ЧТО ВЫ ИЩЕТЕ?
Настройка чистое помещение для полупроводников Переход от ISO 3 к ISO 6 требует точного проектирования компоновки, при этом площадь покрытия потолочных воздухораспределительных устройств должна составлять от 85% до 100% для ISO 3, от 60% до 80% для ISO 4 и от 30% до 50% для ISO 5, обеспечивая при этом скорость воздухообмена и равномерность ламинарного воздушного потока.
Данное техническое руководство охватывает проектирование и расчеты систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК), необходимые для предприятий по производству полупроводников. В нем подробно изложены требования ISO к чистоте при фотолитографии, травлении и упаковке, а также объяснена математическая формула для Вентиляторный фильтрующий блок (FFU) потолочное покрытие и решает критически важные проблемы вибрации, шума и равномерности воздушного потока. Это руководство предназначено для инженеров производственных площадок, проектировщиков технологических процессов и консультантов по системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в чистых помещениях, которым необходимо строить или оптимизировать сверхчистые производственные помещения для микроэлектроники.
Производство полупроводников — один из наиболее экологически чувствительных промышленных процессов. Поскольку ширина затворов транзисторов уменьшается до субнанометровых размеров, даже одна субмикронная частица может перекрыть линии цепи на кремниевой пластине, что приведет к дефекту всего микрочипа. Следовательно, полупроводниковые заводы делятся на несколько строго контролируемых зон в зависимости от чувствительности конкретного процесса:
Фотолитография («Желтая комната»): это сердце производства, где схемы проецируются на кремниевые пластины. Из-за крайней уязвимости этого этапа зоны фотолитографии должны соответствовать стандартам ISO класса 3 или ISO класса 4. В этих зонах требуется строгое желтое освещение (для предотвращения преждевременного воздействия химических веществ фоторезиста) и абсолютный контроль над молекулярным загрязнением воздуха (МЗВ) и летучими органическими соединениями (ЛОС), а также контроль за частицами.
Травление и химическое осаждение из газовой фазы (CVD): Процесс удаления материала и нанесения тонких химических пленок на подложку требует чистоты класса ISO 4 или ISO 5. Частицы могут блокировать травильные газы или внедряться в молекулярные слои полупроводника.
Сборка, упаковка и тестирование (завершающий этап): После того, как пластины разрезаны на отдельные кристаллы, они помещаются в защитные корпуса. Этот этап менее подвержен воздействию субмикронных частиц и обычно проводится в чистых помещениях класса ISO 5 или ISO 6.
| Целевой класс ISO | Типичный полупроводниковый процесс | Покрытие потолка FFU | Класс фильтрации (EN 1822) | Рекомендуемый ACH | Тип воздушного потока |
| Класс ISO 3 | Фотолитография (ядро экспонирования усовершенствованного узла) | от 85% до 100% | U15-U16 ULPA | от 360 до 600+ | Однонаправленный / Ламинарный |
| Класс ISO 4 | Усовершенствованное мокрое травление, ионная имплантация | от 60% до 85% | U15 ULPA | от 300 до 540 | Однонаправленный / Ламинарный |
| Класс ISO 5 | CVD, эпитаксиальное осаждение, резка на задней стороне кристалла. | от 30% до 60% | H14 HEPA до U15 | 240–480 | Однонаправленный / Ламинарный |
| Класс ISO 6 | Упаковка интегральных схем, тестирование, хранение фотошаблонов. | от 15% до 30% | H14 HEPA | от 60 до 120 | Неоднонаправленный |
В полупроводниковом производстве механическая вибрация является критически важной проблемой. Фотолитографические машины используют высокоточные линзы и лазеры для травления схем с точностью до нанометра. Вибрации от двигателей, установленных на потолке, могут легко передаваться через потолочную решетку к несущим конструкциям и полу, вызывая размытие изображения во время экспозиции пластин.
Для предотвращения проблем, связанных с микровибрациями, на предприятиях по производству полупроводников необходимо внедрить ряд инженерных мер безопасности: 1. Структурная изоляция: Потолочная решетка чистого помещения должна быть структурно изолирована от основного железобетонного каркаса здания. Вентиляторы FFU должны быть подвешены к вторичной стальной несущей решетке, которая полностью отделена от несущей конструкции литографического оборудования. 2. Динамическая балансировка: Каждый вентилятор и рабочее колесо FFU должны пройти высокоточную динамическую балансировку. Класс балансировки должен соответствовать стандартам ISO 1940 G2.5, что ограничивает остаточный дисбаланс и предотвращает микровибрации. 3. Двигатели с низким уровнем вибрации: Следует выбирать бесщеточные двигатели EC. Эти двигатели работают более плавно и производят значительно меньше вибрации, чем традиционные асинхронные двигатели переменного тока, которые страдают от электромагнитного проскальзывания и физического износа ротора.
В чистых помещениях для производства полупроводников крайне важно поддерживать ламинарный (однонаправленный) поток воздуха. Скорость нисходящего потока должна быть равномерной по всей площади потолка, чтобы предотвратить турбулентность, которая может задерживать частицы и вызывать их оседание на открытых кремниевых пластинах. - Стандарт скорости воздушного потока: для классов ISO от 3 до 5 номинальная скорость нисходящего потока должна поддерживаться на уровне 0,45 м/с (90 футов в минуту). - Предел равномерности воздушного потока: максимально допустимое отклонение скорости нисходящего потока по потолку составляет ±20% (от 0,36 до 0,54 м/с). Любое большее отклонение может создавать локальные перепады давления, приводящие к рециркуляционным вихрям, которые удерживают частицы пыли во взвешенном состоянии над технологическим оборудованием.
Компания KLC International производит высокопроизводительные вентиляционно-фильтрующие установки, специально разработанные для сложных условий эксплуатации современных полупроводниковых заводов. Наши системы имеют ряд ключевых технических особенностей:
•Низкий уровень шума: в воздухонагревателях KLC FFU используются аэродинамически оптимизированные рабочие колеса и встроенные акустические камеры, позволяющие поддерживать уровень шума ниже 53 дБ(А) при номинальной скорости 0,45 м/с, что имеет решающее значение для комфорта оператора на крупных производственных площадках, содержащих тысячи устройств.
•Высокоточный контроль вибраций: Каждый полупроводниковый FFU от KLC оснащен динамически сбалансированными рабочими колесами из алюминиевого сплава, сертифицированными по стандартам ISO 1940 G2.5, что гарантирует отсутствие микровибраций, передаваемых на чувствительное литографическое оборудование.
•Сверхэффективная технология EC: в теплообменных станциях KLC используются высокоэффективные двигатели EC, достигающие КПД до 88%, что снижает тепловыделение и энергопотребление в системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха на производстве.
•Система группового управления RS485: Производственные предприятия могут координировать и контролировать более 10 000 фильтрующих блоков из центральной диспетчерской. Система поддерживает протокол Modbus/RS485, что позволяет осуществлять мониторинг скорости вращения двигателей, перепадов давления и электрических неисправностей в режиме реального времени, а также автоматическую компенсацию скорости при загрузке фильтров.
Для чистой комнаты класса ISO 3 требуется почти полное покрытие FFU (Full-Outdoor Filter) для поддержания строгого вертикального однонаправленного ламинарного воздушного потока. При покрытии на 85–100% потолок превращается в сплошную мембрану из ULPA-фильтров, что обеспечивает равномерное движение воздуха вниз поршнеобразным образом. Этот постоянный нисходящий поток мгновенно удаляет любые частицы из чувствительных зон литографии, предотвращая их боковое распространение.
Фильтр HEPA H14 имеет эффективность ≥99,995% для частиц размером 0,3 микрона. Фильтр ULPA U15 (сверхнизкопроникающий воздушный фильтр) обеспечивает эффективность ≥99,9995% при наиболее проникающем размере частиц (MPPS), который обычно составляет от 0,12 до 0,17 микрона. На передовых полупроводниковых заводах, где частицы размером до 0,1 микрона могут привести к выходу чипа из строя, для зон литографии и диффузии требуются фильтры ULPA U15 или U16.
Летучие органические соединения (ЛОС) и молекулярные загрязнители воздуха (МЗВ) могут вступать в химические реакции с кремниевыми пластинами или конденсироваться на оптических линзах в литографических установках, вызывая помутнение и дефекты. Для контроля этого процесса в полупроводниковых фильтрах FFU часто используется двухступенчатая система фильтрации: слой активированного угля или химический сухой фильтрующий слой перед фильтром ULPA для улавливания органических газов, кислот и щелочей.
Стандартная целевая влажность составляет 45% относительной влажности ± 5%. Если влажность падает ниже 40%, может накапливаться статическое электричество, вызывая электростатический разряд (ЭСР), который может повредить микросхемы или притянуть частицы пыли к пластинам. Если влажность превышает 50%, водяной пар может конденсироваться на химических фоторезистах, вызывая нарушения адгезии и способствуя коррозии металлических слоев печатных плат.
Ручная балансировка тысяч отдельных блоков невозможна. Инженеры используют цифровые системы группового управления, подключенные к блокам обработки воздуха с электродвигателями. Система управления обменивается данными по RS485 или Ethernet, позволяя техническим специалистам вводить целевую скорость воздушного потока для различных зон. Затем система автоматически регулирует скорость каждого блока обработки воздуха и контролирует показания датчиков давления для поддержания равномерного и сбалансированного воздушного потока по всему цеху.
Фальшпол с перфорированными плитками имеет решающее значение для поддержания ламинарного воздушного потока. Поток воздуха, идущий вниз от установленных на потолке воздухоочистительных установок, проходит через эти перфорированные плитки в подпольное пространство, откуда он возвращается обратно через боковые вентиляционные шахты в потолочное пространство. Это предотвращает соприкосновение воздуха с твердым полом и создание турбулентных циркуляций, которые могли бы задерживать частицы в рабочей зоне.
В двигателях с электронным управлением используется электронная коммутация вместо физических щеток, что исключает механический износ и образование угольной пыли. Они также работают при гораздо более низкой температуре, что снижает тепловую нагрузку на системы охлаждения чистого помещения, и могут регулироваться с высочайшей точностью от 0% до 100% скорости, что позволяет системе группового управления поддерживать точные скорости воздушного потока.
Вентиляторы KLC FFU используют комбинацию динамически сбалансированных рабочих колес, легких алюминиевых корпусов вентиляторов и внутренних резиновых виброизоляторов, которые отделяют двигатель от корпуса вентилятора. Это гарантирует, что любые остаточные микровибрации, создаваемые двигателем, поглощаются внутри устройства, предотвращая их передачу на потолочную решетку или стены чистого помещения.
Проектирование чистой комнаты для производства полупроводников требует точного баланса между высокоэффективной фильтрацией, равномерным потоком воздуха и строгим контролем вибрации. Чтобы гарантировать соответствие вашего производства строгим стандартам ISO 3–ISO 6 без ущерба для выхода годной продукции, сотрудничайте с производителем, который может предоставить высокоэффективные блоки обработки материалов с электродвигателями и интегрированными системами группового управления.
Для высокопроизводительного, маловибрационного и энергоэффективного оборудования для чистых помещений полупроводниковой промышленности ознакомьтесь с полным ассортиментом продукции KLC International. Посетите сайт.KLC InternationalЧтобы ознакомиться с техническими характеристиками, загрузить чертежи FFU CAD и проконсультироваться с нашей командой инженеров по применению микроэлектроники.
Поддерживается сеть IPv6
