半导体晶片干燥场非内部和晶片周围的流动特性

本研究利用CFD模拟分析了半导体晶片干燥场非内部和晶片周围的流动特性，并根据分析Case和晶片位置观察了设计因子变化时的速度变化。
 

图表分析结果表明，晶圆表面在x轴上的速度分布可以确认烘干机内部从GARS管道喷射下降的气流大部分都经过晶圆中心区域，在y轴上查看速度分布可以确认烘干机顶部到底部由排气引起的速度骤减现象。据判断，晶片×轴两端速度急剧上升的原因是进入晶片区域的气流离开晶片时排气过程中产生的压力差。

图1

图2
 

对Casel进行了模拟结果的现状分析，整体气流的趋势如图1的遗迹线和图2，通过观察遗迹线，可以判断，当下降气流乘坐晶片表面流出下部时，气流分成两条支路，这里预计也会出现速度停滞，并有污染物残留的可能性。根据晶片位置的不同，气流的特性也有所不同，特别是晶片6上部产生的下降气流相对于其他晶片而言较大，因此在中心的速度大幅上升，观察到像图3中一样，下降到晶片中心的气流主边缘的速度急剧上升，这看起来像是晶片2上部左右侧发生的涡流区域向下扩张。而且，在晶片10的下部，在速度转向排气部的过程中，观察到了速度向量的贫化较大的区域。另外，烘干机内部共同出现的涡流区域和流动顺畅。

图3
 

将气体喷射角降低30度时，管道中喷射的气体的角度朝向烘干机盖和晶片之间，气流无法乘坐烘干机盖稳定地伸展出去，气流不稳定，左右气体无法正向碰撞，不对称地相遇并下降到晶片一侧。气体质量流量翻倍时，整个流动的流动模式倾向没有太大差异，但可以观察到晶片顶部左右侧发生的涡流整体向下以长模式突然下沉，由于全体积对下降气流的速度崇尚，因此认为晶片10的中端表面上发生的速度停滞现象不会出现。将气体喷射角降低30度，气体质量流量增加2倍时，Case2和Case4中气体喷射角的调节引起的气流的不清新。

通过所有实验分析，得出了以下结论：(1)烘干机内部左右管道喷射的气体在烘干机顶部重阳相互碰撞，形成下降气流，通过晶片形成扇形流场，同时掉进左右排气部；(2)晶片上部形成涡流，气体质量流量增加，涡流区域逐渐扩大到下部，通过晶片中心的气流速度明显增加；(3)降低气体喷射角度，喷射的左右气流的不对称对撞力降低，越到前后晶片，晶片表面的气流越不稳定；(4)排气部输入角对干燥器内部气流变化影响不大；(5)晶片表面发生的涡流区域和速度百特的本月区域有可能残留污染物。

　　审核编辑：汤梓红