半導体ろ過の課題トップ10への取り組み方、パート2：水分回収の加速と過度の乾燥時間の削減

すべてのマイクロチップメーカーのフロアの下には、半導体チップの製造に使用される無数の異なるガスを輸送する数マイルのステンレス鋼管を含むサブファブがあります。 これらのガスの一部は、非常に低い濃度でも非常に有毒であり、他のガスは非常に腐食性があります。 ファブの配管は、漏れがなく、腐食に強いだけでなく、システム全体の完全性を維持する必要があります。

半導体製造では、化学物質供給システム全体の水分レベルを制御することはオプションではありません。それはミッションクリティカルです。 これは、水が半導体の製造に使用されるガスと反応すると、ガス処理コンポーネントやガス供給装置の接液面を腐食し、厄介な粒子を生成し、プロセスツールの性能に影響を与える可能性があるためです。 さらに、システムに障害が発生すると、重大な安全上の問題やシステムの損傷を引き起こす可能性があります。

適切なフィルターが半導体ガス処理装置とプロセス品質をどのように支援または阻害するかを調べてみましょう。

水分があなたのシステムに侵入するとき、時間が最も重要です。

湿気は潜行性であり、停止しなければ、特にファブの最初の建設中に、溶接機が何マイルにも及ぶ高純度のチューブを接続しているときに、半導体装置に侵入する可能性があります。 ただし、ツールの起動時、ガスの交換時、システムのメンテナンスが必要な場合など、製造中のさまざまなタイミングで発生することもあります。

ファブの建設中、何千もの超高純度溶接が必要です。 このプロセスでは、溶接ガスを酸素と水蒸気から保護するために、シールドガス（アルゴン、ヘリウム、またはその両方）を使用します。 シールドは、溶接部の変色を防ぐために重要です。耐食性が損なわれていることを明確に示しています。 これが発生すると、システムの動作中に酸化金属の粒子が後で壊れて、他の高価なコンポーネントや計測器に障害が発生し、最悪の場合は、ウェーハの表面に到達します。 したがって、溶接工は、すべての溶接が完了するまで、溶接アセンブリを継続的にパージする必要があります。

これを達成するために、熟練した溶接工は、パージジャンパーと呼ばれることもあるパージガス装置を使用します。 SEMI Internationalの基準によれば、パージガスは、総水分、酸素、その他の汚染物質に対して、3万分のXNUMX（ppm）未満の認定を受けている必要があります。 圧縮されたアルゴンおよびヘリウムガスを収容するシリンダーにはサブミクロンサイズの粒子が含まれていることが多いため、良質な溶接を確保するには、パージガスのろ過が重要です。

しかし、フィルターには独自の課題があります。 フィルターが湿気に親和性を持っている場合、システムがドライダウンしている間、溶接プロセスの遅延に寄与する可能性があります。 では、このような重要なアプリケーションに最適なフィルターをどのように選択するのでしょうか。 速乾性に関しては、金属が優れています。 実際、データは、金属フィルターが10分未満で60 ppb未満まで乾燥できることを示しています。 逆に、テフロン製のようなポリマーベースのフィルターは、必要な24 ppm未満の水分レベルまで乾燥するのに48〜3時間かかる場合があります。

ファイバーメタルフィルターメディアの多くの利点

クイックドライダウンにより、溶接機はXNUMX日に複数回シールドガスの操作を開始および停止できる柔軟性を提供します。 簡単に言うと、金属フィルターを使用すると、シールドガスをフィルター処理するための最速かつ最も費用効果の高い方法が提供されます。

近年、モットは繊維金属を濾材として使用した金属フィルターを開発しました。 この材料は、フィルターメディアの表面積と密度を劇的に減少させ、湿気のスパイクから乾くまでの時間をさらに短縮します。 今日の経験豊富な請負業者は、フィルターハウジングにヒートトレースを適用して、10分未満で乾かすこともできます。

モットの超高純度ファイバーフィルターは、湿気を取り除くために特別に設計されています。 半導体施設の建設中に行われた何千もの溶接を考慮して、モットフィルターは、時間の節約という形で、ファブプロジェクトに大幅なコストメリットをもたらします

これと同じ高速水分回収性能により、半導体製造ツールの所有者は、最初の起動時または定期的なツールのメンテナンス後にツールを試運転する時間を短縮できます。 追加のシステム稼働時間は重要になる可能性があります

一貫性–最初から最後まで。

半導体製造は、精度と一貫性をすべて重視しています。 独自の製造技術により、最初のユニットから最後のユニットまで、そしてロット間で非常に一貫した焼結繊維金属フィルターを提供しています。 実際、特に他の金属やセラミックのフィルター媒体と比較すると、ガスの流れと圧力降下の変動は非常に小さく、部品間のばらつきやロット間のばらつきが30％にもなる場合があります。 そのレベルの変動を伴うガス処理システムの設計は、特に自動化および分散制御システムが流量または圧力の変動が大きすぎることによって悪影響を受ける可能性がある現代の工場では、非常に困難な場合があります。

通常、金属フィルターは他の種類の媒体よりも圧力損失が高くなっていますが、モットのファイバー金属媒体は、テフロン媒体を使用して製造されたフィルターよりも差圧が低くなっています。

湿気が避けられない場合–その影響を最小限に抑えます。

世界の一部の地域では、湿度の高い条件が困難であるか、適度に乾燥したガスへのアクセスが制限されており、高価なガス精製システムは、多くの場合、水分除去の要求によって課税されます。 モットでは、システムから湿気を除去できない場合は、そのコンポーネントを腐食から保護するための手順を実行する必要があることを理解しています。 ここで、材料の互換性が役立ちます。

経験から、フッ素、臭素、および塩素種は、水の存在下でステンレス鋼を腐食する可能性があることを知っています。 水のレベルが高いほど、腐食は大きくなります。 また、ニッケル媒体と316L SSボディフィルターは一部のフッ素種ガスに十分な耐食性を提供しますが、塩素種ICメーカーは、ハステロイC-22ハードウェアとフィルター媒体で製造されたフィルターを使用して最適な耐食性を実現できます。 実際、ハステロイ-ニッケル-クロム-モリブデン-タングステン合金をフィルターの製造に使用することは、長期にわたる腐食から保護するための最も信頼できる方法であることが研究によって示されています。

ニーズに適したフィルターを選択します。

従来、パージガスジャンパー、ガスキャビネット、バルブマニホールドボックス、またはオンツールガス供給システムに最も広く使用されているフィルター材は、テフロンまたは焼結粉末金属エレメントでした。 ポリマーベースの媒体は許容可能なろ過効率性能を備えていますが、水分のスパイクに応じて変化します。 従来の粉末金属フィルターは密度が高く、乾燥時間も長くなります。 モットの新しいファイバーメタルフィルターは、効率の新しいレベル（0.0015 µm）、圧力降下、水分回収を実現します。 超高純度ガス供給アプリケーションの新しい標準は、急速にモットファイバーメタルメディアになりつつあります。

また、金属フィルターがポリマーベースのフィルターよりもはるかに効果的に高温と差圧に耐えることを理解するのに専門家は必要ありません。 結果は、ポリマーベースのフィルターが100°Cを超える温度にさらされるのに対し、モッツの焼結金属フィルターは450°Cの高温に耐えることを示しています。 1000 psidまでのより高い差圧を処理する機能により、金属濾材が故障しないことが保証されますが、ポリマーベースの濾材は10psidという低い差圧で故障する可能性があります。 したがって、今日の金属フィルターは、ポリマーベースのフィルターとコストが同等であることが多いため、極端な温度と圧力に耐えられないフィルターや、長い水分回収サイクルを必要とするフィルターを受け入れる理由はほとんどありません。

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投稿者： ケビン・マクガフィン

タイトル： 高純度製品担当副社長