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某硅晶片厂洁净空调系统设计案例分析

文章来源:http://www.iwuchen.com/  2012年11月05日  点击数:5246

某硅晶片厂洁净空调系统设计案例分析

摘要:本文以某硅晶片厂的洁净空调系统设计为案例,依据设计规范和《空气洁净技术》课程中相应的理论知识,对该案例进行详解和点评,并根据自己对空气洁净技术的认识,对该案例中存在的不足提出自己的一些建议。

关键词:硅晶片 洁净技术 净化系统空调系统

1设计概况

   硅晶片是由硅材料加工而成的一片片像镜子一样光亮的圆片,是生产半导体集成电路芯片的原材料。硅晶片生产包括硅单晶棒生产和硅晶片生产。主要工序为:单晶棒生长→单晶棒裁切和检测→外径磨削→切片→倒角(圆边)→研磨/研磨片检查→蚀刻(化学蚀刻、PC-CVD AP-CVD等工艺)→PTA热处理→背面损伤处理→抛光(ML粗抛 ML精抛)→洗净→品质检查→洁净包装。从单晶棒生长到外径磨削为硅单晶棒生产工序,切片以后的流程为硅晶片生产工序。

   生产工序环境控制要求见教材《空气洁净技术》P189表6-16

2该案例洁净空调系统简介

2.1空调系统

   切片室、倒角室、研磨片室仅要求控制温度,系统方案如图:

   炉室、BSD室仅有温度控制要求,磨片检查室有温度和湿度控制要求。

2.2净化系统

   净化系统用的新风空调机组+循环空调机组,冷媒采用6~11℃的冷冻水,加热采用0.2Mpa的蒸汽,加湿采用0.1MPa的洁净蒸汽,洁净蒸汽由纯水经洁净蒸汽发生器产生。

   CP室洁净级别为7级,换气次数取为30次/小时,CP室工艺设备用酸量较多,采用全新风空调机组(MAU-3)+高效过滤器送风口(HEPABOX)的空调方式。

其气流流程为:

新风入口→粗效过滤器→中效过滤器→预加热器→表冷器→加热器→洁净蒸汽加湿→送风机→送风管→高效过滤器送风口→洁净区,原理图如下:    ML室洁净级别为7级,换气次数取为30次/小时,采用新风机组+循环机组+高效过滤器送风口的空调方式。

CP/CVD室、LP-CVD室、洁净包装间洁净级别为6级,换气次数取为50次/小时,采用新风机组+循环机组+高效过滤器送风口的空调方式。新风接自其它系统共用的MAU-1、2新风机组。

7级、6级的洁净室采用的气流形式为顶部高效过滤器送风口送风,房间下侧百叶风口回风。其气流流程为:新回风混合→中效过滤器→表冷器→送风机→送风管→高效过滤器送风口→洁净区→房间侧下百叶回风口→回风管→新回风混合。

其原理图如下:   洗净室、品质检查室洁净级别为5级,采用新风机组+循环机组+风机过滤器单元的空调方式,新风接自其它系统共用的MAU-1、2新风组。

   5级洁净室的气流流程为:

新回风混合→化学过滤器(NH4+)→化学过滤器(SOX)→中效过滤器→表冷器→送风机→送风管→送风静压箱→风机过滤器单元(FFU)→洁净区→房间侧下百叶回风口→回风管→新回风混合。

除CP室外的洁净室所需新风采用2台新风机组(MAU-1、2并联)集中处理,新风集中处理后送至各循环机组(AHU)。其气流流程为:新风入口→粗效过滤器→中效过滤器→预加热器→表冷器→加热器→洁净蒸汽加湿→送风机→送风管→各循环空调机组(AHU);新风机组(MAU-1、2)采用变频风机。原理图如下:

2.3系统说明

   根据《TFT-LCD-IC半导体芯片无尘室及一般空调设计及施工规范》要求,洁净室必须保持精密而稳定的控制,使晶源制程不受环境的干扰,在不同的气候区,外界气候条件差异很大,外气空调箱的设计调整洁净室空气质量。不同的天气季节,外气空调箱各单元所需要的设计容量符合全年气候变化。洁净室的环境主要以DRY COIL控制湿度,亦控制其它如静电、气状污染物污染因子。洁净室内的温湿度条件一年四季维持固定,洁净室温湿度设定值为22±2℃,相对湿度为50%RH±5。洁净室要保持固定的温湿度,外气空调箱的设计必须随着气候区的不同而调整,然而,夏天通常为高温、高湿的气候,冬天则通常是低温与低湿的气候条件。外气空调箱(MAU)主要的功能就是克服外在环境的变化,使进气可以调整到符合洁净室规格后,补充洁净室新鲜而质量稳定的进气。外气空调箱主要由除湿盘管、加热盘管、加湿器、风车与滤网所主城。当外气湿度高于洁净室需求时,除湿盘管将外气温度降到露点而达到除湿目地。除湿后空气温度约8~9℃,低于洁净室的需求,再热盘管将温度提升到符合洁净室进气标准后送进洁净室的回风区。当冬季外气条件低于洁净室需求时,加热盘管将进气温度提升,而加湿器则补充不足的湿度。

3系统点评

根据《TFT-LCD-IC半导体芯片无尘室及一般空调设计及施工规范》的要求,本系统实际运行时基本能满足洁净室生产要求,但个人认为还存在以下几点可以改进的地方。

1、本系统加热采用的是0.2MPa的蒸汽,加湿采用的是0.1MPa的洁净蒸汽,我觉得可以用加热盘管跟一般的加湿器加湿即可,因为MAU机组中有多重空气过滤器,将新风加热加湿处理后经空气过滤器处理应该也可以达到生产标准,这样可以降低成本。

2、除CP室外的洁净室所需新风均来自公用MAU-1、2新风机组,我觉得可以单独设置,因为各室洁净级别不一样,换气次数要求不一样,,使用的酸量也不一样,对新风要求也不一样,集中处理后送至各循环机组的话可能会对各房间温湿度控制产生影响。

3、CP室洁净级别为7级,换气次数取为30次/小时,CP室工艺设备用酸量较多,采用全新风空调机组(MAU-3)+高效过滤器送风口(HEPABOX)的空调方式。CP室出来的回风可以经过处理以后送至其它各室循环机组,在保证生产要求的前提下节约能源。

4参考资料

一、《TFT-LCD-IC半导体芯片无尘室及一般空调设计及施工规范》

二、《空气洁净技术》

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