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Tnorのよもやま話～第７回～

投稿日 2025年3月18日

皆さんこんにちは！

株式会社Tnor、更新担当です。

 

さて

～半導体のメンテナンス～

ということで、半導体洗浄の重要性、適切なメンテナンス時期の判断基準、洗浄装置のメンテナンス方法について深く解説 していきます♪

 

半導体製造において、「洗浄」は極めて重要なプロセスの一つです。半導体チップの微細化・高性能化が進む中、ナノレベルの汚染もデバイスの歩留まりや性能に影響を与えるため、適切な洗浄と定期的なメンテナンスが欠かせません。

しかし、どのタイミングで洗浄を行うべきなのか？ メンテナンスの間隔を適切に設定しなければ、洗浄不良による歩留まりの低下や装置の劣化による生産効率の低下を招く可能性 があります。

1. 半導体洗浄の重要性とは？

半導体製造プロセスでは、シリコンウエハー上に微細な回路を形成する工程 があり、その際に極小の汚れや微粒子（パーティクル）があると、デバイスの性能が低下し、不良品が増加する 可能性があります。

洗浄工程が重要視される理由
✅ 微細なパーティクルを除去し、デバイスの品質を確保する
✅ 有機汚染（レジスト残渣など）や金属汚染（イオン汚染）を防ぐ
✅ エッチング後の副生成物や酸化膜を適切に除去する
✅ 歩留まりを向上させ、生産コストを削減する

近年の半導体製造では、プロセスごとに10回以上の洗浄が行われることも珍しくなく、適切なメンテナンスが製造歩留まりやコスト削減に直結 しています。

2. 半導体洗浄のメンテナンス時期を決定する要因

半導体洗浄のメンテナンス時期は、以下の要因によって決まります。

① 使用頻度（生産量）による設定

大量生産のラインでは、洗浄装置の稼働時間が長くなるため、メンテナンス間隔を短縮する必要がある。
✅ 連続稼働のライン（24時間操業） → 1週間～1ヶ月ごとにメンテナンス
✅ 低稼働ライン（断続的な運用） → 3ヶ月～半年ごとにメンテナンス

② 洗浄液の劣化・交換周期

半導体洗浄では、硫酸・フッ酸・アンモニア水・過酸化水素などの薬液を使用 しますが、これらの洗浄液は時間の経過とともに劣化し、洗浄効果が低下する ため、適切な交換周期が必要です。

✅ 酸性洗浄液（硫酸・フッ酸） → 1週間～1ヶ月ごとに交換
✅ アルカリ性洗浄液（アンモニア水） → 数日～1週間ごとに交換
✅ 超純水（DIウォーター） → リアルタイムで管理し、フィルターの定期交換が必要

③ 洗浄装置の部品摩耗・劣化

洗浄装置のノズル・フィルター・ポンプ・バルブなどの部品は、長期間の使用で摩耗や目詰まりが発生し、洗浄性能が低下 するため、定期交換が必要です。

✅ フィルター交換 → 1～3ヶ月ごと（汚染物質の蓄積状況に応じて）
✅ ノズル交換 → 6ヶ月～1年ごと（噴射パターンが劣化するため）
✅ ポンプ・バルブ点検 → 1年ごと（流量や圧力低下をチェック）

④ 目視検査・測定データによる判断

✅ 洗浄後のウエハーのパーティクル数が増加した → フィルター交換や装置内部のクリーニングが必要
✅ 水質測定（TOC・導電率）の異常値 → 超純水システムのメンテナンスが必要
✅ 装置の異音や振動が増加 → ポンプ・バルブの交換が必要

3. 半導体洗浄装置の具体的なメンテナンス方法

① 日常点検（毎日・毎週実施）

✅ 洗浄液の濃度・pHチェック（リアルタイム監視システムを活用）
✅ 装置内部の汚れ・目詰まり確認
✅ ノズルの噴射パターンが適正かチェック

② 定期点検（1ヶ月～3ヶ月ごと）

✅ フィルターの交換（活性炭フィルター・HEPAフィルター・イオン交換フィルター）
✅ 配管・バルブのリークチェック（化学薬品の漏れ対策）
✅ ポンプの流量測定・圧力チェック

③ 半年～1年ごとのオーバーホール

✅ ノズル・タンク・配管の完全洗浄
✅ ポンプやモーターの分解・グリスアップ
✅ 洗浄槽の内壁コーティング（耐薬品性を維持）

4. 半導体洗浄のメンテナンス時期を適切に管理するポイント

① 洗浄装置のデータログを活用

装置の運転データ（洗浄時間・温度・薬液濃度・流量）を記録し、異常があれば早期にメンテナンスを実施。

② 予防保全の導入（故障前に交換）

部品が故障してから交換する「事後保全」ではなく、定期的に計画的なメンテナンスを実施 することで、ダウンタイムを最小限に抑える。

③ 自動監視システムの導入

IoT技術を活用し、洗浄装置の状態をリアルタイム監視することで、異常を早期に検知 し、必要なメンテナンスを適切なタイミングで実施できる。

5. まとめ：適切なメンテナンスで半導体洗浄の精度と生産性を向上させよう！

半導体洗浄のメンテナンスを適切に行うことで、洗浄性能を維持し、製造ラインの安定稼働を実現 できます。

✅ 洗浄装置のメンテナンスは、使用頻度・洗浄液の劣化・部品摩耗を基準に実施
✅ フィルターやノズル、ポンプなどの部品を定期的に交換し、装置の寿命を延ばす
✅ 予防保全やIoT監視を導入し、ダウンタイムを最小限に抑える

適切なメンテナンスを実施し、半導体製造の品質向上と生産効率の最大化を目指しましょう！

 

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