高设备占用面积比ISO3级微电子洁净室气流组织研究

摘要

随着现代工业的不断发展以及技术的不断革新，微电子半导体工业已经成为衡量一个国家综合国力的重要指标。微电子行业对于生产过程的环境控制要求非常高，因此对微电子厂房洁净室的研究具有重要意义。目前，我国微电子行业由于起步较晚，加之国外的技术封锁，使得本土微电子企业生产设备陈旧、体积偏大，这对洁净室内的气流组织造成许多影响。同时由于洁净室高昂的造价，很多国内微电子企业为减少建设投资通常会将设备集中放置，设备面积占比大，使得设备对于洁净室气流组织的影响更加严重。本文依据国内某半导体工厂洁净室的实际尺寸及设备布置情况，采用数值计算方法，对微电子厂房洁净室内设备布置对气流组织的影响进行研究。主要内容如下:
　　首先，根据某微电子企业光刻间具体结构参数和工艺设备几何参数，采用数值模拟软件Airpack建立计算洁净室空态以及静态模型，计算分析了微电子厂房工艺设备对洁净室内流场速度分布的影响。
　　然后，结合微电子洁净室尘源计算，基于CFD方法，针对工艺设备体积较大、高度较高的情况，通过分析设备高度为2.0m～2.7m时的数值模拟结果，研究了设备高度对洁净室内工作区的影响，并通过调节送风速度的方式以优化了工作区内气流组织，给出了该类微电子厂房较为适宜的送风速度。通过研究工作区设备布置与FFU送风口之间的相对位置对工作区流场的影响，给出了使工作区满足生产要求的相对位置关系。通过数值计算，针对满布率低于60％、工艺设备较高的情况，给出了该厂房洁净室工作区比较适宜的宽度设置。
　　最后，根据分析结果，给出微电子厂房洁净室改善其工作区内气流组织的优化措施。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1 研究背景以及意义

1．2 国内外研究现状及存在的问题

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 存在的问题

1．3 研究内容

1．4 研究方法

1．5 本章小结

第2章 单向流洁净室的基本原理与微电子洁净室送风方式

2．1 洁净室概述

2．2 单向流洁净室原理

2．2．1 单向流洁净室基本原理

2．2．2 洁净室压力

2．2．3 单向流洁净室特征指标

2．3 IC洁净室送风方式

2．3．1 隧道送风方式

2．3．2 集中送风方式

2．3．3 SMIF(微循环)送风方式

2．3．4 风机过滤单元(Fan Filter Unit，FFU)送风方式

2．4 洁净室尘源

2．5 本章小结

第3章 洁净室空气流动数值计算理论与建模

3．1 紊流流动的基本方程

3．2 紊流模拟方法

3．2．1 直接模拟(DNS)

3．2．2 大涡模拟(LES)

3．2．3 雷诺平均数模拟(RANS)

3．3 离散方法

3．4 数值模拟算法

3．5 数值模拟计算软件介绍

3．6 试验验证

3．7 本章小结

第4章 微电子洁净室室内流场计算

4．1 工程概况

4．2 洁净室数值模拟模型建立

4．2．1 网格无关性验证

4．2．2 洁净室空态模型

4．2．3 洁净室静态模型

4．2．4 空态洁净室与静态洁净室工作区气流分布比较分析

4．3 洁净室内流场对尘粒浓度的影响

4．4 本章小结

第5章 洁净室工作区气流组织影响因素分析

5．1 垂直单向流洁净室气流组织影响因素

5．1．1 送风影响

5．1．2 生产设备影响

5．2 洁净室工作区气流组织影响因素分析

5．2．1 设备高度2．7m

5．2．2 设备高度2．6m

5．2．3 设备高度2．5m～2．0m

5．3 工作区与正上方送风口相对位置气流组织的影响分析

5．4 工作区宽度对气流组织的影响

5．5 本章小结

第6章 洁净室工作区气流组织优化措施

6．1 不同工艺设备高度送风速度设置

6．2 工作区宽度设置

6．3 局部增加FFU送风口

6．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文