クリーンルームのコンタミナントを低減するには
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記事更新日 2026年02月25日
クリーンルーム・クリーンブース内のコンタミナントは製品の歩留まり低下や品質不良を引き起こし、信頼性や生産効率に大きな影響を与えます。このページで、クリーンルームで課題となるコンタミナントの発生リスクと削減の重要性について解説しているのでぜひご覧ください。
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クリーンルーム内で扱う物品に付着するコンタミナントは、低湿度環境で発生する静電気により、通常の拭き取り等では除去が難しい状況です。
さらに、物品表面の粗さや素材の特性、さらには適切な除去方法が選ばれないことも、除去困難の一因となっています。
しかし、最も問題なのは、ルーム・ブース内という密閉された環境では、クリーンガンのような効率的な除去ツールが使用できない点にあります。
現場では発じんの少ない不織布をアルコールで湿らせ拭取る湿式洗浄など、手間と時間のかかる方法に頼らざるを得ないため、作業者にとっては日々の作業負担が大きく感じられるのです。
クリーンブースでは、クリーンルームに比べて構造がシンプルで低コストに構築できる一方、作業中の清浄度向上においては大きな課題を抱えています。
狭いブースでは、作業者そのものが最大の発じん源となります。たとえクリーンスーツを着用していても、歩行や腕の動き、工具の取り扱いにより皮膚や繊維から微細な粒子が発生します。発生したコンタミナントは閉鎖空間であるため、排出することが難しく、一度汚してしまうと清浄度を回復するまで多大な時間を要してしまいます。
このため、ブース内では作業中に清浄度が一時的に低下し、作業環境における清浄度の信頼性が損なわれる恐れがあります。 日常の作業で直面するこの悩みを解決するためには、日頃から作業員がクリーンスーツの適切な着用・管理をおこなう、発じんしにくい動作を習慣化する、作業エリアを整理整頓し、コンタミナントが滞留しないように注意するなど、作業管理を徹底する必要があります。
半導体クリーンルームでは、内部に設置する装置の駆動部が微細粒子を発生させる要因となることがあります。例えばベアリングやモーターの摩耗、熱、振動などが金属粉や樹脂粉を放出し、クリーンルーム内を汚染する恐れがあります。
対策としては、内部で稼働させる製品や工具は低発じん品を採用したりや定期的なメンテナンスをしたりすること、最適な気流設計を行い、排出を促すレイアウトを組む等が有効です。
また、駆動部への潤滑剤選定や温度管理を徹底することで、粒子発生を最小限に抑制できます。
これにより、クリーンルーム内の微粒子レベルを安定させ、デバイス歩留まりの向上や不良率の低減に繋げることが可能となります。 超微細な部品を製造する工程では、これらの対策が欠かせません。常に徹底されたメンテナンスが、歩留まり改善に直結します。
半導体クリーンルームは多くの工程が24時間稼働しており、短期間の停止すら許されないケースが珍しくありません。そのため、十分な清掃時間を確保できないことから、コンタミナントが蓄積しやすくなっているという問題点が存在します。
装置や配管の細部、作業台の下など、定期的な清掃が不十分だとコンタミナントが堆積し、それがいずれかのタイミングで清浄空間内に拡散してしまうことにより製品の歩留まりや信頼性の損失へとつながるリスクが存在します。
自動洗浄ロボットなどの導入や、作業員による清掃業務の徹底、日常清掃と定期点検を組み合わせた管理運用を行うなどの対策を講じることで、限られた時間内でもクリーン環境を維持することができます。
クリーンルームやクリーンブースは、HEPA/ULPAフィルターを用いた清浄空気の供給・最適な気流設計・正圧管理などにより、高い清浄度を実現しようとしています。
しかし、作業エリア内では設備や作業者が障害物となり、気流が流れない「デッドゾーン」が形成されることがあり、結果としてコンタミナントがそのまま滞留してしまいます。
さらに、ドアの開閉や出入口から外部空気が侵入することで、室内が汚染されるなど、コンタミナントの侵入により清浄度が低下してしまう場合があります。 つまり、クリーンルームやクリーンブースの既存の仕組みだけでは、作業中のコンタミナントを抑制することには限界があるのです。
そのような制約を感じている方に向けて、囲いのない構造でISOクラス1の清浄度を実現し、作業者の動きを妨げないクリーンソリューションを紹介いたします。
清浄度を犠牲にせず、作業効率・快適性・拡張性のいずれも両立できるため、既存のクリーンルームやブースでは難しかった課題にも、現実的な対応が可能になります。
これらを一気に解決するソリューション
ISOクラス1を求める環境に適したクリーンシステム
sponsored by 興研株式会社
KOACHは、従来のクリーンルームやクリーンベンチと異なり、囲いのない「オープンクリーンゾーン」でISOクラス1の清浄度を実現するシステムです。
最大の特長は、同一ベクトルの集合流にあります。
この気流によって、コンタミナントを拡散させることなく素早く排出できるため、常に高い清浄度を維持できます。
動画の3分20秒あたりから、汚染後の回復についても実験されています。72,042／m3（0.1μm）まで汚染された空間が、約8秒で0／m3（0.1μm）にまで戻っているのがわかります。
KOACHは、数々の賞を受賞しており、第44回機械工業デザイン審査時には、「日本に欲しかった破壊型イノベーション」「20年の審査で最も優れた技術開発」という評価を受けています。
ここでは、KOACHの技術がどのようにこれらの課題を解決できるのかを解説します。
クリーンベンチやクリーンブースでは、作業者の動作や装置の構造によって気流が乱れ、コンタミナントを排出できない場合は、清浄度が一時的に低下しやすいという課題があります。
これに対しKOACHは、気流復元性という特性により、障害物などがある場合にも障害物を取り囲むように気流が流れるため、コンタミナントを拡散することなく下流側へ流すことができます。このことにより作業中に作業者や装置から発じんしてもコンタミナントを滞留させることなく効果的に排出することが可能です。
KOACHに搭載されているナノファイバーフィルターは、ULPA相当の高い捕集性能を持ちながら圧力損失はHEPAフィルター並みに低いという特長があります。微風速でありファンの負荷が小さいため、清浄度維持のための電力消費が非常に少ないのが特長です。 その使用電力は、100㎡のスペースを運用した際でも、なんと1,200wのドライヤー3台分です。
また、省エネモード（スリープ運転）を活用すれば、夜間や休日など室内で作業は行わないが、内部の清浄度を維持したい時間帯の電力も最小限に抑えることが可能です。
これにより、従来型クリーンルームと比べて年間700万円もの電気代削減※が実現したケースも報告されています。
フォトリソグラフィ工程用のクリーンルームを新設するにあたり、従来の循環式クリーンルームとフロアータイプのクリーン化装置を比較検討。
既存設備では、作業中に発生した粒子の除去に時間を要し、清浄度の回復に遅れが生じるという課題がありましたが、KOACHは作業中でも安定した清浄度を維持できるという点を評価し、採用に至りました。
採用後は清浄環境の再構築に要する時間を大幅に短縮することができ、結果として、クリーン度の安定と工程全体の作業効率が向上しました。
微細化が加速する半導体製造において、モールド工程での損傷が課題となり、一桁ナノ領域の微粒子制御が大きな技術的障壁となっていました。
こうした中、ある研究施設では、KOACHの導入により微粒子濃度の大幅な抑制を達成。
結果として、欠陥率が従来比で約1/100に低減され、工程の信頼性が飛躍的に向上しました。
加えて、高清浄度を維持できることで、大型クリーンルームや高出力空調設備の増設が不要となり、空調負荷と維持コストの双方を大きく削減。
装置の移設性にも優れており、実験フローに応じた柔軟なレイアウト変更が可能となったほか、デモ運用時点で効果を実証できたことから、本格導入が進められました。
従来必要だったクリーンベンチやエアブローによる作業も省略でき、全体の作業効率と作業者負担の軽減にもつながっています。
この事例の企業名や写真、より詳しい導入経緯・成果は、KOACHの会員サイトで確認することができます。
半導体製造は、日本の地域経済の活性化に大きく貢献する重要な産業です。しかし近年では、原材料価格の高騰や光熱費の増加、さらに円安の影響により、各企業の努力だけでは乗り越えられない厳しい状況が続いています。
私たちのメディアは、こうした課題に対して有効なソリューションである「KOACH」の魅力や価値を、より多くの方々に届けることを目的としています。KOACHの認知拡大と導入促進を通じて、業界全体の変革と地域経済のさらなる発展に貢献していきます。