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文摘对当前较被关心的问题，如洁净室的气流速度的确定，FFU系统的应用及悬浮分子
污染控制，进行情况归纳和分析。
关键词 气流速度换气次数过滤器满布率 带风机过滤器单元悬浮分子污染
Abstract Some viewpoints on concerned cleanroom airflow velocity／Air exchange rate，FFU system
and airborne molecular contamination are summarized and analyzed．
Key words Airflow-velocity Air exchange rate Filter coverage rate FFU AMC
1 前言
洁净室的气流速度／换气次数，一直是洁净室
设计中受到关注的问题，随着洁净室污染源的控
制效果增加及末级过滤器效率的提高等，对有关
规范、导则等提出的推荐或参考值是否偏于保守，
已有不少讨论；FFU在应用中人们担心的噪音、损
坏维修等问题已在实践中得到解决，随着FFU的
不断改进，对是否采用FFU回风系统也是个热点；
悬浮分子污染(AMC)的控制在微电子及IC工业中
已日益提到日程上来，受到关注。以下对这些问
题的情况分别作归纳和分析。
2 气流速度
2．1 有关推荐或参考值的应用
洁净室内一定洁净度下气流速度的确定，随
洁净室用途等具体情况而异，它不仅受室内发尘
量及过滤器效率的影响，还受其他因素影响，就工
业洁净室而言，影响洁净度及选择气流速度的因
素主要是：
(1)室内污染源：建筑物构件、人员数量及操作
活动、工艺设备、工艺材料及工艺加工本身等都是
尘粒释放源，根据具体情况而异，变化很大；
(2)室内气流流型及分布：单向流要求均匀、
平行的流线，但会受到工艺设备怖置和位置变动
及人员活动情况等的干扰形成局部涡流；而非单
向流要求充分混合，避免死角及温度分层；
(3)自净时间(恢复时间)的控制要求：洁净室
中事故释放或带入的污染物、或空气气流的中断、
或正常操作时的间歇性对流气流、或人及设备的
移动等都会造成洁净度的恶化，恢复到原来洁净
度的自净时间决定于气流速度；对自净时间的控
制要求取决于此时间框架内(恶化的洁净度下)，
对产品生产的质量及成品率影响的承受能力。
(4)末级过滤器的效率：在一定的室内发尘量
下，可采用较高效率的过滤器以降低气流速度；为
节能应考虑采用较高效率的过滤器，并降低气流
速度，或采用较低效率的过滤器并采用较高的气
流速度，以求流量与阻力的乘积最小；
(5)经济性考虑：过大的气流速度造成投资及
运行费用的增加，合适的气流速度为以上诸因素
合理的综合，过大往往不必要，亦不一定有效果；
(6)对洁净度要求低的洁净室，有时换气次数
决定于室内排热的要求
以上因素，皆很难量化，只能分析对比并估
计。因此在工程应用中，对洁净室的气流速度往
往参照有关规范、导则等的推荐或参考值，再按具
体情况估计以上各影响因素进行综合考虑后确
定。
气流速度用于单向流洁净室；非单向流洁净
室宜用换气次数，因为其气流速度难于测准；亦有
用末级过滤器满布率来反映的，可用于各种气流
流型的洁净室，一般满布率100％ 相对于流速
0．5 m／s(100fl~n)， 25％ 相对于0．125 m／s
(25fpm)。当前有关规范、导则等的推荐或参考值
见表1：
表1中有关气流速度和换气次数的推荐或参
考值，应该说是经验的反映。如ISO／DIS 14664—4
提出的数值皆明确适用于那类洁净室的；IEST的
推荐值亦是被一些权威机构认为仅适用于半导体
1=厂。由于具体情况变化较大，有的经验值可能
以上因素，皆很难量化，只能分析对比并估
计。因此在工程应用中，对洁净室的气流速度往
往参照有关规范、导则等的推荐或参考值，再按具
体情况估计以上各影响因素进行综合考虑后确
定。
气流速度用于单向流洁净室；非单向流洁净
室宜用换气次数，因为其气流速度难于测准；亦有
用末级过滤器满布率来反映的，可用于各种气流
流型的洁净室，一般满布率100％ 相对于流速
0．5 m／s(100fl~n)， 25％ 相对于0．125 m／s
(25fpm)。当前有关规范、导则等的推荐或参考值
见表1：
表1中有关气流速度和换气次数的推荐或参
考值，应该说是经验的反映。如ISO／DIS 14664—4
提出的数值皆明确适用于那类洁净室的；IEST的
推荐值亦是被一些权威机构认为仅适用于半导体
1=厂。由于具体情况变化较大，有的经验值可能以上因素，皆很难量化，只能分析对比并估
计。因此在工程应用中，对洁净室的气流速度往
往参照有关规范、导则等的推荐或参考值，再按具
体情况估计以上各影响因素进行综合考虑后确
定。
气流速度用于单向流洁净室；非单向流洁净
室宜用换气次数，因为其气流速度难于测准；亦有
用末级过滤器满布率来反映的，可用于各种气流
流型的洁净室，一般满布率100％ 相对于流速
0．5 m／s(100fl~n)， 25％ 相对于0．125 m／s
(25fpm)。当前有关规范、导则等的推荐或参考值
见表1：
表1中有关气流速

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2．2 对有关推荐或参考值的讨论 增大。
近年来不少人通过实验认为这些推荐或参考
值过于保守，其论点可归纳为：
(1)洁净室内气流的横向扩散只在甚低的流速
下才有可能，单向流在合理的气流组织下，流速
0．05—0．1m／s就足够带走污染物，在此流速下亚微
米粒子的扩散性能远低于对流性能；而大于
0．36m／s的气流速度反而易造成涡流，引起污染物
的再卷入。因此，洁净室的理想自净时间Tr=体积
／流速率，到一定值后由于污染物的再卷入，再增大
气流速度，实际的Tr并不再有明显的减少。
(2)末级过滤器的效率对洁净度的影响是值得
引起注意的。有的气流速度／换气次数推荐或参考
值对末级过滤器效率提高的因素往往没作考虑。
当前HEPA／ULPA 的效率从99．9r7％、99．
99％ 、99．999％ 、99．9995％ 直至8个9以上都可选
择。其效率对气流速度的影响除以上已提及外，以
下方面亦值得引起注意，在非单向流情况下，按稀
释原理的洁净室内含尘浓度稳定公式可以得出：
(a)室内发尘量较高时，末级过滤器效率的变
化对洁净度影响甚微，因此在这种情况下，过高的
过滤效率是无必要的。
(b)室内发尘量较低的情况下，采用低的气流
速度下，末级过滤器效率的变化，对洁净度的影响增大.
以上情况可以引用的图la 1c看出


个／m3
室内发尘量： G1= 350d'-／(m ．min)
G2= 3500个／(m ．min)
G3 = 35000t~'-／(m3．rain)
G4 = 350000个／fm ．mil1)

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新风量对于全空气量的比率O．03
当前有的IC工厂其IN)5级(0．3 tan)的洁净
室，采用FFU系统，带ULPA(99．9995％，0．12
胛)，出121风速为0．38 m／s，其满布率为25％ ，这
样室内平均气流速度为0．095 m／s，在各有关推荐
或参考值的下限以下。此洁净室的工艺加工在微
环境内，洁净室内的人员亦较少，可以认为洁净室
内发尘量较低，这种情况下采用低的气流速度可能
是可取的。
据报道，目前IEST对洁净室气流速度推荐值
的下限有所降低，如：
≤ ISO 5级；气流速度0．2—0．5 m／s；
ISO 6或5级(非单向流)>200次／h；
ISO 7级；换气次数20 200次／h；
ISO 8级；换气次数2—20次／h。
IEST RP-O12中，对ISO 5级，已认为也可采用
非单向流流型。
3 FFU 系统的应用
3．1 当前FFU的情况
FFU在使用寿命及维护上已经实践证明无可
担心。当前其改进主要是：
(1)采取均流及减少噪音的措施，噪音可在50
db以内；
(2)电动机采用DC／EC(电子整流或无刷直流
电机)，能耗较原交流电机节约近50％ ，因为小风
机所用小容量(功率<1／2 HP)的交流电机，一般皆
为电容分相式或隐极式，其效率仅4o％左右，而
DC／EC电机的效率可达75 80％；在调速控制上
可每台单独地以过滤器降压进行控制以节约能耗，
但目前投资回收期尚长而未广泛采用，一般常用分
组群控或全部群控。
(3)但FFU出口静压不能过大，一般采用出口
风速0．38m／s，此时其静压一般在250Pa左右。
3．2 FFU回风系统与其他方式相比的优缺点
3．2．1一般评价
优点：
(1)灵活性大，便于改造；
(2)占用建筑物空间较少；
(3)洁净室内空气压力大于回风静压室，排除
静压室对洁净室污染的可能性。

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缺点：
(1)要求回风气道全部阻力(包括多孔地板、格
栅及风道)、干表冷器阻力及末级过滤器的阻力(在
初阻力时)，总共应控制在165 Pa左右，以满足运
行时最大阻力在250 Pa以内。因此干表冷器的传
热面积要较大，回风道尺寸亦要较大，多孔地板及
格栅等的阻力要小，对Ic工厂一般作法是：控制干
表冷器阻力在50 Pa以内，回风道阻力在l5 Pa左
右，末端过滤器的初阻力控制在100Pa。否则就需
再增设加压风机系统，这就是降低了FFU系统的
综合优点。
(2)采用DC／EC电机后，单位风量的能耗可能
比当前一般大型离心风机的集中系统为低，但已有
研究指出，比采用改进后的大型轴流风机的回风系
统的能耗还是要高。因此需要注意大型轴流风机
的效率提高及其系统的阻力降低的因素。
(3)一般FFU系统由于单位风量的能耗较大，
因此洁净室的冷负荷亦相应增加。
3．2．2具体情况下的评价
(1)FFU用于老建筑物改造成洁净室时，其综
合经济性一般往往可取。
(2)洁净度要求严的洁净室，末级过滤器满布
率100％ 时，对大的系统采用FFU，当前还是不经
济的；对小系统往往可能是经济的，对较小的系统
有意义作具体比较。 ．
(3)对洁净度要求不甚严的洁净室，末级过滤
器满布率 40％ 时对大系统综合经济性往往相差
不多，但对Ic工厂而言FFU系统的灵活性是重要
的，因此当前Ic工厂对过滤器满布率 4o％ 时，采
用FFU系统已较普遍。
4 悬浮分子污染(A^一c)
4．1 AMC的分类及控制要求情况
AMC作为IC工厂所关心的问题于20年前最
先由日本人提出，近年来，Ic生产园片直径已达
4'3iX)ram，工艺加工尺寸(线宽)已小于0．15v．m，在某
些加工工序及工序间园片的传送和存放环境中
AMC已成为严重影响成品率的问题，已被清楚的
认识到。因此，AMC的控制已由谈论转到需要实
施。
对于IC生产，AMC分为A、B、C、D四类，即：
A一酸性物质，如HCI等；
B一碱性物质，如NH3等；
c一沸点高于室温能在光洁表面冷凝的物
质，主要是碳氢化合物，某些工艺加工环境中的水
蒸汽亦需考虑；
D一掺杂物质，能为园片表面吸附或与表面
相互反应的物质，如砷、硼、磷等。
AMC对当前Ic生产的潜在的污染比粒子污染
要广泛得多，粒子污染控制只要确定粒径及个数，
但对AMC控制而言，除了受芯片线宽的缩小而变
化外，并受工艺、工艺设备、工艺材料及园片传送系
统等的影响，更有甚者用于某一工序的各种工艺材
料(化学品、特种气体等)在很多情况下其微量的分
子对下一工序往往可能是污染物，而园片加工工序
当前已多于300多个独立工序，对AMC控制指标
的确定更是复杂。因此，IC生产对AMC的控制，对
不同的产品、不同的工艺、不同的工序及不同的工
艺材料会有不同的要求，对各种污染物质的要求当
前总的说法是控制在亚pptm 1000pptm间。

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4．2 AMC控制的实施情况
对线宽0．25pm 的lC生产，一般已常在新风处
理中设活性炭过滤器；有关关键工序以及工序间园
片的传送及存放，有的生产厂采取了AMC控制，有
的生产厂则并未进行控制，主要在于经济效果的衡
量上，有关具体控制要求及措施报道甚少见，可能
是由于保密的原因，但一点可以肯定，只能在局部
环境内进行控制。
为满足4'300ram园片，< 0．15ram线宽的加工
要求，近年来对AMC控制，重点在以下三方面开展
工作：
(1)精确的测量技术及标准测试方法的建立。
因为这是掌握AMC控制的基础，必须先行；
(2)按今后Ic的生产要求，生产线的设备采用
微环境隔离，各设备间园片的传送采用前开式标准
片盒(FDUPs)系统，对园片进行隔离。因此，早已
对设备、FOUPs系统及微环境所用的材料要求不释
放及吸附有关悬浮分子污染物的问题以及对此污
染物的去除措施进行研发，并不断加以改进；
(3)控制AMC的过滤器。
近年来尤其是近2—3年来，对控制AMC过
滤器的开发及推出有不少进展：
A．不释放AMC物质的HEPA／ULPA；
a．低硼超细玻璃纤维过滤器，现已在亚洲及
欧洲的Ic厂使用较多；
b．多孔聚四氟乙烯(eVrFE)过滤器，为薄膜结
构，价格比a要高出十倍左右。目前使用尚不多，
正在开发下一代的。
B．化学过滤器
目前已推出的化学过滤器主要是：
a．活性炭过滤器，大多数是晶粒状的，有盘片
式、蜂窝式等；亦已有活性炭纤维过滤器，具有吸附
速度快的特点，价格尚较高；还已有晶粒与纤维粘
合的过滤器。
b．无纺合成织物上浸渍各种功能晶粒(如活
性炭、活性铝，但主要是活性炭)以吸附AMC物质。
至今，据报道，4'3iX)ram园片Jjn-r除二条试验生
产线外，已有四条生产线(德国一条、美国一条、我
国台湾二条)开始运转，对AMC的控制情况，当然
不详，但洁净室环境为ISO5 6级，对洁净室设计
较简单些。可以看到，今后IC生产，其生产环境的
污染控制重点必然转到工艺设备及园片传送、存放
系统的研发及制造上
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