高端芯片制造工厂洁净室的设计与规划对于半导体行业来说至关重要,因为它直接关系到芯片的生产和质量。随着芯片制程线宽的不断缩小,目前已经开始进入纳米等级,未来还会有三维集成电路(3DIC)和More than Moore(MtM)技术的预期,洁净室的设计也必须不断地进行创新和优化。本提案从高端芯片厂工艺需求和污染控制的角度出发,检视了当前芯片厂洁净室设计概念,提出了一种新的洁净室设计构想。
洁净室的主要任务是维持一定的洁净度标准,随着技术进步,洁净室不仅需要控制可见尘粒的数量和尺寸,还需要控制气流流动、压差、以及不可见的气悬分子(AMC,Airborne Molecular Contamination)。为了实现这样的污染控制,洁净室设计经历了多次演变,包括采用全面垂直层流、微环境与港湾和通道式洁净室设计的搭配,以及SMIF的操作界面等。目前,洁净室设计趋向于大房间(Ballroom)型式,同时采用化学过滤器以提高净化效果。
在考虑污染控制的同时,新设计提案构想中还关注了洁净循环系统的优化。例如,从循环空调箱系统(RCU System)到轴流式风机洁净室系统(Axial Fan System),再到风机过滤器机组系统(FFU,Fan Filter Unit System),洁净循环系统也在不断地进行技术更新和升级。FFU系统的尺寸扩大和成本下降是近期的一个显著趋势。
此外,对于洁净室与芯片制程的工艺设备之间的相互关系也进行了考量,提出了新的概念。例如,中央走道与生产区采用独立回风,以及维修区采用分布式回风的设计理念。这需要对传统洁净室地板结构如华夫板(Waffle Slab)或华夫模板(Cheese Slab)的必要性重新评估。如果能够确定哪些区域真正需要微振考虑,那么可能不需要全面的华夫板结构。
在洁净室设计中,温度和湿度的控制同样重要,尤其是在芯片制造环境中,这些参数需要达到非常精确的控制水平。洁净室的设计不仅要关注制程设备对微振的需求,还要关注整个系统的节能效果。新型的洁净室设计构想中,应当考虑如何有效地利用新风,并将新风送入中央走道与生产区的独立回风区内,以保证空气品质,从而提高芯片生产的一致性和可靠性。
高端芯片厂洁净室的设计提案构想关注了洁净室设计与芯片制程技术的同步发展,提出了基于先进制程需求的创新概念,并重新审视了洁净循环系统的优化方案。这些设计理念旨在为业界提供参考,以适应未来芯片制造行业的挑战和发展趋势。