¿Por qué controlar estrictamente la humedad en las salas blancas?

La humedad relativa es una condición de control ambiental comúnmente utilizada durante las operaciones de sala limpia. Los objetivos típicos de humedad relativa en salas blancas de semiconductores se controlan en un rango aproximado de 30 a 50 %, con tolerancias dentro de un rango estrecho de ±1 %, como en áreas de fotolitografía, o incluso más en áreas de procesamiento ultravioleta profundo (DUV). Pequeño, mientras que en otros lugares se puede relajar hasta un ±5%. La humedad relativa tiene una serie de factores que pueden degradar el rendimiento general de un cuarto limpio , incluyendo: 1. crecimiento bacteriano; 2. el rango en el que el personal se siente cómodo a temperatura ambiente; 3. la aparición de cargas estáticas; 4. corrosión de metales; 5. condensación de vapor de agua; 6. Degradación de la litografía; 7. Absorción de agua. A lo largo de los años, controlar la humedad del aire dentro del rango especificado nos ha obligado a asumir los costes de capital y operativos. Pero ¿por qué vale la pena gastar tanto dinero en controlar la humedad relativa en un sala limpia farmacéutica ? Las bacterias y otros contaminantes biológicos (moho, virus, hongos, ácaros) pueden prosperar en ambientes con una humedad relativa superior al 60%. Parte de la flora puede crecer cuando la humedad relativa supera el 30%. Los efectos de las bacterias y las infecciones respiratorias se minimizan cuando la humedad relativa está en el rango del 40% al 60%. La humedad relativa en el rango del 40% al 60% también es un rango moderado para el confort humano. La humedad alta puede hacer que las personas se sientan congestionadas, mientras que una humedad inferior al 30% puede hacer que las personas se sientan secas, con la piel agrietada, molestias respiratorias y malestar emocional. De hecho, la alta humedad reduce la acumulación de carga estática en las superficies de las salas blancas, un resultado deseado. Una humedad más baja es más adecuada para la acumulación de carga y una fuente potencialmente dañina de descarga electrostática. Las cargas estáticas comienzan a disiparse rápidamente cuando la humedad relativa supera el 50%, pero pueden persistir en aisladores o superficies sin conexión a tierra durante largos períodos de tiempo cuando la humedad relativa es inferior al 30%. Una humedad relativa entre el 35% y el 40% es cómoda y las salas blancas de semiconductores suelen utilizar controles adicionales para limitar la acumulación de cargas estáticas. La velocidad de muchas reacciones químicas, incluidos los procesos de corrosión, aumentará al aumentar la humedad relativa. Todas las superficies expuestas al aire que rodean la sala blanca se cubren rápidamente con al menos una monocapa de agua. Cuando estas superficies están compuestas de finas capas metálicas que pueden reaccionar con el agua, la alta humedad puede acelerar la reacción. Afortunadamente, algunos metales, como el aluminio, pueden formar una capa protectora de óxido con agua y evitar reacciones de oxidación adicionales; pero el otro caso, como el óxido de cobre, no es protector, por lo que en ambientes de alta humedad, las superficies de cobre son más susceptibles a la corrosión. En un ambiente con alta humedad relativa, las fuerzas capilares en forma de agua concentrada forman enlaces entre las partículas y la superficie, lo que puede aumentar la adhesión de las partículas a la superficie silícea. Este efecto (la concentración de Kelvin) no es significativo cuando la humedad relativa es inferior al 50 por ciento, pero se convierte en la fuerza dominante para la adhesión entre partículas cuando la humedad relativa es de alrededor del 70 por ciento. Con diferencia, la necesidad más apremiante de un control moderado en las salas blancas de semiconductores es la sensibilidad fotorresistente. Debido a la naturaleza extremadamente sensible del fotoprotector a la humedad relativa, su rango de control de la humedad relativa es el más estricto. De hecho, tanto la humedad relativa como la temperatura son fundamentales para la estabilidad del fotorresistente y el control dimensional preciso. Incluso en condiciones de temperatura constante, la viscosidad del fotoprotector disminuirá rápidamente a medida que aumenta la humedad relativa. Por supuesto, cambiar la viscosidad cambia el espesor de la película protectora formada por el recubrimiento del componente fijo. Refiriéndose a dos ciudades, una prueba confirmó que una variación del 3% en la humedad relativa cambiaría el espesor de la protección en 59,2A. Además, en ambientes de alta humedad relativa, la hinchazón del fotorresistente se agrava después de los ciclos de horneado debido a la absorción de humedad. La adhesión del fotoprotector también puede verse afectada negativamente por una mayor humedad relativa; una humedad relativa más baja (alrededor del 30 %) facilita la adhesión del fotorresistente incluso sin la necesidad de modificadores poliméricos como el hexametildisiloxano azano (HMDS).

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