Juhani Lehto
产品经理
Vaisala
在半导体制造中，没有什么比准确度更重要。从芯片制造到集成电路的最终组装，流程中的每一步都需要精确测量，以获得高质量、可重复的结果。需要测量的关键参数之一是湿度，因为准确维持正确湿度水平对于实现良好的设备性能和最终产品质量至关重要。
保持良好的环境
当进行纳米级制造时，即使是微小的偏差也可能导致灾难性的后果。环境条件需要进行精确的监测和维护，因为芯片和印刷电路板等半导体元件极易受到水分的影响。实际上，水分是半导体制造流程中影响最大的污染物，预估表明，不理想的湿度条件造成的损失占收入损失的比例高达 25%。
湿度过高会导致腐蚀、电气短路、元器件质量差以及更高的故障率。湿度过低会导致静电积聚，从而损坏半导体表面并显著降低生产产量。因此，精确的湿度控制至关重要，这使得可靠的传感器成为必不可少的投资 — 这是一项明智的投资，影响远远大于其规模或成本。高质量的传感器和变送器确保设备和环境保持在半导体制造所需的适当范围内。
半导体制造流程中的测量解决方案
让我们来看一些湿度管理至关重要的半导体制造流程，以及可以提供帮助的解决方案。
硅晶圆抛光清洗
硅晶圆抛光和清洗是半导体制造流程中的关键步骤。该流程涉及高湿度和刺激性化学物质，可能导致传感器漂移，使准确的测量变得更加困难。
用于这种环境的探头需要承受高湿度水平和刺激性化学物质暴露。一个好的解决方案是紧凑型温湿度探头 HMP9，它是一款紧凑型探头，具有非常快的响应时间。它可以承受高湿度水平，并且还具有化学清除功能用于污染后传感器清洁。对于设备制造商，维萨拉还提供模块化温湿度产品，例如相对湿度和温度模块 HMM170，这些产品可以集成到最终产品中。
晶圆光刻机、涂胶显影机
对硅晶片进行涂胶和显影的晶圆光刻机是基于激光技术的，因此即使是微小的环境变化也会显著影响流程质量。环境气压、相对湿度和温度都会影响光刻效果和镜头聚焦，因此必须实时监测和补偿。在纳米级制程中，精确测量和监测这些参数变得更加重要。
适用于这些设备的一个良好的解决方案是模块化维萨拉 Indigo520，它提供气压作为可选的测量参数。温湿度探头 HMP3 与 Indigo520 兼容，其结构允许在现场更换传感器而无需工具，因此成为洁净室环境的理想选择。对于需要监测其他诸如 CO2 和露点等参数的工艺流程，可以使用其他型号的探头。无论您如何选择，探头都可以连接到数据处理单元（例如 Indigo520），让您可以灵活地为具体工艺流程选择合适的组合。
晶圆切割和探针台
晶圆切割流程将单个芯片从晶圆上分离出来，需要准确的湿度测量来保护产品和设备。冷凝可能是一个问题，特别是在胶带被剥离时，因此需要仔细监测露点。在探针测试过程中，芯片会承受极端的温度变化以测试集成电路性能。该流程要求精确控制露点和湿度，以防测试环境中发生冷凝和生锈。
维萨拉提供多种紧凑型产品来监测和控制这些参数。DMT143 小型露点变送器测量范围广，从 -70°C 至 +60°C，可用于霜点和露点测量。另一个选件是维萨拉露点变送器 DMT152，它针对超干燥条件进行优化，可提供低至 –80°C 的霜点测量值，误差为 +/–2°C。这两款产品都具有自动校准功能，确保非常长的校准间隔，并且易于集成到 OEM 应用中，如半导体制造或测试设备。
工艺管线气体质量
半导体制造中使用的洁净室依赖于氮气和氩气等高质量、非反应性工艺气体。确保这些气体的干燥性对于维持工艺环境的纯度和避免敏感制造阶段的潜在污染至关重要。需要监测工艺气体管线中的湿度水平，以确保准确的测量结果。最好在管线中使用抛光不锈钢管，因为这有助于确保获得准确、无污染的读数。
维萨拉 DRYCAP® 传感器非常适合监测气体干燥度，因为它们具有极快的响应时间，可节省昂贵的气体并在故障情况下保护流程。它们还可以自动校准以实现良好的长期稳定性。维萨拉露点变送器 DMT152 是这种应用的合适选择，能够提供实时、高质量的测量结果。DMT152 应直接安装在气流中，以确保获取具有代表性的气体样本，并使用锥形螺纹来防止泄漏。维萨拉采样室由抛光不锈钢制成，确保实现准确、高质量的测量。
湿度控制的重要性
湿度控制有助于延长半导体制造设备的使用寿命并保持最终产品质量。通过在整个生产过程中使用高质量的传感器和变送器来监测和控制湿度水平，制造商可以保护其运营免受与湿度相关的问题影响，降低成本并尽可能提高产量。
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Semiconductor wafer and microelectronics fabrication is a demanding process with little room for mistakes. The industry depends on high-performing monitoring and measurement instrumentation for precise chemical compositions and atmospheric conditions.
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