【半導体・エレクトロニクス】製造環境の維持管理のきほん

はじめに 半導体や電子デバイスの製造する場合、クリーンルームやクリーン機器などの環境において、 清浄度の維持管理が重要となってきます。 JISやISOなどのクリーンルーム規格でも浮遊微粒子の数値を基準に清浄度クラスを分けてい ます。 環境に合わせた清浄度クラスを維持管理をするには、浮遊微粒子の数を把握するために計測 する必要があります。浮遊微粒子の状態をリアルタイムまたは定期的な計測には、気中パー ティクルカウンタ（微粒子計測器）が必需品です。 気中パーティクルカウンタとクリーンルームの基礎について解説します。 また、その管理状態をどのように証明するかについても説明します。 半導体や電子デバイスの製造環境の維持管理をご担当される方が知っておきたい気中パー ティクルカウンタについての情報を掲載しております。 入門編として、お役立てください。 1 NITTA Corporation All Rights Reserved. 2026

目次 ク リ ー ン ル ー ム と は ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 3 ク リ ー ン ル ー ム の 管 理 規 格 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 4 気 中 パ ー テ ィ ク ル カ ウ ン タ と は ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 9 半 導 体 製 造 に お け る 清 浄 度 管 理 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1 0 気 中 パ ー テ ィ ク ル カ ウ ン タ の 紹 介 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1 1 清浄度 モニ タリ ング の基本 ポイ ント ・・ ・・・ ・・ ・・ ・・ ・・・ ・・ ・・ ・・ 1 2 環 境 モ ニ タ リ ン グ シ ス テ ム の 構 成 例 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1 3 NITTA Corporation All Rights Reserved. 2026 2

クリーンルーム (Fundamentals: Cleanrooms)とは クリーンルームとは、空気中を浮遊する微粒子や微生物をあらかじめ定められた清浄度レベル以下に維持 管理され、材料や薬品、ガス、水などの供給物も不純物を取り除くなど汚染制御が行われている特殊な室 内作業空間です。また、必要に応じて温湿度、気圧、静電気なども制御されています。 製品や研究の品質を確保しつつ、外部からの汚染を防ぐことを目的としています。 半導体や液晶・電子部品などのエレクトロニクスといった先端産業、精密工業など工業用に利用されるク リーンルームでは、主に浮遊する微粒子を対象としています。先端分野においては分子状の汚染物質につ いても制御対象とする場合もあり、ケミカルミニエンバイロメントや製造装置など局所クリーン化方式も 採用し、限定された空間を高度にクリーン化しつつ、全体では効率の良い省エネシステムを構築していま す。 |クリーンルームの基本原則 清浄度を維持するために、以下の4原則が重要です。 1. 持ち込まない：材料や機器は清掃して入室、作業者はクリーンウェア着用・エアシャワーを通過。 2. 発生させない：作業動作や設備・備品からの発塵を最小限に抑制。 3. 堆積させない：床や壁に埃が溜まらない設計や清掃の徹底。 4. 排除する：換気回数を増やし、局所排気で粒子を回収。 |クリーンルーム基本的な２タイプ クリーンルームは、空気の流れによって乱流式と層流式の2つのタイプがあります。 乱流気流式（Turbulent airflow） 層流式・一方向気流式（Unidirectional air） ろ過された空気の交換率を利用して、汚染を許 空気の流れ（風速）を利用して、潜在的な汚染 容可能な閾値まで希釈し、還気（Return Air, 源から発生する外来粒子を一定方向に押し流し、 RA）は再循環され、快適性を維持するために 隣接するエリアへ拡散・影響するのを防止しま 一定割合の外気を使用します。 す。 3 NITTA Corporation All Rights Reserved. 2026

クリーンルームの管理規格 ｜クリーンルーム管理規格制定の歴史 1963年、アメリカにおいてクリーンルームの空気清浄度規格としてアメリカ連邦規格（FED-STD-209）が 初めて制定されました。その後、ISO 14644-1 の制定に伴い、2001年11月にアメリカ連邦規格は廃止され ました。 当時のアメリカ連邦規格では、1立法フィート（１ft³）※１中の0.5 μmの粒子数を規定しており、１ft³中 に0.5 μmの粒子 が 100個以内である場合「クラス100」と定めていました。 1999年に国際統一規格ISO 14644-1が制定されて以降は1 ㎥ 中の0.1 μm以上の粒子数を規定するようにな りました。 2015年12月、第１版（ISO 14644-1：1999）が廃止され、第２版（ISO 14644-1:2015）がリリースされま した。ここでは、その主 たる改正点をご紹介いたします。 表１．管理規格制定の年表 アメリカ連邦規格（FED-STD-209）制定 年月 1963 1999 2001.11 2015.11 2016.1 現在 FED-STD-209 アメリカ連邦規格（FED-STD-209）廃止 ISO 14644-1 国際規格（ISO 146644-1）制定 発効 国際規格（ISO 146644-1）改訂 ※ １ １ft³ = 0.02832㎥ |クリーンルームの清浄度規格 ISO 14644-1（2015）/JIS B 9920-1（2019） ISO 14644-1はクリーンルームの空気清浄度を粒子濃度で分類する国際規格です。1999年に制定され、 2015年11月1日に改訂、2016年1月1日から発効しました。 1立方メートル中の0.1μm以上の粒子数を規定しており、この規格に準拠した適切な管理を講じる必要が あります。清浄度はクリーンルーム設置時や大幅な変更後、定期的なメンテナンスの一環として測定する よう明記されています。 また、JIS B 9920-1（2019）は、2015年に発行されたISO 14644-1に基づき、技術的内容を変更して作成し た日本工業規格で、クリーンルーム及び関連する制御環境における空気清浄度のクラス分類を規定してい ます。 製造装置の設置時または通常運転時におけるクラス分類は、リスクアセスメントに基づいて定期的に実施 することが望ましいとされています（一般的には年に一度程度の実施）※２。 クリーンルームやクリーン機器および隔離装置のモニタリングについては、JIS B 9920-2を使用※３。 ※２、※３ JIS B 9920-1（2019）より抜粋 NITTA Corporation All Rights Reserved. 2026 4

｜クリーンルーム清浄度クラス（ISO 14644-1：2015） ・定 義：空気中の粒子数（粒径別）を基準にクリーンルームを分類。 ・対象粒径 ：0.1 µm ～ 5.0 µm。 ・クラス番号：ISO Class 1（最も清浄）～ ISO Class 9（最も緩い）。 表２．清浄度クラス別測定粒径ごとの上限濃度（個/㎥） 清浄度クラス 測定粒径・上限濃度（個/㎥） ISO 14644-1 Fed.Std-209E 0.1 µm 0.2 µm 0.3 µm 0.5 µm 1.0 µm 5.0 µm Class1 – 10 – – – – – Class2 – 100 24 10 – – – Class3 Class1 1,000 237 102 35 – – Class4 Class10 10,000 2,370 1,020 352 83 – Class5 Class100 100,000 23,700 10,200 3,520 832 – Class6 Class1,000 1,000,000 237,000 102,000 35,200 8,320 298 Class7 Class10,000 – – – 352,000 83,200 2,930 Class8 Class100,000 – – – 3,520,000 832,000 29,300 Class9 – – – – 35,200,000 8,320,000 293,000 表３．クリーンルームの面積に対応した最少サンプリング数 クリーンルーム 測定点数 クリーンルーム 測定点数 クリーンルーム 測定点数 の面積A(㎡) (NL) の面積A(㎡) (NL) の面積A(㎡) (NL) 2 1 52 10 148 19 4 2 56 11 156 20 6 3 64 12 192 21 8 4 68 13 232 22 10 5 72 14 276 23 24 6 76 15 352 24 28 7 104 16 436 25 32 8 108 17 636 26 36 9 116 18 1,000 27 注記：測定区画面積は，対象とするクリーンルーム又はクリーンゾーンの面積を測定区画数で除した値となる。 面積A(㎡)のAが1,000㎡以上の場合： NL＝27× A NL： 必要な最少測定点数 1,000 A ： クリーンルーム面積 で求めます（NLの小数点以下は切り上げる）。 5 NITTA Corporation All Rights Reserved. 2026

表４．クリーンルームの清浄度クラス分類（通常） 0.1μm～5.0μmの内、1粒径または複数の粒径 測定対象粒径 0.1μm未満の粒子を対象としたU表示。5μmより大きい粒子を対象としたM 表示。 最少測定容量を満たしていれば、各測定点において、1回測定でも構わない。 同じ測定点を複数回測定する場合、個々の測定で上限粒子濃度以上の測定 結果があっても、最終的に測定点毎に平均値を算出し、平均値が上限粒子 評価方法・判定 濃度以下であればよい。 すべての測定点で平均粒子数濃度（1㎥当たり粒子数）が前頁表１.の上限 粒子数濃度を超えていない場合、クリーンルームおよびクリーンゾーンは 空気上制度クラスに適合しているとする。 評価対象の清浄度クラス 清浄度クラス1～9 測定器 ISO 21501-4（JIS B 9921）に適合した光散乱式気中パーティクルカウンタ 最少測定容量 評価対象の清浄度クラスの上限粒子数において、20個となる容量又は測定 時間1分又は容量２Lのうち大きい容量とする 測定回数 各測定点で1回以上（最少測定容量を満たしていること） 測定位置 均等分布、原則として作業高さ 測定点数 対象エリア床面積に応じた最小測定点数が定められた前頁表２.を参照 検証頻度 12ケ月（リスクアセスメントにより延長可※４） ※４ 粒子数濃度及び該当する他の性能パラメータによる空気清浄度の連続的又は高頻度モニタリング装置を備えている場合、モニタ リングの結果が設定した限度内にある場合は、清浄度クラス分類の設定した時間間隔をのばしてもよいです。 ｜遂次サンプリングでのクラス評価方法 逐次サンプリング法は、粒子数濃度が非常に低く、清浄に制御された環境をクラス分類することが必要な 場合または要求される場合に吸引空気量及び捕集時間を低減できる方法です。逐次サンプリング法は、対 象粒径の浮遊粒子数を連続的に測定し、期待値と累積粒子数とを継続的に比較します。測定値が評価線図 の期待値に対応する境界下限値未満となった時、規定の清浄度クラスを適合したと判定し、境界上限値を 超えた時は適合しないと判定します。 逐次サンプリング法は、上限粒子数濃度が500個/㎥ 未満の空気清浄度のクラス分類に最も適しています。 （クラス1～4） NITTA Corporation All Rights Reserved. 2026 6

｜測定位置の決め方（JIS B 9920-1参考） 測定位置の確定は次の方法で行います。 A) 表３から得た最少測定点数NLを使用。 B) クリーンルーム又はクリーンゾーンの全体を面積が等しいNL個以上の測定区画に分割。測定区画への 分割を容易にするために測定区画数を追加してもよいです。 C) 各測定区画内で、この区画の特性を代表するとみなされる測定位置を1か所選定。重要とみなされた 場所では追加の測定位置を選択してもよいです（ただし、その数及び位置は協定に基づく）。 また、 非一方向気流のクリーンルーム又はクリーンゾーンでは空気供給口の真下の位置を代表的な測定位置 にはできません。 D) 各測定位置において、粒子計数器の吸入端を作業活動面（作業面高さ）又は別に決定した位置に設置。 【例】6m×6mの空間の場合 クリーンルーム 測定点数 の面積A(㎡) (NL) 36 9 クリーンルームの面積は36㎡となり9個の測定点が必要になります。その中で代表測定点の位置を1つ決 めますが、空気供給口下の測定点は代表測定点にすることはできません。 代表的な測定位置にはできない 6m 空気供給口下 6m 代表測定位置 7 NITTA Corporation All Rights Reserved. 2026

｜最少測定容量 1回の測定に必要な吸引空気量（単一吸引空気量）及び吸引時間の確定方法 各測定位置で粒子数濃度が設定された清浄度クラスの対象粒径のうち、最大の粒径における上限粒子数濃 度であると仮定した場合に少なくとも20個を検出するのに十分な空気量を吸引しなければならない。 以下の式を用いて測定位置の各吸引空気量Vを求めます。 V= 20 ×1,000 V ： 測定位置における最少吸引空気量（L） Cn Cn： 設定された清浄度クラスの対象粒径のうち、最大 の粒径における上限粒子数濃度（個/m3） 20： 粒子数濃度が上限粒子数濃度と仮定した場合に検 出されると期待される粒子数（個） 各位置での吸引空気量は2 L以上で吸引時間は1分以上とします。各測定位置での1回の吸引空気量（単一 吸引空気量※５）は同じでなければならない。 単一吸引空気量が非常に大きい場合、吸引に要する時間が相当に長くなる可能性があります。逐次サンプ リング法を用いることによって、必要な吸引空気量及び吸引時間を短縮することが可能。 ※５ 単一吸引空気量は2 L以上で測定器の1分間の吸引空気量以上かつV以上の値を設定した場合の1回の測定に用いる空気量を表します。 例）ISO Class5の環境で粒径0.5μmの測定する場合 条件： 清浄度クラス 測定粒径・上限濃度（個/㎥） 1. 20個カウントする容量（L） ISO 14644-1 0.5 µm Class5 3,520 2. ２L 3. 1分測定 のいづれかの最大値とする。 V= 20 ×1,000＝5.68（L） 3,520 20個カウントする容量は5.68Lとなり、２Lより大きくなる。 28.3L/min（１CFM）のパーティクルカウンタで測定する場合 5.68L÷28.3L＝0.2分で、1分かからず、20個カウントする容量より大きくなる。 結果： 最小1分測定した場合の容量は28.3L！ NITTA Corporation All Rights Reserved. 2026 8

気中パーティクルカウンタ (Particle Counters)とは 気中パーティクルカウンタ（気中微粒子計数器）は、クリーンルームの空気やその他の管理された環境に おける微細な粒子を迅速に計数し、サイズを測定する装置です。 技術や科学の発展に伴い、気中のごく少量の微細なチリや粒子が製品の品質に影響を及ぼしたり、人体の 健康に悪影響を及ぼすことがあり、問題となっています。 特に半導体や電子部品など最先端産業分野においては、製品の小型化や多機能化、高集積化に伴い、より 高精度、高品質で信頼性の高さを要求されるようになり、気中の清浄度の管理が重要視されています。 気中の清浄度やそのレベルの変化は、微粒子の濃度や粒径分布を計測することで知ることができ、計測し たデータを基に適切に対応、管理を行うことができます。この計測を行う装置として、一般的に用いられ るものが、気中パーティクルカウンタです。 近年では、パーティクルカウンタなどさまざまなセンサの情報を統合し、一元管理を行う清浄度監視シス テムの重要性が高まっています。 ｜気中パーティクルカウンタの測定原理 パーティクルカウンタ（微粒子計測器）の測定原理は、清浄な空気を吸引して浮遊微粒子の個数と粒子径 を測定する光散乱方式になります。 【光散乱方式】 ① 試料空気にレーザー光を照射すると粒子がレーザー光を散乱させます。大きい粒子ほど散乱光は大き くなります。 ② 散乱光を受光素子（フォトダイオード）で検知し、電気パルス（電圧信号）に変換します。 ③ 電気パルスの強さから粒径を判定します。 ④ 電気パルスの数から粒子の個数をカウントします。 粒径の測定に関する国際規格として、ISO 21501があり、これは粒径計数器の校正手順や検証方法を定義 しており、この規格では粒径の誤差は±10％以内であることが要求されています。粒子計数器の最少可測 粒径や計数効率についても規定されています。校正期間は１年を推奨しています。 この国際規格は、粒径の測定やしきい値の設定において重要な基準となり、測定精度やデータの信頼性を 向上させるために不可欠です。 光散乱方式のパーティクルカウンタは国際規格に基づいて、標準粒子（真球）のパルス高に対して粒径し きい値を設定しています。粒径しきい値は標準粒子の屈折率を基準としています。 そのため、いびつな形状や密度の粒子であっても、標準粒子の光散乱強度とみなして計測しています。 9 NITTA Corporation All Rights Reserved. 2026

半導体製造における清浄度管理 半導体は精密な何百、何千もの工程を経て製造されています。 その中で「歩留まり」の高さが製品の品質に直結します。先端半導体では微細化が進んでおり、高いレベ ルでの歩留まりの維持が課題となっています。 ｜歩留まりとは？ 製造した製品の内、正常に作動する製品の割合のことをさします。 100個作って95個正常に作動すれば95％、50個作動すれば50％の歩留まりとなります。 製品の安定供給、利益の確保に大事な指標となります。 ｜歩留まりを左右する要因とは？維持していくためには？ 半導体製造はナノ単位での微細な製造プロセスが必要なため、わずかなズレや微小な塵でも半導体の性能 に影響します。 そのため、クリーンルームや装置内の製造環境での微粒子数の管理を徹底することで歩留まりの維持・向 上につながる一つの手段となります。 ｜半導体工場のクリーンルームとは？ クリーンルームは、「どのくらい清潔か」も世界で統一された規格（ISO 14644-1や米国連邦規格 Fed.Std.209E）があり、厳しく管理されています。 ISOクラス 粒子径 最大粒子数 旧Fed.Std.209Eの （例） （/㎥） 目安 主な用途 ISO 1 ≧0.1μm 10 － ほぼ研究・特殊用途のみ ISO 2 ≧0.1μm 100 － フォトマスク、EUV装置内など最先端用途 ISO 3 ≧0.5μm 35 クラス1相当 半導体製造前工程の重要エリア ISO 4 ≧0.5μm 352 クラス10相当 半導体製造前工程の重要エリア ISO 5 ≧0.5μm 3,520 クラス100相当 半導体製造前工程の重要エリア ISO 6 ≧0.5μm 35,200 クラス1,000相当 工場内搬送や周辺エリア ISO 7 ≧0.5μm 352,000 クラス10,000相当 工場内搬送や周辺エリア ISO 8 ≧0.5μm 3,520,000 クラス100,000相当 工場内搬送や周辺エリア ｜半導体工場向けクリーンルームのクラスの選び方 工程 特徴 高 フォトリソグラフィ 極微細パターン形成のため最高レベルの清浄度が要求される工程 エッチング 微細構造加工中の欠陥防止のため高い清浄度が必要な工程 拡散・成膜 膜質や電気特性安定化のため管理された清浄環境が求められる工程 組み立て・検査 完成品品質維持のため比較的緩やかな清浄度で行う工程 低 NITTA Corporation All Rights Reserved. 2026 10

気中パーティクルカウンタの紹介 ポータブル パーティクルカウンタ 9110 計測範囲： 0.1～10μm 吸引流量： 28.3L/min 日本語タッチパネル 半導体・電子部品・液晶業界 ポータブル パーティクルカウンタ A100-31/A100-35 計測範囲：0.3～10μm 吸引流量：28.3・50L/min 日本語タッチパネル 製薬・医療・食品・液晶業界 リモート パーティクルセンサ 7201/7301/7310/7501/7510 計測範囲： 0.2～25μm 吸引流量： 2.83・28.3L/min 連続監視 多点モニタリング用センサ 製薬・医療・食品・液晶業界 リモート パーティクルセンサ（ポンプ内蔵タイプ）6201/6301/6501/6310/6510 計測範囲： 0.2～25μm 吸引流量： 2.83・28.3L/min 連続監視 多点モニタリング用センサ 製薬・医療・食品・液晶業界 TSI 社（TRUST・SCIENCE・INNOVATION）は1961年に設立。エアロゾル研究に関する測定器のリーディング カンパニーとして、発展しています。TSI 社には、ミネソタ州St.Paul 郊外のShoreview の本社・工場 （ISO9001：2001 認証）に加えて、アメリカ国内をはじめ、ヨーロッパ、アジア地域でカスタマーサポート を提供しています。 11 NITTA Corporation All Rights Reserved. 2026

清浄度モニタリングの基本ポイント ｜６つの基本ポイント Point 1 なぜモニタリングが必要なのか クリーンルームやクリーンゾーンでは、空気中の粒子が製品に悪影響を与えることがあります。 そのため、粒子の数や濃度を確認し、清浄度を保つことがとても大切です。 Point 2 モニタリングの種類 ・定期的なモニタリング 一定の間隔で測定を行います。 例えば、毎日や毎週など、決められたタイミングで測定する方法です。 設備や作業条件が安定している場合に適しています。 ・連続（リアルタイム）モニタリング パーティクルセンサを常時稼働させ、リアルタイムで粒子数を監視します。 製造中の状態を常に把握できるため、異常が起きたときにすぐ対応できます。 特に高リスクの工程や重要な製品に向いています。 ・連続（間欠式）モニタリング 複数のモニタリングポイントを流路切り替え（マニホールド）装置により1台のパーティクル カウンタで測定します。 クリーンルーム全体の継続的な環境変化を把握する場合に適しています。 Point 3 モニタリング計画を立てるときの基本 ・リスクを考える：どこで粒子が増えやすいかを調べて、重点的に監視する場所を決めます。 ・測定する項目を決める：粒子数だけでなく、温度や湿度、気流なども確認します。 ・測定方法を選ぶ：手動で測るか、自動で測るかを決め、使う機器はきちんと校正します。 ・測定する場所を決める：作業に影響しやすい場所や代表的な位置を選びます。 ・警報レベルを設定する：「注意レベル」と「対応が必要なレベル」を決めておきます。 ・データの記録と管理：測定結果は必ず記録し、あとで見直せるようにします。 Point 実施のポイント 4 ・通常の状態を基準にする 普段の運転状態でどのくらいの粒子があるかを測って、警報の基準にします。 ・サンプリングの条件をそろえる 測定する位置や向きは毎回同じにします。 ・誤報を防ぐ 警報が頻繁に鳴ると無視されやすくなるので、設定は慎重にします。 ・データを分析する 定期的に傾向を確認し、必要なら警報レベルを見直します。 Point 5 機器の校正と維持 測定機器は定期的に校正し、証明書を保管します。設備や運転条件が変わったときは、計画も見 直します。 Point 6 異常があったときの対応 基準を超えた場合は、原因を調べて対策をとります。必要なら設備や作業方法を改善します。 NITTA Corporation All Rights Reserved. 2026 12

環境モニタリングシステムの構成例 ｜環境モニタリングシステム図 ｜環境モニタリングシステムでお客様ができること このシステムは、クリーンルームや製造環境の清浄度をリアルタイムで監視し、記録・分析するための仕 組みです。お客様は次のようなことが可能になります。 ・「Monitor」「Database」「Client」を別々のPCに分散して設置で 1. 柔軟なシステム構成 きます。 ・ネットワークを介して通信するため、遠隔地からのモニタリングや 管理が可能です。 ・Monitorが粒子計数器や各種センサーからデータを自動収集します。 2. データ収集と信頼性確保 ・万一メインモニターが停止しても、Buddy Monitorがバックアップ として動作し、モニタリングを継続できます。 ・測定データは信頼性の高いSQLデータベースに保存されます。 3. データの安全な保存と冗長化 ・ミラーリング機能により、2台のPCにデータを複製し、障害時でも データを保護できます。 ・Client画面でリアルタイムの測定値を確認できます。 4. リアルタイム監視と履歴管理 ・過去の履歴データを検索・分析し、レポートを作成できます。 ・アラーム通知により、異常をすぐに把握し対応できます。 ・Clientからシステム構成や機器設定を簡単に変更できます。 5. 設定と操作の簡単さ ・クライアントを閉じてもデータ収集は継続するため、安心して運用 できます。 13 NITTA Corporation All Rights Reserved. 2026

クリーンエンジニアリング事業部 https://www.nitta.co.jp E-mail：monitor-info@nitta.co.jp 大 阪 本 社 東 京 支 店 〒556-0022 大阪市浪速区桜川4-4-26 TEL06-6563-1235 FAX06-6563-1265 〒104-0061 東京都中央区銀座8-2-1 TEL.03-6744-2740 FAX.03-6744-2741 奈 良 工 場 〒639-1085 奈良県大和郡山市池沢町172 TEL.0743-56-9400 FAX.0743-56-4403