潔凈室系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)管理應(yīng)用
潔凈室系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)管理應(yīng)用
摘要:潔凈室潔凈度之維持和控制,除了硬設(shè)備之配合投資外,也需要良好的軟件——管理制度來搭配,方能維持良好的潔凈度;潔凈室運(yùn)轉(zhuǎn)管理,可依作業(yè)人員、原物料、設(shè)備及潔凈室內(nèi)所用東西等加以控制;潔凈室凈化系統(tǒng)除了通稱的空調(diào)凈化系統(tǒng)之外,工作人員、生產(chǎn)設(shè)備也包括在內(nèi),本節(jié)將對該二系統(tǒng)之運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)及保養(yǎng)做一概略說明。
一、 潔凈室污染源控制:
潔凈室潔凈度之維持和控制,除了硬設(shè)備之配合投資外,也需要良好的軟件——管理制度來搭配,方能維持良好的潔凈度。潔凈室內(nèi)之污染來源,經(jīng)測試分析結(jié)果,作業(yè)人員占約80%,如圖1所示。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,作業(yè)人員進(jìn)出潔凈室時塵埃有顯著增加,有人動作時,潔凈度馬上?化,可見潔凈度劣化之原因人是主要因素。
潔凈室的污染源可分為外污染及內(nèi)污染源。外污染源主要包括空調(diào)送風(fēng)、間隙滲入、建筑物、工作服、以及一般性氣體如N2、O2、Air、給水、溶劑等;而內(nèi)污染源則包括生產(chǎn)設(shè)備、工作人員、工具、加工制造、隔間材料、工作臺、包裝材料等,圖2為微塵粒子的傳送路徑。
對硅芯片而言,微塵粒子之附著將造成集成電路線路的變形或短路,使芯片失去運(yùn)作功能,因此微污染源的控制已成為潔凈室管理的重要環(huán)節(jié)。表一為自然環(huán)境所測得的塵埃濃度,而在微污染控制,其基本原則有四:
1、外部塵埃侵入之防止:
潔凈室適當(dāng)之正壓保持(>0.5mmAq),做好施工工程之不漏氣,人員設(shè)備、原材料搬入潔凈室前先做好清潔擦拭等防塵動作,空氣過濾器適當(dāng)?shù)墓芾砗驮O(shè)置。
2、室內(nèi)發(fā)塵之防止:
隔墻板、地板等潔凈室材料的適當(dāng)選用、制造設(shè)備的發(fā)塵抑制、生產(chǎn)自動化及人員不聚集、動作放松、潔凈衣的管理、使用潔凈室專用器等。
3、室內(nèi)發(fā)塵之不積留:
墻壁體應(yīng)光滑無死角、潔凈室需定期保養(yǎng)和清掃、制程設(shè)備四周應(yīng)留有空間。
4、發(fā)生塵埃之排除:
換氣次數(shù)應(yīng)足夠,適當(dāng)?shù)目臻g布置以及污染源接排氣和空調(diào)的氣流速度須適當(dāng)。人、物入室的管理問題、實(shí)際的作業(yè)條件和工程管理關(guān)聯(lián)之問題、室內(nèi)之空調(diào)及清掃關(guān)系之問題,這些問題將于下節(jié)祥述。
二、潔凈室運(yùn)轉(zhuǎn)管理:
潔凈室運(yùn)轉(zhuǎn)管理,可依作業(yè)人員、原物料、設(shè)備及潔凈室內(nèi)所用東西等加以探討,并依計(jì)劃(planning)、實(shí)施(Doing)、追蹤(Checking)、動作(Action)之PDCA循環(huán)步驟執(zhí)行。
1、作業(yè)人員之管理:
前面已提及在潔凈室內(nèi)污染來源80%來自作業(yè)人員,因此若能使作業(yè)人員依潔凈室管理,而所有人員也均能配合實(shí)施,則污染源的產(chǎn)生可說已減大半?,F(xiàn)就進(jìn)入潔凈室的作業(yè)人員之管理和注意事項(xiàng)說明如下:
(1)進(jìn)入潔凈室之人員,必須要具備有達(dá)成高潔凈度標(biāo)準(zhǔn),并要維持最好狀態(tài)之觀念。
(2)作業(yè)人員進(jìn)入潔凈室數(shù)目以維持最小限度原則(愈少愈好),并須依潔凈室進(jìn)出標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)出潔凈室,如圖3所示。出則相反方向進(jìn)行,唯不須經(jīng)空氣洗塵室之脫塵處理。
(3)對作業(yè)人員必須經(jīng)常講解潔凈室管理之?dāng)?shù)據(jù),并加以教育與訓(xùn)練,內(nèi)容如潔凈室管理之一般常識、潔凈室之構(gòu)造與功能、維護(hù)和清潔、安全對策、搬運(yùn)器材之潔凈管理與檢查、潔凈衣之穿脫、潔凈室內(nèi)之步行方式等,并經(jīng)考試合格者方能進(jìn)入潔凈室工作。
(4)在潔凈室作業(yè)人員須經(jīng)常保持自己各方面的干凈與清潔。
(5)在潔凈室內(nèi)之作業(yè)人員或其它人員之移動或動作均為發(fā)塵源,其直接影響制程,同時亦會影響氣流之?dāng)_動,為防止與控制上述情形,基本上須注下列事項(xiàng):
a.不可在作業(yè)區(qū)域氣流之上方放置物品或做其它作業(yè)。
b.不必要之動作盡量避免以防止亂流發(fā)塵。
c.與作業(yè)無關(guān)的私心談話盡量避免。
d.為控制發(fā)塵量,人員步行及作業(yè)要靜靜地進(jìn)行。表2所示為人體在不同動作時之發(fā)塵量。
e.作業(yè)要在潔凈之工作柜或工作桌進(jìn)行。
f.工具等器具須收入有蓋子之箱子或柜中,并置放一定的場所。
(6)作業(yè)人員須經(jīng)常保持干凈之手,除了常洗手、剪指甲外,手并應(yīng)保養(yǎng),以防皮膚之剝離,男性須每天刮胡子。
(7)潔凈衣要經(jīng)常保持著衣之狀態(tài)。
(8)下列所述者不能進(jìn)入潔凈室:
a.非作業(yè)人員或事先未得許可者。
b.未照規(guī)定穿著潔凈衣者。
c.剛做激烈運(yùn)動流汗者。
d.吸煙或吃東西后,尚未經(jīng)過半小時以上者。圖4為吸煙和未吸煙者微塵產(chǎn)生量與時間之比較圖,由圖上很明顯可看出吸煙者所生之微塵在初期約為非吸煙者的90倍,直至30分鐘后才降至15倍,此為為何潔凈室禁止吸煙人員和吸煙未滿30分鐘不準(zhǔn)進(jìn)入的原因所在。故針對在潔凈室作業(yè)人員之招募,若能選擇不吸煙者為對象,將可帶來甚大利益。
三、潔凈室的慨念及應(yīng)用:
標(biāo)準(zhǔn)潔凈室主要是對一個特定環(huán)境內(nèi)的溫度、濕度、塵埃、靜電、噪音、化學(xué)污染、電磁場和震動進(jìn)行控制,以達(dá)到規(guī)范的參數(shù)及生產(chǎn)所要求的標(biāo)準(zhǔn);
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,目前一般應(yīng)用在微電子工業(yè)、醫(yī)藥及食品工業(yè)、生物工程等領(lǐng)域。
四、潔凈室的潔凈度:
1.1潔凈室級別慨念:
10級~10K級(標(biāo)準(zhǔn)潔凈室)
1ft3空氣體中所含的直徑為0.3um塵粒數(shù)量小于或等于所要求之級別;
100K級~100K以下(準(zhǔn)潔凈室)
1ft3空氣體中所含的直徑為0.5um塵粒數(shù)量小于或等于所要求之級別;
單位:每分鐘、每人
(9)有下列健康狀態(tài)或體質(zhì)者原則上不能進(jìn)入潔凈室:
a.因日曬、濕診而皮膚有問題者。
b.化學(xué)纖維或有機(jī)溶劑等化學(xué)藥品有過敏性體質(zhì)者。
c.容易出受汗者。
d.比一般人皮膚表皮容易剝離、頭皮或體毛容易掉落者。
e.化妝或涂口紅者。
f.有重大精神病、神經(jīng)過敏或閉瑣恐懼者。
g.因哮喘、咳嗽或噴嚏者及不能安靜工作者。
但對于有下列性格的人,則最適宜進(jìn)入潔凈室工作:
a.做事細(xì)心有耐性者。
b.勤于整理整頓,經(jīng)常自己注意身邊清潔的人。
c.經(jīng)常留意自己之健康者。
10.以下之物品不能帶進(jìn)潔凈室:
a)沒有經(jīng)過清潔過程之器材、零件物品、測定器等各種物品。
b)紙箱及未經(jīng)特別處理之記錄或筆記用紙、影印數(shù)據(jù)等。
c)鉛筆、橡皮擦、墨水等。
d)香煙、化妝品、衛(wèi)生紙、飲食品等。
e)作業(yè)員個人用品如打火機(jī)、寶石、裝飾品、錢包、鑰匙、手帕、小日記手冊或其它個人物品等。
潔凈室潔凈度維持之最大控制對象為作業(yè)人員,因此對于作業(yè)人員之?dāng)?shù)目、行動狀態(tài)、進(jìn)出規(guī)則之制定與執(zhí)行,提高潔凈室內(nèi)作業(yè)人之潔凈度意識、反復(fù)教育,均為必須,表3所示為因作業(yè)人員之動作而產(chǎn)生污染的增加倍率。
2.原物料、設(shè)備進(jìn)出管理:
除了人員進(jìn)出潔凈室須予于規(guī)范管理外,物料及設(shè)備之進(jìn)出也必須經(jīng)過潔凈程序,方不至于影響潔凈室之潔凈度。其進(jìn)潔凈室之流程如表4所示。至于搬出則反方向而行,但不須經(jīng)潔凈程序。
原物料及設(shè)備進(jìn)出用潔凈室為潔凈室等級1000或10000級之房間,工作人員于其室內(nèi)清潔設(shè)備或物料時必須穿著潔凈衣服,所使用之擦拭紙為無塵紙或不會脫落織毛之無塵布,清潔劑除了使用超純水之外,并加入3~5%濃度的IPA或丙酮化學(xué)品,以增強(qiáng)去污能力,由于IPA及丙酮具揮發(fā)性,故此房間之排氣效果須特別考慮。搬運(yùn)設(shè)備時為免破壞地板支架及地板表面,必須事先于地板上鋪設(shè)已清潔過的不銹鋼板,作為輔助。
3.潔凈室內(nèi)用品管理:
潔凈室內(nèi)用品除了進(jìn)出潔凈室用的潔凈衣、鞋、頭罩、帽、手套、口罩外,尚有如紙張文具、桌子、椅子、芯片盒、搬運(yùn)車、筆記本、告示板及垃圾箱、吸塵器等。
潔凈衣之材料以洗后或使用其它處理后仍不會發(fā)塵者為基本條件,且其布料為不易燃燒、不起毛,其織法或布料之組織不易通過污染物和不附著污染物之材質(zhì),另外經(jīng)過磨擦不產(chǎn)生靜電或帶電性非常小,洗滌再生容易、不易皺、著衣感舒適等亦為選用考慮因素。頭罩材質(zhì)為無塵紙或無紡布制成,帽子材質(zhì)則與潔凈衣相同,二者在穿戴使用時,除了只露出眼睛和臉表面部分外,其它部分均需包覆,在頭部部分連接上衣處也必須全蓋住,不能留有空隙,頭發(fā)亦不能露出來。潔凈室用鞋要合腳且穿起來舒適為基本條件,容易洗滌,底則采用塑料底,布質(zhì)部分則采用與潔凈服相同材質(zhì)即可,鞋子穿著時潔凈衣腳跟部分應(yīng)完全塞入緊密包著。手套材料除為與潔凈衣相同的布料外尚有薄橡膠或乙烯樹脂(Viny1),在使用過程中若有不舒適感或妨礙手指觸感者則停止使用,手套表面有粉質(zhì)時須去除或停用,原則上不使用有粉之Viny1手套為佳。
潔凈衣鞋帽子等須由專人管理,并定期做清洗,清洗須在潔凈室內(nèi)進(jìn)行。并以純水配合清潔溶劑,并經(jīng)約0.2μm之過濾器為之。一般洗滌周期視潔凈度等級而定,在高潔凈區(qū)(CLASS1)為2~3天,其它區(qū)域則為五天至一星期,洗滌完畢干燥后應(yīng)立即密封。潔凈衣之置放場所亦須為潔凈室,備用品或新品存放柜內(nèi),正使用者則吊掛衣架上,以方便取用。
桌椅一般以不銹鋼材質(zhì),并需表面加工處理為之,若不得不使用鍍鋅品或木制品,其表面須施環(huán)氧樹脂(Epxoy)加工以防表面發(fā)塵。工作桌最好有打洞,邊緣有倒角。以利氣流之運(yùn)動。椅子盡量采用沒有背及腳踏板者,椅腳高度以坐下來腳可以觸到地板者為原則。但若一定須使用高腳椅時,則要準(zhǔn)備腳踏環(huán)。桌及椅子之腳最好安裝上塑料小輪子或套上橡膠套。
芯片盒為放置芯片之用,材質(zhì)以選取擇不易摩損、不發(fā)塵易清潔之材質(zhì)如鐵弗(Teflon)等,至于搬運(yùn)車則以構(gòu)造簡單為原則,并忌使用折迭式,材質(zhì)仍采用不銹鋼為宜,車輪為耐磨性高之橡膠輪胎,車輪軸承采用雙密封式滾珠軸承。推送搬運(yùn)車時不得急速運(yùn)推而以緩行為適。筆記本之紙質(zhì)應(yīng)采用無塵紙制成者,且不得使用影印數(shù)據(jù),若非萬不得已須使用,則須將文件放在透明之塑料套內(nèi)或加覆背,同時不可于室內(nèi)撕破或?qū)⒓埲喑梢粓F(tuán),避免造成環(huán)境之污染。
如表5所示為不同紙張材質(zhì)發(fā)塵量之比較。普通黑板及粉筆當(dāng)然不能在高潔凈室內(nèi)使用,必要時可在更衣室等潔凈室較低等級的區(qū)域使用白板。潔凈室內(nèi)不得放置清潔用具,垃圾桶宜使用塑料制品或不銹鋼,且置于維修區(qū)中的固定位置,桶須覆以蓋子,以利管制,并定期清理。
表5 不同紙張發(fā)塵量比較(略)(實(shí)驗(yàn)方法:將兩者紙張相迭,而相互磨擦?xí)r所產(chǎn)生之紙塵量小于0.5μM以上)
真空吸塵器,其功能是在吸取潔凈室內(nèi)地板上、下及設(shè)備上附著之塵?;蛞后w以防止這些塵粒之再飛揚(yáng),以達(dá)到清潔的目的,由于真空吸塵器在作業(yè)時會有排氣產(chǎn)生,若未經(jīng)處理,將嚴(yán)重影響潔凈室之潔凈度和氣流,因而真空吸塵器在排氣口均裝有HEPA過濾器,以除去塵埃。唯現(xiàn)今之高級潔凈室均設(shè)有中央式吸塵系統(tǒng),并于現(xiàn)場預(yù)留吸塵口,故一般之清潔過程均利用此中央系統(tǒng),以減少使用真空吸塵器時的氣流干擾,在使用中央式系統(tǒng)時,須注意排氣旦之控制避免使?jié)崈羰覂?nèi)之壓力降低至規(guī)定范圍以下。至于真空吸塵器因?qū)贊崈羰覂?nèi)專用,故不可移至室外使用,若不用時應(yīng)置于較低等級的潔凈室中,旦每次使用后應(yīng)清掃吸管、收塵箱等吸氣系統(tǒng)。
五、潔凈室各系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)管理:
潔凈室內(nèi)系統(tǒng)除了通稱的空調(diào)系統(tǒng)之外,制程設(shè)備也包括在內(nèi),本節(jié)將對該二系統(tǒng)之運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)及保養(yǎng)做一概略說明。
六、6各種空氣過濾器更換周期:
種類 | 效率 | 最后壓降 | 壓差測試頻率 | 出風(fēng)口塵埃測試 | 過濾器更換周期 |
初效過濾器 | AFI25% | 10mmAq | 在線隨時測試 | — | 2次/年 |
中效過濾器 | NBS65~95% | 25mmAq | 在線隨時測試 | — | 2次/年 |
高效過濾器 | D.O.P.99.97%
0.3mμ |
50mmAq | 在線隨時測試 | 1次/月 | 1年/次 |
超高效過濾器 | D.O.P.99.99995%
0.1mμ |
50mmAq | 在線隨時測試 | 1次/月 | 5~10年 |
備注:出風(fēng)口塵埃測試系在送風(fēng)管或出風(fēng)口附近進(jìn)行。
表7?送風(fēng)機(jī)之各項(xiàng)檢查及周期
檢查項(xiàng)目 | 周期 | 檢查要點(diǎn)或標(biāo)準(zhǔn) |
運(yùn)轉(zhuǎn)狀況 | 1次/日以上 | 是否有不正常震動或其它異?,F(xiàn)象及異音等 |
皮帶之松緊度 | 1次/日以上 | 有無松弛或滑動聲音 |
軸承之潤滑油 | 1次/半年以上 | 補(bǔ)充潤滑油以舊油脂排出為止 |
基礎(chǔ)固定螺絲 | 1次/半年以上 | 檢查固定螺絲有無松動 |
馬達(dá)之絕緣測試 | 1次/半年以上 | 電壓值3000V時—3MΩ
電壓值200V時—0.2MΩ |
生產(chǎn)時產(chǎn)生的塵粒需處理
潔凈室內(nèi)之生產(chǎn)制造設(shè)備注意之重點(diǎn)有三:
1.生產(chǎn)設(shè)備之選擇、布置與保養(yǎng):
a.要選用發(fā)塵性較少的生產(chǎn)設(shè)備及相關(guān)設(shè)備,尤其須注意活動部分之發(fā)塵。
b.應(yīng)選擇塵埃之影響較小的生產(chǎn)設(shè)備或接口設(shè)備。
c.生產(chǎn)用之水、氣體、藥品等往往是造成污染的原因,故應(yīng)配備過濾裝置。
d.規(guī)劃各設(shè)備之配置空間時,事先宜考慮不易積累微塵之結(jié)構(gòu),規(guī)劃各并以容易清潔為原則。
e.真空泵等容易產(chǎn)生污染物的這類設(shè)備,應(yīng)設(shè)置在潔凈室外面或回風(fēng)區(qū),并加裝排氣管線排氣。
f.設(shè)置給水管線、氣體管線和電氣系統(tǒng)時,其構(gòu)造須考慮到容易清潔,不易積累污染物。
g.生產(chǎn)及相關(guān)設(shè)備應(yīng)定期清掃,以避免微塵之堆積。
h.應(yīng)加強(qiáng)注意室內(nèi)的溫濕度控制,避免因濕度之不當(dāng)造成結(jié)露生銹。
i.當(dāng)設(shè)備維修時易產(chǎn)生微塵粒子,故維修時盡量于清潔室外進(jìn)行,并加隔離柵隔離。
j.對于施工或維修之廠商,應(yīng)告知進(jìn)出潔凈室之各項(xiàng)規(guī)定,且負(fù)責(zé)工程師應(yīng)隨侍在側(cè)監(jiān)工。
k.應(yīng)有潔凈室專用工具組,但不得帶出潔凈室外使用。
l.規(guī)劃空間時若能臨近潔凈室設(shè)立一間維修和設(shè)備保養(yǎng)手冊置放室,將是一理想之規(guī)劃。
2.生產(chǎn)設(shè)備之防塵措施:
a.磨損、切削均為發(fā)生微塵之原因,故需將發(fā)塵部分掩蓋之。
b.易產(chǎn)生塵埃之設(shè)備,若能的話應(yīng)布置于風(fēng)尾地點(diǎn)。
c.在操作時,盡量減少接觸零件或產(chǎn)品。
d.不得有太大或不必要的操作動作,以免卷起附近之灰塵。
e.各項(xiàng)廠務(wù)設(shè)施之供應(yīng)如水、氣體和化學(xué)品于進(jìn)入生產(chǎn)設(shè)備前應(yīng)有過濾設(shè)備。
f.為不使氣體或液體滯留,造成微污染,故管路配置應(yīng)有旁路閥之設(shè)置。
3.自動化與無塵化:
a.設(shè)立自動化傳送系統(tǒng),可減少人員方面所帶來的污染,唯費(fèi)用相當(dāng)昂貴,須詳加評估。
b.建立管制項(xiàng)目如進(jìn)入潔凈室人員的資格限定,潔凈室作業(yè)人員作業(yè)規(guī)則,潔凈室管理規(guī)則等,這些規(guī)則已在前面章節(jié)敘述,此處不再說明。
在潔凈室之維護(hù)管理方面,可分三部分加以說明:
1.建筑物之維護(hù)管理:
a.建筑物內(nèi)定期檢查清潔。
b.地板之清掃管理及損壞更新。
c.隔間墻及天花板檢查清潔和封補(bǔ)。
d.窗戶及門之保養(yǎng)等。
2.環(huán)境測定與管理:
潔凈室內(nèi)之運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境狀況如溫、濕度及微塵粒子數(shù)應(yīng)每日定期量測,以確實(shí)掌握質(zhì)量,若有數(shù)據(jù)異常,可立即做緊急處理。
3.防塵空調(diào)設(shè)備之維護(hù)管理:
a.溫、濕度及塵埃濃度管理,在前面以述及,唯其量測儀器應(yīng)做定期校正檢驗(yàn),若有設(shè)備移動或施工時須做局部測量。
b.過濾網(wǎng)之管理:定期檢查及更換,表6為各種過濾網(wǎng)之檢查及更換周期。
c.空氣調(diào)節(jié)器管理:定期檢查隔板接縫及內(nèi)部污染狀況,冷熱盤管是否有腐蝕現(xiàn)象。
d.送風(fēng)機(jī)之管理:定期檢查送風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。如表7所示為送風(fēng)機(jī)之各項(xiàng)檢查內(nèi)容及周期。
e.風(fēng)管及出風(fēng)口之管理:檢查風(fēng)管是否有腐蝕、污染、塵埃堆積或保溫脫落等。
f.測試及量測儀器管理:定期校正及保養(yǎng)。
g.室內(nèi)壓力管理:連續(xù)監(jiān)視室內(nèi)壓力記錄,以維持正壓為基準(zhǔn)。
h.冷凍主機(jī)、泵浦、鍋爐及冷卻水塔之管理:定期檢查保養(yǎng)及記錄運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及水質(zhì)變化分析,以調(diào)整加藥量等。
i.潔凈室停止運(yùn)轉(zhuǎn)再開機(jī)要點(diǎn)管理:啟動后立即進(jìn)行微塵粒子之測試,須潔凈室恢復(fù)穩(wěn)定正常時再開始作業(yè)。表8為空調(diào)設(shè)備應(yīng)檢查之項(xiàng)目。