Produkcja półprzewodników stawia się wysokie wymagania przyrządom do pomiaru ciśnienia. W tej branży stosuje się przetworniki ciśnienia w wersji UHP („Ultra High Purity“). W niniejszym artykule spróbujemy odpowiedzieć na pytanie, dlaczego konieczne są urządzenia o tak wysokiej jakości wykonania i jakimi właściwościami się cechują.
Przetworniki ciśnienia narażone są podczas procesów produkcji półprzewodników na działanie bardzo agresywnych, toksycznych, a nawet samozapalnych (czyli takich, które w temperaturze pokojowej samoczynnie się zapalają) gazów. Dotyczy to np. obróbki metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD, ang. chemical vapor deposition), która polega na nanoszeniu cienkich warstw na bazowe podłoże krzemowe. Ze względu na krytyczne etapy robocze cały proces wytwórczy mikroskopijnych układów scalonych, które stosuje się w nowoczesnych czipach, musi wyróżniać się najwyższym stopniem czystości. Konieczna jest również ochrona przed wydostającym się na zewnątrz gazem.
Firma WIKA opracowała przetworniki ciśnienia UHP serii WU do zastosowań w przemyśle półprzewodnikowym. Pod kątem bezpieczeństwa ludzi i środowiska produkcyjnego, a także sprawnie odbywającego się procesu wytwórczego decydujące znaczenie w kontekście tych czujników mają trzy kryteria:
Przetworniki ciśnienia serii WU firmy WIKA spełniają kryteria dotyczące stosowania w produkcji półprzewodników.
Czystość
Podczas produkcji przetworników ciśnienia UHP najwyższy stopień czystości to warunek konieczny, by wykluczyć zanieczyszczenie. Dlatego przetworniki wykorzystywane do produkcji półprzewodników wytwarzane są w pomieszczeniach czystych zgodnych z ISO 5. Po procesie wytwórczym przetworniki są dwukrotnie czyszczone w celu usunięcia resztek produkcyjnych: najpierw przy użyciu wody destylowanej, a potem izopropanolu. Następnie po wyschnięciu przetworniki płukane są gazem o najwyższym stopniu czystości. Na koniec urządzenie umieszczane jest w podwójnym opakowaniu. Tego rodzaju opakowanie – „doubble bagging” – pozwala na dostawę przetworników ciśnienia do pomieszczeń czystych klienta bez ryzyka ich zanieczyszczenia.
Szczelność
Wszystkie produkty serii UHP cechują się wyjątkowo niskim współczynnikiem nieszczelności. Tak dobre parametry możliwe są dzięki spawaniu w technologii orbitalnej. W celu potwierdzenia tych właściwości wyroby poddawane są próbie szczelności przy użyciu helu. Szczególna uwaga skierowana jest przy tym na połączenie między przetwornikami ciśnienia UHP oraz montowane elementy, w tym przypadku przede wszystkim uszczelkę. Standardowe uszczelki polimerowe nie nadają się ze względów związanych z wymogami czystości. Uległyby bowiem wygazowaniu, zanieczyszczając w ten sposób cały proces. Alternatywa to połączenia śrubowe z uszczelkami wargowymi, między którymi znajduje się uszczelka metalowa. Tego rodzaju uszczelka wykonana jest z bardziej miękkiego materiału niż samo połączenie śrubowe, dlatego dopasowuje się do kształtu uszczelki wargowej. Dzięki temu nie stanowi zagrożenia dla procesu.
Materiał
Ze względu na surowe wymogi dotyczące czystości w produkcji półprzewodników przetworniki ciśnienia UHP muszą mieć wysokiej jakości powierzchnię. Ten warunek spełnia wyjątkowo jednorodna i wolna od wtrąceń stal nierdzewna. To tworzywo, nazywane „double melt”, zawdzięcza swoje wyjątkowe właściwości procesowi topienia próżniowego. Dzięki polerowaniu elektrolitycznemu powierzchnia części mających styczność z mediami jest gładka i jednolita. Obrabiane przedmioty umieszcza się w roztworze elektrolitycznym i podłącza jako anodę. Reakcja elektrochemiczna w tym procesie działa podwójnie: Efekt to usunięcie materiału i powierzchnia o średniej chropowatości wynoszącej ≤ 13 µm. Równocześnie powstaje warstwa utleniona, która służy pasywacji powierzchni. Dzięki temu części wykonane ze stali nierdzewnej wykazują zwiększoną odporność na rdzę i wżery korozyjne.
Uwagi
Więcej informacji o naszych przetwornikach ciśnienia UHP znajdziesz na stronie internetowej WIKA. W razie pytań doradcy klienta z przyjemnością Ci pomogą.