电子工厂设施的工程设计与控制

8/9/2019Page1LizhenghuaPFforinternaluseonly电子工厂设施的工程设计与控制PF李正华8/9/2019Page2LizhenghuaPFforinternaluseonly目录一：电子工厂总体概况简介(一)：工厂的净化工艺生产流程(二)：配套设施及动力供给二：配套设施及动力供给的内容及要求(一)：净化厂房(二)：空调及净化(三)：给水排水(四)：电气、照明及通讯(五)：气体供给及配管(六)：安保及消防系统(七)：三废处理三：电子工厂管理软件要素(一)：操作运行(二)：人综合素质提高(三)：管理程序的科学性及条理性四：电子工厂部分设施项目的技术参数及控制方法(一)：温、湿度及洁净度控制(二)：净化室性能及技术指标的介绍(三)：纯水生产工艺流程图(四)：氢氟酸废水处理工艺流程图(五)：生活污水处理工艺流程图(六)：高标准循环、冷却水系统介绍(七)：气体配输(八)：废气的处理及排放(九)化学品的存放及配输(十)电气系统的配置及控制(十一)：消防系统(十二)：安全监控及防盗系统8/9/2019Page3LizhenghuaPFforinternaluseonly一：电子工厂总体概况简介工厂的净化工艺生产流程1:生产用原材料1:生产用材料及辅料2：原材料气体3：清洗用药品、溶剂等4：生产用药品类5：其它2生产工艺及设备运行操作1:工艺设计1.1:理论设计1.2::电路设计1.3:图案设计2:掩膜工艺设计2.1:制作调制盘2.2::制作主板2.3:制作光刻板3:芯片制作工艺3.1园片制作工艺3.11:拉单晶3.12:切片3。13磨片3.2C芯片制作造工艺3.21:氧化3.22:涂胶3.23:对版3.24:显影腐蚀3.25:杂质扩散3.26:离子注入3.27:CVD3.28:蒸发3.29:园片检查3.20:划片3.211:IC芯片制成4:组装工艺4.1:装片4.2:健合4.3:压制4.4:打印5：检验工艺5.1:产品测试检验5.2:可靠性测试(一)8/9/2019Page4LizhenghuaPFforinternaluseonly一：电子工厂总体概况简介配套设施及动力供给2环保安全设备1:芯片制作工艺2:安全报警设备2.1:火灾报警系统2.2:排烟系统2.3:安全防盗监控系统1：辅助材料及动力供给设备1:原材料供给1.1:压力气体容器辅助材料1.2:吸收装置及材料1.3:配管配线接头1.4:排气处理设备及材料2:生产用辅助材料2.1:净化气体供给2.2:厂房净化及温湿度控制2.3：压缩空气及真空供给2.4:用水供给2.5：动力照明及电力供给2.6:安全监控及通讯供给2.7::配管配线1.1有毒气体类及处理1.1:有毒药品类及处理1.3:排水处理设备1.4:其它类处理设备(二)8/9/2019Page5LizhenghuaPFforinternaluseonly二：配套设施及动力供给的内容及要求(一：)净化厂房设施前道工序：三层式上夹层：（风管、配管、电缆、自循环AH、高效过滤器及静压箱）中间工作层：（工艺设备及生产线）下夹层：（回风静压箱、配管、配线）1：结构型式后道工序：二层式上夹层：（风管、配管、电缆、自循环AH、高效过滤器及静压箱）下工作层：（工艺设备及生产线）2:防震要求（前道工序）工作层面的基础及梁架为独立结构厂房围护、顶基础及梁架为独立结构此二者之间不能有硬接触3:防静电要求工艺设备操作地面为防静电贴面（一般为1X105－8欧姆，材料要求发尘量小、防燃、防腐）工艺设备及特殊设备均要有接地装置，甚至单独的接地极4：布局要求：满足最佳的工艺流程及安全通道和物流的要求(二：)空调及净化1:温度控制（根据不同的工艺要求：22±1℃23±1℃25±2℃23±3℃23±6℃）2:湿度控制（根据不同的工艺要求：45－50%40－70%30－70%）3:净化级别要求：根据不同的工艺等极分为：0.1u1级10级;0.3u100级;0.5u100级1000级10K级100K级主要靠厂房设施、空调过滤器和换气次数来实现）4：新风（OA）4.1:满足排风要求4.2:不小于总风量的10%4.3：每人每小时不少于30M34.4：满足正压要求必须同时满足所有要求5:排气及排烟常规及灾害有毒气体（需专用设备处理后排放）8/9/2019Page6LizhenghuaPFforinternaluseonly二：配套设施及动力供给的内容及要求(三)：给水排水给水1:冼涤用超纯水、纯水2：冷却水及冷却循环水、软化水3：冷冻水及热水（蒸汽）4：消防给水、消火栓及及自动喷淋装置排水有害废水酸碱掩膜化学药刘其它杂质的排水冷却排水及普通排水、雨水(四：)电气、照明及通讯1：动力配电及保护（配电站、配电电缆、备用发电机、UPS系统、漏电及接地保护）2：照明（室内外常规照明、防暴防水照明、应急照明）3：信息系统网络1:电脑局域网2：有线通讯系统3：有线内部广播系统4：无线局域通讯系统4：监控及报警系统8/9/2019Page7LizhenghuaPFforinternaluseonly二：配套设施及动力供给的内容及要求(五：)气体供给及配管1：普通：（压缩空气、N2、O2、H2、He、Ar、CO2）2：工艺气体（掺杂气体）惰性气体（CHF2、SF2、He/O2）危险气体(SiH4、Sih2、Cl2)毒性气体（B2H2、NF3）腐蚀性气体（HCl、HBr、Cl2)3：混配气（H2N2、288、44612、4816）4：真空管：工艺真空及吸尘真空）(六：)安保及消防系统1：防火报警系统：烟感、温感探头及消防控制系统2：门禁及监控系统3：防通道及防火门4：室内外消防灭火设施：消防栓、自动喷淋系统、化学灭火器5：有毒有害气体及化学器的储存和传输配管材料及洁净要求均有各自的标准8/9/2019Page8LizhenghuaPFforinternaluseonly二：配套设施及动力供给的内容及要求(七：)三废处理1:废水处理酸碱废水含氟废水各类化学品的特殊废水生活废水2:废气及噪音处理普通排气酸碱性气体排气（专用冼涤塔）有毒有害气体排放（专用燃烧设施及水淋处理室外冼涤塔）噪音处理：隔音室、吸音墙、消音器）3:废料及废物处理有害废料：专门收集、专门储藏、专门厂家来专门处理）普通废物：分类收集、分类处理8/9/2019Page9LizhenghuaPFforinternaluseonly三：电子工厂管理软件要素(一：)操作运行1：严格的操作规程2：严谨的管理制度3：部门的职责、KPI控制4：相互部门的支持与协作(二：)人的综合素质提高1：专业培训（各工种）2：综合素质培训（知识面、视野的开阔）3：职业道德培训（主人翁精神及自我环境保护意识）(三：)管理程序的科学性及条理性1：操作运行图表的制定（部门内、总门之间）2：PDCA循环(P:plan,D:do,C:check,A:act)3：控制质量（人、机、料、法、环五要素）环质量机人料法8/9/2019Page10LizhenghuaPFforinternaluseonly四：电子工厂部分设施项目的技术参数及控制方法温湿度及洁净度控制温度控制附图1：冷媒源：冷水机组(制冷机组)。热泵机组、冷却塔2：热源：锅炉、热泵机组、电加热、厂外供热(集中供热或蒸气)3：AHU及FCU：空调箱(过滤器、表冷器、风机)盘管风机(风机、换热盘管)4：配管设施：(风管、水管、泵、阀件)5：控制系统：传感器、控制器、执行器(电动阀、气动阀)湿度控制附图1：控制系统：传感器、控制器2：加湿：蒸汽加湿器、电加热喷雾加湿器、喷淋加湿器、混合加湿器3：去湿：喷淋去湿(喷冷冻水)、表冷去湿、吸附去湿4：配套设施：配管、配电、阀件洁净控制1：厂房结构保证附图一般为三层壁板：耐腐、耐磨、发尘量少地板：耐腐、耐磨、发尘量少、防静电密封：硅胶、油槽。闭水无法橡胶气流平衡：正压及控制过滤器的布置及测试2：空调系统保证1：换气量及换气次数及循五方式附图(1级、10级、100级为350--400次，1000级：70次/H，10K给、100K级为20--35次/环)2：过滤器的保证：初效、中效、亚高效、高效(0.1U)3：测试保证：根据给别要求分别取值(距地面1M)4：正压、负压控制：洁净室一般要求为10--30pa3：人员及设备材料进出及5S管理1:洁净衣、帽、鞋，风淋及分级更衣2：及时吸尘清洗3：进入的器材需在隔断间除尘处理(一)8/9/2019Page11LizhenghuaPFforinternaluseonlyDDC差压转换器差压显示器低功率转换开关电动机DPSLPSLPIM层夹术技H2T6LL0MMR4R0DPSM5M4DPSLPSMMRR0SVFF0L0MLL1R0RMLPTDPSDPSLPTCCCH回风连锁新风渗露风量排风RTDPSH1T5房间TCCT3PTCHAXCHCCCCT2T1空调自控系统原理图8/9/2019Page12LizhenghuaPFforinternaluseonly温度传感器湿度传感器防静电钢格栅地板高效过滤器下夹层工作层自循环风机上夹层回风管新风净化室结构示图8/9/2019Page13LizhenghuaPFforinternaluseonly(二：)净化室性能及技术指标的介绍(1)：净化级别技术指标随着半导体器件尺寸越来越微型化，芯片的集成度大幅度提高，如超LSI(64Kbit)电路线宽为3u(即头发丝的1/30)而集成度为256M的电路的线宽为0.25u。成度为4G的电路的线宽为仅为0.13u，所以灰尘粒子的数量及直径要求也越来越高，也就是净化度的要求对完善产品质量的影响也越来越大关于净化室有灰尘(下称为粒子)，即净分度：美国国家标准NO。209(净化室和净化工作台的环境控制规格)，同样还有NASA。NHB5340。2。196)-02(NASA标准为用于净化室和净化工作台的Microfially环境控制)。德国有VDI(西德工程师协会)2083第1号，1976-12(高纯真空技术基础定义和纯度等级规定)。日本有JISB9922标准目前，人们通常采用是NASA(美国航空和宇航局)标准。它的最高级别为100级即在1ft3(相当于30cm立方体的的体积中要求直径0.5u的微粒个数在100个以下。而我们的办公室同样的粒子则有100万个之多净化室的构造：周围的墙壁和天棚上均有超高性能的过滤器(HighEfficiencyParticulateAirFilter-HEPA),由此过滤器净化的空气以20--400次/H的速度循环流动随着半导体器件制造工艺技术的发展，对净化度的要求也越来越高，0.3u、0.2u、0.1u、100级、10级、1级均已广泛得到采用8/9/2019Page14LizhenghuaPFforinternaluseonly注：所有的技术夹道均为1000级设备净化间23±2°C10000级20Pa走廊28°C1000级50±10%25Pa走廊工作走道前室公共设施1000级28°C25Pa23±2°C100级45±5%30Pa23±2°C10级45±5%30Pa清洗间技术夹道设备间技术夹道技术夹道技术夹道技术夹道技术夹道技术夹道技术夹道技术夹道技术夹道23±2°C50±10%10000级20Pa物料净化间23±2°C50±10%10000级25Pa测度间23±2°C45±5%100级30Pa离子注入间23±2°C45±5%100级30Pa金属化间23±2°C45±5%100级30Pa清冼间23±2°C50±10%100级30Pa干法刻蚀间22±1°C40-45%10级35Pa高压氧化间23±2°C45±5%100级30PaCVD间23±2°C45±5%100级30Pa扩散间23±2°C45±5%100级30Pa扩散间23±2°C45±5%100级30Pa干法刻蚀间22±1°C40-45%10级35Pa技术夹道45678910CT1/Q1/P1/N1/ML走廊典型的芯片制造厂房实例(平