eng
Выпуск #9/2018
Быков Александр Викторович, Высоких Юрий Евгеньевич, Картавцев Владимир Сергеевич, Краснобородько Сергей Юрьевич
Требования к инженерной инфраструктуре создаваемых производств микро- и наноэлектронных компонентов
Требования к инженерной инфраструктуре создаваемых производств микро- и наноэлектронных компонентов
Просмотры: 1934
При проектировании современных производств микро- и наноэлектронных компонентов необходимо учитывать ряд требований, от которых зависит правильная работа инженерных систем и возможность создания производства.
УДК 697.941/624.92.01
DOI: 10.22184/1993-8578.2018.82.217.219
УДК 697.941/624.92.01
DOI: 10.22184/1993-8578.2018.82.217.219
Теги: clean rooms deionized water micro- and nanoelectronic components microclimate process gases деионизованная вода микро- и наноэлектронные компоненты микроклимат технологические газы чистые производственные помещения
Современные производства микро- и наноэлектронных компонентов требуют создания специальной инженерной инфраструктуры, предъявляющей специальные требования к чистоте производственной среды, параметрам микроклимата, технологическим средам и т. д.
Стоит отметить ряд ключевых требований, которые необходимо учитывать на этапах проектирования, реконструкции и техперевооружения высокотехнологичных и наукоемких производств:
требование к чистоте производственных участков и рабочих зон;
требования к подготовке воздуха производственных участков;
требования к подготовке технологических газов и химреактивов;
требования к подготовке деионизованной воды.
ТРЕБОВАНИЕ К ЧИСТОТЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УЧАСТКОВ И РАБОЧИХ ЗОН
Объемно-планировочные решения здания должны определяться пространственной взаимосвязью функциональных зон: административно-бытовой, производственной, складской, технической.
Классы чистоты производственных участков, размещаемых в чистых помещениях (ЧП), задаются технологическими требованиями.
Чистые помещения (ЧП), размещаемые в производственной зоне, могут располагаться по принципу:
двухсторонней или односторонней гребенки относительно проходного чистого коридора;
зального типа с невыгороженной проходной зоной.
Размещаемые на основном производственном этаже ЧП, расположенные по принципу гребенки, связываются между собой чистым проходным коридором. По характеру планировочной взаимосвязи ЧП с чистым проходным коридором следует применять:
при ширине здания 18 м и более двухстороннюю схему размещения ЧП относительно чистого проходного коридора;
при ширине здания менее 18 м одностороннюю схему размещения ЧП относительно чистого проходного коридора.
Смежно с ЧП на основном производственном этаже размещаются сервисные (технические) помещения, которые имеют самостоятельные выходы в технические коридоры.
ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ ВОЗДУХА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УЧАСТКОВ
Параметры технологического микроклимата в ЧП определяются техническими условиями на производимое изделие и технологией его изготовления. Кратность воздухообменов по помещениям определяется с учетом установленных нормативных требований.
Производственные участки обеспечиваются эффективной системой кондиционирования воздуха и вытяжной вентиляции с системой контроля и управления микроклиматом. Система контроля обеспечивает измерение температуры, влажности, скорости воздушного потока, эффективности фильтрации, перепада давления на фильтрах и перепада давления между соседними ЧП.
В ЧП для исключения проникновения загрязненного воздуха поддерживается избыточное воздушное давление по сравнению с окружающим пространством. Избыточное давление в смежных ЧП выбирается в пределах от 5–25 Па так, чтобы более высокому классу чистоты соответствовала большая величина избыточного давления.
В ЧП основных производственных участков рекомендуется использовать открытую рециркуляцию воздуха через смежные сервисные (технические) помещения, кроме технически обоснованных случаев, учитывающих токсичность и взрывоопасность применяемых материалов и технологических сред. Для участков жидкостной химической обработки и приготовления химических растворов не рекомендуется использовать рециркуляцию воздуха. Для участков фотолитографии рекомендуется использовать рециркуляцию воздуха закрытого типа через выгороженные вентиляционные шахты.
Как правило, в системах кондиционирования для ЧП:
классов чистоты от 9 ИСО до 5 ИСО используют 3-ступенчатую фильтрацию воздуха (не считая возможной дополнительной фильтрации на рабочем месте);
классов чистоты от 4 ИСО до 1 ИСО используют 4-ступенчатую фильтрацию воздуха (не считая возможной дополнительной фильтрации на рабочем месте).
Система фильтрации воздуха включает грубую фильтрацию (классы фильтров G и F) и тонкую фильтрацию (классы фильтров EPPA, HEPPA, ULPA). Предварительная грубая фильтрация 1-й и 2-й ступеней снижает засорение последующих дорогостоящих тонких фильтров 3-й и 4-й ступеней фильтрации и продлевает в несколько раз их срок службы.
ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОВ И ХИМРЕАКТИВОВ
В технологических процессах производств микро- и наноэлектронных компонентов применяется большое количество магистральных и специальных электронных газов и жидкостных химреактивов, которые доставляются до технологического оборудования с помощью трубопроводных распределительных сетей.
В качестве источников магистральных газов (азот, водород, кислород, аргон, гелий) используют, как правило, установки заводского изготовления. Газовые установки размещают на территории предприятий на подготовленных площадках. В качестве источника сжатого воздуха используют безмасляные компрессоры, устанавливаемые в компрессорных помещениях.
В качестве источников специальных электронных газов используют газовые баллоны, устанавливаемые в газобаллонные шкафы, которые размещаются в соответствующих газобаллонных помещениях.
В качестве источников специальных технологических химреактивов используют химические емкости, устанавливаемые в химические шкафы, которые размещаются в соответствующих технических помещениях.
Магистральные трубопроводы технологических газов и жидкостных химикатов прокладывают вне производственных зон ЧП, в зоне технических коридоров.
Распределительные газовые и жидкостные химические трубопроводы прокладываются в сервисных или технических зонах под фальшполом, за исключением пожароопасных и взрывоопасных газов и жидкостей, трубопроводы которых должны прокладываться в видимой зоне производственных, сервисных и технических помещений. Распределительные газовые и химические шкафы и панели, как правило, устанавливаются в смежных сервисных и технических зонах ЧП.
Сети распределения технологических газовых и жидкостных сред прокладываются, как правило, на самостоятельных общих подвесках горизонтально или вертикально.
Токсичные баллонные газы прокладываются коаксиальными трубопроводами, жидкостные химикаты, как правило, прокладываются труба в трубе.
Трубопроводы распределения кислорода нужно прокладывать на адекватном расстоянии от огнеопасных газов, обычно с другой стороны подвески.
Трубопроводы распределения водорода нужно прокладывать на адекватном расстоянии от прочих огнеопасных газов и кислорода, обычно с вводом его непосредственно в помещение потребления. Транзитная прокладка трубопроводов водорода через помещения, где он не используется, запрещена. На вводе в здание на трубопроводе водорода следует устанавливать два последовательных автоматических отсечных клапана.
Вакуумные системы направляют послепроцессные следы токсичных и взрывопожароопасных технологических газов и их соединений в скрубберы для нейтрализации и последующего удаления вытяжной вентиляцией. На скрубберы подключаются и системы продувки вышеуказанных газов.
ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ ДЕИОНИЗОВАННОЙ ВОДЫ
Сверхчистая вода (UPW) является водой, которая производится в соответствии с жесткими требованиями к количеству посторонних примесей. В РФ используется термин «деионизованная вода» (DI), который согласно устаревшему советскому ОСТ 11-029.003-80 предъявляет к воде требования по удельному сопротивлению, перманганатной окисляемости, содержанию кремниевой кислоты, железа, меди, микроорганизмов и микрочастиц. Других отечественных нормативных документов, регламентирующих качество сверхчистой воды в микроэлектронике в полупроводниковой промышленности, пока не выпущено.
Неотъемлемыми элементами станций получения сверхчистой воды, помимо ионного обмена, ультрафиолетовой обработки и различных видов фильтрации, стали системы обратного осмоса, электродеионизации, вакуумной дегазации, применяемые на различных этапах обработки.
Сверхчистая вода максимальной очистки применяется в микроэлектронике в основном на критичных операциях отмывки после химической обработки, для приготовления химических растворов, там, где даже самые минимальные количества примесей в воде могут привести к фатальным последствиям для конечного продукта.
В докладе рассмотрены и систематизированы основные факторы, влияющие на качество проектирования, реконструкции и техперевооружения производств микро- и наноэлектронных компонентов и дальнейшую правильную работу инженерных систем, представлены актуальные решения.
Стоит отметить ряд ключевых требований, которые необходимо учитывать на этапах проектирования, реконструкции и техперевооружения высокотехнологичных и наукоемких производств:
требование к чистоте производственных участков и рабочих зон;
требования к подготовке воздуха производственных участков;
требования к подготовке технологических газов и химреактивов;
требования к подготовке деионизованной воды.
ТРЕБОВАНИЕ К ЧИСТОТЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УЧАСТКОВ И РАБОЧИХ ЗОН
Объемно-планировочные решения здания должны определяться пространственной взаимосвязью функциональных зон: административно-бытовой, производственной, складской, технической.
Классы чистоты производственных участков, размещаемых в чистых помещениях (ЧП), задаются технологическими требованиями.
Чистые помещения (ЧП), размещаемые в производственной зоне, могут располагаться по принципу:
двухсторонней или односторонней гребенки относительно проходного чистого коридора;
зального типа с невыгороженной проходной зоной.
Размещаемые на основном производственном этаже ЧП, расположенные по принципу гребенки, связываются между собой чистым проходным коридором. По характеру планировочной взаимосвязи ЧП с чистым проходным коридором следует применять:
при ширине здания 18 м и более двухстороннюю схему размещения ЧП относительно чистого проходного коридора;
при ширине здания менее 18 м одностороннюю схему размещения ЧП относительно чистого проходного коридора.
Смежно с ЧП на основном производственном этаже размещаются сервисные (технические) помещения, которые имеют самостоятельные выходы в технические коридоры.
ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ ВОЗДУХА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УЧАСТКОВ
Параметры технологического микроклимата в ЧП определяются техническими условиями на производимое изделие и технологией его изготовления. Кратность воздухообменов по помещениям определяется с учетом установленных нормативных требований.
Производственные участки обеспечиваются эффективной системой кондиционирования воздуха и вытяжной вентиляции с системой контроля и управления микроклиматом. Система контроля обеспечивает измерение температуры, влажности, скорости воздушного потока, эффективности фильтрации, перепада давления на фильтрах и перепада давления между соседними ЧП.
В ЧП для исключения проникновения загрязненного воздуха поддерживается избыточное воздушное давление по сравнению с окружающим пространством. Избыточное давление в смежных ЧП выбирается в пределах от 5–25 Па так, чтобы более высокому классу чистоты соответствовала большая величина избыточного давления.
В ЧП основных производственных участков рекомендуется использовать открытую рециркуляцию воздуха через смежные сервисные (технические) помещения, кроме технически обоснованных случаев, учитывающих токсичность и взрывоопасность применяемых материалов и технологических сред. Для участков жидкостной химической обработки и приготовления химических растворов не рекомендуется использовать рециркуляцию воздуха. Для участков фотолитографии рекомендуется использовать рециркуляцию воздуха закрытого типа через выгороженные вентиляционные шахты.
Как правило, в системах кондиционирования для ЧП:
классов чистоты от 9 ИСО до 5 ИСО используют 3-ступенчатую фильтрацию воздуха (не считая возможной дополнительной фильтрации на рабочем месте);
классов чистоты от 4 ИСО до 1 ИСО используют 4-ступенчатую фильтрацию воздуха (не считая возможной дополнительной фильтрации на рабочем месте).
Система фильтрации воздуха включает грубую фильтрацию (классы фильтров G и F) и тонкую фильтрацию (классы фильтров EPPA, HEPPA, ULPA). Предварительная грубая фильтрация 1-й и 2-й ступеней снижает засорение последующих дорогостоящих тонких фильтров 3-й и 4-й ступеней фильтрации и продлевает в несколько раз их срок службы.
ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОВ И ХИМРЕАКТИВОВ
В технологических процессах производств микро- и наноэлектронных компонентов применяется большое количество магистральных и специальных электронных газов и жидкостных химреактивов, которые доставляются до технологического оборудования с помощью трубопроводных распределительных сетей.
В качестве источников магистральных газов (азот, водород, кислород, аргон, гелий) используют, как правило, установки заводского изготовления. Газовые установки размещают на территории предприятий на подготовленных площадках. В качестве источника сжатого воздуха используют безмасляные компрессоры, устанавливаемые в компрессорных помещениях.
В качестве источников специальных электронных газов используют газовые баллоны, устанавливаемые в газобаллонные шкафы, которые размещаются в соответствующих газобаллонных помещениях.
В качестве источников специальных технологических химреактивов используют химические емкости, устанавливаемые в химические шкафы, которые размещаются в соответствующих технических помещениях.
Магистральные трубопроводы технологических газов и жидкостных химикатов прокладывают вне производственных зон ЧП, в зоне технических коридоров.
Распределительные газовые и жидкостные химические трубопроводы прокладываются в сервисных или технических зонах под фальшполом, за исключением пожароопасных и взрывоопасных газов и жидкостей, трубопроводы которых должны прокладываться в видимой зоне производственных, сервисных и технических помещений. Распределительные газовые и химические шкафы и панели, как правило, устанавливаются в смежных сервисных и технических зонах ЧП.
Сети распределения технологических газовых и жидкостных сред прокладываются, как правило, на самостоятельных общих подвесках горизонтально или вертикально.
Токсичные баллонные газы прокладываются коаксиальными трубопроводами, жидкостные химикаты, как правило, прокладываются труба в трубе.
Трубопроводы распределения кислорода нужно прокладывать на адекватном расстоянии от огнеопасных газов, обычно с другой стороны подвески.
Трубопроводы распределения водорода нужно прокладывать на адекватном расстоянии от прочих огнеопасных газов и кислорода, обычно с вводом его непосредственно в помещение потребления. Транзитная прокладка трубопроводов водорода через помещения, где он не используется, запрещена. На вводе в здание на трубопроводе водорода следует устанавливать два последовательных автоматических отсечных клапана.
Вакуумные системы направляют послепроцессные следы токсичных и взрывопожароопасных технологических газов и их соединений в скрубберы для нейтрализации и последующего удаления вытяжной вентиляцией. На скрубберы подключаются и системы продувки вышеуказанных газов.
ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ ДЕИОНИЗОВАННОЙ ВОДЫ
Сверхчистая вода (UPW) является водой, которая производится в соответствии с жесткими требованиями к количеству посторонних примесей. В РФ используется термин «деионизованная вода» (DI), который согласно устаревшему советскому ОСТ 11-029.003-80 предъявляет к воде требования по удельному сопротивлению, перманганатной окисляемости, содержанию кремниевой кислоты, железа, меди, микроорганизмов и микрочастиц. Других отечественных нормативных документов, регламентирующих качество сверхчистой воды в микроэлектронике в полупроводниковой промышленности, пока не выпущено.
Неотъемлемыми элементами станций получения сверхчистой воды, помимо ионного обмена, ультрафиолетовой обработки и различных видов фильтрации, стали системы обратного осмоса, электродеионизации, вакуумной дегазации, применяемые на различных этапах обработки.
Сверхчистая вода максимальной очистки применяется в микроэлектронике в основном на критичных операциях отмывки после химической обработки, для приготовления химических растворов, там, где даже самые минимальные количества примесей в воде могут привести к фатальным последствиям для конечного продукта.
В докладе рассмотрены и систематизированы основные факторы, влияющие на качество проектирования, реконструкции и техперевооружения производств микро- и наноэлектронных компонентов и дальнейшую правильную работу инженерных систем, представлены актуальные решения.
Отзывы читателей
