卓凱鑫提升：***潔凈室設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的四大問題

一.***潔凈室的氣流速度/換氣次數(shù)
一直是***潔凈室規(guī)劃中遭到關(guān)注的疑問，跟著***潔凈室污染源的操控效果添加及末級(jí)過濾器功率的進(jìn)步級(jí)，對(duì)有關(guān)規(guī)范、導(dǎo)則等提出的引薦或參考值是不是偏于保存，已有不少評(píng)論;FFU在運(yùn)用中大家憂慮的噪音、損壞修理等疑問已在實(shí)踐中得到解決，跟著FFU的不斷改進(jìn)，對(duì)是不是選用FFU回風(fēng)體系也是個(gè)熱門：懸浮分子污染(AMC)的操控在微電子及IC工業(yè)中已日益提到日程上來，遭到關(guān)注。以下對(duì)這些疑問的狀況分別作概括和剖析。

二.氣流速度
2.1有關(guān)引薦或參考值的運(yùn)用
***潔凈室內(nèi)必定潔凈度下氣流速度的斷定，隨***潔凈室用處等詳細(xì)狀況而異，它不僅受室內(nèi)發(fā)塵量及過濾器功率還受別的要素影響，就工業(yè)***潔凈室而言，影響潔凈度及挑選氣流速度的要素首要是：
(1)室內(nèi)污染源：建筑物組件、人員數(shù)量及操作活動(dòng)、技能設(shè)備、技能資料及技能加工自身等都是塵粒開釋源，根據(jù)詳細(xì)狀況而異，改變很大;
(2)室內(nèi)氣流流型及散布：單向流需求均勻、對(duì)等的流線，但會(huì)遭到技能設(shè)備安置和方位改變及人員活動(dòng)狀況等的干擾形成部分渦流;而非單向流需求充混合，防止死角及溫度分層;
(3)自凈時(shí)刻(康復(fù)時(shí)刻)的操控需求：***潔凈室中事端開釋或帶入污染物或空氣氣流的中止或正常操作時(shí)的間歇性對(duì)流氣流或人及設(shè)備的移動(dòng)等都會(huì)形成潔凈度的惡化，康復(fù)到本來潔凈度的自凈時(shí)刻決定于氣流速度;對(duì)自凈時(shí)刻的操控需求取決于此刻刻構(gòu)造內(nèi)(惡化的潔凈度下)，對(duì)產(chǎn)品出產(chǎn)的質(zhì)量及成品率影響的承受能力;
(4)末級(jí)過濾器的功率：在必定的室內(nèi)發(fā)塵量下，可選用較高功率的過濾器以下降氣流速度;為節(jié)能應(yīng)思考選用較高功率的過濾器，并下降氣流速度，或選用較低功率的過濾器并選用較高的氣流速度，以求流量與阻力的乘積*小;
(5)經(jīng)濟(jì)性思考：過大的氣流速度形成出資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的添加，適宜的氣流速度為以上諸要素合理的概括，過大通常不必要，亦不必定有用果;
(6)對(duì)潔凈度需求低的***潔凈室，有時(shí)換氣次數(shù)決定于室內(nèi)排熱的需求。
以上要素，皆很難量化，只能剖析對(duì)比并估量。因而在工程運(yùn)用中，對(duì)***潔凈室的氣流速度通常參照有關(guān)規(guī)范、導(dǎo)則等的引薦或參考值，再按詳細(xì)狀況估量以上各影響要素進(jìn)行概括思考后斷定。

氣流速度用于單向流***潔凈室;非單向流***潔凈室宜用換氣次數(shù)，因?yàn)槠錃饬魉俣入y于測(cè)準(zhǔn);亦有用末級(jí)過濾滿布率來反映的，可用于各種氣流流型的***潔凈室，通常滿布率100%相關(guān)于流速0.5m/s(100fpm)，25%相關(guān)于0.125m/s(25fpm)。當(dāng)時(shí)有關(guān)規(guī)范、導(dǎo)則等的引薦。
注：1、ISO14644-4關(guān)于氣流速度/換氣次數(shù)是清晰作為參考資料的，表中所列僅適用于微電子及IC工廠;對(duì)制藥廠只列ISO5級(jí)氣流速度>0.2m/s，對(duì)ISO6～8級(jí)皆未列出參考值。
2、(M)指混合流，N指非單向流;*指對(duì)污染源已采納有用的阻隔辦法的潔凈區(qū)。
有關(guān)氣流速度和換氣次數(shù)的引薦或參考值，應(yīng)當(dāng)說是經(jīng)驗(yàn)的反映。如ISO/DIS14664-4提出的數(shù)值皆清晰適用于那類***潔凈室的;IEST的引薦值亦是被一些權(quán)威機(jī)構(gòu)以為僅適用于半導(dǎo)體工廠。因?yàn)樵敿?xì)狀況改變較大，有的經(jīng)驗(yàn)值也許已不合適當(dāng)時(shí)的室內(nèi)塵源操控辦法及過濾器功率進(jìn)步的狀況。
2.2對(duì)有關(guān)引薦或參考值的評(píng)論
這些年不少人通過實(shí)驗(yàn)以為這些引薦或參考值過于保存，其觀點(diǎn)可概括為：
(1)***潔凈室內(nèi)氣流的橫向分散只在甚低的流速下才有也許，單向流在合理的氣流組織下，流速0.05～0.1m/s就滿意帶走污染物，在此流速下亞微米粒子的分散性能遠(yuǎn)低于對(duì)流性能;而大于0.36m/s的氣流速度反而易千百萬渦流，導(dǎo)致污染物的再卷進(jìn)。因而，***潔凈室的理想自凈時(shí)刻Tr=體積/流率，到必定值后因?yàn)槲廴疚锏脑倬磉M(jìn)，再增大氣流速度，實(shí)踐的Tr并不再有顯著的削減。
(2)末級(jí)過濾器的功率對(duì)潔凈度的影響是值得起留意的。有的氣流速度/換氣次數(shù)引薦或參考值對(duì)末級(jí)過濾器功率進(jìn)步的要素通常沒作思考。當(dāng)時(shí)HEPA/ULPA的功率從99.67%、99.99%、99.999%、99.9995%直至8個(gè)9以上都可挑選。其功率對(duì)氣流速度的影響除以上已提及外，以下方面亦值得導(dǎo)致留意，在非單向流狀況下，按衡釋原理的***潔凈室內(nèi)含塵濃度安穩(wěn)公式能夠得出：
(a)室內(nèi)發(fā)塵量較高時(shí)，末級(jí)過濾器功率的改變對(duì)潔凈度影響甚微，因而在這種狀況下，過高的過濾功率是無必要的。
(b)室內(nèi)發(fā)作塵量較低的狀況下，選用低的氣流速度下，末級(jí)過濾器功率的變速器改變，對(duì)潔凈度的影響增大。
以上狀況能夠引證的圖1a～1c看出。

作圖有關(guān)數(shù)據(jù)：
新風(fēng)進(jìn)末過濾器前的含塵濃度1.75×106個(gè)/m3
室內(nèi)發(fā)作量:G1=350個(gè)/m3.min
G2=3500個(gè)/m3.min
G3=35000個(gè)/m3.min
G4=350000個(gè)/m3.min
新風(fēng)量關(guān)于全空氣量的比率0.03
當(dāng)時(shí)有的IC工廠其ISO5級(jí)(0.3μm)的***潔凈室，選用FFU體系,帶ULPA(99.9995%,0.12μm)，出口風(fēng)速為0.38m/s，其滿布率為25%，這樣室內(nèi)均勻氣流速度為0.095m/s，在各有關(guān)引薦或參考值的下限下。此***潔凈室的技能加工在微環(huán)境內(nèi)***潔凈室內(nèi)的人員亦較少，能夠以為***潔凈室內(nèi)發(fā)作較低，這種狀況下選用低的氣流速度也許是可取的。
據(jù)報(bào)導(dǎo)，當(dāng)時(shí)IEST對(duì)***潔凈室內(nèi)氣流速度引薦值的下限有所下降，如：
≤ISO5級(jí)：氣流速度0.2～0.5m/s;
ISO6級(jí)或5級(jí)(非單向流);換氣次數(shù)>200次/h;
ISO7級(jí)：換氣次數(shù)20～200次/h;
ISO8級(jí)：換氣次數(shù)2～20次/h;

三.FFU體系的運(yùn)用
3.1當(dāng)時(shí)FFU的狀況
FFU在運(yùn)用壽命及保護(hù)上現(xiàn)已實(shí)踐證明無可憂慮。當(dāng)時(shí)其改進(jìn)首要是：
(1)采納均流及削減噪音的辦法，噪音可在50db以內(nèi);
(2)電動(dòng)機(jī)選用DC/EC(電子整流電機(jī))，以耗較原溝通電機(jī)節(jié)省近50%，因?yàn)樾★L(fēng)機(jī)所用小容量(功率<1/2HP)的溝通電機(jī)，通常皆為電容分相式或隱極式，其功率僅40%擺布，而DC/EC電機(jī)的功率可達(dá)75～80%;在調(diào)速操控上可每臺(tái)獨(dú)自的以過濾器降壓進(jìn)行操控以節(jié)省能耗，但當(dāng)時(shí)出資回收期尚長而未廣泛選用，通常常用分組群控或悉數(shù)群控。
(3)但FF瓣出口靜壓不能過大，通常選用出口風(fēng)速成0.38m/s，此刻其靜壓通常在250Pa以內(nèi)。
3.2FFU回風(fēng)體系與別的辦法比較的優(yōu)點(diǎn)
3.2.1通常評(píng)估
優(yōu)點(diǎn)：
(1)靈活性大，便于改造;
(2)占用建筑物空間較少;
(3)***潔凈室內(nèi)空氣壓力大于回風(fēng)靜壓室，掃除靜壓室對(duì)***潔凈室污染的也許性。
缺陷：
(1)需求回風(fēng)道悉數(shù)阻力(包含多孔地板、格柵及風(fēng)道)、干表冷器阻力及末級(jí)過濾器的阻力(在初阻力時(shí))，一共應(yīng)操控在165Pa擺布，以滿意運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)*大阻力在250Pa以內(nèi)。因而干表冷器的傳熱面積要較大，回風(fēng)道尺度亦要較大，多孔地板及格柵等的阻力要小，通常作法是：操控干表冷器阻力在50Pa擺布，回風(fēng)道阻力在15Pa以內(nèi)，不然就需求再增設(shè)加壓風(fēng)機(jī)體系，這即是下降了FFU體系的概括優(yōu)點(diǎn)。
(2)選用DC/EC電機(jī)后，單位風(fēng)量的能耗也許比當(dāng)時(shí)通常大型離心風(fēng)機(jī)的會(huì)集體系為低，但已有研討指出，比選用改進(jìn)后的大型軸流風(fēng)機(jī)的回風(fēng)體系的能耗仍是要高。因而需求留意大型軸流風(fēng)機(jī)的功率進(jìn)步及其體系的阻力下降的要素。
(3)通常FFU體系因?yàn)閱挝伙L(fēng)量的能耗較大，因而***潔凈室的冷負(fù)荷亦相應(yīng)添加。
3.2.2詳細(xì)狀況下的評(píng)估
(1)FFU用于老建筑物改形成***潔凈室時(shí)，其概括經(jīng)濟(jì)性通常通?？扇?。
(2)潔凈度需求嚴(yán)的***潔凈室，末級(jí)過濾器滿布率100%時(shí)，對(duì)大的體系選用FFU，當(dāng)時(shí)仍是不經(jīng)濟(jì)的;對(duì)小體系有意義作詳細(xì)比較。
(3)對(duì)潔凈度需求不甚嚴(yán)的***潔凈室，末級(jí)過濾器滿布率≤40%時(shí)對(duì)大體系概括經(jīng)濟(jì)性通常相差不多，但對(duì)IC工廠而言FFU體系的靈活性是首要的，因而當(dāng)時(shí)IC工廠對(duì)過濾器滿布率≤40%時(shí)，選用FFU體系現(xiàn)已遍及。

四.懸浮分子污染(AMC)
4.1AMC的分類及操控需求狀況
AMC作為IC工廠所關(guān)懷的疑問于20年前*先由日本人提出，這些年，IC出產(chǎn)園片直徑已達(dá)φ300mm，技能加工尺度(線寬)已小于0.15μm，在某些加工工序及工序間園片的傳送和寄存環(huán)境中AMC已成為嚴(yán)重影響成品率的疑問，已被明白的認(rèn)識(shí)到，因而，AMC的操控已由議論轉(zhuǎn)到需求實(shí)施。
關(guān)于IC出產(chǎn)，AMC分為A、B、C、D四類，即：
A——酸性物質(zhì)，如Hcl等;
B——堿性物質(zhì)，如NH3等;
C——沸點(diǎn)高于室溫能在光亮外表冷凝的物質(zhì)，首要是碳?xì)浠衔?，某些技能加工環(huán)境中的水蒸汽亦需求思考;
D——摻雜物質(zhì)，能為園片外表吸附或與外表彼此反響的物質(zhì)，如砷、硼、磷等。
AMC對(duì)當(dāng)時(shí)的IC出產(chǎn)其潛在的污染比粒子污染要廣泛多，粒子污染操控只需斷定粒徑及個(gè)數(shù)，但對(duì)AMC操控而言，除了受芯片線寬的減小而改變外，并受技能、技能設(shè)備、技能資料及園片傳送體系等的影響，更有甚者用于某一工序的各種技能資料(化學(xué)品、特種氣體等)在許多狀況下其微量的分子對(duì)下一工序通常也許是污染物，而園片加工工序當(dāng)時(shí)已多于300多個(gè)獨(dú)立工序，對(duì)AMC操控目標(biāo)的斷定更是雜亂。因而，IC出產(chǎn)對(duì)AMC的操控，對(duì)不一樣的產(chǎn)品、不一樣的技能、不一樣的工序及不一樣的技能資料會(huì)有不一樣的需求，對(duì)各種污染物質(zhì)的需求當(dāng)時(shí)總的說法是操控在亞pptm～1000pptm間。
4.2AMC操控的實(shí)施狀況
對(duì)線寬0.25μm的IC出產(chǎn)，通常已常在新風(fēng)處理中設(shè)活性炭過濾器;有關(guān)要害工序以及工序間園片的傳送及寄存，有的出產(chǎn)廠采納了AMC操控，有的出產(chǎn)廠則并未進(jìn)行操控，首要在于經(jīng)濟(jì)效果的衡量上，有關(guān)詳細(xì)操控需求及辦法報(bào)導(dǎo)甚少見，也許是因?yàn)楸Ｃ艿木売?，但一點(diǎn)能夠必定，只能在部分環(huán)境內(nèi)進(jìn)行操控。
為滿意φ300mm園片，<0.15mm線寬的加工需求，這些年對(duì)AMC操控，要點(diǎn)在以下三方面開展工作：
(1)準(zhǔn)確的丈量技能及規(guī)范測(cè)試辦法的樹立。因?yàn)檫@是把握AMC操控的根底，有必要先行;
(2)按往后IC的出產(chǎn)需求，出產(chǎn)線的設(shè)備選用微環(huán)境阻隔，各設(shè)備間園片的傳送選用前開式規(guī)范片盒(FOUPs)體系，對(duì)園片進(jìn)行阻隔。因而，早已對(duì)設(shè)備、FOUPs體系及微環(huán)境所用的資料需求不開釋及吸附有關(guān)懸浮分子污染物的疑問以及對(duì)此污染物的去掉辦法進(jìn)行研制，并不斷改進(jìn)中;
(3)操控AMC的過濾器。
這些年尤其是近2～3年來，對(duì)操控AMC過濾器的開發(fā)及推出有少發(fā)展;
A.不開釋AMC物質(zhì)的HEPA/ULPA;
a.低硼超細(xì)玻璃纖維過濾器，現(xiàn)已在亞洲及歐洲的IC廠運(yùn)用較多;
b.多孔聚四氟乙稀(ePTFE)過濾器，為薄膜構(gòu)造，報(bào)價(jià)比a要高出十倍擺布。
當(dāng)時(shí)運(yùn)用尚不多，正在開發(fā)下一代的。
B.化學(xué)過濾器
當(dāng)時(shí)已推出的化學(xué)過濾器首要是：
a.活性炭過濾器，大多數(shù)是晶粒狀的，有盤片式、蜂窩式等;亦已有活性炭纖維過濾器，具有吸附速度快的特點(diǎn)，報(bào)價(jià)尚較高;還已有晶粒與纖維粘合的過濾器。
b無紡組成織物上浸漬各種功用晶粒(如活性炭、活性鋁，但首要是活性炭)以吸附AMC物質(zhì)。
至今，據(jù)報(bào)導(dǎo)，φ300mm園片加工除二條實(shí)驗(yàn)出產(chǎn)線外，已有四條出產(chǎn)線(德國一條、美國一條、中國臺(tái)灣二條)開端運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)AMC的操控狀況，當(dāng)然不詳，但***潔凈室環(huán)境為ISO5～6級(jí)，對(duì)***潔凈室規(guī)劃較簡單些。能夠看到，往后IC出產(chǎn)，其出產(chǎn)環(huán)境的污染操控要點(diǎn)必然轉(zhuǎn)到技能設(shè)備及園片傳、寄存體系的研制及制作上。

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