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高精度半导体厂房暖通空调系统浅析

摘要：以建立一个半导体厂房ISOClass1级洁净室的经历和对有关标准的

认识为基础，重点对高精度半导体厂房空调系统的构成进行了论述，并从送回风

系统、排风系统、干盘管布置、空调自控、调试验证、气流组织等几个方面对其

进行了详细的论述，以期为今后高精度半导体厂房的建造工作奠定一定的基础。

关键字：高精密半导体设备；一级无尘室；空气调节

前言

最近几年，伴随着半导体产业的迅速发展，制造工艺对房间的温度、湿度及

洁净度的要求越来越高。在某些半导体生产车间中，有温度精度要求士0.2C、

湿度精度要求士5%及洁净等级为Class1级的洁净房间，见表1。按照ISO14644-

1标准的标准，在第一类的控制下，颗粒从0.5微米降低到0.1微米。为了保障

生产区域内原材料、敏感设备和工艺等的温湿度需求，需要在降低能源消耗的前

提下，进行高效可靠的温湿度调控。

1半导体芯片生产工艺流程概述

从硅芯片到半导体元件的生产过程中，按照主要过程可以划分为前道过程和

后道过程。第一道工艺以在硅圆上制造IC线路为终极目标。文中所述的暖通风

技术措施正是为了保证光刻过程的顺利实施而提出的。

要想达到高精密的半导体无尘室，就必须从通风系统中的干盘管布置、气流

组织、房间压力梯度和空气调节自动控制等多个方面着手。此外，还必须与其它

学科密切合作，以达到对洁净度，温度，湿度等重要参数的有效控制。

2暖通设备规范

2.1进风口和回风口

其中，MAU+DCC+FFU三个单元构成了三个单元，它们各自承担着三个单元的工

作：MAU，其工作原理是对空气中水分的有效控制；DCC为主导，FFU为主导，

清洁度为主导。

温度，湿度，洁净度单独控制，能达到高精度的温度，湿度，温度，湿度的控制。

在充分了解清洁度需求的基础上，结合各项目实际运行工况，选择新型空气空气

调/空气盘管/混合回路结构，独立控制温度和湿度，采用一次端恒速水泵+阀控

制水流，实现对冷水循环温度和湿度的有效控制。二次端的流量通过频率转换

[1]

来实现的恒定压力控制；干盘管和阀组管线是三次侧，使用的是固定的转速泵加

上旁通阀和平衡阀，构成了一个混合水阀组，以达到对干盘管的温度控制需要的

一种方法来保证控制的需要，从而能够符合该项目的需要。

2.1.1MAU

1)新风量：新空气流量：新空气流量L—最大（10个空气流量，10个空气流量，

1个人的空气流量）。

2)吹入的露点含湿量等于房间的状况点含湿量等于房间的湿度散出的量（新鲜风

量量X空气密度）×1000。

3)吹风条件点：吹风条件下，由所算得的露点水含量，在刚好湿曲线上决定吹风

露点，经风扇升温后，吹风露点会被判定为吹风条件。

4)所述的温度检测器具有为士0.03C的准确度，并且从所述的温度和湿度来推

算所述的露点温度。

2.1.2DCC

1)空气流量：空气流量=空气流量单元的空气流量一空气流量。

2)冷量：总的冷量按一个房间的冷负载和一个房间的新空气的一种方式来计算。

在进行室内空调负载的计算时，要避免FFU风扇负载的遗漏。

3)选择干式线圈时，要根据两个方面来选择：一是根据FFU压力大小来选择，干

式线圈的压力损失不能超过40Pa，表面速度不能超过2米/秒，根据循环空气流

量来选择干式线圈的通气区域；为了保证干式螺旋管道的冷却能力，必须达到负

载的标准，设计了出风温为21.4℃。

2.1.3FFU

1)过滤效果：H14为一千级和一百级推荐使用，U15为十级推荐使用，U16为一级

推荐使用。此外，在新风机组中，有粗效、中效、高效过滤器，室内循环的FFU

是U16超高效过滤器，按照设备机台布置，核心区满布率为88%。

2)说明：FFU剩余压力的选取推荐为95Pa(40Pa的DCC和40Pa的回风卡槽，

40Pa的保留）。

2.2抽气装置

本工程的通风系统分为普通热风、酸性风、碱性风和有机风四个部分。在楼顶安

装了一台风扇，并安装了一台洗涤器，用它对洗涤器进行冲洗和吸附，将排气经

过净化，使其符合排放要求，再由排气烟气在较高的高度上排入空