122.1960年:洁净室
威利斯·惠特菲尔德(Willis Whitfjeld,1919—2012)
科学家在伦敦中心纳米技术洁净室的光刻技术实验室。
集成电路(1949年),人造卫星(1957年),座舱增压(1958年)
洁净室是在1960年由美国物理学家威利斯·惠特菲尔德完善而成的,它成为了现代工程学中的一个重要的部分。它在集成电路、医疗设备、药物、卫星、敏感光学器件等方面的制造过程中非常重要。其目的是创造一个没有灰尘、病菌和其他杂质的房间,从而降低这些东西进入到设备中的可能性。
洁净室解决的问题,在制造集成电路晶圆的时候很容易理解。晶圆上一个小颗粒的尘土可能会造成数百个晶体管的故障,因此这个需要操作晶圆的房间内必须保持绝对的干净。
想一下在一个典型的房间中的空气,充满了灰尘、头皮屑、皮屑、霉菌孢子、细菌、昆虫肢体、纤维等。当阳光透过窗户的时候,你就可以看到粒子飘浮在空气中,问题非常的明显。
洁净室主要对抗的就是空气中的这些粒子,它分为三个部分。第一个是严格过滤,去除掉空气中已经存在的各种粒子。第二个是正压,它确保空气不会从外界进入其中。第三个是防止房间中有污染。人们也要将自己从头到脚用无绒套装保护起来,这种套装被称作兔子套装,从而保证头发、皮肤细胞、细菌和尘埃不会进入空气中。这个房间中选用的从涂料到工具都不会产生会进入空气中的颗粒。
为了能够让你更好地理解,你可以考虑一所房子典型的室内空气。每立方米的空气中包含100亿个粒子。我们可能看不到空气中悬浮的这些小粒子,因为它们太小了,但是如果它们像灰尘一样落在家具上,或者是进入空气过滤器中,我们就能够看到它们。在一个ISO 1洁净室中,每立方米的空气中最多只有15个粒子,其中的每个粒子小于0.2微米。为了做到这一点,过滤器是必需的,房间需要完全密闭,并且房间内的东西不能产生粒子。工程师尽可能地创造一个最干净的空间。■ 工程学之书