JPH0757981A

JPH0757981A - 基材又は基板表面の汚染防止方法と装置

Info

Publication number: JPH0757981A
Application number: JP22277593A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 敏昭藤井
Original assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1993-08-17
Filing date: 1993-08-17
Publication date: 1995-03-03
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JP2863419B2

Abstract

(57)【要約】【目的】微粒子及び炭化水素を効果的に除去し、基材
又は基板表面の汚染を防止する方法を提供する。【構成】基材又は基板表面の汚染を防止する方法にお
いて、基材又は基板と接触する少なくとも炭化水素を含
む気体２を、除塵手段６と光触媒４上への光照射５によ
る炭化水素の分解手段とにより浄化し、前記気体中の微
粒子濃度をクラス１０以下、非メタン炭化水素濃度を
０．２ppm 以下となした後８、前記気体を基材又は基板
表面９に暴露することとしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空間中の基材又は基板
表面の汚染を防止する方法及び装置に係り、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防止に関する。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。

【０００２】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。

【０００３】

【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。
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（Ｈ．Ｃ）などのガス状物質が汚染
物質として問題となる。特にＨ．Ｃはガス状有害成分と
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。

【０００４】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、汚染物質
の除去が必要である。微粒子とガス状物質はともに基板
表面の接触角を増大させるが、特に通常のクリーンルー
ム内ではＨ．Ｃが接触角を増大させる傾向が高い。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。

【０００５】従来のクリーンルームの空気浄化方法ある
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（Ｈ．Ｃ）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。一方、ガス状の汚染物質であるＨ．Ｃ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Ｈ．Ｃの除去には効果が
ない。

【０００６】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（特願平３−３４１８０２号、特願
平４−１８０５３８号）。これらの方法及び装置では、
Ｈ．Ｃの除去に吸着材や吸収材を用いているので、廃棄
物がでるという問題があった。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、半導体製
品の生産性を向上させるためには粒子状物質及び接触角
を増大させるＨ．Ｃを効果的に除去する必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、クリーンルームへの導入空気中に含有する微粒子や
基材及び基板表面の接触角を増大させるＨ．Ｃを効果的
に除去あるいは接触角増加に関与しないＨ．Ｃへ変換す
ることを可能にする方法及び装置を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、基材又は基板表面の汚染を防止する方法
において、基材又は基板と接触する少なくとも炭化水素
を含む気体を、除塵手段と光触媒上への光照射による炭
化水素の分解手段とにより浄化し、前記気体中の微粒子
濃度をクラス１０以下、非メタン炭化水素濃度を０．２
ppm 以下となした後、前記気体を基材又は基板表面に暴
露することとしたものである。また、本発明では、基材
又は基板表面の汚染を防止する装置において、基材又は
基板と接触する気体を通す、微粒子をクラス１０以下と
なるまで除去するための除塵手段と、非メタン炭化水素
を０．２ppm 以下となるまで除去するための光触媒上へ
の光照射による炭化水素の分解手段とを有することとし
たものである。

【０００９】以下、本発明を、基材又は基板表面に接触
する気体が空気である場合を例にとり、詳細に説明す
る。本発明における除塵手段は、空気中の微粒子を低濃
度まで除去できるものであればどのようなものでもよ
く、周知の手段を適宜用いることができる。通常、微粒
子を低濃度まで効率良く捕集する周知の除塵フィルタ、
あるいは本発明者が既に提案した光電子を用いる微粒子
の荷電・捕集（例、特公平３−５８５９号、特開平１−
２６２９５４号、特開平４−１７１０６１号各公報）が
用いられる。

【００１０】フィルタを用いる方式では、一般に、ＨＥ
ＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ、静電フィルタが簡易
でかつ効果的であることから好ましい。通常、これらの
フィルタの１種類又は複数種類を適宜に組み合わせて用
いる。次に光電子を用いる方式を説明する。この方式は
光電子放出材に紫外線照射を行い、光電子を発生させ、
該光電子により微粒子を荷電して、荷電微粒子を捕集材
を用いて捕集することにより微粒子を除去するものであ
る。

【００１１】この方式の構成について夫々説明する。光
電子放出材は、紫外線照射により光電子を放出するもの
であれば何れでも良く、光電的な仕事関数が小さなもの
程好ましい、効果や経済性の面から、Ｂａ，Ｓｒ，Ｃ
ａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｔｈ，Ｐｒ，Ｂｅ，
Ｚｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｄ，Ｐ
ｂ，Ａｌ，Ｃ，Ｍｇ，Ａｕ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｓｉ，
Ｔｉ，Ｔａ，Ｕ，Ｂ，Ｂｕ，Ｓｎ，Ｐ，Ｗのいずれか又
はこれらの化合物又は合金又は混合物が好ましく、これ
らは単独で又は２種以上を複合して用いることができ
る。複合材としては、アマルガムの如く物理的な複合材
も用いうる。

【００１２】例えば、化合物としては酸化物、ほう化
物、炭化物があり、酸化物にはＢａＯ，ＳｒＯ，Ｃａ
Ｏ，Ｙ₂Ｏ₅，Ｇｄ₂Ｏ₃，Ｎｄ₂Ｏ₃，ＴｈＯ₂，Ｚ
ｒＯ₂，Ｆｅ₂Ｏ₃，ＺｎＯ，ＣｕＯ，Ａｇ₂Ｏ，Ｌａ
₂Ｏ₃，ＰｔＯ，ＰｂＯ，Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，Ｉｎ₂
Ｏ₃，ＢｉＯ，ＮｂＯ，ＢｅＯなどがあり、またほう化
物には、ＹＢ₆，ＧｄＢ₆，ＬａＢ₅，ＮｄＢ₆，Ｃｅ
Ｂ₆，ＢｕＢ₆，ＰｒＢ₆，ＺｒＢ₂などがあり、さら
に炭化物としてはＵＣ，ＺｒＣ，ＴａＣ，ＴｉＣ，Ｎｂ
Ｃ，ＷＣなどがある。

【００１３】また、合金としては黄銅、青銅、リン青
銅、ＡｇとＭｇとの合金（Ｍｇが２〜２０wt％）、Ｃｕ
とＢｅとの合金（Ｂｅが１〜１０wt％）及びＢａとＡｌ
との合金を用いることができ、上記ＡｇとＭｇとの合
金、ＣｕとＢｅとの合金及びＢａとＡｌとの合金が好ま
しい。酸化物は金属表面のみを空気中で加熱したり、或
いは薬品で酸化することによっても得ることができる。
さらに他の方法としては使用前に加熱し、表面に酸化層
を形成して長期にわたって安定な酸化層を得ることもで
きる。この例としてはＭｇとＡｇとの合金を水蒸気中で
３００〜４００℃の温度の条件下でその表面に酸化膜を
形成させることができ、この酸化薄膜は長期間にわたっ
て安定なものである。

【００１４】また、本発明者が、すでに提案したように
光電子放出材を多重構造としたものも好適に使用できる
（特願平１−１５５８５７号公報）。また、適宜の母材
上に薄膜状に光電子を放出し得る物質を付加し、使用す
ることもできる（特願平２−２７８１２３号）。この例
として、紫外線透過性物質（母材）としての石英ガラス
上に光電子を放出し得る物質として、Ａｕを薄膜状に付
加したものがある（特願平２−２９５４２３号）。光電
子放出材を母材に付加して使用する場合は本発明者がす
でに提案しているように、導電性物質の付加を併せて行
い用いることができる。（特願平３−２５８７１８
号）。

【００１５】これらの材料の使用形状は、棒状、線状、
格子状、板状、プリーツ状、曲面状、円筒状、金網状等
の形状が使用でき紫外線の照射面積の大きな形状のもの
が良く、装置によっては清浄化空間部（後述）に存在す
る微粒子が微粒子捕集装置（後述）に迅速に移動できる
ものが好ましい。微粒子捕集装置のタイプによっては、
紫外線源例えば紫外線ランプの表面及び／又はその近傍
に薄膜状に光電子放出材を配して（被覆して）、一体化
したものを用いてもよい。（特願平３−２２６８５
号）。使用形状は、後述のごとくストッカの規模や微粒
子捕集装置のタイプにより適宜に決めることができる。

【００１６】光電子放出材からの光電子放出のための照
射源は、照射により光電子を放出するものであればいず
れでも良い。本例で述べた紫外線の他に電磁波、レー
ザ、放射線が適宜に適用分野、装置規模、形状、効果等
で選択し、使用できる。この内、効果、操作性の面で、
紫外線が通常好ましい。紫外線の種類は、その照射によ
り光電子放出材が光電子を放出しうるものであれば何れ
でも良く、適用分野によっては、殺菌（滅菌）作用を併
せてもつものが好ましい。紫外線の種類は、適用分野、
作業内容、用途、経済性などにより適宜決めることがで
きる。例えば、バイオロジカル分野においては、殺菌作
用、効率の面から遠紫外線を併用するのが好ましい。

【００１７】該紫外線源としては、紫外線を発するもの
であれば何れも使用でき、適用分野、装置の形状、構
造、効果、経済性等により適宜選択し用いることができ
る。例えば、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できる。バイオロジカル分
野では、殺菌（滅菌）波長２５４nmを有する紫外線を用
いると、殺菌（滅菌）効果が併用でき好ましい。次に、
光電子放出材及び電場用電極の位置や形状について述べ
る。光電子放出材及び／又は電極は、微粒子の存在する
空間の適宜の位置の空間の１部分に、電極と光電子放出
材の間に電場が形成できるように設置され、光電子放出
材（−）と電極（＋）間に電場（電界）を形成する。該
電場により光電子放出材から光電子が効率よく放出され
る。

【００１８】光電子放出材及び電極の位置や形状は、装
置の規模や微粒子捕集装置のタイプなどにより適宜に選
択でき、電場のための印加電圧が低くできて光電子放出
材からの光電子が空間中で微粒子に効果的に荷電を与え
荷電微粒子が効果的に捕集できれば何れでもよい。微粒
子捕集装置のタイプによっては、紫外線源、例えば紫外
線ランプを光電子放出材及び電極が囲む形状のものを適
宜に用いることができる。（特願平３−２６１２８９
号）。これらの形状は、利用分野、装置規模、形状、効
果、経済性等を考慮して、適宜予備試験等により決める
ことができる。

【００１９】また、荷電微粒子の捕集材（集じん材）
は、荷電微粒子が捕集できるものであればいずれでも使
用できる。通常の荷電装置における集じん板、集じん電
極等各種電極材や静電フィルター方式が一般的である
が、スチールウール電極、タングステンウール電極のよ
うな捕集部自体が電極を構成するウール状構造のものも
有効である。エレクトレック材も好適に使用できる。上
述荷電微粒子捕集材の内、集じん板や集じん電極あるい
はスチールウール電極、タングステンウール電極のよう
なウール状電極材等の各種電極材は、電場用電極と、荷
電微粒子の捕集を兼ねてできるので好ましい。

【００２０】本発明に用いる電場電圧は、０．１Ｖ／cm
〜２kV／cmである。好適な電場の強さは、利用分野、条
件、装置形状、規模、効果、経済性等で適宜予備試験や
検討を行い決めることが出来る。微粒子の除去によっ
て、微粒子濃度をクラス１０００（１０００個／ft³）
以下、好ましくはクラス１０以下とする。ここで、クラ
スと微粒子濃度の単位であり、１ft³中の微粒子の個数
を表す。

【００２１】次に、本発明で用いる光触媒上への光照射
による炭化水素の分解手段について説明する。非メタン
炭化水素（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Ｈ．Ｃ成分を分解処理する光触媒を用い
る。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）や基材上の薄膜の種類・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０．２pp
m 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、本発明に到ったものである。

【００２２】次に光触媒について説明する。光触媒材
は、光照射により励起され、接触角増加に関与する非メ
タン炭化水素を分解す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、Ｓ
ｅ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｇ
ａ，Ｉｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃ，Ｃｄ，Ｓ，Ｔｅ，Ｎ
ｉ，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。

【００２３】例えば、元素としてはＳｉ，Ｇｅ，Ｓｅ、
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，Ｃｕ₂Ｓ，ＷＳ₂、酸化物としては
ＴｉＯ₂，Ｂｉ₂Ｏ₃，ＣｕＯ，Ｃｕ₂Ｏ，ＺｎＯ，Ｍ
ｏＯ₃，ＩｎＯ₃，Ａｇ₂Ｏ，ＰｂＯ，ＳｒＴｉＯ₃，
ＢａＴｉＯ₃，Ｃｏ₃Ｏ₄，Ｆｅ₂Ｏ₃，ＮｉＯ等があ
る。

【００２４】光触媒材の設置形状や位置は、気流中への
固定化、壁面への固定化があり、気流中に浮遊させて用
いることも出来る。光触媒材の固定化は、光触媒材をガ
ラスあるいはガス状物質の表面へコーティングしたり光
触媒材を板状、綿状、網状、膜あるいは繊維状等の適宜
の材料にコーティングしたり、あるいは包み、又は挟み
込んで固定して用いてもよい。例として、ゾルゲル法に
よるガラス繊維布への二酸化チタンのコーティングがあ
る。光触媒は、粉体状のままで用いることが出来るが、
焼結、蒸着、スパッタリング等の周知の方法で適宜の形
状にして用いることも出来る。

【００２５】これらは、装置の規模や形状、種類、光源
の種類や形状、光触媒の種類、希望する効果、経済性等
により適宜選択することが出来る。また、光触媒作用の
向上のために、上記光触媒材にＰｔ，Ａｇ，Ｐｄ，ＫＯ
Ｈ，ＲｕＯ₂，Ｃｏ₃Ｏ₄の様な物質を加えて使用する
ことも出来る。光照射のための光源としては、光触媒材
が吸収する波長を発するものであれば何れでも良く、可
視及び／又は紫外領域の光が効果的であり、紫外線ラン
プや太陽光を適宜用いることが出来る。通常、紫外線ラ
ンプが処理速度が早いこと等から好ましい。

【００２６】除塵手段として光電子を用いる場合の紫外
線の種類は、光触媒材に吸収される波長と用いる光電子
放出材の光電しきい値以上のエネルギを有する波長を持
つものが良く、光触媒材、光電子放出材の種類により定
まる光吸収領域の波長を放出するランプを選べば良い。
例えば光触媒材としてＴｉＯ₂を用いる場合は、光吸収
が近紫外部にあるため近紫外部の波長の光を放出するラ
ンプを使用する。光源は、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１種又は２種以上
を用いる。

【００２７】

【作用】基材又は基板表面を汚染し、接触角を増大させ
る原因となる物質は、（１）ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＨＣｌ、
ＮＨ₃のような有害ガス、（２）微粒子、（３）Ｈ．
Ｃ、に大別できて、本発明者が検討した結果、通常の空
気中（通常のクリーンルームにおける環境大気中）や半
導体製造工場や液晶製造工場などのクリーンルームで使
用されるＮ₂中では、接触角に対して、微粒子とＨ．Ｃ
の影響が大きい。すなわち、一般にＳＯｘ、ＮＯｘ、Ｈ
Ｃｌ、ＮＨ₃は、通常の空気中の濃度レベルでは接触角
の増大に対して影響が少ない。従って除塵とＨ．Ｃの除
去によって効果が得られる。特に、Ｈ．Ｃは非メタン炭
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がある。

【００２８】空気中のＨ．Ｃ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Ｈ．Ｃ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。そのため、光触媒による接
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。接触角の増大は、Ｈ．
Ｃ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、これらが光触媒の作用によ
って効果的に分解されるものと考えられる。

【００２９】すなわち、光触媒により、分子量の大きい
物質や活性の高い物質が効果的にＨ．Ｃ種類によって分
子量の小さいＨ．Ｃや二酸化炭素及び水に分解される。
分子量の小さいＨ．Ｃや二酸化炭素及び水は、接触角増
加に関与しないので、このような空気を基材又は基板表
面に暴露しておくと、該基材又は基板表面の接触角増加
防止の効果をもたらす。

【００３０】一方、ＳＯｘ等有害ガスがクリーンルーム
内又はその周辺で発生してこれらの濃度が高い場合はこ
れらガス成分の影響を受けるし、これらの濃度が通常で
は影響しない程度に低い場合であっても、基材や基板が
敏感な場合や表面が特殊な状態になっている場合（例え
ば基板表面に特殊な薄膜を被覆した場合）には影響を受
ける可能性がある。このような場合、本発明者がすでに
提案した、紫外線及び／又は放射線を有害ガスに照射し
てガスを微粒子化し、この微粒子を捕集する方法（装
置）（特願平３−２２６８６号）を適宜組み合わせて用
いるのが好ましい。またこのような場合、別の周知の有
害ガス除去材、例えば活性炭、イオン交換樹脂などを適
宜組み合わせて用いてもよい。活性炭は、酸やアルカリ
などを添着したり、周知の方法によって適宜改質したも
のを用いることができる。

【００３１】さらに、Ｈ．Ｃを除去する目的に対して
も、本発明者がすでに提案した、紫外線及び／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３−１０５０９２号）、吸着材や吸収材を用いて捕集
する方法（特願平３−３４１８０２号、特願平４−１８
０５３８号、ＰＣＴ／ＪＰ９２／０１５７９）を利用分
野、装置種類、規模、処理空気中のＨ．Ｃの濃度、共存
成分、要求性能などにより適宜に組み合わせて利用する
ことができる。

【００３２】

【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１００００のクリーンルームであ
り、空気２が、粗フィルタ３、接触角を増大させるＨ．
Ｃを分解する光触媒４、光触媒に紫外線照射を行う紫外
線ランプ５及び除塵フィルタ６よりなる汚染防止装置７
によって、クリーンルーム１内で処理される。空気２は
装置７を通過した後には、除塵されてかつＨ．Ｃ成分が
分解された清浄な空気８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９へ供給される。

【００３３】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１０は、まず粗フィルタ１１と
空気調和器１２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１３によって除塵さ
れて、極低濃度のＨ．Ｃが共存するクラス１００００の
濃度の空気１４となる。すなわち、主に自動車から発生
する極低濃度のＨ．Ｃは粗フィルタ１１、空気調和器１
２、及びＨＥＰＡフィルタ１３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１４及び
２中のＨ．Ｃの濃度は非メタンＨ．Ｃで０．５〜０．８
ppm である。

【００３４】空気２は、先ず粗フィルタ３により除塵さ
れる。このフィルタは、クリーンルーム内１で発塵があ
った場合、該塵（粒子状物質）により光触媒が物理的に
汚染され性能劣化することを防ぐために設置されてい
る。次いで、該Ｈ．Ｃを含む空気は光触媒（二酸化チタ
ンをガラス繊維上にコーティングしたもの）４と紫外線
ランプ（高圧ランプ）５によって構成されるＨ．Ｃ分解
部に導入され、ここでＨ．Ｃが非メタンＨ．Ｃを指標と
して０．２ppm 以下、好ましくは０．１ppm 以下にまで
分解される。

【００３５】これににより、接触角増加に関与する分子
量の大きいＨ．Ｃ及び活性なＨ．ＣはＨ．Ｃの種類によ
って接触角が増加しない分子量の小さいＨ．Ｃもしくは
二酸化炭素や水に分解される。除塵フィルタ６は、クリ
ーンルーム内のクラス１００００の濃度の微粒子及び緊
急時にＨ．Ｃ分解部もしくはその周辺からの流出微粒子
を効率良く捕集するものであり（除塵部）、ＵＬＰＡフ
ィルタを用いている。ＵＬＰＡフィルタにより微粒子が
クラス１０以下まで除去される。光触媒によるＨ．Ｃ分
解部とフィルタによる除塵部の位置は、本例ではＨ．Ｃ
分解部が前方、除塵部が後方であるが何ら限定されるも
のでなく、基材又は基板表面への暴露気体中微粒子濃度
がクラス１０以下、非メタン炭化水素濃度が０．２ppm
以下となすものであればどの様な位置や構成でも良い。

【００３６】実施例２クラス１００００のクリーンルームの半導体工場におけ
るウエハ保管庫（ウエハ収納ストッカ）の空気清浄を、
図２に示した本発明の基本構成図を用いて説明する。ウ
エハ保管庫２１の空気清浄として、先ず微粒子除去を説
明する。微粒子除去は、ウエハ保管庫２１の片側に設置
された紫外線ランプ２２、紫外線の反射面２３、光電子
放出材２４、電場設置のための電極２５及び荷電微粒子
の捕集材２５（微粒子捕集装置）にて実施される。な
お、本構成では、電極が捕集材を兼用して実施される。

【００３７】すなわち、ウエハ保管庫２１中の微粒子
（微粒子状物質）２６は、紫外線ランプ（殺菌ランプ）
からの紫外線が照射された光電子放出材２４から放出さ
れる光電子２７により荷電され、荷電微粒子２８とな
り、該荷電微粒子２８は荷電微粒子の捕集材２５に捕集
され（微粒子捕集装置Ｂ）、ウエハの存在する被処理空
間部（清浄化空間部、Ａ）は高清浄化される。３２ａ，
３２ｂ，３２ｃは、保管庫内の空気の流れを示す。すな
わち微粒子の荷電・捕集部（Ｂ）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２１内を矢印、３２ａ，３２ｂ，３２ｃの様に
動く。この空気の動きにより、保管庫内の微粒子２６
は、微粒子の荷電・捕集装置Ｂに効果的に移動するた
め、保管庫２１内は迅速に清浄化される。

【００３８】ここで、遮光材２９は被処理空間部Ａと微
粒子捕集部Ｂの間に設置されており、紫外線ランプ２２
からの紫外線がウエハキャリヤ３０中のウエハ３１に直
接照射されるのを防いでいる。ここでの光電子放出材２
４は、ガラス材表面にＡｕを薄膜状に付加したものであ
り、このような構成の光電子放出材については、本発明
者の別の発明がある（特願平２−２９５４２３号）。こ
のようにして、ウエハ保管庫２１中の微粒子（粒子状物
質）２６は捕集・除去される。

【００３９】上記において、光電子放出材への紫外線の
照射は、曲面状の反射面２３を用い、紫外線ランプ２２
から紫外線を板状の光電子放出材２４に効率よく照射し
ている。電極２５は、光電子放出材２４からの光電子放
出を電場で行うために設置している。すなわち、光電子
放出材２４と電極２５の間に電場を形成している（光電
子放出部）。微粒子の荷電は、電場において光電子放出
材２４に紫外線照射することにより発生する光電子２７
により効率よく実施される。ここでの電場の電圧は、５
０Ｖ／cmである。また、荷電粒子の捕集は、電極２５を
用いて行っている。電極材は金網状のＣｕ−Ｚｎ材を金
メッキして用い、光電子放出材より１cmの位置（全長Ａ
＋Ｂの距離１に対し０．０３の位置）に設置している。

【００４０】次に、Ｈ．Ｃ除去について説明する。Ｈ．
Ｃ除去は、紫外線ランプ（殺菌ランプ）２２の照射を受
けた光触媒（二酸化チタンをガラス繊維上にコーティン
グしたもの）３３にて実施される。ウエハ保管庫２１に
は、保管庫２１の開閉により保管庫２１が設置されたク
ラス１００００のクリーンルーム内空気が入る。この空
気には、Ｈ．Ｃが非メタン炭化水素として０．８〜１．
５ppm 含有する。該Ｈ．Ｃを含む空気は、空気の流れ３
３ａ，３３ｂ，３３ｃにより光触媒３３に接触し、分子
量の大きいＨ．Ｃ及び活性なＨ．Ｃが効果的にＨ．Ｃの
種類によって活性が低い分子量の小さいＨ．Ｃ、もしく
は二酸化炭素や水に分解される。Ｈ．Ｃは、非メタン炭
化水素を指標として、０．１ppm 以下となるまで分解さ
れる。

【００４１】以上のようにして、微粒子除去（除塵）と
Ｈ．Ｃの分解により、清浄化空間部Ａは清浄化され保管
庫内は超清浄空気となる。これにより、該超清浄空気を
ウエハ表面に暴露しておくことにより、ウエハ表面の汚
染は防止される。この結果、ウエハ上の接触角の増加が
防止される。上述の本発明者がすでに提案した方法（装
置）と本発明の方法との組み合わせや、Ｈ．Ｃ以外の有
害ガスを除去する材料の使用や組み合わせは、適宜選択
して用いることができる。また、除塵フィルタや光触媒
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、Ｈ．Ｃ、その他の有害ガス）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。

【００４２】本実施例では媒体が空気の場合について説
明したが、窒素やアルゴンなど他の気体中に微粒子やガ
ス状有害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。

【００４３】実施例３図１に示した装置によって、クリーンルーム内の空気か
ら微粒子除去とＨ．Ｃの分解を行った。これによって得
られた清浄化空気にガラス基板を暴露し、接触角を測定
した。また汚染防止装置の出口で微粒子濃度と非メタン
Ｈ．Ｃの濃度を測定した。また図１に示した装置から紫
外線ランプ及び光触媒を外したもの（すなわち除塵フィ
ルタのみ使用）、除塵フィルタを外したもの（すなわち
光触媒のみ使用）についても同様の測定を行い、さらに
クリーンルーム内の処理前の空気にガラス基板を暴露し
た場合についても同様の測定を行った。

【００４４】試験条件処理前のクリーンルーム内での微粒子濃度：クラス１
００００処理前のクリーンルーム内での非メタンＨ．Ｃの濃度：
０．８〜１．０ppm 除塵フィルタ：ＵＬＰＡ（日本ポール（株）製、ガス
クリーンフィルタＳＧＬＦ６１０１）光触媒：二酸化チタンをガラス繊維上にコーティング
したもので、ゾルゲル法で製造。光源：高圧ランプ接触角測定器：協和界面科学（株）製、ＣＡ−Ｄ型接
触角計ガラス基板の前処理：洗剤とアルコールで洗浄後、Ｏ
₃発生下で紫外線照射

【００４５】結果空気へのガラス基板の暴露時間と測定された接触角θと
の関係を図３に示す。図３において、本発明のものＡ
（粗フィルタ，光触媒，除塵フィルタを使用）は−○−
で示す。比較として、本発明のもの（Ａ）から、紫外線
ランプ及び光触媒を外したもの（Ｂ）を−□−、除塵フ
ィルタのみを外したもの（Ｃ）を−△−、またクリーン
ルーム内の処理前の空気に暴露したもの（Ｄ）を−●−
で示す。用いた接触角計の接触角を検出し得る度数（接
触角の検出下限）は３〜４度であり、粗フィルタ、光触
媒、除塵フィルタを同時使用した本発明の場合、初期に
おいて検出限界（↓）を示した。装置の出口での微粒子
濃度はクラス１０以下（測定器：光散乱式パーティクル
カウンター）で、非メタンＨ．Ｃの濃度は０．１ppm 以
下（測定器：ガスクロマトグラフ）であった。

【００４６】実施例４図２に示した構成の保管庫に下記試料ガスを入れ、電場
用電圧の印加及び紫外線照射を行い、微粒子測定器（パ
ーティクルカウンター）を用い、保管庫内の微粒子濃度
及び接触角測定器を用いて保管庫内に収納したウエハ上
の接触角を調べた。また、保管庫内の非メタン炭化水素
濃度を測定した。また、比較として紫外線ランプ点灯及
び電場用電圧の印加を行わない場合も同様に行った。

【００４７】試験条件保管庫大きさ；３０リットル光電子放出材；石英ガラスに薄膜状にＡｕを付加した
もの電極材；金網状Ｃｕ−Ｚｎを光電子放出材から１cmの
位置（光電子放出材と対向する壁面までの全長距離１対
し０．０３の位置）に設置荷電微粒子捕集材；電極材で兼用紫外線ランプ；殺菌灯電場電圧；５０Ｖ／cm 試料ガス（入口ガス）；媒体ガス・・・空気濃度（クラス）・・・１０，０００（クラス；１ft³中
の０．１μｍ以上の微粒子の個数）

【００４８】照射時間；３０分，１時間，１６時間処理前のクリーンルーム内での微粒子濃度：クラス１
００００処理前のクリーンルーム内での非メタンＨ．Ｃの濃度：
０．８〜１．０ppm 除塵フィルタ：ＵＬＰＡ（日本ポール（株）製、ガス
クリーンフィルタＳＧＬＦ６１０１）光触媒：二酸化チタンをガラス繊維上にコーティング
したもので、ゾルゲル法で製造。光源：高圧ランプ接触角測定器：協和界面科学（株）製、ＣＡ−Ｄ型接
触角計ウエハ；５インチウエハを１cm×８cmに切断し、保管
庫内に設置。ウエハの前処理；洗剤とアルコールで洗浄後、Ｏ₃発
生下で紫外線照射

【００４９】結果０．１μｍ以上の微粒子濃度を測定器で測定した。結果
をft³中の微粒子の個数（クラス）で表１に示す。

【表１】

【００５０】ウエハ上の接触角を表２に示す。

【表２】

【００５１】比較として、光触媒の点灯及び電圧の印加
を行なわない場合の保管庫内の微粒子濃度及びウエハ上
接触角を表３に示す。

【表３】用いた接触角計の接触角を検出し得る度数（接触角の検
出下限）は３〜４度である。また、保管庫内の非メタン
Ｈ．Ｃの濃度は０．１ppm 以下（測定器：ガスクロマト
グラフ）であった。

【００５２】

【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）除塵手段と光触媒によるＨ．Ｃ分解手段を設けた
ことにより、光触媒により、通常の空気や気体等に存在する極低
濃度レベルのＨ．Ｃが分子量の小さいＨ．Ｃ及び／又は
二酸化炭素、水に変換された。上記（１）に除塵を加えることにより、接触角の増
加が防止される気体あるいは雰囲気（環境）が得られ
た。上記（２）で得られた気体（あるいは雰囲気）を半
導体ウエハや液晶ガラスなどの基材や基板（原料，半製
品，製品）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。光触媒材はＨ．Ｃの吸着材や吸収材に比べて長時間
安定した性能を維持するので、実用性が向上した。

【００５３】（２）除塵手段として本発明者がすでに提
案した光電子を用いる場合においては、光源が共通して
使用できること、光電子を用いる除塵装置と一体化が容
易にできることなどから、適用分野が広がり実用性が向
上した。（３）被処理気体中での炭化水素以外のＮＯｘ、ＳＯｘ
などのガス状有害成分の濃度が高い場合、これらの有害
成分の除去法（例えば本発明者がすでに提案した方法）
を適宜選択し、それを本発明に係る炭化水素の除去法を
組合せることにより、本発明の利用分野が広がり、汚染
が一層効果的に防止された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚染防止装置を設置したクリーンルー
ムの概略構成図。

【図２】本発明の汚染防止装置を設置したウエハ保管庫
の概略構成図。

【図３】暴露時間と接触角との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１：クリーンルーム、２、１４：空気、３：粗フィル
タ、４、３３：光触媒、５、２２：紫外線ランプ、６：
除塵フィルタ、７：汚染防止装置、８：清浄空気、９：
エアーナイフ装置、１０：外気、１１：粗フィルタ、１
２：空気調和機、１３：ＨＥＰＡフィルタ、２１：ウエ
ハ保管庫、２３：反射面、２４：光電子放出材、２５：
電極、２６：微粒子、２７：光電子、２８：荷電微粒
子、２９：遮光板、３０：ウエハキャリヤ、３１：ウエ
ハ、３２：空気の流れ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材又は基板表面の汚染を防止する方法
において、基材又は基板と接触する少なくとも炭化水素
を含む気体を、除塵手段と光触媒上への光照射による炭
化水素の分解手段とにより浄化し、前記気体中の微粒子
濃度をクラス１０以下、非メタン炭化水素濃度を０．２
ppm 以下となした後、前記気体を基材又は基板表面に暴
露することを特徴とする基材又は基板表面の汚染防止方
法。
【請求項２】基材又は基板表面の汚染を防止する装置
において、基材又は基板と接触する気体を通す、微粒子
をクラス１０以下となるまで除去するための除塵手段
と、非メタン炭化水素濃度を０．２ppm 以下となるまで
除去するための光触媒上への光照射による炭化水素の分
解手段とを有することを特徴とする基材又は基板表面の
汚染防止装置。