クリーンルームとは？

クリーンルーム技術の起源は原子力技術にあります。半導体産業においては、とてもクリーンな環境で生産を行う必要性を早くから認識していました。何よりも小型化が進み、精度に対する要求が絶えず高まっていることが、他の産業が作業環境の清浄度を管理する理由となっています。清浄度が重要なプロセスの実施と管理は、クリーンな作業環境での生産のみが可能にします。このような理由から、クリーンルーム技術は、電子・半導体産業や自動車産業など、ますます多くの産業分野で使用されるようになっています。

クリーンルーム技術では、適切な操作機器の使用に特に注意を払う必要があります。クリーンルーム内で使用される機器のすべての部品は、生産される製品に直接的な影響を与えます。したがって、使用される装置のクリーンルーム適合性は、要求される品質を確保するための決定的な特性です。

クリーンルームでは、定義された制限値を超えないように、様々な手段（換気技術、従業員の服装、材料や機器の選択など）を用いて空気中の粒子を制御します。これにより、様々な保護目標を達成することができます。用途に応じて、製品やプロセスの保護（製品保護）、人や環境の保護（人的保護）が含まれます。

クリーンルームを定義するための確立された基準は、DIN EN ISO 14644-1規格に従って生じる粒子のサイズと量です。その根拠となったのは米国連邦規格 209Eで、これは長い間産業界で国際的に使用されていましたが、2001年11月以降に廃止となりました。以下の表は、DIN EN ISO 16441-1規格による各クリーンルームクラスで許容される最大粒子数を示しています（表1は粒子数/cft、表2は粒子数/m³）。

DIN EN ISO 14644-1規格と米国連邦規格 209Eとのクラス（清浄度）値の比較：

ISOクラス	最大許容濃度(粒子数/cft)は、以下に示される考慮された量（四捨五入された値）以上である。						米国連邦規格209E
	≥ 0.1 µm	≥ 0.2 µm	≥ 0.3 µm	≥ 0.5 µm	≥ 1.0 µm	≥ 5.0 µm
1	0.3	*	*	*	*	*	-
2	3	1	*	*	*	*	-
3	28	7	3	1	*	*	1
4	283	67	29	10	2	*	10
5	2,832	671	289	100	24	1	100
6	28,321	6,712	2,889	997	236	8	1,000
7	*	*	*	9,967	2,356	83	10,000
8	*	*	*	99,674	23,559	830	100,000
9	*	*	*	996,744	235,594	8,298	-

*値は分類のための代表値ではありません。

DIN EN ISO 14644-1規格と米国連邦規格 209Eとのクラス（清浄度）値の比較：

ISOクラス	最大許容濃度（粒子数/m³）は、以下に示される考慮された量（四捨五入された値）以上である。						米国連邦規格209E
	≥ 0.1 µm	≥ 0.2 µm	≥ 0.3 µm	≥ 0.5 µm	≥ 1.0 µm	≥ 5.0 µm
1	10	*	*	*	*	*	-
2	100	24	10	*	*	*	-
3	1,000	237	102	35	*	*	1
4	10,000	2,370	1,020	352	83	*	10
5	100,000	23,700	10,200	3,520	832	*	100
6	1,000,000	237,000	102,000	35,200	8,320	293	1,000
7	*	*	*	352,000	83,200	2,930	10,000
8	*	*	*	3,520,000	832,000	29,300	100,000
9	*	*	*	35,200,000	8,320,000	293,000	-

*値は分類のための代表値ではありません。

すべての製品は、DIN EN ISO 14644-14（旧VDI 2083 Sheet 9.1）規格に準拠してクリーンルーム試験を受けます。このような測定は、製品が認証される目標適合性の少なくとも1クラス高いクリーンルーム（ISO 14644-1に準拠）で行わなければなりません。クラス1の適合性については例外になります。

試験体をクリーンな試験環境に導入する際に干渉粒子を持ち込まないようにするため、事前に超純水とイソプロパノールの混合液で拭き取り洗浄を行い、超純度の圧縮空気で吹き付けます。さらに、製品は認証測定の24時間前にクリーンルーム内で運転されます。これにより、以前の不純物が除去され、トライボロジー的に応力のかかった要素（摩擦応力）が流れ込み、次の測定がその影響を受けないようにします。

次に、光光散乱粒子計数装置（OPC）を用いて試験体を分析し、粒子の発生源を特定します。粒子プローブは、測定プロセス中にこれらの場所に取り付けられます。ほとんどの場合、このような粒子発生源は、運転中にトライボロジー的な応力がかかる場所に発生します。続いて行われる認定測定（100分間）では、各測定ポイントについて粒子放出量が測定されます。ISO 14644-1規格に記載されている統計的評価により、試験体を使用できる最小空気純度クラスが定義されます。

潜在する空気中の粒子のスケール比較：

	イオン	分子	高分子	微粒子	超微粒子
観察方法	走査型電子顕微鏡(SEM)		顕微鏡		肉眼
例	原子半径 金属イオン	砂糖 除草剤	すす ウイルス タバコの煙	バクテリア 赤血球	花粉 砂 人間の髪の毛 霧
サイズ [μm (LOG)	0.001	0.01	0.1-1.0	10	100-1,000

クリーンルームでの使用が認証されたコンポーネントには、真空技術の幅広いポートフォリオから様々な製品が含まれています。これは、幅広いプロセス要件に対応できることを意味します。試験結果から明らかなように、ほとんどの製品は、追加措置なしで非常にクリーンな作業環境（DIN EN ISO 14644-1によるクラス1まで）で使用することができます。

機器を選択する際には、クリーンルーム内の実際の場所をよく観察し、要件を正しく解釈することが重要です。例えば、層流のあるクリーンルームでは、すべてが目標とするISOクラスを満たす必要はありません。まっすぐな垂直流のため、ワークの下またはワークから少し離れた場所にある粒子放出源は、通常、ワークピースにほとんど影響を与えません。

シュトゥットガルトにあるフラウンホーファーIPA（生産技術・オートメーション研究所）のクリーン・マイクロ生産部門は、機器や材料の清浄度とクリーンルーム適合性を独自にテストしています。これらの試験は、DIN EN ISO 14644-1規格に準拠したクラス1の10倍の清浄度を持つクリーンルームで実施されます。その結果、機器や材料は、TESTED DEVICE®またはCSM®テストマークで認証されます。フラウンホーファー研究機構は、清浄度とクリーンルーム適合性の分野における30年以上の経験とノウハウを活かしています。

クリーンルーム認証 - フラウンホーファーIPA