厂房洁净室设计探讨.docx

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1、12”集成电路厂房洁净室设计探讨2017-08-25 洁净技术与应用0引言     集成电路(IC)是集多种高新技术于一体的高科技产品，它几乎存在于所有工业部门，对国民经济的发展起着“倍增器”的作用，因此被先进国家作为战略性产业。同时IC产业也是当今世界上发展最为迅速、竞争最为激烈的产业。由于下游产品的需要以及生产成本的考虑，IC不断朝着特征尺寸缩小，硅片直径增大的方向发展。目前国际上以8”、0.25～0.18微米为代表的工艺已进入大生产，以12”、0.15～0.13微米为代表的工艺也开始进入大生产，研究工作已进入纳米阶段，70纳米、40纳米的器件

2、已在实验室中制备成功。     随着工艺生产技术的不断发展，IC生产对于环境及其他配套系统的要求也相应越来越严格，说到环境首当其冲的是洁净室，8”、12”IC生产无论对洁净度、温湿度还是空气中分子级污染物(AMC)、防微振、防静电等都有极严格的要求，有些苛刻的要求甚至使某些传统的做法受到挑战。   1 洁净室形式  1.1 洁净室从平面布置划分一般有三种形式： 即开放式（Ballroomtype)、港湾式（baychasetype)、岛型布置（islandtype),如图1、2、3。    以上三种形式洁净室各有其优缺点，IC前工序生产厂通常采用港

3、湾式和开放式洁净室，港湾式洁净室在5”、6”IC生产厂用得较多，其工艺设备为穿墙式；而8”、12”IC生产厂则普遍采用开放式洁净室加微环境(mini—environment)的方式。开放式洁净室显著的优点首先是对工艺布置带来最大的灵活性，这尤为重要，因为当今IC生产技术发展极为迅速，不论产品本身要求还是工艺生产过程和生产设备都处在不断变化中，而IC生产工厂的建设周期从开始设计到安装工艺设备通常需要一年半左右的时间，在这段时间内工艺生产技术以及工艺设备需要不断的调整和更新，只有这样才可以保证投产时其生产技术不会处于落后的窘地。即使投产以后，也会因产品

4、、市场及生产技术等因素的变化而需要对生产线进行改造以调整产品和产能。    其次8”、12”IC生产对环境尤其是洁净度要求极为严格，通常硅片暴露区(加工过程)要求1.5级(209E，0.1μm，1级)，采用开放式洁净室加微环境方式再配套自动物料处理系统(automated material handling system，AMHS)，一方面可以使操作人员和其他污染源与硅片完全隔离，另一方面生产自动化程度的提高对提高硅片成品率极为有利。开放式洁净室加微环境方式，工艺生产只要求微环境内有很严格的洁净度，而开放式洁净室只需保证5～6级，这样严格要求的洁净

5、度区域大大减少，保证洁净度所需的循环空气量也相应减少，能耗大大降低，通常情况下开放式洁净室加微环境方式其维持洁净度所需的能耗大约仅为港湾式洁净室的1／3[1]。实际工程中微环境是由设备自带的和开放式洁净室完全脱开，再加上开放式洁净室本身结构简单，动力设备减少，这样无论从设计到建造都变得简单快捷，可以缩短建造时间。   采用开放式洁净室加微环境方式，确保硅片加工过程所需的洁净度的关键区域是微环境，微环境通常如图4、图5所示。     图4所示的微环境的送风是由洁净室送风系统提供，其缺点是不灵活，移动或增加工艺设备不方便。目前8”、12”IC生产线所用

6、的微环境基本上是图5的形式(光刻机除外)，微环境全部由工艺设备自带，与工艺设备紧密结合在一起，并且与装载台、前开口传递盒(Front0peningunifiedpods，FOUP)、吊挂传输系统(OverheadhoisttransportOHT)有机结合。    微环境系统的风机直接吸室内的空气，经ULPA过滤器处理后垂直下吹，以保证硅片暴露区严格的洁净度要求。微环境内的送风断面风速通常保持在0.2～0.45m/s，并保证过滤器出口断面上任意一点的风速不超过平均风速的±20％，过高的风速会使微环境的温度偏高。微环境的风机应为变频风机以适应过滤器的

7、阻力变化，所用过滤器的效率≥9999995％(MPPS)。为避免周围“脏”空气渗入微环境，微环境相对于周围环境(开放式洁净室)应保持不低于1.25Pa的正压，这可以通过调节底部的回风饲门实现。8”、12”IC生产对防微振要求极高，而微环境所用的风机紧靠生产设备，所以风机与设备间应设有效减振措施，并且风机本身产生的振动在3～100Hz频段内任意一个频率点的振动位移幅值≤1.25μm。  1.2 洁净室从送风系统方式划分一般也有三种形式：即集中送风系统(centralsystem)、隧道系统(tunnelsystem)、FFU系统(fanfilteru

8、nitsystem)，如图6、7、8。    这三种送风系统各有特点，从不同的角度比较会得出不同的结论，所以不能简单地说孰