Die Chipausbeute in der Chipherstellungsindustrie hängt eng mit der Größe und Anzahl der auf dem Chip abgelagerten Luftpartikel zusammen. Eine gute Organisation des Luftstroms kann Partikel aus Staubquellen aus dem Reinraum entfernen und die Sauberkeit des Reinraums gewährleisten. Das heißt, die Organisation der Luftströmung im Reinraum spielt eine entscheidende Rolle für die Ausbeute der Chipproduktion. Die bei der Gestaltung der Luftströmungsorganisation in Reinräumen zu erreichenden Ziele sind: Reduzierung oder Eliminierung von Wirbelströmen im Strömungsfeld, um die Rückhaltung schädlicher Partikel zu vermeiden; um einen angemessenen Überdruckgradienten aufrechtzuerhalten, um Kreuzkontaminationen zu verhindern.
Nach dem Reinraumprinzip umfassen die auf Partikel wirkenden Kräfte Massenkraft, Molekularkraft, Anziehung zwischen Partikeln, Luftströmungskraft usw.
Luftströmungskraft: bezieht sich auf die Kraft der Luftströmung, die durch Zu- und Rückluftströmung, thermische Konvektionsluftströmung, künstliche Bewegung und andere Luftströmungen mit einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit zum Transport von Partikeln verursacht wird. Für die Steuerung der Reinraum-Umwelttechnik ist die Luftströmungskraft der wichtigste Faktor.
Experimente haben gezeigt, dass Partikel bei der Bewegung des Luftstroms dem Luftstrom fast genau mit der gleichen Geschwindigkeit folgen. Der Zustand der Partikel in der Luft wird durch die Luftströmungsverteilung bestimmt. Zu den Hauptauswirkungen des Luftstroms auf Partikel in Innenräumen gehören: Zuluftstrom (einschließlich Primärluftstrom und Sekundärluftstrom), Luftstrom und thermischer Konvektionsluftstrom, der durch das Gehen von Menschen verursacht wird, sowie die Auswirkungen des Luftstroms auf Partikel, die durch Prozessabläufe und Industrieanlagen verursacht werden. Unterschiedliche Luftversorgungsmethoden, Geschwindigkeitsschnittstellen, Bediener und Industrieanlagen, induzierte Phänomene usw. in Reinräumen sind Faktoren, die den Reinheitsgrad 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 der Druckabfall im Hepa-Filter muss ebenfalls gleichmäßig sein.
Die Luftzufuhrgeschwindigkeit ist gleichmäßig, d. h. die Ungleichmäßigkeit des Luftstroms wird innerhalb von ±20 % kontrolliert.
Es gibt weniger Totraum auf der Luftzufuhroberfläche: Nicht nur sollte die ebene Fläche des Hepa-Rahmens reduziert werden, sondern, was noch wichtiger ist, sollte modulare FFU verwendet werden, um den redundanten Rahmen zu vereinfachen.
Um sicherzustellen, dass der Luftstrom vertikal und unidirektional ist, ist auch die Wahl des Druckabfalls des Filters sehr wichtig und es ist erforderlich, dass der Druckverlust innerhalb des Filters nicht beeinflusst werden darf.
(2) Vergleich zwischen FFU-System und Axialventilatorsystem
FFU ist eine Luftversorgungseinheit mit Ventilator und Hepa-Filter. Die Luft wird vom Radialventilator des FFU angesaugt und wandelt den dynamischen Druck im Luftkanal in statischen Druck um. Es wird durch den Hepa-Filter gleichmäßig ausgeblasen. Der Luftzufuhrdruck an der Decke ist Unterdruck. Dadurch gelangt beim Filterwechsel kein Staub in den Reinraum. Experimente haben gezeigt, dass das FFU-System dem Axialventilatorsystem hinsichtlich der Gleichmäßigkeit des Luftauslasses, der Parallelität des Luftstroms und des Lüftungseffizienzindex überlegen ist. Dies liegt daran, dass die Luftströmungsparallelität des FFU-Systems besser ist. Der Einsatz des FFU-Systems kann die Luftströmungsorganisation im Reinraum verbessern.
(3) Einfluss der FFU-eigenen Struktur
FFU besteht hauptsächlich aus Ventilatoren, Filtern, Luftführungen und anderen Komponenten. Der Hepa-Filter ist die wichtigste Garantie dafür, dass Reinräume die vom Design geforderte Reinheit erreichen. Auch das Material des Filters beeinflusst die Gleichmäßigkeit des Strömungsfeldes. Wenn dem Filterauslass ein raues Filtermaterial oder eine Strömungsplatte hinzugefügt wird, kann das Auslassströmungsfeld leicht gleichmäßiger gemacht werden.
2. Einfluss der Geschwindigkeitsschnittstelle auf unterschiedliche Sauberkeit
Im selben Reinraum, zwischen dem Arbeitsbereich und dem Nicht-Arbeitsbereich mit vertikaler, unidirektionaler Strömung, entsteht aufgrund der unterschiedlichen Luftgeschwindigkeit an der Hepa-Box ein gemischter Wirbeleffekt an der Grenzfläche, und diese Grenzfläche wird turbulent Luftströmungszone. 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, entsprechen die Luftströmungseigenschaften im Raum im Allgemeinen den Designanforderungen. Sobald die Ausrüstung den Reinraum betritt, sich Menschen bewegen und Produkte transportiert werden, gibt es zwangsläufig Hindernisse für die Organisation des Luftstroms, wie zum Beispiel scharfe Spitzen, die aus der Maschine der Ausrüstung herausragen. An den Ecken oder Kanten wird das Gas umgelenkt und bildet einen turbulenten Strömungsbereich, und die Flüssigkeit in diesem Bereich wird vom einströmenden Gas nicht leicht weggetragen, was zu einer Verschmutzung führt.
Gleichzeitig wird die Oberfläche der mechanischen Ausrüstung durch den kontinuierlichen Betrieb erhitzt, und der Temperaturgradient führt zu einem Reflow-Bereich in der Nähe der Maschine, was die Ansammlung von Partikeln im Reflow-Bereich erhöht. Gleichzeitig führt die hohe Temperatur dazu, dass die Partikel leicht entweichen. Der Doppeleffekt intensiviert die gesamte vertikale Ebene. Die Schwierigkeit, die Sauberkeit von Wasserläufen zu kontrollieren. Staub von Bedienern im Reinraum kann in diesen Reflow-Bereichen leicht an den Wafern haften.
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 die Richtung mit geringem Widerstand strömt und kein gleichmäßiger Luftstrom erzielt wird. Die derzeit gängige Designmethode ist die Verwendung eines erhöhten Bodens. Wenn das Öffnungsverhältnis des Doppelbodens 10 % beträgt, kann die Luftströmungsgeschwindigkeit gleichmäßig auf der Arbeitshöhe im Innenbereich verteilt werden. Darüber hinaus sollte den Reinigungsarbeiten strenge Aufmerksamkeit gewidmet werden, um die Verschmutzungsquelle auf dem Boden zu reduzieren.
5. Induktionsphänomen
Das sogenannte Induktionsphänomen bezieht sich auf das Phänomen der Erzeugung eines Luftstroms in entgegengesetzter Richtung zur gleichmäßigen Strömung, wodurch im Raum erzeugter Staub oder Staub in angrenzenden kontaminierten Bereichen auf der windzugewandten Seite induziert wird, wodurch der Staub den Wafer kontaminiert. Zu den möglichen induzierten Phänomenen gehören:
(1) Blindplatte
In einem Reinraum mit vertikaler Einwegströmung sind aufgrund der Fugen an der Wand im Allgemeinen große Blindplatten vorhanden, die eine turbulente Strömung und einen lokalen Rückfluss erzeugen.
(2) Lampen
Beleuchtungskörper in Reinräumen haben eine größere Wirkung. Da die Wärme der Leuchtstofflampe dazu führt, dass der Luftstrom ansteigt, wird die Leuchtstofflampe nicht zu einem turbulenten Bereich. Im Allgemeinen sind die Lampen in Reinräumen tropfenförmig gestaltet, um den Einfluss der Lampen auf die Luftstromorganisation zu verringern.
(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 Spalt zwischen der mechanischen Ausrüstung und dem Boden oder der Wand klein ist, kommt es zu Rückprallturbulenzen. Lassen Sie daher einen Abstand zwischen Gerät und Wand und heben Sie die Maschinenplattform an, um direkten Kontakt mit dem Boden zu vermeiden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 02.11.2023