JPH10211419A - 空間清浄化材及びそれを用いた空間清浄化方法 - Google Patents
空間清浄化材及びそれを用いた空間清浄化方法Info
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Abstract
物質による汚染を効果的に防止することができる空気清
浄化材とそれを用いた空間の清浄化方法を提供する。 【解決手段】 同一面上に、光照射により光触媒作用を
発揮する物質18と、ガラス・シリコンウェハ、非金属
性物質及び金属性物質のうちの少なくとも一種類の基材
又はこれらを組合せた基板17とを配備した空間清浄化
材としたものであり、また該空間清浄化材を有害ガスが
存在する空間に設置して光照射し、空間中の有害ガスを
除去する空間清浄化方法としたものであり、前記光触媒
作用を発揮する物質としてはTiO2 を用いるのがよ
い。
Description
り、特に、空間に存在する有害ガスを吸着・分解して除
去できる空間清浄化材及びそれを用いた空間清浄化方法
に関する。本発明は、半導体、液晶、精密機械工業な
ど、いわゆるハイテク産業(先端産業)における空間の
清浄化に効果的である。具体的には、安全キャビネッ
ト、クリーンボックス、ストッカ、搬送空間、インター
フェイス、表面処理装置(例えば光CVD装置等)、減
圧又は真空処理装置(例えば成膜室、プラズマ処理装
置)、エアナイフ、表面洗浄装置、露光装置、除電装置
がある。
場におけるクリーンルームの空気清浄を例に図15を用
いて説明する。図15において、外気1は先ずプレフィ
ルタ2で粗粒子が除去され、次いで空調機3で空調さ
れ、中性能フィルタ4で除塵される。次に、クリーンル
ーム5の天井部に設置されているHEPAフィルタ(高
性能フィルタ)6で微細な粒子が除去され、クリーンル
ーム5はクラス10〜100が維持される(「洗浄設
計」p11〜24、Summer 1988)。7-1、7-2は
ファン、矢印は空気の流れを示す。ところで、今後半導
体産業では製品の高品質化、精密化が増々進み、これに
伴いガス状物質が汚染物として関与する。即ち、従来は
微粒子除去のみで十分であったのが、今後は、ガス状物
質の制御が重要となってくる。そして、前記図15に示
した、従来のクリーンルームのフィルタでは、微粒子の
みしか除去されず、外気からのガス状汚染物質は、除去
されずにクリーンルームに導入されてしまうので問題と
なる。
x、HCl、HFなどの酸性ガス、(2)NH3 、アミ
ンなどの塩基性ガス、(3)有機性ガス(H.C)があ
る。この内、通常のクリーンルームでは、H.Cがガス
状汚染物質として重要である。即ち、H.Cは通常のク
リーンルームの濃度レベルでガラスやシリコンウェハ基
材、基板に吸着し、悪影響を与えるためである(「空気
清浄」、第33巻、第1号、p.16〜21(1995
年))。H.Cの起因は、外気の自動車排ガス、高分子
製品からの脱ガスのクリーンルームへの導入、クリーン
ルーム構成材料の高分子材料(例えば、高分子製品の可
塑材、離型材、酸化防止剤等)からの脱ガスなどがある
(「空気清浄」、第33巻、第1号、p.16〜21、
1995年)。また、プロセス装置の一部又は全部をプ
ラスチック板等で囲うので、これらのプラスチックから
有機性ガスが発生する。そして、最近省エネの点でクリ
ーンルームの空気を循環使用するため、クリーンルーム
内の有機性ガスは徐々に高まってしまい、基材や基板を
汚染することになる。これらのH.Cは通常の大気濃度
レベルのような極低濃度でも悪影響を及ぼす。
基材(貴重品)の汚染は、基材とレジストとの親和性
(なじみ)に影響を与える。そして、親和性が悪くなる
と、レジストと膜厚に影響を与えたり、基板とレジスト
との密着性に影響を与え、品質の低下や歩留まりの低下
をもたらす(「空気清浄」、第33巻、第1号、p.1
6〜21、1995年)。H.Cによるウェハ基材の汚
染は、H.C吸着量の増加に伴い、酸化膜の耐圧の劣化
が激しくなる(第13回応用物理学関係連合講演会講演
予稿集、No2、p.686、1992年)。このよう
に、今後要求が高まるより質の高い製品は、集積度が密
(製品がより微細化、高精密化になる)であり、従来問
題とならなかった有機性ガスのようなガス状物質の制御
が必要となってくる(「空気清浄」、第33巻、第1
号、p.16〜21、1995)。すなわち、今後、高
品質な製品を製造するための清浄空間は、外気から導入
されるガス状汚染物質、及びクリーンルーム内で発生す
るH.Cや共存する酸性ガス、塩基性ガスを効果的に除
去することが重要である。
は、コストを低減させて行う必要から、局所清浄化(ミ
ニエンバイロメント)が急速に広まっている。しかし、
局所清浄化においては、高分子材料の使用が多くなるの
で、これらの材料からの有機性ガスの発生による汚染を
効果的に防止する方式の出現が期待されていた((社)
日本機械工業連合会、平成6年度報告書、p.41〜5
0、平成7年3月)。ここで、ウェハやガラス基板への
有機性ガス(H.C)の汚染は、簡便には接触角により
評価することができる。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)の物質を付着
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。
記した問題点を解消し、空間に存在する有機性ガスなど
のガス状汚染物質による汚染を効果的に防止することが
できる空気清浄化材とそれを用いた空間の清浄化方法を
提供することを課題とする。
に、本発明では、同一面上に、光照射により光触媒作用
を発揮する物質と、ガラス、シリコンウェハ、非金属性
物質及び金属性物質のうちの少なくとも一種類の基材又
はこれらを組合せた基板とを配備したことを特徴とする
空間清浄化材としたものである。また、本発明では、有
害ガスが存在する空間を清浄化する方法において、該空
間に、上記した空間清浄化材を設置して光照射し、空間
中の有害ガスを除去することを特徴とする空間清浄化方
法としたものである。本発明において、光触媒作用を発
揮する物質としては、TiO2 を用いるのがよい。な
お、本発明において、基材は、ウェハのように一種類の
材料のものを指し、基板は、金属付加基材のように二種
類以上の材料のものを指す。
いてなされたものである。 (1)本発明の対象分野である先端産業では、従来粒子
除去のみで十分であったものが、製品の高品質化、高精
密化により、今後、ガス状汚染物質、即ち、SO2 、N
O、HCl、HFのような酸性ガス、NH3 ・アミン類
のような塩基性ガス、非メタン炭化水素のような有機性
ガス(H.C)の影響を受けるようになる。これらのガ
スによる影響の程度(影響の度合い)は、対象装置やプ
ロセスの種類により異なる。例えば、SO2 、H.Cは
酸化膜の絶縁不良、NH3 は解像不良を引き起こす。即
ち、これらのガス状汚染物質は、ガラス、ウェハ、非金
属付加基材(例、ITO/ガラス)、金属付加基材
(例、Ta/ガラス)などの種々の基材や基板に付着
(吸着)し、歩留りの低下(生産性の低下)をもたら
す。
ULPAなどのフィルタ方式では、これらのガス状汚染
物質は捕集・除去されないので、外気の濃度のものがク
リーンルーム内に導入されてしまう。また、これらのガ
ス状汚染物質はクリーンルーム内で発生することが多
く、また最近は省エネの観点でクリーンルーム空気を循
環使用するため、これらのガス状汚染物質の濃度は外気
に比べて高い。これをH.Cを例に、次に説明する。少
なくとも、1部が有機物(高分子樹脂)で構成されるク
リーンルーム環境では、該有機物から極微量の有機性ガ
ス(H.C)が発生し、クリーンルーム空間中の収容物
(ウェハやガラス基材や基板などの原料、半製品)を汚
染する。
くともその一部に有機物(例、プラスチック容器、パッ
キン材、シール材、接着剤、壁面の材料等)を使用して
おり、該有機物から極微量の有機性ガスが発生する。例
えば、シール材からはシロキサン、収納容器の材料であ
るプラスチック材からはフタル酸エステルなどが発生
し、これらの有機性ガスは、発生濃度は極く低濃度であ
るが、クリーンルームは閉鎖系であり、閉じ込められ、
さらに、最近クリーンルームは省エネの点で空気の循環
使用の比率が高いので、該濃度は徐々に高くなり、クリ
ーンルーム内の収容物の上に付着し悪い影響を与えてし
まう。このように、クリーンルーム中のH.Cは外気か
らの導入H.Cにクリーンルーム内部からの発生ガスが
加わるので、多成分、かつ高濃度となっており、最近で
はクリーンルームはH.Cに関しては、ダーティルーム
と言われている。
た光触媒により効果的に除去される。 (4)クリーンルームには、かなり多成分(例数千種類
ないしそれ以上)のガス状物質が存在するが、実際にガ
ラス、ウェハ、非金属付加基材、金属付加基材に付着
し、悪影響を及ぼす物質は、その内の一部のみ(該ガラ
ス、ウェハ、非金属付加基材、金属付加基材に付着性を
有する成分のみ)である。 (5)ガラス、シリコンウェハ、非金属付加基材(例、
ITO/ガラス)、金属付加基材(例、Ta/ガラス)
の基材や基板の上又はその近傍に、光照射された光触媒
を設置すると、ガラス、シリコンウェハ、非金属付加基
材、金属付加基材表面に付着(吸着)したガス状汚染物
質が除去される作用がある。
構成は、同一面上に、(1)ガス状汚染物質を捕集する
ためのガラス、シリコンウェハ、非金属性物質、金属性
物質、非金属付加基材、金属付加基材の非金属又は金属
性の基材や基板(捕集材)と、(2)捕集したガス状汚
染物質を除去するための光触媒とを配備したものであ
る。即ち、製品や半製品、原料としてのウェハ、ガラ
ス、非金属付加基材(例、ITO/ガラス)、金属付加
基材(例、Ta/ガラス、Crガラス)の非金属又は金
属性の基材や基板にガス状汚染物質が付着(吸着)し、
歩留りの低下など悪影響を及ぼすので、該ウェハ、ガラ
ス、非金属付加基材、金属付加基材の非金属又は金属性
の基材や基板においてガス状汚染物質が付着する物質を
ガス状汚染物質の捕集材として用い、該捕集材の上又は
その近傍に光触媒を設置し、該捕集材上の付着(吸着)
物の除去を行うものである。
するための光触媒との同一面上への配備の方法としては
次の4つがある(一体化の方法)。 (1)適宜の母材上への捕集材と光触媒の付加。 (2)捕集材上への光触媒の付加。 (3)光触媒上への捕集材の付加。 (4)捕集材と光触媒とを混合及び/又は多層化(重ね
合せ)。 次に、上記構成材について説明する。まず、ガス状汚染
物質の捕集材について説明する。
に存在するかなりの多成分にわたるガス状物質の中か
ら、製品、半製品、原材料に付着(吸着)し悪影響を及
ぼすガス状物質(ガス状汚染物質)を選択的に捕集(吸
着)するものであれば何れでも良い。通常、後方の製造
装置やプロセスで取扱う製品、半製品、原材料の基材や
基板が好適である。例えば、基材としてはシリコンウェ
ハ、ガラス、Ta、Cr、Au、Al、ITO、SiO
2 、基板としては該ウェハやガラス表面にTa、Cr、
Au、Al、ITO、SiO2 などの実際のプロセスに
おける金属性又は非金属性物質を付加(被覆)した材料
がある。これらの基材や基板の金属性物質又は非金属性
物質は、後述する適宜の母材上に付加して用いることが
できる。付加の方法としては、蒸着法やスパッタリング
法による薄膜の被覆がある。該基材や基板をガス状汚染
物質の捕集材として用いることにより、後方の製造装置
やプロセスで基材や基板上に付着(吸着)し、悪影響を
及ぼすガス状汚染物質が選択的に捕集される。
説明する。ガラス基材は、これを原材料として液晶が製
造される。該ガラス基材は、クリーンルーム空気中に暴
露すると、ガス状汚染物質が付着(吸着)し、接触角が
増加する。このような接触角が増加したガラス基材や基
板表面に成膜すると、成膜した膜の付着強度が低くな
り、歩留りの低下をもたらす。該ガラス基材に付着し、
接触角を増加させる有機性ガスは、本発明者らの研究で
は、高分子量のH.Cであり、その構造として−CO、
−COO結合(親水性を有する)を持つことである。こ
のH.Cは親水部(−CO、−COO結合部)を有する
疎水性物質(H.Cの基本構造の−C−C−C−の部
分)と考えることができる。
ムにおいてガラス基材表面の接触角を増加させる有機性
ガスは、C16〜C20の高分子量H.C、例えばフタル酸
エステル、高級脂肪酸、フェノール誘導体であり、これ
らの成分に共通することは化学的構造として、−CO、
−COO結合(親水性を有する)を持つことである。例
えば、ガラス基材表面への付着H.C成分としては、
2,6−t−ブチル−4−エチニルフェノール、パルミ
チン酸、フタル酸−ジ−n−ブチルエステル(DB
P)、フタル酸−ジ−2−エチルヘキシルエステル(D
OP)等である(「コンタミネーション便覧」p.1
7、オーム社)。従って、このようなガラス基材を扱う
製造装置では、該ガラス基材をガス状汚染物質の捕集材
として用い、該製造装置への供給空気の処理を行う。こ
れにより、上記のごとくして、捕集用ガラス基材表面に
ガス状汚染物質は捕集されるので、該基材を取扱う製造
装置への供給空気は、該基材への付着汚染物質がない清
浄空気となる。そして、該製造装置内の空間は基材へ付
着し得るガス状汚染物質がない清浄空間となる。
物質について説明する。光触媒は、前記のガス状汚染物
質の捕集材と共に、一体化又は別々に同一面上に配備で
き、光照射により、前記の捕集材上の付着物を分解でき
るものであればいずれでもよい。通常、半導体材料が効
果的であり、容易に入手出来、加工性も良いことから好
ましい。効果や経済性の面から、Se,Ge,Si,T
i,Zn,Cu,Al,Sn,Ga,In,P,As,
Sb,C,Cd,S,Te,Ni,Fe,Co,Ag,
Mo,Sr,W,Cr,Ba,Pbのいずれか、又はこ
れらの化合物、又は合金、又は酸化物が好ましく、これ
らは単独で、また2種類以上を複合して用いる。
化合物としてはAlP,AlAs,GaP,AlSb,
GaAs,InP,GaSb,InAs,InSb,C
dS,CdSe,ZnS,MoS2 ,WTe2 ,Cr2
Te3 ,MoTe,Cu2 S,WS2 、酸化物としては
TiO2 ,Bi2 O3 ,CuO,Cu2 O,ZnO,M
oO3 ,InO3 ,Ag2 O,PbO,SrTiO3 ,
BaTiO3 ,Co3O4 ,Fe2 O3 ,NiOなどが
ある。このうち、TiO2 が効果が高いことから好まし
い。また、Ti、Znなどの金属は、酸化することによ
り、光触媒とすることができるので、用途、装置の種
類、要求性能、経済性などによっては好適に使用でき
る。光触媒の付加は、蒸着法、スパッタリング法、焼結
法、ゾル−ゲル法、塗布による方法、焼付け塗装による
方法など、周知の付加方法を適宜用いることができる。
触媒にPt,Ag,Pd,RuO2,Co3 O4 の様な
物質を加えて使用することも出来る。該物質の添加は、
光触媒による前記の捕集材上の付着物の分解作用が加速
されるので好ましい。これらは、一種類又は複数組合せ
て用いることができる。通常、添加量は、光触媒に対し
て、0.01〜10重量%であり、適宜添加物質の種類
や要求性能などにより、予備試験行い適正濃度を選択す
ることができる。添加の方法は、含浸法、光還元法、ス
パッタ蒸着法、混練法など周知手段を適宜用いることが
できる。前記の捕集材や光触媒は、適宜の母材、例え
ば、セラミックス、SUS材、Cu−Zn材、Al材、
Ti材上に付加して用いることもできる。例えば、SU
S材への捕集材としてのTaの付加、及び光触媒として
のTiO2 の付加がある。
光源は前記ガス状汚染物質の捕集材と光触媒からなる空
間清浄化材が、光照射により光触媒作用を発揮するよう
になれば何れでも良い。通常、水銀灯、水素放電管、キ
セノン放電管、ライマン放電管などを適宜使用出来る。
光源の例としては、殺菌ランプ、ブラックライト、蛍光
ケミカルランプ、UV−B紫外線ランプ、キセノンラン
プがある。前記の捕集材と光触媒の同一面上への付加
は、夫々の材料を上記の適宜の付加手段により、薄膜
状、線状、網状、帯状、くし状、粒子状、島状の適宜の
形状を組合せることができる。このための付加の方法
は、適用装置の形状、規模、構造、光の照射方法、要求
性能などにより適宜に選択することができる。
清浄化材の形状は、平板状、棒状、球状、網状、繊維
状、ファイバー状、プリーツ状、格子状など適宜の形状
を用いることができる。本発明の空間清浄化材の設置方
法は、適用装置の壁面や流路中などの適宜の位置に、適
用装置、装置形状、規模、母材の種類、空間清浄化材の
形状、要求性能などにより適宜選択することが出来る。
本発明の特徴は、製品、半製品、原材料(基材あるいは
基板)に付着し歩留まりの低下をもたらすガス状汚染物
質を、捕集材として用いた該基材あるいは基板と一体化
して付加した光触媒により除去するものである。ガス状
汚染物質の分解の反応メカニズムの詳細は不明だが次の
ように考えられる。該基材あるいは基板の表面に付着し
たガス状汚染物質は、該表面に吸着後、拡散し、該基材
あるいは基板と同一面上に配備して付加した光触媒の有
する光触媒作用を受け除去される。
粒子(粒子状物質)の存在が問題となる場合は適宜除塵
手段(微粒子除去方式)を組み合せて用いることができ
る。除塵手段としては、周知の方式を1種類あるいは複
数の種類を組み合せて用いることができ、フィルタを用
いる方式、本発明者らが提案している光電子を用いる方
式がある。この内、光電子を用いる方式は、本発明の空
間清浄化材で用いる光照射を有効利用(光源からの光を
両方で使用)できるので、利用分野、適用装置の種類に
よっては好ましい。フィルタ方式に用いるフィルタは、
HEPA、ULPA、静電フィルタ、エレクトレット、
本発明者が提案したイオン交換フィルタ(例、特公平5
−9123号)がある。光電子を用いる方式は、本発明
者らがすでに提案しており適宜用いることができる。次
に提案した方式の例を示す。特公平3−5857号、特
公平6−34941号、特公平6−74909号、特公
平6−74910号、特公平7−110342号、特公
平8−211号各公報。
質の除去性能は、処理対象の汚染ガスを測定することに
より、その効果を把握することができる。しかし、本発
明の分野である、先端分野の対象、気体や空間には、p
pb〜pptレベルの極低濃度、かつ多成分の物質が処
理対象となる。例えば、NH3 :1〜5ppb、DOP
(フタル酸エステル)0.1〜5ppb。このような極
低濃度の物質を個々に測定、評価することは、高度の測
定機器が必要で、かつ、手間がかかり、必ずしも実用的
でない。このような場合、非メタン炭化水素(H.C)
を指標に評価を行うと好都合である。これは、非メタン
H.Cは、他のガス状汚染物質、例えばNH3 、アミ
ン、NOと共存する場合が多いため、そして測定が簡易
にできる(例、非メタンH.C計)ため、本発明の空間
清浄化材において、他のガス状汚染物質と同様に吸着
(捕集)されるためである。通常、非メタンH.Cを、
入口濃度の10%以下、好ましくは1%以下にすること
で効果的なガス状汚染物質の処理を行うことができる。
るが、本発明は本実施例に何ら限定されるものではな
い。 実施例1 半導体工場のクリーンルームにおける空気清浄を、図1
に示した本発明の空間清浄化材8を用いた空気清浄装置
Aの基本構成図を用いて説明する。図1において、5は
クラス100のクリーンルームであり、ガス状汚染物質
としてのH.C10、及びNH3 11を含むクリーンル
ーム空気12は、紫外線ランプ13、ウェハ(ガス状汚
染物質の捕集材)上にTiO2 (紫外線照射により光触
媒作用を発揮する物質)を付加した空間清浄化材8、除
塵用フィルタ14-1、14-2により構成される空気清浄
装置Aに導入されることにより処理される。これによ
り、H.C、NH3 などのガス状汚染物質が除去された
清浄空気15となり、ウェハの製造装置(ウェハの加
工、成膜プロセス)16へ供給される。
ーム5に入る前の外気1は、先ず粗フィルター2と空気
調和器3で処理される。次いで、空気はクリーンルーム
5に入る際にHEPAフィルター6によって除塵され、
H.CやNH3 などガス状汚染物質が共存するクラス1
00の濃度の空気12となる。ウェハの製造装置16で
は、ガス状汚染物質の内、H.CとNH3 の影響が特に
大きい。すなわち、外気1に共存する自動車起因のH.
Cや、プラスチック類など高分子樹脂起因のH.Cは、
粗フィルター2、空気調和器3、及びHEPAフィルタ
ー6では除去されないため、クリーンルーム5内に導入
されてしまう。更に、クリーンルーム5内では、クリー
ンルーム5の構成材やウェハの製造装置16周辺の高分
子樹脂類からH.C、例えばフタル酸エステル、高級脂
肪酸10が発生する。また、NH3 11は、外気から導
入されるものに、クリーンルーム5内における作業によ
りNH3 発生がある。
pm(非メタンH.C)に対し、クリーンルーム5中の
H.C濃度は、1.2〜1.5ppm(非メタンH.
C)と高濃度となっている。前記クリーンルーム5内の
構成材やウェハの製造装置16の周辺から発生したH.
Cは、フタル酸エステル(DOP、DBP)などウェハ
に付着しやすい構造のガス状汚染物質であるので、外気
1中のH.Cに比較してウェハ汚染への関与が大きい。
また、NH3 濃度については、外気が10ppb程度で
あるのに対して、クリーンルーム5内ではクリーンルー
ム5内でNH3 発生があるので50〜80ppbとなっ
ている。本例の空間清浄化材8は、図2にその構成図を
示している。図2の空間清浄化材8において、aは断面
図、bは平面図である。すなわち、空間清浄化材8は、
ガス状汚染物質捕集材としてのウェハ17上に光触媒材
としてTiO2 18を付加している。
ガス状汚染物質としてのH.C10とNH3 11は、ウ
ェハ17の表面に付着(吸着)捕集され、これらの汚染
物質は紫外線ランプ13からの照射を受けた本発明の空
間清浄化材8におけるTiO2 18により分解される。
すなわち、クリーンルーム5内のH.C10は多成分に
及ぶが、この内、製造装置16においてウェハに付着
(吸着)し歩留まりの低下をもたらす原因となる種類の
H.Cは、ウェハ表面に付着性が高いので、製造装置6
の前方に本発明の空間清浄化材8を設置すると、空間清
浄化材8中のウェハ17表面上に後方で悪影響を及ぼす
H.Cが選択的に付着捕集される。また、NH3 も同様
にウェハ17表面上に付着捕集され、これらの汚染物質
は紫外線ランプ13からの紫外線が照射されたTiO2
18の光触媒作用を受けて分解される。
は、本発明の空間清浄化材8を設置した空気清浄装置A
により処理され、空気12中のガス状汚染物質が除去さ
れ、清浄空気15が得られる。清浄空気15中のH.C
濃度は、非メタンH.Cとして0.1ppm以下、NH
3 は1ppb以下である。14-1の除塵フィルタは、ク
リーンルーム空気12に含まれる微粒子の除去用、また
14-2の除塵フィルタは、緊急時に紫外線ランプ13や
空間清浄化材8の周辺から発塵があった場合の捕集フィ
ルタ(HEPA)である。図1における矢印は、空気の
流れを示す。図2における矢印は、紫外線ランプ13か
らの紫外線の照射方向を示す。ここで、空間清浄化材8
は、ウェハ表面に、くし型のスクリーンを用いて、その
形にTiO2 の微粒子粉末のスラリーの塗布を行い、1
000℃で乾燥して製造した。
8の別のタイプのものを図3に示す。図3中aは断面
図、bは平面図であり、母材としてのSUS表面19に
光触媒材としてのTiO2 18、ガス状汚染物質捕集材
としてのTa薄膜17をくし状に付加している。ここ
で、図3の空間清浄化材8の製造を次に示す。母材とし
てのSUS表面に、先ず光触媒材としてのTiO2 をゾ
ル−ゲル法により付加し、次いで350℃で加熱処理を
行い、次にその表面をくし型のスクリーンでおおい、ガ
ス状汚染物質捕集材としてのTaを蒸着法によりくし状
に付加した。
におけるクラス1のスーパークリーンゾーンに設置され
た小型のウェハ保管庫(ウェハ収納ストッカC)におけ
る空気清浄を図4に示した本発明の空間清浄化材8を用
いたウェハ保管庫の基本構成図を用いて説明する。ウェ
ハ保管庫Cの空気清浄は、ウェハ保管庫Cの片側に設置
された紫外線ランプ13、空間清浄化材8にて実施され
る。すなわち、ウェハ保管庫C中のH.C10、NH3
11(ガス状汚染物質)は、空間清浄化材8におけるガ
ス状汚染物質の捕集材に捕集され、次いで、その近傍に
付加された光触媒材により、分解、除去される(空気清
浄化部、A)。これにより、ウェハ20の存在する被清
浄空間部(清浄化空間部、B)は、清浄化される。21
はウェハキャリヤを示す。
断面図、b:平面図)に示すようにウェハ17の上に、
光触媒材としてのTiO2 18を粒状に付加している。
図5の断面図aの矢印は、紫外線の照射方向を示してい
る。ウェハ保管庫Cでは、ウェハ20の保管庫Cへの出
し入れ(該保管庫の開閉)毎にクリーンルーム5中のガ
ス状汚染物質としてのウェハ基板に付着すると接触角の
増加をもたらすH.C(非メタンH.C濃度:1.0〜
1.3ppm)10や、解像不良を引き起こすNH
3 (30〜50ppb)が侵入するが、上記のごとくし
てこれらのガス状汚染物質は、空間清浄化材8に捕集さ
れ、除去される。これにより、保管庫Cの清浄化空間部
Bでは、接触角の増加をもたらさない(非メタンH.C
濃度として0.1ppm以下)、解像不良を生じない
(NH3 濃度0.1ppb以下)清浄な超清浄空間が創
出される。
空気の流れを示す。すなわち、空気清浄化部Aに移動し
た空気は、紫外線ランプの照射により加温されるため、
上昇気流が生じ、保管庫C内を矢印、22-1,22-2,
22-3の様に動く。この空気の自然循環による動きによ
り、保管庫C内のガス状汚染物質は空気清浄化部Aに順
次効果的に移動する。このようにして、保管庫C内は、
迅速かつ簡便に清浄化され、ウェハ保管庫内は超清浄空
気となり、ウェハへの汚染防止が顕著になる。すなわ
ち、ウェハ保管庫Cに侵入するガス状汚染物質は、20
〜30分以内に上記のごとくして空気清浄化部Aにて効
果的に処理されるので、ウェハキャリヤ21に収納され
たウェハ20の近傍は超清浄空気となり、ウェハ20の
汚染は防止される。図4において、実施例1と同一符号
は同じ意味を示す。ここでの図5の空間清浄化材8の製
造法を次に示す。ウェハに、光触媒材としてのTiO2
懸だく液をスプレイによってその表面に粒状に付加し、
1000℃で乾燥した。
材8を、図6に示す別のタイプのものを用いた。図6中
aは断面図、bは平面図であり、母材としてのSUS表
面19に、光触媒材としてのTiO2 18を付加し、そ
の上にガス状汚染物質捕集材としてのTa17を島状に
付加している。ここでの図6の空間清浄化材8の製造法
を次に示す。母材としてのSUS表面に、先ず光触媒材
としてのTiO2 をゾル−ゲル法により付加し、次いで
350℃で加熱処理を行い、次いでTaを蒸着法により
粒状に付加した。
に設置された中型のウェハ保管庫(ウェハ収納ストッ
カ)における空気清浄を図7に示した本発明の空間清浄
化材を用いたウェハ保管庫Cの基本構成図を用いて説明
する。ウェハ保管庫Cの空気清浄は、紫外線源としての
紫外線ランプを空間清浄化材で囲み一体化したユニット
(空気清浄化部、A)を、ウェハ保管庫C内に設置する
ことにより実施される。該ユニットAは、図8に基本構
成図を示したように、紫外線ランプ13、該ランプ13
を囲む(円筒状になった)本発明の空間清浄化材8によ
り構成される。すなわち、ウェハ保管庫C中のガス状汚
染物質としてのH.C10、アンモニア11は空間清浄
化材8中の捕集材にて捕集され、該捕集されたガス状汚
染物質は空間清浄化材8中の紫外線ランプからの照射を
受けたTiO2 により分解、無害化処理される。
面図、b:平面図)に示すように、母材としてのSUS
材(円筒状)19に、ガス状汚染物質の捕集材としての
SiO2 膜17、その上に光触媒材としてのTiO2 1
8を粒状に付加したもので、図9の断面図aの矢印は、
紫外線の照射方向を示している。ウェハ保管庫Cでは、
ウェハ20の保管庫Cへの出し入れ(該保管庫の開閉)
毎にクリーンルーム5中のガス状汚染物質として、ウェ
ハ基板に付着すると接触角の増加をもたらすH.C(非
メタンH.C濃度:1.0〜1.3ppm)10や、解
像不良を引き起こすNH3 (30〜50ppb)11が
侵入するが、上記のごとくしてこれらのガス状汚染物質
は、空間清浄化材8に捕集され、除去される。これによ
り、保管庫Cの清浄化空間部Bでは、接触角の増加をも
たらさない(非メタンH.C濃度として0.1ppm以
下)、解像不良を生じない(NH3濃度0.1ppb以
下)清浄な超清浄空間が創出される。
空気の流れを示す。すなわち、空気清浄化部Aに移動し
た空気は、紫外線ランプの照射により加温されるため、
上昇気流が生じ、保管庫C内を矢印、22-1,22-2,
22-3の様に動く。この空気の自然循環による動きによ
り、保管庫C内のガス状汚染物質は空気清浄化部Aに順
次効果的に移動する。このようにして、保管庫C内は、
迅速かつ簡便に清浄化され、ウェハ保管庫内は超清浄空
気となり、ウェハへの汚染防止が顕著になる。図7にお
いて、実施例1、3と同一符号は同じ意味を示す。ここ
での図9の空間清浄化材8の製造法を次に示す。母材と
しての半円筒状のSUS材料に、先ずその内面にSiO
2 を蒸着法により付加し、次いでTiO2 懸だく液をス
プレイによってその表面に粒状に付加し、100℃で乾
燥した。空間清浄化材8は、この半円筒状の材料を組合
せたものである。
の別のタイプのものを図10に示す。図10は、紫外線
ランプ13の上に本発明の空間清浄化材8を付加したも
のである。該ユニットは、図11に示すように紫外線ラ
ンプ13上にガス状汚染物質の捕集材としてのSiO2
膜17とその上に光触媒材としてのTiO2 18を粒状
に付加したものであり、図11に、その断面図(上半
分)を示す。図10、11において、実施例5と同じ符
号は同じ意味を示す。
置された小型のウェハ保管庫(ウェハ収納ストッカC)
における空気清浄を図12に示した本発明の空間清浄化
材8を用いたウェハ保管庫の基本構成図を用いて説明す
る。本例は、クリーンルーム5内の微粒子(粒子状物
質)24も、ガス状汚染物質10,11と同時に除去を
行うものである。該微粒子24の捕集においては、本発
明者らがすでに提案した光電子を用いる方法(前記)を
用いている。ウェハ保管庫Cの空気清浄は、ウェハ保管
庫Cの片側に設置された紫外線ランプ13、本発明の空
間清浄化材8、光電子放出材25、光電子放出のための
電極材26、荷電微粒子捕集材27にて実施される。
0、NH3 11(ガス状汚染物質)は、空間清浄化材8
におけるガス状汚染物質の捕集材に捕集され、次いで、
その近傍に付加された紫外線ランプ13から紫外線が照
射された光触媒材により、分解、除去される。また、微
粒子(粒子状物質)24は、紫外線ランプ13からの紫
外線が照射された光電子放出材25から放出される光電
子により荷電され、荷電微粒子となり、該荷電微粒子は
荷電微粒子の捕集材27に捕集される(空気清浄化部、
A)。これにより、ウェハ20の存在する被清浄空間部
(清浄化空間部、B)は、ガス状汚染物質、微粒子が除
去された超清浄空間となる。ここでの空間清浄化材8
は、図5(a:断面図、b:平面図)に示すように、ウ
ェハ17の上に、光触媒材としてのTiO2 18を粒状
に付加している。図5の断面図aの矢印は、紫外線の照
射方向を示している。光電子放出材25は、Cu−Zn
上にAuを被覆したもの、電極材26、27はCu−Z
n材である。光電子放出材25と電極26間の光電子放
出用の電場は50V/cm、荷電微粒子捕集材27の電
場は、500V/cmである。
Cへの出し入れ(該保管庫の開閉)毎にクリーンルーム
5中のガス状汚染物質としてのウェハ基板に付着すると
接触角の増加をもたらすH.C(非メタンH.C濃度:
1.0〜1.3ppm)10や、解像不良を引き起こす
NH3 (30〜50ppb)11、欠陥不良を引き起こ
す微粒子(クラス10,000)が侵入するが、上記の
ごとくしてこれらのガス状汚染物質、微粒子(粒子状物
質)は、空気清浄化部Aにて、捕集・除去される。これ
により、保管庫Cの清浄化空間部Bでは、接触角の増加
をもたらさない(非メタンH.C濃度として0.1pp
m以下)、解像不良を生じない(NH3濃度0.1pp
b以下)、欠陥不良を生じない〔微粒子濃度:不検出
(クラス1よりも清浄)〕、超清浄空間が創出される。
空気の流れを示す。すなわち、空気清浄化部Aに移動し
た空気は、紫外線ランプの照射により加温されるため、
上昇気流が生じ、保管庫C内を矢印、22-1,22-2,
22-3の様に動く。この空気の自然循環による動きによ
り、保管庫C内のガス状汚染物質と微粒子は空気清浄化
部Aに順次効果的に移動する。このようにして、保管庫
C内は、迅速かつ簡便に清浄化され、ウェハ保管庫内は
超清浄空気となり、ウェハへの汚染防止が顕著になる。
すなわち、ウェハ保管庫Cに侵入するガス状汚染物質
は、20〜30分以内に上記のごとくして空気清浄化部
Aにて効果的に処理されるので、ウェハキャリヤ21に
収納されたウェハ20の近傍は超清浄空気となり、ウェ
ハ20の汚染は防止される。図12において、実施例
1、3と同一符号は同じ意味を示す。
を図13に示す。図13は、紫外線ランプ13の上に光
電子放出材25を被覆し、対向する光電子放出用の電極
26が、本発明の空間清浄化材8と兼用のものである。
ここで、光電子放出材25はAuの薄膜であり、紫外線
ランプ(殺菌ランプ)からの放射紫外線は、Au薄膜を
60%透過し、空間清浄化材8に照射されている。本例
の空気清浄化部Aは、紫外線ランプ13、本発明の空間
清浄化材8、光電子放出材25、電極26、27が一体
化されたユニットとなっており、コンパクト化されてい
る。ここでの空間清浄化材8は、SUS材料(母材)上
にガス状汚染物質の捕集材としてのTaが蒸着法により
付加され、その上に光触媒材としてのTiO2 が粒状に
付加されている。空間清浄化材8を、光電子放出用の電
極(正)とすることで、空間清浄化材8上の光触媒材の
光触媒作用が促進されることから好ましい。これは、電
極(正)とすることにより、光触媒中の電位こう配が増
大し、フォトキャリヤの再結合が抑制されるためと推定
される(エバラ時報、No.173、p.7〜17、1
996)。
を入れ、本発明の空間清浄化材に紫外線照射を行い、保
管庫に収納したウェハ上の接触角及び該ウェハにCr膜
を成膜し、該膜のウェハとのなじみ(付着力)を測定し
た。また、保管庫内の空気中の非メタン炭化水素濃度、
アンモニア濃度、及び保管庫内のウェハに吸着した炭化
水素の分析を行った。また、比較として空間清浄化材が
ない場合(ブランク)も同様に調べた。 保管庫の大きさ ; 80リットル 光 源 ; 殺菌灯(主波長:254n
m) 空間清浄化材 ; シリコンウェハ表面上に、T
iO2 を粒状に付加したもの。 空間清浄化材の製造; シリコンウェハに、TiO2
の懸だく液をスプレイによってその表面に粒状に付加
し、1000℃で乾燥した。 接触角の測定 ; 水滴接触角法〔(株)協和界
面科学製、CA−DT型〕
N)の変化を示すグラフである。図14において、接触
角は空間清浄化材が有る場合−〇−、無い場合−●−で
示し、また付着力は空間清浄化材が有る場合−△−、無
い場合−▲−で示す。このように、空間清浄化材を付加
した場合は、時間の経過によっても変化がなかった。ま
た、空間清浄化材なしのとき、50時間後にウェハを取
り出し、加熱によりウェハ上に付着した炭化水素を脱離
させ、GC/MS法で測定したところ、フタル酸エステ
ルを検出した。空間清浄化材を設置した場合は検出しな
かった。また、保管庫内の非メタン炭化水素の濃度は、
空間清浄化材有りの場合、1時間、10時間、100時
間、400時間の経過後、いずれも0.1ppm以下で
あった。空間清浄化材無しの場合、1時間、10時間、
100時間、400時間の経過後、いずれも0.9pp
mであった。
材有りの場合、1時間、10時間、100時間、400
時間経過後、いずれも1ppb以下であった。空間清浄
化材無しの場合、1時間、10時間、100時間、40
0時間経過後、いずれも20〜25ppbが検出され
た。また、比較として、空間清浄化材のウェハ上にTi
O2 の付加を行わない場合について、同様に接触角につ
いて調べた。その結果、図14中の−−−□−−−に示
すように経過時間100時間後から接触角が増加した。
光触媒は、前述有機性ガスやアンモニアに共存する他の
ガス状汚染物質の内、ウェハやガラス基板に吸着性の高
いガスも同時に処理される。例えば、クリーンルームに
おいて酸やアルカリ性物質が高濃度で存在する場合、例
えば酸やアルカリ性物質を用いる洗浄工程における発生
NOxやアミン類がクリーンルームに流出している場
合、該ガス状の汚染物質の濃度によっては、上述の接触
角増加に関与する。この場合は、該ガス状の汚染物も光
触媒による作用により同時に処理される。
ることができた。 (1)本発明では、空間清浄化材の構成として、有害ガ
スが付着する製造装置あるいはプロセスで取扱う製品、
半製品、原材料の基材又は基板と、光照射により光触媒
作用を発揮する光触媒とを同一面上に配備したことによ
り、(a)本発明の対象気体や空間において、ガス状汚
染物質はかなり多成分が存在するが、該基材や基板に
は、後方の製造装置あるいはプロセスで問題となる(悪
影響を及ぼす)ガス状汚染物質が選択的に捕集(吸着)
された。即ち、かなりの多成分のガス状物質の内、問題
を引き起こすガス状物質(ガス状汚染物質)のみが捕集
されたので、ガス状汚染物質の効果的な捕集ができた。
(b)(a)より気体中あるいは空間中のガス状汚染物
質は、効果的に該基材又は基板表面に捕集され、次いで
一体化された光触媒により処理された。(c)上記で得
られた気体(雰囲気)を半導体ウェハや液晶ガラスに暴
露しておくと、該基材や基板表面の汚染が防止される。
置)においては、適宜フィルタ方式や光電子を用いる方
式を組合せて用いることにより、(a)ガス状汚染物質
と微粒子(粒子状物質)が同時に除去(制御)された超
清浄空間が創出できた。(b)ガスと粒子の同時制御に
より、適用分野が広がり、これにより実用性が向上し
た。(c)特に、光電子を用いる方式は、本発明の空間
清浄化材で用いる光源、例えば紫外線ランプ(殺菌灯)
が兼用で使えるので、コンパクトな構造となり実用性が
向上した。 (3)前記により、簡易な構成により、簡便に超清浄空
間が創出できた。
置したクリーンルームの全体構成図。
(a)断面図、(b)平面図。
(a)断面図、(b)平面図。
体構成図。
(a)断面図、(b)平面図。
(a)断面図、(b)平面図。
の例を示す全体構成図。
(a)断面図、(b)平面図。
面図。
他の例を示す全体構成図。
図。
示すグラフ。
リーンルーム、6:HEPAフィルター、8:空間清浄
化材、10:H.C、11:NH3 、12:クリーンル
ーム空気、13:紫外線ランプ13、14:除塵用フィ
ルター、15:清浄空気、16:ウェハ製造装置、1
7:ウェハ、18:TiO2 、19:SUS、20:ウ
ェハ、21:ウェハキャリヤ、22:気流、24:微粒
子、25:光電子放出材、26:電極、27:荷電微粒
子捕集材
Claims (3)
- 【請求項1】 同一面上に、光照射により光触媒作用を
発揮する物質と、ガラス、シリコンウェハ、非金属性物
質及び金属性物質のうちの少なくとも一種類の基材又は
これらを組合せた基板とを配備したことを特徴とする空
間清浄化材。 - 【請求項2】 前記光触媒作用を発揮する物質が、Ti
O2 であることを特徴とする請求項1記載の空間清浄化
材。 - 【請求項3】 有害ガスが存在する空間を清浄化する方
法において、該空間に、請求項1又は2記載の空間清浄
化材を設置して光照射し、空間中の有害ガスを除去する
ことを特徴とする空間清浄化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02734397A JP3797635B2 (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 空間清浄化材及びそれを用いた空間清浄化方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH10211419A true JPH10211419A (ja) | 1998-08-11 |
JP3797635B2 JP3797635B2 (ja) | 2006-07-19 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3797635B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002153715A (ja) * | 2000-11-20 | 2002-05-28 | Shimizu Corp | フィルタとこれを用いたクリーンルーム |
US6558639B1 (en) | 1999-06-24 | 2003-05-06 | Fujitsu Limited | Apparatus and method for purifying fluids including contaminants |
US7914594B2 (en) | 2007-07-25 | 2011-03-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Air filtering device and cleaning system of semiconductor manufacturing apparatus with the same |
-
1997
- 1997-01-28 JP JP02734397A patent/JP3797635B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2002153715A (ja) * | 2000-11-20 | 2002-05-28 | Shimizu Corp | フィルタとこれを用いたクリーンルーム |
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---|---|
JP3797635B2 (ja) | 2006-07-19 |
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