Hasil produksi chip dalam industri manufaktur chip sangat berkaitan dengan ukuran dan jumlah partikel udara yang menempel pada chip. Pengaturan aliran udara yang baik dapat menghilangkan partikel yang dihasilkan dari sumber debu dari ruang bersih dan memastikan kebersihan ruang bersih. Dengan kata lain, pengaturan aliran udara di ruang bersih memainkan peran penting dalam hasil produksi chip. Tujuan yang ingin dicapai dalam desain pengaturan aliran udara ruang bersih adalah: mengurangi atau menghilangkan arus pusaran di medan aliran untuk menghindari penahanan partikel berbahaya; mempertahankan gradien tekanan positif yang sesuai untuk mencegah kontaminasi silang.
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 dan keluar, aliran udara konveksi termal, pengadukan buatan, dan aliran udara lainnya dengan laju aliran tertentu untuk membawa partikel. Untuk pengendalian teknologi lingkungan ruang bersih, gaya aliran udara adalah faktor terpenting.
Percobaan telah menunjukkan bahwa dalam pergerakan aliran udara, partikel mengikuti aliran udara dengan kecepatan yang hampir sama persis. Kondisi partikel di udara ditentukan oleh distribusi aliran udara. Pengaruh utama aliran udara terhadap partikel di dalam ruangan 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 dampak aliran udara pada partikel yang disebabkan oleh operasi proses dan peralatan industri. Metode pasokan udara yang berbeda, antarmuka kecepatan, operator dan peralatan industri, fenomena yang ditimbulkan, dll. di ruang bersih semuanya merupakan faktor yang memengaruhi tingkat kebersihan.
1. Pengaruh metode pasokan udara
(1) Kecepatan pasokan udara
Untuk memastikan aliran udara yang seragam, kecepatan pasokan udara di ruang bersih aliran searah harus seragam; zona mati pada permukaan pasokan udara harus kecil; dan penurunan tekanan di dalam filter HEPA juga harus seragam.
Kecepatan aliran udara seragam: artinya, ketidakmerataan aliran udara dikendalikan dalam batas ±20%.
Ruang mati pada permukaan pasokan udara berkurang: tidak hanya luas bidang rangka HEPA yang harus dikurangi, tetapi yang lebih penting, FFU modular harus digunakan untuk menyederhanakan rangka redundan.
Untuk memastikan aliran udara vertikal dan searah, pemilihan penurunan tekanan pada filter juga sangat penting, dan diperlukan agar kehilangan tekanan di dalam filter tidak bias.
(2) Perbandingan antara sistem FFU dan sistem kipas aliran aksial
FFU (Fluorescence Flow Unit) adalah unit pasokan udara dengan kipas dan filter HEPA. Udara dihisap oleh kipas sentrifugal FFU dan mengubah tekanan dinamis menjadi tekanan statis di saluran udara. Udara kemudian ditiup keluar secara merata oleh filter HEPA. Tekanan pasokan udara di langit-langit adalah tekanan negatif. Dengan cara ini, tidak ada debu yang akan bocor ke ruang bersih saat mengganti filter. 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 meningkatkan pengaturan aliran udara di ruang bersih.
(3) Pengaruh struktur internal FFU
FFU (Fluorescence Flow Unit) terutama terdiri dari kipas, filter, pemandu aliran udara, dan komponen lainnya. Filter HEPA adalah jaminan terpenting agar ruang bersih mencapai tingkat kebersihan yang dibutuhkan sesuai desain. Material filter juga akan memengaruhi keseragaman medan aliran. Ketika material filter kasar atau pelat aliran ditambahkan ke saluran keluar filter, medan aliran keluar dapat dengan mudah dibuat seragam.
2. Dampak antarmuka kecepatan dengan tingkat kebersihan yang berbeda
Di dalam ruang bersih yang sama, antara area kerja dan area non-kerja dengan aliran searah vertikal, karena perbedaan kecepatan udara di kotak HEPA, efek pusaran campuran akan terjadi di antarmuka, dan antarmuka ini akan menjadi zona aliran udara turbulen. Intensitas turbulensi udara sangat kuat, dan partikel dapat berpindah ke permukaan mesin peralatan dan mencemari peralatan dan wafer.
3. Dampak pada staf dan peralatan
Saat ruang bersih kosong, karakteristik aliran udara di dalam ruangan umumnya memenuhi persyaratan desain. Namun, begitu peralatan memasuki ruang bersih, orang-orang bergerak, dan produk diangkut, akan ada hambatan yang tak terhindarkan terhadap pengaturan aliran udara, seperti titik-titik tajam yang menonjol dari mesin peralatan. Di sudut atau tepi, gas akan berbelok membentuk area aliran turbulen, dan cairan di area tersebut tidak akan mudah terbawa oleh gas yang masuk, sehingga menyebabkan polusi.
Pada saat yang sama, permukaan peralatan mekanis akan memanas karena pengoperasian terus menerus, dan gradien suhu akan menyebabkan area reflow di dekat mesin, yang meningkatkan akumulasi partikel di area reflow. Pada saat yang sama, suhu tinggi akan dengan mudah menyebabkan partikel terlepas. Efek ganda ini memperparah lapisan vertikal secara keseluruhan. Kesulitan dalam mengendalikan kebersihan aliran juga meningkat. Debu dari operator di ruang bersih dapat dengan mudah menempel pada wafer di area reflow ini.
4. Pengaruh lantai udara balik
Ketika hambatan udara balik yang melewati lantai berbeda, perbedaan tekanan akan terjadi, menyebabkan udara mengalir ke arah hambatan yang lebih kecil, dan aliran udara yang seragam tidak akan diperoleh. Metode desain yang populer saat ini adalah menggunakan lantai yang ditinggikan. Ketika rasio bukaan lantai yang ditinggikan mencapai 10%, kecepatan aliran udara dapat didistribusikan secara merata pada ketinggian kerja di dalam ruangan. Selain itu, perhatian ketat harus diberikan pada pekerjaan pembersihan untuk mengurangi sumber polusi di lantai.
5. Fenomena induksi
Fenomena induksi mengacu pada fenomena terbentuknya aliran udara yang berlawanan arah dengan aliran seragam, yang menginduksi debu yang dihasilkan di dalam ruangan atau debu di area terkontaminasi yang berdekatan ke sisi hulu, sehingga menyebabkan debu tersebut mengkontaminasi wafer. Fenomena induksi yang mungkin terjadi meliputi hal-hal berikut:
(1) Pelat buta
Di ruang bersih dengan aliran satu arah vertikal, karena adanya sambungan pada dinding, umumnya terdapat panel buta besar yang akan menghasilkan aliran turbulen dan 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, lampu neon tidak akan menjadi area turbulen. 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 dinding partisi atau langit-langit dengan persyaratan kebersihan yang berbeda, debu dari area dengan persyaratan kebersihan rendah dapat berpindah ke area yang berdekatan dengan persyaratan kebersihan tinggi.
(4) Jarak antara peralatan mekanik dan lantai atau dinding
Jika jarak antara peralatan mekanik dan lantai atau dinding kecil, turbulensi pantulan akan terjadi. Oleh karena itu, sisakan jarak antara peralatan dan dinding serta tinggikan platform mesin untuk menghindari kontak langsung dengan tanah.
Waktu posting: 02 November 2023