Il tasso di resa dei chip nell'industria della produzione di circuiti integrati è strettamente correlato alle dimensioni e al numero di particelle presenti nell'aria che si depositano sul chip. Una buona organizzazione del flusso d'aria può allontanare le particelle generate dalla fonte di polvere dalla camera bianca, garantendone la pulizia; pertanto, l'organizzazione del flusso d'aria in camera bianca gioca un ruolo fondamentale nel tasso di resa della produzione di circuiti integrati. La progettazione dell'organizzazione del flusso d'aria in camera bianca deve raggiungere i seguenti obiettivi: ridurre o eliminare le correnti parassite nel campo di flusso per evitare la ritenzione di particelle dannose; 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 le particelle, la forza del flusso d'aria, ecc.
Forza del flusso d'aria: si riferisce alla forza del flusso d'aria generato da immissione, ricircolo, convezione termica, agitazione artificiale e altri flussi d'aria con una determinata portata per il trasporto delle particelle. Per il controllo tecnico degli ambienti a 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 negli ambienti interni includono principalmente: il flusso d'aria di immissione (compreso il flusso d'aria primario e secondario), il flusso d'aria e il flusso d'aria di convezione termica causati dal passaggio delle persone e il flusso d'aria generato dal funzionamento dei processi e dalle apparecchiature industriali. Diversi metodi di immissione dell'aria, interfacce di velocità, operatori e apparecchiature industriali, nonché 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 alimentazione dell'aria deve essere uniforme in una camera bianca unidirezionale; la zona morta della superficie di alimentazione dell'aria deve essere ridotta; e anche la caduta di pressione nell'ULPA deve essere uniforme.
Velocità di immissione dell'aria uniforme: ovvero, la irregolarità del flusso d'aria è controllata entro ±20%.
Minore zona morta sulla superficie di alimentazione dell'aria: non solo è necessario ridurre l'area piana del telaio ULPA, ma, cosa ancora più importante, è opportuno adottare un'unità di flusso d'aria (FFU) modulare per semplificare il telaio ridondante.
Per garantire un flusso d'aria verticale unidirezionale, è fondamentale anche la scelta della caduta di pressione del filtro, che deve essere costante e non presentare deviazioni.
(2). Confronto tra sistema FFU e sistema di ventilazione a flusso assiale
L'unità FFU è un'unità di alimentazione dell'aria dotata di ventilatore e filtro (ULPA). Dopo essere stata aspirata dal ventilatore centrifugo dell'unità FFU, la pressione dinamica viene convertita in pressione statica nel condotto dell'aria e l'aria viene espulsa uniformemente dall'ULPA. La pressione dell'aria immessa nel soffitto è negativa, in modo che non vi siano perdite di polvere nella camera bianca durante la sostituzione del filtro. Gli esperimenti hanno dimostrato che il sistema FFU è superiore al sistema con ventilatore assiale in termini di uniformità dell'aria in uscita, parallelismo del flusso d'aria e indice di efficienza di ventilazione. Questo perché il sistema FFU garantisce un migliore parallelismo del flusso d'aria. L'utilizzo del sistema FFU consente di ottimizzare il flusso d'aria nella camera bianca.
(3). L'influenza della struttura stessa della FFU
L'unità 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 il raggiungimento del livello di pulizia richiesto in fase di progettazione della camera bianca. Anche il materiale del filtro influisce sull'uniformità del campo di flusso. Aggiungendo un materiale filtrante a grana grossa o una piastra a flusso laminare all'uscita del filtro, è possibile uniformare facilmente il campo di flusso in uscita.
2. Impatto delle diverse interfacce di velocità di pulizia
Nella stessa camera bianca, tra l'area di lavoro e l'area non di lavoro con flusso verticale unidirezionale, 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 trasportate sulla superficie delle apparecchiature e contaminare le apparecchiature e i wafer.
3. Impatto del personale e delle attrezzature
Quando la camera bianca è vuota, le caratteristiche del flusso d'aria al suo interno generalmente soddisfano i requisiti di progetto. Una volta che le apparecchiature entrano nella camera bianca, il personale si muove e i prodotti vengono movimentati, si verificano inevitabilmente degli ostacoli all'organizzazione del flusso d'aria. Ad esempio, in corrispondenza degli angoli o dei bordi sporgenti delle apparecchiature, il gas viene deviato formando una zona turbolenta, e il fluido in questa zona non viene facilmente trasportato dal gas, causando così contaminazione. Allo stesso tempo, la superficie delle apparecchiature si riscalda a causa del funzionamento continuo e il gradiente di temperatura crea una zona di rifusione vicino alla macchina, che aumenta l'accumulo di particelle in questa zona. Allo stesso tempo, l'alta temperatura facilita la fuoriuscita delle particelle. Questo duplice effetto aggrava la difficoltà di controllare la pulizia laminare verticale complessiva. La polvere proveniente dagli operatori all'interno della camera bianca aderisce molto facilmente ai wafer in queste zone di rifusione.
4. Influenza del pavimento con 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, impedendo di ottenere un flusso d'aria uniforme. Il metodo di progettazione attualmente più diffuso prevede l'utilizzo di pavimenti sopraelevati. Con un'altezza del pavimento sopraelevato del 10%, la velocità del flusso d'aria all'altezza di lavoro del locale può essere distribuita uniformemente. Inoltre, è fondamentale prestare la massima attenzione alla pulizia per ridurre le fonti di inquinamento del pavimento.
5. Fenomeno di induzione
Il cosiddetto fenomeno di induzione si riferisce al fenomeno per cui si genera un flusso d'aria in direzione opposta al flusso uniforme, che induce la polvere presente nella stanza o nell'area contaminata adiacente a convogliarsi verso monte, contaminando così il chip. Di seguito sono elencati i possibili fenomeni di induzione:
(1). Piastra cieca
In una camera bianca con flusso verticale unidirezionale, a causa delle giunzioni sulle pareti, 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 una spinta ascensionale del flusso d'aria, non si creerà alcuna zona di turbolenza al di sotto delle lampade fluorescenti. Generalmente, le lampade nelle camere bianche sono progettate a forma di goccia per ridurre l'impatto delle lampade sull'organizzazione del flusso d'aria.
(3.) Spazi tra le pareti
Quando si creano degli spazi tra pareti divisorie con diversi livelli di pulizia o tra pareti divisorie e soffitti, la polvere proveniente 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 ridotto, si genereranno turbolenze di rimbalzo. Pertanto, è necessario lasciare uno spazio tra l'attrezzatura e la parete e sollevare la macchina per evitare che tocchi direttamente il pavimento.
Data di pubblicazione: 05-feb-2025