無(wú)塵室技術(shù)
本文參考《半導(dǎo)體制造技術(shù)導(dǎo)論》--蕭宏【美】
無(wú)塵室是一間人造環(huán)境，室內(nèi)的粒子數(shù)目比一般環(huán)境中少很多。最初的無(wú)塵室為醫(yī)院手術(shù)室而建，可以控制空氣中引發(fā)手術(shù)后感染的細(xì)菌污染。半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展后不久，工程師便認(rèn)識(shí)到控制污染物的重要性。
嚴(yán)格的無(wú)塵室規(guī)則對(duì)于隔離污染物及防止成品率降低很有幫助。
無(wú)塵室等級(jí)的定義：
根據(jù)FED-STD-209E標(biāo)準(zhǔn)制定的空氣微粒潔凈度等級(jí)表
| 等級(jí) | 粒子總數(shù)/立方英尺 | ||||
| 0.1μm | 0.2μm | 0.3μm | 0.5μm | 5μm | |
| M-1 | 9.8 | 2.12 | 0.865 | 0.28 | |
| 1 | 35 | 7.5 | 3 | 1 | |
| 10 | 350 | 75 | 30 | 10 | |
| 100 | 750 | 300 | 100 | ||
| 1000 | 1000 | 7 | |||
| 10000 | 10000 | 70 | |||
根據(jù)ISO 14644-1 標(biāo)準(zhǔn)的空氣微粒潔凈度等級(jí)表
ISO等級(jí)序數(shù)（N） | 大于或等于表中被考慮的粒徑的最大濃度限值 （pc/m3空氣濃度限值按3.2中的公式計(jì)算） | |||||
0.1μm | 0.2μm | 0.3μm | 0.5μm | 1μm | 5μm | |
ISO Class 1 | 10 | 2 | ||||
ISO Class 2 | 100 | 24 | 10 | 4 | ||
ISO Class 3 | 1 000 | 237 | 102 | 35 | 8 | |
ISO Class 4 | 10 000 | 2 370 | 1 020 | 352 | 83 | |
ISO Class 5 | 100 000 | 23 700 | 10 200 | 3 520 | 832 | 29 |
ISO Class 6 | 1 000 000 | 237 000 | 102 000 | 35 200 | 8 320 | 293 |
ISO Class 7 | 352 000 | 83 200 | 2 930 | |||
ISO Class 8 | 3 520 000 | 832 000 | 29 300 | |||
ISO Class 9 | 35 200 000 | 8 320 000 | 293 000 | |||
注：兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的使用的單位不同， 換算之后是不等同的。
潔凈室：空氣懸浮粒子濃度受控的房間。它的建造和使用應(yīng)減少室內(nèi)誘入、產(chǎn)生及滯留粒子。室內(nèi)其他有關(guān)參數(shù)如溫度、濕度、壓力等按要求進(jìn)行控制。
無(wú)塵室的地板通常是很高的孔狀框型地板，以便空氣能夠從天花板垂直流動(dòng)到制造和設(shè)備區(qū)的底部區(qū)域，當(dāng)氣流回送到無(wú)塵室時(shí)，將通過(guò)微粒空氣過(guò)濾器除去氣流所帶的大部分微粒。
為了達(dá)到比100級(jí)（FED-STD-209E標(biāo)準(zhǔn)）還要高的潔凈度，維持線(xiàn)性直線(xiàn)氣流、避免空氣擾動(dòng)非常重要?？諝鈹_流會(huì)將墻壁、天花板、桌子和工具表面上的微粒帶入空氣中，而且使得微粒不容易靜止。但通過(guò)線(xiàn)性氣流后，空氣中的微粒就能很快被氣流帶走。等級(jí)100為線(xiàn)性氣流和擾動(dòng)氣流的分界線(xiàn)，也是無(wú)塵室成本中的一個(gè)重點(diǎn)。使用擾動(dòng)氣流可以達(dá)到低于100級(jí)的潔凈度，其成本比線(xiàn)性氣流低。
無(wú)塵室內(nèi)的氣壓一直維持在比非無(wú)塵室區(qū)域高的狀態(tài)，以避免開(kāi)門(mén)時(shí)空氣流入帶進(jìn)微粒。同樣的原理也用于無(wú)塵室內(nèi)的不同等級(jí)區(qū)域。較高等級(jí)區(qū)域的氣壓比較低等級(jí)區(qū)域的氣壓高。由于溫度、氣流速度和濕度變化都會(huì)對(duì)表面微粒形成擾動(dòng)，所以無(wú)塵室內(nèi)的所有空氣狀態(tài)都必須嚴(yán)格控制。
嚴(yán)格管理無(wú)塵室并減少因污染而造成的成品率損失非常重要。人體會(huì)散發(fā)出許多微粒，而且也是鈉元素的主要來(lái)源，鈉會(huì)造成移動(dòng)離子污染，因此，無(wú)塵室內(nèi)的工作人員必須穿著特別設(shè)計(jì)的服裝。以前操作人員是主要的污染來(lái)源，所以有些工廠甚至限制無(wú)塵室中的工作人員數(shù)目以控制污染。無(wú)塵室服飾的改良和嚴(yán)格的無(wú)塵室穿衣程度已大幅降低了無(wú)塵室中工作人員造成的污染。正確的穿著無(wú)塵衣和脫無(wú)塵衣程序都是無(wú)塵室規(guī)定的重要組成部分。
一般生產(chǎn)工廠要求人員再進(jìn)入無(wú)塵室前先經(jīng)過(guò)空氣淋浴，讓高壓氣流將無(wú)塵衣的表面微粒吹走。為了達(dá)到最好的效果，工作人員在高壓氣流吹送時(shí)應(yīng)該舉起雙臂并緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)身體。有些生產(chǎn)工廠就免去了這些過(guò)程，但有些工廠卻要求工作人員做兩次空氣淋浴，然后員工才能進(jìn)入無(wú)塵室。
脫去無(wú)塵衣的程序幾乎是穿上無(wú)塵衣程序的反動(dòng)作。工作人員首先脫下長(zhǎng)靴，然后是無(wú)塵衣和頭套，并且通常將它們掛在衣架上以供下次使用。無(wú)塵室的服裝通常交給專(zhuān)業(yè)清洗店每周清洗。有些生產(chǎn)廠使用一次性的無(wú)塵服飾，這些服裝在用過(guò)后就丟掉。一旦出了更衣室，工作人員便將頭套和乳膠手套脫下丟棄，鞋套通常是最后脫下，有些工廠會(huì)回收亞麻手套。
一旦進(jìn)入無(wú)塵室，操作人員就必須以平穩(wěn)的步伐行走，跑步或跳躍都可能擾動(dòng)地板、墻壁和天花板表面上的微粒。無(wú)塵室中只要極少的椅子，因?yàn)楫?dāng)有人坐下或起身時(shí)都會(huì)造成椅子表面上的微粒脫離。無(wú)塵室內(nèi)椅子較少，也不準(zhǔn)有人坐在桌子上或依靠著墻壁。一般的紙張會(huì)帶有細(xì)小的纖維碎片，因此室內(nèi)只能使用無(wú)塵室專(zhuān)用的紙張。對(duì)于第一級(jí)或高于第一級(jí)的無(wú)塵室，不允許使用紙張，所有的資料都會(huì)以的電子檔的形式保存在電腦中。
移動(dòng)粒子污染是集成電路生產(chǎn)中的另一個(gè)問(wèn)題，如果操作人員的手套接觸到皮膚，就必須立刻換上一雙新的手套或?qū)⑿碌氖痔字苯犹自谂K手套上。同樣，如果工作人員咳嗽時(shí)用手掩口，他們就應(yīng)立刻更換乳膠手套，因?yàn)閺目谇粐姵龅母邏簹饬骺赡軙?huì)使唾液穿透口罩，按照嚴(yán)格要求，工作人員咳嗽前就應(yīng)離開(kāi)制造區(qū)，在無(wú)塵室中嚴(yán)禁飲食。
無(wú)塵室的工作人員不允許使用化妝品、香水、古龍水或乳液，因?yàn)檫@些東西釋放出微粒造成污染。技術(shù)人員不可以戴隱形眼鏡，因?yàn)樯a(chǎn)工廠中的微量氯氣可能會(huì)和隱形眼鏡生產(chǎn)化學(xué)反應(yīng)而傷害眼睛。無(wú)塵室和臨近的建筑都是禁煙區(qū)，吸煙的無(wú)塵室員工被鼓勵(lì)戒煙，因?yàn)榧词共僮魅藛T抽完了香煙，還是有可能釋放出先前吸入的微粒。
關(guān)于無(wú)塵技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
ISO 14644-1潔凈室及相關(guān)控制環(huán)境國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
JGJ 71-90潔凈室施工及驗(yàn)收規(guī)程
GB 50472-2008 電子工業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范
GB 50073-2001潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范
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