JPH06324A

JPH06324A - 基材又は基盤表面の接触角の増加防止方法及び装置

Info

Publication number: JPH06324A
Application number: JP4180538A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 敏昭藤井; Hidetomo Suzuki; 英友鈴木; Tsukuru Suzuki; 作鈴木; Kazuhiko Sakamoto; 和彦坂本
Original assignee: Ebara Research Co Ltd; Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1992-06-16
Filing date: 1992-06-16
Publication date: 1994-01-11
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JP2582706B2

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体製品の生産性を低下させる原因となる
接触角を増加する汚染物質を効果的に除去できる接触角
の増加防止方法を提供する。【構成】基材又は基盤表面の接触角の増加を防止する
方法において、該基材又は基盤と接触する気体を、ガラ
ス及び／又はフッ素樹脂を含有する除去手段により、該
気体中の有害物質を除去して、前記基材又は基盤と接触
させることとしたものであり、また、その装置は該基材
又は基盤と接触する気体を通す、有害物質を除去するた
めのガラス４−１及び／又はフッ素樹脂４−２を充填し
た除去装置４を備えたこととした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基材又は基盤表面の接
触角の増加を防止する方法及び装置に係り、特に半導体
や液晶などの先端産業における原材料、半製品、製品の
基材や基盤表面の接触角の増加防止に関する。本発明の
適用分野の例を以下に示す。（１）半導体工場におけるウエハの接触角増加防止。（２）液晶工場におけるガラス基盤の接触角増加防止。（３）精密機械工場における基盤の接触角増加防止。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術に関して、半導体工場におけ
るクリーンルームの空気清浄を例に説明する。従来のク
リーンルームの空気清浄方法あるいはその装置を大別す
ると、（１）機械的ろ過方法（例えばＨＥＰＡフィルター）（２）静電的に微粒子の捕集を行う高電圧による荷電及
び導電性フィルターによるろ過方式（例えばＨＥＳＡフ
ィルター）であるが、これらの方式は、いずれも微粒子（粒子状物
質）除去を目的としており、炭化水素（Ｈ．Ｃ），ＳＯ
ｘ，ＮＯｘ，ＨＣｌ，ＮＨ₃のような接触角を増加させ
るガス状の汚染物（有害成分）の除去には効果がない欠
点があった。ガス状の汚染物（有害成分）であるＨ．
Ｃ．の除去法としては、燃焼分解法、触媒分解法、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に含有する極低濃度Ｈ．Ｃ．
除去には効果がない。

【０００３】クリーンルームにおいては、自動車排ガス
に起因するような導入空気中の低濃度のＨ．Ｃ．も汚染
質として問題となる。また、クリーンルームにおける作
業で生じた各種の溶剤（例えば、アルコール、ケトン類
等）も汚染質として問題となる。また、Ｈ．Ｃ．以外の
有害成分としては、ＳＯｘ，ＮＯｘ，ＨＣｌ，ＮＨ₃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に基づく方法
などが知られている。しかし、これらの方法も、成分濃
度がクリーンルームへの導入空気に含有するような極低
濃度の場合には効果が少ない。更に、微粒子とガス状汚
染物の中間体であるミストやクラスターのような物質
も、従来のフィルタでは除去できなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】クリーンルームにおけ
る汚染物（粒子状物質及び接触角を増加させるガス状有
害物質）は、半導体製品の生産性（歩留り）を低下させ
る原因、すなわち、ウエハ、半製品、製品の基盤表面へ
の汚染物の沈着による破損となるため、これらの除去が
必要となってきている。即ち、ウエハ、半製品、製品の
基盤が、粒子状物質や接触角を増加させる有害成分に汚
染されると、基盤表面の接触角が増加する。

【０００５】接触角とは、表面の汚染の程度を示すもの
であり、表面のぬれ性を表わす角度で表現され、接触角
が高いと汚染されており、逆に接触角が低いと汚染され
ていない。このため、半導体製品の生産性向上のため、
接触角の増加を防止する方法や装置が要求されている。
そこで、本発明は、上記した問題点に対応するための、
接触角を増加する汚染物質を効果的に除去できる接触角
の増加防止方法及びその装置を提供することを課題とす
る。

【０００６】

【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、基材又は基盤表面の接触角の増加を防
止する方法において、該基材又は基盤と接触する気体
を、ガラス及び／又はフッ素樹脂を含有する除去手段に
より、該気体中の有害物質を除去して、前記基材又は基
盤と接触させることとしたものである。また、本発明で
は、基材又は基盤表面の接触角の増加を防止する装置に
おいて、該基材又は基盤と接触する気体を通す、有害物
質を除去するためのガラス及び／又はフッ素樹脂を充填
した除去装置を備えたこととしたものである。

【０００７】次に、本発明を接触する気体が空気である
場合を例として詳細に説明する。なお、接触する気体は
空気以外に不純物の少ないガスが好ましく、Ｎ₂ガス等
の不活性ガスでもよい。有害成分除去手段に用いる基材
は、空気中に存在する極低濃度の接触角を増加させる有
害成分が高効率に長時間安定して除去できるガラス又は
フッ素樹脂であり、これらは単独で又は、組合せて用い
ることができる。通常、ガラスとフッ素樹脂を組合せて
用いると効果的であることから好ましい。例えば、ガラ
スを繊維状とし、これにフッ素樹脂をバインダとして適
当な形状に成形することで、充填密度の高い有害ガスと
の接触表面積の広い有害成分除去フィルタができる。

【０００８】使用するガラスとしては、酸化物ガラス
系、例えばケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、ホウ酸塩
ガラスが一般的である。この内、ケイ酸塩ガラスの一種
であるホウケイ酸ガラス（主要成分：Ｎ₂Ｏ−Ｂ₂Ｏ₃
−ＳｉＯ₂）が成形が容易で、効果が高く、かつ安価で
あることから好ましい。また、フッ素樹脂としては、四
フッ化樹脂、四−六フッ化樹脂、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、フッ化ビニル樹脂等が使用でき
る。

【０００９】これらの材料の使用形状は、フィルタ状、
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効果が大きいことから好
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。有害成分除去フィ
ルタにおけるガラス及び／又はフッ素樹脂の充填密度
は、使用形状や要求性能などにより決めることができ
る。

【００１０】有害成分除去フィルタによる被処理空気の
処理速度は、通常ＳＶ（空間速度、ｈ^-1）で１００〜１
０万、一般的には数千〜数万で用いる。これら材料の材
質や形状、組合せ、充填密度、処理速度の選択は、本装
置の利用分野、接触角を増加させる有害成分の種類や濃
度、装置規模、構造、効果、再生利用の有無、経済性な
どにより適宜予備試験を行い、決めることができる。

【００１１】

【作用】ガラスあるいはフッ素樹脂による接触角を増加
させる有害成分の除去機構は、例えば空気中の有害成分
が数百種又は数千種以上の成分の混合物と言われている
ことから詳細は不明な点が多いが次のように考えられ
る。接触角の増加は、空気中有害成分の内特に分子量の
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、これらの物質がガラスやフッ素樹脂により効果的に
吸着・捕集されることにより除去される。すなわち、多
種類の空気中の有害成分の内、接触角増加にどの成分が
どの程度関与するか不明な点が多いが、該有害成分除去
フィルタに通すことにより、接触角を増加する成分が除
去された気体が得られる。また、接触角を増加させる有
害成分は基材の種類（例えば、ウエハ、ガラス材等）や
基板上の薄膜の種類やその状態により様々である。

【００１２】接触角の増加原因は、（１）、Ｈ．Ｃ．、
ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＨＣｌ、ＮＨ₃などのようなガス状の
有害成分、（２）、微粒子のような粒子状物質、
（３）、（１）と（２）の中間物質の有害成分（例、ミ
スト、クラスター）、に大別できるが、通常の空気（通
常のクリーンルームにおける環境大気）中の濃度に対す
る影響では、（１）、微粒子のような粒子状物質、
（２）、Ｈ．Ｃ．のようなガス状の有害物質の関与が大
きい。一般に、通常の基材や基盤に介しては、ＳＯｘ、
ＮＯｘ、ＨＣｌ、ＮＨ₃は、夫々単一成分では、通常の
空気中の濃度レベルでは、接触角の増加に対し影響は少
ない。

【００１３】しかし、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＨＣｌ、ＮＨ₃
などの濃度が高い場合や、これら成分が複数共存する場
合、また基材や基盤が敏感な場合や特殊な場合（例え
ば、基材表面に特殊な薄膜を被覆した場合）、通常では
影響しない有害成分や濃度でも影響を受ける場合があ
る。クリーンルームにおいて、Ｈ．Ｃ．、ＳＯｘ、ＮＯ
ｘ、ＨＣｌ、ＮＨ₃のような有害ガスの発生があり、こ
れら成分の気体中の濃度が高い場合、あるいは基材や基
盤が特殊な処理をされ敏感な状態で取扱う場合は、本発
明がすでに提案した紫外線及び／又は放射線を有害ガス
に照射して、有害ガスを微粒子化し、該微粒子を捕集す
る方法（装置）（特願平３−２２，６８６号）を適宜に
組合せて用いることができる。

【００１４】また、このような場合は別の周知の有害ガ
ス除去材例えば活性炭、イオン交換繊維などを適宜組合
せて用いることができる。活性炭は、酸やアルカリなど
を添着したり、適宜の周知の方法により改質したものを
用いることができる。Ｈ．Ｃ．の除去においては、本発
明者がすでに提案した紫外線照射及び／又は放射線照射
によりＨ．Ｃ．を微粒子化して捕集する方法（特願平３
−１０５，０９２号）を併せて用いることができる。ま
た、本発明者が接触角の増加防止のためにすでに提案し
た別の発明（特願平３−３４１，８０２号）を適宜組合
せて用いることもできる。適用分野によっては、本発明
の捕集材（ガラス材及び／又はフッ素樹脂）に、この別
の発明の有害物質捕集材（例、シリカゲル、合成ゼオラ
イト、高分子化合物）を組合せて用いると、有害成分の
捕集性が顕著に向上するので好ましい。

【００１５】なお、本発明においては、除塵フィルタと
有害成分除去フィルタを個別に設置しても良いが、適用
分野、装置の形状・構造、規模、微粒子濃度、効果、経
済性などによっては、除塵フィルタと有害成分除去フィ
ルタを一体化しても良く、適宜に選択することができ
る。一体化して行う場合は、ガラス材で成るＨＥＰＡあ
るいはＵＬＰＡフィルタのような除塵フィルタにフッ素
樹脂を適宜被覆あるいは含浸することにより達成でき
る。個別で用いるか、あるいは一体化して用いるかの判
断は通常次のように行う。

【００１６】微粒子濃度が高い場合は、個別に除塵フィ
ルタを設置する。すなわち、微粒子（粒子状物質）も接
触角増加に影響を及ぼすので個別の除塵フィルタで除去
する。また、接触角の増加を防止する装置で用いる有害
成分除塵フィルタに除塵性がない場合も、上記理由より
個別に除塵フィルタを設置する。微粒子濃度が低い場
合、あるいは微粒子濃度が低く、有害成分除去フィルタ
に除塵性がある場合は個別の除塵フィルタの設置は不用
とすることができる。

【００１７】上記のように、接触角に影響を及ぼす物
質は多岐にわたっていること、また接触角の増加の防
止を行いたい現場の立地条件（環境により存在する物質
の種類や濃度、更にはクリーンルームの条件）が夫々に
異なることから、夫々の現場に好適な方法、即ち、有害
成分除去フィルタの構成や形状や充填密度ＳＶや更に種
々の方法の組合せを利用するクリーンルームについて、
汚染物（微粒子、Ｈ．Ｃ．、他の有害成分）の濃度、種
類、適用装置の種類、構造、規模、要求性能・効率、経
済性などで適宜に予備試験を行い決めることが好まし
い。媒体が空気の場合に限らず、窒素やアルゴンなど他
の気体に不純物として微粒子状やガス状あるいはミスト
状の有害物質が含まれる場合も同様に実施できることは
言うまでもない。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されない。実施例１本発明の基材又は基盤表面の接触角の増加防止方法を、
半導体工場におけるエアーナイフ用の供給空気に適用し
た例を図１に示す。図１において、１はクラス１０，０
００のクリーンルームであり、クリーンルーム１ではク
リーンルーム内空気２が主に除塵フィルタ３及びガラス
材４−１とフッ素樹脂４−２より成る接触角の増加を防
止する装置５にて処理される。該装置後の空気６は、除
塵され、かつ接触角を増加させるガス状有害成分が除去
された清浄化空気となり、ウエハ洗浄におけるエアーナ
イフ装置７へ供給される。

【００１９】クリーンルーム１内の空気２は、外気８を
先ず粗フィルタ９や空気調和器１０で処理を行い、次い
で、ＨＥＰＡフィルタ１１により除塵され、クラス１
０，０００が保持されているが、外気８中の接触角を増
加させる有害成分（例Ｈ．Ｃ．、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＮＨ
₃）は、上記粗フィルタ９、空気調和器１０、ＨＥＰＡ
フィルタ１１では除去できないため、クリーンルーム１
内に導入されてしまう。１２は接触角を増加させる有害
成分が共存する導入空気である。次に接触角の増加を防
止する装置５について詳しく述べる。微粒子と極低濃度
の接触角を増加させる有害成分を含むクリーンルーム１
内の空気２は、先ず、除塵フィルタ３にて微粒子が除去
される。除塵フィルタ３はクラス１０，０００のクリー
ンルームにおける微粒子を効率良く捕集できるものであ
れば何れでも良い。

【００２０】通常、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィル
タが用いられる。本例ではＵＬＰＡフィルタを使用して
いる。除塵後の空気は、次いで有害成分除去フィルタ４
−１、４−２にて極低濃度の有害成分が効率良く除去さ
れる。このようにして、クリーンルーム１中の微量の微
粒子と接触角を増加させる有害成分が接触角の増加を防
止する装置５にて除去され、清浄空気６となりエアーナ
イフ装置７へ供給される。

【００２１】実施例２図１に示した接触角の増加を防止する装置でクリーンル
ームの空気中の微粒子及び有害成分の除去を行った洗浄
化空気にガラス基盤を暴露し、接触角の増加について調
べた。クリーンルーム：クラス１００，０００除塵フィルタ：ＵＬＰＡ有害成分除去フィルタ：繊維状のホウケイ酸ガラスを
四フッ化樹脂でフィルタ状に成形したもの。フィルタ部のＳＶ：１０，０００（ｈ^-1）接触角の測定：接触角計ガラス基盤の前処理：洗剤とアルコールで洗浄後、
Ｏ₃発生下で紫外線照射。

【００２２】結果１５０時間暴露した接触角（θ、度）を図２に示す。図
２において、本発明のものは−〇−で示し、また、比較
として、クリーンルームの空気にそのまま暴露したもの
（−●−）、除塵フィルタのみ通した空気（−□−）、
を示す。尚、用いた接触角計の接触角を検出し得る度数
（検出下限の接触角、θ、度）は、３〜４度であり、本
発明の除塵フィルタと有害成分除去フィルタを同時に用
いたものは、検出限界（↓）を示す。

【００２３】実施例３クラス１，０００のクリーンルームで実施例２と同様に
試験し、接触角の増加について調べた。有害成分除去フィルタ：ガラス素材のＵＬＰＡフィルタ
に四化フッ化樹脂を被覆したもの（除塵フィルタと有害
成分除去フィルタが一体化したもの）。（実施例２において除塵フィルタ３がないもの）結果１５０時間暴露した接触角を図３に示す。図３におい
て、本発明のものは−〇−で示し、また比較としてクリ
ーンルームの空気にそのまま暴露したもの（−●−）を
示す。

【００２４】実施例４実施例２における接触角の増加を防止する装置の前に
「酸性ガス吸着材が充填された吸着材充填部」を設置
し、酸洗浄しているクリーンルームで用い、クリーンル
ーム内空気に暴露したウエハの接触角と該装置出口の清
浄化空気に暴露したウエハの接触角を比較した。クリーンルーム：クラス１００，０００除塵フィルタ：ＵＬＰＡ有害成分除去フィルタ：実施例２と同じ。

【００２５】酸性ガス吸着材の充填部の吸着材：活性
炭（添着炭）及びイオン交換繊維（１：１）フィルタ部のＳＶ：１０，０００（ｈ^-1）吸着材の充填部のＳＶ：１，０００（ｈ^-1）クリーンルームにおける酸処理：硝酸と硫酸を使用クリーンルームにおいて、クリーンルーム空気をウエハ
に暴露した空気中、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＮＨ₃濃度：
１０〜５０ｐｐｍ接触角の測定及びガラス基盤の前処理は実施例と同じ。

【００２６】結果１５０時間暴露した接触角を図４に示す。図４におい
て、本発明のものは−〇−で示し、また比較としてクリ
ーンルームの空気にそのまま暴露したもの（−●−）、
また除塵フィルタ及び有害成分除去フィルタのみのもの
（−■−）を示す。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば以下のような効果を奏す
る。１）接触角の増加を防止するにあたり、気体をガラス及
び／又はフッ素樹脂を含有する除去手段と接触すること
により、気体中の接触角を増加させる有害成分が除去さ
れる。得られた清浄化気体を、半導体や液晶などの先端
産業における基材や基盤上に暴露しておくことで該基材
や基盤の表面汚染が防止でき、その結果該基材や基盤の
接触角が増加しない効果が生じる。

【００２８】２）ガラス及び／又はフッ素樹脂の除去手
段の形状をフィルタ状とすることにより、（１）気体が広い面積のガラス及び／又はフッ素樹脂と
接触するので気体中の接触角を増加させる有害成分が効
率良く除去できる。（２）また、フィルタにより、共存する微粒子（粒子状
物質）も除去されるので、接触角を増加させない気体が
更に効果的に得られる。従って、微粒子が比較的高濃度共存する場合であっても
（２）の清浄気体を、基材や基盤上に暴露しておくこと
で該基材や基盤の表面汚染が防止でき、その該基材や基
盤の接触角が増加しない効果が生じる。

【００２９】３）有害成分が高濃度存在する場合、接触
角の増加を防止するにあたり、本ガラス及び／又はフッ
素樹脂による除去法に該有害成分の任意の除去法（紫外
線照射又は放射線照射、あるいは活性炭やイオン交換繊
維を用いる方法等）を適宜組合せることにより、ＨＣ、
ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＨＣｌ、ＮＨ₃などに対し、真に接触
角を増加させる有害成分、濃度に対応した（現場に対応
した）好適な除去を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接触角の増加防止方法を適用した説明
図。

【図２】実施例２の結果を示すグラフ。

【図３】実施例３の結果を示すグラフ。

【図４】実施例４の結果を示すグラフ。

【符号の説明】

１：クリーンルーム、２：ルーム内空気、３：除塵フィ
ルタ、４−１：ガラスフィルタ、４−２：フッ素樹脂フ
ィルタ、５：接触角増加防止装置、６：浄化空気、７：
エアーナイフ装置、８：外気、９：粗フィルタ、１０：
空気調和器、１１：ＨＥＰＡフィルタ、１２：除塵空気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木作神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号株式会社荏原総合研究所内 (72)発明者坂本和彦埼玉県浦和市南元宿２−４−１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材又は基盤表面の接触角の増加を防止
する方法において、該基材又は基盤と接触する気体を、
ガラス及び／又はフッ素樹脂を含有する除去手段によ
り、該気体中の有害物質を除去して、前記基材又は基盤
と接触させることを特徴とする接触角の増加防止方法。
【請求項２】前記ガラス及び／又はフッ素樹脂を含有
する除去手段が、フィルタ状であることを特徴とする請
求項１記載の接触角の増加防止方法。
【請求項３】基材又は基盤表面の接触角の増加を防止
する装置において、該基材又は基盤と接触する気体を通
す、有害物質を除去するためのガラス及び／又はフッ素
樹脂を充填した除去装置を備えたことを特徴とする接触
角の増加防止装置。