目前半导体洁净室对温湿度的控制范围通常为：温度22±0.5℃，湿度45±3%RH，因为相对温、湿度有一系列可能使洁净室总体表现下降的因素，其中包括：细菌生长、工作人员感到室温舒适的范围、出现静电荷、金属腐蚀、水汽冷凝、光刻的退化、降低制程良率。

1、研究背景

如何保证洁净室的温湿度满足半导体芯片制程工艺需求是非常重要的。

（1）新风量设计。在洁净室的设计过程中，其送风量一般按换气次数确定，对于百级以上洁净室，要求比较严格，为洁净混合流，按换气次数确定，由洁净度决定，正压值与正压换气指标，其送风量为：考虑排气量及个洁净区正压风量、上下夹层容积。

（2）温湿度控制设计。洁净室内温度与湿度控制，是半导体集成电路设计中最重要的环节，是衡量和控制洁净室温湿度设计水平和效果的重要因素。因此对于温度与湿度的调节都要严格按照《半导体工程设计规范》中规定的要求执行。常规设计MAU+DC+FFU系统的三个组成部分分别负责洁净车间三个主要参数：MAU主要负责湿度的控制，DCC主要负责温度的控制，FFU主要负责洁净度的控制。此温度，湿度，洁净度分别独立控制的系统可以满足高洁净级别，温湿度高精度的要求。

2、空气循环过滤系统设计

半导体集成电路生产过程中，洁净室内有可能存在较多的颗粒物，如果室内洁净等级不够，则对半导体芯片制程良率等有较大影响，而且随着芯片制造工艺复杂程度提高，对洁净室内有毒有害气体和颗粒含量更加严格，因此，要控制洁净室内空气的含尘量，以维持洁净室房间空气浓度正常稳定，洁净室以洁净度大小来划分等级。

洁净度指：以单位体积空气某粒径粒子的数量来区分洁净程度。分为10级、100级、103级、104级、105级。

2.1新风循环过滤机组

风机过滤单元（FANFILTERUNIT，FFU）及其性能是风机和过滤器结合构成，自身能提供动力的循环净化设备，FFU设计FFU是由风机单元和过滤单元组成,一般一台FFU的额定风量是900～1200cmh,通常我们按900cmh/台来设计FFU数量,这样可以保证有30%的余量;同时FFU带变频控制,风量控制更加灵活;不同等级的无尘室需要不同的循环次数和不同效率的过滤器,一般推荐次数和等级如表1所示。

2.2回风设计

半导体集成电路生产中洁净室回风设计。无尘室回风根据不同等级有不同的回风方式，一般1k级以下采用回风墙的型式(混合流),100级以上采用高架地板回风(垂直单向流);回风墙内风速一般取3～4m/s,回风口风速取2.5m/s以下；高架地板是利用地板做回风，一般高架地板的开孔率为10%以上，如果现场层高很高，无尘室没有做到顶，有时候我们为了避免冷量浪费，会做双层天花；如图1。

3、MAU系统优化计算与控制

（1）MAU新风量：新风量L=Max{排风量+正压风量，人员新风量}。

（2）MAU送风露点含湿量：露点含湿量=室内点含湿量-室内散湿量×103/(新风量×空气密度)。

（3）MAU送风状态点：由计算出的露点含湿量在焓湿图上确定送风露点，送风露点通过风机温升后确定送风状态点。

（4）注意事项：若送风露点偏低，需注意冷冻水进出水温度的选择。

3.1MAU控制方式

无尘室内温湿度控制：根据无尘室外新风干球温度和相对湿度状况计算出焓值和露点温度，可分为夏季工况、过渡季节工况和冬季工况，当室外露点温度＞X℃时，为夏季工况；当室外露点温度＜X℃，且室外温度≤XX℃时为冬季工况，其余为过渡季节工况。

（1）夏季工况：①室内湿度及送风温度由MAU系统出风露点温度Td1控制：设定一次表冷露点温度Td为B℃，当出风露点高于(B+1)℃时，一次表冷电动二通阀开大，低于(B-1)℃时，则关小。②二次表冷设定风露点温度Td1为A℃，当出风露点高于(A+1)℃时，电动二通阀开大，当出风露点低于(A-1)时，则关小。

（2）冬季工况：①室内湿度由MAU系统送风相对湿度Td1控制：设定Td1为C%，当送风湿度高于(C+5)%时，加湿器关小，低于(C-5)%时，则开大。②开启制热模式：设定出风管的干球温度T1为D℃，当低于(D-1)℃时，电动二通阀开大，高于(D+1)℃时，电动二通阀调小。

（3）过渡季节工况：①室内湿度由MAU系统送风相对湿度Td1控制：设定Td1为C%，当送风湿度高于(C+5)%时，加湿器关小，低于(C-5)%时，则开大。②设定出风管的干球温度T1为A℃，当出风露点高于(A+1)℃时，电动二通阀开大，低于(A-1)时，则关小。

（4）室内的温度通过对应区域DC的冷冻水电动二通阀来控制：①室内温度高于(XX+1)℃时，冷冻水电动二通阀开大，②室内温度低于(XX-1)℃时，则反之。

室内正压的控制：根据出口段风管内的静压变化而进行变频调节。主管道设置静压传感器，通过测量风管内的静压（现场可修改）输出信号控制变频器。

所有设定值可根据实际运行工况进行调整。MAU送风机与排风机连锁，启动时，先启动MAU送风机，再启动排风机；关闭时则反之。

值班模式：FFU及MAU均调到低频率运行。

3.2 MAU控制柜选型及设计参数指标

空调箱机外余压：根据现场风管最不利环路及过滤要求来确定。

循环风量、冷负荷及除湿的确定：循环风量按洁净室等级估算15次/h，按冷量计算风量两种方法取大值；总冷量包括：新风降温除湿冷量及混合风处理至送风状态所需冷量（即表冷器冷量）；新风除湿由表冷器承担，露点控制在14℃。热负荷、加湿量的确定：热负荷按冬季混合状态点与冬季送风状态点焓差计算；加湿量按冬季混合状态点与送风状态点含湿量差值计算。

4、结语

集成电路洁净室暖通系统是一个高科技复杂的系统工程。由于洁净室内是一个相对封闭的空间，空气流动方式与外界不能直接接触。在实际设计中需要通过大量的计算来确定空气温度与湿度的最佳值。暖通系统根据环境因素对机组进行控制。随着洁净室暖通行业的发展，半导体洁净室MAU+FFU+DCC被广泛应用。

采用高效机组以及高效风机盘管等高效节能的暖通设备是实现节能环保制冷运行、控制设备节能运行的重要手段。因此，对各种暖通设备进行优化设计才能实现节能环保的效果。