湿度控制是无尘车间生产的重要要求。相对湿度是无尘车间和洁净室运行中常见的环境控制条件。半导体无尘车间和洁净室典型相对湿度的目标值控制在30-50%范围内,允许光刻区、远紫外处理区等存在加减1%的误差,甚至更小,但也可以进行相对湿度控制,在其他地方固定到5%左右。
相对湿度有一系列可能使洁净室总体表现下降的因素,其中包括:
1、细菌生长;
2、工作人员感到室温舒适的范围;
3、出现静电荷;
4、金属腐蚀;
5、水汽冷凝;
6、光刻的退化;
7、吸水性。
细菌和其他生物污染(霉菌,病毒,真菌,螨虫)在相对湿度超过60%的环境中可以活跃地繁殖。一些菌群在相对湿度超过30%时就可以增长。在相对湿度处于40%至60%的范围之间时,可以使细菌的影响以及呼吸道感染降至最低。加湿器品牌排行榜
高湿度实际上减小了无尘车间、洁净室表面的静电荷积累──这是大家希望的结果。较低的湿度比较适合电荷的积累并成为潜在的具有破坏性的静电释放源。当相对湿度超过50%时,静电荷开始迅速消散,但是当相对湿度小于30%时,它们可以在绝缘体或者未接地的表面上持续存在很长一段时间。
相对湿度在35%到40%之间可以作为一个令人满意的折中,半导体无尘车间、洁净室一般都使用额外的控制装置以限制静电荷的积累。
很多化学反应的速度,包括腐蚀过程,将随着相对湿度的增高而加快。所有暴露在无尘车间、洁净室周围空气中的表面都很快地被覆盖上至少一层单分子层的水。当这些表面是由可以与水反应的薄金属涂层组成时,高湿度可以使反应加速。幸运的是,一些金属,例如铝,可以与水形成一层保护型的氧化物,并阻止进一步的氧化反应;但另一种情况是,例如氧化铜,是不具有保护能力的,因此,在高湿度的环境中,铜制表面更容易受到腐蚀。民族品牌
在相对湿度较高的环境中,浓缩水形的毛细管力在颗粒和表面之间形成了连接键,可以增加颗粒与硅质表面的黏附力。这种效应——凯尔文浓缩——当相对湿度小于50%时并不重要,但当相对湿度在70%左右时,就成为颗粒之间黏附的主要力量。
到目前为止,在半导体无尘车间、洁净室中最迫切需要适当控制的是光刻胶的敏感性。由于光刻胶对相对湿度极为敏感的特性,它对相对湿度的控制范围的要求是最严格的水准。
实际上,相对湿度和温度对于光刻胶稳定性以及精确的尺寸控制都是很关键的。甚至是在恒温条件下,光刻胶的粘性将随着相对湿度的上升而迅速下降。当然,改变粘性,就会改变由固定组分涂层形成的保护膜的厚度。参考两个城市,一个试验证实,相对湿度的3%的变异将使保护厚度改变59.2A。
此外,在高的相对湿度环境下,由于水分的吸收,使烘烤循环后光刻胶膨胀加重。光刻胶附着力同样也可以受到较高的相对湿度的负面影响;较低的相对湿度(约30%)使光刻胶附着更加容易,甚至不需要聚合改性剂,如六甲基二硅氮烷(HMDS)。
总而言之半导体无尘车间、洁净室中控制相对湿度不是随意的。
工业加湿器种类
常见的工业加湿器种类有:湿膜加湿器、超声波加湿器、离心加湿器、干蒸汽加湿器、电极加湿器、高压微雾加湿器等。下面简单分析一下这些比较常见的工业加湿器产品的结构特点。
湿膜加湿器
湿膜加湿器具有结构简单,使用维护成本低等优点。主要作为中央空调处理器配套产品使用。其加湿原理十分简单,通过淋水器将水淋湿在湿膜表面,空调处理机中流动的自然风在穿过湿膜中空隙的同时,带走膜体表面的水分,从而达到加湿的目的。从湿膜加湿器的发展过程来看。湿膜材料主要由以下几种:
(1)玻璃纤维湿膜:吸水率高,加湿效果好,缺点是极易损坏,易碎,且使用年限不长,更新频繁。
(2)金属湿膜:易清洗,使用年限长,缺点是吸水性差,加湿效果不如其他湿膜材料好,采购成本和使用成本相对较高。
(3)有机湿膜:合成树脂纤维材料是目前湿膜加湿器的主流,具有玻璃纤维湿膜吸水率高,加湿效果好的优点,同时又不易损坏,使用年限更长,采购成本和使用成本相对廉价,是目前使用最为广泛的湿膜材料。
超声波加湿器
超声波加湿器具有静音的特点,使用成本也不高,缺点是易损坏。由于超声波加湿器的加湿方式特点,采用高频率的震动达到加湿目的,因此在长期使用过程中,水中含有的钙质会积附在加湿器内部,导致加湿器负荷升高,长期运转导致损坏。因此使用超声波加湿器应当需要注重注意使用水质的清洁。
离心加湿器
离心加湿器具有加湿量大,加湿效果迅速,成本低廉的优点,缺点是,离心加湿器产生的水雾颗粒粗细不均,空气吸收性差一些,不适合对加湿要求严格的企业使用。其加湿原理是通过高速旋转的离心雾化盘,使水在离心力的作用下高速甩出,打散成微颗粒的水雾,达到加湿的目的。离心加湿器除具有加湿的效果外,还具有降温的功效,因为水雾在蒸发过程中吸收了空气的热量,因此使得环境温度降低。
干蒸汽加湿器
干蒸汽加湿器具有加湿量大,加湿效果好,成本低的优点。缺点是干蒸汽加湿器本身不产生蒸汽,需要配套使用蒸汽源。
电极加湿器
电极加湿器是工业加湿器中应用较为广泛的一种,具有加湿量大,加湿精度高,加湿效果好等优点。缺点是能耗较高。其加湿原理是利用水中离子通电产生热量的原理,加热水至沸腾,产生蒸汽达到加湿目的。利用传感器和控制器,控制加湿量的大小,实现精度加湿。