Rozpoznávání a kontrola kontaminace částicemi v čistých prostorách

TapeLift Pad při otisku (Obrázek: PMT Partikel-Messtechnik GmbH) / (Obrázek: PMT Partikel-Messtechnik GmbH)

TapeLift Pad při odběru z nosné fólie (Obrázek: PMT Partikel-Messtechnik GmbH) / (Obrázek: PMT Partikel-Messtechnik GmbH)

(Bild: PMT Partikel-Messtechnik GmbH) / (Obrázek: PMT Partikel-Messtechnik GmbH)

Kdo kontroluje částice v čistých prostorách, zná normu ISO 14644. Nejznámější částí je ISO 14644-1, která je relevantní pro klasifikaci. Mnohem méně známá je část -9, která se zabývá částicemi na površích. Jde o povrchy stěn, stropů, podlah, pracovních ploch, nástrojů a výrobků. Dělí se do osmi tříd SCP (surface cleanliness by particle concentration).

S PartSens 4.0 lze měřit částice od cca 2 μm a tím ověřit třídy SCP 4 – 8. U dodavatele polovodičového průmyslu byly v čistém prostoru, splňujícím podle ISO 14644-1 třídu 7, provedeny kontroly čistoty povrchů.

V první pokusu byla odebrána vzorka podlahy. Měřící místo 1 se nacházelo přímo před pracovištěm, kde se měří součástky (dále jen měřicí pracoviště). Měřící místo 2 bylo přímo před vchodem do materiálové komory. Pomocí adhézního polštáře (tzv. TapeLift Pad) byla na obou místech odebrána vzorka. Výsledek je vidět na obrázku 1 a odpovídá očekávání. Na podlaze před komorou jsou více a větší částice. Ve srovnání s povolenými limity splňuje měřicí pracoviště třídu SCP 6 a oblast před komorou třídu SCP 7.

Dalším krokem byla kontrola pracovních ploch. Jedná se o broušené nerezové stoly firmy Sailer. Ty byly vybrány zákazníkem, protože se vyznačují velmi nízkou drsností (Ra < 0,2 μm) a jsou tak snadno čistitelné. Broušené nerezové povrchy, jaké používá Friedrich Sailer GmbH, jsou z hlediska drsnosti téměř srovnatelné s elektropolírovanými nerezovými povrchy. Leštěné nerezové materiály jsou z hlediska drsnosti povrchu a tím i čistitelnosti výrazně lepší. Díky vysoké kvalitě povrchu stolu Sailer je přímé měření bez otisku pomocí PartSens 4.0 možné. Minimální struktury povrchu lze efektivně potlačit pomocí „rýhovacího režimu“ PartSens 4.0.

Na často používaném pracovním stole bylo provedeno deset měření na různých místech. Poté byl stůl vyčištěn a znovu desetkrát měřen na podobných místech. S výjimkou jednoho je u všech deseti měření patrný čisticí efekt. Měřené hodnoty před a po čištění jsou vidět na obrázku 2. Protože čištění bylo provedeno velmi důkladně, lze předpokládat, že početní míra po čištění odpovídá nulové hodnotě. Pro zvolené měřicí parametry1 byla zjištěna nulová hodnota 145 ± 36 částic na měření.

Také byla stanovena nulová hodnota pro každý jednotlivý měřicí kanál. Tím bylo možné upravit měření „před čištěním“ o nulovou hodnotu. Tím je možné porovnat s limity podle ISO 14644-9. V tomto případě bylo prokázáno splnění třídy SCP 7. Grafické srovnání měřených hodnot s limity ISO je vidět na obrázku 3. Hodnoty v oblasti 1-5 μm je třeba považovat za kritické, protože se jedná o absolutní hranici měřicího přístroje.

Protože je známo, že člověk je jedním z hlavních zdrojů částic v čistém prostoru, byl před opuštěním čistého prostoru odebrán vzorek z oděvu. K tomu bylo na pěti místech pomocí TapeLift Pad odebráno vzorky. Místa jsou na hrudi, paži, vnitřní straně ruky, tváři a stehně. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 1. Více než 90 % částic je menších než 50 μm a nejsou kovové. Vzhledem k četnosti a tvaru částic se pravděpodobně jedná o odumřelé kožní buňky. Dále byly nalezeny některé menší, kovově lesklé částice a dvě vlákna. Zvlášť nápadný byl velký kovově lesklý částic v rozmezí 600 až 1 000 μm, který je vidět na obrázku 4.

Celkové rozdělení velikostí částic rozptýlených na oděvu v čistém prostoru je uvedeno v tabulce 1 a vizuálně znázorněno na obrázku 5. Rozložení odpovídá kvalitativně běžným pozorováním při různých měřeních v jiných čistých prostorech a podtrhuje význam ISO 14644-9. Pro posouzení čistoty prostoru a výrobků v něm je měření částicové povrchové čistoty vhodným doplňkem měření částic ve vzduchu, jak je popsáno v ISO 14644-1 a -2.