ห้องคลีนรูมในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์: "ผู้พิทักษ์ความสะอาดขั้นสุด" และหัวใจสำคัญของนวัตกรรมทางเทคโนโลยีในกระบวนการผลิตขั้นสูง

I. มาตรฐานทางเทคนิคหลักสำหรับห้องคลีนรูมในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์: ข้อกำหนดการควบคุมสภาพแวดล้อมที่เข้มงวดอย่างยิ่ง

ห้องคลีนรูมสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เป็นไปตามมาตรฐาน ISO 14644-1 ระดับความสะอาดจะเพิ่มขึ้นตามการปรับปรุงกระบวนการ ตัวชี้วัดทางเทคนิคหลักๆ จะเกี่ยวข้องกับสี่มิติ ได้แก่ การควบคุมอนุภาค การควบคุมอุณหภูมิและความชื้น การจัดการการไหลของอากาศ และการควบคุมไฟฟ้าสถิตและการสั่นสะเทือน เพื่อให้มั่นใจได้ถึงสภาพแวดล้อมที่เสถียรตลอดกระบวนการผลิตทั้งหมด

(I) ระดับความสะอาด: จาก ISO Class 3 ถึง ISO Class 1 – การพัฒนาสู่ความสะอาดขั้นสูง

กระบวนการผลิตที่แตกต่างกันนั้นสอดคล้องกับมาตรฐานความสะอาดเฉพาะ: อนุภาคขนาดต่ำกว่า 7 นาโนเมตรต้องใช้มาตรฐาน ISO Class 3 ในขณะที่อนุภาคขนาด 5 นาโนเมตรและต่ำกว่าต้องใช้มาตรฐาน ISO Class 1-2 ซึ่งเป็นระดับสูงสุดของสภาพแวดล้อมที่สะอาดเป็นพิเศษ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการควบคุมฝุ่นละอองที่เข้มงวด ระบบการกรองสี่ขั้นตอนจึงถูกจัดตั้งขึ้น ได้แก่ ตัวกรองขั้นต้น ตัวกรองประสิทธิภาพปานกลาง ตัวกรอง HEPA และตัวกรอง ULPA วัสดุตัวกรองที่ผลิตในประเทศได้ประสบความสำเร็จในการทดแทนการนำเข้าที่มีความแม่นยำสูง

(II) พารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อม: การควบคุมอุณหภูมิ ความชื้น และความดันที่มีความแม่นยำสูง

การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ต้องการความแม่นยำสูงในการควบคุมอุณหภูมิและความชื้น อุณหภูมิต้องคงที่ที่ 22±0.5℃ (±0.1℃ สำหรับกระบวนการขั้นสูง) และความชื้นสัมพัทธ์ที่ 40%-60% ห้องคลีนรูมต้องรักษาระดับความดันบวกอย่างน้อย 10 Pa และการควบคุมการสั่นสะเทือนในพื้นที่ต่างๆ เช่น การพิมพ์หินด้วยแสง EUV ต้องอยู่ภายใน 0.05 μm/s เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของการพิมพ์หิน

(III) การจัดระเบียบการไหลของอากาศ: การออกแบบการไหลแบบทิศทางเดียวความถี่สูง

พื้นที่หลักใช้การออกแบบการไหลเวียนอากาศแบบทิศทางเดียวในแนวตั้ง โดยใช้ FFU แบบกระจายตัวเต็มที่เพื่อให้การไหลของอากาศสม่ำเสมอ อัตราการแลกเปลี่ยนอากาศในห้องคลีนรูมระดับ 100 อยู่ที่ ≥500 ครั้ง/ชั่วโมง โดยมีอัตราการครอบคลุมของ FFU ≥60% และรองรับการปรับความเร็วตามโซนเพื่อให้ตรงกับความต้องการการไหลของอากาศของกระบวนการต่างๆ

II. อุปกรณ์หลักสำหรับห้องคลีนรูมเซมิคอนดักเตอร์: ระบบป้องกันความสะอาดพิเศษแบบกำหนดเอง

อุปกรณ์ห้องคลีนรูมสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์นั้นมุ่งเน้นไปที่ "การควบคุมฝุ่นขั้นสูงสุด การควบคุมที่แม่นยำ และการใช้งานและการบำรุงรักษาอย่างชาญฉลาด" เพื่อสร้างระบบที่ปรับแต่งได้อย่างเต็มที่ ประสิทธิภาพของอุปกรณ์เป็นตัวกำหนดคุณภาพการทำงานและผลผลิตของชิปโดยตรง

(I) ระบบฟอกอากาศ: การกรองประสิทธิภาพสูงพิเศษและการจ่ายอากาศที่แม่นยำ

ระบบกรองแบบก้าวหน้าสี่ขั้นตอน: เป็นสายการดักจับมลพิษหลัก โดยใช้ตัวกรองประสิทธิภาพสูงพิเศษ ULPA เพื่อดักจับอนุภาคขนาด 0.1 ไมครอนได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด วัสดุตัวกรองที่ผลิตในประเทศสามารถทดแทนการนำเข้าได้แล้ว

FFU อัจฉริยะ: ผสานรวมฟังก์ชันพัดลมและระบบกรองอากาศ ใช้มอเตอร์ประหยัดพลังงานประสิทธิภาพสูง รองรับการตรวจสอบระยะไกลและการแจ้งเตือนข้อผิดพลาดล่วงหน้า ช่วยลดเวลาหยุดทำงานโดยไม่คาดคิดได้อย่างมาก

ระบบจ่ายและรับอากาศแบบเฉพาะ: ท่อลมที่มีความต้านทานต่ำ ผสานกับการออกแบบพื้นยกสูง พร้อมรอยต่อที่ปิดสนิทอย่างดีเพื่อป้องกันมลพิษจากภายนอกแทรกซึม

(II) ระบบควบคุมสภาพแวดล้อม: การควบคุมอุณหภูมิ ความชื้น และสภาพแวดล้อมระดับจุลภาคที่มีความแม่นยำสูง

ระบบปรับอากาศสำหรับห้องคลีนรูมที่มีความแม่นยำสูง: ผสานรวมฟังก์ชันการทำงานหลายอย่าง ใช้เทคโนโลยีการควบคุมแบบ PID และติดตั้งชุดสำรองเพื่อรับประกันความเสถียรของพารามิเตอร์

ระบบควบคุมสภาพแวดล้อมขนาดใหญ่ (LMC): สร้างสภาพแวดล้อมเฉพาะจุดที่มีความสะอาดสูงขึ้นสำหรับอุปกรณ์สำคัญ เช่น เครื่องพิมพ์ลิโทกราฟี EUV เพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพของกระบวนการหลัก

อุปกรณ์ควบคุมไฟฟ้าสถิตและการสั่นสะเทือน: พัดลมไอออนช่วยกำจัดไฟฟ้าสถิต และอุปกรณ์ลดแรงสั่นสะเทือนความแม่นยำสูงช่วยควบคุมการสั่นสะเทือนเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของกระบวนการพิมพ์หิน

(III) ระบบการทำให้บริสุทธิ์ของบุคลากร/วัสดุ: ป้องกันการปนเปื้อนตั้งแต่ต้นทาง

ห้องอาบอากาศ/ห้องอาบสินค้า: ทางเดินที่จำเป็นสำหรับบุคลากรและวัสดุ ระบบลมแรงช่วยกำจัดฝุ่น ระบบล็อคประตูสองชั้นป้องกันการปนเปื้อนข้าม บางรุ่นมีฟังก์ชันกำจัดไฟฟ้าสถิต

หน้าต่างถ่ายโอนปลอดเชื้อ: การฆ่าเชื้อด้วยรังสียูวี + การแยกด้วยม่านอากาศ รุ่นระดับสูงมีระบบตรวจสอบอนุภาคเพื่อรับประกันการถ่ายโอนวัสดุที่สะอาด

อุปกรณ์ห้องคลีนรูมป้องกันไฟฟ้าสถิต: ผลิตจากวัสดุปลอดฝุ่นและป้องกันไฟฟ้าสถิต พื้นที่ที่มีความสะอาดสูงจำเป็นต้องมีชุดอุปกรณ์ที่ปิดสนิทครบชุดเพื่อลดการปนเปื้อนที่เกิดจากมนุษย์ตั้งแต่ต้นทาง

(IV) ระบบตรวจสอบและบำรุงรักษา: การจัดการอย่างชาญฉลาดตลอดวงจรชีวิต

อุปกรณ์ตรวจสอบพารามิเตอร์ครบวงจร: เครื่องนับอนุภาค เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้น รวมกันเป็นเครือข่ายตรวจสอบที่ครอบคลุม

ระบบเตือนภัยล่วงหน้าและควบคุมที่ขับเคลื่อนด้วย AI: ระบบ LCM ที่ใช้เทคโนโลยี IoT ช่วยให้สามารถคาดการณ์ความเสี่ยงจากมลพิษและปรับเปลี่ยนได้โดยอัตโนมัติ ซึ่งช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษา รวมถึงความเสี่ยงจากการหยุดทำงานได้อย่างมาก

อุปกรณ์ทำความสะอาดเฉพาะทาง: การทำความสะอาดบ่อยครั้งด้วยอุปกรณ์ เช่น เครื่องดูดฝุ่นแบบไร้ฝุ่น การตรวจสอบการรั่วซึมของตัวกรองอย่างสม่ำเสมอช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพ

III. หัวใจสำคัญของการปฏิบัติงานและการบำรุงรักษาห้องคลีนรูมสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์: การจัดการกระบวนการแบบครบวงจรโดยเน้นการป้องกัน

การดำเนินงานและการบำรุงรักษาห้องคลีนรูมสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์นั้น ยึดหลักการ "ป้องกันก่อน ตรวจสอบแบบเรียลไทม์ และตอบสนองอย่างรวดเร็ว" การละเลยใดๆ อาจนำไปสู่ผลผลิตที่ลดลงหรือการหยุดชะงักของการผลิตได้ จึงมุ่งเน้นไปที่การแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น การปนเปื้อนของอนุภาค ความผันผวนของอุณหภูมิและความชื้น และความไม่สมดุลของความดัน

(I) ปัญหาและวิธีแก้ไขทั่วไปในการใช้งานและการบำรุงรักษา

การปนเปื้อนของอนุภาคมากเกินไป: ตรวจสอบและเปลี่ยนแผ่นกรองอย่างสม่ำเสมอ กำหนดมาตรฐานการปฏิบัติงานของบุคลากร และปรับปรุงแผนการทำความสะอาดสำหรับพื้นที่ที่มีการใช้งานบ่อย

อุณหภูมิและความชื้นไม่คงที่: ปรับเทียบเซ็นเซอร์ ปรับตรรกะการปรับให้เหมาะสม ติดตั้งหน่วยสำรอง และเสริมความแข็งแรงในการปิดผนึกของโครงสร้างตู้

ความไม่สมดุลของแรงดัน: ปรับเทียบเซ็นเซอร์ ปรับการออกแบบการไหลของอากาศให้เหมาะสม จำกัดการเข้าถึงของบุคลากร และเปลี่ยนชิ้นส่วนที่อุดตันโดยทันที

การหยุดทำงานเนื่องจากอุปกรณ์ชำรุด: จัดทำแผนการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน สำรองชิ้นส่วนอะไหล่ และออกแบบระบบสำรองเพื่อลดผลกระทบจากความชำรุดเสียหาย