Sub-Fabにおけるよくある問題とは？

応用分野｜Sub-Fab

Sub-Fabの付属製造クリーンルームには、さまざまなタイプのDrypump（ドライポンプ）真空ポンプが設置されています。どのようにして効果的な管理と監視を行い、予知保全を実現するのでしょうか？

実施の動機
Sub-FabとDry pump

Sub-Fabとは、半導体産業の付属製造クリーンルームを指します。半導体製造装置では、真空環境を作り出すためにDry pumpがよく使用されます。例えば、エッチング技術では、エッチング装置は湿式エッチング（液体）とドライエッチング（気体）に分かれます。エッチングの精度を向上させるために、低圧かつ高エネルギーガスの状態で環境を制御する必要があり、そのためDry pumpやTurbo pumpが頻繁に使用されます。

Dry pumpの品質はSub-Fabに大きな影響を与えるため、適切な監視システムが必要です。Dry pumpが使用される主な分野として、半導体結晶成長工場、半導体製造業、ディスプレイ製造業、Sub-Fab真空システム、各種製造業の工場真空システムなどがあります。具体的な装置には、結晶成長炉、LPCVD（低圧化学気相成長炉）、イオン注入装置（Ion implanter）、CVDプロデューサー（Chemical Vapor Deposition、化学気相成長）、PVDスパッタ（Physical Vapor Deposition、物理気相成長スパッタ）、ドライエッチング（Dry Etch）、スリットコーター（Slit Coater）などが含まれます。

実施方法
Sub-Fabの設備はどのように監視を計画すべきか？

品質検査対象としては、半導体結晶成長工場、半導体製造業、ディスプレイ製造業、Sub-Fab真空システム、各種製造業の工場真空システムなどがあります。

Sub-Fabで影響を受けるDry pump
結晶成長炉、LPCVD（低圧化学気相成長炉）、イオン注入装置（Ion implanter）、CVDプロデューサー（Chemical Vapor Deposition）、PVDスパッタ（Physical Vapor Deposition）、ドライエッチング（Dry Etch）、スリットコーター（Slit Coater）など。

課題の実行
Sub-Fabに影響を与えるDry Pumpとは？

Sub-Fabにおける労働安全のリスク
半導体製造業では労働安全の問題が常に課題となっています。製造プロセスでは多くの化学物質が使用されており、例えば以下のような有毒ガスが含まれます： AsH₃（ヒ化水素）、SiH₄（シラン）、SiH₂Cl₂（ジクロロシラン）、Si₂H₆（ジシラン）、SiHCl₃（トリクロロシラン）、GeH₄（ゲルマン）、PH₃（ホスフィン）、NH₃（アンモニア）など。これらの化学ガスは環境や人体に即時の危険を及ぼす可能性があります。

これらの有害化学ガスは、クリーンルーム内の製造装置から排出され、Dry Pump真空システムを介してLocal Scrubberで処理されます。しかし、排気ダクト内にガスが残留すると、化学反応が発生し、軽度の場合は排気管の詰まりや腐食、深刻な場合は漏洩や爆発が発生する可能性があります。

Sub-Fabの製造プロセス上の問題
工業・半導体製造業の製造プロセスにおいて、以下のような加工工程ではDry Pumpを活用して真空環境を実現しています：熱処理、コーティング、乾燥、成膜、冶金、エッチング、灰化、フォトレジスト除去など。

真空システムは、圧力バルブ、圧力計、真空チャンバー、ポンプなど、さまざまなコンポーネントで構成されています。特にDry Pumpは製造プロセスにおいて重要な役割を果たしており、例えば**ドライエッチング（Dry Etch）**では、プラズマを利用して反応ガス分子を分解し、イオンの化学反応や物理的作用により、プラズマにさらされた薄膜をエッチングして除去します。生成された物質はDry Pumpを使用して排出されます。

したがって、Dry Pumpが故障したり異常が発生すると、製造工程での不良品の増加や製品汚染のリスクが高まります。

Ion implanter

Dry Etch

Slit Coater

CVD Producer

LPCVD炉管

単結晶成長炉

実行目標
Dry pumpの品質を把握

＃設備の品質を把握し、予期しない停止を回避
Sub-FabのDry pump設備は回転機械設備に属し、回転部品の健康状態を把握して予知保全を実施することで、Dry pumpの粉詰まり、ベアリング部分のオイル問題（漏油、劣化）による機械損傷や停止、または予期しない停止を防ぐことができます。

＃問題の原因を迅速に特定し、異常を排除
Sub-FabのDry pump設備は多種多様な機種が存在し、製造プロセスに大きな影響を及ぼします。設備に問題が発生した際には、迅速に問題の原因を特定し、異常を排除することで、生産ラインの不良率の増加や生産コストの増大を防ぎます。

＃メンテナンスコストを削減し、保守の効果を最大化
Sub-FabのDry pump設備は、機種によってメンテナンス方法が異なり、多くのユーザーは外部委託やメーカー保守を利用しています。しかし、メンテナンス後の効果を把握することが難しいのが現状です。Dry pumpの品質を把握することで、過剰なメンテナンスを防ぎ、適切なタイミングで保守を行い、維持コストを削減できます。

＃良品の使用率を向上させ、早期劣化を防止
Sub-FabのDry pump設備は、半導体製造プロセスにおいて非常に重要な役割を果たします。しかし、多くのユーザーは設備の品質を十分に把握せず、定期的にメーカーにメンテナンスを依頼し、必要のない部品交換を行ってしまうことがあります。設備の品質を正確に把握することで、適切なコスト管理が可能となり、早期劣化を防ぐことができます。

予期しない停止を回避

問題の根本原因を特定

保守の効果を確保

良品の使用率を向上

実行方法
Dry pump の振動診断

機器にはさまざまな動力源があり、多くは回転機械（例：各種モーター、ポンプ）を介して動作しています。そのため、回転機械の健康状態は機器全体の健全性に大きく関わります。

VMS-DP 真空ポンプ監視システムには、複数の ISO 規格に基づく回転機械の健康評価機能が内蔵されており、エンジニアやオペレーターがこの機能を利用して各回転機械の状態を評価し、保守作業や予知保全を効率的に実施できます。

機械の種類（馬力の大きさ、モーターと負荷の接続形式、ローターの種類、剛性または柔軟性の構造）に応じて、該当する特定の周波数帯域を使用し、その帯域内の特定の周波数成分をフィルタリングします。また、必要に応じて規定された振動物理量の振幅を0-Peak、Peak to Peak、RMS値で表示します。

工場内のさまざまなDryPumpの品質検査を行い、情報を視覚化することで、ユーザーが最も分かりやすく簡単に理解できる形で提供します。トレンドグラフ機能を利用することで、保守担当者が予測・スケジュール保守を計画し、適切なタイミングで設備の問題を発見し、メンテナンスコストを削減できます。

VMS-DP 真空ポンプ監視システム