Chipudbyttet i chipfremstillingsindustrien er tæt forbundet med størrelsen og antallet af luftpartikler, der aflejres på chippen. God organisering af luftstrømmen kan fjerne partikler genereret fra støvkilder fra renrummet og sikre renligheden af renrummet. Det vil sige, at luftstrømmen i renrummet spiller en afgørende rolle i udbyttet af chipproduktionen. Målene, der skal opnås i designet af luftstrømmen i renrum, er: at reducere eller eliminere hvirvelstrømme i strømningsfeltet for at undgå tilbageholdelse af skadelige partikler; at opretholde en passende positiv trykgradient for at forhindre krydskontaminering.
Ifølge renrumsprincippet omfatter de kræfter, der virker på partikler, massekraft, molekylær kraft, tiltrækning mellem partikler, luftstrømningskraft osv.
Luftstrømningskraft: refererer til luftstrømmens kraft forårsaget af til- og returluftstrøm, termisk konvektionsluftstrøm, kunstig omrøring og andre luftstrømme med en bestemt strømningshastighed for at transportere partikler. For styring af miljøteknologi i renrum er luftstrømningskraften den vigtigste faktor.
Eksperimenter har vist, at partikler i luftstrømsbevægelser følger luftstrømmen med næsten præcis samme hastighed. Partiklernes tilstand i luften bestemmes af luftstrømsfordelingen. De vigtigste virkninger af luftstrøm på indendørs partikler omfatter: lufttilførselsluftstrøm (inklusive primær luftstrøm og sekundær luftstrøm), luftstrøm og termisk konvektionsluftstrøm forårsaget af personer, der går, og luftstrømmens påvirkning på partikler forårsaget af procesoperationer og industrielt udstyr. Forskellige lufttilførselsmetoder, hastighedsgrænseflader, operatører og industrielt udstyr, inducerede fænomener osv. i renrum er alle faktorer, der påvirker renhedsniveauet.
1. Indflydelse af lufttilførselsmetoden
(1) Lufttilførselshastighed
For at sikre ensartet luftstrøm skal lufttilførselshastigheden i det ensrettede renrum være ensartet; den døde zone på lufttilførselsfladen skal være lille; og trykfaldet i HEPA-filteret skal også være ensartet.
Lufttilførselshastigheden er ensartet: det vil sige, at ujævnheden i luftstrømmen kontrolleres inden for ±20%.
Der er mindre dødplads på lufttilførselsfladen: ikke blot bør HEPA-rammens plane areal reduceres, men endnu vigtigere er det, at modulær FFU bør anvendes for at forenkle den redundante ramme.
For at sikre, at luftstrømmen er lodret og ensrettet, er valget af filterets trykfald også meget vigtigt, og det er påkrævet, at tryktabet i filteret ikke kan påvirkes.
(2) Sammenligning mellem FFU-system og aksialventilatorsystem
FFU er en luftforsyningsenhed med en ventilator og et HEPA-filter. Luften suges ind af FFU'ens centrifugalventilator og omdanner det dynamiske tryk til statisk tryk i luftkanalen. Den blæses jævnt ud af HEPA-filteret. Lufttilførselstrykket i loftet er negativt tryk. På denne måde vil der ikke sive 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 forbedre luftstrømningsorganiseringen i renrum.
(3) Indflydelse af FFU's egen struktur
FFU består hovedsageligt af ventilatorer, filtre, luftstrømningsstyr og andre komponenter. HEPA-filteret er den vigtigste garanti for, at renrum opnår den nødvendige renlighed, der kræves af designet. Filtermaterialet vil også påvirke strømningsfeltets ensartethed. Når et groft filtermateriale eller en strømningsplade tilføjes til filterudløbet, kan udløbsstrømningsfeltet nemt gøres ensartet.
2. Indvirkning af hastighedsgrænseflade med forskellig renlighed
I det samme renrum, mellem arbejdsområdet og det ikke-arbejdsområde med vertikal ensrettet strømning, vil der på grund af forskellen i lufthastighed ved hepaboksen opstå en blandet vortexeffekt ved grænsefladen, og denne grænseflade vil blive en turbulent luftstrømszone. Intensiteten af luftturbulensen er særlig stærk, og partikler kan overføres til overfladen af udstyret og maskinen og forurene udstyret og waferne.
3. Indvirkning på personale og udstyr
Når renrummet er tomt, opfylder luftstrømningsegenskaberne i rummet generelt designkravene. Når udstyr kommer ind i renrummet, personer bevæger sig, og produkter transporteres, er der uundgåeligt forhindringer for luftstrømningsorganiseringen, såsom skarpe punkter, der stikker ud fra udstyrets maskine. I hjørner eller kanter vil gassen blive omdirigeret og danne et turbulent strømningsområde, og væsken i området vil ikke let blive ført væk af den indkommende gas, hvilket forårsager forurening.
Samtidig vil overfladen af det mekaniske udstyr blive opvarmet på grund af kontinuerlig drift, og temperaturgradienten vil forårsage et reflow-område nær maskinen, hvilket øger ophobningen af partikler i reflow-området. Samtidig vil den høje temperatur let få partiklerne til at slippe ud. Den dobbelte effekt intensiverer det samlede vertikale lag. Det er vanskeligt at kontrollere strømmens renhed. Støv fra operatører i renrum kan let sætte sig fast på wafere i disse reflow-områder.
4. Indflydelse af returluftgulv
Når modstanden i den returluft, der passerer gennem gulvet, er forskellig, vil der opstå trykforskel, hvilket får luften til at strømme i retning af en lille modstand, og der opnås ikke en ensartet luftstrøm. Den nuværende populære designmetode er at bruge et hævet gulv. Når åbningsforholdet for det hævede gulv er på 10%, kan luftstrømningshastigheden fordeles jævnt i den indendørs arbejdshøjde. Derudover skal der lægges stor vægt på rengøringsarbejdet for at reducere forureningskilden på gulvet.
5. Induktionsfænomen
Det såkaldte induktionsfænomen refererer til fænomenet med at generere en luftstrøm i den modsatte retning af den ensartede strømning, hvilket inducerer støv genereret i rummet eller støv i tilstødende forurenede områder på den opadgående side, hvorved støvet forurener waferen. Mulige inducerede fænomener omfatter følgende:
(1) Blindplade
I et renrum med lodret ensrettet strømning er der på grund af samlingerne på væggen generelt store blindpaneler, der vil producere turbulent strømning og lokal tilbagestrømning.
(2) Lamper
Belysningsarmaturer i renrum vil have en større effekt. Da varmen fra lysstofrøret får luftstrømmen til at stige, vil lysstofrøret ikke blive et turbulent område. Generelt er lamper i renrum designet i dråbeform for at reducere lampernes påvirkning af luftstrømmens organisering.
(3) Mellemrum mellem vægge
Når der er mellemrum mellem skillevægge eller lofter med forskellige renlighedskrav, kan støv fra områder med lave renlighedskrav overføres til tilstødende områder med høje renlighedskrav.
(4) Afstanden mellem det mekaniske udstyr og gulvet eller væggen
Hvis mellemrummet mellem det mekaniske udstyr og gulvet eller væggen er lille, vil der opstå turbulens. Der skal derfor være et mellemrum mellem udstyret og væggen, og maskinens platform skal hæves for at undgå direkte kontakt med jorden.
Opslagstidspunkt: 2. november 2023