Соответствие показателей количества частиц требованиям приемки чистых помещений при одновременных потерях выхода продукции, обусловленных молекулярным загрязнением, — одна из самых дорогостоящих неожиданностей на этапе ввода в эксплуатацию, с которой может столкнуться команда по закупкам. Такая ситуация возникает, когда в запросе предложений (RFQ) указывается только классификация частиц по стандарту ISO 14644-1, поставщики составляют коммерческие предложения с учетом этого, а размеры систем химической фильтрации никогда не рассчитываются, поскольку никто не указал целевую концентрацию загрязняющих веществ в воздухе и не определил категорию загрязнителей. К моменту появления дефектов установленная система фильтрации, возможно, была валидирована лишь с учетом контрольных показателей систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ), обеспечивающих комфорт, а не с учетом требований полупроводникового производства, предполагающих условия, близкие к окружающей среде, и при этом отсутствует готовая к аудиту документация, обосновывающая выбор данной системы. В данной статье рассматривается вопрос о том, как перевести положения двух взаимодополняющих стандартов в четкие формулировки запроса предложений, прежде чем ответственность за химическую фильтрацию по умолчанию перейдет к тому, кого выберет поставщик для интерпретации этих стандартов.

Используйте стандарт SEMI F21 для классификации категорий молекулярных примесей

Первая функция стандарта SEMI F21 в контексте закупок заключается в обеспечении единообразия терминологии. Без единого классификационного словаря становится сложно сравнивать ответы на запросы предложений (RFQ) по химической фильтрации: один поставщик может упоминать «кислотные газы», другой — отдельно указывать диоксид серы и хлористый водород, а третий — описывать ту же проблему под собственным обозначением «фильтрационного качества». Стандарт SEMI F21 предоставляет закупщикам структурированный набор названий категорий загрязняющих веществ, которые соответствуют ожиданиям производственных предприятий и позволяют обеспечить единообразное толкование формулировок технических требований всеми поставщиками.

Рассматривать стандарт SEMI F21 как систему наименования и классификации — это не то же самое, что рассматривать его как обязательное требование к соответствию или пороговое значение производительности. Сам по себе стандарт не устанавливает допустимых пределов концентрации; эти решения по-прежнему зависят от конкретного применения и технологического процесса. Он предоставляет общий терминарий для группировки молекулярных загрязнителей — кислот, оснований, конденсатов, легирующих примесей и окислителей — с тем чтобы в запросе предложений (RFQ) можно было указать, какие категории имеют отношение к условиям технологического процесса, а не оставлять поставщикам возможность выводить их самостоятельно на основе общего обозначения класса чистых помещений.

С точки зрения закупок, пропуск этого этапа приводит к тому, что поставщик, не имеющий четких указаний по категориям, либо по умолчанию предложит стандартные конфигурации с фильтрами HEPA и угольным фильтром, либо запросит разъяснения на поздней стадии подготовки предложения. Любой из этих исходов приводит к задержке согласования объема работ. Указание соответствующих категорий SEMI F21 в техническом задании на запрос предложений превращает выбор химической фильтрации из второстепенного вопроса в четко оговоренный элемент поставки, что также создает основу для привлечения поставщиков к ответственности за достижение задокументированных целей, а не предполагаемых.

Используйте стандарт ISO 14644-8 для формирования оценки ACC

ISO 14644-8:2022 предоставляет основу для оценки концентрации химических веществ в воздухе (ACC) в чистых помещениях, и его наиболее полезная функция в запросе предложений заключается в том, чтобы определить, какой именно процесс оценки должен запланировать поставщик — а не только какое оборудование он предлагает установить. Ссылка на данный стандарт в запросе предложений указывает на то, что мониторинг концентрации химических веществ, методика отбора проб и документирование результатов входят в объем работ, а не являются дополнительными элементами, которые будут рассмотрены во время ввода в эксплуатацию, если на это хватит времени.

Важно помнить, что стандарт ISO 14644-8 не определяет автоматически, какой уровень концентрации является приемлемым для конкретного технологического процесса. Он устанавливает рамки того, как следует оценивать эту концентрацию — метод измерения, логику выбора точек отбора проб, соображения относительно частоты измерений, а также условия, при которых результаты являются значимыми. Когда в запросе предложений (RFQ) поставщикам предлагается сослаться на стандарт ISO 14644-8 в своём плане оценки ACC, вопрос сменяется с “предлагаете ли вы химическую фильтрацию?” на “можете ли вы определить, измерить и задокументировать контроль химического загрязнения в соответствии с признанной системой оценки?”.”

Оценка ACC не является разовым приемочным испытанием. Такое формулирование в критериях приемки приводит к появлению пробела: поставщик может продемонстрировать приемлемую концентрацию при вводе в эксплуатацию в условиях контролируемой загрузки и технологического процесса, в то время как фактические периоды воздействия во время производственных смен приводят к эффектам, связанным с кумулятивной дозой, которые данные ввода в эксплуатацию никогда не фиксировали. В запросе предложений (RFQ) следует попросить поставщиков разъяснить, как предлагаемый ими подход к оценке ACC учитывает как пределы мгновенной концентрации, так и условия воздействия, имеющие отношение к чувствительным этапам технологического процесса, входящим в сферу применения.

Преобразование языка AMC в поля запроса предложений (RFQ)

Большинство эффектов AMC, имеющих значение для современных технологических сред, зависят от дозы облучения. Даже следовые концентрации, которые в течение кратковременного отклонения остаются ниже порога повреждения, могут оказать значительное влияние на выход продукции, если они накапливаются в течение всего времени воздействия на чувствительном этапе технологического процесса. Это означает, что одного лишь указания предельной концентрации недостаточно, если в запросе на предложение (RFQ) не содержится требование к поставщику учесть интервалы воздействия, допущения о заполняемости помещений и параметры технологического графика, которые влияют на совокупную дозу облучения.

Допущения относительно источников AMC с учетом конкретного местоположения представляют собой вторую переменную, которую покупатели часто упускают из виду. Состав наружного воздуха существенно различается в городских, прибрежных и сельскохозяйственных условиях, и именно это различие определяет выбор фильтрующих материалов — а не только количество фильтров. Поставщик не может правильно подобрать химическую фильтрацию, не зная, что является основной проблемой в наружном воздухе: озон и NOx от городского дорожного движения, галогениды из прибрежного водозабора или аммиак и амины из сельскохозяйственной среды. Процессные выбросы и перекрёстное загрязнение от соседних производств добавляют ещё больше переменных, которые может определить только покупатель. Каждый из этих факторов влияет на ответственность поставщика: если покупатель указывает исходные допущения, поставщик несёт ответственность за эффективность фильтрации в соответствии с ними. Если покупатель их упускает, поставщик может поставить систему, технически соответствующую требованиям, но функционально неадекватную, и обосновать свой выбор, ссылаясь на предоставленное техническое задание.

В приведенной ниже таблице представлены источники AMC с указанием типичных загрязняющих веществ и пояснений к запросу предложений (RFQ), благодаря которым каждый источник становится входящим компонентом, входящим в сферу ответственности поставщика.

Уточнение вопроса об ответственности за отбор проб в запросе предложений (RFQ) позволяет устранить наиболее распространённый пробел в системе подотчётности. Если ни покупатель, ни поставщик явно не взяли на себя ответственность за регулярный отбор проб ACC, то, как правило, это не происходит до тех пор, пока проблема с выходом продукции не вынудит заняться этим вопросом — и в этот момент отсутствие исходных данных значительно затрудняет анализ первопричин. В случае чистых помещений, где химическое загрязнение представляет собой реальный технологический риск, стоит заранее проанализировать выбор стратегии мониторинга: ресурсы по выбор системы мониторинга окружающей среды может дать представление о том, как в запросе предложений (RFQ) определяются рамки мониторинга и требования к калибровке приборов в совокупности с целями AMC.

Избегайте ответов поставщиков, содержащих только перечень деталей

Ответ поставщика, в котором рассматриваются только класс частиц по стандарту ISO, эффективность фильтра HEPA и равномерность воздушного потока, не является неполным ответом на запрос предложений, в котором запрашивались именно эти параметры. Причина неудачи в процессе закупок лежит в более ранней стадии: когда в техническом задании не указаны категории AMC, требования к оценке ACC или исходные допущения, поставщики предоставляют предложения в соответствии с тем, что от них требовали. Риск заключается в том, что оборудование для контроля частиц проходит приемочные испытания, система фильтрации считается готовой, а химическое загрязнение накапливается незаметно.

Следует обратить внимание на следующую тенденцию: фильтры, изначально предназначенные для коммерческих систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), появляются в предложениях по оборудованию чистых помещений для производства полупроводников без документации, подтверждающей их эффективность в отношении целевых молекулярных соединений при концентрациях, близких к атмосферным. Такое поведение не является типичным для всех поставщиков, однако оно представляет собой задокументированный риск при закупках, когда фильтрация AMC рассматривается как стандартная позиция в заказе, выбираемая исключительно по цене. Фильтр, который адекватно работает в условиях вентиляционных систем зданий, может не обеспечить требуемую эффективность удаления или стабильность, необходимые для чувствительного технологического процесса производства полупроводниковых пластин, и без данных испытаний, соотнесённых с конкретными видами AMC, входящими в сферу применения, отсутствует инженерное обоснование для его принятия.

Структура запроса предложений, позволяющая избежать этой ситуации, проста: необходимо указать категории AMC, сослаться на стандарт ISO 14644-8 в качестве основы для оценки и прямо запросить результаты испытаний с указанием конкретных видов загрязняющих частиц. Поставщики, способные выполнить это требование, подготовят соответствующие предложения. Те, кто не сможет этого сделать, либо оговорят ограничения в своих предложениях, либо представят документацию, касающуюся исключительно частиц, что позволит выявить несоответствие ещё на этапе подготовки предложений, а не при вводе в эксплуатацию.

Документация, необходимая для приемки по химической чистоте

Когда стоимость является основным критерием при выборе системы химической фильтрации, в результате, как правило, размеры системы рассчитываются на основе общих данных о производительности, а не на основе подтвержденной эффективности удаления загрязнений при тех уровнях концентрации и тех видах загрязняющих веществ, которые фактически присутствуют в технологическом процессе. Такой компромисс оправдан только в том случае, если заказчик четко задокументировал риск и определил альтернативный подход к мониторингу или снижению риска. Без такой документации решение о закупке будет трудно обосновать в ходе аудита или расследования по вопросам выхода готовой продукции, поскольку критерии выбора не могут быть привязаны к инженерным данным, относящимся конкретно к данному применению.

Требование к документации, которое наиболее явно перекладывает ответственность на поставщика, заключается в привязке протоколов испытаний, сертификатов калибровки и схем архитектуры системы к стандарту ISO 14644-8 или SEMI F21, а не к внутренним показателям поставщика. Собственные оценки эксплуатационных характеристик сами по себе не являются недействительными, но их невозможно независимо проверить на соответствие признанному стандарту, что создает риск возникновения споров при приемке. Если в протоколе испытаний поставщика упоминается только его внутренний протокол испытаний, а критерии приемки заказчика ссылаются на стандарт ISO 14644-8, то основания для приемки остаются неопределенными до тех пор, пока кто-либо не устранит этот разрыв — как правило, уже после установки системы.

Сертификаты калибровки, относящиеся к приборам мониторинга AMC, зачастую являются тем элементом документации, который чаще всего отсутствует при приемке. Поставщики, имеющие опыт работы с системами контроля расхода воздуха и количества частиц, могут не располагать стандартной процедурой ведения документации по калибровке приборов, предназначенных специально для мониторинга концентрации химических веществ. Указание этого требования в запросе предложений (RFQ) — а не во время заводских приемочных испытаний (FAT) — дает поставщикам время включить его в объем работ и позволяет избежать задержки ввода в эксплуатацию из-за отсутствия записей о калибровке оборудования, которое уже было установлено и протестировано исключительно на эффективность улавливания частиц.

Самый конкретный вывод из данной формулировки заключается в том, что стандарты SEMI F21 и ISO 14644-8 обеспечивают защиту выхода продукции только в том случае, если они указаны в запросе предложений (RFQ) в качестве активных требований спецификации, а не в контрольном списке для ввода в эксплуатацию в качестве последующих ссылок. Разница между чистой комнатой, прошедшей приемочную проверку на содержание частиц, и той, в которой химическое загрязнение действительно контролируется в соответствии со стандартом, значимым для технологического процесса, почти полностью определяется тем, что заказчик указал в техническом задании до того, как поставщики приступили к подготовке предложений.

Перед размещением запроса предложений (RFQ), в котором выход продукции зависит от химической чистоты, убедитесь, что в документе категории загрязнений обозначены в соответствии с терминологией SEMI F21, в качестве основы для оценки ACC указан стандарт ISO 14644-8, изложены допущения об источниках загрязнения, характерные для конкретного местоположения, с учетом которых поставщики должны разрабатывать свои решения, а также четко распределена ответственность за отбор проб и калибровку приборов. Эти пункты не требуют от заказчика заранее иметь ответы на все вопросы — они требуют, чтобы заказчик включил эти вопросы в объем работ поставщика, поскольку именно с этого должна начинаться ответственность за химическую фильтрацию.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Наша чистая комната предназначена для сборки медицинского оборудования, а не для производства полупроводников. Применимы ли к нам рекомендации по запросу предложений (RFQ) от AMC, приведенные в этой статье?
A: Только в том случае, если химическое загрязнение непосредственно угрожает качеству вашей продукции. В большинстве чистых помещений для сборки медицинских изделий применяются требования по контролю частиц в соответствии с ISO 14644‑1, и добавление категорий SEMI F21 или требований к оценке по ISO 14644‑8 в запрос предложений приведет к ненужному расширению объема работ и увеличению затрат без наличия риска, связанного с AMC для конкретного технологического процесса. Применяйте этот подход только в тех средах, где дефекты на молекулярном уровне (например, коррозия, загрязнение тонкой пленкой или интерференция адгезивов) являются известным видом отказов.

Вопрос: После того как я добавил категории AMC и критерии оценки ACC в запрос предложений, какие данные в предложении поставщика подтверждают, что он способен выполнить эту работу?
A: Обратите внимание на протоколы испытаний фильтров, в которых указана эффективность удаления целевых молекулярных соединений при концентрациях, соответствующих вашим условиям испытаний, приближенным к реальным рабочим условиям, а также на сертификаты калибровки приборов, предназначенных для измерения этих соединений, и письменный план оценки ACC, в котором описаны места отбора проб, частота отбора и критерии приемлемости в соответствии с ISO 14644-8. Предложение, содержащее только данные о характеристиках фильтров HEPA или схемы воздушных потоков, не учитывает химическую чистоту и должно рассматриваться как неполное.

Вопрос: При каком технологическом узле или чувствительности технологического процесса необходимо выйти за рамки категорийной классификации SEMI F21 и указать точные предельные концентрации из IRDS?
A: Для зрелых технологических узлов (например, ≥28 нм) и общих операций в чистых помещениях для определения объема химической фильтрации может быть достаточно указания соответствующих категорий стандарта SEMI F21 — кислоты, основания, конденсирующиеся вещества. При переходе к узелкам передового уровня (менее 10 нм) или процессам с известными механизмами дефектов, чувствительными к дозе, необходимо дополнить указание категорий количественными пределами концентрации и ограничениями по окнам воздействия, как правило, взятыми из таблиц IRDS или предоставленными вашей командой по интеграции процессов, поскольку контроль на уровне категорий сам по себе не предотвратит накопление повреждений.

Вопрос: Какие стандарты испытаний фильтров следует предъявлять, чтобы убедиться, что данные об эффективности химических фильтров действительно имеют значение для контроля AMC?
A: Запрашивайте данные о производительности, привязанные к стандартам испытаний для конкретных применений, а не общие номинальные показатели систем ОВКВ. Для газофазных фильтрующих материалов в качестве общего ориентира служат протоколы испытаний по стандарту ISO 10121-1/-2; для полноразмерных установленных фильтров широко используется стандарт ASHRAE 145.2. Ключевым требованием является то, чтобы испытательный газ, концентрация на входе и линейная скорость потока отражали реальные условия загрязнения воздуха (AMC) на вашем производстве; поэтому протокол, в котором указана только эффективность удаления при высоких концентрациях загрязняющих веществ, типичных для испытаний систем климатического оборудования в помещениях общего пользования, не подтверждает пригодность фильтра для использования в полупроводниковой промышленности.

Вопрос: Стоит ли в запросе предложений для фармацевтической чистой комнаты ссылаться на стандарты SEMI F21 и ISO 14644-8, учитывая дополнительные усилия, которые это потребует от поставщика, или достаточно указать классификацию частиц?
A: В большинстве фармацевтических применений основное внимание в нормативных требованиях уделяется чистоте от частиц в соответствии со стандартом ISO 14644‑1, а категории загрязнений, предусмотренные стандартом SEMI F21, не в полной мере учитывают специфические для фармацевтической отрасли проблемы, такие как пары дезинфицирующих средств, перекрестное загрязнение активными соединениями или остатки растворителей. Если у вас имеется четко определенный риск химического загрязнения, угрожающий стабильности продукта или безопасности персонала, внедрение системы оценки по стандарту ISO 14644‑8 может помочь структурировать мониторинг и документацию, однако вам, скорее всего, придется заменить категории стандарта SEMI F21, ориентированные на полупроводниковую промышленность, на индивидуальный перечень соединений, характерных для конкретного технологического процесса. Для стандартного нестерильного производства дополнительная сложность при составлении запросов на предложения (RFQ) редко оправдывается.