洁净室介绍PPT课件

什么是洁净室？洁净室洁净室Cleanroom:空气悬浮粒子浓度空气悬浮粒子浓度受控的房间。它受控的房间。它的建造和使用应减少室内诱入、产生滞留粒子。室内的建造和使用应减少室内诱入、产生滞留粒子。室内其它有关参数如其它有关参数如温度温度、湿度湿度、压力压力等按要求进行控制。等按要求进行控制。摘自GB50073-2001洁净厂房设计规范由于半导体工业所制作的集成电路元件尺寸越来越小，在一块小小的芯片上，整合了许许多多的元器件，因此在制造的过程中就必须防止外界杂质污染源(包括尘埃、金属离子、各类有机物等)，因为这些污染源可以造成元器件性能的劣化及产品成品率和可靠性的降低。所以制造集成电路必须在洁净的环境中进行，以尽量将污染源和硅片隔离。背景背景半导体工厂洁净室示意图5. 2 m5. 2 m4.8 m5. 5 m1. 310 m (33 ft)10 m (33 ft)72 m (236,2 ft)0.0m22 m (74 ft)楼梯间回风Cl. 100turbulent回风区工艺真空管路补充气体工艺原料供应主管路洗涤塔排风扇工艺原料主供应系统Level 1LowerSubfabLevel 2Level 30.6 m排风扇钢结构微环境（Class 1,SMIF 静压箱 水泥覆盖防水保温镀锌浪板独立过滤风扇天花吊顶系统高架地板架子格钢结构特殊气体气柜无尘电梯人员操作区（Class 100)洁净室的空调系统及其气流组织形式Cleanroom洁净室洁净室利用风管上送侧排为非单向流洁净室易控制大范围的空气流动利用风管和地板上送下回为混合流洁净室适合有较高洁净度和较大热负荷要求的洁净室但必须确保架空地板高度Cleanroom洁净室洁净室Cleanroom洁净室洁净室利用FFU和地板上送下回易形成垂直单向流适合有较高洁净度要求的洁净室但必须确保架空地板高度直接利用空调箱侧送侧回不能形成同一方向气流，是乱流适合洁净度要求不高的洁净室洁净室的构造是怎样的？低中高设备费用循环风量较少运行成本最低对生产设备的发热、排热进行分别处理，可以降低运行成本生产设备的发热即为空调的热负荷，运行成本最高运行成本2050次/h通道内200400次/h，下降风速0.25-0.45m /s；其它区域100200次/h400500次/h、下降风速0.45m/s换气次数10,000100,000级室内洁净度不高易受作业人员的活动而导致洁净度下降110,000级洁净通道内为高洁净度区域可以减少作业人员对洁净度的影响11000级室内全部为高洁净度区域易受作业人员的活动而导致洁净度下降洁净度洁净室气流方式流程图乱流方式部分层流方式全面垂直层流方式比较项目洁净室的洁净度是如何确定的？10000000001101001000100001000000.010.1110颗粒直径（m）颗粒数量（个）Class1Class10Class100Class1000Class100000.51立方英尺为单位空间立方英尺为单位空间直径直径0.5微米的尘埃粒子为比较标准微米的尘埃粒子为比较标准Class 1：大于：大于0.5微米的粒子少于微米的粒子少于1个个Class 10：大于：大于0.5微米的粒子少于微米的粒子少于10个个Class 100：大于：大于0.5微米的粒子少于微米的粒子少于100个个Class 1000：大于：大于0.5微米的粒子少于微米的粒子少于1000个个Class 10000：大于：大于0.5微米的粒子少于微米的粒子少于10000个个在太平洋中游弋的一条鲣鱼在太平洋中游弋的一条鲣鱼在某一次研讨会上，讲师说到净化厂房的净化度时，举在某一次研讨会上，讲师说到净化厂房的净化度时，举了了 “在太平洋中游弋的一条鱼在太平洋中游弋的一条鱼”的例子来比喻的例子来比喻“浮游在浮游在空气中的灰尘空气中的灰尘”，其寓意是要让大家亲身感觉到半导体，其寓意是要让大家亲身感觉到半导体洁净室方面的那种极其洁净的程度。那么，不妨以洁净室方面的那种极其洁净的程度。那么，不妨以ISO 1ISO 1级的洁净度为例来计算一下就知道了。级的洁净度为例来计算一下就知道了。洁净度洁净度1 1级的上限是级的上限是1m1m3 3空气中空气中0.1m0.1m粒子粒子1010个，即浮个，即浮游粒子在空气中的体积比为游粒子在空气中的体积比为5.245.241/10211/1021。根据世界地根据世界地理知识，可查到太平洋的面积为理知识，可查到太平洋的面积为1650016500万万kmkm2 2、平均深度、平均深度为为4282m4282m、体积为、体积为7070070700万万kmkm3 3。因此，如果用与因此，如果用与ISO 1ISO 1级洁净度相同的粒子比例进行换算，级洁净度相同的粒子比例进行换算，7070070700万万kmkm3 3的的5.245.2410-2110-21仅仅3.73.7 , , 3.73.7也就大约相当也就大约相当于一条鲣鱼的体积。于一条鲣鱼的体积。如果，我们把自己置身于微米世界之中，我想大家就不如果，我们把自己置身于微米世界之中，我想大家就不难亲身感受到在世界第一大洋难亲身感受到在世界第一大洋“太平洋中游弋的一条太平洋中游弋的一条鲣鱼鲣鱼”是一种什么样的感觉了吧。是一种什么样的感觉了吧。尘埃粒子直径的示意图尘埃粒直径（单位：尘埃粒直径（单位：m）0.00010.0010.010.11.010100100010000香烟的烟香烟的烟颜料颜料烟烟硅砂硅砂花粉花粉植物孢子植物孢子水泥水泥人的头发人的头发重工业发出的粒子重工业发出的粒子病毒病毒细菌细菌化学物质化学物质0.5 m洁净室的洁净度是如何维持的？Cooling Coil干式冷盘管干式冷盘管Fab生产层生产层Sub-Fab下技术层下技术层Chamber回风静压室回风静压室Shaft回风井道回风井道Fan Filter Unit风机过滤单元风机过滤单元Cleanroom洁净室洁净室Chamber回风静压室回风静压室AHU空调机空调机Duct风管风管HEPA Filter高效过滤器高效过滤器High Efficiency Particulate Air Filter密封条外框过滤器介质波浪型隔离体褶皱状滤纸外框热溶胶热溶胶（多处加工）外框滤纸ULPA Filter高效过滤器高效过滤器Ultra Low Penetration Air Filter灰尘是如何去除的呢？过滤器去除灰尘的效率如何呢？（举例）名称灰尘粒径捕集率HEPA高效0.30m99.9799.999ULPA超高效99.9995%以上0.15m灰尘又是如何产生的呢？25357825空气中漏入空气中漏入原料中带入原料中带入设备运转产生设备运转产生生产过程产生生产过程产生人员因素造成人员因素造成摘自GB50073-2001洁净厂房设计规范洁净室的四原则1 1、增大换气次数、增大换气次数2 2、设备发尘部位应有排气、设备发尘部位应有排气3 3、室内的气流形式应使得灰尘难以在产品上附着、室内的气流形式应使得灰尘难以在产品上附着不将灰尘带入不将灰尘带入不让灰尘产生不让灰尘产生不让灰尘堆积不让灰尘堆积迅速排除灰尘迅速排除灰尘1 1、过滤器本身及外框无漏风、过滤器本身及外框无漏风2 2、洁净室需保持一定的正压、洁净室需保持一定的正压3 3、作业人员需穿洁净服并经风淋、作业人员需穿洁净服并经风淋4 4、带入的工具、材料等必须擦洗干净、带入的工具、材料等必须擦洗干净1 1、正确穿着洁净服、正确穿着洁净服2 2、不使用容易发尘的物品及材料、不使用容易发尘的物品及材料3 3、减少不必要的人员走动、减少不必要的人员走动4 4、不用的物品严禁带入、不用的物品严禁带入1 1、清扫作业不留死角，特别是不易清扫的角落和设备周围、清扫作业不留死角，特别是不易清扫的角落和设备周围2 2、尽量减少风管、配管暴露于洁净室内、尽量减少风管、配管暴露于洁净室内3 3、实施标准化的清扫作业、实施标准化的清扫作业除了灰尘还要防止什么呢？酸、碱酸、碱SOX、NH3、HCl、HF等等有机物有机物VOC DBP等等掺杂物掺杂物P、B等等金属物金属物Al、Cu、W 等等这些化学物质有什么危害呢？结合不紧密结合不紧密金属物金属物氧化膜老化氧化膜老化有机物有机物P、N翻转翻转掺杂物掺杂物保护层显影不良保护层显影不良碱性物碱性物诱发硼污染（盐酸和诱发硼污染（盐酸和PTFE反应生成硼）反应生成硼）酸型物酸型物危害危害化学物质化学物质化学物质又是如何产生的呢？大气（农药）、生产中使用的化学品、 HEPA、阻燃剂H3BO3、BF3 、H3PO4 、磷酸脂、有机磷掺杂性气体Dopants大气、生产中使用的化学品、可塑剂、硅烷、建材酞酸脂、硅氧烷、芳香族碳水化合物、脂肪族碳水化合物凝缩性有机物Condensables大气、生产中使用的化学品、作业人员NH3、NH4OH、TMAH、TMA、TEA、HMDS、CHA碱性物质Bases大气、生产中使用的化学品SOX、NOX、HCl、H3PO4、HF、HNO3、H2SO4酸性物质Acids主要来源主要来源化学物质化学物质分类分类知道洁净室内为什么要随手关门的道理了吗？知道洁净室内为什么要随手关门的道理了吗？Stepper区：区：Giga Sorb碱有机碱有机 碱碱 有机有机CVD区：区：低硼低硼ULPACVD（HSG）区：）区：Giga Sorb酸碱有机酸碱有机 碱碱 有机有机 酸酸 Stepper区：区：Giga Sorb碱有机碱有机有机有机有机有机化学物质是如何去除的呢？0102030405060708090100050100150200效率效率Gigasorb碱碱Gigasorb酸酸测试条件测试条件 :湿度：湿度：50%温度温度 : 2023C风量：风量： 2600 m3/h吸附物吸附物g化学物质去除的效率如何呢？活性炭活性炭化学过滤器化学过滤器活性炭是如何吸附化学物质的呢？活性炭的小孔组织有非常大量的内表面，约活性炭的小孔组织有非常大量的内表面，约1000M2/g吸附发生在活性炭的内表面吸附发生在活性炭的内表面被吸附的化学分子通过扩散进入活性炭庞大的小孔组织，抵达微孔。碰撞发生在微孔表面。被吸附的化学分子通过扩散进入活性炭庞大的小孔组织，抵达微孔。碰撞发生在微孔表面。活性炭通过它的弱吸引力有效地抓住化学分子活性炭通过它的弱吸引力有效地抓住化学分子物理吸附物理吸附活性炭表面和分子间的相互作用是较弱的，不可能留住较轻的不稳定化学分子活性炭表面和分子间的相互作用是较弱的，不可能留住较轻的不稳定化学分子使用精制活性炭（酸、碱、有机）使用精制活性炭（酸、碱、有机） 来对应不同的化学气体分子来对应不同的化学气体分子化学吸附化学吸附微孔微孔微孔微孔微孔微孔气流气流化学过滤器和FFU的HEPA/ULPA的安装关系举例风向风向酸化学过滤器酸化学过滤器(C)碱化学过滤器碱化学过滤器(A)有机化学过滤器有机化学过滤器(L)FFU用用ULPA过滤器过滤器有了HEPA、ULPA，还要进行新风的空气净化（湿度控制）后过滤器后过滤器除5m以上颗粒（效率82以上）预热盘管预热盘管冬季空气预热初效过滤器初效过滤器除5m以上颗粒（效率75以上）中效过滤器中效过滤器除1m以上颗粒（效率90以上）化学过滤器化学过滤器除H2S、 SOX、 NOX、除HCl、 NH3 除Cl2、 O3、HEPA过滤器过滤器除0.1m以上颗粒（效率99.999以上）再热盘管再热盘管加热空气调整温、湿度温度：21.50.5湿度：40 15水喷淋段水喷淋段除氨除悬浮物加湿空气新风新风冷却盘管冷却盘管冷却空气除湿至露点温度温度：10湿度：100变频风机变频风机排气风量补充泄漏风量补充金属网金属网防鸟防虫防漂浮物空气空气温度：温度： -540湿度：湿度： 0100SO2：10120mg/ M3 NO2：10150mg/ M3可吸入颗粒：可吸入颗粒： 10200mg/ M3大气含尘计数浓度：大气含尘计数浓度：1.3108个个/M3 温度：温度： 21.50.5湿度：湿度： 40 15洁净度：约洁净度：约Class 1等湿升温等湿升温（冬季工况）（冬季工况）等焓加湿等焓加湿冷却除湿冷却除湿等湿升温等湿升温等焓加湿等焓加湿 （夏季工况）（夏季工况）冷却除湿冷却除湿等湿升温等湿升温洁净室的温度是如何控制的？Cooling Unit 干冷盘管干冷盘管干冷盘管温差小，温度分布均匀，控制精度高主要用于小范围作业室的温度控制Air Handling Unit 空调机空调机自带循环风机，可处理风量较大主要用于较大范围用力室的温度控制洁净室的热负荷从哪里来？59%8%29%4%生产设备生产设备动力设备动力设备其它其它照明、人体、建筑物大气大气热负荷名称热负荷名称1建筑物热负荷建筑物热负荷来自建筑物外墙、屋顶等来自建筑物外墙、屋顶等2人体热负荷人体热负荷来自人体的发热来自人体的发热3照明热负荷照明热负荷来自荧光灯的辐射热来自荧光灯的辐射热4生产设备热负荷生产设备热负荷加热器、马达、泵等加热器、马达、泵等5动力设备热负荷动力设备热负荷空调机、空调机、FFU来源来源No.洁净室为什么还要控制压差？洁净室的压差就是使洁净室与周围的空间必须维持一定的静压差，洁净度不同的洁净室之间，或洁净室与一般房间之间保持适当的压差值，其目的是为了保证在洁净度等级低的区域其洁净度遭受破坏时，洁净度等级高的区域可以免受邻室的污染。知道了吗知道了吗洁净室内为什么要随手关门？洁净室内为什么要随手关门？不同洁净等级的洁净室之间应维持不小于5Pa的压差，级别高的区域为正压；洁净区与非洁净区之间也应维持不小于5Pa的压差；洁净区与室外也应维持不小于10Pa的压差。HHNEC洁净室的断面示意图P/W室Class10000D区1F C/RClass1000一般 环境通道Air ReturnC/R Sub-FabFFUCR2FClass10000A区生产栋D区支持栋CR2FClass1自动洗手装置自动洗手装置Airshower Airshower 风淋室风淋室CleanbenchCleanbench洁净工作台洁净工作台Cleanbooth Cleanbooth 层流罩层流罩Passbox Passbox 传递窗传递窗洁净室配套设施净化设施洁净室配套设施高灵敏度烟感探测器洁净室配套设施紧急排气/烟系统作业室作业室用力室用力室用力室用力室FabSub-Fab设备冷却水系统构成图泵泵板式热交板式热交水过滤器水过滤器PCW 水水 箱箱冷冻水系统1 型号：Trane2 数量： ？台：？冷量3 参数： 出水温度： ？ 回水温度：？冷冻水系统构成图至用户（送水）至用户（送水）自用户（回水）自用户（回水）洁净室的构造是怎样的？低中高设备费用循环风量较少运行成本最低对生产设备的发热、排热进行分别处理，可以降低运行成本生产设备的发热即为空调的热负荷，运行成本最高运行成本2050次/h通道内200400次/h，下降风速0.25-0.45m /s；其它区域100200次/h400500次/h、下降风速0.45m/s换气次数10,000100,000级室内洁净度不高易受作业人员的活动而导致洁净度下降110,000级洁净通道内为高洁净度区域可以减少作业人员对洁净度的影响11000级室内全部为高洁净度区域易受作业人员的活动而导致洁净度下降洁净度洁净室气流方式流程图乱流方式部分层流方式全面垂直层流方式比较项目洁净室的洁净度是如何维持的？Cooling Coil干式冷盘管干式冷盘管Fab生产层生产层Sub-Fab下技术层下技术层Chamber回风静压室回风静压室Shaft回风井道回风井道Fan Filter Unit风机过滤单元风机过滤单元Cleanroom洁净室洁净室Chamber回风静压室回风静压室AHU空调机空调机Duct风管风管这些化学物质有什么危害呢？结合不紧密结合不紧密金属物金属物氧化膜老化氧化膜老化有机物有机物P、N翻转翻转掺杂物掺杂物保护层显影不良保护层显影不良碱性物碱性物诱发硼污染（盐酸和诱发硼污染（盐酸和PTFE反应生成硼）反应生成硼）酸型物酸型物危害危害化学物质化学物质活性炭是如何吸附化学物质的呢？活性炭的小孔组织有非常大量的内表面，约活性炭的小孔组织有非常大量的内表面，约1000M2/g吸附发生在活性炭的内表面吸附发生在活性炭的内表面被吸附的化学分子通过扩散进入活性炭庞大的小孔组织，抵达微孔。碰撞发生在微孔表面。被吸附的化学分子通过扩散进入活性炭庞大的小孔组织，抵达微孔。碰撞发生在微孔表面。活性炭通过它的弱吸引力有效地抓住化学分子活性炭通过它的弱吸引力有效地抓住化学分子物理吸附物理吸附活性炭表面和分子间的相互作用是较弱的，不可能留住较轻的不稳定化学分子活性炭表面和分子间的相互作用是较弱的，不可能留住较轻的不稳定化学分子使用精制活性炭（酸、碱、有机）使用精制活性炭（酸、碱、有机） 来对应不同的化学气体分子来对应不同的化学气体分子化学吸附化学吸附微孔微孔微孔微孔微孔微孔气流气流化学过滤器和FFU的HEPA/ULPA的安装关系举例风向风向酸化学过滤器酸化学过滤器(C)碱化学过滤器碱化学过滤器(A)有机化学过滤器有机化学过滤器(L)FFU用用ULPA过滤器过滤器洁净室配套设施高灵敏度烟感探测器