نرخ بازده تراشه در صنعت تولید مدار مجتمع ارتباط نزدیکی با اندازه و تعداد ذرات هوای رسوب‌شده روی تراشه دارد. یک سازماندهی خوب جریان هوا می‌تواند ذرات تولید شده توسط منبع گرد و غبار را از اتاق تمیز دور کند تا تمیزی اتاق تمیز تضمین شود، یعنی سازماندهی جریان هوا در اتاق تمیز نقش حیاتی در نرخ بازده تولید مدار مجتمع ایفا می‌کند. طراحی سازماندهی جریان هوا در اتاق تمیز باید به اهداف زیر دست یابد: کاهش یا حذف جریان گردابی در میدان جریان برای جلوگیری از باقی ماندن ذرات مضر؛ حفظ گرادیان فشار مثبت مناسب برای جلوگیری از آلودگی متقاطع.
نیروی جریان هوا
طبق اصل اتاق تمیز، نیروهای وارد بر ذرات شامل نیروی جرمی، نیروی مولکولی، جاذبه بین ذرات، نیروی جریان هوا و غیره می‌شود.
نیروی جریان هوا: به نیروی جریان هوای ناشی از جریان هوا، جریان هوای برگشتی، جریان هوای همرفت حرارتی، هم زدن مصنوعی و سایر جریان‌های هوا با سرعت جریان مشخص برای حمل ذرات اشاره دارد. برای کنترل فنی محیط اتاق تمیز، نیروی جریان هوا مهمترین عامل است.
آزمایش‌ها نشان داده‌اند که در حرکت جریان هوا، ذرات تقریباً با سرعت یکسانی از حرکت جریان هوا پیروی می‌کنند. وضعیت ذرات موجود در هوا توسط توزیع جریان هوا تعیین می‌شود. جریان‌های هوایی که بر ذرات داخلی تأثیر می‌گذارند، عمدتاً شامل موارد زیر هستند: جریان هوای تأمین هوا (شامل جریان هوای اولیه و جریان هوای ثانویه)، جریان هوا و جریان هوای همرفت حرارتی ناشی از راه رفتن افراد، و جریان هوای ناشی از عملیات فرآیند و تجهیزات صنعتی. روش‌های مختلف تأمین هوا، رابط‌های سرعت، اپراتورها و تجهیزات صنعتی و پدیده‌های القایی در اتاق‌های تمیز، همگی از عواملی هستند که بر سطح تمیزی تأثیر می‌گذارند.
عوامل مؤثر بر سازماندهی جریان هوا
۱. تأثیر روش تأمین هوا
(1). سرعت تأمین هوا
برای اطمینان از جریان هوای یکنواخت، سرعت تأمین هوا باید در یک اتاق تمیز یک‌طرفه یکنواخت باشد؛ ناحیه مرده سطح تأمین هوا باید کوچک باشد؛ و افت فشار در ULPA نیز باید یکنواخت باشد.
سرعت یکنواخت تأمین هوا: یعنی ناهمواری جریان هوا در محدوده ±20٪ کنترل می‌شود.
کاهش ناحیه کور در سطح تأمین هوا: نه تنها باید سطح صفحه قاب ULPA کاهش یابد، بلکه مهم‌تر از آن، باید از واحدهای واحد تهویه مدولار (FFU) برای ساده‌سازی قاب اضافی استفاده شود.
برای اطمینان از جریان هوای عمودی یک‌طرفه، انتخاب افت فشار فیلتر نیز بسیار مهم است و مستلزم آن است که افت فشار در فیلتر نتواند انحراف داشته باشد.
(2). مقایسه بین سیستم FFU و سیستم فن جریان محوری
FFU یک واحد تأمین هوا با یک فن و یک فیلتر (ULPA) است. پس از مکش هوا توسط فن گریز از مرکز FFU، فشار دینامیکی در کانال هوا به فشار استاتیک تبدیل شده و توسط ULPA به طور یکنواخت به بیرون دمیده می‌شود. فشار تأمین هوا روی سقف فشار منفی است، به طوری که هنگام تعویض فیلتر، هیچ گرد و غباری به داخل اتاق تمیز نشت نمی‌کند. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که سیستم FFU از نظر یکنواختی خروجی هوا، موازی بودن جریان هوا و شاخص راندمان تهویه، نسبت به سیستم فن جریان محوری برتری دارد. این به این دلیل است که موازی بودن جریان هوا در سیستم FFU بهتر است. استفاده از سیستم FFU می‌تواند جریان هوا در اتاق تمیز را بهتر سازماندهی کند.
(3). تأثیر ساختار خود FFU
اتاق تمیز (FFU) عمدتاً از فن‌ها، فیلترها، دستگاه‌های هدایت جریان هوا و سایر اجزا تشکیل شده است. فیلتر ULPA با راندمان فوق العاده بالا، مهمترین تضمین برای دستیابی به تمیزی مورد نیاز طراحی در اتاق تمیز است. جنس فیلتر نیز بر یکنواختی میدان جریان تأثیر می‌گذارد. هنگامی که یک ماده فیلتر درشت یا یک صفحه جریان لمینار به خروجی فیلتر اضافه می‌شود، می‌توان به راحتی میدان جریان خروجی را یکنواخت کرد.
۲. تأثیر رابط‌های سرعت مختلف بر پاکیزگی
در همان اتاق تمیز، بین ناحیه کاری و ناحیه غیرکاری جریان عمودی یک‌طرفه، به دلیل تفاوت سرعت هوا در خروجی ULPA، یک اثر گردابی مختلط در سطح مشترک ایجاد می‌شود و این سطح مشترک به یک ناحیه جریان هوای آشفته با شدت آشفتگی هوای بسیار بالا تبدیل می‌شود. ذرات ممکن است به سطح تجهیزات منتقل شوند و تجهیزات و ویفرها را آلوده کنند.
۳. تأثیر کارکنان و تجهیزات
وقتی اتاق تمیز خالی است، ویژگی‌های جریان هوا در اتاق عموماً الزامات طراحی را برآورده می‌کند. به محض ورود تجهیزات به اتاق تمیز، حرکت پرسنل و انتقال محصولات، موانعی برای سازماندهی جریان هوا وجود خواهد داشت. به عنوان مثال، در گوشه‌ها یا لبه‌های بیرون‌زده تجهیزات، گاز منحرف شده و یک منطقه متلاطم تشکیل می‌دهد و سیال موجود در این منطقه به راحتی توسط گاز حمل نمی‌شود و در نتیجه باعث آلودگی می‌شود. در عین حال، سطح تجهیزات به دلیل کار مداوم گرم می‌شود و گرادیان دما باعث ایجاد یک منطقه جریان مجدد در نزدیکی دستگاه می‌شود که تجمع ذرات در منطقه جریان مجدد را افزایش می‌دهد. در عین حال، دمای بالا به راحتی باعث فرار ذرات می‌شود. این اثر دوگانه، دشواری کنترل کلی تمیزی لایه‌ای عمودی را تشدید می‌کند. گرد و غبار ناشی از اپراتورها در اتاق تمیز به راحتی به ویفرهای موجود در این مناطق جریان مجدد می‌چسبد.
۴. تأثیر هوای برگشتی از کف
وقتی مقاومت هوای برگشتی که از کف عبور می‌کند متفاوت باشد، اختلاف فشار ایجاد می‌شود، به طوری که هوا در جهت مقاومت کمتر جریان می‌یابد و جریان هوای یکنواختی حاصل نمی‌شود. روش طراحی رایج فعلی استفاده از کف‌های مرتفع است. وقتی نرخ باز شدن کف‌های مرتفع 10٪ باشد، سرعت جریان هوا در ارتفاع کاری اتاق می‌تواند به طور مساوی توزیع شود. علاوه بر این، باید به کار تمیز کردن توجه زیادی شود تا منبع آلودگی کف کاهش یابد.
۵. پدیده القایی
پدیده القایی به پدیده‌ای اشاره دارد که جریان هوا در جهت مخالف جریان یکنواخت ایجاد می‌شود و گرد و غبار تولید شده در اتاق یا گرد و غبار موجود در منطقه آلوده مجاور به سمت خلاف جهت باد القا می‌شود، به طوری که گرد و غبار می‌تواند تراشه را آلوده کند. موارد زیر پدیده‌های القایی احتمالی هستند:
(1). صفحه کور
در یک اتاق تمیز با جریان عمودی یک طرفه، به دلیل وجود درزهای روی دیوار، عموماً صفحات کور بزرگی وجود دارد که باعث ایجاد تلاطم در جریان برگشتی موضعی می‌شوند.
(2). لامپ‌ها
وسایل روشنایی در اتاق تمیز تأثیر بیشتری خواهند داشت. از آنجایی که گرمای لامپ‌های فلورسنت باعث بالا رفتن جریان هوا می‌شود، ناحیه آشفته‌ای در زیر لامپ‌های فلورسنت وجود نخواهد داشت. عموماً لامپ‌های موجود در اتاق تمیز به شکل قطره اشک طراحی می‌شوند تا تأثیر لامپ‌ها بر سازماندهی جریان هوا کاهش یابد.
(3.) شکاف بین دیوارها
وقتی بین پارتیشن‌ها با سطوح تمیزی متفاوت یا بین پارتیشن‌ها و سقف‌ها فاصله وجود داشته باشد، گرد و غبار از ناحیه‌ای که نیاز به تمیزی کمی دارد می‌تواند به ناحیه مجاور که نیاز به تمیزی بالایی دارد منتقل شود.
(4). فاصله بین دستگاه و کف یا دیوار
اگر فاصله بین دستگاه و کف یا دیوار بسیار کم باشد، باعث ایجاد تلاطم برگشتی می‌شود. بنابراین، بین دستگاه و دیوار فاصله بگذارید و دستگاه را بالا ببرید تا از تماس مستقیم دستگاه با زمین جلوگیری شود.
زمان ارسال: ۵ فوریه ۲۰۲۵