В этой статье вы узнаете:
- Почему при проектировании чистых помещений важно исключать излишества и локализовать зоны высокой чистоты.
- Как обеспечить гибкость производства и снизить издержки на протяжении жизненного цикла завода.
- Какие ключевые факторы — от вибраций до организации строительных этапов — критичны для успеха проекта.
Время прочтения: 3-5 минут
Правила проектирования помещений для изготовления пластин
Комплексы для изготовления кремниевых пластин — одни из самых дорогих в строительстве и эксплуатации. Стоимость усугубляется коротким жизненным циклом оборудования: дорогостоящая машина может потребовать замены через два года, тогда как средняя «жизнь» завода — десять лет. Следовательно, объект должен окупить стройку за первые 2 года, иначе экономика производства сомнительна. Отсюда базовая логика проектирования: чистота по назначению и минимум излишеств.
1. Исключайте излишества при проектировании
Сплошной вертикальный однонаправленный поток через потолок и перфорированный пол (с рециркуляцией) для обеспечения ISO 3 (класс 1) — технически универсален, но чрезмерно дорог в строительстве и эксплуатации. Гораздо рациональнее локализовать критические рабочие зоны и изолировать их перегородками (стекло, панели, пластик). При грамотном зонировании площадь дорогих участков можно сжать до 5% общей площади чистых помещений.
2. Проектируйте гибкое производство
Любая система должна допускать реорганизацию, смену оборудования, стен, фильтров, рециркуляции и инженерных коммуникаций. Это снижает издержки на протяжении всего жизненного цикла и минимизирует простои. В проект закладываются возможности расширения и перестройки без остановки технологического процесса.
3. Уменьшайте критическое пространство
Отгораживайте технологические участки перегородками и разделяйте маршруты персонала и продукта. Наивысший класс (зона работы с изделием) должен быть минимален, а зоны загрузки/обслуживания — относиться к более низким классам. В идеале в непосредственной близости с продуктом находятся лишь обученный персонал и средства манипулирования пластинами; всё остальное — по возможности за пределами критической зоны. Роботы снижают вариабельность и риск внесения частиц, но не отменяют требований к чистоте.
4. Принцип достаточности чистоты
Проектируйте там, где это необходимо, и ровно того класса, который нужен. Чистая зона подобна вакууму: природа не терпит чистоты — чем выше класс, тем заметнее утечки и перепады давления. Поэтому чистую зону окружайте буферной с более низким классом и меньшим давлением. Вход/выход через шлюзы к неконтролируемому пространству всегда создаёт риск заноса загрязнений.
5. Технологическое оборудование: проверяйте всё
До ввода в чистое помещение оборудование должно быть очищено и протестировано на остаточные загрязнения, генерацию частиц и способность их удерживать. Запрашивайте у производителя сертификат с гарантированным максимальным уровнем выбросов (частиц, выделяемых на пластину за один проход/операцию либо в других сопоставимых единицах). Эти гарантии — обязательное условие закупки: именно источники загрязнений определяют выход годных.
6. Системы снабжения энергоресурсами и технологическими средами
1. Обеспечьте доступ для подключения/отключения оборудования без остановки работы чистых зон.
2. Поддерживайте скорости потоков технологических сред на таком уровне, чтобы не образовывались застойные зоны и не накапливались загрязнения.
3. Предотвращайте колебания давления и иных параметров во время цикла — даже малые вариации критичны. Это правило относится и к входу, и к выходу систем:
- подготовки/распределения газов,
- подготовки/распределения жидкостей,
- электроснабжения и заземления.
4. На всех линиях газов и жидкостей (кроме деионизованной воды) через регламентные интервалы предусматривайте точки крепления/запорные вентили для безопасных дополнительных подключений. Система DI-воды должна иметь изолированные вентили и соединения для стерилизации, чтобы выполнять:
- ввод новых линий и ответвлений;
- стерилизацию;
- проверки стерильности/чистоты;
- безопасный доступ в систему.
5. Финишная фильтрация газов и жидкостей — после всех клапанов, пробоотборников и измерителей, то есть последний элемент перед точкой использования. Это критично:
- оборудование можно менять, а трубопровод при этом останется чистым;
- исключается вынос частиц клапанами непосредственно к изделию.
7. Вибрации и электромагнитные помехи
Сегодня это — опасные факторы. Учитывайте их на этапе выбора площадки: сейсмическая активность, свойства грунта, близость к железным дорогам, скоростным трассам, аэродромам, промышленным зонам, акваториям (низкочастотные волны). Крупные электроустановки с вращающимися частями создают вибрации; линии высокого напряжения генерируют электромагнитные поля и вызывают резонансы конструкций на собственных частотах. Оценку выполняют эксперты, знакомые с требованиями производства микроэлектроники. Цена ошибки здесь выше затрат на исследования.
8. Когда включать «режим чистоты» при строительстве
Успех проекта зависит не только от чертежей, но и от организации этапов строительства. Важно определить момент, с которого система контроля чистоты должна действовать. Рекомендация: сразу после окончания «грязных» работ и до монтажа технологического оборудования запустить программу постоянной очистки — чтобы исключить высвобождение строительной грязи во время пуско-наладочных и производственных операций. Процедуры включают:
- вакуумную уборку;
- химическую очистку поверхностей;
- споласкивание DI-водой;
- финальную протирку — вплоть до момента пуска систем.
Соблюдение этих процедур даёт возможность немедленно проверять проектные параметры среды после включения систем и минимизирует риск «старта с ненулевой загрязнённостью».
Присоединяйтесь к нашему Telegram каналу : https://t.me/CleanRoomInSights .
Канал №1 о чистых помещениях. Кладезь практических знаний от экспертов GMLPANEL.
Проектирование, строительство, обслуживание — всё, что должен знать подрядчик, проектировщик или владелец производства.
Без воды — только то, что работает в реальности.