濕度是無(wú)塵車間生產(chǎn)的重要條件，相對(duì)濕度是無(wú)塵車間和潔凈室運(yùn)行中常見(jiàn)的環(huán)境控制條件，半導(dǎo)體無(wú)塵車間和潔凈室的典型相對(duì)濕度目標(biāo)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(yuǎn)紫外線處理的誤差甚至更小，其他地方則放寬到±5%。
近年來(lái)，我們不得不承擔(dān)資本和運(yùn)營(yíng)成本，才能在這些規(guī)定的范圍內(nèi)維持空氣處理過(guò)程。但為什么要花這么多錢在無(wú)塵車間和潔凈室上控制相對(duì)濕度呢？原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)橄鄬?duì)濕度有很多因素可能會(huì)降低潔凈室的整體性能，包括：
1.細(xì)菌生長(zhǎng)
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(xì)菌和其他生物污染物(霉菌、病毒、真菌、螨類)可以在相對(duì)濕度超過(guò)60%的環(huán)境中活躍繁殖。當(dāng)相對(duì)濕度超過(guò)30%時(shí)，一些菌群可以生長(zhǎng)。當(dāng)相對(duì)濕度在40%至60%之間時(shí)，細(xì)菌和呼吸道感染的影響可以最小化。
相對(duì)濕度在40%至60%之間，對(duì)人類來(lái)說(shuō)也是一種適度的舒適感。濕度過(guò)高會(huì)讓人感到悶熱，而濕度低于30%則會(huì)讓人感到干燥、皮膚破裂、呼吸不適和情緒不適。
高濕實(shí)際上減少了無(wú)塵車間和潔凈室表面靜電負(fù)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(duì)濕度超過(guò)50%時(shí)，靜電開始迅速消散，而相對(duì)濕度小于30%時(shí)，靜電電荷在絕緣子或不接地表面會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。
相對(duì)濕度在35%到40%之間可以作為一個(gè)令人滿意的折衷方案。半導(dǎo)體無(wú)塵車間和潔凈室通常使用額外的控制裝置來(lái)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(guò)程，都會(huì)隨著相對(duì)濕度的增加而加快。所有暴露在無(wú)塵車間和潔凈室周圍的空氣中的表面都會(huì)迅速被至少一層單層的水覆蓋。當(dāng)這些表面由能與水反應(yīng)的薄金屬涂層組成時(shí)，高濕度可以加速反應(yīng)。幸運(yùn)的是，鋁等一些金屬可以與水形成保護(hù)性氧化物，防止進(jìn)一步氧化；但在另一種情況下，如氧化銅，它沒(méi)有保護(hù)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(duì)濕度較高的環(huán)境中，濃水毛細(xì)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(dāng)相對(duì)濕度小于50%時(shí)，這種效應(yīng)--Calvin濃度--無(wú)關(guān)緊要，但當(dāng)相對(duì)濕度約為70%時(shí)，則成為顆粒間粘附的主力軍。
到目前為止，半導(dǎo)體無(wú)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(duì)相濕度非常敏感，所以對(duì)相對(duì)濕度控制范圍的要求是最嚴(yán)格的。
事實(shí)上，相當(dāng)大的濕度和溫度對(duì)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(huì)隨著相對(duì)濕度的增加而迅速下降。當(dāng)然，通過(guò)改變粘度，固定組分涂層形成的保護(hù)膜的厚度會(huì)發(fā)生變化。一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，在兩個(gè)城市，相對(duì)濕度的變化3%將使保護(hù)層厚度改變59.2A。
此外，在較高的相對(duì)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(duì)濕度較高也會(huì)對(duì)光刻膠的附著力產(chǎn)生負(fù)面影響；相對(duì)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(wú)塵車間和潔凈室相對(duì)濕度的控制并不是隨機(jī)的。不過(guò)，隨著時(shí)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)。
