無塵室測試簡介
- 1. 技術專欄
無塵室測試簡介
許俊宇博士
均衡科技有限公司
在測試無塵室之前，若是能對測試規範、 中國大陸，都還沿用209E。微粒計數器的製造
無塵室基本概念、無塵室的術語等有些了解， 商，雖然都推出滿足公制計數法的新機型，但
對測試當有幫助。這裡是一些背景資料，提供 是要等舊機器完全淘汰，恐怕還要很長時間，
給讀者參考。 因此新規範 ISO-14644 還沒能取代 209E 。
2.ISO-14644系列；美國政府為了推動經濟全
一、無塵室測試規範 球化，就很大方的放棄了自己的 209E ，改
而推行全部使用公制的國際標準 I S O -
有關無塵室定義、建造、控制、管理等等 14644 。 14644 系列有 8 個子題〈Part〉，稱
的國際標準，在網路上用〝c o n t a m i n a t i o n 為 14644-1 ， 14644-2 ，一直到 14644-8 。
control 〞搜尋，可以找到很多相關資料。無塵 整個系列涵蓋了等級定義、測試與監視的
室的定義，最早是在美國聯邦標準 2 0 9 上出 規範、測試的程序方法、設計與建造、操
現，之後日漸普及並廣為半導體業與製藥業接 作、以及其他的有關設備等，範圍很廣。有
受。在歐洲與日本，隨著工業的日益發展，各 些主題已經定案，如Part 1和Part 2，有些只
國的版本也逐漸出現。到了90年代後期，產業 有初稿〈Draft〉，有些連初稿都還沒有，讀
界體認到若是無共同標準，就不能實現經濟的 者可以到 ISO 或 IEST 的網站上訂購。
全球化，於是有 ISO-14644 的產生。以下說明 3.JIS B9920 (1989)：日本的潔淨標準，規定
無塵室的各種標準與規範。 無塵室中浮游粒子的濃度測定方式，及潔
1.Federal Standard 209E (Fed-Std-209E) ：美 淨度的等級定義。
國聯邦標準209E，209的出版發行，是在1960 4.VDI 2083 (1993)：德國的潔淨標準，規定潔
年代，之後不斷改版以因應科技進步與工業發 淨度等級的定義方式，以及潔淨度的量測
展，版本從原始的209、209A，一直到1992年 技術。
的最後一版 209E 。在 2001 年 11 月 29 日，美國 5.Gost-R 50766 (1995)：俄國的潔淨標準，定
正式宣佈廢止 209E ，改用 ISO-14644 ，於是 義無塵室的分類與一般需求。
209E在書面上走入歷史。但是在產業界，除了 以上是無塵室等級規定，與潔淨度量測的
部份的歐洲公司之外，美國、日本、台灣、與 相關標準。另外有關無塵室污染控制〈也就是
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- 2. 技術專欄
潔淨度控制〉，和環境控制〈如溫溼度、震動 二、無塵室常用名詞
噪音等〉，也有一些重要的測試規範，因為這
些環境影響因素，都包含在無塵室性能測試的 1.無塵室定義：無塵室是一個為了對空間內
範圍之內。 空氣中的微粒做控制，所建造的特殊封閉
1.IEST-RP-CC-006.2：這本有名的測試規範， 性建築。一般而言，無塵室也會對溫溼
目的就是為了補 209 的不足。 209只有微粒 度、氣流運動模式、與震動噪音等環境因
量測，006 包括了風速風量、濾網洩漏、潔 素做控制。
淨度、溫溼度、平行度、恢復率、粒子沉 2.微粒控制：無塵室微粒控制的第一步，是
降測試、照度等。 006 的第一版稱為 006- 把室內微粒對製程影響的程度做完整分
84-T，006.2是第二版。現在由於 NEBB 的 析，然後針對分析結果，訂定恰當的微粒
興起， 0062 已經功成身退，逐漸消失了。 控制方式與無塵室管理模式，才能有效率
2.NEBB 無塵室測試規範第二版：這是目前最 的控制微粒污染。在做微粒影響分析時，
廣為流行的測試規範，提到無塵室認證， 必須特別注意數據的量化，也就是粒徑與
就非 NEBB 莫屬。NEBB 無塵室測試規範， 其數量對製程的影響，才是有用的數據。
可說是IEST-0062的改良版，其測試涵蓋範 3.外來污染源：從無塵室外進入系統的污染
圍差不多，但是測試程序更為清楚嚴謹， 源，外來污染源主要是由空調通風系統所
儀器使用也有詳細規定。因此 NEBB 無塵 導入，另外門、窗、牆壁裂縫等也是外來
室測試規範的出現，解決了不少測試的爭 污染源的成因。
議，也因此 NEBB 無塵室測試規範成功的 4 . 內部污染源：無塵室內部產生污染的來
成為產業標準。有關 N E B B ，請參照 源，一般是製程機器與操作員工，最嚴重
NEBB。 的內部污染源一般是操作員工。
3.ISO-14698 系列：14698 有 Part 1、Part 2、 5. 隔離：隔離是污染控制的一種觀念，也就
Part 3 三個子題，是有關無塵室裡面生物污 是讓污染源隔絕在無塵區域之外。這種觀
染的控制，目前都只有初稿。 念多應用在高潔淨度的無塵環境，例如
每一種行業，甚至每一家公司或工廠，對 Class 100，Class 10，Class 1等高濾網覆蓋
無塵室的要求可能都不一樣。以上所列無塵室 率的無塵室，或是使用迷你潔淨室將機台
定義與無塵室測試規範，雖然以可滿足大部份 整個包住。
廠商的需求，但是嚴格來講，這些規範也只是 6. 稀釋：稀釋是污染控制的另一種觀念，多
一個參考。各公司在訂定測試規格時，應依照 應用在潔淨度不高的無塵室。例如在 Class
自己的製程需求，在上述規範裡取出自己適用 10000的無塵室，因為換氣量不大，製程與
的部份，並要求供應商與測試單位照辦，必要 人員產生的粒子就會在室內打轉，要比較
時可以酌情修改測試標準，才能真正滿足自己 常的時間才會排出。因此新的乾淨空氣只
的需求。 能稀釋室內的微粒濃度，讓室內潔淨度控
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制在某一等級之下就可以了，部要求把人 三、無塵室等級定義
員與製程隔開。使用稀釋法作為粒控制
時，要特別注意本節第二條微粒影響分析 無塵室的等級
的正確性，能掌握微粒的產生速率，才能 使用者在開無塵室的等級給供應商時，有以
有效的稀釋微粒。 下幾個小技巧。首先是等級定義的模式如下：
7.氣流模式：指的是流場型態，氣流分佈， Class X (at Y μm )
氣流的流向等性質。由於微粒的移除完全 其中 X 是無塵室的等級，例如 100 或 10000
掌握在氣流的模式，因此愈潔淨的無塵室 等等， Y 是粒徑如 0.2 μ m , 0.5 μ m 等，可複
或是無塵區域，對氣流模式的掌控就愈重 選。意思就是使用者規定，該無塵室微粒含
視。基本上要先掌握氣流模式，才能掌握 量，在這些粒徑必須滿足該等級的限度。這樣
潔淨度。 可以減少紛爭，以下是幾個例子：
8.單一流向型氣流：氣流以同一個方向移動， Class1 (0.1 μ m, 0.2 μ m , 0.5 μ m)
這種無塵室稱為單一流向型無塵室，以前稱 Class 100(0.2 μ m , 0.5 μm )
為層流型無塵室，定義並無多大改變。高潔 Class 100(0.1 μ m, 0.2 μ m , 0.5 μ m )
淨度無塵室需要單一流向型氣流。 在 Classes 100 (M3.5) and Greater (Class
9.非單一流向型氣流：氣流方向不受控制，就 100 ， 1000 ， 10000....) ，一般看一個粒徑
是所謂的亂流型無塵室，潔淨度較低的無塵 即可。在 Classes Less than 100 (M3.5) (Class
室都是用非單一流向型氣流以節省成本。 10 ， 1.... ) ，一般要看多幾個粒徑。
（剛完工的無塵室）
10. As-built cleanroom ：已 第二個技巧是規定無塵室的狀態，例如：
經完成且可以操作，所有相關支援設施皆 Class X (at Y μm )， At-rest
已完成的潔淨室，但並沒有設備及操作設 供應商就很清楚知道無塵室要在 At-rest 狀
備的人員。 態下驗收。
11. At-rest cleanroom（準備中的無塵室）：已 第三個技巧是自訂微粒濃度上限，一般在
經完成且可以操作，所有相關支援設施皆 As-built 時無塵室都很乾淨，微粒控制能力測試
已動作的無塵室，設備已載入並可以操作 不易，這時可以乾脆把驗收上限壓低，例如：
或已在運轉，1如所指定，但沒有操作設備 Class 10000 (0.3 μm <= 10000)， As-built
的人員。 Class 10000 (0.5 μm <= 1000)， As-built
（操作中的無塵室設
12. Operational cleanroom 這樣做的目的是確保無塵室在 Operational 狀
施）：一個已在正常運轉的無塵室，所有 態時，依然有足夠的微粒控制能力。
相關支援設施皆已動作，設備及人員皆已 以下兩個表，表1是Fed-Std-209E的等級定
載入，運轉狀況可以呈現和達到其正常的 義，和表 2 ISO-14644 的等級定義。
功能。
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表 2 ISO-14644 潔淨度定義
比較以上兩表我們可看出 主題做詳細討論並達成協議，以利測試進行。
1.209E 的公制和英制兩套標準，雖然有公式 1.待測無塵室涵蓋範圍、等級、面積、濾網
做互換，但是仍究很難一眼看出其相關 位置、與數量
性。兩制放同一表，徒然造成混淆 2. 測試的目的
2.在兩表中 0.5 m 幾乎出現在每一個等級定義 3. 測試程序
中，表示粒徑 0.5 m 的粒子非常具有代表性 4. 使用儀器
3.在潔淨度的分類上，不管是在高潔淨度， 5. 測試報告撰寫方式與內容
或是低潔淨度， ISO-14644 的範圍比 209E 6. 工期
都來的廣，因此具有未來性 在測試前，將以上項目定義清楚，可以使
測試順利進行，發現問題時也可以儘快排除，
四、無塵室測試範圍 對業主和施工單位都有利。
IEST-0062 有一個表說明測試項目，以及適
凡是和無塵室環境控制有關的因素，都在 用狀態，具有相當參考價值表列如表 3 。
無塵室認證的範圍之內。在無塵室完工之前， 測試的順序沒有硬性規定，但是仍應依照
業主、施工單位、與測試單位•應就以下幾個 比較理想的順序，例如先測試氣流與壓力以確
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認空調系統的工作正常，再測試濾網的洩漏， 項目包括：
然後才輪到潔淨度測試，因為潔淨度會受到以 A. 風速風量量測，以及均勻度分析
上兩者的影響。表 3 中，標註說明如下： B. 壓力量測
1: 測試適用於 As-built 狀態 C. 濾網洩漏測試
2: 測試適用於 At-rest 狀態 D. 潔淨度測試
3: 測試適用於 Operational 狀態 第二級〈Level II〉 第二級測試，雖然也是
:
N/A: 代表該測試在該狀態下〝不適用〞 與潔淨度與氣流有關，但是只有在特殊情況下
OPT: 代表該測試在該狀態下為〝選擇性測 才需要執行。
試〞，可以視製程需求而定 A. 氣流平行度量測〈只適用層流型無塵室〉
由表 3 可看出，風量測試〈使用氣罩〉適用 B. 空間洩漏測試〈幾乎已被壓差測試取代〉
在所有無塵室狀態，因為測試不易受到干擾。 C. 恢復率測試〈依建議只適用亂流型無塵室〉
風速量測，在非單一流向型〈亂流型〉無塵室 D. 粒子沉降測試〈近年來已經很少做〉
就不推薦，因為容易受干擾。當然這是 IEST 的 第三級
〈Level III〉第三級測試與潔淨度控
:
建議，我們可以自行決定如何採用規範。 制無關，屬環境因素測試。
至於測試的項目選擇， NEBB 建議：依重 A. 照度與均勻度
要性分成三級，說明如下。 B. 噪音測試
第一級
〈Level I〉第一級測試是所謂的主要
: C. 振動測試
測試，與潔淨度直接有關的測試都屬第一級， D. 溫溼度測試
每個無塵室最低限度應做的測試。第一級測試
表 3 IEST-RP-CC006.2 Table 1
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五、結論 除此之外，空調系統的測試、調整、平衡
（風量平衡與水量平衡），也是由專業第三者執
無塵室認證，當然是測試無塵室環境控制 行。空調系統的平衡與否，涉及系統的正常運
能力，或是品質驗證的直接手段。但是無塵室 轉與節約能源，因此是很重要的工作。空調系
設計、施工的每一個階段，對無塵室的品質管 統若是能圓滿的平衡，代表系統之設計與施工
控，都有相當的影響力。因此無塵室的業主， 沒有問題，業主就可放心的驗收。由於調整是
對設計、施工的每一個階段都應完全掌握，而 很專業的工作並且關係到驗收，由第三者執行
非依賴這最後的測試。因為到了最後階段，任 是很普遍的事。
何設計施工的問題可能都很難修改。 在台灣由於國情不同，不可能在短期內推
在國外，多數業主會聘請獨立、專業的監 廣第三者監造查核。但是為了系統品質與業主
造查核公司執行建築系統監造查核
（Building Sys- 權益，我們竭誠建議，空調系統的平衡可獨立
，該公司直接代表業主執行
tems Commissioning） 發包委由第三者執行。至於之後的無塵室認
任務，不與任何工程公司有關聯。在設計階段 證，在氣流與壓力部份，就當成一個再確認的
該公司就會參與討論，確認設計滿足要求。在 動作，而不是發現問題的動作。讓無塵室認證
施工階段，該公司負責監督所有承包商的施工 所發現的問題，集中在潔淨度控制上，這樣可
品質，以確保業主權益。 以確保問題不會向上延伸，也比較容易解決。
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產業，基於產業特性與要求之品質，亟需一客觀之技術準則，俾利業者劇以發展及衡量
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