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、微粒子が製造工程に悪影響を及ぼす可能性のあるほぼすべての産業で使用されています。その規模や複雑さは様々で、半導体製造、医薬品、バイオテクノロジー、医療機器、ライフサイエンスなどの産業に加え、航空宇宙、光学、軍事、エネルギー省などの分野で一般的な重要工程製造においても広く利用されています。

クリーンルームとは、微粒子汚染を低減し、温度、湿度、圧力などの環境パラメータを制御するための対策が施された密閉空間のことです。その主要な構成要素は、0.3ミクロン以上の微粒子を捕集する高性能微粒子空気（HEPA）フィルターです。クリーンルームに供給される空気はすべてHEPAフィルターを通過し、さらに厳格な清浄度性能が求められる場合には、超低微粒子空気（ULPA）フィルターが使用されます。
クリーンルームでの作業に選ばれた人員は、汚染管理理論に関する徹底的な訓練を受けます。彼らはエアロック、エアシャワー、または更衣室を通ってクリーンルームに出入りし、皮膚や身体から自然に発生する汚染物質を捕捉するように設計された特殊な衣服を着用しなければなりません。
部屋の分類や用途に応じて、作業員の防護服は、白衣とヘアネットといっ​​た軽微なものから、自給式呼吸器を備えた多層構造の防護服で全身を覆うものまで様々である。
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を汚染するのを防ぐために使用されます。クリーンルーム用衣類自体も、作業員による環境汚染を防ぐために、粒子や繊維を放出してはなりません。このような作業員の汚染は、半導体業界や製薬業界では製品性能の低​​下を招く可能性があり、医療業界では医療従事者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、ブーファンキャップ、つなぎ服、フェイスマスク、フロックコート/ラボコート、ガウン、手袋と指サック、ヘアネット、フード、袖、靴カバーなどがあります。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、ほこりや汚れを持ち込まない完全に滑らかなソールを持つ特殊な靴のみが必要な場合があります。ただし、安全が常に最優先されるため、靴底が滑りやすいものであってはなりません。クリーンルームに入るには通常、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、シンプルなスモック、ヘッドカバー、ブーツカバーを使用できます。クラス10のクリーンルームでは、ジッパー付きのつなぎ服、ブーツ、手袋、完全な呼吸保護具を着用する、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、HEPAフィルターまたはULPAフィルターを使用し、層流または乱流の空気の流れの原理を利用して、微粒子を含まない空気を維持します。層流、つまり一方向の空気の流れシステムは、ろ過された空気を一定の流れで下向きに送ります。層流空気の流れシステムは、通常、天井の100%にわたって使用され、一定の一方向の流れを維持します。層流の基準は、一般的にポータブルワークステーション（LFフード）に規定されており、ISO-1からISO-4に分類されるクリーンルームでは必須となっています。
適切なクリーンルーム設計には、十分な下流側への空気還流口の設置を含む、空気分配システム全体が含まれます。垂直流のクリーンルームでは、ゾーンの周囲に低い壁面からの空気還流口を設ける必要があります。水平流のクリーンルームでは、プロセスの下流側境界に空気還流口を設ける必要があります。天井に取り付けられた空気還流口の使用は、適切なクリーンルームシステム設計とは相容れません。

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の0.5µm以上の粒子の数を測定し、この数を使用してクリーンルームを分類します。このメートル法による命名法は、最新版の209E規格でも採用されています。連邦規格209Eは国内で使用されています。より新しい規格は、国際標準化機構のTC 209です。どちらの規格も、実験室の空気中に存在する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、特定の粒子数測定と計算が必要です。英国では、英国規格5295を使用してクリーンルームを分類しています。この規格は、まもなくBS EN ISO 14644-1に置き換えられます。
クリーンルームは、空気1立方フィートあたりに許容される粒子数と粒子サイズに基づいて分類されます。「クラス100」や「クラス1000」といった大きな数値は、FED_STD-209E規格に基づき、空気1立方フィートあたりに許容される0.5µm以上の粒子数を表します。この規格では補間も認められているため、「クラス2000」のように表記することも可能です。
小さな数値は、ISO 14644-1規格に基づいています。この規格では、1立方メートルの空気中に許容される0.1µm以上の粒子の数の常用対数が規定されています。例えば、ISOクラス5のクリーンルームでは、1立方メートルあたり最大10⁵ = 100,000個の粒子しか存在できません。
FS 209EとISO 14644-1はいずれも、粒子径と粒子濃度が対数-対数の関係にあることを前提としています。そのため、粒子濃度がゼロという状態は存在しません。通常の室内空気は、おおよそクラス1,000,000、またはISO 9に相当します。

ISO 14644-1 クリーンルーム規格