La resa del chip nell'industria di produzione di chip è strettamente correlata alle dimensioni e al numero di particelle d'aria depositate sul chip. Una buona organizzazione del flusso d'aria può allontanare le particelle generate da fonti di polvere dalla camera bianca e garantirne la pulizia. In altre parole, l'organizzazione del flusso d'aria in camera bianca gioca un ruolo fondamentale nella resa della produzione di chip. Gli obiettivi da raggiungere nella progettazione dell'organizzazione del flusso d'aria in camera bianca sono: ridurre o eliminare le correnti parassite nel campo di flusso per evitare la ritenzione di particelle nocive; mantenere un gradiente di pressione positivo appropriato per prevenire la contaminazione incrociata.
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 causato dal flusso d'aria di mandata e di ritorno, dal flusso d'aria per convezione termica, dall'agitazione artificiale e da altri flussi d'aria con una determinata portata per trasportare particelle. Per il controllo della tecnologia ambientale delle camere bianche, 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 flusso d'aria quasi esattamente alla stessa velocità. La condizione delle particelle nell'aria è determinata dalla distribuzione del flusso d'aria. I principali effetti del flusso d'aria sulle particelle interne includono: flusso d'aria di alimentazione (compreso il flusso d'aria primario e secondario), flusso d'aria e flusso d'aria per convezione termica causati dal passaggio delle persone e l'impatto del flusso d'aria sulle particelle causato dalle operazioni di processo e dalle apparecchiature industriali. Diversi metodi di alimentazione dell'aria, interfacce di velocità, operatori e apparecchiature industriali, fenomeni indotti, ecc. nelle camere bianche sono tutti fattori che influenzano il livello di pulizia.
1. 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 nella camera bianca a flusso unidirezionale deve essere uniforme; la zona morta sulla superficie di erogazione dell'aria deve essere piccola; e anche la caduta di pressione all'interno del filtro HEPA deve essere uniforme.
La velocità di erogazione dell'aria è uniforme: ovvero la disomogeneità del flusso d'aria è controllata entro ±20%.
C'è meno spazio morto sulla superficie di alimentazione dell'aria: non solo si dovrebbe ridurre l'area piana del telaio HEPA, ma, cosa ancora più importante, si dovrebbe utilizzare un FFU modulare per semplificare il telaio ridondante.
Per garantire che il flusso d'aria sia verticale e unidirezionale, è molto importante anche la scelta della caduta di pressione del filtro, ed è necessario che la caduta di pressione all'interno del filtro non possa essere influenzata.
(2) Confronto tra sistema FFU e sistema di ventilazione assiale
FFU è un'unità di mandata aria con ventilatore e filtro HEPA. L'aria viene aspirata dal ventilatore centrifugo dell'FFU e converte la pressione dinamica in pressione statica nel condotto dell'aria. Viene espulsa uniformemente dal filtro HEPA. La pressione di mandata aria sul soffitto è negativa. In questo modo, la polvere non penetra 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 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) Influenza della struttura propria della FFU
L'FFU è composta principalmente da ventole, filtri, guide del flusso d'aria e altri componenti. Il filtro HEPA è la garanzia più importante per la camera bianca per raggiungere il livello di pulizia richiesto dal progetto. Anche il materiale del filtro influisce sull'uniformità del campo di flusso. Aggiungendo un materiale filtrante ruvido o una piastra di flusso all'uscita del filtro, il campo di flusso in uscita può essere facilmente uniformato.
2. Impatto dell'interfaccia di velocità con diversa pulizia
Nella stessa camera bianca, tra l'area di lavoro e l'area non di lavoro con flusso unidirezionale verticale, a causa della differenza di velocità dell'aria in corrispondenza del filtro HEPA, si verificherà un effetto vortice misto all'interfaccia, che diventerà una zona di flusso d'aria turbolento. L'intensità della turbolenza dell'aria è particolarmente elevata e le particelle possono essere trasmesse alla superficie dell'apparecchiatura e contaminare l'apparecchiatura e i wafer.
3. Impatto sul personale e sulle attrezzature
Quando la camera bianca è vuota, le caratteristiche del flusso d'aria al suo interno generalmente soddisfano i requisiti di progettazione. Una volta che le apparecchiature entrano nella camera bianca, le persone si muovono e i prodotti vengono trasportati, si presentano inevitabilmente ostacoli all'organizzazione del flusso d'aria, come ad esempio punte acuminate che sporgono dalle apparecchiature. Agli angoli o ai bordi, il gas si devia formando un'area di flusso turbolento e il fluido presente nell'area non verrà facilmente trasportato via dal gas in ingresso, causando così inquinamento.
Allo stesso tempo, la superficie dell'apparecchiatura meccanica si riscalda a causa del funzionamento continuo e il gradiente di temperatura crea un'area di riflusso vicino alla macchina, aumentando l'accumulo di particelle nell'area di riflusso. Allo stesso tempo, l'alta temperatura provoca facilmente la fuoriuscita delle particelle. Questo duplice effetto intensifica lo strato verticale complessivo. La difficoltà di controllare la pulizia del flusso. La polvere prodotta dagli operatori in camera bianca può facilmente aderire ai wafer in queste aree di riflusso.
4. Influenza del pavimento dell'aria di ritorno
Quando la resistenza dell'aria di ritorno che attraversa il pavimento è diversa, si verifica una differenza di pressione, che causa un flusso d'aria nella direzione di minore resistenza e non uniforme. Il metodo di progettazione attualmente più diffuso prevede l'utilizzo di un pavimento sopraelevato. Quando il rapporto di apertura del pavimento sopraelevato è del 10%, la velocità del flusso d'aria può essere distribuita uniformemente all'altezza di lavoro interna. Inoltre, è necessario prestare la massima attenzione alla pulizia per ridurre la fonte di inquinamento sul pavimento.
5. Fenomeno di induzione
Il cosiddetto fenomeno di induzione si riferisce al fenomeno di generazione di un flusso d'aria in direzione opposta a quella uniforme, inducendo la polvere generata nella stanza o nelle aree contaminate adiacenti al lato sopravento, causando così la contaminazione del wafer da parte della polvere. I possibili fenomeni indotti includono quanto segue:
(1) Piastra cieca
In una camera bianca con flusso verticale unidirezionale, a causa delle giunzioni sulla parete, sono generalmente presenti grandi pannelli ciechi che producono un flusso turbolento e un riflusso locale.
(2) Lampade
Gli apparecchi di illuminazione nelle camere bianche avranno un impatto maggiore. Poiché il calore della lampada fluorescente provoca la risalita del flusso d'aria, la lampada fluorescente non diventerà un'area turbolenta. 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) Fessure tra i muri
Quando ci sono spazi vuoti tra pareti divisorie o soffitti con requisiti di pulizia diversi, la polvere proveniente da aree con requisiti di pulizia bassi può essere trasferita ad aree adiacenti con requisiti di pulizia elevati.
(4) La distanza tra l'attrezzatura meccanica e il pavimento o la parete
Se lo spazio tra l'attrezzatura meccanica e il pavimento o la parete è ridotto, si verificheranno turbolenze di rimbalzo. Pertanto, lasciare uno spazio tra l'attrezzatura e la parete e sollevare la piattaforma della macchina per evitare il contatto diretto con il suolo.
Data di pubblicazione: 02-11-2023