Phòng sạch bán dẫn là gì? Các tiêu chuẩn phòng sạch bán dẫn

Phòng sạch bán dẫn là gì? Các tiêu chuẩn phòng sạch bán dẫn nào phải tuân thủ để đảm bảo môi trường sản xuất vi mạch và chip điện tử luôn đạt độ sạch theo yêu cầu? Cùng Air-cleantech.vn tìm hiểu trong bài viết dưới đây nhé! 

1. Áp dụng tiêu chuẩn phòng sạch bán dẫn có lợi ích gì? 

Trước khi tìm hiểu vì sao cần phải áp dụng tiêu chuẩn phòng sạch bán dẫn, chúng ta trước hết cần hiểu phòng sạch bán dẫn là gì và những đặc thù của ngành này.

Phòng sạch bán dẫn là gì? 

Phòng sạch bán dẫn là một môi trường sản xuất đặc biệt, giúp kiểm soát tối đa các hạt bụi và các yếu tố gây ô nhiễm khác ở mức cực thấp, phục vụ cho quá trình sản xuất vi mạch, chip điện tử và linh kiện bán dẫn. Bởi trong ngành này, chỉ 1 hạt bụi siêu nhỏ có kích thước chỉ 0,1 micron cũng có thể phá hủy cấu trúc của một con chip trị giá hàng nghìn USD.

Điểm đặc biệt của phòng sạch bán dẫn so với các loại phòng sạch khác là yêu cầu cực kỳ khắt khe về cấp độ sạch (Class 1 – Class 100 theo ISO 14644), cần kiểm soát tĩnh điện tuyệt đối và duy trì môi trường ổn định về nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, rung động.

Lợi ích của việc áp dụng tiêu chuẩn

Việc áp dụng các tiêu chuẩn phòng sạch bán dẫn mang lại nhiều lợi ích như:

+ Tăng tỉ lệ sản phẩm đạt chuẩn, hạn chế tối đa lỗi do bụi, tạp chất hoặc tĩnh điện gây ra.

+ Bảo vệ chất lượng sản phẩm và thiết bị sản xuất đắt tiền. Mỗi một lỗi vi mô trong quá trình chế tạo có thể dẫn đến hỏng toàn bộ sản phẩm, gây tổn thất hàng chục triệu và ảnh hưởng đến uy tín thương hiệu.

+ Tuân thủ quy định quốc tế: Các tập đoàn công nghệ lớn yêu cầu nhà cung cấp phải đáp ứng tiêu chuẩn phòng sạch nghiêm ngặt mới được tham gia chuỗi cung ứng.

2. Cách phân loại cấp độ sạch trong phòng sạch bán dẫn 

Trước nhu cầu kiểm soát độ sạch và nồng độ hạt bụi một cách khắt khe, ISO 14644 ra đời như một “lá chắn” bảo vệ, giúp duy trì phòng sạch đạt chuẩn quốc tế, đảm bảo chất lượng và độ chính xác tuyệt đối. Đây là bộ tiêu chuẩn quốc tế do Tổ chức Tiêu Chuẩn Hóa Quốc Tế (ISO) ban hành, quy định các yêu cầu về độ sạch không khí trong phòng sạch thông qua việc kiểm soát nồng độ hạt bụi và tạp chất trong không khí. Cụ thể:

• Class 1: Cấp sạch cao nhất, chỉ cho phép tối đa 10 hạt bụi  ≤ 0,1 micron/m³.
• Class 10: Cho phép tối đa 100 hạt bụi  ≤ 0,1 micron/m³.
• Class 100: Cho phép tối đa 1000 hạt bụi  ≤ 0,1 micron/m³.

Ở mỗi giai đoạn sản xuất khác nhau sẽ cần yêu cầu cấp độ sạch khác nhau. Cụ thể với giai đoạn chế tạo wafer, ISO Class 1 thường được áp dụng và chỉ cho phép tối đa 10 hạt bụi  ≤ 0.1 µm trên mỗi mét khối không khí. Điều này sẽ giúp wafer tránh bị hư hỏng. Trong khi đó, dây chuyền lắp ráp linh kiện bán dẫn thường áp dụng ISO Class 4 để kiểm soát chặt chẽ tạp chất trong không khí.

Ngoài kiểm soát bụi, phòng sạch bán dẫn còn phân loại theo mức kiểm soát tĩnh điện (ESD control) để tránh phóng điện làm hỏng linh kiện.

>> Xem thêm: Các tiêu chuẩn phòng sạch nào đang được áp dụng hiện nay?

3. Bộ tiêu chuẩn cho chuyên ngành bán dẫn 

3.1 SEMI Standards

Đây là tiêu chuẩn do tổ chức SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International) ban hành, các tiêu chuẩn này chuyên biệt cho sản xuất bán dẫn, gồm:

• SEMI S2: Yêu cầu về an toàn đối với thiết bị sản xuất bán dẫn. Tiêu chuẩn này bao quát các yếu tố an toàn cơ học, điện, nhiệt, hóa chất và bức xạ, nhằm giảm thiểu rủi ro cho người vận hành cũng như đảm bảo sự ổn định của quá trình sản xuất.
• SEMI E10: Hướng dẫn đánh giá hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị. Tiêu chuẩn này giúp đưa ra các chỉ số như thời gian hoạt động, thời gian bảo trì và tỷ lệ lỗi, giúp nhà máy tối ưu hiệu suất và giảm thiểu thời gian ngừng máy.
• SEMI F20: Quy định chất lượng khí siêu sạch (ultra-high purity gas) dùng trong chế tạo chip. Vì các quy trình khắc, tẩy, và lắng đọng trong sản xuất bán dẫn đòi hỏi khí cực kỳ tinh khiết, tiêu chuẩn này giúp đảm bảo không có tạp chất gây hỏng hoặc giảm hiệu suất linh kiện.

3.2 Tiêu chuẩn ESD (Chống tĩnh điện)

Bao gồm ANSI/ESD S20.20 và IEC 61340, đưa ra yêu cầu và phương pháp kiểm soát hiện tượng tĩnh điện trong sản xuất để bảo vệ linh kiện bán dẫn nhạy cảm. Bao gồm:

• Yêu cầu về thiết kế sàn chống tĩnh điện, ghế ngồi, bàn thao tác, và trang phục bảo hộ ESD.
• Hướng dẫn lắp đặt các thiết bị tiếp địa và hệ thống kiểm tra điện trở bề mặt.
• Quy trình đào tạo nhân viên để nhận biết và phòng tránh nguy cơ tĩnh điện trong suốt quá trình sản xuất.

3.3 Tiêu chuẩn phụ trợ

• ISO 21501-4: Yêu cầu kỹ thuật cho máy đếm hạt bụi nano, đảm bảo phép đo chính xác trong môi trường cực sạch.
• EN 1822: Tiêu chuẩn đánh giá hiệu suất bộ lọc HEPA và ULPA, giúp loại bỏ hạt bụi siêu nhỏ khỏi không khí trong phòng sạch.

>> Xem thêm: Tiêu chuẩn về quần áo phòng sạch và những lưu ý quan trọng

4. Lưu ý khi thiết kế, vận hành phòng sạch nhà máy bán dẫn

4. 1 Yêu cầu về vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất)

• Nhiệt độ: Duy trì trung bình từ 20 – 26°C. Đây là mức nhiệt tối ưu để linh kiện điện tử và thiết bị hoạt động ổn định, tránh hiện tượng mối hàn bị biến dạng hoặc nóng chảy.
• Độ ẩm: Dao động trong khoảng 18 – 55%, tùy thuộc vào loại linh kiện và mức độ hoạt động của con người trong khu vực. Mỗi nhà máy có thể điều chỉnh thông số này để phù hợp quy trình sản xuất.
• Chênh áp suất: Từ 15 – 45 Pa, phần lớn duy trì áp suất dương (cao hơn môi trường bên ngoài) để ngăn không khí bẩn xâm nhập.

4.2 Yêu cầu về độ ồn

Mức ồn trong trạng thái trống dao động 40 – 65 dB, và không vượt quá 65 dB để đảm bảo sự tập trung và an toàn cho nhân viên.

4.3 Yêu cầu về thiết bị và vật tư

• Bề mặt phòng sạch sử dụng sơn tĩnh điện, sơn sàn kháng khuẩn, đảm bảo khả năng chống bám bụi và dễ vệ sinh.
• Vật liệu xây dựng cần chống cháy như panel bông khoáng, PU, PIR, đồng thời đáp ứng tiêu chuẩn cách nhiệt và độ bền.
• Thiết bị và nội thất phải thiết kế tối ưu để hạn chế phát sinh hạt bụi, dễ dàng di chuyển và bảo trì.

4.4 Yêu cầu về lưu lượng gió tươi

• Bù đủ lượng không khí thải và duy trì áp suất dương ổn định.
• Lượng không khí sạch tối thiểu 40 m³/người/giờ, đảm bảo chất lượng không khí và sức khỏe cho người vận hành.

4.5 Yêu cầu khác

• Hệ thống chiếu sáng phải phù hợp từng khu vực, đặc biệt ở công đoạn quang khắc cần tránh ánh sáng trắng hoặc UV gây ảnh hưởng đến chất cản quang.
• Nước và khí nén cấp vào một số công đoạn phải tinh khiết tuyệt đối để không làm hỏng vi mạch.
• Khí thải và nước thải phải xử lý đạt chuẩn trước khi thải ra môi trường, do có thể chứa các hóa chất độc hại như HF.
• Kiểm soát tĩnh điện (ESD) là yếu tố bắt buộc, bao gồm cả vật liệu chống tĩnh điện, hệ thống tiếp địa và quy trình bảo hộ cho nhân viên.

5. INTECH – Đơn vị sản xuất, thiết kế, thi công phòng sạch bán dẫn

Nếu bạn đang tìm kiếm đơn vị sản xuất các thiết bị phòng sạch, thiết kế, thi công phòng sạch bán dẫn, INTECH chính là đơn vị uy tín hàng đầu mà bạn có thể tham khảo lựa chọn. 

Với hơn 15+ năm kinh nghiệm trong lĩnh vực phòng sạch, INTECH tự hào là đơn vị tiên phong tại Việt Nam cung cấp giải pháp tổng thể từ tư vấn sản xuất cho đến thiết kế, thi công, bảo trì phòng sạch bán dẫn, dược phẩm, thực phẩm, điện tử,…. đạt chuẩn quốc tế, đáp ứng nghiêm ngặt các yêu cầu về ISO, GMP và các tiêu chuẩn đặc thù của ngành.

Toàn bộ quy trình đều được kiểm soát chất lượng chặt chẽ, đảm bảo các tiêu chuẩn phòng sạch bán dẫn và cấp độ yêu cầu, tối ưu chi phí vận hành và nâng cao hiệu suất sản xuất cho doanh nghiệp. 

Vì vậy, hãy liên hệ ngay đến số Hotline: 0976 404 895 để được INTECH hỗ trợ và phục vụ một cách tốt nhất.

FAQ