半導体の設備保全とは? 一般的な工場設備との違いや役立つ資格・スキルを紹介

半導体の設備保全とは?

電子機器を製造する企業において、使用している機械の定期的なメンテナンスは必須です。

それは半導体に関連した業種でも同様であり、設備保全と呼ばれる業務によって安定的な稼働が実現しています。

半導体についてのおさらい

半導体は名前の通り、導体と絶縁体の中間を指す物質のことです。

銅や鉄、アルミニウムに代表される導体は電気を通しやすい（導電性が高い）性質を持っており、ゴムやプラスチック、ガラスなどの絶縁体は電気を通しにくい（導電性が低い）性質を持ちます。

半導体は、温度や光、不純物など特定の条件によって導電性が急激に変化するという特徴があります。

このような特性から、さまざまな電子部品に応用することが可能です。

半導体はトランジスタやダイオード、IC（集積回路）、LSI（大規模集積回路）などさまざまな電子部品に使用されており、電子機器を作成する上で欠かせないものとなっています。

特にICやLSIは、組み込まれたプログラムを動かすのに必要な部品となっており、一般的に「半導体」という名称はこれらの総称として用いられることがほとんどです。

現在、半導体が使用される電子機器には、PC、スマートフォン、家電製品、ゲーム機、自動車、産業機器、医療機器などがあり、身の回りにあふれています。

そのため、半導体の製造は国家規模の重要な産業に位置付けられています。半導体のシェア率は韓国、アメリカ、台湾が高く、日本は低い水準にとどまっている状況です。

しかし、素材や製造装置のシェア率は高く、近年では海外の半導体企業が日本国内への工場新設を発表するなど、日本においても半導体は重要な産業です。

半導体製造装置・設備保全とは

一般的な製造業における設備保全は、企業が保有する設備や電子機器を問題なく稼働するように維持する作業、または故障した設備や電子機器を迅速に修復する作業を指します。

保全には、主に3つのタイミングに分けられ、作業内容はそれぞれ異なります。

・予知保全：センサーなどを用いて異常の兆候が表れた際に行う保全業務。IoTやAIの発達により多く採用されている保全方法

・予防保全：定期的なメンテナンスのこと。基本的には、設備の状態と関係なく一定の期間ごとに保全を行う。ただし、IoTを使用して特定の状態になった時に予防を行うといった保全方法もある

・事後保全：故障やトラブルが起こった際に行う保全。故障している機器を修復するため、迅速さが求められる。優先順位が低い設備は事後保全のみの対応となる場合もある

このように複数の保全タイミングがありますが、半導体製造においては通常、予知保全や予防保全が適用されます。

なぜなら生産がストップすると大きな問題となり、常に安定的な稼働が保たれるように設備保全を実施することが求められているからです。

半導体製造装置の特徴｜製造業における一般設備との違い

半導体は精密機器で取り扱う部品であり、特殊な物質です。そのため、通常の設備とは違った取り扱いが求められます。

機器の加工精度が高い

半導体は最小化が追求されている部品です。主流となっているのはnm（ナノメートル、100万分の1mm）単位のものであり、これは電子顕微鏡でなければ扱えないほどの微小さです。

将来はこれよりも小さなÅ（オングストローム、1Å＝0.1nm）という単位まで微細化されることが想定されています。

このような部品を取り扱う際には、目に見えない傷やちり、ほこりでも重大な問題が生じます。

そのため、高い加工精度やクリーンルームでの作業が必須です。

また、フォトリソグラフィ（回路パターンの描写）など微細な精度で行われる工程も多くあります。

こうした技術も日々進化しており、最新の設備が常に投入される環境です。

半導体製造装置には特殊な金属材料が使用されている

半導体には、以下のような特殊な金属が多く使用されています。

タングステンは融点が高く、高温化でも形状が変わらないという特性がある金属です。

ダイヤモンドに次ぐ硬度があり、切削用具にも用いられます。

半導体製造においてはデバイス内の配線材料に使用されます。

モリブデンはレアメタルのひとつであり、融点が高く硬度もある金属です。

タングステンに代わる材料として注目されています。

セラミックスは無機固体材料の総称です。

加工がしやすいため、医療機器や日用品などさまざまな用途がある材料です。

半導体に用いられる熱特性や電気特性などに優れたものは、特にファインセラミックスと呼ばれます。

アルミニウムは加工のしやすさから広く使用されている金属ですが、半導体においては表面処理（アルマイト処理）で用いられます。

他にも、一般的に時計の部品（クオーツ）として有名な二酸化ケイ素の結晶である石英や、繊維強化プラスチックなどに加工、使用されるカーボン（炭素）など、さまざまな材料が用いられます。

一般的な設備・装置に比べて非常に高額である

半導体に使用される設備は、通常のものに比べて非常に高額です。

例えば、半導体装置の製造で有名なオランダのASMLが販売する高NA極端紫外線露光装置は、1台あたり3億5千万ユーロ（約590億円）に上ります。

このように設備が高額となる要因として、製造には独自の特殊な工程が必要である点や、クリーンルームをはじめとする特殊な生産ラインが必要である点が挙げられます。

他にも、使用される技術が高度かつ独占的であることも理由のひとつです。

半導体製造では、設備から生産ラインまでをそろえなくてはならず、全体的なコストがかかります。

取り扱いにも細心の注意が必要であり、保全業務においても特殊な知識や高度な技術が求められます。

半導体装置の設備保全に役立つ資格・スキル

半導体関連の業務によっては、特定の資格が必要となる場合があります。

設備保全業務においても、以下の資格を取得することでキャリアアップや転職で有利に働きます。

半導体製品製造技能士

半導体製品製造技能士は、半導体の製造に関して特定の技能を有していることを証明できる国家資格です。

2級、1級および特級の3段階に分けられており、それぞれ以下のような知識があることを証明します。

・2級および1級：半導体製品や集積回路の知識、経験があることを証明できる資格。半導体製品の加工・組み立て、組み立て済の製品検査およびマーキング作業ができる

・特級：管理者および監督者として、仕入れや品質管理、安全衛生、設備のチェックなどが可能

2級と1級はエンジニアとしての資格となり、特級では管理者・監督者として必要な技能を有することを証明します。

受験資格は、2級は実務経験2年以上、1級は実務経験7年以上または2級取得後に実務経験2年以上が必要です。特級は1級取得後の実務経験が5年以上必要です。

2級と1級の試験では、集積回路組み立て試験と集積回路チップ製造試験のうち、どちらかを選択します。

※参照元：厚生労働省｜半導体製品製造技能検定試験の試験科目及びその範囲並びにその細目

半導体技術者検定

半導体技術者検定は、一般社団法人パワーデバイス・イネーブリング協会（POEA）が実施している資格検定です。

エレクトロニクス4級からエレクトロニクス1級に分けられており、試験内容は以下のように定められています。

・エレクトロニクス4級：半導体についてこれから学ぶ人向けの基礎知識

・エレクトロニクス3級：半導体の開発や製造、使いこなす力を養う素地となる基礎知識

・エレクトロニクス2級：中堅エンジニアや研鑽を積んだ若手エンジニア向けの専門知識

・エレクトロニクス1級：半導体技術に関連した高度な実務的課題を対象とした広範な専門的知識

2級では「設計と製造」「応用と品質」「パワーエレクトロニクス」の3科目が設けられており、そのうちのひとつを選択して受験します。

1級は、2級の3科目すべてに合格することで取得できます。半導体技術者としてのスキル向上を考えている場合は、積極的に取得したい資格です。

※参照元：一般社団法人 パワーデバイス・イネーブリング協会｜半導体技術者検定

機械保全技能検定

機械保全技能検定は、機械保全に関する知識と技能を有していることを証明するための資格です。

3級・級・2級・1級・特級が設けられており、受験資格は基本的に実務経験年数によって判定されます。

2級は2年以上、1級は7年以上、特級は1級合格後5年以上と定められており、3級は実務経験不問で受験可能です。

他にも、高校や大学などで機械保全職種に関する学科を卒業している場合や、職業訓練修了などの条件に応じて実務経験が不問または短縮されます。

機械保全技能検定は国家検定であるため、資格としての価値が広く認められています。

そのため、上位の級を取得するほどキャリアアップや転職に生かすことが可能です。また、設備保全と直結した資格であるため、保全業務全般に役立つ資格です。

※ 参照元：公益社団法人日本プラントメンテナンス協会｜国家検定 機械保全技能検定

外国語能力

半導体技術の主流は海外です。

そのため、新しい技術の情報の多くは英語で発信されており、外資系企業も多いため、半導体技術者にとっては英語のスキルも重要です。

英語の習熟度を示す資格として、以下のような英語資格があります。

・TOEIC：約160カ国で行われている英語検定。990点満点で判定され、800点以上を取っていると外資系企業でも役立つとされる

・実用英語技能検定（英検）：日本国内における英語検定。日本企業において、2級以上が就職に利用できる目安となる

・TOEFL：多くの国で実施されている英語資格検定。英語を母国語としない人たちを対象としており、120点満点のうちおおむね70点以上を取得していると就職活動に利用できる

・IELTS：海外移住時のビザ取得にも使われる英語検定。イギリス英語という特徴を持つ。読む・書く・聞く・話すの4技能を9段階で評価され、おおむね6.0以上が基準となる

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半導体製造装置・設備保全の転職成功事例

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大学時代は情報系の学部でネットワークを学び、インフラエンジニアとして就職しました。

その中でセキュリティ人材が少ないことを感じ、社内向けのセキュリティエンジニアへと転身しました。

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従来の経歴を生かした職種に就け、同時に年収も大幅に向上できたことで、満足する結果が得られました。

まとめ

半導体の設備保全は、安定的な稼働を保つための予知保全や予防保全が求められる重要なポジションです。

半導体業界は常に新しい技術が投入されており、加工に使われる機械や生産ラインは特殊なものとなっています。

そのため、設備保全に携わるエンジニアは高度な技術と知識が求められます。

半導体業界への転職を考えている場合は、半導体や設備保全に関連した資格の取得が有効です。

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