隔離裝置和微環境的探討

一、概述
降低造價及運行費用是潔淨室設計所追求的目標，當加強汙染控製會帶來質量（liàng）的（de）提高時尤（yóu）其如此。因此，各種稱為“隔離裝置”“屏障（zhàng）技術”“微環（huán）境”的設施不斷（duàn）湧現出來。“微環境”是半導體工業中常用的術語（yǔ），“隔離裝置”“屏障技術”則在生物潔淨如製（zhì）藥工業中經常用到。
各種淨化級別的潔淨室實際上就是（shì）一種隔離（lí）裝置，使加工工藝及其加工的產品遠離汙染，提高（gāo）產品（pǐn）的優良率。可以說（shuō），潔淨技術就（jiù）是隔（gé）離技術。在潔淨技術的發展中曾依次（cì）使用過四種半導體工業中的（de）潔（jié）淨（jìng）室模式，分別是：全室型、混合型、潔淨隧（suì）道型和潔淨管道型。

上圖中（zhōng），a為全室型；b為混合型；c為潔淨（jìng）隧道型；d為潔淨管道型（xíng）
從上麵（miàn）提到的四種潔淨方式或四代解精髓的發展方式可以看出，潔淨技術的發展反向就是在努力提高潔淨度等級的（de）同時（shí），盡可能（néng）的減少超潔淨區域的容積（jī），降低潔（jié）淨廠（chǎng）房的（de）造價和運行費用，達到小化生產成本的目的。
二、微（wēi）環境
微環境就是利用（yòng）物理屏障將關鍵的生產區域（yù）加以隔（gé）離，免遭汙染，並（bìng）未其提供質量好的空氣。而（ér）隔離區域以外的其它區域，獲得的（de）空氣質量可以不如微（wēi）環境那（nà）樣好，見圖（tú）所示：
        
左圖是不帶微環境的常規潔淨室設（shè）計圖。在潔淨室中，在工作人員將矽晶片從一個設備移到另一個設備的地方，係統提供（gòng）了大量的單向流空氣，以保（bǎo）證好的空氣條件（即圖中的白色部（bù）分，ISO 3級水平（píng））。用隔板與設備隔開的服務（wù）區，則提供質量較低的空氣（即圖中的陰影部分，ISO 6級水平）
右圖是使（shǐ）用了微環境的設計圖。由微環境提（tí）供高質量的環境條件（圖中白色部（bù）分，要求（qiú）為ISO 3級），而在（zài）生產區和服（fú）務區均隻（zhī）提供了質量較低的空氣（圖中陰影部分，要求為ISO 6級或更差些）。可以看出（chū），這種使用了微（wēi）環境的設（shè）計可以大大降低整個係統的送風量，既保證了工藝區域要求的（de）空氣潔淨（jìng）度，又降低了能量消（xiāo）耗。
三（sān）、SMIF/微環境係統
微環境和SMIF不*是一回事。使用微環境是將加（jiā）工物件如矽晶片從暴露（lù）的區域裏隔離開來，免遭汙染；同時，還可以專門設計一種運載（zǎi）晶片的載體在工藝設備之間運送矽晶片，用（yòng）來（lái）防止矽晶（jīng）片在運送的途中被外部的空氣汙染。這（zhè）種（zhǒng）專門（mén）設計的載體就是“標準機械（xiè）接口，即SMIF”。
SMIF/微環境係統是SMIF與微環境結（jié）合在一起（qǐ），形成一個獨立的工作單元。是由SMIF係統、淨化設備、圍擋結構組成，如圖所示：

SMIF係統是個（gè）自動化機械裝（zhuāng）置，是自動物料搬運係（xì）統的三個組（zǔ）成（chéng）部分裏的一部分。下麵（miàn）從（cóng）200mm吊艙來（lái）談SMIF。使用SMIF的工廠使用了封閉式（shì）吊艙，在每一台設備上都有一個標準的裝載接（jiē）口來打開吊（diào）艙。此外，與SMIF組合的（de）每一台設備都有一個微環境，當晶（jīng）片從吊艙中搬出後，這個微環境為晶片提（tí）供了一個（gè）潔淨的（de）環境。因為SMIF的吊艙有通用的自動化接口，而且晶片一直與工廠中吊艙移（yí）動時產生的潛（qián）在汙染保持隔離，SMIF的吊艙非常適（shì）合AMHS。可見SMIF是與200mm吊艙聯係在一起的。
與200mmSMIF概念類似，300mm的FOUP將吊艙密封在一個可控製的環境內（nèi），而且用於操作SMIF吊艙的同樣類型（xíng）的機械手（shǒu）也（yě）用於工廠內（nèi）的自動搬運FOUP。FOUP和SMIF在概念上主要有兩點不同：一是FOUP的開門在前麵，而SMIF的吊艙在底板開（kāi）門；二是FOUP內部有一個內嵌的晶圓片夾，而SMIF吊艙內部是一個可以移動的晶圓片（piàn）夾。
矽晶片在工藝設備之間（jiān）的運（yùn）送是靠一種標準機械接口箱（SMIF）來進行的，這些接口（kǒu）箱通過標準機械接口的插槽卡（kǎ）在（zài）機器上。晶片在機器（qì）上（shàng）加工之後，又放回（huí）到接口箱，並與機器分離，再送到另一台機器上，放入其接口中。接口箱（xiāng）可以由人工搬運，也可（kě）以（yǐ）由自動化運（yùn）輸係（xì）統運輸。
四、SMIF的組成（chéng）
SMIF係統有三（sān）個主要部件：SMIF吊艙、SMIF活動臂以及帶潔（jié）淨空氣供應的設備密閉罩。

SMIF吊艙（cāng）是一個（gè）特別設計的密閉容器（qì），它有兩個特點：一個是（shì）密封出入口門的密封墊，另一個是*包圍晶片盒的活（huó）動（dòng）襯裏（lǐ）。襯裏采（cǎi）用特（tè）殊性質的材料製成，可以提供一個（gè）特（tè）殊的局部並將對SMIF吊艙（cāng）進行清潔（jié）的需要減至小。盒中晶片的安全通過一個有效的止動器保證，
止動器可自動縮回使晶片盒進出吊艙。
SMIF臂由特殊設（shè）計的機器人組成，它能*將晶片盒自動取出和放置到設備的變址器上（shàng）。這樣，在晶片盒運送過程中，可使沉降在晶片上的粒（lì）子減至少。對於（yú）各類加工設備（bèi）的適應性，該（gāi）係統具有通用晶片盒放置能力。
SMIF密閉（bì）罩是一種硬質的屏障（zhàng）物，將工藝設備圍在其中，類似一個小型的潔淨島，可以實現加（jiā）工（gōng）設備與外界環境的隔（gé）離。加工設備的隔離區可以達到優（yōu）於1級的潔淨環（huán）境（jìng）（FFU中安裝的是ULPA過濾（lǜ）器（qì））。SMIF臂通過SMIF出入口（kǒu）為晶片盒進入隔離設備環境提供一種方式，並且沒有來自外部（bù）環境的（de）影響。SMIF密閉（bì）罩由FFU、結構框架和透明麵板（bǎn）組成。
上圖所示（shì）的是晶（jīng）片盒正（zhèng）裝入吊艙的情況，節點表示出入口與SMIF吊艙門之間的SMIF密封。