Protezione elettrostatica nella produzione di semiconduttori
Nel processo di fabbricazione dei semiconduttori è necessaria la prevenzione e il controllo dell'elettricità statica. Se la prevenzione e il controllo dell'elettricità statica non vengono eseguiti, si verificheranno problemi quali inquinamento da particelle, danni ai semiconduttori dovuti a scariche elettrostatiche e relativo arresto dell'apparecchiatura. I programmi di prevenzione e controllo dell'elettricità statica nel processo di produzione dei semiconduttori includono: messa a terra, materiali dissipativi statici e ioni di neutralizzazione della ionizzazione dell'aria. Per soddisfare i requisiti derivanti dal rapido sviluppo dell'industria dei semiconduttori, anche i materiali dissipativi statici e gli ionizzatori d'aria sono in continua evoluzione.
La necessità del controllo statico nella produzione di semiconduttori
Nel campo della produzione di semiconduttori, è impossibile eliminare completamente gli effetti negativi dell'elettricità statica. Anche con la protezione statica, è difficile mantenere un alto livello di qualità e resa del prodotto. Tuttavia, se c'è una mancanza di controllo statico, inquinamento da particelle, danni da scariche elettrostatiche e guasti alle apparecchiature, questi problemi sono nella produzione di substrati di silicio e fotomaschere, nella camera bianca del front-end del semiconduttore e nel processo di back-end compreso il montaggio, l'imballaggio, il collaudo finale e la spedizione. Può accadere in qualsiasi momento, compromettendo gravemente la qualità dei prodotti a semiconduttore.
Metodo di controllo statico dei semiconduttori
Nell'ambiente di produzione dei semiconduttori, sia nella camera bianca anteriore che nella parte posteriore del test, dell'assemblaggio e dell'imballaggio, dovrebbe essere utilizzata la messa a terra dei conduttori e dei materiali statici dissipativi. La messa a terra impedisce la generazione di elettricità statica su conduttori isolati e materiali dissipativi. Se questi materiali trasportano elettricità statica, possono anche portare via l'elettricità statica. Ogni materiale conduttivo, compreso il personale, le apparecchiature, le superfici della fabbrica (pavimenti, pareti, soffitti e superfici di lavoro) e i prodotti, dovrebbe avere una messa a terra affidabile. Questi terminali di terra dovrebbero essere controllati regolarmente. Alcuni conduttori senza messa a terra sono generalmente fonti di scariche statiche.
I materiali dissipativi statici dissipano le cariche statiche mantenendo le proprietà di alcuni materiali isolanti (come flessibilità e resistenza chimica). Se sono collegati a terra in modo affidabile, non manterranno la carica statica. In alcune applicazioni (come computer desktop o prese di prova), questi materiali possono sostituire i materiali conduttori. In queste applicazioni possono entrare in contatto con prodotti caricati elettrostaticamente. L'elevata resistenza dei materiali dissipativi statici (in genere nell'intervallo da 10^4 a 10^11 ohm) può rallentare il processo di movimento della carica per prevenire eventi di danno da scariche elettrostatiche. I materiali dissipativi statici devono essere ispezionati e testati regolarmente. Molti di questi materiali non sono compatibili con le camere bianche e le caratteristiche dissipative statiche cambieranno nel tempo, quindi devono essere selezionati correttamente quando li si utilizza.
La ionizzazione dell'aria viene utilizzata per neutralizzare le cariche statiche sugli isolanti (e sui conduttori isolati). Il principio è che uno ionizzatore (ventilatore ionico) genera una nuvola ionica composta da ioni d'aria positivi e negativi per neutralizzare l'elettricità statica ovunque nell'ambiente di produzione. Nel processo di fabbricazione, la ionizzazione dell'aria deve essere utilizzata per controllare il campo elettrostatico generato dall'isolatore. Ad esempio, molti aspetti della produzione di semiconduttori, come pulizia, resistenza chimica e processi ad alta temperatura, si basano sugli isolanti. Per l'industria manifatturiera dei semiconduttori, dove le operazioni manuali sono raramente utilizzate, questi isolatori sono essenziali anche all'interno delle apparecchiature di processo. La cosa più importante è che il prodotto stesso sia un isolante, che si tratti di un chip semiconduttore front-end o del dispositivo finale confezionato in resina epossidica.