Clean room

Pomieszczenie clean room w Glenn Research Center (NASA)
Wnętrze pomieszczenia clean room w firmie Seagate Technology
Zewnętrzny widok pomieszczenia clean room (Cardiff University)
Wejście do clean room bezpośrednio z przedsionka bez śluzy powietrznej (Cardiff University)
Cleanroom do produkcji mikroelektroniki (w budowie)
Typowe nakycie głowy w pomieszczeniu typu clean room

Pomieszczenie czyste (z ang. cleanroom lub clean room) – rodzaj pomieszczenia o kontrolowanych parametrach środowiskowych, w szczególności zanieczyszczeń typu: pył, kurz, bakterie, opary chemiczne itp.

Pomieszczenia takie są używane do badań naukowych, jak również do produkcji z wykorzystaniem materiałów o wysokiej czystości (np. procesory komputerowe). W zależności od wymaganej czystości atmosfery pomieszczenia clean room dzielone są na klasy, w których definiuje się ilość i rozmiar zanieczyszczeń na metr sześcienny (ewentualnie stopę sześcienną) atmosfery.

Opis

Pomieszczenia clean room mogą być bardzo duże, znacznie większe od tytułowego pokoju - w niektórych przypadkach może to być cała hala produkcyjna lub nawet większość fabryki (o powierzchni podłogi rzędu tysięcy metrów kwadratowych). Pomieszczenia takie są powszechnie używane podczas produkcji precyzyjnych elementów półprzewodnikowych, biotechnologii oraz innych dziedzin, w których nawet drobne zanieczyszczenia są krytycznym parametrem technologii.

Powietrze jest tłoczone do wnętrza clean room poprzez specjalny układ filtrów eliminujących kolejne frakcje zanieczyszczeń. Całe powietrze wewnątrz pomieszczenia jest ciągle filtrowane przez zestaw filtrów HEPA w celu usuwania zanieczyszczeń powstałych wewnątrz. Pracownicy wchodzący i opuszczający pomieszczenie muszą zrobić to przez śluzę powietrzną (czasem wyposażoną w prysznic powietrzny. Pracownicy wewnątrz clean room muszą przez cały czas być ubrani w specjalne kombinezony ochronne, maski na twarz, obuwie itd. (zobacz zdjęcie obok). W mniej kosztownych rozwiązaniach nie stosuje się śluzy powietrznej - wejście następuje bezpośrednio z przedsionka, w którym zakłada się ubiór ochronny.

Urządzenia wewnątrz clean room muszą być specjalnie zaprojektowane tak, aby nie generowały dodatkowych zanieczyszczeń. Popularne materiały takie jak: papier, ołówki, tkaniny naturalne itd. są zazwyczaj zabronione (z uwagi na ich łamliwość i przyczynianie się do powstawania kurzu).

Pomieszczenia niższej klasy zazwyczaj nie są sterylne (tzn. wolne od niekontrolowanych bakterii), a większa uwaga poświęcona jest mechanicznym cząstkom lotnym zawartym w powietrzu. Ich zawartość jest kontrolowana za pomocą licznika cząstek.

W niektórych pomieszczeniach typu clean room utrzymywane jest nieznacznie podwyższone ciśnienie atmosferyczne. Pomaga to bowiem w zapobieganiu dostawania się zanieczyszczeń z zewnątrz - w przypadku niewielkich nieszczelności powietrze będzie tylko wypływać na zewnątrz.

Często powietrze jest dodatkowo osuszane, co stwarza dodatkowe zagrożenie ładunkami elektrostatycznymi. W celu zapobieżenia ewentualnym wyładowaniom stosuje się odpowiednią odzież ochronną oraz dokładnie określone zasady pracy.

Żółte oświetlenie wewnątrz clean room (patrz zdjęcia) jest stosowane z uwagi na fakt, że jednym z procesów wykonywanych wewnątrz takiego pomieszczania jest litografia. Podczas fotolitografii używa się fotorezystów czułych na promienie ultrafioletowe. Podobnie jak w ciemni fotograficznej stosowanie oświetlenia o większej długości fali zapobiega niepożądanemu naświetleniu materiałów światłoczułych.

Rozkłady strumieni powietrza dla różnych typów "czystych pokoi"

Rozkład strumieni powietrza dla "czystego pokoju" z przepływem turbulentnym
Rozkład strumieni powietrza dla "czystego pokoju" z przepływem laminarnym

Klasyfikacja

Na podstawie Rockwell Automation:

W tabelach norm dotyczących clean room podano maksymalne wartości liczby dopuszczalnych cząstek (zanieczyszczeń) na stopę sześcienną (dla US FED) oraz na metr sześcienny (dla ISO), dla każdej klasy.

Zgodnie z PN-EN ISO 14644-1:2016-03 zaktualizowano wzór, według którego zostaje wyliczona minimalna liczba punktów do poboru próbek powietrza na potrzeby klasyfikacji pomieszczenia czystego. Przyjęcie nowego podejścia do poboru prób umożliwia wnioskowanie z 95% poziomem ufności, że co najmniej 90% lokalizacji pomieszczenia nie przekracza limitu dla danej klasy czystości powietrza.

Norma US FED STD 209E

cząstki/stopa sześcienna
Klasa0,1 µm0,2 µm0,3 µm0,5 µm1 µm5 µm
135731  
103507530101 
1003 500750300100101
1 000   1 00010010
10 000   10 0001 000100
100 000   100 00010 0001 000

Uwaga: Norma US FED STD 209E została unieważniona 29 listopada 2001. [1]

Norma ISO 14644-1

cząstki/metr sześcienny
Klasa0,1 µm0,2 µm0,3 µm0,5 µm1 µm5 µm
ISO 1102    
ISO 2 10024104  
ISO 3 1 000237102358 
ISO 4 10 0002 3701 02035283 
ISO 5 100 00023 70010 2003 52083229
ISO 6 1 000 000237 000102 00035 2008 320293
ISO 7    352 00083 2002 930
ISO 8    3 520 000832 00029 300
ISO 9    35 200 0008 320 000293 000

Porównanie

ISO 14644-1FED STD 209E
ISO 31
ISO 410
ISO 5100
ISO 61 000
ISO 710 000
ISO 8100 000

Linki zewnętrzne

Media użyte na tej stronie

Cleanroom1.jpg
Autor: Rudolf Simon, M+W Group GmbH - now Exyte AG, Stuttgart, Germany, Licencja: CC BY-SA 2.0 de
Cleanroom for Microelectronic Manufacturing under construction. Filter ceiling grid with Filter-Fan-Units installed
Laminar Flow Reinraum.png
Autor: Rudolf Simon, M+W Group GmbH, Stuttgart, Germany, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Air Flow principle for unidirectional (laminar) flow Cleanrooms
Clean room.jpg
Clean room of a semiconductor manufacturing
Cleanroom entrance.jpg
Autor: Stan Zurek, Licencja: CC-BY-SA-3.0
The entrance to the cleanroom (without an air shower).
Cleanroom Garment2.JPG
Autor: RudolfSimon, Licencja: CC BY-SA 3.0
Typical cleanroom garment for human head
Cleanroom outside.jpg
Autor: Stan Zurek, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Outside of a cleanroom
Turbulenter Reinraum.png
Autor: Rudolf Simon, M+W Group GmbH, Stuttgart, Germany, Licencja: CC BY-SA 2.0 de
Air flow principle in turbulent cleanrooms
Seagate's clean room.jpg
Autor: Robert Scoble, Licencja: CC BY 2.0
New drives for notebooks roll off of factory lines