聊聊芯片超净间的颗粒(particle)

在芯片制造领域,颗粒的存在可能对生产过程产生巨大影响。其中,每个微小的颗粒,无论是来自人员、设备,还是自然环境,都有可能在制程中引发故障,从而对产品性能产生负面影响。这就是为什么在芯片厂中,颗粒的控制和管理必须精确且严格,这是保证生产质量,实现尖端产品开发的基础。

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什么是颗粒? 在超净间,"颗粒"通常指的是微小的物质粒子,可能包括灰尘、液滴、病菌等,它们可能对制造过程产生负面影响。这些颗粒可以由人、设备等产生。任何这些颗粒进入产品或设备都可能导致污染,因此需要特别的控制和管理。

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颗粒的尺寸?
以下是一些常见颗粒的尺寸:
  • 人类头发平均直径:100微米
  • 盐粒:60微米
  • 花粉:15微米
  • 细菌:5微米
  • 病毒:0.1微米
  • 新冠病毒:0.06 至 0.14 微米。
ISO 14644-1:2015 将小于 0.1 微米的颗粒识别为超细颗粒,将大于 5 微米的颗粒识别为大颗粒。

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颗粒的危害?
在芯片制造过程中,尘埃颗粒或微粒可能会导致开路或短路的问题。由于芯片的特征尺寸为微米或纳米级别,所以这些微粒可能对芯片的功能产生巨大影响。 开路:例如,在刻蚀过程中,如果有颗粒附着在晶圆表面,刻蚀剂就无法在颗粒覆盖的区域正常进行刻蚀,这可能会导致电路中断,也就是"开路"。此外,颗粒也可能在光刻过程中引起问题,如果颗粒落在光刻图案上,可能会使光线无法正确地照射到晶圆上,导致图案的部分细节无法正确地转移到晶圆上。

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短路:例如,在沉积过程中,如果颗粒附着在晶圆表面,沉积物可能在颗粒周围形成桥梁,将原本应该分开的两个导线连接起来,这就是"短路"。如果有颗粒存在,即使是最先进的沉积技术也无法防止这种桥梁的形成。

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超净间的颗粒从何而来? 一般来说,我们在超净间中根本不会看到太多颗粒。但他们确实进入了超净间,怎么进去的? 人员是超净间中最大的污染物来源,占发现的颗粒物的 75% 至 80%。我们不断地脱落皮肤、毛发和微生物,不管我们是在坐着还是处在运动中。

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我们每分钟大约脱落 40,000 个皮肤细胞。 即使我们静止不动,也会产生大约 100,000 个 0.3 微米或更大的颗粒。 当我们走动时,这个数字会增加到超过 5,000,000。如果不严格遵守超净间规定,还会有很多潜在的污染。如果我们穿着不合适的无尘衣,会导致手腕周围的皮肤暴露。这在洁净室中是一个巨大的风险,因为细菌和活颗粒可能会被引入环境中。 颗粒甚至可以穿过无尘衣 ,因此不能保证它们能够保 护超净间 免受人体污染物的侵害。

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