El rendimiento del chip en la industria de fabricación de chips 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 fuentes de polvo de la sala limpia y garantizar su limpieza. En otras palabras, la organización del flujo de aire en una sala limpia desempeña un papel vital en el rendimiento de la producción de chips. Los objetivos que se deben alcanzar en el diseño de la organización del flujo de aire en una sala limpia son: reducir o eliminar las corrientes de Foucault 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.
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 suministro y retorno, el flujo de aire por convección térmica, la agitación artificial y otros flujos de aire con un caudal determinado para transportar partículas. Para el control de la tecnología ambiental en salas blancas, 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. La distribución del flujo determina el estado de las partículas en el aire. Los principales efectos del flujo de aire sobre las partículas en interiores incluyen: el flujo de aire de suministro (incluidos el flujo de aire primario y secundario), el flujo de aire y el flujo de aire por convección térmica causados por el paso de personas, y el impacto del flujo de aire sobre las partículas causado por las operaciones de proceso y los equipos industriales. Los diferentes métodos de suministro de aire, las interfaces de velocidad, los operadores y los equipos industriales, los fenómenos inducidos, etc., en salas blancas son factores que afectan el nivel de limpieza.
1. 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 en la sala limpia de flujo unidireccional debe ser uniforme; la zona muerta en la superficie de suministro de aire debe ser pequeña; y la caída de presión dentro del filtro HEPA también debe ser uniforme.
La velocidad de suministro de aire es uniforme, es decir, la irregularidad del flujo de aire se controla dentro de ±20%.
Hay menos espacio muerto en la superficie de suministro de aire: no solo se debe reducir el área plana del marco HEPA, sino que, lo que es más importante, se debe utilizar una FFU modular para simplificar el marco redundante.
Para garantizar que el flujo de aire sea vertical y unidireccional, la selección de la caída de presión del filtro también es muy importante y se requiere que la pérdida de presión dentro del filtro no pueda ser sesgada.
(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 HEPA. El aire es aspirado por el ventilador centrífugo del FFU y convierte la presión dinámica en estática en el conducto de aire. El filtro HEPA lo expulsa uniformemente. La presión de suministro de aire en el techo es negativa. De esta manera, se evita la entrada de polvo a la sala limpia al reemplazar 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 puede mejorar la organización del flujo de aire en la sala limpia.
(3) Influencia de la propia estructura de la FFU
La FFU se compone principalmente de ventiladores, filtros, guías de flujo de aire y otros componentes. El filtro HEPA es la garantía más importante para que una sala limpia alcance la limpieza requerida por su diseño. El material del filtro también afecta la uniformidad del campo de flujo. Al añadir un material filtrante rugoso o una placa de flujo a la salida del filtro, el campo de flujo de salida se puede uniformizar fácilmente.
2. Impacto de la interfaz de velocidad con diferente limpieza
En la misma sala limpia, entre el área de trabajo y el área de descanso con flujo unidireccional vertical, debido a la diferencia de velocidad del aire en la caja HEPA, se producirá un efecto de vórtice mixto en la interfaz, convirtiéndola en una zona de flujo de aire turbulento. La intensidad de la turbulencia del aire es particularmente alta, y las partículas pueden transmitirse a la superficie del equipo y contaminarlo, así como a las obleas.
3. Impacto en el 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 entra en la sala limpia, el personal se desplaza y los productos se transportan, inevitablemente surgen obstáculos que dificultan la organización del flujo de aire, como puntos afilados que sobresalen de la máquina. En las esquinas o bordes, el gas se desvía para formar una zona de flujo turbulento, y el fluido en dicha zona no es fácilmente arrastrado por el gas entrante, lo que causa contaminación.
Al mismo tiempo, la superficie del equipo mecánico 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 dicha zona. Asimismo, la alta temperatura facilita la fuga de partículas. Este doble efecto intensifica la capa vertical general. Esto dificulta el control de la limpieza del flujo. El polvo generado por los operadores en la sala limpia puede adherirse fácilmente a las obleas en estas zonas de reflujo.
4. Influencia del suelo de aire de retorno
Cuando la resistencia del aire de retorno que pasa por el suelo es diferente, se produce una diferencia de presión, lo que provoca que el aire fluya en una dirección con poca resistencia, impidiendo un flujo uniforme. El método de diseño más común actualmente es el uso de un suelo elevado. Cuando la tasa de apertura del suelo elevado es del 10 %, la velocidad del flujo de aire se distribuye uniformemente a la altura de trabajo interior. Además, se debe prestar especial atención a las tareas de limpieza para reducir las fuentes de contaminación del suelo.
5. Fenómeno de inducción
El llamado fenómeno de inducción se refiere a la generación de un flujo de aire en dirección opuesta al flujo uniforme, lo que induce el polvo generado en la sala o en áreas contaminadas adyacentes hacia el lado de barlovento, provocando así la contaminación de la oblea. Entre los posibles fenómenos inducidos se incluyen los siguientes:
(1) Placa ciega
En una sala limpia con flujo unidireccional vertical, debido a las juntas en la pared, generalmente hay paneles ciegos grandes que producirán flujo turbulento y reflujo local.
(2) Lámparas
Las luminarias en salas blancas tendrán un mayor impacto. Dado que el calor de la lámpara fluorescente provoca la ascensión del flujo de aire, esta no se convertirá en una zona turbulenta. Generalmente, las lámparas en salas blancas 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 paredes divisorias o techos con diferentes requisitos de limpieza, el polvo de áreas con bajos requisitos de limpieza puede transferirse a áreas adyacentes con altos requisitos de limpieza.
(4) La distancia entre el equipo mecánico y el piso o la pared
Si la distancia entre el equipo mecánico y el suelo o la pared es pequeña, se producirá turbulencia de rebote. Por lo tanto, deje un espacio entre el equipo y la pared y eleve la plataforma de la máquina para evitar el contacto directo con el suelo.
Hora de publicación: 02-nov-2023