國內半導體行業(yè)近幾年來(lái)的發(fā)展令人注目,特別是大型芯片制造企業(yè)在上海等沿海地區蓬勃發(fā)展。集成電路(IC)制造潔凈廠(chǎng)房是滿(mǎn)足半導體制造工藝需求的潔凈室，該潔凈室對環(huán)境潔凈度、溫濕度、振動(dòng)、ESD(靜電控制)、AMC(氣態(tài)分子級污染物)控制等都有一定的要求。相對于其他工業(yè)潔凈室，集成電路制造潔凈室有面積大、潔凈等級高、溫濕度控制精度高等特點(diǎn)。接下來(lái)介紹①潔凈空調系統②超純凈水制造系統③化學(xué)品供應系統④供氣、廢水處理系統⑤供電、環(huán)保及管路布置系統。
1、潔凈空調系統潔凈空調系統是潔凈工程不可或缺的重要部分，其運行狀態(tài)的好壞關(guān)系著(zhù)潔凈環(huán)境能否達到標準，并直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。潔凈室空調系統的施工有別于一般空調系統，其施工程序是否依照作業(yè)規定和施工品質(zhì)良好與否，直接影響了日后潔凈室潔凈度的品質(zhì)與驗收。潔凈室空調的施工程序和要點(diǎn)如下：①工程負責人及作業(yè)者應絕對防止工程現場(chǎng)的污染。②空調風(fēng)管及調節器應在干凈的場(chǎng)所先行打造、包裝、再運到現場(chǎng)組裝。③管路制作完成，須以有機溶劑內外擦拭再以PVC包裝后搬入現場(chǎng)。④空調箱組裝施工時(shí)應隨時(shí)保持清潔，施工完成須全面清潔和以有機溶劑獲清潔劑擦拭再密封，避免受污染。⑤過(guò)濾網(wǎng)與框體間的間隙需限制在最小。⑥施工工具應保持清潔⑦空調箱內高效率過(guò)濾網(wǎng)應留在最后階段再安裝，安裝時(shí)要精確不漏氣。⑧空調箱處排水管需設有U型落水管，利于排水。⑨風(fēng)管完成后，宜先做氣密實(shí)驗。
2、超純凈水制造系統集成電路工廠(chǎng)的純水制備系統應根據原水水質(zhì)及工藝生產(chǎn)設備要求的超純水水質(zhì)來(lái)確定，一般由下列4部分組成：預處理系統、一次純水處理系統、超純水制取系統、回收水系統預處理的目的是去除水中所含的懸浮物、膠體、高分子有機物等雜質(zhì)。需要指出的是，活性炭對去除TOC有非常好的效果，但它也往往成為微生物的滋生地。因此，在預處理系統中采用活性炭處理單元時(shí)，應將活性炭處理單元的進(jìn)水調成酸性，以防止微生物滋生。在超純水制備的一次純水處理系統中，往往要使用反滲透裝置(RO)，且反滲透膜多以交聯(lián)芳香族聚酰胺復合膜為主，這類(lèi)膜的不足之處在于：抗氧化性差，氧化性物質(zhì)能導致膜聚合物分解，而活性炭恰恰對水中余氯、過(guò)氧水等氧化性物質(zhì)有良好的去除效果。因此，在超大規模集成電路超純水制備的預處理系統中采用活性炭處理單元是十分必要的。 超純水制取系統是為了去除一次純水處理系統中殘留的微量雜質(zhì)而設置的，值得注意的是，超純水制取系統在去除水中各種雜質(zhì)的同時(shí)，如何保證去除設備因自身材質(zhì)而引起的污染應引起人們的高度關(guān)注。也就是說(shuō)，一個(gè)完整的超純水系統，不但要有合理的制水流程，而且還要對每個(gè)處理設備自身的微量溶出問(wèn)題進(jìn)行研究。此外，超純水的輸送方法，配管、閥門(mén)材質(zhì)的選定也應引起人們的高度重視。超大規模集成電路清洗設備要求的水質(zhì)幾乎均為超純水，這些清洗設備用水點(diǎn)的排水幾乎全部可以回收，經(jīng)回收處理后的水一部分可以作為冷卻塔和廢氣洗滌塔的補水，另一部分可以與超純水制備預處理系統的出水一起進(jìn)入預處理水池，作為超純水制備的補充水。目前，在實(shí)際工程中，水的回收率可以達到70%。要使回收水系統達到良好的處理效果，除了需要確定合理的處理流程外，生產(chǎn)設備排水的分類(lèi)收集也是非常重要的，這樣做，可以防止高濃度TOC和其他不純物質(zhì)進(jìn)入回收水系統。
3、化學(xué)品供應系統傳統的晶圓代工廠(chǎng)廠(chǎng)務(wù)化學(xué)系統和ＬＣＤ廠(chǎng)的廠(chǎng)務(wù)化學(xué)品供應系統類(lèi)似。其兩大特點(diǎn)是：一為供應系統不對供應的化學(xué)品產(chǎn)生污染；二是要配合生產(chǎn)線(xiàn)作無(wú)中斷供應。從組成上說(shuō)，化學(xué)供應系統主要是由供應柜(ＣＤＭ)部分、管路供應部分和監控部分構成。為了防止化學(xué)品泄漏帶來(lái)的危害性，廠(chǎng)務(wù)化學(xué)系統采用了以下的安全設計：①將泄漏偵測器安裝在供應柜、閥箱和桶槽底部。②管路設計成雙套管，化學(xué)品在內管走，如果內管泄漏，化學(xué)品就會(huì )順著(zhù)內外管之間的空隙流到閥箱或供應柜，然后由安裝在該處的泄漏偵測器引發(fā)警報。③在桶槽頂部安裝安全閥，氮氣進(jìn)氣口安裝泄壓閥，如果壓力過(guò)大，就自動(dòng)泄壓。④在供應柜和一些易揮發(fā)化學(xué)品的閥箱上安裝制程排氣管路，如有極微量化學(xué)品泄漏到空氣中，可以及時(shí)排走，保證人身安全。⑤在桶槽周?chē)O置圍欄或地溝連接到地坑，如有液體進(jìn)入地坑，自動(dòng)排走且警報。對于易燃性或自燃性的有機溶劑來(lái)說(shuō)，防爆設計則尤為重要。在有機溶劑房?jì)鹊囊磺性O備包括照明都要采取防爆設計，一些不防爆的設施如ＰＬＣ需要安置到有機溶劑房外。每一套輸送易燃、自燃化學(xué)品的供應系統供應柜內和有機溶劑房?jì)榷寂溆邢鄳臍怏w偵測器，微量泄漏也可以被偵測到。每一套供應系統供應柜都配有二氧化碳滅火器和溫度感應偵測器，超過(guò)一定溫度，就噴出二氧化碳滅火。通過(guò)采用這些措施，可以盡快地發(fā)現問(wèn)題并及時(shí)解決，最大限度地保證人身安全。
4、供氣、廢水處理系統氣體在半導體器件的制作過(guò)程的使用舉足輕重，可分為兩大類(lèi)：一個(gè)是用量較大的普通氣體，又稱(chēng)為大宗氣體，另一類(lèi)是用量較小的特殊氣體。大宗氣體系統由供氣系統和輸送管道系統組成，其中供氣系統又可細分為氣源、純化和品質(zhì)監測等幾個(gè)部分。通常在設計中將氣源設置在獨立于生產(chǎn)廠(chǎng)房（FAB）之外的氣體站（Gas Yard），而氣體的純化則往往在生產(chǎn)廠(chǎng)房?jì)葘?zhuān)門(mén)的純化間（Purifier Room）中進(jìn)行，這樣可以使高純氣體的管線(xiàn)盡可能的短，既保證了氣體的品質(zhì)，又節約了成本。經(jīng)純化后的大宗氣體由管道從氣體純化間輸送至輔道生產(chǎn)層（SubFAB）或生產(chǎn)車(chē)間的架空地板下，在這里形成配管網(wǎng)絡(luò )，最后由二次配管系統（Hook-up）送至各用戶(hù)點(diǎn)。高科技廠(chǎng)廢水的來(lái)源主要有四種，分別是：生產(chǎn)的制程廢水、純水系統的再生廢水及RO排放水、廢氣洗滌塔中和液廢水和公司一般生活排放廢水等。廢水的種類(lèi)多性質(zhì)成分各異，不能用相同的處理方式處理不同的廢水。a高濃度氫氟酸廢水：經(jīng)單獨管線(xiàn)收集至處理系統添加NaOH，使PH值升至8-10后再加入CaCl2、Ca（OH）2等含鈣化合物與HF反應生成CaF2污泥。添加凝集劑增加沉降性，再經(jīng)污泥脫水機擠壓過(guò)濾脫水處理成泥餅，泥餅交委托代處理者處理。污泥液則注入調節池處理排放。b一般廢水：由不同的收集管線(xiàn)等排放進(jìn)入調節池混合均勻，稀釋后再以泵打入PH調整池，添加硫酸和氫氧化鈉等酸堿中和劑調整PH值至6-9后流入排水系統。c有機廢液回收處理系統：委托代處理者處理，以減少成本。d濃縮液及純水回收再利用系統：此廢水硬度值偏高，在使用時(shí)添加藥劑以控制其硬度值。e堿性再生廢液：收集后應用于廢水處理系統的PH值調節用。f高濃度有機廢水：以生物細菌處理方式處理。
5、供電、環(huán)保及管路布置系統一般電力供應系統之組成成分有動(dòng)力配電系統、緊急電源系統、照明插座系統、避雷接地系統、弱點(diǎn)及消防系統、門(mén)禁管制及閉路電視系統、警勤系統。在潔凈室中供應制程使用的各種管路系統繁多，其包括了超純水循環(huán)管路、制程真空、清潔用真空、高壓空氣管、各種氣體管等不同管徑、不同材料的供應管路。這些管路的如何配置是系統中必不可少的一部分，管路有條不紊的安排配置，可使空間布置不致相互排擠，以最經(jīng)濟的空間獲得最大的利用。 管路設計師的基本要件須先確認，如流體種類(lèi)。是為及排水、氣體、送排風(fēng)、化學(xué)品等；次為流量，此流量大小數據一般來(lái)自業(yè)主所提供的資料；再則為流速，以不同流體而選擇適當的流速；最后則為管徑的確認。環(huán)保系統的建設，需要充分考慮建成投產(chǎn)后對周?chē)h(huán)境可能造成的影響，制定了廢水、廢氣、噪聲和固體廢物的污染防治措施，明確了嚴格的風(fēng)險防范措施，所選擇的治理方案和處置方案都是目前國內外集成電路芯片廠(chǎng)通用的、技術(shù)成熟的方法。環(huán)境保護設施將按照國家建設項目環(huán)境保護有關(guān)法律、法規的規定，與工程同設計、同時(shí)施工、同時(shí)投入運行。整體來(lái)看，這個(gè)系統投產(chǎn)后對周?chē)h(huán)境的影響較小。
目前,以集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)超過(guò)了以汽車(chē)、石油、鋼鐵為代表的傳統工業(yè)成為第一大產(chǎn)業(yè),成為改造和拉動(dòng)傳統產(chǎn)業(yè)邁向數字時(shí)代的強大引擎和雄厚基石。集成電路的集成度和產(chǎn)品性能每18個(gè)月增加一倍。據專(zhuān)家預測,今后20年左右,集成電路技術(shù)及其產(chǎn)品仍將遵循這一規律發(fā)展。特征尺寸的不斷縮小，無(wú)論是對集成電路本身，還是對于其相關(guān)的機械、化學(xué)、建筑等一系列行業(yè)而言，都是一次改革和更新。集成電路制造廠(chǎng)房的潔凈度要求也會(huì )越來(lái)越高，不可避免的空調等一系例系統都將進(jìn)行升級換代，這一趨勢的實(shí)現是我們值得期待的，同時(shí)也是我們一直期待著(zhù)的。
來(lái)源：廠(chǎng)務(wù)技術(shù)專(zhuān)欄