1级（0.1μm）超级洁净室建设方案

随着超大规模集成电路的快速发展，对洁净室的净化级别要求也越来越高，国内现在已经在工程上设计了1级（0.1μm）超级洁净室并投入了运行（对1级超级洁净室的定义可参考美国209E标准，但此工程要求对0.1μm的尘粒数为1粒/立方英尺）。我们对超级洁净室在设计方面进行探索分析，找出超级洁净室和普通洁净室的区别（普通洁净室指净化级别低于等于100级-0.5微米），并对超级洁净室在关键的新风集中处理末段超高效过滤器和正压控制三个方面进行分析，使得大家对超级洁净室有进一步的了解。

工程简介

该工程是生产8英寸芯片的二层净化厂房，净化级别1级（0.1μm），面积近3000㎡，其余为100级及1万级。上层为生产洁净区，下层为管道、空调机房、回风层，在平面布置上采用隧道并列式。

与普通净化系统不同的是空气经过了粗效、中效、高效、超高效四级过滤，并且增加了自来水喷淋段、纯水喷淋段、化学过滤器段及洁净蒸汽加湿段。末端过滤器为FFU，室内正压控制变频风机的风量。

新风集中处理系统

1. 粗效过滤段

室外新风进入新风空调器，先经过卷绕式过滤器。此过滤器为粗效过滤器，主要处理空气中粒径＞5μm的尘粒，其效率要求为70%--90%（重量法），初阻力为50pa左右。

2. 自来水喷淋段、纯水喷淋段

这两段主要处理空气中的含钠离子。在大气中以结晶态存在的盐粒径在0.1--1μm之间，而在半导体生产过程中，含钠离子会在硅片上潮解扩散，产生直径50μm的圆面积。所以，必须先用自来水喷淋，去除空气中的大量尘埃及盐分。但是，自来水中也含有盐分，在自来水喷淋后，空气中也带进了少许盐分，所以还必须用纯水（一般要求纯水电阻为1MΩ）再喷淋，以彻底地去除空气中的钠离子。

3. 化学过滤器段

在化学过滤器段利用活性炭吸附原理，对空气中的生物粒子、有害气体、臭味、多于水分进行处理，保护了末段超高效过滤器，也改善了室内工作环境品质。这和普通洁净室明显不同，普通洁净室只是处理空气中的固态和液态的微粒，而超级洁净室在此基础上还增加了处理气态的有害成分。

4. 中效过滤段

在中效过滤段主要处理空气中粒径1--5μm的尘粒。其过滤效率要求＞95%（NBS比色法），初阻力＜100pa。

5. 超高效过滤段

在超高效过滤段主要处理空气中粒径在0.1--1μm的尘粒。其过滤效率要求为99.99%（DOP法），初阻力＜250pa。

6. 空气预热段、表冷段、加热段、加湿段及温湿度自动控制

以上这些段除加湿段外，都与普通净化系统一样，蒸汽加湿不是用一般的蒸汽加湿，而是用洁净蒸汽加湿。洁净蒸汽的制作过程是通过水/蒸汽有压热交换器，用一般的蒸汽来加热纯水，加热后的纯水变成洁净蒸汽。

末段超高效过滤器

普通净化系统末段是高效过滤器满布，液槽密封，利用循环风机让空气循环，而超级洁净室是满布FFU。FFU是带有风机的超高效过滤器单元，用于处理空气中粒径在0.1--0.5μm的尘粒，其过滤效率要求为99.9999%（0.1μm）（DOP法），初阻力＜250pa。这种方式的优点是送风气流比较均匀，保证净化间断面风速在0.35m/s以上（工作室），另一个优点是噪声小，振动小，而且运行比较灵活。

正压控制

洁净室在运行期间保证正压是特别重要的。此超级洁净室利用室内压差传感器，控制变频新风机的风量大小来维持室内正压。如果洁净室正压小于要求值，则加大风机的风量；如果洁净室正压大于要求值，则关小风机的风量。由于是变频控制风机的风量，所以，室内压差的微小变化，可以微调变频风机的风量，保证了洁净室的正压在精确要求的范围内。

存在的问题

末段干式盘管通过的冷冻水温度过低，会产生冷凝水。冷凝水中含有钠离子，如果空气经过盘管，就会污染空气。此系统的冷冻水温度和新风空调器表冷器冷冻水温度一样，均为6℃，这样很难保证末段盘管的冷冻水温度提高，或者再末段盘管后增加化学过滤器，或者再一些要求严格的FFU上增加化学过滤器。

另一个问题是工作室的相对湿度为45±10%。根据一些资料的介绍，室内相对湿度的变化会影响高效过滤器出口浓度，所以相对湿度控制在45±5为好。

结语

超级洁净室不只对洁净度、温湿度、正压有很高的要求，而且对其噪声、振动、照度、防静电等技术参数也有特殊的要求。所以，对超级洁净室不只在设计上要注意以上所述三个方面，而且要在安装、调试、运行等方面引起重视。