Contaminazione da particelle in ambienti puliti: riconoscimento e controllo

TapeLift Pad durante l'applicazione (Immagine: PMT Partikel-Messtechnik GmbH) / (Immagine: PMT Partikel-Messtechnik GmbH)

TapeLift Pad durante il prelievo dal film di supporto (Immagine: PMT Partikel-Messtechnik GmbH) / (Immagine: PMT Partikel-Messtechnik GmbH)

(Immagine: PMT Partikel-Messtechnik GmbH) / (Immagine: PMT Partikel-Messtechnik GmbH)

Chi controlla le particelle negli ambienti sterili conosce la ISO 14644. La parte più nota è la ISO 14644-1, che è rilevante per la classificazione. Molto meno conosciuta è la parte -9, che si occupa delle particelle sulle superfici. Si tratta delle superfici di pareti, soffitti, pavimenti, aree di lavoro, strumenti e prodotti. È suddivisa in otto classi SCP (pulizia superficiale in base alla concentrazione di particelle).

Con il PartSens 4.0 è possibile misurare particelle a partire da circa 2 μm e quindi verificare le classi SCP 4 – 8. In un ambiente di produzione di semiconduttori, situato in una camera bianca che soddisfa la classe 7 secondo ISO 14644-1, sono state condotte indagini sulla pulizia delle superfici.

Nel primo tentativo, è stato campionato il pavimento. Il punto di misurazione 1 si trovava immediatamente davanti a una postazione di lavoro, dove vengono misurati i componenti (d'ora in poi chiamata postazione di misurazione). Il punto di misurazione 2 si trovava direttamente davanti all'ingresso della camera di carico. Con un pad adesivo (detto TapeLift Pad) sono state prelevate due campioni, uno in ciascun punto. Il risultato è visibile nella Figura 1 e corrisponde alle aspettative. Sul pavimento davanti alla camera si trovano più particelle di dimensioni maggiori. Rispetto ai limiti consentiti, la postazione di lavoro soddisfa la classe SCP 6 e l'area davanti alla camera la classe SCP 7.

Successivamente sono state esaminate le superfici di lavoro. Si tratta di tavoli in acciaio inossidabile brunito della ditta Sailer. Sono stati scelti dal cliente perché si distinguono per una rugosità molto bassa (Ra < 0,2 μm) e si puliscono facilmente. Le superfici in acciaio inossidabile brunito, come quelle usate dalla Friedrich Sailer GmbH, sono quasi comparabili alle superfici in acciaio elettropolito per quanto riguarda la rugosità superficiale. I materiali in acciaio lucidato sono nettamente superiori in termini di rugosità superficiale e quindi di facilità di pulizia. Grazie alla qualità superficiale elevata dei tavoli in acciaio Sailer, è possibile una misurazione diretta senza contatto con il PartSens 4.0. Le strutture minime della superficie possono essere efficacemente soppressi tramite la modalità "Riefenmodus" del PartSens 4.0.

Su un tavolo di lavoro molto usato sono state effettuate misurazioni in dieci punti diversi. Successivamente, il tavolo è stato pulito e sono state eseguite altre dieci misurazioni in punti simili. Con un'eccezione, in tutte e dieci le misurazioni si osserva un effetto di pulizia. I valori di misurazione prima e dopo la pulizia sono visibili nella Figura 2. Poiché la pulizia è stata molto accurata, si può presumere che il tasso di conteggio dopo la pulizia corrisponda a zero. Per i parametri di misurazione scelti1, si è ottenuto un tasso di conteggio nullo di 145 ± 36 particelle per misurazione.

Inoltre, è stato determinato il tasso di conteggio nullo per ogni singolo canale di misurazione. In questo modo, è stato possibile correggere le misurazioni "prima della pulizia" per il tasso di conteggio nullo. Pertanto, è possibile confrontare i risultati con i limiti di ISO 14644-9. Nel caso in esame, è stata dimostrata una classe SCP 7. La comparazione grafica dei valori di misurazione con i limiti ISO è visibile nella Figura 3. I valori di misurazione nell'intervallo 1-5 μm devono essere considerati critici, poiché rappresentano il limite assoluto dello strumento di misurazione.

Poiché è noto che l'uomo è una delle principali fonti di particelle in ambienti sterili, prima di lasciare la camera bianca è stato campionato anche il vestito sterile. Sono stati prelevati campioni in cinque punti utilizzando un TapeLift Pad. I punti sono stati il torace, il braccio superiore, la superficie interna della mano, la guancia e la coscia. I risultati sono riportati nella Tabella 1. Oltre il 90% delle particelle sono più piccole di 50 μm e non metallizzate. A causa della frequenza e della forma delle particelle, si presume che siano squame della pelle. Sono state inoltre trovate alcune particelle più piccole, lucide metalliche, e due fibre. Particolarmente notevole è stata anche una grande particella metallica lucida, di dimensioni tra 600 e 1.000 μm, visibile nella Figura 4.

La distribuzione complessiva delle dimensioni delle particelle distribuite sul vestito sterile è elencata in numeri nella Tabella 1 e rappresentata visivamente nella Figura 5. La distribuzione corrisponde qualitativamente alle osservazioni abituali di diverse misurazioni in altri ambienti sterili e sottolinea l'importanza della ISO 14644-9. Per valutare la pulizia dell'ambiente sterile e dei prodotti realizzati al suo interno, la misurazione della purezza superficiale delle particelle rappresenta un'integrazione utile rispetto alla misurazione delle particelle aerotrasportate come descritto in ISO 14644-1 e -2.