Por que controlar rigorosamente a umidade em salas limpas

A umidade relativa é uma condição de controle ambiental comumente usada durante operações em salas limpas. As metas típicas de umidade relativa em salas limpas de semicondutores são controladas na faixa aproximada de 30 a 50%, com tolerâncias dentro de uma faixa estreita de ±1%, como em áreas de fotolitografia — ou ainda mais em áreas de processamento ultravioleta profundo (DUV). Pequeno - enquanto em outros lugares pode ser relaxado em ±5%. A umidade relativa possui uma série de fatores que podem degradar o desempenho geral de um sala limpa , incluindo: 1. crescimento bacteriano; 2. a faixa em que a equipe se sente confortável à temperatura ambiente; 3. a ocorrência de cargas estáticas; 4. corrosão metálica; 5. condensação de vapor d'água; 6. Degradação de litografia; 7. Absorção de água. Ao longo dos anos, o controle da umidade do ar dentro da faixa especificada nos obrigou a arcar com os custos de capital e operacionais. Mas por que vale a pena gastar tanto dinheiro controlando a umidade relativa em um ambiente sala limpa farmacêutica ? Bactérias e outras contaminações biológicas (mofo, vírus, fungos, ácaros) podem prosperar em ambientes com umidade relativa acima de 60%. Alguma flora pode crescer quando a umidade relativa excede 30%. Os efeitos de bactérias e infecções respiratórias são minimizados quando a umidade relativa está na faixa de 40% a 60%. A umidade relativa na faixa de 40% a 60% também é uma faixa moderada para o conforto humano. A alta umidade pode fazer com que as pessoas se sintam entupidas, enquanto a umidade abaixo de 30% pode fazer com que as pessoas sintam a pele seca e rachada, desconforto respiratório e desconforto emocional. Na verdade, a alta umidade reduz o acúmulo de carga estática nas superfícies das salas limpas – um resultado desejado. A umidade mais baixa é mais adequada para acúmulo de carga e uma fonte potencialmente prejudicial de descarga eletrostática. As cargas estáticas começam a se dissipar rapidamente quando a umidade relativa excede 50%, mas podem persistir em isoladores ou superfícies não aterradas por longos períodos de tempo quando a umidade relativa é inferior a 30%. A umidade relativa entre 35% e 40% é confortável, e salas limpas de semicondutores normalmente usam controles adicionais para limitar o acúmulo de cargas estáticas. A taxa de muitas reações químicas, incluindo processos de corrosão, aumentará com o aumento da umidade relativa. Todas as superfícies expostas ao ar ao redor da sala limpa são rapidamente cobertas com pelo menos uma monocamada de água. Quando essas superfícies são compostas por finos revestimentos metálicos que podem reagir com a água, a alta umidade pode acelerar a reação. Felizmente, alguns metais, como o alumínio, podem formar uma camada protetora de óxido com a água e evitar novas reações de oxidação; mas o outro caso, como o óxido de cobre, não é protetor, portanto, em ambientes com alta umidade, as superfícies de cobre são mais suscetíveis à corrosão. Num ambiente com elevada humidade relativa, as forças capilares na forma de água concentrada formam ligações entre as partículas e a superfície, o que pode aumentar a adesão das partículas à superfície siliciosa. Este efeito – a concentração de Kelvin – não é significativo quando a umidade relativa é inferior a 50%, mas torna-se a força dominante para a adesão partícula a partícula quando a umidade relativa é de cerca de 70%. De longe, a necessidade mais urgente de controle moderado em salas limpas de semicondutores é a sensibilidade fotorresistente. Devido à natureza extremamente sensível do fotorresistente à umidade relativa, sua faixa de controle de umidade relativa é a mais rigorosa. Na verdade, tanto a umidade relativa quanto a temperatura são críticas para a estabilidade do fotorresiste e para o controle dimensional preciso. Mesmo sob condições de temperatura constante, a viscosidade do fotorresistente cairá rapidamente à medida que a umidade relativa aumenta. É claro que a alteração da viscosidade altera a espessura da película protetora formada pelo revestimento do componente fixo. Referindo-se a duas cidades, um teste confirmou que uma variação de 3% na umidade relativa alteraria a espessura da proteção em 59,2A. Além disso, em ambientes com alta umidade relativa, o inchaço do fotorresistente é agravado após os ciclos de cozimento devido à absorção de umidade. A adesão fotorresistente também pode ser afetada negativamente pela umidade relativa mais elevada; a umidade relativa mais baixa (cerca de 30%) facilita a adesão do fotorresistente, mesmo sem a necessidade de modificadores poliméricos como o hexametildissiloxano Azane (HMDS).

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