IC 제조 산업에서 칩 수율은 칩에 증착되는 공기 입자의 크기와 수와 밀접한 관련이 있습니다. 적절한 기류 관리는 먼지원에서 발생하는 입자를 클린룸에서 제거하여 클린룸의 청결을 유지할 수 있도록 합니다. 즉, 클린룸의 기류 관리는 IC 생산 수율에 중요한 역할을 합니다. 클린룸의 기류 관리는 다음과 같은 목표를 달성해야 합니다. 유해 입자의 잔류를 방지하기 위해 유동장의 와전류를 줄이거나 제거하고, 교차 오염을 방지하기 위해 적절한 양압 구배를 유지해야 합니다.
기류력
클린룸 원리에 따르면 입자에 작용하는 힘에는 질량력, 분자력, 입자 간의 인력, 기류력 등이 있습니다.
기류력: 입자를 운반하기 위해 일정 유량의 기류, 반송 기류, 열 대류 기류, 인공 교반 기류 등에서 발생하는 기류의 힘을 말합니다. 클린룸 환경의 기술적 제어에 있어 기류력은 가장 중요한 요소입니다.
실험 결과, 기류 이동 시 입자는 거의 동일한 속도로 기류를 따라 이동한다는 것이 밝혀졌습니다. 공기 중 입자의 상태는 기류 분포에 따라 결정됩니다. 실내 입자에 영향을 미치는 기류는 주로 급기 기류(1차 기류 및 2차 기류 포함), 사람의 이동에 따른 기류 및 열 대류 기류, 그리고 공정 및 산업 장비에 의해 발생하는 기류입니다. 다양한 급기 방식, 속도 인터페이스, 작업자 및 산업 장비, 그리고 클린룸에서 발생하는 현상은 모두 청정도에 영향을 미치는 요인입니다.
기류 구성에 영향을 미치는 요인
1. 공기 공급 방식의 영향
(1) 공기 공급 속도
균일한 공기 흐름을 보장하기 위해서는 단방향 클린룸에서 공기 공급 속도가 균일해야 하며, 공기 공급 표면의 사각지대가 작아야 하며, ULPA 내의 압력 강하도 균일해야 합니다.
균일한 공기 공급 속도: 즉, 공기 흐름의 불균일성은 ±20% 이내로 제어됩니다.
공기 공급 표면의 사각지대 감소: ULPA 프레임의 평면 영역을 줄이는 것뿐만 아니라, 더 중요한 것은 모듈식 FFU를 채택하여 중복 프레임을 단순화해야 한다는 것입니다.
수직 단방향 공기 흐름을 보장하기 위해서는 필터의 압력 강하 선택도 매우 중요하며, 필터의 압력 손실이 편차가 없어야 합니다.
(2) FFU 시스템과 축류 팬 시스템의 비교
FFU는 팬과 필터(ULPA)를 갖춘 공기 공급 장치입니다. FFU의 원심 팬으로 흡입된 공기는 덕트 내 동압으로 정압으로 변환되어 ULPA에 의해 고르게 배출됩니다. 천장의 공급 공기 압력은 부압이므로 필터 교체 시 클린룸으로 먼지가 유입되지 않습니다. 실험 결과 FFU 시스템은 공기 배출구 균일도, 기류 평행도, 환기 효율 지수 측면에서 축류 팬 시스템보다 우수한 것으로 나타났습니다. 이는 FFU 시스템의 기류 평행도가 더 우수하기 때문입니다. FFU 시스템을 사용하면 클린룸 내 기류를 더욱 체계적으로 관리할 수 있습니다.
(3) FFU 자체 구조의 영향
FFU는 주로 팬, 필터, 공기 흐름 유도 장치 및 기타 부품으로 구성됩니다. 초고효율 필터인 ULPA는 클린룸이 설계 시 요구되는 청정도를 달성할 수 있는지 여부를 보장하는 가장 중요한 요소입니다. 필터 재질 또한 유동장의 균일성에 영향을 미칩니다. 필터 출구에 거친 필터 재질이나 층류판을 추가하면 출구 유동장을 쉽게 균일하게 만들 수 있습니다.
2. 청결도의 다양한 속도 인터페이스의 영향
동일한 클린룸 내에서 수직 단방향 흐름의 작업 영역과 비작업 영역 사이에서 ULPA 배출구의 공기 속도 차이로 인해 계면에서 혼합 와류 효과가 발생하고, 이 계면은 특히 높은 공기 난류 강도를 갖는 난류 공기 흐름 구역이 됩니다. 입자가 장비 표면으로 전파되어 장비와 웨이퍼를 오염시킬 수 있습니다.
3. 인력 및 장비의 영향
클린룸이 비어 있을 때, 실내 공기 흐름 특성은 일반적으로 설계 요건을 충족합니다. 장비가 클린룸에 진입하고, 인력이 이동하고, 제품이 이송되면 공기 흐름에 장애가 발생할 수밖에 없습니다. 예를 들어, 장비의 돌출된 모서리나 가장자리에서는 가스가 우회하여 난류 영역을 형성하고, 해당 영역 내의 유체는 가스에 의해 쉽게 제거되지 않아 오염을 유발합니다. 동시에, 장비의 연속 작동으로 인해 표면이 가열되고, 온도 구배로 인해 장비 근처에 리플로우 영역이 발생하여 리플로우 영역에 입자가 축적됩니다. 동시에 고온으로 인해 입자가 쉽게 빠져나갑니다. 이러한 이중 효과는 전반적인 수직 층류 청정도 제어의 어려움을 가중시킵니다. 클린룸 작업자의 분진은 이러한 리플로우 영역의 웨이퍼에 매우 쉽게 부착됩니다.
4. 리턴 에어 플로어의 영향
바닥을 통과하는 환기의 저항이 다르면 압력 차이가 발생하여 공기가 저항이 적은 방향으로 흐르게 되어 균일한 기류를 얻을 수 없습니다. 현재 널리 사용되는 설계 방식은 고가 바닥을 사용하는 것입니다. 고가 바닥의 개구율을 10%로 설정하면 작업 높이에 따라 기류 속도가 고르게 분포될 수 있습니다. 또한, 바닥 오염원을 줄이기 위해 청소 작업에 세심한 주의를 기울여야 합니다.
5. 유도 현상
소위 유도 현상은 균일한 기류의 반대 방향으로 기류가 발생하여 실내 또는 인접 오염 구역에서 발생한 분진이 바람의 반대 방향으로 유도되어 칩을 오염시키는 현상을 말합니다. 다음과 같은 유도 현상이 발생할 수 있습니다.
(1) 블라인드 플레이트
수직 단방향 흐름이 있는 청정실에서는 벽의 조인트로 인해 일반적으로 큰 블라인드 플레이트가 있어 국부적 복귀 흐름에 난류를 발생시킵니다.
(2). 램프
클린룸의 조명 기구는 더 큰 영향을 미칩니다. 형광등의 열이 기류를 상승시키므로 형광등 아래에 난류가 발생하지 않습니다. 일반적으로 클린룸의 램프는 기류 구성에 미치는 영향을 줄이기 위해 눈물방울 모양으로 설계됩니다.
(3.) 벽 사이의 틈새
청결도 수준이 서로 다른 칸막이 사이 또는 칸막이와 천장 사이에 틈이 있는 경우, 청결도 요구 사항이 낮은 구역의 먼지가 청결도 요구 사항이 높은 인접한 구역으로 이동할 수 있습니다.
(4) 기계와 바닥 또는 벽 사이의 거리
기계와 바닥 또는 벽 사이의 간격이 매우 작으면 반동 난류가 발생할 수 있습니다. 따라서 장비와 벽 사이에 간격을 두고 기계를 올려 기계가 지면에 직접 닿지 않도록 하십시오.
게시 시간: 2025년 2월 5일