淺談集成電路無(wú)塵車間設(shè)計(jì)探討

　　中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院  秦學(xué)禮

　　摘要

　　隨著IC生產(chǎn)工藝技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)于無(wú)塵車間生產(chǎn)環(huán)境及其它配套系統(tǒng)要求也相應(yīng)更為嚴(yán)格,本文81"、12",IC生產(chǎn)的無(wú)塵車間設(shè)計(jì)中有關(guān)無(wú)塵車間形式和送風(fēng)方式、空氣處理及溫濕度保證措施,懸浮分子污染物(AMC)的控制,以及無(wú)塵車間排煙等方面的設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行了多方案的綜合分析和評(píng)價(jià)。

　　引言

　　集成電路(IC)是集多種高新技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，它幾乎存在于所有工業(yè)部門，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著“倍增器”的作用，因此被 國(guó)家作為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。同時(shí)IC產(chǎn)業(yè)也是當(dāng)今世界上發(fā)展最為迅速、競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的產(chǎn)業(yè)。由于下游產(chǎn)品的需要以及生產(chǎn)成本的考慮，IC不斷朝著特征尺寸縮小，硅片直徑增大的方向發(fā)展。目前 上以8”、0.25-0.18微米為代表的工藝已進(jìn)入大生產(chǎn)，以12”、0.15-0.13微米為代表的工藝也開(kāi)始進(jìn)入大生產(chǎn)，研究工作已進(jìn)入納米階段，70納米、40納米的器件已在實(shí)驗(yàn)室中制備成功。

　　隨著工藝牛產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，IC生產(chǎn)對(duì)于環(huán)境及其他配套系統(tǒng)的要求也相應(yīng)越來(lái)越嚴(yán)格，說(shuō)到環(huán)境首當(dāng)其沖的是無(wú)塵車間，8”、12”IC生產(chǎn)無(wú)論對(duì)潔凈度、溫濕度還是空氣中分子級(jí)污染物(AMC)、防微振、防靜電等都有極嚴(yán)格的要求，有些苛刻的要求甚至使某些傳統(tǒng)的做法受到挑戰(zhàn)。

　　1、無(wú)塵車間形式

　　1.1無(wú)塵車間從平面布置劃分一般有三種形式：即開(kāi)放式(ballroomtype)、港灣式(baycliasetype)、島形布置（islandtype），如圖1、2、3。

　　以上三種形式無(wú)塵車間各有其優(yōu)缺點(diǎn),IC前工序生產(chǎn)廠通常采用港灣式和開(kāi)放式無(wú)塵車間，港灣式無(wú)塵車間在5”、6”IC生產(chǎn)廠用得較多，其工藝設(shè)備為穿墻式：而8”、12”IC生產(chǎn)廠則普遍采用開(kāi)放式無(wú)塵車間加微環(huán)境(mini-environment)的方式。開(kāi)放式無(wú)塵車間顯著的優(yōu)點(diǎn)首先是對(duì)工藝布置帶來(lái)最大的靈活性，這尤為重要，因?yàn)楫?dāng)今[C生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展極為迅速，不論產(chǎn)品本身要求還是工藝生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)設(shè)備都處在不斷變化中，而IC生產(chǎn)工廠的建設(shè)周期從開(kāi)始設(shè)計(jì)到安裝工藝設(shè)備通常需要一年半左右的時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)丁藝生產(chǎn)技術(shù)以及工藝沒(méi)備需要不斷的調(diào)整和更新，只有

　　這樣才可以保證投產(chǎn)時(shí)其生產(chǎn)技術(shù)小會(huì)處于落后的窘地，即使投產(chǎn)以后，也會(huì)因產(chǎn)品、市場(chǎng)及生產(chǎn)技術(shù)等因素的變化而需要對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行改造以調(diào)整產(chǎn)品和產(chǎn)能。其次8”、12”IC生產(chǎn)對(duì)環(huán)境尤其是潔凈度耍求極為嚴(yán)格，通常硅片暴露區(qū)（加工過(guò)程）要求1.5級(jí)（209E，O.lμm，1級(jí)）．采用開(kāi)放式無(wú)塵車間加微環(huán)境方式再配套自動(dòng)物料處理系統(tǒng)automatedmaterialhandlingsystem.AMHS)，一方面口可以使操作人員和其他污染源與硅片完全隔離，另一方面生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高對(duì)提高硅片成品率極為有利。開(kāi)放式無(wú)塵車間加微環(huán)境方式，工藝生產(chǎn)只要求微環(huán)境內(nèi)有很嚴(yán)格的潔凈度，而開(kāi)放式無(wú)塵車間只需保證5-6級(jí)，這樣嚴(yán)格要求的潔凈度區(qū)域大大減少，保證潔凈度所需的循環(huán)空氣量也相應(yīng)減少，能耗大大降低，通常情況下開(kāi)放式無(wú)塵車間加微環(huán)境方式其維持潔凈度所需的能耗大約僅為港灣式無(wú)塵車間的1/3[]。實(shí)際工程中微環(huán)境是由設(shè)備自帶的和開(kāi)放式無(wú)塵車間完全脫開(kāi)，再加上開(kāi)放式無(wú)塵車間本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)力設(shè)備減少，這樣無(wú)論從設(shè)計(jì)到建造都變得簡(jiǎn)單快捷，可以縮短建造時(shí)間。

　　采用開(kāi)放式無(wú)塵車間加微環(huán)境方式，確保硅片加工過(guò)程所需的潔凈度的關(guān)鍵區(qū)域是微環(huán)境，微環(huán)境通常如圖4、圖5所示。

　　圖4所示的微環(huán)境的送風(fēng)是由無(wú)塵車間送風(fēng)系統(tǒng)提供，其缺點(diǎn)是不靈活，移動(dòng)或增加工藝設(shè)備不方便。目前8”、12”IC生產(chǎn)線所用的微環(huán)境基本上是圖5的形式（光刻機(jī)除外），微環(huán)境全部由工藝設(shè)備自帶，與工藝設(shè)備緊密結(jié)合在一起，并且與裝載臺(tái)、前開(kāi)口傳遞盒(frontopeningunifiedpods．FOUP)、吊掛傳輸系統(tǒng)(ovcerheadhoisttransport，OHT)有機(jī)結(jié)合。微環(huán)境系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)直接吸室內(nèi)的空氣，經(jīng)ULP過(guò)濾器處理后垂直下吹，以保證硅片暴露區(qū)嚴(yán)格的潔凈度要求。微環(huán)境內(nèi)的送風(fēng)斷面風(fēng)速通常保持在0.2-0.45m/s，并保證過(guò)濾器出口斷面上任意一點(diǎn)的風(fēng)速不超過(guò)平均風(fēng)速的±20%，過(guò)高的風(fēng)速會(huì)使微環(huán)境的溫度偏高。微環(huán)境的風(fēng)機(jī)應(yīng)為變頻風(fēng)機(jī)以適應(yīng)過(guò)濾器的阻力變化，所用過(guò)濾器的效率≥99.99995%(MPPS)。為避免周圍“臟”空氣滲入微環(huán)境，微環(huán)境相對(duì)于周圍環(huán)境（開(kāi)放式無(wú)塵車間）應(yīng)保持不低于1.25Pa的正壓，這可以通過(guò)調(diào)節(jié)底部的回風(fēng)閥門實(shí)現(xiàn)。8”、12”IC生產(chǎn)對(duì)防微振要求極高，而微環(huán)境所用的風(fēng)機(jī)緊靠生產(chǎn)設(shè)備，所以風(fēng)機(jī)與設(shè)備問(wèn)應(yīng)設(shè)有效減振措施，并且風(fēng)機(jī)本身產(chǎn)生的振動(dòng)在3-100Hz頻段內(nèi)任意一個(gè)頻率點(diǎn)的振動(dòng)位移幅值≤1.25μm。

　　1.2、無(wú)塵車間從送風(fēng)系統(tǒng)方式劃分一般也有三種形式：即集中送風(fēng)系統(tǒng)(centralsystem)、隧道系統(tǒng)(tunnelsysterm、FFU系統(tǒng)(fanfilterunitsystem)，如圖6、7、8。

這三種送風(fēng)系統(tǒng)各有特點(diǎn)，從不同的角度比較會(huì)得出不同的結(jié)論，所以不能簡(jiǎn)單地說(shuō)孰優(yōu)孰劣，送風(fēng)系統(tǒng)方式的采用主要取決于業(yè)主、設(shè)計(jì)人員的關(guān)注點(diǎn)側(cè)重于哪些方面。不過(guò)FFU系統(tǒng)近幾年來(lái)得到越來(lái)越廣泛的使用，尤其是在亞太地區(qū)。國(guó)內(nèi)也不例外，已建的和在建的8”、12”IC生產(chǎn)廠房幾乎都采用FFU系統(tǒng)，很多5”、6”IC生產(chǎn)廠房近幾年也采用FFU系統(tǒng)。究其原因，除了習(xí)慣、經(jīng)驗(yàn)等非技術(shù)性因素之外，不外乎有以下幾個(gè)原因：

　　a)靈活性：在三種系統(tǒng)中，F(xiàn)FU系統(tǒng)的靈活性是 的，這點(diǎn)特別適應(yīng)當(dāng)今IC生產(chǎn)技術(shù)飛速發(fā)展的要求，由于隨著產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的發(fā)展?jié)崈舳鹊燃?jí)需求也會(huì)不斷嚴(yán)格。隧道系統(tǒng)幾乎談不上靈活性，且隧道系統(tǒng)是以操作區(qū)作為送風(fēng)、設(shè)備區(qū)作為回風(fēng)的空氣循環(huán)系統(tǒng)，但8”、12”IC廠房無(wú)塵車間日前基本上都采用Ballroom方式，，f：分操作區(qū)和設(shè)備區(qū)，因此隧道系統(tǒng)也就不適用J；集中送風(fēng)系統(tǒng)有一定的靈活性，但潔凈系統(tǒng)改造時(shí)必須停機(jī)、停產(chǎn)。如果要提高局部區(qū)域的潔凈度，除了無(wú)塵車間頂部要增加HEPA/ULPA過(guò)濾器外，還需增設(shè)循環(huán)機(jī)組，從而使改造難度大，而且對(duì)生產(chǎn)有較大影響；采用FFU系統(tǒng)，局部增加FFU臺(tái)數(shù)或移動(dòng)FFU位置均很容易實(shí)現(xiàn)，而且可以在不停產(chǎn)的情況下進(jìn)行，對(duì)生產(chǎn)幾乎沒(méi)有影響。

　　b)調(diào)控性：和集中式送風(fēng)系統(tǒng)相比，F(xiàn)FU系統(tǒng)各區(qū)空氣交叉的情況相對(duì)要少，可以實(shí)現(xiàn)較高精度的溫濕度控制。隨著電機(jī)與網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)FU很容易實(shí)現(xiàn)單臺(tái)控制，每臺(tái)FFU出風(fēng)速度在一定范圍內(nèi)幾乎可以任意調(diào)節(jié)，這樣就很容易解決大跨度無(wú)塵車間遠(yuǎn)近端氣流不均勻的問(wèn)題。另外FFU還可以根據(jù)實(shí)際使用需要停開(kāi)或少開(kāi)啟一部分。

　　c)可靠性：采用集中送風(fēng)系統(tǒng)只要一臺(tái)送風(fēng)機(jī)組出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)的潔凈度就得不到保證，除非有備用機(jī)組能立即投入運(yùn)行；對(duì)于隧道系統(tǒng)一旦某一臺(tái)循環(huán)機(jī)組停止運(yùn)行，該循環(huán)機(jī)組所負(fù)擔(dān)的潔凈區(qū)域的潔凈度、溫濕度就無(wú)法保證，生產(chǎn)也只好停止；而FFU系統(tǒng)這方面的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)要小得多，即使有一臺(tái)FFU出現(xiàn)故障，其影響面很小另外隨著網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)FU系統(tǒng)因數(shù)量多而造成維護(hù)不便的情況也已得到改善。

　　d)氣密性與空間利用：FFU系統(tǒng)由于風(fēng)機(jī)直接設(shè)在工作區(qū)上方，因此工作區(qū)相對(duì)于回風(fēng)道及上靜壓箱為正壓，工作區(qū)以外污染物極少因泄漏進(jìn)入上作區(qū)：相反的，集中送風(fēng)系統(tǒng)和隧道系統(tǒng)工作區(qū)相對(duì)于上靜壓箱為較大的負(fù)壓，因此泄漏的風(fēng)險(xiǎn)性比FFU系統(tǒng)要高得多。另外采用集中送風(fēng)系統(tǒng)及隧道系統(tǒng)，上靜壓箱與周圍環(huán)境的壓差很大，極易發(fā)生空氣泄漏，因此對(duì)上靜壓箱的氣密性要求很高，基本上不允許管線進(jìn)人。而FFU系統(tǒng)的上靜壓箱相對(duì)于周圍環(huán)境只是微正壓，上靜壓箱內(nèi)可以布置或穿越諸如排風(fēng)和排煙等管道，使空間得到合理利用。

　　e)能耗問(wèn)題：一些統(tǒng)計(jì)資料表明，在IC廠房中，維持生產(chǎn)環(huán)境潔凈度的空氣循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)是除工藝設(shè)備外的耗能最大的系統(tǒng)，所以采用何種送風(fēng)系統(tǒng)其能耗也是必須考慮的因素。大型軸流風(fēng)機(jī)的全壓效率理想上可達(dá)80%，電機(jī)效率一般可達(dá)90%，則用電效率是兩者的乘積72%，如果考慮消音器對(duì)風(fēng)壓造成的損失，使風(fēng)機(jī)全壓效率降至70%，則用電效率也隨之降到63%（假設(shè)電機(jī)效率不變）；8”、12”IC廠房無(wú)塵車間中的FFU通常采用直流無(wú)刷電機(jī)，效率也可達(dá)到90%[2]，通常用電效率在50%左右。所以在 的運(yùn)行狀態(tài)下，大型軸流風(fēng)機(jī)的單機(jī)用電效率高于小型FFU應(yīng)該是沒(méi)有什么疑問(wèn)的。但實(shí)際工程情況又怎樣呢？由于直流無(wú)刷電機(jī)可以在相當(dāng)大的運(yùn)行范圍里保持高效率出力，而大型軸流風(fēng)機(jī)在變頻運(yùn)轉(zhuǎn)后電機(jī)效率會(huì)急劇下降，但潔凈系統(tǒng)中HEPA/ULPA的阻力是不斷變化的，且初、終阻力相差較大，所以在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)風(fēng)機(jī)是在非設(shè)計(jì)狀態(tài)運(yùn)行，從這方面考慮FFU系統(tǒng)又會(huì)具有一定優(yōu)勢(shì)。所以對(duì)集中送風(fēng)系統(tǒng)和FFU系統(tǒng)的能源效率比較，很難做出明確的結(jié)論，應(yīng)視具體工程項(xiàng)目的產(chǎn)品生產(chǎn)情況、凈化空調(diào)系統(tǒng)及其設(shè)備配置情況等確定。

　　2、空氣處理及溫濕度保證

　　8”、12”IC生產(chǎn)由于其工藝加工線寬極小，所以對(duì)溫濕度的精度要求很高，通常溫度精度為±0.3～±0.5℃，相對(duì)濕度精度為±2%～±3%。該類廠房無(wú)塵車間一般采用新風(fēng)集中處理加FFU系統(tǒng)，在下夾層或上靜壓箱內(nèi)設(shè)干表冷器。無(wú)塵車間內(nèi)的相

　　對(duì)濕度由新風(fēng)機(jī)組保證，溫度由干表冷器保證。

　　2.1、新風(fēng)處理及相對(duì)濕度保證

　　新風(fēng)處理機(jī)組的功能段如圖9所示，新風(fēng)處理機(jī)組中設(shè)置初、中、高效三級(jí)過(guò)濾，以去除室外空氣中的灰塵粒子，設(shè)高效過(guò)濾器很有必要可以延長(zhǎng)無(wú)塵車間頂部FFU內(nèi)ULPA過(guò)濾器的使用壽命；

　　設(shè)置化學(xué)過(guò)濾器主要是去除室外空氣中對(duì)IC生產(chǎn)有影響的雜質(zhì)氣體，根據(jù)工廠所在地的室外空氣品質(zhì)設(shè)置相應(yīng)的化學(xué)過(guò)濾器，化學(xué)過(guò)濾器后通常需設(shè)中效過(guò)濾器以去除化學(xué)過(guò)濾器本身的產(chǎn)塵；通過(guò)設(shè)在新風(fēng)處理機(jī)組內(nèi)的兩級(jí)表冷、兩級(jí)加熱以及潔凈蒸汽加濕器保證新風(fēng)處理機(jī)組出口的干球溫度及露點(diǎn)溫度全年基本恒定，而機(jī)組出口的露點(diǎn)溫度還應(yīng)根據(jù)其對(duì)應(yīng)送風(fēng)區(qū)域內(nèi)的相對(duì)濕度進(jìn)行連續(xù)的重新整定，以保證室內(nèi)的相對(duì)濕度。這里不以房間內(nèi)的相對(duì)濕度直接控制加濕器或表冷器，而以房間內(nèi)的相對(duì)濕度連續(xù)的重新整定機(jī)組出口的露點(diǎn)溫度，再由該露點(diǎn)溫度控制加濕器或表冷器是為了得到更及時(shí)的濕度控制：由于外網(wǎng)蒸汽中含有對(duì)IC生產(chǎn)有影響的雜質(zhì)，新風(fēng)處理機(jī)組的加濕應(yīng)采用潔凈蒸汽。潔凈蒸汽加濕器通常設(shè)在表冷器前，這樣可以使新風(fēng)處理機(jī)組確提高相對(duì)濕度控制精度的潛能。有些工程中是以噴淋初級(jí)純水（一級(jí)RO后）代替潔凈蒸汽加濕器，這是一舉兩得的好辦法，因?yàn)閲娏芗兯瓤梢赃_(dá)到加濕的目的，又可以去除空氣中對(duì)IC牛產(chǎn)有影響的雜質(zhì)氣體。新風(fēng)處理機(jī)組還應(yīng)保證無(wú)塵車間內(nèi)的正壓，所以新風(fēng)機(jī)組內(nèi)的風(fēng)機(jī)應(yīng)配置變頻裝置，以無(wú)塵車間內(nèi)的正壓值控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。新風(fēng)集中處理有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在寒冷地區(qū)使用時(shí)則特別要注意盤管的防凍問(wèn)題。另外因8”、12”IC生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的可靠性有極高的要求，新風(fēng)處理機(jī)組必須設(shè)一臺(tái)備用機(jī)組。
 

　　2.2、循環(huán)風(fēng)處理及溫度保證

　　8”、12”IC廠房無(wú)塵車間通常采用FFU系統(tǒng)（如圖8），室內(nèi)空氣經(jīng)干表冷器冷卻處理后與新風(fēng)混合，再由設(shè)在房問(wèn)頂部的FFU加壓、過(guò)濾后送入房間。還有一種情況是干表冷器設(shè)在上夾層，空氣處理過(guò)程略有不同，其過(guò)程為：新風(fēng)和回風(fēng)混合，再經(jīng)千表冷器冷卻，最后由FFU加壓、過(guò)濾后送人無(wú)塵車間。干表冷器主要是消除無(wú)塵車間內(nèi)的顯熱負(fù)荷，根據(jù)無(wú)塵車間內(nèi)的溫度控制對(duì)應(yīng)區(qū)域的干表冷器以保證房問(wèn)的溫度。采用該系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　a)為得到精確的溫濕度控制，應(yīng)盡量減少Ballroom內(nèi)各區(qū)域之問(wèn)的氣流交叉，所以各區(qū)域的干表冷器結(jié)構(gòu)形式、空氣側(cè)阻力應(yīng)盡量一致。

　　b)考慮室內(nèi)濕度精度及表冷器空氣側(cè)阻力等因素，應(yīng)確保干表冷器在干工況下工作，干表冷器所用的冷凍水溫度應(yīng)根據(jù)室內(nèi)濕負(fù)荷、室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度等因素確定，IC廠房工藝生產(chǎn)設(shè)備發(fā)濕量很少，考慮干表冷器所用冷凍水本身的溫度控制精度以及其他的安全余量，實(shí)際工程中一般冷凍水供水溫度比室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度高2～3℃，溫差通常取3～5℃，根據(jù)室內(nèi)溫度控制精度確定。干表冷器所用的冷凍水通常以混水方式或換熱方式得到。

　　c)干表冷器斷面風(fēng)速不宜太高，因?yàn)檫^(guò)高的風(fēng)速會(huì)使干表冷器空氣側(cè)阻力偏大，而由于房間噪聲要求的限制FFU所能提供的機(jī)外余壓有限，一般為90Pa，考慮其他風(fēng)路阻力，干表冷器的空氣側(cè)阻力通?？刂圃?0Pa左右。

　　3、空氣中分子級(jí)污染物(AMC)控制

　　隨著lC生產(chǎn)的飛速發(fā)展，其加工的特征尺寸越來(lái)越微細(xì)化，去除空氣中的AMC(airbomemolecularcontamination)問(wèn)題越來(lái)越受到人們關(guān)注， 半導(dǎo)體制造技術(shù)協(xié)會(huì)(SEMATECH)及其他機(jī)構(gòu)、組織對(duì)IC生產(chǎn)中AMC的危害和允許濃度分別進(jìn)行了分析預(yù)測(cè)，表l是SEMATECH所預(yù)測(cè)的 半導(dǎo)體發(fā)展進(jìn)程及相應(yīng)的AMC的要求。一些研究結(jié)果表明，空氣中的金屬離子(Na、K、Fe、Cu、Zn等)會(huì)破壞絕緣層，使p-n結(jié)漏電；而氮氧化物、二氧化硫、氨、有機(jī)物、臭氧、硼、磷等都會(huì)引起電路缺陷。AMC已直接影響到產(chǎn)品的成品率和可靠性，所以應(yīng)加以控制。

　　3.1AMC的來(lái)源

　　AMC來(lái)源于無(wú)塵車間內(nèi)及室外空氣。無(wú)塵車間內(nèi)的AMC主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面：工藝牛產(chǎn)使用的各種化學(xué)品，工藝設(shè)備和原材料的氣體釋放，室內(nèi)操作人員以及各種建筑材料等。室外空氣中的AMC多少與IC廠房所在地的空氣質(zhì)量有關(guān)，且地方差異性較大，通常越是工廠集中的工業(yè)區(qū)來(lái)自室外的AMC就越嚴(yán)重。

　　3.2AMC的控制

　　減少無(wú)塵車間內(nèi)的AMC應(yīng)從以下四個(gè)方面進(jìn)行控制：

　　a)控制室內(nèi)產(chǎn)生：工藝生產(chǎn)線本身是AMC最大的產(chǎn)生源，因工藝生產(chǎn)中要使用各種化學(xué)品，這些化學(xué)品或多或少的要散發(fā)到室內(nèi)空氣中形成AMC，所以首先應(yīng)從生產(chǎn)工藝上考慮盡量減少化學(xué)品的使用，另外應(yīng)控制工藝設(shè)備的制作材料、涂料的釋放氣體。無(wú)塵車間的各種建筑材料也是AMC的一大來(lái)源，建筑材料引起的AMC涉及面較廣，目前通常采取以下措施：盡量采用AMC釋放低的建筑裝修材料、涂料及密封材料，目前常用的建材中聚四氟乙烯、玻璃、不銹鋼、鋁合金、表面經(jīng)烤漆處理的金屬材料、高彈性聚氨脂涂料、環(huán)氧瓷漆等是可以接受的，而環(huán)氧樹脂涂料、硅

　　密封膠、單/雙面密封膠帶、阻燃劑已不適用了；改進(jìn)建筑材料加工工藝，提高加工精度，工程中盡量不用密封膠；潔凈系統(tǒng)中的HEPA/ULPA過(guò)濾器應(yīng)采用聚四氟乙烯(PTFE)或低硼低有機(jī)物的玻璃纖維制作，另外目前常用的DOP測(cè)試方法以及鈉焰測(cè)試也是不能接受的，SEMATECH推薦采用以去離子水霧攜帶的固態(tài)聚苯乙烯(polystyrenelatex，PSL)小球作為測(cè)試粒子；系統(tǒng)中的吸音材料盡量不用玻璃纖維，可以用發(fā)泡金屬等材料代替；上靜壓箱用無(wú)密封的烤漆板制作；制作風(fēng)管的材料必須脫脂，密封墊用丁基橡膠：無(wú)塵車間空間內(nèi)的電纜也應(yīng)采用AMC釋放低的材料制作。

　　b)控制室外侵入：首先無(wú)塵車間空間等應(yīng)密閉，使周圍環(huán)境的AMC不滲入無(wú)塵車間；其次應(yīng)防止室外空氣中的AMC進(jìn)入無(wú)塵車間內(nèi)，為此有兩個(gè)方面需要考慮，第一是新風(fēng)人口應(yīng)合理，盡量遠(yuǎn)離排風(fēng)口及其他污染源，另外建廠地點(diǎn)應(yīng)合理。第二是IC廠所在地的室外空氣中如含有對(duì)生產(chǎn)工藝敏感的AMC，則在室外空氣送入無(wú)塵車間前應(yīng)進(jìn)行可靠的處理，根據(jù)室外空氣中AMC的種類、濃度以及工藝要求在新風(fēng)處理機(jī)組中設(shè)置相應(yīng)的化學(xué)過(guò)濾器，也可以在新風(fēng)處理機(jī)組中設(shè)淋洗裝置加以去除。

　　c)控制擴(kuò)散：對(duì)于生產(chǎn)中必須要使用化學(xué)品的工藝設(shè)備應(yīng)盡量采取密閉措施，并設(shè)置可靠的排風(fēng)，以減少化學(xué)品的散發(fā)。另外合理的氣流組織對(duì)防止擴(kuò)散也很重要，潔凈系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮減少各區(qū)域的氣流交叉。

　　d)化學(xué)過(guò)濾：采取了以上措施雖然可以降低無(wú)塵車間內(nèi)的AMC濃度，但不可能完全杜絕AMC的產(chǎn)生，而有些生產(chǎn)工序?qū)MC又比較敏感，雖然潔凈系統(tǒng)中裝有HEPA/ULPA過(guò)濾器，該過(guò)濾器對(duì)于過(guò)濾灰塵粒子有效果，但對(duì)于AMC幾乎不起作用，所以有些生產(chǎn)區(qū)域還應(yīng)設(shè)置化學(xué)過(guò)濾器，以去除無(wú)塵車間內(nèi)的AMC。通常做法是在FFU的HFPA/ULPA過(guò)濾器與風(fēng)機(jī)之間增設(shè)化學(xué)過(guò)濾器，針對(duì)區(qū)域一般是勻膠、顯影區(qū)以及CVD區(qū)。

　　4、無(wú)塵車間排煙問(wèn)題

　　“潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范”(GB50073_200l)[3]對(duì)潔凈廠房疏散走廊明確提出了機(jī)械排煙要求，但塒于無(wú)塵車間沒(méi)有明確規(guī)定一定要設(shè)機(jī)械排煙，實(shí)際工程中各地消防部門對(duì)于IC廠房無(wú)塵車間是否設(shè)排煙的問(wèn)題上要求也不一致；但8”、12”IC生產(chǎn)企業(yè)的業(yè)主通常會(huì)將整個(gè)廠房進(jìn)行投保，由于IC生產(chǎn)中要使用多種易燃的氣體和液體，保險(xiǎn)商一般均要求無(wú)塵車間設(shè)置機(jī)械排煙措施，否則增加保費(fèi)。所以在8”、12”IC工程中，無(wú)塵車間機(jī)械排煙經(jīng)常是不可回避的問(wèn)題。IC廠房無(wú)塵車間國(guó)內(nèi)外目前常用的排煙方式有兩種：即下排煙和上排煙。

　　4.1下排煙方式

　　下排煙一般是在無(wú)塵車間回風(fēng)下夾層或回風(fēng)豎井內(nèi)設(shè)置排煙口，當(dāng)無(wú)塵車間或無(wú)塵車間下夾層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，則打開(kāi)排煙口，開(kāi)啟排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙，此時(shí)新風(fēng)機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行，往無(wú)塵車間上夾層內(nèi)補(bǔ)充新風(fēng)，并通過(guò)必要的閥門切換使上夾層與無(wú)塵車間和下夾層隔開(kāi)，上夾層內(nèi)新風(fēng)由FFU送入室內(nèi)。采用下排煙必須有以下條件，即無(wú)塵車間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，無(wú)塵車間頂部FFU下吹的斷面風(fēng)速必須大于煙氣上升的速度，否則煙氣會(huì)在無(wú)塵車間頂部積聚。通常FFU下吹速度為0.25～0.5m/s．而火災(zāi)的熱釋放率只要大于3kW，煙氣的上升速度就會(huì)大于0.5m/S[4]，所以下排煙方式只是在無(wú)塵車間發(fā)生小火災(zāi)時(shí)有效。下排煙方式最近幾年在國(guó)外的一些IC廠房中得到應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)工程中用得較少。

　　4.2上排煙方式

　　上排煙是在無(wú)塵車間吊頂上設(shè)置排煙口，通過(guò)排煙風(fēng)管將各排煙口連接至排煙風(fēng)機(jī)，當(dāng)無(wú)塵車間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，打開(kāi)排煙口，開(kāi)啟排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙，排煙時(shí)新風(fēng)機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行，向回風(fēng)豎井內(nèi)補(bǔ)風(fēng)．上排煙方式無(wú)塵車間內(nèi)煙氣上升氣流和排煙氣流方向一致，排煙效果比較理想，目前在工程中得到廣泛的應(yīng)用。但采用上排煙方式實(shí)際工程中通常會(huì)出現(xiàn)以下兩個(gè)問(wèn)題，第一個(gè)問(wèn)題是排煙口的布置，在非單向流無(wú)塵車間中比較好解決，由于頂部的FFU沒(méi)有滿布，只需在盲板處設(shè)排煙口即可；而單向流無(wú)塵車間由于頂部滿布FFU，且IC廠房的無(wú)塵車間跨度都很大，只在側(cè)面布置排煙口又

　　不能滿足要求，所以不可避免會(huì)出現(xiàn)的要在滿布FFU的無(wú)塵車間吊頂上設(shè)置排煙口，據(jù)了解目前已有一些制造公司開(kāi)發(fā)出FFU和排煙口結(jié)合在一起的產(chǎn)品，使這問(wèn)題得以解決。第二個(gè)問(wèn)題是排煙分區(qū)問(wèn)題，目前8”、12”lC生產(chǎn)廠房無(wú)塵車間基本上

　　都采用Ballroom方式，潔凈面積達(dá)l萬(wàn)多平方米的無(wú)塵車間幾乎沒(méi)有分隔，而工藝生產(chǎn)又都采用自動(dòng)物料處理系統(tǒng)(AMHS)，各生產(chǎn)區(qū)域頂部都設(shè)有縱橫交錯(cuò)的吊掛傳輸系統(tǒng)(OHT)，劃分排煙分區(qū)確實(shí)比較困難，實(shí)際工程中經(jīng)常將整個(gè)Ballroom視為一個(gè)區(qū)，這又會(huì)面臨排煙量極大的問(wèn)題，為減少排煙系統(tǒng)風(fēng)量，在某些工程中將工藝設(shè)備局部排風(fēng)系統(tǒng)兼作排煙，但排風(fēng)系統(tǒng)的管道、配件及設(shè)備應(yīng)滿足排煙要求。

　　5、結(jié)語(yǔ)

　　目前8”、12”IC產(chǎn)業(yè)住中國(guó)大陸的發(fā)展只是剛剛起步，由于該產(chǎn)業(yè)符合新型工業(yè)化的要求，LE得到國(guó)家和地J政府的大力支持，預(yù)計(jì)住未來(lái)的幾年內(nèi)將會(huì)得到快速的發(fā)展，而8”、12”IC生產(chǎn)對(duì)無(wú)塵車間空氣潔凈度等各項(xiàng)指標(biāo)有極嚴(yán)格的要求，無(wú)塵車間又是能耗大戶，所以設(shè)計(jì)該類廠房無(wú)塵車間時(shí)應(yīng)進(jìn)行多方案比較，在滿足工藝生產(chǎn)要求的前提下，綜合考慮可靠性、靈活性、安全性、能源效率、初投資等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　參考文獻(xiàn)

　　l高砂熱學(xué)公司有關(guān)資料

　　2曹芳海，鄭名山等風(fēng)機(jī)一濾網(wǎng)機(jī)蛆技術(shù)與無(wú)塵室氣流過(guò)濾循環(huán)節(jié)能探討CRA.2001.No.5

　　3國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范>.GB50073-2001

　　4黃雅慧.無(wú)塵車間火災(zāi)煙流控制技求介紹．2000.03.30

　　5陳霖新等編著.潔凈廠房設(shè)計(jì)與施工．化工出版社，2002

　　6W.WHYTF.CleanroomDesign.SecondEdition.JohnWitey＆SonsLtd.1999