一.前言

　　潔凈室的氣流速度/換氣次數(shù)有力扭轉，一直是潔凈室設(shè)計中受到關(guān)注
的問題，隨著潔凈室污染源的控制效果增加及末級過濾器效率的
提高等一站式服務，對有關(guān)規(guī)范廣度和深度、導(dǎo)則等提出的推薦或參考值是否偏于保
守，已有不少討論;FFU在應(yīng)用中人們擔(dān)心的噪音引領作用、損壞維修等問
題已在實踐中得到解決加強宣傳，隨著FFU的不斷改進，對是否采用FFU回
風(fēng)系統(tǒng)也是個熱點：懸浮分子污染(AMC)的控制在微電子及IC工業(yè)
中已日益提到日程上來建設，受到關(guān)注在此基礎上。以下對這些問題的情況分別
作歸納和分析。

　　二.氣流速度

　　2.1有關(guān)推薦或參考值的應(yīng)用

　　潔凈室內(nèi)一定潔凈度下氣流速度的確定前來體驗，隨潔凈室用途等具
體情況而異自主研發，它不僅受室內(nèi)發(fā)塵量及過濾器效率還受其他因素影
響，就工業(yè)潔凈室而言更加廣闊，影響潔凈度及選擇氣流速度的因素主要
是：

　　(1)室內(nèi)污染源：建筑物組件損耗、人員數(shù)量及操作活動、工藝設(shè)
備非常完善、工藝材料及工藝加工本身等都是塵粒釋放源性能穩定，根據(jù)具體情況
而異，變化很大;


　　(2)室內(nèi)氣流流型及分布：單向流要求均勻作用、平等的流線情況正常，但
會受到工藝設(shè)備布置和位置變動及人員活動情況等的干擾形成局
部渦流;而非單向流要求充混合行業分類，避免死角及溫度分層;

　　(3)自凈時間(恢復(fù)時間)的控制要求：潔凈室中事故釋放或帶
入污染物或空氣氣流的中斷或正常操作時的間歇性對流氣流或人
及設(shè)備的移動等都會造成潔凈度的惡化，恢復(fù)到原來潔凈度的自
凈時間決定于氣流速度;對自凈時間的控制要求取決于此時間框架
內(nèi)(惡化的潔凈度下)醒悟，對產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量及成品率影響的承受能
力;

　　(4)末級過濾器的效率：在一定的室內(nèi)發(fā)塵量下數據顯示，可采用較高
效率的過濾器以降低氣流速度;為節(jié)能應(yīng)考慮采用較高效率的過濾
器高質量，并降低氣流速度也逐步提升，或采用較低效率的過濾器并采用較高的氣
流速度，以求流量與阻力的乘積最小註入了新的力量。


　　(5)經(jīng)濟性考慮：過大的氣流速度造成投資及運行費用的增
加重要的作用，合適的氣流速度為以上諸因素合理的綜合，過大往往不必
要去創新，亦不一定有效果;

　　(6)對潔凈度要求低的潔凈室足夠的實力，有時換氣次數(shù)決定于室內(nèi)排熱
的要求。

　　以上因素結構，皆很難量化更適合，只能分析對比并估計。因此在工程
應(yīng)用中溝通協調，對潔凈室的氣流速度往往參照有關(guān)規(guī)范要素配置改革、導(dǎo)則等的推薦
或參考值，再按具體情況估計以上各影響因素進行綜合考慮后確
定保障性。

　　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)帶動產業發展，
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新創新即將到來，一般滿布率100%相對于流速
0.5m/s(100fpm)邁出了重要的一步，25%相對于0.125m/s(25fpm)。當(dāng)前有關(guān)規(guī)范設施、
導(dǎo)則等的推薦或參考值見表1需求。

　　注：1、ISO14644-4對于氣流速度/換氣次數(shù)是明確作為參考
資料的組合運用，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更讓我明白了，對ISO6～8級皆未列出參考值。

　　2競爭力、(M)指混合流充分，N指非單向流;*指對污染源已采取有效的隔
離措施的潔凈區(qū)。

　　表1中有關(guān)氣流速度和換氣次數(shù)的推薦或參考值集聚，應(yīng)該說是經(jīng)
驗的反映競爭力。如ISO/DIS14664-4提出的數(shù)值皆明確適用于那類潔凈
室的;IEST的推薦值亦是被一些權(quán)威機構(gòu)認為僅適用于半導(dǎo)體工
廠。由于具體情況變化較大狀況，有的經(jīng)驗值可能已不適合當(dāng)前的室
內(nèi)塵源控制措施及過濾器效率提高的情況機製性梗阻。

　　2.2對有關(guān)推薦或參考值的討論


　　近年來不少人通過實驗認為這些推薦或參考值過于保守機製，其
論點可歸納為：

　　(1)潔凈室內(nèi)氣流的橫向擴散只在甚低的流速下才有可能，單
向流在合理的氣流組織下集成應用，流速0.05～0.1m/s就足夠帶走污染
物探討，在此流速下亞微米粒子的擴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，引起污染物的再卷入高效流通。因
此調解製度，潔凈室的理想自凈時間Tr=體積/流率，到一定值后由于污染
物的再卷入功能，再增大氣流速度應用的因素之一，實際的Tr并不再有明顯的減少。

　　(2)末級過濾器的效率對潔凈度的影響是值得起注意的預期。有的
氣流速度/換氣次數(shù)推薦或參考值對末級過濾器效率提高的因素往
往沒作考慮敢於監督。當(dāng)前HEPA/ULPA的效率從99.67%、99.99%結構、
99.999%重要的作用、99.9995%直至8個9以上都可選擇。其效率對氣流速度的
影響除以上已提及外規模最大，以下方面亦值得引起注意力度，在非單向流情
況下，按衡釋原理的潔凈室內(nèi)含塵濃度穩(wěn)定公式可以得出：

　　(a)室內(nèi)發(fā)塵量較高時優勢，末級過濾器效率的變化對潔凈度影響
甚微善謀新篇，因此在這種情況下，過高的過濾效率是無必要的便利性。

　　(b)室內(nèi)發(fā)生塵量較低的情況下方法，采用低的氣流速度下，末級
過濾器效率的變速器變化提供有力支撐，對潔凈度的影響增大切實把製度。

　　以上情況可以引用的圖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)生量:G1=350個/m3.min

　　G2=3500個/m3.min

　　G3=35000個/m3.min

　　G4=350000個/m3.min

　　新風(fēng)量對于全空氣量的比率0.03

　　當(dāng)前有的IC工廠其ISO5級(0.3μm)的潔凈室自行開發，采用FFU系統(tǒng),
帶ULPA(99.9995%,0.12μm)進行部署，出口風(fēng)速為0.38m/s，其滿布率為
25%應用情況，這樣室內(nèi)平均氣流速度為0.095m/s保護好，在各有關(guān)推薦或參考值
的下限下。此潔凈室的工藝加工在微環(huán)境內(nèi)潔凈室內(nèi)的人員亦較
少表現，可以認為潔凈室內(nèi)發(fā)生較低特點，這種情況下采用低的氣流速度
可能是可取的。

　　據(jù)報道結論，目前IEST對潔凈室內(nèi)氣流速度推薦值的下限有所降
低和諧共生，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系統(tǒng)的應(yīng)用

　　3.1當(dāng)前FFU的情況

　　FFU在使用壽命及維護上已經(jīng)實踐證明無可擔(dān)心質生產力。當(dāng)前其改進
主要是：

　　(1)采取均流及減少噪音的措施，噪音可在50db以內(nèi);

　　(2)電動機采用DC/EC(電子整流電機)技術交流，以耗較原交流電機節(jié)
約近50%先進的解決方案，因為小風(fēng)機所用小容量(功率<1/2HP)的交流電機，一般
皆為電容分相式或隱極式創造更多，其效率僅40%左右宣講活動，而DC/EC電機的效
率可達75～80%;在調(diào)速控制上可每臺單獨的以過濾器降壓進行控
制以節(jié)約能耗，但目前投資回收期尚長而未廣泛采用自主研發，一般常用
分組群控或全部群控確定性。

　　(3)但FF瓣出口靜壓不能過大更加廣闊，一般采用出口風(fēng)速成
0.38m/s損耗，此時其靜壓一般在250Pa以內(nèi)。

　　3.2FFU回風(fēng)系統(tǒng)與其他方式相比的優(yōu)點

　　3.2.1一般評價

　　優(yōu)點：

　　(1)靈活性大非常完善，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)靜壓室總之，排除靜壓室對潔凈室
污染的可能性。

　　缺點：

　　(1)要求回風(fēng)道全部阻力(包括多孔地板支撐作用、格柵及風(fēng)道)研學體驗、干表
冷器阻力及末級過濾器的阻力(在初阻力時)，總共應(yīng)控制在165Pa
左右最為突出，以滿足運行時最大阻力在250Pa以內(nèi)落實落細。因此干表冷器的傳熱
面積要較大，回風(fēng)道尺寸亦要較大高效化，多孔地板及格柵等的阻力要
小製高點項目，一般作法是：控制干表冷器阻力在50Pa左右，回風(fēng)道阻力在
15Pa以內(nèi)範圍和領域，否則就需要再增設(shè)加壓風(fēng)機系統(tǒng)有所增加，這就是降低了FFU系
統(tǒng)的綜合優(yōu)點。

　　(2)采用DC/EC電機后更高要求，單位風(fēng)量的能耗可能比當(dāng)前一般大型
離心風(fēng)機的集中系統(tǒng)為低越來越重要的位置，但已有研究指出，比采用改進后的大
型軸流風(fēng)機的回風(fēng)系統(tǒng)的能耗還是要高共同學習。因此需要注意大型軸流
風(fēng)機的效率提高及其系統(tǒng)的阻力降低的因素順滑地配合。

　　(3)一般FFU系統(tǒng)由于單位風(fēng)量的能耗較大，因此潔凈室的冷
負荷亦相應(yīng)增加效高。

　　3.2.2具體情況下的評價

　　(1)FFU用于老建筑物改造成潔凈室時前沿技術，其綜合經(jīng)濟性一般往
往可取。

　　(2)潔凈度要求嚴的潔凈室高效節能，末級過濾器滿布率100%時影響力範圍，對大
的系統(tǒng)采用FFU大局，當(dāng)前還是不經(jīng)濟的;對小系統(tǒng)有意義作具體比
較。

　　(3)對潔凈度要求不甚嚴的潔凈室邁出了重要的一步，末級過濾器滿布率≤40%
時對大系統(tǒng)綜合經(jīng)濟性往往相差不多有序推進，但對IC工廠而言FFU系統(tǒng)的
靈活性是重要的，因此當(dāng)前IC工廠對過濾器滿布率≤40%時需求，采用
FFU系統(tǒng)已經(jīng)普遍堅定不移。

　　四.懸浮分子污染(AMC)

　　4.1AMC的分類及控制要求情況

　　AMC作為IC工廠所關(guān)心的問題于20年前最先由日本人提出，近
年來更讓我明白了，IC生產(chǎn)園片直徑已達φ300mm迎難而上，工藝加工尺寸(線寬)已小于
0.15μm，在某些加工工序及工序間園片的傳送和存放環(huán)境中AMC
已成為嚴重影響成品率的問題拓展應用，已被清楚的認識到生產創效，因此，AMC的
控制已由談?wù)撧D(zhuǎn)到需要實施管理。

　　對于IC生產(chǎn)優化上下，AMC分為A、B模樣、C生產體系、D四類，即：

　　A——酸性物質(zhì)很重要，如Hcl等;

　　B——堿性物質(zhì)能力和水平，如NH3等;

　　C——沸點高于室溫能在光潔表面冷凝的物質(zhì)，主要是碳氫化
合物異常狀況，某些工藝加工環(huán)境中的水蒸汽亦需要考慮;

　　D——摻雜物質(zhì)研究，能為園片表面吸附或與表面相互反應(yīng)的物
質(zhì)，如砷統籌發展、硼深化涉外、磷等。

　　AMC對當(dāng)前的IC生產(chǎn)其潛在的污染比粒子污染要廣泛多生產製造，粒子
污染控制只要確定粒徑及個數(shù)開展試點，但對AMC控制而言，除了受芯片線
寬的縮小而變化外共同，并受工藝推進一步、工藝設(shè)備、工藝材料及園片傳送
系統(tǒng)等的影響簡單化，更有甚者用于某一工序的各種工藝材料(化學(xué)品力度、
特種氣體等)在很多情況下其微量的分子對下一工序往往可能是污
染物，而園片加工工序當(dāng)前已多于300多個獨立工序系統性，對AMC控制
指標(biāo)的確定更是復(fù)雜勇探新路。因此單產提升，IC生產(chǎn)對AMC的控制，對不同的產(chǎn)
品試驗、不同的工藝勞動精神、不同的工序及不同的工藝材料會有不同的要
求，對各種污染物質(zhì)的要求當(dāng)前總的說法是控制在亞pptm～
1000pptm間製度保障。

　　4.2AMC控制的實施情況

　　對線寬0.25μm的IC生產(chǎn)動手能力，一般已常在新風(fēng)處理中設(shè)活性炭過
濾器;有關(guān)關(guān)鍵工序以及工序間園片的傳送及存放，有的生產(chǎn)廠采
取了AMC控制意見征詢，有的生產(chǎn)廠則并未進行控制提升，主要在于經(jīng)濟效果的
衡量上，有關(guān)具體控制要求及措施報道甚少見的必然要求，可能是由于保密
的原因研究成果，但一點可以肯定，只能在局部環(huán)境內(nèi)進行控制運行好。

　　為滿足φ300mm園片首次，<0.15mm線寬的加工要求，近年來對AMC
控制部署安排，重點在以下三方面開展工作：

　　(1)精確的測量技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)測試方法的建立。因為這是掌握
AMC控制的基礎(chǔ)技術，必須先行;

　　(2)按今后IC的生產(chǎn)要求推廣開來，生產(chǎn)線的設(shè)備采用微環(huán)境隔離，各
設(shè)備間園片的傳送采用前開式標(biāo)準(zhǔn)片盒(FOUPs)系統(tǒng)相對較高，對園片進行
隔離資源配置。因此，早已對設(shè)備相關、FOUPs系統(tǒng)及微環(huán)境所用的材料要求不
釋放及吸附有關(guān)懸浮分子污染物的問題以及對此污染物的去除措
施進行研發(fā)大力發展，并不斷改進中;

　　(3)控制AMC的過濾器。

　　近年來尤其是近2～3年來生產效率，對控制AMC過濾器的開發(fā)及推出有
少進展;

　　A.不釋放AMC物質(zhì)的HEPA/ULPA;

　　a.低硼超細玻璃纖維過濾器產能提升，現(xiàn)已在亞洲及歐洲的IC廠使用
較多;

　　b.多孔聚四氟乙稀(ePTFE)過濾器，為薄膜結(jié)構(gòu)節點，價格比a要
高出十倍左右通過活化。目前使用尚不多，正在開發(fā)下一代的的特點。

　　B.化學(xué)過濾器

　　目前已推出的化學(xué)過濾器主要是：

　　a.活性炭過濾器健康發展，大多數(shù)是晶粒狀的，有盤片式大數據、蜂窩式等;
亦已有活性炭纖維過濾器長效機製，具有吸附速度快的特點講實踐，價格尚較高;
還已有晶粒與纖維粘合的過濾器。恒溫恒濕實驗室奮戰不懈。

　　b無紡合成織物上浸漬各種功能晶粒(如活性炭不折不扣、活性鋁，但
主要是活性炭)以吸附AMC物質(zhì)資源優勢。

　　至今高效利用，據(jù)報道，φ300mm園片加工除二條試驗生產(chǎn)線外估算，已有
四條生產(chǎn)線(德國一條講理論、美國一條、我國臺灣二條)開始運轉(zhuǎn)不要畏懼，對
AMC的控制情況服務為一體，當(dāng)然不詳，但潔凈室環(huán)境為ISO5～6級逐漸顯現，對潔凈
室設(shè)計較簡單些全會精神。可以看到拓展基地，今后IC生產(chǎn)集中展示，其生產(chǎn)環(huán)境的污染控
制重點必然轉(zhuǎn)到工藝設(shè)備及園片傳、存放系統(tǒng)的研發(fā)及制造上體系流動性。
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