A taxa de rendimento do chip na indústria de fabricação de CIs está intimamente relacionada ao tamanho e ao número de partículas de ar depositadas no chip. Uma boa organização do fluxo de ar pode remover as partículas geradas pela fonte de poeira da sala limpa, garantindo sua limpeza. Ou seja, a organização do fluxo de ar em salas limpas desempenha um papel vital na taxa de rendimento da produção de CIs. O projeto da organização do fluxo de ar em salas limpas precisa atingir os seguintes objetivos: reduzir ou eliminar as correntes parasitas no campo de fluxo para evitar a retenção de partículas nocivas; manter um gradiente de pressão positivo adequado para evitar contaminação cruzada.
Força do fluxo de ar
De acordo com o princípio da sala limpa, as forças que atuam sobre as partículas incluem força de massa, força molecular, atração entre partículas, força do fluxo de ar, etc.
Força do fluxo de ar: refere-se à força do fluxo de ar causada pelo fluxo de ar de entrega, fluxo de ar de retorno, fluxo de ar por convecção térmica, agitação artificial e outros fluxos de ar com uma determinada vazão para transportar partículas. Para o controle técnico de ambientes de salas limpas, a força do fluxo de ar é o fator mais importante.
Experimentos demonstraram que, no movimento do fluxo de ar, as partículas acompanham o fluxo de ar quase na mesma velocidade. O estado das partículas no ar é determinado pela distribuição do fluxo de ar. Os fluxos de ar que afetam as partículas em ambientes internos incluem principalmente: fluxo de ar de suprimento (incluindo fluxo de ar primário e secundário), fluxo de ar e fluxo de ar por convecção térmica causados pelo movimento de pessoas, e o fluxo de ar causado pela operação de processos e equipamentos industriais. Diferentes métodos de suprimento de ar, interfaces de velocidade, operadores e equipamentos industriais, e fenômenos induzidos em salas limpas são fatores que afetam o nível de limpeza.
Fatores que afetam a organização do fluxo de ar
1. A influência do método de fornecimento de ar
(1). Velocidade de fornecimento de ar
Para garantir um fluxo de ar uniforme, a velocidade de fornecimento de ar deve ser uniforme em uma sala limpa unidirecional; a zona morta da superfície de fornecimento de ar deve ser pequena; e a queda de pressão no ULPA também deve ser uniforme.
Velocidade uniforme de fornecimento de ar: ou seja, a irregularidade do fluxo de ar é controlada dentro de ±20%.
Menos zona morta na superfície de fornecimento de ar: não apenas a área plana da estrutura ULPA deve ser reduzida, mas, mais importante, FFU modular deve ser adotado para simplificar a estrutura redundante.
Para garantir o fluxo de ar unidirecional vertical, a seleção da queda de pressão do filtro também é muito importante, exigindo que a perda de pressão no filtro não possa se desviar.
(2). Comparação entre o sistema FFU e o sistema de ventilador de fluxo axial
A FFU é uma unidade de suprimento de ar com ventilador e filtro (ULPA). Após a sucção do ar pelo ventilador centrífugo da FFU, a pressão dinâmica é convertida em pressão estática no duto de ar e expelida uniformemente pelo ULPA. A pressão de suprimento de ar no teto é negativa, de modo que não há vazamento de poeira para a sala limpa quando o filtro é trocado. Experimentos demonstraram que o sistema FFU é superior ao sistema de ventilador de fluxo axial em termos de uniformidade de saída de ar, paralelismo do fluxo de ar e índice de eficiência de ventilação. Isso ocorre porque o paralelismo do fluxo de ar do sistema FFU é melhor. O uso do sistema FFU pode tornar o fluxo de ar na sala limpa mais organizado.
(3). A influência da própria estrutura da FFU
A FFU é composta principalmente por ventiladores, filtros, dispositivos de guia de fluxo de ar e outros componentes. O filtro ULPA de ultra-alta eficiência é a garantia mais importante de que a sala limpa alcance a limpeza necessária para o projeto. O material do filtro também afetará a uniformidade do campo de fluxo. Quando um material de filtro grosso ou uma placa de fluxo laminar é adicionado à saída do filtro, o campo de fluxo de saída pode ser facilmente uniformizado.
2. Impacto de diferentes interfaces de velocidade de limpeza
Na mesma sala limpa, entre a área de trabalho e a área de não trabalho com fluxo unidirecional vertical, devido à diferença na velocidade do ar na saída do ULPA, um efeito de vórtice misto será gerado na interface, que se tornará uma zona de fluxo de ar turbulento com intensidade de turbulência particularmente alta. Partículas podem ser transmitidas para a superfície do equipamento e contaminar o equipamento e os wafers.
3. Impacto do pessoal e do equipamento
Quando a sala limpa está vazia, as características do fluxo de ar na sala geralmente atendem aos requisitos de projeto. Assim que o equipamento entra na sala limpa, o pessoal se movimenta e os produtos são transportados, inevitavelmente haverá obstáculos à organização do fluxo de ar. Por exemplo, nos cantos ou bordas salientes do equipamento, o gás será desviado para formar uma zona turbulenta, e o fluido na zona não é facilmente transportado pelo gás, causando poluição. Ao mesmo tempo, a superfície do equipamento aquecerá devido à operação contínua, e o gradiente de temperatura causará uma zona de refluxo perto da máquina, o que aumentará o acúmulo de partículas na zona de refluxo. Ao mesmo tempo, a alta temperatura fará com que as partículas escapem facilmente. O efeito duplo agrava a dificuldade de controlar a limpeza laminar vertical geral. A poeira dos operadores na sala limpa adere facilmente às pastilhas nessas zonas de refluxo.
4. Influência do piso de ar de retorno
Quando a resistência do ar de retorno que passa pelo piso é diferente, uma diferença de pressão será gerada, de modo que o ar fluirá na direção de menor resistência, impossibilitando a obtenção de um fluxo de ar uniforme. O método de projeto popular atual é o uso de pisos elevados. Quando a taxa de abertura dos pisos elevados é de 10%, a velocidade do fluxo de ar na altura de trabalho do ambiente pode ser distribuída uniformemente. Além disso, deve-se prestar muita atenção à limpeza para reduzir a fonte de poluição do piso.
5. Fenômeno de indução
O chamado fenômeno de indução refere-se ao fenômeno em que o fluxo de ar é gerado na direção oposta ao fluxo uniforme, e a poeira gerada na sala ou na área contaminada adjacente é induzida para o lado do vento, de modo que a poeira pode contaminar o chip. Os seguintes são os possíveis fenômenos de indução:
(1). Placa cega
Em uma sala limpa com fluxo unidirecional vertical, devido às juntas na parede, geralmente existem grandes placas cegas que gerarão turbulência no fluxo de retorno local.
(2). Lâmpadas
As luminárias na sala limpa terão um impacto maior. Como o calor das lâmpadas fluorescentes faz com que o fluxo de ar suba, não haverá área turbulenta sob as lâmpadas fluorescentes. Geralmente, as lâmpadas na sala limpa são projetadas em formato de gota para reduzir o impacto na organização do fluxo de ar.
(3.) Lacunas entre paredes
Quando há espaços entre divisórias com diferentes níveis de limpeza ou entre divisórias e tetos, a poeira da área com baixos requisitos de limpeza pode ser transferida para a área adjacente com altos requisitos de limpeza.
(4). Distância entre a máquina e o chão ou parede
Se o vão entre a máquina e o piso ou a parede for muito pequeno, causará turbulência de rebote. Portanto, deixe um vão entre o equipamento e a parede e eleve a máquina para evitar que ela toque o solo diretamente.
Horário da publicação: 05/02/2025