潔凈工程系統(tǒng)原理

亂流潔凈室

亂流潔凈室的主要特點是從來流到出流（從送風口到回風口）之間氣流的流通截面是變化的，潔凈室截面比送風口截面大得多，因而不能在全室截面或者在全室工作區(qū)截面形成勻速氣流。所以，送風口以后的流線彼此有很大或者越來越大的夾角，曲率半徑很小，氣流在室內(nèi)不可能以單一方向流動，將會彼此撞擊，將有回流、旋渦產(chǎn)生。這就決定亂流潔凈室的流態(tài)實質(zhì)是：突變流；非均勻流。

這比用紊流來描述亂流潔凈室更確切、更全面。紊流主要決定于雷諾數(shù)，也就是主要受流速的影響，但是如果采用一個高效過濾器頂送的送風形式，則即使流速極低，也要產(chǎn)生上述各種結(jié)果，這就因為它是一個突變流和非均勻流。因此這種情況下不僅有流層之間因紊流流動而發(fā)生的摻混，而且還有全室范圍內(nèi)的大的回流、旋渦所發(fā)生的摻混。

單向流潔凈室

單向流潔凈室一般有兩種類型，即水平流和垂直流。在水平流系統(tǒng)中，氣流是從一面墻流向另一面墻。在垂直流系統(tǒng)中，氣流是從吊頂流向地面。對要求潔凈室的懸浮粒子濃度或微生物濃度更低的場合，就使用單向氣流。以前稱這類潔凈室為“層流”潔凈室。單向流和層流的名稱均說明了其氣流的狀況：氣流以一個方向流動（或是垂直的或是水平的），并以一般是0.3米/秒至0.5米/秒（60英尺/分鐘至100英尺/分鐘）的均速流過整個空間。由滿布潔凈室吊頂?shù)母咝н^濾器向室內(nèi)送風。氣流有如一個空氣活塞，向下流經(jīng)室內(nèi)，帶走污染物，然后從地面排出。又在與外部的一些新鮮空氣混合后，再循環(huán)至高效過濾器。人員和工藝所產(chǎn)生的懸浮污染可立即被這種空氣清除掉，而紊流通風系統(tǒng)采用的是混合與稀釋原理。在一間沒有任何障礙物的空房間，單向流用比前面提到的低得多的風速，就可以很快將污染物清除。但在一個操作間，機器以及機器周圍走動的人員，會對氣流形成障礙。障礙物可以使單向流變成紊流，從而在障礙物周圍形成氣流團。人員的活動也可以使單向流變成紊流。在這些紊流中，由于風速較低，空氣稀釋程度較小，從而使得污染濃度較高。因此，必須將風速保持在0.3米/秒至0.5米/秒（60英尺/分鐘至100英尺/分鐘）的范圍里，以便使中斷的單向流能快速恢復，充分稀釋障礙物周圍紊流區(qū)的污染。用風速可以正確地表示出單向流，因為風速越高室內(nèi)就越潔凈。而每小時換氣次數(shù)與房間的體積有關(guān)，如吊頂?shù)母叩?，因此不適合用來表示單向流。單向流室內(nèi)的送風量是紊流室的很多倍（10到100倍）。

潔凈工程系統(tǒng) 作用

控制產(chǎn)品 (如硅芯片等) 所接觸之大氣的潔凈度及溫濕度，使產(chǎn)品能在一個良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造。此空間的設(shè)計施工過程即可稱為凈化工程。

溫濕度控制

潔凈空間的溫濕度主要是根據(jù)工藝要求來確定，但在滿足工藝要求的條件下，應考慮到人的舒適度感。隨著空氣潔凈度要求的提高，出現(xiàn)了工藝對溫濕度的要求也越來越嚴的趨勢。具體工藝對溫度的要求以后還要列舉，但作為總的原則看，由于加工精度越來越精細，所以對溫度波動范圍的要求越來越小。例如在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)的光刻曝光工藝中，作為掩膜板材料的玻璃與硅片的熱膨脹系數(shù)的差要求越來越小。直徑100 um的硅片，溫度上升1度，就引起了0.24um線性膨脹，所以必須有±0.1度的恒溫，同時要求濕度值一般較低，因為人出汗以后，對產(chǎn)品將有污染，特別是怕鈉的半導體車間，這種車間溫度不宜超過25度，濕度過高產(chǎn)生的問題更多。相對濕度超過55%時，冷卻水管壁上會結(jié)露，如果發(fā)生在精密裝置或電路中，就會引起各種事故。相對濕度在50%時易生銹。此外，濕度太高時將通過空氣中的水分子把硅片表面粘著的灰塵化學吸附在表面難以清除。相對濕度越高,粘附的越難去掉，但當相對濕度低于30%時，又由于靜電力的作用使粒子也容易吸附于表面，同時大量半導體器件容易發(fā)生擊穿。