无尘室技术

本文参考《半导体制造技术导论》--萧宏【美】

无尘室是一间人造环境，室内的粒子数目比一般环境中少很多。最初的无尘室为医院手术室而建，可以控制空气中引发手术后感染的细菌污染。半导体工业发展后不久，工程师便认识到控制污染物的重要性。

严格的无尘室规则对于隔离污染物及防止成品率降低很有帮助。

无尘室等级的定义：

根据FED-STD-209E标准制定的空气微粒洁净度等级表

等级	粒子总数/立方英尺
	0.1μm	0.2μm	0.3μm	0.5μm	5μm
M-1	9.8	2.12	0.865	0.28
1	35	7.5	3	1
10	350	75	30	10
100		750	300	100
1000				1000	7
10000				10000	70

根据ISO 14644-1 标准的空气微粒洁净度等级表

ISO等级序数（N）	大于或等于表中被考虑的粒径的最大浓度限值 （pc/m3空气浓度限值按3.2中的公式计算）
	0.1μm	0.2μm	0.3μm	0.5μm	1μm	5μm
ISO Class 1	10	2
ISO Class 2	100	24	10	4
ISO Class 3	1 000	237	102	35	8
ISO Class 4	10 000	2 370	1 020	352	83
ISO Class 5	100 000	23 700	10 200	3 520	832	29
ISO Class 6	1 000 000	237 000	102 000	35 200	8 320	293
ISO Class 7				352 000	83 200	2 930
ISO Class 8				3 520 000	832 000	29 300
ISO Class 9				35 200 000	8 320 000	293 000

注：两个标准的使用的单位不同， 换算之后是不等同的。

洁净室：空气悬浮粒子浓度受控的房间。它的建造和使用应减少室内诱入、产生及滞留粒子。室内其他有关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制。

无尘室的地板通常是很高的孔状框型地板，以便空气能够从天花板垂直流动到制造和设备区的底部区域，当气流回送到无尘室时，将通过微粒空气过滤器除去气流所带的大部分微粒。

为了达到比100级（FED-STD-209E标准）还要高的洁净度，维持线性直线气流、避免空气扰动非常重要。空气扰流会将墙壁、天花板、桌子和工具表面上的微粒带入空气中，而且使得微粒不容易静止。但通过线性气流后，空气中的微粒就能很快被气流带走。等级100为线性气流和扰动气流的分界线，也是无尘室成本中的一个重点。使用扰动气流可以达到低于100级的洁净度，其成本比线性气流低。

无尘室内的气压一直维持在比非无尘室区域高的状态，以避免开门时空气流入带进微粒。同样的原理也用于无尘室内的不同等级区域。较高等级区域的气压比较低等级区域的气压高。由于温度、气流速度和湿度变化都会对表面微粒形成扰动，所以无尘室内的所有空气状态都必须严格控制。

严格管理无尘室并减少因污染而造成的成品率损失非常重要。人体会散发出许多微粒，而且也是钠元素的主要来源，钠会造成移动离子污染，因此，无尘室内的工作人员必须穿着特别设计的服装。以前操作人员是主要的污染来源，所以有些工厂甚至限制无尘室中的工作人员数目以控制污染。无尘室服饰的改良和严格的无尘室穿衣程度已大幅降低了无尘室中工作人员造成的污染。正确的穿着无尘衣和脱无尘衣程序都是无尘室规定的重要组成部分。

一般生产工厂要求人员再进入无尘室前先经过空气淋浴，让高压气流将无尘衣的表面微粒吹走。为了达到最好的效果，工作人员在高压气流吹送时应该举起双臂并缓慢转动身体。有些生产工厂就免去了这些过程，但有些工厂却要求工作人员做两次空气淋浴，然后员工才能进入无尘室。

脱去无尘衣的程序几乎是穿上无尘衣程序的反动作。工作人员首先脱下长靴，然后是无尘衣和头套，并且通常将它们挂在衣架上以供下次使用。无尘室的服装通常交给专业清洗店每周清洗。有些生产厂使用一次性的无尘服饰，这些服装在用过后就丢掉。一旦出了更衣室，工作人员便将头套和乳胶手套脱下丢弃，鞋套通常是最后脱下，有些工厂会回收亚麻手套。

一旦进入无尘室，操作人员就必须以平稳的步伐行走，跑步或跳跃都可能扰动地板、墙壁和天花板表面上的微粒。无尘室中只要极少的椅子，因为当有人坐下或起身时都会造成椅子表面上的微粒脱离。无尘室内椅子较少，也不准有人坐在桌子上或依靠着墙壁。一般的纸张会带有细小的纤维碎片，因此室内只能使用无尘室专用的纸张。对于第一级或高于第一级的无尘室，不允许使用纸张，所有的资料都会以的电子档的形式保存在电脑中。

移动粒子污染是集成电路生产中的另一个问题，如果操作人员的手套接触到皮肤，就必须立刻换上一双新的手套或将新的手套直接套在脏手套上。同样，如果工作人员咳嗽时用手掩口，他们就应立刻更换乳胶手套，因为从口腔喷出的高压气流可能会使唾液穿透口罩，按照严格要求，工作人员咳嗽前就应离开制造区，在无尘室中严禁饮食。

无尘室的工作人员不允许使用化妆品、香水、古龙水或乳液，因为这些东西释放出微粒造成污染。技术人员不可以戴隐形眼镜，因为生产工厂中的微量氯气可能会和隐形眼镜生产化学反应而伤害眼睛。无尘室和临近的建筑都是禁烟区，吸烟的无尘室员工被鼓励戒烟，因为即使操作人员抽完了香烟，还是有可能释放出先前吸入的微粒。

关于无尘技术相关标准

ISO 14644-1洁净室及相关控制环境国际标准

JGJ 71-90洁净室施工及验收规程

GB 50472-2008 电子工业洁净厂房设计规范

GB 50073-2001洁净厂房设计规范

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