无尘室的特性及管理.ppt

目次 了解CleanRoom與管理方法 CleanRoom的特性 CleanRoom的管理方法 CleanRoom的評價方法 CleanRoom的特性 何謂CleanRoom CleanRoom的定義 所謂的CleanRoom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 CleanRoom的六個原則 以下是CleanRoom的六個原則 防止particle的侵入 CleanRoom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 半導體 晶片製造 處理 PHOTOLITHOGRAPHY 製造IC晶片電子機器 磁性tape SHADOWMASK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 CleanRoom的活用領域 CleanRoom的活用領域 精密產業以及需要無菌環境的產業 CleanRoom的各個Class標準的循環風量 以下是依據CleanRoom清淨度的level 以小時為單位 循環換氣的回數 CleanRoom的各室之間所需的壓力差 以下是CleanRoom內部各室之間所需的壓力差 有關CleanRoom的用語 何謂CleanClass 1立方feet 1cubicfeet 1ft3 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 Class100 1cubicfeet空氣中0 5 以上的particle數100個以下的清淨空間 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 CleannessClass 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 CleanRoom 清除灰塵的管理 維持乾淨的Room7 無塵服 Smock CleanRoomGarment 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CleanRoom的用語 10 清淨室施工完成狀態 As BuiltCleanRoom 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 RestCleanRoom 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 OperationalCleanRoom 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 CleannessMonitoring 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CleanRoom的用語 CleanRoom事例 奈米papCleanRoom 半導體工程 CleanRoom事例 手術房 LED照明用半導體CleanRoom Class10 000 食品公司 CleanRoom事例 CleanRoom的分類 CleanRoom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CleanRoom的平面規劃 CleanRoom的清淨度依照CleanRoom的規格 有Class1 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CleanRoom 以及專門去除懸浮微生物的生物CleanRoom 此兩種分類 天花板高度天花板高度3m以下的稱為LowBay 超過3m稱為HighBay 此兩種分類 CleanRoom的平面規劃建築結構體的送風設備是永久性組合稱為HardWall式 以及另一種的Unit式 此兩種分類 產業用CleanRoom 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IndustrialCleanRoom 即非常嚴格要求清淨的狀態 產業專用CleanRoom的清淨度 以下是依據產品的精密度所需的環境清淨度 生物專用CleanRoom BCR 抑制菌的擴散與滲透所需的空間CleanRoom 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 BiologicalCleanRoom 生物專用CleanRoom的清淨度 以下是依據產業所需之生物專用CleanRoom的清淨度分類 CleanRoom的方式 CleanRoom的方式 原則上依照室內的氣流可分成Nonlaminarairflow方式以及Laminarairflow方式 依照建築方法 現場施工的設施建築可分成永久性的HardWall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 Cleanbench Cleanbooth等 亂流方式CleanRoom TurbulentFlow 非單一方向氣流 非層流方式的CleanRoom稱作亂流方式 藉由使用空調設備的HEPAfilter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Class10 000 100 000 換氣回數是20 80回 hr 使用HEPABox或是BFU BlowerFilterUnit 是從空調機MakeUp的空氣取出 讓維持清淨所需的風量循環 此方式的CleanRoom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 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ReturnBox 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CleanBench 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CleanRoom TurbulentFlow 非單一方向氣流 層流方式CleanRoom LaminarFlow 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HEPAfilter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 層流方式CleanRoom LaminarFlow 單一方向氣流 水平層流方式是從牆壁上所設置的HEPAfilter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HEPAfilter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CleanRoom內部的空氣循環 水平層流方式 SuperCleanRoom 1 6 在SuperCleanRoom採用的方式具有之前說明的各種CleanRoom方式中的基本VerticalLaminarFlow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SuperCleanRoom方式有OpenBay方式 FanFilterUnit方式 CleanTunnelModule方式等 基本上AllDownFlow方式的一種循環Fan D F U 設置在ReturnPlenum內 讓空氣循環 並依照清淨度 適當地配置Filter與Blindpanel 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Drycoil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ReturnPlenum開始運作 1 OpenBay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CleanRoom 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 OpenBay方式的特徵 SuperCleanRoom 2 6 因為FanFilterUnit採用個別方式的垂直層流型system 所以沒有設置為了ReturnAir的空調機 只有FFU 進行循環 是一種很經濟的CleanRoom方式 為了抑制內部發熱 要設置Drycoil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ReturnPlenum開始運作 2 FFU FanFilterUnit 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CleanRoom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Unit1 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CleanRoom到大規模CleanRoom能有多樣化運用 FFU FanFilterUnit 方式特徵 SuperCleanRoom 3 6 SuperCleanRoom 4 6 空氣循環系統以Local循環方式 生產設施的Layout是以Bay方式 以這兩種方式的情況下設置Fan Filter與CoolingCoi所組合成的TunnelModule 這就是能獲得所要的清淨度與溫濕度的方式 空氣循環動力費用與其他方式比較 是最少的 但是維持清淨度 溫濕度的機能會稍微降低 若設置C T M的話 則會對移動有困難 會有Flexibility的問題 空氣循環方式是以Local循環的方式 所以在各個Bay所使用的藥品會影響鄰近的Bay 而產生Cross contamination的問題 因此 最近逐漸以SuperCleanRoom方式形成規格化 3 C T M CleanTunnelModule 方式 SuperCleanRoom 5 6 SuperCleanRoom 6 6 SMIF FIMSSystem SMIF StandardMechanicalInterFace FIMS Front OpeningInterfaceMechanicalStandard 系統 在整體CleanRoom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Class1以下維持超清淨狀態 如此能夠大大提升整體CleanRoom設備的使用效率 次世代CleanRoom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CleanRoom裝備 MiniEnvironment 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 FIMSSystem 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 FIMSSystem的特徵 比較各個CleanRoom方式 1 2 比較各個CleanRoom方式 2 2 CleanRoom構造要求事項 34 CleanRoom設置裝備 1 5 CleanRoom設置裝備 2 5 36 CleanRoom設置裝備 3 5 37 CleanRoom設置裝備 4 5 CleanRoom設置裝備 5 5 CleanRoom規格 以ICR 工業用CleanRoom 的規格 1963年制定美