万级无尘室无尘室简介

无尘室(Clean Room)，亦称为无尘室或清净室。它是污染控制的基础。没有无尘室，污染敏感零件不可能批量生产。在 FED-STD-2里面，无尘室被定义为具备空气过滤、分配、优化、构造材料和装置的房间，其中特定的规则的操作程序以控制空气悬浮微粒浓度，从而达到适当的微粒洁净度级别。无尘室是指将一定空间范围内之空气中的微粒子、有害空气、细菌等之污染物排除，并将室内之温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内，而所给予特别设计之房间。

世界各国均有自定规格，但普遍依据美国联邦政府颁布的标准【Federal Standard (FS) 209E, 1992】，可将无尘室分为六级。分别是1级、10级、100级、1000级、10000级、100000级，如果无尘室的等级只用尘粒数目来叙述，则可假设尘粒的尺寸为0.5μm，例如，1级、10级、100级无尘室最大尘粒数目分别小于或等于1颗、10颗、100颗，如果尘粒尺寸不是0.5μm，无尘室等级应以在一特定尘粒尺寸的级数来表示。例如：10级在0.2μm(尘粒尺寸在0.2μm或更大下，密度不大于75颗/立方英尺)，1级在0.1μm(尘粒尺寸在0.1μm或更大下，密度不大于35颗/立方英尺)。

一,隔间

二,风系统

三,水系统

四,空调控制系统

五,其他系统

万级无尘室隔间分为三大部分,更衣室,千级区和百级区,更衣室与千级区, 千级区和百级区均设风淋室(airshower), 无尘室与室外设有物品出入通道传递箱(passbox).当人员进入无尘室时,首先要经过风淋室,对人体所带的灰尘吹淋,减少人员带入无尘室的灰尘. 传递箱则是对物品灰尘进行吹淋,达到落尘的效果.

风系统流程图

系统采用的是全新风空调箱+FFU系统.

<1>全新风空调箱结构

<2>FFU:(FAN FILTER UNIT) 即风机和过滤器

千级区过滤器采用HEPA,过滤效率99.997%,百级区过滤器采用ULPA,过滤效率99.9995%

水系统流程图(现场画)

冰水系统分为一次侧和二次侧.

一次侧冰水水温7-12度,供给空调箱和风机盘管,二次侧冰水12-17度供给干盘管系统.

一次侧冰水和二次冰水为两个不同的回路,之间由板式换热器连接.

板式换热器原理(现场画图).

干盘管:不结露的盘管,因无尘室温度在22度,其露点温度12度左右,故7度冰水不能直接进入无尘室,所以进干盘管的冰水温度在12-14度.

温度:干盘管系统控制

湿度:空调箱调节通过感测的信号,控制三通阀开度来调节空调箱盘管进水量

正压:空调箱调节,根据静压感测的信号,自动调节空调箱马达变频器的频率,从而调节进入室内的新风量.

不只是空调系统, 无尘室系统中还包括有真空,空压,氮气,纯水,废水,二氧化碳系统,制程排气系统,

1.气流速度及其均匀度检测，这项检测是无尘室效果的其他各项检测的前提，这项检测的目的是为了明确单向流无尘室工作区的平均气流通度及其均匀性。

2.系统或房间的风量检测。

3.室内洁净度的检测。洁净度的检测是为了确定洁净环境可达到的空气洁净度级别，可采用粒子计数器检测。

4.自净时间的检测。通过确定自净时间，查明洁净室内部发生污染时恢复其原有洁净度的能力。

5.气流流型检测。

6.噪声的检测。

7.照度的检测。照度检测的目的是为了判明洁净室的照度水平和照度的均匀性。

8.振动的检测。振动检测的目的是为了判明无尘室各表明的振动幅度。

9.温、湿度的检测。温、湿度检测的目的是把温度、湿度调整到一定限度内的能力。其内容包括检测无尘室的送风温度，检测有代表性测点的空气温度，检测无尘室中心点的空气温度，检测敏感元件处的空气度，检测室内空气相对温度，检测回风温度。

10.总风量和新风量的检测。

依据美国联邦政府颁布的标准[Federal Standard (FS) 209E, 1992]，可将无尘室分为六级。分别是1级、10级、100级、1000级、10000级、100000级。

如果无尘室的等级只用尘粒数目来叙述，则可假设尘粒的尺寸为0.5?m，例如，1级、10级、100级无尘室最大尘粒数目分别小于或等于1颗、10颗、100颗，如果尘粒尺寸不是0.5?m，无尘室等级应以在一特定尘粒尺寸的级数来表示。

例如：10级在0.2?m(尘粒尺寸在0.2?m或更大下，密度不大于75颗/立方英)，1级在0.1?m(尘粒尺寸在0.1?m或更大下，密度不大于35颗/立方英)而集成电路制造所需的无尘室之洁净度必须优于1000级。

为保持无尘室的洁净度，进出的人员有一定的穿著规定；10000与100000级，必须穿著长袍无尘衣、无尘鞋、带帽子与面罩；1000级(含)以上，需穿著特殊的洁净连身衣、无尘鞋将全身裹住，并带上手套和面罩，下表为无尘室清洁度的定义：

所谓的无尘室是一个人造的环境，里面含有的粒子远低于一般的环境，随着集成电路技术的快速成长，也增加了对制造环境(无尘室)洁静度的需求，在工业上即使粒子之尺寸小于1微米，也可能阻碍产品的运作或降低其寿命。

由于纳米技术的兴起，造成半导体关键尺寸持续缩小，集成电路积集度不断的增加，尘粒更容易使芯片失效或可靠度恶化。例如当金属尘粒地落到金属导线时，就可能会使金属导线形成短路。又如果有酸性的离子化合物尘粒掉在金属导线上，可能将其腐蚀，所以无尘室为集成电路制造不可或缺的要素。

万级无尘室静电库仑力

在静电库仑力的作用下，吸附的粉尘、污物造成元器件增大泄漏或形成短路，使性能受损，成品率和可靠性大大下降。如粉尘粒径>100μm，铝线宽度约100μm，氧化膜厚度在50μm时，最易使产品报废。现在线径更细，氧化膜很薄，粒径很小的尘粒子就会损害元器件，这种情形多发生在腐蚀清洗、光刻、点焊和封装等工艺过程中。

静电放电ESD

万级无尘室ESD引起EMI其电磁波的前后峰较尖，信号强，相当于电路中几伏的能量，频率跨越几MH2甚几百MH2的强大噪声，可能引起元器件损坏，设备和传感器不正常工作，甚至引起设备死机。

ESD引起的EMI还会引发错误信号的输入，或发生锁存现象。如无尘车间中，将晶圆片的EMIF箱放在钢的手推车上，晶圆片的ESD会通过电感传给手推车，车轮是绝缘的，则EMI的扩散会引起晶圆片处理机死机。

电击人体

万级无尘室元器件的绝缘氧化膜被击穿，引线被烧断或线间熔断。若人体带上10KV（100PF）的静电荷，触摸器件脚时发生ESD，其向大地瞬间形成脉冲放电电流峰值可达20A（10~100s），不要说高密度，细线径，薄SiO2膜的Lsi、Vlsi，就是一般IC、MOS都会遭受损坏。

一般说器件绝缘栅SiO2薄膜的耐压场强是E=（5-10）×106V/cm，如果器件SiO2膜厚度取1000，其器件输入脚施加50V-100V以上的静电压就将会被击穿，而人体带静电超过50V、100V是极平常的。

造成噪声、发射电磁波干扰

人体的ESD或对人体的ESD当超过人体电击极限电流5mA以上时，人都会有各种伤害感觉，造成工作人员的情绪不安，操作错误。

万级无尘室净化原理及技术参数

万级无尘室原理：

气流→初效空气处理→空气调节→中效空气处理→风机加压送风→净化送风管道→高效送风口→洁净室→带走尘埃（细菌） → 回风夹道→新风、初效空气处理。重复以上过程，即可达到净化目的。

万级无尘室净化技术参数：

换气次数：十万级10－15次/小时；

万级15－25次/小时；

千级50－52次/小时;

百级操作台断面风速0.25-0.35m/s；

压差：主车间对相邻洁净房间≥5Pa；洁净房间对非洁净区≥10Pa；

温度:冬季＞16℃±2℃；夏季 ＜26℃±2℃；

相对湿度：45－65％（RH）；

噪声≤65dB（A）；

新风补充量：总送风量的20％－30％；

照度：≥300Lux。

万级无尘室结构材料：

1.万级无尘室的墙、顶板材料一般采用50mm厚的夹芯彩钢板、净化专用的氧化铝型材制造。门采用净化密闭门，窗采用铝合金玻璃固定窗。

2.地面采用环氧自流平或高级耐磨塑料洁净地板。

3.净化通风管道选用镀锌薄钢板制作，并采用“PEF”阻燃型的保温板做保温。