《半导体设备无尘车间施工质量控制探析探究》7200字（论文）

半导体设备无尘车间施工质量控制分析研究TOC\o"1-4"\h\z\u877前言 132231一、质量控制相关理论 16823二、半导体设备无尘车间施工质量控制 221135（一）半导体设备无尘车间简介 210317（二）半导体设备无尘车间项目的特点 330437（三）半导体设备无尘车间施工质量控制五要素 4787三、半导体设备无尘车间项目实例分析 686（一）项目基本情况 617945（二）项目特点与难点 64956（三）五要素管控 72656结论 106557参考文献 12摘要近些年来，随着半导体产业的蓬勃发展，无尘车间建造数量出现了大范围的增加，随之施工过程当中的质量问题也在日益突显。与传统建筑工程不同，无尘车间除开具有投入高、工期短、施工繁杂等特点之外，在施工过程中还存在质量控制困难等问题，因质量问题所带来的经济损失和安全隐患极大。因而，以质量控制理论为依据，针对半导体产业无尘车间施工的特征，对其施工过程中质量控制的研究具有重大的实际意义。本文以半导体设备无尘车间工程为例，研究了车间在施工过程中的质量控制的五要素，即人员、机器、原料、方法、环境。这五要素均应达到不产尘的目的，最后根据实际案例，提出了一些质量管控方法，并获得了较好的实行效果。关键词：半导体设备；无尘车间；施工质量控制；五要素前言随着信息技术产业的迅猛发展，半导体与信息技术现已渗透到经济与社会的各个领域，它的规模大小与技术水平高低，既是一国产业竞争力强弱的主要体现，也是一国综合国力强弱的主要反映。步入21世纪以来，我国洁净室技术逐渐应用于医疗、电子等关键领域当中，洁净室厂房建设工程也得到了快速发展，并且在有关方面已获得了优异的成绩。但洁净室厂房施工中存在的诸多质量问题，亦备受行业专业人士的广泛关注。由于洁净室工程应用的相关产业，均与人们的生活息息相关，洁净室在应用中存在的诸多质量问题产生了较大的社会影响。尽管政府主管部门对清洁工程建设项目加大了监督力度，并在无尘车间设计、建设和监理中采取了许多切实可行的举措，然而无尘车间在施工质量上还有许多方面有待改进与提升。主要体现为质量管理的广度、深度、速度等层面，由于技术质量缺陷时有发生，造成社会与经济产生了巨大损失，这就表明了洁净工程的质量管理问题始终是洁净工程项目管理中的一大难题。洁净工程项目质量管理的目的在于协调各方面对质量产生影响的因素，其前提条件是保证对工程进行足够且恰当的投入，要与洁净工程项目每一个参与主体的主观能动性完全相符。按照工程参与方制订的各类技术准则、技术评审标准和合同文件等，对项目进行多项质量监控工作。对于半导体无尘车间项目质量管理而言，是一个点多面广的系统工程。所以在对无尘车间项目进行管理时，既要明确掌握项目质量、成本、进度这三者的辩证统一关系，又要将项目中的各个单项工程进度与连接进行协调，根据项目的具体执行情况，不断改进无尘车间项目质量管理措施及管理模式。这是由于洁净室厂房工程产品投产后，一旦发生质量问题将会带来无法估量的经济损失及影响极大的社会后果。因而，在半导体无尘车间项目施工过程中，需要对其施工质量进行科学、合理的质量管理。一、质量控制相关理论质量控制这一概念及研究，主要产生于西方发达国家并经历了质量检验阶段、统计质量控制阶段和全面质量管理阶段，从而形成了知名的全面质量管理理论、朱兰三部曲和零缺陷理论等。伴随着质量管理理论不断的完善，由于它具有广泛适用性和严密科学性，而被普遍应用于工程建设领域中。无尘车间是建设工程中需求较大的工业建筑类型之一，因此将全面质量管理理论运用于生产和施工过程之中，这对提升施工质量水平和控制质量成本具有极大的作用。全要素管理就是对影响施工质量的一切因素进行有效的管理，概括起来便是人员、机器、原料、方法、环境五大要素，如图1所示。图1全要素管理构成图二、半导体设备无尘车间施工质量控制（一）半导体设备无尘车间简介无尘车间，也被称为洁净厂房，简单而言指的是非常干净、没有一丝灰尘的厂房。无尘车间是根据相应的方式来去除空气里的尘粒、细菌、有毒气体等不良物质，并把室内清洁度、温度、干湿度、噪声、光照、气压、静电感应等指标管控在一定范围之内。无尘车间的另一个特征是必须维持动态平衡，不论是室外环境变动还是室内生产制造，都要始终保持洁净室的控制指标在要求的范围内。环境要求如表1所示。表1无尘车间通用环境要求表不一样的洁净度空间，会有不同的用途。例如洁净度在10级以内的无尘车间主要运用于生产集成电路芯片的微电子技术工业，对集成电路芯片的精确度要求是亚微米级；洁净度在100级以上的无尘车间适用于医药无菌生产、无菌手术、肝脏移植等对洁净度要求很高的应用领域。本文所探讨的半导体设备无尘车间，是10级以下较为典型的无尘车间之一，该工程主要规划包含洁净室生产区、厂务设备车间、纯水制水站等工程和设施，这些功能区由于各自具有独特的功能属性，从而造成其在建设过程当中，会较为复杂和多样化，项目的这些复杂性以及设备的多样性，都需要项目质量管理水平达到一定程度，才能够确保项目的顺利进行，从而建设一个质量达标的半导体无尘车间。（二）半导体设备无尘车间项目的特点无尘车间由于对洁净度要求较高，这就使得其在建造过程中具有鲜明的特点。主要表现如下：1、全程洁净控制。无尘车间的建设与传统建筑工程施工相比之下，最大的不同就在于其在建设之初到竣工验收的整个过程当中，都需要进行洁净控制，从而确保所建厂房达到清洁要求。全过程洁净控制是指，在施工准备阶段对洁净施工方案进行准备并对各施工要素进行洁净处理，在施工实行阶段对施工过程不利因素进行排除，并且做好建成后成品保护和环境治理工作，继而达到无尘车间的洁净度标准。2、大范围的精度控制。随着科技的发展与生产的需求，无尘车间面积与洁净度的要求也在不断提升，这就对建造时精度控制提出了较高的要求。建设过程中需要有专业测量人员利用相关仪器对基准点进行设置和建立基准线体系，然后对无尘车间建设的精度进行有效的控制。3、施工比较复杂。无尘车间在施工过程中会涵盖多个专业和子系统，除开常规建筑工程之外，还有洁净装潢、清洁消防、抗静电设备、磁屏蔽材料、纯废水装置等特殊专业，对承接商施工管理水平提出了较高的要求。4、对施工质量的要求较高。集成电路制造产业对无尘车间的依赖性非常高，如施工过程中出现质量问题就会造成洁净室的环境质量不符合要求，便会对产品质量造成严重的影响，引发极大的经济损失，还有可能导致严重的安全生产事故。（三）半导体设备无尘车间施工质量控制五要素1.人的管控对于人的管控主要表现在人员素质和能力的提升，并通过人来把控工序的品质，从而达到洁净工程的总体品质。对人的管控主要包括人员构成和人员管理两个层面：施工人员是工程实施过程中的主导者，施工人员的素质会对无尘车间的建设质量产生直接的影响，因此在选择专业分包和劳务分包时，应选用洁净工程施工经验丰富、施工质量有保证的分包企业。人员管理包括人员培训、行为管理、进出管理三个方面。人员培训主要包含洁净培训、质量管理培训、技能培训等；行为管理就是对施工人员的日常行为进行管理，由于洁净工程具有特殊性，所以施工人员的在洁净室中必须要遵循日常行为规范和无尘车间三阶段建设管理的要求。在施工期间，一旦发现不规范行为需要及时制止和给予相应惩罚，随后对其进行现场教育并记录下来，不规范行为严重时应予以解聘处置，同时向其单位下达警告通知。2.机的管控建筑工程若要实现就必须依靠施工机器，而对施工机器进行合理选择与正确运用是确保施工质量达到要求的重要环节。机器的管控主要包括机器的组成和管理两个方面。机器构成上应要达到符合性与适用性要求，机器的类型、配套都应符合洁净工程施工要求。机器管理主要包含机器操作人员培训、机器维修保养，机器出入三个方面。人员培训的意义是了提升操作人员的专业技术水平；机器维修保养，是延长机器使用年限，确保机器常规作业的一种有效途径；机器出入主要是建立和完善设备出入制度、机器备案登记、可随时了解机器使用情况及维修保养状况。3.料的管控材料管控通常包含采购管理、库存管理、使用管理三个方面：采购管理需要与业主和设计单位做好沟通和确认工作，明确材料选型和需求，进而严格按照企业采购流程进行采购，筛选出品质优秀、价格实惠的供货商，在和供货商签订了合同之后跟踪生产和发货的情况，并且严格按材料的相关标准做好检验工作。库存管理以材料出入库管理和存放管理为主，根据企业库存管理制度对材料出入库情况进行登记和台账处理，对库存水平和安全库存量进行合理管控，确保施工过程中材料不会出现过多或是短缺的情况。在使用管理方面需要根据无尘车间建设三阶段的要求来实施，项目所需的材料必须经过除灰、氮气吹扫、V0C检测等环节，在办妥相关流程之后对材料做好防护工作，通过特殊的材料通道将材料送入到建设区域。4.法的管控任何一个项目的实施都与施工方法密不可分，无尘车间的建设亦是如此。洁净工程在建设中除开必须根据建设方案和有关规范执行之外，还要特别重视建设过程中的洁净控制问题，以免在建设过程中出现切割、电焊等施工作业，从而造成了新的污染源。这就需要依据洁净工程的特点与难点，制定大范围精度控制方案、华夫板板施工方案、高架地板施工方案等，在具体实行时严格按方案执行，同时利用PDCA循环对其进行不断的改善，从而达到法零缺陷的目的。5.环的管控建筑施工与环境治理是两个相互作用的因素，假如对环境管控不到位，将会造成恶性循环。洁净工程对环境因素非常敏感，噪声、烟尘、废气、细菌等多种因素均会对洁净工程施工质量带来巨大影响。在洁净工程建设过程当中，一定要注重对环境负面因素的整治，注重防污、防潮、防火、减噪、抗震、防静电等要求，构建良好的作业环境，同时通过科学的方法减少工程施工对环境的不良影响，实现建筑施工与环境治理正向循环。如当出现新的污染源时，必须立即予以处理,从而达到环境的零缺陷。三、半导体设备无尘车间项目实例分析（一）项目基本情况A项目总建筑面积约114万㎡，分3期建设，第一期项目建设内容为存储器厂房、生产制造厂房、总部产品研发大厦以及综合动力站、污水处理站、气化供配厂房、库房、化工品库、磨削液仓库、危废暂存间等辅助动力设施。存储器厂房便是无尘车间，是该项目的核心建筑，以专业分包的形式由专业洁净工程厂商承建。（二）项目特点与难点项目的主要特点和难点有以下几个方面：洁净管控。该厂房规模庞大，打磨作业的施工涉及面比较广，作业工作量巨大，产尘作业频繁、洁净施工困难。并且在施工过程中，人员非常多，为保证今后的洁净调试工作，那么就一定要做好洁净管控。进行全封闭式施工作业，将打磨作业提前实施，使用带有吸尘器打磨机，严格遵照洁净管制开展施工。精度控制区域较大。该工程工作面主要集中于一二层，单层作业厂房清洁面积为1.5万余平方米，无尘车间占地面积较大，精度控制难度比较困难，很容易出现累积误差问题。因此一定要在施工测量定位过程中，设置统一十字基准线和标高控制体系，安排经验丰富的专业队伍进行动态管控，统一采用检验合格的高精度测量工具，在整个施工过程中反复进行复测矫正。各种交叉施工。该工程工期时间比较短，施工难度较大，交叉施工作业非常多，怎样科学合理的安排人员、材料和机器设备，保证工期目标如期完成，是该工程的关键所在。可安排专业的BIM团队常驻现场，以三维建模的方式进行空间管理并开展空间模拟碰撞实验，确定好每条管线的标高。封堵。要充分考虑洁净区漏风和洁净度等因素，对该工程洁净室的密封性提出了更高要求。（三）五要素管控1、人员方面在人员配置上，配备管理人员50余名以确保建设过程中的质量、进展、安全、成本等方面的管理工作，并依据各专业人力要求配置相应的施工队人员，现场施工员要求60%以上为熟练工人，剩下40%为辅助工人。熟练工需要具有5年及以上无尘车间建设经验并精通相应的专业技能，专门负责施工中的激光切割、电焊、封口、组装等作业，辅助工人需要具有1年及以上无尘车间建设经验并掌握相应的专业技术，专门负责施工中的材料处理、运送、配合等相关工作。2、机器方面施工中也需要注意机器的调整、增补、维修和保养：（1）机器调整：根据各专业施工工序，科学制定机器计划，针对各专业施工阶段的不同，对可通用性的机器进行班组之间和专业之间的调整，以确保机器的最优化使用。（2）机器增补：对于大型机器增补，比如吊车、叉车等，可在当地与机器租赁机构合作，只需要利用现成资源，就可以确保机器能够得到及时而充分的增补。对于小型机器，可以与当地小型五金机器供应商合作，如果在施工期间发现小型机器不足，则可及时向供应商购买补充。（3）机器的维修和保养设备维护和保养的内容有日常维护、一级维护和二级维护。比如在日常维护中，操作人员应严格遵守操作规程，并在机器使用前后做好检查工作。对一级维护、二级维护也要进行严格的规定，这里不做详细介绍。维护和保养结束时，需要有维护和保养记录并记入台账以备查阅。3、材料方面以企业物资管理制度为基础，综合考虑工程规模和合同要求，建立项目部物资管理制度，对物资做好采购、库存、使用、出入等方面的管理工作。材料采购商必须达到设计要求、合同要求和规范要求，在采购过程中也必须遵守有关法规：库存管理上对于特殊性物料一定要做好相应的处理方案，做好防水、防潮、防锈、防撞击等相关工作，并增强材料收发管理；在使用过程中需要严格遵守洁净工程的要求进行使用，在使用前加强材料清洁、除灰、烘干等处理作业；材料出入上要符合工程施工需求，新材料入库前一定要做好检测、评定，实现材料进出管理上的严格管控。4、施工方面施工前准备：①确定拟施工材料的符合规定；②确定施工方案与系统检测与测试计划(ITP)是否已递交批准；③确定墙面及吊顶组装样板是否已验收批准；④检测人员施工技术交底培训记录表及人员名单；施工中检测：①检测测量放线工作，保证尺寸部位的精确性；②按照图纸检测二次钢结构组装完成质量，比如：钢结构布置，紧固螺栓，双单C型钢的布置与衔接等；③运用激光水平仪检测轻钢龙骨吊顶的调平调直状况；④运用达标的电阻仪对墙面的导电性进行检验，发现隐患立即解决；⑤检测系统门窗组装质量；⑥确定工程变更工作有没有落实到位；施工后验收：①子系统及区域组装结束后，与专业承包单位完成自查及终检工作，整顿并改善检测中存在的不足；②邀请业主对过程中的检验工作进行见证；③邀请业主对吊顶及墙面进行验收，记载验收中发现隐患的部位及事宜，在规定期限内做好缺失的整顿复查工作；墙板施工现场图如图2所示。图2墙板现场施工图质量通病及防范措施：①轻钢龙骨吊顶平整度偏差超标防范措施：将水平仪放置在立柱上用来检测龙骨的平整度，使误差值≤2mm；②墙体板垂直度偏差超标防范措施：用设备检测天轨、地轨处在水平位置，确保墙板安装后垂直角度误差值≤1.5mm；③天花吊顶、墙体板、地板缝隙没有在同一条直线上，防范措施：在天花吊顶、墙体板、铺地板前需要进行对线测量，使其在同一条直线上。5、环境方面1、洁净室外气污染治理方案(1)视外气及室内空气检测状况，打开MAU的水洗空气加湿器，以清除或减少空气中污染浓度;(2)视外气及室内空气检测状况，于MAU化学过滤网预留段加设化学过滤网，对于指定污染物质做好过滤。2、规范施工人员行为(1)没什么必要前提下，严格控制室内作业人员人数;(2)一定要避免作业人员靠近对污染性敏感的机器;(3)降低人员出入洁净室的次数;(4)减少人员运动幅度3、施工过程中的污染治理方案(1)采用低易挥发材质，如水性环氧、无溶液型环氧等;(2)减少污染性材质的应用次数或消耗量，如严格控制强力胶的运用、清理时使用酒精，不可使用含溶液类清洗剂;(3)施工中，选用专设排风措施，扩大换气频次，使污染性气体不在室内滞留，并且也加速易挥发材料的散逸;(4)增长材料静放时间，使刺激性气体获得最大限度释放;(5)若有物料需涉及到高V0C风险操作，则需要在预制区内工作结束且24小时之后才能进入施工场地;(6)物料暂存区设定静置仓储区，需要有排风及加温设备，任何材料进入到作业区前必须在静置区做好VOC检测合格后才能进入施工区。(7)全部物料需要在施工区物料管控口再次进行VOC检查，验收合格后才能进入施工场地。(8)施工场地建立排风及通风系统，避免:V0C施工过程中长期积累。(9)进入到施工场地的清洁用异丙醇务必稀释到10%之下才能使用。(10)架空地板在施工过程中不得使用粘胶剂。(11)管道主要漆料作业需一定要在作业区外进行，在作业区内进行的接口补漆等工作需在排气通风设施打开后才可以进行。在项目施工过程中，对“五个要素”做好针对性管控，利