クリーンルームの温度・気圧管理

環境保護は、特に霧の増加に伴い、ますます注目を集めています。クリーンルーム工学は環境保護対策の一つです。クリーンルーム工学を利用して環境保護に効果を発揮するにはどうすればよいでしょうか?クリーンルーム工学における制御について話しましょう。

クリーンルーム内の温湿度管理

クリーン スペース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場合は、人間の快適性を考慮する必要があります。空気清浄度の要件の向上に伴い、工程中の温度と湿度の要件が厳しくなる傾向にあります。

一般に、加工精度の向上により、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、大規模集積回路製造のリソグラフィーおよび露光プロセスでは、マスク材料として使用さ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がますます小さくなってきています。

直径100μmのシリコンウェーハは温度が1度上昇すると0.24μmの線膨張を生じます。したがって、±0.1℃の一定温度が必要であり、特にナトリウムを恐れる半導体工場では、発汗後は製品が汚染されるため、湿度値は一般に低くなります。この種の作業場では 25℃を超えないようにしてください。

過剰な湿度はさらに多くの問題を引き起こします。相対湿度が 55% を超えると、冷却水パイプの壁に結露が発生します。精密機器や回路内で発生すると、さまざまな事故を引き起こす可能性があります。相対湿度が50%になると錆びやすくなります。また、湿度が高すぎるとシリコンウェーハ表面に付着した塵埃が空気中の水分子を介して表面に化学吸着され、除去が困難になります。

相対湿度が高くなるほど、付着物を除去するのは難しくなります。しかし、相対湿度が 30% 以下になると、静電気力の作用によりパーティクルも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。シリコンウェーハの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 

多く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、内部の圧力（静圧）を外部の圧力（静圧）よりも高く保つ必要があります。圧力差の維持は、通常、次の原則に従う必要があります。

1. クリーンスペースの圧力は非クリーンスペースよりも高くなければなりません。

2. 清浄度レベルの高い空間の圧力は、清浄度レベルが低い隣接する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、清浄度の高い部屋に向かって開く必要があります。

圧力差の維持は新鮮な空気の量に依存します。新鮮な空気は、この圧力差の下で隙間からの空気漏れを補償できるはずです。したがって、圧力差の物理的意味は、クリーン ルーム内のさまざまな隙間を通る漏れ (または浸透) 空気の流れの抵抗です。