JP2001118761A

JP2001118761A - 清浄気体の調製方法及び装置

Info

Publication number: JP2001118761A
Application number: JP2000245200A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 敏昭藤井; Tsukuru Suzuki; 作鈴木; Kunio Fujiwara; 邦夫藤原
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】基材及び基板表面に汚染をもたらすイオン性
ガス及び接触角を増大させるガス状汚染物質の濃度が低
い清浄気体を調製する方法及び装置を提供する。【解決手段】基材又は基板の表面の汚染を防止する方
法において、基材又は基板をクリーンルームに設置され
た開閉可能なストッカ１４に収容し、該ストッカ内の気
体をファン１７により流して、イオン交換繊維３と、シ
リカゲル、ゼオライト、モレキュラーシーブ、アルミ
ナ、珪藻土、活性炭、ガラス又はフッ素化合物から選ば
れた少なくとも１種類の吸着材５２、５３とを通過させ
て、該気体からイオン性ガス成分と非メタン炭化水素を
除去した後、該気体を除塵手段を通過させて該気体から
微粒子を除去した後、該基材又は基板近傍に流すことと
したものであり、前記ファンは、所定時間毎に作動し、
前記イオン交換繊維は、直径が５〜２００ミクロンとす
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体の清浄化に係
り、特に、半導体製造や液晶製造などの先端産業におけ
る原材料、半製品、製品の基材や基板表面の汚染を防止
するための清浄気体を調製する方法と装置に関する。本
発明の適用分野は例えば、（１）半導体製造工程におけ
るウエハの汚染防止、（２）液晶製造工程におけるガラ
ス基板の汚染防止、（３）精密機械製造工程における基
材の汚染防止、である。本発明の汚染防止方法及び装置
の適用箇所の例としては、半導体製造工場、液晶製造工
場、精密機械製造工場などにおけるクリーンルーム内の
空間、例えば安全キャビネット、クリーンボックス、貴
重品の保管庫、ウエハ保管庫、貴重品の密閉搬送空間、
各種気体の存在下あるいは減圧下や真空下でのクリーン
な密閉空間、搬送空間、洗浄装置への供給気体を含む空
間、エアーナイフ用供給空気を含む空間、がある。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を、半導体製造工場における
クリーンルームの空気清浄を例にとり、以下説明する。
従来、クリーンルームにおいては、微粒子（粒子状物
質）や、自動車の排気ガスなどに起因する空気中のメタ
ン以外の極低濃度の炭化水素（ＨＣ）などのガス状物質
が汚染物質として問題となっていた。特に、ＨＣはガス
状汚染物質として通常の空気（室内空気及び外気）中の
極低濃度のものが汚染をもたらすので、除去する必要が
ある。また、クリーンルームにおける作業で生じる各種
の溶剤（アルコール、ケトン類など）も汚染物質として
問題となる。すなわち、上述の汚染物質（微粒子及びガ
ス状汚染物質）がウエハ、半製品、製品の基板表面へ沈
着すれば基板表面が破損しやすくなり、半導体製品の生
産性（歩留り）を低下させる原因となるため、該汚染物
質の除去が必要であった。

【０００３】上記の汚染物質による汚染の程度を表わす
指標として、基材又は基板表面上の接触角が用いられて
いる。通常のクリーンルーム内ではＨＣが通常の空気中
濃度レベルで接触角を増大させるガス状汚染物質であ
り、これについては、本発明者らは既に提案している
（特開平５−１５７２８４号、特開平６−３２４号各公
報）。ここで、接触角とは水によるぬれの接触角のこと
であり、基板表面の汚染の程度を示すものである。すな
わち、基板表面に疎水性（油性）の汚染物質が付着する
と、その表面は水をはじき返してぬれにくくなる。する
と基板表面と水滴との接触角は大きくなる。従って接触
角が大きいと汚染度が高く、逆に接触角が小さいと汚染
度が低い。

【０００４】従来のクリーンルームの空気を浄化する方
法あるいはそのための装置には、大別して、（１）機械
的ろ過方法（ＨＥＰＡフィルターなど）、（２）静電的
に微粒子の捕集を行う、高電圧による荷電あるいは導電
性フィルターによるろ過方式（ＨＥＳＡフィルターな
ど）、がある。これらの方法は、いずれも微粒子の除去
を目的としており、メタン以外の炭化水素（ＨＣ）のよ
うな、接触角を増大させるガス状の汚染物質の除去に対
しては効果がない。ガス状の汚染物質てあるＨＣの除去
法としては、燃焼分解法、Ｏ₃ 分解法などが知られてい
る。しかし、これらの方法は、クリーンルームへの導入
空気中に含有する極低濃度のＨＣの除去には効果がな
い。

【０００５】一方、本発明者らは、基材又は基板表面の
汚染を防止する方法及び装置として、上記接触角の増大
を防止するために吸着材や吸収材などを用いる方法及び
装置を、すでに提案した（特開平５−１５７２８４号、
特開平６−３２４号各公報）。これらの方法及び装置は
適用分野によっては有効であるが、更に実用性を増すた
めに一層の改善を行う必要がある。すなわち、従来は上
記のようにガス状汚染物質として、接触角を増加させる
物質（主にＨＣ）を対象に制御を行えば良かった。とこ
ろが、近年急激な技術の発展により、例えば、半導体や
液晶分野で、接触角を増加させる物質に加えて、従来通
常の空気中に存在する濃度レベルでは全く問題となって
いなかったイオン性ガスも制御する必要が生じてきた。
例えば、イオン性ガスとしてのアンモニアはアンモニウ
ム塩を生成し、基板にアタックすることから問題になっ
てきた。また、アミンはウエハ上でシリコンオキシナイ
トライトなどを生成し、欠陥の原因となることから問題
になってきた。

【０００６】イオン性ガスには、アンモニア、アミン、
塩化水素（ＨＣｌ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）フッ酸（Ｈ
Ｆ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）などがあり、これらの除去
法としては、適宜のアルカリ性物質や酸性物質を用いた
中和反応や酸化反応を利用する方法などが知られてい
る。しかし、これらの方法は、やはり成分濃度がクリー
ンルームへの導入空気中に含有するような極低濃度の場
合には、効果が少ない。これらのイオン性ガスは、通常
の空気中濃度レベルでは従来の接触角で表わす表面汚染
の指標では検知できない。このため、イオン性ガスに係
わる汚染がある場合、製品の歩留りが大きく悪かった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、半導体や
液晶などの先端産業における製品の生産性を向上させる
ためには、粒子状物質、イオン性ガス及び接触角を増大
させるガス状汚染物質を十分に除去する必要がある。特
に、近年の急速な製品の高級化（技術の進展）により、
従来低濃度のために余り問題とならなかったイオン性ガ
スも、同時に除去する必要性がでてきた。例えば、アン
モニアを例に説明すると、アンモニアは外気に２０〜１
００ｐｐｂ程度存在し、クリーンルームにおけるＨＥＰ
Ａフィルターでは、このようなイオン性ガスの除去はほ
とんど困難であることから、クリーンルーム中にも同様
に２０〜１００ｐｐｂが存在していた。このような濃度
のアンモニアは、従来特に影響しなく問題とならなかっ
たが、最近の技術の発展で、イオン性ガスとして２０〜
１００ｐｐｂ程度でも影響し得ることが明らかとなり、
その除去の必要性がでてきた。

【０００８】すなわち、従来汚染物質としては微粒子と
ＨＣが特に注目されてきたが、最近、急激な技術発展、
先端産業における製品の高級化により、従来ほとんど問
題とならなかったイオン性ガスの制御の必要がでてき
た。このうち、微粒子は、周知のフィルタ（ＨＥＰＡ、
ＵＬＰＡ）方式や、本発明者らが先に提案した光電子を
用いる方法で、容易に効果的に除去ができる（例、特公
平３−５８５９号、特開平４−１７１０６１号、特公平
６−３４９４１号各公報）。そこで、本発明は、基材及
び基板表面に汚染をもたらすイオン性ガス及び接触角を
増大させるガス状汚染物質の濃度が十分に低い清浄気体
を調製する方法及び装置を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、基材又は基板の表面の汚染を防止する
方法において、基材又は基板をクリーンルームに設置さ
れた開閉可能なストッカに収容し、該ストッカ内の気体
をファンにより流して、イオン交換繊維と、シリカゲ
ル、ゼオライト、モレキュラーシーブ、アルミナ、珪藻
土、活性炭、ガラス又はフッ素化合物から選ばれた少な
くとも１種類の吸着材とを通過させて、該気体からイオ
ン性ガス成分と非メタン炭化水素を除去した後、該気体
を除塵手段を通過させて該気体から微粒子を除去した
後、該基材又は基板近傍に流すことを特徴とする基材又
は基板表面の汚染を防止する方法としたものである。ま
た、本発明は、基材又は基板の表面の汚染を防止する方
法において、基材又は基板をクリーンルームに設置され
た開閉可能なストッカに収容し、該ストッカ内に基材又
は基板を収容している室又は区域の気体をファンにより
吸引し、イオン交換繊維と、シリカゲル、ゼオライト、
モレキュラーシーブ、アルミナ、珪藻土、活性炭、ガラ
ス又はフッ素化合物から選ばれた少なくとも１種類の吸
着材とを通過させて、該気体からイオン性ガス成分と非
メタン炭化水素を除去した後、該気体を除塵手段を通過
させて該気体から微粒子を除去した後、該基材又は基板
の収容室又は区域に戻すことを特徴とする基材又は基板
表面の汚染を防止する方法としたものである。さらに、
本発明では、基材又は基板の表面の汚染を防止する装置
であって、クリーンルーム内に設置された基材又は基板
を収容する開閉可能なストッカと、該ストッカ内の気体
を流すファンと、該ファンによって流される気体を通
す、少なくともイオン交換繊維を用いたイオン性ガス成
分の除去手段と、該ファンによって流される気体を通
す、シリカゲル、ゼオライト、モレキュラーシーブ、ア
ルミナ、珪藻土、活性炭、ガラス又はフッ素化合物から
選ばれた少なくとも１種類の吸着材を用いた非メタン炭
化水素の除去手段、及び除塵性能を有する微粒子除去手
段とを備えたことを特徴とする基材又は基板の表面の汚
染を防止する装置としたものである。上記方法又は装置
において、ファンは、所定時間毎に作動することがで
き、また、前記イオン交換繊維は、直径が５〜２００ミ
クロンとすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の各構成要件につい
て説明する。本発明は、前段のイオン性ガス（イオン性
のガス状物質）の捕集・除去を行う第１グループの捕集
材と、後段の接触角の増加をもたらす非イオン性のガス
状物質として非メタン炭化水素（ＨＣ）の捕集・除去を
行う第２グループの捕集材とを用いる。先ず、前段の第
１グループのイオン性ガスの捕集のためのイオン交換繊
維（フィルタ）について述べる。イオン交換繊維（フィ
ルタ）は、イオン性ガスが捕集・除去できるものであれ
ば何れでも使用できる。イオン性ガスとしては、例えば
アルカリ性ガスではアンモニア、アミン類、酸性ガスで
は、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＨＣｌ、ＨＦ、他のものとしてＮ
ａ、Ｃｌ、Ｂａ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、ＳｉＦ₄ 、
ＢＦ₃ などがある。これらは、通常無機物であり、後段
の接触角を増加させる非メタン炭化水素は通常有機物で
あることから、両者は夫々無機物と有機物として大別で
きる。

【００１１】本発明の特徴は、イオン交換繊維を用い最
近技術の発展により急に問題となってきたイオン性ガス
を、前段で５ｐｐｂ以下、好ましくは１ｐｐｂ以下まで
除去することである。例えば、アンモニアの例で説明す
ると、クリーンルーム中には通常外気のアンモニアがそ
のまま導入され、２０〜１００ｐｐｂ程度存在するとい
われている。最近この程度の濃度でも、先端産業の製
品、半製品に影響を及ぼすようになってきたため、この
成分をイオン交換繊維で効果的に除去するものである。
イオン交換繊維について説明すると、これは天然繊維も
しくは合成繊維又は、これらの混合体等の支持体表面に
陽イオン交換体もしくは陰イオン交換体、又は陽イオン
交換基と陰イオン交換基を併有するイオン交換体を支持
させたものであり、その方法としては繊維状の支持体に
直接支持させてもよく、織物状、編物状または植毛状の
形態にしたのち、これに支持させることもできる。いず
れにしても最終的にイオン交換体を支持した繊維となっ
ていればよい。

【００１２】本発明に用いる、イオン交換繊維の製法と
して、グラフト重合特に放射線グラフト重合法を利用し
て製造したイオン交換繊維が好適である。種々の材質及
び形状の素材を利用することができるからである。さ
て、前記天然繊維としては羊毛、絹等が適用でき、合成
繊維として炭化水素系重合体を素材とするもの、含フッ
素系重合体を素材とするもの、あるいはポリビニルアル
コール、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリロニト
リル、セルロース、酢酸セルロースなどが適用できる。
前記炭化水素系重合体としては、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリブチレン、ポリブテン等の脂肪族系重合
体、ポリスチレン、ポリα−メチルスチレン等の芳香族
系重合体、ポリビニルシクロヘキサン等の脂環式系重合
体あるいはこれらの共重合体が用いられる。また、前記
含フッ素系重合体としては、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リフッ化ビニリデン、エチレン−四フッ化エチレン共重
合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合
体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体等
が用いられる。

【００１３】いずれにしても、前記支持体としてはガス
流との接触面積が大きく、抵抗が小さい形状で、容易に
グラフト化が行え、機械的強度が大で、繊維くずの脱
落、発生や熱の影響が少なく酸、アルカリや溶剤の影響
が少ない材料であれば良く、使用用途、経済性、効果等
を考慮して適宜に選択出来るが通常、ポリエチレンが一
般的でありポリエチレンやポリエチレンとポリプロピレ
ンとの複合体が特に好ましい。次に、前記イオン交換体
としては、特に限定されることなく種々の陽イオン交換
体又は陰イオン交換体が使用できる。例えば、カチオン
交換の場合を例にとると、カルボキシル基、スルホン酸
基、リン酸基、フェノール性水酸基などの陽イオン交換
基含有体、第一級〜第三級アミノ基、第四アンモニウム
基などの陰イオン交換基含有体、あるいは上記陽及び陰
両者のイオン交換基を併有するイオン交換体が挙げられ
る。

【００１４】具体的には、前記繊維上に例えばアクリル
酸、メタクリル酸、ビニルベンゼンスルホン酸、スチレ
ン、ハロメチルスチレン、アシルオキシスチレン、ヒド
ロキシスチレン、アミノスチレン等のスチレン化合物、
ビニルピリジン、２−メチル−５−ビニルピリジン、２
−メチル−５−ビニルイミダゾール、アクリロニトリル
をグラフト重合させた後、必要に応じ硫酸、クロルスル
ホン酸、スルホン酸などを反応させることにより陽又は
陰イオン交換基を有する繊維状イオン交換体が得られ
る。また、これらのモノマーはジビニルベンゼン、トリ
ビニルベンゼン、ブタジエン、エチレングリコール、ジ
ビニルエーテル、エチレングリコールジメタクリレー
ト、などの２個以上の２重結合を有するモノマーの共存
下に繊維上にグラフト重合させてもよい。この様にし
て、イオン交換繊維が製造される。イオン交換繊維の直
径は、１〜１０００μｍ、好ましくは５〜２００μｍで
あり、繊維の種類、用途等で適宜決めることが出来る。

【００１５】これらのイオン交換繊維の内、陽イオン交
換基と陰イオン交換基の用い方は、対象処理気体中の被
除去成分の種類や濃度によって決めることができる。例
えば被除去成分を予め測定・評価し、それに見合うイオ
ン交換繊維の種類と量を用いれば良い。アルカリ性ガス
を除去したい場合は、陽イオン交換基（カチオン交換
体）を有するもの、また、酸性ガスを除去したい場合は
陰イオン交換基（アニン交換体）を有するもの、また両
者の混合ガスでは陽と陰の両方の交換基を有する繊維を
用いることができる。イオン交換繊維への気体の流し方
として、フィルタ状イオン交換繊維に直交して流すと、
効果的である。また、イオン交換繊維は通常のクリーン
ルーム中の水分（４０〜６０ＲＨ％）濃度でも効果的で
あることから、処理ガスをそのまま導入することができ
る。

【００１６】イオン交換繊維を前段に取付ける理由とし
て、（１）上記のごとく処理ガスをそのまま導入するこ
とができること（比較として後段の吸着材は、水分の影
響を受けることから、その前に除湿が必要）、（２）イ
オン交換繊維は非定常時に粒子状物質が流出する可能性
があること（万一、流出があっても後段で捕集でき
る）。（３）後段の吸着材は、イオン性ガスも１部捕集
する可能性があり、この場合後段の吸着材の寿命は短く
なること、などがある。イオン交換繊維への気体を流す
流速は、予備試験を行い適宜に決めることができるが、
該繊維は除去速度が早いので、通常ＳＶとして、１００
０〜１０万（ｈ^-1）程度で用いることができる。イオン
交換繊維は本発明者らが先に提案したように、放射線グ
ラフト重合で製造したものを用いると、特に効果が高い
ので好ましく、適宜用いることができる。

【００１７】放射線グラフト重合により製造されたイオ
ン交換フィルタ（繊維）は、前記支持体への照射が奥部
まで均一になされるため、イオン交換体（アニオン又は
／及びカチオン交換体）が広い面積（高密度に付加）
に、しっかり（強固）と付加されるので、交換容量が大
きくなり、かつ低濃度粒子や低濃度汚染ガスなどの汚染
物が、早い速度で高効率に除去できる効果があり、実用
的に有効である。また、放射線グラフト重合による製造
は、製品に近い形状でできること、室温でできること、
気相でできること、グラフト率大にできること、不純物
の少ない吸着フィルタができることなどの利点がある。
このため、次のような特徴を有する。放射線照射によるグラフト重合で製造したイオン交
換繊維には、イオン交換体（吸着機能の部分）が均一に
多く付加（付加密度が高い）するので吸着速度が早く、
かつ吸着量が多い。特に、アンモニア、アミン系の成分の捕集に優れて
いる。圧力損失が少ない。

【００１８】次に、後段で用いる第２グループの捕集材
である接触角増加をもたらすＨＣの捕集・除去について
述べる。接触角を増加させるガス状有害成分を除去する
ためには、接触角を増大させるこれら成分を吸着する材
料を用いる。通常、非メタン炭化水素は、通常の空気
（室内空気及び外気）中の濃度で汚染をもたらす。また
種々の非メタン炭化水素のうち、接触角を増大させる成
分は基材の種類（ウエハ、ガラス材など）や基板上の薄
膜の種類・性状によって異なると考えられる。本発明者
は鋭意検討した結果、非メタン炭化水素を指標として、
これを０．２ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下
まで除去すれば効果的であることを発見した。

【００１９】吸着材としては、活性炭、珪藻土、シリカ
ゲル、合成ゼオライト、天然ゼオライト、モレキュラシ
ーブ、アルミナ、ガラス、フッ素化合物、高分子化合物
（例えば、スチレン系重合体、スチレン−ジビニルベン
ゼン共重合体）、金属などを用いることができる。ガラ
ス材としては、酸化物ガラス系、例えばケイ酸塩ガラ
ス、リン酸塩ガラスが一般的である。ケイ酸塩ガラスと
しては特にホウケイ酸ガラス（主要成分：Ｎ₂ Ｏ−Ｂ₂
Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ ）が、成形が容易で吸着効果が高く、か
つ安価であることから好ましい。また、ガラス表面にＴ
ｉ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｒなどの金属薄膜を被覆して用いる
と、吸着効果が高くなる。フッ素化合物としては、四フ
ッ化樹脂、四−六フッ化樹脂、四フッ化エチレン樹脂
（ＰＴＦＥ）、ＰＦＡ樹脂、三フッ化エチレン樹脂、四
フッ化エチレン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン
樹脂（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル樹脂、フッ化黒鉛、テ
フロン（登録商標）などがある。

【００２０】ガラス及びフッ素化合物の使用形状は、フ
ィルタ状、繊維状、網状、球状、ペレット状、格子状、
棒状、プリーツ状などがある。一般にフィルタ状が吸着
効果が大きいので好ましい。フィルタ状で用いる場合の
成形法の例として、フッ素化合物樹脂をバインダとして
用い、繊維状のガラス材をフィルタ状に固めて用いる方
法がある。このようなフィルタ状で用いるとＨＣの除去
性能に除塵性能が加わるのでフィルタ構成が簡素にな
る。従ってこのような吸着材を汚染防止装置に組み込む
ことは、利用分野、装置規模、装置形状によっては好ま
しい。このような例として、繊維状ホウケイ酸ガラスを
ＰＴＦＥで固めフィルタ状に加工したもの、又は繊維状
ホウケイ酸ガラスをＰＶＤＦで固めフィルタ状に加工し
たものがある。このようなフィルタ状にすることで、Ｈ
Ｃ除去の他に除塵性（比較的大粒径の粒子に効果）も加
わるので好ましい。

【００２１】上記において、通常のクリーンルームにお
いては、上記吸着材のうち、活性炭、珪藻土、シリカゲ
ル、ゼオライト、モレキュラシーブ、アルミナ、ガラ
ス、フッ素化合物が吸着効果が高いのでより好ましい。
これらの吸着材は、２種類以上を適宜組み合わせて使用
することで効果的となる（特願平５−１４５０７３号、
特開平６−３２４号公報）。後述するように、接触角増
大に関与するＨＣは複数種類と考えられるので、２種類
以上の吸着材を組み合わせて用いると寿命が長くなる。
汚染原因ＨＣは、本発明者らの研究ではガラスの汚染Ｈ
Ｃは主に、Ｃ₆ 〜Ｃ₂₀の高分子量の脂肪酸、フタル酸エ
ステル、フェノール誘導体で親水性基と疎水性基を有す
る高分子量のＨＣである。このため、通常１種類の吸着
材による捕集によっては接触角増大に関与する全てのＨ
Ｃを捕集するには限界があるので、吸着特性の異なる吸
着材を、実験を行って適宜組み合わせて用いると効果的
になると考えられる。

【００２２】また、ガラスやウエハの基板の種類によっ
て、又は基板の表面状態によってはＨＣの影響の程度が
異なるので、利用分野、装置規模、形状、装置の使用条
件、共有ガス、要求性能、経済性などにより適宜予備試
験を行って、上記吸着材の中から好適な組合せを選定す
ることができる。例えば、ガラス基板の場合の効果的な
組合せを示せば、シリカゲル、モレキュラシーブ、アル
ミナ、活性炭、珪藻土、合成ゼオライトの中の１つと繊
維状ホウケイ酸ガラスをフッ化ビニリデン樹脂でフィル
タ状に成形したものの組合せがある。また適用分野や装
置のタイプによっては、吸着材に空気を通す被処理空気
の脱水、除湿又は減湿を行えば吸着材の吸着性能が向上
し、また寿命が延びる。そのために、電子除湿式、吸着
式、吸収式、膜分離による方式など周知のものを本吸着
材の前に設置することができる。例として、ペルチェ効
果を利用した除湿器がある。

【００２３】これらの吸着材は、その種類によってはイ
オン性ガスを一部吸着してしまい、長時間の使用では限
界があったが、前段でイオン性ガスを除去することによ
り、後段の吸着材の寿命が延びた。本吸着材の容量は、
イオン交換繊維に比較して小さい。従って、前段でイオ
ン性ガスを予め除去することにより、本吸着材を有効に
作用させることができる。除塵フィルタ、イオン交換繊
維及びＨＣ除去の吸着材の使用条件は、適宜に決めるこ
とができる。すなわち、これらは、使用するクリーンル
ーム内の汚染物質（微粒子、ＨＣ、イオン性ガス）の濃
度、種類、適用装置の種類、構造、規模、要求性能、効
率、経済性などによって、適宜に予備試験を行って決め
ることができる。本発明を適用し得る媒体は、実施例で
説明する空気の他に窒素やアルゴンなど他の気体中にイ
オン性のガス状物質や接触角を増加させるガス状汚染物
質が不純物として含まれる場合も、本発明を同様に実施
できることは言うまでもない。本発明を適用し得る空間
とは、上述の大気圧下の他に、加圧下、減圧下、真空下
を指し、同様に実施できる。

【００２４】空気中のＨＣ成分は数百種あるいは数千種
以上の成分の混合物と言われていて、このような多種類
のＨＣ成分のうち接触角の増大にどの成分がどの程度関
与するのか不明である。また、基材や基板の種類やその
表面状態によっても異なる。そのため、吸着材による接
触角の増大を防止する機構についての詳細は不明な点が
多いが、次のように考えられる。すなわち、接触角の増
大に対してはＨＣ成分のうち特に分子量の大きい物質や
活性の高い物質の影響が大きいと推定されるが、多成分
にわたって分布しているこれらの物質を１種類の吸着材
で捕集することはできない（捕集に限界がある）。それ
に対して、特性の異なる複数の吸着材を用いることによ
って効果的な捕集が可能になる。また、同様に、空気中
のイオン性ガスの種類は多く、どの成分がどの程度汚染
に関与するか定量的には不明な点が多い。これは、基
材、基板表面やガス成分の測定、評価が分析装置の検出
限界のため十分行えないためである。このため、使用条
件は適宜に予備試験を行い、実験的に歩留り評価などを
行い、決めるのがよい。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例１図１は、本発明の方法を半導体製造工場におけるエアー
ナイフ用の供給空気の浄化に適用した例である。図１に
おいて、１はクラス１，０００のクリーンルームであ
り、空気２が、イオン性ガスの捕集を行うイオン交換繊
維３、除湿器４、接触角を増大させるガス状汚染物質
（本例では主としてＨＣ）を吸着する吸着材５１と５２
よりなる汚染防止装置６によって、クリーンルーム１内
で処理される。空気７は装置６を通過した後には、除塵
されたかつイオン性ガスと接触角の増加をもたらすＨＣ
が除去された清浄な空気となっていて、ウエハ（基板）
を洗浄するためのエアーナイフ装置８へ供給される。

【００２６】以下、本例を詳細に説明する。クリーンル
ーム１内に入る前の外気９は、まず、粗フィルタ１０と
空気調和器１１で処理される。次いで空気はクリーンル
ーム１に入る際にＨＥＰＡフィルタ１２によって除塵さ
れて、極低濃度のＨＣが共存するクラス１，０００の濃
度の空気１３となる。すなわち、主に自動車から発生す
る極低濃度のＨＣは粗フィルタ１０、空気調和器１１、
及びＨＥＰＡフィルタ１２では除去されないため、クリ
ーンルーム１内に導入されてしまう。空気１３中のＨＣ
の濃度は非メタンＨＣで０．８〜１．２ｐｐｍである。
また、外気の極低濃度アルカリ性ガス（例、アンモニ
ア）も同様に粗フィルタ１０、空気調和器１１、及びＨ
ＥＰＡフィルタ１２では除去されないので、クリーンル
ーム１に導入されてしまう。空気１３中のアンモニア濃
度は２０〜５０ｐｐｂである。

【００２７】クリーンルーム１内の空気２は、水分（Ｒ
Ｈ４０〜５０％）、極低濃度のアルカリ性ガス及び極低
濃度のＨＣを含む。先ず、アルカリ性ガスがイオン交換
繊維３で、１ｐｐｂ以下まで除去される。ここでのイオ
ン交換繊維は、カチオン型である。次いで、除湿器（除
湿装置）４によって水分が一定濃度以下になるように除
湿される。本例の除湿器は電子除湿方式によるもので、
クリーンルーム１内の上記湿度（ＲＨ４０〜５０％）が
３０％以下になるように運転される。導入空気２中の水
分が高い場合、次工程のシリカゲル５１は水分をも吸着
して性能が低下してしまうので、このように除湿器４よ
って予め水分の除去を行うのである。

【００２８】除湿後の空気は、次いでＨＣ吸着材すなわ
ち吸着除去装置５１及び５２によって処理され、これに
より極低濃度のＨＣが除去される。ＨＣ吸着材５１、５
２は、通常大気中にある極低濃度のＨＣを除去するもの
であり、本例では粒状のシリカゲル５１及び繊維状ホウ
ケイ酸ガラスをフッ化ビニリデン樹脂をバインダとして
用いてフィルタ状に成形したもの５２を組み合わせて使
用している。これにより、空気中の非メタンＨＣが０．
１ｐｐｍ以下の濃度まで除去される。非メタンＨＣを
０．１ｐｐｍ以下（全非メタンＨＣを０．１ｐｐｍ以
下）にすることにより、接触角増加に関与する炭化水素
が効果的に除去される。吸着材５２は、ＨＣの吸着除去
性能に加えて除塵性能も有し、前方のシリカゲル５１の
周辺部から緊急時、非定常状態時に微粒子が発生した場
合でも、微粒子が後方へ流出するのを防ぐ。吸着材５２
により、クラス１，０００の入口空気２は、クラス１０
以下に維持される。

【００２９】実施例２図２は、実施例１における半導体製造工場のクラス１，
０００のクリーンルームに設置された原料、半製品、製
品用のストッカ１４の断面図を示す。ストッカ１４に
は、ウエハケース１５にウエハ１６が置かれ、ウエハ１
６は微粒子、イオン性ガス、接触角の増加をもたらすＨ
Ｃが除去された清浄空気２−₃に暴露され汚染防止され
ている。ストッカ１４は、定期的に（ストック作業及び
／又は取り出し作業）開閉されてその都度クリーンルー
ム内の空気が浸入する。

【００３０】該開閉の直後及び開閉がない場合でも万一
の内部からの汚染の発生や（例えば、ストッカした半製
品からの汚染物の発生）、リークなどによる汚染の浸入
に対応できるよう４時間毎にファン１７が作動し、スト
ッカ内の空気はイオン交換繊維３、合成ゼオライト５
３、繊維状ホウケイ酸ガラスを四フッ化樹脂をバインダ
としてフィルタ状に成形したもの５２を通され、微粒
子、イオン性ガス、接触角の増加をもたらすＨＣが除去
され、ストッカ内の空気２−₃ は、絶えず一定の清浄度
を保持している。２−₁ 、２−₂ 、２−₃ は、ファン１
７によるストッカ１４内の空気の流れ、１８はファン１
７からの流出物を防ぐフィルタである。本実施例におい
て、前述実施例１と同じ番号は同じ作用を示す。実施例
１、２における各構成部の順序や位置は何ら限定される
ことなく、適用分野、装置形状、規模、要求性能などに
より適宜に決めることができる。

【００３１】実施例３図１に示した汚染防止装置を１週間連続運転し、該装置
により得られた空気について、出口空気中のアンモニア
濃度、出口空気にウエハを暴露し、その接触角増加防止
効果を調べた。クリーンルーム；クラス１，０００、湿度４０〜４５
ＲＨ％イオン性ガスの捕集・除去；イオン交換繊維（カチオン
交換繊維）：繊維状のポリプロピレンに窒素中で電子
線２０Ｍｒａｄを照射し、次いでメタクリル酸グリシジ
ルに浸漬し、グラフト重合反応を行った。反応後、亜硫
酸ナトリウム水溶液でスルホン化を行った。（フィルタ
部のＳＶ：１，０００ｈ^-1）

【００３２】接触角増加をもたらすガスの捕集・除去；
シリカゲル（ＳＶ：３，０００ｈ^-1）及び繊維状のホウ
ケイ酸ガラスをフッ化ビニリデン樹脂でフィルタ状に成
形したもの（ＳＶ：１０，０００ｈ^-1）。除湿器；電子除湿器（Peltier effect方式）（伸栄産業
（株）製）試験条件；処理前のクリーンルーム内の非メタンＨＣ濃
度：０．８〜１．０ｐｐｍ、同アンモニア濃度２０〜５
０ｐｐｂ水分測定器；電子式温度センサ接触角測定器；協和界面科学（株）製、ＣＡ−Ｄ型接触
角計アンモニア測定法；インドフェノール法ウエハ基板の前処理；洗剤とアルコールで洗浄後、Ｏ₃
発生下でＵＶ照射（ＵＶ／Ｏ₃ 洗浄）。

【００３３】試験結果（１）アンモニア濃度：１週間の連続運転期間中１ｐ
ｐｂ以下であった。尚、比較として、汚染防止装置にお
いて、イオン交換繊維のみ取り出して同様に測定したと
ころ１０〜３０ｐｐｂであった。（２）ウエハ上接触角：図３に示す。図３において、
本発明の結果は−〇−で示す。尚、比較として、汚染防
止装置において、イオン交換繊維のみを取り外して同様
に測定したものを−□−、イオン交換繊維とシリカゲル
及び繊維状のホウケイ酸ガラスをフッ化ビニリデン樹脂
でフィルタ状に固めた吸着材を取り外して同様に測定し
たものを−●−で示す。

【００３４】尚、汚染防止装置の出口空気の水分濃度
は、２５〜２８％であった。↓は、接触角が検出下限
（４度以下）であることを示す。上記においては、ガス
状の有害物質について述べたが、適用分野、装置、要求
性能などによっては本発明に、本発明者らがすでに提案
した光原子を用いる微粒子除去技術を適宜に組合せるこ
ともできる〔例、特公平３−５８５９号、特開平４−１
７１０６１号、特公平６−３４９４１号各公報）。

【００３５】実施例４実施例２の図２において、イオン交換繊維の充填量を変
えて、ストッカ内のアンモニア濃度を変化させ、この時
のウエハ上塩化アンモニウムを測定した。クリーンルーム；クラス１，０００、湿度４０〜４５
ＲＨ％ストッカ大きさ；１ｍ³ 。ウエハ；半導体製造工程における半製品（金属を被覆し
たもの）。イオン性ガスの捕集・除去；イオン交換繊維（カチオン交換繊維）：繊維状のポリ
プロピレンに窒素中で電子線２０Ｍｒａｄを照射し、次
いでメタクリル酸グリシジルに浸漬し、グラフト重合反
応を行った。反応後、亜硫酸ナトリウムでスルホン化を
行った。（フィルタ部のＳＶ：１，０００ｈ^-1）

【００３６】接触角増加をもたらすガスの捕集・除去；
シリカゲル（ＳＶ：３，０００ｈ^-1）及び繊維状のホウ
ケイ酸ガラスをフッ化ビニリデン樹脂でフィルタ状に成
形したもの（ＳＶ：１０，０００ｈ^-1）。試験条件；処理前のクリーンルーム内の非メタンＨＣ濃
度：０．８〜１．０ｐｐｍ、同アンモニア濃度４０〜８
０ｐｐｂ塩化アンモニウムの測定；ウエハ上を純水で洗浄し、得
られた溶液中アンモニウムイオンをインドフェノール法
で測定。

【００３７】試験結果を表１に示す。

【表１】なお、イオン交換繊維を用いない場合のストッカ中アン
モニア濃度は５０〜７０ｐｐｂであった。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば次のような効果を奏する
ことができた。（１）クリーンルームにおける気体の処理において、前
段のイオン交換繊維と、後段のシリカゲル、ゼオライ
ト、モレキュラシーブ、アルミナ、珪藻土、活性炭、ガ
ラス材、フッ素化合物から選ばれた少なくとも１種類の
吸着材とを組合せて用いることによって、イオン性のガスと接触角の増加をもたらすガスの両
方が同時に除去できた。得られた清浄気体を半導体や液
晶など先端産業における基材や基板に暴露しておくこと
により、該基材や基板の表面汚染が防止できた。上記において、ガラス材とフッ素樹脂を用いると微
粒子除去も同時にできた。これにより、微粒子と汚染ガ
スが同時に除去でき、実用性が高かった。

【００３９】今後、液晶、半導体分野で必要性が急
増する「反応性のガス（基材や基板上へアタックするガ
ス）が除去された安定な気体あるいは空間」が創出でき
た。即ち、イオン性ガスによる汚染、接触角増加をもた
らす汚染のいずれもなくした気体あるいは空間ができ
た。後段の吸着材の寿命が延びた。（２）（１）により、ガス状汚染物質の制御ができた。
これに前記した本発明者らがすでに提案した光電子によ
る微粒子除去を組合せることにより、微粒子とガス状汚
染物質の全ての汚染物質の制御が可能となり、適用先、
装置によっては有効となる。また実用性が更に向上し
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の清浄気体の調製装置を設置した説明
図。

【図２】本発明の清浄気体の調製装置を設置した他の説
明図。

【図３】暴露時間と接触角の関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１：クリーンルーム、２：空気、３：イオン交換繊維、
４：除湿器、５１、５２、５３：吸着材、６：汚染防止
装置、７：空気、８：エアーナイフ装置、９：外気、１
０：粗フィルタ、１１：空気調和器、１２：ＨＥＰＡフ
ィルタ、１３：空気、１４：ストッカ、１５：ウエハケ
ース、１６：ウエハ、１７：ファン、１８：フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材又は基板の表面の汚染を防止する方
法において、基材又は基板をクリーンルームに設置され
た開閉可能なストッカに収容し、該ストッカ内の気体を
ファンにより流して、イオン交換繊維と、シリカゲル、
ゼオライト、モレキュラーシーブ、アルミナ、珪藻土、
活性炭、ガラス又はフッ素化合物から選ばれた少なくと
も１種類の吸着材とを通過させて、該気体からイオン性
ガス成分と非メタン炭化水素を除去した後、該気体を除
塵手段を通過させて該気体から微粒子を除去した後、該
基材又は基板近傍に流すことを特徴とする基材又は基板
表面の汚染を防止する方法。
【請求項２】基材又は基板の表面の汚染を防止する方
法において、基材又は基板をクリーンルームに設置され
た開閉可能なストッカに収容し、該ストッカ内に基材又
は基板を収容している室又は区域の気体をファンにより
吸引し、イオン交換繊維と、シリカゲル、ゼオライト、
モレキュラーシーブ、アルミナ、珪藻土、活性炭、ガラ
ス又はフッ素化合物から選ばれた少なくとも１種類の吸
着材とを通過させて、該気体からイオン性ガス成分と非
メタン炭化水素を除去した後、該気体を除塵手段を通過
させて該気体から微粒子を除去した後、該基材又は基板
の収容室又は区域に戻すことを特徴とする基材又は基板
表面の汚染を防止する方法。
【請求項３】前記ファンは、所定時間毎に作動するこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の基材又は基板の表
面の汚染を防止する方法。
【請求項４】前記イオン交換繊維は、直径が５〜２０
０ミクロンであることを特徴とする請求項１又は２記載
の基材又は基板の表面の汚染を防止する方法。
【請求項５】基材又は基板の表面の汚染を防止する装
置であって、クリーンルーム内に設置された基材又は基
板を収容する開閉可能なストッカと、該ストッカ内の気
体を流すファンと、該ファンによって流される気体を通
す、少なくともイオン交換繊維を用いたイオン性ガス成
分の除去手段と、該ファンによって流される気体を通
す、シリカゲル、ゼオライト、モレキュラーシーブ、ア
ルミナ、珪藻土、活性炭、ガラス又はフッ素化合物から
選ばれた少なくとも１種類の吸着材を用いた非メタン炭
化水素の除去手段、及び除塵性能を有する微粒子除去手
段とを備えたことを特徴とする基材又は基板の表面の汚
染を防止する装置。
【請求項６】前記ファンは、所定時間毎に作動するこ
とを特徴とする請求項５記載の基材又は基板の表面の汚
染を防止する装置。
【請求項７】前記イオン交換繊維は、直径が５〜２０
０ミクロンであることを特徴とする請求項５記載の基材
又は基板の表面の汚染を防止する装置。