在半導體制造過程中，壓縮空氣作為關鍵的動力源和工藝介質(zhì)，貫穿于芯片生產(chǎn)的多個核心環(huán)節(jié)，其作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 氣動控制與自動化驅(qū)動

• 閥門與執(zhí)行器操作：壓縮空氣驅(qū)動氣動閥門、夾具、機械臂等執(zhí)行機構，實現(xiàn)晶圓傳輸、定位、對準等高精度動作。例如，在光刻機中，氣動系統(tǒng)控制晶圓臺的微米級移動，確保曝光精度。
• 自動化生產(chǎn)線動力：半導體設備（如刻蝕機、清洗機）依賴壓縮空氣驅(qū)動氣缸、滑臺等部件，完成晶圓裝載、卸載、翻轉等流程，提升生產(chǎn)效率與一致性。

2. 工藝氣體輸送與混合

• 載氣與稀釋氣：壓縮空氣作為載氣，將特種氣體（如硅烷、氯氣）輸送至反應腔室，參與沉積、刻蝕等工藝。同時，通過調(diào)節(jié)壓縮空氣流量，精確控制反應氣體濃度，優(yōu)化薄膜厚度與均勻性。
• 混合氣體配比：在化學氣相沉積（CVD）或原子層沉積（ALD）中，壓縮空氣與工藝氣體混合，形成穩(wěn)定的氣流分布，確保晶圓表面沉積質(zhì)量。

3. 清潔與干燥環(huán)境維持

• 無塵室正壓維持：壓縮空氣通過高效過濾器（HEPA/ULPA）后，形成潔凈氣流，維持無塵室正壓，阻止外部污染物侵入，保障芯片制造環(huán)境的高潔凈度（如Class 1級）。
• 設備內(nèi)部吹掃：在晶圓加工前后，壓縮空氣用于吹掃設備內(nèi)部殘留顆粒、化學物質(zhì)，防止交叉污染。例如，在光刻膠涂布后，用干燥壓縮空氣快速干燥晶圓表面。

4. 真空系統(tǒng)輔助

• 真空泵預抽氣：壓縮空氣驅(qū)動真空泵的預抽氣階段，快速降低反應腔室壓力，為后續(xù)高真空工藝（如等離子刻蝕）創(chuàng)造條件。
• 泄漏檢測：通過壓縮空氣向設備充壓，檢測密封性，確保真空系統(tǒng)無泄漏，維持工藝穩(wěn)定性。

5. 冷卻與溫度控制

• 設備散熱：壓縮空氣通過冷卻器或風冷系統(tǒng)，帶走設備（如激光器、電源模塊）產(chǎn)生的熱量，防止過熱導致的性能下降或故障。
• 工藝溫度調(diào)節(jié)：在特定工藝中（如快速熱退火），壓縮空氣與氮氣混合，控制晶圓加熱/冷卻速率，優(yōu)化材料性能。

6. 安全與應急保護

• 緊急制動：壓縮空氣驅(qū)動安全閥、氣動剎車，在設備故障或停電時快速停止機械運動，避免晶圓損壞或人員傷害。
• 消防系統(tǒng)：部分半導體工廠使用壓縮空氣驅(qū)動干粉滅火裝置，快速響應火災風險。

壓縮空氣質(zhì)量要求

半導體行業(yè)對壓縮空氣質(zhì)量要求極為嚴苛，需滿足以下標準：

• 顆?？刂?/strong>：ISO 8573-1 Class 1級（0.1~0.5μm顆粒≤20個/m³），防止微粒污染晶圓。
• 含油量：≤0.01mg/m³（CLASS 0級），避免油分導致電路短路或材料性能劣化。
• 水分控制：壓力露點≤-70℃，防止冷凝水腐蝕設備或影響工藝。