無塵室測試簡介

測試簡介

在測試無塵室之前，若是能對測試規範、無塵室基本概念、無塵室的術語等有些了解，對測試當有幫助。這裡是一些背景資料，提供給讀者參考。

一、無塵室測試規範

有關無塵室定義、建造、控制、管理等等的國際標準，在網路上用〝contamination control〞搜尋，可以找到很多相關資料。無塵室的定義，最早是在美國聯邦標準209上出現，之後日漸普及並廣為半導體業與製藥業接受。在歐洲與日本，隨著工業的日益發展，各國的版本也逐漸出現。到了90年代後期，產業界體認到若是無共同標準，就不能實現經濟的全球化，於是有ISO-14644的產生。以下說明無塵室的各種標準與規範。

1. Federal Standard 209E (Fed-Std-209E) ：美國聯邦標準209E，209的出版發行，是在1960年代，之後不斷改版以因應科技進步與工業發展，版本從原始的209、209A，一直到1992年的最後一版209E。在2001年11月29日，美國正式宣佈廢止209E，改用ISO-14644，於是209E在書面上走入歷史。但是在產業界，除了部份的歐洲公司之外，美國、日本、台灣、與中國大陸，都還沿用209E。微粒計數器的製造商，雖然都推出滿足公制計數法的新機型，但是要等舊機器完全淘汰，恐怕還要很長時間，因此新規範ISO-14644還沒能取代209E。
2. ISO-14644系列；美國政府為了推動經濟全球化，就很大方的放棄了自己的209E，改而推行全部使用公制的國際標準ISO-14644。14644系列有8個子題〈Part〉，稱為14644-1，14644-2，一直到14644-8。整個系列涵蓋了等級定義、測試與監視的規範、測試的程序方法、設計與建造、操作、以及其他的有關設備等，範圍很廣。有些主題已經定案，如Part 1和Part 2，有些只有初稿〈Draft〉，有些連初稿都還沒有，讀者可以到ISO或IEST的網站上訂購。
3. JIS B9920 (1989)：日本的潔淨標準，規定無塵室中浮游粒子的濃度測定方式，及潔淨度的等級定義。
4. VDI 2083 (1993)：德國的潔淨標準，規定潔淨度等級的定義方式，以及潔淨度的量測技術。
5. Gost-R 50766 (1995)：俄國的潔淨標準，定義無塵室的分類與一般需求。

以上是無塵室等級規定，與潔淨度量測的相關標準。另外有關無塵室污染控制〈也就是潔淨度控制〉，和環境控制〈如溫溼度、震動噪音等〉，也有一些重要的測試規範，因為這些環境影響因素，都包含在無塵室性能測試的範圍之內。

1. IEST-RP-CC-006.2：這本有名的測試規範，目的就是為了補209的不足。209只有微粒量測，006 包括了風速風量、濾網洩漏、潔淨度、溫溼度、平行度、恢復率、粒子沉降測試、照度等。006 的第一版稱為006-84-T，006.2是第二版。現在由於 NEBB 的興起，0062已經功成身退，逐漸消失了。
2. NEBB 無塵室測試規範第二版：這是目前最廣為流行的測試規範，提到無塵室認證，就非 NEBB 莫屬。NEBB 無塵室測試規範，可說是IEST-0062的改良版，其測試涵蓋範圍差不多，但是測試程序更為清楚嚴謹，儀器使用也有詳細規定。因此 NEBB 無塵室測試規範的出現，解決了不少測試的爭議，也因此 NEBB 無塵室測試規範成功的成為產業標準。有關 NEBB，請參照本站 NEBB。
3. ISO-14698 系列：14698 有 Part 1、Part 2、Part 3 三個子題，是有關無塵室裡面生物污染的控制，目前都只有初稿。

每一種行業，甚至每一家公司或工廠，對無塵室的要求可能都不一樣。以上所列無塵室定義與無塵室測試規範，雖然以可滿足大部份廠商的需求，但是嚴格來講，這些規範也只是一個參考。各公司在訂定測試規格時，應依照自己的製程需求，在上述規範裡取出自己適用的部份，並要求供應商與測試單位照辦，必要時可以酌情修改測試標準，才能真正滿足自己的需求。

​二、無塵室常用名詞

1. 無塵室定義：無塵室是一個為了對空間內空氣中的微粒做控制，所建造的特殊封閉性建築。一般而言，無塵室也會對溫溼度、氣流運動模式、與震動噪音等環境因素做控制。
2. 微粒控制：無塵室微粒控制的第一步，是把室內微粒對製程影響的程度做完整分析，然後針對分析結果，訂定恰當的微粒控制方式與無塵室管理模式，才能有效率的控制微粒污染。在做微粒影響分析時，必須特別注意數據的量化，也就是粒徑與其數量對製程的影響，才是有用的數據。
3. 外來污染源：從無塵室外進入系統的污染源，外來污染源主要是由空調通風系統所導入，另外門、窗、牆壁裂縫等也是外來污染源的成因。
4. 內部污染源：無塵室內部產生污染的來源，一般是製程機器與操作員工，最嚴重的內部污染源一般是操作員工。
5. 隔離：隔離是污染控制的一種觀念，也就是讓污染源隔絕在無塵區域之外。這種觀念多應用在高潔淨度的無塵環境，例如 Class 100，Class 10，Class 1等高濾網覆蓋率的無塵室，或是使用迷你潔淨室將機台整個包住。
6. 稀釋：稀釋是污染控制的另一種觀念，多應用在潔淨度不高的無塵室。例如在 Class 10000的無塵室，因為換氣量不大，製程與人員產生的粒子就會在室內打轉，要比較常的時間才會排出。因此新的乾淨空氣只能稀釋室內的微粒濃度，讓室內潔淨度控制在某一等級之下就可以了，部要求把人員與製程隔開。使用稀釋法作為粒控制時，要特別注意本節第二條微粒影響分析的正確性，能掌握微粒的產生速率，才能有效的稀釋微粒。
7. 氣流模式：指的是流場型態，氣流分佈，氣流的流向等性質。由於微粒的移除完全掌握在氣流的模式，因此愈潔淨的無塵室或是無塵區域，對氣流模式的掌控就愈重視。基本上要先掌握氣流模式，才能掌握潔淨度。
8. 單一流向型氣流：氣流以同一個方向移動，這種無塵室稱為單一流向型無塵室，以前稱為層流型無塵室，定義並無多大改變。高潔淨度無塵室需要單一流向型氣流。
9. 非單一流向型氣流：氣流方向不受控制，就是所謂的亂流型無塵室，潔淨度較低的無塵室都是用非單一流向型氣流以節省成本。
10.  As-built cleanroom（剛完工的無塵室）：已經完成且可以操作，所有相關支援設施皆已完成的潔淨室，但並沒有設備及操作設備的人員。
11. At-rest cleanroom（準備中的無塵室）：已經完成且可以操作，所有相關支援設施皆已動作的無塵室，設備已載入並可以操作或已在運轉，1如所指定，但沒有操作設備的人員。
12. Operational cleanroom（操作中的無塵室設施）：一個已在正常運轉的無塵室，所有相關支援設施皆已動作，設備及人員皆已載入，運轉狀況可以呈現和達到其正常的功能。

三、無塵室等級定義

無塵室的等級

使用者在開無塵室的等級給供應商時，有以下幾個小技巧。首先是等級定義的模式如下：
Class X (at Y μm )

其中 X 是無塵室的等級，例如 100 或 10000 等等，Y是粒徑如 0.2μm , 0.5μm 等，可複選。意思就是使用者規定，該無塵室微粒含量，在這些粒徑必須滿足該等級的限度。這樣可以減少紛爭，以下是幾個例子：
Class1 (0.1μm, 0.2μm , 0.5μm)
Class 100(0.2μm , 0.5μm )
Class 100(0.1μm, 0.2μm , 0.5μm )

在 Classes 100 (M3.5) and Greater (Class 100，1000，10000....) ，一般看一個粒徑即可。在 Classes Less than 100 (M3.5) (Class 10，1.... ) ，一般要看多幾個粒徑。

第二個技巧是規定無塵室的狀態，例如：
Class X (at Y μm )， At-rest
供應商就很清楚知道無塵室要在 At-rest狀態下驗收。

第三個技巧是自訂微粒濃度上限，一般在 As-built 時無塵室都很乾淨，微粒控制能力測試不易，這時可以乾脆把驗收上限壓低，例如：
Class 10000 (0.3 μm <= 10000)， As-built
Class 10000 (0.5 μm <= 1000)， As-built
這樣做的目的是確保無塵室在 Operational 狀態時，依然有足夠的微粒控制能力。

以下兩個表是 Fed-Std-209E 的等級定義，和ISO-14644的等級定義。

Fed-Std-209E 潔淨度定義

ISO-14644 潔淨度定義

比較以上兩表我們可看出
1. 209E 的公制和英制兩套標準，雖然有公式做互換，但是仍究很難一眼看出其相關性。兩制放同一表，徒然造成混淆
2. 在兩表中 0.5 m 幾乎出現在每一個等級定義中，表示粒徑 0.5 m 的粒子非常具有代表性
3. 在潔淨度的分類上，不管是在高潔淨度，或是低潔淨度， ISO-14644 的範圍比 209E 都來的廣，因此具有未來性

四、無塵室測試範圍

凡是和無塵室環境控制有關的因素，都在無塵室認證的範圍之內。在無塵室完工之前，業主、施工單位、與測試單位‧應就以下幾個主題做詳細討論並達成協議，以利測試進行。

1. 待測無塵室涵蓋範圍、等級、面積、濾網位置、與數量
2. 測試的目的
3. 測試程序
4. 使用儀器
5. 測試報告撰寫方式與內容
6. 工期

在測試前，將以上項目定義清楚，可以使測試順利進行，發現問題時也可以儘快排除，對業主和施工單位都有利。
IEST-0062 有一個表說明測試項目，以及適用狀態，具有相當參考價值表列如下。

IEST-RP-CC006.2 Table 1

測試的順序沒有硬性規定，但是仍舊存在某些比較理想的順序
1: 測試適用於 As-built 狀態
2: 測試適用於 At-rest 狀態
3: 測試適用於 Operational 狀態

N/A: 代表該測試在該狀態下〝不適用〞
OPT: 代表該測試在該狀態下為〝選擇性測試〞，可以視製程需求而定 由上表可看出，風量測試〈使用氣罩〉適用任何狀態，因為不易受干擾。風速量測，在非單一流向型〈亂流型〉無塵室就不推薦，因為容易受干擾。當然這是 IEST 的建議，我們可以自行決定。

至於測試的項目選擇，NEBB 建議：依重要性分成三級，說明如下。
第一級〈Level I〉: 第一級測試是所謂的主要測試，與潔淨度直接有關的測試都屬第一級，每個無塵室都應至少應做的測試。第一級測試項目包括：
A. 風速量測
B. 風量量測
C. 前兩項的均勻度分析
D. 濾網洩漏測試
E. 潔淨度測試
F. 壓力量測

第二級〈Level II〉: 第二級測試，雖然也是與潔淨度與氣流有關，但是只有在特殊情況下才需要進行。
A. 氣流平行度量測〈只適用層流型無塵室〉
B. 空間洩漏測試〈幾乎已被壓差測試取代〉
C. 恢復率測試〈依建議只適用亂流型無塵室〉
D. 粒子沉降測試〈近年來已經很少做〉

第三級〈Level III〉: 第三級測試就與氣流無關，都是屬於環境因素。
A. 照度與其均勻度
B. 噪音測試
C. 振動測試
D. 溫溼度測試