"GEEX – ACEX – CAEX – SOEX – nauwkeurig bewaken van veeleisende afvoermengen in halfgeleider-cleanrooms"

Abb. 1: Verschillende luchtkwaliteiten worden gescheiden geleid in halfgeleider-zuiveringsruimten. (Foto: Luftmeister GmbH)

Fig. 2: Luftmeister „Freiburg 1-Zoll“, de met Halar gecoate speciale doorstromingsmeetcel. (Foto: Luftmeister GmbH)

Fig. 3: Overzicht van de kalibratiepunten bij een concreet project (4 luchtsoorten à 5 meetinrichtingen). (Bron: Luftmeister GmbH)

Afbeelding 4: Lucht-volume-stroom kalibratiebank van Luftmeister GmbH. Hier worden met de hoogste precisie tussen 25 en 36.000 m3/u geproduceerd en diverse luchtmeetoplossingen vergeleken. (Foto: Luftmeister GmbH)

Reinruimtes worden vaak gekenmerkt doordat een hoogzuivere toevoerlucht wordt geconfronteerd met sterk vervuilde afvoerlucht. Zo ontstaan bijvoorbeeld bij halfgeleiderproducties met hun natchemische fabricageprocessen agressieve afvoerkwaliteiten.

Om chemische reacties tussen verschillende afvoerarten te voorkomen, maar ook om duidelijk onderscheid te maken tussen Ex-zones en niet-Ex-zones, is het hier gebruikelijk om de volgende afvoer types gescheiden te voeren (zie ook Fig. 1):

– GEEX – Algemene afvoer – dit is de (grotendeels) onbelaste, "normale" afvoer zonder Ex-eisen, die geen speciale voorzorgsmaatregelen vereist met betrekking tot de chemische bestendigheid van de gebruikte materialen.
– ACEX – Zuurafvoer – deze zure afvoer is zeer corrosief. Om die reden worden de bijbehorende leidingen meestal van binnen voorzien van een coating, bijvoorbeeld met E-CTFE, het zogenaamde "Halar".
– CAEX – Caustische afvoer – bijtende afvoer, meestal gebaseerd op basische stoffen, die in waterige oplossing bijtend en dus sterk corrosief werken en levend weefsel kunnen vernietigen. Ook deze leidingen worden, afhankelijk van de concentratie, vaak voorzien van een coating.
– SOEX – oplosmiddelafvoer – oplosmiddelhoudende afvoer, die over het algemeen minder agressief is, maar wel in een Ex-zone moet worden gebruikt om vonkoverslag door vonkoverslag te voorkomen.

De operators van dergelijke afvoerinstallaties staan niet alleen voor de taak om deze luchtsoorten op een verstandige manier van elkaar te scheiden. Daarnaast moet worden gewaarborgd dat niet te veel, maar ook niet te weinig afvoer wordt afgezogen. Een "te veel" aan afvoer betekent verspilling, omdat hierdoor te hoge ventilatorstroomverbruik, te frequente filterwissels en andere onnodige kosten ontstaan.

Een "te weinig" aan afvoer heeft echter nog ernstigere gevolgen:

– De productie-installaties voor halfgeleiders (bijvoorbeeld wafers) zijn zeer kostbaar. Om een goede werking binnen het vastgestelde bereik te handhaven, moet onder andere een minimale afvoer worden afgevoerd, zodat geen vervuilingen of corrosies ontstaan. In die zin is de (bewijsbare) afvoer van een bepaalde minimale afvoer vaak een basisvoorwaarde voor het behoud van procesveiligheid en garantievoorwaarden.
– Ook voor de arbeidsveiligheid geldt: als er te weinig afvoer wordt afgevoerd, kan dit leiden tot gevaar voor het personeel. Dit geldt vooral wanneer individuele processen niet hermetisch zijn afgeschermd en er terugstroom naar de werkruimte kan plaatsvinden.

Hoe kunnen deze leidingen echter professioneel worden bewaakt op hun afvoerstroom? Luftmeister GmbH uit Kirchzarten bij Freiburg, specialist in luchtdoorstroming en luchtwarmtestromen, heeft hiervoor speciale meetoplossingen ontwikkeld.

Er is een op de toepassing afgestemde meetoplossing ontwikkeld (vgl. Fig. 2),
– waarvan de procesaanpassing (sondemontage) constructief precies wordt afgestemd op het type aftakpunt dat bij de klant aanwezig is in de leidingen, bijvoorbeeld via een 1" aftakpunt of via een speciale klemflensverbinding. Hierdoor zijn geen aanpassingen nodig om de meetoplossing te monteren.
– waarvan de media-voerende delen bij ACEX en CAEX volledig zijn voorzien van E-CTFE (Halar) coating, zodat ze ook in de meest veeleisende afvoer een hoge bestendigheid vertonen.
– die afhankelijk van het luchtsoort onderscheid maakt tussen Ex- en niet-Ex-meetomvormers (vgl. tabel in Fig. 3). Er wordt gebruik gemaakt van de hoogprecisie meetomvormer Luftmeister VS 48.
– die telkens in het luchtvolumestroom-labor van Luftmeister GmbH hoogprecies is gekalibreerd en afgesteld op 11 kalibratiepunten (zie tabelwaarden in Fig. 3 en kalibratie-inrichting in Fig. 4).

Het kalibratieproces zorgt ervoor dat de meetinrichting al bij levering over de juiste precisie beschikt, zodat deze niet meer ter plaatse hoeft te worden gekalibreerd. Dit zorgt enerzijds voor een hogere nauwkeurigheid, en anderzijds kan hiermee worden afgezien van het gebruik van handmeetapparatuur in vervuilde lucht, zoals nodig zou zijn bij lokale kalibratie.