クリーンルーム：一粒のほこりがコード板にとって何を意味するか

コード板の目盛線は幅が数μmから数十μmしかなく、数μmのほこりでもピンホール、クロム残り、断線の原因になりうる。本記事では、清浄度クラスの読み方、粒子と目盛線の大きさの比較、粒子がどの工程で落ちるとどんな欠陥になるか、そしてクリーンルームで粒子をどう管理するかを解説する。

窓から日差しが斜めに差し込むと、空中にたくさんの光る点が漂っているのが見える。それでもまだ比較的大きなほこりにすぎない。もっと小さな粒子は肉眼では見えないが、同じように物の表面に落ちてくる。目盛線の幅が数μmしかないコード板にとっては、数μmの一粒のほこりが欠陥になりうる。

清浄度クラスの読み方

清浄度が見るのは空気中の粒子の個数であり、重さではない。業界でよく言う「百クラス」「千クラス」は米国連邦規格 209E に由来し、Class N は空気の立方フィートあたり粒径 ≥0.5 μm の粒子が N 個以下であることを表す。この規格は ISO 14644-1 に置き換えられており、両者のおおよその対応は次のとおり。

1 立方フィートは約 0.0283 立方メートルなので、立方フィートあたり 100 個は立方メートルあたり約 3500 個に相当し、ISO 5 の上限と一致する。クラスが一段違うごとに、許容される粒子数は 10 倍違う。

粒子と目盛線を比べる

図2を参照。髪の毛の直径は約 50–100 μm。半径 20 mm、2500 本のコード板では線幅も透光スリットも約 25 μm、半径 5 mm、10000 本のコード板では線幅はわずか約 1.6 μm である。5 μm の粒子は、前者ではスリット内の小さな黒点にすぎないが、後者では数本のスリットを同時にふさぎかねない。

粒子がどの工程で落ちるかで欠陥の姿が決まる

粒子がどんな欠陥を生むかは、どの工程で落ちたかによる。

図1 はもう一つ興味深い点も示している。ポジ型レジストでは、もともとクロムを残す領域の上に落ちた粒子は、露光工程では欠陥にならない。本当に危険なのは透光部に落ちた一粒である。

粒子はどこから来るか

• 人：皮膚片、髪の毛、衣服の繊維、吐く息の飛沫。クリーンルームで最大の粒子源は通常、人である。
• 装置：可動部の摩耗・摩擦。
• 物品：段ボール箱、紙、普通のポリ袋、および切断・端面研削で出るガラス粉。
• 工程材料：ろ過が不十分なレジスト、現像液、純水、ガス。

どう管理するか

1. 送風：空気を HEPA フィルタを通して上から下へ送り、層流をつくって粒子を床へ押しやり排出する。室内は陽圧に保ち、外気を入れない。
2. 区画：レジスト塗布や露光などの重要工程は、局所的により高いクラスのクリーンゾーンにできる。
3. 人員：クリーンウェア、手袋、マスクを着用し、エアシャワーを通って入室し、歩き回りを減らす。
4. 物品：段ボール箱はクリーンゾーンに入れず、物品は搬入前に拭き取る。切断や端面研削など発じんする工程はフォトリソグラフィ区域と隔離する。
5. 監視：パーティクルカウンタで定期的に測定し、傾向を記録する。各工程の後に欠陥を検査し、異常があれば原因をさかのぼる。

まとめ

清浄度クラスは ≥0.5 μm の粒子がいくつあるかを数えるものである。線幅が数μmから数十μmのコード板では、数μmの粒子がピンホール、クロム残り、断線を引き起こし、フォトマスク上に落ちればすべてのコード板で繰り返される。クリーンルームは、ろ過送風、区画、人員と物品の管理、継続的な監視によって、こうした欠陥をきわめて低い水準に抑えている。

中国語原文記事の翻訳 (0029). ENC7 コード板メーカー（お問い合わせ） · 技術記事 · https://enc7.com

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