无尘室的特性和管理培训课件

无无尘室的特性和管理室的特性和管理.Clean Room 的特性2无尘室的特性和管理何謂Clean Room?Clean Room的定義所謂的 Clean Room是完全沒有灰塵的房間。也稱做清淨室。超高密度集積回路就像操作遺傳因子一樣，對於在處理細胞內很微小的遺傳因子的地方，環境條件的品質有很大的影響。如此的地方，環境中存有一點的灰塵就會造成問題產生，連以肉眼看不到的灰塵都不能存在。為了防止灰塵進入，從外部開始就要進行隔離，要進入的人員需在門外將灰塵清除之後才進入，且為了在裡面的人員不要產生灰塵需要穿上無塵服，以及為了清除灰塵必須設置所需要的設備。3无尘室的特性和管理Clean Room的六個原則以下是Clean Room的六個原則防止particle的侵入Clean Room 的六個原則防止particle的累積維持所需的溫濕度及室內壓清淨的空氣送風清除particle的產物防止particle的回收4无尘室的特性和管理 半導體 晶片製造、處理，PHOTOLITHOGRAPHY,製造 IC晶片 電子機器 磁性 tape、SHADOW MASK 精密機械 火箭零件,鐘錶,軸承,儀器 光學機械-lens,直接回路mask,print板,film,精密印刷 醫學 特殊手術,一般手術,特殊治療,恢復室,新生兒室,藥劑室 藥品 注射液，無菌動物,普通藥品,調藥 process 食品 釀造,發酵,乳製品,食肉加工,麵糰 農林畜產 姑類栽培,培養成長,養殖Clean Room的活用領域Clean Room的活用領域，精密產業以及需要無菌環境的產業。5无尘室的特性和管理清淨度換氣 回數(回/h)Class 10020600Class 1,0005070Class 10,0003040Class 100,0002030Clean Room的各個 Class標準的 循環風量以下是依據Clean Room清淨度的 level，以小時為單位，循環換氣的回數6无尘室的特性和管理Room壓力 差(mmAq)其他清淨度 Class Clean Room20600Clean Room 與Clean Room 走道,Smock Room5070Clean Room 走道,Smock Room與一般室走道3040Clean Room 與一般室2030Clean Room的各室之間所需的壓力差以下是Clean Room 內部各室之間所需的壓力差7无尘室的特性和管理1 feet1 feet1 feet1 cubic feet1 cubic feet有關Clean Room 的用語何謂 Clean Class?1 立方feet(1 cubic feet,1 ft3,CFT)的空氣中 依據包含 0.5 以上的 最大容許量的 particle數所形成的清淨度 Level.例如)Class 100:1 cubic feet 空氣中 0.5 以上的particle數 100個以下的清淨空間8无尘室的特性和管理1.清淨(clean):沒有灰塵與污染物之乾淨狀態 2.清淨度(Cleanness):就 空間的空氣中包含一定量的灰塵與污染物的程度而言 一般指，標示 1ft體積的空氣所包含的灰塵的數量3.清淨等級(Cleanness Class)為了區別清淨室的清淨度的規定4.污染(Contamination):指所有導致 工程、產品機能及信賴性缺陷之物質 5.灰塵(Particle):清淨室內所有存在的灰塵 6.清淨室(Clean Room):清除灰塵的管理，維持乾淨的Room 7.無塵服(Smock,Clean Room Garment):為了不讓人員身體上所產生的灰塵在清淨室內掉 落所穿的衣服。8.良率(Yield):生產完成的產品中良品所佔的比率9.管理清淨度:清淨室的使用者在清淨室運作中，防止產品與其他物的污染之管理有關Clean Room 的用語9无尘室的特性和管理10.清淨室施工完成狀態(As-Built Clean Room):清淨室可以正常運轉，無生產設備，也沒有 作業人員之狀態 11.清淨室生產設備完成狀態(At-Rest Clean Room):清淨室設備可以正常運轉，有生產設 備但沒有作業人員之狀態12.清淨室操作狀態(Operational Clean Room):清淨室設備可以正常運轉，生產設備可以開始 運作，也有作業人員之狀態13.清淨度Monitoring(Cleanness Monitoring):要定期測定/評價 清淨室內的特定位置或是 特定空間的清淨度14.測定點:評價清淨室內的性能時，所要測定的清淨室的空間位置有關Clean Room 的用語10无尘室的特性和管理Clean Room 事例奈米 pap Clean Room半導體工程11无尘室的特性和管理Clean Room 事例手術房LED 照明用半導體 Clean Room12无尘室的特性和管理Class 10,000食品公司Clean Room 事例13无尘室的特性和管理Clean Room的分類Clean Room的種類，按照 室內清淨度、氣流 pattern、控管對象、天花板高度、構造上的特徵與 Clean Room的平面規劃 Clean Room的清淨度 依照Clean Room的規格，有 Class 1,10,100,1000,10000,100000等分類氣流pattern 室內氣流，按照層流分類有層流式與亂流式 控管對象 專門去除空氣中懸浮灰塵的工業用 Clean Room,以及專門去除懸浮微生物的生物 Clean Room，此兩種分類。天花板高度 天花板高度 3m以下的稱為Low Bay,超過3m稱為High Bay，此兩種分類。Clean Room的平面規劃 建築結構體的送風設備是永久性組合稱為 Hard Wall式,以及另一種的 Unit 式，此兩種分類。14无尘室的特性和管理產業用 Clean Room(ICR)有產品品質問題與信賴性問題的工程，需要維持清淨環境的管理電子工業、精密機械工業等 因為尖端產業的發達，生產產品時要求精密化、微小化、高品質化與高信賴性。電子工廠、film工廠及精密機械工廠，在製造生產中因室內的 懸浮particle黏附在產品上，而造成產品不良，成為生產合格產品的阻礙因素，因為對產品的信賴性以及生產成本有巨大的影響，工廠全部，或是對於重要的作業部分，需要有維持環境清潔的因應。如此目的的清淨空間稱為 Industrial Clean Room-即非常嚴格要求清淨的狀態。15无尘室的特性和管理產業專用 Clean Room的清淨度以下是依據產品的精密度所需的環境清淨度產業清淨度VLSI製造Class 110LSI,IC製造 Class 00LSI,IC組合Class 1,000 10,000Compact discClass 100 10,000印刷基版製造Class 1,000 10,000磁性 TapeClass 100 10,000磁性discClass 100 100,000精密 gyroClass 100 10,000Laser 測試室Class 100 10,000精密電力儀器Class 100 10,00016无尘室的特性和管理生物專用 Clean Room(BCR)抑制菌的擴散與滲透所需的空間 Clean Room 製藥工廠、食品工廠、醫院手術房，為了防止產品污染、防止變質以及防止患者感染，需要要求幾乎無菌的狀態。雖然一般的細菌可以經由高性能的過濾器去除，但是病毒 比細菌還小，所以不容易去除。大部分的細菌或是病毒是附在懸浮的 particle上，所以藉由去除空氣中的 particle，就可以將細菌都清除。可以藉由紫外線或是鹽化鋰去除空氣中的細菌，雖然具有殺菌效果，但近來，經由高性能的Filter，就可以淨化空氣，保持幾乎無菌的狀態。這就是所謂的抑制菌的擴散與滲透的清淨空間-Biological Clean Room。17无尘室的特性和管理生物專用 Clean Room的 清淨度以下是依據產業所需之生物專用 Clean Room的 清淨度分類產業清淨度無菌手術房Class 100Tissue BankClass 100恢復室Class 100一般手術房Class 10,000 100,000無菌病房Class 10,000 100,000無菌動物飼育室Class 100動物飼育室Class 10,000 100,000微生物實驗室Class 1,000 10,000藥品製造Class 1,000 10,000化妝品製造Class 100乳品製造Class 100 10,00018无尘室的特性和管理Clean Room的方式Clean Room的方式，原則上依照室內的氣流可分成Non laminar air flow方式以及Laminar air flow方式。依照建築方法，現場施工的設施建築可分成永久性的Hard Wall 型與可移動的unit型。方式的選定，可藉由 check 所需要的 清淨度、運轉管理、設備費用等來決定。最近的趨勢，大多採用以上兩種型式能互相搭配的方式。(例如:Clean bench,Clean booth等)所需要的空氣 清淨度Clean Room 方式需要高 清淨度(Class 1,10)垂直層流方式整體需要 Class100垂直/水平 層流方式只有上流層需要 Class 100水平 層流方式一部份需要 Class 100亂流方式(Clean Booth 方式的 並用)需要以上以外的 清淨度亂流方式19无尘室的特性和管理亂流方式 Clean Room(Turbulent Flow,非單一方向氣流)非層流方式的Clean Room稱作亂流方式，藉由使用空調設備的 HEPA filter擁有清淨的空間。此方式的室內氣流是呈漩渦分散，所以在室內產生的 particle 會漂浮上去稀釋之後排出。因此，要維持高清淨度是不容易，此清淨度，在美國聯邦 209B稱為 Class 10,000-100,000。換氣回數是 20 80 回/hr,使用 HEPA Box或是 BFU(Blower Filter Unit)是從空調機 Make Up 的空氣取出，讓維持清淨所需的風量循環。此方式的 Clean Room 在同一的室內條件裡，即使換氣回數 是 80回以上(例如，100 回/hr)也不會增加清淨度的提升效果。20无尘室的特性和管理 特徵 -結構簡單,設備費用價廉-按照室內的結構與設備裝置，在天花板設置 Return Box，在室內設置 Return 風度，讓 空氣循環-要擴張Room 相對容易(但,在AHU 容量範圍之內)-使用 Clean Bench，能形成局部的高 清淨度-容易發生渦流或是氣流的混亂，以及會發生污染的 particle 在室內循環的情況。亂流方式 Clean Room(Turbulent Flow,非單一方向氣流)21无尘室的特性和管理層流方式 Clean Room(Laminar Flow,單一方向氣流)垂直層流方式是清淨空氣從天花板所裝置的 HEPA filter層開始往地板的格子面垂直流出。以此方式，在室內所產生的particle會往下流移動，因為在室內排出，所以與非層流方式一樣，particle 不會在室內滯留、堆積。因為有天花板的照明器具以及室內的器具等，無法形成完全的層流狀態，但是卻有能將particle清除乾淨的方法，那就是 Class100。從天花板噴出風速是 0.5m/s，換氣回數是 200-300回/H 以上就可以做到。因為 Return 的空氣一部份回到空調，所以要盡可能讓空氣循環，如此一來也可以降低建築費用。垂直層流方式22无尘室的特性和管理層流方式 Clean Room(Laminar Flow,單一方向氣流)水平層流方式是從牆壁上所設置的 HEPA filter層開始往對面牆方向，將清淨空氣以水平方向流出。水平層流方式的 HEPA filter層的下流作業位置上，雖能擁有Class100的 清淨度，但是越往下流流動，在上流產生的污染物的影響下，會發生高濃度的情況。所以在牆壁面噴出的風速 0.5m/s 以及換氣回數 200-300回/H 以上就可以避免。因此，與垂直層流方式一樣，要常常讓 Clean Room 內部的空氣循環。水平層流方式23无尘室的特性和管理Super Clean Room_1/6在Super Clean Room 採用的方式具有之前說明的各種 Clean Room 方式中的基本Vertical Laminar Flow的型態,另外再採用按照空氣的循環型態以及溫濕度的控制方式的幾種 System。近來，國內外最常採用的 Super Clean Room 方式有 Open Bay 方式,Fan Filter Unit 方式,Clean Tunnel Module方式等。基本上 All Down Flow 方式的一種循環 Fan(D.F.U)設置在 Return Plenum 內，讓空氣循環,並依照清淨度，適當地配置Filter 與 Blind panel，以維持清淨的空間。在循環 Fan前後需要設置吸音設備以降低噪音及震動。為了抑制內部發熱，要設置Dry coil 來處理。對於導入的外氣，要設置外氣處理用的空調機。控制室內到露點溫、濕度為止之後，讓 Return Plenum 開始運作。1.Open Bay 方式-變更Layout有其限制。-對於風量的變更是有限界，所以清淨度的變換有限制。-需要 Fan的吸音設備。-對於間歇性的 Clean Room，要對應運轉時間不容易。-施工容易。-循環 Fan 故障時，整體的風速會降低，導致 清淨度會降低。Open Bay 方式的特徵24无尘室的特性和管理Super Clean Room_2/625无尘室的特性和管理因為Fan Filter Unit採用個別方式的垂直層流型system，所以沒有設置 為了Return Air 的空調機，只有 FFU，進行循環，是一種很經濟的 Clean Room方式。為了抑制內部發熱，要設置Dry coil 來處理。對於導入的外氣，要另外設置外氣處理專用的空調機。控制室內到露點溫、濕度為止之後，讓 Return Plenum 開始運作。2.FFU(Fan Filter Unit)方式-可以自由變更Layout。-可以自由變換清淨度。-Filter 上部的污染源不可以流入 Clean Room裡。-依照中央集中式管理的風速控管與 對數控管，對於維持管理會比較容易。-按照Unit 1，能產生多樣式的氣流。-因為低噪音，所以不需要吸音設備，能減少工程費用。-既有的建築物如有適當的高度的話，就可以裝置設備-施工期間短-從小規模 Clean Room到大規模 Clean Room能有多樣化運用。FFU(Fan Filter Unit)方式特徵Super Clean Room_3/626无尘室的特性和管理Super Clean Room_4/627无尘室的特性和管理Super Clean Room_6/629无尘室的特性和管理SMIF&FIMS SystemSMIF(Standard Mechanical Inter Face)&FIMS(Front-Opening Interface Mechanical Standard)系統，在 整體 Clean Room當中，要求對露光與蝕刻等裝置之超清淨的環境，藉由一部份空間以 Class 1 以下維持超清淨狀態，如此能夠大大提升整體 Clean Room設備的使用效率。次世代 Clean Room的設備會設置在各各核心的半導體設備上，就是所謂的超小型 Clean Room 裝備(Mini Environment),組成 密閉型晶片容器(Pod/FOUP),密閉型晶片容器開閉裝備(Indexer/Opener),以及移送晶片專用的robot系統 等。SMIF&FIMS System-進行晶片工程，能最小化空間，藉由維持局部的高清淨度，根本性切斷外部環境所產生的污染-改善半導體的收益率與 收益性-減少設備與 Running 的 Cost-維持Chamber內氣流的平均分佈 SMIF&FIMS System的特徵30无尘室的特性和管理比較各個 Clean Room 方式_1/2項目垂直層流方式水平層流方式亂流方式Clean TubeClean Tunnel清淨度Class 1100Class 100Class 1,000100,000Class 1Class 1100作業中 清淨度作業人員的影響小上流振動對下流有影響作業人員會有影響作業人員不會有影響作業人員的振動 影響最小設備費高中低低中運轉費用高中低低中維修容易困難容易困難困難維持管理容易容易容易困難容易擴展性困難困難可能性困難容易精密控制為了控管整體室內會稍微不均衡上流振動對下流有影響有不均衡維持高清淨度比操作有更高的精密度控管31无尘室的特性和管理項目垂直層流方式水平層流方式亂流方式Clean TubeClean Tunnel系統比較各個 Clean Room 方式_2/232无尘室的特性和管理Clean Room 構造要求事項項目要求部分要求內容天花板牆壁地板耐荷重性O重量材料不能損壞，以大型車輛運行時不能掉落耐震性OOO地震等的振動時，有其安全構造,以及不要失去平衡氣密性OOO對於內部的壓力要維持其氣密性,對外部灰塵有防止效果的結構耐壓性OOO對一般的壓力，不會變形的結構耐衝擊性O落下所造成的衝擊，不會發生分裂、分解或脆裂 隔熱性OOO維持溫濕度，沒有結露問題之隔熱性構造遮音性OOO在內外部所產生的聲音不容易穿透的構造防火性OOO依照建築標準法、消防法的構造居住性OOO地板不會滑，色調及天花板的高度不會有壓迫感吸音性OOO所產生的聲音不會有回音的構造33无尘室的特性和管理34Clean Room 設置裝備_1/5裝備名稱內容Picture Air Shower進入Clean Room時，為了防止外部的污染物質流入，要設置 25m/SEC以上的 清淨空氣機 阻斷 微塵/微生物流入 Clean Room 的 CLEAN UP裝置。Pass Box為了一方面能維持 Clean Room內部的 清淨度，一方面能方便從外部搬進與搬出物品的 CLEAN UNIT。PASS BOX是 Clean Room與非 Clean Room的邊界之設施，以防止污染空氣的混入。34无尘室的特性和管理裝備名稱內容Picture HEPA Filter Unit亂流型 Clean Room 或是 CLEAN BOOTH的 CLEAN UNIT設置。不只有在 Clean Room的天花板設置，擴散在四方的UNIT之間 設置，看起來就變小了。因為能以小的設置COVER 大的面積，所以能夠節省空調 DUCT與 UNIT的設置費用。設置FAN，讓室內空氣能自行循環，且能夠訂做 在空調 DUCT設置具有冷暖房的CLEAN UNIT。Relief Damper經由 維持室內的一定壓力，控管空氣的流動方向，控制室內外以及與鄰近房間的壓力差的機器，可以防止室外污染空氣污染 Clean Room。Clean Room 設置裝備_2/535无尘室的特性和管理36裝備名稱內容Picture Clean Locker(Smock Room)在要求高清淨度的 Clean Room，因為衣服的污染是particle與 bacteria 的起源，所以需要維持保管場所的 清淨度。以 更衣室為中心，適當配置 廁所,作業鞋,殺菌盒,AIR Shower等的 Clean Locker是 Clean Room裡最能夠抑制 particle 之重要設備。Clean UnitCLEAN UNIT是 HEPA Filter與 Fan的 送風部分，是以 Package型所製造的空氣清淨機。可以維持 Class 1000，適合實驗室、手術室、無菌室使用。考慮到 Room Space，能夠以最淺的深度製作，最能善用室內的活用空間。Clean Room 設置裝備_3/536无尘室的特性和管理37裝備名稱內容Picture Clean Booth在Clean Room裡部分要求高 清淨度(CLASS10-1,000)的區域使用，有天花板固定式與移動式兩種。Air Control Unit裝置高性能 Filter，傑出的集塵效果與控制溫濕度，是 Clean Room 專用的 恆溫恆濕機。Clean Room 設置裝備_4/537无尘室的特性和管理裝備名稱內容Picture Clean Bench在局部的空間 Class 100以下的空氣是以 0.5m/s風速流動，維持作業空間 Class 100以下的無塵無菌的狀態。氣流水平型 從作業空間上方的氣流 向作業人員的正面水平方向Flow。氣流垂直型 氣流從作業面上方垂直 Flow，設置正面的Slide Door，以維持內部經常性壓力，也可以防止污染的空氣流入。氣流循環型 已經Clean的空氣，作業時藉由持續在下方循環的Type HEPA Filter的壽命會延長。作業時使用，可以防止灰塵產生，但是作業時內部的溫濕度可能會上升。Clean Room 設置裝備_5/538无尘室的特性和管理Clean Room 規格以ICR(工業用Clean Room)的規格，1963年制定 美國聯邦規格 209B(Federal Standard 209B)。除了 清淨度以外，依據壓力、氣流速度、溫度、濕度、照度 制定規格。FS209是1988年的 209D 與1992年的 209E數次變更而成。其他國家參考 FS209，採用自訂的規格。在日本，1的空氣中包含粒子徑 0.1以上的粒子數以 10的平方 來標示指數(10N/的 N)Class。關於1999年發表清淨度的國際規格 ISO14644，是邁向統一世界規格的一步。參考美國聯邦規格 FED 209E，採用自訂的規格，1999年 所發表的 ISO 14644 制定為世界規格 39无尘室的特性和管理按照清淨度 等級的規格_美國聯邦規格依據GSA(General Services Administration)所制定的美國聯邦規格，從209開始到最新的 209E，已經有做修訂。1963年 12月發表 F.S 209,1966年 8月發表 209A,1973年 4月發表 209B,1987年 10月發表 209C,1988年 6月發表 209D,1992年發表 209E。以下是聯邦規格裡所規定的 Class Limit的 定義。(NA:Not Application)Class測定粒徑()0.10.20.30.551357.531NA10350753010NA100NA750300100NA1,000NANANA1,000710,000NANANA10,00070100,000NANANA100,000700(粒子數:/ft3)40无尘室的特性和管理清淨度測定規格標準單位 單位換算ISO 規格m31m31000美國聯邦規格ft31ft328.3 1 m3 35.31 ft3依環境使用攜帶型或是多功能 Particle Counter測定41无尘室的特性和管理Clean Room 設計時注意事項_1/3項目注意事項氣流方式(Patterns of Air Flow)有層流式(垂直,水平),亂流式,混流式,tunnel式,各自有其特色，從考慮使用目的來選擇清淨度(Cleanness Level)Clean Room的 清淨度是依據對產品要求的程度來決定。清淨度 level是藉由充分地檢討氣流方式、換氣回數、室內壓力等來達成。計畫(Lay-Out)考慮到作業性以及要滿足 清淨度，需要制定 Lay Out。會產生許多灰塵的作業要與其他作業隔離。以及需要綜合性地檢討人員、物件的出入庫,通道 Utility,維修等。42无尘室的特性和管理項目注意事項構造,材料(Structure&Materials)使用讓室內表面光滑，不要讓氣流失序或是讓灰塵累積的構造。不只是讓灰塵很少，且不要讓粒子黏著，選擇清掃容易的建築材料。依據作業的內容，使用耐藥品性、耐濕性及耐火性的材料。附屬裝置(Equipments)構成 Clean Room的周邊裝置，則有去除灰塵、維持壓力、AIR SHOWER(人員的出入專用),PASS BOX(物件出入專用),Safety Damper(調整室內壓力專用)等，為了物品的包裝保管則有Clean Locker等。因此必須要充分了解每項的功能。人員與物件的管理(Control of Working Persons and Materials)作業人員從外部搬進物品時，是最大的震動來源。包含無塵服與化妝的問題，作業人員要對 Clean Room具有基本知識。Clean Room 設計時注意事項_2/343无尘室的特性和管理項目注意事項效益(Utility)要考慮 供水/排水,以及 提供能源的gas,電力等來決定氣流方式,Layout的Flexibility。還必須注意在維修時，不要讓清淨度降低。安全對策與緊急設置(Safety&Emergency Plan)因為Clean Room是密閉的結構，需要有因應火災、瓦斯洩漏的對策。會因停電而發生問題的裝置，需要檢查是否具有緊急電源設備。Clean Room 設計時注意事項_3/344无尘室的特性和管理45无尘室的特性和管理