Методические рекомендации для слушателей по изучению курса «Техника чистых помещений» (стр. 1 )

Российская Академия наук

Учреждение Российской академии наук

Санкт-Петербургский Академический университет –
научно-образовательный центр нанотехнологий РАН

Методические рекомендации для слушателей

по изучению курса

«Техника чистых помещений»

Методические рекомендации разработали д. т.н. ,

©

Санкт-Петербург

2011 г.

Методические рекомендации для слушателей по изучению курса «Техника чистых помещений»

1.  Общие рекомендации по изучению учебных материалов.

Освоение курса требует наличие у слушателей высшего профессионального образования в естественно-научной сфере. Наиболее близко тематике курса соответствует наличие у слушателей базового образования на уровне магистратуры по одному из следующих направлений: Техническая физика, Электроника и микроэлектроника.

Кроме того, следует учитывать, что рассматриваемый курс предполагает достаточно интенсивную самостоятельную подготовку в объеме около 8 часов. Это связано с тем, что некоторые вопросы, относящиеся к тематике курса, будут излагаться во время лекционных и практических занятий кратко.

Для углубленной проработки отдельных аспектов применения рассмотренных в курсе тем необходимо обратиться к списку основной и дополнительной рекомендуемой литературы, который входит в состав Программы курса «Техника чистых помещений». Основой для рассмотрения тем курса, а также закрепления лекционного материала в ходе самостоятельной работы является использование учебных пособий, рекомендованных программой курса, а также Интернет-ресурсов. Их полный список приведен в конце настоящих методических рекомендаций, кроме того, разбит по отдельным темам.

Для формирования у слушателей умений и навыков, необходимых для освоения современных методов изготовления полупроводниковых приборов, в рамках курса предусмотрены не только лекции, но и три практические занятия, а также 2 самостоятельные работы.

Лекционный материал и практические занятия методически построены таким образом, чтобы слушатель, усвоивший лекционный материал и выполнивший все виды практических заданий, имел общее представление о существующих методах работы в чистых помещениях, обладал навыками экономически и технически эффективного внедрения инновационных технологий в сфере наноиндустрии на своем предприятии с целью устойчивого его развития. Знания, приобретаемые в рамках курса, являются одними из базовых и совершенно необходимых для успешной профессиональной деятельности технических специалистов в области молекулярно-пучковой эпитаксии и контроля качества продукции, занимающихся разработкой, внедрением, производством и реализацией высокотехнологической наукоемкой продукции в сфере наноиндустрии.

2. Рекомендации к изучению отдельных тем (разделов) курса, работе с литературой, выполнению практических заданий и самостоятельных работ, планируемых в процессе изучения курса

Тема 1

При изучении темы 1 «Стандарты на чистые помещения» особое внимание следует обратить на следующие вопросы: - виды промышленности, в которых используются чистые помещения, области применения; различные классы чистоты, классификация чистых помещений; источники загрязнений на полупроводниковом производстве; основные принципы обеспечения чистоты. Отдельно стоит рассмотреть принципы разделения зон с различными классами чистоты, и связанными с ними вопросами потоков воздуха, кратности обмена и перепада давления.

При самостоятельной подготовке особое внимание следует уделить описанию используемых материалов, а также примерам применения чистых помещений в микроэлектронной промышленности при изготовлении базовых приборов оптоэлектроники;

Для получения более полной информации по принципам организации чистых помещений и чистых зон на производстве, помимо лекционного материала, рекомендуется обратиться к литературе, указанной в программе курса, в том числе:

·  Чистые помещения. Под ред. , 2-е издание, АСИНКОМ Москва, 2003.

·  Чистые помещения. Под ред. , Мир, 1990.

·  , , Цветков производства интегральных микросхем и промышленные роботы. М., Радио и связь, 1988.

·  , . Физико-технологические основы электроники. – СПб.: «Лань». 2001. 272 с.

В процессе изучения материалов темы для закрепления полученных знаний слушателям следует выполнить практическую работу «Определение класса чистоты». В процессе выполнения задания у слушателей формируются представления методах оценки класса чистоты помещения.

Задача.

Сформировать представление о понятиях чистое помещение, классы частоты, их характеристики и методы их классификации. Ознакомить слушателей с нормативными документами и ГОСТами, особенностями чистых помещений в микроэлектронике и методами защиты от загрязнений. Выявить круг основных понятий и принципов проектирования и построения чистых помещений. Выявить основные проблемы, стоящие на пути применения чистых помещений.

Методические рекомендации по выполнению практикума.

Данное задание преследует цель введения слушателей в проблемную область, обозначить круг основных понятий и принципов организации чистых помещений. При определении класса чистоты помещения определяется чистота воздуха по концентрации взвешенных частиц (аэрозолей) в чистом помещении. При выполнении практического задания слушатели должны сформировать представление о чистом помещении, как о помещении, в котором контролируется концентрация взвешенных в воздухе частиц, построенное и используемое так, чтобы свести к минимуму поступление, выделение и удержание частиц внутри помещения, и позволяющее, по мере необходимости, контролировать другие параметры, например, температуру, влажность и давление. В рамках темы рассматриваются параметры, характеризующие чистые помещения и методы их классификации.

Ниже приведены необходимые данные и рекомендации для расчета класса чистоты помещения.

В соответствии со стандартом ИСО 14644 классы чистоты ограничены пределами от класса 1 ИСО до класса 9 ИСО. Воздух типичного офисного помещения содержит от 15 до 40 млн. частиц (размером ≥ 0,5 мкм) в 1 м3. Чистое помещение класса 5 ИСО не должно содержать более 3520 частиц (≥ 0,5 мкм) в 1 м3. После того как чистое помещение построено, оно должно эксплуатироваться, и в нем должна поддерживаться чистота в соответствии с высокими стандартами.

Чистота помещений по взвешенным в воздухе частицам обозначается классификационным числом N. Максимально допустимая концентрация частиц Cn [частиц/м3], с размерами равными или большими заданного размера D, для данного класса частоты определяется по формуле:

, (1.1)

где N – классификационное число ИСО, которое не должно превышать значение 9. Промежуточные числа классификации ИСО могут быть определены с наименьшим допустимым приращением N, равным 0,1. Cn округляется до целого числа, при этом используется не более трех значащих цифр.

В таблице 1.1 приведены классы частоты и соответствующие концентрации частиц с размерами, равными или большими заданных размеров.

Таблица 1.1. Классы чистоты по взвешенным в воздухе частицам для чистых помещений и чистых зон.

Обозначение класса чистоты по взвешенным в воздухе частицам для чистых помещений и чистых зон включает:

· классификационное число, выраженное как «Класс N ИСО»,

· состояние чистого помещения,

· заданные размеры частиц и соответствующие концентрации, где каждый заданный пороговый размер частиц находится в пределах 0,1-5,0 мкм.

Рассматривается чистое помещение площадью А = 80 м2. Требуется определить класс чистоты воздуха чистого помещения в эксплуатируемом состоянии.

Заданный класс чистоты воздуха – класс 5 ИСО.

Выбраны два размера частиц:

· 0,3 мкм (D1),

· 0,5 мкм (D1).

Исходные данные:

Размеры частиц лежат в диапазоне 0,1-5,0 мкм и соответствуют классу 5 ИСО (см. таблицу 1.1).

Максимально допустимые концентрации взвешенных в воздухе частиц берутся из таблицы 1.1, рассчитанной по формуле (1.1):

· для частиц ≥ 0,3 мкм (D1) Cn = 10200 частиц/м3,

· для частиц ≥ 0,5 мкм (D2) Cn = 3520 частиц/м3.

Минимальное число точек отбора проб NL рассчитывается по формуле:

(1.2)

Важно отметить, что точки отбора проб равномерно распределяются по площади чистого помещения или чистой зоны на высоте рабочего места.

Объем пробы рассчитывается в предположении, что в ней должно содержаться не менее 20 частиц с размерами, соответствующими наибольшему из заданных пороговых значений, причем концентрация частиц равна максимально допустимой для данного класса ИСО.

Минимальный объем пробы VS в литрах, в одной точке отбора рассчитывается по формуле:

, (1.3)

где 20 – число частиц, которые могли бы быть сосчитаны, если бы концентрация частиц находилась на границе указанного класса, Cn, m – максимально допустимая концентрация частиц (граница класса) для наибольшего порогового размера (из заданных размеров) частиц для данного класса чистоты.

В соответствии с требованиями стандарта ГОСТ ИСО 14644 минимальный объем пробы составляет 2 литра, а минимальное время отбора пробы – 1 минута. Будем считать, что в данном случае используется счетчик частиц со скоростью отбора проб 28 л/мин. В связи с этим принимается объем каждой пробы, равный 28 литров.

В данном примере в каждой точке отбора проб берется одна проба объемом 28 л. Модельные результаты счета приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Результаты отбора проб.

Точка отбора проб	Число частиц с размерами, мкм
≥ 0,3	≥ 0,5
1	245	21
2	185	24
3	59	0
4	106	7
5	164	22
6	196	25
7	226	23
8	224	37
9	195	19

На основании первичных данных, приведенных в таблице 1.2, рассчитывается число частиц xi в 1 м3.