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目前半導(dǎo)體潔凈室對溫濕度的控制范圍通常為：溫度22±0.5℃，濕度45±3%RH，因為相對溫、濕度有一系列可能使?jié)崈羰铱傮w表現(xiàn)下降的因素，其中包括：細(xì)菌生長、工作人員感到室溫舒適的范圍、出現(xiàn)靜電荷、金屬腐蝕、水汽冷凝、光刻的退化、降低制程良率。

1、研究背景

如何保證潔凈室的溫濕度滿足半導(dǎo)體芯片制程工藝需求是非常重要的。

（1）新風(fēng)量設(shè)計。在潔凈室的設(shè)計過程中，其送風(fēng)量一般按換氣次數(shù)確定，對于百級以上潔凈室，要求比較嚴(yán)格，為潔凈混合流，按換氣次數(shù)確定，由潔凈度決定，正壓值與正壓換氣指標(biāo)，其送風(fēng)量為：考慮排氣量及個潔凈區(qū)正壓風(fēng)量、上下夾層容積。

（2）溫濕度控制設(shè)計。潔凈室內(nèi)溫度與濕度控制，是半導(dǎo)體集成電路設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)，是衡量和控制潔凈室溫濕度設(shè)計水平和效果的重要因素。因此對于溫度與濕度的調(diào)節(jié)都要嚴(yán)格按照《半導(dǎo)體工程設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定的要求執(zhí)行。常規(guī)設(shè)計MAU+DC+FFU系統(tǒng)的三個組成部分分別負(fù)責(zé)潔凈車間三個主要參數(shù)：MAU主要負(fù)責(zé)濕度的控制，DCC主要負(fù)責(zé)溫度的控制，F(xiàn)FU主要負(fù)責(zé)潔凈度的控制。此溫度，濕度，潔凈度分別獨立控制的系統(tǒng)可以滿足高潔凈級別，溫濕度高精度的要求。

2、空氣循環(huán)過濾系統(tǒng)設(shè)計

半導(dǎo)體集成電路生產(chǎn)過程中，潔凈室內(nèi)有可能存在較多的顆粒物，如果室內(nèi)潔凈等級不夠，則對半導(dǎo)體芯片制程良率等有較大影響，而且隨著芯片制造工藝復(fù)雜程度提高，對潔凈室內(nèi)有毒有害氣體和顆粒含量更加嚴(yán)格，因此，要控制潔凈室內(nèi)空氣的含塵量，以維持潔凈室房間空氣濃度正常穩(wěn)定，潔凈室以潔凈度大小來劃分等級。

潔凈度指：以單位體積空氣某粒徑粒子的數(shù)量來區(qū)分潔凈程度。分為10級、100級、10³級、10⁴級、10⁵級。

2.1新風(fēng)循環(huán)過濾機組

風(fēng)機過濾單元（FANFILTERUNIT，F(xiàn)FU）及其性能是風(fēng)機和過濾器結(jié)合構(gòu)成，自身能提供動力的循環(huán)凈化設(shè)備，F(xiàn)FU設(shè)計FFU是由風(fēng)機單元和過濾單元組成,一般一臺FFU的額定風(fēng)量是900～1200cmh,

通常我們按900cmh/臺來設(shè)計FFU數(shù)量,這樣可以保證有30%的余量;同時FFU帶變頻控制,風(fēng)量控制更加靈活;不同等級的無塵室需要不同的循環(huán)次數(shù)和不同效率的過濾器,一般推薦次數(shù)和等級如表1所示。

2.2回風(fēng)設(shè)計

半導(dǎo)體集成電路生產(chǎn)中潔凈室回風(fēng)設(shè)計。無塵室回風(fēng)根據(jù)不同等級有不同的回風(fēng)方式，一般1k級以下采用回風(fēng)墻的型式(混合流),100級以上采用高架地板回風(fēng)(垂直單向流);回風(fēng)墻內(nèi)風(fēng)速一般取3～4m/s,回風(fēng)口風(fēng)速取2.5m/s以下；高架地板是利用地板做回風(fēng)，一般高架地板的開孔率為10%以上，如果現(xiàn)場層高很高，無塵室沒有做到頂，有時候我們?yōu)榱吮苊饫淞坷速M，會做雙層天花；如圖1。

3、MAU系統(tǒng)優(yōu)化計算與控制

（1）MAU新風(fēng)量：新風(fēng)量L=Max{排風(fēng)量+正壓風(fēng)量，人員新風(fēng)量}。

（2）MAU送風(fēng)露點含濕量：露點含濕量=室內(nèi)點含濕量-室內(nèi)散濕量×10³/(新風(fēng)量×空氣密度)。

（3）MAU送風(fēng)狀態(tài)點：由計算出的露點含濕量在焓濕圖上確定送風(fēng)露點，送風(fēng)露點通過風(fēng)機溫升后確定送風(fēng)狀態(tài)點。

（4）注意事項：若送風(fēng)露點偏低，需注意冷凍水進出水溫度的選擇。

3.1MAU控制方式

無塵室內(nèi)溫濕度控制：根據(jù)無塵室外新風(fēng)干球溫度和相對濕度狀況計算出焓值和露點溫度，可分為夏季工況、過渡季節(jié)工況和冬季工況，當(dāng)室外露點溫度＞X℃時，為夏季工況；當(dāng)室外露點溫度＜X℃，且室外溫度≤XX℃時為冬季工況，其余為過渡季節(jié)工況。

（1）夏季工況：①室內(nèi)濕度及送風(fēng)溫度由MAU系統(tǒng)出風(fēng)露點溫度Td1控制：設(shè)定一次表冷露點溫度Td為B℃，當(dāng)出風(fēng)露點高于(B+1)℃時，一次表冷電動二通閥開大，低于(B-1)℃時，則關(guān)小。②二次表冷設(shè)定風(fēng)露點溫度Td1為A℃，當(dāng)出風(fēng)露點高于(A+1)℃時，電動二通閥開大，當(dāng)出風(fēng)露點低于(A-1)時，則關(guān)小。

（2）冬季工況：①室內(nèi)濕度由MAU系統(tǒng)送風(fēng)相對濕度Td1控制：設(shè)定Td1為C%，當(dāng)送風(fēng)濕度高于(C+5)%時，加濕器關(guān)小，低于(C-5)%時，則開大。②開啟制熱模式：設(shè)定出風(fēng)管的干球溫度T1為D℃，當(dāng)?shù)陀?D-1)℃時，電動二通閥開大，高于(D+1)℃時，電動二通閥調(diào)小。

（3）過渡季節(jié)工況：①室內(nèi)濕度由MAU系統(tǒng)送風(fēng)相對濕度Td1控制：設(shè)定Td1為C%，當(dāng)送風(fēng)濕度高于(C+5)%時，加濕器關(guān)小，低于(C-5)%時，則開大。②設(shè)定出風(fēng)管的干球溫度T1為A℃，當(dāng)出風(fēng)露點高于(A+1)℃時，電動二通閥開大，低于(A-1)時，則關(guān)小。

（4）室內(nèi)的溫度通過對應(yīng)區(qū)域DC的冷凍水電動二通閥來控制：①室內(nèi)溫度高于(XX+1)℃時，冷凍水電動二通閥開大，②室內(nèi)溫度低于(XX-1)℃時，則反之。

室內(nèi)正壓的控制：根據(jù)出口段風(fēng)管內(nèi)的靜壓變化而進行變頻調(diào)節(jié)。主管道設(shè)置靜壓傳感器，通過測量風(fēng)管內(nèi)的靜壓（現(xiàn)場可修改）輸出信號控制變頻器。所有設(shè)定值可根據(jù)實際運行工況進行調(diào)整。

MAU送風(fēng)機與排風(fēng)機連鎖，啟動時，先啟動MAU送風(fēng)機，再啟動排風(fēng)機；關(guān)閉時則反之。值班模式：FFU及MAU均調(diào)到低頻率運行。

3.2MAU控制柜選型及設(shè)計參數(shù)指標(biāo)

空調(diào)箱機外余壓：根據(jù)現(xiàn)場風(fēng)管最不利環(huán)路及過濾要求來確定。

循環(huán)風(fēng)量、冷負(fù)荷及除濕的確定：循環(huán)風(fēng)量按潔凈室等級估算15次/h，按冷量計算風(fēng)量兩種方法取大值；總冷量包括：新風(fēng)降溫除濕冷量及混合風(fēng)處理至送風(fēng)狀態(tài)所需冷量（即表冷器冷量）；新風(fēng)除濕由表冷器承擔(dān)，露點控制在14℃。

熱負(fù)荷、加濕量的確定：熱負(fù)荷按冬季混合狀態(tài)點與冬季送風(fēng)狀態(tài)點焓差計算；加濕量按冬季混合狀態(tài)點與送風(fēng)狀態(tài)點含濕量差值計算。

4、結(jié)語

集成電路潔凈室暖通系統(tǒng)是一個高科技復(fù)雜的系統(tǒng)工程。由于潔凈室內(nèi)是一個相對封閉的空間，空氣流動方式與外界不能直接接觸。在實際設(shè)計中需要通過大量的計算來確定空氣溫度與濕度的最佳值。暖通系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境因素對機組進行控制。隨著潔凈室暖通行業(yè)的發(fā)展，半導(dǎo)體潔凈室MAU+FFU+DCC被廣泛應(yīng)用。

采用高效機組以及高效風(fēng)機盤管等高效節(jié)能的暖通設(shè)備是實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保制冷運行、控制設(shè)備節(jié)能運行的重要手段。因此，對各種暖通設(shè)備進行優(yōu)化設(shè)計才能實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的效果。