Обзор стандартов чистоты в электронике
Уровень чистоты воздуха, необходимый для производственных сред интегральных схем, в первую очередь зависит от степени интеграции самих микросхем. Уровни чистоты воздуха для различных технологических процессов определяются на основе вероятности потенциального загрязнения и возможности выхода устройства из строя.
Например, в процессе фотолитографии кремниевая пластина подвергается воздействию производственной среды, и высокая вероятность загрязнения приводит к высокому уровню дефектов. Поэтому для предотвращения этой опасности в чистых помещениях для сверхбольших интегральных схем обычно используются микросреды. Основная технологическая зона изолируется, а требуемый уровень чистоты воздуха и параметры контроля окружающей среды (температура, относительная влажность и давление) достигаются внутри изолированной микросреды.
Классификация ISO и параметры воздушного потока
| ISO класс | Тип воздушного потока | Средняя скорость воздушного потока (м/с) | Воздухообмен в час | Примеры применения |
|---|---|---|---|---|
| 2 | U (однонаправленный) | 0.3 ~ 0.5 | Н/Д | Область фотолитографии и обработки полупроводников |
| 3 | U (однонаправленный) | 0.3 ~ 0.5 | Н/Д | Рабочая зона, зона обработки полупроводников |
| 4 | U (однонаправленный) | 0.3 ~ 0.5 | Н/Д | Рабочая зона, многослойная обработка масок, производство дисков высокой плотности |
| 5 | U (однонаправленный) | 0.2 ~ 0.5 | Н/Д | Зона інженерних комунікацій, багатоповерхова зона обробки, зона обслуговування напівпровідникового виробництва |
| 6 | М (Смешанный) | 0.1 ~ 0.3 | — | Зона обслуживания, обработка поверхности |
| — | Н/С (Не-У/Смешанный) | Н/Д | 70 ~ 160 | — |
| 7 | Н/М | Н/Д | 30 ~ 70 | Зона обслуживания |
| 8 | Н/М | Н/Д | 10 ~ 20 | Зона обслуживания |
Конфигурация ядра чистой комнаты класса ISO 6
Эта конфигурация подходит для типового производственного цеха класса ISO 6 в электронной промышленности.
Система очистки воздуха и управления воздушным потоком
1. Фильтровентиляционный блок (FFU)
- Фильтры:Фильтры HEPA H13/H14 (эффективность ≥99,97%/99,995% для частиц размером 0,3 мкм).
- Охват:60% – 85% (регулируется в зависимости от тепловой нагрузки/планировки).
- Мотор:Электронно-коммутируемые электродвигатели рекомендуются для повышения энергоэффективности.
- Договорённость:Равномерная сетка на потолке.
Цель:Обеспечение чистого источника воздуха и достаточной вентиляционной мощности имеет решающее значение для поддержания чистоты.
Система возврата воздуха
- Основной метод:Возвратные воздушные колонны или жалюзи в нижней части боковых стен.
- Оптимизация:Локализованный фальшпол (20–30% площади) для зон с высоким воздушным потоком.
- Требование:Беспрепятственный обратный поток воздуха без застойных зон.
Цель:Обеспечивает поток воздуха сверху вниз для эффективного удаления загрязнителей. Локальный приподнятый пол улучшает равномерность.
3. Модульная приточная установка (AHU)
- Расход воздуха:Рассчитано на основе 50–70 воздухообменов в час.
- Разделы:Предварительный фильтр (G4) + охлаждение + нагрев + увлажнитель + вентилятор + фильтр средней эффективности (F8/F9).
- Контроль:Частотно-регулируемый привод для вентилятора, реагирующий на изменения нагрузки в помещении.
Цель:Обрабатывает нагрузку по свежему воздуху и большинство явных и скрытых тепловых нагрузок в помещении; подаёт кондиционированный воздух к FFU.
4. Система приточного воздуха
- Тип:Автономный MAU или встроенный в AHU.
- Предварительная обработка:Должна включать глубокое осушение и химическую фильтрацию.
Цель:Обеспечьте избыточное давление в помещении и подачу свежего воздуха. Глубокая осушка имеет ключевое значение для контроля влажности.
Б. Конструкция корпуса и система отделки
Стены и потолки
- Материал:Цветные стальные панели (с наполнителем из минеральной ваты/оксида магния), толщиной ≥50 мм.
- Поверхность:Антистатичный, коррозионностойкий, легко очищается.
- Потолок:Должен выдерживать вес FFU.
Пол (напольное покрытие)
- Варианты:Антистатический лист из ПВХ или эпоксидный наливной пол.
- Сопротивление:10⁵–10⁹ Ом.
- Требование:Заземление обязательно.
Двери и окна
- Тип:Чистые герметичные стальные двери (с окнами) и алюминиевые глухие окна.
- Уплотнение:Герметичность обеспечена; дверные коробки оснащены уплотнительными лентами.
Другие детали
- Углы:Все внутренние и наружные углы скруглены (R≥50 мм).
- Проходки:Все проходы труб через стены должны быть герметично заделаны.
Особые требования к конфигурации
1. Стратегия зональной подачи воздуха на основе оценки рисков
- Рабочие зоны:Обеспечьте достаточное покрытие и скорость FFU непосредственно над производственными линиями.
- Проходы:Плотность FFU может быть снижена в проходах и складских зонах для экономии энергии.
- Ламинарные боксы:Используйте изолирующие капюшоны класса ISO 5 в помещениях класса ISO 6 для критических зон (например, оптический контроль).
2. Строгий контроль материалов и персонала
- Воздушный душ:Для ≥2 человек, скорость ветра ≥25 м/с, время 20–30 с.
- Проходной:Механическая блокировка и УФ-стерилизация материалов.
- Пути потоков:Чистые проходы для предотвращения перекрёстного загрязнения; сменная обувь/шкафчики при входе.