Chipudbyttet i IC-fremstillingsindustrien er tæt forbundet med størrelsen og antallet af luftpartikler, der aflejres på chippen. En god luftstrømningsorganisation kan fjerne partikler genereret af støvkilden fra renrummet for at sikre renligheden i renrummet. Det vil sige, at luftstrømningsorganisationen i renrummet spiller en afgørende rolle i udbyttet af IC-produktion. Designet af luftstrømningsorganisationen i renrummet skal opnå følgende mål: reducere eller eliminere hvirvelstrømmen i strømningsfeltet for at undgå tilbageholdelse af skadelige partikler; opretholde en passende positiv trykgradient for at forhindre krydskontaminering.
Luftstrømskraft
Ifølge renrumsprincippet omfatter de kræfter, der virker på partiklerne, massekraft, molekylær kraft, tiltrækning mellem partikler, luftstrømningskraft osv.
Luftstrømningskraft: refererer til kraften i luftstrømmen forårsaget af tilførsels-, returluftstrøm, termisk konvektionsluftstrøm, kunstig omrøring og andre luftstrømme med en bestemt strømningshastighed for at transportere partiklerne. For den tekniske kontrol af renrumsmiljøet er luftstrømningskraften den vigtigste faktor.
Eksperimenter har vist, at partiklerne i luftstrømmens bevægelse følger luftstrømmens bevægelse med næsten samme hastighed. Partiklernes tilstand i luften bestemmes af luftstrømmens fordeling. De luftstrømme, der påvirker indendørs partikler, omfatter primært: lufttilførselsluftstrøm (inklusive primær luftstrøm og sekundær luftstrøm), luftstrøm og termisk konvektionsluftstrøm forårsaget af personer, der går, og luftstrøm forårsaget af procesdrift og industrielt udstyr. Forskellige lufttilførselsmetoder, hastighedsgrænseflader, operatører og industrielt udstyr samt inducerede fænomener i renrum er alle faktorer, der påvirker renhedsniveauet.
Faktorer, der påvirker luftstrømmens organisering
1. Indflydelsen af lufttilførselsmetoden
(1). Lufttilførselshastighed
For at sikre ensartet luftstrøm skal lufttilførselshastigheden være ensartet i et ensrettet renrum; den døde zone på lufttilførselsfladen skal være lille; og trykfaldet i ULPA'en skal også være ensartet.
Ensartet lufttilførselshastighed: det vil sige, at ujævnheden i luftstrømmen kontrolleres inden for ±20%.
Mindre dødzone på lufttilførselsfladen: Ikke blot bør ULPA-rammens plane areal reduceres, men endnu vigtigere er det, at der anvendes modulær FFU for at forenkle den redundante ramme.
For at sikre vertikal ensrettet luftstrøm er valget af filterets trykfald også meget vigtigt, da tryktabet i filteret ikke må afvige.
(2). Sammenligning mellem FFU-system og aksialventilatorsystem
FFU er en luftforsyningsenhed med en ventilator og et filter (ULPA). Efter at luften er suget ind af FFU'ens centrifugalventilator, omdannes det dynamiske tryk til statisk tryk i luftkanalen og blæses jævnt ud af ULPA. Luftforsyningstrykket i loftet er negativt tryk, så der ikke lækker støv ud i renrummet, når filteret udskiftes. Eksperimenter har vist, at FFU-systemet er bedre end aksialventilatorsystemet med hensyn til luftudløbsensartethed, luftstrømsparallelisme og ventilationseffektivitetsindeks. Dette skyldes, at FFU-systemets luftstrømsparallelisme er bedre. Brugen af FFU-systemet kan gøre luftstrømmen i renrummet bedre organiseret.
(3). Indflydelsen af FFU's egen struktur
FFU består hovedsageligt af ventilatorer, filtre, luftstrømsstyringsenheder og andre komponenter. Det ultrahøjeffektive filter ULPA er den vigtigste garanti for, om renrummet kan opnå den nødvendige renhed i designet. Filtermaterialet vil også påvirke strømningsfeltets ensartethed. Når et groft filtermateriale eller en laminar strømningsplade tilføjes til filterudløbet, kan udløbsstrømningsfeltet nemt gøres ensartet.
2. Virkning af forskellige hastighedsgrænseflader for renlighed
I det samme renrum, mellem arbejdsområdet og ikke-arbejdsområdet med vertikal ensrettet strømning, vil der på grund af forskellen i lufthastighed ved ULPA-udløbet blive genereret en blandet vortexeffekt ved grænsefladen, og denne grænseflade vil blive en turbulent luftstrømningszone med særlig høj luftturbulensintensitet. Partikler kan overføres til udstyrets overflade og forurene udstyret og waferne.
3. Personalets og udstyrets indflydelse
Når renrummet er tomt, opfylder luftstrømningsegenskaberne i rummet generelt designkravene. Når udstyret kommer ind i renrummet, personale bevæger sig, og produkter transporteres, vil der uundgåeligt være hindringer for luftstrømningsorganiseringen. For eksempel vil gassen ved udstyrets fremspringende hjørner eller kanter blive omdirigeret og danne en turbulent zone, og væsken i zonen føres ikke let væk af gassen, hvilket forårsager forurening. Samtidig vil udstyrets overflade blive opvarmet på grund af kontinuerlig drift, og temperaturgradienten vil forårsage en reflow-zone nær maskinen, hvilket vil øge ophobningen af partikler i reflow-zonen. Samtidig vil den høje temperatur let få partiklerne til at slippe ud. Den dobbelte effekt forværrer vanskeligheden ved at kontrollere den samlede vertikale laminare renlighed. Støv fra operatørerne i renrummet klæber meget let til waferne i disse reflow-zoner.
4. Indflydelse af returluftgulv
Når modstanden i den returluft, der passerer gennem gulvet, er forskellig, vil der opstå en trykforskel, så luften vil strømme i den retning, der har mindre modstand, og der opnås ikke en ensartet luftstrøm. Den nuværende populære designmetode er at bruge hævede gulve. Når åbningshastigheden for hævede gulve er 10 %, kan luftstrømshastigheden i rummets arbejdshøjde fordeles jævnt. Derudover skal der lægges stor vægt på rengøringsarbejdet for at reducere forureningskilden fra gulvet.
5. Induktionsfænomen
Det såkaldte induktionsfænomen refererer til det fænomen, hvor luftstrømmen genereres i den modsatte retning af den ensartede strømning, og støv, der genereres i rummet, eller støv i det tilstødende forurenede område, induceres til den opadgående side, således at støvet kan forurene spånen. Følgende er de mulige induktionsfænomener:
(1). Blindplade
I et renrum med vertikal ensrettet strømning er der på grund af samlingerne på væggen generelt store blindplader, der vil generere turbulens i den lokale returstrøm.
(2). Lamper
Belysningsarmaturerne i renrummet vil have en større effekt. Da varmen fra lysstofrør får luftstrømmen til at stige, vil der ikke være et turbulent område under lysstofrørene. Generelt er lamperne i renrummet designet i en dråbeform for at reducere lampernes påvirkning af luftstrømmens struktur.
(3.) Mellemrum mellem vægge
Når der er mellemrum mellem skillevægge med forskellige renhedsniveauer eller mellem skillevægge og lofter, kan støv fra området med lave renhedskrav overføres til det tilstødende område med høje renhedskrav.
(4). Afstand mellem maskinen og gulvet eller væggen
Hvis afstanden mellem maskinen og gulvet eller væggen er meget lille, vil det forårsage turbulens. Sørg derfor for, at der er en afstand mellem udstyret og væggen, og løft maskinen for at undgå, at den rører jorden direkte.
Opslagstidspunkt: 05. feb. 2025