JPH0889746A

JPH0889746A - 気体の清浄方法及び装置

Info

Publication number: JPH0889746A
Application number: JP6257300A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 敏昭藤井
Original assignee: Ebara Research Co Ltd
Current assignee: Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1996-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】接触角の増加防止に効果がある超清浄な密閉
空間を得る空気の清浄方法及び装置を提供する。【構成】基材又は基板表面の接触角の増加を防止する
気体の清浄装置において、密閉空間内に、気体中の有害
成分１０を除去するための、活性炭、珪藻土、シリカゲ
ル２、合成ゼオライト、高分子化合物、ガラス材又はフ
ッ素樹脂から選ばれた少なくとも１種類の吸着材を用い
た有害ガス除去部Ａと、該気体中の微粒子１１を除去す
るための、紫外線源４及び／又は放射線源と該線源から
の照射により光電子を放出する光電子放出材５と電場用
電極６及び荷電微粒子捕集材７を有する微粒子除去部Ｂ
と、該密閉空間内に気体循環流を発生させる発熱源１２
とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体の清浄化に係り、
特に、密閉空間中で接触角の増加防止に効果がある気体
の清浄方法及び装置に関する。本発明が適用できる分野
の例を次に示す。（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。本発明の気体の清浄方法及び装置は、貴重品の保管庫
（ストッカ）、ウエハ保管庫、液晶保管庫、クリーンボ
ックスなどのクリーンな空間における空気や窒素ガスそ
の他の気体の処理等に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術に関して、半導体工業におけ
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）（３）光電子により微粒子を荷電させ、該微粒子を捕集
・除去する方式（特公平３−５８５９号、特開平４−１
７１０６１号各公報）がある。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．），ＳＯｘ，ＮＯ
ｘ，ＨＣｌ，ＮＨ₃のような接触角を増加させる、ガス
状の汚染物（有害ガス）の除去には効果がない欠点があ
った。

【０００３】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。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、これらの方法は、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。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。

【０００４】また、微粒子とガス状汚染物（有害成分）
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。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
有害成分）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
あるいは汚染防止ができる空間が必要となってきてい
る。これらに対し、本発明者らは、すでに接触角増加防
止を図るいくつかの提案（例えば、特開平５−１５７２
８４号、特開平６−３２４号各公報）をしている。これ
らは、実用上、適用先によってより効果的に実施し得る
形態で行うように改良する必要があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】基板のウエハ、半製
品、製品に接触角を増加させる有害成分が付着したり、
微粒子が付着すると製品の生産性が低下する。例えば、
ウエハやガラスなどの基板から高機能製品を作るプロセ
スでは、作業工程上、１日〜１０日間程度、一時ストッ
ク（保管）する必要がある。この場合、原料、半製品、
製品はクリーンルーム空気に暴露されるので汚染（例え
ば接触角が増加）され、生産性低下の原因となってい
る。接触角とは、表面の汚染の程度を表わす指標であ
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、逆に低いと汚染されていな
い。例えば、通常のクリーンルームの空気にウエハが接
触すると、該空気中のＨ．Ｃ．がウエハ上に付着して汚
染する。この場合、ウエハの接触角は高くなる。

【０００６】製品の生産性向上のためには、接触角で表
現される基板上への有害成分の付着及び基板への微粒子
の付着の両方をなくする必要がある。すなわち、半導体
製品の生産性向上のためには、接触角の増加防止に効果
があり、かつ除塵された気体が必要であり、そのための
方法及び装置が必要である。そこで、本発明は、上記要
望に答え、接触角の増加防止に効果がある超清浄な密閉
空間を得る空気の清浄方法及び装置を提供することを課
題とする。

【０００７】

【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、基材又は基板表面の接触角の増加を防
止する気体の清浄方法において、密閉空間内で有害成分
及び微粒子を含む気体を、接触角を増加する気体中の有
害成分を除去する工程及び光電子により気体中の微粒子
を除去する工程に、該密閉空間内に設けられた発熱源に
基づく気体流によって通す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接触角の増加を防
止する気体の清浄装置において、密閉空間内に、気体中
の有害成分を除去するための、活性炭、珪藻土、シリカ
ゲル、合成ゼオライト、高分子化合物、ガラス材又はフ
ッ素樹脂から選ばれた少なくとも１種類の吸着材を用い
た有害ガス除去部と、該気体中の微粒子を除去するため
の、紫外線源及び／又は放射線源と該線源からの照射に
より光電子を放出する光電子放出材と電場用電極及び荷
電微粒子捕集材を有する微粒子除去部と、該密閉空間内
に気体循環流を発生させる発熱源とを備えたものであ
る。

【０００８】次に、本発明の夫々の構成を詳細に説明す
る。接触角を増加させるガス状有害成分（ガス及び／又
はミスト状物質）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及び／又は吸収する材料を用い
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０．２ｐ
ｐｍ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。すなわち、非メタン炭化
水素を吸着捕集するものであれば何れでも使用できる。
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、モレキュラシーブ、高分子化合物（例えは、
スチレン系重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合
体）、ガラス、フッ素化合物、金属、イオン交換体
（例、イオン交換物質）などを用いる。

【０００９】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：Ｎ₂Ｏ−Ｂ₂Ｏ₃−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Ｔｉ、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、テフロンなどがある。

【００１０】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、プリーツ状などがなる。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Ｈ．Ｃ．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。このように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。

【００１１】金属としては、例えばＦｅ、Ａｇ、Ｎｉ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、ＴｉＯ₂があり、粉末状、板
状、スポンジ状、線状、繊維状、あるいは適宜の担体に
付加したもの、例えばシリカ−アルミナゲルにＡｇを担
持したものやリン酸ジルコニウムにＡｇを担持した形状
が好適に使用できる。また、イオン交換体としては、通
気性に優れているものが好ましく、特に繊維状のものが
好ましい。イオン交換繊維は、本発明者らがすでに提案
した発明（例えば、特公平５−６７３２５号、特公平６
−２４６２６号各公報参照）があるので、これらを適宜
利用できる。

【００１２】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、合成ゼオラ
イト、高分子化合物、ガラス、フッ素化合物、および金
属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６−３２
４号公報参照）。後述するように、接触角増大に関与す
るＨ．Ｃ．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Ｈ．Ｃ．は発明者らの研究によれば、ガラスの汚染
Ｈ．Ｃ．は主に、Ｃ₁₆〜Ｃ₂₆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Ｈ．Ｃ．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。

【００１３】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Ｈ．Ｃ．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ものを選定
することができる。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前に被処理空気の脱水、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、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。上記吸着材の内、シリカゲルや合成ゼオライトの
ように吸湿性の材料は、脱水とＨ．Ｃ．除去の両方の機
能を有することから好ましい。

【００１４】Ｈ．Ｃ．吸収材は、低濃度のＨ．Ｃ．と反
応し、これを固定化できるものであれば何でも使用でき
る。一般には、Ｈ₂ＳＯ₄共存下でのＣｒ⁶⁺との反応
や、Ｈ₂Ｓ₂Ｏ₇共存下でのＩ₂Ｏ₅との反応を用いる
ことができる。前者は低分子量のＨ．Ｃ．に、後者は高
分子量のＨ．Ｃ．に対して有効である。例えば、ガラス
ビーズあるいは適宜の形状（例えばペレット状）のゼオ
ライトやアルミナなどの担体表面にＨ₂ＳＯ₄酸性の６
価クロムを含む塩水溶液を含浸させて用いる。なお、吸
収とは化学反応により反応吸収することを示す。吸収材
及び／又は吸収材の使用条件は、本発明の装置の適用分
野、装置規模、形状、要求性能などによって、適宜予備
試験を行って決めることができる。装置中の被処理空気
の空間速度（ＳＶ）は通常１００〜２００，０００（ｈ
^-1）、好ましくは１００〜３０，０００（ｈ^-1）とす
る。

【００１５】以上は、通常の空気中の極低濃度ＨＣを除
去する場合の本発明の態様を説明したものである。一般
に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）ＨＣ、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Ｎ
₂中では、接触角に対して、微粒子とＨＣの影響が大き
い。すなわち、一般にＳＯｘ，ＮＯｘ，ＨＣｌ，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ＨＣの除去によって効果
が得られる。

【００１６】しかし、ＳＯｘやＨＦ、ＨＣｌ、ＮＯｘ、
ＮＨ₃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（例えば基材表面に特殊な
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３−２
２６８６号）を適宜組み合わせて用いにのが好ましい。
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、イオン交換繊維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。さらに、ＨＣ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ＨＣ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もできる。

【００１７】イオン交換繊維（フィルター）は、共存す
る酸性ガス、アルカリ性ガス、臭気性ガス等も同時に捕
集できるので実用上好ましい。使用するアニオン交換フ
ィルター及び／又はカチオン交換フィルターの種類、使
用量及びその比率は、気体中の同伴する酸性ガス、アル
カリ性ガス、臭気性ガスの種類、濃度等に応じて適宜決
めることができる。例えばアニオン交換フィルターは酸
性ガスの捕集に、またカチオン交換フィルターはアンモ
ニアのようなアルカリ性ガスの捕集に効果的である。フ
ィルターの使用量やその比率は、上述の捕集すべき物質
の濃度や濃度比率に対応して、これらに見合う量を、装
置の適用分野、形状、構造、効果、経済性等を考慮して
適宜決めれば良い。使用する吸着材及び／又は吸収材の
種類や使用条件は適宜に決めることができる。すなわ
ち、これらは利用するクリーンルームの汚染物（ガス状
及び／又はミスト状有害成分）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できる。

【００１８】次に、微粒子除去部を説明する。ここで
は、特に微細な微粒子（超微粒子）の除去に効果的であ
る。微粒子除去部は、主に本発明の特徴である光電子の
放出を行う光電子放出材、紫外線源及び／又は放射線
源、電場用電極材、荷電微粒子捕集材からなる。夫々の
構成を詳細に説明する。光電子放出材は、紫外線又は放
射線の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，Ｃａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｌ
ａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｔｈ，Ｐｒ，Ｂｅ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｎ
ｉ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｄ，Ｐｂ，Ａｌ，Ｃ，
Ｍｇ，Ａｕ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｔａ，
Ｕ，Ｂ，Ｅｕ，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
は二種以上を複合して用いられる。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。

【００１９】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，ＣｅＢ
₆，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。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。

【００２０】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。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）。
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２−２７８
１２３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２−２
９５４２３号）。

【００２１】これらの材料の使用形状は、棒状、綿状、
格子状、板状、プリーツ状、曲面状、金網状等何れの形
状でもよいが、紫外線の照射面積及び処理空気との接触
面積の大きな形状のものがよく、装置によっては被処理
空間部（後述）に存在する微粒子が光電子放出部に迅速
に移動できるものが好ましい。光電子放出材からの光電
子放出のための照射源は、照射による光電子を放出する
ものであればいずれでも良い。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、
紫外線又は放射線が通常好ましい。

【００２２】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。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２
５４ｎｍ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。

【００２３】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、電場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（光電子放出部）。電極又は
光電子放出材の位置や形状は、微粒子の存在する空間に
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荷電を
与えることができれば何れでもよく、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。電極材の材質は、導体であ
れば何れも使用でき、周知の荷電装置における各種電極
材が好適に使用できる。

【００２４】また、電極と光電子放出材の設置位置と形
状は、本発明者がすでに提案した（特願平３−１３１６
４０号）ように構成するのが好ましい。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。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。
エレクトレット材も好適に使用できる。

【００２５】本発明のごとく気体の流動が比較的少ない
密閉空間の清浄化への利用では電場用電極材が、荷電微
粒子捕集材と兼用又は一体化していると装置がコンパク
ト化できて好ましい。例えば、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。従来のフィルタ方式による微
粒子除去の場合、気体を流動化する必要があり、該流動
化により、微粒子による汚染が広がる問題があった。こ
れに対して、光電子による本荷電・捕集方法は、気体を
積極的に流動化することなく、光電子により荷電を付与
される粒子状物質全てが捕集・除去できるので、効果的
である。

【００２６】次に本発明における気体流を形成するため
の発熱源について説明する。発熱源は、加熱によるか、
あるいは加熱と冷却による温度差を用いている。加熱源
については、通常運転の場合には、紫外線ランプのみで
良いが、扉の開閉直後や汚染の激しいクリーンルームで
実施する場合には、加熱源として紫外線ランプを補助す
る加熱ヒータを用いると循環流量が増えるのでより短時
間で効果的に超清浄空間が得られることから好ましい。
加熱源は、密閉空間内の下方適宜の位置に加熱源を設置
することにより行い、通常、微粒子除去部あるいは有害
ガス除去部の内、装置の下方に設置されている方に設置
すると空間内の気体の循環が効果的となることから好ま
しい。紫外線ランプと共に用いる補助の加熱源は周知の
手段を用いることができ、例えば、ヒータ（伝熱コイ
ル、温水）や赤外線ランプがある。勿論、本発明におい
ては熱対流が生じればよいのであるから密閉空間上方の
適宜の位置を冷却することを妨げるのではない。

【００２７】加熱と冷却の温度差は、利用分野、装置形
状、構造、大きさ、要求性能などにより適宜予備試験を
行い決めることができる。通常、温度差は、３℃以上で
効果があり、３℃〜１０℃程度であれば、光電子放出用
の紫外線ランプの種類、出力、数量等を選択することに
より設定できる。温度差は高くなるに従い、循環流が多
くなり効果的であるので、適宜紫外線ランプに加えて、
上述の補助加熱源を分野、装置形状、大きさ、構造、材
質、媒体ガス種類、要求性能等により利用することがで
きる。通常温度差は３〜３０℃である。用いる加熱源の
種類、加熱源設置の位置は、利用分野、装置形状、構
造、材質、要求性能、使用紫外線ランプの種類、出力、
数量、媒体ガスの種類等により適宜予備試験を行い決め
ることができる。

【００２８】本発明において、密閉空間中に存在する気
体は、媒体気体の種類に何ら限定されず空気以外に窒素
やアルゴン等他の気体中でも同様に実施できる。なお、
本発明における有害ガス除去部、微粒子除去部の位置
は、何ら限定されるものではなく、例えば、有害ガス除
去部を装置の下方に設置することもできる。また、１個
所だけではなく、上方と下方に夫々複数個設置すること
もできる。このようにして得られる清浄空間は、ガラス
やウエハ基材や基板の接触角増加防止に効果があり、こ
の効果は、該基材や基板上に成膜した場合の膜の付着力
の維持に有効であることから実用上の価値が高い。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。実施例１半導体工場のウエハ保管庫における空気清浄を、図１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１はクラス１０，０００のクリーンルームに設置さ
れている。密閉空間であるウエハ保管庫１の空気清浄
は、ウエハ保管庫１の片側に設置された接触角を増加さ
せる有害ガスを吸着する吸着材のシリカゲル２とフッ素
樹脂バインダのガラス繊維フィルタ３との充填部から成
る有害成分除去部Ａ及び紫外線ランプ４、光電子放出材
５、電場設置のための電極６、荷電微粒子の捕集材６
（本構成では、電極が捕集材を兼用）及びリーク荷電微
粒子の捕集材７から成る微粒子除去部Ｂにより実施され
る。

【００３０】保管庫１は、保管庫の扉（図示せず）の開
閉によるウエハケース８の出し入れにより、保管庫の外
よりウエハ９の表面の接触角を増加させる有害ガス１０
（ここでは主にＨ．Ｃ．と考えられる）及びウエハに付
着すると汚染をもたらす微粒子１１が浸入する。ここで
の空気清浄を有害ガス除去部Ａと微粒子除去部Ｂの作動
により述べる。保管庫１の開閉（ウエハケースの出し入
れ）に伴い、保管庫１にはクリーンルーム中の有害ガス
１０と微粒子１１が浸入するが、保管庫１内には発熱
源、ここでは紫外線ランプ４及び加熱ヒータ１２により
自然循環流１３_-1〜１３_-4が生じており、該有害ガス１
０と微粒子１１は、夫々有害ガス除去部Ａ、微粒子除去
部Ｂで捕集・除去され、超清浄な空気１３_-3が得られて
いる。この空気１３_-3は接触角増加原因物質を除去して
いるので、この空気を長時間ウエハ９に暴露しておくと
接触角が上がらないため、ウエハ９の表面は長時間安定
に保つことができる。

【００３１】次に、微粒子除去部Ｂを説明する。ウエハ
保管庫１中の微粒子（微粒子状物質）１１は、紫外線ラ
ンプ４が照射された光電子放出材５から放出される光電
子１４により荷電され、荷電微粒子１５となり、該荷電
微粒子１３は荷電微粒子の捕集材６に捕集され、ウエハ
の存在する被処理空間部（清浄化空間部、Ｃ）は高清浄
化される。尚、本装置は超清浄空間を創出することを目
的としているため、荷電微粒子の捕集材６の後方には、
新規な電極材７が設置されている。すなわち極めて荷電
微粒子１５が、前方の捕集材６で捕集されずリークし、
後方に流出する場合には、該荷電微粒子は後方の電極材
７で捕集される。これにより荷電微粒子は全て確実に捕
集・除去される。ここでの光電子放出材５は、保管庫１
の構成壁面の一部を用いている。すなわち、この構成壁
面はアルミニウムであり、該アルミニウムを光電子の供
給源に利用している。

【００３２】通常、清浄装置はアルミニウム、ＳＵＳで
作られるので、壁面を光電子放出材として有効利用でき
る。このように、装置を構成する壁面の一部を、光電子
放出材として利用することは本発明の１つの特徴であ
る。光電子放出材は、前述のごとく本発明者の別の発明
があり適宜に利用することができる。電極６は、光電子
放出材５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５と電極６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に紫外線照射することにより発生
する光電子１４により効率よく実施される。ここでの電
場の電圧は、５０Ｖ／ｃｍである。

【００３３】ここでの運転は、保管庫の扉の開閉後の他
に、経時によるウエハケースや保管庫の壁面などからの
微粒子の放出（剥離）、又は緊急時などに保管庫やウエ
ハキャリアの振動などによる微粒子の放出（振動部から
の発生）の場合があっても被処理空間部Ｃは高清浄を維
持できるように連続運転あるいは、一定時間毎に運転を
行う間欠運転を行う。光電子による微粒子の除去は、本
発明者らのすでに提案した方法及び装置を適用分野、装
置形状、規模等により、適宜用いることができる。例え
ば上述形態（構成）の他に、荷電捕集ユニット装置を用
いる方法（特願平３−２６１２８９号）がある。

【００３４】次に、保管庫の開閉により浸入した有害ガ
スの除去を行う有害ガス除去部Ａについて述べる。上述
の微粒子除去部Ｂの作動により、微粒子１１が除去され
た有害ガス１０を含む空気を自然循環流１３_-2によりシ
リカゲル２及びフッ素樹脂バインダのガラス繊維フィル
タ３の吸着材に通すことにより有害ガスは捕集・除去さ
れる。なお、フッ素樹脂バインダのガラス繊維フィルタ
３は、除塵性も有し、シリカゲルから発塵があった場合
でも後方に流出させない役目をはたす。ここでの運転
は、微粒子除去部Ｂと連動させれば良いが、Ｈ．Ｃ．の
汚染源の供給が、保管庫の扉開閉に伴う、クリーンルー
ム空気の浸入、及び装置や、ウエハ収納ケースの有機成
分の部分からと考えられるので、一定時間毎に運転を行
う間欠運転が好ましい。

【００３５】本発明の特徴は、密閉空間内（本例では保
管庫内）に、発熱源を設置し、自然循環流を生じせしめ
接触角を増加させる有害ガスと微粒子を夫々有害成分を
除去する工程、微粒子を除去する工程に通すものであ
る。そのため加熱源と冷却源を密閉空間内に設置してい
る。加熱と冷却の温度差が循環流の駆動力となってい
る。本例での加熱源は紫外線ランプ１４と加熱ヒータ１
２であり、冷却部には冷却コイル１６を用いている。加
熱源は通常運転では紫外線ランプ１４のみでよいが、扉
の開閉直後や汚染の激しいクリーンルームで実施する場
合には、加熱源として紫外線ランプ１４を補助する加熱
ヒータ１２を用いるのがよい。

【００３６】実施例２図１に示した構成のウエハ保管庫に下記試料ガスを入
れ、紫外線照射と電場用電圧の印加を行い、紫外線ラン
プの場合及び加熱による微粒子除去部Ｂの上下の温度差
を設けた場合の保管庫内の微粒子濃度の経時変化及びウ
エハ上の接触角について測定した。保管庫の大きさ；８０リットル光電子放出材；保管庫の壁面（Ａｌ）を利用電極材；Ｃｕ−Ｚｎ板荷電微粒子捕集材：電極材で兼用

【００３７】紫外線ランプ；殺菌灯、１０Ｗ電場電圧；５０Ｖ／ｃｍ有害ガス捕集材；シリカゲル（５リットル）とフッ
素樹脂バインダのガラス繊維フィルタ（１リットル）試料ガス（入口ガス）：空気（濃度（クラス）：１
０，０００）加熱源：ニクロム線ヒータ内蔵テープヒー
タを荷電・捕集部Ｂの入口部に設置微粒子除去部Ｂにおける温度差（該Ｂ部の入口と出口の
温度差）：３℃（紫外線ランプのみ）、５℃、１０℃、
２０℃（紫外線ランプとヒータの併用）

【００３８】ウエハ保管庫：ウエハケースにウエハを１５枚入
れて、収納したもの微粒子濃度の測定：光散乱式パーティクルカウンタウエハ表面の粒子数の測定：光散乱式のウエハ表面粒
子計接触角の測定：液滴式の接触角計各温度差の実験においてクラス１の到達クリーン度を得
るために必要な運転時間を調べた。各温度差の運転にお
いて、運転６０時間後のウエハ上の接触角を調べた。比
較としてヒータ加熱源を用いない場合についても同様に
調べた。（上記クラスは１ｆｔ³中に存在する０．１μ
ｍ以上の粒径の微粒子の総個数。）

【００３９】（結果）微粒子について、クラス１を得る
ために必要な運転時間を図２に、接触角について表１に
示す。ヒータ加熱源を用いず、紫外線ランプのみの場
合、微粒子除去部Ｂの上、下の温度差は３℃であった。
なお、微粒子除去部Ｂと、被清浄空間部Ｃの循環量を測
定したところ、ヒータ加熱源を用いない場合、１０リッ
トル／ｍｉｎ、５℃の温度差の場合、１８リットル／ｍ
ｉｎであった。

【００４０】

【表１】なお、紫外線ランプをオフにした場合、１２時間、６０
時間後の保管庫内の濃度は夫々クラス８，２００、７，
５００であり、ウエハ上の接触角は夫々１０度、３０度
であった。

【００４１】実施例３実施例２において、有害ガス捕集材として（１）活性炭とフッ素樹脂バインダのガラス繊維フィル
タ（２）珪藻土とフッ素樹脂バインダのガラス繊維フィル
タ（３）合成ゼオライトとフッ素樹脂バインダのガラス繊
維フィルタ（４）銀とフッ素樹脂バインダのガラス繊維フィルタを用い、同様に接触角について調べた。（結果）いずれの温度差においても、４度以下であっ
た。

【００４２】実施例４実施例１において、有害ガス除去部Ａが床面に設置され
ている場合を、図３に示す。図３の記号で図１と同じも
のは、同じ意味を示す。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果を奏
することができる。（１）接触角を増加させる気体中の有害成分を除去する
工程と、光電子により気体中の微粒子を除去する工程と
から成る気体の清浄化において、該工程を密閉空間内に
設置し、密閉空間内に加熱源を置くことにより、加熱源
により、密閉空間内に自然循環粒が生じるので、被処理
気体が、有害成分の除去工程と、微粒子除去工程に、効
果的に循環するので、該空間中の接触角を増加させる有
害ガス及び微粒子が迅速、簡便に除去できた。すなわ
ち、接触角の増加が防止できる超清浄空間が迅速で効果
的にできた。（２）前記において、加熱源を、微粒子除去工程におけ
る紫外線ランプからの放射エネルギを用いることにより
紫外線のエネルギが有効利用でき、装置がコンパクト化
した。（３）前記において、加熱源として、紫外線ランプに適
宜補助（例えばヒータや赤外線ランプ）の加熱源を加え
ることができるので、要求性能、運転条件、装置形状、
規模、利用先に好適な清浄ができ、利用範囲が広がり、
実用性が向上した。（４）前記において、光電子放出材は、清浄装置を構成
する壁面を利用できるので、装置がコンパクト化した。

【００４４】（５）被処理気体が有害ガス除去部及び光
電子による微粒子除去部に効果的に循環するので、密閉
空間中の有害ガス及び微粒子が迅速、簡便に除去でき
た。すなわち、超清浄空間が迅速で効果的にできた。従
来、清浄気体は通常流通式（ワンパス）の装置で得られ
ていたが、この場合製品ガス（気体）はそのまま放出さ
れてしまい製品ガス（清浄化気体）の有効利用の点で改
良の余地があった。また、この場合ワンパスで処理する
が、除去効率が高い必要があり、装置の構成において容
量を大きくする必要があり、装置のコンパクト化の点で
課題であった。（６）密閉空間そのままの取扱い（処理）で良いので、
取扱い（操作）が容易となり、コンパクトでコストが安
価な清浄法及び装置となった。特に、大型装置（大容積
の清浄空間）に効果的であった。（７）密閉空間で発生する有害ガスや微粒子も迅速で効
果的に捕集できるので、実用性が一層向上した。（８）窒素やアルゴン等の各種気体中でも同様に実施で
きるので、実用上有効である。（９）１〜８により各種分野の密閉空間の清浄化に幅広
く適用できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いる気体の清浄装置の基本構成図。

【図２】クリーン度クラス１を得るための時間と温度差
の関係。

【図３】本発明で用いる他の気体の清浄装置の基本構成
図。

【符号の説明】

１：ウエハ保管庫、２：シリカゲル、３：ガラス繊維フ
ィルタ、４：紫外線ランプ、５：光電子放出材、６：電
場設定用電極兼捕集材、７：捕集材、８：ウエハケー
ス、９：ウエハ、１０：有害ガス、１１：微粒子、１
２：加熱ヒータ、１３_-1〜１３_-4：循環流、１４：光電
子、１５：荷電微粒子Ａ：有害成分除去部、Ｂ：微粒子除去部、Ｃ：清浄化空
間部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材又は基板表面の接触角の増加を防止
する気体の清浄方法において、密閉空間内で有害成分及
び微粒子を含む気体を、接触角を増加する気体中の有害
成分を除去する工程及び光電子により気体中の微粒子を
除去する工程に、該密閉空間内に設けられた発熱源に基
づく気体流によって通すことを特徴とする気体の清浄方
法。
【請求項２】基材又は基板表面の接触角の増加を防止
する気体の清浄装置において、密閉空間内に、気体中の
有害成分を除去するための、活性炭、珪藻土、シリカゲ
ル、合成ゼオライト、高分子化合物、ガラス材又はフッ
素樹脂から選ばれた少なくとも１種類の吸着材を用いた
有害ガス除去部と、該気体中の微粒子を除去するため
の、紫外線源及び／又は放射線源と該線源からの照射に
より光電子を放出する光電子放出材と電場用電極及び荷
電微粒子捕集材を有する微粒子除去部と、該密閉空間内
に気体循環流を発生させる発熱源とを備えたことを特徴
とする気体の清浄装置。
【請求項３】前記発熱源が、微粒子除去部の紫外線源
からの放射エネルギーであることを特徴とする請求項２
記載の気体の清浄装置。
【請求項４】前記清浄装置の装置を構成する壁面の一
部が、微粒子除去部の光電子放出材であることを特徴と
する請求項２記載の気体の清浄装置。