在潔凈室中，由于靜電的**影響，很難將產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量維持在一個(gè)較高的水平上。未能對(duì)靜電進(jìn)行有效控制，會(huì)導(dǎo)致微粒污染，靜電放電（ESD）以及設(shè)備故障等問(wèn)題。
靜電吸引（ESA）會(huì)造成關(guān)鍵性產(chǎn)品和設(shè)備的表面污染增加，從而導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)瑕疵并增加維護(hù)費(fèi)用。靜電釋放會(huì)直接損害到半導(dǎo)體、醫(yī)療設(shè)備以及薄膜類產(chǎn)品，同時(shí)也會(huì)妨礙生產(chǎn)設(shè)備的操作性能。
本文探討的是由于靜電而導(dǎo)致的種種問(wèn)題，及其在潔凈室內(nèi)是如何地不可避免。但是，靜電是有辦法控制的，其中就包括使用空氣凈化離子發(fā)生器。這將通過(guò)幾個(gè)工業(yè)上的例子來(lái)進(jìn)行論述。
靜電問(wèn)題
現(xiàn)代的過(guò)濾技術(shù)可以防止絕大部分的外部粉塵進(jìn)入潔凈室。但是，在潔凈室內(nèi)部，粉塵依然會(huì)在工作人員，生產(chǎn)設(shè)備以及部分生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生。令人遺憾的是，通常所有的這些粉塵源都比較靠近產(chǎn)品。如果物體表面帶了靜電，由于靜電吸引就會(huì)吸附在潔凈室層流中傳播的粉塵。亞微米級(jí)的塵粒會(huì)影響到高科技產(chǎn)品的質(zhì)量，它們一旦被吸附，產(chǎn)品表面就很難**。
粉塵缺陷在半導(dǎo)體、磁盤驅(qū)動(dòng)器和FPD產(chǎn)業(yè)中臭名昭著。它們會(huì)導(dǎo)致組件報(bào)廢或者損害磁頭和磁盤介質(zhì)。一個(gè)平面顯示器很可能因?yàn)閱螁我粋€(gè)帶靜電的塵粒而被破壞掉。對(duì)于醫(yī)療設(shè)備，帶靜電的塵粒在其質(zhì)量上所帶來(lái)的后果可能會(huì)更為嚴(yán)重。在醫(yī)療、制藥、食品加工還有其他生命科學(xué)行業(yè)中，還必須考慮吸附在塵粒上的微生物的影響。
除了會(huì)使?jié)崈羰抑械某龎m變得更加困難外，靜電還會(huì)帶來(lái)其他的生產(chǎn)問(wèn)題。未加控制的靜電傳導(dǎo)——靜電放電——會(huì)直接對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生危害。危害到半導(dǎo)體、磁盤零部件、醫(yī)療設(shè)備以及多種類型的薄膜和涂層。
靜電放電也會(huì)產(chǎn)生電磁干擾（EMI）現(xiàn)象。這將會(huì)妨礙到產(chǎn)品設(shè)備（特別是基于微處理器的機(jī)器人技術(shù)）的正常工作。發(fā)生在某部分設(shè)備上的靜電放電，也可能會(huì)影響到附近其他設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣就很難找出問(wèn)題出在什么地方。
一個(gè)**的污染控制流程，必須將靜電問(wèn)題作為潔凈室污染的一種類型，將其測(cè)量和處理納入其中。
靜電定義
靜電的產(chǎn)生是不可避免的。在潔凈室里面使用絕緣材料會(huì)讓許多帶靜電的物體在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)都保留著它所帶的電荷。而電荷又可以通過(guò)接觸（靜電放電）或者電荷感應(yīng)傳遞給其他的物體。
解決大多數(shù)的靜電問(wèn)題都需要采用一個(gè)或者一個(gè)以上的靜電控制方法。而對(duì)于關(guān)鍵的應(yīng)用問(wèn)題，則要求有一個(gè)經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的靜電控制程序。
潔凈室的靜電控制
在處理靜電問(wèn)題上存在著各種各樣的方法。現(xiàn)代的潔凈室環(huán)境廣泛地使用了接地技術(shù)，其中使用具有導(dǎo)電性和靜電耗散性能的材料。
接地可以防止靜電的產(chǎn)生，并且對(duì)于帶靜電、孤立的且具有導(dǎo)電性和靜電耗散性的物體，可以將靜電荷從它們上面移走。靜電耗散材料的電阻比導(dǎo)體來(lái)得要高，但比絕緣體低。他們主要是用來(lái)放緩電荷的移動(dòng)過(guò)程并防止出現(xiàn)危險(xiǎn)的靜電放電。在潔凈室內(nèi)，和在產(chǎn)品上的使用一樣，接地的方法也可以用于人，也可以用于設(shè)備。
令人遺憾的是，潔凈室內(nèi)使用的很多材料都是絕緣的，例如特氟隆，各種各樣的塑料制品和玻璃等。絕緣物質(zhì)常常也是產(chǎn)品本身不可缺少的一部分。這方面的例子有：鍍氧化層的半導(dǎo)體、玻璃硬盤和顯示器襯底，以及許多醫(yī)療產(chǎn)品等。大多數(shù)的絕緣體都很容易帶電，并且會(huì)常時(shí)間地保持著帶電狀態(tài)，通常它們都很靠近產(chǎn)品甚至可能是產(chǎn)品的一部分。
在300mm潔凈室里的頂棚離子化
潔凈室避免使用諸如碳顆粒和化學(xué)添加劑的方法來(lái)讓這些絕緣體具有靜電耗散性能?；瘜W(xué)噴霧和溶液也會(huì)帶來(lái)污染問(wèn)題。以前我們所建議采用的靜電控制辦法是進(jìn)行濕度控制，但這顯得有些太過(guò)昂貴而且低效。濟(jì)后，由于在絕緣體中電荷難以轉(zhuǎn)移，所以無(wú)法通過(guò)接地而將絕緣體中的靜電荷移除。
中和絕緣體（和孤立導(dǎo)體）中的靜電荷需要用到某種類型的空氣凈化離子發(fā)生器。只需要使用經(jīng)過(guò)高度過(guò)濾的潔凈室空氣，離子發(fā)生器就可以產(chǎn)生帶有正負(fù)電荷的空氣離子云，無(wú)論靜電荷處在潔凈室的什么環(huán)境下，都可以進(jìn)行中和。
空氣凈化離子發(fā)生器的使用
通過(guò)中和靜電荷，空氣離子發(fā)生器可以幫助其他的降低缺陷的方法發(fā)揮出它們的全部潛能，并提高產(chǎn)
量。
空氣離子就是空氣分子得到了或失去了一個(gè)電子而形成的。由原子能、X射線或紫外線（UV）等放射源產(chǎn)生的離子化射線都可以用來(lái)使空氣離子化。
在潔凈室里，用來(lái)產(chǎn)生空氣離子的濟(jì)常規(guī)的方法就是輝光離子化——利用高電壓達(dá)到一個(gè)峰值點(diǎn),
產(chǎn)生一個(gè)非常強(qiáng)的電場(chǎng)；這個(gè)電場(chǎng)讓電子獲得足夠的能量從空氣分子中脫離出來(lái)。而濟(jì)終空氣離子的極性則取決于峰值點(diǎn)處電壓的極性。
當(dāng)被離子化的空氣和帶靜電的絕緣體表面接觸時(shí)，帶電的表面就會(huì)吸引具有相反極性的空氣離子。于是，絕緣體中的靜電就得到了中和。要達(dá)到中和的目的，兩種極性的空氣離子都是必須具有的，因?yàn)樵跐崈羰抑?，兩種極性的靜電荷都有產(chǎn)生。
下面是近來(lái)兩大產(chǎn)業(yè)中靜電放電控制所呈現(xiàn)出來(lái)的趨勢(shì)。
靜電控制的發(fā)展趨勢(shì)
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) 半導(dǎo)體生產(chǎn)行業(yè)的趨勢(shì)在國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展報(bào)告（International Technology Roadmap for
Semiconductors，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱ITRS）中有所體現(xiàn)。該這個(gè)發(fā)展報(bào)告每年十一月份公布，它表明的是現(xiàn)在和未來(lái)十五年內(nèi)半導(dǎo)體制造商們?cè)诮ㄔO(shè)和運(yùn)作方面的要求。關(guān)于靜電控制，ITRS
2003指出：“靜電在半導(dǎo)體生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致三類基本問(wèn)題。靜電吸附（ESA）污染會(huì)隨著塵粒的變小而顯得越發(fā)嚴(yán)重，使得要達(dá)到缺陷密度目標(biāo)變得越發(fā)地困難。靜電放電（ESD）會(huì)對(duì)設(shè)備和光掩模都造成不利影響。設(shè)備尺寸特征的減小，意味著一個(gè)靜電放電只需要更少的電能就可以對(duì)組件和掩模產(chǎn)生破壞。由于ESD及相關(guān)的電磁干擾（EMI）而導(dǎo)致的設(shè)備故障會(huì)降低OEE（總體設(shè)備效率），而隨著設(shè)備微處理器的運(yùn)行速度的加快，這一切的發(fā)生也變得越來(lái)越頻繁。這三種問(wèn)題在以下地方都會(huì)發(fā)生：生產(chǎn)裸芯片和光掩模的地方，芯片工廠中生產(chǎn)組件的地方，以及在封裝、測(cè)試等后道工序中生產(chǎn)獨(dú)立組件的地方?！?br>
ITRS還包含了一些如何減少靜電荷的建議，以達(dá)到預(yù)防靜電問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)。在新的設(shè)施建設(shè)中、在新設(shè)備中，以及在現(xiàn)存的加工廠中都應(yīng)該采納這些建議。因?yàn)殡S著更新、更小技術(shù)的引進(jìn)，靜電的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)也必須相應(yīng)提高，所以，在每一個(gè)半導(dǎo)體加工廠中都執(zhí)行一套靜電控制程序就顯得非常重要。由靜電問(wèn)題而造成的損失，會(huì)比執(zhí)行這些靜電控制程序所需費(fèi)用高十倍，甚至一百倍。
ITRS 2003推薦在建立和檢驗(yàn)靜電控制程序時(shí),使用兩個(gè)國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備和材料協(xié)會(huì)（Semiconductor Equipment
and Materials International，簡(jiǎn)稱SEMI）的標(biāo)準(zhǔn)。
弟一：E78-1102“半導(dǎo)體設(shè)備靜電釋放（ESD）與靜電吸附（ESA）評(píng)估和控制指南”，對(duì)設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中的靜電控制提出建議，描述了為了保護(hù)免受靜電危害而設(shè)置的產(chǎn)品靜電靈敏度標(biāo)準(zhǔn)及其測(cè)量方法。這一條款濟(jì)初是在1998年發(fā)布，后來(lái)考慮到半導(dǎo)體技術(shù)快速發(fā)展的要求，作了一些相應(yīng)的修改。
SEMI發(fā)布的濟(jì)新的文件是E129-1103：“對(duì)半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)施的靜電控制評(píng)估指南?！边@一文件同步于ITRS
2003的靜電控制建議，并針對(duì)今天100nm技術(shù)和期待在2015年可以實(shí)現(xiàn)的25nm技術(shù)，推薦了相應(yīng)的靜電標(biāo)準(zhǔn)以防護(hù)靜電污染和ESD危害。
磁盤驅(qū)動(dòng)器工業(yè)
在磁盤驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)業(yè)中，靜電必須加以控制，以解決同樣的污染和ESD危害；然而，由ESD危害帶來(lái)的問(wèn)題似乎顯得更為嚴(yán)重。
磁盤驅(qū)動(dòng)器包含一個(gè)磁阻（MR）磁頭，它對(duì)極低電平的靜電放電非常敏感。靜電必須被控制在5V以內(nèi)，而對(duì)于每個(gè)可能會(huì)傳遞電荷給磁阻磁頭的物體，包括磁頭本身，要把靜電電壓控制得更低。
裝配過(guò)程要求精細(xì)的接地技術(shù)，并要求避免金屬和金屬之間的接觸。每個(gè)零件都必須使用可導(dǎo)材料或者選用靜電耗散材料，并且必須可靠地接地。特別需要注意的是在使用潔凈室的外套、鞋套、手套，還有手動(dòng)工具時(shí)的人員接地。
空氣離子發(fā)生器廣泛地用來(lái)處理必要的絕緣體上的靜電控制問(wèn)題。也有針對(duì)工業(yè)而研制的特殊離子發(fā)生器。它利用α射線源或者傳感器的反饋控制，使靜電電壓保持在2V或者更低的水平。據(jù)預(yù)計(jì)，將來(lái)新生代的MR頭的ESD敏感性會(huì)更低。
日益復(fù)雜的問(wèn)題
在磁盤介質(zhì)工業(yè)中，所使用的靜電控制標(biāo)準(zhǔn)方法，包括室內(nèi)空氣離子化和設(shè)備離子化。在這里，靜電會(huì)導(dǎo)致污染和設(shè)備故障等問(wèn)題。
這些問(wèn)題只會(huì)變得越來(lái)越重要，因?yàn)殡S著數(shù)據(jù)密度的增加，必然要求有更多的特殊磁盤原料，而且從效益的角度來(lái)看，也要求產(chǎn)品設(shè)備的運(yùn)行速度越來(lái)越快。
