ISO 14644-13:2017
(Main)Cleanrooms and associated controlled environments — Part 13: Cleaning of surfaces to achieve defined levels of cleanliness in terms of particle and chemical classifications
Cleanrooms and associated controlled environments — Part 13: Cleaning of surfaces to achieve defined levels of cleanliness in terms of particle and chemical classifications
ISO 14644-13:2017 gives guidelines for cleaning to a specified degree on cleanroom surfaces, surfaces of equipment in a cleanroom and surfaces of materials in a cleanroom. Under consideration are all surfaces (external or internal) that are of interest. It provides guidance on the assessment of cleaning methods for achieving the required surface cleanliness by particle concentration (SCP) and surface cleanliness by chemical concentration (SCC) classes and which techniques should be considered to achieve these specified levels. The appropriateness of cleaning techniques will make reference to the cleanliness classes and associated test methods found in ISO 14644‑9 and ISO 14644‑10. The following matters of general guidance will be provided: - expected surface cleanliness levels; - suitability of cleaning methods; - compatibility of surfaces with the cleaning technique; - assessment of cleaning appropriateness. The following will be excluded from this document: - classification of cleaning methods; - product produced within a cleanroom; - specific surface-related cleaning methods; - detailed description of cleaning mechanisms, methods and procedures of various cleaning methods; - detailed material characteristics; - description of damage mechanisms by cleaning processes and time-dependent effects; - references to interactive bonding forces between contaminants and surfaces or generation processes that are usually time-dependent and process-dependent; - other characteristics of particles such as electrostatic charge, ionic charges, etc.; - chemical reactions between molecular contaminants and surfaces; - microbiological aspects of surface cleanliness; - radioactive aspects of contamination; - health and safety considerations; - environmental aspects such as waste disposal, emissions, etc.; - selection and use of statistical methods.
Salles propres et environnements maîtrisés apparentés — Partie 13: Nettoyage des surfaces afin d'obtenir des niveaux de propreté par rapport aux classifications particulaire et chimique
ISO 14644-13:2017 donne des lignes directrices concernant le nettoyage, jusqu'à atteindre un degré de nettoyage spécifié, des surfaces d'une salle propre ainsi que des surfaces des équipements et des matériaux contenus dans une salle propre. Toutes les surfaces d'intérêt (internes ou externes) sont concernées par le présent document. Il fournit des préconisations concernant l'évaluation des méthodes de nettoyage en vue d'obtenir les classes exigées de propreté particulaire des surfaces (SCP) et de propreté chimique des surfaces (SCC) ainsi que les techniques qu'il convient d'utiliser pour atteindre ces niveaux spécifiés. L'adéquation des techniques de nettoyage fera référence aux classes de propreté et aux méthodes d'essai associées disponibles dans l'ISO 14644‑9 et l'ISO 14644‑10. Les préconisations générales porteront sur les questions suivantes: - niveaux de propreté des surfaces souhaités; - pertinence des méthodes de nettoyage; - compatibilité des surfaces avec la technique de nettoyage; - évaluation de l'adéquation du nettoyage. Les points suivants ne seront pas traités dans le présent document: - classification des méthodes de nettoyage; - produits fabriqués dans une salle propre; - méthodes de nettoyage spécifiques en lien avec une surface; - description détaillée des mécanismes de nettoyage, méthodes et modes opératoires de diverses méthodes de nettoyage; - caractéristiques détaillées des matériaux; - description des mécanismes de détérioration dus aux procédés de nettoyage et effets dans le temps; - références aux forces de liaison entre les contaminants et les surfaces, ou aux processus de génération qui dépendent généralement du temps et du procédé; - autres caractéristiques des particules, telles que la charge électrostatique, les charges ioniques, etc.; - réactions chimiques entre les contaminants moléculaires et les surfaces; - aspects microbiologiques de la propreté des surfaces; - aspects radioactifs de la contamination; - considérations relatives à la santé et la sécurité; - aspects environnementaux tels que l'élimination des déchets, les émissions, etc.; - sélection et utilisation de méthodes statistiques.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14644-13
First edition
2017-06
Cleanrooms and associated controlled
environments —
Part 13:
Cleaning of surfaces to achieve defined
levels of cleanliness in terms of
particle and chemical classifications
Salles propres et environnements maîtrisés apparentés —
Partie 13: Nettoyage des surfaces afin d’obtenir des niveaux de
propreté par rapport aux classifications particulaire et chimique
Reference number
©
ISO 2017
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ii © ISO 2017 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 2
4 General methodology . 3
4.1 Overview . 3
4.2 Methodology . 4
5 Object description . 6
6 Cleanliness specifications . 7
7 Determination of initial contamination level . 7
7.1 General . 7
7.2 Determination of initial contamination level with respect to particle concentration . 7
7.3 Determination of initial contamination level with respect to chemical concentration. 7
8 Other requirements . 8
9 Selection of a cleaning methodology . 8
9.1 Selection procedure . 8
9.2 Cleaning methodologies . 8
9.2.1 Cleaning method . 8
9.2.2 Categories of cleaning techniques . 8
9.3 Cleaning process . 9
10 Material compatibility check . 9
11 Cleaning validation .10
11.1 General .10
11.2 Cleaning efficiency .11
11.2.1 Evaluation .11
11.2.2 Cleaning efficiency with respect to particle concentration .11
11.2.3 Cleaning efficiency with respect to chemical contamination .12
11.3 Cleaning appropriateness .13
11.3.1 Assessment .13
11.3.2 Cleaning appropriateness with respect to particle concentration .13
11.3.3 Cleaning appropriateness with respect to chemical concentration .14
12 Measurement methods .15
12.1 General .15
12.2 Direct measurement methods .15
12.2.1 General.15
12.2.2 Direct measurement methods with respect to SCP .16
12.2.3 Direct measurement methods with respect to SCC .16
12.3 Indirect measurement methods .16
12.3.1 General.16
12.3.2 Indirect measurement methods with respect to SCP .16
12.3.3 Indirect measurement methods with respect to SCC .17
13 Documentation .17
Annex A (informative) Aspects of cleaning .18
Annex B (informative) Cleaning methods .19
Annex C (informative) Material compatibility with cleaning agents .27
Annex D (informative) Cleanliness measurement .29
Bibliography .34
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: w w w . i s o .org/ iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 209, Cleanrooms and associated controlled
environments.
A list of all parts in the ISO 14644 series can be found on the ISO website.
Introduction
The term surface refers to the interface between two phases. For the purpose of this document, the
surface is a solid. A “clean surface” is where one or more of the contamination categories (particles,
chemical) are under control due to cleaning/decontamination. The degree of cleanliness is specified
in the corresponding surface cleanliness classifications (see ISO 14644-9 and ISO 14644-10). Different
cleaning methods are necessary depending on the degree of cleanliness (cleanliness class) required.
This document gives guidance on the selection of cleaning methods to achieve specified cleanliness
levels. For the selection procedure, the aspects of surface description, cleanliness specifications, types
of contamination, cleaning techniques, material compatibility, and assessment methodology are taken
into consideration. Most of the methods are suitable for removal of more than one contamination
category at the same time; therefore, a common standard for the selection of a cleaning method for both
particles, as well as chemical contamination, is needed.
vi © ISO 2017 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 14644-13:2017(E)
Cleanrooms and associated controlled environments —
Part 13:
Cleaning of surfaces to achieve defined levels of cleanliness
in terms of particle and chemical classifications
1 Scope
This document gives guidelines for cleaning to a specified degree on cleanroom surfaces, surfaces of
equipment in a cleanroom and surfaces of materials in a cleanroom. Under consideration are all surfaces
(external or internal) that are of interest. It provides guidance on the assessment of cleaning methods
for achieving the required surface cleanliness by particle concentration (SCP) and surface cleanliness
by chemical concentration (SCC) classes and which techniques should be considered to achieve these
specified levels.
The appropriateness of cleaning techniques will make reference to the cleanliness classes and
associated test methods found in ISO 14644-9 and ISO 14644-10.
The following matters of general guidance will be provided:
— expected surface cleanliness levels;
— suitability of cleaning methods;
— compatibility of surfaces with the cleaning technique;
— assessment of cleaning appropriateness.
The following will be excluded from this document:
— classification of cleaning methods;
— product produced within a cleanroom;
— specific surface-related cleaning methods;
— detailed description of cleaning mechanisms, methods and procedures of various cleaning methods;
— detailed material characteristics;
— description of damage mechanisms by cleaning processes and time-dependent effects;
— references to interactive bonding forces between contaminants and surfaces or generation processes
that are usually time-dependent and process-dependent;
— other characteristics of particles such as electrostatic charge, ionic charges, etc.;
— chemical reactions between molecular contaminants and surfaces;
— microbiological aspects of surface cleanliness;
— radioactive aspects of contamination;
— health and safety considerations;
— environmental aspects such as waste disposal, emissions, etc.;
— selection and use of statistical methods.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 14644-8, Cleanrooms and associated controlled environments — Part 8: Classification of air cleanliness
by chemical concentration (ACC)
ISO 14644-9, Cleanrooms and associated controlled environments — Part 9: Classification of surface
cleanliness by particle concentration
ISO 14644-10, Cleanrooms and associated controlled environments — Part 10: Classification of surface
cleanliness by chemical concentration
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 14644-9, ISO 14644-10 and
the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
3.1
cleanliness
condition of a solid surface where the amount of contamination (3.4) (particle,
chemical) is controlled to a specific level
3.2
cleaning appropriateness
relation between the required cleanliness (3.1) and the accomplished cleanliness under controlled
conditions
Note 1 to entry: In some languages, the term cleaning efficacy is used to indicate cleaning appropriateness.
Note 2 to entry: In case of real operational conditions or monitoring, the term cleaning effectiveness is used.
3.3
cleaning efficiency
fraction of specific contaminants removed from a surface by a cleaning process
Note 1 to entry: The fraction is determined by the accomplished surface cleanliness in respect to the initial
surface cleanliness.
3.4
contamination
unwanted matter in an undesirable location
3.5
particle
minute piece of matter with defined physical boundaries
[SOURCE: ISO 14644-1:2015, 3.2.1]
2 © ISO 2017 – All rights reserved
3.6
particle contamination
particles (3.5) having the potential to affect the process, the product, the personnel or the facilities
3.7
particle size
diameter of a sphere that produces a response, by a given particle-sizing instrument, that is equivalent
to the response produced by the particle (3.5) being measured
4 General methodology
4.1 Overview
Multiple aspects need to be considered for cleaning. Figure 1 provides an overview of the factors that
contribute to the suitability of cleaning methods to achieve a defined level of surface cleanliness. For
more details, see Annex A.
Key
+ more details in Figure A.1
Figure 1 — Overview of cleaning aspects (non-exhaustive)
4.2 Methodology
Appropriateness of a cleaning technique for an application depends on many factors. For complex
objects, it is advised to follow the sequence described in this clause and in the decision tree (see
Figure 2). By using this procedure, it can be assured that all important issues are covered. For simple
objects or surfaces, deviations from the sequence are allowable, as long as the critical information is
documented.
The approach starts with describing the object that has to be cleaned. The description should cover,
among others, composition of materials, chemical characteristics, surface finish and shape factors like
geometrical complexity and size (step 1). In the second step, the objective of the cleaning procedure
is to be specified in terms of the desired cleanliness of the object. To have a starting point, the initial
contamination level should be assessed (step 3) and other requirements shall be listed (step 4). Based
on type of contaminants and the required removal efficiency, a cleaning technique or a combination of
techniques can be selected (step 5). The cleaning methodology shall be checked against the materials
from the first step in order to avoid material compatibility issues (step 6). At the last step, a validation
method shall be carried out (step 7). The validation shall at least comprise methods for determination of
the cleaning performance and material compatibility. The performance of the cleaning shall be checked
against the specification.
4 © ISO 2017 – All rights reserved
Figure 2 — Decision tree
5 Object description
In the object description, the following aspects shall be considered.
Physical properties of the object:
— physical dimensions;
— form/shape/complexity of the object;
— critical surfaces.
A general description of the object shall be given. Size, shape, complexity and identification of the
critical surfaces set many boundary conditions for a cleaning method.
Surface(s):
— material composition of the object surface(s);
— complexity;
— materials/critical materials (sensitive to cleaning agents);
— thin/atomic surface layers (e.g. protective layers);
— other physical properties (e.g. electrostatic).
The composition of the object could be simple (one or more similar material(s)) or a system consisting
of a range of different materials (e.g. metal/plastic/glass composition). Each individual material
should be taken into account when choosing a cleaning method. Some combinations of materials can
be very difficult to clean as one cleaning method may be suitable for one material but not the other.
The selection of the cleaning method shall be the best compromise between minimal damage of the
materials at maximum cleaning efficiency.
Chemical properties of the surface(s):
— chemical composition;
— state of the surface (hydrophobic, hydrophilic, lypophobic, lipophilic, etc.);
— energetic state of the surface (zeta potential).
Physical and chemical properties of a surface have a large influence on the choice of a cleaning method.
Choice of a method shall take into account all involved materials/chemical composition of the surface(s)
and the combination of materials undergoing cleaning.
The activity of the surface is determined by the chemical configuration of the final atomic layer. This is
an important parameter in determining the choice of method. These layers may be hydrophilic (water
wettable-lipophobic) or hydrophobic (water repellent but oil-wettable-lipophilic). The cleaning method
used can influence the surface activity. The surface activity also influences the electrostatic properties
of a material — a hydrophilic surface will have fewer tendencies to electrically charge.
Morphology:
Cleaning is influenced by the morphological aspects of a surface such as shape, size, structure, surface
roughness or porosity. Morphological aspects may further complicate cleaning due to the accessibility
of the surfaces to be cleaned and to the retention of cleaning agents and materials used for cleaning.
Object specific requirements:
— intended use of the object;
6 © ISO 2017 – All rights reserved
— environmental conditions, both pre- and post-cleaning;
— critical surfaces — surfaces with either high importance in the application or sensitive to cleaning.
6 Cleanliness specifications
The rationale of determining appropriateness of the cleaning method should include the contaminants
of concern, as well as acceptable levels of contamination for the application.
The required cleanliness shall be specified in terms of particle concentration according to ISO 14644-9
and/or in terms of the concentration of a specific group of chemicals according to ISO 14644-10.
The specification of the targeted cleanliness class can be determined in various ways:
— cleanliness class required by customer;
— common cleanliness class required for similar objects;
— by performing an analysis on the impact of contamination of the surface in the (future) function of
a product or process where the cleaned surface will be used;
— by performing tests or simulations with various cleanliness classes of the considered surface and/or;
— by performing an analysis of the contamination that caused failure or quality loss.
7 Determination of initial contamination level
7.1 General
To select the cleaning procedure for achieving a required surface cleanliness level, the initial surface
cleanliness shall be established. The initial surface cleanliness by chemical and/or particle concentration
shall be determined for the surfaces of interest. This can be determined qualitatively or quantitatively.
Qualitative evaluation is a non-numerical assessment (e.g. a visual inspection).
Where the quantitative surface cleanliness is determined, it can be related to the efficiency of the
cleaning procedure in respect to the required surface cleanliness by particle concentration and/or
chemical concentration. The quantified contamination (particle and/or chemical) shall be related to the
area of the representative surface. This evaluation allows determination of the initial cleanliness class.
7.2 Determination of initial contamination level with respect to particle concentration
The initial surface cleanliness by particle concentration shall be determined for the different surfaces.
Depending on the required cleanliness class, a qualitative assessment of the initial cleanliness level
may be sufficient. For quantitative assessment, the number and size of particles shall be characterized
by a measurement method as described in Clause 12. The surface cleanliness classification as outlined
in ISO 14644-9 shall be applied.
The quantified particle concentration shall be related to the area of the representative surface. This
evaluation allows determination of the initial cleanliness class.
7.3 Determination of initial contamination level with respect to chemical concentration
The initial surface cleanliness by chemical concentration shall be determined for the different surfaces.
Depending on the specific application, a qualitative assessment (e.g. water break test) of the initial
cleanliness level might be sufficient. For quantitative assessment of the mass and nature of the chemical
contaminants, a measurement technique according to Clause 12 and ISO 14644-10 shall be applicable.
The quantified chemical contamination shall be related to the area of the representative surface. This
evaluation allows determination of the initial cleanliness class.
8 Other requirements
In addition to requirements for cleaning appropriateness and product integrity, many other elements
influence the applicability of the cleaning method. In step 5 of the decision tree (see Figure 2), these
other aspects shall be listed and requirements shall be defined. The contents of these requirements are
strongly related to the object or surface and its application.
Typical examples for other requirements are time available for cleaning, number of items that
will be cleaned, available footprint, waste, investment and labour costs, level of operator skill and
environmental aspects.
9 Selection of a cleaning methodology
9.1 Selection procedure
Requirements for cleaning are defined in Clause 5 to Clause 8. These requirements shall be considered
during the selection process for the cleaning methodology to ensure the greatest uniformity between
the requirements and the method.
The final decision of the choice of cleaning methodology shall be based on a combination of all aspects to
find the technically and financially optimal, most efficient solution. The customer, the clean technology
supplier and the process owner of the surface/object/component to be cleaned should be involved in
this selection process. The decision optimizes the various parameters and shall assure specified surface
quality. Table B.1 and Table B.2 can aid the selection process.
9.2 Cleaning methodologies
9.2.1 Cleaning method
A cleaning methodology consists of a cleaning technique (e.g. wiping, plasma cleaning and ultrasonic
cleaning) and a cleaning process. The cleaning process is linked to the cleaning techniques and involves
the amount of mechanical energy, chemical energy, temperature and process time. By using a balanced
combination of these four process parameters, the optimum cleaning result can be achieved. Final
cleanliness can be limited by substrate damage and/or selection criteria defined in Clause 8.
The required cleanliness level and the initial cleanliness level in particle and/or chemical concentration
lead to a selection of cleaning methods. In case the initial cleanliness class is high and the required
cleanliness class is low, a combination of methods may be required.
9.2.2 Categories of cleaning techniques
The cleaning techniques can be divided depending on the major cleaning mechanism into physical and
chemical cleaning which additionally could be divided into wet and dry cleaning techniques. Whether
a process is categorized as physical/chemical or as wet/dry depends on the dominant mechanism used
for the cleaning. A non-exhaustive list of physical cleaning techniques can be found in B.2 (mechanical
cleaning), B.3 (fluidic cleaning), and B.4 (blasting cleaning techniques). A list of chemical cleaning
techniques can be found in B.5 (chemical cleaning). References to the categories of cleaning techniques
are given in Table 1.
8 © ISO 2017 – All rights reserved
Table 1 — Categorization of cleaning techniques as described in Annex B
Cleaning technique Physical Chemical
Dry B.2, B.4 dry B.5 dry
Wet B.3, B.4 wet B.5 wet
The numbers refer to subclauses within Annex B that provide a brief description of the major cleaning
techniques.
Table B.1 and Table B.2 support the choice of an appropriate cleaning technique (physical/chemical)
that fulfils the cleanliness specifications. With the help of feasibility tests on material compatibility (see
Clause 10) and empirical values/evaluation, the best suitable technique shall be chosen for validation
(see Clause 11).
9.3 Cleaning process
In Table B.1 and Table B.2, an overview is given on the working ranges for different cleaning
techniques. In these ranges, optimum process conditions are assumed. Since material properties and
other requirements might force use of less than optimal conditions, the actual cleaning efficiency
and appropriateness might be lower. The process settings shall be defined either by an experimental
investigation or from experience.
10 Material compatibility check
The compatibility of materials with cleaning agents shall be considered. These cleaning agents (e.g.
chemicals, solvents, high pressure gas or liquid) shall be selected with respect to their compatibility with
the materials or items to be cleaned and their efficiency in removing different kinds of contaminants:
particle or chemical contaminants.
Detrimental effects on surfaces can be caused by the cleaning agents and/or the cleaning technique.
The chemical nature of the materials of the surface — individually or in combination depending on the
composition of the surface — should be evaluated technically.
The following describes such direct, indirect and long duration effects.
— Direct effects are changes of intrinsic material properties (physical and/or chemical) as a
consequence of the interaction with a process parameter from the cleaning technique: chemical
nature of a solvent, time of exposure and temperature.
EXAMPLE 1 The change of the chemical surface structure may strongly change the physical
behaviour. Change of the hydrophilic character of the last atomic layer to hydrophobic through the cleaning
process may change the physical behaviour of the cleaned surface, i.e. wettability and electrostatic charge.
Hydrophobic surface is not wettable and is easily charged which may attract particles.
EXAMPLE 2 Change in surface roughness.
— Indirect effects can be caused by different physical-chemical mechanisms as a consequence of
secondary interactions (e.g. chemical reactions with specific compounds of the substrate) or as an
interaction with a non-process parameter (post-degradation or oxidation by O of air, deposits of
residues as a new contamination).
NOTE An indirect effect might not be observed immediately.
— Long duration effects result from a slow process (e.g. induced corrosion from chemical conversion
after chemical cleaning, ageing and weakening).
Annex C gives an overview of compatibility with chemical solvents; it is a non-exhaustive list. In the
case of a lack of information for a specific cleaning solvent, the chemical resistance of the material shall
be assessed through an appropriate test.
11 Cleaning validation
11.1 General
To assess the suitability of a selected cleaning procedure, the cleaning efficiency and the cleaning
appropriateness should be considered.
For the validation of a cleaning process to reach the required surface cleanliness with respect to
particle concentration and/or chemical concentration, the achieved surface cleanliness SCP and/or SCC
levels should be determined.
Other performance-related aspects, such as repeatability, reproducibility and operator influences,
shall also be considered. In Clause 8, a set of requirements are defined that are not related to cleaning
performance. Although these requirements are taken into account during the selection of the cleaning
method, the validation process shall verify that these requirements are fulfilled.
Figure 3 and Figure 4 are depictions of the terms cleaning efficiency and cleaning appropriateness.
Cleaning efficiency = 1 − final cleanliness level/initial cleanliness level (expressed as a percentage)
Cleaning appropriateness = required cleanliness level/final cleanliness level
Figure 3 — Example for a method with low cleaning efficiency leading to unsuitable cleaning
appropriateness
Figure 4 — Example for a method with high cleaning efficiency leading to suitable cleaning
appropriateness
10 © ISO 2017 – All rights reserved
11.2 Cleaning efficiency
11.2.1 Evaluation
For evaluation of the cleaning efficiency, the initial surface cleanliness level and final cleanliness level
shall be determined.
11.2.2 Cleaning efficiency with respect to particle concentration
The cleaning efficiency is calculated by Formula (1):
fin
C
SCP;D
C =−1 (1)
eff
ini
C
SCP;D
where
D is the particle size, in micrometres (µm);
is the initial surface concentration, in particles per square metre of surface, of particles that
ini
C
SCP;D
are equal to or larger than the considered particle size D in µm;
is the final surface concentration, in particles per square metre of surface, of particles that
fin
C
SCP;D
are equal to or larger than the considered particle size D in µm.
In accordance with ISO 14644-9, the relation with the surface cleanliness class is given by Formula (2):
SCP;N
Ck= (2)
SCP;D
D
where
C is the maximum permitted total surface concentration, in particles per square metre of
SCP;D
surface, of particles that are equal to or larger than the considered particle size;
SCP;N is the SCP classification number;
D is the considered particle size, in micrometres;
k is the constant 1, in micrometres.
Combining Formula (1) and Formula (2) gives the cleaning efficiency in terms of SCP, in Formula (3):
SCP;N
fin
k
SCP;N
fin
SCP;NN− SCP;
()
D
finini
C =−1 = 1− = 11− 0 (3)
eff
SCP;N SCP;N
ini ini
k
D
where
D is the particle size, in micrometres;
SCP;N is the SCP classification number;
SCP;N is the SCP classification number of the final surface cleanliness of particles;
fin
SCP;N is the SCP classification number of the initial surface cleanliness of particles.
ini
NOTE The cleaning efficiency can also be expressed as a percentage (%).
EXAMPLE In this example, the smallest particle size that could be measured with the applied measurement
method is 5 µm. Therefore, the concentration of the number of particles ≥5 µm is used.
ini
The initial concentration of particles ≥5 µm per m C is 600 000. Therefore, the SCP;N = lg (600 000 × 5) = 6,5.
ini
SCP;5
The initial surface cleanliness class number SCP;N = 6,5 for particles equal to or larger than 5 µm.
ini
fin
After cleaning, the final concentration of particles ≥5 µm per m C is 1 000. Therefore, the
SCP;5
SCP;N = lg (1 000 × 5) = 3,7.
fin
The final surface cleanliness class number SCP;N = 3,7 for particles equal to or larger than 5 µm.
fin
The cleaning efficiency in terms of particle concentration = 1 − (1 000)/(600 000) = 1 − 1/600 = 0,998 or 99,8 %
for particles ≥5 µm.
(3,7 − 6,5) -2,8
Similarly, the cleaning efficiency in respect to the SCP class numbers = 1 − 10 = 1 – 10 = 0,998 4 or
99,8 % for particles ≥5 µm.
11.2.3 Cleaning efficiency with respect to chemical contamination
The cleaning efficiency is calculated by Formula (4):
fin
C
SCC
C =−1 (4)
eff
ini
C
SCC
where
is the initial concentration of the considered chemical (g/m );
ini
C
SCC
is the final concentration of the considered chemical (g/m ).
fin
C
SCC
According to ISO 14644-10, the relation with the surface cleanliness class by chemical concentration
(SCC) is given by Formula (5):
SCC;N
C = 10 (5)
SCC
where
SCC;N is the surface cleanliness of chemical concentration by classification number.
Combining Formula (4) and Formula (5) gives the cleaning efficiency in terms of SCC, in Formula (6):
SCC;N
fin
()SCC;NN−SCC;
finini
C =−1 = 11− 0 (6)
eff
SCC;N
ini
12 © ISO 2017 – All rights reserved
NOTE The cleaning efficiency can also be expressed as a percentage (%).
EXAMPLE The initial concentration of the hydrocarbons is 50 mg per m for hydrocarbons.
Therefore, the
−3
SCC;N =×lg 50 10 =−13,
( )
ini
for hydrocarbons.
The final concentration of the hydrocarbons is 10 µg per m .
Therefore, the
−6
SCC;N =×��lg 10 10 =−� 50, .
( )
fin
The cleaning efficiency in terms of chemical concentration =
−6 −6
1 − 10 × 10 /50 × 1 000 × 10 = 1 − 10/50 000 = 0,999 8 or 99,98 % for hydrocarbons.
(−5,0 + 1,3) −3,7
Similarly, the cleaning efficiency in respect to the SCC classes = 1 − 10 = 1 − 10 = 0,999 8 or 99,98 %
for hydrocarbons.
11.3 Cleaning appropriateness
11.3.1 Assessment
For evaluation of the cleaning appropriateness, the final cleanliness level obtained shall be determined
and compared to the required surface cleanliness.
11.3.2 Cleaning appropriateness with respect to particle concentration
The cleaning appropriateness is calculated by Formula (7):
requ
C
SCP;D
C = (7)
app
fin
C
SCP;D
where
is the required concentration of particles equal to or larger than D µm;
requ
C
SCP;D
is the final particle concentration obtained of particles equal to or larger than D µm.
fin
C
SCP;D
D is the particle size, in micrometres.
According to ISO 14644-9, the relation with the surface cleanliness class is given by Formula (8):
SCP;N
Ck= (8)
SCP;D
D
where
is the concentration of particles equal to or larger than D µm;
C
SCP;D
D is the particle size, in micrometres;
SCP;N is the SCP classification number.
Combining Formula (7) and Formula (8) gives the cleaning appropriateness in terms of SCP class
numbers, in Formula (9):
SCP;N
requ
SCP;NN− SCP;
10 ()
requ fin
C = = 10 (9)
app
SCP;N
fin
If the cleaning appropriateness is less than 1, the chosen cleaning procedure was not suitable.
If the cleaning appropriateness is equal or greater than 1, the chosen cleaning procedure was suitable
and results in a surface at the required cleanliness class.
NOTE The cleaning appropriateness can also be expressed as a percentage (%).
EXAMPLE In this example, the smallest particle size that could be measured with the applied measurement
method is 10 µm. Therefore, the concentration of the number of particles ≥ 10 µm is used.
The required SCP;N = 4,0 for particles equal to or larger than 10 µm.
requ
requ
This means that C (10 µm) = 10 000/10 µm = 1 000 particles/m².
SCP;10
fin
The final concentration of particles obtained ≥ 10 µm C is 1 250 particles/m².
SCP;10
requ
fin
Cleaning appropriateness = C / C = 1 000/1 250 = 0,8 → 80 % for particles ≥10 µm.
SCP;10 SCP;10
In terms of SCP:
SCP;N =×lg 1 250 10 = 41, .
()
fin
(4,0 − 4,1) −0,1
The cleaning appropriateness = 10 = 10 = 0,8 or 80 %.
The cleaning appropriateness does not meet the requirements.
11.3.3 Cleaning appropriateness with respect to chemical concentration
The cleaning appropriateness is the ratio of the required surface cleanliness by chemical concentration
under controlled conditions to the (final) chemical concentration after cleaning, given by Formula (10):
requ
C
SCC
C =� (10)
app
fin
C
SCC
where
is the required maximum concentration of the considered chemical (g/m );
requ
C
SCC
is the final concentration of the considered chemical (g/m ).
fin
C
SCC
According to ISO 14644-10, the relation with the surface cleanliness class by chemical concentration
(SCC) is given by Formula (11):
SCC;N
C = 10 (11)
SCC
where
C is the maximum allowable concentration of the specified chemical substance or group of
SCC
substances, expressed in g/m ;
SCC;N is the common logarithm index of concentration C .
SCC
14 © ISO 2017 – All rights reserved
Combining both Formula (10) and Formula (11) gives the cleaning appropriateness in terms of SCC, in
Formula (12):
requ requ fin
CC−
C
SCC SCC
SCC
C ==� 10 (12)
app
fin
C
SCC
where
is the required maximum concentration of the considered chemical (g/m );
requ
C
SCC
is the final concentration of the considered chemical (g/m ).
fin
C
SCC
If the cleaning appropriateness is smaller than 1, the chosen cleaning procedure was not appropriate.
If the cleaning appropriateness is equal to or greater than 1, the chosen cleaning procedure was
appropriate and results in a surface at the required cleanliness class.
NOTE The cleaning appropriateness can also be expressed as a percentage (%).
−4 2 2
EXAMPLE The required SCC;N = −4,0 for hydrocarbons. SCC;N = 10 g/m = 100 µg/m .
requ requ
The resulting concentration of the hydrocarbons is 70 µg per m .
Cleaning appropriateness = 100/70 = 1,43 is 143 %.
In terms of SCC class numbers:
−6
SCC;N =×lg�70 10 =−41, 5 .
( )
requ
(−4,0 + 4,15) 0,15
The cleaning appropriateness = 10 = 10 = 1,41 is 141 %.
The cleaning appropriateness does meet the requirements.
12 Measurement methods
12.1 General
The particle concentration and/or concentration of chemicals on a cleaned surface can be measured in a
direct or indirect way. Direct surface cleanliness measurement may be appropriate in situations where
the surface is accessible. The surface under study shall be brought to the measurement instrumentation
or the instrumentation shall be brought to the surface.
The area of the surface selected for measurement shall be both representative of the entire area being
assessed and the level particle and/or chemical contamination present.
The selected surface cleanliness measurement method can be applied to determine the initial and/or
final surface cleanliness class.
Applicable measurement methods are described in ISO 14644-9 and ISO 14644-10.
For further information on measurement methods, see Annex D.
12.2 Direct measurement methods
12.2.1 General
A direct measurement method determines the surface cleanliness with respect to particle concentration
or chemical concentration on the surface of interest of the object that has been cleaned. The resulting
concentration of particles or the chemical of interest shall be expressed as either concentrations or
surface cleanliness classes (SCP and SCC).
12.2.2 Direct measurement methods with respect to SCP
Count the number of particles >D per surface area. For D, a set of different size bins (D and D ) could
i i+1
be selected. The smallest size D shall be equal to or smaller than the particle size of interest.
By using a particular magnification by a magnifying glass or (stereo) microscope, smaller particle sizes
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 14644-13
Première édition
2017-06
Salles propres et environnements
maîtrisés apparentés —
Partie 13:
Nettoyage des surfaces afin d’obtenir
des niveaux de propreté par rapport
aux classifications particulaire et
chimique
Cleanrooms and associated controlled environments —
Part 13: Cleaning of surfaces to achieve defined levels of cleanliness in
terms of particle and chemical classifications
Numéro de référence
©
ISO 2017
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Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Méthodologie générale . 3
4.1 Présentation . 3
4.2 Méthodologie . 4
5 Description de l’objet . 5
6 Spécifications relatives à la propreté . 7
7 Détermination du niveau de contamination initial . 7
7.1 Généralités . 7
7.2 Détermination du niveau de contamination initial en termes de
concentration particulaire . 7
7.3 Détermination du niveau de contamination initial en termes de concentration en
produits chimiques . 7
8 Autres exigences . 8
9 Choix d’une méthodologie de nettoyage . 8
9.1 Procédure de sélection . 8
9.2 Méthodologies de nettoyage . 8
9.2.1 Méthode de nettoyage . 8
9.2.2 Catégories de techniques de nettoyage . 8
9.3 Procédé de nettoyage . 9
10 Vérification de la compatibilité des matériaux. 9
11 Validation du nettoyage.10
11.1 Généralités .10
11.2 Efficience de nettoyage .11
11.2.1 Évaluation .11
11.2.2 Efficience de nettoyage en termes de concentration particulaire .11
11.2.3 Efficience de nettoyage en termes de contamination chimique .13
11.3 Adéquation du nettoyage .13
11.3.1 Évaluation .13
11.3.2 Adéquation de nettoyage en termes de concentration particulaire .14
11.3.3 Adéquation de nettoyage en termes de concentration chimique .15
12 Méthodes de mesurage .16
12.1 Généralités .16
12.2 Méthodes de mesurage direct .16
12.2.1 Généralités .16
12.2.2 Méthodes de mesurage direct de la SCP .16
12.2.3 Méthodes de mesurage direct de la SCC .16
12.3 Méthodes de mesurage indirect .17
12.3.1 Généralités .17
12.3.2 Méthodes de mesurage indirect de la SCP .17
12.3.3 Méthodes de mesurage indirect de la SCC .17
13 Documentation .17
Annexe A (informative) Aspects relatifs au nettoyage .19
Annexe B (informative) Méthodes de nettoyage .20
Annexe C (informative) Compatibilité des matériaux avec les agents de nettoyage.28
Annexe D (informative) Mesurage de la propreté .30
Bibliographie .36
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC) voir le lien suivantwww .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos .html.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 209, Salles propres et environnements
maîtrisés apparentés.
La liste de toutes les parties de la série de normes ISO 14644 est disponible sur le site Web de l’ISO.
Introduction
Le terme surface fait référence à l’interface située entre deux phases. Pour les besoins du présent
document, les surfaces sont des éléments solides. «Surface propre» s’applique lorsqu’une ou plusieurs
catégories de contamination (particulaire, chimique) sont maîtrisées suite à un nettoyage ou une
décontamination. Le degré de propreté est spécifié dans les classifications de propreté des surfaces
correspondantes (voir l’ISO 14644-9 et l’ISO 14644-10). Différentes méthodes de nettoyage sont
nécessaires en fonction du degré de propreté (classe de propreté) requis. La présente norme fournit
des préconisations concernant le choix des méthodes de nettoyage en vue d’obtenir des niveaux de
propreté spécifiés. La procédure permettant d’effectuer ce choix prend en considération la description
des surfaces, les spécifications de propreté, les types de contamination, les techniques de nettoyage, la
compatibilité des matériaux et la méthodologie de l’évaluation. La plupart des méthodes sont adaptées
à l’élimination simultanée de plusieurs catégories de contamination, il est donc nécessaire d’utiliser une
norme commune permettant de choisir une méthode de nettoyage applicable à la fois à la contamination
particulaire et à la contamination chimique.
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NORME INTERNATIONALE ISO 14644-13:2017(F)
Salles propres et environnements maîtrisés apparentés —
Partie 13:
Nettoyage des surfaces afin d’obtenir des niveaux de
propreté par rapport aux classifications particulaire et
chimique
1 Domaine d’application
Le présent document donne des lignes directrices concernant le nettoyage, jusqu’à atteindre un degré
de nettoyage spécifié, des surfaces d’une salle propre ainsi que des surfaces des équipements et des
matériaux contenus dans une salle propre. Toutes les surfaces d’intérêt (internes ou externes) sont
concernées par le présent document. Il fournit des préconisations concernant l’évaluation des méthodes
de nettoyage en vue d’obtenir les classes exigées de propreté particulaire des surfaces (SCP) et de
propreté chimique des surfaces (SCC) ainsi que les techniques qu’il convient d’utiliser pour atteindre
ces niveaux spécifiés.
L’adéquation des techniques de nettoyage fera référence aux classes de propreté et aux méthodes d’essai
associées disponibles dans l’ISO 14644-9 et l’ISO 14644-10.
Les préconisations générales porteront sur les questions suivantes:
— niveaux de propreté des surfaces souhaités;
— pertinence des méthodes de nettoyage;
— compatibilité des surfaces avec la technique de nettoyage;
— évaluation de l’adéquation du nettoyage.
Les points suivants ne seront pas traités dans le présent document:
— classification des méthodes de nettoyage;
— produits fabriqués dans une salle propre;
— méthodes de nettoyage spécifiques en lien avec une surface;
— description détaillée des mécanismes de nettoyage, méthodes et modes opératoires de diverses
méthodes de nettoyage;
— caractéristiques détaillées des matériaux;
— description des mécanismes de détérioration dus aux procédés de nettoyage et effets dans le temps;
— références aux forces de liaison entre les contaminants et les surfaces, ou aux processus de
génération qui dépendent généralement du temps et du procédé;
— autres caractéristiques des particules, telles que la charge électrostatique, les charges ioniques, etc.;
— réactions chimiques entre les contaminants moléculaires et les surfaces;
— aspects microbiologiques de la propreté des surfaces;
— aspects radioactifs de la contamination;
— considérations relatives à la santé et la sécurité;
— aspects environnementaux tels que l’élimination des déchets, les émissions, etc.;
— sélection et utilisation de méthodes statistiques.
2 Références normatives
Les documents suivants, auxquels il est fait référence dans le texte, constituent une exigence du présent
document pour tout ou partie de leur contenu. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence (y compris les éventuels
amendements) s’applique.
ISO 14644-8, Salles propres et environnements maîtrisés apparentés — Partie 8: Classification de la
propreté chimique de l’air
ISO 14644-9, Salles propres et environnements maîtrisés apparentés — Partie 9: Classification de la
propreté des surfaces par la concentration de particules
ISO 14644-10, Salles propres et environnements maîtrisés apparentés — Partie 10: Classification de la
propreté chimique des surfaces
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 14644-9,
l’ISO 14644-10 ainsi que les suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
— Plateforme de navigation en ligne de l’ISO (OBP): disponible à l’adresse http:// www .iso .org/ obp
3.1
propreté
condition d’une surface solide où la quantité de contamination (3.4) (particulaire,
chimique) est maîtrisée selon un niveau spécifique
3.2
adéquation du nettoyage
relation entre la propreté (3.1) exigée et la propreté obtenue en pratique dans des conditions maîtrisées
Note 1 à l’article: Dans certaines langues, le terme «efficacité de nettoyage» est utilisé pour indiquer l’adéquation
du nettoyage.
Note 2 à l’article: En cas de conditions d’utilisation réelles ou de surveillance, le terme efficacité de nettoyage est
utilisé.
3.3
efficience de nettoyage
fraction de contaminants spécifiques éliminée de la surface par un procédé de nettoyage
Note 1 à l’article: La fraction est déterminée en comparant la propreté de la surface obtenue par rapport à la
propreté initiale de la surface.
3.4
contamination
matières indésirables situées à un endroit indésirable
2 © ISO 2017 – Tous droits réservés
3.5
particule
élément de matière isolé possédant des limites physiques définies
[SOURCE: ISO 14644-1:2015, 3.2.1]
3.6
contamination particulaire
particules (3.5) ayant la capacité d’influer sur le procédé, le produit, le personnel ou les installations
3.7
granulométrie
diamètre d’une sphère qui, dans un instrument donné de mesure des tailles de particules, donne une
réponse qui est équivalente à la réponse de la particule (3.5) à mesurer
4 Méthodologie générale
4.1 Présentation
De nombreux aspects doivent être pris en compte dans le nettoyage. La Figure 1 présente un aperçu des
facteurs qui contribuent à la pertinence des méthodes de nettoyage en vue d’atteindre un niveau défini
de propreté des surfaces. Pour plus d’informations, voir l’Annexe A.
Légende
+ de plus amples informations sont disponibles à la Figure A.1
Figure 1 — Aperçu (non exhaustif) des aspects relatifs au nettoyage
4.2 Méthodologie
L’efficacité d’une technique de nettoyage pour une application donnée dépend de nombreux facteurs.
Pour les objets complexes, il est conseillé de suivre la séquence décrite dans le présent article ainsi
que dans l’arbre de décision (voir la Figure 2). L’utilisation de ce mode opératoire garantit que tous les
points importants sont couverts. Pour des objets ou des surfaces simples, les écarts par rapport à cette
séquence sont autorisés tant que les informations critiques sont documentées.
L’approche commence par la description de l’objet qui doit être nettoyé. Il convient que la description
couvre, entre autres, la composition des matériaux, leurs caractéristiques chimiques, la finition
de surface et les facteurs relatifs à la forme comme la complexité géométrique et la taille (étape 1).
Dans la deuxième étape, l’objectif du mode opératoire de nettoyage doit spécifier la propreté de l’objet
souhaitée. Afin d’établir une référence de départ, il convient de déterminer le niveau de contamination
4 © ISO 2017 – Tous droits réservés
initial (étape 3) et les autres exigences qui doivent être répertoriées (étape 4). En fonction du type de
contaminants et de l’efficience d’élimination exigée, une technique de nettoyage ou une association
de techniques peuvent être choisies (étape 5). La méthodologie de nettoyage doit être adaptée
aux matériaux identifiés à la première étape afin d’éviter tout problème de compatibilité entre les
matériaux (étape 6). Une méthode de validation doit être effectuée à la dernière étape (7). La validation
doit comprendre, au minimum, une méthode de détermination de la performance du nettoyage et une
méthode de détermination de la compatibilité des matériaux. Les performances du nettoyage doivent
être comparées aux spécifications.
Figure 2 — Arbre de décision
5 Description de l’objet
Les aspects suivants doivent être pris en compte dans la description de l’objet.
Propriétés physiques de l’objet:
— dimensions physiques;
— forme/complexité de l’objet;
— surfaces critiques.
Une description générale de l’objet doit être donnée. La taille, la forme, la complexité et l’identification
des surfaces critiques définissent de nombreuses conditions aux limites pour une méthode de nettoyage.
Surface(s):
— composition du matériau constituant la (les) surface(s) de l’objet;
— complexité;
— matériaux/matériaux critiques (présentant une sensibilité aux agents de nettoyage);
— couches de surface fines/de dimension atomique (par exemple couches protectrices);
— autres propriétés physiques (par exemple propriétés électrostatiques).
La composition de l’objet peut être de nature simple (un ou plusieurs matériaux similaires) ou peut
former un système constitué d’un ensemble de différents matériaux (par exemple combinaison de
métal/plastique/verre). Il convient de prendre en compte chaque matériau pris de façon individuelle
dans le choix d’une méthode de nettoyage. Certaines associations de matériaux peuvent être très
difficiles à nettoyer car une méthode de nettoyage peut être adaptée à l’un des matériaux mais pas
aux autres. Le choix de la méthode de nettoyage doit représenter le meilleur compromis entre une
détérioration minimale des matériaux et une efficience maximale du nettoyage.
Propriétés chimiques de la (des) surface(s):
— composition chimique;
— état de la surface (hydrophobe, hydrophile, lipophobe, lipophile, etc.);
— état énergétique de la surface (potentiel zêta).
Les propriétés physiques et chimiques d’une surface ont une grande influence sur le choix de la
méthode de nettoyage. Le choix d’une méthode doit prendre en compte tous les matériaux impliqués/la
composition chimique de la (des) surface(s) et l’association des matériaux à nettoyer.
L’activité de la surface est déterminée par la configuration chimique de la couche atomique finale. Il
s’agit d’un paramètre important dans la détermination du choix de la méthode. Ces couches peuvent être
hydrophiles (mouillables à l’eau - lipophobes) ou hydrophobes (hydrofuges, mais mouillables à l’huile -
lipophiles). La méthode de nettoyage utilisée peut avoir un impact sur l’activité de surface. L’activité de
surface influence également les propriétés électrostatiques d’un matériau: une surface hydrophile aura
moins tendance à se charger électriquement.
Morphologie:
Le nettoyage est influencé par les aspects morphologiques de la surface, tels que la forme, la taille,
la structure, la rugosité de la surface ou sa porosité. Les aspects morphologiques peuvent également
rendre le nettoyage plus difficile en raison de l’accessibilité des surfaces à nettoyer et de la rétention
des agents et des matériaux de nettoyage utilisés.
Exigences spécifiques à l’objet:
— usage prévu de l’objet;
— conditions environnementales, à la fois précédant et suivant le nettoyage;
— surfaces critiques: surfaces qui soit revêtent une grande importance dans l’application, soit sont
sensibles au nettoyage.
6 © ISO 2017 – Tous droits réservés
6 Spécifications relatives à la propreté
Il convient que la démarche permettant de déterminer l’adéquation de la méthode de nettoyage inclue
les contaminants d’intérêt ainsi que les niveaux acceptables de contamination pour l’application.
La propreté exigée doit être spécifiée en termes de concentration particulaire conformément à
l’ISO 14644-9 et/ou en termes de concentration d’un groupe spécifique de produits chimiques
conformément à l’ISO 14644-10.
La spécification de la classe de propreté visée peut être déterminée de plusieurs manières:
— classe de propreté exigée par le client;
— classe de propreté commune exigée pour des objets similaires;
— en effectuant une analyse visant à déterminer l’effet de la contamination de la surface sur la fonction
(future) d’un produit ou d’un procédé dans lequel la surface nettoyée sera utilisée;
— en réalisant des essais ou des simulations avec différentes classes de propreté de la surface
considérée et/ou;
— en effectuant une analyse de la contamination ayant provoqué une défaillance ou une baisse de
qualité.
7 Détermination du niveau de contamination initial
7.1 Généralités
La propreté initiale de la surface doit être établie afin de choisir le mode opératoire de nettoyage qui
permettra d’atteindre le niveau de propreté de la surface exigé. La propreté initiale de la surface,
qu’elle soit particulaire et/ou chimique, doit être déterminée pour les surfaces considérées. Cette
détermination peut être qualitative ou quantitative.
L’évaluation qualitative correspond à une évaluation non quantitative (par exemple un contrôle visuel).
Dans le cas de la détermination quantitative de la propreté d’une surface, celle-ci peut être liée à
l’efficience du mode opératoire de nettoyage par rapport à la propreté particulaire et/ou chimique
exigée des surfaces. La contamination quantifiée (particules et/ou produits chimiques) doit être établie
à partir d’une surface représentative. Cette évaluation permet de déterminer la classe de propreté
initiale.
7.2 Détermination du niveau de contamination initial en termes de concentration
particulaire
La propreté particulaire initiale des surfaces doit être déterminée pour les différentes surfaces. Selon
la classe de propreté exigée, une évaluation qualitative du niveau de propreté initial peut suffire.
Pour l’évaluation quantitative, le nombre et la taille des particules doivent être caractérisés par une
méthode de mesurage, tel que décrit à l’Article 12. La classification de la propreté d’une surface, telle
que présentée dans l’ISO 14644-9, doit être appliquée.
La quantification de la concentration particulaire doit être établie à partir d’une surface représentative.
Cette évaluation permet de déterminer la classe de propreté initiale.
7.3 Détermination du niveau de contamination initial en termes de concentration en
produits chimiques
La propreté chimique initiale d’une surface doit être déterminée pour les différentes surfaces. Selon
l’application spécifique considérée, il se peut qu’une évaluation qualitative (par exemple un essai de
mouillage) du niveau de propreté initial s’avère suffisante. Pour une évaluation quantitative de la masse
et de la nature des contaminants chimiques, une technique de mesurage conforme à l’Article 12 et à
l’ISO 14644-10 doit être appliquée.
La quantification de la contamination chimique doit établie à partir d’une surface représentative. Cette
évaluation permet de déterminer la classe de propreté initiale.
8 Autres exigences
Outre les exigences relatives à l’adéquation du nettoyage et l’intégrité du produit, de nombreux autres
éléments influencent l’applicabilité de la méthode de nettoyage. Dans l’étape 5 de l’arbre de décision
(voir la Figure 2), ces autres aspects doivent être répertoriés et les exigences doivent être définies. Le
contenu de ces exigences est fortement lié à l’objet ou la surface et son application.
Exemples typiques d’autres exigences: temps disponible pour effectuer le nettoyage, nombre d’éléments
à nettoyer, espace disponible, déchets, investissement et coûts de la main-d’œuvre, niveau de
compétence de l’opérateur et aspects environnementaux.
9 Choix d’une méthodologie de nettoyage
9.1 Procédure de sélection
Les exigences relatives au nettoyage sont définies de l’Article 5 à l’Article 8. Ces exigences doivent
être prises en compte dans le processus de sélection de la méthode de nettoyage, afin de garantir une
uniformité optimale entre ces exigences et la méthode.
La décision finale du choix de la méthode de nettoyage doit être basée sur la prise en considération de
tous les aspects afin de trouver la solution optimale du point de vue technique et financier et la plus
efficace possible. Il convient d’impliquer le client, le fournisseur de la technologie de nettoyage et le
responsable du procédé de nettoyage de la surface/objet/composant à nettoyer dans ce processus de
sélection. La décision doit optimiser les différents paramètres et garantir la qualité de surface spécifiée.
Le Tableau B.1 et le Tableau B.2 peuvent faciliter le processus de sélection.
9.2 Méthodologies de nettoyage
9.2.1 Méthode de nettoyage
Une méthodologie de nettoyage intègre une technique de nettoyage (par exemple essuyage, nettoyage
par plasma et nettoyage à ultrasons) et un procédé de nettoyage. Le procédé de nettoyage est lié aux
techniques de nettoyage et implique une certaine quantité d’énergie mécanique, d’énergie chimique, de
chauffage et de temps. En utilisant une association équilibrée de ces quatre paramètres dans le cadre
du procédé, il est possible d’atteindre un résultat de nettoyage optimal. La propreté finale peut être
limitée par la détérioration du substrat et/ou les critères de sélection définis à l’Article 8.
Le niveau de propreté exigé et le niveau de propreté particulaire et/ou chimique initial permettent de
choisir des méthodes de nettoyage. En cas de classe de propreté initiale élevée et de classe de propreté
exigée faible, une combinaison de méthodes peut être exigée.
9.2.2 Catégories de techniques de nettoyage
Les techniques de nettoyage peuvent comprendre plusieurs nettoyages successifs, en fonction du
mécanisme de nettoyage principal utilisé, à savoir un nettoyage physique et un nettoyage chimique,
qui peut lui-même être divisé en nettoyage humide et nettoyage à sec. Le mécanisme dominant utilisé
lors du nettoyage définit la catégorie du procédé, à savoir physique/chimique ou humide/sec. Une liste
non exhaustive des techniques de nettoyage physiques est disponible en B.2 (nettoyage mécanique),
B.3 (nettoyage par fluide), et B.4 (techniques de nettoyage par sablage). Une liste des techniques de
nettoyage chimiques est disponible en B.5 (nettoyage chimique). Les références aux catégories de
techniques de nettoyage sont données dans le Tableau 1.
8 © ISO 2017 – Tous droits réservés
Tableau 1 — Catégories de techniques de nettoyage telles que décrites à l’Annexe B
Technique de nettoyage Physique Chimique
À sec B.2, B.4 à sec B.5 à sec
Humide B.3, B.4 humide B.5 humide
Les numéros font référence à l’Annexe B qui donne une brève description des principales techniques de
nettoyage.
Le Tableau B.1 et le Tableau B.2 facilitent le choix d’une technique de nettoyage appropriée
(physique/chimique) répondant aux spécifications de propreté. Grâce à des essais de faisabilité sur
la compatibilité des matériaux (voir l’Article 10) et des valeurs issues d’une évaluation empirique, la
technique la plus adaptée doit être choisie puis validée (voir l’Article 11).
9.3 Procédé de nettoyage
Le Tableau B.1 et le Tableau B.2 donnent un aperçu des plages de fonctionnement des diverses techniques
de nettoyage. Ces plages correspondent aux conditions optimales de chaque procédé. Comme les
propriétés des matériaux et d’autres exigences peuvent forcer l’opérateur à utiliser des conditions
différentes des conditions optimales, l’efficience et l’adéquation réelles du nettoyage peuvent en être
réduites. Les paramètres du procédé doivent être définis par une étude expérimentale ou en se fondant
sur l’expérience.
10 Vérification de la compatibilité des matériaux
La compatibilité entre les matériaux et les agents de nettoyage doit être évaluée. Ces agents de nettoyage
(par exemple produits chimiques, solvants, gaz ou liquide à haute pression) doivent être choisis en
fonction de leur compatibilité avec les matériaux ou les éléments à nettoyer et de leur efficience dans
l’élimination des différents types de contaminants: contaminants particulaires ou chimiques.
Les agents de nettoyage et/ou la technique de nettoyage peuvent endommager les surfaces. Il convient
d’évaluer du point de vue technique la nature chimique des matériaux constituant la surface, pris
individuellement ou associés, en fonction de la composition de la surface.
Ces effets directs, indirects et à long terme sont décrits ci-après.
— Les effets directs modifient les propriétés intrinsèques des matériaux (physiques et/ou chimiques)
suite à l’interaction avec un paramètre du procédé de la technique de nettoyage: nature chimique
d’un solvant, temps d’exposition, température.
EXEMPLE 1 La modification de la structure chimique de surface peut fortement modifier le comportement
physique. La transformation du caractère hydrophile de la dernière couche atomique en caractère
hydrophobe, à cause du procédé de nettoyage, peut modifier le comportement physique de la surface
nettoyée, c’est-à-dire sa mouillabilité et sa charge électrostatique. Une surface hydrophobe n’est pas
mouillable et peut se charger facilement, ce qui peut attirer des particules.
EXEMPLE 2 Modification de la rugosité d’une surface.
— Les effets indirects peuvent être causés par différents mécanismes physico-chimiques, du fait
des interactions secondaires (par exemple réactions chimiques avec des composés spécifiques du
substrat), ou suite à une interaction avec un paramètre non lié au procédé (post-dégradation ou
oxydation par l’O contenu dans l’air, dépôts de résidus formant une nouvelle contamination).
NOTE Un effet indirect peut ne pas apparaître immédiatement.
— Les effets à long terme résultent d’un processus lent (par exemple corrosion induite par une
conversion chimique après nettoyage chimique, vieillissement et dégradation des propriétés
mécaniques).
L’Annexe C donne un aperçu de la compatibilité avec des solvants chimiques. Il s’agit d’une liste non
exhaustive. En cas d’absence d’informations sur un solvant de nettoyage spécifique, la résistance
chimique du matériau doit être évaluée par un essai approprié.
11 Validation du nettoyage
11.1 Généralités
Afin d’évaluer la pertinence du choix d’un mode opératoire de nettoyage, l’efficience et l’adéquation du
nettoyage doivent être évaluées.
Pour la validation d’un procédé de nettoyage, il convient de déterminer les niveaux de propreté de
surface SCP et/ou SCC dans le but d’atteindre la propreté de surface exigée en termes de concentration
particulaire et/ou chimique.
D’autres aspects liés aux performances, comme la répétabilité, la reproductibilité et l’influence de
l’opérateur, doivent également être pris en compte. L’Article 8 définit un ensemble d’exigences qui ne
sont pas liées aux performances du nettoyage. Bien que ces exigences soient prises en compte lors
du choix de la méthode de nettoyage, le processus de validation doit vérifier que ces exigences sont
remplies.
La Figure 3 et la Figure 4 expliquent les termes efficience de nettoyage et adéquation de nettoyage.
Efficience de nettoyage = 1− niveau de propreté final/niveau de propreté initial (exprimée en
pourcentage)
Adéquation de nettoyage = niveau de propreté exigé/niveau de propreté final
Figure 3 — Exemple d’une méthode de faible efficience de nettoyage conduisant à une
adéquation inappropriée du nettoyage
10 © ISO 2017 – Tous droits réservés
Figure 4 — Exemple d’une méthode de faible efficience de nettoyage conduisant à une
adéquation appropriée du nettoyage
11.2 Efficience de nettoyage
11.2.1 Évaluation
Pour évaluer l’efficience de nettoyage, le niveau de propreté initial de la surface et le niveau de propreté
final doivent être déterminés.
11.2.2 Efficience de nettoyage en termes de concentration particulaire
L’efficience du nettoyage est calculée à l’aide de l’Équation (1):
fin
C
SCP;D
C =−1 (1)
eff
ini
C
SCP;D
où
D est la granulométrie, en micromètres (µm);
est la concentration de surface initiale (en particules par mètre carré de surface) des
ini
C
SCP;D
particules de taille supérieure ou égale à la granulométrie considérée D exprimée en µm;
est la concentration de surface finale (en particules par mètre carré de surface) des par-
fin
C
SCP;D
ticules de taille supérieure ou égale à la granulométrie considérée D exprimée en µm.
Conformément à l’ISO 14644-9, la relation avec la classe de propreté de la surface est donnée par
l’Équation (2):
SCP;N
Ck= (2)
SCP;D
D
où
C est la concentration de surface totale maximale admissible (en particules par mètre carré
SCP;D
de surface) des particules de taille supérieure ou égale à la granulométrie considérée;
SCP; N est le numéro de classification SCP;
D est la granulométrie considérée, en micromètres;
k k est une constante égale à 1, en micromètres.
La combinaison de l’Équation (1) et l’Équation (2) donne l’efficience de nettoyage en termes de SCP,
selon l’Équation (3):
SCP;N
fin
k SCP;N
fin
SCP;NN− SCP;
10 ()
D finini
C =−1 = 1− = 11− 0 (3)
eff
SCP;N SCP;N
ini ini
10 10
k
D
où
D est la granulométrie, en micromètres;
SCP; N est le numéro de classification SCP;
SCP; N est le numéro de classification SCP de la propreté de surface finale des particules;
fin
SCP; N est le numéro de classification SCP de la propreté de surface initiale des particules.
ini
NOTE L’efficience de nettoyage peut également être exprimée en pourcentage (%).
EXEMPLE Dans cet exemple, la plus faible granulométrie qu’il est possible de mesurer par cette méthode de
mesurage est de 5 μm. Par conséquent, une concentration du nombre de particules ≥ 5 μm est utilisée.
ini
La concentration initiale en particules ≥ 5 µm par m C est de 600 000. Par conséquent, SCP;
SCP;5
N = lg (600 000 × 5) = 6,5.
ini
Le numéro de la classe de propreté de surface initiale SCP; N est = 6,5 pour les particules supérieures ou
ini
égales à 5 µm.
fin
Après nettoyage, la concentration finale en particules ≥ 5 µm par m C est de 1 000. Par conséquent,
SCP;5
SCP;N = lg (1 000 × 5) = 3,7.
fin
Le numéro de la classe de propreté de surface finale SCP; N est = 3,7 pour les particules supérieures ou
fin
égales à 5 µm.
Efficience de nettoyage en termes de concentration particulaire = 1 - (1 000)/(600 000) = 1- 1/600 = 0,998 ou
99,8 % pour les particules ≥ 5 µm.
(3,7 − 6,5) -2,8
De même, efficience de nettoyage par rapport aux numéros de classe SCP = 1 − 10 = 1 – 10 = 0,998 4 ou
99,8 % pour les particules ≥ 5 µm.
12 © ISO 2017 – Tous droits réservés
11.2.3 Efficience de nettoyage en termes de contamination chimique
L’efficience du nettoyage est calculée à l’aide de l’Équation (4):
fin
C
SCC
C =−1 (4)
eff
ini
C
SCC
où
est la concentration initiale du produit chimique considéré (g/m );
ini
C
SCC
est la concentration finale du produit chimique considéré (g/m ).
fin
C
SCC
Conformément à l’ISO 14644-10, la relation avec la classe de propreté chimique des surfaces (SCC) est
donnée par l’Équation (5):
SCC;N
C = 10 (5)
SCC
où
SCC; N est la propreté chimique de surface par numéro de classification.
La combinaison de l’Équation (4) et l’Équation (5) donne l’efficience de nettoyage en termes de SCC,
selon l’Équation (6):
SCC;N
fin
()SCC;NN−SCC;
finini
C =−1 = 11− 0 (6)
eff
SCC;N
ini
NOTE L’efficience de nettoyage peut également être exprimée en pourcentage (%).
EXEMPLE La concentration initiale en hydrocarbures est de 50 mg par m .
Par conséquent,
−3
SCC;N =×lg 50 10 =−13,
( )
ini
pour les hydrocarbures.
La concentration en hydrocarbures est de 10 µg par m .
Par conséquent,
−6
SCC;N =×��lg 10 10 =−� 50, .
( )
fin
Efficience de nettoyage en termes de concentration chimique =
−6 −6
1 − 10 × 10 /50 × 1 000 × 10 = 1 − 10/50 000 = 0,999 8 ou 99,98 % pour les hydrocarbures.
(−5,0 + 1,3) −3,7
De même, efficience de nettoyage par rapport aux classes SCC = 1 − 10 = 1 − 10 = 0,999 8 ou 99,98 %
pour les hydrocarbures.
11.3 Adéquation du nettoyage
11.3.1 Évaluation
Pour évaluer l’adéquation du nettoyage, le niveau de propreté final obtenu doit être déterminé puis
comparé à la propreté de surface exigée.
11.3.2 Adéquation de nettoyage en termes de concentration particulaire
L’adéquation du nettoyage est calculée à l’aide de l’Équation (7):
requ
C
SCP;D
C = (7)
app
fin
C
SCP;D
où
est la concentration exigée en particules supérieures ou égales à D µm;
requ
C
SCP;D
est la concentration finale obtenue en particules supérieures ou égales à D µm.
fin
C
SCP;D
D est la granulométrie, en micromètres.
Conformément à l’ISO 14644-9, la relation avec la classe de propreté de la surface est donnée par
l’Équation (8):
SCP;N
Ck= (8)
SCP;D
D
où
est la concentration en particules supérieures ou égales à D µm;
C
SCP;D
D est la granulométrie, en micromètres;
SCP; N est le numéro de classification SCP.
La combinaison de l’Équation (7) et l’Équation (8) donne l’adéquation de nettoyage en termes de
numéros de classe SCP, selon l’Équation (9):
SCP;N
requ
SCP;NN− SCP;
()
requ fin
C = = 10 (9)
app
SCP;N
fin
Une adéquation de nettoyage inférieure à 1 signifie que le mode opératoire de nettoyage choisi ne
convient pas.
Une adéquation de nettoyage supérieure ou égale à 1 signifie que le mode opératoire de nettoyage choisi
est approprié et donne une surface conforme à la classe de propreté exigée.
NOTE L’adéquation de nettoyage peut également être exprimée en pourcentage (%).
EXEMPLE Dans cet exemple, la plus faible granulométrie qu’il est possible de mesurer par cette méthode de
mesurage est de 10 μm. Par conséquent, une concentration du nombre de particules ≥ 10 μm est utilisée.
La valeur SCPN = 4,0 est exigée pour des particules supérieures ou égales à 10 µm.
requ
requ
Cela signifie que C (10 µm) = 10 000/10 µm = 1 000 particules/m .
SCP;10
fin
La concentration finale en particules ≥ 10 µm C est de 1 250 particules/m .
SCP;10
requ fin
Adéquation de nettoyage = C / C = 1 000/1 250 = 0,8 → 80 % pour les particules ≥ 10 µm.
SCP;10 SCP;10
En termes de SCP:
SCP;N =×lg 1 250 10 = 41,
()
fin
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ISO 14644-13
...
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