洁净室气流组织的影响因素有哪些？

IC制造业的芯片成品率与沉积在芯片上的空气微粒的大小和数量有着密切的关系。良好的气流组织形式可将发尘源产生的粒子带离洁净室，保证洁净室的洁净度，即洁净室的气流组织对IC生产的成品率起着至关重要的作用。洁净室气流组织的设计需达到的目标是:减少或消除流场中的涡流，以免滞留有害粒子;保持适当的正压梯度，防止交叉污染。

实验证明，在气流运动中，微粒几乎以完全相同的速度跟随气流运动。空气中的微粒状况更是由气流分布决定的。室内微粒所受到的气流的作用主要有:送风气流(包括一次气流和二次气流)、人行走时引起的气流和热对流气流、工艺操作与工业设备引起的气流对微粒的影响等。洁净室不同的送风方式、速度介面，操作人员和工业设备，诱导现象等都是洁净度等级的影响因素。

（1）送风速度

为保证均匀气流，在单向流洁净室中送风速度必须均匀;送风面的死区要小;ULPA内压降也要均匀。

送风速度均匀：即气流的不均匀性控制在±20%以内。

送风面的死区少：不仅要减少安装ULPA框架平面面积，更重要的是采取模数化的FFU以简化多余的框架。

为确保气流垂直单向流，过滤器的压降选择也是很重要的，要求过滤器内的压力损失不能有偏差。

              千级洁净室整体空间气流速度云图 

（2） FFU系统与轴流风机系统的比较

FFU是风机加上过滤器(ULPA)的一个送风单元，空气由 FFU的离心扇吸入后在风道中将动压转换为静压，由ULPA均匀吹出，在天花板上供气压力为负压，这样在更换过滤器时不会有尘埃泄漏到洁净室内。实验证明，FFU系统无论在出风均匀性、气流平行度还是通风效率指数都优于轴流风机系统，这是因为FFU系统的气流平行性较好的缘故，使用FFU系统可使洁净室内气流组织更好。

    FFU送风形式气流模拟速度云图

     高效送风口送风形式气流组织模拟速度云图

（3）FFU自身结构的影响

FFU主要由风机、过滤器、气流导引装置等部件组成，超高效过滤器ULPA是洁净室可否达到设计所需洁净度的最重要的保证，过滤器的材质也会影响流场的均匀度。当在过滤器出口再加上粗糙滤材或加一层流板时，可易使出口流场均匀。

在同一间洁净室内，垂直单向流的工作区与非工作区之间，由于ULPA出口的空气速度有差异，在交界面会产生混合涡旋效应，此界面将变成气流乱流的地带，气紊流强度特别大，微粒可能会传到设备机台的表面而污染了设备和晶片。

                              不同速度界面的影响

洁净室空态时，室内的气流特性一般都能符合设计的要求，一旦有机台设备进入洁净室、人员移动和产品传输时，不可避免存在气流组织的障碍物，如在设备机台突出的尖角或边缘处，气体会分流形成一个紊流区，区内的流体不易被送入气体带走，从而产生污染。

同时，机台设备会因连续运转而表面发热，在机台附近由温度梯度引起回流区，加大了微粒累积在回流区内同时高温又容易使微粒逸散出来，双重效应加剧了全面垂直层流洁净度的控制难度。洁净室中的操作人员的发尘在这些回流区极易附着在晶片上。

                  机台对气流的影响                     设备发热面对气流的影响

设备周边气流分布矢量图

当回风经过地板的阻力不同时,就会产生压力差,从而使空气向阻力小的方向流动,得不到均匀气流,当前流行的设计方式是采用高架地板,当高架地板的开孔率为10%时,可使室内的工作高度内气流速度分布均匀。另外,平时要严格注意清洁工作以减少地板的污染源。

回风地板对气流的影响

千级实验室空间气流组织模拟                   

所谓诱导现象是指产生与均匀流方向相反的气流，把室内发生的尘埃或邻近污染区的尘埃诱导至上风侧，从而可使尘埃污染晶片的现象。可能产生的诱导现象有如下几种:

（1）盲板

在垂直单向流的洁净室内，因墙边接缝的关系，一般有较大的盲板会产生紊流于局部回流。

    盲板对气流的影响

（2）灯具

洁净室内照明灯具会产生较大的影响，由于日光灯发热使气流上升，日光灯下不会成为乱流区，一般洁净室中的灯具都设计成泪滴形以减少灯具对气流组织的影响。

灯具对气流的影响

（3）墙之间的缝隙

当洁净度不同的隔墙与隔墙或与顶棚之间存在有缝隙时，可将洁净度要求低的区域中的尘埃又到邻近洁净度要求高的区域中来。

缝隙对气流的影响

（4）机台设备与地板或墙面的距离

若机台设备与地板或墙面的间隙很小，会引起反弹乱流。因此，要在设备与墙壁间留有空隙并架高机台以避免让机台直接触地。

                        机台触地对气流的影响

洁净室整体气流流线分布图