क्लीन रूम में वायु प्रवाह के संगठन को प्रभावित करने वाले कारक क्या हैं?

आईसी निर्माण उद्योग में चिप उत्पादन दर चिप पर जमा होने वाले वायु कणों के आकार और संख्या से सीधे तौर पर संबंधित है। एक अच्छी वायु प्रवाह व्यवस्था धूल के स्रोत से उत्पन्न कणों को क्लीन रूम से दूर ले जाकर क्लीन रूम की स्वच्छता सुनिश्चित करती है, अर्थात् क्लीन रूम में वायु प्रवाह व्यवस्था आईसी उत्पादन दर में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। क्लीन रूम में वायु प्रवाह व्यवस्था के डिजाइन को निम्नलिखित लक्ष्यों को प्राप्त करना चाहिए: हानिकारक कणों के जमाव से बचने के लिए प्रवाह क्षेत्र में एड़ी करंट को कम करना या समाप्त करना; क्रॉस संदूषण को रोकने के लिए उचित धनात्मक दाब प्रवणता बनाए रखना।

वायु प्रवाह बल

क्लीन रूम सिद्धांत के अनुसार, कणों पर कार्य करने वाले बलों में द्रव्यमान बल, आणविक बल, कणों के बीच आकर्षण बल, वायु प्रवाह बल आदि शामिल हैं।

वायु प्रवाह बल: यह कणों को ले जाने के लिए एक निश्चित प्रवाह दर के साथ आने वाले वायु प्रवाह, वापसी वायु प्रवाह, ऊष्मीय संवहन वायु प्रवाह, कृत्रिम हलचल और अन्य वायु प्रवाहों के कारण उत्पन्न वायु प्रवाह बल को संदर्भित करता है। स्वच्छ कक्ष वातावरण के तकनीकी नियंत्रण के लिए, वायु प्रवाह बल सबसे महत्वपूर्ण कारक है।

प्रयोगों से पता चला है कि वायु प्रवाह में कण लगभग समान गति से वायु प्रवाह का अनुसरण करते हैं। हवा में कणों की स्थिति वायु प्रवाह वितरण द्वारा निर्धारित होती है। आंतरिक कणों को प्रभावित करने वाले वायु प्रवाहों में मुख्य रूप से शामिल हैं: वायु आपूर्ति वायु प्रवाह (प्राथमिक वायु प्रवाह और द्वितीयक वायु प्रवाह सहित), लोगों के चलने से उत्पन्न वायु प्रवाह और ऊष्मीय संवहन वायु प्रवाह, तथा प्रक्रिया संचालन और औद्योगिक उपकरणों से उत्पन्न वायु प्रवाह। विभिन्न वायु आपूर्ति विधियाँ, गति अंतराल, संचालक और औद्योगिक उपकरण, तथा स्वच्छ कक्षों में उत्पन्न होने वाली घटनाएँ, ये सभी कारक स्वच्छता स्तर को प्रभावित करते हैं।

वायु प्रवाह संगठन को प्रभावित करने वाले कारक

1. वायु आपूर्ति विधि का प्रभाव

(1). वायु आपूर्ति गति

एकसमान वायु प्रवाह सुनिश्चित करने के लिए, एक दिशात्मक क्लीन रूम में वायु आपूर्ति की गति एकसमान होनी चाहिए; वायु आपूर्ति सतह का डेड ज़ोन छोटा होना चाहिए; और यूएलपीए में दबाव में गिरावट भी एकसमान होनी चाहिए।

एकसमान वायु आपूर्ति गति: अर्थात्, वायु प्रवाह की असमानता को ±20% के भीतर नियंत्रित किया जाता है।

वायु आपूर्ति सतह पर डेड ज़ोन को कम करना: न केवल यूएलपीए फ्रेम के समतल क्षेत्र को कम किया जाना चाहिए, बल्कि इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि रिडंडेंट फ्रेम को सरल बनाने के लिए मॉड्यूलर एफएफयू को अपनाया जाना चाहिए।

ऊर्ध्वाधर एकदिशीय वायु प्रवाह सुनिश्चित करने के लिए, फिल्टर के दबाव में कमी का चयन भी बहुत महत्वपूर्ण है, जिसके लिए यह आवश्यक है कि फिल्टर में दबाव की हानि में कोई विचलन न हो।

(2). एफएफयू प्रणाली और अक्षीय प्रवाह पंखे प्रणाली के बीच तुलना

एफएफयू एक पंखे और फिल्टर (यूएलपीए) से युक्त वायु आपूर्ति इकाई है। एफएफयू के अपकेंद्री पंखे द्वारा हवा को अंदर खींचने के बाद, वायु वाहिनी में गतिशील दाब स्थिर दाब में परिवर्तित हो जाता है और यूएलपीए द्वारा समान रूप से बाहर निकाला जाता है। छत पर वायु आपूर्ति दाब ऋणात्मक दाब होता है, जिससे फिल्टर बदलने पर धूल क्लीन रूम में नहीं फैलती। प्रयोगों से पता चला है कि वायु निकास की एकरूपता, वायु प्रवाह की समानांतरता और वेंटिलेशन दक्षता सूचकांक के मामले में एफएफयू प्रणाली अक्षीय प्रवाह पंखे प्रणाली से बेहतर है। इसका कारण एफएफयू प्रणाली की बेहतर वायु प्रवाह समानांतरता है। एफएफयू प्रणाली के उपयोग से क्लीन रूम में वायु प्रवाह को बेहतर ढंग से व्यवस्थित किया जा सकता है।

(3). एफएफयू की अपनी संरचना का प्रभाव

FFU मुख्य रूप से पंखे, फिल्टर, वायु प्रवाह मार्गदर्शक उपकरण और अन्य घटकों से मिलकर बना होता है। अल्ट्रा-हाई एफिशिएंसी फिल्टर ULPA यह सुनिश्चित करने में सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है कि क्लीन रूम डिज़ाइन की अपेक्षित स्वच्छता प्राप्त कर सके। फिल्टर की सामग्री भी प्रवाह क्षेत्र की एकरूपता को प्रभावित करती है। जब फिल्टर आउटलेट में मोटे फिल्टर पदार्थ या लैमिनर फ्लो प्लेट लगाई जाती है, तो आउटलेट प्रवाह क्षेत्र को आसानी से एकरूप बनाया जा सकता है।

2. स्वच्छता पर विभिन्न गति इंटरफेसों का प्रभाव

उसी क्लीन रूम में, ऊर्ध्वाधर एकदिशीय प्रवाह के कार्य क्षेत्र और गैर-कार्य क्षेत्र के बीच, ULPA आउटलेट पर वायु गति के अंतर के कारण, इंटरफ़ेस पर एक मिश्रित भंवर प्रभाव उत्पन्न होगा, और यह इंटरफ़ेस विशेष रूप से उच्च वायु अशांति तीव्रता वाला एक अशांत वायु प्रवाह क्षेत्र बन जाएगा। कण उपकरण की सतह पर स्थानांतरित हो सकते हैं और उपकरण और वेफर्स को दूषित कर सकते हैं।

3. कर्मचारियों और उपकरणों का प्रभाव

जब क्लीन रूम खाली होता है, तो कमरे में वायु प्रवाह की विशेषताएं आम तौर पर डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा करती हैं। एक बार जब उपकरण क्लीन रूम में प्रवेश कर जाते हैं, कर्मचारी आवागमन करते हैं और उत्पादों का परिवहन होता है, तो वायु प्रवाह व्यवस्था में बाधाएँ आना तय है। उदाहरण के लिए, उपकरण के उभरे हुए कोनों या किनारों पर, गैस विक्षेपित होकर एक अशांत क्षेत्र बनाती है, और इस क्षेत्र में मौजूद तरल पदार्थ गैस द्वारा आसानी से नहीं बह पाता, जिससे प्रदूषण होता है। साथ ही, निरंतर संचालन के कारण उपकरण की सतह गर्म हो जाती है, और तापमान में अंतर के कारण मशीन के पास एक रिफ्लो ज़ोन बन जाता है, जिससे रिफ्लो ज़ोन में कणों का संचय बढ़ जाता है। इसके अलावा, उच्च तापमान के कारण कण आसानी से बाहर निकल जाते हैं। इन दोहरे प्रभावों से समग्र ऊर्ध्वाधर परत की सफाई को नियंत्रित करना और भी कठिन हो जाता है। क्लीन रूम में काम करने वाले कर्मचारियों द्वारा छोड़ी गई धूल इन रिफ्लो ज़ोन में वेफर्स पर आसानी से चिपक जाती है।

4. रिटर्न एयर फ्लोर का प्रभाव

जब फर्श से गुजरने वाली वायु का प्रतिरोध अलग-अलग होता है, तो दबाव में अंतर उत्पन्न होता है, जिससे वायु कम प्रतिरोध की दिशा में प्रवाहित होती है और एकसमान वायु प्रवाह प्राप्त नहीं होता है। वर्तमान में प्रचलित डिजाइन विधि ऊंचे फर्श का उपयोग करना है। ऊंचे फर्श की ऊंचाई 10% होने पर, कमरे की कार्य ऊंचाई पर वायु प्रवाह का वेग समान रूप से वितरित हो सकता है। इसके अलावा, फर्श के प्रदूषण स्रोत को कम करने के लिए सफाई कार्य पर विशेष ध्यान देना चाहिए।

5. प्रेरण घटना

तथाकथित प्रेरण घटना उस घटना को संदर्भित करती है जिसमें एकसमान प्रवाह की विपरीत दिशा में वायु प्रवाह उत्पन्न होता है, और कमरे में उत्पन्न धूल या आस-पास के दूषित क्षेत्र की धूल हवा की दिशा में प्रेरित होकर चिप को दूषित कर देती है। निम्नलिखित संभावित प्रेरण घटनाएं हैं:

(1). ब्लाइंड प्लेट

ऊर्ध्वाधर एकदिशीय प्रवाह वाले स्वच्छ कमरे में, दीवार पर मौजूद जोड़ों के कारण, आमतौर पर बड़ी ब्लाइंड प्लेटें होती हैं जो स्थानीय प्रतिप्रवाह में अशांति उत्पन्न करती हैं।

(2). लैंप

क्लीन रूम में लगे प्रकाश उपकरणों का प्रभाव अधिक होता है। फ्लोरोसेंट लैंप की गर्मी से वायु प्रवाह ऊपर की ओर उठता है, इसलिए इनके नीचे कोई अशांत क्षेत्र नहीं होता। आमतौर पर, क्लीन रूम में लगे लैंप आंसू की बूंद के आकार के होते हैं ताकि वायु प्रवाह पर इनका प्रभाव कम हो सके।

(3.) दीवारों के बीच अंतराल

जब अलग-अलग स्वच्छता स्तर वाले विभाजनों के बीच या विभाजनों और छतों के बीच अंतराल होते हैं, तो कम स्वच्छता आवश्यकताओं वाले क्षेत्र की धूल उच्च स्वच्छता आवश्यकताओं वाले समीपवर्ती क्षेत्र में स्थानांतरित हो सकती है।

(4). मशीन और फर्श या दीवार के बीच की दूरी

यदि मशीन और फर्श या दीवार के बीच का अंतर बहुत कम हो, तो इससे उत्प्रवाह अशांति उत्पन्न होगी। इसलिए, उपकरण और दीवार के बीच पर्याप्त जगह छोड़ें और मशीन को ऊपर उठाएं ताकि मशीन सीधे जमीन को न छुए।