3 Rủi Ro Lớn Nhất Đối Với Phòng Sạch Bán Dẫn

Công việc liên quan đến chất bán dẫn đòi hỏi các quy trình nhạy cảm và một môi trường được kiểm soát rất cao. Để có thể giúp đạt được sự kiểm soát này và giảm thiểu rủi ro chúng ta cần phải sử dụng phòng sạch, tuy nhiên vẫn có một số yếu tố rủi ro đến phòng sạch bán dẫn.

Và chúng ta hãy xem những yếu tố này ảnh hưởng như thế nào đến ngành công nghiệp bán dẫn và cách thiết kế phòng sạch để giảm thiểu chúng.

3 yếu tố rủi ro đối với phòng sạch bán dẫn

Độ ẩm, tĩnh điện và sự ô nhiễm từ con người. Mặc dù chúng có vẻ vô hại trong cuộc sống hàng ngày, nhưng trong phòng sạch bán dẫn, ba yếu tố này có thể gây ra những mối đe dọa lớn đối với năng suất, sản phẩm và nhân viên.

Số 1: Độ ẩm trong phòng sạch bán dẫn

Nhiều sản phẩm được phát triển, sản xuất và thử nghiệm trong phòng sạch bán dẫn rất nhạy cảm với độ ẩm, vì vậy việc kiểm soát độ ẩm tương đối (RH) là rất quan trọng. Hầu hết các phòng sạch bán dẫn phải duy trì độ RH ở mức 35-65%, nhiệt độ 70 độ F hoặc thấp hơn.

Ngay cả trong phạm vi đó, độ ẩm dao động có thể gây ra nhiều mối đe dọa - cả đối với năng suất và chất lượng sản phẩm - từ thời gian nướng không nhất quán, dung môi bay hơi, trương nở bề mặt và ăn mòn, nói chung là kiểm soát trong quá trình sản xuất.

Để kiểm soát và duy trì độ ẩm (RH), phòng sạch bán dẫn yêu cầu hệ thống HVAC mạnh mẽ để xử lý không khí trước khi nó được lọc vào không gian bên trong. Các hệ thống HVAC này thường được dành riêng cho phòng sạch để giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm.

Tiêu chuẩn nhiệt độ và độ ẩm trong phòng sạch

Số 2: Tĩnh điện trong phòng sạch bán dẫn

Tĩnh điện ở cấp độ vi mô là nguyên nhân hàng đầu gây ra khuyết tật cho các tấm silicon và chất bán dẫn. Nó làm hỏng vật liệu bằng cách kéo và dính các hạt bụi mịn vào bề mặt sản phẩm, điều này có thể gây ra hiện tượng từ chối hoặc hỏng hóc sản phẩm.

Phóng tĩnh điện (ESD) cũng có thể đe dọa nghiêm trọng đến sự an toàn của người lao động. Khi các điện tích tĩnh được phép tích tụ, chúng có thể giải phóng đột ngột một cách mất kiểm soát và gây hại cho nhân viên - thông qua điện giật hoặc chuyển động không chủ ý.

Việc ngăn chặn sự tích tụ tĩnh bắt đầu với thiết kế phòng sạch. Vật liệu dẫn điện thường hiệu quả hơn vật liệu cách điện trong các ứng dụng nhạy cảm như phòng sạch bán dẫn. Các vật liệu dẫn điện cho phép các electron di chuyển nhanh chóng ra khỏi các khu vực mà chúng có thể tích tụ và hướng chúng xuống đất một cách an toàn.

Số 3: Ô nhiễm từ con người trong phòng sạch bán dẫn

Có thể nói, mối đe dọa lớn nhất đối với phòng sạch bán dẫn là yếu tố con người. Từ việc tạo ra ESD đến xu hướng loại bỏ các hạt gây ô nhiễm, kiểm soát yếu tố con người trong phòng sạch là một trong những khía cạnh thách thức nhất của thiết kế phòng sạch, nhưng cũng là một trong những điều cần thiết nhất.

Áo choàng, găng tay, thiết bị bảo vệ thính giác và PPE khác có tác dụng bảo vệ các quy trình bán dẫn khỏi yếu tố con người, nhưng chúng cũng bảo vệ người lao động khỏi các mối nguy hiểm trong môi trường phòng sạch phù hợp với các yêu cầu của ANSI và OSHA. Những mối đe dọa này bao gồm tiếp xúc với hóa chất, khói, điện tích tĩnh và hơn thế nữa.

Ngay cả với một quy trình cấp khí kỹ lưỡng, các phòng sạch bán dẫn cũng cần được bảo vệ thêm để chống lại sự ô nhiễm trong không khí. Ngoài các bộ lọc HEPA mạnh mẽ trong các đơn vị âm trần, phòng sạch bán dẫn có thể yêu cầu bộ lọc ULPA để thu được nhiều hạt hơn và nhỏ hơn, cũng như vị trí của bộ lọc trong bộ xử lý khí đẩy và bộ xử lý khí hồi.

Cân nhắc gì khi thiết kế phòng sạch bán dẫn

Từ những yếu tố rủi ro trên thì chúng ta cần phải cân nhắc gì khi thiết kế phòng sạch sản xuất chất bán dẫn?

Việc sản xuất và phát triển chất bán dẫn và các sản phẩm liên quan rất nhạy cảm và đòi hỏi mọi hệ thống trong phòng sạch phải làm việc cùng nhau để tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về độ sạch. Hầu hết các phòng sạch bán dẫn nằm trong tiêu chuẩn ISO Class 5 hoặc các yêu cầu sạch hơn, có nghĩa là chúng có một số yêu cầu nghiêm ngặt nhất về số lượng hạt của bất kỳ ngành công nghiệp nào khác.

Khi các yếu tố như độ ẩm, tĩnh điện và sự ô nhiễm của con người tiếp tục đe dọa các quy trình và nhân viên trong phòng sạch, thiết kế phòng sạch bán dẫn phải có khả năng giải quyết từng yếu tố: sử dụng hệ thống HVAC mạnh mẽ, hệ thống lọc nhiều tầng và các vật liệu chống tĩnh điện và dẫn điện.