การป้องกันไฟฟ้าสถิตในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์
ในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การป้องกันและควบคุมไฟฟ้าสถิตเป็นสิ่งที่จำเป็น หากไม่ดำเนินการป้องกันและควบคุมไฟฟ้าสถิต ปัญหาต่างๆ เช่น มลภาวะของอนุภาค ความเสียหายของสารกึ่งตัวนำเนื่องจากไฟฟ้าสถิตย์ และการปิดอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องจะเกิดขึ้น โปรแกรมป้องกันและควบคุมไฟฟ้าสถิตในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ได้แก่ การลงกราวด์ วัสดุกระจายไฟฟ้าสถิต และไอออนการทำให้เป็นกลางของไอออไนซ์ในอากาศ เพื่อตอบสนองความต้องการที่เกิดจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ วัสดุที่กระจายตัวแบบสถิตและเครื่องทำไอออไนซ์ในอากาศก็เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาเช่นกัน
ความจำเป็นของการควบคุมสถิตในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์
ในด้านการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เป็นไปไม่ได้ที่จะขจัดผลกระทบด้านลบของไฟฟ้าสถิตย์โดยสิ้นเชิง แม้จะมีการป้องกันไฟฟ้าสถิต แต่ก็ยังยากที่จะรักษาคุณภาพและผลผลิตของผลิตภัณฑ์ในระดับสูง อย่างไรก็ตาม หากไม่มีการควบคุมไฟฟ้าสถิต มลภาวะของอนุภาค ความเสียหายจากไฟฟ้าสถิตและความล้มเหลวของอุปกรณ์ ปัญหาเหล่านี้เกิดจากการผลิตพื้นผิวซิลิกอนและโฟโตมาสก์ ในห้องปลอดเชื้อของส่วนหน้าของเซมิคอนดักเตอร์และในกระบวนการส่วนหลัง รวมถึงการประกอบ บรรจุภัณฑ์ และการทดสอบขั้นสุดท้ายและการจัดส่ง อาจเกิดขึ้นได้ตลอดเวลา ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์
วิธีการควบคุมสารกึ่งตัวนำแบบสถิต
ในสภาพแวดล้อมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ไม่ว่าจะในห้องสะอาดด้านหน้าหรือในการทดสอบด้านหลัง การประกอบและบรรจุภัณฑ์ ควรใช้การต่อสายดินของตัวนำและวัสดุกระจายไฟฟ้าสถิต การลงกราวด์จะป้องกันไม่ให้เกิดไฟฟ้าสถิตย์บนตัวนำที่หุ้มฉนวนและวัสดุที่กระจายไฟฟ้าสถิต หากวัสดุเหล่านี้มีไฟฟ้าสถิต ก็สามารถกำจัดไฟฟ้าสถิตได้เช่นกัน วัสดุนำไฟฟ้าทุกชนิด รวมถึงบุคลากร อุปกรณ์ พื้นผิวโรงงาน (พื้น ผนัง เพดาน และพื้นผิวการทำงาน) และผลิตภัณฑ์ ควรมีการลงกราวด์ที่เชื่อถือได้ ควรตรวจสอบขั้วต่อกราวด์เหล่านี้เป็นประจำ ตัวนำที่ไม่ได้ลงกราวด์บางชนิดมักเป็นแหล่งปล่อยประจุไฟฟ้าสถิต
วัสดุกระจายตัวแบบสถิตจะกระจายประจุไฟฟ้าสถิตไปพร้อมกับรักษาคุณสมบัติของวัสดุฉนวนบางชนิด (เช่น ความยืดหยุ่นและความทนทานต่อสารเคมี) หากมีการต่อสายดินอย่างน่าเชื่อถือ จะไม่เก็บประจุไฟฟ้าสถิต ในการใช้งานบางอย่าง (เช่น คอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปหรือเต้ารับทดสอบ) วัสดุเหล่านี้สามารถแทนที่วัสดุตัวนำได้ ในการใช้งานเหล่านี้ อาจสัมผัสกับผลิตภัณฑ์ที่มีประจุไฟฟ้าสถิต ความต้านทานสูงของวัสดุกระจายไฟฟ้าสถิต (โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 10^4 ถึง 10^11 โอห์ม) อาจทำให้กระบวนการเคลื่อนที่ของประจุช้าลง เพื่อป้องกันเหตุการณ์ความเสียหายจากการปล่อยไฟฟ้าสถิต วัสดุกระจายตัวแบบสถิตต้องได้รับการตรวจสอบและทดสอบอย่างสม่ำเสมอ วัสดุเหล่านี้หลายชนิดเข้ากันไม่ได้กับห้องปลอดเชื้อ และลักษณะการกระจายตัวแบบสถิตจะเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ดังนั้นจึงต้องเลือกวัสดุเหล่านี้ให้ถูกต้องเมื่อใช้งาน
อิออไนเซชันของอากาศใช้ในการทำให้ประจุไฟฟ้าสถิตเป็นกลางบนฉนวน (และตัวนำที่หุ้มฉนวน) หลักการคือไอออไนเซอร์ (พัดลมไอออน) สร้างเมฆไอออนที่ประกอบด้วยไอออนในอากาศบวกและลบเพื่อทำให้ไฟฟ้าสถิตเป็นกลางในทุกที่ในสภาพแวดล้อมการผลิต ในกระบวนการผลิต ต้องใช้ไอออไนซ์ในอากาศเพื่อควบคุมสนามไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากฉนวน ตัวอย่างเช่น หลายแง่มุมของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ความสะอาด ความทนทานต่อสารเคมี และกระบวนการที่อุณหภูมิสูง ต้องพึ่งพาฉนวน สำหรับอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่แทบไม่มีการใช้การดำเนินการด้วยตนเอง ฉนวนเหล่านี้มีความจำเป็นในอุปกรณ์ในกระบวนการเช่นกัน สิ่งที่สำคัญที่สุดคือตัวผลิตภัณฑ์เองเป็นฉนวน ไม่ว่าจะเป็นชิปเซมิคอนดักเตอร์ส่วนหน้าหรืออุปกรณ์บรรจุอีพ็อกซี่ขั้นสุดท้าย