De chipopbrengst in de IC-productie-industrie hangt nauw samen met de grootte en het aantal luchtdeeltjes dat op de chip terechtkomt. Een goede luchtstroomorganisatie kan de deeltjes die door de stofbron worden gegenereerd, uit de cleanroom wegleiden en zo de reinheid van de cleanroom waarborgen. De luchtstroomorganisatie in een cleanroom speelt een cruciale rol in de opbrengst van IC-productie. Het ontwerp van de luchtstroomorganisatie in een cleanroom moet de volgende doelen bereiken: het verminderen of elimineren van wervelstromen in het stromingsveld om het vasthouden van schadelijke deeltjes te voorkomen; en het handhaven van een geschikte positieve drukgradiënt om kruisbesmetting te voorkomen.
Luchtstroomkracht
Volgens het cleanroomprincipe zijn de krachten die op de deeltjes inwerken onder andere massakracht, moleculaire kracht, aantrekkingskracht tussen deeltjes, luchtstroomkracht, etc.
Luchtstroomkracht: verwijst naar de kracht van de luchtstroom, veroorzaakt door de aanvoerlucht, retourlucht, thermische convectielucht, kunstmatige roering en andere luchtstromen met een bepaalde stroomsnelheid om de deeltjes te transporteren. Voor de technische beheersing van cleanroomomgevingen is de luchtstroomkracht de belangrijkste factor.
Experimenten hebben aangetoond dat de deeltjes bij luchtstroombeweging de luchtstroom met vrijwel dezelfde snelheid volgen. De toestand van de deeltjes in de lucht wordt bepaald door de luchtstroomverdeling. De luchtstromen die van invloed zijn op deeltjes binnenshuis zijn voornamelijk: de luchtstroom van de toevoerlucht (inclusief primaire en secundaire luchtstroom), de luchtstroom en thermische convectie veroorzaakt door lopende mensen, en de luchtstroom veroorzaakt door procesbewerkingen en industriële apparatuur. Verschillende luchttoevoermethoden, snelheidsinterfaces, operators en industriële apparatuur, en geïnduceerde verschijnselen in cleanrooms zijn allemaal factoren die de reinheid beïnvloeden.
Factoren die de organisatie van de luchtstroom beïnvloeden
1. De invloed van de luchttoevoermethode
(1). Luchttoevoersnelheid
Om een gelijkmatige luchtstroom te garanderen, moet de toevoersnelheid van de lucht in een unidirectionele cleanroom gelijkmatig zijn. De dode zone van het luchttoevoeroppervlak moet klein zijn en de drukval in de ULPA moet eveneens gelijkmatig zijn.
Uniforme luchttoevoersnelheid: dat wil zeggen dat de ongelijkmatigheid van de luchtstroom binnen ±20% wordt geregeld.
Minder dode zones op het luchttoevoeroppervlak: niet alleen moet het vlakke oppervlak van het ULPA-frame worden verkleind, maar nog belangrijker: er moet een modulaire FFU worden toegepast om het redundante frame te vereenvoudigen.
Om een verticale, unidirectionele luchtstroom te garanderen, is ook de keuze van de drukval van het filter van groot belang. Het drukverlies in het filter mag niet afwijken.
(2). Vergelijking tussen FFU-systeem en axiaal ventilatorsysteem
FFU is een luchttoevoerunit met een ventilator en een filter (ULPA). Nadat de lucht door de centrifugaalventilator van de FFU is aangezogen, wordt de dynamische druk in het luchtkanaal omgezet in statische druk en gelijkmatig uitgeblazen door de ULPA. De luchttoevoerdruk aan het plafond is negatief, waardoor er geen stof in de cleanroom lekt wanneer het filter wordt vervangen. Experimenten hebben aangetoond dat het FFU-systeem superieur is aan het axiale ventilatorsysteem wat betreft luchtuitlaatuniformiteit, luchtstroomparallelliteit en ventilatie-efficiëntie-index. Dit komt doordat de luchtstroomparallelliteit van het FFU-systeem beter is. Het gebruik van het FFU-systeem kan de luchtstroom in de cleanroom beter organiseren.
(3). De invloed van de eigen structuur van FFU
FFU bestaat voornamelijk uit ventilatoren, filters, luchtstroomgeleiders en andere componenten. Het ultra-efficiënte filter ULPA is de belangrijkste garantie dat de cleanroom de vereiste reinheid van het ontwerp kan bereiken. Het materiaal van het filter beïnvloedt ook de uniformiteit van het stromingsveld. Door een grof filtermateriaal of een laminaire stromingsplaat aan de filteruitlaat toe te voegen, kan het uitgaande stromingsveld eenvoudig uniform worden gemaakt.
2. Impact van verschillende snelheidsinterfaces van reinheid
In dezelfde cleanroom, tussen het werkgebied en het niet-werkgebied met verticale unidirectionele stroming, zal door het verschil in luchtsnelheid bij de ULPA-uitlaat een gemengd vortexeffect ontstaan op de interface. Deze interface zal een turbulente luchtstroomzone worden met een bijzonder hoge intensiteit van de luchtturbulentie. Deeltjes kunnen naar het oppervlak van de apparatuur worden overgebracht en de apparatuur en wafers verontreinigen.
3. Impact van personeel en apparatuur
Wanneer de cleanroom leeg is, voldoen de luchtstroomeigenschappen in de ruimte over het algemeen aan de ontwerpeisen. Zodra de apparatuur de cleanroom binnenkomt, personeel zich verplaatst en producten worden getransporteerd, zullen er onvermijdelijk obstakels zijn voor de organisatie van de luchtstroom. Zo zal het gas bijvoorbeeld bij de uitstekende hoeken of randen van de apparatuur worden afgebogen om een turbulente zone te vormen, waardoor de vloeistof in deze zone niet gemakkelijk door het gas wordt meegevoerd, wat vervuiling veroorzaakt. Tegelijkertijd zal het oppervlak van de apparatuur opwarmen door continu gebruik, en de temperatuurgradiënt zal een reflowzone nabij de machine veroorzaken, waardoor de ophoping van deeltjes in de reflowzone zal toenemen. Tegelijkertijd zal de hoge temperatuur ervoor zorgen dat de deeltjes gemakkelijk ontsnappen. Dit dubbele effect verergert de moeilijkheid om de algehele verticale laminaire reinheid te beheersen. Het stof van de operators in de cleanroom hecht zich zeer gemakkelijk aan de wafers in deze reflowzones.
4. Invloed van de retourluchtvloer
Wanneer de weerstand van de retourlucht die door de vloer stroomt, anders is, ontstaat er een drukverschil, waardoor de lucht in de richting met de minste weerstand stroomt en er geen gelijkmatige luchtstroom ontstaat. De huidige populaire ontwerpmethode is het gebruik van verhoogde vloeren. Wanneer de openingsgraad van verhoogde vloeren 10% bedraagt, kan de luchtstroomsnelheid op werkhoogte van de ruimte gelijkmatig worden verdeeld. Daarnaast moet er strikt worden gelet op schoonmaakwerkzaamheden om de bron van vervuiling van de vloer te verminderen.
5. Inductieverschijnsel
Het zogenaamde inductieverschijnsel verwijst naar het verschijnsel dat de luchtstroom in de tegenovergestelde richting van de uniforme luchtstroom wordt gegenereerd, en het stof dat in de ruimte of in het aangrenzende verontreinigde gebied wordt gegenereerd, naar de bovenwindse zijde wordt geïnduceerd, waardoor het stof de chip kan verontreinigen. De volgende inductieverschijnselen zijn mogelijk:
(1). Blinde plaat
In een schone ruimte met verticale, unidirectionele stroming zijn er vanwege de voegen in de wand doorgaans grote blinde platen die turbulentie in de lokale retourstroom veroorzaken.
(2). Lampen
De verlichtingsarmaturen in de cleanroom hebben een groter effect. Omdat de warmte van fluorescentielampen de luchtstroom doet opstijgen, is er geen turbulentie onder de fluorescentielampen. Over het algemeen zijn de lampen in de cleanroom druppelvormig om de invloed van de lampen op de luchtstroom te minimaliseren.
(3.) Gaten tussen muren
Wanneer er openingen zijn tussen scheidingswanden met verschillende reinheidseisen of tussen scheidingswanden en plafonds, kan stof uit de ruimte met lage reinheidseisen worden overgebracht naar de aangrenzende ruimte met hoge reinheidseisen.
(4). Afstand tussen de machine en de vloer of muur
Als de afstand tussen de machine en de vloer of muur erg klein is, kan dit rebound-turbulentie veroorzaken. Laat daarom ruimte tussen de apparatuur en de muur en til de machine op om te voorkomen dat de machine de grond direct raakt.
Plaatsingstijd: 5 februari 2025