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ルネサス那珂工場の火災の真相に迫る

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ルネサスエレクトロニクスの那珂工場の300mmウェーハラインのN3棟で火災が起きた。3月19日の午前2時47分頃に発生、即座に消防、警察、その他関係機関に通報、同日午前8時12分頃、消防により、鎮火を確認した。セミコンポータルがこの知らせを知ったのは、当日深夜のプレスリリース(参考資料1)である。

まず火災事故の状況を紹介しよう。第一報が流れた情報では、従業員の人的被害はなかったが、建屋の被害はないものの、一部の用役設備に被害が出ていない。また、有害ガスなどの流出はない、と述べている。N3棟は生産を停止しているが、200mmラインのN2棟とウェーハテストのWT棟は稼働を続けているという。

19日23時の時点ではまだクリーンルームに入れなかったためにこの時点では原因を特定できていない。翌3月20日の午前9時から警察と消防による現場検証を行い、火災発生原因や被害状況などは判明次第知らせるとしていた。

そして、3月20日の22時5分には火災に関する第2報のプレスリリース(参考資料2)が流れた。現場検証は20日午前9時頃から始まり、午後1時ごろに終了した。現場検証の結果、建屋の被害はなかったが、純水供給装置や空調装置など一部用役設備および一部製造装置に被害が出ているという。そして、警察および消防による現場検証が終了し、出火元がN3棟(300mmライン)の一部工程である、メッキ装置であるということが特定された。同装置の筐体およびメッキ槽は熱への強度が相対的に低く、過電流が発生したことにより発火に至ったものだと断定された。

過電流が発生した原因や発火に至った経緯については調査中としながらも、設備についている回路ブレーカーが落ちる前に、メッキ槽の中にあるアノード電極から続いている上側の配線の一部に電流集中が起き、そこで電線が切れてしまい発火したという。電線が消えて電流が停止したのであるが、すでに近くにある樹脂材料に火が飛び移ってしまった。作業員がその様子を見つけ発火を確認し、非常停止ボタンを押したが、火はすでに手の付けられない状態になっていたために消防へ連絡したという。

なお、焼損面積は、約600平方メートルで、N3棟(300mmライン)1Fのクリーンルーム面積(12,000m2)の内、約5%に相当し、焼損した製造装置は、11台でN3棟(300mmライン)の全製造装置の約2%に相当するという。焼損面積が小さいからと言って、生産工程に支障が少ないということは決してない。半導体プロセスは、流れ作業ができないという性格の工場だからである。現に、火災現場の1階のクリーンルームの上にある2階のクリーンルームは正常に稼働しているが、出火元がBEOL(半導体前工程の中の後半の配線工程)であり、すでにFEOL(半導体前工程の中の前半のCMOSトランジスタを形成する前半の工程)は正常に稼働している模様。

メッキ工程はプロセスの中でも一般に、後半の配線工程なので、それまでに作り込んだウェーハはこの工程に来る前まで正常品として扱うことができるが、BEOL装置が当分使えなくなる状況になる。一般にメッキ工程は、半導体プロセスの中で、分厚い金属を形成する時に使われることが多い。デュアルダマシン技術でCu配線を形成する場合でも、まずバリヤメタルを付け、スパッタで種となるメタル電極を形成した後にメッキで分厚い金属を形成する。メッキ工程はマルチチャンバの自動化された装置ではあるが、過電流が発生したことによって火災が発生したものだとすると、メッキ装置に過電流保護回路を導入していなかったのだろうか。電極近くの樹脂が難燃性だったのかどうか、あるいは電流集中が起きた場合に過電流検出回路が搭載されていたかどうかなどについては、装置メーカーに問い合わせている最中だとしている。

メッキ工程では大電流を流す訳だから、特に火災という災害を考えると、保護回路は絶対必要だろう。回路ブレーカーだけでは心もとない。また、メッキ工程に限らず、半導体製造装置は、車載半導体不足から始まった今回の半導体製品の供給不足という観点から見て、過電流に限らず、過電圧サージ保護や過熱保護、時にはセキュリティ保護など、安全・安心を確保しリスクに備えるテクノロジーは必須となろう。

現在は半導体製品の供給不足により、ただでさえ稼働率が90%を超える、という目一杯の状態なのに、火災を起こしてしまった。柴田英利CEOは、できるだけ早く、1カ月以内での生産再開を目指すとしている。焼けただれたクリーンルームを見て、さまざまな反論の質問が出たものの、同氏は交換必要な装置は11台で、装置や部材の手配が同時に行われ、入手できるタイミングは最短で1カ月で行けると踏んでいる。クリーンルームのフィルタや部材などをかき集めており整えられることを確信したという。ルネサスは、2011年の3.11の被害の時もクルマメーカーやティア1メーカーの支援部隊に内部の片付けなどの作業を手伝ってもらった経験がある。今回も、5社以上のOEM(自動車メーカー)やティア1サプライヤーがすでに名乗りを挙げており、特急作業で生産再開に持っていけるとしている。

半導体製造に限ったことではないが、日本企業は保護回路やセキュリティ対策など、本来の機能や性能を持つシステムに対して、保護するだけのことにコストをかけるという企業文化が乏しい。無駄なコストと考えがちだ。また、世界の半導体工場は、災害や事故、テロなどのリスク分散のために世界中に工場を分散・設置しているが、日本企業は一カ所に集中させることが多い。リスクにコストをかけることは世界企業では常識だが、日本企業にはまだ浸透していないようだ。

ルネサスに限れば、今回の災害は確かに不幸な出来事ではあるが、それを隠さず全てをさらけ出し、事故の顛末をほぼリアルタイムで一部始終伝えたことは、賞賛に値する。ルネサスが昔とは大きく違ってきたことを、Free Webinar(参考資料3)で伝えてきたが、不幸な出来事に即座に対処し、しかも明らかにした経営陣は、完全に過去と決別したことを示している。

参考資料
1. 半導体製造工場(那珂工場)の火災発生に関するお知らせ (2021/03/19)
2.半導体製造工場(那珂工場)の火災発生に関するお知らせ(第二報) (2020/03/22)
3. 経営にシリコンバレー流を持ち込んだルネサス、大変身進む (2021/03/02)

(2021/03/22)

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