תעשיית השבבים דורשת סביבת ייצור סטרילית ומבוקרת באופן קפדני, משום שגם זיהום קל ביותר עלול לפגוע בתהליך הייצור ולגרום לנזקים חמורים. עם התקדמות הטכנולוגיה והאפשרות למזער עוד ועוד רכיבים אלקטרוניים מתקדמים, כך עולה גם הרגישות של תהליכי הייצור לחלקיקים מזהמים; וכאשר כל חריגה מהרמה הנדרשת של ניקיון עלולה לגרום לכשלים חשמליים, ירידה בביצועים ואובדן של חומרי גלם ושעות עבודה, בקרת זיהומים קפדנית היא עניין קריטי גם לשיפור התפוקה והביצועים של התוצרים וגם להפחתת הפסדי הייצור ומניעת תקלות.
סוגי מזהמים שעלולים לפגוע בתוצרים בתעשיית השבבים
תהליכי הייצור בתעשיית השבבים מתרחשים בתנאים סטריליים ביותר תחת בקרה קפדנית, אך אפילו בתנאים הללו ייתכן שיימצאו מזהמים שעלולים לחדור ולפגוע באיכות התוצר :
- חלקיקים מוצקים: אבק, מתכות וחלקיקי פסולת זעירים שנוצרים מהציוד והמכונות בתהליך הייצור. חלקיקים אלה עלולים להידבק לפני השטח של רכיבים זעירים ועדינים ולגרום לקצרי חשמל או להפרעות בתהליכי הציפוי וההדפסה.
- מזהמים אורגניים: שאריות חומרים כימיים שנשארות על פני השטח של השבבים, כגון שאריות ממסים או פולימרים לא רצויים, שעלולות לשנות את תכונותיהם החשמליות של החומרים.
- תחמוצות מזוהמות: חמצון של מתכות מסוימות עשוי לגרום להיווצרות שכבות תחמוצת בלתי רצויות שמשפיעות על המוליכות החשמלית של השבבים.
- זיהום גזי וכימי: חומרים כימיים ורעלנים שונים, כגון אדי חומצות או גזים מגיבים, עלולים לשנות את מבנה החומרים בתוך השבבים ולפגוע בתהליכי הייצור.
- חשמל סטטי: פריקה אלקטרוסטטית (ESD) עלולה לגרום לנזק בלתי הפיך למעגלים הרגישים של השבבים.
דרכים לביצוע בקרת זיהומים קפדנית
כדי להבטיח את תקינות תהליך הייצור ולמנוע חדירה של מזהמים נעשה שימוש בדרכים מתקדמות שנועדו לשמור על סביבה סטרילית. הנה שתי דוגמאות לדרכים כאלה:
שימוש במסנני אוויר ייעודיים כמו מסנן HEPA, המפתח לאוויר נקי וסביבה בטוחה בחדרים נקיים. מסנן כזה מסוגל ללכוד חלקיקים קטנים במיוחד וכך למנוע חדירת מזהמים שעלולים לפגוע ברכיבים האלקטרוניים.
בנוסף, נעשה שימוש בחומרים אנטי-סטטיים כגון ציפויים מוליכים, רצפות ייעודיות ואפילו ציוד משרדי לחדר נקי, במטרה למנוע הצטברות חשמל סטטי – אשר עלול למשוך אליו חלקיקים זעירים ולהגביר את הסיכון לזיהום. שילוב של חומרים אלו בסביבת הייצור מסייע להפחתת הסיכון לכשלים חשמליים.
טכניקות חיטוי וניקוי
כדי לשמור על סביבת ייצור סטרילית, מפעלי שבבים משתמשים בציוד ניקיון לחדר נקי ובטכניקות חיטוי מתקדמות שמטרתן להסיר מזהמים מכל הציוד והמשטחים הרגישים. אחת השיטות הנפוצות היא ניקוי כימי הכולל שימוש בחומצות ייעודיות להסרת שאריות מזהמים. במקביל, ובשל החשש מהשפעות סביבתיות, חברות רבות מחפשות פתרונות ידידותיים יותר כמו ניקוי באמצעות אוזון מומס, המאפשר פירוק חומרים מזהמים ללא שימוש בחומצות חזקות.
שיטה אחרת היא ניקוי אולטרסוני, כלומר שימוש בגלי קול בתדר גבוה כדי להסיר חלקיקים מבלי לפגוע במבנה החומר. טכנולוגיה זו מתאימה במיוחד לניקוי של משטחים מורכבים ורכיבים עדינים הדורשים דיוק מרבי; ובמפעלים מסוימים ניתן לעשות שימוש בקרינת UV, שמאפשרת חיטוי והשמדת מזהמים מיקרוסקופיים ללא מגע ישיר – ועוד.
בקרת זיהומים בתעשיית השבבים – סיכום
על מנת להבטיח את איכות המוצרים בתעשיית השבבים, ולמניעת תקלות שעלולות לגרום להפסדים כלכליים נרחבים, נדרשת בקרת זיהומים קפדנית – וככל שהטכנולוגיה משתכללת והשבבים הופכים קטנים ומורכבים יותר, כך גובר האתגר. יחד עם זאת, השימוש בציוד מתקדם ובטכניקות ניקוי חדשניות מאפשר להפחית את הסיכון לזיהומים ולהבטיח תהליכי ייצור יעילים יותר. אין ספק שתחום מציב רף גבוה של דרישות, אך גם מובטח כי תעשיית השבבים תוכל להמשיך להתפתח ולהציע פתרונות טכנולוגיים מתקדמים בעידן של מזעור ומורכבות הולכת וגוברת.
