クリーンルームとは何ですか?

クリーンルームの概要

クリーンルームは、小さな粒子が製造プロセスに悪影響を与える可能性があるほぼすべての業界で使用されています。サイズや複雑さはさまざまで、半導体製造、製薬、バイオテクノロジー、医療機器、ライフサイエンスなどの業界だけでなく、航空宇宙、光学、軍事、エネルギー省などで一般的な重要なプロセスの製造でも広く使用されています。

クリーン ルームとは、微粒子汚染を軽減し、温度、湿度、圧力などの他の環境パラメータを制御するための設備が設けられた、特定の密閉空間です。重要なコンポーネントは、サイズが 0.3 ミクロン以上の粒子を捕捉するために使用される高効率微粒子空気 (HEPA) フィルターです。クリーンルームに送られる空気はすべてHEPAフィルターを通過しますが、厳しい清浄性能が必要な場合にはULPA(Ultra Low Particulate Air)フィルターが使用されます。
クリーンルームで働くために選ばれた人員は、汚染制御理論に関する広範なトレーニングを受けます。彼らはエアロック、エアシャワー、ガウンルームを通ってクリーンルームに出入りし、皮膚や体から自然に生成される汚染物質を捕捉するように設計された特別な衣服を着用する必要があります。
部屋の分類や機能に応じて、職員のガウンは白衣やヘアネットのように限定される場合もあれば、自給式呼吸器を備えた複数の層のバニースーツで完全に包まれるほど広範囲にわたる場合もあります。
クリーンルーム用衣類は、着用者の体から物質が放出されて環境が汚染されるのを防ぐために使用されます。作業員による環境汚染を防ぐために、クリーン ルーム用衣類自体が粒子や繊維を放出してはなりません。この種の人的汚染は、半導体産業や製薬産業では製品の性能を低下させる可能性があり、たとえば医療産業では医療スタッフと患者の間で交差感染を引き起こす可能性があります。
クリーンルーム用衣類には、ブーツ、靴、エプロン、ひげカバー、ふかふかキャップ、カバーオール、フェイスマスク、フロック/白衣、ガウン、手袋と指サック、ヘアネット、フード、袖、靴カバーが含まれます。使用するクリーン ルーム用衣類の種類は、クリーン ルームと製品の仕様を反映する必要があります。低レベルのクリーンルームでは、ほこりや汚れがたまりにくい完全に滑らかな靴底を備えた特別な靴のみが必要な場合があります。ただし、安全が常に優先されるため、靴の底が滑る危険を引き起こしてはなりません。通常、クリーンルームに入るにはクリーンルームスーツが必要です。クラス10,000のクリーンルームでは、簡易スモック、ヘッドカバー、ブーツを使用する場合があります。クラス 10 のクリーン ルームでは、ジッパー付きのカバーオール、ブーツ、手袋、および完全な呼吸用保護具のエンクロージャを備えた慎重なガウン着用手順が必要です。

クリーンルームの空気の流れの原理

クリーン ルームでは、層流または乱流の空気流原理を採用した HEPA または ULPA フィルターを使用して、微粒子のない空気を維持します。層流または一方向の空気流システムは、濾過された空気を一定の流れで下方に向けます。層流空気流システムは通常、一定の一方向の流れを維持するために天井の 100% にわたって使用されます。層流基準は通常、ポータブル ワーク ステーション (LF フード) に記載されており、ISO-1 から ISO-4 に分類されるクリーン ルームで義務付けられています。
適切なクリーン ルームの設計には、適切な下流への空気の戻りの準備を含む、空気分配システム全体が含まれます。垂直流の部屋では、これはゾーンの周囲に低い壁の空気戻りを使用することを意味します。水平流の用途では、プロセスの下流境界で空気戻りを使用する必要があります。天井に取り付けられた空気リターンの使用は、適切なクリーン ルーム システム設計に矛盾します。

クリーンルームの分類

クリーンルームは空気の清浄度によって分類されます。米国連邦規格 209 (A ～ D) では、1 立方フィートの空気中に 0.5 μm 以上の粒子の数が測定され、この数はクリーン ルームの分類に使用されます。この計量命名法は、規格の最新の 209E バージョンでも受け入れられています。国内では連邦規格 209E が使用されています。新しい規格は、国際標準化機構の TC 209 です。どちらの規格も、実験室の空気中に見つかった粒子の数によってクリーン ルームを分類します。クリーン ルーム分類規格 FS 209E および ISO 14644-1 では、クリーン ルームまたはクリーン エリアの清浄度レベルを分類するために、特定の粒子数の測定と計算が必要です。英国では、クリーンルームの分類に英国規格 5295 が使用されています。この規格は、BS EN ISO 14644-1 に置き換えられようとしています。
クリーンルームは、空気の体積あたりに許容される粒子の数とサイズに応じて分類されます。 「クラス 100」や「クラス 1000」などの大きな数字は FED_STD-209E を参照し、空気 1 立方フィートあたり許容されるサイズ 0.5 μm 以上の粒子の数を示します。この規格では補間も許可されているため、「クラス 2000」などと記述することも可能です。
小さな数字は ISO 14644-1 規格を参照しており、空気 1 立方メートルあたりに許容される 0.1 μm 以上の粒子の数の十進対数を指定しています。したがって、たとえば、ISO クラス 5 のクリーン ルームには、1 m3 あたり最大 105 = 100,000 個の粒子があります。
FS 209E と ISO 14644-1 は両方とも、粒子サイズと粒子濃度の間の対数対対関係を前提としています。そのため、粒子濃度がゼロということはありません。通常の室内空気はおよそクラス 1,000,000 または ISO 9 です。

ISO 14644-1 クリーンルーム規格