Чистые помещения в полупроводниковой промышленности: «хранители сверхчистоты» и ядро ​​технологических инноваций в передовых процессах.

I. Основные технические стандарты для чистых помещений в полупроводниковой промышленности: чрезвычайно строгие требования к контролю окружающей среды.

Чистые помещения для производства полупроводников соответствуют стандарту ISO 14644-1. Уровень чистоты повышается по мере модернизации технологических процессов. Основные технические показатели сосредоточены вокруг четырех аспектов: контроль частиц, контроль температуры и влажности, организация воздушного потока, а также контроль электростатического и вибрационного воздействия, что обеспечивает стабильную среду на протяжении всего производственного процесса.

(I) Уровни чистоты: от класса ISO 3 до класса ISO 1 – Сверхчистый прогресс

Различные технологические процессы соответствуют определенным стандартам чистоты: для частиц размером менее 7 нм требуется класс ISO 3, а для частиц размером 5 нм и менее — класс ISO 1-2, что соответствует наивысшему уровню сверхчистой среды. Для удовлетворения экстремальных требований к контролю пыли внедрена четырехступенчатая система фильтрации: предварительный фильтр, фильтр средней эффективности, HEPA-фильтр и ULPA-фильтр. Отечественные фильтрующие материалы обеспечивают высокоточную импортозамещение.

(II) Экологические параметры: высокоточный контроль температуры, влажности и давления.

Производство полупроводников требует строгой точности в контроле температуры и влажности. Температура должна быть стабильной на уровне 22±0,5℃ (±0,1℃ для передовых процессов), а относительная влажность — на уровне 40–60%. В чистых помещениях необходимо поддерживать положительный градиент давления ≥10 Па, а контроль вибрации в таких областях, как EUV-литография, должен быть в пределах 0,05 мкм/с для обеспечения точности литографии.

(III) Организация воздушного потока: проектирование высокочастотного однонаправленного потока

В центральной зоне используется вертикальная однонаправленная конструкция воздушного потока с применением полностью распределенных воздухораспределительных устройств для равномерного распределения воздуха. Скорость воздухообмена в чистом помещении класса 100 составляет ≥500 раз в час, при этом степень покрытия воздухораспределительными устройствами составляет ≥60%, а также предусмотрена возможность зональной регулировки скорости для соответствия требованиям к воздушному потоку различных процессов.

II. Основное оборудование для чистых помещений полупроводниковых предприятий: Специализированная система защиты от загрязнения сверхчистым воздухом.

Оборудование для чистых помещений полупроводниковых предприятий ориентировано на «максимальный контроль пыли, точное регулирование и интеллектуальное управление и техническое обслуживание», образуя полностью индивидуализированную систему. Производительность оборудования напрямую определяет качество работы и выход годных микросхем.

(I) Система очистки воздуха: сверхвысокоэффективная фильтрация и точная подача воздуха.

Четырехступенчатый прогрессивный фильтр: основная линия улавливания загрязнений, в конечном итоге использующая сверхвысокоэффективные фильтры ULPA для достижения максимального улавливания частиц размером 0,1 мкм. Отечественные фильтрующие материалы достигли уровня импортозамещения.

Интеллектуальная система вентиляции и фильтрации (FFU): объединяет функции вентилятора и фильтрации, использует высокоэффективный энергосберегающий двигатель, поддерживает удаленный мониторинг и систему раннего предупреждения о неисправностях, что значительно сокращает незапланированные простои.

Специализированная система подачи и отвода воздуха: воздуховоды с низким сопротивлением в сочетании с конструкцией фальшпола, с герметичными швами для предотвращения проникновения внешних загрязнений.

(II) Система контроля окружающей среды: высокоточный контроль температуры, влажности и микросреды.

Высокоточная система кондиционирования воздуха для чистых помещений: объединяет множество функций, использует технологию ПИД-регулирования и оснащена резервными блоками для обеспечения стабильности параметров.

Система контроля окружающей среды большого размера (LMC): создает более чистую локальную среду для критически важного оборудования, такого как оборудование для EUV-литографии, обеспечивая стабильность основных технологических процессов.

Оборудование для контроля электростатического разряда и вибрации: ионизаторы устраняют статическое электричество, а высокоточное демпфирующее оборудование контролирует вибрацию в соответствии с требованиями литографического процесса.

(III) Система очистки персонала/материалов: предотвращает загрязнение в источнике.

Воздушный/грузовой душ: важный проход для персонала и материалов; высокоскоростной поток воздуха удаляет пыль; блокировка двойных дверей предотвращает перекрестное загрязнение; некоторые модели включают функцию электростатического разряда.

Стерильное трансферное окно: УФ-стерилизация + изоляция воздушной завесой; в моделях высокого класса предусмотрен мониторинг частиц для обеспечения чистоты переносимого материала.

Антистатическое оборудование для чистых помещений: изготовлено из пыленепроницаемых антистатических материалов; в зонах с высокой степенью чистоты требуется полный комплект герметичного оборудования для снижения риска загрязнения, вызванного деятельностью человека, непосредственно в источнике загрязнения.

(IV) Система мониторинга и технического обслуживания: интеллектуальное управление на протяжении всего жизненного цикла.

Полнофункциональное оборудование для мониторинга параметров: счетчики частиц, датчики температуры и влажности образуют комплексную сеть мониторинга.

Система раннего предупреждения и контроля на основе ИИ: система управления жизненным циклом на базе IoT позволяет прогнозировать риски загрязнения и автоматически корректировать действия, значительно снижая эксплуатационные расходы и риски простоя.

Специальное уборочное оборудование: Высокочастотная очистка с использованием такого оборудования, как беспыльные пылесосы; регулярная проверка фильтров на герметичность обеспечивает бесперебойную работу.

III. Основы эксплуатации и технического обслуживания чистых помещений для полупроводниковой промышленности: комплексное управление производственным процессом с упором на профилактику.

Эксплуатация и техническое обслуживание чистых помещений для производства полупроводниковой продукции осуществляется в соответствии с принципами «профилактика прежде всего, мониторинг в режиме реального времени и быстрое реагирование». Любая ошибка может привести к снижению выхода годной продукции или остановке производства. Основное внимание уделяется решению таких проблем, как загрязнение частицами, колебания температуры и влажности, а также дисбаланс давления.

(I) Типичные проблемы эксплуатации и технического обслуживания и их решения.

Чрезмерное загрязнение частицами: Регулярно проверяйте и заменяйте фильтры, стандартизируйте действия персонала и оптимизируйте планы уборки в зонах с высокой частотой использования.

Нестабильные температура и влажность: откалибровать датчики, оптимизировать логику регулировки, оснастить резервными блоками и усилить герметизацию конструкции корпуса.

Дисбаланс давления: откалибруйте датчики, оптимизируйте конструкцию воздушного потока, ограничьте доступ персонала и оперативно замените засорившиеся компоненты.

Простои из-за отказов оборудования: Разработайте планы профилактического технического обслуживания, создайте запасные части и внедрите резервные конструкции для снижения последствий отказов.