半导体车间净化

半导体特性决定其制造过程必须有洁净度要求,环境中杂质对半导体的特性有着改变或破坏其性能的作用,所以在半导体器件生产过程中对什么都必须严格控制,杂质各式各样,如金属离子会破坏半导体器件的导电性能,灰尘粒子破坏半导体器件的表面结构等。
半导体车间净化

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 电子产品性能、质量的提高和生产过程的微细化,日益要求生产环境具有一定的空气洁净

半导体器件生产环境要求很严,除了要求恒温恒湿外,对生产环境洁净度要求很严,按单位体积重规定的尘埃粒子数标准分成洁净度的等级。一般分为:10级、100级、1000级、10000级、100000级,国际标准IOS14644-1、国标GB50073-2013、美联邦标准中均有规定洁净室和洁净区内空气以大于或等于被考虑粒径的粒子最大浓度限值进行划分的等级标准。

该项目的洁净室在水平方向上采用了港湾式的布置方式。这种布置方式的优点是将工艺设备分为前、后区,前区为人员操作区(硅片暴露区),后区为工艺设备接管区,前后区洁净度区分明显,真正影响产品质量的是前区。将前后区区分开后,洁净度要求高的区域的面积也会减少,以减少整个系统的循环风量,降低能耗及工程造价。根据ISO标准,该洁净室生产前区的洁净度等级为2.5级和3.5级,温度要求为±221℃,相对湿度要求为45%±5%;该洁净室生产后区的洁净度等级为6级和7级,温度要求为±223℃,相对湿度要求为30%-60%。


  该项目的洁净室在垂直方向采用三层结构的布置方式,这也是大规模集成电路厂房常用的形式,即上层为洁净室的送风静压层,中间为洁净生产区,下层为回风层及支持区。

  在工程上,人们利用室内空气的循环来保持生产区域内的洁净等级。空气在严格控制温度、湿度的前提下,经过过滤器之后进入洁净室内,而室内的空气则经回风系统“离开”洁净室,再经过滤器之后重新进入洁净室。与此同时,由于洁净室内必然会有风量损失,因此也需要补充一部分室外新风。

  在本项目中,洁净室系统采用新风集中处理机组(MAU)+风机过滤单元(FFU)+干式冷盘管(DDC)的方式,其空气处理过程为:循环风经设置在一层的干式冷却盘管冷却后,进入上部送风静压箱,与处理后的新风混合,经FFU加压、过滤后送入生产区。

  其中,MAU的主要作用是提供洁净室需求的新风,控制洁净室的湿度,同时通过变频调节来维持洁净室的正压环境;DDC主要承担洁净室的显热负荷;而FFU则过滤循环空气来满足洁净室的洁净度。这种方式与传统的循环送风方式相比有明显的优势,FFU具有灵活性,可适应工艺变化,当工艺发展需要提高空气洁净度级别时,采取增加FFU数量或更换更高效率的过滤器就可达到提高洁净度等级的目的。FFU采用负压密封使其简化而可靠,也就是说,洁净区内的空气压力大于送风静压箱内的空气压力,这就极大地降低了尘埃微粒通过缝隙进入洁净室的几率。此外,采取这种方式也可大大节省空调机房的面积。

  由于集成电路芯片制造工艺的特殊性,在芯片生产的过程中,会产生各种废气,其中,酸碱废气来源于硅片清洗、炉管清洗、湿法刻蚀;工艺尾气来自离子注入、干法刻蚀、CVD、扩散、外延;有机废气来自光刻、去胶、显影等工序。在工程设计中,应针对排放气体的不同性质分别处理。

  为补偿工艺排风和保持室内正压以及满足工作人员的新风需要,洁净区需送入一定量的新风,新风机组MAU采用变频风机,通过室内正压值控制风机的变频器,调节新风风量。新风管道的布置,尽可能地将新风均匀送入洁净室,并且在工艺设备发热较大的地方提供更多的新风,以减轻干式冷盘管的负担。

  洁净室空调系统的设计是一个复杂的过程,以上的描述仅仅是对整个系统作一个简单的概述,而实际上还需要大量的计算来保证以上实施的有效性,除了围护结构、人员、照明的负荷计算外,还需要进行复杂的工艺设备冷热负荷计算、风量平衡计算以及大量的水力平衡计算来确保整个系统的均匀、平衡、合理。集成电路厂房的洁净室能源消耗大,投资大,如何在满足工艺需求的前提下,采用更合理的方案、更先进的技术来实现节约能源、减少工程造价,是我们今后设计中所面临的方向,也符合国家节能减排的政策要求。






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