粒子の発生源は、無機粒子、有機粒子、生体粒子に分けられます。人体にとっては、呼吸器系や肺疾患を引き起こしやすく、アレルギーやウイルス感染を引き起こす可能性もあります。また、シリコンチップの場合、塵粒子の付着により集積回路の回路が変形したり、ショートしたりしてチップの動作機能を失ってしまうため、微量汚染源の管理はクリーンルーム管理の重要な部分となっています。
クリーンルーム環境制御の重要性は、生産プロセスにおける環境条件が特定の清浄度基準を満たすことを確保することにあります。これは多くの業界にとって極めて重要です。クリーンルーム環境制御の重要性と具体的な役割は以下のとおりです。
1. 製品の品質を確保する
1.1 汚染防止：半導体、医薬品、医療機器などの業界では、微粒子汚染物質が製品の欠陥や故障を引き起こす可能性があります。クリーンルーム内の空気質と粒子濃度を管理することで、これらの汚染物質が製品に与える影響を効果的に防ぐことができます。
クリーンルームの清浄度の維持管理には、初期のハードウェア設備投資に加え、良好な清浄度を維持するための優れた「ソフトウェア」管理システムも必要です。クリーンルームの清浄度に最も大きな影響を与えるのは作業員です。作業員がクリーンルームに入ると、粉塵が著しく増加します。人が行き来すると、清浄度はすぐに悪化します。清浄度低下の主な原因は人的要因であることがわかります。
1.2 一貫性: クリーン ルーム環境は、製造プロセスの一貫性と再現性を維持するのに役立ち、それによって安定した製品品質を保証します。
ガラス基板の場合、塵埃の付着はガラス基板の傷、ショート、気泡の発生など、工程品質の低下を招き、結果として廃棄につながるため、汚染源の管理はクリーンルーム管理の重要な部分となっています。
外部からの粉塵侵入と防止
クリーンルームは適切な正圧（>0.5mm/Hg）を維持し、事前の施工で空気漏れがないよう徹底し、人員、設備、原材料、工具、消耗品などをクリーンルームに搬入する前に清掃・拭き取りを行う必要があります。同時に、清掃用具は適切に配置され、定期的に交換または清掃する必要があります。
クリーンルームにおける粉塵の発生と防止
クリーンルームの仕切り板や床などの材料を適切に選択し、プロセス機器の粉塵発生を制御し、定期的なメンテナンスと清掃を実施し、生産担当者が自分の場所で歩き回ったり大きな体の動きをしたりすることを禁止し、特別なステーションに粘着マットを追加するなどの予防措置を講じます。
2.生産効率の向上
2.1 スクラップ率の削減：生産工程における不純物や汚染物質を削減することで、スクラップ率を削減し、歩留まりを向上させ、生産効率を向上させることができます。
例えば、ウェハ製造には600工程あります。各工程の歩留まりが99%の場合、600工程全体の歩留まりはいくらでしょうか？答えは0.99600 = 0.24%です。
プロセスを経済的に実現可能にするには、各ステップの収率はどの程度高くする必要がありますか?
•0.999600=54.8%
•0.9999600=94.2%
最終プロセス歩留まりが 90% を超えるには、各プロセス歩留まりが 99.99% を超える必要があり、微粒子の汚染はプロセス歩留まりに直接影響します。
2.2 プロセスの加速: クリーンな環境で作業することで、不要な清掃や手直しの時間が削減され、生産プロセスの効率が向上します。
3. 従業員の健康と安全を確保する
3.1 職業衛生：有害物質が放出される可能性のある一部の生産工程では、クリーンルームが有害物質の外部環境への拡散を防ぎ、作業員の健康を守ることができます。人類の発展に伴い、技術、設備、知識は向上してきましたが、空気の質は低下しています。人は生涯で約27万立方メートルの空気を吸入し、70%から90%の時間を屋内で過ごします。人体は微粒子を吸入し、呼吸器系に沈着させます。5～30μmの粒子は鼻咽頭に、1～5μmの粒子は気管と気管支に、1μm未満の粒子は肺胞壁に沈着します。
新鮮な空気の量が不十分な部屋に長時間いると、「室内症候群」になりやすく、頭痛、胸の詰まり、疲労などの症状が現れ、呼吸器系や神経系の疾患にもかかりやすくなります。我が国の国家規格 GB/T18883-2002 では、新鮮な空気の量は 1 人あたり 30m3/h 以上と規定されています。
クリーンルームの新鮮空気量は、次の 2 つの項目の最大値を取る必要があります。
a. 室内排気量を補い、室内の正圧値を確保するために必要な空気量の合計。
b. クリーンルームスタッフに必要な新鮮な空気を確保してください。クリーンルーム設計仕様によると、1人1時間あたりの新鮮な空気量は40m³以上である必要があります。
3.2 安全な生産：湿度や温度などの環境パラメータを制御することで、静電気放電などの安全上の危険を回避し、生産の安全性を確保できます。
4. 規制および標準要件を満たす
4.1 業界標準：多くの業界では厳格な清浄度基準（ISO 14644など）が設けられており、生産は特定のグレードのクリーンルームで行われなければなりません。これらの基準への準拠は、規制上の要件であるだけでなく、企業の競争力の反映でもあります。
クリーン作業台、クリーンシェッド、ラミナーフロートランスファーウィンドウ、ファンフィルターユニットFFU、クリーンワードローブ、ラミナーフローフード、計量フード、クリーンスクリーン、セルフクリーナー、エアシャワーシリーズの製品については、既存製品の清浄度試験方法を標準化し、製品の信頼性を向上させる必要があります。
4.2 認証と監査：第三者認証機関の監査に合格し、関連する認証（GMP、ISO 9001など）を取得して、顧客の信頼を高め、市場へのアクセスを拡大します。
5. 技術革新を促進する
5.1 研究開発サポート：クリーンルームでは、ハイテク製品の開発に理想的な実験環境が提供され、新製品の開発を加速させることができます。
5.2 プロセスの最適化: 厳密に管理された環境では、プロセスの変更が製品のパフォーマンスに与える影響を観察し分析することが容易になり、プロセスの改善が促進されます。
6. ブランドイメージの向上
6.1 品質保証: 高水準のクリーンな生産施設を持つことで、ブランドイメージが向上し、製品の品質に対する顧客の信頼が高まります。
6.2 市場競争力: クリーンな環境で生産できる製品は、高品質と高信頼性の象徴とみなされることが多く、激しい市場競争の中で企業が目立つようになります。
7. 修理・メンテナンスコストを削減
7.1 設備寿命の延長: クリーンな条件下で稼働する生産設備とツールは腐食や摩耗の影響を受けにくくなり、耐用年数が延び、メンテナンスの頻度とコストが削減されます。
7.2 エネルギー消費の削減：クリーンルームの設計と管理を最適化することで、エネルギー効率を向上させ、エネルギー消費と運用コストを削減します。
クリーンルーム運用管理の4つの原則：
1. 以下のものを持ち込まないでください。
HEPAフィルターのフレームは漏れません。
屋内では設計された圧力を維持する必要があります。
作業者はエアシャワーを浴びた後、着替えてクリーンルームに入る必要があります。
すべての材料、機器、ツールは持ち込む前に清掃する必要があります。
2. 生成しないでください:
人々は埃のつかない衣服を着なければなりません。
不必要な行動を減らしましょう。
粉塵が発生しやすい材質は使用しないでください。
不要なものは持ち込めません。
3. 蓄積しないでください:
掃除や清掃が困難なコーナーや機械周辺があってはいけません。
屋内のダクトや水道管などの露出を最小限に抑えるようにしてください。
洗浄は標準的な方法と指定された時間に従って実行する必要があります。
4. すぐに削除:
空気の入れ替え回数を増やします。
発塵部の近くから排気してください。
空気の流れの形状を改善し、製品へのホコリの付着を防ぎます。
つまり、クリーンルームの環境管理は、製品品質の確保、生産効率の向上、従業員の健康と安全の確保、規制要件の遵守、技術革新の促進、そしてブランドイメージの向上に極めて重要です。企業は、クリーンルームの構築と維持管理において、これらの要素を十分に考慮し、生産と研究開発のニーズを満たすクリーンルームを確保する必要があります。
投稿日時: 2025年2月12日