潔淨室係統的運行與維護管理應用

潔淨室係統的運行與(yu) 維護管理應用

摘要：潔淨室潔淨度之維持和控製，除了硬設備之配合投資外，也需要良好的軟件——管理製度來搭配，方能維持良好的潔淨度；潔淨室運轉管理，可依作業(ye) 人員、原物料、設備及潔淨室內(nei) 所用東(dong) 西等加以控製；潔淨室淨化係統除了通稱的空調淨化係統之外，工作人員、生產(chan) 設備也包括在內(nei) ，本節將對該二係統之運轉維護及保養(yang) 做一概略說明。

一、 潔淨室汙染源控製：
潔淨室潔淨度之維持和控製，除了硬設備之配合投資外，也需要良好的軟件——管理製度來搭配，方能維持良好的潔淨度。潔淨室內(nei) 之汙染來源，經測試分析結果，作業(ye) 人員占約80%，如圖1所示。實驗數據顯示，作業(ye) 人員進出潔淨室時塵埃有顯著增加，有人動作時，潔淨度馬上?化，可見潔淨度劣化之原因人是主要因素。

潔淨室的汙染源可分為(wei) 外汙染及內(nei) 汙染源。外汙染源主要包括空調送風、間隙滲入、建築物、工作服、以及一般性氣體(ti) 如N2、O2、Air、給水、溶劑等；而內(nei) 汙染源則包括生產(chan) 設備、工作人員、工具、加工製造、隔間材料、工作台、包裝材料等，圖2為(wei) 微塵粒子的傳(chuan) 送路徑。

對矽芯片而言，微塵粒子之附著將造成集成電路線路的變形或短路，使芯片失去運作功能，因此微汙染源的控製已成為(wei) 潔淨室管理的重要環節。表一為(wei) 自然環境所測得的塵埃濃度，而在微汙染控製，其基本原則有四：

1、外部塵埃侵入之防止：
潔淨室適當之正壓保持（>0.5mmAq），做好施工工程之不漏氣，人員設備、原材料搬入潔淨室前先做好清潔擦拭等防塵動作，空氣過濾器適當的管理和設置。

2、室內(nei) 發塵之防止:
隔牆板、地板等潔淨室材料的適當選用、製造設備的發塵抑製、生產(chan) 自動化及人員不聚集、動作放鬆、潔淨衣的管理、使用潔淨室專(zhuan) 用器等。

3、室內(nei) 發塵之不積留:
牆壁體(ti) 應光滑無死角、潔淨室需定期保養(yang) 和清掃、製程設備四周應留有空間。

4、發生塵埃之排除：
換氣次數應足夠，適當的空間布置以及汙染源接排氣和空調的氣流速度須適當。人、物入室的管理問題、實際的作業(ye) 條件和工程管理關(guan) 聯之問題、室內(nei) 之空調及清掃關(guan) 係之問題，這些問題將於(yu) 下節祥述。

二、潔淨室運轉管理:
潔淨室運轉管理，可依作業(ye) 人員、原物料、設備及潔淨室內(nei) 所用東(dong) 西等加以探討，並依計劃（planning）、實施（Doing）、追蹤（Checking）、動作(Action)之PDCA循環步驟執行。
1、作業(ye) 人員之管理:
前麵已提及在潔淨室內(nei) 汙染來源80%來自作業(ye) 人員,因此若能使作業(ye) 人員依潔淨室管理，而所有人員也均能配合實施，則汙染源的產(chan) 生可說已減大半。現就進入潔淨室的作業(ye) 人員之管理和注意事項說明如下：

（1）進入潔淨室之人員，必須要具備有達成高潔淨度標準，並要維持最好狀態之觀念。

（2）作業(ye) 人員進入潔淨室數目以維持最小限度原則（愈少愈好），並須依潔淨室進出標準流程進出潔淨室，如圖3所示。出則相反方向進行，唯不須經空氣洗塵室之脫塵處理。

（3）對作業(ye) 人員必須經常講解潔淨室管理之數據，並加以教育與(yu) 訓練，內(nei) 容如潔淨室管理之一般常識、潔淨室之構造與(yu) 功能、維護和清潔、安全對策、搬運器材之潔淨管理與(yu) 檢查、潔淨衣之穿脫、潔淨室內(nei) 之步行方式等，並經考試合格者方能進入潔淨室工作。

（4）在潔淨室作業(ye) 人員須經常保持自己各方麵的幹淨與(yu) 清潔。

（5）在潔淨室內(nei) 之作業(ye) 人員或其它人員之移動或動作均為(wei) 發塵源，其直接影響製程，同時亦會(hui) 影響氣流之擾動，為(wei) 防止與(yu) 控製上述情形，基本上須注下列事項：

a.不可在作業(ye) 區域氣流之上方放置物品或做其它作業(ye) 。

b.不必要之動作盡量避免以防止亂(luan) 流發塵。

c.與(yu) 作業(ye) 無關(guan) 的私心談話盡量避免。

d.為(wei) 控製發塵量，人員步行及作業(ye) 要靜靜地進行。表2所示為(wei) 人體(ti) 在不同動作時之發塵量。

e.作業(ye) 要在潔淨之工作櫃或工作桌進行。

f.工具等器具須收入有蓋子之箱子或櫃中，並置放一定的場所。

（6）作業(ye) 人員須經常保持幹淨之手，除了常洗手、剪指甲外，手並應保養(yang) ，以防皮膚之剝離，男性須每天刮胡子。

（7）潔淨衣要經常保持著衣之狀態。

（8）下列所述者不能進入潔淨室：

a.非作業(ye) 人員或事先未得許可者。

b.未照規定穿著潔淨衣者。

c.剛做激烈運動流汗者。

d.吸煙或吃東(dong) 西後，尚未經過半小時以上者。圖4為(wei) 吸煙和未吸煙者微塵產(chan) 生量與(yu) 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(wei) 非吸煙者的90倍，直至30分鍾後才降至15倍，此為(wei) 為(wei) 何潔淨室禁止吸煙人員和吸煙未滿30分鍾不準進入的原因所在。故針對在潔淨室作業(ye) 人員之招募，若能選擇不吸煙者為(wei) 對象，將可帶來甚大利益。

三、潔淨室的慨念及應用:
標準潔淨室主要是對一個(ge) 特定環境內(nei) 的溫度、濕度、塵埃、靜電、噪音、化學汙染、電磁場和震動進行控製，以達到規範的參數及生產(chan) 所要求的標準；

隨著現代工業(ye) 的發展，目前一般應用在微電子工業(ye) 、醫藥及食品工業(ye) 、生物工程等領域。

四、潔淨室的潔淨度:
1．1潔淨室級別慨念:

10級~10K級(標準潔淨室)

1ft3空氣體(ti) 中所含的直徑為(wei) 0.3um塵粒數量小於(yu) 或等於(yu) 所要求之級別;

100K級~100K以下(準潔淨室)

1ft3空氣體(ti) 中所含的直徑為(wei) 0.5um塵粒數量小於(yu) 或等於(yu) 所要求之級別;

單位：每分鍾、每人

（9）有下列健康狀態或體(ti) 質者原則上不能進入潔淨室：

a.因日曬、濕診而皮膚有問題者。

b.化學纖維或有機溶劑等化學藥品有過敏性體(ti) 質者。

c.容易出受汗者。

d.比一般人皮膚表皮容易剝離、頭皮或體(ti) 毛容易掉落者。

e.化妝或塗口紅者。

f.有重大精神病、神經過敏或閉瑣恐懼者。

g.因哮喘、咳嗽或噴嚏者及不能安靜工作者。

但對於(yu) 有下列性格的人，則最適宜進入潔淨室工作：

a.做事細心有耐性者。

b.勤於(yu) 整理整頓，經常自己注意身邊清潔的人。

c.經常留意自己之健康者。

10.以下之物品不能帶進潔淨室：

a)沒有經過清潔過程之器材、零件物品、測定器等各種物品。

b)紙箱及未經特別處理之記錄或筆記用紙、影印數據等。
c)鉛筆、橡皮擦、墨水等。

d)香煙、化妝品、衛生紙、飲食品等。

e)作業(ye) 員個(ge) 人用品如打火機、寶石、裝飾品、錢包、鑰匙、手帕、小日記手冊(ce) 或其它個(ge) 人物品等。
潔淨室潔淨度維持之最大控製對象為(wei) 作業(ye) 人員，因此對於(yu) 作業(ye) 人員之數目、行動狀態、進出規則之製定與(yu) 執行，提高潔淨室內(nei) 作業(ye) 人之潔淨度意識、反複教育，均為(wei) 必須，表3所示為(wei) 因作業(ye) 人員之動作而產(chan) 生汙染的增加倍率。

2.原物料、設備進出管理：
除了人員進出潔淨室須予於(yu) 規範管理外，物料及設備之進出也必須經過潔淨程序，方不至於(yu) 影響潔淨室之潔淨度。其進潔淨室之流程如表4所示。至於(yu) 搬出則反方向而行，但不須經潔淨程序。
原物料及設備進出用潔淨室為(wei) 潔淨室等級1000或10000級之房間，工作人員於(yu) 其室內(nei) 清潔設備或物料時必須穿著潔淨衣服，所使用之擦拭紙為(wei) 無塵紙或不會(hui) 脫落織毛之無塵布，清潔劑除了使用超純水之外，並加入3~5％濃度的IPA或丙酮化學品，以增強去汙能力，由於(yu) IPA及丙酮具揮發性，故此房間之排氣效果須特別考慮。搬運設備時為(wei) 免破壞地板支架及地板表麵，必須事先於(yu) 地板上鋪設已清潔過的不鏽鋼板，作為(wei) 輔助。

3.潔淨室內(nei) 用品管理：
潔淨室內(nei) 用品除了進出潔淨室用的潔淨衣、鞋、頭罩、帽、手套、口罩外，尚有如紙張文具、桌子、椅子、芯片盒、搬運車、筆記本、告示板及垃圾箱、吸塵器等。

潔淨衣之材料以洗後或使用其它處理後仍不會(hui) 發塵者為(wei) 基本條件，且其布料為(wei) 不易燃燒、不起毛，其織法或布料之組織不易通過汙染物和不附著汙染物之材質，另外經過磨擦不產(chan) 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(wei) 選用考慮因素。頭罩材質為(wei) 無塵紙或無紡布製成，帽子材質則與(yu) 潔淨衣相同，二者在穿戴使用時，除了隻露出眼睛和臉表麵部分外，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，頭發亦不能露出來。潔淨室用鞋要合腳且穿起來舒適為(wei) 基本條件，容易洗滌，底則采用塑料底，布質部分則采用與(yu) 潔淨服相同材質即可，鞋子穿著時潔淨衣腳跟部分應完全塞入緊密包著。手套材料除為(wei) 與(yu) 潔淨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，手套表麵有粉質時須去除或停用，原則上不使用有粉之Viny1手套為(wei) 佳。

潔淨衣鞋帽子等須由專(zhuan) 人管理，並定期做清洗，清洗須在潔淨室內(nei) 進行。並以純水配合清潔溶劑，並經約0.2μm之過濾器為(wei) 之。一般洗滌周期視潔淨度等級而定，在高潔淨區（CLASS1）為(wei) 2~3天，其它區域則為(wei) 五天至一星期，洗滌完畢幹燥後應立即密封。潔淨衣之置放場所亦須為(wei) 潔淨室，備用品或新品存放櫃內(nei) ，正使用者則吊掛衣架上，以方便取用。

桌椅一般以不鏽鋼材質，並需表麵加工處理為(wei) 之，若不得不使用鍍鋅品或木製品，其表麵須施環氧樹脂（Epxoy）加工以防表麵發塵。工作桌最好有打洞，邊緣有倒角。以利氣流之運動。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(wei) 原則。但若一定須使用高腳椅時，則要準備腳踏環。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(wei) 放置芯片之用，材質以選取擇不易摩損、不發塵易清潔之材質如鐵弗（Teflon）等，至於(yu) 搬運車則以構造簡單為(wei) 原則，並忌使用折迭式，材質仍采用不鏽鋼為(wei) 宜，車輪為(wei) 耐磨性高之橡膠輪胎，車輪軸承采用雙密封式滾珠軸承。推送搬運車時不得急速運推而以緩行為(wei) 適。筆記本之紙質應采用無塵紙製成者，且不得使用影印數據，若非萬(wan) 不得已須使用，則須將文件放在透明之塑料套內(nei) 或加覆背，同時不可於(yu) 室內(nei) 撕破或將紙揉成一團，避免造成環境之汙染。

如表5所示為(wei) 不同紙張材質發塵量之比較。普通黑板及粉筆當然不能在高潔淨室內(nei) 使用，必要時可在更衣室等潔淨室較低等級的區域使用白板。潔淨室內(nei) 不得放置清潔用具，垃圾桶宜使用塑料製品或不鏽鋼，且置於(yu) 維修區中的固定位置，桶須覆以蓋子，以利管製，並定期清理。

表5 不同紙張發塵量比較（略）（實驗方法：將兩(liang) 者紙張相迭，而相互磨擦時所產(chan) 生之紙塵量小於(yu) 0.5μM以上）

真空吸塵器，其功能是在吸取潔淨室內(nei) 地板上、下及設備上附著之塵粒或液體(ti) 以防止這些塵粒之再飛揚，以達到清潔的目的，由於(yu) 真空吸塵器在作業(ye) 時會(hui) 有排氣產(chan) 生，若未經處理，將嚴(yan) 重影響潔淨室之潔淨度和氣流，因而真空吸塵器在排氣口均裝有HEPA過濾器，以除去塵埃。唯現今之高級潔淨室均設有中央式吸塵係統，並於(yu) 現場預留吸塵口，故一般之清潔過程均利用此中央係統，以減少使用真空吸塵器時的氣流幹擾,在使用中央式係統時，須注意排氣旦之控製避免使潔淨室內(nei) 之壓力降低至規定範圍以下。至於(yu) 真空吸塵器因屬潔淨室內(nei) 專(zhuan) 用，故不可移至室外使用，若不用時應置於(yu) 較低等級的潔淨室中，旦每次使用後應清掃吸管、收塵箱等吸氣係統。
五、潔淨室各係統維護保養(yang) 管理：
潔淨室內(nei) 係統除了通稱的空調係統之外，製程設備也包括在內(nei) ，本節將對該二係統之運轉維護及保養(yang) 做一概略說明。

六、6各種空氣過濾器更換周期：

備注：出風口塵埃測試係在送風管或出風口附近進行。

表7 送風機之各項檢查及周期

生產(chan) 時產(chan) 生的塵粒需處理

潔淨室內(nei) 之生產(chan) 製造設備注意之重點有三：
1.生產(chan) 設備之選擇、布置與(yu) 保養(yang) ：

a.要選用發塵性較少的生產(chan) 設備及相關(guan) 設備，尤其須注意活動部分之發塵。

b.應選擇塵埃之影響較小的生產(chan) 設備或接口設備。

c.生產(chan) 用之水、氣體(ti) 、藥品等往往是造成汙染的原因，故應配備過濾裝置。

d.規劃各設備之配置空間時，事先宜考慮不易積累微塵之結構，規劃各並以容易清潔為(wei) 原則。

e.真空泵等容易產(chan) 生汙染物的這類設備，應設置在潔淨室外麵或回風區，並加裝排氣管線排氣。
f.設置給水管線、氣體(ti) 管線和電氣係統時，其構造須考慮到容易清潔，不易積累汙染物。

g.生產(chan) 及相關(guan) 設備應定期清掃，以避免微塵之堆積。

h.應加強注意室內(nei) 的溫濕度控製，避免因濕度之不當造成結露生鏽。

i.當設備維修時易產(chan) 生微塵粒子，故維修時盡量於(yu) 清潔室外進行，並加隔離柵隔離。

j.對於(yu) 施工或維修之廠商，應告知進出潔淨室之各項規定，且負責工程師應隨侍在側(ce) 監工。
k.應有潔淨室專(zhuan) 用工具組，但不得帶出潔淨室外使用。

l.規劃空間時若能臨(lin) 近潔淨室設立一間維修和設備保養(yang) 手冊(ce) 置放室，將是一理想之規劃。

2.生產(chan) 設備之防塵措施：

a.磨損、切削均為(wei) 發生微塵之原因，故需將發塵部分掩蓋之。

b.易產(chan) 生塵埃之設備，若能的話應布置於(yu) 風尾地點。

c.在操作時，盡量減少接觸零件或產(chan) 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.各項廠務設施之供應如水、氣體(ti) 和化學品於(yu) 進入生產(chan) 設備前應有過濾設備。

f.為(wei) 不使氣體(ti) 或液體(ti) 滯留，造成微汙染，故管路配置應有旁路閥之設置。

3.自動化與(yu) 無塵化：

a.設立自動化傳(chuan) 送係統，可減少人員方麵所帶來的汙染，唯費用相當昂貴，須詳加評估。

b.建立管製項目如進入潔淨室人員的資格限定，潔淨室作業(ye) 人員作業(ye) 規則，潔淨室管理規則等，這些規則已在前麵章節敘述，此處不再說明。

在潔淨室之維護管理方麵，可分三部分加以說明：

1.建築物之維護管理：

a.建築物內(nei) 定期檢查清潔。

b.地板之清掃管理及損壞更新。

c.隔間牆及天花板檢查清潔和封補。

d.窗戶及門之保養(yang) 等。

2.環境測定與(yu) 管理：
潔淨室內(nei) 之運轉環境狀況如溫、濕度及微塵粒子數應每日定期量測，以確實掌握質量，若有數據異常，可立即做緊急處理。

3.防塵空調設備之維護管理：

a.溫、濕度及塵埃濃度管理，在前麵以述及，唯其量測儀(yi) 器應做定期校正檢驗，若有設備移動或施工時須做局部測量。

b.過濾網之管理：定期檢查及更換，表6為(wei) 各種過濾網之檢查及更換周期。

c.空氣調節器管理：定期檢查隔板接縫及內(nei) 部汙染狀況，冷熱盤管是否有腐蝕現象。

d.送風機之管理：定期檢查送風機運轉狀況。如表7所示為(wei) 送風機之各項檢查內(nei) 容及周期。

e.風管及出風口之管理：檢查風管是否有腐蝕、汙染、塵埃堆積或保溫脫落等。

f.測試及量測儀(yi) 器管理：定期校正及保養(yang) 。

g.室內(nei) 壓力管理：連續監視室內(nei) 壓力記錄，以維持正壓為(wei) 基準。

h.冷凍主機、泵浦、鍋爐及冷卻水塔之管理：定期檢查保養(yang) 及記錄運轉狀況及水質變化分析，以調整加藥量等。

i.潔淨室停止運轉再開機要點管理：啟動後立即進行微塵粒子之測試，須潔淨室恢複穩定正常時再開始作業(ye) 。表8為(wei) 空調設備應檢查之項目。