窒素ガスは半導体工場で主な用途である

半導体工場での窒素ガスの地位は非常に高く、最も使用量が多く、覇蓋工程が最も広いガスといえる。 工場の血液のように、ほとんどの生産環節は離れられない。 次に、その主な用途を一つ一つはっきりと説明します。

1つ目の用途はガスを酸化から守ることです

半導体の製造過程で、多くの材料は特に酸素を恐れている。 例えば、シリコンウエハが高温で酸素に触れると、表面に酸化層ができ、これはチップの性能を直接破壊する。

窒素ガスの化学的性質は非常に安定しており、ほとんど何も反応しない。 そのため、酸素を遮断する必要がある段階で、工場は窒素ガスを入れ続け、酸素と水分を全部外に止めて、シリコンウエハや他の材料に清潔で安全な環境を作る。

製造工程間の待ち時間にしても、高温焼鈍時にしても、窒素ガスは黙って保護傘になっている。

2つ目の用途は、汚れたものを吹き飛ばして洗浄することです

半導体工場には大量の設備と配管があり、プロセスを切り替えたり、工程を終えたりするたびに、設備内部に前回のガス、反応副産物、各種不純物が残っている。 きれいに掃除しなければ、次の生産は汚染される。

このとき、設備や配管を高純度の窒素ガスでパージし、中に残っている汚れを全部流します。 また、窒素ガスはウエハ表面の残留不純物を洗浄するためにも使用できます。例えば、酸アルカリ処理が終わった後、窒素ガスで吹くと、ウエハはきれいになります。

このパージ動作は各工程の転換時に行わなければならず、製品の品質の整合性を保証する重要なステップである。

第三の用途キャリアガスは他のガスの走る足を助ける

化学気相堆積のような薄膜堆積プロセスでは、特殊な原料ガスを反応室に送る必要がある。 窒素ガスはここでキャリアガスの役割を果たしている。トラックのように、原料ガスを必要な場所に均一に運ぶ。

窒素ガス自体は原料と反応しないので、キャリアガスとして特に安全で、原料ガスの均一な分布を確保でき、堆積したフィルムの品質もより良い。

また、いくつかのプロセスでは、窒素ガスは希釈ガスになり、活性ガスの濃度を下げて、配管内で凝縮して液体になるのを防止し、配管をふさいでいる。

第四の用途はクリーン環境を建設して正圧を維持する

半導体工場全体のクリーン工場は外より少し高い気圧を維持する必要があり、外の汚れた空気が入らない。 この正圧を維持するのは窒素です。

工場は絶えずクリーンルームに高純度の窒素ガスを充填して、室内の圧力を屋外より少し高くします。 同時に、彫刻機、エッチング機などの精密な設備の内部でも、窒素ガスを使って超清潔なマイクロ環境を維持し、ほこりの粒子と有害ガスをすべて外部に隔離する。

5番目の用途のパッケージとテストの保護

チップが完成したらパッケージ化し、パッケージ化時に酸素と水分が接触すると、デバイスが腐食されやすく、寿命が大幅に短くなる。 窒素ガスを入れると、パッケージエリアを外界から隔離し、チップを安全にパッケージ化することができます。

テストの一環で、窒素ガスはチップが実際に使用される環境をシミュレートし、エンジニアがチップの性能を正確に評価するのを助ける。

第六用途溶接工程は酸化防止

リフロー溶接や波峰溶接などの溶接工程では、はんだは高温で酸化されやすく、酸化すると溶接品質が悪くなり、はんだ付けやブリッジなどの問題が起こりやすい。

窒素ガスを流すと溶接区域の酸素を追い払うことができ、はんだをきれいに保ち、流動性が良く、溶接した完成品の品質が高く、欠陥が少ない。

水潤滑コンプレッサの窒素ガス供給における役割

窒素ガスの用途を話してから、窒素ガスはどうやって来たのかを話します。 工場では一般的に窒素製造設備が空気中の窒素ガスを分離しているが、この過程では圧縮空気を原料に使う必要がある。

このとき、コンプレッサーを水で潤滑して圧縮空気を提供すると、大きなメリットがあります。 水潤滑コンプレッサは油の代わりに水で潤滑しているので、その圧縮空気には油は全く含まれていない。 このきれいな圧縮空気で窒素を作ると、生産された窒素ガスの純度がより基準を満たしやすくなり、後の濾過負担も非常に小さい。

また、水潤滑コンプレッサは油を交換する必要がなく、メンテナンスが容易です。 水は機械の中で循環して使用し、時間が長くなって汚れたら水路を交換し、洗浄すればよい。 半導体工場のような長期的な連続供給が必要で、ガス品質に対する要求が極めて高い場面では、水潤滑コンプレッサーを使って窒素製造システムに協力することは実用的な選択である。

まとめてみる

窒素ガスは半導体工場で主に6つのことをしている。 保護ガスが材料の酸化を防止するとき、ガスをパージして設備と配管を掃除するとき、キャリアガスが他のガスの輸送を助けるとき、環境ガスが清潔な正圧を維持するとき、パッケージテスト時の保護傘溶接時にはんだの酸化を防ぐこともあります。

水潤滑コンプレッサーは、生産された空気に油が含まれていないため、窒素製造システムにガスを供給するとき、最終的に得られた窒素ガスをより清潔で信頼性の高いものにすることができる半導体工場のガス純度に対する厳しい要求とちょうど合っている。