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生产环境

2022-04-26
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       随着半导体制程技术的飞速发展,芯片线宽已经进入纳米级,相应的产品对半导体产品生产环境的要求也越来越高,因此半导体净化工程洁净室内系统的运行状态对硅芯片品质和通过率的影响举足轻重,净化洁净室的洁净等级也须有一个公认的标准,比如以Class10为例,意谓在单位立方英寸的洁净室空间内,平均只有粒径0.5微米以上的粉尘10粒。所以Class后头数字越小,洁净度越佳,当然其造价也越昂贵。

       在半导体制造业中,由于其昂贵设备的min感性和制造过程的复杂性,工厂的布局变得不可以轻易更改,初始的不合理布局结果会导致庞大的物料搬运成本、无效的生产以及重新布局时所需要的大量成本。特别是迅速发展的亚微米工艺对生产场所空气洁净度要求特别高,所有半导体制程设备都须安置在隔绝粉尘进入的密闭空间中,这样,工厂投产以后整体生产系统才能发挥大的生产效能。
       国内曾统计过,在没有洁净级别的要求的环境下生产MOS电路管芯的合格率10%~15%,64为储存器仅2%。目前在精密机械、半导体、宇航、原子能等工业中应用洁净室已相当普遍,洁净室系统为整条生产线提供洁净的环境,是硅芯片赖以生产加工基本的条件。为营造洁净室的环境,我们不仅需要赛纳威研发生产的多通道远程遥测激光尘埃粒子计数器及远程监控系统来为用户提供实时准确地远程测量所监控环境的微粒数量和净化等级,并根据不同需要增加或减少控制终端,实现7*24实时远程自动监测,通过RJ45网络接口、WiFi、485(moudbus)等,将数据送给PC终端,显示当前监测环境的洁净状况,还要根据建造厂家及其相关的技术与使用管理办法来监督半导体工厂生产系统。
       1、内部要保持大于一大气压的环境,以确保粉尘只出不进。所以需要大型鼓风机,将经滤网的空气源源不绝地打入洁净室中。
       2、为保持温度与湿度的恒定,大型空调设备须搭配于前述之鼓风加压系统中。换言之,鼓风机加压多久,冷气空调也开多久。
       3、所有气流方向均由上往下为主,尽量减少突兀之室内空间设计或机台摆放调配,使粉尘在洁净室内回旋停滞的机会与时间减至低程度。
       4、所有建材均以不易产生静电吸附的材质为主。
       5、人事物进出,都须经过空气吹浴 (air shower) 的程序,将表面粉尘先行去除。
       6、人体及衣物的毛屑是一项主要粉尘来源,为此务必严格要求进出使用人员穿戴无尘衣,除了眼睛部位外,均需与外界隔绝接触 (在次微米制程技术的工厂内,工作人员几乎穿戴得像航天员一样。
       7、除了空气外,水的使用也只能限用去离子水 (DI water, de-ionized water)。一则防止水中粉粒污染晶圆,二则防止水中重金属离子,如钾、钠离子污染金氧半 (MOS) 晶体管结构之带电载子信道 (carrier channel),影响半导体组件的工作特性。去离子水以电阻率 (resistively) 来定义好坏,一般要求至17.5MΩ-cm以上才算合格;为此需动用多重离子交换树脂、RO逆渗透、与UV紫外线**等重重关卡,才能放行使用。由于去离子水是佳的溶剂与清洁剂,其在半导体工业之使用量惊人!
       8、洁净室所有用得到的气源,包括吹干晶圆及机台空压所需要的,都得使用氮气 (98%),吹干晶圆的氮气甚至要求99.8%以上的高纯氮!
       以上八点说明是基本的要求,另还有污水处理、废气排放的环保问题,再需要大笔的建造与维护费用,总而言之,半导体生产行业是高污染行业,要严抓相关企业的污染治理,洁净室的使用在半导体芯片等行业是不可或缺的!







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