Исследование изменчивости аэрозоля под действием температуры и влажности в чистых помещениях микроэлектроники

• Автор: Севрюкова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Высокие технологии и воздушная среда чистых помещений

1.1. Особенности технологии микроэлектроники

1.2. Микроклимат и чистота воздуха

1.3. Физико-химические основы процесса агломерации наночастиц

1.4. Механизм образования агломератов

Выводы и постановка задачи

Глава 2. Моделирование процесса роста агломератов в воздушном потоке

2.1. Математические модели коагуляции частиц

2.2. Физическое обоснование свойств ядра кинетического уравнения
М. Смолуховского при построении процесса коагуляции
2.3. Решение уравнения М. Смолуховского на основе теории функциональных решений
2.4. Математическая модель пространственно-однородного процесса коагуляции наночастиц
Выводы
Глава 3. Компьютерное моделирование процесса коагуляции наночастиц
3.1. Алгоритм имитации столкновений и слияния наночастиц
3.2. Описание программного продукта для изучения динамики аэрозоля в чистом помещении в зависимости от различных параметров
3.3. Порядок работы с программой
3.4. Оценка результатов исследования
3.5. Рекомендации по соблюдению нужного класса чистоты и контролю нанозагрязнений в микро- и наноэлекгронике
Выводы
Глава 4. Экспериментальное исследование поведения аэрозоля в чистом помещении микроэлектроники
4.1. Методика проведения комплекса экспериментов

4.2. Измерение концентрации наночастиц при изменении параметров микроклимата (температура,’ влажность)
4.3. Измерение концентрации наночастиц с учетом расстановки оборудования
4.4. Проверка математической модели на адекватность
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение
Приложение
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы; Тенденции развития микроэлектроники, связанные с уменьшением размером;элементов, и, как следствие, возросшая зависимость качества изделий от чистоты воздуха помещения как технологической среды - объективная реальность, современного инновационного производства. Этот качественный переход обусловил внимание специалистов к ряду новых физических явлений,, вызвавших увеличение номенклатуры, параметров- и, характеристик среды, подлежащих регламентации, анализу, контролю и регулированию: Современная индустрия чистых помещений позволяет за; счет многократной фильтрации и значительных энергозатрат практически исключить, проникновение в . рабочее пространство опасных для технологии частиц. Вместе с тем, опыт эксплуатации чистых помещений и анализ причин неудовлетворительного выхода годных, изделий указывают на присутствие в воздухе помещения примесей, являющихся5 причиной? появления брака. Поскольку источником генерации таких частиц не может быть система фильтрации воздуха, следует обратить внимание на другие факторы внутрипроизводственной среды.
Микроклимат чистых помещений формируется комплексом- тепло- и массообменных процессов . и обеспечивается,- системой' - кондиционирования и фильтрации;- задающей аэродинамические:параметры воздушных потоков. Учитывая, что современные фильтры не являются препятствием для наночастищ можно предположить, что их. укрупнение: происходит в пространстве между финишным фильтром и зоной: обработки пластин, и этот процесс связан с изменениями температуры и относительной: влажности воздуха. Поэтому исследование причин образования: недопустимо крупных частиц, анализ механизмов агломерации-наночастиц и выработка-решений по устранению или минимизации их негативного влияния' представляет как научный, так и практический интерес для целей проектирования и эксплуатации чистых помещений микроэлектроники.
В! связи со значительными трудностями постановки и проведения натурных экспериментов в условиях реального чистого помещения, возможный путь решения такой задачи состоит в моделировании процессов переноса вещества в системах

импульс, передаваемый частице средой, может быть записан в виде двух слагаемых -регулярного и флуктуационного, причем флуктуационная часть . импульса распределена по гауссовскому закону и не зависит от регулярной скорости частицы, т. е. регулярное гидродинамическое поле частицы не оказывает влияния на интенсивность молекулярных * флуктуаций среды. Формула для плотности вероятности парных броуновских столкновений, которая вг уравнении М. Смолуховского играет роль ядра Ф(со,ах), имеет вид [29]:
Ф(,К2)-4л-(Д + 02)/1г, (2.8).
где УХ,У2 - объемы частиц; £>, и В2 - коэффициенты броуновской диффузии частиц; если характер броуновского движения двух сферических частица с радиусами Л, и Щ не нарушается вплоть до их контакта, то Ьп=Щ + Я2. Если между частицами действуют очень сильные, но короткие силы притяжения, то Ьп = /?, + К, + 21, где / —' радиус действия этих сил. Для 112 должно выполняться условие Х12 >> Л//?“'/), где р - коэффициент регулярного трения, отнесенный к массе частицы, а В - коэффициент броуновской диффузии. М. Смолуховский впервые обратил внимание на возможность коагуляции: в результате броуновского движения. Им же была получена приведенная выше формула. Однако применимость этой формулы требует дополнительного физического обоснования. Она получена в предположении, что движение частиц независимо: вплоть до "столкновения!1. Но на малых расстояниях между поверхностями частиц это предположение заведомо не может быть справедливым.
Пусть две сферические частицы движутся в невозмущенной: среде под действием внешних сил. Радиусы этик частиц обозначим через Д и Я2. Положим, что Д<Д2, и пренебрегаем броуновским движением. Если бы взаимное влияние гидродинамических полей капель и возможное взаимодействие между каплями (например, электростатическое) не сказывались на их движении в среде, то с большой частицей сталкивались бы все' малые частицы, находящиеся ниже ее в цилиндре,