Die Chipausbeute in der Chipherstellung hängt eng mit der Größe und Anzahl der auf dem Chip abgelagerten Luftpartikel zusammen. Eine gute Luftstromführung kann Staubpartikel aus dem Reinraum ableiten und dessen Sauberkeit gewährleisten. Die Luftstromführung im Reinraum spielt somit eine entscheidende Rolle für die Chipausbeute. Die Ziele der Luftstromführung im Reinraum sind: Reduzierung oder Beseitigung von Wirbelströmen im Strömungsfeld, um die Ansammlung schädlicher Partikel zu vermeiden; Aufrechterhaltung eines angemessenen positiven Druckgradienten zur Vermeidung von Kreuzkontaminationen.
Nach dem Reinraumprinzip wirken auf Partikel unter anderem folgende Kräfte: Massenkraft, Molekularkraft, Anziehung zwischen Partikeln, Luftströmungskraft usw.
Luftstromstärke: Bezieht sich auf die Kraft des Luftstroms, die durch Zu- und Abluft, thermische Konvektion, künstliche Bewegung und andere Luftströme mit einer bestimmten Strömungsrate zum Transport von Partikeln entsteht. Für die Steuerung der Reinraum-Umwelttechnologie ist die Luftstromstärke der wichtigste Faktor.
Experimente haben gezeigt, dass Partikel bei Luftströmungen dem Luftstrom mit nahezu identischer Geschwindigkeit folgen. Der Zustand der Partikel in der Luft wird durch die Luftstromverteilung bestimmt. Die Haupteffekte des Luftstroms auf Partikel in Innenräumen sind: Zuluftstrom (einschließlich Primär- und Sekundärluftstrom), Luftstrom und thermische Konvektion durch gehende Personen sowie die Auswirkungen des Luftstroms auf Partikel durch Prozessabläufe und Industrieanlagen. Unterschiedliche Luftzufuhrmethoden, Geschwindigkeitsschnittstellen, Bediener und Industrieanlagen, induzierte Phänomene usw. in Reinräumen sind allesamt Faktoren, die den Sauberkeitsgrad beeinflussen.
1. Einfluss der Luftzufuhrmethode
(1) Luftzufuhrgeschwindigkeit
Um einen gleichmäßigen Luftstrom zu gewährleisten, muss die Luftzufuhrgeschwindigkeit im Reinraum mit unidirektionaler Strömung gleichmäßig sein. Die Totzone auf der Luftzufuhroberfläche muss klein sein. Und auch der Druckabfall im HEPA-Filter muss gleichmäßig sein.
Die Luftzufuhrgeschwindigkeit ist gleichmäßig, d. h. die Ungleichmäßigkeit des Luftstroms wird auf ±20 % begrenzt.
Es gibt weniger Totraum auf der Luftzufuhrfläche: Nicht nur die ebene Fläche des Hepa-Rahmens sollte reduziert werden, sondern, was noch wichtiger ist, es sollte eine modulare FFU verwendet werden, um den redundanten Rahmen zu vereinfachen.
Um sicherzustellen, dass der Luftstrom vertikal und unidirektional ist, ist auch die Auswahl des Druckabfalls des Filters sehr wichtig und es ist erforderlich, dass der Druckverlust innerhalb des Filters nicht verzerrt wird.
(2) Vergleich zwischen FFU-System und Axialventilatorsystem
FFU ist eine Luftversorgungseinheit mit Ventilator und HEPA-Filter. Der Radialventilator der FFU saugt die Luft an und wandelt den dynamischen Druck im Luftkanal in statischen Druck um. Der HEPA-Filter bläst die Luft gleichmäßig aus. Der Zuluftdruck an der Decke ist Unterdruck. Dadurch gelangt beim Filterwechsel kein Staub in den Reinraum. Versuche 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 die Luftstromorganisation im Reinraum verbessern.
(3) Einfluss der FFU-eigenen Struktur
FFU besteht hauptsächlich aus Lüftern, Filtern, Luftführungen und weiteren Komponenten. Der HEPA-Filter ist die wichtigste Garantie für die erforderliche Sauberkeit im Reinraum. Das Filtermaterial beeinflusst auch die Gleichmäßigkeit des Strömungsfeldes. Durch Hinzufügen eines rauen Filtermaterials oder einer Strömungsplatte zum Filterauslass lässt sich das Auslassströmungsfeld leicht vergleichmäßigen.
2. Einfluss der Geschwindigkeitsschnittstelle bei unterschiedlicher Sauberkeit
Im selben Reinraum, zwischen dem Arbeitsbereich und dem Nicht-Arbeitsbereich mit vertikaler unidirektionaler Strömung, tritt aufgrund der unterschiedlichen Luftgeschwindigkeit an der HEPA-Box an der Schnittstelle ein gemischter Wirbeleffekt auf, der zu einer turbulenten Luftströmungszone wird. Die Intensität der Luftturbulenzen ist besonders stark, und Partikel können auf die Oberfläche der Gerätemaschine übertragen werden und die Geräte und Wafer verunreinigen.
3. Auswirkungen auf Personal und Ausrüstung
Wenn der Reinraum leer ist, entspricht die Luftströmung im Raum im Allgemeinen den Konstruktionsanforderungen. Sobald Geräte den Reinraum betreten, sich Personen bewegen und Produkte transportiert werden, treten zwangsläufig Hindernisse für die Luftströmung auf, wie beispielsweise scharfe Spitzen, die aus der Maschine herausragen. An Ecken und Kanten wird das Gas umgeleitet und es entsteht ein turbulenter Strömungsbereich. Die Flüssigkeit in diesem Bereich kann vom einströmenden Gas nicht leicht abtransportiert werden, was zu Verschmutzung führt.
Gleichzeitig erwärmt sich die Oberfläche der mechanischen Ausrüstung durch den Dauerbetrieb. Der Temperaturgradient führt zu einem Reflow-Bereich in der Nähe der Maschine, der die Partikelansammlung im Reflow-Bereich verstärkt. Gleichzeitig führt die hohe Temperatur dazu, dass die Partikel leicht entweichen. Dieser Doppeleffekt verstärkt die vertikale Schichtung. Die Kontrolle der Strahlreinheit wird erschwert. Staub von Bedienern im Reinraum kann in diesen Reflow-Bereichen leicht an den Wafern haften bleiben.
4. Einfluss des Rückluftbodens
Wenn der Widerstand der durch den Boden strömenden Rückluft unterschiedlich ist, entsteht ein Druckunterschied, der dazu führt, dass die Luft in Richtung des geringen Widerstands strömt und kein gleichmäßiger Luftstrom erreicht wird. Die derzeit gängige Konstruktionsmethode ist die Verwendung eines Doppelbodens. Wenn das Öffnungsverhältnis des Doppelbodens 10 % beträgt, kann die Luftströmungsgeschwindigkeit auf der Arbeitshöhe im Innenbereich gleichmäßig verteilt werden. Darüber hinaus sollte den Reinigungsarbeiten besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden, um die Verschmutzungsquelle auf dem Boden zu reduzieren.
5. Induktionsphänomen
Das sogenannte Induktionsphänomen bezeichnet das Phänomen, dass ein Luftstrom entgegen der gleichmäßigen Strömung entsteht. Dadurch wird Staub, der im Raum entsteht oder in angrenzenden kontaminierten Bereichen entsteht, auf die windzugewandte Seite gepumpt, wodurch der Wafer kontaminiert wird. Mögliche induzierte Phänomene sind:
(1) Blindplatte
In einem Reinraum mit vertikaler Einwegströmung gibt es aufgrund der Fugen an der Wand im Allgemeinen große Blindplatten, die eine turbulente Strömung und lokale Rückströmung erzeugen.
(2) Lampen
Beleuchtungskörper in Reinräumen haben einen größeren Einfluss. Da die Wärme der Leuchtstofflampe den Luftstrom ansteigen lässt, entstehen durch die Leuchtstofflampe keine Turbulenzen. Im Allgemeinen sind die Lampen in Reinräumen tropfenförmig gestaltet, um den Einfluss der Lampen auf die Luftstromorganisation zu reduzieren.
(3) Lücken zwischen Wänden
Bei Zwischenräumen zwischen Trennwänden oder Decken mit unterschiedlichen Sauberkeitsanforderungen kann Staub aus Bereichen mit geringen Sauberkeitsanforderungen in angrenzende Bereiche mit hohen Sauberkeitsanforderungen übertragen werden.
(4) Der Abstand zwischen der mechanischen Ausrüstung und dem Boden oder der Wand
Wenn der Abstand zwischen der mechanischen Ausrüstung und dem Boden oder der Wand klein ist, treten Rückprallturbulenzen auf. Lassen Sie daher einen Abstand zwischen der Ausrüstung und der Wand und heben Sie die Maschinenplattform an, um direkten Kontakt mit dem Boden zu vermeiden.
Beitragszeit: 02.11.2023