潔凈室中的靜電及其控制--靜電的危害及消除

一、靜電的危害
1、吸塵：生產(chǎn)過程中，由于靜電吸附作用，塵粒易吸附在器件和設(shè)備表面，影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成故障。
2、電暈放電：電暈放電時，往往伴隨著電暈噪聲，對微電子設(shè)備均會造成干擾。電暈放電會嚴(yán)重影響MOS電路和雙極性集成電路的產(chǎn)品質(zhì)量。
3、引起火災(zāi)或爆炸。
4、人體帶靜電會引起電擊。
二、靜電的消除
靜電是難控制的因素之一，靜電可以使半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中的廢品增多、降低電子設(shè)備的可靠性。實踐證明，在半導(dǎo)體器件的制造和測試過程中、在運輸和儲存中、在設(shè)備的安裝和調(diào)試以及使用過程中，半導(dǎo)體器件都可能受到靜電的作用。因此，在半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)中，實際上所有的制造階段都需要防止靜電對器件的作用。
消除靜電的方法很多，對有防靜電環(huán)境要求的潔凈室工程，常用以下幾種方法：
1、選用合適的材料
采用不易產(chǎn)生靜電或產(chǎn)生靜電后能較快泄漏的材料，多種材料共同使用時，應(yīng)選用在電序列表中位置接近的材料。
所有的材料均可歸入電的導(dǎo)體或電的絕緣體。導(dǎo)體是電流能夠通過的材料，絕緣體是電流不能通過的材料。
導(dǎo)體由于其本身的電特性（電阻率）有著很大的差異，故又可進(jìn)一步分為良導(dǎo)體（即通常的導(dǎo)體）和不良導(dǎo)體（即耗散材料），兩者均具有維持電流的能力而區(qū)別于絕緣體。
Ω.cm是電阻率的測量單位，它的定義是一個邊長1m的立方體樣本維持單位電流所需的電壓值。
Ω/sq是表面電阻率的測量范圍，其定義是單位電流通過正方形材料樣本所需的電壓。
（1）導(dǎo)電材料。導(dǎo)電材料是指表面電阻率小于1*10⁵Ω/sq或體積電阻率小于1*10⁴Ω.cm的材料。
（2）耗散材料。耗散材料是指表面電阻率大于等于1*10⁵Ω/sq，但小于1*10¹²Ω/sq或體積電阻率大于等于1*10⁴Ω.cm但小于1*10¹¹Ω.cm的材料。
與導(dǎo)電材料相比，耗散材料的電荷流動速度更緩慢，但在某種程度上更容易受控。耗散材料可用于靜電放電的控制，因其放電速度緩慢，可以避免對生產(chǎn)的微結(jié)構(gòu)如光刻工藝造成損傷。
上面提到的靜電引力和污染控制問題只是靜電造成的負(fù)面影響的一個方面，另外，靜電電荷從一個物體到另一個物體的釋放也會造成靜電損傷。靜電放電可以表現(xiàn)為電過載或瞬時釋放能量的放電形式，使產(chǎn)品受到實質(zhì)性的損傷。
（3）絕緣材料。絕緣材料是表面電阻率大于1*10¹²Ω/sq或體積電阻率大于1*10¹¹Ω.cm的材料。絕緣體消散靜電的能力很差，甚至可以忽略不計。因此，對特別好的絕緣體，如石英等接地不會起到任何作用。
2、接地
接地是帶電導(dǎo)體消除靜電較普遍、經(jīng)濟(jì)、簡便、可靠的方法。
（1）潔凈室內(nèi)可能產(chǎn)生靜電危害的設(shè)備、流動液體、氣體或粉體管道應(yīng)采取防靜電接地措施。
（2）電子工業(yè)潔凈室的圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)采用防靜電裝飾，可以抑制塵埃的帶電吸附。
（3）工藝設(shè)備接地。
（4）辦公設(shè)備應(yīng)采用能防靜電的材料制成并接地。
（5）工作人員應(yīng)穿戴防靜電的無塵衣、鞋、手套、腕帶等。
（6）凈化空調(diào)系統(tǒng)的送、回風(fēng)口和風(fēng)管管壁是易于產(chǎn)生靜電的部位，在防靜電環(huán)境中，這些部件的材料除了使用導(dǎo)電材料外，還應(yīng)接地。
3、中和
將帶電體（靜電）周圍的空氣離子化后，帶電的離子在電磁場作用下發(fā)生遷移，帶電體吸引異性電荷達(dá)到中和而消除靜電。
靜電消除器是一種能產(chǎn)生電子和離子的裝置，它產(chǎn)生的電子、離子與帶電體上的異性電荷中和，從而消除靜電。絕緣材料表面所帶的靜電荷、空氣中的靜電荷必須用靜電中和的辦法來消除。
4、濕度控制
在眾多消除靜電的方法中，室內(nèi)濕度控制也被認(rèn)為可以用來減少和消除潔凈室靜電。通過在環(huán)境中保持高的相對濕度，在該區(qū)域內(nèi)物體的表面將形成薄薄的濕氣層，利用這一薄層來提供導(dǎo)電的通道，使得可能產(chǎn)生的電荷流過該濕氣層耗散靜電荷。另外，薄薄的濕氣層可以增加物體表面的潤滑性，摩擦生電也將減少。一般來說，濕度越低，產(chǎn)生的電荷越多。但是資料表明，甚至在濕度高時也會產(chǎn)生顯著的靜電電壓。