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高纯气体洁净度的控制标准是什么?

文章出处:人气:0发表时间:2018/11/5 21:08:39

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,对于高纯气体,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,无一不对其中的粒子提出限制。

二、控制粒子污染的重要性

    对于控制粒子污染的重要性,在集成电路生产、实验部分已经有所熟悉,同时,实践已向人们表明,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,也可以破坏其晶格结构,影响印刷板的复制等等。这些破坏性因素中的任何一个,无可导致集成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,便函可使线路工作降级。所以,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,对于大流量高纯气体输送系统,美国已有输送含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。
    对于纯度和干燥度的控制,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即是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须的。所以,对洁净的生产环境尽不答应采用不洁净的气体来破坏,必须负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,其中对产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每升环境空气中所含粒子数目,分为5个级别,即3级、30级、300级、3000级和30000级。各级分别是每升空气中含粒径≥0.5µm的尘粒均匀数不超过3粒、30粒、300粒、3000粒和30000粒。
    均匀值是指工作职员在正常操纵时,在工作区平面连续一段时间内,测得的含尘浓度的算术均匀值。
    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 空气洁净度级别均匀粒径分布曲线图




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。随着集成度的进步,仅以0.5µm粒径作为划分洁净度等到维的标准是远远不够的了。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不断高速和修订有关标准。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,圈套的不同有以下几点。


(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,同时,在多用的100级内,同0.5µm粒子一样,也列进了0.2、0.3µm两个挡次。
(3)可正确地确定其它级别,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,不丢脸出,对于0.2—1级,即粒径≥0.2µm的粒子,在每立方英尺中不得超过7.5个;对于0.5—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每次最小取样容积(立方英尺)

    在同一环境况关下,取亲容积不同时,所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。
    目前,各国在提供高纯气体时,对于粒子的含量,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,我们希看有关部分对原有措施、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。


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