Почему проблемы с электростатическим разрядом на заводах по производству полупроводников всегда начинаются с «настольного коврика»?
В системе управления безопасностью на заводах по производству полупроводников ESD (электростатический разряд) может показаться невидимым, но это частая, легко упускаемая из виду и чрезвычайно дорогостоящая скрытая опасность. Что еще более важно, подавляющее большинство отказов от электростатического разряда напрямую связано с «антистатическим резиновым ковриком/настольным ковриком». Да, не машина, не персонал, не процесс… а материал на поверхности, к которой прикасаешься каждый день.
I. Почему аномалии ЭСР всегда начинаются с «настольного коврика»?
Возможно, вы видели такие сценарии: браслет работает правильно, но электростатический сигнал все еще звучит; заземление в норме, но тестер периодически выходит из строя; персонал работает по регламенту, а урожайность падает; оборудование не было перемещено, но электростатический датчик мигает красным. Первой реакцией многих сотрудников службы безопасности является проверка оборудования, заземляющего провода и работы персонала. Но реальной основной причиной часто является старение антистатического резинового коврика, дрейф параметров, загрязнение поверхности или коррозия химикатами, приводящая к неконтролируемому сопротивлению. Это связано с тем, что антистатический коврик представляет собой материал с чрезвычайно высокой частотой контактов на протяжении всей рабочей цепочки.
Он служит следующим целям:
1. Размещение оснастки
2. Временное размещение партий пластин.
3. Защита от контакта с продуктом
4. Трение на нижней поверхности испытательного оборудования.
5. Контакты для разряда статического электричества.
Если коврик сцены неисправен, все остальные меры по контролю электростатического разряда не сработают. Это похоже на шоссе с потрескавшимся фундаментом; даже самая лучшая машина не сможет ездить стабильно.
II. Почему антистатические коврики-могут выйти из строя?
«Потенциальный отказ» — самая неприятная ситуация для сотрудников службы безопасности в полупроводниковой промышленности. Антистатические коврики-как раз являются одним из материалов, наиболее склонных к потенциальному выходу из строя по трем причинам:
1. Химическая коррозия вызывает резкие изменения сопротивления. В полупроводниковой промышленности используется большое количество химикатов: проявители, чистящие средства, IPA, растворы для травления и т. д. Когда эти химикаты попадают на поверхность антистатического мата, они:
① Повредите тонкий слой электростатического заряда на поверхности мата сцены.
② Формирование изолирующей пленки загрязнения.
③ Ускорить старение и деградацию материала.
Результат: коврик выглядит нормально, но параметры совершенно сместились.
2. Остатки очистителя поверхности влияют на рассеивание энергии
Многие рабочие бригады злоупотребляют сильными обезжиривающими средствами или чистящими средствами,-содержащими силикон, чтобы сохранить "визуально чистый" внешний вид. Эти остатки могут привести к:
① Длительное время статического затухания
② Неравномерное накопление заряда
③ Создание «точек мгновенного сброса»
Эти типы сбоев очень коварны, но с высокой вероятностью могут привести к повреждению чувствительных компонентов.
3. Старение приводит к увеличению объемного сопротивления с 10 ⁸ Ом до 10 ¹² Ом.
Антистатические резиновые коврики являются полимерными материалами. Длительное воздействие:
① Изменения температуры
② Ультрафиолетовое излучение
③ Трение
④ Коррозия
Все это приведет к увеличению значения сопротивления. Типичный пример: «Коврик выглядит пригодным для использования, но сопротивление выходит далеко за пределы национального стандарта».
III. Каковы конкретные требования различных стандартов к антистатическим коврикам?
Специалисты по безопасности чаще всего сталкиваются со стандартами, в том числе: *SJ/T 10694-2022 «Методы испытаний на защиту от электростатических разрядов для систем производства и применения электронных изделий»*, *ANSI ESD S20.20-2021 «Система управления электростатическим разрядом для защиты от электростатических разрядов»* и *IEC 51345-5-1-2024 «Защита от электростатических разрядов для электронных устройств — общие требования»*. Кроме того, в моей стране действуют различные национальные и отраслевые стандарты, такие как китайские военные стандарты и отраслевые стандарты Министерства артиллерийской промышленности, которые не будут уточняться из-за требований конфиденциальности. Обобщены требования различных стандартов, согласно которым антистатические скатерти/резиновые материалы должны быть проверены на:
① Точечное-точечное-сопротивление
② Сопротивление точки--заземления
Это основа для оценки соответствия настольного коврика требованиям.
Кроме того, рекомендуется комбинировать время затухания электростатического разряда и параметры трибоэлектрического напряжения, поскольку они являются важными параметрами для расчета энергии электростатического разряда.
Также там четко оговорено:
① Сопротивление антистатического мата - должно находиться в пределах 1*10⁹ Ом;
② Предотвращайте внезапный разряд и искровой разряд;
③ Предотвращение накопления заряда.
Эти требования призваны избежать «неконтролируемого разряда», риска, которого больше всего опасаются производители полупроводников.