无尘室的特性和管理专家讲座

Ⅰ.CleanRoom特征无尘室的特性和管理专家讲座第1页何謂CleanRoom?CleanRoom定義所謂CleanRoom是完全沒有灰塵房間。

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遺傳因子地方，環境條件品質有很大影響。

如此地方，環境中存有一點灰塵就會造成問題產生，連以肉眼看不到灰塵都不能存在。

為了预防灰塵進入，從外部開始就要進行隔離，要進入人員需在門外將灰塵去除之後才進入，且為了在裡面人員不要產生灰塵需要穿上無塵服，以及為了去除灰塵必須設置所需要設備。无尘室的特性和管理专家讲座第2页CleanRoom六個原則以下是CleanRoom六個原則预防particle侵入CleanRoom六個原則预防particle累積維持所需溫濕度及室內壓清淨空氣送風去除particle產物预防particle回收无尘室的特性和管理专家讲座第3页

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,普通手術,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活用領域CleanRoom活用領域，精密產業以及需要無菌環境產業。无尘室的特性和管理专家讲座第4页清淨度換氣

回數(回/h)Class10020~600Class1,00050~70Class10,00030~40Class100,00020~30CleanRoom各個

Class標準

循環風量以下是依據CleanRoom清淨度level，以小時為單位，循環換氣回數无尘室的特性和管理专家讲座第5页Room壓力差

(mmAq)其它清淨度ClassCleanRoom20~600CleanRoom

與CleanRoom

走道,SmockRoom50~70CleanRoom走道,SmockRoom與普通室走道30~40CleanRoom與普通室20~30CleanRoom各室之間所需壓力差以下是CleanRoom內部各室之間所需壓力差无尘室的特性和管理专家讲座第6页1feet1feet1feet1cubicfeet有關CleanRoom用語※何謂

CleanClass?1立方feet(1cubicfeet,1ft3,CFT)空氣中

依據包含

0.5㎛以上

最大容許量

particle數所形成清淨度

Level.比如)Class100:1cubicfeet空氣中

0.5㎛以上particle數

100個以下清淨空間无尘室的特性和管理专家讲座第7页1.清淨(clean):沒有灰塵與污染物之乾淨狀態

2.清淨度(Cleanness):就空間空氣中包含一定量灰塵與污染物程度而言

普通指，

標示1ft³體積空氣所包含灰塵數量3.清淨等級(CleannessClass)為了區別清淨室清淨度規定4.污染(Contamination):指全部導致工程、產品機能及信賴性缺点之物質

5.灰塵(Particle):清淨室內全部存在灰塵

6.清淨室(CleanRoom):去除灰塵管理，維持乾淨Room

7.無塵服(Smock,CleanRoomGarment):為了不讓人員身體上所產生灰塵在清淨室內掉落所穿衣服。

8.良率(Yield):生產完成產品中良品所佔比率9.管理清淨度

:清淨室使用者在清淨室運作中，预防產品與其它物污染之管理有關CleanRoom用語无尘室的特性和管理专家讲座第8页10.清淨室施工完成狀態(As-BuiltCleanRoom):清淨室能够正常運轉，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):清淨室設備能够正常運轉，有生產設備但沒有作業人員之狀態12.清淨室操作狀態(OperationalCleanRoom):清淨室設備能够正常運轉，生產設備能够開始運作，也有作業人員之狀態13.清淨度Monitoring(CleannessMonitoring):要定时測定/評價清淨室內特定位置或是特定空間清淨度14.測定點

:評價清淨室內性能時，所要測定清淨室空間位置有關CleanRoom用語无尘室的特性和管理专家讲座第9页CleanRoom事例奈米pap

CleanRoom半導體工程无尘室的特性和管理专家讲座第10页CleanRoom事例手術房LED照明用半導體CleanRoom无尘室的特性和管理专家讲座第11页Class10,000食品企业CleanRoom事例无尘室的特性和管理专家讲座第12页CleanRoom分類CleanRoom種類，按照室內清淨度、

氣流pattern、

控管對象、

天花板高度、

構造上特徵與

CleanRoom平面規劃

CleanRoom清淨度

依照CleanRoom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工業用

CleanRoom,以及專門去除懸浮微生物生物CleanRoom，此兩種分類。

天花板高度

天花板高度

3m以下稱為LowBay,超過3m稱為HighBay，此兩種分類。CleanRoom平面規劃

建築結構體送風設備是永久性組合稱為

HardWall式,以及另一種

Unit

式，此兩種分類。无尘室的特性和管理专家讲座第13页產業用

CleanRoom(ICR)有產品品質問題與信賴性問題工程，需要維持清淨環境管理電子工業、精密機械工業等

因為尖端產業發達，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

懸浮particle黏附在產品上，而造成產品不良，成為生產合格產品阻礙原因，因為對產品信賴性以及生產成本有巨大影響，工廠全部，或是對於主要作業部分，需要有維持環境清潔因應。

如此目标清淨空間稱為

IndustrialCleanRoom---即非常嚴格要求清淨狀態。无尘室的特性和管理专家讲座第14页產業專用

CleanRoom清淨度以下是依據產品精密度所需環境清淨度產業清淨度VLSI製造Class1~10LSI,IC製造~Class00LSI,IC組合Class1,000~10,000CompactdiscClass100~10,000印刷基版製造Class1,000~10,000磁性

TapeClass100~10,000磁性discClass100~100,000精密gyroClass100~10,000Laser測試室Class100~10,000精密電力儀器Class100~10,000无尘室的特性和管理专家讲座第15页生物專用

CleanRoom

(BCR)抑制菌擴散與滲透所需空間

CleanRoom

製藥工廠、食品工廠、醫院手術房，為了预防產品污染、预防變質以及预防患者感染，需要要求幾乎無菌狀態。雖然普通細菌能够經由高性能過濾器去除，不过病毒

比細菌還小，所以不轻易去除。大部分細菌或是病毒是附在懸浮particle上，所以藉由去除空氣中particle，就能够將細菌都去除。能够藉由紫外線或是鹽化鋰去除空氣中細菌，雖然含有殺菌效果，但近來，經由高性能Filter，就能够淨化空氣，保持幾乎無菌狀態。這就是所謂抑制菌擴散與滲透清淨空間---BiologicalCleanRoom。无尘室的特性和管理专家讲座第16页生物專用

CleanRoom清淨度以下是依據產業所需之生物專用

CleanRoom

清淨度分類產業清淨度無菌手術房Class100TissueBankClass100恢復室Class100普通手術房Class10,000~100,000無菌病房Class10,000~100,000無菌動物飼育室Class100動物飼育室Class10,000~100,000微生物實驗室Class1,000~10,000藥品製造Class1,000~10,000化妝品製造Class100乳品製造Class100

~10,000无尘室的特性和管理专家讲座第17页CleanRoom方式CleanRoom方式，原則上依照室內氣流可分成Nonlaminarairflow方式以及Laminarairflow方式。依照建築方法，現場施工設施建築可分成永久性HardWall

型與可移動unit型。方式選定，可藉由check所需要清淨度、運轉管理、設備費用等來決定。

最近趨勢，大多採用以上兩種型式能相互搭配方式。(比如

:Cleanbench,Cleanbooth等)所需要空氣清淨度CleanRoom方式需要高清淨度(Class1,10)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

Class100水平層流方式一部份需要

Class

100亂流方式(CleanBooth方式並用)需要以上以外清淨度亂流方式无尘室的特性和管理专家讲座第18页亂流方式

CleanRoom(TurbulentFlow,非單一方向氣流)非層流方式CleanRoom稱作亂流方式，藉由使用空調設備

HEPAfilter擁有清淨空間。此方式室內氣流是呈漩渦分散，所以在室內產生particle會漂浮上去稀釋之後排出。

所以，要維持高清淨度是不轻易，

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

空氣取出，讓維持清淨所需風量循環。此方式

CleanRoom

在同一室內條件裡，

即使換氣回數是

80回以上

(比如，100回/hr)

也不會增加清淨度提升效果。

无尘室的特性和管理专家讲座第19页

[特徵]-結構簡單,設備費用價廉

-按照室內結構與設備裝置，在天花板設置

ReturnBox，

在室內設置

Return風度，讓空氣循環

-要擴張Room相對轻易(但,在AHU容量範圍之內)

-使用CleanBench，能形成局部高清淨度

-轻易發生渦流或是氣流混亂，以及會發生污染particle在室內循環情況。

亂流方式

CleanRoom(TurbulentFlow,非單一方向氣流)无尘室的特性和管理专家讲座第20页層流方式

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

HEPAfilter層開始往地板格子面垂直流出。以此方式，在室內所產生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。因為有天花板照明器具以及室內器具等，無法形成完全層流狀態，不过卻有能將particle去除乾淨方法，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以上就能够做到。

因為

Return空氣一部份回到空調，所以要盡可能讓空氣循環，如此一來也能够降低建築費用。

垂直層流方式无尘室的特性和管理专家讲座第21页層流方式

CleanRoom(LaminarFlow,單一方向氣流)水平層流方式是從牆壁上所設置

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

HEPAfilter層下流作業位置上，

雖能擁有Class100清淨度，不过越往下流流動，在上流產生污染物影響下，會發生高濃度情況。

所以在牆壁面噴出風速

0.5m/s

以及換氣回數

200-300回/H以上就能够防止。

所以，與垂直層流方式一樣，要经常讓Clean

Room內部空氣循環。水平層流方式无尘室的特性和管理专家讲座第22页SuperCleanRoom_1/6在SuperCleanRoom採用方式含有之前說明各種

CleanRoom方式中基本VerticalLaminarFlow型態,另外再採用按照空氣循環型態以及溫濕度控制方式幾種

System。

近來，國內外最常採用

SuperCleanRoom方式有

OpenBay方式,FanFilterUnit方式,CleanTunnelModule方式等。基本上

AllDownFlow方式一種循環

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。

對於導入外氣，要設置外氣處理用空調機。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。對於風量變更是有限界，所以清淨度變換有限制

。

需要Fan吸音設備。

對於間歇性

CleanRoom，要對應運轉時間不轻易。

施工轻易。

循環

Fan故障時，整體風速會降低，導致清淨度會降低。

OpenBay方式特徵无尘室的特性和管理专家讲座第23页SuperCleanRoom_2/6无尘室的特性和管理专家讲座第24页因為FanFilterUnit採用個別方式垂直層流型system，所以沒有設置為了ReturnAir空調機，只有

FFU，進行循環，是一種很經濟

CleanRoom方式。為了抑制內部發熱，要設置Drycoil

來處理。

對於導入外氣，要另外設置外氣處理專用空調機。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-能够自由變更Layout。

-能够自由變換清淨度。-Filter上部污染源不能够流入

CleanRoom裡。依照中央集中式管理風速控管與

對數控管，對於「維持管理」會比較轻易。

-按照Unit1，能產生多樣式氣流。

因為低噪音，所以不需要吸音設備，能減少工程費用。

-现有建築物如有適當高度話，就能够裝置設備

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无尘室的特性和管理专家讲座第25页SuperCleanRoom_4/6无尘室的特性和管理专家讲座第26页空氣循環系統以

Local循環方式，生產設施

Layout是以

Bay方式，以這兩種方式情況下

設置Fan,Filter與

CoolingCoi

所組合成

TunnelModule，這就是能獲得所要清淨度與溫濕度方式。

空氣循環動力費用與其它方式比較，是最少，不过

維持清淨度,溫濕度機能會稍微降低，若設置C.T.M話，則會對移動有困難，會有

Flexibility問題。空氣循環方式是以

Local循環方式，所以在各個

Bay所使用藥品會影響鄰近

Bay，而產生

Cross-contamination問題，所以，最近逐漸以

SuperCleanRoom方式形成規格化。3.C.T.M(CleanTunnelModule)方式SuperCleanRoom_5/6无尘室的特性和管理专家讲座第27页SuperCleanRoom_6/6无尘室的特性和管理专家讲座第28页SMIF&FIMSSystemSMIF(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設備使用效率。次世代

CleanRoom設備會設置在各各关键半導體設備上，就是所謂超小型

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),以及移交晶片專用robot系統

等。SMIF&FIMSSystem-進行晶片工程，能最小化空間，藉由維持局部高清淨度，根本性切斷外部環境所產生污染

-改进半導體收益率與

收益性減少設備與

Running

Cost-維持Chamber內氣流平均分佈

SMIF&FIMSSystem特徵无尘室的特性和管理专家讲座第29页比較各個CleanRoom方式_1/2項目垂直層流方式水平層流方式亂流方式CleanTubeCleanTunnel清淨度Class1~100Class100Class1,000~100,000Class1Class1~100作業中

清淨度作業人員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轻易困難轻易困難困難維持管理轻易轻易轻易困難轻易擴展性困難困難可能性困難轻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精密度控管无尘室的特性和管理专家讲座第30页項目垂直層流方式水平層流方式亂流方式CleanTubeCleanTunnel系統比較各個CleanRoom方式_2/2无尘室的特性和管理专家讲座第31页CleanRoom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對於內部壓力要維持其氣密性,對外部灰塵有预防效果結構耐壓性OOO對普通壓力，不會變形結構耐衝擊性O落下所造成衝擊，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在內外部所產生聲音不轻易穿透構造防火性OOO依照建築標準法、消防法構造居住性OOO地板不會滑，色調及天花板高度不會有壓迫感吸音性OOO所產生聲音不會有回音構造无尘室的特性和管理专家讲座第32页33CleanRoom設置裝備_1/5裝備名稱內容PictureAirShower進入CleanRoom時，為了预防外部污染物質流入，要設置25m/SEC以上清淨空氣機阻斷微塵/微生物流入CleanRoomCLEANUP裝置。PassBox為了首先能維持CleanRoom內部清淨度，首先能方便從外部搬進與搬出物品CLEANUNIT。PASSBOX是CleanRoom與非CleanRoom邊界之設施，以预防污染空氣混入。无尘室的特性和管理专家讲座第33页裝備名稱內容PictureHEPAFilterUnit亂流型CleanRoom或是CLEANBOOTHCLEANUNIT設置。不只有在CleanRoom天花板設置，擴散在四方UNIT之間設置，看起來就變小了。因為能以小設置COVER大面積，所以能夠節省空調DUCT與UNIT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設置含有冷暖房CLEANUNIT。ReliefDamper經由維持室內一定壓力，控管空氣流動方向，控制室內外以及與鄰近房間壓力差機器，能够预防室外污染空氣污染CleanRoom。CleanRoom設置裝備_2/5无尘室的特性和管理专家讲座第34页35裝備名稱內容PictureCleanLocker(SmockRoom)在要求高清淨度CleanRoom，因為衣服污染是particle與bacteria起源，所以需要維持保管場所清淨度。以更衣室為中心，適當配置廁所,作業鞋,殺菌盒,AIRShower等CleanLocker是CleanRoom裡最能夠抑制particle之主要設備。CleanUnitCLEANUNIT是HEPAFilter與Fan送風部分，是以Package型所製造空氣清淨機。能够維持Class1000，適合實驗室、手術室、無菌室使用。考慮到RoomSpace，能夠以最淺深度製作，最能善用室內活用空間。CleanRoom設置裝備_3/5无尘室的特性和管理专家讲座第35页36裝備名稱內容PictureCleanBooth在CleanRoom裡部分要求高清淨度(CLASS10-1,000)區域使用，有天花板固定式與移動式兩種。AirControlUnit裝置高性能Filter，傑出集塵效果與控制溫濕度，是CleanRoom專用恆溫恆濕機。CleanRoom設置裝備_4/5无尘室的特性和管理专家讲座第36页裝備名稱內容PictureCleanBench在局部空間Class100以下空氣是以0.5m/s風速流動，維持作業空間Class100以下無塵無菌狀態。氣流水平型–從作業空間上方氣流向作業人員正面水平方向Flow。氣流垂直型–氣流從作業面上方垂直Flow，設置正面SlideDoor，以維持內部經常性壓力，也能够预防污染空氣流入。氣流循環型–已經Clean空氣，作業時藉由持續在下方循環TypeHEPAFilter壽命會延長。作業時使用，能够预防灰塵產生，不过作業時內部溫濕度可能會上升。CleanRoom設置裝備_5/5无尘室的特性和管理专家讲座第37页CleanRoom規格以ICR(工業用CleanRoom)規格，

1963年制订

美國聯邦規格

209B(FederalStandard209B)。

除了清淨度以外，依據壓力、氣流速度、溫度、濕度、照度

制订規格。FS209是1988年

209D與1992年

209E數次變更而成。其它國家參考

FS209，採用自訂規格。在日本

，1㎥空氣中包含粒子徑

0.1㎛以上粒子數以

10平方

來標示指數

(10N/㎥

N)

Class

。

關於1999年發表清淨度國際規格

ISO14644，是邁向統一世界規格一步。

參考美國聯邦規格

FED209E，採用自訂規格，1999年

所發表ISO14644

制订為世界規格

无尘室的特性和管理专家讲座第38页按照清淨度等級規格_美國聯邦規格依據GSA(GeneralServicesAdministration)

所制订美國聯邦規格，

從209開始到最新

209E，已經有做修訂。

1963年

12月發表

F.S209,1966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

ClassLimit

定義。

(NA:NotApplication)Class測定粒徑(㎛)0.10.20.30.551357.531NA10350753010NA100NA750300100NA1,000NANANA1,000710,000NANANA1