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300mm晶圆传送盒氮气填充理论分析及动态仿真:考虑水气渗入及吸附对填充效率之影响 | |||||
作者:郭中权 文章来源:贸立工程有限公司 点击数: 更新时间:2007-7-27 | |||||
(3)理論 实验与數值模拟之差異性比较
如图9所示,在去除水气浓度方面,以(11)式为基准來比较,到达终端湿度比W(<0.000005 kg/kg),(11)式所需时间为23分钟,而实验结果则需要30分钟后,其差異主要因为在填充过程会有水气经由渗入及吸附进入FOUP内部,而(11)式无考虑渗入及吸附现象,所以实验比(11)式慢,而數值模拟结果与(11)式類似,但是与实验值差異甚大;(13)式由于省略吸附效应,是故必需针对此点再深入检讨。另外,在"理想模式"的情况下,只需三分钟。
(4)加入吸附及脱附效应之比较 在第(3)项讨論中,完全混合模式不考虑渗入及吸附现象,相较于实验结果有所出入,特别在3分钟以后不論是原先理論解及數值方法,其湿度比计算结果衰退几近至零,与实验值差異甚大。回顾方程式(8),由于(8)式的第一项即为显现流场为紊流现象所掌握,所以结果大致与实验结果相彷。 然而,从(8)式可以发现第二项同时受到吸附及脱附兩项效应的交互作用,是故未如预期湿度比快速下降。从物理意义上解释,在充灌氮气之起初3分钟内,FOUP内的水气被快速被氮气冲刷排出而使得比湿度急降,然而在其后至实验结束的时段内,洁净室内的水气入侵FOUP,造成盒内比湿度随时间减少量有趋缓的现象。因此在本研究中,吸附及脱附效应是显著的;换言之,我们不可乎略(8)式中之第二项中之Ka、Kd以及渗入FOUP上的水气质量M。
4、结论
(1) 具开孔管的填充狀况下,FOUP内第1片晶圆其充填效果最差,而在无开孔管时,第13片晶圆其充填效果最差。相较于无开孔管者,具开孔管的设计具有导流作用,使填充气体填充至想要到达的区域,以完全置换、完全混合作指标,开孔管的排除效率介于兩者之间。 (2) 所求得之FOUP surface 吸附及脱附系数分别为Ka=-0.032 (kg/s. m2)以及Kd=40 (kg/s),其理论值与实验值几乎吻合 5、参考文献[1] 林鸿忠,“300mm晶圆传送盒(FOUP)之氮气充填实验与模拟研究分析”,国立台北科技大学冷冻低温研究所硕士论文,民国92年. [2] J. Frickinger, H. Ryssel and S. Hollemann, “Reducing Airborne Molecular Contamination by Efficient Purging of FOUPs for 300-mmWafers—The Influence of Materials Properties”, IEEE Transactions on SEMI Conductor manufacturing, vol. 13, no. 4, 2000, pp.427
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