半導体製造現場における冷却配管のトラブルとは？冷却水の「温度変化」「結露」「漏れ抜け」対策

ここでホースドクターから皆さんに問題です。

1．冷却水の温度変化によるプロセスへの影響

チラーから半導体製造装置までの間で、装置からの放熱など、雰囲気温度の影響により冷却水の温度がわずかに上昇することがあります。半導体製造では、このわずかな変化が重大な影響を及ぼすため、半導体装置メーカーの中には、チラーから装置までの温度変動範囲に対して厳格な基準を設けている場合もあります。

精密な温度制御を行うチラーを使用していても、ホース部で温度が変化してしまえば意味がありません。流体の温度を一定に保つためには、ホース部には流体の温度変化を抑える工夫が必要です。

2．結露による設備停止、クリーンルーム汚染

冷却水配管に結露が発生し、水滴が装置内部で落下すると、ショートや絶縁不良を引き起こす恐れがあります。

また、漏水検知センサが作動すれば、設備停止やメンテナンス時間の増加につながります。さらに、発生した結露が乾燥する過程でパーティクルが発生し、クリーンルームの清浄度を悪化させる可能性もあります。

3．ホース継手接続部分からの漏れ抜け

ホースと継手の組み合わせが不適切だと、材質の相性や寸法精度の違いで取り付け不良が起こり、漏れの原因になります。一般的なホースニップルとホースバンドでは、定期的な増し締めや点検が必要で、大量のホースを使用する冷却水配管では管理が大変です。

もし、流体の漏れやホースの抜けが発生すれば、冷却水の供給が不安定になり、半導体の生産効率が大きく低下します。

気づかないうちに冷却水配管から軽微な水漏れが発生する場合や、大量の水漏れが発生することで、検証確認などに長期間の復旧作業が必要になるケースも懸念されます。

1．断熱材による冷却水の温度変化の違い

（断熱材ありなしの温度変化グラフ）

図のように、ホースに断熱材を付けた場合とつけなかった場合では、水温の変化に大きな差があります。弊社試験では、ホースのみの場合、搬送中に約0.63℃の温度上昇が確認されました。一方、断熱材一体型ホースでは温度上昇は約0.26℃に抑えられています。

このように、保冷・保温性能をもつ断熱材付きホースを使用することで、搬送中の冷却水の温度変化を最小限に抑え、半導体製造装置の冷却効率を高めることができます。

しかし、従来の手作業による断熱材の巻き付けには時間と労力がかかり、弊社試験では内径15㎜のホース（長さ25m）に断熱材を取り付ける作業を5人で行った場合、約2時間を要しました。トヨックスの断熱材付きホースは、断熱材がホースに被覆された状態で納品されるため、現場での巻き付け作業が不要となり、作業効率を大幅に改善できます。

2．結露防止でクリーン度を維持

原材料や製品を搬送する場合、ホースからの溶出物質が流体に影響を及ぼす可能性があります。製品の臭いや味に影響するだけでなく、不良品になる可能性もあります。食品・飲料の製造では、ホースに使用されている素材の成分が流れ出しにくく、臭いの少ないホースが必要です。

3．継手の選定（流量確保・漏れ抜け防止）

ホースと継手を同じメーカーのもので統一することで、接続の信頼性が高まり、漏れ抜けのリスクを防止できます。トヨックスでは、自社のホースと継手の組み合わせを前提に設計しているため、高品質で安全性が高く、圧力損失も少なくなります。ホースが簡単に挿入でき、交換やメンテナンス時に作業手順の標準化ができるため、作業者による仕上がりのばらつきも抑えられます。