CN108982054B - 一种洁净室腐蚀性气体来源确定方法 - Google Patents

一种洁净室腐蚀性气体来源确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种洁净室腐蚀性气体来源确定方法，包括如下步骤：(1)提供一洁净室；(2)监测每个所述检测机构的腐蚀试片的电性能参数确定受害区；(3)采集腐蚀试片并辨识出腐蚀性气体包含的化学物质；(4)采集洁净室周围的环境空气并辨识出环境空气包含的化学物质；(5)确定各个机台使用的化学物质和各个工艺使用的化学物质及其衍生物；(6)确定腐蚀性气体的可疑来源；(7)通过计算流体动力学模型模拟各个可疑来源释放的化学物质的流动；(8)确定为腐蚀性气体的来源。本发明的洁净室腐蚀性气体来源确定方法，不但能够检测受害区，而且可以确定腐蚀性气体来源，对洁净室的污染问题达到标本兼治的目的。

Description

一种洁净室腐蚀性气体来源确定方法
技术领域
本发明涉及洁净生产领域，具体涉及一种洁净室腐蚀性气体来源确定方法。
背景技术
洁净室系指对空气洁净度、温度、湿度、压力、噪声等参数根据需要都进行控制的密闭性较好的空间，洁净室的发展与现代工业、尖端技术密切联系在一起。由于精密机械工业(如陀螺仪、微型轴承等加工)、半导体工业(如大规模集成电路生产)等对环境的要求，促进了洁净室技术的发展。国内曾统计过，在无洁净级别的要求的环境下生产MOS电路管芯的合格率仅10％～15％，64为储存器仅2％。目前在精密机械、半导体、宇航、原子能等工业中应用洁净室已相当普遍。
现有技术中的洁净室包括洁净空间、天花板以及高架地板，天花板上设有复数个送风区，每个送风区包括至少一个送风机构，高架地板设有复数个排风区，送风机构通常为FFU装置或者包括FFU装置和化学过滤器，FFU装置的作用是送风和过滤较大颗粒污染物，化学过滤器的作用是过滤腐蚀性气体，对洁净空间中的腐蚀性气体进行检测时，通常采用点监测的方法实时监测洁净空间中的腐蚀性气体，即对洁净空间中布置多个采样点，然后将采集到的气体通过管路送至分析设备，分析设备对气体进行分析以测定气体中是否含有腐蚀性气体，如含有，则及时停止采样点所在位置的机台的工作，防止产品被污染。
然而上述方法只是对受害区进行检测，其没有确定腐蚀性气体的来源，治标不治本，且上述受害区的检测方法存在以下缺陷：首先，受限于管路的长度，对于大面积的洁净室无法做到采样点的全面覆盖，无法做到全面监测；其次，由于每台分析设备连接多个不同的采样点，分析设备中会残留有前道分析的气流，无法保证后道分析气体的纯度，监测不准确；再次，由于每台分析设备可以连接的管路是有限的，所以连接的采样点也是有限的，需要配备多台分析设备，分析设备仪器昂贵，成本高。综上所述，采用点监测的方法，很难做到监测的全面性和准确性且成本高昂。
发明内容
本发明的目的是提供一种洁净室腐蚀性气体来源确定方法，不但能够检测受害区，而且可以确定腐蚀性气体来源，对洁净室的污染问题达到标本兼治的目的。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种洁净室腐蚀性气体来源确定方法，包括如下步骤：
(1)提供一洁净室，所述洁净室包括自上而下依次设置的送风空间、天花板、洁净空间、高架地板以及回风空间，所述天花板划分为复数个送风区，所述高架地板划分为复数个排风区，所述送风区与所述排风区一一对应的上下布置且对应的二者之间形成柱形空间，所述洁净室还包括与所述柱形空间一一对应的检测机构，所述检测机构包括与流经其所对应柱形空间的腐蚀性气体接触的腐蚀试片和检测所述腐蚀试片电性能参数的检测单元，转至步骤(2)；
(2)监测每个所述检测机构的腐蚀试片的电性能参数，如某个所述检测机构的腐蚀试片的电性能参数按照一个趋势持续发生变化，则判断该检测机构所对应的柱形空间为受害区，转至步骤(3)；
(3)采集被腐蚀性气体污染的所述腐蚀试片并辨识出所述腐蚀性气体包含的化学物质，转至步骤(6)；
(4)采集所述洁净室周围的环境空气并辨识出所述环境空气包含的化学物质，转至步骤(6)；
(5)确定各个机台使用的化学物质和各个工艺使用的化学物质及其衍生物，转至步骤(6)；
(6)所述环境空气包含的化学物质、各个所述机台使用的化学物质以及各个工艺使用的化学物质及其衍生物中，与所述腐蚀性气体包含的化学物质相似的一者或多者被确定为腐蚀性气体的可疑来源，转至步骤(7)；
(7)通过计算流体动力学模型模拟各个所述可疑来源释放的化学物质的流动，转至步骤(8)；
(8)各个所述可疑来源中，释放的化学物质流动至所述受害区的腐蚀试片的一者或多者被确定为腐蚀性气体的来源；
执行步骤(4)和步骤(5)。
上文中，所述腐蚀试片是一种具有一定电阻值的导体或半导体，其与腐蚀性气体接触后会发生腐蚀，导致其本身的电阻值会发生改变。本申请的核心正是利用了这一点，通过腐蚀试片本身的电阻值的变化，配合检测单元来检测腐蚀性气体是否存在。
至于腐蚀试片的形状，其可以是片形、条形、棒形或其他本领域常用的形状，本申请不作限制。
上文步骤(2)中，例如，当腐蚀试片的实时阻值相对于初始阻值呈正向变化时(即实时阻值不断上升)，则判断待测电阻所接触气流含有腐蚀性气体。由于腐蚀试片具有较长的寿命，可以使用比较长的时间，因此，在每次进行监测时，都需要和试片开始测试时的实时阻值进行比较。
上述技术方案中，所述腐蚀试片为待测电阻，所述检测单元为测电阻电路。
上述技术方案中，所述腐蚀试片和所述检测单元组成惠斯通电桥测电阻电路，所述腐蚀试片作为所述惠斯通电桥测电阻电路的待测电阻；
或者，所述腐蚀试片和所述检测单元组成伏安法测电阻电路，所述腐蚀试片作为所述伏安法测电阻电路的待测电阻。
上述技术方案中，所述检测机构包括至少一个腐蚀试片，且所述检测机构设于所述送风空间、所述天花板、所述洁净空间、所述高架地板以及所述回风空间中的至少一处。即，每个柱形空间所对应的检测机构可以使用一个腐蚀试片，也可以使用多个腐蚀试片，不同柱形空间所对应的检测机构所使用的腐蚀试片的数量和安装位置可以相同，也可以不同。
上述技术方案中，每个所述送风区包括至少一个送风机构。即每个送风区可以包括一个送风机构，也可以包括多个送风机构。
上述技术方案中，所述送风机构为FFU装置，或者所述送风机构包括FFU装置和化学过滤器。
上述技术方案中，所述检测机构的腐蚀试片设于所述天花板上，所述检测机构与所述送风机构共用同一单片机。
上述技术方案中，所述检测机构的检测单元与所述检测机构的单片机无线通讯。
上述技术方案中，所述腐蚀试片为铁片、铜片、银片或半导体。所述半导体例如为硅、锗、砷化镓等。
上述技术方案中，步骤(3)中，采用EDS元素分析法或溶出萃取法或表面分析法辨识出所述腐蚀性气体包含的化学物质。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本发明公开的洁净室腐蚀性气体来源确定方法，通过对腐蚀性气体包含化学物质的分析，然后对各个可能释放腐蚀性气体的来源进行初步确定后通过计算流体动力学模型进行验证，最终确定腐蚀性气体的来源，不但能够检测到受害区，而且可以确定腐蚀性气体来源，达到标本兼治的目的；
(2)本发明公开的洁净室腐蚀性气体来源确定方法，通过设置腐蚀试片和检测单元，腐蚀试片与流经柱形空间的腐蚀性气体接触，检测单元检测腐蚀试片的电性能参数，根据腐蚀试片电性能参数的变化，进而确定腐蚀试片所接触的气流是否含有腐蚀性气体，如含有腐蚀性气体，可提醒留意或加强监测柱形空间中的机台的环境状态，防止更大量的腐蚀性气体进入洁净空间中及位于该机台上产品被污染，一方面，由于检测机构不会受限于管路，可大量布置，每个检测机构对洁净空间的一个区域进行监测，通过区域化监测以实现检测的全面性，另一方面，不同腐蚀试片接触不同的气流，气流不会交叉，因此，能够实现检测的准确性，另外，由于采用电路和单片机进行检查，不需要昂贵的分析设备，大大降低了监测成本；
(3)本发明公开的洁净室腐蚀性气体来源确定方法，当腐蚀试片设于天花板上时，检测机构与送风机构共用单片机，可大大节省成本。
附图说明
图1是本发明公开的腐蚀性气体来源确定方法的流程图；
图2是本发明公开的洁净室的结构示意图；
图3是本发明公开的惠斯通电桥测电阻电路的原理图；
图4是本发明公开的伏安法测电阻电路的原理图。
其中：10、送风空间；20、天花板；21、送风机构；30、洁净空间；40、高架地板；50、回风空间；60、腐蚀试片。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
参见图1和图2，如其中的图例所示，一种洁净室腐蚀性气体来源确定方法，包括如下步骤：
(1)提供一洁净室，该洁净室包括自上而下依次设置的送风空间10、天花板20、洁净空间30、高架地板40以及回风空间50，天花板20划分为复数个送风区，高架地板30划分为复数个排风区，送风区与排风区一一对应的上下布置且对应的二者之间形成柱形空间，洁净室30还包括与柱形空间一一对应的检测机构，该检测机构包括与流经其所对应柱形空间的腐蚀性气体接触的腐蚀试片60和检测腐蚀试片60电性能参数的检测单元，转至步骤(2)；
(2)监测每个检测机构的腐蚀试片的电性能参数，如某个检测机构的腐蚀试片的电性能参数按照一个趋势持续发生变化，则判断该检测机构所对应的柱形空间为受害区，转至步骤(3)；
(3)采集被腐蚀性气体污染的腐蚀试片并辨识出腐蚀性气体包含的化学物质，转至步骤(6)；
(4)采集洁净室周围的环境空气并辨识出环境空气包含的化学物质，转至步骤(6)；
(5)确定各个机台使用的化学物质和各个工艺使用的化学物质及其衍生物，转至步骤(6)；
(6)环境空气包含的化学物质、各个机台使用的化学物质以及各个工艺使用的化学物质及其衍生物中，与腐蚀性气体包含的化学物质相似的一者或多者被确定为腐蚀性气体的可疑来源，转至步骤(7)；
(7)通过计算流体动力学模型模拟各个所述可疑来源释放的化学物质的流动，转至步骤(8)；
(8)各个所述可疑来源中，释放的化学物质流动至所述受害区的腐蚀试片的一者或多者被确定为腐蚀性气体的来源。
上文中，腐蚀试片60为待测电阻，检测单元为测电阻电路，腐蚀试片60和检测单元组成惠斯通电桥测电阻电路，腐蚀试片60作为惠斯通电桥测电阻电路的待测电阻。
以惠斯通平衡电桥为例，原理如图3所示，标准电阻R0、R1、R2及待测电阻RX连成四边形，每一条边称为吊桥的一个臂，在对角A和C之间接电源E，在对角B和D之间接检流计。因此电桥由4条臂、电源和检流计三部分组成，当开关KE和KG接通后，各条支路中均有电流通过，检流计支路起了沟通ABC和ADC两条支路的作用。好像一座桥一样，故称为“电桥”。适当调节R0、R1和R2的大小，可以使桥上没有电流通过，即通过检流计的电流IG＝0，这时，B，D两点的电势相等。电桥的这种状态称为平衡状态。这时A，B之间的电势差等于A，D之间的电势差，B，C之间的电势差等于D，C之间的电势差，设ABC支路中的电流分别为I1和I2，由欧姆定律得：
I1RX＝I2R1；
I1R0＝I2R2；
两式相除，得
RX/R0＝R1/R2 (1)
(1)公式称为电桥的平衡条件，由(1)公式得
RX＝(R1/R2)R0 (2)
根据公式(2)即可求得待测电阻的阻值大小。
上文中，送风机构21为FFU装置，或者送风机构21包括FFU装置和化学过滤器。
优选的，每个检测机构包括设于天花板20和高架地板40两处的两个腐蚀试片60，每个送风区包括一个送风机构21，设于天花板20上的腐蚀试片的检测单元与送风机构21通用同一单片机，通过单片机控制送风机构21的运行和控制检测单元的调节及待测电阻阻值的计算，腐蚀试片40为铁片、铜片、银片或半导体，步骤(3)中，采用EDS元素分析法或溶出萃取法或表面分析法辨识出所述腐蚀性气体包含的化学物质。
实施例二
其余与实施例一相同，不同之处在于，腐蚀试片60和检测单元组成伏安法测电阻电路，腐蚀试片60作为伏安法测电阻电路的待测电阻。原理如图3所示。
伏安法测电阻是使用电流表和电压表直接测量待测电阻的常见方法，通过利用部分电路欧姆定律：R＝U/I来测出电阻值。用电流表测出在此电压下通过未知电阻的电流，然后计算出未知电阻的阻值，大致分为两种，电流表内接和电流表外接，所谓外接内接，即为电流表接在电压表的外面或里面，具体步骤如下：
(1)调节电流表A和电压表V的指针到零刻度，按电路图连接实物，调节滑动变阻器R’的阻值最大端；
(2)闭合开关S，调节滑动变阻器R’的滑片至适当位置，分别读出电流表A的示数I、电压表V的示数U；
(3)根据公式R＝U/I计算出R的值。
根据上述方法，调节滑动变阻器的滑片改变待测电阻中的电流及两端电压，多测几组R的值。
实施例三
其余与实施例一或二任一相同，不同之处在于，上述检测单元为欧姆表或万用表。
实施例四
其余与实施例一至三任一相同，不同之处在于，每个检测机构还可以包括一个腐蚀试片或两个以上腐蚀试片，腐蚀试片设于送风空间、天花板、洁净空间、高架地板以及回风空间中的任意位置。
实施例五
其余与实施例一至四任一相同，不同之处在于，检测机构的检测单元与单片机无线通讯。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种洁净室腐蚀性气体来源确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)提供一洁净室，所述洁净室包括自上而下依次设置的送风空间、天花板、洁净空间、高架地板以及回风空间，所述天花板划分为复数个送风区，所述高架地板划分为复数个排风区，所述送风区与所述排风区一一对应的上下布置且对应的二者之间形成柱形空间，所述洁净室还包括与所述柱形空间一一对应的检测机构，所述检测机构包括与流经其所对应柱形空间的腐蚀性气体接触的腐蚀试片和检测所述腐蚀试片电性能参数的检测单元，转至步骤(2)；
(2)监测每个所述检测机构的腐蚀试片的电性能参数，如某个所述检测机构的腐蚀试片的电性能参数按照一个趋势持续发生变化，则判断该检测机构所对应的柱形空间为受害区，转至步骤(3)；
(3)采集被腐蚀性气体污染的所述腐蚀试片并辨识出所述腐蚀性气体包含的化学物质，转至步骤(6)；
(4)采集所述洁净室周围的环境空气并辨识出所述环境空气包含的化学物质，转至步骤(6)；
(5)确定各个机台使用的化学物质和各个工艺使用的化学物质及其衍生物，转至步骤(6)；
(6)所述环境空气包含的化学物质、各个所述机台使用的化学物质以及各个工艺使用的化学物质及其衍生物中，与所述腐蚀性气体包含的化学物质相似的一者或多者被确定为腐蚀性气体的可疑来源，转至步骤(7)；
(7)通过计算流体动力学模型模拟各个所述可疑来源释放的化学物质的流动，转至步骤(8)；
(8)各个所述可疑来源中，释放的化学物质流动至所述受害区的腐蚀试片的一者或多者被确定为腐蚀性气体的来源；
步骤(4)和(5)均需要执行。
2.根据权利要求1所述的洁净室腐蚀性气体来源确定方法，其特征在于，所述腐蚀试片为待测电阻，所述检测单元为测电阻电路。
3.根据权利要求2所述的洁净室腐蚀性气体来源确定方法，其特征在于，所述腐蚀试片和所述检测单元组成惠斯通电桥测电阻电路，所述腐蚀试片作为所述惠斯通电桥测电阻电路的待测电阻；
或者，所述腐蚀试片和所述检测单元组成伏安法测电阻电路，所述腐蚀试片作为所述伏安法测电阻电路的待测电阻。
4.根据权利要求1所述的洁净室腐蚀性气体来源确定方法，其特征在于，所述检测机构包括至少一个腐蚀试片，且所述检测机构设于所述送风空间、所述天花板、所述洁净空间、所述高架地板以及所述回风空间中的至少一处。
5.根据权利要求1所述的洁净室腐蚀性气体来源确定方法，其特征在于，每个所述送风区包括至少一个送风机构。
6.根据权利要求5所述的洁净室腐蚀性气体来源确定方法，其特征在于，所述送风机构为FFU装置，或者所述送风机构包括FFU装置和化学过滤器。
7.根据权利要求5所述的洁净室腐蚀性气体来源确定方法，其特征在于，所述检测机构的腐蚀试片设于所述天花板上，所述检测机构与所述送风机构共用同一单片机。
8.根据权利要求1所述的洁净室腐蚀性气体来源确定方法，其特征在于，所述检测机构的检测单元与所述检测机构的单片机无线通讯。
9.根据权利要求1所述的洁净室腐蚀性气体来源确定方法，其特征在于，所述腐蚀试片为铁片、铜片、银片或半导体。
10.根据权利要求1所述的洁净室腐蚀性气体来源确定方法，其特征在于，步骤(3)中，采用EDS元素分析法或溶出萃取法或表面分析法辨识出所述腐蚀性气体包含的化学物质。
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