摘要：本文以某硅晶片廠的潔凈空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為案例，依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和《空氣潔凈技術(shù)》課程中相應(yīng)的理論知識(shí)，對(duì)該案例進(jìn)行詳解和點(diǎn)評(píng)，并根據(jù)自己對(duì)空氣潔凈技術(shù)的認(rèn)識(shí)，對(duì)該案例中存在的不足提出自己的一些建議。
關(guān)鍵詞：硅晶片 潔凈技術(shù) 凈化系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)
1設(shè)計(jì)概況
硅晶片是由硅材料加工而成的一片片像鏡子一樣光亮的圓片，是生產(chǎn)半導(dǎo)體集成電路芯片的原材料。硅晶片生產(chǎn)包括硅單晶棒生產(chǎn)和硅晶片生產(chǎn)。主要工序?yàn)椋簡(jiǎn)尉О羯L(zhǎng)→單晶棒裁切和檢測(cè)→外徑磨削→切片→倒角（圓邊）→研磨/研磨片檢查→蝕刻（化學(xué)蝕刻、PC-CVD AP-CVD等工藝）→PTA熱處理→背面損傷處理→拋光（ML粗拋 ML精拋）→洗凈→品質(zhì)檢查→潔凈包裝。從單晶棒生長(zhǎng)到外徑磨削為硅單晶棒生產(chǎn)工序，切片以后的流程為硅晶片生產(chǎn)工序。
生產(chǎn)工序環(huán)境控制要求見教材《空氣潔凈技術(shù)》P189表6－16
2該案例潔凈空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
2.1空調(diào)系統(tǒng)
切片室、倒角室、研磨片室僅要求控制溫度，系統(tǒng)方案如圖：
爐室、BSD室僅有溫度控制要求，磨片檢查室有溫度和濕度控制要求。
2.2凈化系統(tǒng)
凈化系統(tǒng)用的新風(fēng)空調(diào)機(jī)組+循環(huán)空調(diào)機(jī)組，冷媒采用6~11℃的冷凍水，加熱采用0.2Mpa的蒸汽，加濕采用0.1MPa的潔凈蒸汽，潔凈蒸汽由純水經(jīng)潔凈蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生。
CP室潔凈級(jí)別為7級(jí)，換氣次數(shù)取為30次/小時(shí)，CP室工藝設(shè)備用酸量較多，采用全新風(fēng)空調(diào)機(jī)組（MAU-3）+高效過濾器送風(fēng)口（HEPABOX）的空調(diào)方式。
其氣流流程為：
新風(fēng)入口→粗效過濾器→中效過濾器→預(yù)加熱器→表冷器→加熱器→潔凈蒸汽加濕→送風(fēng)機(jī)→送風(fēng)管→高效過濾器送風(fēng)口→潔凈區(qū)，原理圖如下：??? ML室潔凈級(jí)別為7級(jí)，換氣次數(shù)取為30次/小時(shí)，采用新風(fēng)機(jī)組+循環(huán)機(jī)組+高效過濾器送風(fēng)口的空調(diào)方式。
CP/CVD室、LP-CVD室、潔凈包裝間潔凈級(jí)別為6級(jí)，換氣次數(shù)取為50次/小時(shí)，采用新風(fēng)機(jī)組+循環(huán)機(jī)組+高效過濾器送風(fēng)口的空調(diào)方式。新風(fēng)接自其它系統(tǒng)共用的MAU-1、2新風(fēng)機(jī)組。
7級(jí)、6級(jí)的潔凈室采用的氣流形式為頂部高效過濾器送風(fēng)口送風(fēng)，房間下側(cè)百葉風(fēng)口回風(fēng)。其氣流流程為：新回風(fēng)混合→中效過濾器→表冷器→送風(fēng)機(jī)→送風(fēng)管→高效過濾器送風(fēng)口→潔凈區(qū)→房間側(cè)下百葉回風(fēng)口→回風(fēng)管→新回風(fēng)混合。
其原理圖如下：?? 洗凈室、品質(zhì)檢查室潔凈級(jí)別為5級(jí)，采用新風(fēng)機(jī)組+循環(huán)機(jī)組+風(fēng)機(jī)過濾器單元的空調(diào)方式，新風(fēng)接自其它系統(tǒng)共用的MAU-1、2新風(fēng)組。
5級(jí)潔凈室的氣流流程為：
新回風(fēng)混合→化學(xué)過濾器（NH4+）→化學(xué)過濾器（SOX）→中效過濾器→表冷器→送風(fēng)機(jī)→送風(fēng)管→送風(fēng)靜壓箱→風(fēng)機(jī)過濾器單元（FFU）→潔凈區(qū)→房間側(cè)下百葉回風(fēng)口→回風(fēng)管→新回風(fēng)混合。
除CP室外的潔凈室所需新風(fēng)采用2臺(tái)新風(fēng)機(jī)組（MAU-1、2并聯(lián)）集中處理，新風(fēng)集中處理后送至各循環(huán)機(jī)組（AHU）。其氣流流程為：新風(fēng)入口→粗效過濾器→中效過濾器→預(yù)加熱器→表冷器→加熱器→潔凈蒸汽加濕→送風(fēng)機(jī)→送風(fēng)管→各循環(huán)空調(diào)機(jī)組（AHU）；新風(fēng)機(jī)組（MAU-1、2）采用變頻風(fēng)機(jī)。原理圖如下：
2.3系統(tǒng)說明
根據(jù)《TFT-LCD-IC半導(dǎo)體芯片無塵室及一般空調(diào)設(shè)計(jì)及施工規(guī)范》要求，潔凈室必須保持精密而穩(wěn)定的控制，使晶源制程不受環(huán)境的干擾，在不同的氣候區(qū)，外界氣候條件差異很大，外氣空調(diào)箱的設(shè)計(jì)調(diào)整潔凈室空氣質(zhì)量。不同的天氣季節(jié)，外氣空調(diào)箱各單元所需要的設(shè)計(jì)容量符合全年氣候變化。潔凈室的環(huán)境主要以DRY COIL控制濕度，亦控制其它如靜電、氣狀污染物污染因子。潔凈室內(nèi)的溫濕度條件一年四季維持固定，潔凈室溫濕度設(shè)定值為22±2℃，相對(duì)濕度為50%RH±5。潔凈室要保持固定的溫濕度，外氣空調(diào)箱的設(shè)計(jì)必須隨著氣候區(qū)的不同而調(diào)整，然而，夏天通常為高溫、高濕的氣候，冬天則通常是低溫與低濕的氣候條件。外氣空調(diào)箱（MAU）主要的功能就是克服外在環(huán)境的變化，使進(jìn)氣可以調(diào)整到符合潔凈室規(guī)格后，補(bǔ)充潔凈室新鮮而質(zhì)量穩(wěn)定的進(jìn)氣。外氣空調(diào)箱主要由除濕盤管、加熱盤管、加濕器、風(fēng)車與濾網(wǎng)所主城。當(dāng)外氣濕度高于潔凈室需求時(shí)，除濕盤管將外氣溫度降到露點(diǎn)而達(dá)到除濕目地。除濕后空氣溫度約8~9℃，低于潔凈室的需求，再熱盤管將溫度提升到符合潔凈室進(jìn)氣標(biāo)準(zhǔn)后送進(jìn)潔凈室的回風(fēng)區(qū)。當(dāng)冬季外氣條件低于潔凈室需求時(shí)，加熱盤管將進(jìn)氣溫度提升，而加濕器則補(bǔ)充不足的濕度。
3系統(tǒng)點(diǎn)評(píng)
根據(jù)《TFT-LCD-IC半導(dǎo)體芯片無塵室及一般空調(diào)設(shè)計(jì)及施工規(guī)范》的要求，本系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)基本能滿足潔凈室生產(chǎn)要求，但個(gè)人認(rèn)為還存在以下幾點(diǎn)可以改進(jìn)的地方。
1、本系統(tǒng)加熱采用的是0.2MPa的蒸汽，加濕采用的是0.1MPa的潔凈蒸汽，我覺得可以用加熱盤管跟一般的加濕器加濕即可，因?yàn)镸AU機(jī)組中有多重空氣過濾器，將新風(fēng)加熱加濕處理后經(jīng)空氣過濾器處理應(yīng)該也可以達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以降低成本。
2、除CP室外的潔凈室所需新風(fēng)均來自公用MAU-1、2新風(fēng)機(jī)組，我覺得可以單獨(dú)設(shè)置，因?yàn)楦魇覞崈艏?jí)別不一樣，換氣次數(shù)要求不一樣，，使用的酸量也不一樣，對(duì)新風(fēng)要求也不一樣，集中處理后送至各循環(huán)機(jī)組的話可能會(huì)對(duì)各房間溫濕度控制產(chǎn)生影響。
3、CP室潔凈級(jí)別為7級(jí)，換氣次數(shù)取為30次/小時(shí)，CP室工藝設(shè)備用酸量較多，采用全新風(fēng)空調(diào)機(jī)組（MAU-3）+高效過濾器送風(fēng)口（HEPABOX）的空調(diào)方式。CP室出來的回風(fēng)可以經(jīng)過處理以后送至其它各室循環(huán)機(jī)組，在保證生產(chǎn)要求的前提下節(jié)約能源。
4參考資料
一、《TFT-LCD-IC半導(dǎo)體芯片無塵室及一般空調(diào)設(shè)計(jì)及施工規(guī)范》
二、《空氣潔凈技術(shù)》
