无尘室基础介绍

ICCCS

目录：
一、无尘室定义标准法规
二、粒径
三、无尘室种类型式
四、无尘室运行管理
五、无尘室完成之测试检验
六、相关阅读

一、无尘室定义标准法规

无尘室标准 制定革命

    1950年代，美国对洁净空气之定义仍是众说纷纭，军方、产业界、学术研究单位等都个有规格，并不统一 。

    1961年Sandia Corp.成功开发层流型无尘室，加上同一期间伊利诺技术研究所将光散射式微粒计数器商品化，使美国人认为时机成熟

    1963年12月，联邦标准Fed-Std-209正式发表，美国的洁净空气定义完成统一，同时确立无尘室之运转原则。

    1988年发表Fed-Std-209D，将无尘室分类测试等等完成定义。

    1992年发表Fed-Std-209E，这是最新的版本。该版本增加了公制的无尘室规格。

无尘室(Clean Room)：无尘室或洁净室

定义：

    将一定空间范围内之空气中的微尘粒子、有害空气、细菌之污染排除，并将室内之温湿度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动、照明、静电控制、电磁干扰等控制在某一需求范围内，而所给于特别设计之空间，称之。

无尘室系统

1.半导体之制品必须在无尘室（CLEAN ROOM）或称洁净室内进行。
2.无尘室设置目的：主要是防止空气中的微尘粒子黏在芯片上，破坏IC线路。
3.IC线径从以前0.5μ，到现在的0.25 μm、0.18 μm 、0.13 μm，因此微尘粒子之控制要求也越来越严格。
4.因此无尘室等级及环境需求大为提升。
5.Particles kills yield.
6.Less particle, more expensive to build.

无尘室分类

(工业)无尘室（ Industrial CleanRoom）

    如半导体、电子机器、精密机械、精致涂装、光学、印刷、计器等。

优点：
1.提高质量
2.节省工时
3.降低维修成本

(生物)无菌室（ Biological Clean Room ）

    除工业无尘室之要求外，以过滤或杀菌方式对生物粒子也加以控制之空间。如医学、药物、食品及生物实验等。

优点：
1.提高食品、药物质量
2.延长食品、药物之储存期限

Clean Room Class

Class 10 is defined as less than 10 particles with diameter larger than 0.5 mm per cubic foot.

Class 1 is defined as less than 1 particles with diameter larger than 0.5 mm per cubic foot.

二、粒径

空气中尘埃粒大小比较

*注：1μm = 1 微米= 1 micron m = 1x10-6m

尘埃粒子＜10 μm --- 浮游在大气中。
尘埃粒子＞10 μm --- 逐渐落下。

10 μm左右之尘埃粒子 --- 空气静止时缓缓落下，起风时又飞 。

头发与粒径

1 nano meter = 0.000,000,001 （1 × 10 ^﹣9）m
1 micro meter = 0.000,001 m （1 × 10 ^﹣6）m （1 μ）
=0.001 mm
=0.000,04 inch

1 MIL=?

（ 25 micro, 0.001 in ） = 1 / 4 of hair（100 micro, 0.004 in ）

Clean room Class

Particle size in micron

FED-STD-209E

ISO/ TC209洁净室标准项目内容

1.无尘室等级分类(Classification of Air Cleanliness)
2.无尘室测试程序内容(Clean Room Testing for Compliance)
3.无尘室的设计与建造(Clean Room Design & Construction)
4.微生物污染控制之基本原则(Bio-contamination Control General Principles)
5.微生物污染资料之估算(Evaluation & Interpretation of Bio-contamination Data)
6.表面微生物控制(Bio-contamination Control of Surface)
7.测试方法与度量(Metrology & Test Methods)
8.无尘室之运转(Clean Room Operation)
9.微环境与隔离(Mini-environments & Isolators)
10.项目、定义与单位(Terms 、Definitions & Units)

ISO/TC209洁净度等级与微粒子数

ISO/TC209与FED209D、FED 209E比较表

Effect of Particles on Masks

Effect of Particle Contamination

无尘室具备之要素

1.能除去空气中漂浮之微尘粒子
2.能防止微尘粒子之产生
3.温度与湿度之控制
4.压力之调节
5.有害气体之排除
6.结构物与隔间之气密性
7.静电之防制
8.电磁干扰之预防
9.工业安全之因素之考虑
10.节能考虑

三、无尘室种类型式

无尘室的种类

垂直层流式无尘室
水平层流式无尘室
非层流式无尘室（乱流式）
复合方式层流型无尘室
无尘隧道模块（Clean Tunnel Module）
局部无尘（Spot Clean）
无尘管（Clean Tube）

垂直层流式无尘室

特征：

无尘室内全面都能维持最高洁净度。
发生尘埃即刻流向下游，很少会影响其它区域。
重要制程区域置上游，不使有发尘，就不受污染

水平层流式无尘室

特征：
上游部份最高维持等级100洁净度。
下游因检拾人及作业发尘，洁净度会下降。
适用于无菌手术室，无菌病室，食品保装，BCR。

非层流式无尘室（乱流式）

特征：
室内的尘埃以洁净空气稀释，提高洁净度。
气流为乱流，洁净度有其限度。
可保证等级class 1000。

无尘管（Clean Tube）

特征：
自动生产线规范为洁净化，以少给气量即可。
人及周围发尘与生产线隔离
可节约能源

局部无尘（Spot Clean）

特征：
只有局部须高洁净度场合。
一般并设在Class 10,000—100,000乱流式无尘室内。

无尘隧道模块（Clean Tunnel Module）

特征：
主要光罩、芯片特别须高洁净度制程。
制品与人员分别在不同区域。
隧道内为Class 100，比垂直层流方式便宜。

Clean room Structure-垂直层流

Mini-environment

Class 1000 clean room, lower cost.
Boardroom arrangement, no walls between process and equipment .
Better than class 1 environment around wafers and the process tools.
Automatic wafer transfer between process tools.

Mini-Environment Clean room

Flow condition of clean room

poorer than class 100 - turbulent flow (class 1000, 10000) – low cost
higher than class 100 - laminar flow (class 1, 10) – high cost

无尘隧道模组（Clean Tunnel Module）

无尘室系统之规格、适用范围

工业用无尘室（Industrial Clean Room, ICR）
生化用无尘室（Biological Clean Room, BCR）

差异性：
ICR：品质、合格率
BCR：细菌、微生物、有害气体

BOARDROOM CONCEPT

TUNNEL CONCEPT

MINI-ENVIRONMENT CONCEPT

FFU Type C/R

Fan Tower Type C/R

四、无尘室运行管理

室压控制

压差要求(mm Aq)

污染源与污染路径

Clean Room Four Rule

人的流程

无尘室进出之流程

无尘室工程之施工重点

开始就实施清洁管制
施工人员之教育：务实、认真、不马虎。
施工区周围封闭，设人员管制站，及施工机具材料进出口管制站。
高架地板或Epoxy地面加装保护层。
洁净区内尽量减少电焊切割工作。
以空调箱及临时滤网实施洗净作业。
HEPA/ FFU最后安装。
全区以IPA擦拭清洁。
施工人员之衣着、机具确实做清洁管制。
施工人员之教育及监督是重点工作。

五、无尘室完成之测试检验

无尘室测试三阶段

1. 工程完成后状态(AS-BUILT) －－无尘室工程完工而全部所需制造设备未进场，且无任何作业人员在室内之状态。
2. 停止作业状态(AT-REST) －－制造设备运转中，但室内无作业人员之状态。
3. 运转状态(OPERATIONAL) －－制造设备运转中，室内并有作业人员在工作中之状态。

此草案是依属于美国IES(Institute of Environmental Sciences)〔美国环境科学组织〕之RP-6委员会所制定，针对VLSI等精密电子需要所发展出来。

无尘室承商评估之重要性

事前的筛选合格的、有程度的、有经验的施工承商，才能确保无尘室顺利完成。

收集各承包商之数据及实绩进行分析。

邀请各系统相关厂商进行接触。

厂商提供相关数据：公司人力组织、资本组成、业绩、经验等。

厂商提供施工规划书：协力承商、设备材料建议厂牌、时程计划、施工管制计划、施工教育计划、工安卫生计划等。

厂商进行简报。

审核小组就厂商提供之相关数据规划书、简报状况、施工成本等因素进行评比选定。

针对合格厂商进行邀标、报价、议价决标程序。

得标承商最后确认

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