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        設計集成電路無塵車間的思考與分析

        作者: 點擊:1212 發布時間:2022-09-01

        摘要隨著IC隨著生產技術的不斷發展,對無塵車間生產環境等配套系統的要求也越來越嚴格。本文81".12",IC無塵車間設計中無塵車間的形式和送風方式.空氣處理及溫濕度保證措施、懸浮分子污染物、(AMC)綜合分析評價了無塵車間的控制和排煙設計方案。

        集成電路(IC)它是一種集多種高新技術于一體的高科技產品,幾乎存在于所有工業部門,對國民經濟的發展起著重要作用“倍增器”因此,先進被視為戰略產業。與此同時,它也被用作戰略產業。IC產業也是世界上發展快的產業.競爭激烈的行業??紤]到下游產品的需求和生產成本,IC不斷向特征尺寸縮小、硅片直徑增大的方向發展。目前國際上有8個?!?0.25-0.以18微米為代表的工藝已進入大生產,以12微米為代表的工藝已進入大生產”.0.15-0.以13微米為代表的工藝也開始進入大生產,研究工作已進入納米階段,70納米.40納米的設備已在實驗室成功制備。

        隨著工藝牛產技術的不斷發展,IC生產對環境等配套系統的要求也越來越嚴格,說到環境首當其沖的是無塵車間,8”.12”IC生產無論潔凈度如何.溫濕度還是空氣中的分子級污染物?(AMC).防微振.防靜電等非常嚴格的要求,一些嚴格的要求甚至挑戰了一些傳統的做法。

        1無塵車間形式

        1.無塵車間從平面布置一般有三種形式:開放式(ballroomtype).港灣式(baycliasetype).島形布置

        以上三種形式的無塵車間各有優缺點,IC前工藝生產廠家通常采用港式和開放式無塵車間,港式無塵車間5”.6”IC廠家使用較多,其工藝設備為穿墻式:8”.12”IC開放式無塵車間用開放式無塵車間加微環境(mini-environment)的方式。開放式無塵車間的顯著優勢首先是工藝布局的靈活性,這一點尤為重要,因為今天[C生產技術發展迅速,產品本身的要求、工藝生產工藝和生產設備都在不斷變化,而且IC生產工廠的施工周期從設計到工藝設備的安裝通常需要一年半左右。在此期間,丁藝的生產技術和工藝需要不斷調整和更新。只有這樣才能保證其生產技術在投產時會落后。即使投產后,也會因為產品而尷尬.市場和生產技術的變化需要對生產線進行改造,以調整產品和生產能力。其次8”.12”IC生產對環境特別是潔凈度要求極為嚴格,硅片暴露區(加工工藝)一般要求1.5級(209)E,O.lμm,1級)。采用開放式無塵車間加微環境再配套自動物料處理系統automatedmaterialhandlingsystem.AMHS),一方面,口腔可以使操作人員和其他污染源與硅片完全隔離,另一方面,生產自動化的提高非常有利于提高硅片的成品率。開放式無塵車間加微環境,工藝生產只要求微環境有嚴格的清潔度,而開放式無塵車間只需保證5-6級,嚴格要求的清潔度面積大大降低,保證清潔度所需的循環空氣量也相應減少,能耗大大降低。一般來說,開放式無塵車間加微環境的能耗僅為港式無塵車間的1/3左右。在實際工程中,微環境與開放式無塵車間完全分離。此外,開放式無塵車間結構簡單,動力設備減少,從設計到施工簡單快捷,可縮短施工時間。

        采用開放式無塵車間環境的關鍵區域是微環境,保證硅片加工過程所需的清潔度。微環境通常如圖4.圖5所示。

        圖4所示的微環境送風由無塵車間送風系統提供,缺點是不靈活,不方便移動或增加工藝設備。目前8”.12”IC生產線使用的微環境基本以圖5的形式(光刻機除外)。所有微環境均由工藝設備自帶,與工藝設備緊密結合,與裝載平臺緊密結合.前開口傳遞箱(frontopeningunifiedpods.FOUP).懸掛傳輸系統(ovcerheadhoisttransport,OHT)有機結合。微環境系統的風機直接吸收室內空氣,通過微環境系統的風機直接吸收室內空氣ULP過濾器處理后垂直吹,以保證硅片暴露區域的嚴格清潔度要求。微環境中的送風截面風速通常保持在0.2-0.45m/s,確保過濾器出口斷面上任何一點的風速不超過平均風速±20%,風速過高會使微環境溫度偏高。微環境風機應為變頻風機,以適應過濾器的阻力變化,所用過濾器的效率≥99.99995%(MPPS)。為避免周圍“臟”與周圍環境(開放式無塵車間)相比,微環境應保持不少于1.25Pa正壓,這可以通過調節底部的回風閥來實現。8”.12”IC生產對防微振要求很高,微環境中使用的風機靠近生產設備,因此風機和設備應采取有效的減振措施,風機本身產生的振動為3-100Hz頻段內任何頻率點的振動位移幅值≤1.25μm。

        1.2無塵車間一般有三種形式:集中送風系統(centralsystem).隧道系統(tunnelsysterm.FFU系統(fanfilterunitsystem),如圖6.7.8。

        這三種送風系統各有特點,從不同的角度會得出不同的結論,所以不能簡單的說哪個好哪個壞。送風系統的采用主要取決于業主.設計師關注哪些方面。FFU近年來,該系統得到了越來越廣泛的應用,尤其是在亞太地區。中國也不例外,已建和在建的8個”.12”IC幾乎所有的廠房都使用FFU系統,很多5”.6”IC近年來,生產廠房也被采用FFU系統。究其原因,除了習慣,除了習慣。.除了經驗等非技術因素外,還有以下原因:

        a)靈活性:在三個系統中,FFU系統的靈活性是的,特別適合今天IC隨著生產技術的快速發展,對潔凈度生產技術的發展,對格。隧道系統幾乎不靈活,隧道系統以操作區作為送風區.設備區作為回風空氣循環系統,但8”.12”IC幾天前,廠房無塵車間基本采用Ballroom方式,,f:分為操作區和設備區,因此隧道系統不適用J;集中送風系統有一定的靈活性,但潔凈系統改造時必須停機.停產。若要提高局部區域的清潔度,除無塵車間頂部外,還要增加無塵車間的清潔度HEPA/ULPA除過濾器外,還需要增加循環機組,使改造難度大,對生產影響大;使用過濾器,還需要增加循環機組,使改造難度大,對生產影響大;FFU系統,局部增加FFU臺數或移動FFU位置容易實現,而且可以在不停產的情況下進行,對生產幾乎沒有影響。

        b)調控:與集中式送風系統相比,FFU系統各區空氣交叉相對較少,可實現高精度度控制。隨著電機和網絡控制技術的發展,FFU單個控制很容易實現,每個控制都很容易,每個控制都很容易,FFU出風速度幾乎可以在一定范圍內隨意調節,很容易解決大跨度無塵車間遠近端氣流不均勻的問題。FFU也可根據實際使用需要停止或少打開一部分。

        c)可靠性:只要集中送風系統中的送風機組出現故障,除非有備用機組可以立即投入運行,否則無法保證整個系統的清潔度;對于隧道系統,一旦循環機組停止運行,循環機組所承擔的清潔區域的清潔度.溫濕度不能保證,生產必須停止;而且,FFU系統的風險要小得多,也就是說,系統的風險要小得多


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