濕度是無塵車間生產(chǎn)的重要條件，相對濕度是無塵車間和潔凈室運行中常見的環(huán)境控制條件，半導(dǎo)體無塵車間和潔凈室的典型相對濕度目標值約為30%~50%，允許誤差在±1%的范圍內(nèi)，如光刻面積或(DUV)面積或遠紫外線處理的誤差甚至更小，其他地方則放寬到±5%。

 

近年來，我們不得不承擔資本和運營成本，才能在這些規(guī)定的范圍內(nèi)維持空氣處理過程。但為什么要花這么多錢在無塵車間和潔凈室上控制相對濕度呢？原因很簡單，因為相對濕度有很多因素可能會降低潔凈室的整體性能，包括：

 

1.細菌生長

 

2.工作人員在室溫下感到舒適的程度

 

3.靜電電荷

 

4.金屬腐蝕

 

5.水蒸氣凝結(jié)

 

6.光刻返回

 

7.吸水

 

細菌和其他生物污染物(霉菌、病毒、真菌、螨類)可以在相對濕度超過60%的環(huán)境中活躍繁殖。當相對濕度超過30%時，一些菌群可以生長。當相對濕度在40%至60%之間時，細菌和呼吸道感染的影響可以最小化。

 

相對濕度在40%至60%之間，對人類來說也是一種適度的舒適感。濕度過高會讓人感到悶熱，而濕度低于30%則會讓人感到干燥、皮膚破裂、呼吸不適和情緒不適。

 

高濕實際上減少了無塵車間和潔凈室表面靜電負荷的積累，這是理想的結(jié)果。較低的濕度更適合江西的電荷積累，成為潛在的放電破壞源。相對濕度超過50%時，靜電開始迅速消散，而相對濕度小于30%時，靜電電荷在絕緣子或不接地表面會持續(xù)很長時間。

 

相對濕度在35%到40%之間可以作為一個令人滿意的折衷方案。半導(dǎo)體無塵車間和潔凈室通常使用額外的控制裝置來限制靜電電荷的積累。

 

許多化學(xué)反應(yīng)的速度，包括腐蝕過程，都會隨著相對濕度的增加而加快。所有暴露在無塵車間和潔凈室周圍的空氣中的表面都會迅速被至少一層單層的水覆蓋。當這些表面由能與水反應(yīng)的薄金屬涂層組成時，高濕度可以加速反應(yīng)。幸運的是，鋁等一些金屬可以與水形成保護性氧化物，防止進一步氧化；但在另一種情況下，如氧化銅，它沒有保護作用，因此，銅表面在高濕度環(huán)境下更容易受到腐蝕。

 

在相對濕度較高的環(huán)境中，濃水毛細力在顆粒與表面之間形成鍵，從而增加顆粒與硅質(zhì)表面之間的粘附力。當相對濕度小于50%時，這種效應(yīng)--Calvin濃度--無關(guān)緊要，但當相對濕度約為70%時，則成為顆粒間粘附的主力軍。

 

到目前為止，半導(dǎo)體無塵車間和潔凈室最迫切需要的是光刻膠的敏感感。由于光刻膠對相濕度非常敏感，所以對相對濕度控制范圍的要求是最嚴格的。

 

事實上，相當大的濕度和溫度對于光刻膠的穩(wěn)定性和精確的尺寸控制是很重要的。即使在恒溫下，光刻膠的粘性也會隨著相對濕度的增加而迅速下降。當然，通過改變粘度，固定組分涂層形成的保護膜的厚度會發(fā)生變化。一項實驗表明，在兩個城市，相對濕度的變化3%將使保護層厚度改變59.2A。

 

此外，在較高的相對溫度環(huán)境中，由于水的吸收，光致抗蝕劑在烘烤周期后的膨脹加劇。相對濕度較高也會對光刻膠的附著力產(chǎn)生負面影響；相對濕度較低(約30%)使光致抗蝕劑更容易附著，即使不需要六甲基二硅氮烷(HMDS)等高分子改性劑。

 

總之，半導(dǎo)體無塵車間和潔凈室相對濕度的控制并不是隨機的。不過，隨著時間的推移，有必要回顧一下普遍接受的做法的原因和基礎(chǔ)。