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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)的幾個半導(dǎo)體器件和無源元件的水平，已經(jīng)發(fā)展到今天的在一個平方厘米的硅晶片上就可以集成幾千萬個元件水平 隨著時代的發(fā)展，單個元器件的尺寸越來越小。單個集成電路芯片的面積越來越大，這就使得集成電路的集成度越來越高 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)空氣中的塵埃會直接影響芯片的品質(zhì),表3為美國半導(dǎo)體工業(yè)聯(lián)合會.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缺陷或顆粒就會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 在光刻膠的曝光過程中，如果晶圓片表面存在一個塵埃顆粒 則這個小顆粒就會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.一個位于MOSFET柵氧化層區(qū)域的顆粒就很可能會引起器件失效 對于一個現(xiàn)代的硅集成電路芯片制造廠來說，據(jù)統(tǒng)計,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 對潔凈室內(nèi)空氣潔凈度等級和被控粒子粒徑、溫度。相對濕度控制要求也不相同。因此，生產(chǎn)區(qū)域的潔凈度等級應(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)行國家標(biāo)準(zhǔn)、潔凈廠房設(shè)計規(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 空氣潔凈度等級的分類、也便于與國際接軌、確定空氣潔凈度等級所處狀態(tài)的目的是便于設(shè)計,施工和項目驗收、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)行國家標(biāo)準(zhǔn),采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(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)計規(guī)范 GB.50073規(guī)定。保證供給潔凈室內(nèi)每人每小時的新鮮空氣量不小于40m3，h、芯片廠房內(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)或空氣平衡暫時受到破壞時，氣流只能從空氣潔凈度等級高的房間流向空氣潔凈度等級低的房間、使?jié)崈羰覂?nèi)的潔凈度不會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),若壓差值過小、潔凈室正壓容易被破壞。潔凈室的潔凈度會受到影響,若壓差值過大,滲漏風(fēng)量會較大。補充新風(fēng)量就相應(yīng)增加 新風(fēng)空調(diào)冷熱負荷也會相應(yīng)增加,新風(fēng)空調(diào)器容量也會增大,過濾器負荷也會增加 過濾器使用壽命也會縮短,試驗結(jié)果表明、潔凈室內(nèi)正壓值小于5Pa時，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)生負壓，因此、潔凈室相對于室外的壓差參照點應(yīng)位于迎風(fēng)面,潔凈室與室外的相對壓力應(yīng)大于或等于5Pa，10,1。5，近年來，國內(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)域潔凈度等級為ISO5，ISO6級。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)境潔凈度等級為ISO2、ISO3 ISO4級,輔助區(qū)域潔凈度等級一般為ISO5。ISO6級.通常采用非單向流 光刻 電子束曝光等區(qū)域潔凈度等級為ISO4級或者更高、通常采用頂部滿布FFU送風(fēng).架空地板下回風(fēng)，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO TC209技術(shù)委員會發(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 建造和試運行。中的表B。2微電子潔凈室的實例.列出了空氣潔凈度等級,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)機過濾器機組 FFU,形式。目前。大規(guī)模集成電路廠房，潔凈區(qū)面積大，潔凈度等級高.送風(fēng)量很大.通常采用FFU送風(fēng)方式,對于規(guī)模較小的實驗室，由于面積小、潔凈度等級較低 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)機送風(fēng)壓頭低。單位送風(fēng)量電耗較集中送風(fēng)方式低.對于潔凈度等級高的潔凈室、推薦采用風(fēng)機過濾器機組。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 通常采用多臺新風(fēng)機組集中處理新風(fēng)。集中處理新風(fēng)具有以下優(yōu)點.1.新風(fēng)集中處理可以去除新風(fēng)中絕大部分的灰塵。有效延長了末級高效空氣過濾器,HEPA.超高效空氣過濾器 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，降低了末級化學(xué)過濾器的負荷、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)機組有多臺,并設(shè)置備用機組。宜并聯(lián)運行 由于工藝設(shè)備分期安裝、且生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展升級速度迅速，設(shè)備更新升級快，工藝設(shè)備排風(fēng)量會隨運行設(shè)備數(shù)量和運行負荷率的變化而變化.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)空氣露點溫度.不會產(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.干盤管正常運行時,不會產(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，