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10 工—艺相关系统
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1?0.1 《 净 ? 化 区
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1【0.:1.1 》集成电路技术从最】初,在同一块《衬底材?。料上只能集成屈【指可数的几个半【。导体器件《和无:源元件的水》平已经发展到今【天的:。在一个?平,方厘米的硅晶—片上就可以集成【。几,千万个元件水—平随着时《代的发展单》个元器件的尺寸越】来越小单个集成电路!芯片的面积越来越】大这就使《得集成电路的集成度!越来越高集》成电路芯《片加工精度和—生,产环境的《洁净度密不可分
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》 洁《净区空气中》的尘埃?会,直接影响芯片的品】。质表3为美国半导体!工业联合会(SIA!)制定的有关半【。导,体技:。。术发:展路线图中的—。数据
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表3 半导】体工业?芯片面积与》特征尺寸、临—界缺陷尺《寸
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】 从》表3中的临界缺陷尺!寸一栏清楚地—表明了晶《圆片:表面:多大尺寸《的随机缺陷或颗粒】就会引起集成—电路芯?片功能的失败—由于:。临界缺陷尺寸应【小于最小《特征尺寸的一半对】于当今20nm【的最小特征尺寸临】界缺陷尺寸》只能小?于10nm例如在光!刻胶:的曝光过程中如【果晶圆片表》面存在一个》尘埃颗?粒,则,这个小颗粒就会影响!到其下方光刻胶的曝!光假如由此引起的】缺陷尺寸已经接近】了所要光刻》图形:的特征?尺寸且该缺陷恰好又!。处在芯片上的—某个关键区域那么】就极有可能导致该处!的器件功能》失,效;当处在栅—氧化工?艺步骤时《一个位于《MOSFET栅氧化!。层区域的颗粒就很可!能会引起器件—失效对于一个现代的!硅集成电路芯—片制造厂来说据【统计大约75%的成!品率损失都是由于晶!圆上的?尘埃:。颗粒而直接引起
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由于产品】和,工艺:设备不同对洁净室内!空气洁净度等级【和被控粒《子粒径、温度、【相对湿度控制—要求也不相同因此】生产区?域的洁净度》等级应根据工艺【要,求确定为了有效地保!证产品合格》率避免概念混淆应】采用现行国家标【准洁净厂房》设计规?范,。GB 5《。00:73:表3.0.1作为统!一标:准,如表4所示该—表等同?。于国际标准IS【。O 14644【。-1洁净室及相关】控制:环,境 第1部分空气洁!净度等级的分类也便!于与国际接轨确【定空气洁净度等【级,所处状态的目的【是便于设《计、施工和项目验收!更主要的是满足产】品生产要求
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表4 洁【净室及洁净区空气】中悬浮粒子洁净度等!级
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10.1.3【 :为保证洁净》。室空气平衡》和洁净?室内的正压值新【鲜空气量应等于【补偿室?内排风量和保持室内!正压值所需新—鲜空气量之》和同时新鲜空—气量应满足人—员新鲜空《气需求量《因此:取两者?之中的?最大值现行国家标】准采暖?通,风与空气《调节设计规范GB !50019》规,定“工?业建筑应保证每人】。不小于30m3/】h的新风量》”洁净厂房设计【规范:GB 5《0,073规定“保【证,供给洁净室内每【人每小时的》新鲜空气《量不小于40—m3:/h”芯《片厂房内使用化【学品、特种》气体等原料》这些物品具》。有有毒?有害、易燃》、易爆等特性—因,此在本条第2款【制定:了“保?证供给洁净》区内人员所需的【新鲜空气量》”的规定《
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10.1.4! 洁净室与相邻】的房间应保持一【定压差确保》洁净室?在正常状态或空气平!衡暂时?受,到破坏时气》流只能从空气洁【净度:等级高的《房间流向空气洁【净度等级低的房间使!洁净:。室内的洁净度不【会受到污染空—气的影响《。渗漏空气量与—压差值?有关压差值》选择应适《当若:压差值过《。。。小洁净室正压—容易被破坏洁净室的!洁净度会受》到影响?若,压差值过《大渗漏风量会较【大补充新《风量就相应增加新】风空调冷《热负荷也会相—应增:加新风?空调器容量》也会增大过滤—器负荷?也,会增加?过滤器使用寿命也】会缩短试验结果表明!洁净:室内正压值小于【。5,Pa时洁《净室外的污染—空气就有可能—渗入洁?净室:内室外?空气在洁净厂房的迎!风面上产生正压在】背风:。面上产生负压因此】洁净室相对于室【外的压差参照—点,应位于迎风》面洁净室《与室外的相》对压力应大于—或等于5Pa
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10.1.5 】 近年来国内外【集成电?路芯片洁净室大【多数采用大空间(】B,。。a,。llroom)与】微环境相结合型式】主要工艺生产区域】洁净度等《级为ISO5、IS!O6级气流》流型为非单向流【一般采?用顶:布FFU送》风架空地《板下回风满布率【为17%~25%主!要生产?设备操作区域—布置在微环境内微】环境洁净度等—。级为ISO2、I】SO3?、ISO《4级辅助区域—洁净度等级一般为】ISO5、ISO】6级:通常采用非单—向流光?刻、电子束曝光等】区域洁净度》等,级为:ISO4级或者更】高.通常采用顶【部满:布F:。FU送风架空地板】下,回风:。国际标准化组织【I,SO/?TC2?09技术委员会【发,布的ISO 1【4644-4洁净室!及,。相关控制《。环境: 第4部分设计】、建造和试》运,行中的表B.2微电!。子洁:净室:的,实例列出了空气洁】净度等级、气流流】型,、洁:净送风量的》。数据如表5所示【
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表—5 微电子洁净室!的实例
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10.【1.7、10—.1.?8 ?洁净区的《。。送风方式有集中送风!、风机过《滤器机组(FF【U)形式目》前大规模集成—电,路厂房洁净区—面积大、洁净度等】级高、送风量—很,。大通常采用FF【U送风方式对于规模!。较小的实验室由于】面积小洁净度等级】较低送?风量:较,小,可,采用集中送风方式或!FFU送风方式【FFU送风》。。方式:由于空气《循环:路径:短气流速度低阻【力损失小《。风,机送风?压头低单位送风【。量电耗?较集中送《。风方式低对于洁净度!等,级,。高的洁净室》推,荐采用风机》过滤器机组(F【FU)送风
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10.1.【9 硅集成电路芯!片,厂房洁?净室规模较大新风】量很大通常采用多台!新风机组集中处理新!风集中处理新—风具:有以下优《点
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1 新风集中处!理可:以去除新风中—绝大部?分的灰?尘有效延长了—末级高效空气过【滤器(HEPA)】、超高效空气过【滤,器(ULPA)【。的使用寿命;
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2 新风集!中处理有利于去除】新风中的水溶性【化学污染物降低了末!级化学过滤器的负】荷;
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3《 新风集》中处理有《利于洁?净室湿度控制—。避,免,冷热抵?消,节约能耗;
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4 通常】芯片厂房新风机组】有,多台并设置备—用机组宜并》联运行由于工艺【设备分期安装且【生产技术发展升级】速度迅速《设备更新升级—。快工艺设备排风【。量会随运行设备数】量和运?行负荷?率的变化而变—化新风量也是变化的!。因此建议新风系统】送风:机采用变频》。措施以适《应新风需求量的【变,。化
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10.1》.11 》干盘管是采用—中温冷?。冻水作为冷媒的空气!换热:设备安装洁净室回】风通路上消除洁净】室内余热因》其表面温《度,。高,于洁净室《内空气露点温度不】会产生?冷凝水干盘管应【用于洁净《室一般迎《风面:速度控制在2—m/s以下》以降:低盘管?空气:阻力干盘管》正常运?行时不会产生冷【凝水不需要设置【集水盘但考虑到设备!和管道?检修建议设置检【。修排:水设施
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