无尘室基本概念汇总.docx

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无尘室基本概念汇总

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CleanRoom。

2-2無塵室之規範

等級之起源

1961年美國Sandia公司首創層流（Laminarflow）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μm≧0.5≧0.5≧0.5≧0.5≧0.5

10,000

≧5≧0.5

100,000

≧5

≦700≦65≦100,000數目個/ft3≦1≦10≦100

壓差InAq（mmAq）

溫度F（℃）

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

≧0.05

72℉±5℉即22.2℃±2.8℃

90FPM

無特殊指定時

±20%即0.45m/s

±

55±5

20%

LUX

亂流式≧次/時）

500∣600

≦1,000≦10,000

即≧1.27mmAq

表2-2FS–209E清淨度等級（1992年）

粒徑大小微粒子數SI制級英制級

350

9.91

75.7

2.1430.9

0.8753.008.75

10.0

0.283

--≧0.1μm

≧0.2μm

≧0.3μm

≧0.5μm個/m3

≧5μm

個/ft3

個/m3個/ft3個/m3

個個3個/m/ft3/ft3

個/ft3個/m3

M1.5M2M2.5M3

112403500

35.099.1350991

26575726507570

7.5021.4

106309

35.31003531000

1.002.8310.028.3

----

----

101240035000

75.0106030.0214

309087.5

M3.5M4M4.5

100--

---

265007501060030075700214030900875----

35301000035300

1002831000

--247

--7.00

1000-

M5M5.5M6M6.5

10000010000

----

----

----

----

----

----

1000003530001000000

28301000028300

6187.15

247070.06180

175

353000010000024700700

M7------10000000283000618001750

表2-3FS-209D與JIS－B－9920清淨度等級對照表

A.FS－209D：

以0.5μm粒子（個/ft3）為基準。

（粒徑

）內者之單位為：

個／m3

135（1,225）7.5（263）3（105）1（35）

10350（12,250）75（2,630）30（1,050）10（350）

1001,00010,000100,000

≧0.1

0.2

750（26,300）300（10,500）100（3,500）

1,000（35,000）

7

10,000100,000（350,000）（3,500,000）

70

700

0.3

0.5

≧5.0

FS之1級=JIS之3級

110

1

210

2

310

3

410

510

5

610

6

710

7

810

8

≧0.1

≧0.2224236236023,600

10,100,00

03,500,000

0.31101011,01010,100101,0001,010,000

≧0.5353503,.50035,000350,000

≧5.0292902,90029,000

B.JIS－B－9920：

以≧0.1μm粒子（個／m3）為基準。

表2–4工業清淨室（ICR）之清淨度與適用分類

2-3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：

（1）來自外界的和

（2）內部產生的。

等）

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

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≧70%者，而中級濾網宜採用NBS效率≧85%者。

若以節省運轉成本的觀

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）6000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

0.1μm，99.9997%DOP單向流，350〜900單向流，250〜600單向流，200〜500

40〜6030〜4015〜20

0.3μm，99.97%DOP不不

適適

用用

0.5μm，95%DOP不不不不

適用適用適用適用40〜5020〜30

110100100010000100000

單向流，200〜600

50〜7035〜4520〜25

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≦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：

（1）摩擦面宜小

（2）摩擦次數宜少（3）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≦106Ω以下，且人地與接地極間之接地阻抗需≦1KΩ。

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、降低表面抵抗率及增加導電率等。

通常表面抵抗率宜≦10而體積抵抗率宜≦108Ωm。

加濕：

C.C.加濕：

12Ω。

通常要滅少物體帶電，周圍相對濕度宜≧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≦45%。

D.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

（1）活動

（2）與衣物摩擦（3）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≦108Ω。

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≦107Ω）2-5-2溫濕度的精度

清淨溫濕度要求多為20〜24℃，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（？

℃和±？

%RH究竟有何重要性，或者究竟±5%RH與±2%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求而定，而相對濕度精度是隨溫度精度而變動。

溫度精度：

±℃）A.A.溫度精度：

（（±℃±℃）

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10〜20×10–6靜電誘導和（5）m／m．℃。

以LSI之主要材料矽（Silicon）為例：

10cm矽晶圓

（Siliconwafer），1℃的溫度變化，則會產生0.24μm的伸縮量，這對以0.1μm粒子為控制對象的超清淨室，或者對於電路線幅僅0.3μm的晶片（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≦0.1℃。

表2-8固體材料的線膨脹係數（m／m．℃）

（周溫：

0〜100℃）

材質鋁黃銅銀不鏽鋼鎳

線膨脹係數23×1020×1019×1016.4×1012.8×10

-6-6-6-6–6

材質炭素鋼混凝土鈦玻璃矽

線膨脹係數23×1010×109×103×102.4×10

-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℃為例，當溫度精度為±1℃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≦±2%RH。

為達到此要求，則溫度精度必需≦±0.5℃。

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（≧1000級），可採用一般（40W×2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：

（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≦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W／㎡

5025105

振動（Vibration）B.B.振動振動（Vibration）

清淨室內振動的主要來源：

（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（CrossContamination）。

圖2-1典型的動線規劃

要點：

（1）作業者、材料、化學藥品等動線勿集中。

（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：

1.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。

11.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、外氣、回及風排風門至設計條計。

9.空氣系統須調整至設計值±10%以下。

E、無塵室測試驗收標準1.洩漏測試

（1）檢驗規格

（a）Filter及Frame不得有洩漏。

（b）燈具及其他開孔接縫處不得有洩漏。

（2）檢驗基準

（a）HEAP

Filter出廠檢驗報告。

Counter掃瞄測試。

（b）於Filter下約50mm處，用Particle（3）測試儀器：

ParticleCounter。

2.潔淨度測試

（1）潔淨度測試：

潔淨室於洩漏測試完成後須於地面90公分高處量測粒子數，其粒徑及粒子數上限值須符合以下標準。

潔淨度（級數）110100100010000100000

測

0.135（個/ft3）350（個/ft3）N.AN.AN.AN.A.

0.27.5（個/ft3）

試

粒徑（um）0.30.5

1（個/ft3）10（個/ft3）100（個/ft3）

5.0N.AN.AN.A

3（個/ft3）

75（個/ft3）30（個/ft3）750（個

/ft3）N.AN.AN.A

300（個/ft3）N.AN.AN.A

1000（個/ft3）7（個/ft370（個

10000（個/ft3）

/ft3）

100000（個700（個/ft3）/ft3）

（2）檢驗基準：

（a）測試高度﹕Floor+900mm。

（b）測試點數﹕如設計圖所示。

（c）本案僅施行完工後之檢驗測試，並協助業主施行設備搬入後及運轉中之檢驗試。

（3）測試儀器﹕ParticleCounter。

3.噪音測試

（1）檢驗規格：

如設計圖所示之設計條件。

（2）檢驗基準：

（a）測試高度：

Floor+1000mm。

（b）測試點數：

平均。

（3）測試儀器：

噪音計。

4.溫度及濕度測試

（1）檢驗規格：

如設計圖所示之設計條件。

（2）檢驗基準：

（a）測試高度：

Floor+1500mm。

（b）測試點數：

如設計圖所示。

（3）測試儀器：

溫度計及濕度計。

5.室內靜壓測試

（1）檢驗規格：

如設計圖所示之設計條件

F、試車報告

空調系統於試車調整時，須詳細記載，並作成書面報告，送交業主。