クリーンルーム設備は、半導体製品や医薬品、バイオテクノロジーなど環境汚染が懸念される分野の開発・製造において重要な役割を果たしています。クリーンルームは、浮遊粒子のレベルを極めて低く保つように設計されており、立方メートルあたりの粒子数によって定義される 9 つのカテゴリに分類できます。
ISO 9 の分類を例に挙げてみましょう。 1 立方メートルあたり約 3,500 万個の粒子 (サイズ 0.5 μm 以上) が存在しますが、ISO 1 分類では 1 立方メートルあたり 12 個の粒子 (3 μm 以下) しか認められません。
特定のクリーンルーム認証を取得するには多くの変数が必要ですが、パーティクルカウンターはクリーンルーム作業における汚染物質の発生源を監視、分類、診断するために使用される重要なツールです。パーティクルカウンターは、すべてのクリーンルームで望ましい清浄度レベルを測定および維持するために使用される標準ツールである必要があります。
粉塵カウンター 空気、水、化学物質などの特定のクリーン環境における粒子汚染を監視および診断するために使用されます。パーティクルカウンターは、クリーンな製造作業、電子部品やアセンブリ、医薬品や医療機器、石油やガスなどの産業技術などの産業をサポートするために、さまざまな用途に使用されています。
クリーンルーム規格 ISO 14644-1
| 最大粒子数/ft3 | ||||||
| クラス | >0.1μm | >0.2μm | >0.3μm | >0.5μm | >5um | ISO相当 |
| 1 | 35 | 7 | 3 | 1 | ISO3 | |
| 10 | 350 | 75 | 30 | 10 | ISO4 | |
| 100 | 100 | ISO5 | ||||
| 1000 | 1000 | 7 | ISO6 | |||
| 10.000 | 10.000 | 70 | ISO7 | |||
| 100,00 | 100.000 | 700 | ISO8 | |||
エアロゾル粒子計数器には光学式と凝縮式の 2 つのタイプがあります。
光学粒子計数器は、空気および液体中の粒子を監視できます。高エネルギー光源を使用して、光源が遮断されているときに粒子を測定およびカウントします。この特定の監視デバイスは、光散乱の原理を使用して空気中の粒子を測定します。光学粒子は、光遮断、光散乱、および直接イメージング法を使用して粒子を検出および測定することもできます。
凝縮粒子カウンターは、イソプロピル アルコールまたはブタノールを使用して、入ってくる粒子のサイズを 200% まで大きくし、温度による変動に応じて飽和レベルを調整することで検出を容易にします。この監視デバイスを使用すると、技術者は 2nm ほどの小さな粒子を検出できますが、このような小さな粒子は光学式粒子計数器では検出できません。ハンドヘルドのフォームファクタで入手可能なこれらのモデルは、現場でのテストやより少ない空気量の認証に適した流量が低いため、クリーンルームに最適です。より大きな空気量を 24 時間監視するために、クリーン ルームに大型のポータブル凝縮粒子カウンターを設置できます。
パーティクルカウンターは、生産における汚染制御が必要なアプリケーションで使用されます。これらの産業の例としては、半導体製造業、半導体製造業などが挙げられます。電子部品の製造と組み立て。光学およびフォトニクスの製造および組み立て。航空宇宙。医薬品およびバイオテクノロジーの生産。医療機器の製造。化粧品の製造。および食品および飲料の製造。これらは、石油やガス、油圧作動油、自動車の組み立てや塗装などの産業用途でも使用されています。
エアロゾル粒子カウンターの主な用途は、クリーン ルームまたはクリーンな封じ込め装置内の汚染レベルを測定することです。クリーンルームとクリーンな封じ込め設備は、フィルターの使用によって粒子のない空気レベルを低く維持し、許容される粒子の数に応じて分類されます。クリーン ルームまたはクリーン エア装置の主な規格は ISO 14644-1 ですが、FED-STD-209E などの他の地域規格も存在する場合があります。
電子製造および電子組立には、特にプロセスが反応性条件下で実行される場合、厳格な環境制御が必要です。原料が粒子や微量元素で汚染されている場合、収量は減少します。パーティクルカウンターは、これらの制御が効果的であり、必要な品質を達成するために生産環境が最適化されていることを示します。
用途と対象となる粒子のサイズに応じて、異なる測定装置が必要になります。
空気粒子の監視は、製造環境に欠陥の原因となる汚染レベルがないことを確認するために必要です。これは、クリーンルームエリア全体 (ボールルーム、ベイ、滑走路)、または特定のローカルに制御された環境 (機器および小規模環境) に対して実行されます。
広い領域を監視する必要がある場合は、分配チューブを使用できます。分配チューブは、ある長さのサンプル チューブを通じて複数のサンプリング位置を中央のステッピング デバイスとパーティクル カウンター センターに接続するために使用されるデバイスです。チューブの位置間を順次移動し、各位置からデータを取得します。より狭い空間は、単一の場所でのサンプリング専用の小型の使用時点の粒子センサーで監視でき、中央の真空供給または内部サンプル ポンプに依存します。どの方法が最適かを決定する要因は、汚染物質の粒子サイズと測定頻度です。
エレクトロニクス製造プロセスには、洗浄およびリンス用の化学薬品と超純水の製造という 2 つの主な流体用途があります。
化学処理 半導体やその他の重要な製品の処理ステップ（化学エッチング、マスク除去、化学機械研磨）で使用されます。生産から使用時点までのプロセス化学物質中の粒子モニタリングは、これらのクリーンプロセスを制御して歩留まりの品質とスループットを確保するために非常に重要です。オンライン連続粒子モニタリングを使用することにより、プロセスエンジニアと施設エンジニアの両方が化学物質供給プロセス全体にわたる化学純度レベルの変化に迅速に対応できるようになります。
超純水（UPW）/DI水 UPW プロセスは重要な洗浄およびすすぎのステップに使用されるため、通常 20 nm で測定される非常に低い粒子濃度レベルを維持する必要があります。 UPW は、化学薬品の混合および分配システムにおける化学薬品の希釈およびフラッシングのステップにも一般的に使用されます。最終的な水ろ過ステップまたはウェーハ使用時点でオンライン連続粒子モニタリングを使用すると、水ろ過プロセスとウェーハ洗浄を効果的に管理するために必要な重要な粒子データがプロセス エンジニアに提供されます。
ガスシステム 。高純度のガスは高度なコンポーネントの製造にとって重要です。集積回路などの製品では、エッチング、堆積、酸化、ドーピング、不活性コーティングなどの用途にさまざまなプロセス ガスが必要です。これらの気流中の不純物は重要なプロセスでエラーを引き起こし、生産性やスループットに影響を与える可能性があります。爆発性または危険なガスは、加圧された不活性ガスシェル内にあるパーティクルカウンターを使用して圧力下でテストされます。非反応性ガスは、クリーン パス ガス ディフューザーで減圧し、ポータブル パーティクル カウンターでテストできます。
ライフ サイエンスのアプリケーションには、医薬品製造、バイオテクノロジー製造、配合施設、医療機器、 機能性医薬品 および食品加工。これらは、生物の生活を改善するための製品を生み出す産業です。製造環境では、製品の化学反応や望ましくない製品の品質につながる可能性のある最終製品の汚染のリスクを最小限に抑えるために、汚染物質を排除または最小限に抑える必要があります。
業界は、すべての製品の配合、製造、発売に対する政府の監督を通じて管理されており、合意された品質基準に従って生産が確実に維持されるように管理が確立および監視されています。適正製造基準 (GMP) は、食品医薬品局 (FDA)、欧州医薬品庁 (EMA)、世界保健機関 (WHO)、その他の政府機関などの組織による国内および国際基準に従って製品が製造されていることを保証します。自国向けの製品の生産も管理します。
製品汚染のリスクを軽減するために、医薬品の製造環境は、微生物粒子とエアロゾルの総負荷量が適切なレベルに維持されるように制御する必要があります。環境設計では、原材料の精製、製品の配合、最終的な充填および包装を含むさまざまなプロセス段階での汚染を考慮しています。製造される製品の種類に応じて、管理された空間の清浄度のレベルは最初にクリーンルームの分類基準を使用して決定され、汚染リスクが高いほど、環境はよりクリーンになります。たとえば、ISO 5 に準拠した管理された環境で無菌充填が実行されます。一方、最終滅菌製品は ISO 7 に準拠した領域で仕上げられます (最終滅菌前)。
リスク分類は、使用されるツールの種類にも影響します。リスク評価によって決定された場所から場所へと移動する、モバイル デバイスを使用した定期的な一般的な監視。よりクリティカルなリスク生産の場合、これらの作業はプロセス環境から一般環境を隔離する機械で実行され、アイソレータまたは RABS を使用して周囲から人員を排除することで制御の信頼性が向上します。これらの機械はポイント サンプリング ツールで継続的に監視され、継続的な提供が行われます。環境の質や汚染イベントに関するフィードバックをリアルタイムで提供します。汚染に関する主な懸念は、エンドユーザーに悪影響を与えるリスクであり、これは生産量の増加をもたらす制御の実証です。一般環境は、沈降プレートや容積式空気サンプラーなどの伝統的な技術を使用して、微生物汚染がないか監視されます。
液体システムは主に研究室で、完成した液体製品に粒子が存在しないことを実証するために使用されます。存在するあらゆる粒子は、汚染物質または不溶性生成物の望ましくない凝集体である可能性があります。注射用液体には最大粒子濃度の制限が指定されており、米国薬局方 (USP)、欧州薬局方 (EP)、および日本薬局方 (JP) に含まれる基準がこれらの制限を定義しています。
配合、搬送、コーティング中に使用される圧縮空気は、すべての環境空気品質と同じ GMP 準拠基準を満たしている必要があり、使用時にテストする必要があります。粒子カウンターには、気流中の粒子の経路に影響を与えることなくパイプラインの圧力を大気圧まで下げるガス圧力ディフューザーが装備されており、その後、ガスは大気圧でテストされます。
他の業界でも、生産環境の清浄度や最終製品の品質を実証するためにパーティクルカウンターを使用しています。これらを組み合わせることで、追加の洗浄手順が軽減されます。
クリーンな環境で車を塗装すると、塗装仕上げの欠陥を再加工する必要性が減ります。クリーンエリアに設置されたパーティクルカウンターは、高品質のエンジニアに継続的なフィードバックを提供し、クリーンな状態が維持されることを保証します。厳しい公差に従って製造されたモーターは、パーティクルカウンターで検証された洗浄剤を使用して、クリーンエリアで洗浄および組み立てられます。
油圧作動油および油圧オイルは、特定の ISO 4406 規格に適合する必要があります。油圧作動油の用途は、航空宇宙、タービンの冷却および潤滑から重機まで多岐にわたります。粒子の蓄積と存在は、ベアリング、ポンプ、シールの故障を引き起こす可能性があります。
水は無限の用途を持つ遍在する製品であり、プロセスとの意図的な相互作用や、意図しない季節変動によって汚染される可能性があります。パーティクルカウンターを使用して水質を監視することにより、サンプリング場所でのスポットテストまたは配水システムの継続的な監視により、品質エンジニアは使用される水のプロセスの変化に対応できます。
粒子計数器は、ろ過速度、化学物質の添加要件、フラッシング間隔、沈降情報、冷却流量、およびその他のプロセス変数を決定するために使用され、継続的なフィードバックを可能にし、プロセスの水の均一な量を確保します。
粒子は健康に害を及ぼす可能性のある濃度で大気中に存在し、喘息などの多くの空気感染性疾患の要因であることが示されています。大気粒子には浮遊粒子状物質が含まれます。吸入可能粒子および吸入可能粒子。 PM10として知られる吸入可能な粗粒子は、直径10マイクロメートル（μm）以下の粗粒子です。 PM2.5として知られる微粒子は直径2.5μm以下です。超微粒子。そして煤。
粒子計数器は、これらの浮遊粒子の大気汚染レベルを監視するために使用され、特定の発生源（燃焼など）または技術（発電など）に関連する粒子の削減を可能にします。世界中に分散された粒子計数器からの粒子データのモデリングにより、大気の質の状態とその動きに関する傾向情報が得られます。
選択 クリーンルーム用パーティクルカウンター 難しいプロセスになる可能性がありますが、この記事がクリーンルームに適切な粒子モニターの購入に役立つ十分な情報を提供できれば幸いです。
セミキ は、エレクトロニクス製造および製薬業界のクリーンルームにおける粉塵粒子測定システムおよび粒子分析のソリューションを提供する市場のリーディングカンパニーです。セミキ製品は、有名工場の多くの要件に対応できます。
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