Dans l'industrie de la fabrication de puces, le rendement des puces est étroitement lié à la taille et au nombre de particules d'air qui s'y déposent. Une bonne organisation du flux d'air permet d'éloigner les particules générées par les sources de poussière de la salle blanche et d'en garantir la propreté. L'organisation du flux d'air en salle blanche joue donc un rôle essentiel dans le rendement de la production de puces. Les objectifs de conception de l'organisation du flux d'air en salle blanche sont les suivants : réduire, voire 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.
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 les flux d'air d'alimentation et de reprise, la convection thermique, l'agitation artificielle et d'autres flux d'air dont le débit est déterminé pour transporter les particules. Pour le contrôle des technologies environnementales des salles blanches, la force du flux d'air est le facteur le plus important.
Des expériences ont montré que, dans le mouvement d'un flux d'air, les particules suivent celui-ci à une vitesse quasi identique. La composition de l'air est déterminée par sa distribution. Les principaux effets du flux d'air sur les particules intérieures sont : le flux d'air d'alimentation (y compris les flux d'air primaire et secondaire), le flux d'air et le flux de convection thermique causés par la circulation des personnes, ainsi que l'impact du flux d'air sur les particules 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, les phénomènes induits, etc. dans les salles blanches sont autant de facteurs qui influencent le niveau de propreté.
1. Influence de la méthode d'alimentation en air
(1) Vitesse d'alimentation en air
Afin d'assurer un flux d'air uniforme, la vitesse d'alimentation en air dans la salle blanche à flux unidirectionnel doit être uniforme ; la zone morte sur la surface d'alimentation en air doit être petite ; et la chute de pression dans le filtre HEPA doit également être uniforme.
La vitesse d'alimentation en air est uniforme : c'est-à-dire que l'irrégularité du flux d'air est contrôlée à ±20 %.
Il y a moins d'espace mort sur la surface d'alimentation en air : non seulement la surface plane du cadre HEPA doit être réduite, mais plus important encore, un FFU modulaire doit être utilisé pour simplifier le cadre redondant.
Afin de garantir que le flux d'air soit vertical et unidirectionnel, la sélection de la perte de pression du filtre est également très importante, et il est nécessaire que la perte de pression à l'intérieur du filtre ne puisse pas être biaisée.
(2) Comparaison entre le système FFU et le système de ventilateur à flux axial
Le FFU est un système d'alimentation en air équipé d'un ventilateur et d'un filtre HEPA. L'air est aspiré par le ventilateur centrifuge du FFU et convertit la pression dynamique en pression statique dans le conduit d'air. Il est ensuite expulsé uniformément par le filtre HEPA. La pression d'alimentation en air au plafond est négative. Ainsi, aucune poussière ne s'infiltre 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'améliorer l'organisation du flux d'air en salle blanche.
(3) Influence de la structure même de la FFU
Un FFU est principalement composé de ventilateurs, de filtres, de guides d'écoulement d'air et d'autres composants. Le filtre HEPA est la garantie la plus importante pour une salle blanche d'atteindre la propreté requise par sa conception. Le matériau du filtre influence également l'uniformité du champ d'écoulement. L'ajout d'un matériau filtrant rugueux ou d'une plaque d'écoulement à la sortie du filtre permet d'uniformiser facilement le champ d'écoulement.
2. Impact de l'interface de vitesse avec différentes propretés
Dans une même salle blanche, entre la zone de travail et la zone non utilisée, où le flux d'air vertical est unidirectionnel, la différence de vitesse de l'air au niveau de la boîte HEPA crée un effet de vortex mixte à l'interface, qui devient une zone de flux d'air turbulent. L'intensité de ces turbulences est particulièrement forte, et des particules peuvent être transmises à la surface de l'équipement et contaminer l'équipement et les plaquettes.
3. Impact sur le personnel et l'équipement
Lorsque la salle blanche est vide, les caractéristiques de circulation d'air répondent généralement aux exigences de conception. Dès l'entrée des équipements, la circulation des personnes et le transport des produits, des obstacles entravent inévitablement la circulation de l'air, tels que des pointes saillantes. Aux angles ou sur les bords, le gaz se dévie pour former une zone d'écoulement turbulente, empêchant le fluide présent dans cette zone d'être facilement emporté par le gaz entrant, ce qui entraîne une pollution.
Parallèlement, la surface de l'équipement mécanique 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 intensifie la couche verticale globale. Le contrôle de la propreté du flux est difficile. La poussière des opérateurs en salle blanche peut facilement adhérer aux plaquettes dans ces zones de refusion.
4. Influence du plancher de reprise d'air
Lorsque la résistance de l'air de reprise traversant le plancher est différente, une différence de pression se produit, ce qui entraîne un écoulement de l'air dans la direction de faible résistance, empêchant ainsi un flux d'air uniforme. La méthode de conception actuellement la plus répandue consiste à utiliser un plancher surélevé. Avec un taux d'ouverture de 10 %, la vitesse du flux d'air peut être répartie uniformément à la hauteur de travail intérieure. De plus, une attention particulière doit être portée au nettoyage afin de réduire les sources de pollution du sol.
5. Phénomène d'induction
Le phénomène d'induction désigne la génération d'un flux d'air en sens inverse du flux uniforme, ce qui induit la poussière générée dans la pièce ou dans les zones contaminées adjacentes, du côté du vent, et contamine ainsi la plaquette. Parmi les phénomènes induits possibles, on peut citer :
(1) Plaque aveugle
Dans une salle blanche à flux vertical unidirectionnel, en raison des joints sur le mur, il y a généralement de grands panneaux aveugles qui produiront un flux turbulent et un reflux local.
(2) Lampes
Les luminaires des salles blanches auront un impact plus important. La chaleur des lampes fluorescentes faisant monter le flux d'air, elles ne créeront pas de turbulences. En général, les lampes des salles blanches 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 les cloisons ou les plafonds ayant des exigences de propreté différentes, la poussière des zones ayant de faibles exigences de propreté peut être transférée vers les zones adjacentes ayant des exigences de propreté élevées.
(4) La distance entre l'équipement mécanique et le sol ou le mur
Si l'espace entre l'équipement mécanique et le sol ou le mur est faible, des turbulences de rebond se produiront. Par conséquent, laissez un espace entre l'équipement et le mur et surélevez la plateforme de la machine pour éviter tout contact direct avec le sol.
Date de publication : 02/11/2023