一、电子工厂生产工艺对受控环境的要求
电子工厂如大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)等微电子(IC)工厂;液晶显示器(LCD)、彩色薄膜液晶显示器(TFT-LCD)、等离子显示器(PDP)以及发光二极管(LED)、有机电致发光显示器(OLED)、高分子有机电致发光显示器(PLED) 等光电子工厂都离不开洁净的生产环境。生产所要求的环境不仅仅有:建筑围护、结构、空气、水以及气体、溶剂等原材料,而且还有声、光、电、磁、振等各种环境。例如:建筑的形式和层高、结构的承重、围护结构的装修材料;环境空气的洁净度、温湿度、静压力;水和气体的纯度和粒子、重金属的含量以及环境的噪声、照度、静电、电磁屏蔽、微振等等。总的来说,电子工厂生产工艺对环境的要求可用大、净、精、纯、严五个字来形容。
●大:生产工艺要求洁净室的面积越来越大。
●净:电子工厂,尤其是微电子(IC)前工序和光电子(TFT-LCD) 前工序的洁净室对环境洁净度的要求越来越净。
●精:电子工厂生产工艺对环境空气温、湿度的控制精度要求越来越精。
●纯:大规模集成电路前工序对生产用的高纯水、高纯气体以及高纯溶剂的纯度要求越来越纯。
●严:电子工业生产不仅对环境的洁净度,温、湿度有严格的要求,同时对环境的声(噪声)、光(照度)、电(静电)、磁(电磁场屏蔽)、振(微振)等都有严格的要求。尤其微电子生产,对环境的分子级污染提出了新的严格的要求。分子污染是指环境空气中要严格控制例如钠(Na)元素、碳(COx)元素、硫(SOx)元素、(NOx) 元素等对半导体工艺有害的元素。因此在处理空气时还要用淋水(淋自来水、淋纯净水)来吸收室外空气中的有害分子成份和用化学过滤器来吸附新风中的有害分子成份。
二、电子工厂高级别洁净室多采用混合流洁净室
为了降低洁净室的建造初投资和运行能耗,电子工厂的高级别洁净室一般把ISO1级~ISO5级这样高净化级别的垂直单向流用在工艺生产最重要、最关键的部位,用大面积的非单向流(ISO 6级~ISO8级)替代大面积的单向流,也就是把垂直单向流与非单向流组合在一个洁净室内,构成混合流洁净室。混合流洁净室的净化空调系统一般采用新风机组(MAU)加风机过滤器机组(FFU) 加干冷盘管(DC)的送风方案。当前国内外微电子、光电子等大面积的生产厂房广泛采用的混合洁净室,具有调节方便、节能显著、灵活性强,适应电子工业工艺的更新换代,又能节能非生产面积和非生产空间等优点,是最佳的空气处理方案和最优秀的送风系统。
●方案中的新风机组(MAU)有五大任务:
(1)新风机组要有维持洁净室内的正压和补充工艺设备排风的足够新鲜空气量,以防止外面污染空气的渗入。一般情况新风量应该等于洁净室的排风量加上维持室内正压的渗漏风量之和。
(2)新风机组要能确保洁净室内严格要求的相对湿度。因此夏季新风机组要有足够的降温去湿能力,在冬季还要求一定的加湿手段。
(3)新风机组内要设置多级过滤器(粗效、中效、高效过滤器)以保护FFU终端的超高效过滤器。
(4)新风机组要能吸收和吸附室外大气内中的有害气体成份,以消除新风中的分子污染。为此,新风机组内还应设置淋水室以吸收N、S、等有害的元素。淋水室有一级淋水和两级淋水(一级淋自来水、二级淋纯净水),同时还要设置化学过滤器(活性炭过滤器)用以吸附新风中的有害分子成份。
(5)在黄河以北,尤其是我国的东北地区,在冬季室外空气温度在零下十几度或几十度。因此,新风机组在北方需要考虑防冻预热的措施。
三、电子工厂生产工艺对高级别洁净室的适应性和灵活性的要求非常强
集成电路等微电子的生产工艺发展规律告诉我们,每隔2~3年生产工艺发展就要上一个台阶,其芯片的集成度就要增加4倍,特征尺寸(线宽)就要缩小30%;而继微电子之后的光电子生产工艺如薄膜液晶显示器(TFT-LCD) 发展速度比微电子还要快,一般规律是每隔1~2年就要更新一代。在洁净室设计和建造的全过程中,自始至终都要考虑到如何给电子生产工艺的发展提供更加灵性生产环境。
四、电子工厂 高级别洁净室建造时要特别要强调安全性和可靠性
建造高级别洁净室需要巨额的初投资,使用高级别洁净室时还要付出昂贵的运行费用,其目的就是为了生产出高质量、高可靠、高成品率的电子产品。为此,设计和建造洁净室时要把高可靠性、高安全性放在第一位。即要保证电子工业生产工艺所要求的温度、湿度、洁净度、风速、压力、噪声、照度以及静电、微振等所有受控环境参数的可靠、稳定。同时,更要从安全的角度上如:结构的承重、防火、防爆、防毒方面确保人员的生命和财产的安全。要遵照“以人为本”的方针,把人员生命和财产的安全作为洁净室建造的头等大事来抓。
五、电子工业中的微电子和光电子工艺的高科技产业,同时又是高投入、高能耗、高污染的产业,生产过程排放的废水、废气都含有大量的酸、碱、有机、重金属等有毒有害物质,这些排放物对周围环境会造成严重的污染。从环保的角度要对排放的废水、废气和废物要进行严格的治理,使之处理后都能达到国家和地方的环保指标才能排放。这也是洁净室建造中非常重要的一件大事。
总之,电子工厂高级别的洁净室的设计和建造一定要了解其建造的特点,解决其中的各个课题才能建造出高质量、高安全、高可靠、省投资、省运用费,而且确保生产工艺要求的各种环境参数的洁净室。
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