潔凈生產(chǎn)環(huán)境(潔凈廠房、潔凈室)先后使用過“無塵室”、“無窗廠房”、“密閉廠房”、“空氣懸浮粒子受控的房間”等概念。潔凈廠房的設計建造和使用應做到不引入或少引入微粒,不產(chǎn)生或少產(chǎn)生微粒,不滯留或少滯留微粒。此外,潔凈廠房還對溫度、濕度、壓力等參數(shù)按產(chǎn)品生產(chǎn)要求進行控制。而根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)要求需對潔凈室內(nèi)的氣流分布、氣流速度以及噪聲、振動、靜電等進行控制。 　　

產(chǎn)品生產(chǎn)推動潔凈技術演進 　　

國內(nèi)外潔凈技術的發(fā)展都是隨著科學技術的發(fā)展和產(chǎn)品生產(chǎn)的更新?lián)Q代,特別是軍事工業(yè)、電子、航天和生物醫(yī)藥等工業(yè)的發(fā)展而不斷演進的?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品和現(xiàn)代科學實驗活動要求微型化、精密化、高純度、高質(zhì)量和高可靠性。以微型化為例,電子計算機從當初放置在若干個房間內(nèi)龐大的機組發(fā)展到今天的便攜式筆記本。與此同時,它內(nèi)部所使用的電子元器件也從電子管到半導體分立器件,再到集成電路和極大規(guī)模集成電路;集成電路的線寬也已從幾微米發(fā)展到當今45納米。這些新科技產(chǎn)品要求具有嚴格的潔凈生產(chǎn)環(huán)境。潔凈技術便是根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)對潔凈生產(chǎn)環(huán)境中污染物的控制要求、控制方法以及控制設施等日益嚴格的要求不斷發(fā)展而來的。 　　

潔凈技術是一門綜合技術,其核心技術包括生產(chǎn)工藝技術及其工藝設計、空氣凈化、潔凈建筑以及各類產(chǎn)品生產(chǎn)所需的專業(yè)技術(如微電子產(chǎn)品生產(chǎn)所需的高純物質(zhì)——— 高純水、高純氣、高純化學品的相關專業(yè)技術等)。這些專業(yè)技術在潔凈室設計中都是不可缺少的,它們必須密切配合,圍繞著產(chǎn)品生產(chǎn)的需要,相互協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌安排。潔凈廠房的設計和建造就是要在做好各相關專業(yè)設計的基礎上,做好各項安全設施——— 消防、防火、防爆、安全報警,確保潔凈室的安全運行。與此同時,它還要處理好電源、冷源、熱源等動力供應,節(jié)約能源;安排好各類配管配線,確保各種流體介質(zhì)的輸送質(zhì)量,減少材料消耗,方便施工安裝和運行維護。 　　

微電子對潔凈技術提出新要求 　　

電子產(chǎn)品,尤其是微電子產(chǎn)品生產(chǎn)依賴于潔凈技術的發(fā)展,或者說潔凈技術的發(fā)展是由微電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代推動發(fā)展起來的。 　　

電子產(chǎn)品潔凈廠房對空氣潔凈度和各類雜質(zhì)的控制有嚴格的要求。半導體集成電路制造是一種高科技制造技術。它是利用高精密機器設備,將物理、化學、電子以及機械等技術融合應用于產(chǎn)品制造過程。為了獲得微電子產(chǎn)品的高質(zhì)量和高成品率,必須嚴格控制芯片缺陷。而導致芯片缺陷的因素十分復雜,其污染源可能來自空氣中的粒子或加工過程中使用的各類工藝介質(zhì)中的雜質(zhì)、清洗用純水中的雜質(zhì)以及工具等帶來的雜質(zhì)污染等。生產(chǎn)環(huán)境控制就是對與產(chǎn)品生產(chǎn)過程相關的各類污染物進行控制。其中,對生產(chǎn)環(huán)境中微粒的控制是十分重要的內(nèi)容。當前45nm的極大規(guī)模集成電路已投入生產(chǎn),要求潔凈室的空氣潔凈度控制在ISO1級或 ISO2級,微粒粒徑控制在0.03微米。隨著集成度的不斷提高、加工尺寸日益微細化,集成電路生產(chǎn)過程不僅對空氣潔凈度等級提出越來越高的要求,也對整個產(chǎn)品生產(chǎn)過程中微粒的黏附、化學污染物、芯片的損傷等問題提出越來越高的要求。近年來的實踐表明,帶入潔凈室或潔凈室產(chǎn)生的污染以及空氣中的NOX、 SOX 、Na+、Cl-等,超細玻璃纖維制品中的硼和DOP粒子,操作人員自身產(chǎn)生的NH4+、Na+等,潔凈室建造材料散發(fā)的各種有機物、金屬離子等,生產(chǎn)過程使用溶劑、洗滌液散發(fā)的各種化學污染物等對生產(chǎn)過程都有很大的影響。為此,去除化學分子態(tài)污染物的空氣凈化裝置、技術措施以及相應的檢測手段正被廣泛應用。 　　

以微電子產(chǎn)品為代表的電子產(chǎn)品,其生產(chǎn)過程中廣泛應用了高精密制造設備,這使電子工業(yè)潔凈廠房的形式、構造和整體建造成本都發(fā)生了極大的變化。電子工業(yè)潔凈廠房采用多功能組合式建筑形式日益增多,電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及其制造設備的集成化、過程控制自動化水平日益提高,安全設施日益完善,生產(chǎn)過程所需的作業(yè)人員大大減少,這些都提高了電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和安全可靠性,為生產(chǎn)環(huán)境創(chuàng)造了良好的條件。 　　

電子產(chǎn)品不僅對生產(chǎn)環(huán)境的空氣潔凈程度有嚴格要求,而且還對與生產(chǎn)過程直接接觸的各種高純介質(zhì)——— 高純水、高純氣體、高純化學品等的雜質(zhì)含量等有十分嚴格的要求。某些電子產(chǎn)品對振動、靜電、電磁干擾、電力供應等也有較為嚴格的要求。為此,電子工業(yè)潔凈廠房一般配備下列設施,如凈化空調(diào)系統(tǒng)、專用凈化設備、噪聲控制設備、防微振設備、防靜電設備、防電磁干擾設備、電氣、照明、高純物質(zhì)(高純水、高純氣、高純化學品)供應設備、報警系統(tǒng)、節(jié)能設施以及通信設施等。微電子產(chǎn)品的微細化,要求供應純度極高的氣體、化學品和純水。目前納米級集成電路芯片生產(chǎn)要求氣體中雜質(zhì)的濃度要控制到19-9級或10-12級,要求超純水的電阻率為18MΩ·cm,雜質(zhì)濃度為19-9級或10-12級。 　　

新國標推動潔凈技術上臺階 　　

基于上述電子工業(yè)潔凈廠房的特點,現(xiàn)有國家標準《潔凈廠房設計規(guī)范》(GB50073)中的有關規(guī)定已不能滿足需要,尤其是涉及化學分子污染物的控制以及安全、消防等方面的規(guī)定(如潔凈建筑防火與疏散、易燃易爆氣體和化學品的貯存輸送、安全消防報警設施等)。由國家住房和城鄉(xiāng)建設部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布,并從2009年7月1日實施的國家標準《電子工業(yè)潔凈廠房設計規(guī)范》(GB50472),正是以現(xiàn)代電子工業(yè)潔凈廠房的特點和工程實踐為依據(jù),結(jié)合我國電子工業(yè)潔凈廠房設計建造和運行的實際情況,廣泛調(diào)研、整理相關的專題報告和測試資料,認真總結(jié)多年來電子工業(yè)潔凈廠房設計建造和運行方面的經(jīng)驗,廣泛征求了國內(nèi)有關單位的意見制定而成的。國家標準《電子工業(yè)潔凈廠房設計規(guī)范》(GB50472)共分15章和4個附錄。主要內(nèi)容有:總則、術語、電子產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境設計要求、總體設計、工藝設計、潔凈室建筑設計、空氣凈化和空調(diào)通風設計、給水排水設計、純水供應、氣體供應、化學品供應、電氣設計、防靜電與接地設計、噪聲控制以及微振控制等。該規(guī)范是強制性標準,其中設有強制性條文近50條,在規(guī)范中黑體字的條文為強制性條文,必須嚴格執(zhí)行。 　　

所有進行電子工業(yè)潔凈廠房設計建造的單位和相關科技人員都應認真執(zhí)行、實施規(guī)范中的強制條文。與此同時,推薦性條文的各項規(guī)定使電子工業(yè)潔凈廠房的設計、建造有法可依,有章可循。我們希望通過認真執(zhí)行、實施國家標準《電子工業(yè)潔凈廠房設計規(guī)范》使我國電子工業(yè)潔凈廠房的設計建造達到更高的水平。同時, 我們也希望在新國標實施中得到各有關單位、科技人員的修改和補充意見,使之不斷完善。