Strumenti di pressione UHP per semiconduttori

Le fabbriche di semiconduttori richiedono un controllo assoluto di ogni parametro di processo, soprattutto quando si tratta di gas e sostanze chimiche in applicazioni di ultra high purity (UHP). Anche la minima traccia di contaminazione o una perdita non rilevata possono causare perdite di resa, incidenti di sicurezza o costosi fermi impianto. Per questo motivo gli strumenti di misura di pressione UHP – sia trasduttori di pressione UHP sia manometri di pressione UHP – sono elementi fondamentali nella moderna produzione di semiconduttori.

Essi monitorano la pressione nei sistemi di distribuzione di gas bulk e speciali, nella distribuzione di sostanze chimiche e nei pannelli gas point-of-use, rispettando al contempo i rigorosi standard SEMI in termini di pulizia, resistenza alla corrosione e tenuta. Strumenti di misura di pressione UHP ben progettati aiutano i produttori a mantenere processi stabili, proteggere il personale e massimizzare la produttività.

Perché gli strumenti di misura di pressione UHP sono così importanti

Nella produzione di semiconduttori, lo stesso gas può essere utilizzato in contesti molto diversi: come gas di processo reattivo nella deposizione, come gas inerte di spurgo o come gas vettore ad alta purezza. In tutti i casi, la pressione deve essere misurata con precisione in condizioni particolarmente impegnative:

requisiti di purezza elevatissimi, spesso a livello di ppb
fluidi corrosivi, tossici o infiammabili
volumi morti molto ridotti ed eccellente comportamento allo spurgo
requisiti di tenuta fino a tassi di perdita all’elio di 10⁻⁹ mbar · l/s

Gli strumenti di misura di pressione UHP utilizzano quindi materiali accuratamente selezionati, trattamenti superficiali speciali e processi produttivi altamente controllati. Sono tipicamente installati in:

sistemi di gas bulk e speciali
pannelli gas e collegamenti per le apparecchiature
banchi umidi e sistemi di distribuzione chimica
collettori valvola UHP e quadri di distribuzione

1. Materiali e finitura superficiale negli strumenti di misura di pressione UHP

Per le parti a contatto con il fluido, le applicazioni UHP si basano quasi sempre su acciaio inossidabile 316L a bassissimo contenuto di zolfo o su leghe rifuse VIM/VAR. Questi materiali combinano un’elevata resistenza alla corrosione con un’eccellente saldabilità e stabilità meccanica.

Per ridurre ulteriormente la generazione di particelle e l’adsorbimento, le superfici interne degli strumenti di misura della pressione UHP sono elettrolucidate. I valori tipici di rugosità sono Ra ≤ 0,13 μm, con limiti chiari definiti dalla norma SEMI F19 o da standard analoghi. Superfici lisce significano migliore comportamento allo spurgo, tempi di avviamento più brevi e minore rischio di contaminazione incrociata tra le fasi di processo.

Alcuni trasduttori di pressione UHP utilizzano inoltre la tecnologia dei sensori a film sottile su leghe speciali per garantire stabilità a lungo termine e una deriva del segnale minima, anche in presenza di frequenti cicli di temperatura.

2. Giunti saldati e attacchi a tenuta di perdita

Anche il miglior materiale è inutile se saldature e attacchi non sono perfettamente a tenuta. Nei sistemi UHP, ogni saldatura e ogni tenuta rappresentano un potenziale punto di ingresso per aria, umidità o particelle indesiderate.
I moderni strumenti di misura di pressione UHP si basano quindi su:

corpi sensore completamente saldati con un numero minimo di cordoni
processi di saldatura orbitale con parametri e documentazione rigorosi
attacchi compatibili con raccordi a compressione VCR^® e altri raccordi UHP
test di perdita all’elio al 100 % secondo SEMI F1 o standard analoghi

Il risultato è una catena di misura di pressione altamente affidabile che mantiene i fluidi contenuti in modo sicuro, anche con gas aggressivi come cloro, silano o cloruro di idrogeno.

3. Pulizia UHP e confezionamento in camera bianca

Un ulteriore pilastro della progettazione UHP è rappresentato dalla pulizia e dal confezionamento. Dopo la lavorazione meccanica e la saldatura, gli strumenti di misura di pressione UHP devono essere sottoposti a processi di pulizia multistadio per rimuovere oli, particelle e residui. Solo successivamente vengono asciugati, assemblati e testati in camere bianche di classe 100 (ISO 5) o migliore.

Per preservare questo elevato grado di purezza, gli strumenti vengono confezionati in doppio sacco in condizioni di camera bianca e spediti con cappucci di protezione. Etichettatura chiara, documentazione dei certificati e tracciabilità completano il pacchetto. Questo consente all’utilizzatore di integrare il dispositivo nel sistema di gas UHP con un minimo sforzo aggiuntivo in termini di pulizia e validazione.

Trasduttori di pressione UHP WIKA per applicazioni nei semiconduttori

I trasduttori di pressione UHP della serie WU soddisfano i requisiti applicativi della produzione di semiconduttori.

WIKA offre diverse famiglie di trasduttori di pressione ad ultra alta purezza sviluppate specificamente per l’industria dei semiconduttori:

Trasduttori UHP compatti WUC-10 / WUC-15 / WUC-16 – progettati per aree pericolose, con superfici elettrolucidate conformi SEMI ed eccellente stabilità EMC. Questi modelli sono ideali per applicazioni in cui protezione contro le esplosioni e purezza UHP devono andare di pari passo.
Trasduttori UHP WU-20 / WU-25 / WU-26 – combinano concetti digitali moderni con segnali di uscita di tipo analogico. La misura di pressione riferita al vuoto, la compensazione attiva della temperatura e l’avanzata soppressione del rumore garantiscono un’elevatissima precisione e stabilità a lungo termine.
Trasduttori UHP WUD-20 / WUD-25 / WUD-26 e WUD-2x-E – ultra compatti disponibili con uscite analogiche o interfaccia EtherCAT^®. Il WUD-2x-E aggiunge comunicazione digitale, ridondanza dei cavi e dati diagnostici estesi per utensili intelligenti e un controllo di processo avanzato.

Grazie al loro ingombro ridotto, questi strumenti di misura di pressione UHP si integrano facilmente in quadri gas affollati e su pannelli on-tool, mentre la struttura robusta li protegge dalle sollecitazioni torsionali durante l’installazione.

Manometri UHP HYDRA-Gauge e HYDRA-Sensor

Manometri di pressione UHP WIKA e sistemi HYDRA

Per molte applicazioni, una visualizzazione meccanica rimane il modo più semplice per controllare la pressione a colpo d’occhio. WIKA integra quindi i suoi trasduttori UHP con:

Manometri di pressione UHP a tubo Bourdon – manometri in acciaio inossidabile per gas ad ultra alta purezza e fluidi aggressivi, disponibili con connessioni compatibili VCR^® e test di perdita all’elio per l’uso nel settore dei semiconduttori.
Sistemi HYDRA-Gauge e HYDRA-Sensor – gruppi di misura della pressione con design brevettato a doppia membrana e parti bagnate in PFA per la distribuzione chimica negli impianti di semiconduttori. Combinano la compatibilità UHP lato processo con elementi di misura esterni robusti per una lunga durata operativa.

Nel loro insieme, questi strumenti di misura di pressione UHP coprono tutto, dal monitoraggio digitale ad alta precisione alla semplice indicazione locale.

Dal valore misurato al valore aggiunto

La scelta dei giusti strumenti di misura della pressione UHP è solo un primo passo. Per sfruttare appieno il potenziale della tecnologia di misura UHP, i produttori di semiconduttori combinano sempre più spesso questi sensori con piattaforme Industrial IoT (IIoT), strategie di manutenzione predittiva e diagnostica avanzata. I trasduttori UHP intelligenti con interfacce digitali forniscono dati di processo aggiuntivi, come la temperatura o informazioni di stato, consentendo una risoluzione più rapida dei problemi e processi più stabili.

WIKA supporta i clienti lungo l’intero percorso – dalla consulenza applicativa e dalla selezione degli strumenti fino all’integrazione nei pannelli gas e nelle piattaforme delle apparecchiature.

FAQ

1. Che cosa rende uno strumento di misura della pressione adatto alle applicazioni UHP nei semiconduttori?
Uno strumento per la misura di pressione UHP deve utilizzare acciaio inossidabile di alta qualità o leghe speciali, superfici elettrolucidate con rugosità molto bassa, saldature testate all’elio e connessioni a tenuta di perdita. Deve inoltre essere sottoposto a un’accurata pulizia UHP e a un confezionamento in camera bianca per evitare l’introduzione di particelle o umidità nel sistema di gas.

2. Perché i trasduttori di pressione UHP sono preferiti rispetto ai trasmettitori industriali standard nelle fabbriche di semiconduttori?
I trasmettitori standard di solito non sono progettati per i requisiti di ultra alta purezza e possono presentare volumi morti maggiori, materiali meno adatti o una tenuta insufficiente. I trasduttori di pressione UHP sono ottimizzati per gas ultra puliti, offrono un migliore comportamento allo spurgo e soddisfano le specifiche SEMI per la produzione di semiconduttori.

3. Quando dovrei utilizzare un manometro di pressione UHP meccanico invece di un trasduttore?
I manometri di pressione UHP meccanici sono ideali per l’indicazione locale, per misure di backup o per applicazioni in cui non è richiesto alcun segnale elettronico. Sono semplici, robusti e non richiedono alimentazione. In molti pannelli gas, integrano i trasduttori UHP offrendo un rapido controllo visivo direttamente nel punto di utilizzo.

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