Ngành sản xuất chip hiện nay đang ngày một phát triển và nhận được nhiều sự quan tâm của các doanh nghiệp. Để thành công trong việc sản xuất chip, một trong những bộ phận quan trọng nhất và không thể thiếu là phòng sạch. Hãy cùng Vietnamcleanroom (VCR) tìm hiểu về vai trò của phòng sạch trong sản xuất chip và đơn vị cung cấp phòng sạch uy tín trong bài viết dưới đây.

Vai trò của phòng sạch điện tử sản xuất chip

Phòng sạch điện tử đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất chip và các thiết bị điện tử nhỏ khác. Vai trò chính của phòng sạch điện tử sản xuất chip bao gồm:

Ngăn ngừa bụi và hạt bụi: Chip điện tử chủ yếu được tạo ra từ các lớp mỏng và nhỏ, nơi những hạt bụi nhỏ có thể gây ra sự chênh lệch trong quá trình sản xuất. Một mảng bụi hoặc hạt nhỏ có thể làm hỏng mạch in và có thể gây hỏng các linh kiện nhỏ trên bề mặt của chip. Phòng sạch điện tử được thiết kế để loại bỏ bụi và hạt bụi khỏi không khí bên trong, ngăn chúng từ việc lọt vào quá trình sản xuất.

>>> Tìm hiểu thêm về: Phòng sạch điện tử là gì? (Phần 1)

Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm: Sự ổn định về nhiệt độ và độ ẩm trong phòng sạch điện tử giúp duy trì điều kiện lý tưởng cho quá trình sản xuất, giúp giảm tối đa tỷ lệ sản phẩm bị lỗi hỏng. Bất kỳ biến động nào trong điều kiện môi trường có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và độ ổn định của chip điện tử được sản xuất.

Đảm bảo chất lượng và hiệu suất: Bằng cách loại bỏ các yếu tố gây nhiễu như bụi và hạt bụi, phòng sạch giúp tăng cường chất lượng và hiệu suất của chip sản xuất ra. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc sản xuất các linh kiện điện tử với kích thước ngày càng nhỏ và yêu cầu cao về độ chính xác.

Các tiêu chuẩn áp dụng trong phòng sạch điện tử sản xuất chip

Phòng sạch điện tử sản xuất chip thường yêu cầu một môi trường rất sạch sẽ để ngăn chặn các tạp chất có thể gây hại cho quá trình sản xuất chip vi mạch. Tiêu chuẩn Federal Standard 209 E(FED-STD-209E) (1992) và tiêu chuẩn ISO 14644-1 là 2 tiêu chuẩn thường được áp dụng trong phòng sạch điện tử sản xuất chip.

Tiêu chuẩn Federal Standard 209

Tiêu chuẩn này lần đầu tiên được quy định vào năm 1963 (có tên là 209), và sau đó liên tục được cải tiến, hoàn thiện thành các phiên bản 209 A (1966), 290 B (1973)…, cho đến 209 E (1992).

FED STD 209E định nghĩa các lớp phòng sạch dựa trên số lượng hạt bụi và tạp chất có trong không khí theo đơn vị chuẩn (đơn vị thể tích không khí m³ hoặc ft³). Các lớp phòng sạch được xác định bằng cách đo và đánh giá số lượng hạt bụi và tạp chất trong không khí với các kích thước hạt được xác định trước, theo thang loga của hàm lượng bụi có đường kính lớn hơn 0,5 μm.

Tiêu chuẩn này phân loại phòng sạch thành các cấp độ như Class 1, 10, 100, 1.000, 10.000, 100.000. Trong đó, Class 1 là class sạch nhất và Class 100.000 là class ít sạch nhất.

Tiêu chuẩn Federal Standard 209 hạng E

Tiêu chuẩn ISO 14644-1

Tiêu chuẩn ISO 14644-1 được phát hành năm 1999, thường được sử dụng để phân loại phòng sạch dựa trên số lượng hạt bụi và tạp chất cho phép trong không khí. Các tiêu chuẩn này phân cấp sạch ISO (cleanroom class) dựa trên biểu thức: Cn=10N[0,1D]2,08

Trong đó:

Cn: hàm lượng cho phép tối đa (tính bằng số hạt/m3) của bụi lơ lửng không khí lớn hơn hoặc bằng kích thước xem xét

N: chỉ số phân loại sạch ISO, không vượt quá 9 và chỉ số cho phép nhỏ nhất là 0,1

D: là đường kính hạt tính theo μm. 0,1 ở đây là hằng số với thứ nguyên là μm

Như vậy, có thể xác định hàm lượng bụi từ công thức trên và dễ dàng phân loại từng cấp sạch dựa vào bảng giới hạn.

Tiêu chuẩn tương đương được quy định tại Việt Nam là TCVN 8664-1:2011 về phân loại độ sạch.

Đối với sản xuất chip, các phòng sạch điện tử thường phải đáp ứng các tiêu chuẩn rất cao:

• ISO 1 hoặc ISO 2: Đây là các cấp độ sạch cao nhất theo tiêu chuẩn ISO 14644-1. Trong các phòng sạch cấp độ này, số lượng hạt được kiểm soát ở mức cực kỳ thấp. Đối với một số quy trình sản xuất chip, đặc biệt là những chip có tính năng kích thước nano, phòng sạch cấp độ ISO 1 thường được yêu cầu.
• ISO 3 hoặc ISO 4: Một số quy trình sản xuất chip khác có thể hoạt động hiệu quả trong phòng sạch cấp độ ISO 3 hoặc ISO 4.

Mức độ cụ thể cần thiết phụ thuộc vào loại chip được sản xuất và công nghệ sử dụng. Việc sản xuất các linh kiện có kích thước nano và bề mặt chứa nhiều tính năng cực nhỏ đòi hỏi môi trường sạch sẽ hơn so với các linh kiện lớn hơn và ít phức tạp hơn. Các công ty sản xuất chip thường đầu tư rất nhiều vào hệ thống phòng sạch để đảm bảo rằng sản phẩm của họ đáp ứng các yêu cầu chất lượng nghiêm ngặt

Những yêu cầu, tiêu chí quan trọng cần đảm bảo trong thiết kế, thi công phòng sạch điện tử sản xuất Chip

Yêu cầu về vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất)

Mức nhiệt độ trung bình trong phòng sạch điện tử sản xuất chip sẽ rơi vào khoảng từ 20 – 26 độ C, đây là mức nhiệt an toàn cho thiết bị cũng như các linh kiện điện tử hoạt động ổn định, giữ cho các mối hàn hay liên kết không bị nóng chảy.

Độ ẩm trung bình trong phòng sạch sản xuất từ 18 – 55%, tùy thuộc vào loại linh kiện và mức độ xuất hiện của con người tại đó. Mỗi nhà máy sản xuất sẽ có quy định về nhiệt độ và độ ẩm riêng.

Mức chênh áp suất trong phòng sạch sản xuất chip dao động từ 15 – 45 Pa, hầu hết các loại phòng sạch đều thuộc áp suất dương, tức là áp suất lớn hơn bên ngoài để hạn chế bị nhiễm bẩn từ ngoài vào.

>>> Tìm hiểu thêm về: Thiết bị và giải pháp cần có trong phòng sạch điện tử (Phần 1)

Yêu cầu về độ ồn

Độ ồn (trạng thái trống) trong phòng sạch sản xuất chip thông thường rơi vào khoảng 40 – 65 dB và cần đảm bảo không được lớn hơn 65 dB

Yêu cầu về thiết bị, vật tư

Các yêu cầu về phòng sạch điện tử gồm: thiết bị, vật tư, sơn bề mặt (sơn tĩnh điện, sơn sàn kháng khuẩn), chống cháy (panel bông khoáng, PU, PIR), thiết kế, di chuyển cũng cần đảm bảo để phù hợp với tình hình môi trường sản xuất và hạn mức đầu tư.

Yêu cầu về lưu lượng gió tươi

Lượng gió tươi trong nhà máy sản xuất chip cần phải phải tối đa là hai mục sau:

• Bù tổng lượng không khí thải trong nhà và lượng không khí sạch cần thiết để duy trì giá trị áp suất dương trong phòng.
• Đảm bảo lượng không khí sạch / người / giờ trong phòng sạch điện tử không nhỏ hơn 40m3.

Các yêu cầu khác

Ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ phù hợp cho công nhân làm việc, đặc biệt các khu vực như quang khắc phải có hệ thống đèn phù hợp do chất cản quang rất nhạy với ánh sáng trắng, ánh sáng UV.

Nước và khí nén cấp vào trong một số công đoạn phải tinh khiết tuyệt đối.

Khí thải và nước thải cần hệ thống xử lý chất lượng do có thể có các chất cản quang, HF… trong đó có HF là 1 chất rất độc.

Phòng sạch sản xuất chip còn yêu cầu cực kỳ khắt khe về tĩnh điện, do đó, khi xây dựng, cần đảm bảo các yếu tố về tĩnh điện.

>>> Tìm hiểu thêm về: Vai trò và yêu cầu phòng sạch điện tử trong sản xuất bán dẫn, linh kiện, vi mạch

Vietnamcleanroom (VCR) đồng hành cùng nhà máy sản xuất chip tại Việt Nam

Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực phòng sạch điện tử, Vietnamcleanroom (VCR) là đơn vị cung cấp thiết bị và giải pháp chuyên dụng như: hệ thống lọc khí HEPA/ULPA, buồng khí Airshower, bàn thao tác và tủ lưu trữ chống tĩnh điện, hệ thống giám sát môi trường, thiết bị HVAC chuyên dụng, phụ kiện và nội thất phòng sạch, đèn LED phòng sạch, cửa Airlock, passbox… Chúng tôi cam kết mang đến sản phẩm đạt chuẩn quốc tế, giúp các doanh nghiệp sản xuất chip và linh kiện bán dẫn đáp ứng những tiêu chí khắt khe nhất về độ sạch, nhiệt – ẩm, áp suất và an toàn tĩnh điện.

VCR không chỉ là nhà cung cấp thiết bị mà còn là đối tác đáng tin cậy, đồng hành cùng doanh nghiệp trong việc tư vấn môi trường sản xuất ổn định, bền vững và nâng cao năng lực cạnh tranh trên thị trường toàn cầu.