潔凈室主要之作用在于控制產(chǎn)品(如硅芯片等)所接觸之大氣的潔凈度日及溫濕度,使產(chǎn)品能在一個(gè)良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造,此空間我們稱之為潔凈室。按照國際慣例,無塵凈化級(jí)別主要是根據(jù)每立方米空氣中粒子直徑大于劃分標(biāo)準(zhǔn)的粒子數(shù)量來規(guī)定。也就是說所謂無塵并非沒有一點(diǎn)灰塵,而是控制在一個(gè)非常微量的單位上。當(dāng)然這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中符合灰塵標(biāo)準(zhǔn)的顆粒相對(duì)于我們常見的灰塵已經(jīng)是小的微乎其微,但是對(duì)于光學(xué)構(gòu)造而言,哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)的灰塵都會(huì)產(chǎn)生非常大的負(fù)面影響,所以在光學(xué)構(gòu)造產(chǎn)品的生產(chǎn)上,無塵是必然的要求。
每立方米將小于0.3微米粒徑的微塵數(shù)量控制在3500個(gè)以下,就達(dá)到了國際無塵標(biāo)準(zhǔn)的A級(jí)。應(yīng)用在芯片級(jí)生產(chǎn)加工的無塵標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于灰塵的要求高于A級(jí),這樣的高標(biāo)主要被應(yīng)用在一些等級(jí)較高芯片生產(chǎn)上。微塵數(shù)量被嚴(yán)格控制在每立方米1000個(gè)以內(nèi),這也就是業(yè)內(nèi)俗稱的1K級(jí)別。
潔凈室狀態(tài)有以下三個(gè):
空氣潔凈室:已經(jīng)建造完成并可以投入使用的潔凈室(設(shè)施)。它具備所有有關(guān)的服務(wù)和功能。但是,在設(shè)施內(nèi)沒有操作人員操作的設(shè)備。
靜態(tài)潔凈室:各種功能完備、設(shè)定安裝妥當(dāng),可以按照設(shè)定使用或正在使用的潔凈室(設(shè)施),但是設(shè)施內(nèi)沒有操作人員。
動(dòng)態(tài)潔凈室:處于正常使用的潔凈室,服務(wù)功能完善,有設(shè)備和人員;如果需要,可從事正常的工作。
風(fēng)速的控制
潔凈室內(nèi)的氣流是左右潔凈室性能的重要因素,一般潔凈室的氣流速度是選0.25~0.5m/s之間,此氣流速度屬微風(fēng)區(qū)域,易受人、機(jī)器等的動(dòng)作而干擾趨于混亂、雖提高風(fēng)速可抑制此一擾亂之影響而保持潔凈度、但因風(fēng)速的提高,將影響運(yùn)轉(zhuǎn)成本的增加,所以應(yīng)在滿足要求的潔凈度水準(zhǔn)之時(shí),能以適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速供應(yīng),以達(dá)到適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速供應(yīng)以達(dá)到經(jīng)濟(jì)性效果。
另一方面欲達(dá)到潔凈室潔凈度之穩(wěn)定效果,均一氣流之保持亦為一重要因素,均一氣流若無法保持,表示風(fēng)速有異,特別是在壁面,氣流會(huì)延著壁面發(fā)生渦流作用,此時(shí)要實(shí)現(xiàn)高潔凈度事實(shí)上很困難。
垂直層流式方向要保持均一氣流必須:(a)吹出面的風(fēng)速不可有速度上的差異;(b)地板回風(fēng)板吸入面之風(fēng)速不可有速度上的差異。速度過低或過高(0.2m/s,0.7m/s)均有渦流之現(xiàn)象發(fā)生,而0.5m/s之速度,氣流則較均一,一般潔凈室,其風(fēng)速均取在0.25~0.5m/s之間。
潔凈室中的溫濕度控制
潔凈空間的溫濕度主要是根據(jù)工藝要求來確定,但在滿足工藝要求的條件下,應(yīng)考慮到人的舒適度感。隨著空氣潔凈度要求的提高,出現(xiàn)了工藝對(duì)溫濕度的要求也越來越嚴(yán)的趨勢。具體工藝對(duì)溫度的要求以后還要列舉,但作為總的原則看,由于加工精度越來越精細(xì),所以對(duì)溫度波動(dòng)范圍的要求越來越小。例如在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)的光刻曝光工藝中,作為掩膜板材料的玻璃與硅片的熱膨脹系數(shù)的差要求越來越小。直徑100 um的硅片,溫度上升1度,就引起了0.24um線性膨脹,所以必須有±0.1度的恒溫,同時(shí)要求濕度值一般較低,因?yàn)槿顺龊挂院螅瑢?duì)產(chǎn)品將有污染,特別是怕鈉的半導(dǎo)體車間,這種車間溫度不宜超過25度,濕度過高產(chǎn)生的問題更多。相對(duì)濕度超過55%時(shí),冷卻水管壁上會(huì)結(jié)露,如果發(fā)生在精密裝置或電路中,就會(huì)引起各種事故。相對(duì)濕度在50%時(shí)易生銹。此外,濕度太高時(shí)將通過空氣中的水分子把硅片表面粘著的灰塵化學(xué)吸附在表面難以清除。相對(duì)濕度越高,粘附的越難去掉,但當(dāng)相對(duì)濕度低于30%時(shí),又由于靜電力的作用使粒子也容易吸附于表面,同時(shí)大量半導(dǎo)體器件容易發(fā)生擊穿。對(duì)于硅片生產(chǎn)濕度范圍為35—45%。