غرف التنظيف في صناعة أشباه الموصلات: "حراس النظافة الفائقة" ومحور الابتكار التكنولوجي في العمليات المتقدمة

أولاً: المعايير الفنية الأساسية لغرف التنظيف الخاصة بأشباه الموصلات: متطلبات صارمة للغاية للتحكم البيئي

تلتزم غرف التنظيف في صناعة أشباه الموصلات بمعيار ISO 14644-1. وتزداد مستويات النظافة مع تحسين العمليات. وتتمحور المؤشرات الفنية الأساسية حول أربعة أبعاد: التحكم في الجسيمات، والتحكم في درجة الحرارة والرطوبة، وتنظيم تدفق الهواء، والتحكم في الشحنات الكهروستاتيكية والاهتزازات، مما يضمن بيئة مستقرة طوال عملية التصنيع بأكملها.

(أ) مستويات النظافة: من الفئة ISO 3 إلى الفئة ISO 1 - تطور النظافة الفائقة

تتطلب العمليات المختلفة معايير نظافة محددة: فالجسيمات التي يقل حجمها عن 7 نانومتر تتطلب معيار ISO من الفئة 3، بينما الجسيمات التي يقل حجمها عن 5 نانومتر تتطلب معيار ISO من الفئة 1 أو 2، وهو أعلى مستوى من بيئات فائقة النظافة. ولتلبية متطلبات التحكم الصارمة في الغبار، تم إنشاء نظام ترشيح رباعي المراحل: مرشح أولي، ومرشح متوسط ​​الكفاءة، ومرشح HEPA، ومرشح ULPA. وقد حققت وسائط الترشيح المنتجة محليًا كفاءة عالية في استبدال المواد المستوردة.

(II) المعايير البيئية: التحكم عالي الدقة في درجة الحرارة والرطوبة والضغط

تتطلب صناعة أشباه الموصلات دقة متناهية في التحكم بدرجة الحرارة والرطوبة. يجب أن تكون درجة الحرارة مستقرة عند 22±0.5 درجة مئوية (±0.1 درجة مئوية للعمليات المتقدمة)، والرطوبة النسبية عند 40%-60%. يجب أن تحافظ غرف التنظيف على تدرج ضغط موجب لا يقل عن 10 باسكال، ويجب أن يكون التحكم في الاهتزازات في مناطق مثل الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية القصوى في حدود 0.05 ميكرومتر/ثانية لضمان دقة الطباعة الحجرية.

(III) تنظيم تدفق الهواء: تصميم التدفق أحادي الاتجاه عالي التردد

تعتمد المنطقة الأساسية تصميمًا رأسيًا أحادي الاتجاه لتدفق الهواء، باستخدام وحدات توزيع الهواء (FFUs) موزعة بالكامل لضمان تدفق هواء منتظم. يبلغ معدل تبادل الهواء في غرفة التنظيف من الفئة 100 ما لا يقل عن 500 مرة في الساعة، مع تغطية لوحدات توزيع الهواء (FFUs) بنسبة 60% على الأقل، ودعم لتعديل سرعة الهواء حسب المناطق لتلبية متطلبات تدفق الهواء للعمليات المختلفة.

ثانيًا: المعدات الأساسية لغرف التنظيف الخاصة بأشباه الموصلات: نظام حماية فائق النظافة مصمم خصيصًا

تتمحور معدات غرف التنظيف لأشباه الموصلات حول "التحكم الأمثل بالغبار، والتنظيم الدقيق، والتشغيل والصيانة الذكية"، مما يشكل نظامًا مصممًا خصيصًا. ويحدد أداء المعدات بشكل مباشر جودة التشغيل وإنتاجية الرقائق.

(أ) نظام تنقية الهواء: ترشيح فائق الكفاءة وإمداد دقيق بالهواء

نظام ترشيح متطور رباعي المراحل: خط الترشيح الأساسي لاعتراض التلوث، يستخدم في النهاية مرشحات فائقة الكفاءة من نوع ULPA لتحقيق اعتراض مثالي للجسيمات التي يبلغ قطرها 0.1 ميكرومتر. وقد حققت وسائط الترشيح المحلية الاستغناء عن الاستيراد.

وحدة التهوية الذكية: تدمج وظائف المروحة والترشيح، وتستخدم محركًا عالي الكفاءة موفرًا للطاقة، وتدعم المراقبة عن بعد والإنذار المبكر بالأعطال، مما يقلل بشكل كبير من وقت التوقف غير المخطط له.

نظام مخصص لتزويد الهواء وعودته: مجاري هواء منخفضة المقاومة مع تصميم أرضية مرتفعة، مع وصلات محكمة الإغلاق لمنع تسرب التلوث الخارجي.

(II) نظام التحكم البيئي: تحكم عالي الدقة في درجة الحرارة والرطوبة والبيئة الدقيقة

تكييف هواء غرف نظيفة عالي الدقة: يدمج وظائف متعددة، ويستخدم تقنية تنظيم PID، ومجهز بوحدات احتياطية لضمان استقرار المعلمات.

نظام التحكم البيئي الكبير (LMC): يخلق بيئة محلية ذات نظافة أعلى للمعدات الحيوية مثل الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية القصوى، مما يضمن استقرار العمليات الأساسية.

معدات التحكم الكهروستاتيكي والاهتزازي: تعمل مراوح الأيونات على التخلص من الكهرباء الساكنة، وتتحكم معدات التخميد عالية الدقة في الاهتزاز لتلبية متطلبات عملية الطباعة الحجرية.

(III) نظام تنقية الأفراد/المواد: يمنع التلوث من المصدر.

دش الهواء / دش الشحن: ممر أساسي للأفراد والمواد؛ تدفق هواء عالي السرعة يزيل الغبار؛ نظام تعشيق الباب المزدوج يمنع التلوث المتبادل؛ بعض الطرازات تتضمن وظيفة إزالة الشحنات الكهروستاتيكية.

نافذة نقل معقمة: تعقيم بالأشعة فوق البنفسجية + عزل بستارة هوائية؛ تدمج الطرازات المتطورة مراقبة الجسيمات لضمان نقل المواد النظيفة.

معدات غرف التنظيف المضادة للكهرباء الساكنة: مصنوعة من مواد مضادة للكهرباء الساكنة وخالية من الغبار؛ تتطلب المناطق ذات النظافة العالية مجموعة كاملة من المعدات المغلقة لتقليل التلوث الناتج عن الإنسان من المصدر.

(رابعاً) نظام المراقبة والصيانة: إدارة ذكية طوال دورة الحياة بأكملها.

معدات مراقبة كاملة المعايير: تشكل عدادات الجسيمات وأجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة شبكة مراقبة شاملة.

نظام الإنذار المبكر والتحكم المدعوم بالذكاء الاصطناعي: نظام إدارة دورة حياة المنتج القائم على إنترنت الأشياء يُمكّن من التنبؤ بمخاطر التلوث والتعديل التلقائي، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التشغيل والصيانة ومخاطر التوقف عن العمل.

معدات تنظيف مخصصة: تنظيف عالي التردد باستخدام معدات مثل المكانس الكهربائية الخالية من الغبار؛ وفحوصات منتظمة لتسرب الفلاتر لضمان الأداء الأمثل.

ثالثًا: جوهر تشغيل وصيانة غرف التنظيف لأشباه الموصلات: إدارة العمليات الكاملة التي تركز على الوقاية

تخضع عمليات تشغيل وصيانة غرف التنظيف الخاصة بأشباه الموصلات لمبادئ "الوقاية أولاً، والمراقبة الآنية، والاستجابة السريعة". أي إهمال قد يؤدي إلى انخفاض الإنتاجية أو توقفها. وينصب التركيز على حل المشكلات مثل التلوث بالجسيمات، وتقلبات درجة الحرارة والرطوبة، وعدم توازن الضغط.

(أ) مشاكل التشغيل والصيانة الشائعة وحلولها

التلوث الجسيمي المفرط: مراقبة واستبدال المرشحات بانتظام، وتوحيد عمليات الموظفين، وتحسين خطط التنظيف للمناطق ذات التردد العالي.

عدم استقرار درجة الحرارة والرطوبة: معايرة أجهزة الاستشعار، وتحسين منطق الضبط، والتجهيز بوحدات احتياطية، وتعزيز إحكام إغلاق هيكل الحاوية.

عدم توازن الضغط: معايرة أجهزة الاستشعار، وتحسين تصميم تدفق الهواء، وتقييد وصول الأفراد، واستبدال المكونات المسدودة على الفور.

وقت توقف المعدات بسبب الأعطال: قم بوضع خطط صيانة وقائية، وتخزين قطع الغيار، واعتماد تصميمات احتياطية لتقليل تأثير الأعطال.