■体裁:B5版426ページ
■発刊:1997/10/28
■ISBNコード:4-89808-001-4

【編集委員】
斉木篤/日立プラント建設
呂俊民/竹中工務店
藤本武利/住化分析センター

【執筆者】
斉木篤/日立プラント建設
平岩篤/日立製作所
谷嶋幹子/富士通
呂俊民/竹中工務店
石黒武/竹中工務店
五味弘/高砂熱学工業
竹田充恭/関東化学
石原良夫/日本酸素
島田孝/日本パイオニクス
井上實/富士通VLSI
木村照/日本シーアイシー技研
藤本武利/住化分析センター
竹田菊男/住化分析センター
飯川玲子/住化分析センター
野中辰夫/住化分析センター
平敏和/住化分析センター
武田直樹/住化分析センター
星野邦広/ジーエルサイエンス
長谷潮/日本電気
中野寿夫/日立デバイスエンジニアリング
槙正博/日立デバイスエンジニアリング
酒井正三/日立デバイスエンジニアリング
真山晃一/日立デバイスエンジニアリング
岩田照史/トキコ
原田宙幸/三菱商事
小林貞雄/大成建設
佐渡学/住化分析センター
籔本周邦/NTTアドバンステクノロジ
西山泰史/東北大学
関口英明/荏原製作所
吉田光一/ニッタ
白石登業/ユニチカ
益田光信/タクマ
服部進司/タクマ
藤井敏昭/荏原総合研究所

※所属、肩書き等は本書発刊当時のものです。

【序文】
半導体LSIの歴史は集積度の向上の歴史である。
64MDRAMが量産に入った現在、次の世代の256MDRAM、 あるいはその次の1GDRAMの生産に向けての技術開発が進行している。
それを製造するクリーンルームにおける化学汚染は今後の大きな問題を引き起こす可能性がある。

【目次】
第1章　クリーンルームにおける化学汚染
第1節　化学汚染の現状
1.半導体分野の技術的動向
1.1　集積度の変遷
1.2　対象とする汚染物質の変遷
2.化学汚染の現状と問題点
2.1　環境中の化学汚染濃度
2.2　発生源
2.3　評価技術
2.4　除去低減技術
第2節　化学汚染の目標値に関する考え方
1.集積度と歩留りと清浄度クラス
1.1　LSIの集積規模と諸元
1.2　粒径とパーティクル濃度
1.3　歩留りの算出
1.4　清浄度クラスと歩留り
1.5　集積度と清浄度クラス
1.6　管理粒径とパーティクル濃度
2.化学汚染とパーティクル濃度
2.1　パーティクル個数濃度の重量濃度への変換
2.2　表面付着汚染との関係
2.3　化学汚染低減の目標値に関する考え方

第2章　化学汚染の生産への影響
第1節　化学汚染のデバイスへの影響
1.化学汚染によるデバイス不良の発生機構
1.1　パターン不良
1.2　ゲート酸化膜の絶縁破壊
1.3　接合リーク電流の増加
1.4　駆動電流の減少
1.5　しきい値電圧のシフト
2.化学汚染量とULSI歩留りとの関係
2.1　ULSI歩留りの統計モデル
2.2　ULSI歩留りの計算
2.3　歩留り予測におけるマクロ型とミクロ型
3.ULSIにおける化学汚染制御のガイドライン
3.1　マクロ型関係
3.2　ミクロ型関係
3.3　ミクロ型関係における汚染分布の揺らぎ
4.まとめ
第2節 化学汚染のプロセスへの影響
第1項　酸性ガス
第2項　塩基性ガス
1.レジスト解像性への影響
2.ウェーハ表面の曇りの発生
第3項　有機物
1.プロセス環境と汚染源
2.有機汚染
2.1　プロセス環境中の有機汚染
2.2　プロセス環境からのウェーハ表面への有機汚染
3.有機汚染とプロセス特性
4.今後の展望
第4項　揮発性ボロン・リン

第3章　化学汚染の発生源
第1節　総　論
第2節　工場周辺の大気環境
1.概要
2.工場周辺における広域大気汚染源
2.1　日本の場合
2.2　海外の場合
3.工場周辺における局地大気汚染源
3.1　海塩粒子
3.2　如農薬および肥料
3.3　自動車排気ガス
3.4　その他
4.工場敷地内の大気汚染源
第3節　クリーンルームの構成部材
1.クリーンルームの構成と部位別材料
2.構成材料の化学汚染評価方法
3.構成材料と化学汚染の事例
3.1　コンクリート
3.2　塗料
3.3　シール材
3.4　フィルタ
3.5　貼り床材
3.6　防塵シート
3.7　接着剤
第4節　クリーンルーム設備
1.クリーンルーム内外の空気中不純物濃度の現況
2.汚染源の推定
3.空調設備における発生源
4.外調機
4.1　プレフィルタの難燃オイル
4.2　加湿
4.3　塗料
4.4　シール材
5.循環空調機(FFU等)
5.1　FU(ファン・ユニット)
5.2　ULPAフィルタ
5.3　粗じんフィルタ
6.配管・ダクト・ケーブル
6.1　如配管
6.2　ダクト
6.3　ケーブル
第5節　クリーンルーム特殊設備関連
第1項　薬液供給設備
1.はじめに
2.薬液供給設備の概要
3.液漏れ対策
3.1　クリーンブース/カップリングブース
3.2　バルブユニット
3.3　タンク
3.4　配管
3.5　バルブ・マニフォールド・ボックス(Valve Manifold Box:VMB)
3.6　液漏れ表示
4.誤動作・誤操作対策
4.1　圧力
4.2　接続
4.3　故障
5.その他の対策
6.おわりに
第2項　特殊ガス設備
1.特殊ガス設備における化学汚染の可能性
2.特殊ガスの反応性からみた化学汚染の種類
3.まとめ
第3項　除害装置設備
1.はじめに
2.除害方法の現状
2.1　乾式除害
2.2　湿式除害
2.3　燃焼式除害
2.4　加熱分解式
3.除害の系統
3.1　プロセスガス除害
3.2　パージガス除害
3.3　漏洩ガス除害
4.今後の展望
第6節　半導体製造装置関連
1.はじめに
2.化学汚染の重要性
3.ステッパ光学系の曇りによる照度低下
4.化学増幅型レジストの解像不良
5.Hazeの発生
6.拡散炉や洗浄装置での有機物汚染
7.まとめと今後の課題
第7節 クリーンルーム内の作業と維持関連
第8節 第1項　作業者
1.発生物質
2.Na, Clの発生量
3.アンモニア(NH3)
第2項　クリーンルーム用衣服と管理
1.はじめに
2.クリーンルーム用衣服類
2.1　クリーンルーム用衣服類の特性
2.2　デザインと構成　　
3.クリーンルーム用衣服の生地(織地)の要求特性
4.クリーンルーム用衣服のデザインと縫製
5.クリーンルーム用衣服の管理と状態評価
5.1　クリーンルーム用衣服の管理
5.2　衣服の状態評価
6.生物学的特性(滅菌)
7.おわりに

第4章　化学汚染の分析評価方法
第1節　総　論
1.はじめに
2.クリーンルーム空気に関連する分析の特徴
2.1　対象試料の多様性
2.2　対象項目の多様性
2.3　対象項目の存在状態
2.4　空気中の不純物
3.半導体製造工程における分析結果の評価や考察の進め方
4.要素技術
5.試料の採取, 運搬, 前処理, 分析の各過程での汚染の防止
6.化学の基礎知識(古くて新しい知識)
6.1　蒸気圧
6.2　吸着現象
6.3　有機物の炭化
6.4　有機物の吸着用の活性炭, その他活性表面物質
7.海外の状況
8.各項目の定量下限の現状
9.分析方法の各論
9.1　ACIDS:酸性ガス
9.2　BASES:アンモニア(NH3), アミン(Amines)
9.3　CONDENSABLES:凝縮物(有機物)
9.4　ボロン(B), リン(P)
9.5　他の金属の分析方法について
第2節　クリーンルーム空気中の汚染物の分析
第1項　対象項目と分類
第2項　酸性ガス
1.はじめに
2.酸性ガスの成分種
3.サンプリング方法
3.1　サンプリング器具
3.2　捕集液
3.3　サンプリング条件
4.測定方法
4.1　装置の構成
4.2　測定条件および測定イオン種
4.3　測定における注意点
4.4　評価方法
第3項　塩基性ガス
1.はじめに
2.塩基性ガスの成分種
3.サンプリング方法
3.1サンプリング器具
3.2　捕集液
3.3　サンプリング条件
4.測定方法
4.1　装置の構成
4.2　測定条件および測定イオン種
4.3　測定における注意点
4.4　評価方法
5.分析事例
5.1　NH3の汚染評価
5.2　クリーンルーム空気中のアミン濃度とウェーハ表面付着成分との比較評価
第4項　有機物
1.はじめに
2.ガスクロマトグラフ質量分析計(GC-MS)
2.1　ガスクロマトグラフィ(GC)の原理
2.2　四重極質量分析計(QMS)の原理
3.クリーンルーム空気中の有機成分の捕集方法
3.1　液捕集法
3.2　吸着剤捕集法
3.3　直接捕集法
4.前処理方法
4.1　溶媒脱着法
4.2　熱脱離法
5.測定法
5.1　GC
5.2　GC-MS
第5項　ボロン, リン
1.はじめに
2.サンプリング
2.1　サンプリング器具
2.2　捕集剤
2.3　サンプリング条件
3.測定方法
3.1　測定供試液の調製
3.2　測定装置
3.3　BおよびPの測定
3.4　その他金属の測定
4.分析事例
5.おわりに
第6項　自動化
(1)GC-MS法における多サンプル自動処理
1.TCT((Thermal Desorption Cold Trap Injector )-GC-MS(クリーンルーム中有
機物の分析)
2.TD(Thermal Desorption)-GC-MS(基板表面に吸着した有機物の分析)
(2)アンモニア自動モニタ
1.はじめに
2.測定原理
3.装置構成
4.装置の特徴
5.まとめ
(3)水溶成分の短時間自動凝縮サンプリング法
1.はじめに
2.サンプリング装置の概要
3.本開発装置の性能特性
4.おわりに
(4)長時間対応自動捕集装置
1.捕集自動化の目的
2.自動捕集装置「クリーンモニタ」の原理
3.自動捕集装置「クリーンモニタ」の構成
4.分析事例
5.自動捕集装置「クリーンモニタ」の特徴
第3節　発生源の分析
第1項　使用部材のアウトガス分析
1.はじめに
2.アウトガスの分析評価技術
2.1　アウトガス発生総量を評価する方法
2.2　アウトガス発生量とその組成を評価する方法
2.3　Siウェーハ等の基板表面への吸着物質から評価する方法
3.測定例
3.1　クリーンルーム空気の有機汚染原因調査
3.2　ウェーハキャリアからの有機汚染
4.おわりに
第2項　ウェーハ加熱脱離GC-MSによるクリーンルーム構成材料の分析方法
1.ウェーハ加熱脱離(Wafer Thermal Desorption:WTD)-GC-MS
1.1　材料評価用の装置
1.2　材料評価用試料
1.3　使用するSiウェーハ
2.WTD-GC-MSによる測定例
2.1　吸着の選択性
2.2　分析感度
3.各分析法の相互関係(まとめ)
第4節　基板表面の汚染物の分析法
第1項　GC-MS
1.はじめに
2.GC-MSを応用した表面汚染有機物分析
2.1加熱脱離?GC-MS(Thermal Desorption-GC-MSまたはDynamic Headspace-GC-MS)
2.2　溶媒抽出?GC-MS(Solvent Extraction-GC-MS)
3.測定例
3.1　クリーンルームに放置したシリコンウェーハの表面汚染有機物分析
4.おわりに
第2項　ウェーハ加熱脱離GC-MS
1.はじめに
2.ウェーハ加熱脱離(WTD)-GC-MSの概要
2.1　装置
2.2　Siウェーハ
2.3　分析方法
3.WTD-GC-MSで分析される有機物
3.1　有機物の分子量とウェーハへの吸着性
3.2　WTD-GC-MSで分析される有機物の種類
4.クリーンルーム空気の有機物分析への適用
4.1　クリーンルームで発生する有機汚染物質
4.2　Siウェーハの表面状態と吸着速度
4.3　有機物の種類による吸着量の違い
4.4　吸着される有機物の時間依存性(椅子取りゲーム)
4.5　椅子取りゲームの起こる理由の考察
5.他の分析方法との比較
6.まとめ
第3項　TOF-SIMS
1.TOF-SIMSの原理, 特徴
1.1　最表面分析である
1.2　絶縁物分析が容易である
1.3　化学構造分析が可能である
1.4　局所分析, イメージ測定可能(空間分解能サブミクロン)である
1.5　高感度である
1.6　有機物, 無機物同時検出である
2.分析例
2.1　クリーンルーム内放置Siウェーハの分析1
2.2　クリーンルーム内放置Siウェーハの分析2
2.3　金属板表面の残存高級脂肪酸の分析
3.まとめ
第4項　XPS
1.はじめに
2.XPSの測定原理
3.XPSの装置
4.ガラス表面の異常原因調査
5.ウェーハ上残存有機物の評価
6.Siウェーハ表面への有機物の吸着現象
第5項　APIMS
1.はじめに
2.TD-APIMS
2.1　装置の構成
2.2　試料
2.3　TD-APIMSの効果と課題
3.環境からウェーハに吸着する有機物
4.熱酸化プロセスのin-situ観察
第6項　昇温脱離分析
1.昇温脱離分析
1.1　装置構成
1.2　感度と分析対象
2.吸着成分の分析
2.1　H2O
2.2　有機物
2.3　アンモニア, ナトリウム
第7項　FTIR
1.シリコン表面の有機物の分析
2.FTIR( Fourier Transform Infrared Spectroscopy )
3.ATR(Attenuated Total Reflection )法
4.Langmuir-Blodgett(LB)膜を使用したキャリブレーション
5.クリーンルームからの汚染の測定例
6.測定結果に及ぼす因子
7.Si基板上有機物の洗浄プロセスの評価
8.今後の課題
第8項　その他の分析方法
1. 熱天秤?示差熱天秤?示差熱分析
(Thermal Gravimetric-Differential Thermal Gravimetric-Differential
Thermal Analysis Method:TG-DTG-DTA)
2.Ion Mobility Spectroscopy
第5節　化学汚染の評価分析の考察
1.汚染物の挙動
2.要求される定量下限
3.ウェットプロセスの汚染についての研究のワーキンググループ(WP Working
Group)の取り組みとのアナロジー
4.数値の解析, 考察
5.分析値の信頼性
6.周辺の分析技術
6.1　環境分析法
6.2　Ion Mobility Spectrometry(IMS)
6.3　その他の分析方法

第5章　化学汚染の低減策
第1節　総論
第2節　フィルタによる低減策
第1項　イオン交換不織布
1.はじめに
2.イオン交換不織布としての特性
2.1　製法と反応機構
2.2　フィルタの種類と除去対象物質例
3.直交流タイプの基本性能
3.1　構造
3.2　フィルタの標準仕様
3.3　フィルタの組み合わせ例
3.4　フィルタからの発塵
3.5　フィルタの除去性能の一例
3.6　NH3に対するフィルタライフ
3.7　圧力損失
4.平行流タイプの基本性能
4.1　構造
4.2　組み合わせ例
4.3　NH3に対するフィルタライフ
4.4　圧力損失
5.EPIXフィルタの用途実績例
6.おわりに
第2項　三次元構造型粒状活性炭
1.はじめに
2.ギガソーブの構造, 仕様
3.ケミカルフィルタの構造, 仕様
4.ギガソーブの安全性評価
4.1　アウトガス分析による評価
4.2　接触角測定による評価
5.ギガソーブのAMC除去性能
5.1　アンモニアの除去性能
5.2　ギガソーブの寿命推定
5.3　クリーンルームにおける長期間の評価
6.Siウェーハの曝露試験
7.ギガソーブ設置のシミュレーション
8.おわりに
第3項　活性炭繊維
1.はじめに
1.1　FACの吸着機構
1.2　FACの応用
2.クリーンソルブ?
2.1　ケミカルフィルタ・クリーンソルブ?の概要
2.2アルカリ系ガス用ケミカルフィルタ
(クリーンソルブ?CH-Nタイプ)
2.2有機系ガス用吸着用ケミカルフィルタ
(クリーンソルブ?CH-Cタイプ)
2.3酸性ガス吸着ケミカルフィルタ
(クリーンソルブ?CM-Hタイプ)
3.ケミカルフィルタの寿命推定について
3.1　寿命推定
4.まとめ
第4項　イオン交換繊維
1.概要
2.イオン交換について
3.イオン交換繊維
4.空気中化学汚染物質の除去
4.1　カチオン交換繊維
4.2　アニオン交換繊維
5.フィルタの形態
6.フィルタ設置計画
7.除去例
8.むすび
第5項　ハニカム形状活性炭
1.ケミカルフィルタの構成
2.HF除去性能
3.アンモニア除去性能
第3節　UV/光応用技術による低減策
1.UV/光電子を用いた化学汚染の除去
1.1　ミニエンバイロメントにおける化学物質とその課題
1.2　UV/光電子法による汚染物質除去の原理
1.3　超清浄化装置と汚染物質の除去性能
1.4　吸着材とUV/光電子法による汚染物質の除去
1.5　短波長UVとUV/光電子法による汚染物質の除去
2.UV/光触媒を用いた化学汚染の除去
2.1　光触媒による汚染物質除去の原理
2.2　超清浄化装置
2.3　汚染物質の除去性能
第4節　部材の選定による低減策
1.はじめに
2.クリーンルームの化学汚染の発生源対策について
2.1　化学汚染の発生源対策
2.2　化学汚染物質とは
2.3　化学汚染物質の発生源
3.Built Cleanなクリーンルームの構築法
3.1　クリーンルームの構築法の手順
3.2　材料の分析方法
4.材料の分析結果
4.1　有機物量
4.2　無機物の超純水溶出量
4.3　ULPAフィルタの選定
5.クリーンルームの構築
5.1　クリーンルームの概要
5.2　使用材料
5.3　クリーンルームの構築方法
5.4　外気処理
5.5　運転条件
5.6　本クリーンルームの特徴
6.クリーンルーム中の空気の分析結果
6.1　クリーンルームの空気の分析方法
6.2　空気中の有機物
6.3　ウェーハに吸着した有機物
6.4　金属元素類
6.5　イオン類
6.6　パーティクル
6.7　まとめ
7.化学汚染対策の今後の課題

第6章　まとめ
1.材料評価
2.デバイスへの影響評価
3.測定技術
4.ケミカルフィルタカルフィルタ