潔凈室系統的運行與維護管理應用

摘要：潔凈室潔凈度之維持和控制，除了硬設備之配合投資外，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；潔凈室運轉管理，可依作業人員、原物料、設備及潔凈室內所用東西等加以控制；潔凈室凈化系統除了通稱的空調凈化系統之外，工作人員、生產設備也包括在內，本節將對該二系統之運轉維護及保養做一概略說明。

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。潔凈室內之污染來源，經測試分析結果，作業人員占約80%，如圖1所示。實驗數據顯示，作業人員進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污染源。外污染源主要包括空調送風、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；而內污染源則包括生產設備、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，使芯片失去運作功能，因此微污染源的控制已成為潔凈室管理的重要環節。表一為自然環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、原材料搬入潔凈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、室內發塵之防止:
隔墻板、地板等潔凈室材料的適當選用、制造設備的發塵抑制、生產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、室內發塵之不積留:
墻壁體應光滑無死角、潔凈室需定期保養和清掃、制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污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、實際的作業條件和工程管理關聯之問題、室內之空調及清掃關系之問題，這些問題將于下節祥述。

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

（1）進入潔凈室之人員，必須要具備有達成高潔凈度標準，并要維持最好狀態之觀念。

（2）作業人員進入潔凈室數目以維持最小限度原則（愈少愈好），并須依潔凈室進出標準流程進出潔凈室，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）對作業人員必須經常講解潔凈室管理之數據，并加以教育與訓練，內容如潔凈室管理之一般常識、潔凈室之構造與功能、維護和清潔、安全對策、搬運器材之潔凈管理與檢查、潔凈衣之穿脫、潔凈室內之步行方式等，并經考試合格者方能進入潔凈室工作。

（4）在潔凈室作業人員須經常保持自己各方面的干凈與清潔。

（5）在潔凈室內之作業人員或其它人員之移動或動作均為發塵源，其直接影響制程，同時亦會影響氣流之擾動，為防止與控制上述情形，基本上須注下列事項：

a.不可在作業區域氣流之上方放置物品或做其它作業。

b.不必要之動作盡量避免以防止亂流發塵。

c.與作業無關的私心談話盡量避免。

d.為控制發塵量，人員步行及作業要靜靜地進行。表2所示為人體在不同動作時之發塵量。

e.作業要在潔凈之工作柜或工作桌進行。

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）作業人員須經常保持干凈之手，除了常洗手、剪指甲外，手并應保養，以防皮膚之剝離，男性須每天刮胡子。

（7）潔凈衣要經常保持著衣之狀態。

（8）下列所述者不能進入潔凈室：

a.非作業人員或事先未得許可者。

b.未照規定穿著潔凈衣者。

c.剛做激烈運動流汗者。

d.吸煙或吃東西后，尚未經過半小時以上者。圖4為吸煙和未吸煙者微塵產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分鐘不準進入的原因所在。故針對在潔凈室作業人員之招募，若能選擇不吸煙者為對象，將可帶來甚大利益。

三、潔凈室的慨念及應用:
標準潔凈室主要是對一個特定環境內的溫度、濕度、塵埃、靜電、噪音、化學污染、電磁場和震動進行控制，以達到規范的參數及生產所要求的標準；

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

四、潔凈室的潔凈度:
1．1潔凈室級別慨念:

10級~10K級(標準潔凈室)

1ft3空氣體中所含的直徑為0.3um塵粒數量小于或等于所要求之級別;

100K級~100K以下(準潔凈室)

1ft3空氣體中所含的直徑為0.5um塵粒數量小于或等于所要求之級別;

單位：每分鐘、每人

（9）有下列健康狀態或體質者原則上不能進入潔凈室：

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、頭皮或體毛容易掉落者。

e.化妝或涂口紅者。

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。

但對于有下列性格的人，則最適宜進入潔凈室工作：

a.做事細心有耐性者。

b.勤于整理整頓，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凈室：

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)作業員個人用品如打火機、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人員，因此對于作業人員之數目、行動狀態、進出規則之制定與執行，提高潔凈室內作業人之潔凈度意識、反復教育，均為必須，表3所示為因作業人員之動作而產生污染的增加倍率。

2.原物料、設備進出管理：
除了人員進出潔凈室須予于規范管理外，物料及設備之進出也必須經過潔凈程序，方不至于影響潔凈室之潔凈度。其進潔凈室之流程如表4所示。至于搬出則反方向而行，但不須經潔凈程序。
原物料及設備進出用潔凈室為潔凈室等級1000或10000級之房間，工作人員于其室內清潔設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或丙酮化學品，以增強去污能力，由于IPA及丙酮具揮發性，故此房間之排氣效果須特別考慮。搬運設備時為免破壞地板支架及地板表面，必須事先于地板上鋪設已清潔過的不銹鋼板，作為輔助。

3.潔凈室內用品管理：
潔凈室內用品除了進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，另外經過磨擦不產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。頭罩材質為無塵紙或無紡布制成，帽子材質則與潔凈衣相同，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，布質部分則采用與潔凈服相同材質即可，鞋子穿著時潔凈衣腳跟部分應完全塞入緊密包著。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，清洗須在潔凈室內進行。并以純水配合清潔溶劑，并經約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（CLASS1）為2~3天，其它區域則為五天至一星期，洗滌完畢干燥后應立即密封。潔凈衣之置放場所亦須為潔凈室，備用品或新品存放柜內，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，并需表面加工處理為之，若不得不使用鍍鋅品或木制品，其表面須施環氧樹脂（Epxoy）加工以防表面發塵。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，至于搬運車則以構造簡單為原則，并忌使用折迭式，材質仍采用不銹鋼為宜，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。推送搬運車時不得急速運推而以緩行為適。筆記本之紙質應采用無塵紙制成者，且不得使用影印數據，若非萬不得已須使用，則須將文件放在透明之塑料套內或加覆背，同時不可于室內撕破或將紙揉成一團，避免造成環境之污染。

如表5所示為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凈室內使用，必要時可在更衣室等潔凈室較低等級的區域使用白板。潔凈室內不得放置清潔用具，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 不同紙張發塵量比較（略）（實驗方法：將兩者紙張相迭，而相互磨擦時所產生之紙塵量小于0.5μM以上）

真空吸塵器，其功能是在吸取潔凈室內地板上、下及設備上附著之塵粒或液體以防止這些塵粒之再飛揚，以達到清潔的目的，由于真空吸塵器在作業時會有排氣產生，若未經處理，將嚴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。唯現今之高級潔凈室均設有中央式吸塵系統，并于現場預留吸塵口，故一般之清潔過程均利用此中央系統，以減少使用真空吸塵器時的氣流干擾,在使用中央式系統時，須注意排氣旦之控制避免使潔凈室內之壓力降低至規定范圍以下。至于真空吸塵器因屬潔凈室內專用，故不可移至室外使用，若不用時應置于較低等級的潔凈室中，旦每次使用后應清掃吸管、收塵箱等吸氣系統。
五、潔凈室各系統維護保養管理：
潔凈室內系統除了通稱的空調系統之外，制程設備也包括在內，本節將對該二系統之運轉維護及保養做一概略說明。

六、6各種空氣過濾器更換周期：

備注：出風口塵埃測試系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

生產時產生的塵粒需處理

潔凈室內之生產制造設備注意之重點有三：
1.生產設備之選擇、布置與保養：

a.要選用發塵性較少的生產設備及相關設備，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設備或接口設備。

c.生產用之水、氣體、藥品等往往是造成污染的原因，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，規劃各并以容易清潔為原則。

e.真空泵等容易產生污染物的這類設備，應設置在潔凈室外面或回風區，并加裝排氣管線排氣。
f.設置給水管線、氣體管線和電氣系統時，其構造須考慮到容易清潔，不易積累污染物。

g.生產及相關設備應定期清掃，以避免微塵之堆積。

h.應加強注意室內的溫濕度控制，避免因濕度之不當造成結露生銹。

i.當設備維修時易產生微塵粒子，故維修時盡量于清潔室外進行，并加隔離柵隔離。

j.對于施工或維修之廠商，應告知進出潔凈室之各項規定，且負責工程師應隨侍在側監工。
k.應有潔凈室專用工具組，但不得帶出潔凈室外使用。

l.規劃空間時若能臨近潔凈室設立一間維修和設備保養手冊置放室，將是一理想之規劃。

2.生產設備之防塵措施：

a.磨損、切削均為發生微塵之原因，故需將發塵部分掩蓋之。

b.易產生塵埃之設備，若能的話應布置于風尾地點。

c.在操作時，盡量減少接觸零件或產品。

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、氣體和化學品于進入生產設備前應有過濾設備。

f.為不使氣體或液體滯留，造成微污染，故管路配置應有旁路閥之設置。

3.自動化與無塵化：

a.設立自動化傳送系統，可減少人員方面所帶來的污染，唯費用相當昂貴，須詳加評估。

b.建立管制項目如進入潔凈室人員的資格限定，潔凈室作業人員作業規則，潔凈室管理規則等，這些規則已在前面章節敘述，此處不再說明。

在潔凈室之維護管理方面，可分三部分加以說明：

1.建筑物之維護管理：

a.建筑物內定期檢查清潔。

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。

d.窗戶及門之保養等。

2.環境測定與管理：
潔凈室內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，在前面以述及，唯其量測儀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部污染狀況，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所示為送風機之各項檢查內容及周期。

e.風管及出風口之管理：檢查風管是否有腐蝕、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。

g.室內壓力管理：連續監視室內壓力記錄，以維持正壓為基準。

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

i.潔凈室停止運轉再開機要點管理：啟動后立即進行微塵粒子之測試，須潔凈室恢復穩定正常時再開始作業。表8為空調設備應檢查之項目。