由于集成電路工藝生產(chǎn)技術(shù)的特殊性，它對生產(chǎn)環(huán)境，如潔凈度、溫度、濕度都有嚴格的要求，這直接關(guān)系到晶圓產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命，必須嚴格控制在要求范圍之內。在工程設計中，暖通空調專(zhuān)業(yè)擔負著(zhù)保證生產(chǎn)區潔凈度等級和溫度、濕度要求的使命。以國內6英寸0.35微米集成電路生產(chǎn)線(xiàn)為例，詳細介紹一下集成電路潔凈廠(chǎng)房的設計。 

        該項目的潔凈室在垂直方向采用三層結構的布置方式，即上層為潔凈室的送風(fēng)靜壓層，中間為潔凈生產(chǎn)區，下層為回風(fēng)層及支持區。 

    該項目的潔凈室在水平方向上采用了港灣式的布置方式。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是將工藝設備分為前、后區，前區為人員操作區(硅片暴露區)，后區為工藝設備接管區，前后區潔凈度區分明顯，真正影響產(chǎn)品質(zhì)量的是前區。將前后區區分開(kāi)后，潔凈度要求高的區域的面積也會(huì )減少，以減少整個(gè)系統的循環(huán)風(fēng)量，降低能耗及工程造價(jià)。根據ISO標準，該潔凈室生產(chǎn)前區的潔凈度等級為2.5級和3.5級，溫度要求為±221℃，相對濕度要求為45%±5%；該潔凈室生產(chǎn)后區的潔凈度等級為6級和7級，溫度要求為±223℃，相對濕度要求為30%-60%。 

    工程師利用室內空氣的循環(huán)來(lái)保持生產(chǎn)區域內的潔凈等級�？諝庠趪栏窨刂茰囟�、濕度的前提下，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器之后進(jìn)入潔凈室內，而室內的空氣則經(jīng)回風(fēng)系統“離開(kāi)”潔凈室，再經(jīng)過(guò)濾器之后重新進(jìn)入潔凈室。與此同時(shí)，由于潔凈室內必然會(huì )有風(fēng)量損失，因此也需要補充一部分室外新風(fēng)。 

    在本項目中，潔凈室系統采用新風(fēng)集中處理機組(MAU)+風(fēng)機過(guò)濾單元(FFU)+干式冷盤(pán)管(DDC)的方式，其空氣處理過(guò)程為：循環(huán)風(fēng)經(jīng)設置在一層的干式冷卻盤(pán)管冷卻后，進(jìn)入上部送風(fēng)靜壓箱，與處理后的新風(fēng)混合，經(jīng)FFU加壓、過(guò)濾后送入生產(chǎn)區。 

    其中，MAU的主要作用是提供潔凈室需求的新風(fēng)，控制潔凈室的濕度，同時(shí)通過(guò)變頻調節來(lái)維持潔凈室的正壓環(huán)境；DDC主要承擔潔凈室的顯熱負荷；而FFU則過(guò)濾循環(huán)空氣來(lái)滿(mǎn)足潔凈室的潔凈度。這種方式與傳統的循環(huán)送風(fēng)方式相比有明顯的優(yōu)勢，FFU具有靈活性，可適應工藝變化，當工藝發(fā)展需要提高空氣潔凈度級別時(shí)，采取增加FFU數量或更換更高效率的過(guò)濾器就可達到提高潔凈度等級的目的。FFU采用負壓密封使其簡(jiǎn)化而可靠，也就是說(shuō)，潔凈區內的空氣壓力大于送風(fēng)靜壓箱內的空氣壓力，這就極大地降低了塵埃微粒通過(guò)縫隙進(jìn)入潔凈室的幾率。此外，采取這種方式也可大大節省空調機房的面積。 

    由于集成電路芯片制造工藝的特殊性，在芯片生產(chǎn)的過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生各種廢氣，其中，酸堿廢氣來(lái)源于硅片清洗、爐管清洗、濕法刻蝕；工藝尾氣來(lái)自離子注入、干法刻蝕、CVD、擴散、外延；有機廢氣來(lái)自光刻、去膠、顯影等工序。在工程設計中，應針對排放氣體的不同性質(zhì)分別處理。 

    為補償工藝排風(fēng)和保持室內正壓以及滿(mǎn)足工作人員的新風(fēng)需要，潔凈區需送入一定量的新風(fēng)，新風(fēng)機組MAU采用變頻風(fēng)機，通過(guò)室內正壓值控制風(fēng)機的變頻器，調節新風(fēng)風(fēng)量。新風(fēng)管道的布置，盡可能地將新風(fēng)均勻送入潔凈室，并且在工藝設備發(fā)熱較大的地方提供更多的新風(fēng)，以減輕干式冷盤(pán)管的負擔。 

    潔凈室空調系統的設計是一個(gè)復雜的過(guò)程，以上的描述僅僅是對整個(gè)系統作一個(gè)簡(jiǎn)單的概述，而實(shí)際上還需要大量的計算來(lái)保證以上實(shí)施的有效性，除了圍護結構、人員、照明的負荷計算外，還需要進(jìn)行復雜的工藝設備冷熱負荷計算、風(fēng)量平衡計算以及大量的水力平衡計算來(lái)確保整個(gè)系統的均勻、平衡、合理。集成電路廠(chǎng)房的潔凈室能源消耗大，投資大，如何在滿(mǎn)足工藝需求的前提下，采用更合理的方案、更先進(jìn)的技術(shù)來(lái)實(shí)現節約能源、減少工程造價(jià)，是我們今后設計中所面臨的方向，也符合國家節能減排的政策要求。