JP3955603B2 - クリーンルーム及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はクリーンルームの構造及び半導体装置の製造方法に関する。

クリーンルームにおける半導体ウェハを処理して半導体装置を製造する領域にに存在する浮遊パーティクルが半導体ウェハに付着すると、不良品の発生率が増加するため、半導体装置の製造方法においては、浮遊パーティクルの低減が重要な課題となっている。

このため、クリーンルームにおいては、外部から供給される空気をパーティクル除去フィルタを介して導入すると共に、導入した空気の流れ（気流）が上方から下方に向かうように設定されている。

ところで、複雑な集積回路が作り込まれる半導体装置の小型化に伴って、クリーンルーム内においては、より微細な浮遊パーティクルを除去すること、及び浮遊パーティクル数をより低減させることが求められている。

このために、(1) クリーンルーム内のパーティクル除去フィルタの数を増加すること、及び(2) 一層微細な浮遊パーティクルを除去できる高性能なパーティクル除去フィルタを使用することが求められている。

しかしながら、これら(1) 及び(2) の方法の採用は、いずれも、新規なクリ−ンルームを建設したり又はクリーンルームが設けられている建物を改造したりする必要があるので、多大な費用が必要になるという問題がある。

また、クリーンルーム内のパーティクル除去フィルタの数を増加すると、気流の圧損が増加する。気流の圧損が増加した状態で所定の気流速度を得ようとすれば、容量の大きい高性能なファンが必要になるので、クリーンルームの稼働費用が増加するという問題が発生する。

前記に鑑み、本発明は、半導体基板が配置されている領域に存在する浮遊パーティクルを低減して、半導体製造工程における工程間歩留りを向上させることを目的とする。

本願発明者は、クリーンルーム内の気流に着眼して、浮遊パーティクル数の低減方法について検討を行なった結果、気流の速度及び方向が、浮遊パーティクル数の増減に影響すること及び工程間歩留りに密接に関係することを見出した。

本発明は前記の知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の通りである。

本発明に係るクリーンルームは、製造装置に投入される半導体基板が配置される第１のクリーン領域と、第１のクリーン領域に隣接して設けられ作業者が配置される第２のクリーン領域とを備え、第１のクリーン領域には、上方から下方に向かう第１の気流が導入され、第２のクリーン領域には、上方から下方に向かう第２の気流が導入され、第１の気流の速度は第２の気流の速度よりも大きいことを特徴とする。

本発明に係るクリーンルームによると、半導体基板が配置される第１のクリーン領域に導入される第１の気流の速度は、作業者が配置される第２のクリーン領域に導入される第２の気流の速度よりも大きいため、半導体基板が配置されている領域に存在する浮遊パーティクルは、クリーンルームの床面の近傍に移動した後、クリーンルームの外部に排出されるので、半導体基板の表面に付着するパーティクルの数は減少する。

本発明に係るクリーンルームにおいて、第１の気流の速度は、第２の気流の速度の１．３倍以上であることが好ましい。

このようにすると、半導体基板が配置されている領域に存在する浮遊パーティクルの数は著しく低減する。

本発明に係るクリーンルームは、第１のクリーン領域と第２のクリーン領域との間に設けられ、第１の気流と第２の気流とを仕切る仕切り手段を備えていることが好ましい。

このようにすると、第１の気流が第２の気流の影響を受け難くなるため、第１の気流の速度は第２の気流の速度よりも一層大きくなるので、半導体基板が配置されている領域に存在する浮遊パーティクルの数は一層低減し、これに伴って、半導体基板の表面に付着するパーティクルの数は一層減少する。

本発明に係るクリーンルームが仕切り手段を備えている場合、第１の気流が取り込まれる第１の気流吹き出し口の第１のクリーン領域に対する面積割合は、第２の気流が取り込まれる第２の気流吹き出し口の第２のクリーン領域に対する面積割合よりも大きいことが好ましい。

このようにすると、外部の空気を第１の気流吹き出し口に供給するファンの送風能力と、外部の空気を第２の気流吹き出し口に供給するファンの送風能力とが等しくても、第１の気流の速度を第２の気流の速度よりも大きくすることができる。つまり、外部の空気をクリーンルームに供給する手段、例えばダクト又はファン等を取り替えることなく、第１の気流の速度を第２の気流の速度よりも大きくできるので、クリーンルームを大きく改造することなく、浮遊パーティクル数を低減することができる。

本発明に係るクリーンルームが仕切り手段を備えている場合、該仕切り手段は、上部開口部及び下部開口部を有する四面構造物であり、上部開口部の面積は下部開口部の面積よりも大きいことが好ましい。

このようにすると、第１の気流が第２の気流の影響をより受け難くなるため、第１の気流の速度は第２の気流の速度よりもより一層大きくなるので、半導体基板が配置されている領域に存在する浮遊パーティクルの数はより一層低減する。

本発明に係るクリーンルームが仕切り手段を備えている場合、該仕切り手段の下端は床面から１．２〜１．８ｍの位置にあることが好ましい。

このようにすると、浮遊パーティクル数の低減効果を損なうことなく、作業者が製造装置又は半導体基板を取り扱う際の作業性を確保できる。

本発明に係るクリーンルームが仕切り手段を備えている場合、該仕切り手段は、透明な材料からなることが好ましい。

このようにすると、作業者が製造装置又は半導体基板を取り扱う際の作業性を確保することができる。

本発明係る半導体装置の製造方法は、製造装置に投入される半導体基板が配置されている第１のクリーン領域と、第１のクリーン領域に隣接して設けられ作業者が配置されている第２のクリーン領域とを有するクリーンルームにおいて、作業者の操作により半導体基板を製造装置に投入する工程を備えた半導体装置の製造方法を対象とし、第１のクリーン領域には、上方から下方に向かう第１の気流が導入され、第２のクリーン領域には、上方から下方に向かう第２の気流が導入され、第１の気流の速度は第２の気流の速度よりも大きいことを特徴とする。

本発明に係る半導体装置の製造方法によると、半導体基板が配置される第１のクリーン領域に導入される第１の気流の速度は、作業者が配置される第２のクリーン領域に導入される第２の気流の速度よりも大きいため、半導体基板が配置されている領域に存在する浮遊パーティクルは、クリーンルームの床面の近傍に移動した後、クリーンルームの外部に排出される。このため、半導体基板の表面に付着するパーティクルの数は大きく減少するので、半導体装置の工程間の歩留まりが向上する。

本発明に係る半導体装置の製造方法において、第１の気流の速度は、第２の気流の速度の１．３倍以上であることが好ましい。

このようにすると、半導体基板が配置されている領域に存在する浮遊パーティクルの数を著しく低減できるので、半導体装置の工程間の歩留まりを著しく構造させることができる。

本発明に係るクリーンルーム及び半導体装置の製造方法によると、半導体基板が配置されている領域に存在する浮遊パーティクルを大きく減少させることができ、これによって、半導体装置の工程間の歩留まりを向上させることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係るクリーンルーム及び半導体装置の製造方法について、図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を参照しながら説明する。図１（ａ）はクリーンルーム１０の左側面図であり、図１（ｂ）はクリーンルーム１０の正面図であり、図１（ｃ）はクリーンルーム１０の平面図である。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、クリーンルーム１０は、半導体製造装置（例えばドライエッチング装置）１３に投入される半導体基板を収納したカセット１４が配置される第１のクリーン領域１０ａと、該第１のクリーン領域１０ａの外側であって作業者１６が起立又は着席して作業を行なう第２のクリーン領域１０ｂとからなる。第１のクリーン領域１０ａと第２のクリーン領域１０ｂとの間には板状のアイリッド１１が設けられている。

第１のクリーン領域１０ａには、半導体製造装置１３の一部と該半導体製造装置１３に接続されたテーブル１５とが配置されており、テーブル１５の上には半導体基板が収納されたカセット１４が載置されている。

第２のクリーンルーム領域１０ｂにおいて作業を行なう作業者１６は、カセット１４に収納された半導体基板をカセット１４から取り出して半導体製造装置１３に搬入するか、又は半導体基板が収納されたカセット１４を半導体製造装置１３にセットする。後者の場合には、半導体製造装置１３はカセット１４に収納された半導体基板を半導体製造装置１３の内部に取り込む。

この場合、作業者１６は、その腕をアイリッド１１の下方から第１のクリーン領域１０ａに挿入した状態で、半導体基板をカセット１４から半導体製造装置１３に移送するか又はカセット１４を半導体製造装置１３にセットする。

第１のクリーン領域１０ａの天井には第１の気流吹き出し口１２ａが設けられていると共に、第２のクリーン領域１０ｂの天井には第２の気流吹き出し口１２ｂが設けられており、クリーンルーム１０の外部の空気は、第１の気流吹き出し口１２ａから第１のクリーン領域１０ａに導入されると共に第２の気流吹き出し口１２ｂから第２のクリーン領域１０ｂに導入される。

第１の実施形態においては、外部の空気を第１の気流吹き出し口１２ａに供給するファンと第２の気流吹き出し口１２ｂに供給するファンとは、同一であるか又は同一の能力を有している。

また、第１のクリーン領域１０ａの面積は第２のクリーン領域１０ｂの面積よりも小さい一方、第１の気流吹き出し口１２ａの面積は第２の気流吹き出し口１２ｂの面積よりも大きい。このため、第１の気流吹き出し口１２ａの第１のクリーン領域１０ａに対する面積割合は、第２の気流吹き出し口１２ｂの第２のクリーン領域１０ｂに対する面積割合よりも大きくなる。

従って、第１のクリーン領域１０ａにおいて上方から下方に向かう第１の気流の速度は、第２のクリーン領域１０ｂにおいて上方から下方に向かう第２の気流の速度よりも大きくなる。すなわち、第１の気流吹き出し口１２ａにおける気流の速度と、第２の気流吹き出し口１２ｂにおける気流の速度とはほぼ等しいが、図２に示すように、第１のクリーン領域１０ａにおいては、第２のクリーン領域１０ｂに比べて、上方から下方に向かう気流が拡散する度合いが小さいので、第１のクリーン領域１０ａにおいて上方から下方に向かう第１の気流Ａの速度は、第２のクリーン領域１０ｂにおいて上方から下方に向かう第２の気流Ｂの速度よりも大きくなる。

第１の気流吹き出し口１２ａ及び第２の気流吹き出し口１２ｂの開口面積としては、第１の気流吹き出し口１２ａの第１のクリーン領域１０ａに対する面積割合が、第２の気流吹き出し口１２ｂの第２のクリーン領域１０ｂに対する面積割合よりも大きい状態であれば、特に問わないが、第１の気流吹き出し口１２ａ及び第２の気流吹き出し口１２ｂの開口面積が小さければ、これら第１及び第２の気流吹き出し口１２ａ、１２ｂの設置されるパーティクル除去フィルターの数を低減できると共に、外部の空気を導入するファンの容量を小さくできるので、コスト的に有利である。一方、第１の気流吹き出し口１２ａ及び第２の気流吹き出し口１２ｂの開口面積が大きければ、クリ−ンルーム１０に導入される空気中の浮遊パーティクルを除去する能力が向上するという利点がある。

第１の実施形態においては、第１のクリーン領域１０ａと第２のクリーン領域１０ｂとの間に、第１の気流と第２の気流とを仕切る仕切り手段としてのアイリッド１１が設けられているため、第１の気流及び第２の気流は、それぞれ天井から床面に対してほぼ垂直に向かう。このため、第１の気流が第２の気流の影響を受け難いので、第１の気流の速度が第２の気流の速度よりも大きくなる状態が促進される。

従って、第１のクリーン領域１０ａにおけるカセット１４が載置されている場所の近傍においては、第２の気流よりも大きい流速を持ち且つ天井から床面にほぼ垂直に向かう第１の気流が流れるので、カセット１４が載置されている場所の近傍部に存在する浮遊パーティクルは、クリーンルーム１０の床面の近傍に速やかに移動した後、クリーンルーム１０の外部に排出される。このため、カセット１４に収納されており半導体製造装置１３に取り込まれる半導体基板の表面に付着するパーティクルの数は大きく減少するので、半導体装置の工程間の歩留まりが向上する。

アイリッド１１は、第１の気流と第２の気流とを仕切る機能を有しておれば、形状、材質又は構造などは特に問わないが、透明で且つ硬質な材料例えばアクリル樹脂板を用いることが好ましい。アイリッド１１が透明であると、作業者１６は、半導体製造装置１３又はカセット１４を操作する際に、目視で確認できるので、作業性が向上する。また、アイリッド１１が硬質材よりなると、第１のクリーン領域１０ａの第１の気流の速度が大きくなっても、アイリッド１１がばたつき難くなる。

また、アイリッド１１は、帯電防止策が講じられていることが好ましく、例えば、５ｋｖから０ｋｖへの帯電圧減衰時間が１秒以下である材料を用いることが好ましい。このようにすると、高速気流に起因するアイリッド１１へのパーティクルの付着を防止できるので、パーティクルの落下に伴う工程間歩留まりの低下を抑制することができる。

また、アイリッド１１は、有機物質汚染対策が講じられていることが好ましく、室温における材料１ｇ中のアウトガスの量が１ｎｇ以下であるものを用いることが好ましい。このようにすると、アイリッド１１から発生する有機物質がクリーンルーム１０内に拡散して、半導体装置のパターン不良又はリーク不良を発生させる事態を抑制することができる。

また、アイリッド１１の下端部の床面からの位置は１．２〜１．８ｍであることが好ましい。その理由は次の通りである。すなわち、アイリッド１１の下端の床面からの位置が１．８ｍを超えると、第１の気流が第２の気流の影響を受けやすくなるので、浮遊パーティクル数の低減効果が低下して、工程間の歩留りの向上が十分でなくなる。一方、アイリッド１１の下端の床面からの位置が１．２ｍ未満であると、作業者１６の腕がアイリッド１１の下端と接触し易くなるため、両者の接触に起因してパーティクルが発生して工程間の歩留りの向上が十分でなくなると共に、作業者１６の作業性が低下してしまう。これに対して、アイリッド１１の下端の床面からの位置が１．２〜１．８ｍであると、浮遊パーティクル数の低減効果が損なわれず、標準的な身長（１．５〜２．０ｍ）の作業者１６が起立又は着席した状態で半導体製造装置１３又はカセット１４を取り扱う際の作業性は、アイリッド１１が設けられていない場合と殆ど変わらなくなる。

また、アイリッド１１は、クリーンルーム１０の天井に接着等により固定されていてもよいが、フック等により天井に吊り下げられている方が好ましい。このようにすると、アイリッド１１の取り外し及び取り替え作業が容易になるので、半導体製造装置１３の入れ替え時にアイリッド１１を一時的に取り外すことが容易になる。

図３は、第１の実施形態の第１変形例に係るクリーンルーム１０の平面図であって、図１（ｃ）と対応する。第１変形例においては、アイリッド１１は、第１のクリーン領域１０ａと第２のクリーン領域１０ｂとの間に位置する３つの面、つまり作業者１６とテーブル１４との間の１つ面と、テーブル１４の両側部の外側に位置する２つの面とからなる三面構造を有している。

このように、アイリッド１１が三面構造を有していると、第１のクリーン領域１０ａに導入され上方から下方に向かう第１の気流は、第２のクリーン領域１０ｂに導入され上方から下方に向かう第２の気流の影響を一層受け難くなるので、第１の気流の速度が第２の気流の速度よりも大きくなる状態が一層促進される。

図４は、第１の実施形態の第２変形例に係るクリーンルーム１０の平面図であって、図１（ｃ）と対応する。第２変形例においては、アイリッド１１は、第１のクリーン領域１０ａと第２のクリーン領域１０ｂとの間に位置する４つの面からなる四面構造（枠状構造）を有している。

このように、アイリッド１１が四面構造を有していると、第１のクリーン領域１０ａに導入され上方から下方に向かう第１の気流は、第２のクリーン領域１０ｂに導入され上方から下方に向かう第２の気流の影響をより一層受け難くなるので、第１の気流の速度が第２の気流の速度よりも大きくなる状態がより一層促進される。

図５は、第１の実施形態の第３変形例に係るクリーンルーム１０の正面図であって、図１（ｂ）と対応する。第３変形例においては、アイリッド１１は、上部に設けられた透明な硬質材（例えばアクリル樹脂板）１１ａと、下部に設けられた透明な軟質材（例えばビニールシート）１１ｂとからなる。

このようにすると、上部の硬質材１１ａにより、第１の気流が第２の気流の影響を受ける事態が防止される。また、下部の軟質材１１ｂにより、作業者１６がアイリッド１１に接触しても、作業者１６がけがをすることがないと共にアイリッド１１の破損を防止することができる。また、通常、軟質材は硬質材よりも軽量であるから、アイリッド１１の設置及び取り外しの作業が容易になる。

尚、第１の実施形態及び第１〜第３の変形例においては、外部の空気を第１の気流吹き出し口１２ａに供給するファンと第２の気流吹き出し口１２ｂに供給するファンとは、同一であるか又は同一の能力を有していたため、第１の気流吹き出し口１２ａの第１のクリーン領域１０ａに対する面積割合を、第２の気流吹き出し口１２ｂの第２のクリーン領域１０に対する面積割合よりも大きくしたが、これに代えて、外部の空気を第１の気流吹き出し口１２ａに供給するファンの送風能力を、外部の空気を第２の気流吹き出し口１２ｂに供給するファンの送風能力よりも大きくしてもよい。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るクリーンルーム及び半導体装置の製造方法について、図６（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説明する。

図６（ａ）はクリーンルーム２０の左側面図であり、図６（ｂ）はクリーンルーム２０の正面図である。

第２の実施形態は、第１の実施形態において設けられていたアイリッド１１が設けられていない点で第１の実施形態と異なるが、その他の構成については基本的に同じである。

図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、クリーンルーム２０は、半導体製造装置２３に投入される半導体基板を収納したカセット２４が配置される第１のクリーン領域２０ａと、該第１のクリーン領域２０ａの外側であって作業者２６が作業を行なう第２のクリーン領域２０ｂとからなる。

第１のクリーン領域２０ａには、半導体製造装置２３の一部と該半導体製造装置２３に接続されたテーブル２５とが配置されており、テーブル２５の上には半導体基板が収納されたカセット２４が載置されている。

第１のクリーン領域２０ａの天井には第１の気流吹き出し口２２ａが設けられていると共に、第２のクリーン領域２０ｂの天井には第２の気流吹き出し口２２ｂが設けられており、クリーンルーム２０の外部の空気は、第１の気流吹き出し口２２ａから第１のクリーン領域２０ａに導入されると共に第２の気流吹き出し口２２ｂから第２のクリーン領域２０ｂに導入される。

第２の実施形態においても、外部の空気を第１の気流吹き出し口２２ａに供給するファンと第２の気流吹き出し口２２ｂに供給するファンとは、同一であるか又は同一の能力を有している。

また、第１のクリーン領域２０ａの面積は第２のクリーン領域２０ｂの面積よりも小さい一方、第１の気流吹き出し口２２ａの面積は第２の気流吹き出し口２２ｂの面積よりも大きい。従って、第１の気流吹き出し口２２ａの第１のクリーン領域２０ａに対する面積割合は、第２の気流吹き出し口２２ｂの第２のクリーン領域２０ｂに対する面積割合よりも大きくなる。

従って、第１のクリーン領域２０ａにおいて上方から下方に向かう第１の気流の速度は、第２のクリーン領域２０ｂにおいて上方から下方に向かう第２の気流の速度よりも大きくなる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るクリーンルーム及び半導体装置の製造方法について、図７（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。

図７（ａ）はクリーンルーム３０の左側面図であり、図７（ｂ）はクリーンルーム３０の正面図であり、図７（ｃ）はクリーンルーム３０の平面図である。

第３の実施形態は、第１の実施形態と比べて、アイリッド３１の構造が異なるが、その他の構成については第１の実施形態と基本的に同じである。

図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、クリーンルーム３０は、半導体製造装置３３に投入される半導体基板を収納したカセット３４が配置される第１のクリーン領域３０ａと、該第１のクリーン領域３０ａの外側であって作業者３６が作業を行なう第２のクリーン領域３０ｂとからなる。

第１のクリーン領域３０ａには、半導体製造装置３３の一部と該半導体製造装置３３に接続されたテーブル３５とが配置されており、テーブル３５の上には半導体基板が収納されたカセット３４が載置されている。

第３の実施形態の特徴として、第１のクリーン領域３０ａ及び第２のクリーン領域３０ｂの天井には、気流吹き出し口３２が共通に設けられており、クリーンルーム３０の外部の空気は、気流吹き出し口３２から第１のクリーン領域３０ａ及び第２のクリーン領域３０ｂに導入される。

第１のクリーン領域３０ａに導入される第１の気流と、第２のクリーン領域３０ｂに導入される第２の気流とを仕切るアイリッド３１は、上部開口部３１ａの面積が下部開口部３１ｂの面積よりも大きい四面構造（枠構造）を有しており、上部開口部３１ａから中間部３１ｂまでは開口面積が徐々に小さくなり、中間部３１ｂから下部開口部３１ｃまでは開口面積が一定である。そして、アイリッド３１の下部開口部３１ｃの開口領域は第１のクリーン領域３０ａと一致していると共に、アイリッド３１の上部開口部３１ａの開口領域は第１のクリーン領域３０ａの全領域と第２のクリーン領域３０ｂとに跨っている。

このため、気流吹き出し口３２からアイリッド３１の上部開口部３１ａに供給された第１の気流は、上部開口部３１ａから中間部３１ｂに至るまで徐々に収束され、その後、そのままの状態で中間部３１ｂから下部開口部３１ｃに至り、下部開口部３１ｃから第１のクリーン領域３０ａに放出される。

一方、アイリッド３１の開口面積が下方に向かうにつれて徐々に小さくなっているため、気流吹き出し口３２から第２のクリーン領域３０ｂに供給された第２の気流は徐々に拡散する。

このため、第１のクリーン領域３０ａにおいて上方から下方に向かう第１の気流の速度は、第２のクリーン領域３０ｂにおいて上方から下方に向かう第２の気流の速度よりも大きくなる。

従って、第１のクリーン領域３０ａにおけるカセット３４が載置されている場所の近傍においては、第２の気流よりも大きい流速を持ち且つ天井から床面にほぼ垂直に向かう第１の気流が流れるので、カセット３４が載置されている場所の近傍部に存在する浮遊パーティクルは、クリーンルーム３０の床面の近傍に速やかに移動した後、クリーンルーム３０の外部に排出される。このため、カセット３４に収納されており半導体製造装置３３に取り込まれる半導体基板の表面に付着するパーティクルの数は大きく減少するので、半導体装置の工程間の歩留まりが向上する。

第１の実施形態と同様、アイリッド３１は、第１の気流と第２の気流とを仕切る機能を有しておれば、形状、材質又は構造などは特に問わないが、透明で且つ硬質な材料例えばアクリル樹脂板を用いることが好ましい。その理由は、第１の実施形態と同様である。

また、アイリッド３１は、帯電防止策が講じられていることが好ましく、例えば、５ｋｖから０ｋｖへの帯電圧減衰時間が１秒以下である材料を用いることが好ましい。その理由は第１の実施形態と同様である。

また、アイリッド３１は、有機物質汚染対策が講じられていることが好ましく、室温における材料１ｇ中のアウトガスの量が１ｎｇ以下であるものを用いることが好ましい。その理由は第１の実施形態と同様である。

また、アイリッド３１の下端部の床面からの位置は１．２〜１．８ｍであることが好ましい。その理由は第１の実施形態と同様である。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係るクリーンルーム及び半導体装置の製造方法について、図８（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。

図８（ａ）はクリーンルーム４０の左側面図であり、図８（ｂ）はクリーンルーム４０の正面図であり、図８（ｃ）はクリーンルーム４０の平面図である。

第４の実施形態は、第３の実施形態と比べて、アイリッド４１の構造が異なるが、その他の構成については第３の実施形態と基本的に同じである。

図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、クリーンルーム４０は、半導体製造装置４３に投入される半導体基板を収納したカセット４４が配置される第１のクリーン領域４０ａと、該第１のクリーン領域４０ａの外側であって作業者４６が作業を行なう第２のクリーン領域４０ｂとからなる。

第１のクリーン領域４０ａには、半導体製造装置４３の一部と該半導体製造装置４３に接続されたテーブル４５とが配置されており、テーブル４５の上には半導体基板が収納されたカセット４４が載置されている。

第４の実施形態においても、第３の実施形態と同様、第１のクリーン領域４０ａ及び第２のクリーン領域４０ｂの天井には、気流吹き出し口４２が共通に設けられており、クリーンルーム４０の外部の空気は、気流吹き出し口４２から第１のクリーン領域４０ａ及び第２のクリーン領域４０ｂに導入される。

第１のクリーン領域４０ａに導入される第１の気流と、第２のクリーン領域４０ｂに導入される第２の気流とを仕切るアイリッド４１は、上部開口部４１ａの面積が下部開口部４１ｂの面積よりも大きい四面構造（枠構造）を有しており、上部開口部４１ａから中間部４１ｂまでは開口面積が徐々に小さくなり、中間部４１ｂから下部開口部４１ｃまでは開口面積が一定である。

また、アイリッド４１の下部開口部４１ｃの開口領域は第１のクリーン領域３０ａと一致していると共に、アイリッド４１の上部開口部４１ａの開口領域は第１のクリーン領域４０ａの全領域と第２のクリーン領域４０ｂとに跨っている点については第３の実施形態と同様である。

第４の実施形態の特徴として、アイリッド４１の下部開口部４１ｃはクリーンルーム４０の床面近傍（床面から０．２ｍ程度の高さ）に位置しており、また、アイリッド４１の作業者４６と対向する面におけるカセット４４の近傍部には側方開口部４１ｄが設けられている。

このため、作業者４６は、その腕を側方開口部４１ｄから第１のクリーン領域４０ａに挿入した状態で、半導体基板をカセット４４から半導体製造装置４３に移送したり、又はカセット４４を半導体製造装置４３にセットしたりすることができる。

気流吹き出し口３２からアイリッド４１の上部開口部４１ａに供給された第１の気流は、上部開口部４１ａから中間部４１ｂに至るまで徐々に収束され、その後、そのままの状態で中間部４１ｂから床面近傍の下部開口部４１ｃに至る。

このため、第１のクリーン領域４０ａにおいて上方から下方に向かう第１の気流の速度は、第２のクリーン領域４０ｂにおいて上方から下方に向かう第２の気流の速度よりも大きくなるが、第４の実施形態においては、第３の実施形態に比べて、下部開口部４１ｃの位置が低いため、第１の気流は第２の気流の影響を一層受け難くなるので、第１の気流の速度は一層大きくなる。

従って、第１のクリーン領域４０ａにおけるカセット４４が載置されている場所の近傍においては、第２の気流よりも一層大きい流速を持ち且つ天井から床面にほぼ垂直に向かう第１の気流が流れるので、カセット４４が載置されている場所の近傍部に存在する浮遊パーティクルは、クリーンルーム４０の床面の近傍に速やかに移動した後、クリーンルーム４０の外部に排出される。このため、カセット４４に収納されており半導体製造装置４３に取り込まれる半導体基板の表面に付着するパーティクルの数は大きく減少するので、半導体装置の工程間の歩留まりが一層向上する。

第１の実施形態と同様、アイリッド４１は、第１の気流と第２の気流とを仕切る機能を有しておれば、形状、材質又は構造などは特に問わないが、透明で且つ硬質な材料例えばアクリル樹脂板を用いることが好ましい。その理由は、第１の実施形態と同様である。

また、アイリッド４１は、帯電防止策が講じられていることが好ましく、例えば、５ｋｖから０ｋｖへの帯電圧減衰時間が１秒以下である材料を用いることが好ましい。その理由は第１の実施形態と同様である。

また、アイリッド４１は、有機物質汚染対策が講じられていることが好ましく、室温における材料１ｇ中のアウトガスの量が１ｎｇ以下であるものを用いることが好ましい。その理由は第１の実施形態と同様である。

以下、第１〜第４の実施形態に係るクリーンルーム及び半導体装置の製造方法を評価するために行なった実験結果について説明するが、その前提として、比較例に係るクリーンルーム５０の構造について図９（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説明する。

図９（ａ）はクリーンルーム５０の左側面図であり、図９（ｂ）はクリーンルーム５０の正面図である。

図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、クリーンルーム５０は、半導体製造装置５３に投入される半導体基板を収納したカセット５４が配置される第１のクリーン領域５０ａと、該第１のクリーン領域５０ａの外側であって作業者５６が作業を行なう第２のクリーン領域５０ｂとからなる。

第１のクリーン領域５０ａには、半導体製造装置５３の一部と該半導体製造装置５３に接続されたテーブル５５とが配置されており、テーブル５５の上には半導体基板が収納されたカセット５４が載置されている。

第１のクリーン領域５０ａ及び第２のクリーン領域５０ｂの天井には、気流吹き出し口５２が共通に設けられており、クリーンルーム５０の外部の空気は、気流吹き出し口５２から第１のクリーン領域５０ａ及び第２のクリーン領域５０ｂに導入される。

比較例においては、アイリッドは設けられていない。このため、第１のクリーン領域５０ａにおいて上方から下方に向かう第１の気流の速度と、第２のクリーン領域２０５において上方から下方に向かう第２の気流の速度とは等しい。

比較例においては、第１の気流の速度及び第２の気流の速度はいずれも０．２８ｍ／ｓであって、第１のクリーン領域５０ａ及び第２のクリーン領域５０ｂに存在しサイズが０．０７μｍ以上である浮遊パーティクル数は１５個／２８．３Ｌ（リットル、以下同じ）であった。

また、比較例に係るクリーンルームにおいて半導体装置を製造したところ、工程間の歩留まりは良品率が６０．０％であった。

第１の実施形態においては、第１のクリーン領域１０ａでは、第１の気流の速度は０．３６ｍ／ｓで、０．０７μｍ以上のサイズの浮遊パーティクル数は２個／２８．３Ｌであって、第２のクリーン領域１０ｂでは、第２の気流の速度は０．２８ｍ／ｓで、０．０７μｍ以上のサイズの浮遊パーティクル数は１５個／２８．３Ｌであった。尚、第１の実施形態においては、第１の気流の速度は第２の気流の速度の約１．３である。

また、第１の実施形態に係るクリーンルームにおいて半導体装置を製造したところ、工程間の歩留まりは良品率が９９．７％であって極めて良好であった。

第２の実施形態においては、第１のクリーン領域２０ａでは、第１の気流の速度は０．３１ｍ／ｓで、０．０７μｍ以上のサイズの浮遊パーティクル数は１４個／２８．３Ｌであって、第２のクリーン領域２０ｂでは、第２の気流の速度は０．２８ｍ／ｓで、０．０７μｍ以上のサイズの浮遊パーティクル数は１５個／２８．３Ｌであった。尚、第２の実施形態においては、第１の気流の速度は第２の気流の速度の約１．１である。

また、第２の実施形態に係るクリーンルームにおいて半導体装置を製造したところ、工程間の歩留まりは良品率が６５．０％であって、比較例に比べると良品率は向上した。

第３の実施形態においては、第１のクリーン領域３０ａでは、第１の気流の速度は０．６５ｍ／ｓで、０．０７μｍ以上のサイズの浮遊パーティクル数は０個／２８．３Ｌであって、第２のクリーン領域３０ｂでは、第２の気流の速度は０．２８ｍ／ｓで、０．０７μｍ以上のサイズの浮遊パーティクル数は１５個／２８．３Ｌであった。尚、第３の実施形態においては、第１の気流の速度は第２の気流の速度の約２．３である。

また、第３の実施形態に係るクリーンルームにおいて半導体装置を製造したところ、工程間の歩留まりは良品率が９９．９％であって極めて良好であった。

第４の実施形態においては、第１のクリーン領域４０ａでは、第１の気流の速度は０．６８ｍ／ｓで、０．０７μｍ以上のサイズの浮遊パーティクル数は０個／２８．３Ｌであって、第２のクリーン領域４０ｂでは、第２の気流の速度は０．２８ｍ／ｓで、０．０７μｍ以上のサイズの浮遊パーティクル数は１５個／２８．３Ｌであった。尚、第４の実施形態においては、第１の気流の速度は第２の気流の速度の約２．４である。

また、第４の実施形態に係るクリーンルームにおいて半導体装置を製造したところ、工程間の歩留まりは良品率が９９．９％であって極めて良好であった。

図１０は、第１〜第４の実施形態及び比較例に係るクリーンルームの第１のクリーン領域における、第１の気流の速度及び浮遊パーティクル数をプロットしたものである。

図１０から明らかなように、第１、第３及び第４の実施形態によると、浮遊パーティクル数を比較例に比べて著しく低減できることが分かる。

また、第１の実施形態（第１の気流の流速／第２の気流の流速＝約１．３）と、第２の実施形態（第１の気流の流速／第２の気流の流速＝約１．１）との対比から明らかなように、第１の気流の速度が第２の気流の速度の１．３倍以上になると、浮遊パーティクル数が著しく低減することが分かる。従って、第１の気流の速度を第２の気流の速度の１．３倍以上にすることは、浮遊パーティクル数を低減するために極めて有効である。

本発明に係るクリーンルーム及び半導体装置の製造方法によると、半導体装置の工程間の歩留まりを向上させることができる。

（ａ）〜（ｃ）は第１の実施形態に係るクリーンルームを示し、（ａ）は左側面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は平面図である。 各実施形態に係るクリーンルームにおいて、第１の気流の速度が第２の気流の速度よりも大きくなることを説明する図である。 第１の実施形態の第１の変形例に係るクリーンルームの平面図である。 第１の実施形態の第２の変形例に係るクリーンルームの平面図である。 第１の実施形態の第３の変形例に係るクリーンルームの正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は第２の実施形態に係るクリーンルームを示し、（ａ）は左側面図であり、（ｂ）は正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は第３の実施形態に係るクリーンルームを示し、（ａ）は左側面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は第４の実施形態に係るクリーンルームを示し、（ａ）は左側面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は比較例に係るクリーンルームを示し、（ａ）は左側面図であり、（ｂ）は正面図である。 第１〜第４の実施形態に係るクリーンルーム及び半導体装置の製造方法を評価するために行なった実験結果を示す図である。

符号の説明

１０ クリーンルーム
１０ａ 第１のクリーン領域
１０ｂ 第２のクリーン領域
１１ アイリッド
１２ａ 第１の気流吹き出し口
１２ｂ 第２の気流吹き出し口
１３ 半導体製造装置
１４ カセット
１５ テーブル
１６ 作業者
２０ クリーンルーム
２０ａ 第１のクリーン領域
２０ｂ 第２のクリーン領域
２１ アイリッド
２２ａ 第１の気流吹き出し口
２２ｂ 第２の気流吹き出し口
２３ 半導体装置
２４ カセット
２５ 半導体製造装置
２６ 作業者
３０ クリーンルーム
３０ａ 第１のクリーン領域
３０ｂ 第２のクリーン領域
３１ アイリッド
３１ａ 上部開口部
３１ｂ 下部開口部
３１ｃ 中間部
３２ 気流吹き出し口
３３ 半導体製造装置
３４ カセット
３５ テーブル
３６ 作業者
４０ クリーンルーム
４０ａ 第１のクリーン領域
４０ｂ 第２のクリーン領域
４１ アイリッド
４１ａ 上部開口部
４１ｂ 下部開口部
４１ｃ 中間部
４１ｄ 側方開口部
４２ 気流吹き出し口
４３ 半導体製造装置
４４ カセット
４５ テーブル
４６ 作業者

Claims (13)

1. 上部に、気流吹き出し口と前記気流吹き出し口に外部空気を供給するファンとを有し、内部に製造装置が設置されるクリーンルームであって、
   前記製造装置に投入される半導体基板又はカセットが配置される第１のクリーン領域と、前記第１のクリーン領域に隣接して設けられ作業者が配置される第２のクリーン領域と、前記第１のクリーン領域と前記第２のクリーン領域とを仕切る仕切り手段とを備え、
   前記第２のクリーン領域は、前記第１のクリーン領域の外側に、前記第１のクリーン領域の少なくとも三方を囲むように配置され、
   前記仕切り手段は、少なくとも、前記第１のクリーン領域と前記第２のクリーン領域との間に設けられた平面状の第１の仕切り部材と、該第１の仕切り部材の両側部から前記第１のクリーン領域の方向に延びる第２の仕切り部材及び第３の仕切り部材とを有し、
   前記第１の仕切り部材は、該製造装置の前記半導体基板又は前記カセットが配置される側面近傍に配置され、
   前記第１の仕切り部材、前記第２の仕切り部材及び前記第３の仕切り部材は、前記製造装置の一部を囲むように配置されており、
   前記第１のクリーン領域には、上方から下方に向かう第１の気流が導入され、
   前記第２のクリーン領域には、上方から下方に向かう第２の気流が導入され、
   前記第１の気流の速度は前記第２の気流の速度よりも大きいことを特徴とするクリーンルーム。
2. 前記第１の気流が取り込まれる第１の気流吹き出し口の前記第１のクリーン領域に対する面積割合は、前記第２の気流が取り込まれる第２の気流吹き出し口の前記第２のクリーン領域に対する面積割合よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のクリーンルーム。
3. 前記仕切り手段は、上部開口部及び下部開口部を有する四面構造物であり、
   前記上部開口部の面積は前記下部開口部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のクリーンルーム。
4. 前記第１の気流の速度は、前記第２の気流の速度の１．３倍以上であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のクリーンルーム。
5. 前記仕切り手段の下端は床面から１．２〜１．８ｍの位置にあることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のクリーンルーム。
6. 前記仕切り手段は、透明な材料からなることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のクリーンルーム。
7. 上部に、気流吹き出し口と前記気流吹き出し口に外部空気を供給するファンとを有し、内部に製造装置が設置されるクリーンルームであって、
   前記製造装置に投入される半導体基板又はカセットが配置される第１のクリーン領域と、前記第１のクリーン領域に隣接して設けられ作業者が配置される第２のクリーン領域と、前記第１のクリーン領域と前記第２のクリーン領域とを仕切る仕切り手段とを備え、
   前記第２のクリーン領域は、前記第１のクリーン領域の外側に、前記第１のクリーン領域を囲むように配置され、
   前記仕切り手段は、上部開口部及び下部開口部を有する四面構造物であり、
   前記第１のクリーン領域は、前記製造装置の前記半導体基板又は前記カセットが配置される側面近傍に配置された前記四面構造物により囲まれており、
   前記上部開口部の面積は前記下部開口部の面積よりも大きく、
   前記第１のクリーン領域には、上方から下方に向かう第１の気流が導入され、
   前記第２のクリーン領域には、上方から下方に向かう第２の気流が導入され、
   前記第１の気流の速度は前記第２の気流の速度よりも大きいことを特徴とするクリーンルーム。
8. 上部に、気流吹き出し口と前記気流吹き出し口に外部空気を供給するファンとを有し、内部に製造装置が設置されるクリーンルームであって、前記製造装置に投入される半導体基板又はカセットが配置されている第１のクリーン領域と、前記第１のクリーン領域に隣接して設けられ作業者が配置されている第２のクリーン領域と、前記第１のクリーン領域と前記第２のクリーン領域とを仕切る仕切り手段とを備え、前記第２のクリーン領域は、前記第１のクリーン領域の外側に、前記第１のクリーン領域の少なくとも三方を囲むように配置され、前記仕切り手段は、少なくとも、前記第１のクリーン領域と前記第２のクリーン領域との間に設けられた平面状の第１の仕切り部材と、該第１の仕切り部材の両側部から前記第１のクリーン領域の方向に延びる第２の仕切り部材及び第３の仕切り部材とを有し、前記製造装置の一部は、該製造装置の前記半導体基板又は前記カセットが配置される側面近傍に配置された前記第１の仕切り部材、前記第２の仕切り部材及び前記第３の仕切り部材によって囲まれているクリーンルームにおいて、前記作業者の操作により前記半導体基板又は前記カセットを前記製造装置に投入する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、
   前記第１のクリーン領域には、上方から下方に向かう第１の気流が導入され、
   前記第２のクリーン領域には、上方から下方に向かう第２の気流が導入され、
   前記第１の気流の速度は前記第２の気流の速度よりも大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 前記第１の気流が取り込まれる第１の気流吹き出し口の前記第１のクリーン領域に対する面積割合は、前記第２の気流が取り込まれる第２の気流吹き出し口の前記第２のクリーン領域に対する面積割合よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記仕切り手段は、上部開口部及び下部開口部を有する四面構造物であり、
    前記上部開口部の面積は前記下部開口部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記第１の気流の速度は、前記第２の気流の速度の１．３倍以上であることを特徴とする請求項８、９又は１０に記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記仕切り手段の下端は床面から１．２〜１．８ｍの位置にあることを特徴とする請求項８、９又は１０に記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記仕切り手段は、透明な材料からなることを特徴とする請求項８、９又は１０に記載の半導体装置の製造方法。

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