Il tasso di resa dei chip nell'industria manifatturiera dei circuiti integrati è strettamente correlato alle dimensioni e al numero di particelle d'aria depositate sul chip. Una buona organizzazione del flusso d'aria può allontanare le particelle generate dalla fonte di polvere dalla camera bianca, garantendone la pulizia; in altre parole, l'organizzazione del flusso d'aria in una camera bianca svolge un ruolo fondamentale nel tasso di resa della produzione di circuiti integrati. La progettazione dell'organizzazione del flusso d'aria in una camera bianca deve raggiungere i seguenti obiettivi: ridurre o eliminare le correnti parassite nel campo di flusso per evitare la ritenzione di particelle nocive; mantenere un gradiente di pressione positivo adeguato per prevenire la contaminazione incrociata.
Forza del flusso d'aria
Secondo il principio della camera bianca, le forze che agiscono sulle particelle includono la forza di massa, la forza molecolare, l'attrazione tra particelle, la forza del flusso d'aria, ecc.
Forza del flusso d'aria: si riferisce alla forza del flusso d'aria generato dalla mandata, dal flusso d'aria di ritorno, dal flusso d'aria per convezione termica, dall'agitazione artificiale e da altri flussi d'aria con una determinata portata per trasportare le particelle. Per il controllo tecnico dell'ambiente della camera bianca, la forza del flusso d'aria è il fattore più importante.
Gli esperimenti hanno dimostrato che, nel movimento del flusso d'aria, le particelle seguono il movimento del flusso d'aria quasi alla stessa velocità. Lo stato delle particelle nell'aria è determinato dalla distribuzione del flusso d'aria. I flussi d'aria che influenzano le particelle interne includono principalmente: il flusso d'aria di alimentazione (compreso il flusso d'aria primario e secondario), il flusso d'aria e il flusso d'aria per convezione termica causati dal passaggio delle persone e il flusso d'aria causato dalle operazioni di processo e dalle apparecchiature industriali. Diversi metodi di alimentazione dell'aria, interfacce di velocità, operatori e apparecchiature industriali e fenomeni indotti nelle camere bianche sono tutti fattori che influenzano il livello di pulizia.
Fattori che influenzano l'organizzazione del flusso d'aria
1. L'influenza del metodo di alimentazione dell'aria
(1). Velocità di alimentazione dell'aria
Per garantire un flusso d'aria uniforme, la velocità di erogazione dell'aria deve essere uniforme in una camera bianca unidirezionale; la zona morta della superficie di erogazione dell'aria deve essere piccola; e anche la caduta di pressione nell'ULPA deve essere uniforme.
Velocità di erogazione dell'aria uniforme: ovvero la disomogeneità del flusso d'aria è controllata entro ±20%.
Minore zona morta sulla superficie di alimentazione dell'aria: non solo si dovrebbe ridurre l'area piana del telaio ULPA, ma, cosa ancora più importante, si dovrebbe adottare un FFU modulare per semplificare il telaio ridondante.
Per garantire un flusso d'aria verticale unidirezionale, è molto importante anche la scelta della caduta di pressione del filtro, che deve essere tale da non consentire deviazioni.
(2). Confronto tra sistema FFU e sistema di ventilazione assiale
FFU è un'unità di mandata aria con ventilatore e filtro (ULPA). Dopo che l'aria viene aspirata dal ventilatore centrifugo dell'FFU, la pressione dinamica viene convertita in pressione statica nel condotto dell'aria e soffiata uniformemente dall'ULPA. La pressione di mandata aria sul soffitto è negativa, in modo che la polvere non penetri nella camera bianca quando il filtro viene sostituito. Gli esperimenti hanno dimostrato che il sistema FFU è superiore al sistema con ventilatore assiale in termini di uniformità di uscita dell'aria, parallelismo del flusso d'aria e indice di efficienza di ventilazione. Questo perché il parallelismo del flusso d'aria del sistema FFU è migliore. L'utilizzo del sistema FFU può migliorare l'organizzazione del flusso d'aria nella camera bianca.
(3). L'influenza della struttura propria della FFU
La FFU è composta principalmente da ventilatori, filtri, dispositivi di guida del flusso d'aria e altri componenti. Il filtro ad altissima efficienza ULPA è la garanzia più importante per garantire che la camera bianca raggiunga la pulizia richiesta dal progetto. Anche il materiale del filtro influisce sull'uniformità del campo di flusso. Aggiungendo un materiale filtrante grossolano o una piastra a flusso laminare all'uscita del filtro, il campo di flusso in uscita può essere facilmente uniformato.
2. Impatto delle diverse interfacce di velocità di pulizia
Nella stessa camera bianca, tra l'area di lavoro e l'area non di lavoro a flusso unidirezionale verticale, a causa della differenza di velocità dell'aria all'uscita dell'ULPA, si genererà un effetto vortice misto all'interfaccia, che diventerà una zona di flusso d'aria turbolento con un'intensità di turbolenza particolarmente elevata. Le particelle potrebbero essere trasmesse alla superficie dell'apparecchiatura e contaminarla e i wafer.
3. Impatto del personale e delle attrezzature
Quando la camera bianca è vuota, le caratteristiche del flusso d'aria nella stanza generalmente soddisfano i requisiti di progettazione. Una volta che l'apparecchiatura entra nella camera bianca, il personale si muove e i prodotti vengono trasferiti, si presenteranno inevitabilmente ostacoli all'organizzazione del flusso d'aria. Ad esempio, in corrispondenza degli angoli o dei bordi sporgenti dell'apparecchiatura, il gas verrà deviato per formare una zona turbolenta e il fluido in questa zona non verrà facilmente trasportato via dal gas, causando così inquinamento. Allo stesso tempo, la superficie dell'apparecchiatura si surriscalderà a causa del funzionamento continuo e il gradiente di temperatura causerà una zona di riflusso vicino alla macchina, che aumenterà l'accumulo di particelle nella zona di riflusso. Allo stesso tempo, l'alta temperatura causerà facilmente la fuoriuscita di particelle. Questo duplice effetto aggrava la difficoltà di controllare la pulizia laminare verticale complessiva. La polvere prodotta dagli operatori nella camera bianca aderisce molto facilmente ai wafer in queste zone di riflusso.
4. Influenza del pavimento dell'aria di ritorno
Quando la resistenza dell'aria di ritorno che attraversa il pavimento è diversa, si genera una differenza di pressione, per cui l'aria fluisce nella direzione di minore resistenza e non si ottiene un flusso d'aria uniforme. Il metodo di progettazione attualmente più diffuso è l'utilizzo di pavimenti sopraelevati. Quando il tasso di apertura dei pavimenti sopraelevati è del 10%, la velocità del flusso d'aria all'altezza di lavoro della stanza può essere distribuita uniformemente. Inoltre, è necessario prestare la massima attenzione alla pulizia per ridurre la fonte di inquinamento del pavimento.
5. Fenomeno di induzione
Il cosiddetto fenomeno di induzione si riferisce al fenomeno per cui viene generato un flusso d'aria in direzione opposta a quella uniforme e la polvere generata nella stanza o la polvere nell'area contaminata adiacente viene indotta verso il lato sopravento, in modo che la polvere possa contaminare il chip. I possibili fenomeni di induzione sono i seguenti:
(1). Piatto cieco
In una camera bianca con flusso unidirezionale verticale, a causa delle giunzioni sulla parete, sono generalmente presenti grandi piastre cieche che generano turbolenza nel flusso di ritorno locale.
(2). Lampade
Gli apparecchi di illuminazione nella camera bianca avranno un impatto maggiore. Poiché il calore delle lampade fluorescenti provoca la risalita del flusso d'aria, non ci saranno zone turbolente sotto le lampade fluorescenti. Generalmente, le lampade nella camera bianca sono progettate a forma di goccia per ridurre l'impatto delle lampade sull'organizzazione del flusso d'aria.
(3.) Fessure tra i muri
Quando ci sono spazi vuoti tra le partizioni con diversi livelli di pulizia o tra le partizioni e i soffitti, la polvere dall'area con bassi requisiti di pulizia può essere trasferita all'area adiacente con elevati requisiti di pulizia.
(4). Distanza tra la macchina e il pavimento o la parete
Se lo spazio tra la macchina e il pavimento o la parete è molto piccolo, si verificheranno turbolenze di rimbalzo. Pertanto, lasciare uno spazio tra l'attrezzatura e la parete e sollevare la macchina per evitare che tocchi direttamente il pavimento.
Data di pubblicazione: 05-02-2025