半導体工場のクリーンルームとは？方式や運用のポイントについて解説 【公式】工場建設・倉庫建設なら「カナリス建築」滋賀・京都・福井｜株式会社澤村

半導体工場のクリーンルームとは？方式や運用のポイントについて解説

最終更新日:2024/06/12

精密機器や食品などを扱う工場において、欠かせない存在であるのがクリーンルームです。
半導体工場においては、精密機器が多いうえに、そもそも半導体そのものがデリケートな製品であることから、クリーンルームは必須といえます。

しかし、そんなクリーンルームについて、まだまだ認知が広がっていないのが現状です。
そこで、今回は半導体工場におけるクリーンルームの概要や方式、適切に運用するためのポイントについて詳しく解説していきます。

そもそもクリーンルームとは

クリーンルームとは、空気の清浄度を管理するための部屋のことです。一般家庭のような空気清浄機とは異なり、清浄度を厳重に管理している点が特徴です。空気中に舞うゴミからチリまで、一定の基準を下回るように管理されています。

半導体を扱う工場はゴミやチリの影響を受けやすい精密機器が多いため、クリーンルーム内で特定の作業を行うことがほとんどです。精密機器にとって、異物混入は言語道断であるため、徹底して管理された部屋で作業が行われます。

半導体以外の領域では、食品関連や医療品関連などもクリーンルームが活用されています。異物の混入が製品に大きなダメージを与えたり、消費者にとって有害となる場合には、クリーンルームが必須です。

ちなみに、クリーンルームにおける「異物」に該当するのは、ホコリや塵、微生物、微小粒子が該当します。目に見えない微細な異物を防いで製品を扱えるのが、クリーンルームの特徴です。

半導体工場におけるクリーンルームの方式は？

半導体工場のクリーンルームの方式は、クリーンな空気を上から床へ向けて流す「垂直一方向流方式」と、空気を循環させて空気の汚れを希釈する「乱流方式（非一方向流方式）」があります。それぞれの特徴や仕組みについて見ていきましょう。

垂直一方向流方式

垂直一方向流方式とは、上部から床へ向けて綺麗な空気を流す方式です。部屋の上部にファンを設置し、床へと空気を送るような仕組みであることから、ダウンフロー方式と呼ばれることもあります。

後述する乱流方式と比べると、空気の清浄効果が高いのが特徴です。半導体工場をはじめ、精密機器を扱う現場では垂直一方向流方式が選ばれている傾向にあります。

空気を清浄に保ちやすいメリットがある一方、設置するための初期コストが高額です。さらに、ランニングコストも乱流方式よりも高い傾向にあるため、資金・予算によっては導入が難しいといった難点があります。

乱流方式（非一方向流方式）

乱流方式（非一方向流方式）は、室内の空気を外へ押し出すようにして空気を清浄化していく方式です。壁に排気口を設置するのが特徴で、空気を循環させていくのが特徴です。初期費用及びランニングコストは、垂直一方向流方式よりも安価な傾向にあるため導入のハードルは低めといえます。

しかし、一方で空気の清浄度が低いのが難点です。半導体を扱う工場の場合、異物によって製品や設備の不良に繋がるリスクがあります。

半導体工場のクリーンルームに求められるクラス

クリーンルームは「クラス」と呼ばれる単位で清浄度が区別されています。空気中に含まれる不純物の量に応じて、クラスを選ばなければなりません。

現在、半導体工場の多くは、米国連邦規格である「FED規格」を導入している傾向にあります。半導体業界では、以前から使われている規格であるためです。

しかし、近年は国際規格としてよく知られている「ISO規格」も、半導体業界に広がりつつあると言われています。

半導体工場のクリーンルームを適切に運用するためのポイント

半導体工場がクリーンルームを運用するにあたって、知っておきたいのが「異物」に対する考え方です。
クリーンルームは空気の清浄度を高める部屋ではあるものの、入退室の際に異物を持ち込んでしまったり、異物を発生させたりしては効果が半減してしまいます。

また、意図せず持ち込んでしまった異物を堆積させることや、異物を排除することなども重要です。クリーンルーム内の異物対策としては、入室前のエアシャワーや、通路・更衣室の設計、適切な換気計画などが欠かせません。

クリーンルームの採用を検討するのであれば、その設計や設置、異物対策に関するノウハウを持つ専門業者に相談することが重要です。とくに、半導体工場はクリーンルームの品質が、製品の品質に大きく関わるため妥協のないように計画を進めていく必要があります。

おわりに

今回は、半導体工場におけるクリーンルームについて解説しました。クリーンルームは、半導体領域に限らず、食品や医療の分野でも用いられる設備です。
しかし、半導体のような精密機器は、とくにクリーンルームが必須と言っても過言ではありません。

精密機器は、異物の影響を受けやすく、製品の不良に繋がることも多いのが現状です。クリーンルームの妥協が、製品の質の低下を招き、クレームや返品のリスクも高めます。

結果的に、クリーンルームを設置したほうがトータルコストが安価になることも多いです。半導体工場の建設を検討している方や、精密機器を扱う工場の担当者の方は、ぜひクリーンルームの採用を検討してみてはいかがでしょうか。