洁净工作台法净化空气

出处：pmf011 发布于：2007-04-29 10:16:06

空气经过过滤的生产环境首先被航空航天工业使用。即使一个极其微小的缺陷都可造成卫星工作失误，因此，NASA （译者注：美国航空航天中心）和其服务商们建造了带有过滤天花板夹层和过滤墙体的车间。而且首创了许多基本的污染控制理念，其中包括从工作人员洁净服到洁净室使用物的管理方法。
半导体工业采用了许多这方面的技术。然而一个主要的问题是当从小加工车间扩建为有更多工人工作的大型车间后，很难保持其固有的洁净度。早期半导体工业把带过滤天花板夹层和墙体的方法演化为洁净工作台法。这个主要是把过滤器装在单个工作台上，并使用无脱落的物质。在工作台以外，晶圆被装在密封的盒子中储存、运输。
在大型车间中按顺序排列的工作台（叫做工作罩）组成加工区，使晶圆依工艺次序经过而不从露于空气中。洁净工作罩中的过滤器是一种高效颗粒搜集过滤器（HEPA过滤器）。这些过滤器是由含许多小孔，并按手风琴琴叶折叠的脆性纤维组成（见图示5.8），由于高密度的小孔与大面积的过滤层，使得大量的空气低速流过。由于低速空气可避免产生空气流，有利于工作台的洁净度，并且对于操作员而言，在舒适的环境中工作也是必要的。典型的空气流量6为每分钟90到100 英寸。HEPA过滤器可达到99.99%或更高的过滤效率，并可用于三种净化方法中。
一般来说，HEPA过滤器装于洁净工作台顶部见图5.9。空气由风扇吸入先通过前置过滤器，再通过HEPA过滤器，并以均匀平行的方式流出，在工作台表面改变方向，流出工作台。安装档板可控制晶圆表面空气流动方向，通常这种方式称为空气层流立式式（VLF）工作台，它是由空气流的方向命名的。有些工作台把HEPA过滤器装于工作台后部，这种方式被称为空气层流平行（HLF）式工作台。

图5.8 高效颗粒搜集过滤器（HEPA）
Dirty Air脏空气
Clean Air净空气

图5.9空气层流立式工作台截面图
Blower鼓风机
HEPA Filter HEPA过滤器
Prefilter前级过滤器
Shield挡板
Air Flow空气流
Work Surface工作台面

这两种工作台按两种方法来保持晶圆清洁：首先是工作台内的空气净化；其次，净化过程在工作台内产生一点空气正压，正压可防止由操作员与走廊产生的污染物进入工作台。
使用化学溶液的工艺需要对VLF式工作台进行特殊设计（见图5.10）, 这种工作台必须接有空气排风，以吸收化学溶液蒸汽，因为蒸汽会产生安全及污染的危险。在这种设计下，必须平衡VLF与排风中的空气流，来维持工作台的洁净级别数。而且还要求晶片需存放在工作台中相对较洁净的前部。
净化工作台的方法还可应用于现代晶圆加工设备中。在每台设备上安装VLF或HLF式工作台来保持晶圆在装卸过程中洁净。

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