„GEEX – ACEX – CAEX – SOEX – anspruchsvolle Abluftmengen in Halbleiter-Reinräumen präzise überwachen“

Abb. 1: Unterschiedliche Luftqualitäten werden in Halbleiter-Reinräumen getrennt geführt. (Foto: Luftmeister GmbH)

Abb. 2: Luftmeister „Freiburg 1-Zoll“, die mit Halar beschichtete Spezial-Durchfluss-Messlösung. (Foto: Luftmeister GmbH)

Abb. 3: Übersicht über die Kalibrierpunkte bei einem konkreten Projekt (4 Luftarten à 5 Messeinrichtungen). (Quelle: Luftmeister GmbH)

Abb. 4: Luft-Volumenstrom-Kalibrierstand der Luftmeister GmbH. Hier werden mit höchster Präzision zwischen 25 und 36.000 m3/h erzeugt und unterschiedlichste Luftmeister-Messlösungen abgeglichen. (Foto: Luftmeister GmbH)

Reinräume sind nicht selten dadurch gekennzeichnet, dass einer hochreinen Zuluft eine stark belastete Abluft gegenübersteht. So entstehen beispielsweise bei Halbleiter-Produktionen mit ihren nasschemischen Fertigungsstufen aggressive Abluft-Qualitäten.

Um chemische Reaktionen unterschiedlicher Abluftarten zu unterbinden, aber auch sauber in Ex-Zonen und Nicht-Ex-Zonen zu unterscheiden, hat es sich hier bewährt, die folgenden Abluftarten getrennt zu führen (siehe auch Abb. 1):

– GEEX – General exhaust – das ist die (weitgehend) unbelastete, „normale“ Abluft ohne Ex-Anforderungen, die auch keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen bezüglich der chemischen Beständigkeit der verwendeten Materialien verlangt.
– ACEX – Acid exhaust – diese säurehaltige Abluft wirkt sehr korrosiv. Aus diesem Grund werden die entsprechenden Rohrleitungen meist innen beschichtet, beispielsweise mit E-CTFE, dem sogenannten „Halar“.
– CAEX – Caustic exhaust – ätzende Abluft, meist auf basischen Stoffen beruhend, die dann in wässriger Lösung ätzend und somit hochgradig korrosiv wirkt und lebendes Gewebe zerstören kann. Auch diese Rohrleitungen werden, je nach Konzentration, häufig mit einer Beschichtung versehen.
– SOEX – solvent exhaust – lösemittelhaltige Abluft, die zwar in der Regel weniger aggressiv ist, dafür aber als Ex-Zone betrieben werden muss, um Explosionen durch Funkeneinbringungen zu unterbinden.

Die Betreiber solcher Abluft-Anlagen stehen nicht nur vor der Aufgabe, diese Luftarten sinnvoll voneinander zu trennen. Darüber hinaus muss sichergestellt werden, dass weder zu viel noch zu wenig Abluftmenge abgesaugt wird. Ein „zu viel“ an Abluftmenge entspricht einer vermeidbaren Verschwendung, da zu hohe Ventilator-Strombedarfe, zu häufigen Filterwechsel und andere vermeidbare Kosten entstehen.

Ein „zu wenig“ an Abluftmenge dagegen hat noch gravierendere Folgen:

– Die Produktionsanlagen für Halbleiter (z.B. Wafer) sind sehr kostspielig. Um ein einwandfreies Arbeiten im definierten Bereich aufrecht zu halten, ist u.a. eine Mindest-Abluftmenge abzuführen, damit keine Verschmutzungen oder Korrosionen entstehen. Insofern ist die (nachweisbare) Abführung einer bestimmten Mindest-Abluftmenge vielfach Grundbedingung für die Aufrechterhaltung von der Prozesssicherheit und von Gewährleistungszusagen.
– Auch für den Arbeitsschutz gilt: wird zu wenig Abluft abgeführt, so kann eine Gefährdung des Personals entstehen. Dies gilt insbesondere, wenn Einzelprozesse nicht hermetisch gekapselt sind und eine Rückströmung in den Arbeitsbereich erfolgen kann.

Wie aber können diese Rohrleitungen professionell bezüglich ihres Abluft-Durchflusses überwacht werden? Die Luftmeister GmbH aus Kirchzarten bei Freiburg, Spezialist für Luftdurchfluss und Luftwärmestrom, hat hierfür ganz spezielle Messlösungen entwickelt.

Es wurde eine exakt auf die Anwendung zugeschnittene Messlösung (vgl. Abb. 2) geschaffen,
– deren Prozessadaption (Sondenmontage) konstruktiv genau auf den beim jeweiligen Kunden vorliegenden Stutzentyp in die Rohrleitungen eingeführt wird, z.B. über einen 1“-Stutzen oder über eine spezielle Clamp-Flanschverbindung. Dadurch sind keine Umbauten erforderlich, um die Messlösung zu montieren.
– deren medienberührenden Teile bei ACEX und CAEX vollständig mit E-CTFE (Halar) beschichtet sind, also auch in anspruchsvollster Abluft eine hohe Beständigkeit aufweisen.
– die je nach Luftart in Ex-Messumformer oder Nicht-Ex-Messumformer unterscheidet (vgl. Tabelle in Abb. 3). Eingesetzt wird der hochpräzise Messumformer Luftmeister VS 48.
– die jeweils im Luft-Volumenstrom-Labor der Luftmeister GmbH an 11 Kalibrierpunkten hochpräzise kalibriert und justiert wurde (siehe Tabellenwerte in Abb. 3 sowie Kalibriereinrichtung in Abb. 4).

Der Kalibriervorgang erlaubt, dass die Messeinrichtung bereits bei Lieferung über ihre Präzision verfügt, sie also nicht mehr vor Ort eingemessen werden muss. Zum einen erbringt dies eine höhere Genauigkeit, zum anderen kann somit auf einen Einsatz von Hand-Messgeräten in belasteter Luft verzichtet werden, wie sie bei einem örtlichen Einmessen erforderlich wäre.