Rozpoznawanie i kontrola zanieczyszczeń cząstkami w pomieszczeniach czystych

TapeLift Pad beim Abklatsch (Bild: PMT Partikel-Messtechnik GmbH) / (Obraz: PMT Partikel-Messtechnik GmbH)

TapeLift Pad przy pobieraniu z folii nośnej (Zdjęcie: PMT Partikel-Messtechnik GmbH) / (Obraz: PMT Partikel-Messtechnik GmbH)

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

Kto kontroluje cząstki w pomieszczeniach czystych, zna normę ISO 14644. Najbardziej znaną częścią jest ISO 14644-1, która jest istotna dla klasyfikacji. O wiele mniej znana jest część -9, która zajmuje się cząstkami na powierzchniach. Chodzi o powierzchnie ścian, sufitów, podłóg, stref roboczych, narzędzi i produktów. Dzieli się ona na osiem klas SCP (surface cleanliness by particle concentration).

Za pomocą PartSens 4.0 można mierzyć cząstki od około 2 μm i tym samym sprawdzać klasy SCP 4 – 8. W jednym z dostawców przemysłu półprzewodnikowego, w pomieszczeniu czystym spełniającym wymogi ISO 14644-1 klasę 7, przeprowadzono badania czystości powierzchni.

W pierwszym eksperymencie pobrano próbki z podłogi. Punkt pomiarowy 1 znajdował się bezpośrednio przed stanowiskiem pracy, na którym mierzono elementy (dalej nazywane stanowiskiem pomiarowym). Punkt pomiarowy 2 znajdował się bezpośrednio przed wejściem do śluzy materiałowej. Za pomocą taśmy samoprzylepnej (tzw. TapeLift Pad) pobrano próbkę w obu miejscach. Wynik jest widoczny na rysunku 1 i odpowiada oczekiwaniom. Na podłodze przed śluzą znajduje się więcej i większe cząstki. W porównaniu do dozwolonych limitów, stanowisko pomiarowe spełnia klasę SCP 6, a obszar przed śluzą – klasę SCP 7.

Następnie przeprowadzono badania powierzchni roboczych. Są to wykuwowane stoły ze stali nierdzewnej firmy Sailer. Zostały one wybrane przez klienta, ponieważ charakteryzują się bardzo niską chropowatością (Ra < 0,2 μm) i dzięki temu można je łatwo czyścić. Wykuwowane powierzchnie ze stali nierdzewnej, takie jak używa Friedrich Sailer GmbH, są pod względem chropowatości powierzchni niemal porównywalne z elektropolerowanymi powierzchniami ze stali nierdzewnej. Szlifowane materiały ze stali nierdzewnej są pod tym względem znacznie lepsze pod względem chropowatości powierzchni i łatwości czyszczenia. Ze względu na wysoką jakość powierzchni stołów ze stali nierdzewnej Sailer, możliwe jest bezpośrednie pomiar bez konieczności odcisku za pomocą PartSens 4.0. Minimalne struktury powierzchni można skutecznie wykluczyć za pomocą trybu „Riefen” w PartSens 4.0.

Na często używanym stole roboczym przeprowadzono pomiary w dziesięciu różnych miejscach. Następnie stół został wyczyszczony, a pomiary powtórzono dziesięciokrotnie w podobnych miejscach. Z wyjątkiem jednego, we wszystkich dziesięciu pomiarach widoczny jest efekt czyszczenia. Widać to na wartościach pomiarowych przed i po czyszczeniu na rysunku 2. Ponieważ czyszczenie było bardzo dokładne, można założyć, że liczba cząstek po czyszczeniu odpowiada zerowej liczbie cząstek. Dla wybranych parametrów pomiaru1 uzyskano zerową liczbę cząstek 145 ± 36 na pomiar.

Ponadto określono zerową liczbę cząstek dla każdego kanału pomiarowego. Dzięki temu możliwe było skorygowanie pomiarów „przed czyszczeniem” o tę wartość. W ten sposób można porównać wyniki z limitami z ISO 14644-9. W przedstawionym przypadku udało się wykazać klasę SCP 7. Graficzne porównanie wyników pomiarów z limitami ISO jest widoczne na rysunku 3. Wyniki pomiarów w zakresie 1-5 μm należy traktować ostrożnie, ponieważ jest to absolutny zakres graniczny urządzenia pomiarowego.

Jako że wiadomo, iż człowiek jest jednym z głównych źródeł cząstek w pomieszczeniu czystym, przed opuszczeniem pomieszczenia czystego pobrano próbkę z odzieży czystej. W tym celu w pięciu miejscach za pomocą TapeLift Pad pobrano próbki. Miejsca te obejmują klatkę piersiową, ramię, wewnętrzną stronę dłoni, policzek i udo. Wyniki znajdują się w tabeli 1. Ponad 90% cząstek jest mniejszych niż 50 μm i niemetalicznych. Ze względu na częstotliwość i kształt cząstek, prawdopodobnie są to łuski skóry. Ponadto wykryto kilka mniejszych, metalicznie błyszczących cząstek oraz dwie włókna. Szczególnie widoczny był duży, metalicznie błyszczący cząstka w zakresie 600 do 1000 μm, którą można zobaczyć na rysunku 4.

Całkowity rozkład wielkości cząstek na odzieży czystej przedstawiono w tabeli 1 i wizualnie na rysunku 5. Rozkład ten jest zgodny z typowymi obserwacjami z różnych pomiarów w innych pomieszczeniach czystych i podkreśla znaczenie normy ISO 14644-9. Aby ocenić czystość pomieszczenia i produkowanych w nim produktów, pomiar cząstkowej czystości powierzchni jest wartościowym uzupełnieniem pomiaru cząstek unoszących się w powietrzu, opisanego w ISO 14644-1 i -2.