无尘室认证

無塵室認證這篇無塵室認證，是許博士在新加坡所使用教材，因此是英文版。中文版尚陸續翻譯中，將逐步貼上分享各位。無塵室性能測試〈CleanroomPerformanceTesting〉和無塵室認證〈CleanroomCertification〉有何分別？基本上無塵室認證就是做無塵室的性能測試，但是認證者對所測試的結果要負完全責任，要保証測試儀器、測試程序都滿足NEBB規定。這話說來簡單，做起來可不容易，因為空調系統與無塵室的設計變化很多，有些時候業主的要求也不盡相同。在不同的設計理念與不同的業主要求之下，測試的執行就有些差異。因此做無塵室認證，首要之務是熟悉空調系統與無塵室設計。NEBB對無塵室認證人員〈稱為CleanroomPerformanceTestingSupervisor〉的基本要求有四，一是對空調系統和無塵室的了解，二是對相關規範的了解，三是對測試儀器與測試程序的了解，四是本身的經驗與口碑。這些是入門的要求，通過檢定成為Supervisor之後，須受NEBB管轄，並且要時時溫習法規規範與關注新科技發展，每年向NEBB報到至少一次，兩年複檢一次資格，要求很多。因此無塵室性能測試誰都可以做，只要會操作儀器就可以；但是要得到嚴謹可信賴的測試數據，就必須依靠資格符合的專業人士。以下資料是塵室的各項性能測試說明，首先是測試簡介，說明一些基本概念，之後是測試程序及注意事項。至於測試的底線，就是數據不可更改也不可拋棄，這是不變的鐵律。測試簡介在測試無塵室之前，若是能對測試規範、無塵室基本概念、無塵室的術語等有些了解，對測試當有幫助。這裡是一些背景資料，提供給讀者參考。一、無塵室測試規範有關無塵室定義、建造、控制、管理等等的國際標準，在網路上用〝contaminationcontrol〞搜尋，可以找到很多相關資料。無塵室的定義，最早是在美國聯邦標準209上出現，之後日漸普及並廣為半導體業與製藥業接受。在歐洲與日本，隨著工業的日益發展，各國的版本也逐漸出現。到了90年代後期，產業界體認到若是無共同標準，就不能實現經濟的全球化，於是有ISO-14644的產生。以下說明無塵室的各種標準與規範。1.FederalStandard209E(Fed-Std-209E)：美國聯邦標準209E，209的出版發行，是在1960年代，之後不斷改版以因應科技進步與工業發展，版本從原始的209、209A，一直到1992年的最後一版209E。在2001年11月29日，美國正式宣佈廢止209E，改用ISO-14644，於是209E在書面上走入歷史。但是在產業界，除了部份的歐洲公司之外，美國、日本、台灣、與中國大陸，都還沿用209E。微粒計數器的製造商，雖然都推出滿足公制計數法的新機型，但是要等舊機器完全淘汰，恐怕還要很長時間，因此新規範ISO-14644還沒能取代209E。2.ISO-14644系列；美國政府為了推動經濟全球化，就很大方的放棄了自己的209E，改而推行全部使用公制的國際標準ISO-14644。14644系列有8個子題〈Part〉，稱為14644-1，14644-2，一直到14644-8。整個系列涵蓋了等級定義、測試與監視的規範、測試的程序方法、設計與建造、操作、以及其他的有關設備等，範圍很廣。有些主題已經定案，如Part1和Part2，有些只有初稿〈Draft〉，有些連初稿都還沒有，讀者可以到ISO或IEST的網站上訂購。3.JISB9920(1989)：日本的潔淨標準，規定無塵室中浮游粒子的濃度測定方式，及潔淨度的等級定義。4.VDI2083(1993)：德國的潔淨標準，規定潔淨度等級的定義方式，以及潔淨度的量測技術。5.Gost-R50766(1995)：俄國的潔淨標準，定義無塵室的分類與一般需求。以上是無塵室等級規定，與潔淨度量測的相關標準。另外有關無塵室污染控制〈也就是潔淨度控制〉，和環境控制〈如溫溼度、震動噪音等〉，也有一些重要的測試規範，因為這些環境影響因素，都包含在無塵室性能測試的範圍之內。1.IEST-RP-CC-006.2：這本有名的測試規範，目的就是為了補209的不足。209只有微粒量測，006包括了風速風量、濾網洩漏、潔淨度、溫溼度、平行度、恢復率、粒子沉降測試、照度等。006的第一版稱為006-84-T，006.2是第二版。現在由於NEBB的興起，0062已經功成身退，逐漸消失了。2.NEBB無塵室測試規範第二版：這是目前最廣為流行的測試規範，提到無塵室認證，就非NEBB莫屬。NEBB無塵室測試規範，可說是IEST-0062的改良版，其測試涵蓋範圍差不多，但是測試程序更為清楚嚴謹，儀器使用也有詳細規定。因此NEBB無塵室測試規範的出現，解決了不少測試的爭議，也因此NEBB無塵室測試規範成功的成為產業標準。有關NEBB，請參照本站NEBB。3.ISO-14698系列：14698有Part1、Part2、Part3三個子題，是有關無塵室裡面生物污染的控制，目前都只有初稿。每一種行業，甚至每一家公司或工廠，對無塵室的要求可能都不一樣。以上所列無塵室定義與無塵室測試規範，雖然以可滿足大部份廠商的需求，但是嚴格來講，這些規範也只是一個參考。各公司在訂定測試規格時，應依照自己的製程需求，在上述規範裡取出自己適用的部份，並要求供應商與測試單位照辦，必要時可以酌情修改測試標準，才能真正滿足自己的需求。二、無塵室常用名詞1.無塵室定義：無塵室是一個為了對空間內空氣中的微粒做控制，所建造的特殊封閉性建築。一般而言，無塵室也會對溫溼度、氣流運動模式、與震動噪音等環境因素做控制。2.微粒控制：無塵室微粒控制的第一步，是把室內微粒對製程影響的程度做完整分析，然後針對分析結果，訂定恰當的微粒控制方式與無塵室管理模式，才能有效率的控制微粒污染。在做微粒影響分析時，必須特別注意數據的量化，也就是粒徑與其數量對製程的影響，才是有用的數據。3.外來污染源：從無塵室外進入系統的污染源，外來污染源主要是由空調通風系統所導入，另外門、窗、牆壁裂縫等也是外來污染源的成因。4.內部污染源：無塵室內部產生污染的來源，一般是製程機器與操作員工，最嚴重的內部污染源一般是操作員工。5.隔離：隔離是污染控制的一種觀念，也就是讓污染源隔絕在無塵區域之外。這種觀念多應用在高潔淨度的無塵環境，例如Class100，Class10，Class1等高濾網覆蓋率的無塵室，或是使用迷你潔淨室將機台整個包住。6.稀釋：稀釋是污染控制的另一種觀念，多應用在潔淨度不高的無塵室。例如在Class10000的無塵室，因為換氣量不大，製程與人員產生的粒子就會在室內打轉，要比較常的時間才會排出。因此新的乾淨空氣只能稀釋室內的微粒濃度，讓室內潔淨度控制在某一等級之下就可以了，部要求把人員與製程隔開。使用稀釋法作為粒控制時，要特別注意本節第二條微粒影響分析的正確性，能掌握微粒的產生速率，才能有效的稀釋微粒。7.氣流模式：指的是流場型態，氣流分佈，氣流的流向等性質。由於微粒的移除完全掌握在氣流的模式，因此愈潔淨的無塵室或是無塵區域，對氣流模式的掌控就愈重視。基本上要先掌握氣流模式，才能掌握潔淨度。8.單一流向型氣流：氣流以同一個方向移動，這種無塵室稱為單一流向型無塵室，以前稱為層流型無塵室，定義並無多大改變。高潔淨度無塵室需要單一流向型氣流。9.非單一流向型氣流：氣流方向不受控制，就是所謂的亂流型無塵室，潔淨度較低的無塵室都是用非單一流向型氣流以節省成本。10.As-builtcleanroom（剛完工的無塵室）：已經完成且可以操作，所有相關支援設施皆已完成的潔淨室，但並沒有設備及操作設備的人員。11.At-restcleanroom（準備中的無塵室）：已經完成且可以操作，所有相關支援設施皆已動作的無塵室，設備已載入並可以操作或已在運轉，1如所指定，但沒有操作設備的人員。12.Operationalcleanroom（操作中的無塵室設施）：一個已在正常運轉的無塵室，所有相關支援設施皆已動作，設備及人員皆已載入，運轉狀況可以呈現和達到其正常的功能。三、無塵室等級定義無塵室的等級使用者在開無塵室的等級給供應商時，有以下幾個小技巧。首先是等級定義的模式如下：ClassX(atYμm)其中X是無塵室的等級，例如100或10000等等，Y是粒徑如0.2μm,0.5μm等，可複選。意思就是使用者規定，該無塵室微粒含量，在這些粒徑必須滿足該等級的限度。這樣可以減少紛爭，以下是幾個例子：Class1(0.1μm,0.2μm,0.5μm)Class100(0.2μm,0.5μm)Class100(0.1μm,0.2μm,0.5μm)在Classes100(M3.5)andGreater(Class100，1000，10000....)，一般看一個粒徑即可。在ClassesLessthan100(M3.5)(Class10，1....)，一般要看多幾個粒徑。第二個技巧是規定無塵室的狀態，例如：ClassX(atYμm)，At-rest供應商就很清楚知道無塵室要在At-rest狀態下驗收。第三個技巧是自訂微粒濃度上限，一般在As-built時無塵室都很乾淨，微粒控制能力測試不易，這時可以乾脆把驗收上限壓低，例如：Class10000(0.3μm=10000)，As-builtClass10000(0.5μm=1000)，As-built這樣做的目的是確保無塵室在Operational狀態時，依然有足夠的微粒控制能力。以下兩個表是Fed-Std-209E的等級定義，和ISO-14644的等級定義。Fed-Std-209E潔淨度定義ClassNameClassLimits0.1μm0.2μm0.3μm0.5μm5μmVolumeUnitsVolumeUnitsVolumeUnitsVolumeUnitsVolumeUnitsSIU.S.(m3)(ft3)(m3)(ft3)(m3)(ft3)(m3)(ft3)(m3)(ft3)M13509.9175.72.1430.90.87510.00.283--M1.511,24035.02657.501063.0035.31.00--M23,50099.175721.43098.751002.83--M2.51012,4003502,65075.01,06030.035310.0--M335,0009917,5702143,09087.51,00028.3--M3.5100--26,50075010,6003003,530100--M4--75,700214030,90087510,000283--M4.51,000------35,3001,0002477.00M5------100,0002,83061817.5M5.510,000------353,00010,0002,47070.0M6------1,000,00028,3006,180175M6.5100,000------3,530,000100,00024,700700M7------10,000,000283,00061,8001,750ISO-14644潔淨度定義ISOclassificationnumber(N)Maximumconcentrationlimits(particles/m3ofair)forparticlesequaltoandlargerthantheconsideredsizesshownbelow(concentrationlimitsarecalculatedinaccordancewithequation(1).0.1m0.2m0.3m0.5m1m5mISOClass1102ISOClass210024104ISOClass31000237102358ISOClass4100002370102035283ISOClass51000002370010200352083229ISOClass61000000237000102000352008320293ISOClass73