El rendimiento del chip en la industria de fabricación de circuitos integrados (CI) está estrechamente relacionado con el tamaño y la cantidad de partículas de aire depositadas en él. Una buena organización del flujo de aire puede alejar las partículas generadas por la fuente de polvo de la sala limpia para garantizar su limpieza. Es decir, la organización del flujo de aire en la sala limpia desempeña un papel fundamental en el rendimiento de la producción de CI. El diseño de la organización del flujo de aire en la sala limpia debe lograr los siguientes objetivos: reducir o eliminar las corrientes parásitas en el campo de flujo para evitar la retención de partículas nocivas; y mantener un gradiente de presión positivo adecuado para prevenir la contaminación cruzada.
Fuerza del flujo de aire
Según el principio de sala limpia, las fuerzas que actúan sobre las partículas incluyen la fuerza de masa, la fuerza molecular, la atracción entre partículas, la fuerza del flujo de aire, etc.
Fuerza del flujo de aire: Se refiere a la fuerza del flujo de aire causada por el flujo de aire de impulsión, retorno, convección térmica, agitación artificial y otros flujos de aire con un caudal determinado para transportar las partículas. Para el control técnico del entorno de la sala limpia, la fuerza del flujo de aire es el factor más importante.
Experimentos han demostrado que, en el movimiento del flujo de aire, las partículas lo siguen a una velocidad prácticamente idéntica. El estado de las partículas en el aire está determinado por la distribución del flujo. Los flujos de aire que afectan a las partículas en interiores incluyen principalmente: el flujo de suministro de aire (incluidos el flujo de aire primario y secundario), el flujo de aire y el flujo de aire por convección térmica causados por el tránsito de personas, y el flujo de aire generado por la operación de procesos y equipos industriales. Los diferentes métodos de suministro de aire, las interfaces de velocidad, los operadores y los equipos industriales, y los fenómenos inducidos en salas blancas son factores que afectan el nivel de limpieza.
Factores que afectan la organización del flujo de aire
1. La influencia del método de suministro de aire
(1). Velocidad de suministro de aire
Para garantizar un flujo de aire uniforme, la velocidad de suministro de aire debe ser uniforme en una sala limpia unidireccional; la zona muerta de la superficie de suministro de aire debe ser pequeña; y la caída de presión en la ULPA también debe ser uniforme.
Velocidad de suministro de aire uniforme: es decir, la irregularidad del flujo de aire se controla dentro de ±20%.
Menos zona muerta en la superficie de suministro de aire: no solo se debe reducir el área plana del marco ULPA, sino que, lo que es más importante, se debe adoptar una FFU modular para simplificar el marco redundante.
Para garantizar un flujo de aire unidireccional vertical, la selección de la caída de presión del filtro también es muy importante, requiriendo que la pérdida de presión en el filtro no pueda desviarse.
(2) Comparación entre el sistema FFU y el sistema de ventilador de flujo axial
El sistema FFU es una unidad de suministro de aire con ventilador y filtro (ULPA). Tras la aspiración del aire por el ventilador centrífugo del FFU, la presión dinámica se convierte en presión estática en el conducto de aire y el ULPA lo expulsa uniformemente. La presión de suministro de aire en el techo es negativa, lo que evita la entrada de polvo a la sala limpia al sustituir el filtro. Diversos experimentos han demostrado que el sistema FFU es superior al sistema de ventiladores de flujo axial en cuanto a uniformidad de salida de aire, paralelismo del flujo de aire y eficiencia de ventilación. Esto se debe a un mejor paralelismo del flujo de aire del sistema FFU. El uso del sistema FFU permite una mejor organización del flujo de aire en la sala limpia.
(3) La influencia de la propia estructura de la FFU
La FFU se compone principalmente de ventiladores, filtros, dispositivos de guía del flujo de aire y otros componentes. El filtro de ultraalta eficiencia ULPA es la garantía fundamental para que la sala limpia alcance la limpieza requerida. El material del filtro también influye en la uniformidad del campo de flujo. Al añadir un material de filtro grueso o una placa de flujo laminar a la salida del filtro, se puede uniformizar fácilmente el campo de flujo de salida.
2. Impacto de diferentes interfaces de velocidad de limpieza
En la misma sala limpia, entre las zonas de trabajo y de descanso de flujo unidireccional vertical, debido a la diferencia de velocidad del aire en la salida del ULPA, se generará un efecto de vórtice mixto en la interfaz, convirtiéndose en una zona de flujo de aire turbulento con una intensidad de turbulencia particularmente alta. Las partículas pueden transmitirse a la superficie del equipo y contaminarlo, así como a las obleas.
3. Impacto del personal y el equipo
Cuando la sala limpia está vacía, las características del flujo de aire generalmente cumplen con los requisitos de diseño. Una vez que el equipo ingresa a la sala limpia, el personal se mueve y los productos se transportan, inevitablemente surgen obstáculos en la organización del flujo de aire. Por ejemplo, en las esquinas o bordes salientes del equipo, el gas se desvía para formar una zona turbulenta, y el fluido en la zona no es fácilmente arrastrado por el gas, lo que causa contaminación. Al mismo tiempo, la superficie del equipo se calienta debido al funcionamiento continuo, y el gradiente de temperatura crea una zona de reflujo cerca de la máquina, lo que aumenta la acumulación de partículas en la zona de reflujo. Al mismo tiempo, la alta temperatura facilita la fuga de partículas. Este doble efecto agrava la dificultad de controlar la limpieza laminar vertical general. El polvo de los operadores en la sala limpia se adhiere fácilmente a las obleas en estas zonas de reflujo.
4. Influencia del suelo de aire de retorno
Cuando la resistencia del aire de retorno al pasar por el suelo es diferente, se genera una diferencia de presión, lo que hace que el aire fluya en la dirección con menor resistencia y no se obtenga un flujo uniforme. El método de diseño más común actualmente es el uso de suelos elevados. Cuando la tasa de apertura de los suelos elevados es del 10 %, la velocidad del flujo de aire en la altura de trabajo de la sala se puede distribuir uniformemente. Además, se debe prestar especial atención a la limpieza para reducir la contaminación del suelo.
5. Fenómeno de inducción
El llamado fenómeno de inducción se refiere al fenómeno en el que se genera un flujo de aire en dirección opuesta al flujo uniforme, y el polvo generado en la habitación o en el área contaminada adyacente se dirige hacia el lado de barlovento, de modo que puede contaminar el chip. Los posibles fenómenos de inducción son los siguientes:
(1). Placa ciega
En una sala limpia con flujo unidireccional vertical, debido a las juntas en la pared, generalmente hay placas ciegas de gran tamaño que generarán turbulencias en el flujo de retorno local.
(2) Lámparas
Las luminarias de la sala limpia tendrán un mayor impacto. Dado que el calor de las lámparas fluorescentes provoca el ascenso del flujo de aire, no habrá una zona turbulenta debajo de ellas. Generalmente, las lámparas de la sala limpia tienen un diseño en forma de lágrima para reducir su impacto en la organización del flujo de aire.
(3.) Huecos entre paredes
Cuando existen espacios entre particiones con diferentes niveles de limpieza o entre particiones y techos, el polvo del área con bajos requisitos de limpieza puede transferirse al área adyacente con altos requisitos de limpieza.
(4) Distancia entre la máquina y el suelo o la pared
Si la distancia entre la máquina y el suelo o la pared es muy pequeña, se producirán turbulencias de rebote. Por lo tanto, deje un espacio entre el equipo y la pared y eleve la máquina para evitar que toque el suelo directamente.
Hora de publicación: 05-feb-2025