一、潔凈室溫濕度處理基本介紹
目前半導(dǎo)體廠由于其工藝加工線寬極小，在30～180納米之間，因此對(duì)溫濕度的精度要求很高，基本上溫度設(shè)定點(diǎn)為22℃， 控制精度要求為±0.5℃，相對(duì)濕度設(shè)定點(diǎn)為45%RH精度為±5%RH。該類凈室一般采用新風(fēng)集中處理加FFU系統(tǒng)，在回風(fēng)層或靜壓箱內(nèi)設(shè)干表冷器。潔凈室內(nèi)的潔凈度由新風(fēng)機(jī)組保證，溫濕度由MAU及干冷盤管DCC保證。
二、潔凈室溫濕度處理基本流程
目前，半導(dǎo)體潔凈室廠房通常采用新風(fēng)空調(diào)箱(Makeup Air Unit，MAU) +風(fēng)機(jī)過(guò)濾單元(Fan Filter Unit，FFU) +干冷盤管(Dry Cooling Coil，DCC)的設(shè)計(jì)，即新風(fēng)空調(diào)箱MAU對(duì)外氣進(jìn)行處理后，將具有一定潔凈等級(jí)和溫濕度的新風(fēng)送到潔凈室的回風(fēng)通道中，和循環(huán)回風(fēng)進(jìn)行混合后再經(jīng)過(guò)干表冷盤管后進(jìn)入潔凈室吊頂上方的靜壓箱，通過(guò)風(fēng)機(jī)過(guò)濾單元FFU加壓后進(jìn)入潔凈室生產(chǎn)區(qū)域，從而基本達(dá)到無(wú)塵室的溫濕度、潔凈度及正壓度的要求。由于整個(gè)潔凈室內(nèi)擺滿了各種生產(chǎn)機(jī)器，這些機(jī)器都保持持續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量在通過(guò)回風(fēng)通道內(nèi)的干盤管DCC時(shí)進(jìn)行冷卻而被帶走，從而達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的溫濕度環(huán)境。
對(duì)于潔凈室的溫濕度控制，最主要的兩塊是新風(fēng)空調(diào)箱和干盤管。新風(fēng)空調(diào)箱除了要保證外界大氣經(jīng)過(guò)其中的初、中和高效過(guò)濾網(wǎng)，把0.3μm以上的顆粒過(guò)濾掉外，還要根據(jù)潔凈室里面的溫濕度情況調(diào)整出風(fēng)口的溫濕度，保證送入的新風(fēng)在規(guī)定的溫濕度范圍內(nèi)。而干盤管是根據(jù)潔凈室里面安裝的溫濕度傳感器測(cè)量的值來(lái)調(diào)整干盤管冷水閥的開(kāi)度，進(jìn)而調(diào)節(jié)回風(fēng)和送風(fēng)混合后的溫濕度，以保證滿足半導(dǎo)體工藝的溫濕度需求。
潔凈室內(nèi)的機(jī)臺(tái)發(fā)熱量分布不均勻，這主要室由于每種工藝制程設(shè)備的發(fā)熱量大不相同，例如爐管機(jī)臺(tái)的發(fā)熱量相較于其他機(jī)臺(tái)大得多(基本在3～5倍之間)，因此必須在潔凈室內(nèi)用干盤管DCC帶走這些熱量。通常要求同一制程或工藝通道的氣流經(jīng)過(guò)同一區(qū)的DCC，在建筑已經(jīng)確定的情況下，制程的分布要與回風(fēng)道垂直，如果條件允許，最好是將不同制程的區(qū)域區(qū)隔開(kāi)，這樣可避免金屬粒子污染，且提高溫濕度控制的穩(wěn)定性。為得到精確的溫濕度控制，應(yīng)盡量避免或減少Ballroom (開(kāi)放型的潔凈室) 內(nèi)各區(qū)域之間的氣流交叉，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。
考慮室內(nèi)濕度控制精度及表冷器空氣阻力等因素，應(yīng)確保DCC在表面干燥的工況下工作，DCC所用的冷凍水溫度應(yīng)根據(jù)室內(nèi)濕負(fù)荷、室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度等因素確定，半導(dǎo)體廠房工藝生產(chǎn)設(shè)備發(fā)濕量較低，考慮DCC所用冷凍水本身的溫度控制精度以及其他的安全余量，實(shí)際工程中一般冷凍水供水溫度比室內(nèi)空氣露點(diǎn)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。按照潔凈室本身溫濕度控制設(shè)定值要求，即溫度22℃，濕度45%RH，其對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度為9.5℃，所以，DCC的冷凍水溫度通常控制在12℃。DCC所用的冷凍水通常以混水方式或換熱方式得到。
考慮干表冷器空氣阻力，干表冷器斷面風(fēng)速不宜太高，因?yàn)檫^(guò)高的風(fēng)速會(huì)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(jī)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?/span>40 Pa左右。
通常情況下，潔凈室的溫濕度控制在22±0.5℃，45%±5%RH，MAU的送風(fēng)溫度基本控制在21℃～21.5℃，再和循環(huán)風(fēng)混合后，FFU 出風(fēng)口的溫度控制在22℃，這樣經(jīng)過(guò)工作層面后，溫度將會(huì)再上升，在機(jī)臺(tái)負(fù)載變化的情況下，干冷盤管控制帶走熱量的多少，確保整個(gè)環(huán)境溫度基本穩(wěn)定。
三、潔凈室溫濕度控制注意點(diǎn)
在空調(diào)的溫濕度處理過(guò)程中，為了解決除濕問(wèn)題，通常采用濕度優(yōu)先的方法，冷水閥主要用來(lái)除濕，同時(shí)也造成溫度的下降，然后通過(guò)熱水閥的再熱，使溫濕度均能達(dá)到所要求的值，這樣的做法雖然可以滿足設(shè)計(jì)要求，但在相當(dāng)多的時(shí)候，冷熱水閥使能量相互抵消，造成了能源的浪費(fèi)。同樣，如果進(jìn)入潔凈室的新風(fēng)溫度過(guò)高，將導(dǎo)致整個(gè)潔凈室的熱負(fù)荷加大，DCC開(kāi)度增大以抵消新風(fēng)帶來(lái)的熱負(fù)荷；如果進(jìn)入潔凈室的新風(fēng)的溫度過(guò)低，將使得在DCC開(kāi)度為零時(shí)都無(wú)法達(dá)到環(huán)境溫度的要求。由于空調(diào)系統(tǒng)的能耗占整個(gè)半導(dǎo)體廠的能耗的30%～35%，因此對(duì)空調(diào)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制，選擇合理溫濕度設(shè)定值，對(duì)提高整個(gè)潔凈室溫濕度控制的穩(wěn)定性及節(jié)能具有重要的意義。
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