電子制造進入低成本高品質(zhì)時代 潔凈技術(shù)亟待優(yōu)化

　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展,對潔凈技術(shù)提出新的要求.有效降低潔凈室建設(shè)/運營成本,減少能耗是潔凈設(shè)計技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。

　　潔凈室系統(tǒng)的設(shè)計與施工是電子信息產(chǎn)品制造過程中的重要環(huán)節(jié)，尤其是對于超大規(guī)模集成電路、高世代TFT-LCD而言，潔凈室系統(tǒng)設(shè)計及建造的水平不僅決定了工廠運營成本的高低，而且還決定了產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的高低。在滿足生產(chǎn)需求及確保生產(chǎn)安全的前提下，如何科學(xué)地進行潔凈室系統(tǒng)的設(shè)計與施工，以降低建設(shè)投資和運行費用，是擺在我國企業(yè)面前的重要課題。今年7月1日，《電子工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》(GB50472)正式實施，這是我國專門針對電子工業(yè)領(lǐng)域的潔凈廠房設(shè)計推出的第一個國家標(biāo)準(zhǔn)，它將幫助企業(yè)優(yōu)化潔凈室的設(shè)計與建造。

　　潔凈室設(shè)計要降低能耗與成本

　　在我國，潔凈廠房的能源消耗是相當(dāng)大的。能源消耗主要用于生產(chǎn)設(shè)備用電和用熱、凈化空調(diào)系統(tǒng)的耗電/耗熱和冷負荷、冷凍機組的耗電、排氣裝置的耗電和耗熱、超純水和氣體的制取和輸送以及公用設(shè)施和照明的用電等。為達到潔凈室要求的空氣潔凈度等級，潔凈室的循環(huán)風(fēng)量很大。一般空調(diào)房間的每小時換氣次數(shù)只需要幾次，而潔凈室每小時換氣次數(shù)達到10次～600次。由于技術(shù)的原因，我國的潔凈室在能耗方面又高于歐美發(fā)達國家。

　　“據(jù)不完全統(tǒng)計，潔凈室的能耗是一般寫字樓的10倍-30倍。我國的8英寸集成電路芯片制造廠，其潔凈室單位面積能耗達到1.48千瓦/平方米～1.93千瓦/平方米，比美國同類型工廠高15%。”上海市室內(nèi)環(huán)境凈化協(xié)會秘書長王芳告訴《中國電子報》記者，“以上海某知名芯片廠為例，其全年耗電量的51%用于潔凈室運行維護。如果能將這51%的能耗合理降低，對企業(yè)來說就意味著利潤的增長。”

　　不僅如此，潔凈室的建造費用也十分驚人?！峨娮庸I(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》主要起草人之一、世源科技工程有限公司總工程師秦學(xué)禮在接受《中國電子報》記者采訪時表示，ISO6級(相當(dāng)于美國標(biāo)準(zhǔn)FS2091000級)潔凈室單位面積建造成本約為3000元/平方米～4000元/平方米，而ISO4級(相當(dāng)于美國標(biāo)準(zhǔn)FS20910級)潔凈室單位面積建造成本則高達1萬元/平方米。由于潔凈室建設(shè)費用很高且不同潔凈等級的建設(shè)費用相差較大，因此，在潔凈室設(shè)計過程中，設(shè)計師不僅需要合理布置工藝設(shè)備以盡量減少潔凈區(qū)的面積，而且也要針對不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)設(shè)置不同的潔凈等級。目前，12英寸集成電路芯片制造工廠普遍采用“開放式潔凈室加微環(huán)境”的方式，將芯片制造過程中對空氣潔凈度要求十分嚴(yán)格的硅片加工過程布置在1級-4級的微環(huán)境裝置內(nèi)，而開放式潔凈室的潔凈度等級只需5級-6級，這樣就有效地降低了建設(shè)/運營投資以及能耗。

　　潔凈室系統(tǒng)控制對象范圍廣

　　潔凈室系統(tǒng)所控制的對象不僅是室內(nèi)的空氣潔凈度，還包括在生產(chǎn)過程中與產(chǎn)品密切接觸的水、氣體和其他化學(xué)品。

　　在集成電路和TFT-LCD的生產(chǎn)過程中，硅片和玻璃基板的清洗需要大量的超純水?！峨娮庸I(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》主要起草人之一李錦生告訴《中國電子報》記者，電阻率是衡量超純水純度的重要指標(biāo)。超純水的電阻率越高，其純度也就越高。一般來講，在25℃時，理論純水的電阻率是18.24MΩ·cm。據(jù)了解，當(dāng)集成電路特征尺寸為0.18微米時，對超純水的電阻率要求已經(jīng)達到18.2MΩ·cm。而TFT-LCD對超純水要求略低，但也要求電阻率在18MΩ·cm以上。據(jù)李錦生介紹，在超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)過程中，清洗設(shè)備用水點的排水幾乎全部可以回收，經(jīng)回收處理后的水一部分可以作為冷卻塔和廢氣洗滌塔的補水，另一部分可以與超純水制備預(yù)處理系統(tǒng)的出水一起進入預(yù)處理水池，作為超純水制備的補充水。目前，集成電路潔凈廠房的超純水回收率可以達到70%。