Dans l'industrie de la fabrication de circuits intégrés, le rendement des puces est étroitement lié à la taille et au nombre de particules d'air déposées sur la puce. Une bonne organisation du flux d'air permet d'éloigner les particules générées par la source de poussière de la salle blanche et d'en garantir la propreté. L'organisation du flux d'air en salle blanche joue ainsi un rôle essentiel dans le rendement de la production de circuits intégrés. La conception de l'organisation du flux d'air en salle blanche doit atteindre les objectifs suivants : réduire ou éliminer les courants de Foucault dans le champ d'écoulement afin d'éviter la rétention de particules nocives ; maintenir un gradient de pression positif approprié pour prévenir la contamination croisée.
Force du flux d'air
Selon le principe de la salle blanche, les forces agissant sur les particules comprennent la force de masse, la force moléculaire, l'attraction entre les particules, la force du flux d'air, etc.
Force du flux d'air : désigne la force du flux d'air générée par l'air de refoulement, l'air de reprise, le flux d'air de convection thermique, le brassage artificiel et d'autres flux d'air à un certain débit pour transporter les particules. Pour le contrôle technique de l'environnement des salles blanches, la force du flux d'air est le facteur le plus important.
Des expériences ont montré que, dans le mouvement du flux d'air, les particules suivent ce dernier à une vitesse quasiment constante. L'état des particules dans l'air est déterminé par la distribution du flux d'air. Les flux d'air qui affectent les particules intérieures comprennent principalement : le flux d'air d'alimentation (y compris les flux d'air primaire et secondaire), le flux d'air et le flux d'air de convection thermique causés par la circulation des personnes, ainsi que le flux d'air causé par les opérations de traitement et les équipements industriels. Les différents modes d'alimentation en air, les interfaces de vitesse, les opérateurs et les équipements industriels, ainsi que les phénomènes induits dans les salles blanches, sont autant de facteurs qui influencent le niveau de propreté.
Facteurs affectant l'organisation du flux d'air
1. L'influence de la méthode d'alimentation en air
(1). Vitesse d'alimentation en air
Pour assurer un flux d'air uniforme, la vitesse d'alimentation en air doit être uniforme dans une salle blanche unidirectionnelle ; la zone morte de la surface d'alimentation en air doit être petite ; et la chute de pression dans l'ULPA doit également être uniforme.
Vitesse d'alimentation en air uniforme : c'est-à-dire que l'irrégularité du flux d'air est contrôlée à ±20 %.
Moins de zone morte sur la surface d'alimentation en air : non seulement la surface plane du cadre ULPA doit être réduite, mais plus important encore, un FFU modulaire doit être adopté pour simplifier le cadre redondant.
Pour assurer un flux d'air unidirectionnel vertical, la sélection de la perte de charge du filtre est également très importante, exigeant que la perte de charge dans le filtre ne puisse pas dévier.
(2). Comparaison entre le système FFU et le système à flux axial
Le FFU est un système d'alimentation en air avec ventilateur et filtre (ULPA). Une fois l'air aspiré par le ventilateur centrifuge du FFU, la pression dynamique est convertie en pression statique dans le conduit d'air et expulsée uniformément par l'ULPA. La pression d'alimentation en air au plafond est négative, ce qui évite toute fuite de poussière dans la salle blanche lors du remplacement du filtre. Des expériences ont montré que le système FFU est supérieur au système de ventilation axiale en termes d'uniformité de sortie d'air, de parallélisme du flux d'air et d'indice d'efficacité de la ventilation. Cela s'explique par un meilleur parallélisme du flux d'air du système FFU. Son utilisation permet d'optimiser la circulation de l'air dans la salle blanche.
(3). L'influence de la structure même de la FFU
Un FFU est principalement composé de ventilateurs, de filtres, de dispositifs de guidage du flux d'air et d'autres composants. Le filtre ultra-haute efficacité ULPA est la garantie la plus importante pour que la salle blanche atteigne la propreté requise par sa conception. Le matériau du filtre influence également l'uniformité du champ d'écoulement. L'ajout d'un matériau filtrant grossier ou d'une plaque à flux laminaire à la sortie du filtre permet d'uniformiser facilement le champ d'écoulement.
2. Impact des différentes interfaces de vitesse de propreté
Dans la même salle blanche, entre la zone de travail et la zone non utilisée à flux unidirectionnel vertical, en raison de la différence de vitesse de l'air à la sortie de l'ULPA, un effet tourbillonnaire mixte se produit à l'interface, qui devient une zone d'écoulement d'air turbulente avec une intensité particulièrement élevée. Des particules peuvent être transmises à la surface de l'équipement et contaminer l'équipement et les plaquettes.
3. Impact du personnel et de l'équipement
Lorsque la salle blanche est vide, les caractéristiques de la circulation d'air répondent généralement aux exigences de conception. Dès l'entrée des équipements, la circulation du personnel et le transport des produits, des obstacles entravent inévitablement la circulation de l'air. Par exemple, aux angles ou aux bords saillants des équipements, le gaz est dévié pour former une zone turbulente, empêchant le fluide présent dans cette zone d'être facilement emporté par le gaz, ce qui entraîne une pollution. Parallèlement, la surface des équipements s'échauffe en raison du fonctionnement continu, et le gradient de température crée une zone de refusion à proximité de la machine, ce qui augmente l'accumulation de particules dans cette zone. Parallèlement, la température élevée favorise la fuite des particules. Ce double effet complique le contrôle de la propreté laminaire verticale globale. La poussière des opérateurs en salle blanche adhère très facilement aux plaquettes dans ces zones de refusion.
4. Influence du plancher de reprise d'air
Lorsque la résistance de l'air de reprise au niveau du plancher est différente, une différence de pression se produit, entraînant un écoulement de l'air dans la direction de moindre résistance, et un flux d'air uniforme n'est pas obtenu. La méthode de conception actuellement la plus répandue consiste à utiliser des planchers surélevés. Avec un taux d'ouverture de 10 %, la vitesse du flux d'air à la hauteur de travail de la pièce est répartie uniformément. De plus, une attention particulière doit être portée au nettoyage afin de réduire la source de pollution du plancher.
5. Phénomène d'induction
Le phénomène d'induction se produit lorsque le flux d'air est généré en sens inverse du flux uniforme, ce qui induit la poussière générée dans la pièce ou dans la zone contaminée adjacente vers le côté amont du vent, contamineant ainsi la puce. Voici les phénomènes d'induction possibles :
(1). Plaque aveugle
Dans une salle blanche à flux unidirectionnel vertical, en raison des joints sur le mur, il y a généralement de grandes plaques borgnes qui vont générer des turbulences dans le flux de retour local.
(2). Lampes
Les luminaires de la salle blanche auront un impact plus important. La chaleur des lampes fluorescentes provoquant une élévation du flux d'air, il n'y aura pas de zone turbulente sous celles-ci. En général, les lampes de la salle blanche sont conçues en forme de goutte d'eau afin de réduire leur impact sur l'organisation du flux d'air.
(3.) Espaces entre les murs
Lorsqu'il existe des espaces entre des cloisons ayant des niveaux de propreté différents ou entre des cloisons et des plafonds, la poussière de la zone ayant de faibles exigences de propreté peut être transférée vers la zone adjacente ayant des exigences de propreté élevées.
(4). Distance entre la machine et le sol ou le mur
Si l'espace entre la machine et le sol ou le mur est très faible, des turbulences de rebond peuvent se produire. Par conséquent, laissez un espace entre l'équipement et le mur et surélevez la machine pour éviter qu'elle ne touche directement le sol.
Date de publication : 05/02/2025