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(shè)計院股份有限公司）

1 引言

微納加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于納米材料的制造，電子元器件、光學(xué)設(shè)備和傳感器等領(lǐng)域，是先進(jìn)制造的重要組成部分，也是衡量一個國家高端制造業(yè)水平的標(biāo)志之一[1]。近年來，我國出臺多項政策支持我國高端制造業(yè)發(fā)展，國家“十四五”規(guī)劃中提出，要深入實施“制造強(qiáng)國”“質(zhì)量強(qiáng)國”戰(zhàn)略，推動高端制造業(yè)優(yōu)化升級，開展核心技術(shù)攻關(guān)、精密設(shè)施設(shè)備開發(fā)及改造更新、完善標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等工作。黨的二十大報告提出，要提升科技自立自強(qiáng)能力，加快關(guān)鍵技術(shù)裝備攻關(guān)進(jìn)程，提升戰(zhàn)略性資源供應(yīng)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(jìn)行受控環(huán)境合格性檢測。該實驗室微納加工平臺承擔(dān)著我國微納技術(shù)發(fā)展的重任，我單位根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對實驗室功能區(qū)及輔助用房進(jìn)行風(fēng)速、風(fēng)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(shù)檢測，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果判斷是否能滿足微納平臺使用要求，并提出相關(guān)處理建議，為我國高端制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)保障。

2 對象與方法

2.1 檢測對象

潔凈室面積2700㎡，各功能區(qū)域及輔助用房共24 個，分布在一、二層，每層層高3m，動力設(shè)備夾層層高2m。其中一層黃光區(qū)潔凈度設(shè)計要求為ISO3.5 級，其他潔凈區(qū)域潔凈度設(shè)計要求為ISO5.5級～I(xiàn)SO7級。檢測指標(biāo)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(biāo)。

2.2 儀器設(shè)備

風(fēng)速儀、顆粒計數(shù)器、聲級計、聲級計校準(zhǔn)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(shù)濃度測試必須在風(fēng)速、風(fēng)量、壓差以及過濾器測試各項完成后，并在潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行24h 后進(jìn)行[3]。被測浮粒子的粒徑為0.1m～5.0um 測量的潔凈室狀態(tài)可為空態(tài)、靜態(tài)或動態(tài)任何一種狀態(tài)；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(fēng)向遠(yuǎn)離測點，測試人員動作要輕，盡可能保持靜止?fàn)顟B(tài)。

1）采樣點的確定

最少采樣點數(shù)N可按下式確定。

式（1）中：N為最少采樣點，四舍五入取整數(shù)；A為潔凈室（區(qū)）的面積(水平單向流指垂直氣流空氣面積)以m 計采樣點應(yīng)均勻布置在潔凈室的整個斷面，測點高度位于工作區(qū)高度，非單向流潔凈室測點不應(yīng)布置在送風(fēng)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(guī)定被測粒徑粒子的空氣潔凈度限值時，可測試到的粒子數(shù)。

2.3.2 靜壓差

靜壓差的測定應(yīng)在所有房間的門關(guān)閉時進(jìn)行，有排風(fēng)時應(yīng)在最大排風(fēng)量條件下進(jìn)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(qū)與非潔凈區(qū)室外環(huán)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(yīng)再測對角4點，距側(cè)墻各1m，測點朝向各角。

當(dāng)為混合流潔凈室時，應(yīng)分別測定單向流區(qū)域、非單向流區(qū)域的噪聲。

有條件時，宜測定空調(diào)凈化系統(tǒng)停止運行后的本底噪聲，室內(nèi)噪聲與本底噪聲相差小于10dB（A）時，應(yīng)對測點值進(jìn)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(nèi)照度的檢測應(yīng)為測定除局部照明之外的一般照明的照度。室內(nèi)照度的檢測可采用便攜式照度計，照度計的最小刻度不應(yīng)大于2lx。

室內(nèi)照度必須在室溫趨于穩(wěn)定之后進(jìn)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(nèi)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(jù)

《潔凈室施工及驗收規(guī)范》GB 50591-201012、《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》GB 50073-2013及《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50243-2016。

3 結(jié)果

3.1 潔凈度

對實驗室3-A 樓潔凈室進(jìn)行潔凈度檢測，其中ISO3.5 級區(qū)域有3 個，ISO5.5 級區(qū)域有9 個，ISO6 級區(qū)域有6 個，ISO7 級區(qū)域有7 個，檢測情況見表1。結(jié)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(jié)果表

3.2 靜壓差

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

表2 靜壓差檢測結(jié)果

3.3 噪聲

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

表3 噪聲檢測結(jié)果

3.4 照度

對實驗室3-A 樓進(jìn)行空態(tài)照度檢測，檢測房間共24 個，檢測結(jié)果表明僅有110 電鏡區(qū)、116 去膠刻蝕區(qū)、117 外延區(qū)3 個房間的平均照度符合相關(guān)要求，101沖1、105光刻準(zhǔn)備區(qū)、106光刻1區(qū)、107光刻2 區(qū)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，本次照度檢測合格率僅為13%，相關(guān)檢測數(shù)據(jù)見表4。

表4 照度檢測結(jié)果

3.5 溫度和相對濕度

對實驗室3-A 樓進(jìn)行溫度和相對濕度檢測，檢測房間共有21個，檢測結(jié)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(jié)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(qū)和測試2 區(qū)進(jìn)行自凈時間檢測，測試時中控室FFU的風(fēng)速設(shè)置為0.5m/s，從檢測結(jié)果可見107 光刻2 區(qū)在開始時0.1μm 的粒子濃度為0pc/m3，發(fā)煙后0.1μm 的粒子濃度5885471.0pc/m3，結(jié)束時0.1μm的粒子濃度0pc/m3，自凈時間為26min；206測試2區(qū)，在開始時0.1μm的粒子濃度為100125.0pc/m3，發(fā)煙后0.3μm 的粒子濃度7477208.0pc/m3，結(jié)束時 0.3μm 的粒子濃度100125.0pc/m3。其檢測結(jié)果見表6、表7。

表6 107光刻2區(qū)自凈時間檢測結(jié)果

表7 206測試2區(qū)自凈時間檢測結(jié)果

4 結(jié)語

經(jīng)對某實驗樓微納加工平臺潔凈度進(jìn)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(biāo)檢測，該實驗室潔凈度ISO3.5 級合格率達(dá)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(qū)自凈時間為26min，206測試2區(qū)自凈時間為32min。

綜上所述，該實驗室應(yīng)進(jìn)行潔凈室環(huán)境整改，加強(qiáng)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(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格把控，由此才能進(jìn)一步保證該實驗室的微納技術(shù)研發(fā)，提高產(chǎn)品合格率。