潔凈技術又稱為生產環(huán)境和污染控制技術,是近二、三十年來隨著高新技術發(fā)展起來的一門綜合性的新興科學技術。潔凈技術專門研究并提供潔凈的生產工藝環(huán)境和生產過程中使用的各種高純介質,有效地控制微量雜質,以保證高科技產品的成品率和可*性。潔凈技術通常包括:空氣凈化技術、空調技術、水純化技術、氣體純化技術、微量雜質控制技術、潔凈環(huán)境的監(jiān)測技術及相關的環(huán)境質量的控制技術。凈化工程技術在電子、核子、航空航天、生物工程、制藥、精密機械、化工、食品、汽車制造等高科技工業(yè)領域及現代科學領域中得到廣泛應用。
對于半導體設備來講,凈化工程技術在微電子技術中起著十分重要的作用。微電子技術的核心是集成電路,而集成電路的生產對其工藝環(huán)境和工藝流程中的凈化技術和設備提出了嚴格的要求。我國“九五”期間大力發(fā)展以微電子為重點的信息產業(yè)。凈化工程技術水平在某種意義上已成為衡量一個國家和地區(qū)科學技術水平和工業(yè)水平的一個重要標志。
隨著我國人民生活水平提高,人們對生存環(huán)境及生活質量提出了越來越高要求,用水純化設備制備的高純水已受到人們普遍歡迎,凈化工程技術已開始進入千家萬戶,進入人們的現代生活。
我國的潔凈技術和設備與國外先進國家相比差距是明顯的,我國1965年才開始生產的HEPA過濾器,比國外晚了十五年。1975年開始生產的光散射塵埃粒子計數器比國外晚了二十年。0.1微米潔凈技術和設備在國際上先進國家已成為成熟技術,我國則剛剛起步。
世界各工業(yè)先進國家為適應超凈技術的發(fā)展,對大量使用的高效過濾器的研究從未中斷,幾年來一直在開發(fā)不同結構不同性能的新產品,美國自1979年開始研制0.1微米ULPA過濾器,1984年美國AAF公司開始生產0.1微米無隔板ULPA過濾器,目前0.1微米ULPA過濾器在美國AAF公司、FLANDERS公司和CAMBRIDGE公司已形成商品化生產。日本也已成為世界上生產0.1微米ULPA過濾器廠家最多的國家,品種繁多,產品系列化,尤其是低壓損型0.1微米ULPA過濾器的開發(fā)成功解決了初阻力大的技術難題。國際市場對高效空氣過濾器的需求量很大,且每年均有增長,目前日本每年銷售超過100萬臺,按每臺平均價格200美元計算,銷售額達2億美元。我國高效空氣過濾器市場需求量已接近每年10萬臺,占國際市場的2%~4%,但至今還沒有0.1微米ULPA過濾器生產,用于超大規(guī)模集成電路生產潔凈廠房及各種高科技領域潔凈廠房的0.1微米ULPA過濾器目前還要依賴進口。
在潔凈室建設規(guī)模和技術水平上,我國與先進國家差距更大。日本清水建設公司一家,1982年到1987年期間承建的潔凈室面積達71.8萬平方米,而我國目前一年承建的潔凈室總面積還不到10萬平方米,但八五期間有較大發(fā)展,1993年承建潔凈室總面積已接近15萬平方米。美國的潔凈室建設規(guī)模更大,1998年統(tǒng)計已達188.5萬平方米。在潔凈工程技術水平上,80年代末期,國外已大量建成0.1微米級的超凈室,1987年日本三洋新瀉工場建成十級潔凈廠房3000平方米,NIT原木則建成了四個1000平方米控制0.1微米塵埃的千級廠房,換氣次數高達300次/分。美國在臺灣的TSMCS新廠已建成第四代管道式潔凈室總面積達10000平方米。我國使用的0,1微米十級潔凈室主要依賴從國外進口。由于高潔凈級別的潔凈室造價十分昂貴,0.1微米十級潔凈室每平方米造價高達1萬美元以上。在大規(guī)模集成電路制造裝備的投資中潔凈廠房占有相當高的比例,這與集成電路工藝不斷更新,產品更新換代周期越來越快的發(fā)展趨勢不相適應,嚴重制約了大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展。美國ASYST公司、德國MW公司發(fā)展的使用隔離技術的亞微米生產微環(huán)境系統(tǒng)設備和技術在近幾年中得到廣泛采用。該項最新的潔凈技術在100級潔凈度的潔凈廠房中,采用工藝設備局部使用隔離技術的微環(huán)境,把投資比例壓縮到高級別的微環(huán)境,消除了操作者與工藝設備運行的二次污染源產生對集成電路成品率和可*性的影響作用。
潔凈技術和裝備的國際市場十分巨大,日本到80年代末、90年代初潔凈技術和設備的銷售額已突破35億美元。美國和西歐等先進國家潔凈設備和基礎部件的銷售額已達73億美元。據中國電子專用設備工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,我國主要八家最大的凈化設備廠的銷售額1990年為8217萬元,還不足1億,1993年達到14495萬元,占國際市場銷售額的0.34%。但隨著我國高新技術的迅速發(fā)展和微電子工業(yè)、光纖工業(yè)、液晶顯示工業(yè)及光電器件工業(yè)、生物工程、醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展,我國潛在的巨大的潔凈技術產品市場,以每年40%~50%的增長速度在增加。
TS型裝置式潔凈室是一種利用空氣單向氣流(水平平行流)進行層流過濾,并經多級凈化,再由送風單元將凈化后空氣送至工作區(qū),如此反復循環(huán)工作的高潔凈度潔凈室。TS潔凈室還配備TSFL型風淋室一臺,風淋室安裝在潔凈室的入口處,操作人員進入潔凈室工作必須先經過風淋室風淋。風淋時將污染的空氣通過中、高效空氣過濾器過濾,過濾后的潔凈空氣經噴口以高速旋轉切線方向吹向人體各部位,將附著在工作服上的灰塵吹掉。
該潔凈室凈化面積為13m3;潔凈度級別為100級(≥0.5μ塵??倲怠?.5粒/L;總風量≈6000m3/h,新風量占5%;工作區(qū)平均斷面風速≥0.35m/s;換氣次數約180次/h;室內正壓≥0.5毫米水柱;噪聲<70分貝(A樓);電源功率為FL-1型風淋室10.1kW,380V,DY-1型凈化送風單元1kW,380V,還有220V照明及380V電源插座等。潔凈室和風淋室的電路均由電氣箱控制,電氣箱上并裝有75A電流表和450V電壓表各一塊。由于該設備具有潔凈度高、密封好、剛性好、輕巧美觀、不易積塵,而且能夠在較短時間內建成一潔凈級別較高的工作環(huán)境等特點,因此廣泛用于電子、精密儀器、儀表、醫(yī)藥及要求空氣潔凈度高的各種生產場所、;也常用于質檢、衛(wèi)生防疫、醫(yī)院等部門要求空氣潔凈度高的無菌室、手術室。
由于該設備的電源功率較大,因此,在使用中應定期將電流、電壓表送計量部門檢定,并注意該設備工作時切勿超負荷工作,應經常觀察該設備工作狀態(tài)時電氣控制箱上電流、電壓表所指示的電流、電壓與實際使用中的電流、電壓是否吻合,若使用的電流較大而電流表所指示的電流卻很小,此時應立即停止使用,將電流表送計量部門檢定、維修。還要注意潔凈室和風淋室的清潔,在實驗前、后用5%來蘇爾稀釋液擦抹過濾送風、回風凈化單元、設備內壁、工作臺面以及風淋室的過濾器、四壁及噴口,凈化單元過濾器應常拆下來清洗,以保證凈化送風單元正常工作。另外,還要經常對潔凈室內空氣潔凈度進行測試,該測試需要一些儀器,如潔凈度等級(潔凈室內空氣中的含塵濃度)需用塵埃粒子計數器測定;斷面平均風速需用熱
球式風速儀來測定;室內正壓需用傾斜式微壓計測定;噪聲需用精密聲級計測定等等。按上測試方法對該潔凈室進行測度,測試結果準確,但由于該測試方法所需儀器較多,而且該設備的使用單位一般不可能完全具備這一測試條件,因此不可能按上述方法對該潔凈室進行測試。那么,使用人員如何做到對該潔凈室空氣潔凈度心中有數?如何 出人為對潔凈室的污染?又如何使檢驗結果具備真實、準確性呢?下面介紹一種通過對潔凈室內空氣中沉降菌的測試,以測試結果來判定該潔凈室潔凈度的簡便方法。該方法——沉降法是通過自然沉降原理收集在空氣中的微生物粒子于經高壓來菌的玻璃平皿中,加入45℃溫度的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基,混心冷卻后,經若干時間在適宜條件下讓其繁殖到可見的菌落進行計數,以平皿中的菌落來判定潔凈環(huán)境中的活微生物數,并以此來評定該潔凈室的含塵濃度。
一、所需儀器設備:
高壓來菌 消毒器(使用時嚴格按消毒器說明書操作)、恒溫培養(yǎng)箱(培養(yǎng)箱的溫度計必須定期送計量部門檢定)、培養(yǎng)皿(一般用Φ90mm×15mm的硼硅玻璃培養(yǎng)皿)、培養(yǎng)基——營養(yǎng)瓊脂。
1.培養(yǎng)基配方
蛋折胨10g、牛肉膏3g、氯化鈉5g、瓊脂18g、蒸餾水1000ml。
2.制法
將除瓊脂以外的成分深于蒸餾水內,加入15%氫氧化鈉深液約2ml,校正pH至7.2~7.4,加入瓊脂后加熱煮沸,使瓊脂溶化,分裝于三角燒瓶,121℃高壓滅菌15min,冷卻后放置于冰箱內2~5℃保存?zhèn)溆谩?nbsp;
二、測試步驟
1.采樣方法
將經121℃30min高壓滅蓖的培養(yǎng)皿在潔凈室工作臺面上前、后、中段位置放置,放置方式如圖1所示,(采樣點的面置應均勻,避免采樣點在某局部區(qū)域過于集中或過于稀疏)。每個測試點放置2個培養(yǎng)皿,培養(yǎng)皿應編號,并注明所測試區(qū)域。培養(yǎng)皿如圖1方式放置好后,打開培養(yǎng)皿蓋,使培養(yǎng)皿暴露0.5h后,蓋上培養(yǎng)皿蓋。注意采樣時所有測試用具均須作滅菌處理,應防止人為對樣本的污染,以確保測試的可靠性和準確性。