设计集成电路无尘车间的思考与分析

2022-09-01 02:10:00

摘要随着IC随着生产技术的不断发展,对无尘车间生产环境等配套系统的要求也越来越严格。本文81".12",IC无尘车间设计中无尘车间的形式和送风方式.空气处理及温湿度保证措施、悬浮分子污染物、(AMC)综合分析评价了无尘车间的控制和排烟设计方案。

集成电路(IC)它是一种集多种高新技术于一体的高科技产品,几乎存在于所有工业部门,对国民经济的发展起着重要作用“倍增器”因此,先进被视为战略产业。与此同时,它也被用作战略产业。IC产业也是世界上发展快的产业.竞争激烈的行业。考虑到下游产品的需求和生产成本,IC不断向特征尺寸缩小、硅片直径增大的方向发展。目前国际上有8个。”.0.25-0.以18微米为代表的工艺已进入大生产,以12微米为代表的工艺已进入大生产”.0.15-0.以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纳米的设备已在实验室成功制备。

随着工艺牛产技术的不断发展,IC生产对环境等配套系统的要求也越来越严格,说到环境首当其冲的是无尘车间,8”.12”IC生产无论洁净度如何.温湿度还是空气中的分子级污染物?(AMC).防微振.防静电等非常严格的要求,一些严格的要求甚至挑战了一些传统的做法。

1无尘车间形式

1.无尘车间从平面布置一般有三种形式:开放式(ballroomtype).港湾式(baycliasetype).岛形布置

以上三种形式的无尘车间各有优缺点,IC前工艺生产厂家通常采用港式和开放式无尘车间,港式无尘车间5”.6”IC厂家使用较多,其工艺设备为穿墙式:8”.12”IC开放式无尘车间用开放式无尘车间加微环境(mini-environment)的方式。开放式无尘车间的显著优势首先是工艺布局的灵活性,这一点尤为重要,因为今天[C生产技术发展迅速,产品本身的要求、工艺生产工艺和生产设备都在不断变化,而且IC生产工厂的施工周期从设计到工艺设备的安装通常需要一年半左右。在此期间,丁艺的生产技术和工艺需要不断调整和更新。只有这样才能保证其生产技术在投产时会落后。即使投产后,也会因为产品而尴尬.市场和生产技术的变化需要对生产线进行改造,以调整产品和生产能力。其次8”.12”IC生产对环境特别是洁净度要求极为严格,硅片暴露区(加工工艺)一般要求1.5级(209)E,O.lμm,1级)。采用开放式无尘车间加微环境再配套自动物料处理系统automatedmaterialhandlingsystem.AMHS),一方面,口腔可以使操作人员和其他污染源与硅片完全隔离,另一方面,生产自动化的提高非常有利于提高硅片的成品率。开放式无尘车间加微环境,工艺生产只要求微环境有严格的清洁度,而开放式无尘车间只需保证5-6级,严格要求的清洁度面积大大降低,保证清洁度所需的循环空气量也相应减少,能耗大大降低。一般来说,开放式无尘车间加微环境的能耗仅为港式无尘车间的1/3左右。在实际工程中,微环境与开放式无尘车间完全分离。此外,开放式无尘车间结构简单,动力设备减少,从设计到施工简单快捷,可缩短施工时间。

采用开放式无尘车间环境的关键区域是微环境,保证硅片加工过程所需的清洁度。微环境通常如图4.图5所示。

图4所示的微环境送风由无尘车间送风系统提供,缺点是不灵活,不方便移动或增加工艺设备。目前8”.12”IC生产线使用的微环境基本以图5的形式(光刻机除外)。所有微环境均由工艺设备自带,与工艺设备紧密结合,与装载平台紧密结合.前开口传递箱(frontopeningunifiedpods.FOUP).悬挂传输系统(ovcerheadhoisttransport,OHT)有机结合。微环境系统的风机直接吸收室内空气,通过微环境系统的风机直接吸收室内空气ULP过滤器处理后垂直吹,以保证硅片暴露区域的严格清洁度要求。微环境中的送风截面风速通常保持在0.2-0.45m/s,确保过滤器出口断面上任何一点的风速不超过平均风速±20%,风速过高会使微环境温度偏高。微环境风机应为变频风机,以适应过滤器的阻力变化,所用过滤器的效率≥99.99995%(MPPS)。为避免周围“脏”与周围环境(开放式无尘车间)相比,微环境应保持不少于1.25Pa正压,这可以通过调节底部的回风阀来实现。8”.12”IC生产对防微振要求很高,微环境中使用的风机靠近生产设备,因此风机和设备应采取有效的减振措施,风机本身产生的振动为3-100Hz频段内任何频率点的振动位移幅值≤1.25μm。

1.2无尘车间一般有三种形式:集中送风系统(centralsystem).隧道系统(tunnelsysterm.FFU系统(fanfilterunitsystem),如图6.7.8。

这三种送风系统各有特点,从不同的角度会得出不同的结论,所以不能简单的说哪个好哪个坏。送风系统的采用主要取决于业主.设计师关注哪些方面。FFU近年来,该系统得到了越来越广泛的应用,尤其是在亚太地区。中国也不例外,已建和在建的8个”.12”IC几乎所有的厂房都使用FFU系统,很多5”.6”IC近年来,生产厂房也被采用FFU系统。究其原因,除了习惯,除了习惯。.除了经验等非技术因素外,还有以下原因:

a)灵活性:在三个系统中,FFU系统的灵活性是的,特别适合今天IC随着生产技术的快速发展,对洁净度生产技术的发展,对格。隧道系统几乎不灵活,隧道系统以操作区作为送风区.设备区作为回风空气循环系统,但8”.12”IC几天前,厂房无尘车间基本采用Ballroom方式,,f:分为操作区和设备区,因此隧道系统不适用J;集中送风系统有一定的灵活性,但洁净系统改造时必须停机.停产。若要提高局部区域的清洁度,除无尘车间顶部外,还要增加无尘车间的清洁度HEPA/ULPA除过滤器外,还需要增加循环机组,使改造难度大,对生产影响大;使用过滤器,还需要增加循环机组,使改造难度大,对生产影响大;FFU系统,局部增加FFU台数或移动FFU位置容易实现,而且可以在不停产的情况下进行,对生产几乎没有影响。

b)调控:与集中式送风系统相比,FFU系统各区空气交叉相对较少,可实现高精度度控制。随着电机和网络控制技术的发展,FFU单个控制很容易实现,每个控制都很容易,每个控制都很容易,FFU出风速度几乎可以在一定范围内随意调节,很容易解决大跨度无尘车间远近端气流不均匀的问题。FFU也可根据实际使用需要停止或少打开一部分。

c)可靠性:只要集中送风系统中的送风机组出现故障,除非有备用机组可以立即投入运行,否则无法保证整个系统的清洁度;对于隧道系统,一旦循环机组停止运行,循环机组所承担的清洁区域的清洁度.温湿度不能保证,生产必须停止;而且,FFU系统的风险要小得多,也就是说,系统的风险要小得多