洁净室的规划与设计（4）

洁净室的规划与设计

第一章

概论

1.2 洁净室的形式✦

          如图1.5所示，气流形式可以分为单向流方式（unidirectional airflow）和非单向流方式（non-unidirectional airflow）和混合流方式（mixed airflow）三种。气流方式的选定要根据洁净度、运行管理、设备费用等方面综合考虑，采用上述组合方式的情况较多。

（1）

单向流方式（unidirectional airflow）

       单向流一般分为垂直流和水平流。不论哪一种单向流都要把气流维持成一定的直线状态，便于通过终端过滤器的出风口与相应的回风口。两种方法设计的关键点是最大程度地减少洁净区中心位置的空气涡流。

       垂直于洁净气流作业面上所有位置的洁净等级均相同。因此，若该过程是平面统一或分布式情况宜采用垂直单向流，若该过程是立体统一则采用水平单向流。

（2）

非单向流方式（non-unidirectional airflow）

       在非单向流洁净室中，从送风面各位置的过滤出风口送风，并从远离出风口的位置回风。过滤出风口可以等间隔分布在洁净室或洁净区中，也可以集中布置在洁净区中心位置上。过滤出风口的位置对洁净室的性能有很大影响。终端过滤器的位置可以设置远一点，但要特别注意过滤器与洁净室之间受污染。

       非单向流系统的回风口位置并不像单向流那么重要，和出风口一样分散布置，最主要的是将洁净室的死角范围降到最小。近年来，出现了风机过滤机组（FFU）等无需设置在吊顶的单独设置方式。

（3）

混合流方式（mixed airflow）

        混合流方式的洁净室，是指综合运用单向流和非单向流的洁净室。  

                     图1.5 洁净室气流组织形式 

（4）

微环境（minienvironment）

        伴随着设备的小型化、高集成化，再加上成品率的改善，需要降低成本。为了控制设备投资扩大化，最大程度地降低人或机器造成的环境污染，正在推进以美国为中心的局部洁净化研究开发。将设备周边或产品搬运通道用隔墙分开，再通过提供洁净空气，使人员及室内空间得到隔离而抑制污染侵入的局部洁净化技术发展中，逐步开发并应用了微环境和微观环境（microenvironment）等方式。

       IRST的推荐标准RP-CC021.1《洁净室设计的研究项目》中，局部控制环境除了微环境以外还有对微观环境、洁净岛的规定。在建造部分高洁净度空间的方式中，隔断系统、穿墙方式、SMIF系统、FOUR系统等方式是形成局部洁净空间的代表性方式，在工程间设置隔墙，进行气流控制能够达成局部空间的洁净化。

        如图1.6所示，微环境方式案例与传统方式洁净室的比较。在洁净区的顶部设有风机过滤机组，通过设备供应洁净空气。微环境方式无需提高洁净室整体的洁净度，只需要保证工艺设备内、晶圆附近等较小区域的高洁净度，因而可以从整体上降低运行成本。

   （a）传统洁净室              （b）微环境洁净室

                            图1.6 微环境

        在晶圆暴露的生产设备与转移设备间需要高洁净环境，并且可以实现机器人的自动化和无人操作。一方面要控制好维护区域的洁净度，而设备的可靠性方面还很难实现无人化操作，所以需要做好设备管控工作，还需要确保一定的空间。但在维护作业时对生产设备的污染扩散仍令人担忧，因此需要更完善的洁净化技术。通过局部区域高洁净化，减少搬运区域和维护区域的循环空气量，降低洁净度，从而削减成本。但循环空气的量不仅取决于洁净度，还取决于室内热负荷的去除情况。内部发热量的增加是重要的因素，优先控制温湿度性能的话，要改善室内热负荷就需要增加循环空气量。降低循环空气的传输动力是局部化的优点之一，因此将生产设备产生的热量有效排出系统外的技术就很重要。

(待续......)