目前半導體潔凈室對溫濕度的控制范圍通常為：溫度22±0.5℃，濕度45±3%RH，因為相對溫、濕度有一系列可能使?jié)崈羰铱傮w表現(xiàn)下降的因素，其中包括：細菌生長、工作人員感到室溫舒適的范圍、出現(xiàn)靜電荷、金屬腐蝕、水汽冷凝、光刻的退化、降低制程良率。

1、研究背景

如何保證潔凈室的溫濕度滿足半導體芯片制程工藝需求是非常重要的。

（1）新風量設(shè)計。在潔凈室的設(shè)計過程中，其送風量一般按換氣次數(shù)確定，對于百級以上潔凈室，要求比較嚴格，為潔凈混合流，按換氣次數(shù)確定，由潔凈度決定，正壓值與正壓換氣指標，其送風量為：考慮排氣量及個潔凈區(qū)正壓風量、上下夾層容積。

（2）溫濕度控制設(shè)計。潔凈室內(nèi)溫度與濕度控制，是半導體集成電路設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)，是衡量和控制潔凈室溫濕度設(shè)計水平和效果的重要因素。因此對于溫度與濕度的調(diào)節(jié)都要嚴格按照《半導體工程設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定的要求執(zhí)行。常規(guī)設(shè)計MAU+DC+FFU系統(tǒng)的三個組成部分分別負責潔凈車間三個主要參數(shù)：MAU主要負責濕度的控制，DCC主要負責溫度的控制，F(xiàn)FU主要負責潔凈度的控制。此溫度，濕度，潔凈度分別獨立控制的系統(tǒng)可以滿足高潔凈級別，溫濕度高精度的要求。

2、空氣循環(huán)過濾系統(tǒng)設(shè)計

半導體集成電路生產(chǎn)過程中，潔凈室內(nèi)有可能存在較多的顆粒物，如果室內(nèi)潔凈等級不夠，則對半導體芯片制程良率等有較大影響，而且隨著芯片制造工藝復雜程度提高，對潔凈室內(nèi)有毒有害氣體和顆粒含量更加嚴格，因此，要控制潔凈室內(nèi)空氣的含塵量，以維持潔凈室房間空氣濃度正常穩(wěn)定，潔凈室以潔凈度大小來劃分等級。

潔凈度指：以單位體積空氣某粒徑粒子的數(shù)量來區(qū)分潔凈程度。分為10級、100級、10³級、10⁴級、10⁵級。

2.1新風循環(huán)過濾機組

風機過濾單元（FANFILTERUNIT，F(xiàn)FU）及其性能是風機和過濾器結(jié)合構(gòu)成，自身能提供動力的循環(huán)凈化設(shè)備，F(xiàn)FU設(shè)計FFU是由風機單元和過濾單元組成,一般一臺FFU的額定風量是900～1200cmh,

通常我們按900cmh/臺來設(shè)計FFU數(shù)量,這樣可以保證有30%的余量;同時FFU帶變頻控制,風量控制更加靈活;不同等級的無塵室需要不同的循環(huán)次數(shù)和不同效率的過濾器,一般推薦次數(shù)和等級如表1所示。

2.2回風設(shè)計

半導體集成電路生產(chǎn)中潔凈室回風設(shè)計。無塵室回風根據(jù)不同等級有不同的回風方式，一般1k級以下采用回風墻的型式(混合流),100級以上采用高架地板回風(垂直單向流);回風墻內(nèi)風速一般取3～4m/s,回風口風速取2.5m/s以下；高架地板是利用地板做回風，一般高架地板的開孔率為10%以上，如果現(xiàn)場層高很高，無塵室沒有做到頂，有時候我們?yōu)榱吮苊饫淞坷速M，會做雙層天花；如圖1。

3、MAU系統(tǒng)優(yōu)化計算與控制

（1）MAU新風量：新風量L=Max{排風量+正壓風量，人員新風量}。

（2）MAU送風露點含濕量：露點含濕量=室內(nèi)點含濕量-室內(nèi)散濕量×10³/(新風量×空氣密度)。

（3）MAU送風狀態(tài)點：由計算出的露點含濕量在焓濕圖上確定送風露點，送風露點通過風機溫升后確定送風狀態(tài)點。

（4）注意事項：若送風露點偏低，需注意冷凍水進出水溫度的選擇。

3.1MAU控制方式

無塵室內(nèi)溫濕度控制：根據(jù)無塵室外新風干球溫度和相對濕度狀況計算出焓值和露點溫度，可分為夏季工況、過渡季節(jié)工況和冬季工況，當室外露點溫度＞X℃時，為夏季工況；當室外露點溫度＜X℃，且室外溫度≤XX℃時為冬季工況，其余為過渡季節(jié)工況。

（1）夏季工況：①室內(nèi)濕度及送風溫度由MAU系統(tǒng)出風露點溫度Td1控制：設(shè)定一次表冷露點溫度Td為B℃，當出風露點高于(B+1)℃時，一次表冷電動二通閥開大，低于(B-1)℃時，則關(guān)小。②二次表冷設(shè)定風露點溫度Td1為A℃，當出風露點高于(A+1)℃時，電動二通閥開大，當出風露點低于(A-1)時，則關(guān)小。

（2）冬季工況：①室內(nèi)濕度由MAU系統(tǒng)送風相對濕度Td1控制：設(shè)定Td1為C%，當送風濕度高于(C+5)%時，加濕器關(guān)小，低于(C-5)%時，則開大。②開啟制熱模式：設(shè)定出風管的干球溫度T1為D℃，當?shù)陀?D-1)℃時，電動二通閥開大，高于(D+1)℃時，電動二通閥調(diào)小。

（3）過渡季節(jié)工況：①室內(nèi)濕度由MAU系統(tǒng)送風相對濕度Td1控制：設(shè)定Td1為C%，當送風濕度高于(C+5)%時，加濕器關(guān)小，低于(C-5)%時，則開大。②設(shè)定出風管的干球溫度T1為A℃，當出風露點高于(A+1)℃時，電動二通閥開大，低于(A-1)時，則關(guān)小。

（4）室內(nèi)的溫度通過對應(yīng)區(qū)域DC的冷凍水電動二通閥來控制：①室內(nèi)溫度高于(XX+1)℃時，冷凍水電動二通閥開大，②室內(nèi)溫度低于(XX-1)℃時，則反之。

室內(nèi)正壓的控制：根據(jù)出口段風管內(nèi)的靜壓變化而進行變頻調(diào)節(jié)。主管道設(shè)置靜壓傳感器，通過測量風管內(nèi)的靜壓（現(xiàn)場可修改）輸出信號控制變頻器。所有設(shè)定值可根據(jù)實際運行工況進行調(diào)整。

MAU送風機與排風機連鎖，啟動時，先啟動MAU送風機，再啟動排風機；關(guān)閉時則反之。值班模式：FFU及MAU均調(diào)到低頻率運行。

3.2MAU控制柜選型及設(shè)計參數(shù)指標

空調(diào)箱機外余壓：根據(jù)現(xiàn)場風管最不利環(huán)路及過濾要求來確定。

循環(huán)風量、冷負荷及除濕的確定：循環(huán)風量按潔凈室等級估算15次/h，按冷量計算風量兩種方法取大值；總冷量包括：新風降溫除濕冷量及混合風處理至送風狀態(tài)所需冷量（即表冷器冷量）；新風除濕由表冷器承擔，露點控制在14℃。

熱負荷、加濕量的確定：熱負荷按冬季混合狀態(tài)點與冬季送風狀態(tài)點焓差計算；加濕量按冬季混合狀態(tài)點與送風狀態(tài)點含濕量差值計算。

4、結(jié)語

集成電路潔凈室暖通系統(tǒng)是一個高科技復雜的系統(tǒng)工程。由于潔凈室內(nèi)是一個相對封閉的空間，空氣流動方式與外界不能直接接觸。在實際設(shè)計中需要通過大量的計算來確定空氣溫度與濕度的最佳值。暖通系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境因素對機組進行控制。隨著潔凈室暖通行業(yè)的發(fā)展，半導體潔凈室MAU+FFU+DCC被廣泛應(yīng)用。

采用高效機組以及高效風機盤管等高效節(jié)能的暖通設(shè)備是實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保制冷運行、控制設(shè)備節(jié)能運行的重要手段。因此，對各種暖通設(shè)備進行優(yōu)化設(shè)計才能實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的效果。