クリーンルームでの生産効率を高める
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記事更新日 2025年07月11日
半導体工場では、目に見えないようなサイズのわずかなチリやホコリが製品の品質に大きな影響を与えるため、クリーンルームの清浄度維持・管理が不可欠です。
しかし、その管理が生産効率を低下させる要因にもなっています。このページでは、その具体的な原因と解決策を解説します。
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工場の生産ラインでは、1秒のロスが年間の生産量に大きく響きます。
クリーンルームに入室する際には、コンタミナントをクリーンルーム内に持ち込まないよう、作業員はクリーンスーツを着用し、エアシャワーで付着したコンタミナントを除去してから入室する必要があります。
エアシャワーを通過する時間が1人あたり20秒程度だとしても、100人の作業員が1日5回出入りすれば、累計で約3時間もの時間が消費されます。
これは数百枚のウエハーの生産機会を失うことに等しく、企業の収益に直結する問題です。
半導体製造では微細な異物が製造不良につながるため、クリーンルーム内では発じんを最小限に抑えられるよう動作が制限されます。
さらに、クリーンスーツの着用でゴーグルが曇り、視界が悪化し、手袋の影響で指先の感覚が鈍るため、精密な作業が難しくなります。
これらが積み重なることで、作業効率の低下だけでなく、品質にも影響を及ぼします。
クリーンルームでは、部品や工具を持ち込む際に厳格な除じん作業が求められます。 パスボックスを利用し、アルコール拭き取りやクリーンパックでの梱包を行うことにより、作業時間が余計にかかります。
例えば、1つの工具を持ち込むだけでも数分かかる場合もあるため、工具を何個も持ち込み、それを1日に数十回繰り返せば、合計で数時間のロスが発生することになります。
さらに、搬送装置の車輪や梱包材が発じん源となるリスクもあり、クリーンルームに搬出入する部材全ての慎重な管理が必要です。 このような細かい作業の積み重ねが、生産効率を著しく低下させています。
クリーンルームでは、気流管理が適切でないと、作業員の動きによってコンタミナントが広がり、清浄度を必要とする場所に必要な清浄空間を形成できないことがあります。
たとえば、部品の運搬や工具の使用時に発生したコンタミナントが、適切に排出されずに滞留すると、製造プロセスに悪影響を及ぼします。
また、FFU（ファンフィルターユニット）の配置が不適切だと、空気が均一に循環せず、特定のエリアにコンタミナントが溜まりやすくなります。 この結果、歩留まりが低下し、頻繁な清掃や生産ラインの停止を余儀なくされ、工場全体の生産性が低下する要因となります。
こうした清浄度維持と作業効率の両立は、従来のクリーンルーム構造ではどうしても限界があり、「もっとムダなく、でも清浄度は落とさずに」といった声が現場から多く聞かれます。
近年では、作業性を損なわずにISOクラス1レベルの清浄度を実現できる、開放型の清浄化ソリューションも登場しており、作業効率と品質維持の両面で、あらためて注目されています。
エアーシャワー・パスボックス不要
小さな無駄を減らして、効率を大きく引き上げる
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KOACHは同一ベクトルの集合流により、最下流部で着替えを行えば内部を汚染することなく発散したコンタミナントを素早く排出できるので、エアシャワーをつかわずに入退室を行うことも可能です。
排出力の高い気流により清浄空間を安定的に維持できるため、スムーズな出入りと高い作業性を両立できます。 精密機器を扱う企業で、クリーンスーツを着用しないエリアを設けることもできたという事例もあります。
パスボックスを使わず物品を移動させる様子を以下の動画で確認できます。
ここでは、KOACHが効率化にどう役立つのか詳細を解説します。
クリーンルームでは、入室のたびにエアシャワー通過が求められ、1回の入退室で20〜30秒の時間を要します。
KOACHなら、同一ベクトルの集合流により発散したコンタミナントを素早く排出できるため、最下流部でクリーンスーツに着替えるレイアウトを組むことで前室やエアシャワーを設置しなくても、運用することも可能です。これにより、入退室の際の手間が削減され、年間で数百時間の生産性向上が実現します。
KOACHは、独自の技術により、同一ベクトルの集合流が流れ続けることでISOクラス1の清浄空間を形成します。
従来型のクリーンルームと違い、外部から内部の様子を確認することができる、明るく開放的な環境で作業を行えるため、閉塞感なく作業を行えます。
また、手袋越しでも細かい作業がしやすく、作業の自由度が向上。
従来のクリーンルームでは、部品や工具の搬入時にパスボックスを通したり、アルコールで拭き取ったりする必要があり、作業が滞りがちでした。
KOACHはパスボックスを使わずに部品や工具を持ち込めます。付着したコンタミナントは入り口でクリーンガンを使用し吹き飛ばせば、クリーンエリア内を汚染することなく、そのまま排出されます。搬送時のコンタミリスクが低減し、作業準備の手間も削減されます。
従来のクリーンルームでは、FFUの配置が不適切だと空気の流れにムラができ、コンタミナントが滞留するデッドゾーンが発生していました。
KOACHは興研オリジナルの高性能フィルターにより生み出されたISOクラス１のスーパークリーンエアーを清浄空間内に供給し続けます。
この気流は復元性が非常に高く内部にいる作業者や設置した装置などの障害物にぶつかっても下流側に流れ続けるため内部で発生したコンタミナントは滞留・拡散することなく、そのまま排出されていきます。これにより、製品への異物付着リスクが低下し、安定した品質管理が可能になります。
ある製造拠点では、エネルギーコストの削減と工程効率の最適化を目的として、局所クリーン環境装置を導入しました。
運用開始後は、入退室時に発生していた前室・エアシャワーの時間削減が実現され、生産性の向上にもつながりました。
従来は24時間稼働が前提だったクリーンルームに対し、フロアーコーチであれば、必要なタイミングでの運転が可能となり、電力消費量の抑制とランニングコストの削減が実現されています。
加えて、従来型のクリーンルームであれば、発じんする作業と高い清浄度を必要とする作業があった場合、高い清浄度を必要とする作業が汚染されないよう、部屋を分ける必要があったのに対し、フロアーコーチであれば気流によるエリア分けが可能であるため、これら二つの作業を同じ空間内で行うこともできます。工程の一本化が実現したことにより全体最適化が図られました。
ノートパソコンやタブレットを国内外向けに製造する工場では、防水タブレットの新製品における製造工程でコンタミネーション対策が必須とされていました。
しかし、従来型のクリーンルームは初期投資が大きく、短納期での立ち上げが難しい点がボトルネックとなっていました。
そこで、以前から認知していたフロアーコーチの導入を検討し、東京ショールームにて実機の性能を確認。 その場で粉じんの減少を計測し、短時間で安定した清浄環境が構築できる点を評価し、導入を決定しました。
採用された装置は3段×4列のユニット構成で構成されており、作業者はクリーンスーツを着用せずに作業が可能となりました。
これにより、入退室に伴う着替えや準備の時間が削減され、作業効率が向上しています。 加えて、レイアウト変更への柔軟性に加え、電源投入後約3分で清浄度を確保できる即応性が高く評価されました。
従来製品と比較して消費電力も低く、省エネ性とランニングコストの最適化にも貢献しています。
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。