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电子工业洁净厂房设计 芯片行业大牛从建厂到洁净室装修问题全解

发布时间:2022-02-16
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       依据《电子工业洁净厂房设计规范》GB50472-2008标准,身处半导体芯片行业大牛以洁净厂房建设分为几个重点阐述的明明白白,合景净化工程公司工程师推荐,业主方可多多学习和参考,具体如下。(备注,下文为中芯国际相关负责人论坛分享)

       第一部分制造半导体的洁净厂房在形式上跟其他的平板洁净厂房的形式上没有什么要求。根据循环空气的特点把洁净厂房分为三种,第一种我们叫做循环空调将配合高校顺风口的形式,这种洁净室的形式是比较早的形式,在八十年代甚至最早的六十年代都是用这种形式。它的形势比较多种送风的形式有上送、侧送。它的缺点是不适合高等级和大面的洁净室,运行成本高,占用空间大。

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       第二种形式是循环风机配合湿式密封系统,它的特点是高静压、液槽密封;适合各种等级的洁净室。它的缺点是运行费用比较高,主要是电费方面,再来就是噪音比较高,循环风机一般都是大风机可能通过风管或者建筑结构引进来。另外施工难度大,漏风量大,系统升级(洁净度)扩充困难。

       第三种形式就是主要讲的FFU循环风系统,这套系统在半导体制造行业应用最广泛的一种形式。这种形式的特点由FFU提供循环空气的动力,整个循环空气通过一台一台小风机进行循环风系统,在FFU操作引擎的时候,在施工的时候都不会造成影响,用起来非常方便,并且节省空间,另外非常重要一点是洁净度安全性高。我们根据市场的情况设备不同的往里进,安装施工包括施工人员还有机器在施工的过程中一直存在,如果安全度不高受到干扰的话,对生产会造成影响,所谓的缺点就是维护成本高。

       我们讲一下环境控制,首先是洁净度。下面这张图是整个洁净度控制的概念图,首先是新风部分,一般配置是初效、中效和高效。洁净室的等级通常决定高校过滤器的覆盖率,一级洁净室要求高效100%%覆盖率,换气次数400次。100级是25%%覆盖率,换气次数100,1000级是12.5%%覆盖率、换气次数在50次。

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       半导体制造一些工艺生产过程的洁净等级要求,要求一般的是光照制造,还有微环境,其他的一些大的区域,包括薄膜等在百级。洁净度的要求是不是越高越好,这个主要还是决定我们的设计,或者对生产的要求,洁净度越高意味着FFU覆盖率会成倍的增加。目前对一些洁净室的设计还是大环境,不需要很高的洁净度。还有湿度控制,湿度控制主要通过循环通气冷却系统,去除洁净室循环空气的显热,最终控制洁净室温度。湿度控制主要通过新风控制箱进行控制,温度的控制目的有两个,首先是人员的舒适性,温度在21-23度都没有问题,作为制程来说我们关注的是波动性。控制洁净房的湿度主要目的是湿度过低将容易产生静电、湿度过高,对产品的影响。第二点是正压,通过洁净室内的压力传感器控制MAU风机的频率改变送风量保持洁净室的设定正压,静压层保持微正压。

       再来就是照度和噪声,这个部分在新的标准里面有详细的描述,这里不具体讲了。因为现在半导体制造设备尺寸越来越大,安装起来一部分照明会被遮掩,噪声的问题比较难解决,主要在设备选型的时候注意。接下来是静电控制的问题(ESD),这个本身会造成产品的损害或者设备的损害,半导体有ESD的标准,是在S20.20。

       半导体厂对静电消除主要是通过两种模式一个是被动式的静电消除,这个设备解题,包括墙板、高架地板、办公设备等。另外一个洁净室的阶梯网,主动式的静电消除就是用静电消除器,针对不同的洁净等级对静电消除器有很多形式。第一张图是百级洁净室图片的样子,旁边是千级洁净室内的图片。下面还有辐射式的基本也是属于主动式消除的一种。

       新风系统我们单独做一部分讲解,主要是对于半导体来讲对环境是最重要的一部分,也是最容易产生问题的部分。新风系统有三大作用,保证洁净室内一定是正压。第二是控制洁净室的湿度。第三个是净化室外空气、保证供气品质。新风系统特点第一能耗比较高,每个范围都会有一个大的制冷扇,还有大风量,再一个结构复杂。新风系统在设计上有一些要求,主要是节能方面,整个空调系统占半导体厂能耗的30%%-45%%,其中近70%%被新风系统消耗掉。所以下面有一些节能的措施,包括设置上可以采用热回收的设计,由于时间的关系这里不再详细介绍。

       最后一个是AMC控制,通常有两个标准一个是ISO14644标准,还有一个是Semi标准,AMC分为四种,第一种是酸性,第二种是碱性,第三种是可凝性、第四中是掺杂性。碱性的物质主要在光照这部分会产生一些影响,掺杂性的问题并不是很突出孙,其他的情况基本问题不大。对于半导体制造的影响很多了,每个制程都有一些影响,举一些例子就是酸、碱、Solvent比较敏感,ECP对VOC和酸比较敏感,Thin Film对酸敏感。AMC的控制大体上有这样一个方案,不同的工厂可能采用的形式不一样,对于新鲜空气AMC控制我们通过两道,第一个是喷气式。第二个是化学过滤器,通过这两道过滤送进洁净室的新风会得到比较好的控制。在洁净室内有一部分污染是来自洁净室内,这部分还是通过化学过滤器,如果还达不到要求,那就要在设备端小环境再安装一道化学过滤器,来达到要求。所以AMC控制要求越来越严,这也是近几年的事情,单单是设备进行过滤已经不能满足要求,所以才出来综合的控制模式。具体的一个工厂AMC控制到什么标准要去考量,因为这个成本非常高,我的内容就讲到这里,谢谢。

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