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    高纯气体洁净度的控制标准

    来宝网2007年4月6日 14:37 点击:1911

    高纯气体洁净度的控制标准

    一、高纯气体的重要标度

        通常,高纯气体系指气体中含较少杂质气氛(纯度),微量水份(干燥度)污染物粒子的娄量保持在最低限度,其粒度也应是最小的(洁净度)。因此,?#26434;?#39640;纯气体,纯度、干燥度、洁净是三项重要的标度。
        特别是近10年来,随着更复杂、更密集的大规模和超大规模集成电路的生产,对高纯气体洁净度的要求,其重要程度已不亚于对纯度和干燥度有严格要求的用气工艺,无一?#27426;?#20854;中的粒子提出限制。

    二、控制粒子污染的重要性

        ?#26434;?#25511;制粒子污染的重要性,在集成电路生产、实验部门已经有所认识,同?#20445;?#23454;践已向人们表明,气体的粒子可造成微日子产品的短路或断路,改变半导体材料的电性能,?#37096;?#20197;破坏其晶格结构,影响印刷板的复制等等。这些破坏性因素中的任何一个,无可导?#24405;?#25104;电路失效的严重后果。通常,粒子的粒径小到1微米的十分之几,便可造成断路,而更小的凿子,便函可使线路工作?#23548;丁?#25152;以,防止粒子污染,在微电子技术中是十分严格的。迄今,在纯净气体应用技术中,?#26434;?#22823;流量高纯气体输送系?#24120;?#32654;国已有输送含0。1µm以上粒子,每立方英尺气体中不超过10个的能力;它还为几个系统输送含有0.02µm以上粒子的气体,其粒子数每立方英尺不超过10个。

    三、洁净度控制的标准或规定

        由于高纯度体的使用地点、性质、关况(如温度、压力等)都不完全一致,所以,如何确定高纯气体的“三度”(纯度、干燥度、洁净度),还没有一个严格而明确的概念。
        ?#26434;?#32431;度和干燥度的控制,我国CBJ73—84《洁净厂房设计规范》中指出,“高纯气体系指纯度大于或等于99.9995%,含水量小于5ppm气体。”
        日本把微电子生产中所采用的气体,按其不同的品位,具体分为下列几个不同的档次。

    超高纯气体
        气体中杂质总含量控制在1ppm以下,水份含量控制在0.2~1ppm。

    高纯气体
        气体中杂质总含量控制在5%ppm以下,水份含量控制在3 ppm以内.

    洁净气体
        气体中杂质总含量控制在10 ppm以下,对水份含量未作严格规定。

        上述规定,都未涉及洁净度。我们知道,集成电路的生科,有相当一部分 是在洁净,是防止法埃粒子污染微电子产品所必需的。所以,对洁净的生产环境绝不允许采用不洁净的气体来破坏,必须使气体的洁净度与洁净环境保持一致。为此,在下列法规和资料中,都作了相应的明确规定。

    1.《空气洁净技术措施》
        这是1979年3月由国家建委科教局批准实施的,其中对工业气体的使用作了这样的规定:“洁净室内使用权用的各种气体,如氮气、氧气、氢气、氩气和压缩空气等,其含尘浓度不应高于该洁净室所规定的含水量法浓度”。在该技术措施中,把洁净室的含尘浓度按?#21487;?#29615;境空气中所含粒子数量,分为5个级别,即3级、30级、300级、3000级和30000级。各级分别是?#21487;?#31354;气中含粒径≥0.5µm的尘粒平均数不超过3粒、30粒、300粒、3000粒和30000粒。
        平均值是指工作人员在正常操作?#20445;?#22312;工作区平面连续一段时间内,测得的含尘浓度的算术平均值。
        该技术措施是我国正式公布的第1个洁净技术方面的有关规定,它由于与实践中通常采用的“美国联邦标准209”在级别的表示方法上完全不同,不仅使人们不习惯,而且由于其内容落后于高速发展的微电子生产的技术要求,所以,它未被真正实施和推广。
                     
                                图1 空气洁净度级别平均粒径分布曲线图



    2.GBJ73—84《洁净厂房设计规范》
        这是1984年国家计划委员会批准实行的,其中对空气洁净度等级的划分作了如表1所列的具体规定。

    表1  空气洁净度等级




        该规范中的洁净度等级表示方法与美国联邦标准209相似,但目前还不能满足某些微电子生产厂及实验厂的技术要求。随着集成度的提高,仅以0.5µm粒径作为划分洁净度等到维的标准是?#23545;?#19981;够的了。例如,某微电子生产厂就提出了表2所列的参数要求。

    表2中所列要求是按美国联邦标准209提出来的。 


    3.《美国联邦标准209》

        1963年10月美国政府批准实施了适用于洁净室、洁净工作站的《联邦标准209》,随后,经过5次修订,到1988年7月颁布了《美国联邦标准209D》。
        可见,为适应电子技术迅速发民的要求需要?#27426;?#39640;速和修订有关标准。我国目前的规范内容基本上相当于《美国联邦标准209A》(1966年8月)的水平。

    4.《美国联邦标准209D》
        在该标准中,悬浮粒子洁净度级别按表3和图2确定。
        该标准与《美国联邦标准209》相比,圈套的不同有以?#24405;?#28857;。

    (1)增加了 1级和10级洁净等级;
    (2)在1级和10级内分别列有0.1、0.2、0.3和0.5µm挡次,同?#20445;?#22312;多用的100级内,同0.5µm粒子一样,也列入了0.2、0.3µm两个挡次。
    (3)可准确地确定其它级别,如50级等;



    注:NA表示不采用
                 



    (4)增加了两个表(表3、4)   
        根据这样的标准,对照表3,不难看出,?#26434;?.2—1级,即粒径≥0.2µm的粒子,在每立方英尺中不得超过7.5个?#27426;杂?.5—1级,即粒径≥0.5µm的粒子,在每立方英尺中不得超过1个.
        在《美车联邦标准209D》中,除表3之外,还对粒子测定时的取样气体数作了规定,见表4。




    表4 测定粒子尺寸和确定空气洁净等级时?#30475;?#26368;小取样容积(立方英尺)

        在同一环境况关下,取亲容积不同?#20445;?#25152;含水量粒子数也不同,因此,对取样的最小容积作了限制性规定。
        由于粒子计数器是在大气压下工作的,所以,在我们的代表气技术中,对粒子的测定取样,也要降到大气压下来进行测定。
        目?#22467;?#21508;国在提供高纯气体?#20445;杂?#31890;子的含量,基本上按《美国联邦标准209D》要求进行,我国也是如此。我国现在的技术措施和规范尚不能满足使用要求,我们希望有关部门对原有措施、规范尽快修订,对高纯气体的应用技术也应建立相应的技术措施、规定和标准。
    (来源: 来宝网 )


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