Приборы для измерения параметров атмосферы производственных помещений

Введение.

Производство интегральных схем делится на две составные части:

1.Основное. 2. Вспомогательное производство.

Основное:

Первая фаза.

Производство пластин. Ориентация кристаллографической плоскости,

резка пластин, шлифовка, полировка, снятие фаски, отмывка.

Вторая фаза.

Производство П/П структур. Химическое травление и отмывка,

наращивание эпитаксиального слоя, диффузия или ионное лигирование,

ПХТ (плазмохимическое травление),контроль на пластине.

Третья фаза.

Сборка ИС в корпус. Разделение пластин на кристаллы, монтировка

кристаллов в корпус, разварка межсоединений, герметизация, посивация,

контроль электро параметров, маркировка, упаковка.

Вспомогательное.

1. Очистка среды. Подготовка дионизованнои воды, химреактивов, очистка

газов, очистка среды в производственном помещении.

2. Изготовление инструмента. Фотошаблонов, сварочного инструмента,

инструмента посадки.

3. Изготовление вспомогательных узлов и деталей. Корпус, выводные

рамки.

1 стадия вспомогательного производства относится ко всем фазам основного.

2 стадия только к 2 и 3 фазе.

3 к З.

 

Классификация оборудования.

Всего 10 групп.

1. Оборудование входного контроля.

2. Обработки П/П материала.

3. Создания эпитаксиальных слоев.

4. Создания электронно-дырочных переходов различными методами (диффузии, ионное легирование).

5. Нанесения металлических слоев для получения не выпрямляемых контактов.

6. Фотолитографии и литографии.

7. Изготовления корпусов.

8. Сборки.

9. Измерения эл. параметров и испытания на климатические и механические воздействия.

10. Выполнения заключительных операций (окраска, маркировка, фасовка).

 

Особенности техники безопасности в П/П производстве.

Основных - 6:

1. Газы под давлением и в частности водород (взрывоопасен) кислород (взрывоопасен) с маслом.

2. Химреактивы (ожоги, отравления).

3. Легковоспломенимые вещества (пожароопасны, отравления).

4. Токи высокой частоты (ожоги).

5. Высокое напряжение (свыше 1000В).

6. Рентгеновское излучение.

 

Особенности ремонта.

С целью обеспечения, настройки, регулировки и ремонта оборудования, снижения роли оператора в технологическом процессе, современное оборудование развивается по нескольким направлениям:

1. Автоматизация производственных процессов, автоматизированное проектирование и ППС.

2. Модульная и модульно-блочная конструкция(основывается на модульных принципах построения.

Модульная компоновка позволяет оперативно монтировать и демонтировать комплексы в зависимости от изменения технического объёма, процесса, производить быстро, качественно ремонт.

Модульно-блочная - способствует созданию стандартных унифицированных элементов машин.

В современном оборудовании предусмотрена самодиагностика, предупреждение о возможных неисправностях.

 

 

Раздел 2

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 филыром 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.

 

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕРЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Рабочая атмосфера (окружающая среда) производственных помеще­ний характеризуется тремя основными параметрами: влажностью, запы­ленностью и температурой.

Влажность. Различают относительную и абсолютную влажность. Относительная влажность — это отношение массы влаги, содержащейся в веществе, к массе влажного вещества. Абсолютная влажность — это отношение массы влаги, содержащейся в веществе, к массе абсолютно сухого вещества. Измеряют влажность психрометрическими и сорбционными методами с помощью соответствующих приборов.

Психрометрический метод измерения влажно­сти основан на сравнении температур воздуха и тела, с поверхности которого испаряется вода. На этом методе основан и принцип действия психрометра, представляющего собой устройство из двух одинаковых термометров, резервуар одного из которых обернут влажной батистовой повязкой, смачиваемой дистиллированной водой. Показания температу­ры "сухого" и "влажного" термометра различны. Чем суше окружающий воздух, тем интенсивнее происходит испарение воды и больше разница показаний термометров. На их показания существенно влияют также скорость обтекания влажного воздуха и атмосферное давление. Относительную влажность воздуха определяют по формуле

 

где E_t°_B и E_t°_c — максимальные упругости паров воздуха соответствен­но при температурах "влажного" t_в и "сухого" t_cтермометров; Н- ат­мосферное давление; А - психрометрическая постоянная, учитывающая скорость движения влажного воздуха (например, при скорости 0,5 — 1 м/с влажного воздуха А — 49,47). Величины E_t°_B, E_t°_c и H выражают в миллибарах (1 мбар = 10² Па), а значения их определяют по специаль­ным таблицам.

Сорбционный метод измерения влажности осно­ван на способности гигроскопических тел изменять свои свойства в зави­симости от количества поглощенной влаги и положен в основу действия гигрометров, которые бывают волосяными и пленочными.

Гигрометры: а - волосяной, б - пле­ночный; 1 - груз, 2 -волос, 3 - стрелка, 4 - неравномерная шкала, 5 - пленочная мембрана

В волосяном гигрометре (рис. а) датчиком влажности служит один человеческий волос, их пучок или волосяная гитара. Рассмотрим принцип действия простейшего гигрометра с одним волосом 2, который постоянно натянут грузом 1. В зависимости от степени влажности длина волоса увеличивается или уменьшается. Это изменение передается стрелке 3, которая, перемещаясь по неравномерной шкале 4, указывает влажность.

В пленочном гигрометре (рис. б) роль датчика выполняет мембра­на из пленки 5, которая так же, как волос, реагирует на изменение влаж­ности воздуха, уменьшая или увеличивая длину своего прогиба.

Гигрограф является специальным прибором, служащим для непре­рывной регистрации влажности на специальной бумажной диаграмме.

Кроме того, контролировать и регулировать влажность можно автомати­ческими устройствами с использованием в их схемах магнитоэлектри­ческих логометров.

Запыленность. Анализатор запыленности АЗ-5 (рис. ниже) предназначен для определения запыленности воздуха, технологических газов, эффек­тивности работы газовых фильтров и концентрации аэрозолей и состоит из оптического датчика и электрического блока. Принцип действия его основан на рассеивании света измеряемыми аэрозольными частицами. Между размерами частиц и интенсивностью рассеянного света существует количественная зависимость. Анализатор запыленности предназначен для измерения концентрации частиц пыли от 1 до 300 000 в 1 л воздуха с фиксированием их размеров от 0,4 до 1 мкм через 0,1 мкм. Прибор имеет каналы дозированного измерения концентрации от 1 до 250 ча­стиц пыли в 1 л воздуха за 50 с и непрерывного измерения концентрации от 250 до 300 000 частиц пыли в 1 л.

Анализатор запыленности:

1, 5 - диафрагма, 2, 4, 6 - объективы, 3 - сопло, 7 - источник света, 8, 10 - призмы, 9 - трубка вывода аэрозоля, 11 - модуля­тор светового потока

Анализируемый воздух засасывается через сопло 3 в измерительную камеру датчика с постоянным расходом и выходит через трубку 9. Перпендикулярно измерительной плоскости проходит сфокусированный пучок света, создаваемый источником 7 при прохождении через объек­тивы 4, 6 и диафрагму 5. Часть этого пучка света, отразившись от частиц пыли в потоке воздуха под прямым углом, направлена к фотоэлектри­ческому усилителю (ФЭУ) через объектив 2 и диафрагму 1. Призмы 8 и 10 имодулятор светового потока 11 образуют устройство, служащее для контроля и калибровки размеров частиц пыли.

При попадании частиц пыли в измерительную камеру образуется рассеянный пучок света, вызывающий появление на выходе ФЭУ элек­трического сигнала, длительность которого равна времени пролета через камеру частицы пыли, а амплитуда характеризуется ее размером. Количество частиц пыли отсчитывается электромеханическим счетчиком или определяется по отклонению стрелки показывающего прибора. Если в воздухе, просасываемом через измерительную камеру, пыли нет, элек­трический сигнал ФЭУ отсутствует, а счетчик (или прибор) показывает нуль.

Температура. Для измерения температуры воздуха обычно использу­ют жидкостные стеклянные термометры, принцип действия которых основан на тепловом расширении термометрической жидкости, заклю­ченной в стеклянную трубку. В зависимости от области применения тер­мометра в качестве термометрической жидкости используют ртуть, толуол, этиловый спирт, керосин. Ртуть используют в термометрах для измерения температуры от —35 до 750 °С, этиловый спирт — от -80 до 70 °С, а керосин от -60 до 300 °С.

Наибольшее распространение получили ртутные термометры, так как ртуть не смачивает стекло и при нормальном атмосферном давлении остается жидкой в широком интервале температур. Недостатками ртути являются токсичность ее паров и сравнительно малый коэффициент температурного расширения (КТР ртути равен 18 • 10^-4 К^-1, а этилового спирта - 1,05 • 10^-3 К^-1).

При измерении температуры пользуются двумя шкалами: Цельсия и Кельвина. В СИ единицей температуры является кельвин. По шкале Кельвина температура абсолютного нуля соответствует -273,16 °С. Между температурами по шкалам Кельвина (Т К) и Цельсия (t °C) су­ществует следующая зависимость: Т К = t °С + 273,16 °С.

Кроме рассмотренных жидкостных стеклянных термометров рас­ширения применяют и другие, например дилатометрические и биметал­лические, действие которых основано на свойстве твердого тела изме­нять свои линейные размеры при изменении температуры. Эти термомет­ры очень редко используют для измерения температуры. Обычно они служат чувствительными элементами в системах автоматического регу­лирования температуры. Биметаллические термометры применяют также в качестве термодатчиков в термографах — приборах, предназначенных для непрерывной автоматической регистрации температуры воздуха в производственных помещениях.

Для контроля параметров микроклимата создан автоматический прибор ЭОЛ-2, предназначенный для постоянной регистрации температу­ры (от 10 до 35 °С), влажности (диапазон измерения точки росы от -10 до +35 °С) и запыленности (диапазон размеров аэрозолей от 0,5 до 10 мкм) в рабочих помещениях и объемах технологического обору­дования. Прибор имеет по три канала подключения при измерении тем­пературы и влажности и шесть каналов подключения при контроле запыленности. Информация, поступающая от всех датчиков, обрабатывается и представляется на экране дисплея в виде комментариев и значений параметров микроклимата, а при отклонениях от заданных норм отража­ется на пульте управления.

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: