某實驗室微納加工平臺潔凈度檢測結果分析

任琦， 王娟娟， 譚軍， 郭凱， 張碩， 李晨

（1. 中電投工程研究檢測評定中心有限公司；2. 中國電子工程設計院股份有限公司）

1 引言

微納加工技術廣泛應用于納米材料的制造，電子元器件、光學設備和傳感器等領域，是先進制造的重要組成部分，也是衡量一個國家高端制造業水平的標志之一[1]。近年來，我國出臺多項政策支持我國高端制造業發展，國家“十四五”規劃中提出，要深入實施“制造強國”“質量強國”戰略，推動高端制造業優化升級，開展核心技術攻關、精密設施設備開發及改造更新、完善標準化建設等工作。黨的二十大報告提出，要提升科技自立自強能力，加快關鍵技術裝備攻關進程，提升戰略性資源供應保障能力[2]。

我單位承接的某實驗室潔凈度檢測工程是對其微納加工平臺進行受控環境合格性檢測。該實驗室微納加工平臺承擔著我國微納技術發展的重任，我單位根據相關標準要求，對實驗室功能區及輔助用房進行風速、風量、潔凈度、靜壓差、噪聲、照度、溫度、相對濕度、自凈時間等潔凈參數檢測，根據數據分析結果判斷是否能滿足微納平臺使用要求，并提出相關處理建議，為我國高端制造業的高質量發展提供技術保障。

2 對象與方法

2.1 檢測對象

潔凈室面積2700㎡，各功能區域及輔助用房共24 個，分布在一、二層，每層層高3m，動力設備夾層層高2m。其中一層黃光區潔凈度設計要求為ISO3.5 級，其他潔凈區域潔凈度設計要求為ISO5.5級～ISO7級。檢測指標包括潔凈度、靜壓差、噪聲、照度、溫度、相對濕度、自凈時間共七項指標。

2.2 儀器設備

風速儀、顆粒計數器、聲級計、聲級計校準器、溫濕度自記儀、照度計。

2.3 檢測方法

2.3.1 潔凈度

空氣懸浮粒子計數濃度測試必須在風速、風量、壓差以及過濾器測試各項完成后，并在潔凈室凈化空調系統連續穩定運行24h 后進行[3]。被測浮粒子的粒徑為0.1m～5.0um 測量的潔凈室狀態可為空態、靜態或動態任何一種狀態；測試人員不得超過2人，必須穿潔凈工作服并位于測點氣流的下風向遠離測點，測試人員動作要輕，盡可能保持靜止狀態。

1）采樣點的確定

最少采樣點數N可按下式確定。

式（1）中：N為最少采樣點，四舍五入取整數；A為潔凈室（區）的面積(水平單向流指垂直氣流空氣面積)以m 計采樣點應均勻布置在潔凈室的整個斷面，測點高度位于工作區高度，非單向流潔凈室測點不應布置在送風口正下方向。

2）每次采樣的最小采樣量V的確定

式（2）中：V 為每次采樣的最小采樣量（升）；Cn為潔凈室空氣潔凈度等級被測粒徑的允許限值(個/m)；20 為規定被測粒徑粒子的空氣潔凈度限值時，可測試到的粒子數。

2.3.2 靜壓差

靜壓差的測定應在所有房間的門關閉時進行，有排風時應在最大排風量條件下進行，并宜從平面上最里面的房間依次向外測定相鄰相通房間的壓差，直至測出潔凈區與非潔凈區室外環境（或向室外開口的房間）之間的壓差[4]。

2.3.3 噪聲

測點距地面高1.1m，面積在15m2以下的潔凈室，可只測室中心1 點，15m2以上的清凈室除中心1點外，應再測對角4點，距側墻各1m，測點朝向各角。

當為混合流潔凈室時，應分別測定單向流區域、非單向流區域的噪聲。

有條件時，宜測定空調凈化系統停止運行后的本底噪聲，室內噪聲與本底噪聲相差小于10dB（A）時，應對測點值進行修正；相差（6～9）dB（A）時減1dB（A)），相差（4～5）dB（A）時減2dB（A）相差3dB（A）時減3dB，相差小于3dB（A）時測定值無效。

2.3.4 照度

室內照度的檢測應為測定除局部照明之外的一般照明的照度。室內照度的檢測可采用便攜式照度計，照度計的最小刻度不應大于2lx。

室內照度必須在室溫趨于穩定之后進行，并且熒光燈已有100h 以上的使用期，檢測前已點燃15min 以上，白熾燈已有10h 以上的使用期，檢測前已點燃5min 以上。測點距地面高0.8m，按1m～2m間距布點，30m 以內的房間測點距墻面0.5m，超過30m的房間，測點離墻1m。

2.4 評價依據

《潔凈室施工及驗收規范》GB 50591-201012、《潔凈廠房設計規范》GB 50073-2013及《通風與空調工程施工質量驗收規范》GB 50243-2016。

3 結果

3.1 潔凈度

對實驗室3-A 樓潔凈室進行潔凈度檢測，其中ISO3.5 級區域有3 個，ISO5.5 級區域有9 個，ISO6 級區域有6 個，ISO7 級區域有7 個，檢測情況見表1。結果顯示，僅有ISO3.5 級的潔凈度合格率為100%，ISO5.5 級、ISO6 級、ISO7 級合格率分別為80%、78%、86%。

表1 潔凈度檢測結果表

3.2 靜壓差

對實驗室3-A樓的房間進行壓差檢測,檢測房間共22 個，檢測結果顯示109 研磨區（萬級）、110 電鏡區（萬級）、113刻蝕區（萬級）、114爐管灰區（萬級）、118二更、205封裝2區（萬級）6個房間壓差值均小于標準值5Pa，不符合相關標準要求，其他房間均符合要求，合格率為73%，檢測結果見表2。

表2 靜壓差檢測結果

3.3 噪聲

對實驗室3-A 樓的房間進行壓差檢測，檢測房間共22個，檢測結果顯示，僅有110電鏡區、118二更區、201 封裝1 區、202nm 壓印區、204 測試1 區、205封裝2區等10個房間的噪聲符合小于60dB，符合標準要求，其余房間噪聲均不符合標準要求，本次噪聲檢測的合格率為45%，檢測結果見表3。

表3 噪聲檢測結果

3.4 照度

對實驗室3-A 樓進行空態照度檢測，檢測房間共24 個，檢測結果表明僅有110 電鏡區、116 去膠刻蝕區、117 外延區3 個房間的平均照度符合相關要求，101沖1、105光刻準備區、106光刻1區、107光刻2 區等其余房間的平均照度檢測值均小于工藝要求值400lx，不符合相關標準要求，本次照度檢測合格率僅為13%，相關檢測數據見表4。

表4 照度檢測結果

3.5 溫度和相對濕度

對實驗室3-A 樓進行溫度和相對濕度檢測，檢測房間共有21個，檢測結果表明各房間的溫度和相對濕度均滿足工藝要求的溫度（22±3）℃，相對濕度（45±5）%，合格率100%，檢測結果見表5。

表5 溫度和相對濕度檢測

3.6 自凈時間

對實驗室3-A 樓的光刻2 區和測試2 區進行自凈時間檢測，測試時中控室FFU的風速設置為0.5m/s，從檢測結果可見107 光刻2 區在開始時0.1μm 的粒子濃度為0pc/m3，發煙后0.1μm 的粒子濃度5885471.0pc/m3，結束時0.1μm的粒子濃度0pc/m3，自凈時間為26min；206測試2區，在開始時0.1μm的粒子濃度為100125.0pc/m3，發煙后0.3μm 的粒子濃度7477208.0pc/m3，結束時 0.3μm 的粒子濃度100125.0pc/m3。其檢測結果見表6、表7。

表6 107光刻2區自凈時間檢測結果

表7 206測試2區自凈時間檢測結果

4 結語

經對某實驗樓微納加工平臺潔凈度進行潔凈度、靜壓差、噪聲、照度、溫度、相對濕度、自凈時間7項指標檢測，該實驗室潔凈度ISO3.5 級合格率達到100%，ISO5.5 級、ISO6 級、ISO7 級合格率分別為80%、78%、86%，靜壓差檢測合格率為73%，噪聲檢測的合格率為45%，照度檢測合格率僅為13%，溫度和相對濕度合格率為100%，107 光刻2 區自凈時間為26min，206測試2區自凈時間為32min。

綜上所述，該實驗室應進行潔凈室環境整改，加強潔凈室的運行管理，對實驗室的潔凈度、靜壓差、照度、噪聲等潔凈指標進行嚴格把控，由此才能進一步保證該實驗室的微納技術研發，提高產品合格率。