Ngành sản xuất chất bán dẫn hiện nay là một trong những ngành công nghiệp đi đầu với những tiêu chuẩn và quy trình khắt khe, nghiêm ngặt nhất. Các yếu tố như mức độ bụi, nhiệt độ, ánh sáng,… trong phòng sạch sản xuất chất bán dẫn cần phải được kiểm soát gấp nhiều lần so với phòng sạch thông thường. Hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn về thông tin của phòng sạch trong sản xuất bán dẫn là gì!

Sản xuất bán dẫn cần những gì?

Nhà máy sản xuất chất bán dẫn (Semiconductor Fabrication Plant – FAB) là nơi sản xuất các vi mạch điện tử hình thành trên bề mặt của tấm bán dẫn. Trong môi trường sản xuất chất bán dẫn, chỉ một số ảnh hưởng dù là nhỏ nhất, từ sự rung động, nhiệt độ thay đổi hay phóng tĩnh điện của sẽ ảnh hưởng và làm hỏng các tấm bán dẫn. Do đòi hỏi tính chính xác cao nên nhà máy sản xuất chất bán dẫn thường phải xây dựng tách biệt với bên ngoài.

Cấu trúc nhà máy sản xuất thường xây dựng làm 2 phần: Phần vỏ và phần chính, giữa hai phần có lắp đặt các thiết bị triệt tiêu rung động giúp bảo vệ dây chuyền sản xuất bên trong.

Trong cấu trúc phần chính, thường bao gồm nơi chứa các máy móc phụ trợ cho quy trình sản xuất và phòng sạch nơi diễn ra các hoạt động sản xuất chính.

Nhà máy sản xuất chất bán dẫn (Semiconductor Fabrication Plant – FAB) là nơi sản xuất các vi mạch điện tử hình thành trên bề mặt của tấm bán dẫn. Trong môi trường sản xuất chất bán dẫn, chỉ một số ảnh hưởng dù là nhỏ nhất, từ sự rung động, nhiệt độ thay đổi hay phóng tĩnh điện của sẽ ảnh hưởng và làm hỏng các tấm bán dẫn. Do đòi hỏi tính chính xác cao nên nhà máy sản xuất chất bán dẫn thường phải xây dựng tách biệt với bên ngoài.

Cấu trúc nhà máy sản xuất thường xây dựng làm 2 phần: Phần vỏ và phần chính, giữa hai phần có lắp đặt các thiết bị triệt tiêu rung động giúp bảo vệ dây chuyền sản xuất bên trong.

Trong cấu trúc phần chính, thường bao gồm nơi chứa các máy móc phụ trợ cho quy trình sản xuất và phòng sạch nơi diễn ra các hoạt động sản xuất chính.

Phòng sạch trong sản xuất bán dẫn có đặc điểm gì?

Phòng sạch bán dẫn thường sẽ rất rộng rãi, tùy vào quy mô của nhà máy mà có thể lớn hơn cả khuôn viên của một sân bóng đá ngoài trời. Ngoài tiêu chuẩn phải sạch sẽ về mặt trực quan, thì phòng sạch bán dẫn còn yêu cầu những yếu tố như sau được đặt trong kiểm soát:

• Trong phòng sản xuất bán dẫn thì mức độ sạch là Class 1 đến Class 10 (ISO 3 và ISO 4). Khi đóng gói đế chip có thể diễn ra ở phòng sạch mức độ thấp hơn là Class 10.000. Lý do yêu cầu khắt khe như vậy là do các vi hạt bụi siêu nhỏ có thể bám vào các vi mạch điện tử, chip trong lúc sản xuất và làm hỏng chúng.
• Phòng sạch bán dẫn sử dụng bộ lọc HEPA hoặc ULPA để lọc các vi hạt, vi sinh vật và làm trong sạch không khí trong khu vực. (Các tấm bộ lọc này có thể lọc đến 99% các vi hạt có kích thước 0.3 Micromet; Với một số vi khuẩn, vi rút như SARS-CoV-2 thì bộ lộc HEPA vẫn có thể
• Nhiệt độ và độ ẩm phòng sạch phải được giữ có mức độ định: 20 độ C và độ ẩm từ 45-50%. Độ ẩm cao có thể gây ra ăn mòn kim loại cũng như ảnh hưởng đến các vật liệu có tính hút ẩm cao. Ngược lại độ ẩm thấp sẽ làm khô da của nhân viên phòng sạch, từ đó gián tiếp gây ra các tế bào da bong tróc ra khắp khu vực này. Nhiệt độ hơi cao cũng có thể gây ảnh hưởng linh kiện điện tử nhạy cảm và khiến con người toát ra mồ hôi.
• Để có được một nhà máy bán dẫn có phòng sạch tiêu chuẩn, cần hàng tỷ USD để xây dựng và mua các trang thiết bị trong dây chuyền sản xuất.

Tác nhân gây ô nhiễm hàng đầu trong phòng sạch bán dẫn

Rất nhiều yếu tố có thể gây ra ô nhiễm phòng sạch bán dẫn như bụi trong không khí, nhiệt độ tăng cao bất thường, lọc khí hư hỏng, linh kiện điện tử vỡ cấu trúc,… Tuy nhiên con người lại chính là tác nhân gây ô nhiễm hàng đầu. Đến 59% vi sinh vật được tìm thấy trong phòng sạch là đến từ con người.

Khi đứng yên, con người tạo ra khoảng 100.000 vi hạt kích thước khoảng 0.3 micromet. Khi di chuyển và hoạt động, con người có thể rơi ra 5 – 7 triệu vi hạt.

Chính vì là tác nhân gây ô nhiễm hàng đầu, nên khi sử dụng phòng sạch, con người phải tuân thủ các nguyên tắc như:

• Mặc đồ chuyên dụng, sử dụng các loại găng tay, bao ngón, giày dép phòng sạch.
• Trước khi bước vào phòng sạch cần đi qua một cửa thổi khí giúp loại bỏ bụi bẩn bám trên người.
• Ở cửa phòng sạch, cần giẫm lên tấm thảm dính bụi, loại bỏ bụi trên đế giày.
• Trong lúc làm việc, ít di chuyển mạnh, nói chuyện lớn.
• Người vào phòng sạch phải đang khỏe mạnh, nếu có triệu chứng bệnh sẽ không được vào khu vực này.

Ngoài ra, còn rất nhiều nguyên tắc khác cần chú ý để đảm bảo phòng sạch bán dẫn hoạt động đúng tiêu chuẩn và quy trình.