半導體車間凈化

半導體車間凈化
  

       半導體特性決定其制造過程必須有潔凈度要求，環境中雜質對半導體的特性有著改變或破壞其性能的作用，所以在半導體器件生產過程中對什么都必須嚴格控制，雜質各式各樣，如金屬離子會破壞半導體器件的導電性能，灰塵粒子破壞半導體器件的表面結構等。


       半導體器件生產環境要求很嚴，除了要求恒溫恒濕外，對生產環境潔凈度要求很嚴，按單位體積重規定的塵埃粒子數標準分成潔凈度的等級。一般分為：10級、100級、1000級、10000級、100000級，國際標準IOS14644-1、國標GB50073-2013、美聯邦標準中均有規定潔凈室和潔凈區內空氣以大于或等于被考慮粒徑的粒子**濃度限值進行劃分的等級標準。

       電子產品性能、質量的提高和生產過程的微細化，日益要求生產環境具有一定的空氣潔凈



該項目的潔凈室在水平方向上采用了港灣式的布置方式。這種布置方式的優點是將工藝設備分為前、后區，前區為人員操作區(硅片暴露區)，后區為工藝設備接管區，前后區潔凈度區分明顯，**影響產品質量的是前區。將前后區區分開后，潔凈度要求高的區域的面積也會減少，以減少整個系統的循環風量，降低能耗及工程造價。根據ISO標準，該潔凈室生產前區的潔凈度等級為2.5級和3.5級，溫度要求為±221℃，相對濕度要求為45%±5%;該潔凈室生產后區的潔凈度等級為6級和7級，溫度要求為±223℃，相對濕度要求為30%-60%。
該項目的潔凈室在垂直方向采用三層結構的布置方式(如圖)，這也是大規模集成電路廠房常用的形式，即上層為潔凈室的送風靜壓層，中間為潔凈生產區，下層為回風層及支持區。
在工程上，人們利用室內空氣的循環來保持生產區域內的潔凈等級。空氣在嚴格控制溫度、濕度的前提下，經過過濾器之后進入潔凈室內，而室內的空氣則經回風系統“離開”潔凈室，再經過濾器之后重新進入潔凈室。與此同時，由于潔凈室內必然會有風量損失，因此也需要補充一部分室外新風。
在本項目中，潔凈室系統采用新風集中處理機組(MAU)+風機過濾單元(FFU)+干式冷盤管(DDC)的方式，其空氣處理過程為：循環風經設置在一層的干式冷卻盤管冷卻后，進入上部送風靜壓箱，與處理后的新風混合，經FFU加壓、過濾后送入生產區。
其中，MAU的主要作用是提供潔凈室需求的新風，控制潔凈室的濕度，同時通過變頻調節來維持潔凈室的正壓環境;DDC主要承擔潔凈室的顯熱負荷;而FFU則過濾循環空氣來滿足潔凈室的潔凈度。這種方式與傳統的循環送風方式相比有明顯的優勢，FFU具有靈活性，可適應工藝變化，當工藝發展需要提高空氣潔凈度級別時，采取增加FFU數量或更換更高效率的過濾器就可達到提高潔凈度等級的目的。FFU采用負壓密封使其簡化而可靠，也就是說，潔凈區內的空氣壓力大于送風靜壓箱內的空氣壓力，這就極大地降低了塵埃微粒通過縫隙進入潔凈室的幾率。此外，采取這種方式也可大大節省空調機房的面積。
由于集成電路芯片制造工藝的特殊性，在芯片生產的過程中，會產生各種廢氣，其中，酸堿廢氣來源于硅片清洗、爐管清洗、濕法刻蝕;工藝尾氣來自離子注入、干法刻蝕、CVD、擴散、外延;有機廢氣來自光刻、去膠、顯影等工序。在工程設計中，應針對排放氣體的不同性質分別處理。
為補償工藝排風和保持室內正壓以及滿足工作人員的新風需要，潔凈區需送入一定量的新風，新風機組MAU采用變頻風機，通過室內正壓值控制風機的變頻器，調節新風風量。新風管道的布置，盡可能地將新風均勻送入潔凈室，并且在工藝設備發熱較大的地方提供更多的新風，以減輕干式冷盤管的負擔。
潔凈室空調系統的設計是一個復雜的過程，以上的描述僅僅是對整個系統作一個簡單的概述，而實際上還需要大量的計算來**以上實施的有效性，除了圍護結構、人員、照明的負荷計算外，還需要進行復雜的工藝設備冷熱負荷計算、風量平衡計算以及大量的水力平衡計算來確保整個系統的均勻、平衡、合理。集成電路廠房的潔凈室能源消耗大，投資大，如何在滿足工藝需求的前提下，采用更合理的方案、更**的技術來實現節約能源、減少工程造價，是我們今后設計中所面臨的方向，也符合國家節能減排的政策要求。