クリーンルーム内の温度と気圧の制御

環境保護はますます注目を集めており、特にヘイズ（煙霧）の増加に伴い、その重要性は増しています。クリーンルームエンジニアリングは環境保護対策の一つです。クリーンルームエンジニアリングをどのように活用すれば、環境保護に貢献できるでしょうか？クリーンルームエンジニアリングにおける制御についてお話ししましょう。

クリーンルーム内の温度と湿度の制御

クリーン空間の温度と湿度は主にプロセス要件に基づいて決定されますが、プロセス要件を満たす際には、人間の快適性も考慮する必要があります。空気清浄度要件の向上に伴い、プロセスにおける温度と湿度に対する要件はより厳しくなる傾向にあります。

一般的に、加工精度の向上に伴い、温度変動範囲に対する要求はますます小さくなっています。例えば、大規模集積回路（LSI）製造におけるリソグラフィー・露光工程では、マスク材料として用いられるガラスウェーハとシリコンウェーハの熱膨張係数の差はますます小さくなっています。

直径100μmのシリコンウェーハは、温度が1℃上昇すると0.24μmの線膨張を起こします。そのため、温度は±0.1℃の一定温度に保つ必要があります。また、湿度は一般的に低く設定する必要があります。これは、発汗により製品が汚染されるためで、特にナトリウムを懸念する半導体工場では特に重要です。このような工場では、25℃を超えないようにする必要があります。

湿度が高すぎると、さらに問題が起こります。相対湿度が55%を超えると、冷却水管の壁に結露が発生します。精密機器や回路で発生すると、様々な事故につながる可能性があります。相対湿度が50%になると、錆びやすくなります。さらに、湿度が高すぎると、シリコンウェーハの表面に付着した埃が空気中の水分子を介して表面に化学的に吸着され、除去が困難になります。

相対湿度が高いほど、付着物を除去するのが難しくなります。しかし、相対湿度が30%を下回ると、静電気力の作用によりパーティクルが表面に吸着しやすくなり、多くの半導体デバイスが故障しやすくなります。シリコンウェーハ製造に最適な温度範囲は35～45%です。

空気圧コントロールクリーンルーム内 

ほとんどのクリーン空間では、外部からの汚染物質の侵入を防ぐために、内部圧力（静圧）を外部圧力（静圧）よりも高く維持する必要があります。圧力差の維持は、一般的に以下の原則に従う必要があります。

1. クリーンな空間の圧力は、非クリーンな空間の圧力よりも高くする必要があります。

2. 清浄度レベルの高い空間の圧力は、清浄度レベルの低い隣接空間の圧力よりも高くする必要があります。

3. クリーンルーム間のドアは、清浄度レベルの高い部屋に向かって開ける必要があります。

圧力差の維持は、この圧力差下での隙間からの空気漏れを補える新鮮な空気の量に依存します。したがって、圧力差の物理的な意味は、クリーンルーム内の様々な隙間からの空気の漏れ（または侵入）に対する抵抗です。