JPH04314348A - 半導体製造環境の評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスを製造す
る環境の汚染度を評価する評価装置の構成に関する。

【０００２】大量の情報を高速に処理する必要から情報
処理装置の主体を構成する半導体装置は大容量化が進ん
でＬＳＩ　やＶＬＳＩが実用化されており、更に大容量
化の趨勢にある。

【０００３】こゝで、半導体装置の大容量化は集積回路
を形成する単位素子の小形化により行われているために
、単位素子を構成する電極パターンや配線パターンは微
細化し、最小パターン幅はサブミクロン（Ｓｕｂ−ｍｉ
ｃｒｏｎ）に及んでいる。

【０００４】そのため、かゝる集積回路製造する半導体
製造工場においては徹底した防塵が必要であり、必要と
する清浄度を設定し、この清浄度を満たしたクリンルー
ム内で作業が行われているが、現在ではクリンルーム内
の必要とする清浄度は測定限界以下にまで向上している
。

【０００５】一方、汚染原因としては塵埃だけでなく二
酸化窒素（ＮＯ２）や亜硫酸（ＳＯ２）　などのガスや
ナトリウムイオン（Ｎａ＋　）　や塩素イオン（Ｃｌ−
　）　などの化学的な汚染が問題になっている。

【０００６】

【従来の技術】半導体デバイスを製造する環境の汚染度
の評価はクリーンルーム内に供給される空気に含まれて
いる塵埃の数をパーティクルカウンタで計測すると共に
、クリーンルーム内に評価用の半導体基板（以下略して
ウエハ）を一定の時間（例えば２４時間）　に亙って放
置しておき、このウエハを用いてデバイス（　例えばＭ
ＯＳダイオード）　を試作し、耐圧などの特性チエック
を行い、これにより汚染度を評価している。

【０００７】図４は半導体デバイスを製造するクリーン
ルームへの清浄な空気の供給装置と評価用ウエハの設置
位置を示す模式図である。すなわち、外気は第１のファ
ン１により外調機２に取り込まれ、加熱コイル３を通っ
て加熱された状態で加湿器４を通ることにより飽和蒸気
となり、次に冷却コイル５を通って結露した後、中性能
フィルタ６で水滴を除くことにより殆どの塵埃は除かれ
る。

【０００８】次に、この空気はダクト７により空調機８
に導かれ、第２のファン９で吸引加圧し、消音器（サイ
レンサ）１０を通して給気室（　プレナムチャンバ）１
１　に導かれ、ガラス濾材よりなる第１のフィルタ（例
えばＵＬＰＡフィルタ）１２　を通ってクリーンルーム
１３に供給されている。

【０００９】次に、クリーンルーム１３の空気は床を通
って回送室（リターンチャンバ）　１４に流れ、冷却コ
イル１５を通ることにより冷却された後に再び空調機８
に導入されて循環するよう構成されている。

【００１０】すなわち、空気は外調機２により除塵され
た後、クリーンルーム１３から流れる空気と一緒に空調
機８に導かれ第１のフィルタ１２を通ることにより更に
除塵され、クリーンルーム１３に供給されており、この
中に設けてある半導体製造装置を使用して半導体デバイ
スの製造が行われている。

【００１１】なお、図示を省略した半導体製造装置は独
自のドラフト（Ｄｒａｆｔ）　を備えて構成されており
、製造装置より漏れた反応ガスなどによりクリーンルー
ム１３内の空気が汚染されることはない。

【００１２】次に、製造環境についての汚染度の評価は
クリーンルーム１３の中に評価用ウエハ１６を置き、一
定の時間（　例えば２４時間）　放置して塵埃やガスな
どにより汚染せしめ、この評価用ウエハ１６を用いて半
導体デバイスを製造し、電気的特性より不純物の影響を
評価している。

【００１３】こゝで現在は、防塵技術の進歩によってク
リーンルーム１３内の清浄度は平均粒径０．１　μｍ　
の塵埃が１立方フィート当たり１０個以下になっており
、パーティクルカウンタの測定限界以下にまで改良され
ている。

【００１４】一方、先に記したように空気中に含まれて
いるＮＯ２　や　ＳＯ２などのガス，　Ｎａ＋　やＣｌ
−　などイオンなどによる汚染はこのクリーンエア供給
装置では充分には除去されておらず、また、人体より発
する炭酸ガス（ＣＯ２）や脂肪やＮａ＋　による汚染は
クリーンルーム１３からの空気が循環するため累積する
傾向があり、このような化学的な汚染により半導体デバ
イスの特性が大きく影響されることが判明している。

【００１５】然し、クリーンルーム１３に置いた評価用
ウエハ１６による汚染度の評価からは作業者から発生す
る塵埃や脂肪などによる汚染か、外気より導入されたガ
スやイオンによる汚染か区別が明確でなくなっている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】半導体デバイスの製造
はクリーンルームで行われており、集積度が向上すると
共に高い清浄度が要求されている。

【００１７】一方、また防塵技術の進歩によりパーティ
クルカウンタによる計測では必要とする条件を満たすま
でに到っているが、化学的な汚染については明確に把握
されていない。

【００１８】そこで、外気に含まれている化学的な汚染
と作業者による汚染を区別することが必要で、これを評
価する装置の実用化が必要である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の課題は第１のフア
ンにより外気より導入した空気を、外調機により大凡の
塵埃を除去し、空調機により加圧室に噴出させた後、ガ
ラス濾材よりなる第１のフィルタを通してクリーンルー
ムに供給し、次にこの空気を再び前記空調機に導入して
還流せしめつゝ、クリーンルーム内で作業を行うと共に
、クリーンルーム内に第１の評価用半導体基板を置き、
この基板の汚染度よりクリーンルーム内の環境評価を行
う従来構造に加え、第１のファンにより導入した空気を
直接に第２のフィルタを通して評価空気チャンバに導き
、このチャンバ内に置いた第２の評価用半導体基板の汚
染度より外気の化学的な汚染度を測定することを特徴と
して半導体製造環境の評価装置を構成することにより解
決することができる。

【００２０】

【作用】ＬＳＩ　やＶＬＳＩなどの集積回路は集積度の
向上と共に導体線路などの最小パターン幅はサブミクロ
ンに達しており、そのためミクロンオーダの塵埃の存在
は致命的となるが、図４に示すようなクリーンエア供給
装置の進歩によってクリーンルームに供給されている空
気の清浄度は平均粒径が０．１μｍ　の塵埃含有量が１
立方フィート当たり１０個以下にまで減少している。

【００２１】一方、評価用ウエハからの結果から、雰囲
気中に含まれているガスや油脂の影響が明らかとなり、
この減少のための対策が必要となっている。発明者はク
リンルーム内におけるこれらの化学的な汚染原因を調査
した結果、次のように外気から侵入するものとクリーン
エア供給装置内で発生するものに区別できることが判っ
た。 外気から侵入するもの：　　ＮＯ２　や　ＳＯ２などの
ガス，Ｎａ＋　やＰＯ４３−　などイオン、 装置内で発生するもの：　　モータの回転や作業者より
発生する油脂やＣＯ２ガス、 そして、これらの化学成分は図４に示すようなガラス濾
材からなるフィルタを主構成分とするクリーンエア供給
装置では除去することができず、装置内で発生する油脂
やＣＯ２　ガスなどはクリーンエアがクリーンルーム内
を循環する結果、むしろ濃縮する傾向にある。

【００２２】そこで、発明者はこれらの化学的な汚染を
無くするのち先立ち外気から侵入する化学成分と、装置
内で発生する化学成分とを区別する必要を感じた。本発
明は外気から侵入する化学的な汚染源による影響を調べ
る方法として従来の空気採り入れ口に分岐して試験チャ
ンバを設け、その中に第２の評価用ウエハを置き、ガラ
ス濾材よりなるフィルタを通して空気を当て、このウエ
ハを用いて作ったデバイスの特性を評価する。

【００２３】そして、クリーンルーム内に置いた第１の
評価用ウエハを用いたデバイスの特性と比較することに
よって装置内で発生した汚染による影響を知るものであ
る。

【００２４】

【実施例】

実施例１：図１は本発明に係るクリーンエア供給装置の
構成を説明する模式図であるが試験チァンバ１９の部分
を除いては従来と変わらない。

【００２５】本発明は外調機２の空気採り入れ口にある
第１のファン１の内側に外調機ダクト２０を設け、その
先に、内部に第２のフィルタ２１を備えた試験チャンバ
１９を設け、その中に第２の評価用ウエハ２２を置くも
のである。

【００２６】こゝで、試験チャンバ１９の構成として、
内部に採り入れた空気は第１のバルブ２３を備えた排気
ダクト２４で外部に逃がすよう構成されている。また、
第２のフィルタ２１を介して存在する給気チャンバ２５
と評価空気チャンバ２６との気圧差を測定する第１の差
圧計と評価空気チャンバ２６と外気との気圧差を測定す
る第２の差圧計が設けてある。

【００２７】そして、排気ダクト２４の第１のバルブ２
３を調節してクリーンルームと同様な気圧差に保つこと
により精度の高い比較を行うことができる。 実施例２：図２は図１に示した試験チャンバの別の実施
例の斜視図であり、この特徴は試験用チャンバ３０にお
いて、流入してくる大気の圧力を第２のバルブ３１と排
気シャッタ３２により調節してクリーンルームと同じ流
量に保っていることである。

【００２８】また、図３は更に構造を簡易化したもので
、ビニールシートなどからなる袋状チャンバ３３の中に
第２の評価用ウエハ２２を置いたもので、流量は第２の
フィルタ２１の手前に設けた風量シャッタ３４により調
節している。

【００２９】このような装置を付加して内部に置いた第
２の評価用ウエハの汚染度を知ることにより外気による
化学的な汚染度を評価することができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る環境評価装置を使用して外
気中に含まれる化学的な汚染度とクリーンルーム内の汚
染度を知ることにより、クリーンエア供給装置内で生ず
る化学的汚染度を明らかにすることができ、清浄化のた
めの対策をこうじることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクリーンエア供給装置の構成を示
す模式図である。

【図２】試験チャンバの構成を示す斜視図である。

【図３】試験チャンバの別の構成を示す斜視図である。

【図４】従来のクリーンエア供給装置の構成を示す模式
図である。

【符号の説明】

１　　　　　　第１のフアン ２　　　　　　外調機 ８　　　　　　空調機 ９　　　　　　第２のファン １２　　　　　　第１のフィルタ １３　　　　　　クリーンルーム １６　　　　　　第１の評価用ウエハ １９，３０　　試験チャンバ ２１　　　　　　第２のフィルタ ２２　　　　　　第２の評価用ウエハ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１のフアン（１）により外気より導
   入した空気を、外調機（２）により大半の塵埃を除去し
   、空調機（８）により給気室（１１）に噴出させた後、
   ガラス濾材よりなる第１のフィルタ（１２）を通してク
   リーンルーム（１３）に供給し、次に該空気を再び前記
   空調機（８）に導入して還流せしめつゝ、該クリーンル
   ーム（１３）内に第１の評価用半導体基板（１６）を置
   き、該基板（１６）の汚染度よりクリーンルーム（１３
   ）内の環境評価を行うと共に、前記第１のファン（１）
   により導入した空気を直接に第２のフィルタ（２１）を
   通して評価空気チャンバ（２６）に導き、該チャンバ（
   ２６）内に置いた第２の評価用半導体基板（２２）の汚
   染度より外気の化学的な汚染度を測定することを特徴と
   する半導体製造環境の評価方法。