半导体超净实验室(通常指洁净度较高的实验室,如千级洁净实验室)的设计规范涉及多个方面,以确保实验室能够满足半导体生产、研发和测试的高标准要求。以下是对半导体超净实验室设计规范的详细归纳:
1、洁净度与空气系统
依据ISO 14644-1或GB 50073标准,空气洁净度分为多个级别(如100级、1000级等),不同区域需达到相应标准核心区(光刻、晶圆加工)需达ISO 1~5级(0.1μm颗粒控制),采用HEPA/ULPA高效过滤与层流送风(换气≥240次/小时),维持正压梯度(≥5Pa),阻隔污染。
HEPA/ULPA过滤器:前端捕集≥0.3μm粒子,末端ULPA过滤≤0.12μm颗粒(10⁹级洁净度)。
气流模式:FFP209E标准下,单向流(Laminar Flow)换气次数≥15次/h,乱流(Turbulent Flow)≥20次/h。
2、温湿度与材料
温度控制:通常将温度控制在20~25℃之间,波动幅度不超过±2℃(也有说法为22±1℃)。
湿度控制:相对湿度保持在40%60%之间,波动幅度不超过±5%(也有说法为30%50%,允许误差在±1%的范围内)。为实现精准控制,建议采用集中式空调系统,并配备温湿度传感器,实现实时监测与调节。
3、布局与振动控制
实验室应明确划分为洁净区、非洁净区和辅助区域。洁净区包括工艺操作间、设备间和测试间,用于半导体材料的处理、测试和存储;非洁净区包括办公区、休息区以及物料存储区,用于人员办公、休息和物料的暂时存放;辅助区域则包括更衣室、风淋室、气闸室等,用于人员的净化处理。
分区设计(核心区、支持区、更衣区),生产、辅助及生活区域分开布置,减少交叉污染,人流/物流分离,设备间距≥1.5m。采用浮筑地板(隔振≤3Hz)与电磁屏蔽(铜网/钢板),保障设备精度。
4、特种系统与安全
超纯气体(6N级)、超纯水(18.2 MΩ·cm)及防泄漏管道系统;防火防爆、废气处理(洗涤塔/VOC吸附)与应急设施全方位保障安全。
建筑结构应具备一定的承重能力和抗震性能,选用耐火材料,符合消防规范,设置紧急疏散通道、消防设备和紧急停机按钮等。进入无尘室的人员必须穿戴适当的洁净服,并通过空气淋浴去除携带的尘埃。
5、材料选择与施工要求
结构材料:洁净室墙壁和顶板建议采用50mm厚的夹芯彩钢板制造(也有说法为防静电彩钢板),圆弧墙角、门、窗框等一般使用专用氧化铝型材制作。地面可以选择环氧自流平地坪或高级耐磨塑料地板(也有说法为使用密闭性良好的铝蜂窝夹层板作为天花板材料)。送回风管道应采用热镀锌板,并配备具有保温效果的阻燃型PF发泡塑胶板。
灯具选择:应选用洁净灯具,避免灰尘积累或散射。
施工规范:严格执行洁净室施工规范,确保每个密封接口的完整性,避免空气渗漏造成污染。。
通过多维度协同设计,半导体超净实验室可在纳米级工艺精度、百万级洁净度保持及全年99.999%可用性之间实现平衡,支撑5nm以下节点的量产需求。