2. Чистота и микроклимат производственных помещений.

1. Чистота производственных помещений

Чистота помещений определяется количеством и размером частиц пыли в воздухе, а также уровнем загрязняющих веществ (например, химических паров).

Классы чистоты

• Чистота помещений классифицируется по международным стандартам, таким как ISO 14644 или Федеральный стандарт США 209E.

• Например:

  • ISO 1–ISO 9: Чем меньше номер класса, тем выше чистота.

  • Чистое помещение класса ISO 5 соответствует не более 3 520 частиц размером ≥ 0,5 мкм на кубический метр воздуха.

Источники загрязнений

• Пыль и частицы с одежды персонала.

• Химические пары из оборудования и материалов.

• Органические вещества и микроорганизмы.

• Остатки материалов при производственных процессах (например, травление, литография).

Меры обеспечения чистоты

• Установка систем фильтрации воздуха (HEPA и ULPA-фильтры).

• Создание ламинарных потоков воздуха для исключения накопления загрязнений.

• Использование антистатической одежды, перчаток, масок, обуви.

• Минимизация количества персонала и оборудования в чистых зонах.

2. Микроклимат производственных помещений

Под микроклиматом понимаются параметры окружающей среды, такие как температура, влажность, давление и воздушные потоки.

Ключевые параметры микроклимата

• Температура:

  • Обычно поддерживается в диапазоне 20±1°C20 \pm 1°C20±1°C.

  • Стабильная температура необходима для предотвращения деформаций подложек и нарушения работы оборудования.

• Влажность:

  • Контролируется в диапазоне 30–50% для предотвращения накопления статического электричества и роста органических загрязнений.

• Давление:

  • В чистых помещениях часто создаётся избыточное давление, чтобы исключить попадание загрязнений извне.

• Скорость и направление воздушных потоков:

  • Воздух в чистых помещениях движется вертикально сверху вниз, обеспечивая удаление частиц и предотвращение их оседания на рабочих поверхностях.

3. Оборудование для контроля чистоты и микроклимата

• Фильтры HEPA/ULPA: Для удаления мельчайших частиц из воздуха.

• Мониторы частиц: Постоянный контроль концентрации загрязнений.

• Климат-контроль: Для управления температурой и влажностью.

• Антистатические системы: Для предотвращения накопления статического электричества.

4. Значение чистоты и микроклимата

• Качество продукции: Загрязнения могут привести к дефектам в структурах и отказам.

• Повышение выхода годной продукции: Стабильные условия уменьшают количество брака.

• Увеличение надёжности устройств: Изделия, изготовленные в чистых условиях, имеют более высокую долговечность и стабильность параметров.

Чем выше класс чистоты помещений, тем выше степень интеграции элементов. Например, для помещения класса чистоты 10000 можно расположить 10²-10³элементов на квадратный миллиметр, а при классе чистоты 10 степень интеграции уже составляет 10⁸ элементов/мм².

Также от класса чистоты помещения зависит технологический процесс, который можно в нем делать. Так, травление и сборку можно выполнять в помещении класса 1000,а нанесение слоёв, эпитаксию, имплантацию, диффузию и фотолитографию в помещении класса чистоты 10.

Загрязнения могут испортить каждый из основных операций микротехнологии. Если при нанесении вещества пыль осядет на металлизацию, то появится мостик, который значительно уменьшит параметры системы. Поэтому данную операцию делают в помещениях высокой чистоты, где минимальный размер частиц, подвергаемых контролю, составляет 0,1мкм. Например, Частица размером около 0,5 мкм может чрезвычайно затруднять адгезию покрытия на пластине.

Если произойдёт окисление алюминия, то он будет уже не полупроводником, а изолятором. Поскольку его сопротивление увеличится.

При недостаточной очистке реактивных газов примесь попадёт в рабочий материал. Получится вкрапление щелочного металла в материале.

Чтобы обеспечить выход годного материала на высоком уровне нужно следить за выполнением всех норм при работе.