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

चिप निर्माण उद्योग में चिप की उपज चिप पर जमा होने वाले वायु कणों के आकार और संख्या से सीधे तौर पर संबंधित होती है। बेहतर वायु प्रवाह व्यवस्था धूल के स्रोतों से उत्पन्न कणों को क्लीन रूम से दूर ले जाकर क्लीन रूम की स्वच्छता सुनिश्चित करती है। यानी, क्लीन रूम में वायु प्रवाह व्यवस्था चिप उत्पादन की उपज में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। क्लीन रूम वायु प्रवाह व्यवस्था के डिजाइन में प्राप्त किए जाने वाले लक्ष्य हैं: हानिकारक कणों के जमाव से बचने के लिए प्रवाह क्षेत्र में भंवर धाराओं को कम करना या समाप्त करना; क्रॉस-संदूषण को रोकने के लिए उचित धनात्मक दाब प्रवणता बनाए रखना।

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 आपूर्ति और वापसी वायु प्रवाह, ऊष्मीय संवहन वायु प्रवाह, कृत्रिम हलचल और कणों को ले जाने वाली एक निश्चित प्रवाह दर वाली अन्य वायु प्रवाहों के कारण उत्पन्न वायु प्रवाह बल को संदर्भित करता है। स्वच्छ कक्ष पर्यावरण प्रौद्योगिकी नियंत्रण के लिए, वायु प्रवाह बल सबसे महत्वपूर्ण कारक है।

प्रयोगों से पता चला है कि वायु प्रवाह में कण लगभग एक ही गति से वायु प्रवाह का अनुसरण करते हैं। हवा में कणों की स्थिति वायु प्रवाह के वितरण द्वारा निर्धारित होती है। आंतरिक कणों पर वायु प्रवाह के मुख्य प्रभावों में शामिल हैं: वायु आपूर्ति प्रवाह (प्राथमिक और द्वितीयक वायु प्रवाह सहित), लोगों के चलने से उत्पन्न वायु प्रवाह और ऊष्मीय संवहन प्रवाह, तथा प्रक्रिया संचालन और औद्योगिक उपकरणों के कारण कणों पर वायु प्रवाह का प्रभाव। क्लीनरूम में विभिन्न वायु आपूर्ति विधियाँ, गति अंतर, संचालक और औद्योगिक उपकरण, प्रेरित घटनाएँ आदि सभी कारक स्वच्छता स्तर को प्रभावित करते हैं।

1. वायु आपूर्ति विधि का प्रभाव

(1) वायु आपूर्ति गति

एकसमान वायु प्रवाह सुनिश्चित करने के लिए, एकदिशीय प्रवाह वाले क्लीन रूम में वायु आपूर्ति की गति एकसमान होनी चाहिए; वायु आपूर्ति सतह पर डेड ज़ोन छोटा होना चाहिए; और हेपा फिल्टर के भीतर दबाव में गिरावट भी एकसमान होनी चाहिए।

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

वायु आपूर्ति सतह पर डेड स्पेस कम होता है: इससे न केवल हेपा फ्रेम का समतल क्षेत्र कम होना चाहिए, बल्कि इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि रिडंडेंट फ्रेम को सरल बनाने के लिए मॉड्यूलर एफएफयू का उपयोग किया जाना चाहिए।

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

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

एफएफयू एक पंखे और हेपा फिल्टर वाली वायु आपूर्ति इकाई है। एफएफयू के अपकेंद्री पंखे द्वारा हवा को अंदर खींचा जाता है और वायु वाहिनी में गतिशील दबाव को स्थिर दबाव में परिवर्तित किया जाता है। हेपा फिल्टर द्वारा हवा को समान रूप से बाहर निकाला जाता है। छत पर वायु आपूर्ति दबाव ऋणात्मक दबाव होता है। इस प्रकार, फिल्टर बदलते समय कोई 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 यह है कि एफएफयू प्रणाली में वायु प्रवाह की समानांतरता बेहतर होती है। एफएफयू प्रणाली के उपयोग से क्लीन रूम में वायु प्रवाह का संगठन बेहतर हो सकता है।

(3) एफएफयू की स्वयं की संरचना का प्रभाव

FFU मुख्य रूप से पंखे, फिल्टर, वायु प्रवाह गाइड और अन्य घटकों से मिलकर बना होता है। HEPA फिल्टर, डिज़ाइन के अनुसार आवश्यक स्वच्छता स्तर प्राप्त करने के लिए क्लीन रूम की सबसे महत्वपूर्ण गारंटी है। फिल्टर की सामग्री भी प्रवाह क्षेत्र की एकरूपता को प्रभावित करती है। जब फिल्टर आउटलेट में खुरदरी फिल्टर सामग्री या प्रवाह प्लेट लगाई जाती है, तो आउटलेट प्रवाह क्षेत्र को आसानी से एकरूप बनाया जा सकता है।

2. विभिन्न स्वच्छता स्तरों के साथ गति इंटरफ़ेस का प्रभाव

उसी स्वच्छ कक्ष में, कार्य क्षेत्र और गैर-कार्य क्षेत्र के बीच ऊर्ध्वाधर एकदिशीय प्रवाह के कारण, हेपा बॉक्स पर वायु गति के अंतर से इंटरफ़ेस पर मिश्रित भंवर प्रभाव उत्पन्न होगा, और यह इंटरफ़ेस एक अशांत वायु प्रवाह क्षेत्र बन जाएगा। वायु अशांति की तीव्रता विशेष रूप से तीव्र होती है, और कण उपकरण की सतह पर स्थानांतरित होकर उपकरण और वेफर्स को दूषित कर सकते हैं।

3. कर्मचारियों और उपकरणों पर प्रभाव

जब क्लीनरूम खाली होता है, तो कमरे में वायु प्रवाह की विशेषताएं आमतौर पर डिज़ाइन की आवश्यकताओं को पूरा करती हैं। एक बार जब उपकरण क्लीनरूम में प्रवेश करते हैं, लोग चलते हैं और उत्पादों का परिवहन होता है, तो वायु प्रवाह व्यवस्था में अनिवार्य रूप से बाधाएं उत्पन्न होती हैं, जैसे कि उपकरण मशीन से निकले नुकीले सिरे। कोनों या किनारों पर, गैस विक्षेपित होकर अशांत प्रवाह क्षेत्र बनाती है, और उस क्षेत्र में मौजूद तरल पदार्थ आने वाली गैस द्वारा आसानी से नहीं बह पाता, जिससे प्रदूषण होता है।

साथ ही, निरंतर संचालन के कारण यांत्रिक उपकरणों की सतह गर्म हो जाएगी, और तापमान में अंतर के कारण मशीन के पास एक रिफ्लो क्षेत्र बन जाएगा, जिससे रिफ्लो क्षेत्र में कणों का संचय बढ़ जाएगा। इसके अलावा, उच्च तापमान के कारण कण आसानी से बाहर निकल जाएंगे। इस दोहरे प्रभाव से समग्र ऊर्ध्वाधर परत और भी घनी हो जाएगी। इससे प्रवाह की स्वच्छता को नियंत्रित करना कठिन हो जाएगा। क्लीन रूम में ऑपरेटरों द्वारा छोड़ी गई धूल इन रिफ्लो क्षेत्रों में वेफर्स पर आसानी से चिपक सकती है।

4. रिटर्न एयर फ्लोर का प्रभाव

जब फर्श से गुजरने वाली वापसी 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। जब ऊंचे फर्श का छिद्र अनुपात 10% होता है, तो आंतरिक कार्य ऊंचाई पर वायु प्रवाह वेग समान रूप से वितरित हो सकता है। इसके अलावा, फर्श पर प्रदूषण के स्रोतों को कम करने के लिए सफाई कार्य पर विशेष ध्यान देना चाहिए।

5. प्रेरण घटना

तथाकथित प्रेरण घटना से तात्पर्य एकसमान प्रवाह की विपरीत दिशा में वायु प्रवाह उत्पन्न होने की घटना से है, जिससे कमरे में उत्पन्न धूल या आस-पास के दूषित क्षेत्रों में मौजूद धूल हवा की दिशा में आगे बढ़ती है और इस प्रकार वेफर को दूषित कर देती है। संभावित प्रेरित घटनाओं में निम्नलिखित शामिल हैं:

(1) ब्लाइंड प्लेट

ऊर्ध्वाधर एकतरफा प्रवाह वाले क्लीन रूम में, दीवार पर मौजूद जोड़ों के कारण, आमतौर पर बड़े ब्लाइंड पैनल होते हैं जो अशांत प्रवाह और स्थानीय बैकफ्लो उत्पन्न करते हैं।

(2) लैंप

क्लीन रूम में प्रकाश व्यवस्था का प्रभाव अधिक होता है। फ्लोरोसेंट लैंप की गर्मी से वायु प्रवाह ऊपर की ओर उठता है, इसलिए यह लैंप अशांत क्षेत्र नहीं बनता। आमतौर पर, क्लीन रूम में लैंप को आंसू की बूंद के आकार में डिजाइन किया जाता है ताकि वायु प्रवाह पर लैंप के प्रभाव को कम किया जा सके।

(3) दीवारों के बीच अंतराल

जब अलग-अलग स्वच्छता आवश्यकताओं वाली विभाजन दीवारों या छतों के बीच अंतराल होते हैं, तो कम स्वच्छता आवश्यकताओं वाले क्षेत्रों से धूल उच्च स्वच्छता आवश्यकताओं वाले आसन्न क्षेत्रों में स्थानांतरित हो सकती है।

(4) यांत्रिक उपकरण और फर्श या दीवार के बीच की दूरी

यदि यांत्रिक उपकरण और फर्श या दीवार के बीच का अंतर कम है, तो प्रतिध्वनि वंचन उत्पन्न होगा। इसलिए, उपकरण और दीवार के बीच पर्याप्त स्थान छोड़ें और मशीन प्लेटफॉर्म को ऊपर उठाएं ताकि जमीन से सीधा संपर्क न हो।