В этой статье вы узнаете:
- Почему вертикальный однонаправленный поток воздуха является базовым решением для защиты изделий в микроэлектронике и упрощает модернизацию чистых зон.
- Какие варианты допустимы при невозможности вертикального потока — горизонтальные и наклонные локальные зоны, а также их ограничения.
- Как организовать фильтрацию и возврат воздуха (ULPA-фильтры, фальшпол, перфорация) и какие ошибки чаще всего приводят к нарушению чистоты.
Время прочтения: 3-5 минут
В микроэлектронике чистота определяется не только классом ISO, но и направлением и организованностью воздушного потока. От него зависят защита изделия от частиц, простота модернизации, энергозатраты и стабильность процесса. Ниже — рабочие правила, подтверждённые отраслевой практикой.
1. Базовое решение: вертикальный однонаправленный поток вниз
- Для максимальной защиты продукта воздушный поток в чистой зоне должен быть направлен вертикально вниз и соответствовать ISO 3 (класс 1) или выше — если этого требует изделие.
- Это основа технологических зон фотолитографии, критических операций на пластине и мини-окружений над оборудованием.
- В ряде аппаратов создать вертикальный поток невозможно (реакторы, диффузионные печи, испарители). В таких случаях применяют добавочные фильтровентиляционные узлы и локальные камеры — только после проверки и испытаний.
Почему это важно: вертикальный поток минимизирует повторное осаждение частиц и упрощает последующую модернизацию до более высоких классов.
2. Допустимые варианты: горизонтальный и под 45°
- Для специальных камер (локальных зон) возможна организация горизонтального или наклонного (≈45°) потока.
- При корректном исполнении такие решения успешно защищают изделие от частиц и допустимы там, где вертикаль конструктивно недостижима.
Ключевое условие: проект принимается после верификации — моделирование потоков, испытания, подтверждение стабильности.
3. Фильтрация: ULPA для ISO 3 и выше
- В помещениях ISO 3 (класс 1) и выше применяют ULPA-фильтры с эффективностью 99,9995% по частицам 0,1 мкм, прошедшие заводские испытания и аттестацию после установки.
- Для гибкости монтажа и упрощения номенклатуры рекомендуется одна — максимальная — эффективность финишной очистки по всем зонам, где требуется ISO 3.
- Фильтры допускается не закрывать решётками со стороны выхода воздуха (чтобы не вносить турбулентность).
- Расход регулируется внутренними или входными заслонками.
4. Возврат воздуха и фальшпол
- При вертикальном потоке рекомендуем возврат через перфорированный фальшпол с встроенными регуляторами.
- Финишное покрытие плит — электропроводящий листовой материал, ламинация/приклейка под высоким давлением; вся система пола заземляется.
- Перфорация:
- для ISO 3–5 (класс 1–100) — 100% перфорированная поверхность;
- для ISO 6–7 (1000 и 10 000) — не более 50% перфорированной площади.
- Для тяжёлого оборудования используют усиленные плиты (в них проще выполнять отверстия под трубы и т. п.).
5. Альтернатива для ISO 6–7: классическая турбулентная вентиляция
- В помещениях ISO 6–7 допустимо применять турбулентную схему с возвратом через низко расположенные отверстия в стенах/перегородках.
- Следует учитывать вероятность отклонения потоков от вертикали у пола и сложность трассировки рециркуляции.
Важный вывод по модернизации: перевод такой турбулентной системы на уровни ISO 3–5 потребует длительной остановки и комплексного пересмотра потоков во всём помещении. С вертикальным однонаправленным потоком модернизация выполняется быстро и локально.
6. Практические ошибки, которых нужно избегать
- Смешение вертикального потока с «поперечными» струями у пола из-за неверной перфорации или настроек заслонок.
- Установка декоративных решёток под ULPA-фильтрами — источник турбулентности.
- Непроводящее покрытие фальшпола и отсутствие заземления.
- Выбор нескольких классов эффективности финишной фильтрации внутри одной ISO-зоны — усложнение эксплуатации без выигрыша в чистоте.
- Принятие локальных решений (горизонтальные/наклонные камеры) без валидации.
7. Как выбирать схему потока (алгоритм)
1. Определите критичность операции. Если требуется защита уровня ISO 3 — вертикальный однонаправленный поток с ULPA.
2. Проверьте возможность конструктивной реализации. Если вертикаль невозможна внутри аппарата — локальная камера с горизонтальным/наклонным потоком, обязательные испытания.
3. Назначьте возврат. Для вертикали — фальшпол с нужной перфорацией и заземлением; для ISO 6–7 — допускается турбулентный возврат через стеновые решётки.
4. Заложите сервис и модернизацию. Вертикальная схема — приоритет, если в перспективе планируется ужесточение классов.
Вывод
Для микроэлектроники направление потока — такой же технологический параметр, как температура или время экспозиции. Базовая стратегия — вертикальный однонаправленный поток вниз с ULPA-финишем и возвратом через грамотно спроектированный фальшпол. Горизонтальные/наклонные локальные зоны допустимы только как проверенные индивидуальные решения. Для ISO 6–7 приемлема турбулентная вентиляция, но необходимо понимать цену последующей модернизации.
Присоединяйтесь к нашему Telegram каналу : https://t.me/CleanRoomInSights .
Канал №1 о чистых помещениях. Кладезь практических знаний от экспертов GMLPANEL.
Проектирование, строительство, обслуживание — всё, что должен знать подрядчик, проектировщик или владелец производства.
Без воды — только то, что работает в реальности.