バイオクリーン職場設計

バイオクリーン職場設計一般的にはクリーン作業場、浄化作業場、クリーンルームなどの名称と呼ばれている。一定空間範囲内の空気中の微粒子、有害空気、細菌などの汚染物を排除し、室内の温度、清浄度、室内圧力、気流速度と気流分布、騒音振動と照明、静電をある需要範囲内に制御し、特別に設計された部屋を指す。

バイオクリーン職場設計における温湿度制御

クリーン空間の温湿度は主にプロセス要件に基づいて決定されるが、プロセス要件を満たす条件下では、人の快適さを考慮しなければならない。空気清浄度の要求が高まるにつれて、プロセスの温湿度に対する要求もますます厳しくなる傾向が現れている。具体的なプロセスの温度に対する要求は後述するが、全体的な原則として、加工精度がますます精緻になっているため、温度変動範囲に対する要求はますます小さくなっている。例えば大規模集積回路によるフォトリソグラフィ露光プロセスでは、マスク板材料としてのガラスとシリコンウエハの熱膨張係数の差の要求はますます小さくなっている。直径100 umのシリコンウェハは、温度が1度上昇すると、0.24 umの線形膨張を引き起こすため、±0.1度の恒温が必要であり、同時に湿度値が一般的に低いことが要求される。人が汗をかくと、製品に汚染があり、特にナトリウムを恐れる半導体職場では、この職場の温度は25度を超えるべきではなく、湿度が高すぎると問題が多くなるからだ。相対湿度が55%を超えると冷却水管壁に結露し、精密装置や回路に発生すると様々な事故を引き起こす。相対湿度が50%になると錆びやすい。また、湿度が高すぎると、空気中の水分子を介してシリコンシート表面に付着した塵埃を表面に化学吸着して除去することが困難になる。相対湿度が高いほど付着の除去は困難であるが、相対湿度が30%未満であると、静電気力の作用により粒子も表面に吸着しやすくなり、同時に大量の半導体装置が破壊しやすくなる。シリコンウェハのための最適湿度範囲は3545%である。

きあつきてい

清浄空間の大部分については、外部からの汚染侵入を防止するために、内部の圧力（静圧）を外部の圧力（静圧）よりも高く保つ必要がある。圧力差の維持は一般的に以下の原則に合致しなければならない：

1.清浄空間の圧力は、清浄空間の圧力よりも高い。

2.清浄度レベルの高い空間の圧力は、隣接する清浄度レベルの低い空間の圧力よりも高い。

圧力差の維持は新しい風量に依存し、この新しい風量はこの圧力差の下で隙間から漏れる風量を補償することができる。したがって、圧力差の物理的意義は、清浄室の様々な隙間を通過する風量の漏出（または浸透）時の抵抗である。

クリーンルームにおける気流速度規定

ここで検討する気流速度とは、クリーンルーム内の気流速度のことであり、他のクリーン空間における気流速度は、具体的な設備を検討する際に説明する。

乱流清浄室は主に空気の希釈作用によって室内汚染の程度を軽減するため、主に換気回数という概念を用い、直接速度を用いないが、室内の気流速度に対しても以下のような要求がある。

（1）送風口出口の気流速度はあまり大きくないことが望ましくなく、単純空調室と比べて速度減衰が速く、拡散角度が大きいことが要求される。

（2）水平面を通過する気流速度（例えば、側送時の還流速度）は、表面微粒子を吹き出して気流に戻り、再汚染を引き起こすことがないように、あまり大きくするべきではない。この速度は一般的に0.2 m/s大きくするべきではない。

平行流クリーンルームの慣習上は層流クリーンルームと呼ばれているが、主に気流による「ピストン打押出作用により行染を排除するため、断面上の速度は非常に重要な指標である。過去には米国の20 gB基準を参考にして0.45 m/sを採用していたが、このような大速度に必要な通風量は極めて大きく、省エネのために風速低減の実現可能性も探求していることが知られている。

我が国では、『空気清浄技術措置』と（清浄工場建物設計規範）はこのように規定されている

垂直平行流（層流）クリーンルーム≧0.25 m/s

水平平行流（層流）クリーンルーム≧0.35 m/s

ざつおんせいぎょ

クリーンルーム騒音基準は一般的に健康保護基準より厳しく、操作が正常に行われ、必要な談話連絡及び安全で快適な作業環境を満たすことを保障することを目的としている。そのため、クリーンルームの騒音を測定する主な指標は、

1.悩みの効果

騒音のため、人に不安を感じさせて悩みの感情を生み、一般的には極静か、静か、比較的静か、ややうるさい、比較的うるさいと極うるさいの7つの悩みのレベルに分けられる。すべての反応レベルは騒がしくて騒がしい者に属し、すなわち高い悩み、高い悩みの人数の総人数中の割合は高い悩み率である。

2.作業効率への影響

これは主に3つの反応レベルを見て、この3つの方面は：集中、動作の正確性、仕事のスピード

3.統合通信への干渉

これは主に：はっきりしているか、満足しているか、少し困難で、困難で、不可能である

以上の3つの指標をすべてA声レベルで評価した。50年代には、周波数スペクトル曲線を評価基準として提案したことがある。すなわち、各周波数帯域の中心周波数の音圧レベルはこの曲線を超えてはならない。その後、ブラシAレベルでノイズとノイズの音声干渉と悩みの程度を測定することがより適切であり、周波数逓倍帯音圧レベルの代わりに評価基準の指標とすることができることが分かった。

高い要求がある。ここでは、まず窓なしクリーンルームの照明方法について説明する必要があります。

（1）一般照明

特別な局所的な必要性を考慮せず、被照射面積全体を照らすために設置された照明を指す。

（2）局所照明

これは、作業点などの場所の照度を増やすために設置された照明です。しかし、室内照明では一般的に局所照明を単独で使用しない。

（3）ハイブリッド照明

これは、作業面上の照度が一般照明と局所照明によって合成された照明を指し、その中の一般照明の照度は『クリーン工場設計規範』によって総照度の10%15%を占めるべきだが、乾燥150 LXは低くない。単位被照射面積で受ける光束は照明単位ルクス（LX）である。

海外のクリーンルームの強度要件は高く、例えば米国のクリーンルームに関するいくつかの基準は、人工光300 lxは良好な効果があり、ワークの精細度が高い場合は500 xも許容される。電子業界のリソグラフィ工場など、赤信号で照明される場所の照度は一般的に（25501 x）、天然光を使用する場合はより高い照度が許容されるため、作業に有利であるため、今後クリーンルームの照明は人工光と天然光の両方を採用することが有望である可能性があり、省エネのための動きでもある。

静電気防止

クリーンルームでは静電気による事故がしばしば発生しているため、クリーンルームの静電気防止能力はどのようにしてその品質を評価する上で無視できない側面となっている。

静電とは、摩擦などによって物体中の正（+）負（－）電荷等量の均一な電気中性状態が破壊され、電荷が過剰になり、物体が帯電状態になることであり、これらの電荷は通常は流れないため静電と呼ばれる。

クリーンルーム内の静電気による事故には、次のような点があります。

1.静電気による静電気感電は、人の不安と恐怖感を引き起こし、二次傷害（例えば、人は感電で転んで、転んでまた怪我をする）を引き起こすことができる、

2.静電放電による放電電流は、半導体素子などの破壊と誤動作を引き起こすことができ、例えば50枚のP−MOS回路をビニール袋に入れ、数回揺らした後、非ゲート電極の深刻な破壊者と計39枚で、失効率は78%に競った。これは半導体装置が静電放電に非常に敏感であるため、

3.静電放電による電磁波は電子機器や装置の雑音や誤動作を引き起こす可能性がある、

4.静電放電の発光は撮影肢片などの感光破壊を引き起こす可能性がある、

5.静電気の力学現象はふるい穴が粉塵で塞がれ、紡績糸が乱れ、印刷物の深さムラと製品汚染を引き起こすことができる。

静電事故の発生は主に静電の発生と蓄積にあるが、気流の流れ、気流とダクト、風口、フィルターなどの摩擦、人体と衣服の摩擦、衣服の間の摩擦、技術上の研磨、スプレー、噴流、洗濯、攪拌、接着とはく離などの操作は、すべての選択で静電を発生する可能性があり、一般的には、電気伝導率の小さい非導体（絶縁体）ほど、電荷発生後に流れにくいため、帯電しやすいと表現されている。

静電気問題がクリーンルームの中で特に深刻なのは、クリーンルームの中に前述の静電気を発生させる多種の技術要素を備えているだけでなく、クリーンルームの中の多くの材料、例えばプラスチックの地面、壁面、ナイロン、正確などの作業服はすべて高い抵抗率を持っており、いずれも静電気と集静電気を発生しやすく、クリーンルームの静電気災害が重視されていない以前に、これらの材料は広く採用されていたからである。