无尘室基本概念汇总

1、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Clea nRoom。2-2無塵室之規範等級之起源1961年美國Sandia公司首創層流(Laminaflow)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分為100、10000

2、及100000三級，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ym三0.5三0.5三0.5三0.5三0.510,000 三5三0.5 100,000 三5 三700三65三100,000數目個/ft3三1三10三100 壓差 InAq(mmAq)溫度F(C)相對濕度RH%風速FPMM/s(換氣數)層流次照度燭(Lux)1101001,000無特殊指定時三 0.0572 T i5T 即 222C i28C

3、90FPM無特殊指定時吃0%即 0.45m/s±55 ±520%LUX亂流式三次/時）500 I 600三 1,000 三 10,000即=1.27mmAq表2-2FS-09E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-=0.1 ym=0.2 ym=0.3 ym三0.5 ym個/m3=5 ym個 /ft3個/m3 個 /ft3 個/m3個個 3 個 /m/ft3/ft3個/ft3 個/m3M1.5M2M2.5M311240350035.099.1350991265757265075

4、707.5021.410630935.310035310001.002.8310.028.310124003500075.0106030.0214309087.5M3.5M4M4.5100-265007501060030075700214030900875-353010000353001002831000-247-7.001000-M5M5.5M6M6.5100000100001000003530001000000283010000283006187.15247070.06180175353000010000024700700M710000000283000618001750表2-3FS-20

5、9D與JIS B 9920清淨度等級對照表A. FS 209D:以0.5 yn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)1001,00010,000100,000三0.10.2750(26,300)300(10,500)100(3,500)1,000(35,000)710,000100,000(350,000)(3,500,000)707000.30.5三5.0FS之1級=JIS之3級11012102310341051056106710781

6、08三0.1三 0.2224236236023,60010,100,0003,500,0000.31101011,01010,100101,0001,010,000三 0.5353503,.50035,000350,000三 5.0292902,90029,000B. JIS B 9920:以三0.1卩1粒子(個/m3)為基準表2 Y工業清淨室(ICR)之清淨度與適用分類1910V LQDt) 10,000 lOKDUflLSI加止怡豎工栈"*丸睪 Phota Mask尢健童碾Photaresist一競戒品叮貼STS>鞍卡用潅晶in, m找勵网瀛胡TFT)>rid)K印剃

7、亘掘持t+老恙魅'二衽魅科密宅子都品專老嗚*唱确毂Jf.机H襯笊电片托半*1片LSI黄址碍归呼若晶料箫河戏离隶造LSI釵逢"占宅& ? K2-3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：來自外界的和(2)內部產生的。抵花板門赫A 污-人(鮒炸-ffiM3-工斤儀as高飓崽邑 (02 Mu電罐剣春-土皮说雷-嫌水艳剖-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

8、體2設備四週留空間3.定期保養和清掃速排除D.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

9、照明電氟防設備圍堵A.A.圍堵圍堵是不帶入的基本策略，屬於 硬碰硬”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

10、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效率三70% 者，而中級濾網宜採用NBS效率三85%者。若以節省運轉成本的觀污集區（枭空調）級外區一般空調 ' 訂30离加萬報）準清淨S(100t000 AL)CR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）6

11、000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1.3? 1.4m/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：0.16mg/ m3,約一百萬級。換氣（稀釋）除了

12、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0.1 um 99.9997%DOP單向流，350? 900單向流，250? 600單向流，200? 500 40? 6030? 4015? 200.3 um 99.97%DOP不不適適用用0.5 um 95%DOP不不不不適用適用適用適用40? 5020? 3011010010001

13、0000100000單向流，200? 60050? 7035? 4520? 25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1? 3m/s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

14、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。通常相對濕度三45%RH時，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

15、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：摩擦面宜小（2）摩擦次數宜少摩擦速度宜慢和（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。 電阻抗三106Q以下，且人地與接地極間之接地阻抗需 三1KQ。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

16、抵抗率及增加導電率等。通常表面抵抗率宜三10而體積抵抗率宜=108Qm o加濕：C.C.加濕：12Qo通常要滅少物體帶電，周圍相對濕度宜 三65%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 對濕度不宜三45%oD. 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 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：人體會因活動與衣物摩

17、擦與帶電體接觸（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 至三108Qo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（電阻抗宜三107Q ）25-2溫 濕度的精度清淨溫濕度要求多為20? 24 T，和35? 60%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溫濕度要求，但若問：溫濕度精度 要求（? 0和± %RH究竟有何重要性，或者究竟5%RH與i2%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

18、求而定，而相 對濕度精度是隨溫度精度而變動。溫度精度：土c） A.A.溫度精度：（土C 土C）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10?20X10-6靜電誘導和（5）m/m.C。以LSI之主要材料矽（Silicon）為例：10cm矽晶 圓（Siliconwafer）, 1C的溫度變化，則會產生0.24卩谥勺伸縮量，這對以0.1 yn粒子 為控制對象的超清淨室，或者對於電路線幅僅0.3卩油勺晶片（Chip）而言，影響極大。因此在晶圓處理的曝光（Explosure）過程中，其溫度精度要求需 三0.1 C 0 表2-8固體材料的線膨脹係數（m/m. C）（周溫：0? 10

19、0C）材質鋁黃銅銀不鏽鋼鎳線膨脹係數 23X020X019X016.4 X012.8 X0-6-6-6-6 -6材質炭素鋼混凝土鈦玻璃矽線膨脹係數 23X1010X109X103X102.4 X0-6-6 -6 -6-6）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 C為例，當溫度精度為±0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三±2%RH°為達到此要

20、求，則溫度精度必需 三±）.5C。溫 濕度精度與成本關係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FS 209A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（三1000級），可採用一般（40WX2 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：（

21、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：FS 209AE之建議值雖為500? 600Lux，但對多數高度 三3m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700? 1500300? 700150? 30070? 1500標準照度 Lux =(呎燭)1000(100)500(50)200(20)100(10)照明電力W5025105振動(Vibration)B.B.振動振動(Vibration)清淨室

22、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

23、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

24、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 (CrossCo ntami natio n)b 圖2-1典型的動線規劃0(2) 製造裝置之出入，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:I. 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

25、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。II. 出風口已安裝連接完成。12. 風管系統洩漏已降至最低。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

26、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，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