如何应对十大半导体过滤挑战，第10部分：加快水分回收并消除过多的干燥时间

在每个微芯片制造商的地板下面是一个子工厂，该子工厂包含数英里的不锈钢管，可输送用于生产半导体芯片的多种不同气体。 这些气体中的一些即使在非常低的浓度下也具有剧毒，而另一些则具有高度腐蚀性。 晶圆厂的管道不仅必须无泄漏和耐腐蚀，而且还必须维护系统的整体完整性。

在半导体制造中，控制整个化学输送系统中的水分含量不是一种选择–这是关键任务。 这是因为，当水与半导体制造中使用的气体发生反应时，水会腐蚀气体处理部件和气体输送设备的湿润表面，产生麻烦的颗粒并影响加工工具的性能。 此外，如果系统出现故障，可能会导致严重的安全问题并损坏系统。

让我们研究一下合适的过滤器如何帮助或阻碍半导体气体处理设备和工艺质量。

当水分侵入您的系统时，时间至关重要。

湿气很隐蔽，即使不停下来，也很容易进入半导体设备，特别是在工厂的最初建造阶段，当焊工连接许多英里的高纯度管道时。 但是，它也可能在制造期间的不同时间发生，例如在工具启动时，更换气体或需要系统维护时。

在晶圆厂建设期间，需要成千上万的超高纯焊缝。 该过程需要使用保护气体（氩气，氦气或两者兼有）来保护焊接区域不受氧气和水蒸气的影响。 屏蔽对于防止焊件变色至关重要-明确表明耐蚀性已受到损害。 如果发生这种情况，氧化的金属颗粒随后可能会在系统运行期间破裂，从而损害其他昂贵的组件和仪器，并且在最坏的情况下，它们会进入晶圆表面。 因此，焊工必须确保焊缝组件处于连续吹扫状态，直到完成所有焊接为止。

为此，熟练的焊工采用吹扫气体设备，有时称为吹扫跳线。 根据SEMI国际标准，吹扫气体必须经过认证，其总水分，氧气和其他污染物的含量少于百万分之三。 过滤吹扫气体对于确保高质量焊接至关重要，因为装有压缩氩气和氦气的钢瓶通常含有亚微米级的颗粒。

但是过滤器可能会带来自己的挑战。 如果过滤器对水分具有亲和力，则可能会导致系统干燥而导致焊接过程延迟。 那么，您如何为这样的关键应用选择最佳的滤波器？ 当需要快速干燥时，金属占主导地位。 实际上，数据显示，金属过滤器可在不到10分钟的时间内干燥至60 ppb以下。 相反，基于聚合物的过滤器（例如由特氟隆制成的过滤器）可能需要长达24-48小时才能干燥至所需的3 ppm水分含量以下。

纤维金属过滤介质的许多优点

快速干燥使焊机具有灵活性，可以每天多次启动和停止保护气操作。 简而言之，使用金属过滤器可提供最快，最具成本效益的方法来过滤保护气体。

近年来，莫特开发了使用纤维金属作为过滤介质的金属过滤器。 这种材料大大减少了过滤介质的表面积和密度，从而可以更快地干燥水分尖峰。 如今，精明的承包商还将对过滤器外壳施加热量痕迹，使其能够在不到10分钟的时间内干透。

莫特的超高纯度纤维过滤器专门设计用于除湿。 鉴于在半导体设施的建造过程中进行了数千次焊接，Mott过滤器以节省时间的形式为晶圆厂项目带来了可观的成本优势

相同的快速水分回收性能使半导体制造工具所有者可以减少在初始启动期间或定期维护工具之后调试工具的时间。 额外的系统正常运行时间可能很长

一致性–从头到尾。

半导体制造是关于精度和一致性的。 凭借我们专有的制造技术，我们提供的烧结纤维金属过滤器从头到尾，从批次到批次都具有令人难以置信的一致性。 实际上，气流和压降的变化非常小，尤其是与其他金属和陶瓷过滤介质相比时，其零件之间和批次之间的变化高达30％。 设计具有这种变化水平的气体处理系统可能非常困难，尤其是在现代化的晶圆厂中，自动化和分布式控制系统会受到流量或压力变化太大的不利影响。

通常，金属过滤器的压降高于其他介质类型，但Mott的纤维金属介质的压降低于使用特氟龙介质制造的过滤器。

当水分不可避免时，请尽量减少其影响。

在世界上某些地区，潮湿的环境充满挑战，或获得合理的干燥气体的机会有限，昂贵的气体净化系统通常因除湿要求而负担重。 在莫特，我们了解到，如果您无法消除系统中的水分，则需要采取措施保护其组件免受腐蚀。 这就是材料兼容性发挥作用的地方。

从经验中我们知道，氟，溴和氯物种在有水的情况下会腐蚀不锈钢。 水含量越高，腐蚀越大。 而且，尽管镍介质和316L SS身体过滤器对某些氟类气体具有足够的耐腐蚀性，但氯族IC制造商可以使用由Hastelloy C-22硬件和过滤介质制造的过滤器来获得最佳的耐腐蚀性。 实际上，研究表明，在过滤器的制造中，使用Hastelloy –镍铬钼钼钨合金是防止长时间腐蚀的最可靠方法。

根据您的需求选择合适的过滤器。

传统上，用于吹扫气体跳线，气体柜，阀歧管盒或工具上的气体输送系统的最广泛使用的过滤介质是聚四氟乙烯或烧结粉末金属元素。 尽管基于聚合物的介质具有可接受的过滤效率，但它们会因潮气而变化。 传统的粉末金属过滤器具有较高的密度，这还会增加干燥时间。 莫特的新型纤维金属过滤器在效率（0.0015 µm），压降和水分回收方面达到了新的水平。 超高纯度气体输送应用的新标准正在迅速成为Mott纤维金属介质。

而且，不需要专家就能理解，金属过滤器比基于聚合物的过滤器更有效地承受高温和压差。 结果表明，基于聚合物的过滤器可承受100°C以上的温度，而Mott的烧结金属过滤器可承受高达450°C的温度。 能够承受高达1000 psid的更高压差的能力确保了金属过滤介质不会失效，而基于聚合物的过滤介质在低至10 psid的压差下可能会失效。 因此，由于当今的金属过滤器的成本通常可与基于聚合物的过滤器相媲美，因此没有理由接受不能承受极端温度和压力或需要较长水分回收周期的过滤器。

给我们带来您的挑战。

数十年来，我们的工程师和科学家与世界各地的半导体公司合作，帮助工具制造商，晶圆制造商和气箱供应商克服了这个快速发展的行业的进步所带来的复杂挑战。

长期的客户和新来的客户都依赖我们先进的客户创新中心来帮助他们支持新产品的开发，并使他们能够在设计或制造过程的早期就发现问题或疑虑。

此外，我们正在申请专利的3D打印功能使我们能够以几乎任何配置定制打印多孔过滤器。 我们甚至设计了同时具有多孔和固体组件的零件。

如果您想讨论您当前面临的挑战，或者探索您想实现的开创性想法，那么我们在这里为您服务。 我们很高兴与您的团队一起开设过滤讲习班，向您介绍最新的高纯度过滤技术。 使用下面的按钮查询研讨会。

由： 凯文·麦格芬

称谓：  高纯产品副总裁