10.工藝相關(guān)系統(tǒng)10。1 凈.化。區(qū)10。1.1,集成電路技術(shù)從最初在同一塊襯底材料上只能集成屈指可數(shù)的幾個(gè)半導(dǎo)體器件和無(wú)源元件的水平,已經(jīng)發(fā)展到今天的在一個(gè)平方厘米的硅晶片上就可以集成幾千萬(wàn)個(gè)元件水平,隨著時(shí)代的發(fā)展.單個(gè)元器件的尺寸越來(lái)越小、單個(gè)集成電路芯片的面積越來(lái)越大,這就使得集成電路的集成度越來(lái)越高.集成電路芯片加工精度和生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度密不可分、潔凈區(qū)空氣中的塵埃會(huì)直接影響芯片的品質(zhì),表3為美國(guó)半導(dǎo)體工業(yè)聯(lián)合會(huì)。SIA 制定的有關(guān)半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖中的數(shù)據(jù)。表3 半導(dǎo)體工業(yè)芯片面積與特征尺寸.臨界缺陷尺寸,從表3中的臨界缺陷尺寸一欄清楚地表明了晶圓片表面多大尺寸的隨機(jī)缺陷或顆粒就會(huì)引起集成電路芯片功能的失敗、由于臨界缺陷尺寸應(yīng)小于最小特征尺寸的一半,對(duì)于當(dāng)今20nm的最小特征尺寸.臨界缺陷尺寸只能小于10nm、例如,在光刻膠的曝光過(guò)程中,如果晶圓片表面存在一個(gè)塵埃顆粒.則這個(gè)小顆粒就會(huì)影響到其下方光刻膠的曝光,假如由此引起的缺陷尺寸已經(jīng)接近了所要光刻圖形的特征尺寸且該缺陷恰好又處在芯片上的某個(gè)關(guān)鍵區(qū)域、那么就極有可能導(dǎo)致該處的器件功能失效.當(dāng)處在柵氧化工藝步驟時(shí),一個(gè)位于MOSFET柵氧化層區(qū)域的顆粒就很可能會(huì)引起器件失效。對(duì)于一個(gè)現(xiàn)代的硅集成電路芯片制造廠來(lái)說(shuō),據(jù)統(tǒng)計(jì)。大約75。的成品率損失都是由于晶圓上的塵埃顆粒而直接引起,由于產(chǎn)品和工藝設(shè)備不同,對(duì)潔凈室內(nèi)空氣潔凈度等級(jí)和被控粒子粒徑 溫度。相對(duì)濕度控制要求也不相同,因此,生產(chǎn)區(qū)域的潔凈度等級(jí)應(yīng)根據(jù)工藝要求確定,為了有效地保證產(chǎn)品合格率 避免概念混淆.應(yīng)采用現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范.GB.50073表3.0。1作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),如表4所示 該表等同于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO.14644、1,潔凈室及相關(guān)控制環(huán)境,第1部分 空氣潔凈度等級(jí)的分類,也便于與國(guó)際接軌.確定空氣潔凈度等級(jí)所處狀態(tài)的目的是便于設(shè)計(jì)、施工和項(xiàng)目驗(yàn)收,更主要的是滿足產(chǎn)品生產(chǎn)要求 表4、潔凈室及潔凈區(qū)空氣中懸浮粒子潔凈度等級(jí)10、1 3.為保證潔凈室空氣平衡和潔凈室內(nèi)的正壓值 新鮮空氣量應(yīng)等于補(bǔ)償室內(nèi)排風(fēng)量和保持室內(nèi)正壓值所需新鮮空氣量之和.同時(shí)新鮮空氣量應(yīng)滿足人員新鮮空氣需求量,因此 取兩者之中的最大值 現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范。GB、50019規(guī)定.工業(yè)建筑應(yīng)保證每人不小于30m3、h的新風(fēng)量。潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范,GB 50073規(guī)定。保證供給潔凈室內(nèi)每人每小時(shí)的新鮮空氣量不小于40m3 h、芯片廠房?jī)?nèi)使用化學(xué)品,特種氣體等原料。這些物品具有有毒有害.易燃、易爆等特性.因此在本條第2款制定了,保證供給潔凈區(qū)內(nèi)人員所需的新鮮空氣量.的規(guī)定、10。1,4 潔凈室與相鄰的房間應(yīng)保持一定壓差。確保潔凈室在正常狀態(tài)或空氣平衡暫時(shí)受到破壞時(shí),氣流只能從空氣潔凈度等級(jí)高的房間流向空氣潔凈度等級(jí)低的房間。使?jié)崈羰覂?nèi)的潔凈度不會(huì)受到污染空氣的影響、滲漏空氣量與壓差值有關(guān)、壓差值選擇應(yīng)適當(dāng),若壓差值過(guò)小 潔凈室正壓容易被破壞.潔凈室的潔凈度會(huì)受到影響 若壓差值過(guò)大,滲漏風(fēng)量會(huì)較大.補(bǔ)充新風(fēng)量就相應(yīng)增加。新風(fēng)空調(diào)冷熱負(fù)荷也會(huì)相應(yīng)增加.新風(fēng)空調(diào)器容量也會(huì)增大.過(guò)濾器負(fù)荷也會(huì)增加 過(guò)濾器使用壽命也會(huì)縮短。試驗(yàn)結(jié)果表明、潔凈室內(nèi)正壓值小于5Pa時(shí),潔凈室外的污染空氣就有可能滲入潔凈室內(nèi) 室外空氣在潔凈廠房的迎風(fēng)面上產(chǎn)生正壓,在背風(fēng)面上產(chǎn)生負(fù)壓。因此、潔凈室相對(duì)于室外的壓差參照點(diǎn)應(yīng)位于迎風(fēng)面,潔凈室與室外的相對(duì)壓力應(yīng)大于或等于5Pa 10,1,5。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外集成電路芯片潔凈室大多數(shù)采用大空間,Ballroom,與微環(huán)境相結(jié)合型式、主要工藝生產(chǎn)區(qū)域潔凈度等級(jí)為ISO5.ISO6級(jí).氣流流型為非單向流.一般采用頂布FFU送風(fēng),架空地板下回風(fēng)、滿布率為17,25 主要生產(chǎn)設(shè)備操作區(qū)域布置在微環(huán)境內(nèi).微環(huán)境潔凈度等級(jí)為ISO2,ISO3,ISO4級(jí)、輔助區(qū)域潔凈度等級(jí)一般為ISO5 ISO6級(jí)、通常采用非單向流,光刻 電子束曝光等區(qū)域潔凈度等級(jí)為ISO4級(jí)或者更高,通常采用頂部滿布FFU送風(fēng),架空地板下回風(fēng).國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO。TC209技術(shù)委員會(huì)發(fā)布的ISO、14644、4,潔凈室及相關(guān)控制環(huán)境,第4部分.設(shè)計(jì),建造和試運(yùn)行、中的表B,2微電子潔凈室的實(shí)例。列出了空氣潔凈度等級(jí)、氣流流型 潔凈送風(fēng)量的數(shù)據(jù)、如表5所示,表5 微電子潔凈室的實(shí)例10,1,7、10 1.8。潔凈區(qū)的送風(fēng)方式有集中送風(fēng) 風(fēng)機(jī)過(guò)濾器機(jī)組、FFU.形式、目前 大規(guī)模集成電路廠房,潔凈區(qū)面積大、潔凈度等級(jí)高.送風(fēng)量很大,通常采用FFU送風(fēng)方式.對(duì)于規(guī)模較小的實(shí)驗(yàn)室,由于面積小,潔凈度等級(jí)較低,送風(fēng)量較小,可采用集中送風(fēng)方式或FFU送風(fēng)方式。FFU送風(fēng)方式 由于空氣循環(huán)路徑短。氣流速度低。阻力損失小,風(fēng)機(jī)送風(fēng)壓頭低.單位送風(fēng)量電耗較集中送風(fēng)方式低 對(duì)于潔凈度等級(jí)高的潔凈室,推薦采用風(fēng)機(jī)過(guò)濾器機(jī)組、FFU 送風(fēng)。10。1.9,硅集成電路芯片廠房潔凈室規(guī)模較大。新風(fēng)量很大,通常采用多臺(tái)新風(fēng)機(jī)組集中處理新風(fēng)。集中處理新風(fēng)具有以下優(yōu)點(diǎn),1.新風(fēng)集中處理可以去除新風(fēng)中絕大部分的灰塵,有效延長(zhǎng)了末級(jí)高效空氣過(guò)濾器,HEPA 超高效空氣過(guò)濾器。ULPA.的使用壽命,2,新風(fēng)集中處理有利于去除新風(fēng)中的水溶性化學(xué)污染物.降低了末級(jí)化學(xué)過(guò)濾器的負(fù)荷,3 新風(fēng)集中處理有利于潔凈室濕度控制、避免冷熱抵消.節(jié)約能耗、4,通常芯片廠房新風(fēng)機(jī)組有多臺(tái) 并設(shè)置備用機(jī)組.宜并聯(lián)運(yùn)行,由于工藝設(shè)備分期安裝、且生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展升級(jí)速度迅速.設(shè)備更新升級(jí)快 工藝設(shè)備排風(fēng)量會(huì)隨運(yùn)行設(shè)備數(shù)量和運(yùn)行負(fù)荷率的變化而變化 新風(fēng)量也是變化的。因此建議新風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)機(jī)采用變頻措施、以適應(yīng)新風(fēng)需求量的變化,10.1.11、干盤管是采用中溫冷凍水作為冷媒的空氣換熱設(shè)備 安裝潔凈室回風(fēng)通路上、消除潔凈室內(nèi)余熱,因其表面溫度高于潔凈室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度,不會(huì)產(chǎn)生冷凝水,干盤管應(yīng)用于潔凈室,一般迎風(fēng)面速度控制在2m,s以下,以降低盤管空氣阻力、干盤管正常運(yùn)行時(shí),不會(huì)產(chǎn)生冷凝水、不需要設(shè)置集水盤.但考慮到設(shè)備和管道檢修、建議設(shè)置檢修排水設(shè)施