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IC制造潔凈標準趨嚴廠房設計強調(diào)低能耗

編輯：chocolate 2011-03-11 09:12:46 瀏覽：1919 來源：互聯(lián)網(wǎng)

　　集成電路(IC)制造潔凈廠房是滿足半導體制造工藝需求的潔凈室，該潔凈室對環(huán)境潔凈度、溫濕度、振動、ESD（靜電控制）、AMC（氣態(tài)分子級污染物）控制等都有一定的要求。相對于^***工業(yè)潔凈室，集成電路制造潔凈室有面積大、潔凈等級高、溫濕度控制精度高等特點。

　　FFU系統(tǒng)已成主流方案

　　根據(jù)潔凈室空氣循環(huán)特點可以將潔凈室分為三種類型：循環(huán)空調(diào)機配合高效送風口系統(tǒng)、循環(huán)風機配合濕式密封系統(tǒng)和FFU(風機過濾單元)循環(huán)系統(tǒng)。

　　第一種形式在小規(guī)模低等級要求的潔凈室設計中被廣泛應用，對于大面積高等級的潔凈室則存在運行成本過高、占用空間過大等缺點。

　　第二種形式的設計可以滿足集成電路制造潔凈室大面積高等級的要求，但運行成本較高，并且潔凈室風速、風量調(diào)節(jié)困難，系統(tǒng)升級改造困難，因此操作靈活性很低。

　　第三種的FFU循環(huán)系統(tǒng)不僅節(jié)省運行空間、潔凈度安全性高、運行成本低，而且操作靈活性很高，可以在不影響生產(chǎn)的情況下隨時進行系統(tǒng)升級和調(diào)整，這些都能很好地滿足半導體制造的需求，因此在半導體制造業(yè)FFU循環(huán)系統(tǒng)逐漸成為最主要的潔凈設計方案。

　　FFU循環(huán)系統(tǒng)的特點是：整個潔凈室由靜壓層、工藝層、工藝輔助層和回風通道組成，由FFU提供循環(huán)空氣的動力，將新風、循環(huán)風混合后通過超高效過濾器送入工藝層和工藝輔助層，靜壓層相對于工藝層為負壓。此外，還有生產(chǎn)輔助區(qū)為集成電路制造廠務設備區(qū)域，包括電力供應、氣體和化學品供應、超純水供應等。

　　AMC控制標準更加嚴格

　　集成電路制造對潔凈室環(huán)境的控制有較為嚴格的要求。不同的工藝制程對潔凈度的要求也各不相同，例如光刻要求在1級的微環(huán)境下，而化學機械研磨則只要求1000級的環(huán)境即可。

　　采用FFU系統(tǒng)的潔凈室一般通過FFU的分布率來決定該潔凈室的潔凈等級，潔凈室的正壓通過新風量來控制，潔凈室溫濕度的控制是通過循環(huán)空氣冷卻系統(tǒng)(RCU)和新風空調(diào)系統(tǒng)(MAU)完成。

　　ESD也是半導體制造環(huán)境控制的重要內(nèi)容，靜電釋放可能對產(chǎn)品和生產(chǎn)設備造成損害，還可能引起硅片表面塵粒吸附，影響產(chǎn)品的良率。靜電消除要在潔凈室設計上進行總體考慮，除了設備接地(包括潔凈墻板和高架地板，辦公設備等)外，還要采用防靜電墻板、高架地板，人員要求穿著防靜電的潔凈服、潔凈鞋。對存在ESD危害風險的設備和生產(chǎn)區(qū)域應安裝靜電消除器。

　　AMC是危害生產(chǎn)工藝并導致成品率降低的分子態(tài)化學物質(zhì)。AMC會在半導體制造的柵底氧化、薄膜、多晶硅和硅化物形成、接觸成型、光刻等多個關鍵工藝上造成各種危害，影響產(chǎn)品質(zhì)量，是半導體制造面臨的越來越嚴峻的問題，也是生產(chǎn)環(huán)境控制中亟待解決的問題。可以預見，隨著半導體制造技術的發(fā)展，對AMC的控制標準將越來越嚴格，而單一的采用化學過濾器去除AMC的控制方法有許多條件限制，并且會大幅提高運行成本。因此應該從設計選址、設備選型、改進工藝流程等多方面加以考慮。

　　另外，集成電路制造潔凈廠房對噪聲、微振、照度等都有相關的規(guī)定和要求，尤其是振動的控制，在潔凈室的建筑結(jié)構(gòu)設計上就要有所要求。關鍵設備必須安裝單獨的防振基礎。

　　潔凈系統(tǒng)設計突出節(jié)能理念

　　好的潔凈室設計不僅能節(jié)省能源、降低運行成本、降低人力投入，而且可以給生產(chǎn)提供安全可靠的保證。在3種潔凈系統(tǒng)中，F(xiàn)FU循環(huán)系統(tǒng)運行成本最低，潔凈度安全性最高，因此集成電路潔凈廠房多采用FFU循環(huán)系統(tǒng)。而潔凈度要求越高，溫濕度控制精度越高則潔凈室投資和運行成本越高，因此在大環(huán)境潔凈度或溫濕度要求相對較低的情況下，將一些關鍵的工藝設備布置在較高潔凈度或溫濕度控制區(qū)域內(nèi)(比如潔凈隧道和微環(huán)境)是集成電路制造潔凈廠房的設計趨勢。

　　MAU是潔凈系統(tǒng)運行成本最高的部分，因此在設計上可以考慮通過熱回收進行節(jié)能。夏季可以利用新風空調(diào)的預熱盤管將熱回收到再熱盤管，節(jié)省熱水用量；采用噴淋室加濕設計，可以減少熱損失，且可以穩(wěn)定而高效地去除新風中的AMC，延長化學過濾器壽命。在運行上要有效控制工藝排風量以降低新風用量，降低MAU送風溫度，減少加熱量和潔凈室內(nèi)冷負荷。

　　集成電路制造是高能耗的產(chǎn)業(yè)，而潔凈空調(diào)系統(tǒng)的能耗則占其中的30%以上，因此節(jié)能安全的潔凈室設計和各種熱能回收設計將是未來的發(fā)展方向。

　　隨著集成電路制造技術的不斷升級，主流大廠已經(jīng)進入了納米時代，集成電路制造潔凈廠房的設計建造和節(jié)能創(chuàng)新也需要不斷提升，為先進制程產(chǎn)品生產(chǎn)提供保障。