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第一篇 大规模集成电路工艺中的净化 3

第一章 大规模集成电路工艺中的净化 〔铃木道夫〕 3

1.1 集成度和环境条件 3

目录 3

1.2 工艺设备的平面布置 5

1.3 操作人员及其环境条件和安全问题 6

1.4 洁净室的使用方法和环境条件 9

1.5 洁净室的实用材料和辅助材料 10

第二章 大规模集成电路生产工艺和洁净度 〔平野均〕 13

2.1 大规模集成电路生产工艺概况 13

2.2 洁净度和硅片的缺陷 14

2.2.1 粒子 14

2.2.2 杂质 15

2.3.1 硅片生产线的污染和硅片清洗 22

2.3 硅片和加工工艺的清洗技术 22

2.3.2 化学处理方法 23

2.3.3 物理处理方法 28

2.3.4 冲洗和干燥 30

2.3.5 干法清洗 31

2.3.6 洁净度评价 32

第三章 大规模集成电路生产设备和洁净度 35

3.1 工艺设备的洁净 〔饭田进也〕 35

3.1.1 展望 35

3.1.2 电炉污染 35

3.1.3 反应室的制造材料 36

3.1.4 硅片的夹持 38

3.1.5 硅片的输送 38

3.1.6 加热方式 41

3.1.7 气体、配管和气瓶 42

3.1.8 真空装置 43

3.2 真空设备的洁净 〔山川洋幸〕 44

3.2.1 前言 44

3.2.2 分子、原子级的洁净化——超真空和洁净真空 45

3.2.2.1 表面洁净 46

3.2.2.2 极限压力和脱气 48

3.2.2.3 改变表面性质 50

3.2.2.4 洁净真空和超真空用泵 51

3.2.3 对尘粒的净化 53

3.2.3.1 真空中的尘粒运动 53

3.2.3.2 真空中的尘粒计测 54

3.2.3.3 真空中尘粒污染的防止与净化 56

4.2.1 半导体硅片制造工艺的特点 60

4.2 制造半导体硅片的特殊性 60

4.1 前言 60

第四章 大规模集成电路工厂生产自动化和展望 〔今仲清治〕 60

4.2.2 半导体器件和尘埃 61

4.3 实现全自动化的途径 62

4.4 单机自动化 64

4.4.1 片盒到片盒方式 64

4.4.2 局部联机 64

4.4.3 接口标准化 65

4.5 输送自动化 66

4.5.1 输送系统的平面布置 66

4.5.2 输送单位 67

4.5.3 输送路线和输送设备 67

4.6 设备发尘与防尘 69

4.7 自动化和洁净室 70

1.2 洁净室与建筑 71

1.1 序言 71

1.3 洁净技术的发展 71

第二篇 大规模集成电路工厂洁 71

第一章 洁净室建筑设计 〔市浦昭／神部千太郎〕 71

净环境的设计及其实施 71

1.4 洁净室的重要性 72

1.5 洁净室的建筑设计 72

1.6 分区 72

1.7 建筑设计 73

1.8 设计程序 73

1.8.1 设计程序（1） 73

1.8.2 设计程序（2） 74

1.9 洁净室的建筑材料要法 75

1.10 洁净室的地板、壁板、顶棚 75

第二章 大规模集成电路工厂的洁净室方式 〔富所正时〕 89

2.1 大规模集成电路工厂的特点 89

2.2 洁净室的方式及其特点 90

2.3 乱流洁净室的特点 92

2.3.1 维持一定的正压 92

2.3.2 内部环境管理 94

2.3.3 送、回风口的设置 95

2.3.4 换气次数与过滤器的组合 95

2.4 垂直层流洁净室的特点 96

2.4.1 高效过滤器框架系统的可靠性 96

2.4.2 均匀气流的保证 97

2.4.3 防止诱导现象 99

2.5 隧道式洁净室的特点 99

2.5.1 主体的形状 99

2.5.2 支架的构造 99

2.6.1 环境条件的保持 102

2.6 开式海湾”型洁净室的特点 102

2.5.3 辅助区的形状 102

2.6.2 灵活性 103

2.7 大规模集成电路工厂洁净室方式示例 103

2.7.1 薄膜扩散工序 103

2.7.2 光刻工序1 105

2.7.3 光刻工序2 105

第三章 超洁净空间的条件 〔桥本孝禧〕 107

3.1 集成电路工厂对洁净度的要求 107

3.2 对0.1μm1级的探讨 107

3.2.1 0.1μm高效过滤器的效率 107

3.2.2 大气中悬浮微粒子的粒径分布 108

3.2.3 0.1μm1级洁净室的问题 109

3.3.2 晶片上附着尘埃的来源 111

3.3.1 通过高效过滤器的过滤空气产生的污染概率 111

3.3 晶片上附着的尘埃 111

3.4 超洁净空间的条件 112

3.4.1 空气洁净技术的可行性 112

3.4.2 检漏试验方法 113

3.4.3 保持适当的气流组织 114

3.4.4 高效过滤器上风侧的管理 118

3.4.5 正压值的稳定保持 119

3.5 适合于超大规模集成电路工厂要求的洁净室 120

3.5.1 洁净室技术 120

3.5.2 半导体制造设备 122

3.5.3 操作人员 122

3.5.4 材料和辅助设施 122

4.2 自动控制的基础 124

4.2.1 控制方式的特点 124

第四章 空气调节方式和自动控制 〔大神龙几〕 124

4.1 前言 124

4.2.2 各种控制动作 127

4.2.3 调节阀的选择 129

4.3 各生产工序的条件 131

4.4 空调系统和自动控制 132

4.4.1 新风空调机控制 132

4.4.2 光刻制版工序 133

4.4.3 刻蚀工序 135

4.4.4 扩散、离子注入工序 135

4.4.5 装配工序 136

4.4.6 热源系统 137

4.4.7 节能系统 137

4.5 结束语 139

5.1 高效过滤器 140

第五章 各种空气过滤器的特性与应用 〔上岛也〕 140

5.1.1 性能规格 141

5.1.2 构造 142

5.1.3 滤纸 143

5.1.4 捕集机理 143

5.1.5 性能试验 148

5.2 超高效过滤器 148

5.3 低压力损失过滤器 150

5.4 超高性能过滤器框架系统 151

5.5 新风处理过滤器 153

5.6 中间过滤器的必要性及其应用 155

5.7 过滤器组合示例 156

5.8 静电过滤器 157

6.2.1 消音型高效空气过滤器 161

6.2 洁净室设备组成及附件的概况 161

6.1 前言 161

第六章 洁净室设备组成及附属装置 〔松田弘一〕 161

6.2.2 除盐雾过滤器 163

6.2.3 空气吹淋室 165

6.2.4 传递箱 167

6.2.5 气闸室 168

6.2.6 洁净工作台 169

6.2.7 洁净隧道形式 172

6.2.8 超精密温湿度控制小室 174

6.2.9 局部冷却装置 176

6.2.10 洁净室用的卫生设备 181

6.2.11 排热回收装置 182

6.2.12 微压差控制闸阀 183

6.2.13 微压差传感器与压力计 184

6.2.14 洁净服与工作鞋 186

6.2.15 洁净室用地面回风口 189

6.2.16 洁净室用照明灯具 190

6.3 结束语 192

第七章 生产过程中的排气及其处理设备 〔神子安雄／山田康雄〕 194

7.1 排气系统的分类 194

7.1.1 排出的主要气体种类 195

7.1.2 排气系统的考虑 195

7.2 排气管道的材料 196

7.2.1 按排出的气体分类 196

7.2.2 使用材料的特性 197

7.3 管道施工上的要点 197

7.4 防火，防爆措施 202

7.5 排气处理设备的设计和注意事项 202

7.5.1 其本的考虑方法 202

7.6 束语 203

7.5.2 处理装置必须具备的条件 203

第八章 大规模集成电路工厂洁净室的节能 〔铃木正身〕 205

8.1 大规模集成电路工厂节能的基本方法 205

8.1.1 节能的必要性及重要性 205

8.1.2 节能措施 205

8.2 制造装置的发热量和负荷率以及对于发热的节能措施 209

8.2.1 用于计算空调负荷的制造装置发热量的确定 209

8.2.2 对于制造装置发热的节能措施 209

8.3 减少送风用电量 210

8.3.1 洁净室的送风用电量 210

8.3.2 减少循环风量 210

8.3.3 减少送风机的静压 211

8.3.4 不同空调方式的送风用电量差别 213

8.3.5 用风量控制的节能 215

8.5 寒冷季节新风的利用 217

8.4.3 效果 217

8.5.1 新风利用系统的注意事项 217

8.4.1 系统的目的 217

8.4.2 系统的概述 217

8.4 减少新风负荷 217

8.6 其它方面的节能 219

第九章 大规模集成电路工厂的防振措施 〔松下英二〕 221

9.1 为什么忌讳振动 221

9.2 主振源——影响避振设备性能的振动 222

9.2.1 从外部传入建筑物内部的振动 222

9.2.2 建筑物内沿着有振源的构造体传入设备的振动 222

9.3 大规模集成电路工厂的振动允许值 223

9.4 建筑物的防振措施 226

9.4.1 防振原理 226

9.4.2 建筑物外部振动及传播 228

9.4.4 振动沿建筑物的各部分传递过程 229

9.4.3 建筑物内部的振动与传播特性 229

9.4.6 结束语 230

9.4.5 减振装置的特性 230

第十章 空气中悬浮粒子的测定技术 〔角间健二〕 232

10.1 粒子计数器的种类及其特点 232

10.2 洁净度的测定方法 235

10.3 大规模集成电路工厂超洁净度的检测方法与存在的问题 237

10.4 检漏试验方法与试验粒子 240

10.5 1级及高于1级的高等级洁净度的测定 242

第十一章 大规模集成电路工厂的电磁波干扰与防静电措施 〔关康雄〕 244

11.1 电磁波干扰的现状 244

11.1.1 厂房周围的电磁环境 244

11.1.2 室内电磁环境 245

11.2 防止电磁干扰的措施 248

11.2.1 电磁干扰的传递途径及防止措施 248

11.3.1 静电的发生 250

11.3.2 静电故障 250

11.2.2 抗干扰性 250

11.3 静电故障 250

11.3.2 静电放电与电磁干扰 251

11.3.4 抗干扰性 251

11.3.5 半导体与静电损坏 253

11.4 静电故障的防止措施 254

11.4.1 静电故障防止措施的评定 254

11.4.2 静电故障的防止措施 257

11.5 大规模集成电路工厂与电磁干扰、静电放电 259

11.5.1 大规模集成电路工厂的选址条件 259

11.5.2 防干扰措施的步骤 260

1.1.2 超纯水制造系统的现状 263

1.1 半导体工业用超纯水水质的展望 〔佐藤久雄〕 263

1.1.1 前言 263

第一章 超纯水系统及其管理 263

第三篇 大规模集成电路工厂的辅助设施 263

1.1.3 系统与水质标准 264

1.1.4 结束语 266

1.2 超纯水水质的评定技术 〔太田诚一／太田嘉治〕 266

1.2.1 前言 266

1.2.2 电阻率 266

1.2.2.1 测定原理 268

1.2.2.2 电阻率计、电导率计 269

1.2.3 微生物、微粒子 270

1.2.3.1 微生物 270

3.2.2 晶片工序的废水 271

1.2.3.2 微粒子 271

1.2.4 无机物 274

1.2.4.1 超微量分析 274

1.2.4.2 原子吸收分光光度法 276

1.2.4.3 离子色谱 276

1.2.4.4 二氧化硅 277

1.2.5 有机物 277

1.2.6 溶解气体 278

1.3 微粒子的动向与除去措施 〔太田嘉治〕 280

1.3.1.1 原水中的微粒子 280

1.3.1 纯水中的微粒子 280

1.3.1.2 纯水中的微粒子 282

1.3.2 微粒子的动态 284

1.3.2.1 微粒子的计数问题 284

1.3.2.2 微粒子的附着及再飞散 286

1.3.2.3 微粒子对纯水装置的影响 286

1.3.3 微粒子的除去 287

1.4.1 纯水制备过程中的微生物 289

1.4 微生物的动态与除去措施 〔土崎南〕 289

1.4.3 微生物的测定 290

1.4.2 纯水中微生物的繁殖 290

1.4.3.1 活细菌数的测定 291

1.4.4.1 反渗透装置 292

1.4.3.2 总细菌数测定法 292

1.4.4 纯水制造与微生物对策 292

1.4.4.2 紫外线杀菌灯 293

1.4.4.3 终端过滤器 293

1.4.4.4 系统管理 293

1.5 超纯水的制造方法 〔佐藤久雄〕 294

1.5.1 概述 294

1.5.2.4 游离氯的危害 295

1.5.2.3 TOC的除去 295

1.5.2.2 二气化硅的除去 295

1.5.2.1 前处理的目的 295

1.5.2 前处理设备工序 295

1.5.3 一次纯水制造流程 296

1.5.3.1 系统的一般构成 296

1.5.3.2 反渗透装置 297

1.5.3.3 真空脱气塔 300

1.5.3.4 离子交换纯水装置 301

1.5.3.5 紫外线杀菌灯（UV） 302

1.5.3.6 超纯水制造流程 305

1.5.4 超纯水水质的保持及分配流程 307

1.5.4.1 超纯水与循环方式 307

1.5.4.2 管道材料及施工 308

1.5.4.3 系统构成材料的清洗 309

1.5.5 超纯水设备的计量测试设备 310

1.5.5.1 计量测试设备 310

1.5.5.2 测试设备的设计注意事项 311

1.6.2.1 日常管理 312

1.6 系统的运行管理 〔星尾明则〕 312

1.6.1 运行管理的特点 312

1.6.2 日常及定期管理 312

1.6.2.2 定期管理 317

1.6.3 不定期操作 320

1.6.4 预防和保养 320

1.6.5 未来的运行管理 321

第二章 化学药品的净化及其管理 323

2.1 半导体工业用药品净化的展望 〔村久志〕 323

2.1.1 前言 323

2.1.2 目前药品净化问题的现状 323

2.1.3 器件的亚微米化及对药品洁净度的要求 325

2.1.4 结束语 327

2.2.2 半导体制造过程所用的药品 328

2.2.1 前言 328

2.2 半导体工业所要求的药品质量 〔山下朝郎〕 328

2.2.3 质量 331

2.2.3.1 微量金属杂质 334

2.2.3.2 微粒子 334

2.2.4 污染源 336

2.2.5 结束语 338

2.3 使用药品的监定技术 〔森清人〕 339

2.3.1 前言 339

2.3.2 药品中微量金属的分析方法 339

2.3.2.1 各种分析方法及其定量界限 339

2.3.2.2 原子吸收分光光谱分析、发射光谱分析（ICP）的检测界限 339

2.3.2.3 测定中的污染问题 341

2.3.3 药品中微粒子的分析方法 343

2.3.3.1 微粒子测定方法 343

2.3.4 微粒子的组成分析 348

2.3.5 结束语 349

2.4 药品中微粒子的动态与除去措施〔村久志〕 350

2.4.1 前言 350

2.4.2 药品中的微粒子的微生物 351

2.4.3 药品中的微粒子对大规模集成电路处理工艺的影响 351

2.4.4 药品中的微生物对大规模集成电路处理工艺的影响 353

2.4.5 药品中微粒子的除去与精密过滤器 355

2.4.6 结束语 358

2.5 半导体工业用药品的自动供给装置 〔齐藤次男／ 田利男〕 359

2.5.1 前言 359

2.5.2 采用药品自动供给装置的优缺点 359

2.5.2.1 优点 359

2.5.3.1 药品自动供给装置 360

2.5.3 药品自动供给装置及系统 360

2.5.2.2 缺点 360

2.5.3.2 设计施工中的注意事项 363

2.5.3.3 装置设置的场所 363

2.5.3.4 目前的施工状况 364

2.5.3.5 今后的药品自动供给装置及系统 364

第三章 半导体工厂的废水处理和水的回收 365

3.1 废水处理及水回收的现状 〔高士居忠／加藤勇〕 365

3.1.1 前言 365

3.1.2 高浓度废水的处理 366

3.1.2.1 废水的种类及处理方法 366

3.1.2.2 废水的处理方法 366

3.1.3 水回收 368

3.1.3.1 低浓度废水的回收处理 368

3.2.1 前言 370

3.1.4 结束语 370

3.2 废水水质和辨别方法 〔水庭哲夫〕 370

3.1.3.2 封闭处理 370

3.2.2.1 晶片制造工序 371

3.2.2.2 集成电路制造过程 371

3.2.3 废水的分类方法 373

3.2.3.1 废水分类 373

3.2.3.2 监控分类 374

3.2.4 结束语 376

3.3 废水处理系统的计划 〔本俊／下山敏昭〕 377

3.3.1 前言 377

3.3.2 个别处理技术 377

3.3.2.1 氟处理 377

3.3.2.2 有机物处理 380

3.3.2.4　硅研磨废水处理 384

3.3.2.3 酸碱处理 384

3.3.2.5　过氧化氢、砷、铬酸处理 385

3.3.2.6　污泥脱水处理 387

3.3.3　废水处理系统规划实例 389

3.3.4　结束语 390

3.4　废水回收系统的规划 〔矢部江一〕 391

3.4.1　前言 391

3.4.2　废水回收系统规划的基本知识 391

3.4.2.1　废水回收的经济性 391

3.4.2.2　废水的回收方式 392

3.4.3　废水回收系统的组成 395

3.4.3.1　活性炭吸附塔 395

3.4.3.2　离子交换装置 396

3.4.3.3　反渗透膜装置 400

3.4.3.4 紫外线氧化处理装置 402

3.4.3.5　超过滤装置 404

3.4.4　废水回收系统的规划实例 406

3.4.4.1 研磨废水的回收 406

3.4.4.2　含氟废水的回收 406

3.4.4.3 低浓度混合废水的回收 408

3.4.4.4 封闭系统 411

3.4.5结束语 411

第四章　高纯度气体及其管理　〔高市侃〕 412

4.1 高纯度气体的质量要求及评定方法 412

4.1.1 半导体用气体的种类和质量标准 412

4.1.2　高纯度气体的评价方法 416

4.1.3　高纯度气体分析所存在的问题 418

4.2　气体中杂质的动态及其除去措施 426

4.2.1 杂质对半导体器件的影响 426

4.2.2　气体中杂质的活动状态 428

4.2.3　除去气体中 杂质的措施 429

4.3　高纯度气体的制造方法 430

4.3.1 无机气体 430

4.3.2　氟隆气体 431

4.3.3　硅烷类气体 433

4.3.4 卤化物 434

4.3.5　氢化物 435

4.4 高压储气瓶内气体的有关问题 436

4.4.1　气体的灌装 436

4.4.2 高压储气瓶内壁的特殊处理 437

4.5　气体的安全性 438

4.5.1 危险性气体的分类 439

4.5.2　高压储气瓶的使用 441

4.5.3　气体的使用 443

4.5.4　气体的防漏措施 444

1.2　洁净室管理组织 449

1.1　前言 449

第四篇 大规模集成电路工厂的管理 449

第一章 洁净室管理概要 〔浅田敏媵〕 449

1.3　洁净室的管理项目和标准 451

1.3.1　粉尘微粒的污染机理 451

1.3.2　管理项目的选定 452

1.3.3　高效过滤器的管理 452

1.4　“洁净室运行管理指南”（JACA—No.14A—1984） 455

1.4.1 前言 455

1.4.2　适用范围 455

1.4.3　用语的意义 456

1.4.4　洁净室操作人员的注意事项 456

1.4.5　洁净室用工作服的管理项目 456

1.4.6　洁净室的管理项目 457

1.5　洁净室内的发尘源 458

1.4.7　结束语 458

1.6　洁净室的运行监测 464

1.6.1 前言 464

1.6.2　监测的目的和方法 464

1.7　洁净室的防灾 466

第二章　操作人员的活动及发尘量 〔浅田敏媵〕 469

2.1　操作人员的各种不同动作的发尘量 469

2.2　操作人员的动作与空气流型及分布 474

2.3　操作人员的生理负担问题 474

2.4　操作人员吸烟的影响 476

2.5　操作人员化妆的影响 477

第三章　洁净室用洁净工作服及其管理 〔浅田敏媵〕 485

3.1 对洁净工作服的性能要求 485

3.2　洁净工作服的衣料 488

3.3　洁净室用工作服的发尘 490

3.4　洁净工作服的清洗管理 494

3.5.1 前言 496

3.5.2　实验概况 496

3.5.3　实验方法和样品 496

3.5　洁净工作服的现场管理 496

3.5.4　结果与考察 502

3.5.5　结束语 503

第四章　洁净室的清扫管理〔浅田敏媵〕 504

4.1 前言 504

4.2　洁净室构造材料的老化和发尘 504

4.3　洁净室的清扫次数和清扫方法 505

4.4　洁净室的清扫工具 506

5.1　改建设计及施工特点 508

5.2　建设初期设计上的问题 508

第五章 洁净室改建设计及施工注意事项 〔佐藤宇昭〕 508

5.2.1　建设初期设计上的考虑点 509

5.2.2　洁净室设备的灵活性 509

5.3　改建设计及施工方法 510

5.3.1 改建设计及施工的程序 510

5.3.2　改建设计、施工的方法及其注意事项 510

5.4　具体示例 514

5.4.1　更换过滤器的要领 514

5.4.2　光刻室排风管道施工 517

5.4.3　刻蚀室的风管及配管施工 517

5.4.4　轻质隔墙穿洞的注意事项 519

5.4.5 电动工具的使用注意事项 520

5.4.6 装置的冷却水管施工 520

5.4.7　空调开始运行时的注意事项 520

5.4.8　工作人员的教育资料 521