温度と湿度の自動制御

クリーンルームの温度と湿度は主にプロセス要件に応じて決定されますが、プロセス要件が満たされる条件では、人間の快適性も考慮する必要があります。空気清浄度の要件が高まるにつれ、プロセスの温度と湿度に関する要件がますます厳しくなる傾向にあります。

加工精度の微細化に伴い、要求される温度変動範囲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露光工程では、ダイアフラムの材料であるガラスとシリコンウエハの熱膨張係数の差をより小さくすることが求められています。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の線膨張が生じます。したがって、±0.1度の一定温度でなければなりません。同時に、人が汗をかいた後は製品が汚染されるため、一般に湿度値を低くする必要があります。特にナトリウムを恐れる半導体作業場では、この種の清潔な作業場は 25 度を超えてはなりません。

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、冷却水パイプの壁面に結露が発生します。精密機器や回路内で発生すると、さまざまな事故の原因となります。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の塵埃が空気中の水分子により表面に化学吸着され、除去が困難になります。相対湿度が高いほど付着は除去しにくくなりますが、相対湿度が 30% より低い場合でも静電気力の作用により粒子が表面に吸着されやすくなり、半導体の付着量が多くなります。機器は故障しやすいものです。シリコンウェーハの製造に最適な温度範囲は 35 ～ 45% です。