隔離裝置和微（wēi）環境的探討

一、概述
降低造價及運（yùn）行費用是潔（jié）淨室（shì）設計所追求的目標（biāo），當加強汙染控製會帶來質量的提高時（shí）尤其如此。因此，各種（zhǒng）稱為（wéi）“隔（gé）離裝置”“屏障技術”“微（wēi）環境”的設施不斷湧現出來（lái）。“微環境”是半導體工業中常用的（de）術語，“隔離裝置”“屏障技術”則在生物潔淨如（rú）製藥工業中經常用到。
各種淨化級別的（de）潔淨室實際上就是一種隔離裝置，使加工工藝及其加工（gōng）的產品遠離汙染，提高產品（pǐn）的優良率。可以說，潔淨技術就是隔離技術。在潔淨技術的發展中曾（céng）依（yī）次使用過四種半導體工業中的潔淨室模式，分（fèn）別是：全室型（xíng）、混合型、潔淨隧道型和潔淨管道型。

上圖中，a為全室型；b為混合型；c為潔淨隧道（dào）型；d為潔淨管道型
從上麵提到的四種潔淨方式或四代解精髓（suǐ）的發展方式可以看出，潔（jié）淨技術的發（fā）展反向就是在努力提高潔淨度等級的同時，盡可能的減少超潔淨區域的容積，降低潔淨（jìng）廠房的造價和運行費用，達到（dào）小化（huà）生產（chǎn）成本的目的。
二、微環（huán）境
微環境就是利用（yòng）物理屏障將關鍵（jiàn）的生產區域加以隔離，免遭汙（wū）染，並未其提供質量好（hǎo）的空氣（qì）。而隔離區域以外的其它區域，獲得（dé）的空氣質量可以不如微環（huán）境那樣好，見圖所示：
        
左圖是不帶微環境的常規潔淨室設計圖。在潔淨室中，在工（gōng）作人員將矽晶片從一個設備移到另一個設備的地（dì）方，係統提供了大量的單向流（liú）空氣（qì），以保（bǎo）證（zhèng）好的空氣條件（即（jí）圖中的（de）白色部分，ISO 3級水平（píng））。用隔板與設備隔開的服務區（qū），則提供質量較低的空氣（即圖中的陰影部分，ISO 6級水平）
右圖是使用了微（wēi）環境的設計圖。由微環境（jìng）提供高質量的環境條件（圖中（zhōng）白色部分，要求為ISO 3級（jí）），而在生產區和服務區均隻提供了質（zhì）量較低的空（kōng）氣（圖中陰影部分，要求為ISO 6級（jí）或更差些）。可以（yǐ）看出，這種使用了微環境的設計可以大（dà）大降低整個（gè）係統的送風量，既保證了工藝區域要求的空氣潔淨度，又降低了能量消耗。
三、SMIF/微環境係統
微環（huán）境（jìng）和SMIF不*是一回事。使用微環境（jìng）是（shì）將加工物件如矽晶片從暴露的區域裏隔離開來（lái），免遭汙染；同時，還可以專門設計一種運載晶片的載（zǎi）體在工藝設備之間運送矽晶片，用來防止矽晶片在（zài）運送的途中被外部的空氣（qì）汙染。這種專門設計的載體就是“標準機械接口，即（jí）SMIF”。
SMIF/微環境係統是（shì）SMIF與微（wēi）環境結合在一起，形成一個（gè）獨立的工作單元。是由SMIF係統（tǒng）、淨化設備、圍擋結（jié）構組成，如圖所示：

SMIF係統是個自動化機械裝置，是自動物料搬運係統的三個組成部分裏（lǐ）的一部分。下麵（miàn）從200mm吊艙來談SMIF。使用SMIF的（de）工廠使用了封閉式吊艙，在每一台設備上都有（yǒu）一個（gè）標準的裝載接口來打開（kāi）吊艙。此外，與SMIF組合的每（měi）一台設備都有一個（gè）微環（huán）境，當晶片從吊艙中搬出後，這個微環境為晶片提（tí）供了一個（gè）潔淨的環境。因為（wéi）SMIF的（de）吊艙有通用的自動化接口，而且晶片一直與工廠中吊艙移動時產生的潛在汙染保（bǎo）持（chí）隔離，SMIF的吊艙非常（cháng）適合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（cāo）作SMIF吊艙的同樣類（lèi）型的機械手也用於工廠內的自動搬運FOUP。FOUP和SMIF在概念上主要有兩點不同：一是FOUP的開門在前麵（miàn），而SMIF的吊艙在底板開門；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夾。
矽晶片在工藝設備之間的運送是靠一種標準機械接口箱（SMIF）來進行的，這（zhè）些接口箱（xiāng）通（tōng）過標準機械接口的插槽卡在機器上。晶（jīng）片在機器上加工之後，又放回到接口箱，並與機器分離，再送到另一台機（jī）器上，放入其接口中。接口箱可以由人工搬運，也（yě）可以由（yóu）自動化運輸係統運輸。
四（sì）、SMIF的組成
SMIF係統有三個主要部件：SMIF吊艙、SMIF活動臂以（yǐ）及帶潔淨空（kōng）氣供應的設備密閉罩。

SMIF吊艙是一個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*包圍晶片盒的活動（dòng）襯裏（lǐ）。襯裏采用特殊性質的材（cái）料製成，可以提供一個特殊的局部並將對SMIF吊艙（cāng）進行清潔的需要減至小。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臂由特殊設計的（de）機器人組成，它能*將晶片盒自動（dòng）取出（chū）和放置（zhì）到設備（bèi）的變址器上。這樣，在晶片盒運送（sòng）過（guò）程中，可使沉降在晶片（piàn）上的粒（lì）子減至少。對於各類加工（gōng）設備的適應性，該係統具有通用晶片（piàn）盒放置能力。
SMIF密閉罩是一種（zhǒng）硬（yìng）質的屏障（zhàng）物（wù），將工藝設備圍在其中，類似一個小型的潔淨島，可以實現加工設備與外界環境的隔離。加工設備的隔離區可以達到優（yōu）於1級的潔淨環境（FFU中安裝的是ULPA過（guò）濾器）。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（qiě）沒有來自外部環境的影響。SMIF密閉罩由FFU、結（jié）構框架和透（tòu）明麵板組成。
上圖所（suǒ）示的是晶片盒（hé）正裝入吊艙的情況，節點表示出入口與SMIF吊艙門之間的SMIF密封。