 |
Оборудование для создания и контроля чистых сред. Наладка и регулировка
|
|
|
|
ЭЛЕКТРОННАЯ ГИГИЕНА
Производство надежных и долговечных полупроводниковых приборови микросхем даже при правильно выбранной технологии немыслимо без соблюдения производственной гигиены, под которой понимают комплекс мероприятий, обеспечивающих защиту элементов и деталей приборов от всевозможных загрязнений. Кристаллы и пластины с электронно-дырочными переходами, соответственно составляющие основу полупроводниковых приборов и микросхем, особенно чувствительны к попаданию на них влаги, кислот, щелочей и других веществ. Взаимодействуя с парами воды, эти вещества образуют подвижные заряды — ионы, переносящие ток через переход и нарушающие нормальную работу прибора особенно после его разогрева.
Чтобы обеспечить выполнение требований электронной (производственной) гигиены, необходимо правильно выбрать район расположения предприятия, конструкцию здания, размещение цехов, обеспечить в рабочих помещениях определенные влажность и температуру, а также провести организационные мероприятия, направленные на выполнение правил производственной гигиены работающими. Основные виды загрязнений цехов — это пыль, пары воды и газы.
Стандартом установлено следующее разделение производственных Помещений и рабочих объемов в зависимости от максимальной концентрации частиц в 1 л воздуха: 1 – 0,035; 10 – 0,35; 100 – 3,5; 1000 – 35; 10000 – 350; 100000 – 3500. Этим же стандартом определен единый минимальный размер аэрозольных частиц в воздушной среде производственных помещений и технологических газах, равный 0,5 мкм. В зависимости от характера выполняемых работ относительная влажность воздуха производственных помещений должна поддерживаться в диапазоне 40—60 %, а температура — от 20 до 27 °С.
|
|
|
Пылезащитные камеры с вертикальным ламинарным потоком воздуха, предназначенные для выполнения операций без выделения продуктов химических реакций и с выделением их, показаны на рис ниже а, б. Воздух из помещения засасывается вентилятором 4 через воздухозаборную решетку 3 с фильтром предварительной очистки, очищается высокоэффективным фильтром 2 и подается в пылезащитную камеру.
Пылезащитные камеры с вертикальным ламинарным потоком воздуха для выполнения операций без выделения продуктов химических реакций (а) и с выделением их (б):
1 - перфорированная решетка, 2 - высокоэффективный фильтр, 3 - воздухозаборная решетка с фильтром предварительной очистки воздуха, 4 - вентилятор, 5 - подъемная стеклянная шторка,
6, 7 - отверстие и воздуховод для удаления загрязненного воздуха
Высокоэффективный фильтр занимает верхнюю часть камеры. Рабочая площадь фильтра в несколько раз больше площади выходного сечения камеры, что обеспечивает хорошую очистку воздуха. За фильтром расположена перфорированная решетка 1, делящая на отдельные струи воздушный поток, ламинарность которого создается при скоростях 0,2—0,5 м/с. При такой скорости воздушного потока в пылезащитной камере за 1 ч меняется примерно 1500 объемов воздуха, для чего необходим вентилятор высокой производительности.
В результате очистки в 1 л воздуха содержится не более четырех частиц, равных 0,5 мкм. Выделяющиеся в процессе работы аэрозоли сразу удаляются. Время создания рабочей атмосферы в пылезащитной камере перед началом работы не более 1 мин.
Пылезащитная камера освещается лампами, расположенными между высокоэффективным фильтром и перфорированной решеткой, которая способствует также равномерной освещенности стола (не менее 2000 лк). С лицевой стороны камера закрывается подъемной стеклянной шторкой 5. Из пылезащитных камер, служащих для выполнения операций без выделения вредных паров и газов, очищенный воздух попадает в помещение, что снижает его общую запыленность. В передней кромке стола пылезащитных камер, предназначенных для выполнения операций с выделением продуктов химических реакций, имеется прямоугольное отверстие 6, закрытое сеткой и служащее для удаления загрязненного воздуха по специальному воздуховоду 7.
|
|
|
В производстве БИС, СБИС и особенно УБИС требования к технологическим средам, оборудованию и оснастке значительно возрастают. Известно, что из-за загрязнений, вносимых собственно технологическим процессом, образуется до 25 % дефектов на полупроводниковых пластинах; столько же дефектов вносят оборудование и оснастка; газы и химикаты — до 8 %; воздушная среда производственных помещений — до 7 %; жизнедеятельность производственного персонала — до 35 %. Если в производстве дискретных приборов допустимые размеры контролируемых частиц загрязнений составляют до 0,5 мкм, то при изготовлении микросхем они должны быть не более 0,1 мкм.
В технологическом оборудовании и оснастке источниками загрязнений являются загрузочные устройства, движущиеся механизмы систем газораспределения, а также вращения подложкодержателей в реакторах и центрифугах. Так называемая чистая технологическая тара для пластин содержит в среднем до 4 млн. микрочастиц загрязнений. Особо следует учитывать возможность загрязнения полупроводниковых пластин микрочастицами, находящимися в воздушной среде технологических помещений.
Для уменьшения уровня загрязнений технологических сред тщательно подбирают конструкционные материалы трубопроводов, регулирующей и контрольно-измерительной аппаратуры, реакторов, технологической тары и др. Традиционный материал оборудования и оснастки — нержавеющая сталь специальных марок с высоким содержанием хрома, никеля, титана. Трубопроводы, а также элементы межсоединений и уплотнений из этого материала должны для уменьшения до минимума поверхностных загрязнений и снижения возможной их сорбции подвергаться тщательной химической очистке и финишной электрополировке.
Универсальным конструкционным материалом являются фторопласт и его производные, технологическая тара и оснастка, которые должны периодически подвергаться интенсивной отмывке и сушке в атмосфере чистого азота.
|
|
|
Дополнительную очистку жидких и газообразных сред выполняют финишной мембранной фильтрацией (микрофильтрация, ультрафильтрация и обратный осмос) с использованием в качестве фильтров полимерных материалов. Воздух производственных помещений дополнительно ступенчато очищают объемными (волокнистыми) фильтрами, а для снижения образования зарядов статического электричества ионизируют.
Основные технологические требования к микроклимату производственных участков для изготовления кристаллов БИС и СБИС с разными уровнями интеграции (с учетом специфики производственных участков) следующие:
Чистота.........................................................................в соответствии с действующими стандартами (до 0,035 загрязняющих частиц размером 0,1 мкм в 1 л воздуха)
Относительная влажность (допустимое значение), %............................................40±5
Допустимый перепад влажности, %........................................................................±0,5, ±1, ±2,5, ±5
Оптимальное значение температуры, °С.................................................................20—25
Допустимые значения точности поддержания температуры, °С………………..±0,05, ±0,1, ±0,2, ±0,5
Скорость воздушного потока, м/с……………………………………………………….0,25—0,45
Количество воздухообменов, раз/ч...........................................................................300—500
Избыточное давление воздуха, Па...........................................................................10—25
Уровень вибрации в интервале частот 0—10 Гц, мкм............................................0,2; 0,3; 0,4; 1,0
Уровень шума, дБ.......................................................................................................до 55
Освещенность, лк.....................................................................................................1080—1620
При этом требуется ламинарность воздушного потока, ионизация воздуха и не допускается наличие статического электричества.
При организации производственных процессов по изготовлению кристаллов БИС и СБИС все требования к технологическому микроклимату считаются основными, так как при невыполнении хотя бы одного из этих требований выполнение остальных требований может оказаться бесполезным.
|
|
|
