Tingkat hasil produksi chip dalam industri manufaktur IC sangat berkaitan dengan ukuran dan jumlah partikel udara yang menempel pada chip. Pengaturan aliran udara yang baik dapat membawa partikel yang dihasilkan oleh sumber debu menjauh dari ruang bersih untuk memastikan kebersihan ruang bersih, artinya, pengaturan aliran udara di ruang bersih memainkan peran penting dalam tingkat hasil produksi IC. Desain pengaturan aliran udara di ruang bersih perlu mencapai tujuan berikut: mengurangi atau menghilangkan arus eddy di medan aliran untuk menghindari penahanan partikel berbahaya; mempertahankan gradien tekanan positif yang sesuai untuk mencegah kontaminasi silang.
Gaya aliran udara
Menurut prinsip ruang bersih, gaya-gaya yang bekerja pada partikel meliputi gaya massa, gaya molekuler, gaya tarik menarik antar partikel, gaya aliran udara, dan lain sebagainya.
Gaya aliran udara: mengacu pada gaya aliran udara yang disebabkan oleh aliran udara masuk, aliran udara balik, aliran udara konveksi termal, pengadukan buatan, dan aliran udara lainnya dengan laju aliran tertentu untuk membawa partikel. Untuk pengendalian teknis lingkungan ruang bersih, gaya aliran udara adalah faktor terpenting.
Percobaan telah menunjukkan bahwa dalam pergerakan aliran udara, partikel mengikuti pergerakan aliran udara dengan kecepatan yang hampir sama. Keadaan partikel di udara ditentukan oleh distribusi aliran udara. Aliran udara yang memengaruhi partikel di dalam ruangan terutama meliputi: aliran udara pasokan (termasuk aliran udara primer dan aliran udara sekunder), aliran udara dan aliran udara konveksi termal yang disebabkan oleh orang yang berjalan, dan aliran udara yang disebabkan oleh operasi proses dan peralatan industri. Metode pasokan udara yang berbeda, antarmuka kecepatan, operator dan peralatan industri, serta fenomena yang ditimbulkan di ruang bersih semuanya merupakan faktor yang memengaruhi tingkat kebersihan.
Faktor-faktor yang memengaruhi pengaturan aliran udara
1. Pengaruh metode pasokan udara
(1). Kecepatan pasokan udara
Untuk memastikan aliran udara yang seragam, kecepatan pasokan udara harus seragam di ruang bersih searah; zona mati permukaan pasokan udara harus kecil; dan penurunan tekanan di ULPA juga harus seragam.
Kecepatan pasokan udara seragam: artinya, ketidakseragaman aliran udara dikendalikan dalam batas ±20%.
Mengurangi zona mati pada permukaan pasokan udara: tidak hanya luas bidang rangka ULPA yang harus dikurangi, tetapi yang lebih penting, FFU modular harus diadopsi untuk menyederhanakan rangka redundan.
Untuk memastikan aliran udara searah vertikal, pemilihan penurunan tekanan pada filter juga sangat penting, yang mengharuskan kehilangan tekanan di dalam filter tidak boleh menyimpang.
(2). Perbandingan antara sistem FFU dan sistem kipas aliran aksial
FFU adalah unit pasokan udara dengan kipas dan filter (ULPA). Setelah udara dihisap oleh kipas sentrifugal FFU, tekanan dinamis diubah menjadi tekanan statis di saluran udara dan ditiup keluar secara merata oleh ULPA. Tekanan pasokan udara di langit-langit adalah tekanan negatif, sehingga tidak ada debu yang akan bocor ke ruang bersih saat filter diganti. Percobaan telah menunjukkan bahwa sistem FFU lebih unggul daripada sistem kipas aliran aksial dalam hal keseragaman keluaran udara, paralelisme aliran udara, dan indeks efisiensi ventilasi. Hal ini karena paralelisme aliran udara sistem FFU lebih baik. Penggunaan sistem FFU dapat membuat aliran udara di ruang bersih lebih teratur.
(3). Pengaruh struktur internal FFU
FFU (Fluorescence Flow Unit) terutama terdiri dari kipas, filter, perangkat pengarah aliran udara, dan komponen lainnya. Filter efisiensi ultra tinggi (ULPA) adalah jaminan terpenting apakah ruang bersih dapat mencapai tingkat kebersihan yang dibutuhkan sesuai desain. Material filter juga akan memengaruhi keseragaman medan aliran. Ketika material filter kasar atau pelat aliran laminar ditambahkan ke saluran keluar filter, medan aliran keluar dapat dengan mudah dibuat seragam.
2. Dampak antarmuka kecepatan berbeda terhadap kebersihan
Di dalam ruang bersih yang sama, antara area kerja dan area non-kerja dengan aliran searah vertikal, karena perbedaan kecepatan udara di outlet ULPA, efek pusaran campuran akan dihasilkan di antarmuka, dan antarmuka ini akan menjadi zona aliran udara turbulen dengan intensitas turbulensi udara yang sangat tinggi. Partikel dapat berpindah ke permukaan peralatan dan mencemari peralatan serta wafer.
3. Dampak dari staf dan peralatan
Saat ruang bersih kosong, karakteristik aliran udara di dalam ruangan umumnya memenuhi persyaratan desain. Setelah peralatan memasuki ruang bersih, pergerakan personel, dan pengiriman produk, akan ada hambatan yang tak terhindarkan terhadap pengaturan aliran udara. Misalnya, di sudut atau tepi peralatan yang menonjol, gas akan dialihkan membentuk zona turbulen, dan fluida di zona tersebut tidak mudah terbawa oleh gas, sehingga menyebabkan polusi. Pada saat yang sama, permukaan peralatan akan memanas karena pengoperasian terus menerus, dan gradien suhu akan menyebabkan zona reflow di dekat mesin, yang akan meningkatkan akumulasi partikel di zona reflow. Pada saat yang sama, suhu tinggi akan dengan mudah menyebabkan partikel terlepas. Efek ganda ini memperburuk kesulitan dalam mengendalikan kebersihan laminar vertikal secara keseluruhan. Debu dari operator di ruang bersih sangat mudah menempel pada wafer di zona reflow ini.
4. Pengaruh lantai udara balik
Ketika hambatan udara balik yang melewati lantai berbeda, akan timbul perbedaan tekanan, sehingga udara akan mengalir ke arah dengan hambatan yang lebih rendah, dan aliran udara yang seragam tidak akan tercapai. Metode desain yang populer saat ini adalah menggunakan lantai yang ditinggikan. Ketika tingkat bukaan lantai yang ditinggikan adalah 10%, kecepatan aliran udara pada ketinggian kerja ruangan dapat terdistribusi secara merata. Selain itu, perhatian ketat harus diberikan pada pekerjaan pembersihan untuk mengurangi sumber polusi lantai.
5. Fenomena induksi
Yang disebut fenomena induksi mengacu pada fenomena di mana aliran udara yang berlawanan arah dengan aliran seragam dihasilkan, dan debu yang dihasilkan di dalam ruangan atau debu di area terkontaminasi yang berdekatan terinduksi ke sisi hulu, sehingga debu tersebut dapat mengkontaminasi chip. Berikut adalah beberapa kemungkinan fenomena induksi:
(1). Pelat buta
Di dalam ruang bersih dengan aliran searah vertikal, karena adanya sambungan pada dinding, umumnya terdapat pelat penutup besar yang akan menghasilkan turbulensi pada aliran balik lokal.
(2). Lampu
Perlengkapan pencahayaan di ruang bersih akan memiliki dampak yang lebih besar. Karena panas dari lampu neon menyebabkan aliran udara naik, tidak akan ada area turbulen di bawah lampu neon. Umumnya, lampu di ruang bersih dirancang berbentuk tetesan air mata untuk mengurangi dampak lampu terhadap pengaturan aliran udara.
(3.) Celah di antara dinding
Ketika terdapat celah antara partisi dengan tingkat kebersihan yang berbeda atau antara partisi dan langit-langit, debu dari area dengan persyaratan kebersihan rendah dapat berpindah ke area yang berdekatan dengan persyaratan kebersihan tinggi.
(4). Jarak antara mesin dan lantai atau dinding
Jika jarak antara mesin dan lantai atau dinding sangat kecil, hal itu akan menyebabkan turbulensi pantulan. Oleh karena itu, sisakan jarak antara peralatan dan dinding serta angkat mesin agar mesin tidak menyentuh tanah secara langsung.
Waktu posting: 05 Februari 2025