Производство полупроводников в настоящее время является одной из отраслей с самыми высокими требованиями к чистоте воздуха. От производства пластин, фотолитографии, травления до упаковки и испытаний — на каждый процесс может влиять загрязнение воздуха твердыми частицами. Поскольку процессы производства чипов продолжают развиваться до меньших наноуровней, важность систем фильтрации воздуха становится все более заметной.
Фильтры HEPA и ULPA-фильтры обычно используются в терминальном фильтрующем оборудовании в чистых полупроводниковых помещениях. Многие люди думают, что чем выше эффективность фильтрации, тем лучше, поэтому они склонны выбирать напрямую фильтры ULPA. Однако в реальных проектах не во всех областях требуется использование фильтров ULPA. Разумный выбор не только связан с производительностью чистых помещений, но также напрямую влияет на энергопотребление и эксплуатационные расходы системы HVAC.
В этой статье подробно рассказывается о разнице между фильтрами HEPA и фильтрами ULPA, а также о том, как с научной точки зрения выбирать фильтры в полупроводниковой промышленности.
Что такое фильтры HEPA и фильтры ULPA?
Фильтр HEPA (High Efficiency Particle Air) — это высокоэффективный воздушный фильтр, обычно используемый в конечной системе подачи воздуха в чистых помещениях, который может эффективно удалять мельчайшие частицы в воздухе.
Фильтр ULPA (воздух со сверхнизким проникновением) — это продукт более высокого качества на основе HEPA. Он имеет более тонкую структуру фильтрующего материала и имеет более высокую эффективность фильтрации ультрамелких частиц.
Оба используют принципы перехвата, инерционного столкновения и диффузии для улавливания твердых частиц, но материал фильтра ULPA более плотный и, следовательно, может фильтровать загрязняющие вещества с частицами меньшего размера.
Основное отличие фильтров HEPA от фильтров ULPA
1. Различная эффективность фильтрации
Фильтры HEPA обычно достигают уровней H13 или H14, имеют чрезвычайно высокую эффективность фильтрации для частиц размером 0,3 мкм и могут соответствовать требованиям к чистоте воздуха в большинстве чистых помещений, где используются полупроводники.
Фильтры ULPA обладают более высокой эффективностью фильтрации и могут эффективно улавливать частицы меньшего размера, что делает их подходящими для производственных сред со сверхвысокой чистотой.
Для ключевых процессов, таких как современное производство чипов и фотолитография, фильтры ULPA могут обеспечить более строгий контроль частиц.
2. Применимо к различным уровням чистоты
Фильтры HEPA широко используются в чистых помещениях класса 5 по ISO и выше.
Фильтры ULPA в основном используются в зонах сверхвысокой чистоты, таких как класс 3 по ISO и класс 4 по ISO, а также в основных производственных процессах, требующих чрезвычайно высокого качества воздуха.
Поэтому не весь завод полупроводников должен быть оснащен ULPA-фильтрами, а иерархическая конфигурация по разным участкам.
3. Сопротивление системы разное
Поскольку фильтрующий материал фильтра ULPA более плотный, его первоначальное сопротивление обычно выше, чем у фильтра HEPA.
Повышенное сопротивление фильтрации означает:
Вентиляторам необходимо обеспечивать большее статическое давление
Повышается энергопотребление системы HVAC
Выше рабочая нагрузка вентилятора
Увеличиваются эксплуатационные расходы системы
Поэтому при проектировании системы очистки воздуха необходимо рассмотрите баланс между эффективностью фильтрации и потреблением энергии.
4. Разница в стоимости
По сравнению с фильтрами HEPA фильтры ULPA обычно имеют:
Более высокие затраты на закупку продукта
Более высокое энергопотребление вентилятора
Более высокие требования к точности установки
Более высокие затраты на замену в дальнейшем
Если фактические требования к уровню чистоты В чистом помещении невысокие показатели, слепой выбор фильтров ULPA не только не принесет существенных преимуществ, но и может увеличить общие эксплуатационные расходы.
5. Различные сценарии применения
HEPA-фильтры обычно используются в:
Зона общего чистого производства полупроводников
Цех упаковки микросхем
Цех производства электронных компонентов
Вспомогательная зона оборудования
Подача воздуха в ФФУ система
Высокоэффективное выходное отверстие для подачи воздуха
ULPA-фильтры обычно используются в:
Цехе по производству пластин
Участке процесса литографии
Участке оборудования для воздействия ультрафиолетового излучения
Участке проверки пластин
Процесс производства наночипов
Производственная зона сверхвысокого уровня чистоты
Как выбрать фильтры HEPA или ULPA в полупроводниковой промышленности?
Выбор фильтра должен основываться на технологических требованиях, а не просто на стремлении к максимальной эффективности фильтрации. Обычно необходимо учитывать следующие факторы:
Требования к чистоте помещения по стандарту ISO
Узел обработки стружки
Требования к процессу контроля частиц
Объем подачи воздуха в систему HVAC
Потенциал статического давления вентилятора
Рабочая энергия системы потребление
Бюджет проекта
Затраты после технического обслуживания
Для большинства полупроводниковых проектов система фильтрации воздуха обычно использует многоступенчатую конструкцию фильтрации, включающую фильтр первичного действия, фильтр средней эффективности и финальный фильтр HEPA или ULPA, чтобы достичь наилучшего баланса между эффективностью фильтрации, энергопотреблением системы и эксплуатационными расходами.
Рекомендуемая схема конфигурации фильтров
В настоящее время большинство заводов по производству полупроводников принимают стратегию региональной конфигурации вместо единообразного использования фильтров ULPA по всему заводу.
Например:
Фильтры HEPA используются в общих производственных помещениях для удовлетворения требований к чистоте воздуха при одновременном снижении эксплуатационных расходов.
Фильтры ULPA используются в ключевых областях процессов, таких как фотолитография, производство пластин и контроль, чтобы обеспечить сверхвысокую чистоту окружающей среды.
Благодаря FFU, высокоэффективным вентиляционным отверстиям и ламинарной системе подачи воздуха можно добиться точного контроля воздуха в помещениях с различным уровнем чистоты.
Этот метод настройки позволяет не только обеспечить качество продукции, но и эффективно контролировать долгосрочные эксплуатационные расходы системы HVAC.
