De chipopbrengst in de chipproductie-industrie is nauw verbonden met de grootte en het aantal luchtdeeltjes dat op de chip terechtkomt. Een goede luchtstroomorganisatie kan deeltjes afkomstig van stofbronnen uit de cleanroom weghouden en de netheid van de cleanroom waarborgen. De luchtstroomorganisatie in een cleanroom speelt dus een cruciale rol in de opbrengst van de chipproductie. De te bereiken doelen bij het ontwerpen van de luchtstroomorganisatie in een cleanroom zijn: 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.
Volgens het cleanroomprincipe zijn de krachten die op deeltjes inwerken onder andere massakracht, moleculaire kracht, aantrekkingskracht tussen deeltjes, luchtstroomkracht, etc.
Luchtstroomkracht: verwijst naar de kracht van de luchtstroom die wordt veroorzaakt door toevoer- en retourluchtstroom, thermische convectieluchtstroom, kunstmatige agitatie en andere luchtstromen met een bepaalde stroomsnelheid om deeltjes te transporteren. Voor de beheersing van cleanroom-omgevingstechnologie is de luchtstroomkracht de belangrijkste factor.
Experimenten hebben aangetoond dat deeltjes bij luchtstroombewegingen de luchtstroom met vrijwel exact dezelfde snelheid volgen. De conditie van deeltjes in de lucht wordt bepaald door de luchtstroomverdeling. De belangrijkste effecten van luchtstroom op deeltjes binnenshuis zijn: de luchtstroom van de toevoerlucht (inclusief primaire en secundaire luchtstroom), de luchtstroom en thermische convectie veroorzaakt door lopende mensen, en de impact van luchtstroom op deeltjes veroorzaakt door procesbewerkingen en industriële apparatuur. Verschillende luchttoevoermethoden, snelheidsinterfaces, operators en industriële apparatuur, geïnduceerde verschijnselen, enz. in cleanrooms zijn allemaal factoren die de reinheid beïnvloeden.
1. Invloed van de luchttoevoermethode
(1) Luchttoevoersnelheid
Om een gelijkmatige luchtstroom te garanderen, moet de luchtsnelheid in de cleanroom met unidirectionele stroming gelijkmatig zijn. De dode zone op het oppervlak van de luchttoevoer moet klein zijn en de drukval in het HEPA-filter moet eveneens gelijkmatig zijn.
De luchttoevoersnelheid is uniform, dat wil zeggen dat de ongelijkmatigheid van de luchtstroom binnen ±20% wordt geregeld.
Er is minder dode ruimte op het oppervlak van de luchttoevoer: niet alleen moet het vlakke oppervlak van het HEPA-frame worden verkleind, maar nog belangrijker: modulaire FFU moet worden gebruikt om het redundante frame te vereenvoudigen.
Om ervoor te zorgen dat de luchtstroom verticaal en in één richting stroomt, is de keuze van de drukval van het filter ook van groot belang. Bovendien mag het drukverlies in het filter niet worden beïnvloed.
(2) Vergelijking tussen FFU-systeem en axiaal ventilatorsysteem
FFU is een luchttoevoerunit met een ventilator en een HEPA-filter. De lucht wordt aangezogen door de centrifugaalventilator van de FFU en zet de dynamische druk in het luchtkanaal om in statische druk. De lucht wordt gelijkmatig uitgeblazen door het HEPA-filter. De luchttoevoerdruk aan het plafond is negatief. Hierdoor lekt er geen stof in de cleanroom bij het vervangen van het filter. 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 luchtstroomorganisatie in de cleanroom verbeteren.
(3) Invloed van de eigen structuur van FFU
FFU bestaat voornamelijk uit ventilatoren, filters, luchtstroomgeleiders en andere componenten. Het HEPA-filter is de belangrijkste garantie voor een cleanroom om de vereiste reinheid te bereiken die het ontwerp vereist. Het materiaal van het filter beïnvloedt ook de uniformiteit van het stromingsveld. Door een ruw filtermateriaal of een stromingsplaat aan de filteruitlaat toe te voegen, kan het uitgaande stromingsveld eenvoudig uniform worden gemaakt.
2. Impact van snelheidsinterface met verschillende reinheid
In dezelfde cleanroom, tussen het werkgebied en het niet-werkgebied met verticale unidirectionele luchtstroom, zal door het verschil in luchtsnelheid bij de HEPA-box een gemengd vortexeffect optreden op het grensvlak, waardoor dit grensvlak een turbulente luchtstroomzone wordt. De intensiteit van de luchtturbulentie is bijzonder sterk, waardoor deeltjes naar het oppervlak van de apparatuur kunnen worden overgebracht en de apparatuur en wafers kunnen verontreinigen.
3. Impact op personeel en apparatuur
Wanneer de cleanroom leeg is, voldoen de luchtstroomeigenschappen in de ruimte over het algemeen aan de ontwerpeisen. Zodra apparatuur de cleanroom binnenkomt, mensen zich verplaatsen en producten worden getransporteerd, zijn er onvermijdelijk obstakels voor de organisatie van de luchtstroom, zoals scherpe punten die uit de machine steken. Aan de hoeken of randen zal het gas afbuigen en een turbulente stroming vormen, waardoor de vloeistof in de ruimte niet gemakkelijk door het binnenkomende gas kan worden meegevoerd, wat vervuiling veroorzaakt.
Tegelijkertijd wordt het oppervlak van de mechanische apparatuur verhit door de continue werking, en de temperatuurgradiënt veroorzaakt een reflowzone nabij de machine, waardoor de ophoping van deeltjes in die reflowzone toeneemt. Tegelijkertijd zorgt de hoge temperatuur ervoor dat de deeltjes gemakkelijk ontsnappen. Dit dubbele effect versterkt de algehele verticale laag. De moeilijkheid om de zuiverheid van de stroom te controleren is groot. Stof van operators in de cleanroom kan zich gemakkelijk hechten aan wafers in deze reflowzones.
4. Invloed van de retourluchtvloer
Wanneer de weerstand van de retourlucht die door de vloer stroomt, verschilt, ontstaat er een drukverschil, waardoor lucht in de richting van een kleine weerstand stroomt en er geen uniforme luchtstroom ontstaat. De huidige populaire ontwerpmethode is het gebruik van een verhoogde vloer. Wanneer de openingsverhouding van de verhoogde vloer 10% bedraagt, kan de luchtstroomsnelheid gelijkmatig worden verdeeld over de werkhoogte binnenshuis. Daarnaast moet er strikt worden gelet op schoonmaakwerkzaamheden om de bron van vervuiling op de vloer te verminderen.
5. Inductieverschijnsel
Het zogenaamde inductiefenomeen verwijst naar het fenomeen waarbij een luchtstroom in de tegenovergestelde richting van de uniforme stroming wordt gegenereerd, waardoor stof in de ruimte of stof in aangrenzende verontreinigde gebieden aan de bovenwindse zijde wordt geïnduceerd, waardoor het stof de wafer verontreinigt. Mogelijke geïnduceerde verschijnselen zijn onder andere:
(1) Blinde plaat
In een schone ruimte met verticale, eenrichtingsstroming zijn er, vanwege de voegen in de wand, doorgaans grote blinde panelen die turbulente stroming en plaatselijke terugstroming veroorzaken.
(2) Lampen
Verlichtingsarmaturen in cleanrooms hebben een groter effect. Doordat de warmte van de fluorescentielamp de luchtstroom doet opstijgen, zal de fluorescentielamp geen turbulente zone vormen. Lampen in cleanrooms zijn over het algemeen druppelvormig om de invloed van de lampen op de luchtstroom te verminderen.
(3) Gaten tussen muren
Wanneer er tussenruimtes zijn tussen scheidingswanden of plafonds met verschillende eisen aan de reinheid, kan stof uit de ruimtes met lage eisen aan de reinheid worden overgebracht naar aangrenzende ruimtes met hoge eisen aan de reinheid.
(4) De afstand tussen de mechanische apparatuur en de vloer of muur
Als de afstand tussen de mechanische apparatuur en de vloer of muur klein is, kan er rebound-turbulentie optreden. Laat daarom ruimte tussen de apparatuur en de muur en verhoog het machineplatform om direct contact met de grond te vermijden.
Plaatsingstijd: 02-11-2023