淺談集成電路無塵車間設(shè)計探討
中國電子工程設(shè)計院 秦學(xué)禮
摘要
隨著IC生產(chǎn)工藝技術(shù)的不斷發(fā)展,對于無塵車間生產(chǎn)環(huán)境及其它配套系統(tǒng)要求也相應(yīng)更為嚴格,本文81"、12",IC生產(chǎn)的無塵車間設(shè)計中有關(guān)無塵車間形式和送風(fēng)方式、空氣處理及溫濕度保證措施,懸浮分子污染物(AMC)的控制,以及無塵車間排煙等方面的設(shè)計方案,進行了多方案的綜合分析和評價。
引言
集成電路(IC)是集多種高新技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品,它幾乎存在于所有工業(yè)部門,對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著“倍增器”的作用,因此被 國家作為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。同時IC產(chǎn)業(yè)也是當今世界上發(fā)展最為迅速、競爭最為激烈的產(chǎn)業(yè)。由于下游產(chǎn)品的需要以及生產(chǎn)成本的考慮,IC不斷朝著特征尺寸縮小,硅片直徑增大的方向發(fā)展。目前 上以8”、0.25-0.18微米為代表的工藝已進入大生產(chǎn),以12”、0.15-0.13微米為代表的工藝也開始進入大生產(chǎn),研究工作已進入納米階段,70納米、40納米的器件已在實驗室中制備成功。
隨著工藝牛產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展,IC生產(chǎn)對于環(huán)境及其他配套系統(tǒng)的要求也相應(yīng)越來越嚴格,說到環(huán)境首當其沖的是無塵車間,8”、12”IC生產(chǎn)無論對潔凈度、溫濕度還是空氣中分子級污染物(AMC)、防微振、防靜電等都有極嚴格的要求,有些苛刻的要求甚至使某些傳統(tǒng)的做法受到挑戰(zhàn)。
1、無塵車間形式
1.1無塵車間從平面布置劃分一般有三種形式:即開放式(ballroomtype)、港灣式(baycliasetype)、島形布置(islandtype),如圖1、2、3。
以上三種形式無塵車間各有其優(yōu)缺點,IC前工序生產(chǎn)廠通常采用港灣式和開放式無塵車間,港灣式無塵車間在5”、6”IC生產(chǎn)廠用得較多,其工藝設(shè)備為穿墻式:而8”、12”IC生產(chǎn)廠則普遍采用開放式無塵車間加微環(huán)境(mini-environment)的方式。開放式無塵車間顯著的優(yōu)點首先是對工藝布置帶來最大的靈活性,這尤為重要,因為當今[C生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展極為迅速,不論產(chǎn)品本身要求還是工藝生產(chǎn)過程和生產(chǎn)設(shè)備都處在不斷變化中,而IC生產(chǎn)工廠的建設(shè)周期從開始設(shè)計到安裝工藝設(shè)備通常需要一年半左右的時間,在這段時間內(nèi)丁藝生產(chǎn)技術(shù)以及工藝沒備需要不斷的調(diào)整和更新,只有
這樣才可以保證投產(chǎn)時其生產(chǎn)技術(shù)小會處于落后的窘地,即使投產(chǎn)以后,也會因產(chǎn)品、市場及生產(chǎn)技術(shù)等因素的變化而需要對生產(chǎn)線進行改造以調(diào)整產(chǎn)品和產(chǎn)能。其次8”、12”IC生產(chǎn)對環(huán)境尤其是潔凈度耍求極為嚴格,通常硅片暴露區(qū)(加工過程)要求1.5級(209E,O.lμm,1級).采用開放式無塵車間加微環(huán)境方式再配套自動物料處理系統(tǒng)automatedmaterialhandlingsystem.AMHS),一方面口可以使操作人員和其他污染源與硅片完全隔離,另一方面生產(chǎn)自動化程度的提高對提高硅片成品率極為有利。開放式無塵車間加微環(huán)境方式,工藝生產(chǎn)只要求微環(huán)境內(nèi)有很嚴格的潔凈度,而開放式無塵車間只需保證5-6級,這樣嚴格要求的潔凈度區(qū)域大大減少,保證潔凈度所需的循環(huán)空氣量也相應(yīng)減少,能耗大大降低,通常情況下開放式無塵車間加微環(huán)境方式其維持潔凈度所需的能耗大約僅為港灣式無塵車間的1/3[]。實際工程中微環(huán)境是由設(shè)備自帶的和開放式無塵車間完全脫開,再加上開放式無塵車間本身結(jié)構(gòu)簡單,動力設(shè)備減少,這樣無論從設(shè)計到建造都變得簡單快捷,可以縮短建造時間。
采用開放式無塵車間加微環(huán)境方式,確保硅片加工過程所需的潔凈度的關(guān)鍵區(qū)域是微環(huán)境,微環(huán)境通常如圖4、圖5所示。
圖4所示的微環(huán)境的送風(fēng)是由無塵車間送風(fēng)系統(tǒng)提供,其缺點是不靈活,移動或增加工藝設(shè)備不方便。目前8”、12”IC生產(chǎn)線所用的微環(huán)境基本上是圖5的形式(光刻機除外),微環(huán)境全部由工藝設(shè)備自帶,與工藝設(shè)備緊密結(jié)合在一起,并且與裝載臺、前開口傳遞盒(frontopeningunifiedpods.FOUP)、吊掛傳輸系統(tǒng)(ovcerheadhoisttransport,OHT)有機結(jié)合。微環(huán)境系統(tǒng)的風(fēng)機直接吸室內(nèi)的空氣,經(jīng)ULP過濾器處理后垂直下吹,以保證硅片暴露區(qū)嚴格的潔凈度要求。微環(huán)境內(nèi)的送風(fēng)斷面風(fēng)速通常保持在0.2-0.45m/s,并保證過濾器出口斷面上任意一點的風(fēng)速不超過平均風(fēng)速的±20%,過高的風(fēng)速會使微環(huán)境的溫度偏高。微環(huán)境的風(fēng)機應(yīng)為變頻風(fēng)機以適應(yīng)過濾器的阻力變化,所用過濾器的效率≥99.99995%(MPPS)。為避免周圍“臟”空氣滲入微環(huán)境,微環(huán)境相對于周圍環(huán)境(開放式無塵車間)應(yīng)保持不低于1.25Pa的正壓,這可以通過調(diào)節(jié)底部的回風(fēng)閥門實現(xiàn)。8”、12”IC生產(chǎn)對防微振要求極高,而微環(huán)境所用的風(fēng)機緊靠生產(chǎn)設(shè)備,所以風(fēng)機與設(shè)備問應(yīng)設(shè)有效減振措施,并且風(fēng)機本身產(chǎn)生的振動在3-100Hz頻段內(nèi)任意一個頻率點的振動位移幅值≤1.25μm。
1.2、無塵車間從送風(fēng)系統(tǒng)方式劃分一般也有三種形式:即集中送風(fēng)系統(tǒng)(centralsystem)、隧道系統(tǒng)(tunnelsysterm、FFU系統(tǒng)(fanfilterunitsystem),如圖6、7、8。
這三種送風(fēng)系統(tǒng)各有特點,從不同的角度比較會得出不同的結(jié)論,所以不能簡單地說孰優(yōu)孰劣,送風(fēng)系統(tǒng)方式的采用主要取決于業(yè)主、設(shè)計人員的關(guān)注點側(cè)重于哪些方面。不過FFU系統(tǒng)近幾年來得到越來越廣泛的使用,尤其是在亞太地區(qū)。國內(nèi)也不例外,已建的和在建的8”、12”IC生產(chǎn)廠房幾乎都采用FFU系統(tǒng),很多5”、6”IC生產(chǎn)廠房近幾年也采用FFU系統(tǒng)。究其原因,除了習(xí)慣、經(jīng)驗等非技術(shù)性因素之外,不外乎有以下幾個原因:
a)靈活性:在三種系統(tǒng)中,F(xiàn)FU系統(tǒng)的靈活性是 的,這點特別適應(yīng)當今IC生產(chǎn)技術(shù)飛速發(fā)展的要求,由于隨著產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的發(fā)展?jié)崈舳鹊燃壭枨笠矔粩鄧栏?。隧道系統(tǒng)幾乎談不上靈活性,且隧道系統(tǒng)是以操作區(qū)作為送風(fēng)、設(shè)備區(qū)作為回風(fēng)的空氣循環(huán)系統(tǒng),但8”、12”IC廠房無塵車間日前基本上都采用Ballroom方式,,f:分操作區(qū)和設(shè)備區(qū),因此隧道系統(tǒng)也就不適用J;集中送風(fēng)系統(tǒng)有一定的靈活性,但潔凈系統(tǒng)改造時必須停機、停產(chǎn)。如果要提高局部區(qū)域的潔凈度,除了無塵車間頂部要增加HEPA/ULPA過濾器外,還需增設(shè)循環(huán)機組,從而使改造難度大,而且對生產(chǎn)有較大影響;采用FFU系統(tǒng),局部增加FFU臺數(shù)或移動FFU位置均很容易實現(xiàn),而且可以在不停產(chǎn)的情況下進行,對生產(chǎn)幾乎沒有影響。
b)調(diào)控性:和集中式送風(fēng)系統(tǒng)相比,F(xiàn)FU系統(tǒng)各區(qū)空氣交叉的情況相對要少,可以實現(xiàn)較高精度的溫濕度控制。隨著電機與網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展,F(xiàn)FU很容易實現(xiàn)單臺控制,每臺FFU出風(fēng)速度在一定范圍內(nèi)幾乎可以任意調(diào)節(jié),這樣就很容易解決大跨度無塵車間遠近端氣流不均勻的問題。另外FFU還可以根據(jù)實際使用需要停開或少開啟一部分。
c)可靠性:采用集中送風(fēng)系統(tǒng)只要一臺送風(fēng)機組出現(xiàn)故障,整個系統(tǒng)的潔凈度就得不到保證,除非有備用機組能立即投入運行;對于隧道系統(tǒng)一旦某一臺循環(huán)機組停止運行,該循環(huán)機組所負擔(dān)的潔凈區(qū)域的潔凈度、溫濕度就無法保證,生產(chǎn)也只好停止;而FFU系統(tǒng)這方面的風(fēng)險相對要小得多,即使有一臺FFU出現(xiàn)故障,其影響面很小另外隨著網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展,F(xiàn)FU系統(tǒng)因數(shù)量多而造成維護不便的情況也已得到改善。
d)氣密性與空間利用:FFU系統(tǒng)由于風(fēng)機直接設(shè)在工作區(qū)上方,因此工作區(qū)相對于回風(fēng)道及上靜壓箱為正壓,工作區(qū)以外污染物極少因泄漏進入上作區(qū):相反的,集中送風(fēng)系統(tǒng)和隧道系統(tǒng)工作區(qū)相對于上靜壓箱為較大的負壓,因此泄漏的風(fēng)險性比FFU系統(tǒng)要高得多。另外采用集中送風(fēng)系統(tǒng)及隧道系統(tǒng),上靜壓箱與周圍環(huán)境的壓差很大,極易發(fā)生空氣泄漏,因此對上靜壓箱的氣密性要求很高,基本上不允許管線進人。而FFU系統(tǒng)的上靜壓箱相對于周圍環(huán)境只是微正壓,上靜壓箱內(nèi)可以布置或穿越諸如排風(fēng)和排煙等管道,使空間得到合理利用。
e)能耗問題:一些統(tǒng)計資料表明,在IC廠房中,維持生產(chǎn)環(huán)境潔凈度的空氣循環(huán)過濾系統(tǒng)是除工藝設(shè)備外的耗能最大的系統(tǒng),所以采用何種送風(fēng)系統(tǒng)其能耗也是必須考慮的因素。大型軸流風(fēng)機的全壓效率理想上可達80%,電機效率一般可達90%,則用電效率是兩者的乘積72%,如果考慮消音器對風(fēng)壓造成的損失,使風(fēng)機全壓效率降至70%,則用電效率也隨之降到63%(假設(shè)電機效率不變);8”、12”IC廠房無塵車間中的FFU通常采用直流無刷電機,效率也可達到90%[2],通常用電效率在50%左右。所以在 的運行狀態(tài)下,大型軸流風(fēng)機的單機用電效率高于小型FFU應(yīng)該是沒有什么疑問的。但實際工程情況又怎樣呢?由于直流無刷電機可以在相當大的運行范圍里保持高效率出力,而大型軸流風(fēng)機在變頻運轉(zhuǎn)后電機效率會急劇下降,但潔凈系統(tǒng)中HEPA/ULPA的阻力是不斷變化的,且初、終阻力相差較大,所以在相當長的時間內(nèi)風(fēng)機是在非設(shè)計狀態(tài)運行,從這方面考慮FFU系統(tǒng)又會具有一定優(yōu)勢。所以對集中送風(fēng)系統(tǒng)和FFU系統(tǒng)的能源效率比較,很難做出明確的結(jié)論,應(yīng)視具體工程項目的產(chǎn)品生產(chǎn)情況、凈化空調(diào)系統(tǒng)及其設(shè)備配置情況等確定。
2、空氣處理及溫濕度保證
8”、12”IC生產(chǎn)由于其工藝加工線寬極小,所以對溫濕度的精度要求很高,通常溫度精度為±0.3~±0.5℃,相對濕度精度為±2%~±3%。該類廠房無塵車間一般采用新風(fēng)集中處理加FFU系統(tǒng),在下夾層或上靜壓箱內(nèi)設(shè)干表冷器。無塵車間內(nèi)的相
對濕度由新風(fēng)機組保證,溫度由干表冷器保證。
2.1、新風(fēng)處理及相對濕度保證
新風(fēng)處理機組的功能段如圖9所示,新風(fēng)處理機組中設(shè)置初、中、高效三級過濾,以去除室外空氣中的灰塵粒子,設(shè)高效過濾器很有必要可以延長無塵車間頂部FFU內(nèi)ULPA過濾器的使用壽命;
設(shè)置化學(xué)過濾器主要是去除室外空氣中對IC生產(chǎn)有影響的雜質(zhì)氣體,根據(jù)工廠所在地的室外空氣品質(zhì)設(shè)置相應(yīng)的化學(xué)過濾器,化學(xué)過濾器后通常需設(shè)中效過濾器以去除化學(xué)過濾器本身的產(chǎn)塵;通過設(shè)在新風(fēng)處理機組內(nèi)的兩級表冷、兩級加熱以及潔凈蒸汽加濕器保證新風(fēng)處理機組出口的干球溫度及露點溫度全年基本恒定,而機組出口的露點溫度還應(yīng)根據(jù)其對應(yīng)送風(fēng)區(qū)域內(nèi)的相對濕度進行連續(xù)的重新整定,以保證室內(nèi)的相對濕度。這里不以房間內(nèi)的相對濕度直接控制加濕器或表冷器,而以房間內(nèi)的相對濕度連續(xù)的重新整定機組出口的露點溫度,再由該露點溫度控制加濕器或表冷器是為了得到更及時的濕度控制:由于外網(wǎng)蒸汽中含有對IC生產(chǎn)有影響的雜質(zhì),新風(fēng)處理機組的加濕應(yīng)采用潔凈蒸汽。潔凈蒸汽加濕器通常設(shè)在表冷器前,這樣可以使新風(fēng)處理機組確提高相對濕度控制精度的潛能。有些工程中是以噴淋初級純水(一級RO后)代替潔凈蒸汽加濕器,這是一舉兩得的好辦法,因為噴淋純水既可以達到加濕的目的,又可以去除空氣中對IC牛產(chǎn)有影響的雜質(zhì)氣體。新風(fēng)處理機組還應(yīng)保證無塵車間內(nèi)的正壓,所以新風(fēng)機組內(nèi)的風(fēng)機應(yīng)配置變頻裝置,以無塵車間內(nèi)的正壓值控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速。新風(fēng)集中處理有諸多優(yōu)點,但在寒冷地區(qū)使用時則特別要注意盤管的防凍問題。另外因8”、12”IC生產(chǎn)對環(huán)境的可靠性有極高的要求,新風(fēng)處理機組必須設(shè)一臺備用機組。
2.2、循環(huán)風(fēng)處理及溫度保證
8”、12”IC廠房無塵車間通常采用FFU系統(tǒng)(如圖8),室內(nèi)空氣經(jīng)干表冷器冷卻處理后與新風(fēng)混合,再由設(shè)在房問頂部的FFU加壓、過濾后送入房間。還有一種情況是干表冷器設(shè)在上夾層,空氣處理過程略有不同,其過程為:新風(fēng)和回風(fēng)混合,再經(jīng)千表冷器冷卻,最后由FFU加壓、過濾后送人無塵車間。干表冷器主要是消除無塵車間內(nèi)的顯熱負荷,根據(jù)無塵車間內(nèi)的溫度控制對應(yīng)區(qū)域的干表冷器以保證房問的溫度。采用該系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾點:
a)為得到精確的溫濕度控制,應(yīng)盡量減少Ballroom內(nèi)各區(qū)域之問的氣流交叉,所以各區(qū)域的干表冷器結(jié)構(gòu)形式、空氣側(cè)阻力應(yīng)盡量一致。
b)考慮室內(nèi)濕度精度及表冷器空氣側(cè)阻力等因素,應(yīng)確保干表冷器在干工況下工作,干表冷器所用的冷凍水溫度應(yīng)根據(jù)室內(nèi)濕負荷、室內(nèi)空氣的露點溫度等因素確定,IC廠房工藝生產(chǎn)設(shè)備發(fā)濕量很少,考慮干表冷器所用冷凍水本身的溫度控制精度以及其他的安全余量,實際工程中一般冷凍水供水溫度比室內(nèi)空氣露點溫度高2~3℃,溫差通常取3~5℃,根據(jù)室內(nèi)溫度控制精度確定。干表冷器所用的冷凍水通常以混水方式或換熱方式得到。
c)干表冷器斷面風(fēng)速不宜太高,因為過高的風(fēng)速會使干表冷器空氣側(cè)阻力偏大,而由于房間噪聲要求的限制FFU所能提供的機外余壓有限,一般為90Pa,考慮其他風(fēng)路阻力,干表冷器的空氣側(cè)阻力通??刂圃?0Pa左右。
3、空氣中分子級污染物(AMC)控制
隨著lC生產(chǎn)的飛速發(fā)展,其加工的特征尺寸越來越微細化,去除空氣中的AMC(airbomemolecularcontamination)問題越來越受到人們關(guān)注, 半導(dǎo)體制造技術(shù)協(xié)會(SEMATECH)及其他機構(gòu)、組織對IC生產(chǎn)中AMC的危害和允許濃度分別進行了分析預(yù)測,表l是SEMATECH所預(yù)測的 半導(dǎo)體發(fā)展進程及相應(yīng)的AMC的要求。一些研究結(jié)果表明,空氣中的金屬離子(Na、K、Fe、Cu、Zn等)會破壞絕緣層,使p-n結(jié)漏電;而氮氧化物、二氧化硫、氨、有機物、臭氧、硼、磷等都會引起電路缺陷。AMC已直接影響到產(chǎn)品的成品率和可靠性,所以應(yīng)加以控制。
3.1AMC的來源
AMC來源于無塵車間內(nèi)及室外空氣。無塵車間內(nèi)的AMC主要來源于以下幾個方面:工藝牛產(chǎn)使用的各種化學(xué)品,工藝設(shè)備和原材料的氣體釋放,室內(nèi)操作人員以及各種建筑材料等。室外空氣中的AMC多少與IC廠房所在地的空氣質(zhì)量有關(guān),且地方差異性較大,通常越是工廠集中的工業(yè)區(qū)來自室外的AMC就越嚴重。
3.2AMC的控制
減少無塵車間內(nèi)的AMC應(yīng)從以下四個方面進行控制:
a)控制室內(nèi)產(chǎn)生:工藝生產(chǎn)線本身是AMC最大的產(chǎn)生源,因工藝生產(chǎn)中要使用各種化學(xué)品,這些化學(xué)品或多或少的要散發(fā)到室內(nèi)空氣中形成AMC,所以首先應(yīng)從生產(chǎn)工藝上考慮盡量減少化學(xué)品的使用,另外應(yīng)控制工藝設(shè)備的制作材料、涂料的釋放氣體。無塵車間的各種建筑材料也是AMC的一大來源,建筑材料引起的AMC涉及面較廣,目前通常采取以下措施:盡量采用AMC釋放低的建筑裝修材料、涂料及密封材料,目前常用的建材中聚四氟乙烯、玻璃、不銹鋼、鋁合金、表面經(jīng)烤漆處理的金屬材料、高彈性聚氨脂涂料、環(huán)氧瓷漆等是可以接受的,而環(huán)氧樹脂涂料、硅
密封膠、單/雙面密封膠帶、阻燃劑已不適用了;改進建筑材料加工工藝,提高加工精度,工程中盡量不用密封膠;潔凈系統(tǒng)中的HEPA/ULPA過濾器應(yīng)采用聚四氟乙烯(PTFE)或低硼低有機物的玻璃纖維制作,另外目前常用的DOP測試方法以及鈉焰測試也是不能接受的,SEMATECH推薦采用以去離子水霧攜帶的固態(tài)聚苯乙烯(polystyrenelatex,PSL)小球作為測試粒子;系統(tǒng)中的吸音材料盡量不用玻璃纖維,可以用發(fā)泡金屬等材料代替;上靜壓箱用無密封的烤漆板制作;制作風(fēng)管的材料必須脫脂,密封墊用丁基橡膠:無塵車間空間內(nèi)的電纜也應(yīng)采用AMC釋放低的材料制作。
b)控制室外侵入:首先無塵車間空間等應(yīng)密閉,使周圍環(huán)境的AMC不滲入無塵車間;其次應(yīng)防止室外空氣中的AMC進入無塵車間內(nèi),為此有兩個方面需要考慮,第一是新風(fēng)人口應(yīng)合理,盡量遠離排風(fēng)口及其他污染源,另外建廠地點應(yīng)合理。第二是IC廠所在地的室外空氣中如含有對生產(chǎn)工藝敏感的AMC,則在室外空氣送入無塵車間前應(yīng)進行可靠的處理,根據(jù)室外空氣中AMC的種類、濃度以及工藝要求在新風(fēng)處理機組中設(shè)置相應(yīng)的化學(xué)過濾器,也可以在新風(fēng)處理機組中設(shè)淋洗裝置加以去除。
c)控制擴散:對于生產(chǎn)中必須要使用化學(xué)品的工藝設(shè)備應(yīng)盡量采取密閉措施,并設(shè)置可靠的排風(fēng),以減少化學(xué)品的散發(fā)。另外合理的氣流組織對防止擴散也很重要,潔凈系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)充分考慮減少各區(qū)域的氣流交叉。
d)化學(xué)過濾:采取了以上措施雖然可以降低無塵車間內(nèi)的AMC濃度,但不可能完全杜絕AMC的產(chǎn)生,而有些生產(chǎn)工序?qū)MC又比較敏感,雖然潔凈系統(tǒng)中裝有HEPA/ULPA過濾器,該過濾器對于過濾灰塵粒子有效果,但對于AMC幾乎不起作用,所以有些生產(chǎn)區(qū)域還應(yīng)設(shè)置化學(xué)過濾器,以去除無塵車間內(nèi)的AMC。通常做法是在FFU的HFPA/ULPA過濾器與風(fēng)機之間增設(shè)化學(xué)過濾器,針對區(qū)域一般是勻膠、顯影區(qū)以及CVD區(qū)。
4、無塵車間排煙問題
“潔凈廠房設(shè)計規(guī)范”(GB50073_200l)[3]對潔凈廠房疏散走廊明確提出了機械排煙要求,但塒于無塵車間沒有明確規(guī)定一定要設(shè)機械排煙,實際工程中各地消防部門對于IC廠房無塵車間是否設(shè)排煙的問題上要求也不一致;但8”、12”IC生產(chǎn)企業(yè)的業(yè)主通常會將整個廠房進行投保,由于IC生產(chǎn)中要使用多種易燃的氣體和液體,保險商一般均要求無塵車間設(shè)置機械排煙措施,否則增加保費。所以在8”、12”IC工程中,無塵車間機械排煙經(jīng)常是不可回避的問題。IC廠房無塵車間國內(nèi)外目前常用的排煙方式有兩種:即下排煙和上排煙。
4.1下排煙方式
下排煙一般是在無塵車間回風(fēng)下夾層或回風(fēng)豎井內(nèi)設(shè)置排煙口,當無塵車間或無塵車間下夾層發(fā)生火災(zāi)時,則打開排煙口,開啟排煙風(fēng)機進行排煙,此時新風(fēng)機組繼續(xù)運行,往無塵車間上夾層內(nèi)補充新風(fēng),并通過必要的閥門切換使上夾層與無塵車間和下夾層隔開,上夾層內(nèi)新風(fēng)由FFU送入室內(nèi)。采用下排煙必須有以下條件,即無塵車間發(fā)生火災(zāi)時,無塵車間頂部FFU下吹的斷面風(fēng)速必須大于煙氣上升的速度,否則煙氣會在無塵車間頂部積聚。通常FFU下吹速度為0.25~0.5m/s.而火災(zāi)的熱釋放率只要大于3kW,煙氣的上升速度就會大于0.5m/S[4],所以下排煙方式只是在無塵車間發(fā)生小火災(zāi)時有效。下排煙方式最近幾年在國外的一些IC廠房中得到應(yīng)用,但國內(nèi)工程中用得較少。
4.2上排煙方式
上排煙是在無塵車間吊頂上設(shè)置排煙口,通過排煙風(fēng)管將各排煙口連接至排煙風(fēng)機,當無塵車間發(fā)生火災(zāi)時,打開排煙口,開啟排煙風(fēng)機進行排煙,排煙時新風(fēng)機組繼續(xù)運行,向回風(fēng)豎井內(nèi)補風(fēng).上排煙方式無塵車間內(nèi)煙氣上升氣流和排煙氣流方向一致,排煙效果比較理想,目前在工程中得到廣泛的應(yīng)用。但采用上排煙方式實際工程中通常會出現(xiàn)以下兩個問題,第一個問題是排煙口的布置,在非單向流無塵車間中比較好解決,由于頂部的FFU沒有滿布,只需在盲板處設(shè)排煙口即可;而單向流無塵車間由于頂部滿布FFU,且IC廠房的無塵車間跨度都很大,只在側(cè)面布置排煙口又
不能滿足要求,所以不可避免會出現(xiàn)的要在滿布FFU的無塵車間吊頂上設(shè)置排煙口,據(jù)了解目前已有一些制造公司開發(fā)出FFU和排煙口結(jié)合在一起的產(chǎn)品,使這問題得以解決。第二個問題是排煙分區(qū)問題,目前8”、12”lC生產(chǎn)廠房無塵車間基本上
都采用Ballroom方式,潔凈面積達l萬多平方米的無塵車間幾乎沒有分隔,而工藝生產(chǎn)又都采用自動物料處理系統(tǒng)(AMHS),各生產(chǎn)區(qū)域頂部都設(shè)有縱橫交錯的吊掛傳輸系統(tǒng)(OHT),劃分排煙分區(qū)確實比較困難,實際工程中經(jīng)常將整個Ballroom視為一個區(qū),這又會面臨排煙量極大的問題,為減少排煙系統(tǒng)風(fēng)量,在某些工程中將工藝設(shè)備局部排風(fēng)系統(tǒng)兼作排煙,但排風(fēng)系統(tǒng)的管道、配件及設(shè)備應(yīng)滿足排煙要求。
5、結(jié)語
目前8”、12”IC產(chǎn)業(yè)住中國大陸的發(fā)展只是剛剛起步,由于該產(chǎn)業(yè)符合新型工業(yè)化的要求,LE得到國家和地J政府的大力支持,預(yù)計住未來的幾年內(nèi)將會得到快速的發(fā)展,而8”、12”IC生產(chǎn)對無塵車間空氣潔凈度等各項指標有極嚴格的要求,無塵車間又是能耗大戶,所以設(shè)計該類廠房無塵車間時應(yīng)進行多方案比較,在滿足工藝生產(chǎn)要求的前提下,綜合考慮可靠性、靈活性、安全性、能源效率、初投資等因素進行設(shè)計。
參考文獻
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