半导体代工厂洁净室的设计、监控和管理案例分析

论文摘要

在半导体代工厂中,洁净室系统为整条生产线提供洁净的环境,是硅芯片赖以生产加工最基本的条件。洁净室,是指将一定空间范围内的空气中的微粒子、有害空气、细菌等污染物排除,并将室内的温湿度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一特定需求范围内。因此洁净室系统的运行状态对硅芯片品质和良率的影响举足轻重。本文是通过作者参加的建厂和正常运行管理期间的洁净室系统工作经验,并结合国内外半导体代工厂业者的经验和教训,对洁净室系统的工程设计、建造及运行管理方面进行典型案例的分析,尤其针对工程设计、管理以及在运行过程中的常见的典型问题,给出了较为全面的问题分析和对策。本论文首先从半导体代工厂的洁净室系统的组成、分类和工作原理进行全面系统的阐述,针对不同的洁净度、温湿度要求,进行洁净室系统的选型和设计规划,并对洁净室系统的监控和管理进行了分类研究。紧接着本文着重针对空气分子污染(AMC)和温湿度异常波动两类运行中的典型问题进行了深入的探究,然后给予系统思考的思路及有效对策。本人的主要研究结果如下:第一,对于半导体代工厂的洁净室,设计规划至关重要,因此在设计阶段应考虑怎样可以既节能环保又经济实用。第二,当前半导体制程技术发展迅猛,芯片线宽已经进入纳米级,因此半导体洁净室内AMC的控制愈显重要。在AMC的控制中的首要步骤是通过监测分析,识别污染的来源和通过调整材料和工艺流程以去除污染物。同时在新风、循环风以及机台侧考虑安装合适的化学过滤器,来保护生产环境。第三,对于洁净室内某区域温湿度异常波动,需要巧妙运用在线检测的数据,去系统分析任何一次超出控制的异常情况,找到引起温湿度异常波动的真实原因,从而找到有效的对策以避免问题的再次发生。最后对整个半导体代工业的洁净室技术的现状和新技术进行总结和比较,并展望本行业将来的发展趋势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 半导体代工厂的洁净室概述
• 1.1 洁净室的定义
• 1.1.1 洁净室按用途的分类
• 1.1.2 半导体洁净室系统控管的项目
• 1.1.3 洁净室系统的构成
• 1.2 洁净室相关质量控制标准
• 1.2.1 洁净室洁净度的控制标准
• 1.2.2 洁净室温湿度的控制标准
• 1.2.3 洁净室空气分子污染浓度的控制标准
• 1.3 洁净室的设计、建造和运行管理概述
• 1.3.1 洁净室的设计
• 1.3.2 洁净室的建造
• 1.3.3 洁净室的运行管理
• 1.4 本文的意义和内容
• 第2章 洁净室系统设计的方法及案例分析
• 2.1 洁净室系统常见的设计方法
• 2.1.1 洁净室系统平面布局的设计
• 2.1.2 洁净室系统气流形式的设计
• 2.1.3 洁净室气流的流动设计
• 2.2 洁净室系统设计的案例分析
• 2.2.1 改善洁净厂房内的工艺平面布置的案例分析
• 2.2.2 改善洁净厂房内的气流组织的经验分享
• 2.2.3 采用变流量控制风量、水量的设计
• 2.3 本章小结
• 第3章 AMC（分子级空气污染）监测和有效处理方法
• 3.1 洁净室分子级空气污染（AMC）简介
• 3.1.1 AMC 的影响
• 3.1.2 AMC 的分类
• 3.1.3 如何有效的确定各类AMC 的控制浓度
• 3.2 常见AMC 含量的监测方法
• 3.3 洁净室AMC 含量的控制方法
• 3.4 实际生产中的AMC 超标的案例分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 温湿度波动的原因和对策
• 4.1 洁净室内控制温度和相对湿度相对恒定的原因
• 4.2 洁净室内温湿度波动的分类原因分析和对策
• 4.2.1 新风（MUA）系统出故障
• 4.2.2 循环风（RCU）系统出问题
• 4.3 实际生产中的温湿度超标的案例分析
• 4.3.1 问题描述
• 4.3.2 问题分析和临时解决方案
• 4.3.3 试验验证根本原因分析和长期解决方案
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 上海交通大学学位论文答辩决议书