《洁净室介绍.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《洁净室介绍.（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、什么是洁净室？ 洁净室Cleanroom:空气悬浮粒子浓度受控的房间。它 的建造和使用应减少室内诱入、产生滞留粒子。室内 其它有关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制 。 摘自GB50073-2001洁净厂房设计规范 由于半导体工业所制作的集成电路元件尺寸越来越 小，在一块小小的芯片上，整合了许许多多的元器 件，因此在制造的过程中就必须防止外界杂质污染 源(包括尘埃、金属离子、各类有机物等)，因为这 些污染源可以造成元器件性能的劣化及产品成品率 和可靠性的降低。所以制造集成电路必须在洁净的 环境中进行，以尽量将污染源和硅片隔离。 背景 半导体工厂洁净室示意图 5.2 m5.2 m4.8 m5
2、.5 m1.3 10 m (33 ft)10 m (33 ft)72 m (236,2 ft) 0.0m 22 m (74 ft) 楼梯间 回风 Cl. 100 turbulent 回风区 工艺真空管路补充气体工艺原料供应主管路洗涤塔 排风扇 工艺原料主供应系统 Level 1 Lower Subfab Level 2 Level 3 0.6 m 排风扇 钢结构 微环境 （Class 1,SMIF 静压箱 水泥覆盖 防水保温 镀锌浪板 独立过滤风扇 天花吊顶系统 高架地板 架子格 钢结构 特殊气体气柜 无尘电梯 人员操作区 （Class 100) 洁净室的空调系统及其气流组织形式 Cleanr
3、oom洁净室 利用风管上送侧排 为非单向流洁净室 易控制大范围的空气流动 利用风管和地板上送下回 为混合流洁净室 适合有较高洁净度和 较大热负荷要求的洁净室 但必须确保架空地板高度 Cleanroom洁净室 Cleanroom洁净室 利用FFU和地板上送下回 易形成垂直单向流 适合有较高洁净度要求的洁净室 但必须确保架空地板高度 直接利用空调箱侧送侧回 不能形成同一方向气流，是乱流 适合洁净度要求不高的洁净室 洁净室的构造是怎样的？ 低中高设备费用 循环风量较少 运行成本最低 对生产设备的发热、排热进行 分别处理，可以降低运行成本 生产设备的发热即为空调 的热负荷，运行成本最高 运行成本 20
4、50次/h 通道内200400次/h， 下降风速0.25-0.45m /s； 其它区域100200次/h 400500次/h、 下降风速0.45m/s 换气次数 10,000100,000级 室内洁净度不高 易受作业人员的活动而导 致洁净度下降 110,000级 洁净通道内为高洁净度区域 可以减少作业人员对洁净度的 影响 11000级 室内全部为高洁净度区域 易受作业人员的活动而导 致洁净度下降 洁净度 洁净室 气流方式 流程图 乱流方式部分层流方式全面垂直层流方式比较项目 洁净室的洁净度是如何确定的？ 1000000 0 0 0 1 10 100 1000 10000 100000 0.01
5、0.1110 颗粒直径（m） 颗粒数量（个） Class1Class10Class100Class1000Class10000 0.5 1立方英尺为单位空间 直径0.5微米的尘埃粒子为比较标准 Class 1：大于0.5微米的粒子少于1个 Class 10：大于0.5微米的粒子少于10个 Class 100：大于0.5微米的粒子少于100个 Class 1000：大于0.5微米的粒子少于1000个 Class 10000：大于0.5微米的粒子少于10000个 在太平洋中游弋的一条鲣鱼 在某一次研讨会上，讲师说到净化厂房的净化度时，举 了 “在太平洋中游弋的一条鱼”的例子来比喻“浮游在空 气中的
6、灰尘”，其寓意是要让大家亲身感觉到半导体洁净室 方面的那种极其洁净的程度。那么，不妨以ISO 1级的洁净 度为例来计算一下就知道了。 洁净度1级的上限是1m3空气中0.1m粒子10个，即浮游 粒子在空气中的体积比为5.241/1021。根据世界地理知识 ，可查到太平洋的面积为16500万km2、平均深度为4282m、体 积为70700万km3。 因此，如果用与ISO 1级洁净度相同的粒子比例进行换算 ，70700万km3的5.2410-21仅3.7 , 3.7也就大约相当于 一条鲣鱼的体积。 如果，我们把自己置身于微米世界之中，我想大家就不 难亲身感受到在世界第一大洋“太平洋中游弋的一条鲣 鱼
7、”是一种什么样的感觉了吧。 尘埃粒子直径的示意图 尘埃粒直径（单位：m） 0.00010.0010.010.11.010100100010000 香烟的烟 颜料 烟 硅砂花粉 植物孢子 水泥 人的头发 重工业发出的粒子 病毒细菌 化学物质 0.5 m 洁净室的洁净度是如何维持的？ Cooling Coil 干式冷盘管 Fab 生产层 Sub-Fab 下技术层 Chamber 回风静压室 Shaft 回风井道 Fan Filter Unit 风机过滤单元 Cleanroom 洁净室 Chamber 回风静压室 AHU 空调机 Duct 风管 HEPA Filter高效过滤器 High Effic
8、iency Particulate Air Filter 密封条 外框 过滤器介质 波浪型隔离体 褶皱状滤纸 外框热溶胶 热溶胶（多处加工） 外框滤纸 ULPA Filter高效过滤器 Ultra Low Penetration Air Filter 灰尘是如何去除的呢？ 过滤器去除灰尘的效率如何呢？（举例） 名称灰尘粒径捕集率 HEPA高效0.30m99.9799.999 ULPA超高效 99.9995%以上0.15m 灰尘又是如何产生的呢？ 25 35 7 8 25 空气中漏入 原料中带入 设备运转产生 生产过程产生 人员因素造成 摘自GB50073-2001洁净厂房设计规范 洁净室的四原
9、则 1、增大换气次数 2、设备发尘部位应有排气 3、室内的气流形式应使得灰尘难以在产品上附着 不将灰尘带入 不让灰尘产生 不让灰尘堆积 迅速排除灰尘 1、过滤器本身及外框无漏风 2、洁净室需保持一定的正压 3、作业人员需穿洁净服并经风淋 4、带入的工具、材料等必须擦洗干净 1、正确穿着洁净服 2、不使用容易发尘的物品及材料 3、减少不必要的人员走动 4、不用的物品严禁带入 1、清扫作业不留死角，特别是不易清扫的角落和设备周围 2、尽量减少风管、配管暴露于洁净室内 3、实施标准化的清扫作业 除了灰尘还要防止什么呢？ 酸、碱SOX、NH3、HCl、HF等 有机物VOC DBP等 掺杂物P、B等 金
10、属物Al、Cu、W 等 这些化学物质有什么危害呢？ 结合不紧密金属物 氧化膜老化有机物 P、N翻转掺杂物 保护层显影不良碱性物 诱发硼污染（盐酸和PTFE反应生成硼）酸型物 危害 化学物质 化学物质又是如何产生的呢？ 大气（农药）、生产中使用的化学品 、 HEPA、阻燃剂 H3BO3、BF3 、H3PO4 、 磷酸脂、有机磷 掺杂性气体 Dopants 大气、生产中使用的化学品、 可塑剂、硅烷、建材 酞酸脂、硅氧烷、 芳香族碳水化合物、 脂肪族碳水化合物 凝缩性有机物 Condensables 大气、生产中使用的化学品、 作业人员 NH3、NH4OH、TMAH、 TMA、TEA、HMDS、CH
11、A 碱性物质 Bases 大气、生产中使用的化学品 SOX、NOX、HCl、H3PO4、 HF、HNO3、H2SO4 酸性物质 Acids 主要来源化学物质分类 知道洁净室内为什么要随手关门的道理了吗？ Stepper区： Giga Sorb碱有机 碱 有机 CVD区： 低硼ULPA CVD（HSG）区： Giga Sorb酸碱有机 碱 有机 酸 Stepper区： Giga Sorb碱有机 有机 有机 化学物质是如何去除的呢？ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 050100150200 效率 Gigasorb碱 Gigasorb酸 测试条件 : 湿度：50%
12、温度 : 2023C 风量： 2600 m3/h 吸附物g 化学物质去除的效率如何呢？ 活性炭 化学过滤器 活性炭是如何吸附化学物质的呢？ 活性炭的小孔组织有非常大量的内表面，约1000M2/g 吸附发生在活性炭的内表面 被吸附的化学分子通过扩散进入活性炭庞大的小孔组织，抵达微孔。碰撞发生在微孔表面。 活性炭通过它的弱吸引力有效地抓住化学分子物理吸附 活性炭表面和分子间的相互作用是较弱的，不可能留住较轻的不稳定化学分子 使用精制活性炭（酸、碱、有机） 来对应不同的化学气体分子化学吸附 微孔 微孔 微孔 气流 化学过滤器和FFU的HEPA/ULPA的安装关系举例 风向 酸化学过滤器(C) 碱化学
13、过滤器(A) 有机化学过滤器(L) FFU用ULPA过滤器 有了HEPA、ULPA，还要进行新风的空气净化（湿度控制） 后过滤器 除5m以上颗粒 （效率82以上 ） 预热盘管 冬季空气预热 初效过滤器 除5m以上颗粒（ 效率75以上） 中效过滤器 除1m以上颗粒 （效率90以上 ） 化学过滤器 除H2S、 SOX、 NOX、 除HCl、 NH3 除Cl2、 O3、 HEPA过滤器 除0.1m以上颗粒 （效率99.999以上） 再热盘管 加热空气 调整温、湿度 温度：21.50.5 湿度：40 15 水喷淋段 除氨 除悬浮物 加湿空气 新风 冷却盘管 冷却空气 除湿至露点温度 温度：10 湿度：
14、100 变频风机 排气风量补充 泄漏风量补充 金属网 防鸟 防虫 防漂浮物 空气 温度： -540 湿度： 0100 SO2：10120mg/ M3 NO2：10150mg/ M3 可吸入颗粒： 10200mg/ M3 大气含尘计数浓度： 1.3108个/M3 温度： 21.50.5 湿度： 40 15 洁净度：约Class 1 等湿升温（冬季工况）等焓加湿冷却除湿等湿升温 等焓加湿 （夏季工况）冷却除湿等湿升温 洁净室的温度是如何控制的？ Cooling Unit 干冷盘管 干冷盘管温差小，温度分布均匀，控制精度高 主要用于小范围作业室的温度控制 Air Handling Unit 空调机
15、自带循环风机，可处理风量较大 主要用于较大范围用力室的温度控制 洁净室的热负荷从哪里来？ 59% 8% 29% 4% 生产设备 动力设备 其它 照明、人体、建筑物 大气 热负荷名称 1 建筑物热负荷来自建筑物外墙、屋顶等 2 人体热负荷来自人体的发热 3照明热负荷 来自荧光灯的辐射热 4 生产设备热负荷加热器、马达、泵等 5 动力设备热负荷空调机、FFU 来源No. 洁净室为什么还要控制压差？ 洁净室的压差就是使洁净室与周围的空间必须维持一定的静压差，洁净度不同的洁净 室之间，或洁净室与一般房间之间保持适当的压差值，其目的是为了保证在洁净度等 级低的区域其洁净度遭受破坏时，洁净度等级高的区域可
16、以免受邻室的污染。 知道了吗 洁净室内为什么要随手关门？ 不同洁净等级的洁净室之间应维持不小于5Pa的 压差，级别高的区域为正压； 洁净区与非洁净区之间也应维持不小于5Pa的压 差；洁净区与室外也应维持不小于10Pa的压差 。 HHNEC洁净室的断面示意图 P/W室 Class10000 D区1F C/R Class1000 一般 环境 通道 Air Return C/R Sub-Fab FFU CR2F Class10000 A区生产栋 D区支持栋 CR2F Class1 自动洗手装置 Airshower 风淋室 Cleanbench洁净工作台 Cleanbooth 层流罩 Passbox 传递窗 洁净室配套设施
