Микроклимат и производственная гигиена

Для повышения выхода годных ИМС и воспроизводимости их параметров важно поддерживать стабильные климатические условия, высокую чистоту воздушной среды, технологических газов и жидкостей.

Температура и влажность относятся к климатическим параметрам производственных помещений и определяют понятие микроклимата.

Определенная и стабильная температура требуется для фотолитографических процессов, где важна стабильность линейных размеров. Постоянная температура помещения требуется при измерении электрических характеристик. Рабочая температура некоторых процессов (диффузии, эпитаксии, окисления др.) составляет 800 – 1200 ℃ и должна поддерживаться с точностью до десятых долей градуса. Изменение температуры помещения может внести погрешность в значение стабилизированной температуры процесса за счет изменения условий теплообмена с окружающей средой.

При высокой влажности воздуха производственных помещений пары воды адсорбируются на пластинах, кристаллах, технологических установках, что при нагреве может привести к образованию окислов. Наличие влаги может понизить точность измерений электрических параметров. Поэтому влажность должна быть минимальной, но не ниже 30 %. При низкой влажности усиливается проявление статического электричества, которое может привести к пробою созданных структур.

По температурно-влажностным параметрам установлены три класса производственных помещений – табл. 3.1.

Таблица 3.1

Параметры воздушной среды производственных помещений

Производственная гигиена – это комплекс технологических и организационно-технических мероприятий, направленных на обеспечение чистоты воздушной среды производственных помещений и чистоты технологических сред с целью повышения качества выпускаемых изделий.

Воздушная среда характеризуется запыленностью, которая оценивается количеством частиц размером не менее 0,5 мкм в единице объема воздуха (в 1 л или в м³ воздуха).

Аэрозоли (механические частицы в воздухе) являются причиной появления проколов в окисле (рис. 1.7), приводящей к выходу из строя элементов и ИМС в целом. Частицы пыли на поверхности готовых структур приводят к пробоям и коротким замыканиям при электрических испытаниях ИМС и ее эксплуатации. По степени запыленности производственные помещения и ограниченные рабочие объемы делятся на 5 классов – табл. 3.1.

Помещения 1 – 3 классов называются чистыми комнатами или гермозонами. Перед подачей в помещения воздух проходит фильтрацию, давление воздуха внутри помещения немного превышает атмосферное для уменьшения проникновения наружного воздуха. Чистая комната содержит рабочее помещение, гардеробное помещение, переходные и обдувочные шлюзы, помещение для обработки приточного воздуха.

Рекомендуемые для различных операций классы микроклимата и запыленности приведены в табл. 3.2. Достичь высокой степени обеспыленности легче в ограниченных локальных рабочих объемах – боксах или скафандрах.

Определенные требования предъявляют к технологическим средам: технологическим газам и воде.

Технологические газы используются в различных целях. Защитные газы (азот, аргон, гелий) применяют для исключения окисления и коррозии на высокотемпературных операциях: пайке, сварке, герметизации, продувки реакторов эпитаксиальных и диффузионно-окислительных установок, транспортировке газов-реагентов и др.

Газы-реагенты используются как диффузанты, окислители, травители, восстановители. Аргон, азот, кислород применяются как плазмообразующие газы при ионно-плазменном распылении, вакуумно-плазменном травлении, плазмохимической обработке. Промышленно выпускаемые газы не имеют достаточной чистоты для полупроводникового производства, поэтому их тщательно очищают и осушают.

Вода, используемая в производстве, не должна содержать гидрозолей (механических частиц), растворенных солей, газов, примесей металлов и органики. Такая вода называется деионизованной.

Таблица 3.2

Классы производственных помещений и рабочих объемов для различных операций