Aire comprimido para la industria de semiconductores

Nota técnica sobre aplicaciones de aire comprimido para la industria de semiconductores

En el campo de la fabricación de semiconductores, el aire comprimido es el medio de proceso central, y su limpieza, estabilidad y confiabilidad están directamente relacionadas con el rendimiento del producto y la eficiencia de la línea de producción. El aire comprimido juega un papel insustituible en el procesamiento de ultraprecisión y el control de proceso a escala nanométrica al proporcionar una fuente de energía limpia, un medio de proceso y un soporte de control ambiental en todo el proceso, desde la fabricación de obleas hasta las pruebas de envasado. El valor técnico y las especificaciones del sistema se explican de la siguiente manera:

I. Escenario de aplicación del proceso principal

1. Mantenimiento del ambiente de la sala limpia：
   • Al suministrar continuamente aire comprimido limpio, se mantiene un ambiente de presión positiva (generalmente 5 – 15 Pa) en la sala limpia para evitar la entrada de contaminantes externos.
   • En la sala limpia ISO 3 (classe 100), el reemplazo de aire completo debe realizarse 15 – 20 veces por hora, y el aire comprimido debe representar el 30% – 40% del suministro de aire.
2. Dispositivos de precisión：
   • Proporcionar energía limpia para el manipulador neumático, la ventosa de vacío y otros mecanismos de accionamiento, y la precisión de posicionamiento repetido puede alcanzar ± 0,005 mm.
   • Alrededor de equipos de precisión como fotolitografía y equipos de inspección de obleas, el sistema de microambiente impulsado por aire comprimido puede mantener la limpieza local hasta el nivel ISO 1 (grado 10) y el valor de vibración ≤ 0.5 μ m.
3. Suministro de medios especiales de proceso：
   • En la fabricación de chips, el dispositivo de limpieza de plasma impulsado por aire comprimido puede eliminar los contaminantes subnanométricos en la superficie de la oblea.
   • En el procesamiento de elementos ópticos, el aire comprimido se mezcla con abrasivo para formar aerosoles para lograr el procesamiento de superficies ultra lisas con una rugosidad superficial Ra ≤ 0,2 nm.

Requisitos de calidad del aire comprimido

1. Criterios de limpieza：
   • Cumplir con las normas de nivel I de la norma ISO 8573-1, que incluyen:
     • Partículas: concentración de partículas de menos de 0,1 μ m ≤ 1000 / m3
     • Contenido de aceite: ≤ 0.01 mg / m3
     • Humedad: -70 °C punto de rocío a presión (equivalente a -90 °C punto de rocío a presión normal)
2. Requisitos de proceso especiales：
   • En el proceso de deposición química de vapor (CVD), el aire comprimido debe ser tratado por un adsorbente de carbón activado para garantizar que el contenido total de hidrocarburos sea ≤ 0,1 ppm.
   • En el proceso de implantación de iones, se debe configurar un dispositivo antiestático para controlar la ionización del aire dentro de ± 50V.

Especificación de configuración del sistema

1. Sistema de purificación multicapa：
   • El dispositivo de purificación de cuatro etapas está equipado con un prefiltro (5 μ m), un filtro de precisión (0,01 μ m), un filtro químico (carbón activado) y un filtro de esterilización (0,001 μ m).
   • En la sala limpia de polvo biofarmacéutica, se debe agregar un filtro de esterilización (0,001 μ m) para obtener una eficiencia de esterilización ≥ 99,9999%.
2. Plataforma de monitoreo inteligente：
   • 12 parámetros, como presión de aire comprimido, caudal, punto de rocío, contenido de aceite, etc., se monitorean en tiempo real, y la frecuencia de adquisición de datos es ≥ 1 vez / segundo.
   • Establezca el umbral de alarma de tres niveles, inicie el interruptor de la fuente de aire de reserva dentro de los 10 segundos después de exceder el límite y activa la alarma acústica y óptica y la notificación de SMS.
3. Diseño del sistema de tuberías：
   • La tubería de suministro de aire principal adopta tubería sin costura de acero inoxidable 316L, la rugosidad de la pared interna ≤ 0,4 μ m, la soldadura se somete a pulido electrolítico.
   • La tubería de rama terminal está equipada con válvula de drenaje automática para descargar automáticamente el condensado cada 2 horas para evitar la propagación de microorganismos.

Normas de operación y mantenimiento.

1. Requisitos de patrulla diaria：
   • Compruebe la temperatura de escape, la presión y el nivel de aceite del compresor de aire cada 2 horas y registre la curva de cambio de presión del tanque de almacenamiento de aire.
   • La presión diferencial del filtro final se comprueba diariamente y el cartucho se reemplaza inmediatamente si supera el 50% del valor inicial.
2. Proyectos de prueba anuales：
   • El aire comprimido se probó completamente, incluido el número total de microorganismos, el contenido de endotoxinas, la concentración de COV y otros índices.
   • Compruebe la presión de disparo de la válvula de alivio, reemplace inmediatamente si el error es más de ± 3%, y realice la prueba de presión de la tubería.

Se sugiere que las empresas de semiconductores establezcan un sistema de gestión de la calidad del aire comprimido, desde la selección de equipos de suministro de aire, la aceptación de la construcción de tuberías hasta la operación y el mantenimiento diarios, e implementen el control de calidad de todo el proceso. Para el sistema de operación continua, se debe configurar una plataforma de monitoreo inteligente para realizar el monitoreo en tiempo real y la alerta temprana de anomalías de parámetros clave como presión, caudal y pureza, para garantizar que el entorno de la sala limpia sea continuamente estable dentro del rango de requisitos del proceso. Al mismo tiempo, se recomienda llevar a cabo la detección de fugas de la red de tuberías trimestralmente y confiar a una agencia de inspección de terceros para emitir un informe de calidad completo cada año para garantizar el funcionamiento continuo y eficiente del sistema.