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          潔凈廠房設計規范新國標推動潔凈技術邁上新臺階

          發布日期:2019-05-18  閱讀量:667

          潔凈技術與電子產品生產技術是相互促進、共同發展起來的。新國標滿足了新時期電子產品生產對潔凈技術的要求。新國標的實施使我國潔凈技術邁上新臺階。


          潔凈生產環境(潔凈廠房、潔凈室)先后使用過“無塵室”、“無窗廠房”、“密閉廠房”、“空氣懸浮粒子受控的房間”等概念。潔凈廠房的設計建造和使用應做到不引入或少引入微粒,不產生或少產生微粒,不滯留或少滯留微粒。此外,潔凈廠房還對溫度、濕度、壓力等參數按產品生產要求進行控制。而根據產品生產要求需對潔凈室內的氣流分布、氣流速度以及噪聲、振動、靜電等進行控制。


          產品生產推動潔凈技術演進


          國內外潔凈技術的發展都是隨著科學技術的發展和產品生產的更新換代,特別是軍事工業、電子、航天和生物醫藥等工業的發展而不斷演進的,F代工業產品和現代科學實驗活動要求微型化、精密化、高純度、高質量和高可靠性。以微型化為例,電子計算機從當初放置在若干個房間內龐大的機組發展到今天的便攜式筆記本。與此同時,它內部所使用的電子元器件也從電子管到半導體分立器件,再到集成電路和極大規模集成電路;集成電路的線寬也已從幾微米發展到當今45納米。這些新科技產品要求具有嚴格的潔凈生產環境。潔凈技術便是根據產品生產對潔凈生產環境中污染物的控制要求、控制方法以及控制設施等日益嚴格的要求不斷發展而來的。


          潔凈技術是一門綜合技術,其核心技術包括生產工藝技術及其工藝設計、空氣凈化、潔凈建筑以及各類產品生產所需的專業技術(如微電子產品生產所需的高純物質——— 高純水、高純氣、高純化學品的相關專業技術等)。這些專業技術在潔凈室設計中都是不可缺少的,它們必須密切配合,圍繞著產品生產的需要,相互協調、統籌安排。潔凈廠房的設計和建造就是要在做好各相關專業設計的基礎上,做好各項安全設施——— 消防、防火、防爆、安全報警,確保潔凈室的安全運行。與此同時,它還要處理好電源、冷源、熱源等動力供應,節約能源;安排好各類配管配線,確保各種流體介質的輸送質量,減少材料消耗,方便施工安裝和運行維護。


          微電子對潔凈技術提出新要求


          電子產品,尤其是微電子產品生產依賴于潔凈技術的發展,或者說潔凈技術的發展是由微電子產品的更新換代推動發展起來的。


          電子產品潔凈廠房對空氣潔凈度和各類雜質的控制有嚴格的要求。半導體集成電路制造是一種高科技制造技術。它是利用高精密機器設備,將物理、化學、電子以及機械等技術融合應用于產品制造過程。為了獲得微電子產品的高質量和高成品率,必須嚴格控制芯片缺陷。而導致芯片缺陷的因素十分復雜,其污染源可能來自空氣中的粒子或加工過程中使用的各類工藝介質中的雜質、清洗用純水中的雜質以及工具等帶來的雜質污染等。生產環境控制就是對與產品生產過程相關的各類污染物進行控制。其中,對生產環境中微粒的控制是十分重要的內容。當前45nm的極大規模集成電路已投入生產,要求潔凈室的空氣潔凈度控制在ISO1級或ISO2級,微粒粒徑控制在0.03微米。隨著集成度的不斷提高、加工尺寸日益微細化,集成電路生產過程不僅對空氣潔凈度等級提出越來越高的要求,也對整個產品生產過程中微粒的黏附、化學污染物、芯片的損傷等問題提出越來越高的要求。近年來的實踐表明,帶入潔凈室或潔凈室產生的污染以及空氣中的NOX、SOX 、Na+、Cl-等,超細玻璃纖維制品中的硼和DOP粒子,操作人員自身產生的NH4+、Na+等,潔凈室建造材料散發的各種有機物、金屬離子等,生產過程使用溶劑、洗滌液散發的各種化學污染物等對生產過程都有很大的影響。為此,去除化學分子態污染物的空氣凈化裝置、技術措施以及相應的檢測手段正被廣泛應用。


          以微電子產品為代表的電子產品,其生產過程中廣泛應用了高精密制造設備,這使電子工業潔凈廠房的形式、構造和整體建造成本都發生了極大的變化。電子工業潔凈廠房采用多功能組合式建筑形式日益增多,電子產品生產工藝及其制造設備的集成化、過程控制自動化水平日益提高,安全設施日益完善,生產過程所需的作業人員大大減少,這些都提高了電子產品生產過程的穩定性和安全可靠性,為生產環境創造了良好的條件。


          電子產品不僅對生產環境的空氣潔凈程度有嚴格要求,而且還對與生產過程直接接觸的各種高純介質——高純水、高純氣體、高純化學品等的雜質含量等有十分嚴格的要求。某些電子產品對振動、靜電、電磁干擾、電力供應等也有較為嚴格的要求。為此,電子工業潔凈廠房一般配備下列設施,如凈化空調系統、專用凈化設備、噪聲控制設備、防微振設備、防靜電設備、防電磁干擾設備、電氣、照明、高純物質(高純水、高純氣、高純化學品)供應設備、報警系統、節能設施以及通信設施等。微電子產品的微細化,要求供應純度極高的氣體、化學品和純水。目前納米級集成電路芯片生產要求氣體中雜質的濃度要控制到19-9級或10-12級,要求超純水的電阻率為18MΩ·cm,雜質濃度為19-9級或10-12級。


          新國標推動潔凈技術上臺階


          基于上述電子工業潔凈廠房的特點,現有國家標準《潔凈廠房設計規范》(GB50073)中的有關規定已不能滿足需要,尤其是涉及化學分子污染物的控制以及安全、消防等方面的規定(如潔凈建筑防火與疏散、易燃易爆氣體和化學品的貯存輸送、安全消防報警設施等)。由國家住房和城鄉建設部和國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布,并從2009年7月1日實施的國家標準《電子工業潔凈廠房設計規范》(GB50472),正是以現代電子工業潔凈廠房的特點和工程實踐為依據,結合我國電子工業潔凈廠房設計建造和運行的實際情況,廣泛調研、整理相關的專題報告和測試資料,認真總結多年來電子工業潔凈廠房設計建造和運行方面的經驗,廣泛征求了國內有關單位的意見制定而成的。國家標準《電子工業潔凈廠房設計規范》(GB50472)共分15章和4個附錄。主要內容有:總則、術語、電子產品生產環境設計要求、總體設計、工藝設計、潔凈室建筑設計、空氣凈化和空調通風設計、給水排水設計、純水供應、氣體供應、化學品供應、電氣設計、防靜電與接地設計、噪聲控制以及微振控制等。該規范是強制性標準,其中設有強制性條文近50條,在規范中黑體字的條文為強制性條文,必須嚴格執行。


          所有進行電子工業潔凈廠房設計建造的單位和相關科技人員都應認真執行、實施規范中的強制條文。與此同時,推薦性條文的各項規定使電子工業潔凈廠房的設計、建造有法可依,有章可循。我們希望通過認真執行、實施國家標準《電子工業潔凈廠房設計規范》(GB50472),使我國電子工業潔凈廠房的設計建造達到更高的水平。同時,我們也希望在新國標實施中得到各有關單位、科技人員的修改和補充意見,使之不斷完善。


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