Luftfeuchtigkeit ist eine häufige Umgebungsbedingung im Reinraumbetrieb. Der Zielwert der relativen Luftfeuchtigkeit im Halbleiter-Reinraum liegt im Bereich von 30 bis 50 %, sodass die Fehlertoleranz in einem engen Bereich von ±1 % liegt, beispielsweise im fotolithografischen Bereich – oder sogar noch geringer im Bereich der Fern-Ultraviolett-Verarbeitung (DUV). An anderen Orten kann die Luftfeuchtigkeit auf ±5 % reduziert werden.
Weil die relative Luftfeuchtigkeit von einer Reihe von Faktoren abhängt, die zur Gesamtleistung des Reinraums beitragen können, darunter:
● Bakterienwachstum;
● Der Bereich des Wohlbefindens, den das Personal bei Raumtemperatur empfindet;
● Es tritt eine statische Aufladung auf.
● Metallkorrosion;
● Wasserdampfkondensation;
● Verschlechterung der Lithografie;
● Wasseraufnahme.
Bakterien und andere biologische Schadstoffe (Schimmel, Viren, Pilze, Milben) können sich in Umgebungen mit einer relativen Luftfeuchtigkeit über 60 % aktiv vermehren. Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit über 30 % können einige Pflanzen wachsen. Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 40 % und 60 % können die Auswirkungen von Bakterien und Atemwegsinfektionen minimiert werden.
Eine relative Luftfeuchtigkeit zwischen 40 % und 60 % ist ein angenehmer Bereich. Zu hohe Luftfeuchtigkeit kann depressiv machen, während eine Luftfeuchtigkeit unter 30 % zu Trockenheit, Rissen, Atembeschwerden und emotionalem Unwohlsein führen kann.
Hohe Luftfeuchtigkeit reduziert tatsächlich die Ansammlung statischer Ladung auf der Oberfläche des Reinraums – das ist das gewünschte Ergebnis. Niedrigere Luftfeuchtigkeit begünstigt die Ladungsakkumulation und stellt eine potenziell schädliche Quelle elektrostatischer Entladung dar. Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit über 50 % beginnt die statische Ladung schnell abzufließen. Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit unter 30 % kann sie jedoch lange Zeit auf dem Isolator oder der ungeerdeten Oberfläche bestehen bleiben.
Eine relative Luftfeuchtigkeit zwischen 35 % und 40 % kann ein zufriedenstellender Kompromiss sein, und in Halbleiter-Reinräumen werden normalerweise zusätzliche Kontrollen verwendet, um die Ansammlung statischer Ladung zu begrenzen.
Die Geschwindigkeit vieler chemischer Reaktionen, einschließlich Korrosion, nimmt mit steigender relativer Luftfeuchtigkeit zu. Alle Oberflächen, die der Umgebungsluft des Reinraums ausgesetzt sind, werden schnell mit mindestens einer Monoschicht Wasser bedeckt. Wenn diese Oberflächen aus einer dünnen Metallbeschichtung bestehen, die mit Wasser reagieren kann, kann hohe Luftfeuchtigkeit die Reaktion beschleunigen. Glücklicherweise können einige Metalle, wie beispielsweise Aluminium, mit Wasser ein schützendes Oxid bilden und so weitere Oxidationsreaktionen verhindern; ein anderes Metall, wie beispielsweise Kupferoxid, bietet jedoch keinen Schutz, sodass Kupferoberflächen in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit anfälliger für Korrosion sind.
Darüber hinaus dehnt sich der Fotolack in einer Umgebung mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit nach dem Einbrennen durch die Feuchtigkeitsaufnahme aus und wird dadurch beschädigt. Auch die Fotolackhaftung kann durch eine höhere relative Luftfeuchtigkeit beeinträchtigt werden. Eine niedrigere relative Luftfeuchtigkeit (ca. 30 %) erleichtert die Fotolackhaftung, auch ohne die Verwendung eines Polymermodifikators.
Die Regelung der relativen Luftfeuchtigkeit in einem Halbleiter-Reinraum ist nicht beliebig. Mit der Zeit ändert sich jedoch die Zeit, und es ist ratsam, die Gründe und Grundlagen allgemein anerkannter Praktiken zu überprüfen.
Die Luftfeuchtigkeit ist für unser menschliches Wohlbefinden möglicherweise nicht besonders spürbar, hat jedoch häufig einen großen Einfluss auf den Produktionsprozess, insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit, und die Luftfeuchtigkeit ist häufig die schlechteste Kontrollmöglichkeit. Aus diesem Grund wird bei der Temperatur- und Luftfeuchtigkeitskontrolle im Reinraum die Luftfeuchtigkeit bevorzugt.
Beitragszeit: 01.09.2020