स्वच्छ कमरे में वायु प्रवाह व्यवस्था को प्रभावित करने वाले कारक क्या हैं?

चिप निर्माण उद्योग में चिप की उपज चिप पर जमा वायु कणों के आकार और संख्या से निकटता से संबंधित है। अच्छा वायु प्रवाह संगठन धूल के स्रोतों से उत्पन्न कणों को क्लीन रूम से दूर ले जा सकता है और क्लीन रूम की स्वच्छता सुनिश्चित कर सकता है। अर्थात्, क्लीन रूम में वायु प्रवाह संगठन चिप उत्पादन की उपज में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। क्लीन रूम वायु प्रवाह संगठन के डिज़ाइन में प्राप्त किए जाने वाले लक्ष्य हैं: हानिकारक कणों के प्रतिधारण से बचने के लिए प्रवाह क्षेत्र में भंवर धाराओं को कम करना या समाप्त करना; क्रॉस-संदूषण को रोकने के लिए एक उपयुक्त सकारात्मक दबाव प्रवणता बनाए रखना।

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

वायु प्रवाह बल: आपूर्ति और वापसी वायु प्रवाह, तापीय संवहन वायु प्रवाह, कृत्रिम हलचल, और कणों को ले जाने के लिए एक निश्चित प्रवाह दर वाले 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 समान गति से वायु प्रवाह का अनुसरण करते हैं। वायु में कणों की स्थिति वायु प्रवाह वितरण द्वारा निर्धारित होती है। आंतरिक कणों पर वायु प्रवाह के मुख्य प्रभावों में शामिल हैं: वायु आपूर्ति वायु प्रवाह (प्राथमिक वायु प्रवाह और द्वितीयक वायु प्रवाह सहित), लोगों के चलने से उत्पन्न वायु प्रवाह और तापीय संवहन वायु प्रवाह, और प्रक्रिया संचालन और औद्योगिक उपकरणों के कारण कणों पर वायु प्रवाह का प्रभाव। स्वच्छ कक्षों में विभिन्न वायु आपूर्ति विधियाँ, गति अंतरापृष्ठ, संचालक और औद्योगिक उपकरण, प्रेरित घटनाएँ आदि सभी ऐसे कारक हैं जो स्वच्छता के स्तर को प्रभावित करते हैं।

1. वायु आपूर्ति विधि का प्रभाव

(1) वायु आपूर्ति की गति

एकसमान वायु प्रवाह सुनिश्चित करने के लिए, एकदिशीय प्रवाह स्वच्छ कक्ष में वायु आपूर्ति की गति एकसमान होनी चाहिए; वायु आपूर्ति सतह पर मृत क्षेत्र छोटा होना चाहिए; और हेपा फिल्टर के भीतर दबाव में गिरावट भी एकसमान होनी चाहिए।

वायु आपूर्ति की गति एक समान है: अर्थात्, वायु प्रवाह की असमानता ± 20% के भीतर नियंत्रित होती है।

वायु आपूर्ति सतह पर कम मृत स्थान है: न केवल हेपा फ्रेम के समतल क्षेत्र को कम किया जाना चाहिए, बल्कि अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि अनावश्यक फ्रेम को सरल बनाने के लिए मॉड्यूलर एफएफयू का उपयोग किया जाना चाहिए।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि वायु प्रवाह ऊर्ध्वाधर और एकदिशात्मक है, फिल्टर का दबाव ड्रॉप चयन भी बहुत महत्वपूर्ण है, और यह आवश्यक है कि फिल्टर के भीतर दबाव हानि पक्षपाती न हो।

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

एफएफयू एक वायु आपूर्ति इकाई है जिसमें एक पंखा और हेपा फ़िल्टर होता है। एफएफयू का केन्द्रापसारक पंखा हवा को अंदर खींचता है और वायु वाहिनी में गतिशील दाब को स्थिर दाब में परिवर्तित करता है। हेपा फ़िल्टर इसे समान रूप से बाहर निकालता है। छत पर वायु आपूर्ति दाब ऋणात्मक दाब होता है। इस प्रकार फ़िल्टर बदलने पर कोई धूल क्लीन रूम में रिस नहीं पाएगी। प्रयोगों से पता चला है कि वायु निकास की एकरूपता, वायु प्रवाह समांतरता और वेंटिलेशन दक्षता सूचकांक के संदर्भ में एफएफयू प्रणाली अक्षीय प्रवाह पंखा प्रणाली से बेहतर है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एफएफयू प्रणाली की वायु प्रवाह समांतरता बेहतर होती है। एफएफयू प्रणाली के उपयोग से क्लीन रूम में वायु प्रवाह व्यवस्था में सुधार हो सकता है।

(3) एफएफयू की अपनी संरचना का प्रभाव

एफएफयू मुख्य रूप से पंखे, फिल्टर, वायु प्रवाह गाइड और अन्य घटकों से बना होता है। हेपा फिल्टर, स्वच्छ कक्ष के लिए डिज़ाइन द्वारा आवश्यक स्वच्छता प्राप्त करने की सबसे महत्वपूर्ण गारंटी है। फिल्टर की सामग्री भी प्रवाह क्षेत्र की एकरूपता को प्रभावित करेगी। जब फिल्टर आउटलेट में एक खुरदरी फिल्टर सामग्री या प्रवाह प्लेट लगाई जाती है, तो आउटलेट प्रवाह क्षेत्र को आसानी से एकसमान बनाया जा सकता है।

2. विभिन्न स्वच्छता के साथ गति इंटरफ़ेस का प्रभाव

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

3. कर्मचारियों और उपकरणों पर प्रभाव

जब स्वच्छ कक्ष खाली होता है, तो कमरे में वायु प्रवाह की विशेषताएँ आम तौर पर डिज़ाइन आवश्यकताओं के अनुरूप होती हैं। जैसे ही उपकरण स्वच्छ कक्ष में प्रवेश करते हैं, लोग आते-जाते हैं, और उत्पादों का परिवहन होता है, वायु प्रवाह व्यवस्था में अनिवार्य रूप से बाधाएँ आती हैं, जैसे कि उपकरण मशीन से निकले हुए नुकीले सिरे। कोनों या किनारों पर, गैस एक अशांत प्रवाह क्षेत्र बनाने के लिए विक्षेपित हो जाएगी, और उस क्षेत्र में मौजूद तरल पदार्थ आने वाली गैस द्वारा आसानी से दूर नहीं किया जा सकेगा, जिससे प्रदूषण होगा।

साथ ही, निरंतर संचालन के कारण यांत्रिक उपकरणों की सतह गर्म हो जाएगी, और तापमान प्रवणता मशीन के पास एक रिफ़्लो क्षेत्र का निर्माण करेगी, जिससे रिफ़्लो क्षेत्र में कणों का संचय बढ़ जाएगा। साथ ही, उच्च तापमान कणों को आसानी से बाहर निकलने का कारण बनेगा। यह दोहरा प्रभाव समग्र ऊर्ध्वाधर परत को तीव्र बनाता है। धारा की स्वच्छता को नियंत्रित करना कठिन होता है। स्वच्छ कक्ष में ऑपरेटरों से निकलने वाली धूल इन रिफ़्लो क्षेत्रों में वेफ़र्स से आसानी से चिपक सकती है।

4. रिटर्न एयर फ्लोर का प्रभाव

जब फर्श से होकर गुजरने वाली वापसी हवा का प्रतिरोध अलग-अलग होता है, तो दबाव में अंतर होगा, जिससे हवा कम प्रतिरोध की दिशा में बहेगी, और एक समान वायु प्रवाह प्राप्त नहीं होगा। वर्तमान लोकप्रिय डिज़ाइन पद्धति ऊँची मंजिल का उपयोग करना है। जब ऊँची मंजिल का उद्घाटन अनुपात 10% पर होता है, तो वायु प्रवाह वेग को इनडोर कार्य ऊँचाई पर समान रूप से वितरित किया जा सकता है। इसके अलावा, फर्श पर प्रदूषण के स्रोत को कम करने के लिए सफाई कार्य पर सख्त ध्यान दिया जाना चाहिए।

5. प्रेरण परिघटना

तथाकथित प्रेरण परिघटना, एकसमान प्रवाह के विपरीत दिशा में वायु प्रवाह उत्पन्न करने की परिघटना को संदर्भित करती है, जिससे कमरे में या हवा की दिशा के निकटवर्ती दूषित क्षेत्रों में धूल उत्पन्न होती है, जिससे धूल वेफर को दूषित कर देती है। संभावित प्रेरित परिघटनाओं में निम्नलिखित शामिल हैं:

(1) ब्लाइंड प्लेट

ऊर्ध्वाधर एक-तरफ़ा प्रवाह वाले स्वच्छ कमरे में, दीवार पर जोड़ों के कारण, आमतौर पर बड़े ब्लाइंड पैनल होते हैं जो अशांत प्रवाह और स्थानीय प्रतिप्रवाह उत्पन्न करते हैं।

(2) लैंप

स्वच्छ कक्ष में प्रकाश जुड़नार का प्रभाव अधिक होगा। चूँकि फ्लोरोसेंट लैंप की गर्मी वायु प्रवाह को बढ़ाती है, इसलिए फ्लोरोसेंट लैंप अशांत क्षेत्र नहीं बनेगा। आमतौर पर, स्वच्छ कक्ष में लैंप को वायु प्रवाह व्यवस्था पर लैंप के प्रभाव को कम करने के लिए अश्रु-बूंद के आकार में डिज़ाइन किया जाता है।

(3) दीवारों के बीच अंतराल

जब अलग-अलग सफाई आवश्यकताओं वाली विभाजन दीवारों या छतों के बीच अंतराल होते हैं, तो कम सफाई आवश्यकताओं वाले क्षेत्रों से धूल उच्च सफाई 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 छोटा है, तो रिबाउंड टर्बुलेंस उत्पन्न होगा। इसलिए, उपकरण और दीवार के बीच एक अंतर छोड़ दें और मशीन प्लेटफ़ॉर्म को ज़मीन के सीधे संपर्क से बचने के लिए ऊपर उठाएँ।