中國電子工程設計院  秦學禮

　　摘要

　　隨著IC生產(chan)(chan)工藝技術的(de)不斷發展,對于生產(chan)(chan)環(huan)境及(ji)其它配(pei)套系統要求也相應更(geng)為(wei)嚴格(ge),本文(wen)81"、12",IC生產(chan)(chan)的(de)無(wu)(wu)塵車(che)間(jian)(jian)設(she)計中有關無(wu)(wu)塵車(che)間(jian)(jian)形(xing)式(shi)和(he)送風方(fang)式(shi)、空氣處(chu)理及(ji)溫濕(shi)度保證措施,懸(xuan)浮分子污染物(AMC)的(de)控制,以及(ji)無(wu)(wu)塵車(che)間(jian)(jian)排煙等方(fang)面(mian)的(de)設(she)計方(fang)案,進行了(le)多方(fang)案的(de)綜合(he)分析和(he)評(ping)價(jia)。

　　引言

　　集成電路(IC)是集多種高新(xin)技(ji)術于一體的(de)高科技(ji)產(chan)(chan)品，它幾乎(hu)存在于所(suo)有工業(ye)部門，對(dui)國民經濟(ji)的(de)發展起著“倍增器”的(de)作用，因此被 國家作為(wei)戰略性(xing)產(chan)(chan)業(ye)。同時IC產(chan)(chan)業(ye)也(ye)(ye)是當今世(shi)界(jie)上發展最(zui)為(wei)迅(xun)速(su)、競爭最(zui)為(wei)激烈的(de)產(chan)(chan)業(ye)。由于下游產(chan)(chan)品的(de)需要以(yi)及生(sheng)產(chan)(chan)成本的(de)考慮，IC不斷朝著特征尺寸縮小(xiao)，硅(gui)片直徑增大的(de)方向發展。目前 上以(yi)8”、0.25-0.18微米為(wei)代(dai)表的(de)工藝已(yi)進入(ru)大生(sheng)產(chan)(chan)，以(yi)12”、0.15-0.13微米為(wei)代(dai)表的(de)工藝也(ye)(ye)開始進入(ru)大生(sheng)產(chan)(chan)，研究工作已(yi)進入(ru)納(na)米階段(duan)，70納(na)米、40納(na)米的(de)器件已(yi)在實驗室(shi)中制(zhi)備成功(gong)。

　　隨著工藝牛產技術的(de)不斷發展，IC生產對于(yu)環境及其他配套系統(tong)的(de)要(yao)求(qiu)也相應越來越嚴(yan)格，說到環境首當其沖的(de)是無(wu)塵車間，8”、12”IC生產無(wu)論對潔凈度、溫濕(shi)度還是空(kong)氣中分子級污(wu)染物(AMC)、防(fang)微振、防(fang)靜電等(deng)都(dou)有極嚴(yan)格的(de)要(yao)求(qiu)，有些苛(ke)刻的(de)要(yao)求(qiu)甚至(zhi)使某些傳統(tong)的(de)做法受到挑戰。

　　1、無塵車間形式

　　1.1無塵車(che)間(jian)從平面(mian)布置(zhi)劃分一般(ban)有(you)三種形式：即開放式(ballroomtype)、港灣式(baycliasetype)、島形布置(zhi)（islandtype），如圖1、2、3。

　　以上(shang)三(san)種形(xing)式(shi)無(wu)塵(chen)車(che)間各(ge)有(you)其優缺點,IC前工(gong)(gong)序生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)廠(chang)(chang)通(tong)常采(cai)用港灣式(shi)和開(kai)放式(shi)無(wu)塵(chen)車(che)間，港灣式(shi)無(wu)塵(chen)車(che)間在5”、6”IC生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)廠(chang)(chang)用得較多，其工(gong)(gong)藝設備為(wei)(wei)穿(chuan)墻式(shi)：而(er)(er)8”、12”IC生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)廠(chang)(chang)則普遍采(cai)用開(kai)放式(shi)無(wu)塵(chen)車(che)間加微環境(mini-environment)的(de)(de)方式(shi)。開(kai)放式(shi)無(wu)塵(chen)車(che)間顯著的(de)(de)優點首先是對工(gong)(gong)藝布置帶(dai)來最大的(de)(de)靈(ling)活性(xing)，這(zhe)尤為(wei)(wei)重要(yao)，因為(wei)(wei)當今(jin)[C生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)技術發展(zhan)極為(wei)(wei)迅速，不(bu)論(lun)產(chan)(chan)(chan)品本身要(yao)求還是工(gong)(gong)藝生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)過(guo)程和生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)設備都(dou)處在不(bu)斷變(bian)化中，而(er)(er)IC生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)的(de)(de)建設周期從開(kai)始(shi)設計到安裝工(gong)(gong)藝設備通(tong)常需要(yao)一年(nian)半左(zuo)右的(de)(de)時間，在這(zhe)段時間內(nei)丁藝生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)技術以及工(gong)(gong)藝沒備需要(yao)不(bu)斷的(de)(de)調整和更新(xin)，只有(you)

　　這樣才可(ke)以保證(zheng)投產(chan)時其(qi)生(sheng)產(chan)技術(shu)小會處于落后(hou)的窘地，即使投產(chan)以后(hou)，也會因(yin)產(chan)品、市場及生(sheng)產(chan)技術(shu)等因(yin)素的變化而需要(yao)對生(sheng)產(chan)線(xian)進(jin)行改(gai)造以調(diao)整(zheng)產(chan)品和(he)產(chan)能(neng)。其(qi)次8”、12”IC生(sheng)產(chan)對環(huan)境尤其(qi)是潔凈(jing)度耍(shua)求極為嚴格，通(tong)常(chang)硅片暴露區（加工過程(cheng)）要(yao)求1.5級（209E，O.lμm，1級）．采(cai)用開(kai)放(fang)(fang)(fang)式(shi)無(wu)(wu)塵(chen)(chen)車(che)間加微環(huan)境方(fang)式(shi)再配套自動物料(liao)處理系(xi)統automatedmaterialhandlingsystem.AMHS)，一方(fang)面(mian)口可(ke)以使操作(zuo)人員(yuan)和(he)其(qi)他污(wu)染源與硅片完全隔離(li)，另一方(fang)面(mian)生(sheng)產(chan)自動化程(cheng)度的提高對提高硅片成品率極為有利。開(kai)放(fang)(fang)(fang)式(shi)無(wu)(wu)塵(chen)(chen)車(che)間加微環(huan)境方(fang)式(shi)，工藝生(sheng)產(chan)只要(yao)求微環(huan)境內有很嚴格的潔凈(jing)度，而開(kai)放(fang)(fang)(fang)式(shi)無(wu)(wu)塵(chen)(chen)車(che)間只需保證(zheng)5-6級，這樣嚴格要(yao)求的潔凈(jing)度區域大大減(jian)(jian)(jian)少，保證(zheng)潔凈(jing)度所(suo)需的循環(huan)空氣(qi)量也相應減(jian)(jian)(jian)少，能(neng)耗(hao)大大降(jiang)低，通(tong)常(chang)情況下(xia)開(kai)放(fang)(fang)(fang)式(shi)無(wu)(wu)塵(chen)(chen)車(che)間加微環(huan)境方(fang)式(shi)其(qi)維持潔凈(jing)度所(suo)需的能(neng)耗(hao)大約僅為港灣式(shi)無(wu)(wu)塵(chen)(chen)車(che)間的1/3[]。實際(ji)工程(cheng)中微環(huan)境是由設備(bei)自帶的和(he)開(kai)放(fang)(fang)(fang)式(shi)無(wu)(wu)塵(chen)(chen)車(che)間完全脫開(kai)，再加上開(kai)放(fang)(fang)(fang)式(shi)無(wu)(wu)塵(chen)(chen)車(che)間本身結構簡(jian)單，動力(li)設備(bei)減(jian)(jian)(jian)少，這樣無(wu)(wu)論(lun)從設計到建(jian)造都(dou)變得簡(jian)單快(kuai)捷，可(ke)以縮短建(jian)造時間。

　　采用開放式無塵車間加(jia)微(wei)環境(jing)(jing)方式，確保硅(gui)片加(jia)工過程所(suo)需(xu)的潔凈度(du)的關(guan)鍵區域是微(wei)環境(jing)(jing)，微(wei)環境(jing)(jing)通常如圖4、圖5所(suo)示。

　　圖4所示的微環境的送風是由無塵車間送風系統提供，其缺點是不靈活，移動或增加工藝設備不方便。目前8”、12”IC生產線所用的微環境基本上是圖5的形式（光刻機除外），微環境全部由工藝設備自帶，與工藝設備緊密結合在一起，并且與裝載臺、前開口傳遞盒(frontopeningunifiedpods．FOUP)、吊掛傳輸系統(ovcerheadhoisttransport，OHT)有機結合。微環境系統的風機直接吸室內的空氣，經ULP過濾器處理后垂直下吹，以保證硅片暴露區嚴格的潔凈度要求。微環境內的送風斷面風速通常保持在0.2-0.45m/s，并保證過濾器出口斷面上任意一點的風速不超過平均風速的±20%，過高的風速會使微環境的溫度偏高。微環境的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”空氣滲入微環境，微環境相對于周圍環境（開放式無塵車間）應保持不低于1.25Pa的正壓，這可以通過調節底部的回風閥門實現。8”、12”IC生產對防微振要求極高，而微環境所用的風機緊靠生產設備，所以風機與設備問應設有效減振措施，并且風機本身產生的振動在3-100Hz頻段內任意一個頻率點的振動位移幅值≤1.25μm。

　　1.2、無塵車間從送風系(xi)統(tong)方式劃分一般也(ye)有三種形式：即(ji)集(ji)中送風系(xi)統(tong)(centralsystem)、隧道系(xi)統(tong)(tunnelsysterm、FFU系(xi)統(tong)(fanfilterunitsystem)，如圖6、7、8。

這三種(zhong)送風(feng)系(xi)(xi)(xi)統各有特點(dian)，從不(bu)同(tong)的(de)角(jiao)度比較會得(de)出不(bu)同(tong)的(de)結論，所以(yi)不(bu)能(neng)簡(jian)單地說孰優孰劣，送風(feng)系(xi)(xi)(xi)統方(fang)式(shi)的(de)采(cai)用主要取決(jue)于業主、設計(ji)人員的(de)關注點(dian)側重(zhong)于哪些方(fang)面。不(bu)過FFU系(xi)(xi)(xi)統近幾年來得(de)到(dao)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)廣(guang)泛(fan)的(de)使(shi)用，尤其是在(zai)亞(ya)太地區。國內也不(bu)例外(wai)，已建(jian)的(de)和在(zai)建(jian)的(de)8”、12”IC生(sheng)產廠房幾乎都采(cai)用FFU系(xi)(xi)(xi)統，很多(duo)5”、6”IC生(sheng)產廠房近幾年也采(cai)用FFU系(xi)(xi)(xi)統。究其原因(yin)，除了(le)習慣、經驗等非技術性因(yin)素之(zhi)外(wai)，不(bu)外(wai)乎有以(yi)下幾個原因(yin)：

　　a)靈(ling)(ling)(ling)活(huo)(huo)性：在三(san)種(zhong)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)中，FFU系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)靈(ling)(ling)(ling)活(huo)(huo)性是 的(de)(de)，這(zhe)點特別適應當今(jin)IC生產(chan)(chan)技(ji)術飛速發(fa)展的(de)(de)要(yao)求(qiu)，由于隨(sui)著(zhu)產(chan)(chan)品生產(chan)(chan)工藝的(de)(de)發(fa)展潔(jie)凈度等級需求(qiu)也(ye)會不斷嚴(yan)格。隧(sui)道系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)幾乎談不上靈(ling)(ling)(ling)活(huo)(huo)性，且隧(sui)道系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)是以(yi)操作(zuo)區作(zuo)為送風、設(she)備(bei)區作(zuo)為回(hui)風的(de)(de)空氣循(xun)環(huan)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)，但8”、12”IC廠(chang)房無塵(chen)車間(jian)日前基本上都采用Ballroom方式，，f：分操作(zuo)區和(he)設(she)備(bei)區，因此隧(sui)道系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)也(ye)就不適用J；集中送風系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)有(you)一(yi)定的(de)(de)靈(ling)(ling)(ling)活(huo)(huo)性，但潔(jie)凈系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)改(gai)造(zao)時必須停(ting)(ting)機(ji)、停(ting)(ting)產(chan)(chan)。如(ru)果要(yao)提高局部(bu)區域的(de)(de)潔(jie)凈度，除了無塵(chen)車間(jian)頂部(bu)要(yao)增加(jia)HEPA/ULPA過濾器外，還需增設(she)循(xun)環(huan)機(ji)組(zu)，從而使(shi)改(gai)造(zao)難度大(da)，而且對生產(chan)(chan)有(you)較大(da)影響；采用FFU系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)，局部(bu)增加(jia)FFU臺數或移動(dong)FFU位置均很(hen)容易實現，而且可以(yi)在不停(ting)(ting)產(chan)(chan)的(de)(de)情(qing)況下進(jin)行，對生產(chan)(chan)幾乎沒有(you)影響。

　　b)調(diao)控(kong)性：和集中式送風系(xi)統相比，FFU系(xi)統各區空氣(qi)交叉的情況相對要少(shao)，可以(yi)實現較(jiao)高(gao)精(jing)度的溫濕度控(kong)制(zhi)(zhi)。隨著電機與網絡控(kong)制(zhi)(zhi)技術(shu)的發(fa)展，FFU很容(rong)易實現單(dan)臺控(kong)制(zhi)(zhi)，每臺FFU出風速度在一(yi)定范圍內幾乎(hu)可以(yi)任(ren)意調(diao)節(jie)，這(zhe)樣就很容(rong)易解決大跨度無(wu)塵車間遠近端氣(qi)流不均勻的問題。另外FFU還可以(yi)根(gen)據實際(ji)使用(yong)需(xu)要停開或少(shao)開啟一(yi)部分。

　　c)可靠(kao)性(xing)：采用集中送風系統(tong)(tong)只要一臺(tai)(tai)送風機(ji)(ji)組(zu)出(chu)現故障，整個系統(tong)(tong)的潔凈(jing)度(du)就(jiu)得不(bu)到保證(zheng)，除(chu)非有備用機(ji)(ji)組(zu)能立即投入運(yun)行；對于隧道系統(tong)(tong)一旦某一臺(tai)(tai)循環機(ji)(ji)組(zu)停止運(yun)行，該循環機(ji)(ji)組(zu)所負擔的潔凈(jing)區域(yu)的潔凈(jing)度(du)、溫濕度(du)就(jiu)無法保證(zheng)，生產也只好停止；而FFU系統(tong)(tong)這方面的風險相(xiang)對要小(xiao)得多(duo)，即使有一臺(tai)(tai)FFU出(chu)現故障，其影(ying)響面很小(xiao)另外隨(sui)著網絡監控(kong)技術的發展，FFU系統(tong)(tong)因數量多(duo)而造(zao)成維護不(bu)便的情況(kuang)也已(yi)得到改善。

　　d)氣(qi)密性與(yu)空間利(li)用：FFU系(xi)(xi)統(tong)(tong)由于風機直接設(she)在工(gong)作區(qu)上(shang)(shang)方(fang)，因此工(gong)作區(qu)相對(dui)于回風道及上(shang)(shang)靜(jing)(jing)(jing)壓(ya)(ya)(ya)箱(xiang)為正壓(ya)(ya)(ya)，工(gong)作區(qu)以(yi)(yi)外污染物極少(shao)因泄漏進入上(shang)(shang)作區(qu)：相反的(de)(de)，集中送風系(xi)(xi)統(tong)(tong)和隧(sui)道系(xi)(xi)統(tong)(tong)工(gong)作區(qu)相對(dui)于上(shang)(shang)靜(jing)(jing)(jing)壓(ya)(ya)(ya)箱(xiang)為較大的(de)(de)負壓(ya)(ya)(ya)，因此泄漏的(de)(de)風險性比FFU系(xi)(xi)統(tong)(tong)要高得多。另(ling)外采用集中送風系(xi)(xi)統(tong)(tong)及隧(sui)道系(xi)(xi)統(tong)(tong)，上(shang)(shang)靜(jing)(jing)(jing)壓(ya)(ya)(ya)箱(xiang)與(yu)周圍環(huan)境的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)差(cha)很大，極易(yi)發生空氣(qi)泄漏，因此對(dui)上(shang)(shang)靜(jing)(jing)(jing)壓(ya)(ya)(ya)箱(xiang)的(de)(de)氣(qi)密性要求(qiu)很高，基本上(shang)(shang)不允許管線進人。而FFU系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)上(shang)(shang)靜(jing)(jing)(jing)壓(ya)(ya)(ya)箱(xiang)相對(dui)于周圍環(huan)境只是(shi)微正壓(ya)(ya)(ya)，上(shang)(shang)靜(jing)(jing)(jing)壓(ya)(ya)(ya)箱(xiang)內可以(yi)(yi)布置(zhi)或穿越諸如排(pai)風和排(pai)煙等管道，使空間得到合理利(li)用。

　　e)能耗(hao)問(wen)題：一些統(tong)(tong)計(ji)資料表(biao)明，在IC廠房中(zhong)，維持生(sheng)產環境(jing)潔(jie)凈度的(de)空氣循環過濾(lv)系統(tong)(tong)是除工(gong)(gong)藝設備(bei)(bei)外的(de)耗(hao)能最大的(de)系統(tong)(tong)，所(suo)(suo)以采(cai)用何種送風(feng)(feng)(feng)系統(tong)(tong)其(qi)能耗(hao)也是必(bi)須考慮(lv)的(de)因素。大型(xing)(xing)軸流風(feng)(feng)(feng)機(ji)的(de)全壓(ya)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)理想上(shang)可(ke)達(da)80%，電(dian)(dian)機(ji)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)一般可(ke)達(da)90%，則用電(dian)(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)是兩(liang)者的(de)乘積72%，如果考慮(lv)消音器對風(feng)(feng)(feng)壓(ya)造成的(de)損失，使風(feng)(feng)(feng)機(ji)全壓(ya)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)降至(zhi)70%，則用電(dian)(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)也隨之降到(dao)63%（假設電(dian)(dian)機(ji)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)不變(bian)）；8”、12”IC廠房無塵車間中(zhong)的(de)FFU通常(chang)采(cai)用直(zhi)流無刷(shua)電(dian)(dian)機(ji)，效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)也可(ke)達(da)到(dao)90%[2]，通常(chang)用電(dian)(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)在50%左右。所(suo)(suo)以在 的(de)運行狀態下(xia)，大型(xing)(xing)軸流風(feng)(feng)(feng)機(ji)的(de)單(dan)機(ji)用電(dian)(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)高(gao)于小型(xing)(xing)FFU應(ying)該是沒有什么疑(yi)問(wen)的(de)。但實際工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)情(qing)況又怎樣呢？由(you)于直(zhi)流無刷(shua)電(dian)(dian)機(ji)可(ke)以在相當大的(de)運行范圍里保(bao)持高(gao)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)出(chu)力(li)(li)，而大型(xing)(xing)軸流風(feng)(feng)(feng)機(ji)在變(bian)頻運轉(zhuan)后電(dian)(dian)機(ji)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)會(hui)急(ji)劇(ju)下(xia)降，但潔(jie)凈系統(tong)(tong)中(zhong)HEPA/ULPA的(de)阻力(li)(li)是不斷(duan)變(bian)化的(de)，且(qie)初(chu)、終阻力(li)(li)相差(cha)較大，所(suo)(suo)以在相當長的(de)時間內風(feng)(feng)(feng)機(ji)是在非設計(ji)狀態運行，從這(zhe)方面考慮(lv)FFU系統(tong)(tong)又會(hui)具(ju)有一定(ding)優勢。所(suo)(suo)以對集(ji)中(zhong)送風(feng)(feng)(feng)系統(tong)(tong)和FFU系統(tong)(tong)的(de)能源效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)比(bi)較，很難做出(chu)明確的(de)結論，應(ying)視具(ju)體工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)項目的(de)產品生(sheng)產情(qing)況、凈化空調系統(tong)(tong)及其(qi)設備(bei)(bei)配(pei)置(zhi)情(qing)況等確定(ding)。

　　2、空氣處理及溫濕度保證

　　8”、12”IC生產由于其工藝加工線寬極小，所(suo)以對溫濕(shi)度(du)(du)的精度(du)(du)要求很高，通常溫度(du)(du)精度(du)(du)為±0.3～±0.5℃，相(xiang)對濕(shi)度(du)(du)精度(du)(du)為±2%～±3%。該類廠房(fang)無塵(chen)車(che)間一般采用新風(feng)集中處(chu)理加FFU系統，在下夾層或(huo)上靜壓箱內設干表冷(leng)器(qi)。無塵(chen)車(che)間內的相(xiang)

 　　對(dui)濕度由(you)新風機組保(bao)證，溫度由(you)干表(biao)冷器保(bao)證。

　　2.1、新(xin)風處理及相對濕度(du)保證(zheng)

　　新風處(chu)理(li)機組的功能(neng)段如圖9所示，新風處(chu)理(li)機組中(zhong)設(she)置初(chu)、中(zhong)、高(gao)效(xiao)三級(ji)過濾，以去除室外空氣中(zhong)的灰塵粒(li)子，設(she)高(gao)效(xiao)過濾器(qi)很有必要可(ke)以延(yan)長(chang)無塵車間頂部FFU內(nei)ULPA過濾器(qi)的使用壽命；

　　設置化學過濾器主要是去除室外空氣中對IC生產有影響的雜質氣體，根據工廠所在地的室外空氣品質設置相應的化學過濾器，化學過濾器后通常需設中效過濾器以去除化學過濾器本身的產塵；通過設在新風處理機組內的兩級表冷、兩級加熱以及潔凈蒸汽加濕器保證新風處理機組出口的干球溫度及露點溫度全年基本恒定，而機組出口的露點溫度還應根據其對應送風區域內的相對濕度進行連續的重新整定，以保證室內的相對濕度。這里不以房間內的相對濕度直接控制加濕器或表冷器，而以房間內的相對濕度連續的重新整定機組出口的露點溫度，再由該露點溫度控制加濕器或表冷器是為了得到更及時的濕度控制：由于外網蒸汽中含有對IC生產有影響的雜質，新風處理機組的加濕應采用潔凈蒸汽。潔凈蒸汽加濕器通常設在表冷器前，這樣可以使新風處理機組確提高相對濕度控制精度的潛能。有些工程中是以噴淋初級純水（一級RO后）代替潔凈蒸汽加濕器，這是一舉兩得的好辦法，因為噴淋純水既可以達到加濕的目的，又可以去除空氣中對IC牛產有影響的雜質氣體。新風處理機組還應保證無塵車間內的正壓，所以新風機組內的風機應配置變頻裝置，以無塵車間內的正壓值控制風機轉速。新風集中處理有諸多優點，但在寒冷地區使用時則特別要注意盤管的防凍問題。另外因8”、12”IC生產對環境的可靠性有極高的要求，新風處理機組必須設一臺備用機組。

　　2.2、循(xun)環風(feng)處理及溫度保證

　　8”、12”IC廠(chang)房(fang)無塵(chen)車(che)間(jian)通常采用FFU系統(tong)（如圖8），室內(nei)空(kong)氣經干(gan)表冷器冷卻處理后與(yu)新風混合，再由設在房(fang)問頂(ding)部(bu)的FFU加(jia)壓、過濾(lv)后送入(ru)房(fang)間(jian)。還有一種情況是(shi)干(gan)表冷器設在上(shang)夾層(ceng)，空(kong)氣處理過程(cheng)略有不同，其過程(cheng)為(wei)：新風和回風混合，再經千(qian)表冷器冷卻，最后由FFU加(jia)壓、過濾(lv)后送人無塵(chen)車(che)間(jian)。干(gan)表冷器主(zhu)要是(shi)消除無塵(chen)車(che)間(jian)內(nei)的顯(xian)熱負荷，根據無塵(chen)車(che)間(jian)內(nei)的溫度控(kong)制對應區域的干(gan)表冷器以保證房(fang)問的溫度。采用該系統(tong)應注意以下(xia)幾點(dian)：

　　a)為得(de)到精確的溫濕度(du)控制，應盡(jin)(jin)量減少Ballroom內(nei)各區(qu)域之問的氣(qi)(qi)流交叉，所以各區(qu)域的干表冷器結(jie)構形式、空氣(qi)(qi)側阻(zu)力應盡(jin)(jin)量一致。

　　b)考慮(lv)室(shi)內(nei)(nei)濕度(du)(du)(du)(du)(du)精度(du)(du)(du)(du)(du)及表(biao)(biao)(biao)冷(leng)(leng)(leng)器空(kong)(kong)氣側阻力等(deng)因素，應確保干(gan)表(biao)(biao)(biao)冷(leng)(leng)(leng)器在(zai)干(gan)工況下工作，干(gan)表(biao)(biao)(biao)冷(leng)(leng)(leng)器所(suo)用(yong)的冷(leng)(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)(shui)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)應根(gen)據室(shi)內(nei)(nei)濕負(fu)荷、室(shi)內(nei)(nei)空(kong)(kong)氣的露(lu)點溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)等(deng)因素確定，IC廠房工藝生產設備發濕量很(hen)少，考慮(lv)干(gan)表(biao)(biao)(biao)冷(leng)(leng)(leng)器所(suo)用(yong)冷(leng)(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)(shui)本身的溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)控制(zhi)精度(du)(du)(du)(du)(du)以(yi)及其他的安(an)全(quan)余量，實際工程中一般冷(leng)(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)(shui)供水(shui)(shui)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)比(bi)室(shi)內(nei)(nei)空(kong)(kong)氣露(lu)點溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)高2～3℃，溫(wen)差通常取3～5℃，根(gen)據室(shi)內(nei)(nei)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)控制(zhi)精度(du)(du)(du)(du)(du)確定。干(gan)表(biao)(biao)(biao)冷(leng)(leng)(leng)器所(suo)用(yong)的冷(leng)(leng)(leng)凍(dong)(dong)水(shui)(shui)通常以(yi)混水(shui)(shui)方式或換熱方式得到。

　　c)干表冷(leng)(leng)(leng)器(qi)斷面風(feng)速(su)不宜太高，因為過(guo)高的(de)(de)(de)風(feng)速(su)會使干表冷(leng)(leng)(leng)器(qi)空氣(qi)側阻(zu)力偏(pian)大，而由于房間噪聲要(yao)求的(de)(de)(de)限制(zhi)FFU所能提(ti)供的(de)(de)(de)機外余壓(ya)有(you)限，一(yi)般為90Pa，考慮其他風(feng)路阻(zu)力，干表冷(leng)(leng)(leng)器(qi)的(de)(de)(de)空氣(qi)側阻(zu)力通常控制(zhi)在40Pa左右。

　　3、空氣中分子級污染物(AMC)控制

　　隨著lC生產的(de)飛(fei)速發展(zhan)，其(qi)加工的(de)特征尺寸越(yue)(yue)來越(yue)(yue)微細化，去除空(kong)氣中的(de)AMC(airbomemolecularcontamination)問題越(yue)(yue)來越(yue)(yue)受到(dao)人們關注(zhu)， 半導(dao)體制造技術(shu)協會(hui)(SEMATECH)及(ji)其(qi)他機構、組織(zhi)對IC生產中AMC的(de)危害和(he)允許濃(nong)度(du)分(fen)別進行了分(fen)析預(yu)測(ce)(ce)，表l是SEMATECH所(suo)預(yu)測(ce)(ce)的(de) 半導(dao)體發展(zhan)進程及(ji)相應的(de)AMC的(de)要求。一(yi)些研究結果表明，空(kong)氣中的(de)金屬離子(Na、K、Fe、Cu、Zn等)會(hui)破(po)壞絕緣層，使(shi)p-n結漏電；而氮氧(yang)化物、二氧(yang)化硫、氨、有機物、臭氧(yang)、硼、磷(lin)等都會(hui)引起電路缺陷。AMC已直接影(ying)響到(dao)產品(pin)的(de)成(cheng)品(pin)率和(he)可靠性，所(suo)以應加以控制。

　　3.1AMC的來源

　　AMC來源(yuan)于無塵(chen)車間內及(ji)室(shi)外空氣(qi)(qi)。無塵(chen)車間內的(de)AMC主要來源(yuan)于以下幾(ji)個(ge)方(fang)面：工藝(yi)牛產使用的(de)各種化學品，工藝(yi)設備和原(yuan)材料(liao)的(de)氣(qi)(qi)體釋放，室(shi)內操(cao)作人(ren)員以及(ji)各種建筑材料(liao)等(deng)。室(shi)外空氣(qi)(qi)中(zhong)的(de)AMC多(duo)少與IC廠房所(suo)在(zai)地的(de)空氣(qi)(qi)質量(liang)有關，且地方(fang)差異性較大，通常(chang)越是工廠集中(zhong)的(de)工業區來自室(shi)外的(de)AMC就越嚴重。

　　3.2AMC的控制(zhi)

　　減少無塵車間內的(de)AMC應從(cong)以(yi)下四個方面(mian)進(jin)行(xing)控制：

　　a)控制(zhi)(zhi)室(shi)內產(chan)生(sheng)(sheng)：工藝(yi)生(sheng)(sheng)產(chan)線本身是(shi)(shi)AMC最(zui)大(da)的(de)(de)產(chan)生(sheng)(sheng)源，因工藝(yi)生(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)要使用(yong)各(ge)種(zhong)化(hua)學(xue)品，這些化(hua)學(xue)品或多或少的(de)(de)要散(san)發到室(shi)內空氣中(zhong)形(xing)成AMC，所以(yi)首先應(ying)從(cong)生(sheng)(sheng)產(chan)工藝(yi)上(shang)考慮盡(jin)量減(jian)少化(hua)學(xue)品的(de)(de)使用(yong)，另(ling)外應(ying)控制(zhi)(zhi)工藝(yi)設備的(de)(de)制(zhi)(zhi)作材(cai)料(liao)(liao)、涂(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)釋放氣體(ti)。無塵車間的(de)(de)各(ge)種(zhong)建(jian)(jian)筑(zhu)材(cai)料(liao)(liao)也(ye)是(shi)(shi)AMC的(de)(de)一大(da)來源，建(jian)(jian)筑(zhu)材(cai)料(liao)(liao)引(yin)起的(de)(de)AMC涉及面(mian)較廣，目前(qian)通常采(cai)取以(yi)下措施(shi)：盡(jin)量采(cai)用(yong)AMC釋放低的(de)(de)建(jian)(jian)筑(zhu)裝修材(cai)料(liao)(liao)、涂(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)及密封材(cai)料(liao)(liao)，目前(qian)常用(yong)的(de)(de)建(jian)(jian)材(cai)中(zhong)聚四氟(fu)乙烯、玻璃、不銹(xiu)鋼、鋁合(he)金、表面(mian)經(jing)烤漆處理的(de)(de)金屬材(cai)料(liao)(liao)、高彈性(xing)聚氨脂涂(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)、環(huan)氧(yang)瓷漆等是(shi)(shi)可(ke)以(yi)接受的(de)(de)，而(er)環(huan)氧(yang)樹脂涂(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)、硅

　　密(mi)封(feng)膠(jiao)、單/雙面密(mi)封(feng)膠(jiao)帶、阻燃劑已不(bu)適用(yong)(yong)(yong)了；改進建筑材料加工(gong)工(gong)藝，提高加工(gong)精度，工(gong)程中盡(jin)量不(bu)用(yong)(yong)(yong)密(mi)封(feng)膠(jiao)；潔(jie)凈(jing)系統中的(de)HEPA/ULPA過濾器應采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)聚四(si)氟(fu)乙(yi)烯(PTFE)或低(di)(di)硼低(di)(di)有機物的(de)玻(bo)璃纖維制作(zuo)，另外目前常用(yong)(yong)(yong)的(de)DOP測(ce)試方法以及鈉焰測(ce)試也(ye)是不(bu)能接(jie)受的(de)，SEMATECH推薦采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)以去離子(zi)水霧攜帶的(de)固態聚苯(ben)乙(yi)烯(polystyrenelatex，PSL)小球作(zuo)為測(ce)試粒子(zi)；系統中的(de)吸音材料盡(jin)量不(bu)用(yong)(yong)(yong)玻(bo)璃纖維，可(ke)以用(yong)(yong)(yong)發泡金屬等材料代替；上靜壓箱用(yong)(yong)(yong)無(wu)密(mi)封(feng)的(de)烤漆(qi)板制作(zuo)；制作(zuo)風管的(de)材料必須(xu)脫脂，密(mi)封(feng)墊(dian)用(yong)(yong)(yong)丁基(ji)橡膠(jiao)：無(wu)塵車(che)間空間內的(de)電纜也(ye)應采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)AMC釋放低(di)(di)的(de)材料制作(zuo)。

　　b)控(kong)制(zhi)室外(wai)侵入：首先無(wu)(wu)塵車間空(kong)間等應(ying)密閉，使周圍環(huan)境的(de)(de)AMC不滲入無(wu)(wu)塵車間；其次應(ying)防止室外(wai)空(kong)氣(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)AMC進(jin)入無(wu)(wu)塵車間內，為此有兩(liang)個方面需要考慮，第一(yi)是新風人口應(ying)合理(li)，盡量(liang)遠(yuan)離排風口及其他(ta)污染源，另外(wai)建廠地(di)點應(ying)合理(li)。第二(er)是IC廠所在(zai)地(di)的(de)(de)室外(wai)空(kong)氣(qi)中(zhong)(zhong)如(ru)含有對生產工藝敏感的(de)(de)AMC，則在(zai)室外(wai)空(kong)氣(qi)送入無(wu)(wu)塵車間前應(ying)進(jin)行(xing)可(ke)靠的(de)(de)處理(li)，根據(ju)室外(wai)空(kong)氣(qi)中(zhong)(zhong)AMC的(de)(de)種(zhong)類、濃度以(yi)及工藝要求在(zai)新風處理(li)機組(zu)中(zhong)(zhong)設置(zhi)相(xiang)應(ying)的(de)(de)化學過(guo)濾器，也可(ke)以(yi)在(zai)新風處理(li)機組(zu)中(zhong)(zhong)設淋洗裝置(zhi)加以(yi)去除。

　　c)控制擴(kuo)散：對(dui)于生(sheng)產中(zhong)必須要使用(yong)化學品(pin)的工藝(yi)設(she)備(bei)應盡量采取密閉措(cuo)施，并設(she)置可靠(kao)的排風，以減少化學品(pin)的散發(fa)。另外合理的氣(qi)流組織對(dui)防(fang)止擴(kuo)散也很重要，潔凈(jing)系統設(she)計時應充分(fen)考慮減少各區域的氣(qi)流交叉。

　　d)化學(xue)過濾(lv)：采取了以(yi)上措施雖然可以(yi)降低無塵車(che)間(jian)內(nei)的AMC濃度(du)，但(dan)不(bu)可能(neng)完全杜絕(jue)AMC的產生(sheng)(sheng)，而有些(xie)生(sheng)(sheng)產工序對(dui)AMC又比較敏(min)感，雖然潔凈系統中裝有HEPA/ULPA過濾(lv)器，該過濾(lv)器對(dui)于過濾(lv)灰塵粒子有效果(guo)，但(dan)對(dui)于AMC幾乎不(bu)起作用，所以(yi)有些(xie)生(sheng)(sheng)產區(qu)域(yu)還應設置化學(xue)過濾(lv)器，以(yi)去除(chu)無塵車(che)間(jian)內(nei)的AMC。通常做法是在FFU的HFPA/ULPA過濾(lv)器與風機之間(jian)增設化學(xue)過濾(lv)器，針對(dui)區(qu)域(yu)一般是勻膠(jiao)、顯影區(qu)以(yi)及CVD區(qu)。

　　4、無(wu)塵(chen)車間排煙問題

　　“潔凈廠(chang)房(fang)設(she)計規范”(GB50073_200l)[3]對潔凈廠(chang)房(fang)疏散走廊明確(que)提出(chu)了(le)機(ji)(ji)械(xie)排(pai)煙(yan)要求(qiu)，但(dan)塒于(yu)無(wu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)車間(jian)沒有明確(que)規定一定要設(she)機(ji)(ji)械(xie)排(pai)煙(yan)，實際工(gong)程(cheng)中(zhong)各地消(xiao)防部門對于(yu)IC廠(chang)房(fang)無(wu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)車間(jian)是否設(she)排(pai)煙(yan)的(de)問題(ti)上(shang)要求(qiu)也不(bu)一致(zhi)；但(dan)8”、12”IC生產企業的(de)業主通常(chang)(chang)會將整個廠(chang)房(fang)進行投保(bao)，由于(yu)IC生產中(zhong)要使用多種易(yi)燃的(de)氣體和液體，保(bao)險商一般均要求(qiu)無(wu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)車間(jian)設(she)置機(ji)(ji)械(xie)排(pai)煙(yan)措施，否則增加保(bao)費。所以(yi)在8”、12”IC工(gong)程(cheng)中(zhong)，無(wu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)車間(jian)機(ji)(ji)械(xie)排(pai)煙(yan)經常(chang)(chang)是不(bu)可回避的(de)問題(ti)。IC廠(chang)房(fang)無(wu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)車間(jian)國內外目前(qian)常(chang)(chang)用的(de)排(pai)煙(yan)方式有兩種：即下排(pai)煙(yan)和上(shang)排(pai)煙(yan)。

　　4.1下(xia)排煙方式

　　下(xia)(xia)排(pai)(pai)煙(yan)一般是(shi)在(zai)無(wu)塵車(che)(che)(che)間(jian)(jian)回(hui)風(feng)下(xia)(xia)夾(jia)(jia)層(ceng)或回(hui)風(feng)豎井內(nei)設(she)置排(pai)(pai)煙(yan)口，當無(wu)塵車(che)(che)(che)間(jian)(jian)或無(wu)塵車(che)(che)(che)間(jian)(jian)下(xia)(xia)夾(jia)(jia)層(ceng)發(fa)生火災(zai)時(shi)，則(ze)打開排(pai)(pai)煙(yan)口，開啟排(pai)(pai)煙(yan)風(feng)機(ji)進(jin)行(xing)排(pai)(pai)煙(yan)，此時(shi)新風(feng)機(ji)組(zu)繼續運行(xing)，往無(wu)塵車(che)(che)(che)間(jian)(jian)上(shang)夾(jia)(jia)層(ceng)內(nei)補充新風(feng)，并通過必要的(de)(de)閥門切換使上(shang)夾(jia)(jia)層(ceng)與無(wu)塵車(che)(che)(che)間(jian)(jian)和下(xia)(xia)夾(jia)(jia)層(ceng)隔開，上(shang)夾(jia)(jia)層(ceng)內(nei)新風(feng)由FFU送入室內(nei)。采用(yong)下(xia)(xia)排(pai)(pai)煙(yan)必須(xu)有以(yi)下(xia)(xia)條件，即無(wu)塵車(che)(che)(che)間(jian)(jian)發(fa)生火災(zai)時(shi)，無(wu)塵車(che)(che)(che)間(jian)(jian)頂(ding)部FFU下(xia)(xia)吹的(de)(de)斷(duan)面風(feng)速(su)(su)(su)必須(xu)大(da)(da)于煙(yan)氣上(shang)升的(de)(de)速(su)(su)(su)度(du)，否則(ze)煙(yan)氣會在(zai)無(wu)塵車(che)(che)(che)間(jian)(jian)頂(ding)部積聚。通常FFU下(xia)(xia)吹速(su)(su)(su)度(du)為0.25～0.5m/s．而火災(zai)的(de)(de)熱釋放率(lv)只(zhi)要大(da)(da)于3kW，煙(yan)氣的(de)(de)上(shang)升速(su)(su)(su)度(du)就(jiu)會大(da)(da)于0.5m/S[4]，所(suo)以(yi)下(xia)(xia)排(pai)(pai)煙(yan)方(fang)式(shi)只(zhi)是(shi)在(zai)無(wu)塵車(che)(che)(che)間(jian)(jian)發(fa)生小(xiao)火災(zai)時(shi)有效。下(xia)(xia)排(pai)(pai)煙(yan)方(fang)式(shi)最近(jin)幾(ji)年(nian)在(zai)國外(wai)的(de)(de)一些IC廠(chang)房中(zhong)得到應用(yong)，但國內(nei)工程(cheng)中(zhong)用(yong)得較少。

　　4.2上排煙方式

　　上(shang)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)是在(zai)(zai)無(wu)(wu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)車(che)(che)間(jian)吊頂(ding)上(shang)設置(zhi)(zhi)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)口，通(tong)(tong)過排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)風(feng)管將各排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)口連接(jie)至排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)風(feng)機，當無(wu)(wu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)車(che)(che)間(jian)發生(sheng)火災時(shi)(shi)，打開排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)口，開啟排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)風(feng)機進行(xing)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)，排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)時(shi)(shi)新風(feng)機組繼續運行(xing)，向回風(feng)豎井內(nei)補(bu)風(feng)．上(shang)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)方式無(wu)(wu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)車(che)(che)間(jian)內(nei)煙(yan)氣上(shang)升氣流和排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)氣流方向一(yi)致，排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)效果(guo)比(bi)較理想，目前在(zai)(zai)工程中得到廣泛的(de)應用。但采用上(shang)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)方式實際(ji)工程中通(tong)(tong)常會出現以(yi)下(xia)兩個問(wen)題，第一(yi)個問(wen)題是排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)口的(de)布置(zhi)(zhi)，在(zai)(zai)非單向流無(wu)(wu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)車(che)(che)間(jian)中比(bi)較好解決，由(you)于(yu)頂(ding)部(bu)的(de)FFU沒有滿(man)布，只需(xu)在(zai)(zai)盲板處設排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)口即(ji)可(ke)；而單向流無(wu)(wu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)車(che)(che)間(jian)由(you)于(yu)頂(ding)部(bu)滿(man)布FFU，且IC廠房的(de)無(wu)(wu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)車(che)(che)間(jian)跨度(du)都很大，只在(zai)(zai)側面布置(zhi)(zhi)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)口又

　　不(bu)能滿足要(yao)求(qiu)，所(suo)以不(bu)可避免會出(chu)現的(de)要(yao)在滿布FFU的(de)無(wu)塵(chen)車間吊頂上設(she)置排煙口，據了解目前已有一(yi)些制造公司開(kai)發出(chu)FFU和排煙口結合在一(yi)起(qi)的(de)產品，使這問題(ti)得以解決。第(di)二(er)個問題(ti)是排煙分區問題(ti)，目前8”、12”lC生產廠房無(wu)塵(chen)車間基本上

　　都采用Ballroom方式，潔凈(jing)面(mian)積達(da)l萬多平方米的(de)無塵車(che)間幾(ji)乎沒有分(fen)(fen)(fen)隔，而工藝生(sheng)產又(you)都采用自動物(wu)料處理系統(tong)(AMHS)，各(ge)生(sheng)產區(qu)域頂部都設有縱橫(heng)交錯的(de)吊掛傳輸系統(tong)(OHT)，劃分(fen)(fen)(fen)排(pai)煙(yan)分(fen)(fen)(fen)區(qu)確實(shi)比(bi)較困難，實(shi)際工程中經常將(jiang)整個Ballroom視為一(yi)個區(qu)，這(zhe)又(you)會面(mian)臨排(pai)煙(yan)量極大的(de)問題，為減少(shao)排(pai)煙(yan)系統(tong)風(feng)量，在某些工程中將(jiang)工藝設備局部排(pai)風(feng)系統(tong)兼作排(pai)煙(yan)，但排(pai)風(feng)系統(tong)的(de)管道、配件(jian)及設備應滿(man)足排(pai)煙(yan)要求。

　　5、結語

　　目前8”、12”IC產業住(zhu)中(zhong)國(guo)大陸(lu)的(de)發展只是剛(gang)剛(gang)起步，由于該(gai)產業符合新型工業化的(de)要(yao)求，LE得到(dao)國(guo)家(jia)和地J政府的(de)大力支(zhi)持，預計住(zhu)未來的(de)幾年(nian)內將會得到(dao)快速的(de)發展，而(er)8”、12”IC生產對無(wu)塵(chen)(chen)車(che)間(jian)空氣潔凈(jing)度等各項指標有極(ji)嚴格的(de)要(yao)求，無(wu)塵(chen)(chen)車(che)間(jian)又是能耗大戶(hu)，所以(yi)設計該(gai)類廠(chang)房無(wu)塵(chen)(chen)車(che)間(jian)時應進(jin)行(xing)(xing)多方案比(bi)較，在滿足(zu)工藝(yi)生產要(yao)求的(de)前提下，綜合考慮可靠(kao)性、靈(ling)活性、安全性、能源(yuan)效率、初投資等因素進(jin)行(xing)(xing)設計。

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