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集成电路洁净室设计案例

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想学习更多洁净室设计知识,点击→了解更多←或咨询老师QQ:2355735318 微信:18651226727 来源:中国电子报 作者:佚名  由于集成电路工艺生产技术的特殊性,它对生产环境,如洁净度、温度、湿度都有严格的要求,这直接关系到晶圆产品的质量和寿命,必须严格控制在要求范围之内。在工程设计中,暖通空调专业担负着保证生产区洁净度等级和温度、湿度要求的使命。下面以国内某6英寸0.35微米集成电路生产线为例,简单介绍集成电路洁净厂房的设计。

想学习更多洁净室设计知识,点击→了解更多←或咨询老师QQ:2355735318 微信:18651226727

来源:中国电子报 作者:佚名 

由于集成电路工艺生产技术的特殊性,它对生产环境,如洁净度、温度、湿度都有严格的要求,这直接关系到晶圆产品的质量和寿命,必须严格控制在要求范围之内。在工程设计中,暖通空调专业担负着保证生产区洁净度等级和温度、湿度要求的使命。下面以国内某6英寸0.35微米集成电路生产线为例,简单介绍集成电路洁净厂房的设计。

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(如图),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。

集成电路洁净厂房剖面示意图

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高级暖通工程师、国家注册公用设备工程师(暖通)、国家注册公用设备工程师(动力)

简介

现担任某国企甲级设计院暖通专业总工程师。15年工程设计及总承包经验。曾就职与某央企设计院(综合甲级)从事净化工程暖通空调设计及工程总承包管理。

实践经验丰富

具有丰富洁净空调(电子、生物安全、制药、理化实验等)、大型综合体、医院、住宅等设计施工管理经验,项目涉及国内各省及外资项目,实践经验丰富。

理论扎实

在国家及专业核心期刊(如《洁净与空调技术》、《建筑节能》、《制冷与空调》、《医药工程设计》)共发表论文十余篇。拥有数项发明及实用专利技术。

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