Die Chip-Ausbeute in der IC-Fertigung hängt eng mit der Größe und Anzahl der auf dem Chip abgelagerten Luftpartikel zusammen. Eine gute Luftstromführung kann die von der Staubquelle erzeugten Partikel aus dem Reinraum entfernen und so dessen Sauberkeit gewährleisten. Die Luftstromführung im Reinraum spielt somit eine entscheidende Rolle für die Ausbeute der IC-Produktion. Die Luftstromführung im Reinraum muss folgende Ziele erreichen: Reduzierung oder Beseitigung von Wirbelströmen im Strömungsfeld, um die Ansammlung schädlicher Partikel zu verhindern; Aufrechterhaltung eines angemessenen positiven Druckgradienten zur Vermeidung von Kreuzkontaminationen.
Luftstromkraft
Nach dem Reinraumprinzip wirken auf die Partikel unter anderem folgende Kräfte: Massenkraft, Molekularkraft, Anziehung zwischen Partikeln, Luftströmungskraft usw.
Luftstromstärke: Bezieht sich auf die Kraft des Luftstroms, die durch Zufuhr, Rückluft, thermische Konvektion, künstliches Rühren und andere Luftströme mit einer bestimmten Strömungsrate zum Transport der Partikel verursacht wird. Für die technische Kontrolle der Reinraumumgebung ist die Luftstromstärke der wichtigste Faktor.
Experimente haben gezeigt, dass die Partikel bei Luftströmungen dieser mit nahezu gleicher Geschwindigkeit folgen. Der Zustand der Partikel in der Luft wird durch die Luftstromverteilung bestimmt. Zu den Luftströmen, die sich auf Partikel in Innenräumen auswirken, gehören vor allem: Zuluftstrom (einschließlich Primär- und Sekundärluftstrom), Luftstrom und thermische Konvektion durch gehende Personen sowie Luftstrom durch Prozessabläufe und Industrieanlagen. Unterschiedliche Luftzufuhrmethoden, Geschwindigkeitsschnittstellen, Bediener und Industrieanlagen sowie induzierte Phänomene in Reinräumen sind allesamt Faktoren, die den Sauberkeitsgrad beeinflussen.
Faktoren, die die Luftstromorganisation beeinflussen
1. Der Einfluss der Luftzufuhrmethode
(1). Luftzufuhrgeschwindigkeit
Um einen gleichmäßigen Luftstrom zu gewährleisten, muss die Luftzufuhrgeschwindigkeit in einem unidirektionalen Reinraum gleichmäßig sein. Die Totzone der Luftzufuhroberfläche muss klein sein. Und auch der Druckabfall im ULPA muss gleichmäßig sein.
Gleichmäßige Luftzufuhrgeschwindigkeit: Das heißt, die Ungleichmäßigkeit des Luftstroms wird auf ±20 % begrenzt.
Weniger Totzone auf der Luftzufuhrfläche: Nicht nur die ebene Fläche des ULPA-Rahmens sollte reduziert werden, sondern, was noch wichtiger ist, es sollte eine modulare FFU übernommen werden, um den redundanten Rahmen zu vereinfachen.
Um einen vertikalen, unidirektionalen Luftstrom zu gewährleisten, ist auch die Auswahl des Druckabfalls des Filters sehr wichtig. Dies erfordert, dass der Druckverlust im Filter nicht abweichen kann.
(2). Vergleich zwischen FFU-System und Axialventilatorsystem
FFU ist eine Luftversorgungseinheit mit Ventilator und Filter (ULPA). Nachdem die Luft vom Radialventilator der FFU angesaugt wurde, wird der dynamische Druck im Luftkanal in statischen Druck umgewandelt und vom ULPA gleichmäßig ausgeblasen. Der Luftzufuhrdruck an der Decke ist Unterdruck, sodass beim Filterwechsel kein Staub in den Reinraum gelangt. Experimente haben gezeigt, dass das FFU-System dem Axialventilatorsystem hinsichtlich Luftaustrittsgleichmäßigkeit, Luftstromparallelität und Lüftungseffizienzindex überlegen ist. Dies liegt an der besseren Luftstromparallelität des FFU-Systems. Der Einsatz des FFU-Systems kann den Luftstrom im Reinraum besser organisieren.
(3). Der Einfluss der FFU-eigenen Struktur
FFU besteht hauptsächlich aus Lüftern, Filtern, Luftführungsvorrichtungen und weiteren Komponenten. Der Ultrahocheffizienzfilter ULPA ist die wichtigste Garantie dafür, dass der Reinraum die erforderliche Sauberkeit des Designs erreichen kann. Das Material des Filters beeinflusst auch die Gleichmäßigkeit des Strömungsfeldes. Durch Hinzufügen eines groben Filtermaterials oder einer Laminarströmungsplatte am Filterauslass lässt sich das Auslassströmungsfeld leicht vergleichmäßigen.
2. Einfluss unterschiedlicher Geschwindigkeitsschnittstellen auf die Sauberkeit
Im selben Reinraum entsteht zwischen dem Arbeitsbereich und dem Nicht-Arbeitsbereich mit vertikaler unidirektionaler Strömung aufgrund der unterschiedlichen Luftgeschwindigkeit am ULPA-Auslass an der Schnittstelle ein gemischter Wirbeleffekt. Diese Schnittstelle wird zu einer turbulenten Luftströmungszone mit besonders hoher Luftturbulenzintensität. Partikel können auf die Oberfläche der Geräte übertragen werden und diese und Wafer verunreinigen.
3. Auswirkungen von Personal und Ausrüstung
Wenn der Reinraum leer ist, entspricht die Luftströmungscharakteristik im Raum im Allgemeinen den Konstruktionsanforderungen. Sobald die Geräte den Reinraum betreten, sich Personal bewegt und Produkte transportiert werden, treten unvermeidlich Hindernisse für die Luftströmungsorganisation auf. Beispielsweise wird das Gas an den hervorstehenden Ecken oder Kanten der Geräte umgeleitet und bildet eine turbulente Zone. Die Flüssigkeit in dieser Zone kann vom Gas nicht leicht abtransportiert werden, was zu Umweltverschmutzung führt. Gleichzeitig erwärmt sich die Oberfläche der Geräte durch den Dauerbetrieb, und der Temperaturgradient führt zu einer Reflow-Zone in der Nähe der Maschine, was die Ansammlung von Partikeln in der Reflow-Zone verstärkt. Gleichzeitig führt die hohe Temperatur leicht zum Entweichen der Partikel. Dieser doppelte Effekt erschwert die Kontrolle der gesamten vertikalen laminaren Sauberkeit. Der Staub der Bediener im Reinraum bleibt sehr leicht an den Wafern in diesen Reflow-Zonen haften.
4. Einfluss des Rückluftbodens
Wenn der Widerstand der durch den Boden strömenden Rückluft unterschiedlich ist, entsteht ein Druckunterschied, sodass die Luft in die Richtung mit geringerem Widerstand strömt und kein gleichmäßiger Luftstrom erreicht wird. Die derzeit gängige Konstruktionsmethode ist die Verwendung von Doppelböden. Wenn die Öffnungsrate von Doppelböden 10 % beträgt, kann die Luftströmungsgeschwindigkeit in der Arbeitshöhe des Raumes gleichmäßig verteilt werden. Darüber hinaus sollte den Reinigungsarbeiten besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden, um die Verschmutzungsquelle des Bodens zu reduzieren.
5. Induktionsphänomen
Das sogenannte Induktionsphänomen bezeichnet das Phänomen, dass ein Luftstrom in die entgegengesetzte Richtung des gleichmäßigen Luftstroms erzeugt wird und der im Raum oder im angrenzenden kontaminierten Bereich entstehende Staub zur Windseite hin induziert wird, sodass der Staub den Chip verunreinigen kann. Mögliche Induktionsphänomene sind:
(1). Blindplatte
In einem Reinraum mit vertikaler Gleichströmung gibt es aufgrund der Fugen an der Wand in der Regel große Blindplatten, die im lokalen Rückfluss Turbulenzen erzeugen.
(2). Lampen
Die Beleuchtungskörper im Reinraum haben einen größeren Einfluss. Da die Wärme der Leuchtstofflampen den Luftstrom ansteigen lässt, entstehen unter den Leuchtstofflampen keine Turbulenzen. Im Allgemeinen sind die Lampen im Reinraum tropfenförmig gestaltet, um den Einfluss der Lampen auf die Luftströmung zu reduzieren.
(3.) Lücken zwischen Wänden
Bei Lücken zwischen Trennwänden mit unterschiedlichen Sauberkeitsanforderungen oder zwischen Trennwänden und Decken kann Staub aus dem Bereich mit geringen Sauberkeitsanforderungen in den angrenzenden Bereich mit hohen Sauberkeitsanforderungen übertragen werden.
(4) Abstand zwischen der Maschine und dem Boden oder der Wand
Wenn der Abstand zwischen der Maschine und dem Boden oder der Wand sehr klein ist, entstehen Rückprallturbulenzen. Lassen Sie daher einen Abstand zwischen dem Gerät und der Wand und heben Sie die Maschine an, um zu vermeiden, dass die Maschine den Boden direkt berührt.
Beitragszeit: 05.02.2025