揺れと温度を抑える：装置を置く環境

半導体の工場で、装置を置く環境を細かく管理する理由を説明する。振動を抑える床、温度と湿度の管理、静電気の対策、電気的な雑音、光の管理を扱い、環境の小さな変化が回路の形のずれにつながる仕組みを示す。

小さな変化が、形のずれになる

チップの回路は、非常に細かい。線の幅は、髪の毛の太さよりはるかに細い。そのため、ごくわずかな揺れや、ほんの少しの温度の変化でも、回路の形や位置にずれが生じる。

前のページでは、ごみを入れないクリーンルームを学んだ。ごみのほかにも、工場が管理しなければならない環境の要素がある。このページでは、揺れ、温度と湿度、静電気、電気的な雑音、光を、順に見ていく。

揺れを抑える

回路の形を写す露光装置は、ウェーハと原版の位置を、極めて精密に合わせて動かす。床がわずかに揺れるだけで、位置がずれて、形がぼやける。

揺れは、さまざまな所から来る。人の歩行、搬送の台車、装置自身のモーター、建物のまわりを通る車や電車、地面の揺れなどである。そこで、揺れの影響を受けやすい装置は、床と切り離した頑丈な基礎の上に置く。装置の足にも、揺れを吸収する部品を使う。工場を建てる場所を選ぶときに、まわりの揺れの大きさを調べることもある。

温度と湿度を一定にする

ものは、温度が変わると、わずかに伸び縮みする。ウェーハも、装置の部品も同じである。温度が変わると、大きさがわずかに変わり、回路の位置がずれる。そのため、装置の中や、部屋の温度は、小さな範囲に保たれる。

湿度も管理される。湿度が低すぎると、静電気が起きやすい。高すぎると、薬品や材料の性質が変わったり、表面に水が付いたりする。工程によって、適した湿度が違うので、場所ごとに管理する。

静電気を逃がす

空気が乾いていると、物がこすれたときに、静電気が起きやすい。静電気がたまると、二つの問題が起きる。一つは、まわりの細かい粒子を引き寄せ、ウェーハに付けてしまうことである。もう一つは、たまった電気が一気に流れ、回路を壊すことである。

そこで、床や作業台に電気を逃がす材料を使い、人は専用の服や靴を着ける。空気中のイオンで電気を打ち消す装置も使う。

電気的な雑音を避ける

電子線を使う観察や検査の装置は、電気や磁気の雑音の影響を受けやすい。近くの大きな機器から出る磁気が、像をゆがめることがある。こうした装置は、雑音の少ない場所に置くか、遮る工夫をする。

光も管理する

回路の形を写すときに使う感光する材料は、特定の光に反応する。そのため、その材料を扱う場所の照明は、材料が反応しない種類の光にする。感光する工程の部屋が、特別な色の照明になっているのは、このためである。

このページのまとめ