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电子工业洁净厂房新国标实施使我国洁净技术迈上新台阶

发布日期:2013年09月10日来源:网络 查看次数:2285

洁净技术与电子产品生产技术是相互促进、共同发展起来的。新国标满足了新时期电子产品生产对洁净技术的要求。新国标的实施使我国洁净技术迈上新台阶。
  洁净生产环境(洁净厂房、洁净室)先后使用过“无尘室”、“无窗厂房”、“密闭厂房”、“空气悬浮粒子受控的房间”等概念。洁净厂房的设计建造和使用应做到不引入或少引入微粒,不产生或少产生微粒,不滞留或少滞留微粒。此外,洁净厂房还对温度、湿度、压力等参数按产品生产要求进行控制。而根据产品生产要求需对洁净室内的气流分布、气流速度以及噪声、振动、静电等进行控制。
  产品生产推动洁净技术演进
  国内外洁净技术的发展都是随着科学技术的发展和产品生产的更新换代,特别是军事工业、电子、航天和生物医药等工业的发展而不断演进的。现代工业产品和现代科学实验活动要求微型化、精密化、高纯度、高质量和高可靠性。以微型化为例,电子计算机从当初放置在若干个房间内庞大的机组发展到今天的便携式笔记本。与此同时,它内部所使用的电子元器件也从电子管到半导体分立器件,再到集成电路和极大规模集成电路;集成电路的线宽也已从几微米发展到当今45纳米。这些新科技产品要求具有严格的洁净生产环境。洁净技术便是根据产品生产对洁净生产环境中污染物的控制要求、控制方法以及控制设施等日益严格的要求不断发展而来的。
  洁净技术是一门综合技术,其核心技术包括生产工艺技术及其工艺设计、空气净化、洁净建筑以及各类产品生产所需的专业技术(如微电子产品生产所需的高纯物质——— 高纯水、高纯气、高纯化学品的相关专业技术等)。这些专业技术在洁净室设计中都是不可缺少的,它们必须密切配合,围绕着产品生产的需要,相互协调、统筹安排。洁净厂房的设计和建造就是要在做好各相关专业设计的基础上,做好各项安全设施——— 消防、防火、防爆、安全报警,确保洁净室的安全运行。与此同时,它还要处理好电源、冷源、热源等动力供应,节约能源;安排好各类配管配线,确保各种流体介质的输送质量,减少材料消耗,方便施工安装和运行维护。
  微电子对洁净技术提出新要求
  电子产品,尤其是微电子产品生产依赖于洁净技术的发展,或者说洁净技术的发展是由微电子产品的更新换代推动发展起来的。
  电子产品洁净厂房对空气洁净度和各类杂质的控制有严格的要求。半导体集成电路制造是一种高科技制造技术。它是利用高精密机器设备,将物理、化学、电子以及机械等技术融合应用于产品制造过程。为了获得微电子产品的高质量和高成品率,必须严格控制芯片缺陷。而导致芯片缺陷的因素十分复杂,其污染源可能来自空气中的粒子或加工过程中使用的各类工艺介质中的杂质、清洗用纯水中的杂质以及工具等带来的杂质污染等。生产环境控制就是对与产品生产过程相关的各类污染物进行控制。其中,对生产环境中微粒的控制是十分重要的内容。当前45nm的极大规模集成电路已投入生产,要求洁净室的空气洁净度控制在ISO1级或ISO2级,微粒粒径控制在0.03微米。随着集成度的不断提高、加工尺寸日益微细化,集成电路生产过程不仅对空气洁净度等级提出越来越高的要求,也对整个产品生产过程中微粒的黏附、化学污染物、芯片的损伤等问题提出越来越高的要求。近年来的实践表明,带入洁净室或洁净室产生的污染以及空气中的NOX、SOX 、Na+、Cl-等,超细玻璃纤维制品中的硼和DOP粒子,操作人员自身产生的NH4+、Na+等,洁净室建造材料散发的各种有机物、金属离子等,生产过程使用溶剂、洗涤液散发的各种化学污染物等对生产过程都有很大的影响。为此,去除化学分子态污染物的空气净化装置、技术措施以及相应的检测手段正被广泛应用。 
  以微电子产品为代表的电子产品,其生产过程中广泛应用了高精密制造设备,这使电子工业洁净厂房的形式、构造和整体建造成本都发生了极大的变化。电子工业洁净厂房采用多功能组合式建筑形式日益增多,电子产品生产工艺及其制造设备的集成化、过程控制自动化水平日益提高,安全设施日益完善,生产过程所需的作业人员大大减少,这些都提高了电子产品生产过程的稳定性和安全可靠性,为生产环境创造了良好的条件。
  电子产品不仅对生产环境的空气洁净程度有严格要求,而且还对与生产过程直接接触的各种高纯介质——— 高纯水、高纯气体、高纯化学品等的杂质含量等有十分严格的要求。某些电子产品对振动、静电、电磁干扰、电力供应等也有较为严格的要求。为此,电子工业洁净厂房一般配备下列设施,如净化空调系统、专用净化设备、噪声控制设备、防微振设备、静电设备、防电磁干扰设备、电气、照明、高纯物质(高纯水、高纯气、高纯化学品)供应设备、报警系统、节能设施以及通信设施等。微电子产品的微细化,要求供应纯度极高的气体、化学品和纯水。目前纳米级集成电路芯片生产要求气体中杂质的浓度要控制到19-9级或10-12级,要求超纯水的电阻率为18MΩ·cm,杂质浓度为19-9级或10-12级。
  新国标推动洁净技术上台阶
  基于上述电子工业洁净厂房的特点,现有国家标准《洁净厂房设计规范》(GB50073)中的有关规定已不能满足需要,尤其是涉及化学分子污染物的控制以及安全、消防等方面的规定(如洁净建筑防火与疏散、易燃易爆气体和化学品的贮存输送、安全消防报警设施等)。由国家住房和城乡建设部和国家质量监督检验检疫总局联合发布,并从2009年7月1日实施的国家标准《电子工业洁净厂房设计规范》(GB50472),正是以现代电子工业洁净厂房的特点和工程实践为依据,结合我国电子工业洁净厂房设计建造和运行的实际情况,广泛调研、整理相关的专题报告和测试资料,认真总结多年来电子工业洁净厂房设计建造和运行方面的经验,广泛征求了国内有关单位的意见制定而成的。国家标准《电子工业洁净厂房设计规范》(GB50472)共分15章和4个附录。主要内容有:总则、术语、电子产品生产环境设计要求、总体设计、工艺设计、洁净室建筑设计、空气净化和空调通风设计、给水排水设计、纯水供应、气体供应、化学品供应、电气设计、防静电与接地设计、噪声控制以及微振控制等。该规范是强制性标准,其中设有强制性条文近50条,在规范中黑体字的条文为强制性条文,必须严格执行。
  所有进行电子工业洁净厂房设计建造的单位和相关科技人员都应认真执行、实施规范中的强制条文。与此同时,推荐性条文的各项规定使电子工业洁净厂房的设计、建造有法可依,有章可循。我们希望通过认真执行、实施国家标准《电子工业洁净厂房设计规范》(GB50472),使我国电子工业洁净厂房的设计建造达到更高的水平。同时,我们也希望在新国标实施中得到各有关单位、科技人员的修改和补充意见,使之不断完善。

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