3. Классы чистоты материалов и веществ. Примеры.

Классы чистоты материалов и веществ определяют допустимое содержание примесей, загрязнений или посторонних частиц. Они стандартизированы в зависимости от области применения (например, микроэлектроника, фармацевтика, оптика) и обеспечивают высокое качество продукции.

1. Классы чистоты воздуха (iso 14644)

Классификация определяет допустимое количество частиц на кубический метр воздуха.

Класс чистоты (ISO)	Размер частиц (микрометры)	Максимальное число частиц в 1 м³
ISO 1	≥0,1	10
ISO 2	≥0,1	100
ISO 5	≥0,5	3 520
ISO 7	≥0,5	352 000
ISO 9	≥0,5	35 200 000

Пример:

• ISO 1–3: Производство полупроводников.

• ISO 5: Микроэлектроника, литография.

• ISO 7–8: Общая сборка микросистем.

(Коледов, стр.292)

Наибольшее влияние на технологические процессы оказывают параметры воздушной среды такие как: температура, влажность, запылённость и содержание газов и паров. Эти параметры характеризуют класс чистоты и микроклимат помещения.

Класс чистоты определяется предельно допустимым числом частиц в 1м³ воздуха, в РФ класс чистоты регламентирован в ГОСТ ИСО 14644-1, например, в помещении со классом чистоты 2 ИСО должно быть не более 100 частиц размером 0.1 мкм, 24 частиц размером 0.2 мкм, 10 частиц размером 0.3 мкм и 4 частиц размером 0.5 мкм на 1 кубический метр воздуха. Чем меньше число в индексе класса чистоты, тем чище помещение.

За микроклимат отвечают параметры: температура, влажность, величина и направление вектора скорости перемещения воздуха. Колебания температуры оказывают влияние на линейные размеры оснастки и вырабатываемых объектов, скорости хим. реакции и т.д. Влажная среда так же недопустима, т.к. адсорбируясь на различных поверхностях, влага и растворенные в ней вещества приводят к образованию нежелательных соединений. Поток воздуха в помещении должен быть ламинарным и направленным сверху вниз, чтобы пыль от источников не успевала распространится по объёму помещения и направлялась сразу к вытяжным отверстиям в полу.

2. Классы чистоты материалов

Материалы классифицируются по содержанию примесей (например, металлических, органических, частиц).

Полупроводники

• Кремний:

  • Электронный кремний: Содержание примесей менее 10^{10} атомов/см³.

  • Чистый кремний (CZ): Примеси, такие как кислород и углерод, не превышают 10^{16} атомов/см³.

  • Сверхчистый кремний (FZ): Используется для высокочувствительных компонентов МЭМС.

Металлы

• Алюминий высокой чистоты:

  • Для проводников требуется чистота >99,99%>99,99\%>99,99%.

• Золото и платина:

  • Используются в контактах, чистота >99,999%.

Диэлектрики

• Оксид кремния (SiO₂):

  • Чистота зависит от области применения (оптика или электроника).

• Нитрид кремния (Si₃N₄):

  • Применяется в пассивирующих слоях, требует минимального содержания кислорода.

Газы

• Газы для процесса травления, эпитаксии или осаждения:

  • Аргон, кислород, водород: Чистота >99,999% (5N).

  • Фтороводород (HF): Чистота >99,995% для травления.