无尘室基本概念汇总(共17页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上二、無塵室基本概念2-1無塵室之定義(Cleanroom)無塵室無塵室(Cleanroom：將空氣微粒子(AirboneParticulate)、溫度、濕度、室壓、靜電、氣流、風速、振動、噪音、照明及微生物等控制在某一規定值內的特定房間，以往被稱CleanRoom。2-2無塵室之規範等級之起源1961年美國Sandia公司首創層流(Laminarflow)清淨室，得到前所未有之清淨環境，對當時美國之APOLO太空計劃有極大的幫肋，此後清淨室技術才逐漸被高科技工業所採用，因而發覺有制定清淨室規格與標準之必要。終於在1963年訂定美國聯邦規範#209。此規範中將清淨度等級

2、分為100、10000及三級，並定清淨度之測試方法、氣流方式、室壓及溫濕度等。其後分別於1966年、1973年、1987年、1988年和1992年，陸續修訂為209A、209B、209C、209D、209E。表2-1美國FS-209D規範重點微粒子等級粒徑m0.50.50.50.50.510,00050.5100,000570065100,000數目個/ft3110100壓差InAq(mmAq)溫度F()相對濕度RH%風速FPMM/s(換氣數)層流次照度燭(Lux),000無特殊指定時0.05725即22.22.890FPM無特殊指定時20%即0.45m/s55520%LUX亂流式次/時)50

3、06001,00010,000即1.27mmAq表2-2FS209E清淨度等級(1992年)粒徑大小微粒子數SI制級英制級3509.9175.72.1430.90.8753.008.7510.00.283-0.1m0.2m0.3m0.5m個/m35m個/ft3個/m3個/ft3個/m3個個3個/m/ft3/ft3個/ft3個/m3M1.5M2M2.5M335.099.5707.5021.435.1.002.8310.028.3-075.0214.5M3.5M4M4.5100-300-247-7.001000-M5M5.5M6M6.5-3006187.15.06180175M7-0表2-3FS-

4、209D與JISB9920清淨度等級對照表A.FS209D：以0.5m粒子(個/ft3)為基準。(粒徑)內者之單位為：個m3135（1,225）7.5(263)3(105)1(35)10350(12,250)75(2,630)30(1,050)10(350)1001,00010,0000.10.2750(26,300)300(10,500)100(3,500)1,000(35,000)710,000(350,000)(3,500,000)707000.30.55.0FS之1級=JIS之3級11012102310341051056106710781080.10.23,60010,100,0003

5、,500,0000.,01010,0001,010,0000.,.50035,0005.,90029,000B.JISB9920：以0.1m粒子(個m3)為基準。表24工業清淨室(ICR)之清淨度與適用分類2-3無塵室之污染源大體上，清淨室的微粒子污染源，可分為兩部份：(1)來自外界的和(2)內部產生的。等)2-4無塵室之污染控制2-4-1維持清淨度之原則實務上要完全杜絕污染源並不切實際，因此，規劃清淨室時，是在於“如何將污染減至最低程度？”維持清淨度的四大原則：不帶入1.2.3.適當壓差不傳送良好施工不漏氣人物進入先除塵C.不積留C.不積留1.壁體2.設備四週留空間3.定期保養和清掃速排除D

6、.D.速排除1.污染源直接排氣2.換氣次數要足夠3.適當的氣流速度不發生B.B.不發生1.用人少，動作輕2.穿著良好無塵衣3.使用CR專用器具綜合上述的四大原則，基本上，需朝著下列方向進行：儘可能導入乾淨的外氣(3)採用不發塵、易保養的建材(2)嚴格管制人、物的進出(4)務實清潔保養與維修工作(5)穿著無塵衣，使用清淨室專用產品(6)密封壁板之聯接縫隙與配貫穿等孔洞污染控制方式HEPA過濾是維持清淨度的必需過程，但並非是唯一的。清淨室的污染控制主要是以下列七種方式互相配合而完成的：A.圍堵B.空壓控制F.管理C.過濾淨化D.換氣稀釋E.氣流速度圍堵A.A.圍堵圍堵是不帶入的基本策略，屬於“硬碰

7、硬”的功夫，因此舉凡進出口、門窗、配管穿牆、管道間等與清淨室直不可能完全密封，故有賴於室壓控制。室壓控制B.B.室壓控制對一密閉型房間而言，當進氣量大於排氣量即可維持正壓，進氣量愈多，正壓值愈大。由於氣流是由高壓區流向低壓區，因此，室與室間的任何門縫、間隙，即有氣流流動，為防止污染，則利用室壓差(表2-5)，來控制氣流的流向，亦即愈乾淨的清淨室，室壓愈高，如此，較差清淨室的微粒子，則不會向較佳清淨室滲透擴散。表2-5不同等級清淨室之室壓差要求過濾C.C.過濾利用初、中、高級濾網，淨化經由風管進入清淨室內的空氣，此方式是清淨室污染控制的重點，故HEPA(或ULPA)是清淨室的必需品，HEPA上游

8、裝設初級和中級濾網可延長價昂的HEPA之使用年數(表2-6)。初級濾網宜採用AFI效率70%者，而中級濾網宜採用NBS效率85%者。若以節省運轉成本的觀點來看，對相同效率的濾網而言，壓損愈小愈佳。表2-6HEPA使用方式與壽命關係HEPA使用方式額定風量單獨使用前設70%AFI之初級濾網前設85%NBS之中級濾網75%額定風量單獨使用50%額定風量單獨使用50%額定風量壽命壽命比備註4000小時(167天)6000小時(250天)18400小時(767天)6400小時(267天)12000小時(500天)8000小時(334天)1初期壓損：25mmAq，最終壓損：50mmAq風速1.31.4m

9、/s1.5倍初期壓損：25mmAq，最終壓損：50mmAq4.6倍初期壓損：25mmAq，最終壓損：50mmAq1.6倍初期壓損：25mmAq，最終壓損：50mmAq出風速1m/s初期壓損：25mmAq，最終壓損：50mmAq出風速0.7m/s初期壓損：25mmAq，最終壓損：50mmAq出風速0.4m/s3.0倍2.0倍註：進氣之濃度：0.16mgm3，約一百萬級。換氣（稀釋）除了過濾外，換氣次數亦是重要因素，換氣次數少，則稀釋效果差，到達要求清淨度的時間長，甚至無法達到要求，亦即，若只有過濾過程，但換氣次數不足，則亦無法滿足高級清淨室的要求。隨著HEPA的改良與節約能源的要求，換氣次數的實

10、用數據如表2-7所示。表2-7換氣次數(次時)與清淨等級的關係HEPA(ULPA)效率等級0.1m，99.9997%DOP單向流，350900單向流，250600單向流，2005004060304015200.3m，99.97%DOP不不適適用用0.5m，95%DOP不不不不適用適用適用適用40502030單向流，200600507035452025氣流速度E.E.氣流速度非單向流清淨室，乾淨氣流由出風口，以13ms之速度吹出，以誘引室內的髒空氣，作全體的稀釋換氣，使室內之微粒子濃度降低，同時要儘量避免使室內產生的微粒子再度飛揚擴散。因此，需有適當的吹出氣流速度；氣流速度過高會增加室內滯留微粒

11、子的擴散程度，反之，速度太低，則誘引力過小，亦無法達到除塵淨化的效果。管理F.F.管理將管理視為污染控制方式的一種，似乎有點“小題大做”，然而對有驗收合格，但使用後清淨度愈來愈差經驗的業主而言，就會有切身之體驗了。清淨室一旦有人和材料的進出，污染則無法避免，因此但求將污染降至最小程度，此則有賴於嚴格的管理，包括穿著、動作、進出管制、操作方式、清潔維護、設備保養等。(詳見第3單元)2-5無塵室之環境要求2-5-1靜電問題與對策清淨室中，因產品與加工過程的不同，各有不同的溫濕度要求，若依FS209B之標準，清淨室之相對濕度宜為55%5%RH，則靜電問題將是清淨定的一大困擾。通常相對濕度45%RH時

12、，則不能不正視靜電問題了。(1)靜電產生的原因：一般物體本身若持等量的正、負電荷，則屬中性電氣。當兩個物體在接觸，其接觸面即產生了電荷的移動，在分離時，正、負等量的過剩電荷，即成為所謂的靜電。通常絕緣或非導電體(導電率極低)所帶的電，稱之為靜電。(2)防止靜電之對策為避免靜電災害，基本上是要防止物體帶電。因此，在生產、動作上宜依下列四原則：(1)摩擦面宜小(2)摩擦次數宜少(3)摩擦速度宜慢和(4)採用防靜電材料以滅少靜電的產生。但在實務上，無法完全避免靜電的積存，故有賴有下列方法來改善：接地設施：A.A.接地設施：接地：將物體所產生的靜電迅速傳給大地。是防止靜電的最根本策略。電阻抗106以下

13、，且人地與接地極間之接地阻抗需1K。同時靜電之接地設施不宜和其他系統之接地設施合併，以避免發生誘導電的現象。導電塗裝：B.B.導電塗裝：基本上是藉由表面塗布、吹拂、浸清或內部滲透、擴散等方式，提高絕緣體的表面吸濕性、降低表面抵抗率及增加導電率等。通常表面抵抗率宜10而體積抵抗率宜108m。加濕：C.C.加濕：12。通常要滅少物體帶電，周圍相對濕度宜65%RH，但對某些場合可能會有結露、鏽蝕的困擾。一般而言，相對濕度愈低，靜電問題愈嚴重，因此，除非必要，相對濕度不宜45%。D.中和：D.中和：利用靜電消除器產生不同極性的電離子，來中和帶電絕緣體之帶電電荷。靜電消除器的種類很多，可依需要選用。或在

14、HEPA正下方裝設靜電清除棒之情形，利用出風將靜電消除棒產生的離子，吹到工作面，以中和靜電。唯一要注意的是當相對濕度偏低時，靜電中和的效果亦會降低。E.防止人體帶電之對策：人體會因(1)活動(2)與衣物摩擦(3)與帶電體接觸(4)空氣中的帶電離子等因素所成為帶靜電體，為防止人體帶電，需將人體的電阻抗降至108。常用的方式為：(1)穿著導電(或防靜電)服、鞋、手環等(2)使用導電地板(電阻抗宜107)2-5-2溫濕度的精度清淨溫濕度要求多為2024，和3560%RH。因溫度變化會產生熱漲冷縮效應，相對濕度變化會對靜電、鏽蝕、吸著、剝落或變形等產生影響，因此吾人可了解：對不同的產品及加工各有不同的

15、溫濕度要求，但若問：溫濕度精度要求(？和？%RH究竟有何重要性，或者究竟5%RH與2%RH的要求，有何不同？則可能不易理解。一般而之，溫度精度是依產品加工之要求而定，而相對濕度精度是隨溫度精度而變動。溫度精度：）A.A.溫度精度：（）表2-8是某些固體材料的線膨脹係數，一般固體材料的線膨脹係數約為1020106靜電誘導和(5)mm。以LSI之主要材料矽(Silicon)為例：10cm矽晶圓(Siliconwafer)，1的溫度變化，則會產生0.24m的伸縮量，這對以0.1m粒子為控制對象的超清淨室，或者對於電路線幅僅0.3m的晶片(Chip)而言，影響極大。因此在晶圓處理的曝光(Explosu

16、re)過程中，其溫度精度要求需0.1。表2-8固體材料的線膨脹係數(mm)(周溫：0100)材質鋁黃銅銀不鏽鋼鎳線膨脹係數23102010191016.41012.810-6-6-6-66材質炭素鋼混凝土鈦玻璃矽線膨脹係數231010109103102.410-6-666-6)濕度精度：%RH）B.(相對相對)（RH）在空氣中水份含量(絕對濕度)不變的條件下，相對濕度隨著溫度變化而改變。清淨室中，控制濕度精度的先決條件是控制溫度精度。以室溫22為例，當溫度精度為1時，則最佳的濕度精度為3%RH。依日本恆溫恆濕標準，最佳的相對濕度精度要求為2%RH。為達到此要求，則溫度精度必需0.5。溫濕度精度

17、與成本關係C.C.溫濕度精度與成本關係溫濕度精度要求愈高，則空調箱冷凍能力、再熱量、加濕量和風量等均愈大，使得設備成本與運轉成本均大增。因此嚴格溫濕度精度要求的區域要儘可能縮小。2-5-3照明、振動與噪音雖然在FS209A中，有照明、振動與噪音之規定，但多數清淨室，仍以清淨度與溫濕度為主。A.照明：A.照明：對於照明在規劃清淨室時的兩個重點：(1)材質(2)照度要求。材質：(1)原則上，對於非單向流清淨室(1000級)，可採用一般(40W2支)之吸頂式日光燈即可，但若為單向流清淨室，則宜採用嵌入型或清淨室專用燈具。材質：(2)有些產品或加工過程中，需避免紫外線或日光照射，則需採用特殊燈管。照度

18、：FS209AE之建議值雖為500600Lux，但對多數高度3m之清淨室，500Lux是可接受數據，對於特別的(檢驗)工作，則可配檯燈使用(註：檯燈可能成為污染源)，一般性場合可依表2-9選擇。表2-9照度要求水準與電力照度範圍Lux超精密作業精密作業中作業粗作業700300701500標準照度Lux(呎燭)1000(100)500(50)200(20)100(10)照明電力W振動(Vibration)B.B.振動振動(Vibration)清淨室內振動的主要來源：(1)外界振動之傳入(地震、車輛等)(2)設備運轉(機器、馬達、風扇等)(3)微振：門之開關或人之動作等噪音(Noise)C.C.噪

19、音噪音(清淨之CR噪音源(1)空調設備：風車馬達，風管振動，出(回)風口之噪音等。(2)機器設備：馬達與進、排氣設備等。(3)其他：照明器具、電流干擾、通訊廣播及室外傳入等。2-6無塵室之規劃2-6-1一般性的規範重點清淨室的整廠規劃(TurnKeyProjects)，(如表2-10)，因涉及範圍極廣，需由建築、水電、空調、環保、防震、製造等各項專業人才共同規劃，投資費用極高，可能耗時數月或年餘。儘管不少清淨室規劃，多需遷就於既有的建築物，然而，為避免失誤應儘可能事先確認下列事項：1.2.3.4.5.6.7.8.9.清淨度等級。室壓之平衡措施。溫濕度要求。機器設備發熱量。確定生產流程。局部排氣

20、之必要性。日後擴充彈性。足夠維護保養空間。空調送風方式。10.員工休息區之安排。11.設施與動力之配置12室內淨高與樓板載重。13設備空間與管道間。14.門窗宜少，氣密性要佳。15.靜電、振動及噪音。16.生產線與活動線少交叉。17.公害、污染與防災。18.按裝及運轉成本之衡量。2-6-2清淨室的動線規劃所謂動線，是指人員、原料之入室路線，與人員與成品的山室路線。規劃時，要檢討分析人(車)路徑、配管系統、排氣管道、原料搬運和作業之流程等，儘量縮短動線，並避免交叉，以防止叉污染(CrossContamination)。圖2-1典型的動線規劃要點：(1)作業者、材料、化學藥品等動線勿集中。(2)製

21、造裝置之出入，需不對作業產生大影響。(3)超清淨室四周，宜設緩衝區(即較差清淨區)。2-7測試、調整及平衡A、試車前檢查試車工作開始以前，需先確定系統已經完成而且可以操作，其檢查項目包括下列各點：1.設備已可操作，且其狀況正常而安全。2.溫度控制系統已安裝完成且可操作。3.系統測試所需供需電源是否正常穩定。4.電氣設備絕緣測試已完成並有適當之過載保護。5.過濾器乾淨且已安裝定位。如有需要，可另加裝臨時過濾器。6.風管系統已清理乾淨。7.風機轉向正確。8.防火及調風風門已安裝定位，並已開啟。9.盤管鰭片已清理乾淨。10.檢修門已關閉，風管末端蓋已裝妥。11.出風口已安裝連接完成。12.風管系統洩

22、漏已降至最低。13.流體系統管路已清洗完畢，灌滿液體並排氣。14.泵體運轉方向正確。15.過濾器過濾網已清洗並安裝定位。16.檢修及平衡閥已開啟。檢查中若發現任何瑕疵，承包商應儘速修正，若本身無法獨自完成，需其他承包商配合時，應向業主提出報告，由業主負責協調解決。B、試車承包商須派熟悉性能試驗之工程師，必要時會同設備製造廠技術人員，進行試車工作，試車期間之水電費由業主負擔。C、調整1.須確實記錄資料。2.在閥、風門及其他可調整裝置之設定點作永久性的標記，以便爾後可以調回原來設定，設定後鎖定記憶裝置。3.經調整後需再測量，以證明系統平衡未遭破壞或已更正。4.系統應有正確的收工順序；裝回皮帶護罩，

23、關閉施工門，關閉電氣開關箱，回復溫度開關至原設定值。D、空氣系統測試1.調整空調箱系統及出風分佈系統，以提供所需之送風、回風及排風量。2.調整空氣分佈系統，以保室溫之均衡，並免除不良氣流及噪音。3.用風量控制裝置調整空氣量，但以不引起不良氣流及噪音為限。5.調整風機速度以改變系統總風量。如有需要，更換驅動裝置。調整風門以緮化支管風。6.提供標有每個風管出口或入口編號之系統圖。7.測量風機組之靜壓狀況，包括過濾器淨壓損失增加50%之餘度。8.調整外氣自動風門、外氣、回及風排風門至設計條計。9.空氣系統須調整至設計值10%以下。E、無塵室測試驗收標準1.洩漏測試(1)檢驗規格(a)Filter及F

24、rame不得有洩漏。(b)燈具及其他開孔接縫處不得有洩漏。(2)檢驗基準(a)HEAPFilter出廠檢驗報告。Counter掃瞄測試。(b)於Filter下約50mm處，用Particle(3)測試儀器：ParticleCounter。2.潔淨度測試(1)潔淨度測試：潔淨室於洩漏測試完成後須於地面90公分高處量測粒子數，其粒徑及粒子數上限值須符合以下標準。潔淨度(級數)測0.135(個/ft3)350(個/ft3)N.AN.AN.AN.A.0.27.5(個/ft3)試粒徑(um)0.30.51(個/ft3)10(個/ft3)100(個/ft3)5.0N.AN.AN.A3(個/ft3)75(個

25、/ft3)30(個/ft3)750(個/ft3)N.AN.AN.A300(個/ft3)N.AN.AN.A1000(個/ft3)7(個/ft370(個10000(個/ft3)/ft3)(個700(個/ft3)/ft3)(2)檢驗基準：(a)測試高度Floor+900mm。(b)測試點數如設計圖所示。(c)本案僅施行完工後之檢驗測試，並協助業主施行設備搬入後及運轉中之檢驗試。(3)測試儀器ParticleCounter。3.噪音測試(1)檢驗規格：如設計圖所示之設計條件。(2)檢驗基準：(a)測試高度：Floor+1000mm。(b)測試點數：平均。(3)測試儀器：噪音計。4.溫度及濕度測試(1)檢驗規格：如設計圖所示之設計條件。(2)檢驗基準：(a)測試高度：Floor+1500mm。(b)測試點數：如設計圖所示。(3)測試儀器：溫度計及濕度計。5.室內靜壓測試(1)檢驗規格：如設計圖所示之設計條件F、試車報告空調系統於試車調整時，須詳細記載，並作成書面報告，送交業主。专心-专注-专业