JP2004084971A - フィルタとこれを用いたクリーンルーム - Google Patents

Abstract

【課題】悪影響の大きな有機ガスのみを選択的に除去できるフィルタの性能を改善し、クリーンルームに適用することで悪影響の大きな物質の濃度を低減する性能の確立と寿命の延長を図ってランニングコストを低減できるフィルタとこれを用いたクリーンルームを提供する。
【解決手段】本発明によるフィルタ１は、半導体を加工して成る吸着体１１、吸着体に付属するＵＬＰＡ、ＨＥＰＡフィルタ２５及び吸着体の前に配置される湿度調整装置６から構成することで所定湿度の通気を吸着体の間隙とＵＬＰＡ、ＨＥＰＡフィルタに供給しており、調整湿度の範囲を４０〜８０％に設定し、吸着体１１を板状体もしくはシリコンウエハもしくは液晶基板で構成する半導体の破砕片を中に封じ込んだ容器１２にして、各種のシリコンウェハや液晶基盤に吸着し易いガス状・分子状の汚染物質を吸着体に確実に吸着させている。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルタとこれを用いたクリーンルームに関し、特に半導体や液晶デバイスに吸着するガス状汚染物質・分子状汚染物質を高精度に低減させるフィルタとこれを用いたクリーンルームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体の集積度の高度化や液晶デバイスの微細化に伴って、その生産施設であるクリーンルームでは粒子のみでなく、ガス状汚染物質・分子状汚染物質の低減が重要となっている。
【０００３】
しかるに、従来のクリーンルームにおいては、エステル化合物、シリコン化合物、ＤＢＰ可塑剤及びＤＯＰ可塑剤等の各種の有機系ガスや酸・アルカリ性ガス、金属元素等のガス状汚染物質・分子状汚染物質が、クリーンルームの構成材料、室内装置、使用薬品及び作業者等から室内に拡散されており、クリーンルーム内で生産されているシリコンウエハや液晶基板上に吸着することによって、回路の形成や電気抵抗において不良状態をもたらすことになり、クリーンルームにおける汚染物質の室内濃度は、数ｎｇ〜数百ｎｇ／ｍ^３程度に制御することも要求されていた。
【０００４】
そこで、従来のクリーンルームにおいては、高性能フィルタとしてケミカルフィルタを採用することで、ガス状汚染物質・分子状汚染物質を除去したり、エアワッシャー、スクラバー等が使用されていたが、上記有機ガスのうちでも、低分子のシロキサン、酸化防止剤、リン酸エステル類や低沸点の可塑剤等は、空気中からシリコンウエハや液晶基板上に吸着し易い物質であるために、特に悪影響を大きく与える汚染物質としてケミカルフィルタ等で除去することが急務と言われてきた。
【０００５】
しかるに、ガス状汚染物質・分子状汚染物質をケミカルフィルタ等の高性能フィルタによって除去しようとしても、高性能フィルタによる除去は、ガス状汚染物質・分子状汚染物質の他に、シリコンウエハや液晶基板上に吸着し難い他の物質も同時に除去してしまうために、高性能フィルタの吸着性能が低下して、その寿命を短くしているので、高性能フィルタの交換が頻繁になり、交換の度に多額の費用を要することからランニングコストの増大を招来していた。
【０００６】
そこで、本発明者等は、悪影響の大きな有機ガスのみを選択的に除去できるフィルタを新規に開発して、これをクリーンルームに適用することによって、悪影響の大きな物質の濃度を確実に低減しながらフィルタの寿命を延ばすことを可能にして、ランニングコストの低減を図るべく既に図３示すようなクリーンルーム２０を提案してきた。（特願２０００−３５２４２５号）
本提案によるクリーンルーム２０は、外気２１が中性能フィルタ２２を介して空調機２３に吸入されており、これによって外気２１をＵＬＰＡ等の高性能フィルタ２４で清浄化すると共に、返還されてくる後述の循環空気２８と合流した後に、従来からの高性能フィルタ２５とこれに付属する吸着体１１で構成されるフィルタ１０で再度清浄化した後にクリーンルーム２６に給気している。
【０００７】
クリーンルーム２６からは、一部の空気が排気２７されながら多くの空気が循環空気２８として送風機２９によって給気側に返還されており、高性能フィルタ３０を介して浄化された後に新しく吸入された外気２１と合流している。
【０００８】
提案済みのクリーンルーム２０は、上記のフィルタ１０によって、ガス状汚染物質・分子状汚染物質が低減された環境を設定可能にしており、集積度の高度化した半導体や微細化した液晶デバイスを高精度の状態で生産されているが、シリコンウエハや液晶基板上に吸着し難い他の物質は吸着されないので、フィルタ１０を頻繁に交換する必要がないものである。
【０００９】
フィルタ１０は、図４に示すようにガス状汚染物質・分子状汚染物質がシリコンウエハや液晶基板に吸着し易い特質を活用しており、シリコンウエハや液晶基板を板状体に加工する形態や、その破砕片１１が中に封じ込まれた容器１２を高性能フィルタ２５に付属させる形態にしており、クリーンルームに供給する空気を高性能フィルタ２５と板状体もしくは容器中の破砕片１１の間に形成される間隙とに流通させている。
【００１０】
尚、円筒状の容器１２は、複数の小部屋１４に区画され、仕切板１５の一方側１６は、クリーンルームと給・排気ファン系統１７に接続することで、クリーンルームに通じる空気が小部屋１４と高性能フィルタ２５に流通するように構成されており、空気中のガス状汚染物質・分子状汚染物質を各小部屋１４に充填されているシリコンウエハや液晶基板の破砕片１１に吸着させて除去している。
【００１１】
又、仕切板１５の他方側１８に構成されているフィルタの加熱再生系統１９に接続されると、小部屋１４には、高温に加熱された空気、ＨｅガスもしくはＮ２ガス等の不活性ガスが流通されて吸着しているガス状汚染物質・分子状汚染物質がシリコンウエハや液晶基板の破砕片１１から除去されて再使用を可能にしている。
【００１２】
図５は、提案済みのクリーンルーム２０において暴露したシリコンウエハの表面に吸着した汚染物質を調べた結果であり、ガスクロマトグラフ−質量分析装置で測定した分析結果のチャートである。
【００１３】
この結果は、上記フィルタ１０を使用することで、これを通過した空気が清浄化されることを明らかにしており、上記フィルタ１０を通さずにシリコンウエハの表面に通した空気による汚染物質のスペクトルチャートと比較して約１／１０に低減させている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述してきた既提案のフィルタとこれを用いたクリーンルームの性能をさらに向上させるべく検討されたものであり、発明者等が研究を推進してきた結果として、低分子のシロキサン、酸化防止剤、リン酸エステル類や低沸点の可塑剤等の汚染物質をシリコンウエハや液晶基板に吸着させるには、水分子をバインダーのように機能させることが有効であり、特に相対湿度を所定の範囲に設定することで、この機能がより効果的であることを確認出来たことに基づいている。
【００１５】
そこで、発明者等は、既提案のフィルタに対して以上の知見を適用することによって、悪影響の大きな有機ガスのみを選択的に除去できるフィルタの性能を更に改善すると共に、このフィルタをクリーンルームに適用することによって悪影響の大きな物質の濃度を低減する性能を更に確実にするものであり、フィルタとクリーンルームの寿命を延長させてランニングコストを低減できるフィルタとこれを用いたクリーンルームを提供している。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるフィルタは、基本的に、半導体を加工して成る吸着体、吸着体に付属する高性能フィルタ及び吸着体の前に配置される湿度調整装置から構成することで所定湿度の通気を吸着体の間隙と高性能フィルタに供給しており、具体的には、調整湿度の範囲を例えば４０〜８０％に設定しており、半導体を加工して成る吸着体を板状体もしくは半導体の破砕片を中に封じ込んだ容器にしたり、半導体をシリコンウエハもしくは液晶基板で構成することを特徴としている。
【００１７】
これによって、クリーンルーム中でシリコンウェハや液晶基盤に吸着するガス状・分子状の汚染物質を吸着体に確実に吸着させて除去しており、フィルタの寿命を延ばすことでランニングコストを低減させている。
【００１８】
又、本発明によるクリーンルームは、少なくとも中性能フィルタを介して空調機で吸入した外気を、高性能フィルタを介して給気されるクリーンルームにおいて、高性能フィルタとして上記フィルタを配置することで構成されている。
【００１９】
これによって、微細化し高度集積度化した半導体や液晶デバイスを生産するクリーンルームにおいて、粒子のみでなくガス状汚染物質・分子状汚染物質等の室内濃度を低減させることで製品の品質の向上を図ると同時に、フィルタの寿命を長期化しながらクリーンルームのランニングコストを低減している。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明によるクリーンルームは、少なくとも中性能フィルタを介して空調機で吸入した外気を、高性能フィルタを介して給気されており、その高性能フィルタには、シリコンウエハもしくは液晶基板の板状体や破砕片を中に封じ込んだ容器から成る吸着体とこの吸着体に付属する高性能フィルタ及び吸着体の前に配置される湿度調整装置から構成されて所定湿度の通気を吸着体の間隙と高性能フィルタに供給して構成される本発明のフィルタを用いている。
【００２１】
以下に、本発明によるクリーンルームの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、理解を容易にするために、既提案のものと同一の部位については同様の符号で表現している。
【００２２】
図１は、本発明によるクリーンルームの実施形態を示す概要図である。
本発明によるクリーンルーム５は、既提案のものと同様に外気２１を、中性能フィルタ２２を介して空調機２３が吸入し、これを高性能フィルタ２４で清浄化すると共に、返還されてくる後述の循環空気２８と合流した後に、吸着剤２、湿度調整装置６及び高性能フィルタ２５から構成されているフィルタ１で再度清浄化されており、しかる後にクリーンルーム３に給気されている。
【００２３】
クリーンルーム３からは、一部の空気が排気４されるが、多くの空気は循環空気２８として送風機２９によって給気側に返還されており、高性能フィルタ３０を介して浄化されながら新しい吸入外気２１と合流している。
【００２４】
従って、クリーンルーム５は、以下に詳細に説明するフィルタ１によってガス状汚染物質・分子状汚染物質の低減された環境に設定されており、集積度の高度化した半導体や微細化した液晶デバイスを高精度の状態で生産しているが、シリコンウエハや液晶基板上に吸着し難い他の物質は吸着されないことから、フィルタ１は頻繁に交換する必要がない。
【００２５】
以上のように、本発明によるクリーンルーム５は、上記実施の形態のように構成されているので、半導体の破砕片にガス状・分子状になった各種の有機系ガス、酸・アルカリ性ガス、金属元素等の汚染物質を吸着させることで、クリーンルームへの給気からこれを除去している。
【００２６】
次ぎに、本発明によるフィルタについて詳細に説明する。
本発明によるフィルタは、半導体を加工して成る吸着体、吸着体に付属する高性能フィルタ及び吸着体の前に配置される湿度調整装置から構成して所定湿度の通気を吸着体の間隙と高性能フィルタに供給することで構成されており、調整湿度の範囲を４０〜８０％に設定したり、半導体を加工して成る吸着体を板状体もしくは半導体の破砕片を中に封じ込んだ容器にするか、半導体をシリコンウエハもしくは液晶基板で構成することを特徴としている。
【００２７】
以下に、本発明によるフィルタの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、理解を容易にするために、既提案のものと同一の部位については同様の符号で表現している。
【００２８】
本発明によるフィルタ１は、ガス状汚染物質・分子状汚染物質が、特定の条件においてシリコンウエハや液晶基板に最も容易に吸着し易い特質を活用するものである。
【００２９】
本実施の形態では、吸着体２をシリコンウエハや液晶基板を板状体に加工する形態や、その破砕片１１を中に封じ込めた容器１２にすることで、ＨＥＰＡ、ＵＬＰＡ等を使用しているフィルタ２５に付属させるように形成されており、クリーンルームに供給する空気を板状体もしくは容器中の破砕片１１の間に形成される間隙とフィルタ２５とに流通させている。
【００３０】
円筒状の容器１２が配置されている給・排気ファン系統１７には、湿度調整装置６が円筒状の容器１２の前に配置されており、円筒状の容器１２に充填されているシリコンウエハや液晶基板の破砕片１１に供給する空気の相対湿度を４０〜８０％に制御している。
【００３１】
湿度調整装置６は、湿度の検出器７と湿度制御部８とから構成されており、供給空気の湿度を検出器７で検知した上で、湿度制御部８において、相対湿度４０〜８０％に設定するように調整しており、低分子のシロキサン、酸化防止剤、リン酸エステル類や低沸点の可塑剤等の汚染物質をシリコンウエハや液晶基板に吸着させるには、水分子をバインダーのように機能させることが有効であると言う知見を活用させることで、空気中に含まれている各種の有機系ガス等のガス状・分子状の汚染物質をシリコンウエハや液晶基板に最も効率良く吸着させるように設定している。
【００３２】
本実施の形態では、シリコンウエハや液晶基板の破砕片１１を円筒状の容器１２に充填している。そこで、シリコンウエハや液晶基板の破砕片１１は、吸着性能が比表面積の増加に比例するので微細にすることが必要であるが、一方では、細かすぎると空気の圧力損失が増加してエネルギー負荷を大きくすることから、０．１ｍｍ〜３ｍｍ程度の粒径に破砕したものが適当である。
【００３３】
円筒状の容器１２は、図示のように複数の小部屋１４に区画され、容器１２を回動することによって、各小部屋１４が仕切板１５の反対側に順序立てられて移動できるように構成されている。
【００３４】
仕切板１５の一方側１６は、クリーンルームと給・排気ファン系統１７に接続することで、クリーンルームに通じる空気が小部屋１４とＵＬＰＡ、ＨＥＰＡフィルタ２５に流通するように構成されており、空気中のガス状汚染物質・分子状汚染物質を各小部屋１４に充填されているシリコンウエハや液晶基板の破砕片１１に吸着させて除去している。
【００３５】
又、仕切板１５の他方側１８は、フィルタの加熱再生系統１９に接続されることで、回動によって移動した小部屋１４には、シリコンウエハや液晶基板の破砕片１１に吸着しているガス状汚染物質・分子状汚染物質を遊離させるために、高温に加熱された空気や不活性ガスが流通するように構成されており、吸着しているガス状汚染物質・分子状汚染物質をシリコンウエハや液晶基板の破砕片１１から除去して、シリコンウエハや液晶基板の破砕片１１の再使用を可能にしている。
【００３６】
そして、この際に流通させる気体としては、ＨｅガスやＮ２ガスが好ましいものであるが、本発明による高性能フィルタは、上述した実施の形態に限定されるものでなく、ＨＥＰＡ、ＵＬＰＡや粗塵・中性能フィルタなどに適当なバインダーで吸着させて空気を流通させたり、従来の活性炭型フィルタのように何らかの容器に充填するか活性炭と一緒に混合させて使用することもできる。
【００３７】
加えて、通気のエネルギー負荷を大きくする圧力損失を低減するために、シリコンウエハや液晶基板を板状に切り出して、ルーバー状の整流板方式に配置して空気を流通させるように構成することや、ガス状汚染物質・分子状汚染物質の除去性能を上げるために、板状のシリコンウエハや液晶基板を多段に組み合わせることもできる。
【００３８】
しかして、給・排気ファン系統１７からクリーンルームに供給する空気は、上述のように相対湿度の値を所定の範囲に設定していることから、容器１２中の破砕片１１の間隙を流通してくる給気は、クリーンルーム３に供給する空気として湿度が高すぎる場合も発生することになる。
【００３９】
そのために、本実施の形態では、乾燥剤フィルタ９を高性能フィルタ２５の前に配置しており、必要によっては、この乾燥剤フィルタ９を作動させることによってクリーンルーム３に供給する空気を所定の湿度に調整できるようにしている。
【００４０】
以上の構成によって、本発明によるフィルタは、その除去性能を大幅に向上させている。
【００４１】
即ち、水酸基を持つシリコンウェハの基盤表面に対する可塑剤の吸着エネルギー（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）をＭＤ法によって検証すると、水分子が存在しないで水酸基を均一とした場合には、結晶構造が違った場合において平均値、−４２．６ｋｃａｌ／ｍｏｌと−４８．８ｋｃａｌ／ｍｏｌを示したが、シリコンウェハの基盤表面に８０個の水分子が存在する場合には、結晶構造が違った場合において平均値、−５４．１ｋｃａｌ／ｍｏｌと−７０．０ｋｃａｌ／ｍｏｌを示しており、両者の間に１１．５ｋｃａｌ／ｍｏｌと２１．２ｋｃａｌ／ｍｏｌの差が現れている。
【００４２】
しかるに、これらの数値は、可塑剤がシリコンウェハに吸着するためのエネルギー量を示すものであって、絶対値の大きさは吸着のし易さを示しているものであるから、本発明のように半導体を加工して成る吸着体に供給する空気中の湿度を所定の範囲に制御することによって、ガス状汚染物質・分子状汚染物質の除去性能を上げられることを立証している。
【００４３】
又、検証には、この他にも従来例と同様に暴露したシリコンウエハの表面に吸着した汚染物質を調べるようにして、ガスクロマトグラフ−質量分析装置の分析結果を汚染物質のスペクトルチャートにして確認することもできるものである。
【００４４】
以上のように、本発明によるフィルタは、吸着体の前に湿度調整装置を配置することによって、調整湿度の範囲を所定値、望ましくは４０〜８０％に設定した通気を吸着体の間隙に供給するように構成しているので、空気中に含まれている各種のシリコンウェハや液晶基盤に吸着し易いガス状・分子状の汚染物質は、半導体を加工して成る吸着体に効率良く確実に吸着できるものであり、フィルタの寿命を延ばしてランニングコストの低減を図っている。
【００４５】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明によるフィルタは、半導体を加工して成る吸着体、吸着体に付属する高性能フィルタ及び吸着体の前に配置される湿度調整装置から構成して、所定湿度の通気を吸着体の間隙と高性能フィルタに供給するように構成しており、これを用いたクリーンルームは、少なくとも中性能フィルタを介して空調機で吸入した外気が高性能フィルタを介して給気されるクリーンルームにおいて、高性能フィルタとして上記フィルタを配置して構成するものであるから、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、発明の趣旨に反しない範囲において、各種の変更が可能であることは当然である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によるフィルタは、基本的に、半導体を加工して成る吸着体、吸着体に付属するＵＬＰＡ、ＨＥＰＡ等の高性能フィルタ及び吸着体の前に配置される湿度調整装置から構成して、所定湿度の通気を吸着体の間隙と高性能フィルタに供給しており、調整湿度の範囲を４０〜８０％に設定したり、半導体を加工して成る吸着体を板状体もしくは半導体の破砕片を中に封じ込んだ容器にし、半導体をシリコンウエハもしくは液晶基板で構成することを特徴としているので、各種のシリコンウェハや液晶基盤に吸着し易いガス状・分子状の汚染物質を吸着体に吸着させており、高性能フィルタの寿命を延ばしてランニングコストを低減できる効果を発揮している。
【００４７】
又、本発明によるクリーンルームは、少なくとも中性能フィルタを介して空調機で吸入した外気が高性能フィルタを介して給気されるクリーンルームにおいて、高性能フィルタとして上記フィルタを配置するように構成しているので、微細化し高度集積度化した半導体や液晶デバイスを生産するクリーンルームにおいて、粒子のみでなく各種のシリコンウェハや液晶基盤に吸着し易いガス状・分子状の汚染物質等の室内濃度を低減させて製品の品質の向上を図ると同時に、高性能フィルタの寿命を長期化することでクリーンルームのランニングコストを低減できる効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【　図１】本発明によるクリーンルームの概要図
【　図２】本発明によるフィルタの実施の形態図
【　図３】既提案の発明によるクリーンルームの概要図
【　図４】既提案によるフィルタ図
【　図５】既提案によるフィルタの性能を示すガス状汚染物質・分子状汚染物質等の分析図
【符号の説明】
１　フィルタ、　２　吸着体、　３　クリーンルーム、　４　排気、
５　クリーンルーム、　６　湿度調整装置、　７　検出器、
８　湿度制御部、　９　乾燥剤フィルタ、　１０　フィルタ、
１１　半導体の破砕片、　１２　容器、　１４　容器の小部屋、
１５　仕切板、　１６　一方側、
１７　クリーンルームと給・排気ファン系統、　１８　他方側、
１９　加熱再生系統、　２０　クリーンルーム、　２１　外気、
２２　中性能フィルタ、　２３　空調機、
２４、２５、３０　高性能フィルタ、　２６　クリーンルーム、
２７　排気、　２８　循環空気、　２９　送風機、

Claims (7)

1. 半導体を加工して成る吸着体、該吸着体に付属する高性能フィルタ及び該吸着体の前に配置される湿度調整装置から構成され、所定湿度の通気を該吸着体の間隙と高性能フィルタに供給することを特徴とするフィルタ。
2. 調整湿度の範囲が、４０〜８０％に設定されることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
3. 半導体を加工して成る吸着体が、板状体であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ。
4. 半導体を加工して成る吸着体が、半導体の破砕片を中に封じ込んだ容器であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ。
5. 半導体が、シリコンウエハであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のフィルタ。
6. 半導体が、液晶基板であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のフィルタ。
7. 少なくとも中性能フィルタを介して空調機で吸入した外気が高性能フィルタを介して給気されるクリーンルームであって、高性能フィルタとして請求項１乃至６のいずれかに記載のフィルタを配置することを特徴とするクリーンルーム。

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