Clean Rooms en wat daarbij komt kijken Kees de Wit : ASML
Even voorstellen
ASML maakt machines voor het vervaardigen van microchips. Ons nieuwste platform de NXE werk met Extreem Ultra Violet . EUV kan zich het best in het vacuüm voortplanten. Onze EUV machines kunnen spoortjes van 22 nm afbeelden met een overlay van 3,5 nm. De EUV machines zijn zeer gevoelig voor vervuiling. Dat vertaald zich in hoge eisen die wij aan onze leveranciers stellen met betrekking tot reinheid van de onderdelen Kees de Wit : Clean Technology Subject Matter Expert @ ASML > 25 jaar in semiconductors contamination control, defectivity en lithography Huidige relevante projecten : NXE return flow -
Wereldwijd Mobiele Clean Rooms installatie project Cleaning training WW Clean Pack project
Interessante link on EUV presrelease : http://asml.corptv.datiq.net/Q32009/ASMLwmvsmall.html In deze presentatie zal ik me hoofdzakelijk richten op clean rooms voor machine bouw.
22-May-12
Kees de Wit
Slide 2 |
Hoeveel “clean” room is noodzakelijk Een clean room is voor veel ondernemers een grote investering Het kan geen kwaad eerst een aantal overwegingen te doorlopen voordat de opdracht vergeven wordt Grofweg kan de checklijst als volgt ingedeeld worden
22-May-12
Hoe clean is nodig voor uw product nu, of in de nabije toekomst Hoe groot (of uitbreidbaarheid) RFQ aan de hand van het hierboven beschreven pakket van eisen (RFQ = Request For Quotation)
Kees de Wit
Slide 3 |
Waar aan denken bij een clean room aanschaf
Processen Vanaf welke processtap wordt reinheid noodzakelijk Hoe schoon moeten de stadia in het proces zijn? Logische afloop van het proces in de schone ruimte
De Clean room keuze
Meest gangbare ISO klassen ESD ? (EPA = ESD Protected Area) Inrichting
Onderhoud Reinigen Kleding Kwalificeren
22-May-12
Kees de Wit
Slide 4 |
Vanaf welke processtap wordt reinheid noodzakelijk
Werk verricht in een clean room is duur Probeer het moment van de transfer naar de clean room zo laat mogelijk te kiezen Dat reduceert clean room tijd En reduceert vervuilingsbronnen in de clean room
Grofweg kan de volgende indeling gemaakt worden Verspanende en damp genererende bewerkingen in een productie hal (inclusief ontvetten etc) Tijdelijke opslag in de “White room” Clean room reinigen in een pre-clean room Assemblage, final clean en clean pack, in de clean room
Vraag : Is een hele clean room nodig ? Kan het ook met een “King-size” flow kast ?
22-May-12
Kees de Wit
Slide 5 |
Werken in schillen
Maak een afscheiding, tussen deeltjes of damp genererende processen en de ruimte waar de clean room staat. Wist u dat een ruimte waarvan de vloer, de wanden en het plafond gecoat worden, tot 100x schoner is dan een onbehandelde ruimte. Een eenvoudige latex op de muren doet wonderen Vermijd verlaagde plafonds, dat zijn enorme stofnesten Zorg dat deuren niet open kunnen blijven staan Installeer een gefiltreerde aanblaas Een beetje overdruk naar de productie ruimte helpt zeker mee
22-May-12
Kees de Wit
Slide 6 |
Logische afloop van het proces in de schone ruimte
Een constant hoge reinheid kan gehaald worden door:
Process flows van elkaar te scheiden. Dat voorkomt crosscontaminatie. Bijvoorbeeld
Vuile flow (Vaak ingaand) Schone flow (Vaak uitgaand of vóór clean pack) Kleedsluis van goederen sluis te scheiden “Vuile transport bakken buiten, schone binnen (Gebruik andere kleur)
Werk van vuil naar schoonste of schonere plekken in de clean room Final clean en clean pack op schoonste plek (zie een voorbeeld van een intake en cleaning sequence op de volgende pagina)
22-May-12
Kees de Wit
Slide 7 |
Voorbeeld van een Clean & Clean-Pack flow in een ASML NXE Clean Facility 6 7
3
8 1
2 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 22-May-12
Part arrives Part identification, integrity check and pre-clean Temporary storage Deep clean Wet clean (If applicable) Bake out / cool down and clean pack Shipment or permanent storage pack Kees de Wit
4
5
Slide 8 |
De clean room Clean room concepten voor parts manufacturing Down flow (Bij benadering ISO 3 – 6) Verticale lucht stroming Hoge filterdichtheid Lage uitstroom weerstand bij uittreding Zeer grote “reclycle rate” Cross flow (Bij benadering ISO 3 – 6) Horizontale lucht stroming Hoge filter dichtheid Lage uitstroom weerstand bij uittreding Turbulent flow (Bij Benadering ISO 6 – 9) Verticale/circulaire luchtstroming Relatief lage filter dichtheid (bijv < 1/10 van het plafond opp) Relatief hoge uitstroom weerstand Recycle rate = het aantal keren, dat de lucht in de clean room volledig is vervangen 22-May-12
Kees de Wit
Slide 9 |
Clean room class in relatie tot ASML grades
Voor ASML grade 2 of 1 is dus een ISO class 5 (ISO 14644) of beter clean room nodig
Opmerking: De stippellijntjes zoals hier getekend zijn niet conform ISO14644-1 maar geven een werkbare schatting 22-May-12
Kees de Wit
Slide 10 |
De clean room Opties om ISO7 te halen
Turbulent en verticle flow is ISO7 goed haalbaar (is zeker niet laminair) ☺ Goede spoeling ☺ Redelijk geprijsd Cleanliness per werkpositie kan zeer variëren
De ingeblazen lucht moet goed afgevoerd kunnen worden
Houd de return kanalen vrij van obstakels. (Overleg met de clean room bouwer waarde return kanalen kunnen/moeten komen. Vaak kan er in het ontwerp rekening worden gehouden met de posities van de return kanalen)
Laat de clean room karakteriseren om de optimale en zwakke posities te bepalen Zet tafels en rekken liefst 10-15 cm van de wand. Dit verbeterd de spoeling over en onder de tafel
22-May-12
Kees de Wit
Slide 11 |
De Clean Room De opties om ISO5 te halen
Turbulent is ISO5 moeilijk te halen ☺ Goede spoeling Voor ISO 5, zeer prijzig vanwege groot filter oppervlak
Down flow ISO5 ☺ In flow kasten met geperforeerd werkblad goed haalbaar en stabiel (Let op geen gesloten werkblad !) Verrijdbare down flow kabinetten erg variërend resultaat door grote ongecontroleerde lek die makkelijk geïnverteerd kan worden. (Bijvoorbeeld tocht)
Cross flow ☺ In flow kasten goed haalbaar en stabiel te combineren met gesloten werkbladen ☺ Kan ook toegepast worden in clean room vorm tegen vergelijkbare prijzen als turbulent flow Erg gevoelig hoe het proces in gericht wordt Enkel voor kleinere clean rooms
22-May-12
Kees de Wit
Slide 12 |
Crossflow clean room zoals gebouwd voor ASML in Japan
Hoewel de clean room nog niet helemaal gereed was ware de eerste afname tests zeer goed. Let op de flush afwerking van wanden en plafond. 22-May-12
Kees de Wit
Slide 13 |
Reinheid in een clean room
De reinheid in een clean room is niet zo uniform als vaak aangenomen. Dat kan veroorzaakt worden door :
Turbulenties
In horizontaal vlak bij turbulent cleanrooms In vertikaal vlak bij vertical flow clean rooms Hoe hoger de ruimte inblaas hoe kleiner de reinheid variaties in het horizontale vlak.
Processen die deeltjes genereren
Dichter naar de vloer neemt het aantal deeltjes per volume eenheid en hun grootte exponentieel toe
Vuistregel: Plaats daarom producten die gevoelig zijn voor contaminatie niet lager als tafel niveau
Laat de clean room kwalificeren Zonder een kwalificatie rapport (ref. ISO 14644) is een clean room slechts een geventileerde ruimte met filters
22-May-12
Kees de Wit
Slide 14 |
ESD of niet ESD (ESD = Electrostatic discharge)
ESD in de clean room overwegen wanneer : Elektronische componenten gehandeld gaan worden Zeer delicate mechanisch componenten gehandeld gaan worden (Bijvoorbeeld SPF’s, MEM’s etc.) Vanaf ISO klasse 5 en beter Meerkosten voor ESD De clean room zelf is nauwelijks duurder Meubilair hoeft niet duurder te zijn Aanschaf ESD test middelen noodzakelijk Striktere procedures om compliant te blijven Gemeten met een Metriso 2000 Het is af te raden om het helder groene gebied voor ESD gevoelige activiteiten te gebruiken.
22-May-12
Kees de Wit
Slide 15 |
Inrichting
Rekken
Draadrekken
Goede spoeling, vooral voor ISO7 ruimtes Zeer moeilijk te reinigen Nadeel, kleine onderdelen vallen door het gaas heen. Vaak wordt dan een plastic zak over het rooster gelegd. Niet goed Beter is dan het gebruik van lage bakken (bv van de voedsel industrie) In geval van Cross Flow clean rooms zijn massieve bladen de voordeligste oplossing
Tafels Vermijd geplastificeerde spaanplaat Pas op met RVS bladen
Sommige RVS bladen geven zwart af (Passivatie, e-polish) Onveilig bij gebruik van electrische apparaten
Er zijn goede HPL - ESD bladen in de handel verkrijgbaar
Indien combineerbaar, zoveel mogelijk meubilair op wielen Zeer gewenst in verband met clean room reiniging Dit maakt de inrichting flexibel
22-May-12
Kees de Wit
Slide 16 |
Reinigen
Een clean room blijft niet vanzelf schoon Leg de verantwoordelijkheid voor het reinigen bij één persoon Overweeg de reiniging, of een deel daarvan uit te besteden Clean room reiniging is een vak apart Leg je oor te luister bij die gespecialiseerde
bedrijven en delegeer
eventueel de verantwoordelijkheid naar hun
Maak een reinigingsschema en controleer regelmatig Indien
de reiniging deels in eigen beheer, deels uitbesteed is, stem de schema’s goed op elkaar af, zodat geen overbodig werk ontstaat
Gebruik enkel Clean Room schoonmaakmiddelen Gebruik bij voorkeur geen doeken op papier basis Wanneer Vloeren zijn het vuilst. Minimaal eens per dag.
Werk
indien van toepassing van upstream naar downstream (naar de deur toe)
2de op de lijst van stofvangers zijn veelal horizontale vlakken Tafelbladen
: Vóór en na elke nieuwe klus. Bij voorkeur met IPA (VLSI
grade)
22-May-12
Kees de Wit
Slide 17 |
Kleding
Naar mate de gewenste reinheid toeneemt nemen ook de eisen aan de clean room kleding toe In geval enig contact met elektronica mogelijk is, zijn ESD pak, ESD schoenen én ESD handschoenen aan te raden. (Vooral handschoenen wordt wel eens vergeten) Vanaf ISO 5 en beter is ESD kleding nodig om de reinheid te halen
Kleding moet regelmatig verschoond worden ! Afhankelijk van de behoefte Pakken minimaal eens per week Kappen elke dag ( vanwege veel huidschilfers, cross contaminatie etc.) Overweeg ingenaaide of klik-bare mondkappen Sokken of boots elke dag Vergeet ook niet het schoeisel regelmatig te laten reinigen
22-May-12
Kees de Wit
Slide 18 |
Kwalificatie Clean
rooms zonder zichtbaar kwalificatie rapport/certificaat zijn als on-geijkte weegschalen bij de slager. Kwalificatie frequentie
ISO 6, 7 etc. minimaal eens per jaar ISO 5, 4, 3 etc. minimaal twee maal per jaar
Kwalificatie uitvoeren Laten doen door een gespecialiseerd bedrijf Voordeel: Onafhankelijke Nadeel: Minder flexibel
waardering
Zelf doen Eenmalige aanschaf van een Airborne particle counter Jaarlijkse kalibratie van de APC Eigen Personeel op laten leiden (VCCN) In geval van twijfel kan onmiddellijk gecontroleerd worden.
en kennis is immers aanwezig 22-May-12
Kees de Wit
Slide 19 |
De equipment
Kwalificatie Ga iets verder
ISO
beschrijft een redelijke hoeveelheid meetpunten Volgens
de oude norm (1999) : Aantal meetpunten = Wortel van Vloeroppervlak naar boven afgerond Nieuwe norm : zie tabel
Het gevonden aantal meetpunten wordt dan in de regel gelijkelijk over de ruimte verdeeld. Dit kan echter een misleidend beeld geven In veel kleinere clean rooms vinden de kritische processen namelijk langs de wand plaats Het verdiend aanbeveling (zeker bij ingebruikname) een matrix te meten die ± 50 cm van de wanden start zoals voorbeeld volgende pagina Indien
mogelijk nogmaals meten wanneer de clean room in gebruik is. Dan moet hij zijn specificaties op de plaats van handeling ook nog halen
This image cannot currently be display ed.
Meet representatieve lucht volumes Met een 0,1 cfm counter gaat dat dagen kosten 22-May-12
Kees de Wit
Slide 20 |
Voorbeeld van een correcte ISO meting vergeleken met dezelfde situatie matrix meting.
Particle density Gemeten met een Solair 3350 (100 l/min)
Deze matrix methode liet ons zien waar een aantal lekken zaten. Ook is duidelijk zichtbaar waar de clean room het schoonst is. Dit kan met echter niet zijn in het ISO 14644 conforme meetrapport van de Clean Room bouwer (Blauwe vierkantjes) 22-May-12
Kees de Wit
Slide 21 |
Kwalificatie Wat zou in een meetrapport vermeldt moeten worden
Strijklicht en UVA licht test op wanden, vloer en plafond Clean Room klasse en gemeten waarden Filter lektestresultaten
Bij machine bouw, bij voorkeur PSL tests Liever geen DOP test ivm de gebruikte oliën
HEPA filter intreed snelheid van alle filters Uitlaatrooster lucht uittreed snelheid voor elk rooster
Geeft inzicht hoe de stromingen lopen Met deze data kan een evenwicht achteraf altijd weer hersteld worden Met een simpele berekening kan met deze gegevens daadwerkelijke recycle ratio worden berekend Recycle ratio wordt bepaald aan de hand van :
Hoe vervuilend zijn de processen of activiteiten Hoe schoon moet de ruimte (of werkplek) minimaal zijn/blijven.
Overdruk ( Minimaal 3 Pa) In geval van geconditioneerde ruimtes
Relatieve luchtvochtigheid ( Kies kort sample interval bijv. 30 Seconden ) Temperatuur
Indien mogelijk een recovery test
22-May-12
Dit geeft een indruk hoeveel extra marge er overblijft om activiteiten in de clean room toe te voegen Kees de Wit
Slide 22 |
Voorbeeld van een recovery test in een ASML clean room
Dit is een zeer mooi resultaat. In de regel moet meer in de ordegrootte van 30 minuten gedacht worden voordat de base-line waarden weer bereikt worden
22-May-12
Kees de Wit
Slide 23 |
Ik hoop dat ik op een eenvoudige wijze wat zaken op een rijtje heb kunnen zetten Hartelijk bedankt voor uw aandacht
22-May-12
Kees de Wit
Slide 24 |
