潔凈技術(shù)又稱為生產(chǎn)環(huán)境和污染控制技術(shù),是近二、三十年來隨著高新技術(shù)發(fā)展起來的一門綜合性的新興科學(xué)技術(shù)。潔凈技術(shù)專門研究并提供潔凈的生產(chǎn)工藝環(huán)境和生產(chǎn)過程中使用的各種高純介質(zhì),有效地控制微量雜質(zhì),以保證高科技產(chǎn)品的成品率和可*性。潔凈技術(shù)通常包括:空氣凈化技術(shù)、空調(diào)技術(shù)、水純化技術(shù)、氣體純化技術(shù)、微量雜質(zhì)控制技術(shù)、潔凈環(huán)境的監(jiān)測技術(shù)及相關(guān)的環(huán)境質(zhì)量的控制技術(shù)。凈化工程技術(shù)在電子、核子、航空航天、生物工程、制藥、精密機(jī)械、化工、食品、汽車制造等高科技工業(yè)領(lǐng)域及現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
對于半導(dǎo)體設(shè)備來講,凈化工程技術(shù)在微電子技術(shù)中起著十分重要的作用。微電子技術(shù)的核心是集成電路,而集成電路的生產(chǎn)對其工藝環(huán)境和工藝流程中的凈化技術(shù)和設(shè)備提出了嚴(yán)格的要求。我國“九五”期間大力發(fā)展以微電子為重點(diǎn)的信息產(chǎn)業(yè)。凈化工程技術(shù)水平在某種意義上已成為衡量一個(gè)國家和地區(qū)科學(xué)技術(shù)水平和工業(yè)水平的一個(gè)重要標(biāo)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(zhì)量提出了越來越高要求,用水純化設(shè)備制備的高純水已受到人們普遍歡迎,凈化工程技術(shù)已開始進(jìn)入千家萬戶,進(jìn)入人們的現(xiàn)代生活。
我國的潔凈技術(shù)和設(shè)備與國外先進(jìn)國家相比差距是明顯的,我國1965年才開始生產(chǎn)的HEPA過濾器,比國外晚了十五年。1975年開始生產(chǎn)的光散射塵埃粒子計(jì)數(shù)器比國外晚了二十年。0.1微米潔凈技術(shù)和設(shè)備在國際上先進(jìn)國家已成為成熟技術(shù),我國則剛剛起步。
世界各工業(yè)先進(jìn)國家為適應(yīng)超凈技術(shù)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(jié)構(gòu)不同性能的新產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)。日本也已成為世界上生產(chǎn)0.1微米ULPA過濾器廠家最多的國家,品種繁多,產(chǎn)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(shù)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(tái),按每臺(tái)平均價(jià)格200美元計(jì)算,銷售額達(dá)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(tái),占國際市場的2%~4%,但至今還沒有0.1微米ULPA過濾器生產(chǎn),用于超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)潔凈廠房及各種高科技領(lǐng)域潔凈廠房的0.1微米ULPA過濾器目前還要依賴進(jìn)口。
在潔凈室建設(shè)規(guī)模和技術(shù)水平上,我國與先進(jìn)國家差距更大。日本清水建設(shè)公司一家,1982年到1987年期間承建的潔凈室面積達(dá)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(shè)規(guī)模更大,1998年統(tǒng)計(jì)已達(dá)188.5萬平方米。在潔凈工程技術(shù)水平上,80年代末期,國外已大量建成0.1微米級(jí)的超凈室,1987年日本三洋新瀉工場建成十級(jí)潔凈廠房3000平方米,NIT原木則建成了四個(gè)1000平方米控制0.1微米塵埃的千級(jí)廠房,換氣次數(shù)高達(dá)300次/分。美國在臺(tái)灣的TSMCS新廠已建成第四代管道式潔凈室總面積達(dá)10000平方米。我國使用的0,1微米十級(jí)潔凈室主要依賴從國外進(jìn)口。由于高潔凈級(jí)別的潔凈室造價(jià)十分昂貴,0.1微米十級(jí)潔凈室每平方米造價(jià)高達(dá)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(dāng)高的比例,這與集成電路工藝不斷更新,產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來越快的發(fā)展趨勢不相適應(yīng),嚴(yán)重制約了大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展。美國ASYST公司、德國MW公司發(fā)展的使用隔離技術(shù)的亞微米生產(chǎn)微環(huán)境系統(tǒng)設(shè)備和技術(shù)在近幾年中得到廣泛采用。該項(xiàng)最新的潔凈技術(shù)在100級(jí)潔凈度的潔凈廠房中,采用工藝設(shè)備局部使用隔離技術(shù)的微環(huán)境,把投資比例壓縮到高級(jí)別的微環(huán)境,消除了操作者與工藝設(shè)備運(yùn)行的二次污染源產(chǎn)生對集成電路成品率和可*性的影響作用。
潔凈技術(shù)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(shù)和設(shè)備的銷售額已突破35億美元。美國和西歐等先進(jìn)國家潔凈設(shè)備和基礎(chǔ)部件的銷售額已達(dá)73億美元。據(jù)中國電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),我國主要八家最大的凈化設(shè)備廠的銷售額1990年為8217萬元,還不足1億,1993年達(dá)到14495萬元,占國際市場銷售額的0.34%。但隨著我國高新技術(shù)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(shù)產(chǎn)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(jìn)行層流過濾,并經(jīng)多級(jí)凈化,再由送風(fēng)單元將凈化后空氣送至工作區(qū),如此反復(fù)循環(huán)工作的高潔凈度潔凈室。TS潔凈室還配備TSFL型風(fēng)淋室一臺(tái),風(fēng)淋室安裝在潔凈室的入口處,操作人員進(jìn)入潔凈室工作必須先經(jīng)過風(fēng)淋室風(fēng)淋。風(fēng)淋時(shí)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(jīng)噴口以高速旋轉(zhuǎn)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(jí)別為100級(jí)(≥0.5μ塵??倲?shù)≤3.5粒/L;總風(fēng)量≈6000m3/h,新風(fēng)量占5%;工作區(qū)平均斷面風(fēng)速≥0.35m/s;換氣次數(shù)約180次/h;室內(nèi)正壓≥0.5毫米水柱;噪聲<70分貝(A樓);電源功率為FL-1型風(fēng)淋室10.1kW,380V,DY-1型凈化送風(fēng)單元1kW,380V,還有220V照明及380V電源插座等。潔凈室和風(fēng)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(shè)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(shí)間內(nèi)建成一潔凈級(jí)別較高的工作環(huán)境等特點(diǎn),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(chǎn)場所、;也常用于質(zhì)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(shù)室。
由于該設(shè)備的電源功率較大,因此,在使用中應(yīng)定期將電流、電壓表送計(jì)量部門檢定,并注意該設(shè)備工作時(shí)切勿超負(fù)荷工作,應(yīng)經(jīng)常觀察該設(shè)備工作狀態(tài)時(shí)電氣控制箱上電流、電壓表所指示的電流、電壓與實(shí)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(shí)應(yīng)立即停止使用,將電流表送計(jì)量部門檢定、維修。還要注意潔凈室和風(fēng)淋室的清潔,在實(shí)驗(yàn)前、后用5%來蘇爾稀釋液擦抹過濾送風(fēng)、回風(fēng)凈化單元、設(shè)備內(nèi)壁、工作臺(tái)面以及風(fēng)淋室的過濾器、四壁及噴口,凈化單元過濾器應(yīng)常拆下來清洗,以保證凈化送風(fēng)單元正常工作。另外,還要經(jīng)常對潔凈室內(nèi)空氣潔凈度進(jìn)行測試,該測試需要一些儀器,如潔凈度等級(jí)(潔凈室內(nèi)空氣中的含塵濃度)需用塵埃粒子計(jì)數(shù)器測定;斷面平均風(fēng)速需用熱
球式風(fēng)速儀來測定;室內(nèi)正壓需用傾斜式微壓計(jì)測定;噪聲需用精密聲級(jí)計(jì)測定等等。按上測試方法對該潔凈室進(jìn)行測度,測試結(jié)果準(zhǔn)確,但由于該測試方法所需儀器較多,而且該設(shè)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(jìn)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(shù)?如何 出人為對潔凈室的污染?又如何使檢驗(yàn)結(jié)果具備真實(shí)、準(zhǔn)確性呢?下面介紹一種通過對潔凈室內(nèi)空氣中沉降菌的測試,以測試結(jié)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(jīng)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(jīng)若干時(shí)間在適宜條件下讓其繁殖到可見的菌落進(jìn)行計(jì)數(shù),以平皿中的菌落來判定潔凈環(huán)境中的活微生物數(shù),并以此來評(píng)定該潔凈室的含塵濃度。
一、所需儀器設(shè)備:
高壓來菌 消毒器(使用時(shí)嚴(yán)格按消毒器說明書操作)、恒溫培養(yǎng)箱(培養(yǎng)箱的溫度計(jì)必須定期送計(jì)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(nèi),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(nèi)2~5℃保存?zhèn)溆谩?nbsp;
二、測試步驟
1.采樣方法
將經(jīng)121℃30min高壓滅蓖的培養(yǎng)皿在潔凈室工作臺(tái)面上前、后、中段位置放置,放置方式如圖1所示,(采樣點(diǎn)的面置應(yīng)均勻,避免采樣點(diǎn)在某局部區(qū)域過于集中或過于稀疏)。每個(gè)測試點(diǎn)放置2個(gè)培養(yǎng)皿,培養(yǎng)皿應(yīng)編號(hào),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(shí)所有測試用具均須作滅菌處理,應(yīng)防止人為對樣本的污染,以確保測試的可靠性和準(zhǔn)確性。