettre d'identifier les problèmes ou les préoccupations dès le début du processus de conception ou de fabrication.

De plus, nos capacités d'impression 3D en instance de brevet nous permettent d'imprimer des filtres poreux personnalisés dans pratiquement toutes les configurations. Nous avons même conçu des pièces dont les composants poreux et solides fonctionnent ensemble.

Si vous souhaitez discuter d'un défi actuel auquel vous êtes confronté ou explorer une idée révolutionnaire que vous aimeriez concrétiser, nous sommes là pour vous. Nous sommes heureux d'organiser des ateliers de filtration avec votre équipe pour vous présenter les dernières innovations en matière de filtration haute pureté. Utilisez le bouton ci-dessous pour vous renseigner sur une session d'atelier.

Écrit par: Kévin McGuffin

Titre: Vice-président des produits de haute pureté