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卓凱鑫提升：***潔凈室設(shè)計應(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過濾器功率的進步級，對有關(guān)規(guī)范、導(dǎo)則等提出的引薦或參考值是不是偏于保存，已有不少評論;FFU在運用中大家憂慮的噪音、損壞修理等疑問已在實踐中得到解決，跟著FFU的不斷改進，對是不是選用FFU回風(fēng)體系也是個熱門：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、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、對等的流線，但會遭到技能設(shè)備安置和方位改變及人員活動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)自凈時刻(康復(fù)時刻)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的間歇性對流氣流或人及設(shè)備的移動等都會形成潔凈度的惡化，康復(fù)到本來潔凈度的自凈時刻決定于氣流速度;對自凈時刻的操控需求取決于此刻刻構(gòu)造內(nèi)(惡化的潔凈度下)，對產(chǎn)品出產(chǎn)的質(zhì)量及成品率影響的承受能力;
(4)末級過濾器的功率：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)濟性思考：過大的氣流速度形成出資及運轉(zhuǎn)費用的添加，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)對潔凈度需求低的***潔凈室，有時換氣次數(shù)決定于室內(nèi)排熱的需求。
以上要素，皆很難量化，只能剖析對比并估量。因而在工程運用中，對***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)，因為其氣流速度難于測準(zhǔn);亦有用末級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;對制藥廠只列ISO5級氣流速度>0.2m/s，對ISO6～8級皆未列出參考值。
2、(M)指混合流，N指非單向流;*指對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)威機構(gòu)以為僅適用于半導(dǎo)體工廠。因為詳細(xì)狀況改變較大，有的經(jīng)驗值也許已不合適當(dāng)時的室內(nèi)塵源操控辦法及過濾器功率進步的狀況。
2.2對有關(guān)引薦或參考值的評論
這些年不少人通過實驗以為這些引薦或參考值過于保存，其觀點可概括為：
(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低于對流性能;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。因而，***潔凈室的理想自凈時刻Tr=體積/流率，到必定值后因為污染物的再卷進，再增大氣流速度，實踐的Tr并不再有顯著的削減。
(2)末級過濾器的功率對潔凈度的影響是值得起留意的。有的氣流速度/換氣次數(shù)引薦或參考值對末級過濾器功率進步的要素通常沒作思考。當(dāng)時HEPA/ULPA的功率從99.67%、99.99%、99.999%、99.9995%直至8個9以上都可挑選。其功率對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，末級過濾器功率的改變對潔凈度影響甚微，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，末級過濾器功率的變速器改變，對潔凈度的影響增大。
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)進末過濾器前的含塵濃度1.75×106個/m3
室內(nèi)發(fā)作量:G1=350個/m3.min
G2=3500個/m3.min
G3=35000個/m3.min
G4=350000個/m3.min
新風(fēng)量關(guān)于全空氣量的比率0.03
當(dāng)時有的IC工廠其ISO5級(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)報導(dǎo)，當(dāng)時IEST對***潔凈室內(nèi)氣流速度引薦值的下限有所下降，如：
≤ISO5級：氣流速度0.2～0.5m/s;
ISO6級或5級(非單向流);換氣次數(shù)>200次/h;
ISO7級：換氣次數(shù)20～200次/h;
ISO8級：換氣次數(shù)2～20次/h;

三.FFU體系的運用
3.1當(dāng)時FFU的狀況
FFU在運用壽命及保護上現(xiàn)已實踐證明無可憂慮。當(dāng)時其改進首要是：
(1)采納均流及削減噪音的辦法，噪音可在50db以內(nèi);
(2)電動機選用DC/EC(電子整流電機)，以耗較原溝通電機節(jié)省近50%，因為小風(fēng)機所用小容量(功率<1/2HP)的溝通電機，通常皆為電容分相式或隱極式，其功率僅40%擺布，而DC/EC電機的功率可達75～80%;在調(diào)速操控上可每臺獨自的以過濾器降壓進行操控以節(jié)省能耗，但當(dāng)時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
3.2.1通常評估
優(yōu)點：
(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***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過濾器的阻力(在初阻力時)，一共應(yīng)操控在165Pa擺布，以滿意運轉(zhuǎn)時*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)機體系，這即是下降了FFU體系的概括優(yōu)點。
(2)選用DC/EC電機后，單位風(fēng)量的能耗也許比當(dāng)時通常大型離心風(fēng)機的會集體系為低，但已有研討指出，比選用改進后的大型軸流風(fēng)機的回風(fēng)體系的能耗仍是要高。因而需求留意大型軸流風(fēng)機的功率進步及其體系的阻力下降的要素。
(3)通常FFU體系因為單位風(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)狀況下的評估
(1)FFU用于老建筑物改形成***潔凈室時，其概括經(jīng)濟性通常通?？扇?。
(2)潔凈度需求嚴(yán)的***潔凈室，末級過濾器滿布率100%時，對大的體系選用FFU，當(dāng)時仍是不經(jīng)濟的;對小體系有意義作詳細(xì)比較。
(3)對潔凈度需求不甚嚴(yán)的***潔凈室，末級過濾器滿布率≤40%時對大體系概括經(jīng)濟性通常相差不多，但對IC工廠而言FFU體系的靈活性是首要的，因而當(dāng)時IC工廠對過濾器滿布率≤40%時，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)識到，因而，AMC的操控已由議論轉(zhuǎn)到需求實施。
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對當(dāng)時的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數(shù)，但對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下一工序通常也許是污染物，而園片加工工序當(dāng)時已多于300多個獨立工序，對AMC操控目標(biāo)的斷定更是雜亂。因而，IC出產(chǎn)對AMC的操控，對不一樣的產(chǎn)品、不一樣的技能、不一樣的工序及不一樣的技能資料會有不一樣的需求，對各種污染物質(zhì)的需求當(dāng)時總的說法是操控在亞pptm～1000pptm間。
4.2AMC操控的實施狀況
對線寬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)廠則并未進行操控，首要在于經(jīng)濟效果的衡量上，有關(guān)詳細(xì)操控需求及辦法報導(dǎo)甚少見，也許是因為保密的緣由，但一點能夠必定，只能在部分環(huán)境內(nèi)進行操控。
為滿意φ300mm園片，<0.15mm線寬的加工需求，這些年對AMC操控，要點在以下三方面開展工作：
(1)準(zhǔn)確的丈量技能及規(guī)范測試辦法的樹立。因為這是把握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，對園片進行阻隔。因而，早已對設(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此污染物的去掉辦法進行研制，并不斷改進中;
(3)操控AMC的過濾器。
這些年尤其是近2～3年來，對操控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廠運用較多;
b.多孔聚四氟乙稀(ePTFE)過濾器，為薄膜構(gòu)造，報價比a要高出十倍擺布。
當(dāng)時運用尚不多，正在開發(fā)下一代的。
B.化學(xué)過濾器
當(dāng)時已推出的化學(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，報價尚較高;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)報導(dǎo)，φ300mm園片加工除二條實驗出產(chǎn)線外，已有四條出產(chǎn)線(德國一條、美國一條、中國臺灣二條)開端運轉(zhuǎn)，對AMC的操控狀況，當(dāng)然不詳，但***潔凈室環(huán)境為ISO5～6級，對***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。