对洁净室的清洁.doc

21.1为什么必须清洁洁净室在很多工业部门中,都使用洁净室来保护产品免受污染。设计并建造一个洁净室,要花上儿百万的英磅或美元,花上几年的时间,但却很少考虑到如何保持洁净室的清洁,在这方面所付出的努力也是微乎其微。可能有人会问:洁净室为什么还需要清洁?洁净室不是有大量既无粒子也无细菌的送风吗?工人不是穿着特殊洁净服防止粒子扩散吗?如在前面第19章中所说明的那样,洁净服实际上并不能完全阻止粒子的扩散。穿着洁净服的人,能够散发出超过10万个大于等于0.5微米以及超过一万个大于等于50微米的粒子。机器设备也扩散出几百万个粒子。其中很多较大的粒子由于重力作用，很快就会沉降在水平的表面。其他较小的粒子会随着气流运动到物体表面上。或以布朗宁运动,降落在物体表面上。另外,灰尘还可以由脚带入洁净室内.洁净室的表面会变脏,所以要进行清洁。如果不对洁净室的表面进行清洁,那么,当产品接触到脏的表面时,污染就会传到产品上。人员接触了洁净室的表面后又接触产品,也可以将污染传到产品上。一个看上去相当洁净的洁净室,如按照洁净室的要求来衡量,它可能很脏.比50微米小得多的粒子，人的肉眼是看不到的。当小粒子达到一定浓度并聚结在一起时，肉眼才可以看到。发生这种情况时，洁净室早就该进行清洁了。人员每分钟能够散发出几百个乃至几千个带有细菌的粒子。这些微生物是由表皮细胞或表皮细胞的碎片所携带。其平均当量直径为10微米到20微米。这些粒子面于重力作用很容易降落在室内的表面上。有些行业,例如在医疗卫生行业中,对洁净室必须进行消毒以杀死微生物。清洁方法与表面物理清洁咱.把粒子滞留在物体表面的主要力是伦敦范德威尔力.这是一种分子间的力。静电也是将粒子吸附在表面的一种力。静电力在不同的洁净室其大小也不同,并与洁净室中使用的建筑材料息息相关。第三种力是在对洁净室进行湿法清洁后出现的。湿法清洁后残留在表面上的粒子会变得干燥,而清洗液干燥之后的残留物质,就会将干燥的粒子粘在物体表面上。在清洁中如果使用水溶液,则溶于水的粒子就会溶解在水溶液中。如果使用酒精这样的溶液,则有机物就会被溶解,其粒子就会被溶液所清除。但是,洁净室中的大部分粒子是不溶的，所以就必须克服将粒子吸附于表面上的粘着力。如果象湿性真空清洁法那样将粒子浸入液体中,或者是用湿抹法、湿拖擦法进行清洁,就可以溶解表面干燥后残留下的、将粒子粘在表面的物质。如果使用的是水基清洁剂,就可以把伦敦范德威尔为与静电力降低或者去除掉。然后就可以通过抹拭,拖擦以及真空吸尘法,将粒子从表面移走。清洁洁净室常用的方法有：真空法(湿法或干法)湿擦拭(拖擦或湿擦拭).用粘轮粘这些洁净方法的效率与所擦拭之表面的实际情况息息相关。如果表面粗糙或凹凸不平。那么清除这些位置的粒子就较为困难。所以，如在前面第8章中所说明的,洁净室的内表面要光滑212.1真空吸尘法清洁洁净室使用的真空吸尘方法有两种类型:湿法和干法。干真空吸尘法用真空喷嘴的喷射气流来克服粒子表面的附着力,从而将粒子从表面清走。但气流速度还不足以将小粒子也清走。对于真空吸法清除粒径粒子的效率,我在一块玻璃的表面做了一个实验。实验结果见圈21.1在一个布满粒子的玻璃表面,一个工业用真空吸尘器的吸嘴在向前推进。可以看的见，大多数100m以上的粒子被清除了。但10m的粒子仅仅清除掉了25%。这个实验说明存在于表面上的大多数粒子无法用干真空吸尘法清除,而图内的经验也证实了这一点。有多少人能同意仅用真空吸尘法清洁乙烯地板就可以了?在很短的时间里,浅颜色的厨房就会变得相当脏了。水与溶剂的粘度比空气要高得多。所以,液体对附着于表面上的粒子的拖拽力大得多。因此,当使用湿法真空系统时,其额外的拖拽力去大大增加抽集粒子的效率。21.2.2湿擦拭法使用抹布或拖布加上液体对洁净室表面进行湿擦拭.是清洁洁净室表面的有效方法。其所使用的液体可以破坏粒子与表面的附着力，从而使粒子脱离开表面。使用活性剂时尤其如此。但有很多粒子在使用这类液体后仍然会附着表面，所以还必须借助拖布或抹布中的纤维推动粒子，使其与表面分离。粒子从表面清除掉之后，就滞留在抹布中，湿抹布清除粒子的效率比干抹布高，因为液体溶液中存在这的拖拽力要大的多。有些抹布或拖布的清洁效率更高。抹布或拖布是靠推动或拖拽粒子进行清洁并清除粒子的,所以细纤维材料做成的抹布或拖布比块状固体材料的抹布清洁效率更高。.21.2.3粘轮“粘”轮清除粒子的效率取决于滚轮表面粘力的大小。滚轮表面的粘力越大,清除的粒子越多。其他的一些因素,例如滚轮表面的柔软性,也会影响清除效率。因为良好的表面柔性可使滚轮与粒子表面接触更好,从而提高清洁效率。21.3洁净室用清洁用具洁净室用的清洁器具与家庭所使用的清洁器具有相似性,但它们之间还是有重大区别。例如,我发现干刷子每分钟可产生5千万个大于等于0.5m的粒子,所以绝不能用干刷子清扫洁净室。线拖布也好不到哪里去,它每分钟产性生的大于等于0.5m的粒子将近2千万个。21.3.1干真空与湿真空系统干法真空吸尘器是一种普遍应用的清洁方式,因为其费用相对较低。它不需要使用清洁剂,所以不会将污染物带入洁净室内。但要注意的是,其排气若未经过滤的话，一定不能排入洁净室内。要解决这个问题,可以使用一外置的中央真空源或者在真空吸尘系统上安装一个带有高效或超高效过滤器的小型排风处理装置。该过滤器必须安装在马达的后面，以确保马达产生的粒子不会扩散到洁净室中。由于在使用湿法真空吸尘系统中要使用清洁剂,而清洁剂可增加对粒子的拖拽力,所以湿法真空吸尘系统比干法真空系统效率更高。湿法真空吸尘一般比湿拖布擦拭更为有效，因为清洁后地板留下.的待干液体更少,所以地板留下的污染物更少。而且地板干燥的时间也更短。图212是正在使用湿法真空吸尘系统洁净室地板进行清洁。湿法真空吸尘系统用于清洁传统洁净室的地板,但恐怕不适合于清洁垂直单向流洁净室的那种通行式地板。21.3.2拖布清洁洁净室常常使用拖布和一个桶。不能使用家用的线拖布,因为它会散发出大量的污染。家用海绵式或其他类型合成材料制作的拖布当新的时候污染较少,但缺点是容易破损。图21.3和21.4是两种洁净室用的拖布。这两种拖布的清洁材料是用表面不易破损的材料制造的。其制造材料有PVA、带孔发泡聚乙烯或聚氨醋纤维。这些材料对灭菌、消毒剂、溶剂的兼容性需要进行检验,因为有的材料可能不合适。桶要用塑料或不锈网材料制造。将桶内放入含有清洁剂或消毒剂的水,就可以使用拖布对洁净室进行清洁了。但用这种方法所能达到的洁净度水平,可能还不能满足某些洁净室的要求。因为,从地板上清除掉的尘埃会又涮入桶中,然后又被沾回到地板上。我们在家庭的清洁经验也说明,清洁剂要不了很久就脏了,所以,对地板的清洁也谈不上做得很好。在使用消毒剂时,特别是氯基消毒剂时,脏污染物会抵消消毒剂的效果。不断更换桶中的溶液,就可以解决这一问题。而采用一种双桶或3桶方式,可以在这方面有很大的改进。图21.5是双桶和3桶方式的一张照片。图21.6是我建议的双桶或三桶方式使用方法的示意图。如图所示，清洁或消毒程序开始时,先将拖布浸入活性溶剂中,然后取出。必要的话,可以挤去其中多余的溶剂。然后液体就扩散在地板上,并使用拖布擦拭或消毒(第一步)。然后将拖布中吸入的大部分脏水拧出。(第2步),再将它浸入洁净水中清洗。(第3步)，然后再把拖布多余的水分拧干。(第4步),最后放入活性溶液中。(第5步)，此时,又可以重新开始下一轮新的清洁步骤(第1步)。若使用的是双桶式，则在1个桶中放满活性溶剂,另1个桶中放满清洁水。当然,第2个桶也可以用来收集废液。但双桶式的效率不如3桶方式好。213.3抹布可用经过洗涤液或消毒液蘸湿的抹布,擦拭洁净室的表面以清除污染。抹布也可用来擦去洁净室生产出来的产品上所沾的污染,也可用来擦干溅出来的拖布液。在洁净室中不能使用一般的家用抹布,因为家用抹布的粒子浓度、纤维含量、化学污染都很高,并会残留在其擦拭的表面上。对抹布的选择要根据洁净室内的污染情况而定。可以清除表面上所有污染的完美抹布是没有的。选择抹布是在各种因素间的一种妥协。知道抹布使用的场合,抹布特性之重要程度购买抹布的预算金额,就可以选择出适合于具体工作的最好抹布。选择抹布时要予以考虑的特性如下。21.3.3.1吸水性抹布的吸水性是一个重要指标。抹布常常用来擦去溅酒物质或进行类似的清洁工作,因此必须了解抹布的吸水性。既要了解其吸水量(能够吸收的液体量),也要了解其吸水速率(吸收液体有多快)。这种特性在污染控制中也是重要的。具有良好吸水性的抹布留在表面的污染,比吸水性差的抹布少。如果用抹布擦拭洁净室的表面后几乎没有留下什么液体的话，则留下的粒子也会更少。21.3.3.2抹布造成的污染洁净室抹布是洁净室内最脏的物品之一。与家用抹布相比,洁净室抹布是干净的。但一块抹布所含的粒子数量,可以是室内全部空气所含粒子的很多倍。所以,必须要选择粒子量低的抹布。另外还应注意抹布的边缘,抹布边缘粗糙会产生纤维和粒子的污染。在抹布处于湿的状态时,抹布内的可溶物质都会溶解。用抹布擦拭时,这些物质就有可能转移到所擦拭的表面。能够由水或溶液浸出的物质称为浸出物。在半导体工业中应特别注意的浸出物是金属离子。为此,通过检验抹布中浸出物的数量和类型,就可确定最适合于某项具体工作的抹布。21.3.3.3抹布的其他性能应予以考虑的抹布的其他性能有:纺织品强度耐磨性静电（或抗静电）特性灭菌上述所有特性，均可按照美国环境科学与技术学会的推荐准则RP-CC004进行测试。21.3.4粘轮 粘轮的大小和形状与家用油漆轮相似，不过是在滚轮外层装有粘性材料。 当滚轮滚过洁净室时，粒子就被粘到滚轮的粘性表面上。21.3.5 地板擦洗系统 清洁洁净室可以使用带有旋转刷的地板擦洗机。擦洗机刷子的外边有一圈裙边，擦洗地板时产生的粒子有排风系统清除。排风再经高效过滤器过滤。21.4 洁净室清洁用液体21.4.1 清洁液 理想的洁净室用清洁液应具有下述特性：对人无毒性不燃快干,但不是过快对洁净室表面无损不含对产品有害的污染物可有效地清除有害污染物价格合理具有所有这些特点的清洁液产品目前还不存在。例如,超净水其有很多这种特性,但它对某些表面具有腐蚀性,另外,若不添加表面活性剂,其洁净效率相对较低。有些有机溶液也近乎理想,但其可燃、有毒、价格昂贵(设想用乙醇这类溶剂清洁洁净室所造成的毒性、火灾危险及费用)。清洁介质的选择要看清洁介质的特性及使用要求,这是一种平衡与妥协。为有正确的选择,必须具有清洁溶液特性方面的知识。溶剂的供应商可以提供各种溶液的毒性、可燃性、沸点等特性指标。这有助于选择合适的溶液。还有就是溶液对材料的影响,其中重要的是清.沽洁净室过程中对塑料的影响。因为有些塑料制品对溶剂非常敏感。由于溶液具有毒性并且可燃,所以往往难于找到一种理想的溶液。氟立昂由于其所造成的环境问题而逐渐被取代,使得这一问题更显突出。经常使用的是乙醇,常常在乙醇中加水来降低其可燃性并提高其消毒效果。清洁中也常常使用含有表面活性的水。但家用清洁媒介常常含有一些化学品,象香料、氯化纳、碳酸纳、硅酸纳、焦磷酸盐四僻、甲醒等等,所以不能选择这类表面活性剂。化学反应性较低的清洁媒介最佳。表面活性剂是具有驱水(憎水)基与吸水(亲水)基的碳氢化合物。所以,可以将其分成4类,这取决于分子憎水的那部分是阴离子的,还是阳离子的,还是两性的,还是非离子的。详见图20.8的说明。洁净室清洁用表面活性剂一般都含有金属离子(通常是纳)。但也可以用有机基制造阴离子表面活性剂,这样就没有金属离子的问题。但这样的离子化合物仍具有反应性。最后,必须要考虑的还有粒子污染问题。当清洗液或有机溶液干燥后,不得有不可接受的粒子污染。因此,溶液内不得含有大粒径的粒子。在靠近洁净工作台这种生产点的关键区中,这点尤其重要。生产区外的一般区域,例如墙、门、地面,则重要性低些。(1)阴离子,例如十二炕硫酸纳CH3CH2(CH2)9CH2OS03(Na(+)(2)阳离子,例如氯杀藻胶CEf3CH2-N（+）CnH2n+1C1(-)CH3 (3)两性的, 列如基二甲基三甲胺乙内酯. CH3RN（+）CH2COO（-）CH3（4）无离子的，列如十二烷基乙醇CH3（CH2）10CH2（OCH2CH2）nOH221.4.2消毒剂生物洁净室表面的微生物要使用消毒剂加以杀灭，消毒剂也存在也清洁液类似的问题。而有些杀灭微生物的消毒剂不能用于洁净室。生产出对微生物具有很高的而对人体细胞无毒性的消毒剂是极难的，一般来讲消毒剂对微生物的毒性与对人体细胞的毒性总是在同时存在的。为数不多的对微生物有效但又无毒的消毒剂,则价格昂贵。对产品所在的关键区附近可以使用昂贵但毒性最小的溶液。而在一般的区域,象地板等位于产品外围的区域可以使用便宜些的化学品。表21.1是常用的消毒剂性能一览表。从表中可以看出,没有一个消毒剂是完美无缺的。一般而言,苯盼、松木油、含氯化合物因其具有毒性,不太适合于洁净室的关键区。但这仅仅是一般而言。表中所列的每种类型的消毒剂的活性范围,都可能比表中所标示的更大或更小。所以苯盼和含氯化合物在洁净室中都应用得很成功。含氯化合物是个特殊问题。含氯化合物可以杀死袍子,而一般适用的消毒剂做不到这一点。所以,尽管含氯化物有毒、有腐蚀.性,但它还是用于洁净室中。季镀化合物,或者是其毒性和消毒作用组合最优化的合成专有消毒剂,似乎问题较少。表21.1消毒剂性能（略）由于乙醇有良好的杀菌特性,且挥发以后几乎不留什么残留物,所以适合于在洁净室中使用。对于生产点,因为希望化学品残留物最小,所以特别推荐使用60%或70%的乙醇，或者是70%-100%的异丙醇。在乙醇中加入洗必太或类似消毒剂,可增加乙醇的杀菌功效。关键区使用的乙醇或含乙醇的专有杀菌剂等消毒剂,应按照其成本和防火要求予以确定。洁净室的其他区域,可以使用季镀化合物的水溶液或者是盼类化合物进行消毒。使用不含消毒剂的简单清洁液清洗硬表面,是清除硬表面上大部分微生物(超过80%)的有效方法。但在清洁液中添加消毒剂后就可清除表面上超过90%的微生物,这也是防止在清洗用具上以及桶中残留的清洁液中有细菌生长所必需的。如果不在清洁液中添加消毒剂,细菌就会通过随后的清洁活动在洁净室内扩散开来。21.5如何清洁洁净室?洁净室的洁净度标准和平面布置不同,其洁净方法也不同。因此,洁净室的清洁方法要量体裁衣。下面的信息与此有关。另外,还可查阅美国环境科学与技术学会的推荐准则RPCC018：洁净室管理运行和监测程序。21.5.1一般要点当设置一清洁方法时,要考虑下述这些要点：如果能够看到洁净室内有尘埃,则它就既不是一个洁净的室也不是洁净室,所以必须进行清洁。必须向那些清洁房间的人解释清楚,他们所清除的粒子和微生物是看不见的。即使洁净室看上去是清洁的,仍需对它进行系统性的彻底清洁。对洁净室进行清洁时会产生很多粒子。为使清洁过程产生的污染最小,空调系统要全部开动。清洁人员应与生产人员穿戴同一标准的服装和手套。清洁工作要进行得比在家里慢,这样可使粒子的扩散最少,保证清洁更有效。装在桶中的清洁媒介,可用蒸溜水或去离子水或所能得到的最洁净的水加以稀释。有使用带喷嘴的瓶子来喷洒清洁液或消毒剂的,但根据我做的测试,其每喷1次可释放出的大于等于0.5m的粒子超过100万个。所以,最好是在喷洒液体时用抹布遮住喷嘴。如使用手泵喷洒可能就会好一些。用于关键区的清洁介质或消毒剂,应选择那些对产品危害最小,且浓度最低但有良好效果的产品。细菌会在稀释了的清洁液中生长。所以清洁时要从浓缩液新配置的新鲜清洁液，并要使其储存时间达到最少。不应把留有清洁液的容器放置后又频繁地加满再用,因为容器中可能会有细菌生长。容器在使用之后应彻底清洗并使之干燥。21.5.2不同区域的清洁方法在制订洁净室的清洁进度计划时,应当考虑到由于粒子的重力性沉降,水平表面比垂直表面脏得更快。另外,主人员接触的表面比没有人接触的表面会更眶。也就是说墙与天花板上的粒子比地面磊门要少,所以清洁工作较为容易。对门的清洁工作比墙要多,因为对门的接触更多。清洁工作可以分为关键区、“普通”区、“外”区范畴。其中关键区即生产区，在那里污染有机会在接接触产品。对这些关键区的清洁要达到最高的水准。而位于洁净室内的普通区中,污染物无法直接接触产品,但却可以转移到关键区,这是指墙面、地面等等。对普通区的清洁要求的严格性可低些。所谓的“外”区是指材料气闸室、更衣区及其他辅助区。对这里的清洁方法要求也是严格性较低,但由于这里所进行的活动更多,所以恐怕对其清洁的频度要更高了。对关键区的清洁要使用最有效的清洁方法,对普通区使用次有效的方法,对外区则使用效用最低的方法。也就是说,在给定的时间里所能清洁的区域面积,在关键区中应最小,在外区中则应最大;不同洁净方法的效能之间有所重叠,所以一般而言,洁净效率按下面的顺序逐渐增加: 干式真空吸尘法单桶加拖布多桶加拖布湿擦拭法.干式真空吸尘法不应作为洁净室的清洁方法，但可以作为预清洁方法之用。它一般用于外区和普通区以及在工艺产生的纤维或粒子快速增加的关键区。清洁方法各有不同,但在外区单桶加拖布恐怕就可以了。在普通区,可以用多桶加拖布或用清洁小车进行湿清洁。而在关键区,则使用湿擦拭。 对关键区应经常进行清洁,那么认为清洁工作应由指定的清洁人员进行的想法是不对的。在整个工作日里,可能需要洁净室内的工作人员不时地进行清洁工作,例如新批次产品生产前进行的清洁工作。外区,由于它是距离产品暴露于污染的区域最远的地方,其他条件如果相同的话,对它的清洁频度可低些。而更衣区由于其很多的活动量及碎屑的积累等,它与洁净室的其他区域相比,恐怕必须要更频繁地进行定期清洁。对普通区清洁工作的频度应根据洁净室的标准确定,但恐怕应在生产工作开始之前或生产工作刚刚结束之后进行。其清洁工作既可以由室内的工作人员完成,也可以由合同清洁工来进行。如果工作时间为全天24小时的话,清洁工作就不得不在生产进行期间实施了。虽然不希望这样做,可又别无选择。也可以在周围的区域停止与生产相关的活动,并设立警戒线。这样人员也就不会在湿地面上滑倒了。21.5.3清洁方法清洁工作开始时,可使用于真空吸尘法清除一切脏物。干真空吸尘法可清除细毛、纤维、玻璃碎片等,但清除不了小的粒子。干真空吸尘法可清除很多的脏物,这样就可以降低清洗液的使用浓度。干真空吸尘法清除不了的大块脏物,可以用湿拖布将其收集在一起,然后清除掉。清洁工作要从距离出口最远的区域开始,这样可以确保表面再受污染的机会最小。在有单向流的关键区,最好是从距送风高效过滤器最近的地方开始,然后向外进行清洁工作。要注意清洁用水的洁净度。一般认为,使用单桶对外区进行清洁时,桶中的水已明显变脏时就应换水了。而如果用双桶或3桶方式对普通区进行清洁,就不能凭水的颜色来判断换水时间,而应当在完成了给定面积的表面之清洁工作后就换水。干式真空吸尘法使用抹布或拖布进行清洁时,每块擦抹过的地方要相互重叠。因为仅凭肉眼来观察洁净室看上去似乎是清洁的,所以很难保证每块表面都经过了清洁。只能使每下擦过的地方与前一下擦过的地方有所重叠,以免留有空白。当使用湿抹布进行擦拭时,应将其折叠使用。随着洁净工作的进行,应将其再折叠以便使用其洁净的新表面。抹布的所有表面都用过后,就该更换了。要确定出在给定时间中应予清洁的面积。对关键区进行精细清洁时,速度很慢。而对外区进行拖擦时,速度可以快一些。如果使用的是含水的消毒液,必须记住,其消毒作用不是一疏而就即刻就可完成的。消毒液应大量使用以防干燥过快,应留下至少2分钟,最好5分钟的时间使其发挥效用。含或不含杀菌剂的乙醇干燥得很快,但这是可以的,因为乙醇在一定程度上是靠其干燥的过程来杀灭细菌的。对关键区以及对普通区进行清洁时,有时候是使用洁净水对表面进行最后清洁,以清除残留在表面的表面活性剂或消毒液。这种方法对使用单桶方式