電子集成電路無塵車間潔凈度環(huán)境的升級及控制方案

       無塵車間的建造,除考慮實用性及可靠性外, 強(qiáng)調(diào)靈活性以適應(yīng)集成電路 更新?lián)Q代快的要求, 使原有無塵車間能方便的迅速的按生產(chǎn)要求進(jìn)行調(diào)正及改造。

集成電路潔凈車間

       已有研究提出對硅片的自然氧化及硅片表面吸附的分子需要進(jìn)行控制, 硅片的加工需在高純氮或高真空的潔凈區(qū)內(nèi),硅片的傳送亦需在高純氮的潔凈環(huán)境內(nèi), 即集成電路微加工需在封閉系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行。

       集成電路無塵車間是為了滿足半導(dǎo)體制造工藝需求的潔凈室，該無塵車間對環(huán)境潔凈度、溫濕度、振動、ESD、AMC控制等都有一定的要求。相對于其他工業(yè)潔凈室，集成電路制造無塵車間有面積大、潔凈等級高、溫濕度控制精度高等特點。

       根據(jù)潔凈室車間空氣循環(huán)特點可以將潔凈室分為三種類型：循環(huán)空調(diào)機(jī)配合高效送風(fēng)口系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)機(jī)配合濕式密封系統(tǒng)和FFU循環(huán)系統(tǒng)。

       1. 小規(guī)模低等級要求的潔凈室車間設(shè)計中被廣泛應(yīng)用，對于大面積高等級的潔凈車間則存在運行成本過高、占用空間過大等缺點。

       2. 設(shè)計可以滿足集成電路制造無塵車間大面積高等級的要求，但運行成本較高，并且潔凈室風(fēng)速、風(fēng)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。

       3. 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(jìn)行系統(tǒng)升級和調(diào)整，這些都能很好地滿足半導(dǎo)體制造的需求，因此在半導(dǎo)體制造業(yè)FFU循環(huán)系統(tǒng)逐漸成為最主要的凈化設(shè)計方案。

根據(jù)已有的研究, 生產(chǎn)集成電路的潔凈區(qū)內(nèi)懸浮粒子的來源情況如下:

      ≥0.5μm的粒子主要來自無塵車間內(nèi)工作人員、潔凈服、轉(zhuǎn)動機(jī)械、無塵車間用品及物體表面的振動等;

      0.1一0.5μm的粒子主要是由室外空氣中的粒子穿過過濾器而漏人無塵車間的;

      ＜0.1μm的粒子(超細(xì)粒子) 主要由燃燒或蒸發(fā)后的物質(zhì)均相聚集或冷凝引起的, 因此, 無塵車間內(nèi)工藝設(shè)備的加熱元件、線路版上的元件、受熱軸承、電機(jī)、火焰及熱的光都是其來源。而超高效過濾器對這種粒子幾乎可以全部過濾掉。

       根據(jù)已有報導(dǎo), 有關(guān)集成電路亞微米加工在l級( F S 一2 09 D ) 無塵車間內(nèi)( 即潔凈度為≥0.5μm的粒子不多于7 個/ft3）, 相應(yīng)于≥0.1μm的粒子不多于35 個/ft3,測得硅片上的污染粒子來源及比例情況如下:

1. 操作人員(穿潔凈工作服) 引起的, 如片盒傳送及操作、走動的交叉污染等占30% ;

2. 工藝介質(zhì)帶人的占23% ;

3. 工藝設(shè)備引起的, 如本身的及交叉的污染占20% ;

4. 工藝加工引起的, 如工藝加工本身的及交叉的污染占25% ;

5. 穿過超高效過濾器而漏人的占2%。

       根據(jù)以上例子及分析可以得出基本的認(rèn)識是: 在亞微米加工的潔凈區(qū)內(nèi), 潔凈區(qū)的空態(tài)潔凈度已不是影響動態(tài)潔凈度的主要因素, 因為當(dāng)前超高效過濾器的過濾效率對≥0.1μm粒子達(dá)9 9.9 9 9 5 一9 9.9 9 9 9 9 9 9% 的情況下,集成電路亞徽米加工的合格的無塵車間其空態(tài)沽凈度為1 ~ 10 個/ft3(≥0.1μm粒子), 且往往檢側(cè)不到。因此, 合景凈化的潔凈工程師認(rèn)為，控制工藝本身、工藝設(shè)備、操作人員等散發(fā)的粒子污染當(dāng)是主要矛盾。而在100級的無塵車間≥0.1μm的粒子有3500個/ft3, 之多, 這種情況下, 當(dāng)然空態(tài)潔凈度會是影響動態(tài)潔凈度的主要因素。

       合景凈化工程公司解釋到，F(xiàn)FU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(fēng)通道組成，由FFU提供循環(huán)空氣的動力，將新風(fēng)、循環(huán)風(fēng)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(fù)壓。此外，還有生產(chǎn)輔助區(qū)為集成電路制造廠務(wù)設(shè)備區(qū)域，包括電力供應(yīng)、氣體和化學(xué)品供應(yīng)、超純水供應(yīng)等。

       集成電路制造對無塵車間環(huán)境的控制有較為嚴(yán)格的要求。合景凈化工程公司說：“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(xué)機(jī)械研磨則只要求1000級的環(huán)境即可。另外，集成電路制造潔凈廠房對噪聲、微振、照度等都有相關(guān)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(shè)計上就要有所要求”。

       好的潔凈車間設(shè)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(guān)鍵的工藝設(shè)備布置在較高潔凈度或溫濕度控制區(qū)域內(nèi)是集成電路制造潔凈廠房的設(shè)計趨勢。

       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(shè)計和各種熱能回收設(shè)計將是未來的發(fā)展方向。主流大廠已經(jīng)進(jìn)入了納米時代，集成電路制造潔凈廠房的設(shè)計建造和節(jié)能創(chuàng)新也需要不斷提升，為先進(jìn)制程產(chǎn)品生產(chǎn)提供保障，這就是合景凈化工程公司在光學(xué)電子行業(yè)潔凈車間EPC深耕20余年的專業(yè)和專注。與時俱進(jìn)，創(chuàng)造每一個項目的“奇跡”。