Вихід мікросхем у виробництві інтегральних схем тісно пов'язаний з розміром та кількістю частинок повітря, що осідають на мікросхемі. Гарна організація повітряного потоку може відводити частинки, що утворюються джерелом пилу, від чистого приміщення, забезпечуючи чистоту чистого приміщення, тобто організація повітряного потоку в чистому приміщенні відіграє життєво важливу роль у виході інтегральних схем. Проектування організації повітряного потоку в чистому приміщенні повинно досягати таких цілей: зменшення або усунення вихрових струмів у полі потоку, щоб уникнути затримки шкідливих частинок; підтримка відповідного позитивного градієнта тиску для запобігання перехресному забрудненню.
Сила повітряного потоку
Згідно з принципом чистої кімнати, сили, що діють на частинки, включають силу маси, молекулярну силу, силу притягання між частинками, силу потоку повітря тощо.
Сила повітряного потоку: стосується сили повітряного потоку, спричиненого подачею, зворотним повітрям, тепловою конвекцією, штучним перемішуванням та іншими повітряними потоками з певною швидкістю потоку для перенесення частинок. Для технічного контролю середовища чистого приміщення сила повітряного потоку є найважливішим фактором.
Експерименти показали, що під час руху повітряного потоку частинки слідують за ним майже з однаковою швидкістю. Стан частинок у повітрі визначається розподілом повітряного потоку. Потоки повітря, які впливають на частинки в приміщенні, головним чином включають: потік повітря, що надходить (включаючи первинний та вторинний), потік повітря та теплову конвекцію, спричинену ходьбою людей, а також потік повітря, спричинений роботою технологічних процесів та промисловим обладнанням. Різні методи подачі повітря, швидкісні інтерфейси, оператори та промислове обладнання, а також індуковані явища в чистих приміщеннях – все це фактори, що впливають на рівень чистоти.
Фактори, що впливають на організацію потоку повітря
1. Вплив способу подачі повітря
(1). Швидкість подачі повітря
Для забезпечення рівномірного потоку повітря швидкість подачі повітря повинна бути рівномірною в односпрямованому чистому приміщенні; мертва зона поверхні подачі повітря повинна бути малою; а перепад тиску в ULPA також повинен бути рівномірним.
Рівномірна швидкість подачі повітря: тобто нерівномірність потоку повітря контролюється в межах ±20%.
Менша мертва зона на поверхні подачі повітря: слід не тільки зменшити площу площини рами ULPA, але, що ще важливіше, використовувати модульну FFU для спрощення резервної рами.
Для забезпечення вертикального односпрямованого потоку повітря також дуже важливий вибір перепаду тиску на фільтрі, який вимагає, щоб втрата тиску у фільтрі не могла відхилятися.
(2). Порівняння системи FFU та системи осьового вентилятора
FFU – це повітропривідна установка з вентилятором та фільтром (ULPA). Після того, як повітря всмоктується відцентровим вентилятором FFU, динамічний тиск перетворюється на статичний тиск у повітропроводі та рівномірно видувається ULPA. Тиск подачі повітря на стелю є негативним, тому пил не потрапляє в чисте приміщення після заміни фільтра. Експерименти показали, що система FFU перевершує систему осьових вентиляторів з точки зору рівномірності виходу повітря, паралельності потоку повітря та показника ефективності вентиляції. Це пояснюється кращою паралельністю потоку повітря в системі FFU. Використання системи FFU може зробити потік повітря в чистому приміщенні краще організованим.
(3). Вплив власної структури ФФУ
FFU (чисте приміщення) в основному складається з вентиляторів, фільтрів, пристроїв для напрямлення повітряного потоку та інших компонентів. Надвисокоефективний фільтр ULPA є найважливішою гарантією того, чи може чисте приміщення досягти необхідної чистоти конструкції. Матеріал фільтра також впливатиме на однорідність поля потоку. Якщо до виходу фільтра додати грубий фільтрувальний матеріал або ламінарну пластину, поле потоку на виході можна легко зробити однорідним.
2. Вплив різних швидкостей інтерфейсів на чистоту
У тій самій чистій кімнаті, між робочою зоною та неробочою зоною вертикального односпрямованого потоку, через різницю швидкості повітря на виході ULPA, на межі розділу виникатиме змішаний вихровий ефект, і ця межа стане зоною турбулентного повітряного потоку з особливо високою інтенсивністю турбулентності повітря. Частинки можуть переноситися на поверхню обладнання та забруднювати його та пластини.
3. Вплив персоналу та обладнання
Коли чисте приміщення порожнє, характеристики повітряного потоку в ньому загалом відповідають проектним вимогам. Після потрапляння обладнання до чистого приміщення, руху персоналу та транспортування продуктів неминуче виникнуть перешкоди для організації повітряного потоку. Наприклад, на виступаючих кутах або краях обладнання газ буде відхилятися, утворюючи турбулентну зону, і рідина в зоні нелегко виноситься газом, що призводить до забруднення. Водночас поверхня обладнання нагріватиметься через безперервну роботу, а градієнт температури призведе до утворення зони оплавлення поблизу машини, що збільшить накопичення частинок у зоні оплавлення. Водночас висока температура легко призведе до вильоту частинок. Подвійний ефект ускладнює контроль загальної вертикальної ламінарної чистоти. Пил від операторів у чистому приміщенні дуже легко прилипає до пластин у цих зонах оплавлення.
4. Вплив підлоги рециркуляційного повітря
Коли опір зворотного повітря, що проходить через підлогу, різний, виникає різниця тисків, внаслідок чого повітря рухається в напрямку меншого опору, і рівномірний потік повітря не досягається. Сучасним популярним методом проектування є використання піднятих підлог. Коли коефіцієнт відкривання піднятих підлог становить 10%, швидкість потоку повітря на робочій висоті приміщення може бути рівномірно розподілена. Крім того, слід приділяти пильну увагу прибиранню, щоб зменшити джерело забруднення підлоги.
5. Явище індукції
Так зване явище індукції стосується явища, коли утворюється потік повітря у напрямку, протилежному рівномірному потоку, і пил, що утворюється в приміщенні або пил у сусідній забрудненій зоні, індукується на навітряний бік, так що пил може забруднити стружку. Нижче наведено можливі явища індукції:
(1). Глуха пластина
У чистому приміщенні з вертикальним односпрямованим потоком, через стики на стіні, зазвичай є великі глухі пластини, які створюють турбулентність у локальному зворотному потоці.
(2). Лампи
Освітлювальні прилади в чистій кімнаті матимуть більший вплив. Оскільки тепло люмінесцентних ламп викликає підйом повітряного потоку, під ними не буде турбулентної зони. Як правило, лампи в чистій кімнаті мають краплеподібну форму, щоб зменшити вплив ламп на організацію повітряного потоку.
(3.) Проміжки між стінами
Коли між перегородками з різним рівнем чистоти або між перегородками та стелями є щілини, пил із зони з низькими вимогами до чистоти може переноситися до сусідньої зони з високими вимогами до чистоти.
(4). Відстань між машиною та підлогою або стіною
Якщо зазор між обладнанням та підлогою або стіною дуже малий, це спричинить турбулентність відскоку. Тому залиште зазор між обладнанням та стіною та підніміть обладнання, щоб уникнути прямого торкання ним землі.
Час публікації: 05 лютого 2025 р.