DE69333075T2

DE69333075T2 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von gasförmigen ionen unter verwendung von röntgenstrahlen und deren anwendung in verschiedenen geräten und strukturen

Info

Publication number: DE69333075T2
Application number: DE69333075T
Authority: DE
Inventors: Tadahiro Sendai-shi Ohmi; Hitoshi Inaba; Tomoyuki Hamamatsu-shi IKEDO
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd; Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: OHMI, TADAHIRO, SENDAI, MIYAGI, JP; Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1992-08-14
Filing date: 1993-08-13
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2013-08-14
Also published as: EP0671871A4; DE69333075D1; DE69333576D1; WO1994005138A1; EP0671871B1; US5750011A; EP0671871A1; EP1448029A3; EP0792090B1; EP0792090A2; DE69333576T2; EP1448029A2; EP0792090A3; KR950703269A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen von positiven und negativen Ladungen in einem Gas; sie bezieht sich ferner auf ein Verfahren des Neutralisierens eines elektrisch aufgeladenen Objekts und auf eine Struktur, um Elektrizität zu neutralisieren und auf verschiedene Vorrichtungen und Strukturen, welche dasselbe verwenden, wie zum Beispiel eine Transfervorrichtung, eine Nasszelle, einen Reinraum und Ähnliches.
STAND DER TECHNIK
In einem Verfahren zum Herstellen von beispielsweise einem LSI und einem Flüssigkristall wird die elektrische Aufladung (Elektrifizierung) eines Silizium-Wafers und eines Flüssigkristallsubstrates zu einem großen Problem, und das Vorsehen einer Technologie zum Verhindern von elektrischer Aufladung wird zwingend benötigt. Im Hinblick auf solch einen Hintergrund wurde diese Vorrichtung entwickelt, zum Ausbilden von Gasmolekülionen oder-elektronen, um dadurch die elektrische Ladung eines elektrisch aufgeladenen Objektes zu neutralisieren. Bei Verwendung dieser Vorrichtung ist es in einer kurzen Zeitspanne möglich, die Oberflächenladung nicht nur eines Silizium-Wafers und eines Flüssigkristallsubstrats zu neutralisieren, sondern ebenso von all denjenigen Objekten, welche mit einer positiven oder einer negativen Polarität elektrisch aufgeladen sind; und Arten von Schäden aufgrund von statischer elektrischer Aufladung zu verhindern. Im Nachfolgenden wird eine Erklärung einer aktuellen Situation einer elektrischen Aufladung eines Wafers als ein Beispiel gegeben und der dadurch verursachten Probleme. Danach werden die Probleme bei der aktuellen Technologie zur Verhinderung von elektrischer Aufladung herausgestellt, und eine Erklärung der Umstände wird gegeben, welche zu der vorliegenden Erfindung führen.
(Elektrische Aufladung von Wafern)
Ein Wafer wird normalerweise durch ein Fluorethylenharz oder Quarz behandelt, welches eine isolierende Eigenschaft aufweist, wegen der Notwendigkeit, Kontaminationen durch Verunreinigungen zu vermeiden, und wegen dem Bedarf an chemischer Resistenz. Daher ist ein Wafer angepasst, um bei einem sehr großen Potential elektrisch geladen zu werden. Als ein Beispiel einer aktuellen Messung ist ein Ergebnis des Messens eines Potentials eines elektrisch aufgeladenen Wafers in einem Fotolithographieschritt in einer Tabelle in der 16 gezeigt. Wie durch diese Ergebnisse gezeigt wird, wurde festgestellt, dass ein Wafer auf einem kV-Niveau elektrisch aufgeladen wird.
(Probleme aufgrund der elektrischen Aufladung von einem Wafer)
Die elektrische Aufladung eines Wafers bringt ernsthafte Probleme bei dem Herstellungsverfahren hervor. Die größten sind die Adhäsion von schwebenden Partikeln durch elektrostatische Kraft, die Zerstörung einer Vorrichtung durch die Entladung von statischer elektrischer Aufladung, und eine Gefährdung in der Elektronenführungsbahn, was bei der Elektronenstrahlbelichtung und Ähnlichem problematisch ist. Im Nachfolgenden wird eine einfache Erklärung dieser Gefährdungen gegeben.
Adhäsion von Teilchen durch elektrostatische Kraft
Fünf Faktoren beziehen sich auf die Adhäsion von schwebenden Teilchen auf einen Wafer, welche sind die Schwerkraft, die Trägheitskraft, die elektrostatische Kraft, die Brown-Diffusion und die thermische Bewegungskraft, und das Ausmaß des Einflusses verändert sich mit der Teilchengröße. Die letzten drei Faktoren sind überwiegend im Hinblick auf Teilchen, welche eine Größe von 0,1 Mikrometer oder weniger aufweisen, und unter diesen ist der Einfluss einer elektrostatischen Kraft extrem groß.
Die 1 zeigt ein tatsächlich gemessenes Ergebnis einer Beziehung zwischen einem Wafer-Potential und einer Rate des Anhaftens von schwebenden Teilchen. Die Teilchengröße in diesem Fall beträgt 0,5 Mikrometer oder mehr. Es ist ersichtlich, dass die Rate der Teilchenadhäsion unter dem Einfluss von elektrostatischer Kraft ansteigt.
Anschließend ist ein theoretisches Berechnungsergebnis in der 2 gezeigt, um den Einfluss der elektrostatischen Kraft in einem Fall zu untersuchen, in welchem die Teilchengrößen weiter reduziert sind. Die Teilchengrößen für den Vergleich durch die Berechnung betragen 2 Mikrometer, 0,5 Mikrometer und 0,1 Mikrometer und das Wafer-Potential beträgt 1000 Volt. In dieser Berechnung werden nur die Schwerkraft und die elektrostatische Kraft als Adhäsionskräfte berücksichtigt, und ein schwebender Bereich von Adhäsionsteilchen wird berechnet. Der Adhäsionsbereich von Teilchen der Größe 2 Mikrometer ist sehr eng, und im wesentlichen haften keine Teilchen an dem Wafer.
Mit einer Verkleinerung der Teilchengröße auf 0,5 Mikrometer oder 0,1 Mikrometer steigt jedoch der Bereich der Adhäsion an dem Wafer schnell an. Ferner, wenn die Teilchengröße der aufgeladenen Partikel abnimmt, wird der Einfluss der elektrostatischen Kraft in der Adhäsion sehr stark vergrößert. Wie oben dargelegt wurde, wird in Umgebungen, in welchen die Teilchengröße für ein gesteuertes Objekt in einem Reinraum kleiner und kleiner geworden ist, nicht nur die Verhinderung der Erzeugung von Teilchen, sondern ebenso Gegenmaßnahmen für die statische elektrische Aufladung, um die statische elektrische Aufladung zu minimieren, sehr wichtig, um die Adhäsion zu minimieren.
Zerstörung einer Vorrichtung aufgrund elektrischer Ladung Mit der Verdünnung von Isolierungsfilmen und der Miniaturisierung von Schaltkreismustern wird die Zerstörung einer Vorrichtung aufgrund elektrischer Ladung eine mehr und mehr ernst zunehmende Erscheinung. Die Zerstörung einer Vorrichtung hängt ab von einer Spannung und einem Strom, und daher sollte bei der Verhinderung derselben nicht nur die Reduzierung des Potentials der geladenen Elektrizität, sondern auch die Reduzierung der elektrostatischen Energie berücksichtigt werden.
Die Spannung bei der Zerstörung einer Vorrichtung führt vorwiegend zu einem Durchbrechen der Isolierung von hauptsächlich einem Oxid-Isolationsfilm oder von Ähnlichem. In diesem Fall gilt naturgemäß, je dünner die Dicke eines Oxid-Films ist, desto geringer ist die Durchschlagspannung. Im Allgemeinen beträgt der Widerstand gegen das Durchschlagen der Isolation bei Oxid-Filmen um die 10 MV/cm.
Auf der anderen Seite verursacht Strom vorwiegend das Auftreten von Unterbrechungsproblemen. Dies wird verursacht durch das Durchschmelzen eines Schaltkreises durch Joulesche Aufheizung. Die Zerstörung einer Vorrichtung durch die elektrische Aufladung von Wafern wird signifikant bei einem niedrigen Elektrifizierungspotential verursacht, häufiger als das Problem der Adhäsion von schwebenden Teilchen aufgrund von elektrostatischer Kraft. Wie bei der Verhinderung von elektrischer Aufladung bei der Behandlung von Wafern in einer Vorrichtung wird die Verhinderung einer elektrischen Aufladung bei dem Transfer von Wafern sehr wichtig.
(Herkömmliche Technologie zum Verhindern von elektrischer Aufladung von Wafern)
Als herkömmliche Technologie zur Verhinderung der elektrischen Aufladung von Wafern gibt es die nachfolgenden Verfahren.

i) Ionen werden erzeugt durch das Korona-Entladungs-/Glimmentladungs-Verfahren, wobei die elektrische Ladung eines elektrisch aufgeladenen Wafers neutralisiert wird.
ii) Die Ladung eines Wafers wird neutralisiert durch die Behandlung des Wafers durch einen geerdeten leitenden Werkstoff (Metall oder leitendes Harz).

Weil es jedoch verschiedene Nachteile bei diesen Neutralisationsverfahren gibt, und insoweit, wie diese Nachteile nicht verbessert werden, können diese Verfahren nicht in der Zukunft als Maßnahme zum Neutralisieren eines elektrifizierten/elektrisch aufgeladenen Wafers verwendet werden. Zunächst gibt es vier hauptsächliche Nachteile bei dem Korona-Entladungsverfahren i).

1) Die Erzeugung von kleinen Teilchen aus einer Entladungselektrode.
2) Der Erzeugung eines verbleibenden Potentials aufgrund einer Vorspannung in der ionischen Polarität.
3) Der Erzeugung einer induktiven Spannung aufgrund der Hochspannungs-Entladungselektrode.
4) Die Erzeugung von Ozon.
1) umfasst die Stauberzeugung eines Elektrodenmaterials per se aufgrund von Verschleiß eines in der Ferne liegenden Endes der Entladungselektrode, verursacht durch eine Sputter-Operation von Elektronen und Ionen bei der Entladungsoperation und Ähnlichem, und Stauberzeugung von einer Substanz, welche ausgebildet wurde durch Verfestigung von Verunreinigungen in der Luft bei der Entladungsoperation durch eine chemische Reaktion oder Ähnliches, welche sich anhaftet an und angehäuft werden auf der Oberfläche der Elektrode. Diese vorherige Stauberzeugung ist durch das Schützen der Entladungselektrode durch ein Quarzglas gelöst worden, welches in den letzten Jahren entwickelt worden ist. Das letztere Problem ist jedoch bis jetzt noch nicht gelöst worden.
2) wird verursacht, wenn die Polarität der Spannung, welche an der Entladungselektrode angelegt wird, sich alternierend in der positiven und negativen Richtung ändert. Wenn die Polarität der Entladungselektrode positiv ist, werden positive Ionen zu einem Objekt zum Entfernen der Elektrizität zugeführt, wohingegen, wenn die Entladung der Elektrode negativ ist, negative Ionen oder Elektronen diesem zugeführt werden. Sogar nach der Entfernung der Elektrizität wird ein verbleibendes Potential verursacht, weil elektrische Ladungen, welche solch eine vorgespannte Polarität aufweisen, dorthin zugeführt werden. Je näher ein Ionenerzeuger zu dem Objekt zum Entfernen der elektrischen Ladung angeordnet ist, desto höher ist die verbleibende elektrische Ladung. Daher sollten sie, um das Problem zu lösen, beabstandet zueinander angeordnet sein, und die Ionen sollten durch eine Gasströmung übertragen werden. In den letzten Jahren ist ein Verfahren entwickelt worden, welches das verbleibende Potential vermeidet, durch Anlegen eines Potentials eines direkten Stromes in der Nähe einer Ionenerzeugungseinheit. Dieses Verfahren kann jedoch nicht verwendet werden, weil in der Nähe eines Objekts, dessen elektrische Ladung entfernt werden soll, eine induktive Spannung, welche später erklärt wird, zu einem Problem wird. Der Abstand ist eine Hauptursache zum Verzögern der Neutralisationsrate. Im Prinzip kann das Korona-Entladungs-Verfahren dieses Problem nicht vollständig lösen.
3) Die Erzeugung der induktiven Spannung wird zu einem Problem, wenn die Entladungselektrode nahe zu dem Objekt, dessen elektrische Ladung entfernt werden soll, angeordnet ist. Um die Gefährdung zu vermeiden, sollte die Entladungseinheit und das Objekt, dessen elektrische Ladung entfernt werden soll, beabstandet zueinander angeordnet werden. Wie bei dem verbleibenden Potential von 2), wird die Neutralisationsrate mit der Zunahme des Abstands verzögert.
4) Bei der Erzeugung von Ozon sind Radikale von Sauerstoffatomen, welche durch den Zerfall von Sauerstoffmolekülen gebildet werden, die Hauptquelle des

Ausbildens von Ozon. Solch ein Zerfallsphänomen wird beschleunigt durch einen Aufprall von Elektronen mit niedriger Energie von 10 eV oder weniger oder durch Absorbierung von Lichtquanten. Bei dem Korona-Entladungs-Verfahren wird dieses Phänomen in dem Korona-Bereich beobachtet, und als ein Ergebnis wird Ozon erzeugt. Obwohl die Konzentration von Ozon von der Struktur der Entladungselektrode, der angelegten Spannung und des Ausmaßes an Luftströmung abhängt, erreicht sie mehrere zehn ppm als Maximalwert in einem weitgehend bewegungslosen Raum. Weil Ozon eine sehr starke Oxidationskapazität aufweist, beschleunigt es nicht nur die Bildung eines natürlichen Oxid-Films auf der Oberfläche eines Wafers, sondern beschleunigt ebenso die Verschlechterung des umgebenden makromolekularen Materials.
Zudem ist es durch ii) möglich, die elektrische Aufladung eines Wafers vollständig zu verhindern. Es gibt jedoch eine große Gefahr, dass ein ernstzunehmendes Problem der Kontaminierung durch Verunreinigungen auftritt. Verunreinigungen nicht nur in Metallen, sondern ebenso in Fluorethylenharzen und Ähnlichem, um eine Leitfähigkeit vorzusehen, kontaminieren einen Wafer durch Kontaktabrieb mit dem Wafer, was zu einer Hauptursache für die Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften führt. Dies ist ein Problem, welches ernstzunehmender ist als die statische elektrische Aufladung. Und der aktuelle Zustand ist, dass ein Wafer durch ein Harz behandelt wird, welches eine isolierende Eigenschaft aufweist, um dieses Problem zu vermeiden.
Das Dokument US-A-4827371 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, welche/welches eine Ionenströmung zuführt, um Wafer in einem Kasten zu neutralisieren. Ionen werden durch das Aussetzen eines Gases einer Röntgenstrahlung produziert.
Das Dokument GB-466579 offenbart eine Vorrichtung zum Erhalten elektrisch neutraler Objekte, welche durch statische Elektrizität aufgeladen wurden, durch Leiten eines Stromes von Luft, welche durch Röntgenstrahlung ionisiert worden ist, in Richtung des gesagten elektrifizierten Objekts.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen von positiven und negativen Ladungen, welche geeignet sind, die Ladung eines elektrisch aufgeladenen Objekts in einer kurzen Zeit in jeder Atmosphäre zu neutralisieren und bezieht sich ebenso auf ein Verfahren und eine Struktur zur Neutralisation der elektrischen Ladung des elektrisch aufgeladenen Objekts, welches/welche geeignet ist, die Erzeugung von statischer Elektrizität vollständig zu verhindern, ohne durch alle die vorhergenannten Nachteile begleitet zu werden, und auf verschiedene Vorrichtungen, welche dasselbe/dieselbe verwenden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen dem Wafer-Potential und der Adhäsion von Teilchen zeigt;
die 2 ist ein Graph, welcher die Abhängigkeit der Adhäsion von Teilchen durch elektrostatische Kraft von der Teilchengröße zeigt;
die 3 ist eine Seitenansicht, welche ein Beispiel einer Röntgeneinrichtung zeigt, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
die 4 ist eine konzeptionelle Ansicht einer Vorrichtung, welche für ein Experiment einer Neutralisation verwendet wird;
die 5 ist ein Graph, welcher die Abhängigkeit einer Ladungsentfernungsfunktion von der Target-Spannung zeigt;
die 6 ist ein Graph, welcher die Abhängigkeit einer Ladungsentfernungsfunktion von dem Target-Stromkreis zeigt;
die 7 ist ein Graph, welcher die Abhängigkeit einer Ladungsentfernungsfunktion von dem atmosphärischen Druck zeigt;
die 8 ist eine perspektivische Ansicht eines Reinraums gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
die 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Nasszelle (wet bench), welche das Beispiel betrifft;
die 10 ist eine konzeptionelle Ansicht, welche ein Transfersystem von Wafern und Flüssigkristallsubstraten, betreffend das Beispiel, zeigt;
die 11 ist eine perspektivische Ansicht der Nasszelle, welche das Beispiel betrifft;
die 12 ist eine perspektivische Ansicht eines Schleudertrockners, welcher das Beispiel betrifft;
die 13 ist eine perspektivische Ansicht eines geschlossenen Transfersystems und der Innenseite einer Herstellungsvorrichtung, welche das Beispiel betrifft;
die 14 ist eine konzeptionelle Ansicht eines Lebensraumes/Wohnraumes, welche ein Beispiel mit Bezug auf den Anspruch 15 zeigt;
die 15 ist eine konzeptionelle Ansicht einer Pflanzenaufzuchtkammer, welche ein Beispiel mit Bezug auf den Anspruch 16 zeigt;
die 16 stellt eine Tabelle dar, welche ein Ergebnis einer Messung eines Wafer-Elektrifizierungspotentials bei photolithographischen Schritten zeigt;
die 17 ist eine konzeptionelle Ansicht, welche ein Verfahren des Entfernens von elektrischer Ladung beim Transfer von Glassubstraten zeigt;
die 18 ist ein Graph, welcher eine Änderung eines Oberflächenpotentials eines Glassubstrates zeigt;
die 19 ist ein konzeptionelles Diagramm, welches ein Verfahren des Entfernen der elektrischen Ladung beim Herausziehen eines Glassubstrates zeigt; und
die 20 stellt einen Graph dar, welcher eine Änderung in dem Oberflächenpotential eines Glassubstrats zeigt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird durch den Verfahrensanspruch 1, implementiert in dem Vorrichtungsanspruch 5, beschrieben.
Es ist vorzuziehen, eine Röntgeneinrichtung vorzusehen, wie zum Beispiel in der 3 gezeigt ist, als eine Röntgeneinheit zum Erzeugen einer elektromagnetischen Welle in dem weichen Röntgenstrahlbereich. Das bedeutet, es ist vorzuziehen, eine Einheit zu verwenden (zum Beispiel gemäß des japanischen ungeprüften Patents mit der Veröffentlichungsnummer 297850/1990), welche ein Target 35 verwendet, welches mit einem dünnen Target-Film ausgebildet ist, der aus einem Werkstoff zum Bestrahlen mit einer Röntgenstrahlung durch Empfangen von Elektronen auf einer Röntgenstrahlung übertragenden Basis 34 hergestellt ist, und wobei Gitterelektroden 32 zwischen einer Elektronenquelle (Faser/Heizfaden 31) und dem Target 35 vorgesehen sind. Diese Röntgeneinheit 30 ist ein sogenannter übertragender Typ (Transmitting Type), wobei Röntgenstrahlen 37 ausgestrahlt werden von der Seite, entgegengesetzt zu der Elektronenquelle, weil der Target-Film 33 dünn ist. Daher weist sie Vorteile auf, wobei das Verkleinern der Größe desselben möglich ist, und sie entsprechend an einer beliebigen Position angeordnet werden kann. Ferner kann, weil die Gitterelektroden 32 zwischen der Elektronenquelle und dem Target 35 vorgesehen sind, die Steuerung des Target-Stromes geleistet werden.
Die elektromagnetische Welle in einem weichen Röntgenstrahlbereich kann einfach erzielt werden durch Ausstrahlen eines Elektronenstrahles, welcher eine vorbestimmte Energie aufweist, auf eine spezifische Substanz (zum Beispiel W: Wolfram).
Im Hinblick auf die Wellenlänge der erzeugten Röntgenstrahlung ist es vorzuziehen, obwohl sie von dem Target abhängig ist, das mit Elektronen bestrahlt wird, weiche Röntgenstrahlen in einem Wellenlängenbereich von 1A bis mehrere Hundert A zu verwenden. Insbesondere eine weiche Röntgenstrahlung von einem A bis mehreren Zehn A ist besonders vorzuziehen.
Ferner ist es als eine elektromagnetische Welle in einem weichen Röntgenstrahlenbereich vorzuziehen, eine elektromagnetische Welle zu verwenden, welche erzeugt wird durch Beschleunigen eines Elektronenstrahls auf 4 kV oder mehr, durch Ausführen der Target-Spannung (Beschleunigungsspannung) mit 4 kV oder mehr, und durch Aufprallenlassen derselben auf ein Target. Zudem ist es vorzuziehen, eine elektromagnetische Welle zu verwenden, welche erzeugt wird durch Ausführen des Target-Stromes mit 60 μA oder mehr.
Im Hinblick auf ein Gas (ein atmosphärisches Gas eines elektrisch geladenen Körpers in dem Fall einer Struktur zum Neutralisieren der elektrischen Ladung), in welches eine elektromagnetische Welle in einem weichen Röntgenstrahlenbereich ausgestrahlt wird, ist die vorliegende Erfindung ferner anwendbar zum Beispiel auf ein Stickstoffgas oder ein Argongas, abweichend gegenüber Luft. Dieses Gas muss nicht ein strömendes Gas sein. Zum Beispiel in dem Fall des Neutralisierens der Elektrizität eines elektrisch geladenen Objektes ist eines der Merkmale der noch günstiger mit 10⁵ bis 10⁸ Ionenpaaren/cm³ · s. Sie haben ebenso festgestellt, dass das Leben von Ionen zehn bis eintausend Sekunden in einer solchen Konzentration beträgt. Dementsprechend, wenn Ionen mit einer Ionenkonzentration von 10³ bis 10⁴ Ionenpaare/cm³ · s ausgebildet werden und die Distanz L zwischen der Position eines strömenden Gases, welches mit der elektromagnetischen Welle in einem weichen Röntgenstrahlbereich bestrahlt wurde, und eines elektrisch aufgeladenen Objektes gemäß der nachfolgenden Beziehung bestimmt wird, kann die Neutralisation der Elektrizität eines elektrisch aufgeladenen Objektes ausreichend geleistet werden. L/v < 10 bis 1000 L: Entfernung zwischen einer Bestrahlungsposition und einem elektrisch aufgeladenen Objekt (m)
v: Geschwindigkeit des strömenden Gases (m/s).
Ferner kann die vorliegende Erfindung natürlich vorzugsweise zum Beispiel für eine Transfervorrichtung, eine Vorrichtung zur Ionenimplantation, eine Plasmareaktionsvorrichtung, eine Ionenätzvorrichtung, eine Elektronenstrahlvorrichtung, eine Filmausbildungsvorrichtung und andere Vorrichtungen angewendet werden, welche die Neutralisation eines elektrisch geladenen Objektes wie oben benötigen.
FUNKTION
In der vorliegenden Erfindung werden positive Ionen und negative Ionen oder Elektronen durch die Verwendung der Ionisierung von gasförmigen Molekülen und vorliegenden Erfindung, dass eine ausreichende Neutralisationsoperation eines elektrisch geladenen Objekts geleistet werden kann, sogar ohne einströmendes Gas. In dem Fall des Ausführens der Ausstrahlung einer elektromagnetischen Welle in einem Röntgenstrahlbereich aus einer Röntgeneinrichtung an einer Position, welche entfernt von dem elektrisch geladenen Objekt ist, ist es natürlich vorzuziehen, dass das atmosphärische Gas als ein Gas ausgeführt wird, welches in Richtung des elektrisch geladenen Objekts strömt. Ferner kann eine besonders signifikante Wirkung erzielt werden, in dem Fall einer reinen Stickstoffgasatmosphäre, welche eine Verunreinigungskonzentration von einigen ppb oder weniger aufweist.
Ferner soll der Druck der atmosphärischen Luft vorzugsweise 1000 Torr (1 Torr 133,3 Pa) bis 1 Torr betragen und sollte noch vorzuziehender 1000 Torr bis 20 Torr betragen.
Die Vorrichtung zur Erzeugung von Gasionen gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise anwendbar auf beispielsweise einen Fall mit einem Zweck des Neutralisierens eines elektrisch aufgeladenen Objekts. Ferner ist sie anwendbar für einen Fall mit einem anderen Zweck als die Neutralisation. In einem Fall mit einem Zweck der Neutralisation ist die Vorrichtung vorzugsweise anwendbar auf beispielsweise einen Reinraum, für Flüssigkeitskristallsubstrate von Wafern und Ähnliches, für eine Transfervorrichtung, eine Nassbehandlungsvorrichtung, eine Vorrichtung zur Ionenimplantation, eine Plasmavorrichtung, eine Vorrichtung zum Ionenätzen, eine Elektronenstrahlvorrichtung, eine Filmerstellungsvorrichtung, und für Vorrichtungen zum Behandeln anderer elektrisch aufgeladener Objekte und Ähnliches. Auf der anderen Seite ist diese Vorrichtung anwendbar für Lebensräume, wie zum Beispiel ein Gebäude, ein Fahrzeug (zum Beispiel ein Automobil, ein Flugzeug, eine Straßenbahn und Ähnliches) und für Ähnliches, oder für eine Pflanzenzuchtkammer oder Ähnliches, mit verschiedenen Zwecken.
Ferner haben die Erfinder festgestellt, dass es vorzuziehen ist, die Konzentration von gebildeten Ionenpaaren mit 10⁴ bis 10⁸ Ionenpaaren/cm³ · s auszuführen, und Atomen durch Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Welle in einem weichen Röntgenstrahlbereich ausgebildet.
Durch dieses Ionisierungsverfahren können alle die Probleme des vorhergenannten Korona-Entladungs-Ionisierungsverfahren oder eines Ionisierungsverfahrens mit Bestrahlung durch ultraviolette Strahlen gelöst werden.
Bei dem Korona-Entladungs-Verfahren wird Staub an einem Endbereich einer Entladungselektrode durch die Sputter-Operation verursacht, bei der vorliegenden Erfindung können jedoch positive und negative Ladungen ohne die Erzeugung von Staub erzeugt werden.
Ferner werden bei dem Korona-Entladungs-Verfahren positive und negative Abstandspotentiale erzeugt, weil positive und negative Ladungen dem Umkreis übereinstimmend mit den an der Entladungselektrode angelegten Polaritäten zugeführt werden. Als ein Ergebnis wird ein verbleibendes Potential in einem Objekt, dessen elektrische Ladung entfernt werden soll (elektrisch geladenes Objekt), erzeugt. Um das verbleibende Potential abzusenken, musste der Ionenbildner beabstandet von dem Objekt, dessen elektrische Ladung entfernt werden sollte, angeordnet werden. Im Gegensatz dazu werden in der vorliegenden Erfindung positive und negative Ladungen, welche dieselbe Anzahl aufweisen, ständig um das Objekt herum, dessen elektrische Ladung entfernt werden soll, ausgebildet, und daher ist das Raumpotential nach dem Entfernen der Elektrizität nicht vorgespannt und ein verbleibendes Potential wird nicht in einem Objekt erzeugt, dessen elektrische Ladung entfernt werden soll. Dementsprechend kann eine Röntgeneinrichtung in der Nähe des Objektes, dessen elektrische Ladung entfernt werden soll, angeordnet werden, bis hin zu jeder gewünschten Position, wodurch ein hoher Wirkungsgrad beim Entfernen von elektrischer Ladung erzielt werden kann.
Obwohl eine Hochspannung an der Innenseite der Röntgeneinrichtung angelegt wird, gelangt ferner das elektrische Feld nicht auf die Außenseite, weil die Innenseite elektrostatisch durch ein Gehäuse abgeschirmt ist. Daher wird keine induktive Spannung durch die -Entladungselektrode verursacht, was ein Problem in dem Korona-Entladungs-Verfahren darstellt. Dementsprechend gibt es kein Problem beim Ausführen der Röntgeneinrichtung in der Nähe des Objektes, dessen elektrische Ladung entfernt werden soll, bis hin zu jeder gewünschten Position.
Ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung liegt in der Ionisierung eines Gases, ohne dass dies durch Ozon begleitet wird, sogar beim Verwenden eines Gases, welches Sauerstoff enthält, wie in der Luft und Ähnlichem. Dementsprechend ist es möglich, die Probleme des herkömmlichen Verfahrens, wie zum Beispiel die Oxidation eines Halbleiter-Wafers oder die Verschlechterung eines makromolekularen Materials zu lösen.
Mit Bezug auf die Erzeugung von Ozon liegt die Energie eines Lichtquants in der Größenordnung von mehreren Hunderten von eV bis zu mehreren keV, was sehr hoch ist, und daher können Gasmoleküle und Atome effektiv ionisiert werden. Als ein Ergebnis wird die Anzahl von neutralen Sauerstoffatomradikalen, von welchen man annimmt, dass sie das Meiste zu der Bildung von Ozon beitragen, reduziert, und die Erzeugung von Ozon wird unterdrückt.
Gasmoleküle und Atome werden durch die Absorbierung der elektromagnetischen Welle in einem weichen Röntgenstrahlbereich direkt ionisiert. Die Ionisationsenergie der Gasmoleküle und Atome beträgt wenigstens um die 10 bis 20 eV oder so, was ein Teil in mehreren zehn bis mehreren einhundert Teilen einer Lichtquantenergie in einem weichen Röntgenstrahlbereich ist. Dementsprechend kann eine Ionisierung von einem Molekül, welches eine Vielzahl von Atomen aufweist, und eine Ionisierung von einem Molekül, welches eine Zweiwertigkeit oder mehr aufweist, durch ein Lichtquant geleistet werden.
Durch Bestrahlen einer Gasatmosphäre, welche ein elektrisch aufgeladenes Objekt umschließt, mit weichen Röntgenstrahlen werden Ionen und Elektronen, welche eine hohe Konzentration aufweisen, ausgebildet, wodurch die Neutralisation der Ladung des elektrisch aufgeladenen Objekts ausgeführt werden kann. In diesem Fall kann jedes Gas mit einer näherungsweise äquivalenten Leistung beim Entfernen von Elektrizität vorgesehen werden, ungeachtet der Art des Gases, welches das elektrisch geladene Objekt umschließt. Ferner kann die Ionisierung von Gas in der Nähe des elektrisch geladenen Objektes ausgeführt werden, was abweichend ist gegenüber der Neutralisation von Elektrizität durch das Korona-Entladungs-lonisationsverfahren, und daher können die ausgebildeten Ionen und Elektronen effektiv für die Neutralisation verwendet werden, und als ein Ergebnis wird die Elektrizitätsentfernungsfunktion erheblich verbessert. Ferner wird im Vergleich mit einem Fall, in welchem ein ionisiertes Gas durch eine Leitung oder ähnliches übertragen wird, die Elektrizitätsentfernungsfunktion um das Einhundertfache bis Eintausendfache verbessert.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Eine Erklärung von Ausführungen der vorliegenden Erfindung wird wie Nachfolgend gegeben. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgenden Ausführungen beschränkt, und Änderungen des Designs, Änderungen der numerischen Werte, Umstände und von Ähnlichem, welche ein Fachmann leicht ausführen kann, werden natürlich von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasst.
(Ausführung 1)
Eine Erklärung eines Experimentes des Neutralisierens der Elektrizität eines elektrisch aufgeladenen Wafers gemäß der vorliegenden Erfindung wird gegeben, während die erzielten Daten gezeigt werden.
Die Vorrichtung, welche für das Experiment verwendet wurde, ist in der 4 gezeigt. Eine Einfallöffnung 42 ist in einer Seitenwand einer Kammer 41 aus SUS (rostfreiem Stahl) vorgesehen, so dass ein weicher Röntgenstrahl von der Außenseite in die Kammer gestrahlt werden kann. Die Einfallöffnung 42 ist ferner mit einem Durchgang 43 versehen, welcher einen Durchmesser von 50 mm aufweist und die Länge I₂. Die Länge I₂ des Durchgangs 43 ist auf eine solche Länge ausgelegt, dass ein elektrisch geladenes Objekt (Wafer) 44 nicht von einer Endöffnung des Durchgangs 43 aus gesehen werden kann (das bedeutet, der Wafer kann nicht von der Endöffnung aus gesehen werden), wodurch der direkte Einfall der Röntgenstrahlung auf den Wafer 44 verhindert werden kann. Ferner ist bei diesem Beispiel der Durchgang 43 mit einer Doppelzylinderstruktur versehen, und ein äußerer Zylinder 45 ist gleitbar. Dementsprechend kann, sogar wenn sich ein Abstand von I₁ zwischen dem Wafer 44 und der Einfallöffnung 42 ändert, durch eine Änderung in der Größe des Wafers 44 oder durch Ähnliches, der Wafer 44 nicht von der Endöffnung des Durchgangs 43 aus gesehen werden, durch freies Ändern der Länge I₂ des Durchgangs 43, durch Gleiten des äußeren Zylinders 45.
Ferner ist ein Filter 46 an die Endöffnung des Durchgangs 43 angeschlossen, um die Innenseite der Kammer 41 von der Außenseite zu trennen. Ein atmosphärisches Gas, (zum Beispiel N₂, Luft, Ar) wird von einem Gaseinlass 47 aus, welcher an einem Ende (auf der rechten Seite in der Zeichnung) der Kammer 41 vorgesehen ist, eingeleitet. In diesem Beispiel ist ferner ein 3-Wege-Ventil 48a an einem Gaseinlass 47 vorgesehen, wodurch ein Schalten des Gases, welches eingeführt wird, geleistet werden kann. Ferner ist das andere Ende (auf der linken Seite in der Zeichnung) der Kammer 41 mit einem Gasauslass 49 versehen. Der Gasauslass 49 ist ebenfalls mit einem 3-Wege-Ventil 48b versehen, von welchem eine Verzweigung mit einem Ozonmessgerät 50 verbunden ist. Die Ozonkonzentration wird auf der Austrittsseite durch das Ozonmessgerät 50 überwacht.
Um ein Bewertungselement auszuführen, ist eine Elektrode 51 in der Nähe des Wafers 44 vorgesehen, durch welche ein vorbestimmtes anfängliches Potential an den Wafer 44 durch eine direkte Stromquelle angelegt werden kann. Ferner ist ein Oberflächenpotentialmessgerät an dem Wafer 44 angeschlossen. Die Elektrizitätsentfernungsfunktion wurde durch Überwachen einer Ausschwingdauer des Oberflächenpotentials des Wafers 44 durch das Oberflächenpotentialmessgerät bewertet.
Die Spezifikation einer Röntgeneinrichtung 52, welche in dem Experiment verwendet wurde, war wie folgt.
Target-Werkstoff: W
Target-Spannung: 2–9,7 kV
Target-Strom: 0–180 μA
Das Experiment wurde mit Bezug auf die nachfolgenden Merkmale bei Verwendung der Vorrichtung, welche in der 4 gezeigt ist, ausgeführt.
1) Target-Spannungsabhängigkeit und Target-Stromabhängigkeit des Wirkungsgrads bei der Entfernung der Elektrizität.
Zuerst wurde die Target-Spannungsabhängigkeit unter den nachfolgenden experimentellen Bedingungen geprüft.
Elektrostatische Kapazität des Wafers: 10 pF
Atmosphärisches Gas: Luft, reiner Stickstoff (Stickstoff, welcher eine
Verunreinigungskonzentration von einigen ppb oder weniger aufweist)
Target-Spannung: 4–9,7 kV
Target-Strom: 120 μA, konstant
I₁: 11 cm
I₂: 9 cm
Das anfängliche Wafer-Potential wurde zu ± 3 kV bestimmt, eine weiche Röntgenstrahlung, welche unter den obigen Bedingungen erzeugt wurde, wurde in das atmosphärische Gas gestrahlt, und die Zeitspanne bis das Wafer-Potential ± 0,3 kV wurde, wurde gemessen.
Die Ergebnisse sind in der 5 gezeigt.
Nachfolgend wurde die Target-Stromabhängigkeit durch die nachfolgenden experimentellen Bedingungen untersucht.
Elektrostatische Kapazität des Wafers: 10 pF
Atmosphärisches Gas: Luft, reiner Stickstoff (Stickstoff, welcher eine
Verunreinigungskonzentration von einigen ppb oder weniger aufweist)
Target-Spannung: 8 kV
Target-Strom: variabel in einem Bereich von 30 bis 180 μA
I₁: 11 cm
I₂: 9 cm
Ferner wurde die Elektrizitätsentfernungsfunktion bewertet, durch Ausführen des anfänglichen Wafer-Potentials auf ± 3 kV, durch Bestrahlen des atmosphärischen Gases mit Röntgenstrahlung, welche unter den obigen Bedingungen erzeugt wurde, und durch Messen der Zeitspanne, in welcher das Wafer-Potential zu ± 0,3 kV wurde.
Die Ergebnisse sind in der 6 gezeigt.
Wie in der 5 und in der 6 gezeigt ist, hat man herausgefunden, dass die Zeitspanne des Entfernens der Elektrizität des elektrisch aufgeladenen Objekts beträchtlich von der Target-Spannung und dem Target-Strom abhängt. Insbesondere die erste Abhängigkeit war groß. Wenn die Target-Spannung nicht größer ist, als 4 kV, gibt es im Wesentlichen keine Elektrizitätsentfernungsfunktion und die Ionisationsrate des Gases ist sehr gering. In diesem Fall, wenn die Target-Spannung nicht weniger als 6 bis 7 kV beträgt, kann die Elektrizitätsentfernung des elektrisch aufgeladenen Objekts in einer extrem kurzen Zeitspanne geleistet werden.
Obwohl die Stromabhängigkeit im Vergleich zu der Spannungsabhängigkeit klein ist, ist es vorzuziehen, den Target-Strom mit 60 μA oder mehr auszuführen, um die Neutralisation in einer kurzen Zeitspanne zu leisten.
Nebenbei ist die Elektrizitätsentfernungstendenz sowohl in der 5 als auch in der 6 unterschiedlich in Luft und in reinem Stickstoff (Stickstoff, welcher eine Verunreinigungskonzentration von einigen ppb oder weniger aufweist). In Luft blieb im Hinblick auf Beides, die positiven und negativen Ladungen, die Elektrizitätsentfernungsfunktion dieselbe; in reinem Stickstoff jedoch ist die Elektrizitätsentfernungsfunktion der positiven Ladung größer. Der Unterschied liegt in einem Unterschied einer Existenzrate einer negativen Ionenquelle. Dies bedeutet, dass in Luft vergleichsweise stabile negative Ionen ausgebildet werden, durch Kombinierenlassen von Sauerstoff, CO₂, NO_x, SO_x und Ähnlichem mit Elektronen, welche aus Gasmolekülen ionisiert werden. Dementsprechend sind das, was die elektrifizierte Ladung neutralisiert, positive und negative Ionen, welche eine vergleichsweise äquivalente Beweglichkeit aufweisen.
Auf der anderen Seite gibt es in reinem Stickstoff keine solche negative Ionenquelle (auf dem ppb-Niveau oder weniger), und daher tragen viele der Elektronen, welche aus Gasmolekülen ionisiert werden, direkt zu der Neutralisation einer positiven Ladung bei, ohne negative Ionen auszubilden. Die Beweglichkeit der Elektronen in einem elektrischen Feld ist größer als diejenige von Ionen, um mehrere Ordnungen. Dementsprechend können die gebildeten Elektronen das elektrisch geladene Objekt in einer sehr kurzen Zeit erreichen, und das Verschwinden derselben durch Neutralisation aufgrund der Verbindung mit positiven Ionen und durch Diffusion wird eingeschränkt, was zu der Neutralisation des elektrisch geladenen Objekts beiträgt. Als ein Ergebnis wird die Elektrizitätsentfernungsrate der positiven Ladung beschleunigt.
2) Abhängigkeit des Wirkungsgrads der Elektrizitätsentfernung von dem Werkstoff eines Einstrahlungsfensters.
Die weiche Röntgenstrahlung wird sehr leicht von Substanzen absorbiert, was abweichend ist zu harter Röntgenstrahlung. Dementsprechend ist es beim Entfernen von Elektrizität in einer Spezialatmosphäre möglich, dass die Elektrizitätsentfernungsfunktion in einem Fall gemindert wird, in welchem die weiche Röntgenstrahlung durch ein filterndes Fenster eingestrahlt wird.
Dies wurde durch Ausführen eines Experimentes unter den nachfolgenden Bedingungen bestätigt. Die Elektrizitätsentfernungsfunktion wurde verglichen zwischen einem Fall ohne Filter, einem Fall eines Polyimidfilmes, welcher einen hohen Durchlässigkeitsgrad aufweist, welcher vergleichsweise stabil im Hinblick auf die Bestrahlung ist, und einem Fall eines synthetisierten Quarzes, welcher eine Dicke von 2 mm aufweist.
Elektrostatische Kapazität des Wafers: 10 pF
Atmosphärisches Gas: Luft
Wafer-Potential: f 300 V --> ± 30 V
Target-Spannung: 8 kV
Target-Strom: 120 μA
I₁: 11cm
I₂: 9 cm
Endöffnung des Durchlasses:

i) keinen Filter
ii) installierter Polyimidfilm von 0,12 mm
iii) Installierter synthetischer Quarz von 2 mm

Die Messungsergebnisse sind wie Folgt:
(Die Einheit ist s/10 pF, die Zahl in Klammern stellt das Verhältnis der Elektrizitätsentfernungszeit dar, welches 1 beträgt, wenn kein Filter vorgesehen ist)
Die Elektrizitätsentfernungsfunktion ist vergleichsweise gut in dem Fall eines Filters, welcher aus einem Polyimidfilm hergestellt ist, und die Elektrizitätsentfernungsfunktion beträgt 82 Prozent von demjenigen mit keinem Filter. Im Vergleich dazu ist in dem Fall des synthetisierten Quarzfensters die Elektrizitätsentfernungswirkung vollständig verloren, und man hat herausgefunden, dass die weiche Röntgenstrahlung beinahe zu 100 Prozent absorbiert wurde.
Ausgehend von diesem Ergebnis ist es vorzuziehen, einen Filter zu verwenden, welcher aus einem Werkstoff, wie zum Beispiel Polyimid hergestellt ist, welches vergleichsweise transparent im Hinblick auf die Bestrahlung ist, in dem Fall des Bestrahlens der weichen Röntgenstrahlung durch den Filter in solch einer speziellen Atmosphäre, zum Beispiel in einem geschlossenen System, in welchem sich das atmosphärische Gas in einem luftdichten Zustand befindet.
3) Abhängigkeit der Elektrizitätsentfernungsfunktion von dem Druck eines atmosphärischen Gases.
Nachfolgend wurde die Abhängigkeit der Elektrizitätsentfernungsfunktion von dem atmosphärischen Druck untersucht. Die experimentellen Bedingungen sind wie folgend.
Elektrostatische Kapazität des Wafers: 10 pF
Atmosphärisches Gas: Luft
Target-Spannung: 8 kV
Target-Strom: 120 μA
I₁: 11 cm
I₂: 9 cm
Ferner wurde die Elektrizitätsentfernungsfunktion durch Ausstrahlung der weichen Röntgenstrahlung, die unter den obigen Bedingungen erzeugt wurde, wobei das anfängliche Wafer-Potential ± 300 V betrug, in ein atmosphärischen Gases, und durch Messen einer Zeitspanne, bis das Wafer-Potential ± 30 V erreicht hat, bewertet.
Die Ergebnisse sind in der 7 gezeigt.
Die Elektrizitätsentfernungsfunktion ändert sich deutlich in Abhängigkeit des atmosphärischen Druckes. Die Funktion wird graduell verbessert bis zu 100 Torr, wobei die Elektrizitätsentfernung nahezu zweimal so schnell bei dem Maximum ausgeführt werden kann. Danach wird sie jedoch mehr und mehr verzögert, bei näherungsweise 20 Torr ist sie ungefähr dieselbe wie bei atmosphärischem Druck, und bei 1 Torr wird sie um das Zehnfache verzögert. Aus diesem Ergebnis heraus hat man festgestellt, dass die Elektrizitätsentfernung möglich ist unter einem reduzierten Druck bis zu rund 1 Torr, dass danach jedoch die Elektrizitätsentfernungszeit sehr stark verlängert wird, was nicht so wirkungsvoll ist.
4) Ozon-Konzentration der Elektrizitätsentfernungsatmosphäre
Ein Experiment ist ausgeführt worden, betreffend die Ozon-Erzeugung, was oft problematisch bei der Elektrizitätsentfernung in Luft ist.
Die experimentellen Bedingungen sind wie Folgt.
Atmosphärisches Gas: Luft
Target-Spannung: 9,7 kV
Target-Strom: 190 μA
I₂: 9 cm
Das Ausmaß der Erzeugung von Ozon wurde durch das Ozon-Messgerät 50 in der 4 gemessen. Wie in der 4 gezeigt ist, wurde die Ozon-Konzentration durch das Ozon-Messgerät 50 gemessen, durch Ziehen des Gases in der Kammer 41 um ein Saugausmaß von 2 l/min. Zudem wurde die Messung 30 Minuten nach der Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Welle in dem Röntgenstrahlbereich ausgeführt.
Das Ergebnis ist unten gezeigt. Die Konzentration des Hintergrunds (BG: Background) und das Ozonausmaß im Fall einer Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen (UV-Bestrahlung) sind ebenfalls zum Vergleich gezeigt.
Ausführung: 8–10 ppb
B.G.: 8–10 ppb
UV-Bestrahlung: 20 ppm (nach 30 Minuten)
Als ein Ergebnis der Messung gab es keinen Anstieg in der Ozonkonzentration, sogar beim Bestrahlen mit dem weichen Röntgenstrahl, wodurch die erzeugte Konzentration verifiziert wurde, dass sie auf dem ppb-Niveau oder darunter liegt.
Im Gegensatz dazu wurde im Fall der Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung, welche zum Vergleich ausgeführt wurde, die Ozon-Konzentration auf bis zu 20 ppm (rund das 2000-fache des BG-Wertes) gesteigert.
Wie oben beschrieben wurde, ist die Neutralisierungsfunktion der statischen Elektrizität durch die weiche Röntgenstrahlung sehr exzellent. Es ist möglich, Ionenpaare auszubilden, welche eine hohe Konzentration aufweisen, ohne dass dies durch die Erzeugung von Ozon begleitet wird, und als ein Ergebnis kann die Ladung eines elektrisch aufgeladenen Objektes in einer kurzen Zeitspanne neutralisiert werden. Ferner ist eine Abschirmungsmaßnahme sehr leicht, bei welcher sie nicht auf einen menschlichen Körper gestrahlt wird, weil die Dämpfung derselben sehr schnell ist.
Ferner ist es, um einen Bestrahlungsstrahl aus einer Lampe mit weicher Röntgenstrahlung zu konzentrieren und um eine näherungsweise parallele Strahlung auszubilden, wirkungsvoll, eine Abschirmungsplatte (vorzugsweise eine Abschirmungsplatte, welche geeignet ist, eine Röntgenstrahlung vollständig zu reflektieren) auf der Bestrahlungseinheit vorzusehen.
(Ausführung 2)
Eine Ausführung ist in der 8 gezeigt, in welcher eine Röntgeneinheit 81 in einem Reinraum 80 installiert ist.
In dieser Ausführung ist die Röntgeneinheit 81 an einer Zimmerdecke 82 angeschlossen, so dass eine weiche Röntgenstrahlung näherungsweise parallel zu der Oberfläche der Zimmerdecke des Reinraumes 80 ausgestrahlt wird. Die weiche Röntgenstrahlung wir näherungsweise parallel zu der Oberfläche der Zimmerdecke ausgestrahlt, um zu verhindern, dass ein menschlicher Körper oder Wafer (oder Flüssigkristallsubstrate) 85 mit der Röntgenstrahlung bestrahlt werden.
Ferner ist ein Filter 83 an der Zimmerdecke 82 zum Entfernen von Staub installiert, und eine sogenannte Downflow-Luft A wird erzeugt, welche von der Zimmerdecke 82 zu einem Boden 84 strömt. Ferner wird die Röntgenstrahlung, welche von der Röntgeneinheit 81 emittiert wird, auf den Oberstrombereich der Luftströmung ausgestrahlt, und daher werden Ionen und Elektronen, welche durch die Röntgenbestrahlung gebildet werden, auf den Wafer 85 auf der Unterstrom-Seite durch die Luftströmung übertragen und neutralisieren die elektrische Ladung des Wafers 85.
In dieser Ausführung ist die Röntgeneinheit 81 an der Zimmerdecke 82 angeschlossen. Der Anschluss ist jedoch nicht auf die Zimmerdecke 82 beschränkt, insofern die angeschlossene Einheit sich an einer Position befindet, in welcher die Bestrahlung eines menschlichen Körpers oder des Wafers 85 in dem Reinraum 80 vermieden wird.
(Ausführung 3)
Die 9 zeigt ein Beispiel, in welchem eine Röntgeneinheit 91 an einer Nasszelle 90 installiert ist. Auf der anderen Seite zeigt die 10 ein Beispiel, in welchem eine Röntgeneinheit 102 an einer geöffneten Transfervorrichtung von Wafern oder Flüssigkristallsubstraten 101 installiert ist. In der Transfervorrichtung 103, welche in der 10 gezeigt ist, ist die Röntgeneinheit 102 so nahe wie möglich an dem Wafer 101 positioniert, und eine Abschirmungsplatte 104 ist installiert, um die Röntgenstrahlung abzuschirmen, um eine Bombardierung eines menschlichen Körpers zu vermeiden.
(Ausführung 4)
Die 11 zeigt ein Beispiel einer Anwendung der Elektrizitätsentfernung in einem Nass-Schritt, und die 12 zeigt ein Beispiel einer Anwendung der Elektrizitätsentfernung beim Trocknen durch einen Schleudertrockner.
Die 13 zeigt ein Beispiel, in welchem die Erfindung auf ein geschlossenes Transfer-System angewendet wird. In diesem Beispiel wird Stickstoffgas (Stickstoffgas, welches eine Verunreinigungskonzentration von einigen ppb oder weniger aufweist, in dem Fall des Verhinderns der Oberflächenoxidation von Wafern) oder Luft, welche eine Feuchtigkeitskonzentration von einigen ppb aufweist, von der Unterseite der Transfer-Kammer ausgeströmt, um dadurch einen schwebenden Transfer von Wafern auszuführen. Die Röntgeneinrichtungen sind im Hinblick auf die Transferrichtung auf den Seitenflächen vorgesehen. Ferner kann die Transfer-Kammer durch einen Werkstoff ausgebildet sein, welcher im Hinblick auf die weiche Röntgenstrahlung transparent ist, zum Beispiel Polyimid, und die weiche Röntgenstrahlung kann in das atmosphärische Gas in der Transfer-Kammer durch Polyimid eingestrahlt werden.
Ferner ist, um die Oberflächenoxidation von Wafern zu verhindern, eine Erprobung ausgeführt worden, bei welcher die Transfer-Kammer durch einen rostfreien Stahl aufgebaut ist, welcher einen Film im passiven Zustand, der durch die thermische Oxidation ausgebildet ist, auf seiner Oberfläche aufweist, und Stickstoffgas, welches eine Verunreinigungskonzentration von einigen ppb oder weniger aufweist, wird als ein Gas für den Transfer verwendet. Ferner, wenn ein rostfreier Stahl, welcher mit einem Film in einem passiven Zustand auf seiner Oberfläche ausgebildet ist, wobei Cr/Fe (im atomaren Verhältnis) 1 oder mehr ist, verwendet wird, ist dies mehr vorzuziehen, weil die Emission der Feuchtigkeit von der Oberfläche verhindert werden kann.
Ferner ist es möglich, die weiche Röntgenstrahlung in das Transfergas (das Transfergas ist das atmosphärische Gas) in einer Transfer-Kammer einzustrahlen, durch Ausbilden der Öffnung, welche in der 4 gezeigt ist, auf der Seitenoberfläche der Transfer-Kammer und durch Einstrahlen der weichen Röntgenstrahlung in das atmosphärische Gas (Stickstoffgas für den Transfer wird zu dem atmosphärischen Gas in der Transfer-Kammer durch die Öffnung des Durchlasses). Ferner weist die Länge des Durchlasses (I₂ in der 4) eine Dimension auf, wodurch Wafer in der Transfer-Kammer nicht von der Endöffnung des Durchlasses aus betrachtet werden können (das heißt, die Wafer können nicht von der Endöffnung aus gesehen werden). Diese Dimension ändert sich mit dem Durchmesser von Wafern, dem Abstand zwischen der Röntgen- Einstrahlungsöffnung und den Wafern (I₁ in der 4) und Ähnlichem, und daher wird eine Struktur vorgesehen, mit welcher die Länge des Durchgangs änderbar ist.
Die Transfervorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel ist ein geschlossenes System, und daher ist die Endöffnung des Durchlasses mit Polyimid ausgebildet.
(Ausführung 5)
Die 14 zeigt eine Ausführung, welche der Anspruch 15 betrifft. Dies bedeutet, dass die 14 einen Wohnraum/Lebensraum in einem Gebäude zeigt.
In dieser Ausführung ist eine lufteinführende Einrichtung an der Zimmerdecke des Wohnraumes installiert, und Luft, welche von der Außenseite geleitet wird, wird durch dieses Luftversorgungsrohr in die Innenseite des Wohnraumes durch eine Zufuhröffnung des Luftversorgungsrohrs eingeleitet.
Ferner ist eine Röntgeneinheit in dem Luftversorgungsrohr installiert, und eine Öffnung ist auf dem Luftversorgungsrohr vorgesehen, durch welches die weiche Röntgenstrahlung von der Röntgeneinheit in die Luft, welche durch das Luftversorgungsrohr strömt, eingestrahlt wird. Ferner kann das Luftversorgungsrohr natürlich durch einen Werkstoff ausgeführt sein, welcher im Hinblick auf die weiche Röntgenstrahlung transparent ist, wie zum Beispiel Polyimid, ohne dabei eine Öffnung vorzusehen. Wenn die weichen Röntgenstrahlen eingestrahlt werden, werden positive Ionen und negative Ionen und/oder Elektronen in der Luft gebildet, und die Luft, welche die positiven Ionen und negativen Ionen und/oder Elektronen beinhaltet, wird zu der Innenseite des Wohnraumes durch Mitnahme in der Luftströmung übertragen.
Ein Wohnraum von näherungsweise 16,5 m² (5 tsubo) wurde ausgebildet, und die Röntgeneinheit wurde in der Ausführung, welche in der 14 gezeigt ist, installiert, und ein Test wurde im Hinblick auf einen Fall (Ausführung) ausgeführt, in welchem die weiche Röntgenstrahlung eingestrahlt wurde, und einem Fall (Vergleichsbeispiel), in welcher sie nicht eingestrahlt wurde.
Die Anzahl der Testpersonen betrug 20 und die Auswertung wurde anhand ihres Empfindens ausgeführt.
Die Anzahl von Personen, welche antworteten, dass die Innenseite des Raumes im Falle des Einstrahlens der Röntgenstrahlung frischer war als in dem Fall des Nichteinstrahlens der Röntgenstrahlung, betrug 15. Die Anzahl der Personen, welche antworteten, dass es keinen Unterschied zwischen dem Fall des Einstrahlens der Röntgenstrahlung und dem Fall des Nichteinstrahlens der Röntgenstrahlung gab, betrug 5.
Dann wurde ein Geigerzähler bei einer Tabelle in der 14 vorgesehen, und das Ausmaß der Bombardierung mit Röntgenstrahlung wurde gemessen. Als ein Ergebnis blieb die Anzahl der Zähler/Treffer in beiden Fällen dieselbe, im Falle des Einstrahlens der Röntgenstrahlung und im Falle des Nichteinstrahlens der Röntgenstrahlung.
(Ausführung 6)
Eine Ausführung, welche der Anspruch 16 betrifft, ist in der 15 gezeigt. Dies bedeutet, in der 15 ist eine Aufzuchtkammer für Pflanzen (Blumen, Gemüse und Ähnliches) gezeigt.
Die Einstrahlung der weichen Röntgenstrahlung wurde für eine Woche geleistet, Tag und Nacht, in der Ausführung aus der 15. Wenn die Farbe der Blätter der Blumen nach einer Woche untersucht wurde, zeigte sich eine grüne Farbe, welche frischer aussah, als in dem Falle des Nichteinstrahlens der weichen Röntgenstrahlung.
Ferner kann die Installation der Röntgeneinrichtung natürlich ausgeführt werden, wie in der 14 gezeigt ist.
(Ausführung 7)
In dieser Ausführung wurde elektrische Ladung, die beim Transfer und beim Reinigen von Glassubstraten in einer Flüssigkristallherstellungsanlage verursacht wurde, entfernt, durch Verwenden der erfindungsgemäßen und einer herkömmlichen Elektrizitätsentfernungsvorrichtung, und die Ergebnisse wurden verglichen.
Die 17 zeigt das Verhalten der Elektrizitätsentfernung, welche in einem Transfersystem für Glassubstrate ausgeführt wurde. Das Glassubstrat wurde in einem Träger auf der rechten Seite aufgenommen, nachdem es einmal auf einem kreisförmigen Tisch, der von der linken Seite durch einen Gummiring übertragen wurde, positioniert wurde. In dieser Ausführung wurde die Elektrizitätsentfernung an der Positionierungseinheit ausgeführt, und die Elektrizitätsentfernungseigenschaften wurden gemessen mit einem Einstrahlungswinkel in Richtung der Substrate, wie in der 17 gezeigt ist. Ferner wurde die Messung unter denselben Bedingungen ebenfalls im Hinblick auf einen Bläsertyp-Ionisierer, welcher das Korona-Entladungs-Verfahren verwendet, als eine herkömmliche Elektrizitätsentfernungsvorrichtung ausgeführt. Das Ergebnis der Messung ist in der 18 gezeigt.
In der 18 bezeichnet die Ordinate das Elektrifizierungspotential und die Abszisse bezeichnet eine abgelaufene Zeit. Die gepunktete Linie bezeichnet die Eiektrizitätsentfernungseigenschaft durch die weiche Röntgenstrahlung, und die dicke Linie bezeichnet diese durch den Ionisierer. Das Elektrifizierungspotential ohne Elektrizitätsentfernung zeigt einen Wert, welcher stetig – 3,3 kV überschreitet, was die Grenze des Oberflächenpotentialmessgeräts ist. In dem Falle des Entfernens der Elektrizität durch die weiche Röntgenstrahlung dieser Ausführung betrug nach dem Starten der Elektrizitätsentfernung das Spitzenpotential – 0,4 kV im Maximum, und die Elektrizitätsentfernungszeitspanne bis 0 V betrug nur rund 2 Sekunden. Ferner hat man herausgefunden, dass die Änderung der Elektrizitätsentfernungsfunktion durch den Einstrahlungswinkel insgesamt nicht festgestellt wurde. Auf der anderen Seite, im Falle der Verwendung des herkömmlichen Ionisierers, hing die Elektrizitätsentfernungsfunktion beträchtlich von dem Einstrahlwinkel ab, und diese Elektrizitätsentfernungsfunktion war viel niedriger gegenüber der Ausführung der Erfindung. Zum Beispiel gab es einen Fall, in welchem das Spitzenpotential – 3 kV erreichte und die abgelaufene Zeit wenigstens 5 Sekunden oder mehr.
Nachfolgend zeigt die 19 das Verhalten der Elektrizitätsentfernung beim Reinigen der Glassubstrate. Wenn das Substrat aus einem Tank herausgezogen wurde, nachdem es durch ein ultrareines Wasser durch Überströmung gereinigt wurde, erreichte das Potential des Substrates – 3,3 kV oder mehr. Die 20 zeigt ein Ergebnis der Messung der Elektrizitätsentfernungscharakteristik in dem Fall, in welchem die Elektrizitätsentfernung gleichzeitig mit dem Herausziehen geleistet wurde. Man hat herausgefunden, dass durch die Einstrahlung der weichen Röntgenstrahlung das maximale Elektrifizierungspotential unterhalb von 0,1 kV oder weniger gehalten wurde, die Zeitspanne, bis es 0 V wurde, betrug rund eine Sekunde, und die Elektrifizierung konnte wirksam verhindert werden.
Im Gegensatz dazu, im Falle des Verwendens des Ionisierers, erreichte es beim Maximum 1,7 kV, und die abgelaufene Zeitspanne zur Elektrizitätsentfernung betrug 4 bis 5 Sekunden.
Wie oben dargelegt wurde, sogar bei den Glassubstraten, kann die elektrifizierte Ladung vollständig in einer kurzen Zeitspanne entfernt werden, und ebenso kann die Elektrifizierung durch die vorliegende Erfindung verhindert werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Es ist möglich, positive und negative Ionen auszubilden, ohne dass dies durch Stauberzeugung begleitet wird, durch Verwendung der erfindungsgemäßen Ionenerzeugungsvorrichtung, welche die weiche Röntgenstrahl-Einstrahlung verwendet.
Ferner ist es beim Neutralisieren der Elektrizität eines elektrisch geladenen Objektes möglich, die Ladung des elektrisch geladenen Objekts in einer kurzen Zeitspanne in jeder Atmosphäre zu neutralisieren, und die Erzeugung von statischer Elektrizität kann vollständig verhindert werden durch Verwenden dieser Vorrichtung für elektrifizierte Bereiche.
Dies ergibt die Verhinderung der Erzeugung von Defekten durch Gefährdung aufgrund von statischer Elektrizität und die Verhinderung des Absenkens der Zuverlässigkeit eines Produktes beim Herstellen von Halbleitern oder Flüssigkriställen, was die Ausbeute eines Produktes vergrößert. Insbesondere, obwohl es Probleme beim Anpassen eines Wafer-Trägersystems aus reinem Fluorethylenharz gab, bis heute aufgrund dieses Problems der statischen Elektrizität, wurde solch ein Bedenken vollständig durch die Anwendung dieses Elektrizitätsentfernungsverfahrens eliminiert.

Claims

Verfahren zur Neutralisation der elektrischen Ladung eines mit statischer Elektrizität aufgeladenen Gegenstandes, indem positive Ionen und negative Ionen und/oder Elektronen dadurch gebildet werden, dass atmosphärische Luft durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung im Bereich der weichen Röntgenstrahlung ionisiert wird und eine negative Ladung durch die dabei gebildeten positiven Ionen neutralisiert wird, während eine positive Ladung durch die negativen Ionen und/oder Elektronen neutralisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass atmosphärische Luft, die den besagten elektrisch geladenen Gegenstand umgibt, mit elektromagnetischen Wellen im Bereich der weichen Röntgenstrahlung direkt bestrahlt wird.
Verfahren zur Neutralisation eines elektrisch geladenen Gegenstands nach Anspruch 1, bei welchem die atmosphärische Luft mit einem Feuchtigkeitsgehalt von einigen ppb oder weniger versehen ist.
Verfahren zur Neutralisation eines elektrisch geladenen Gegenstands nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem der Druck der atmosphärischen Luft 1000 Torr bis 1 Torr beträgt.
Verfahren zur Neutralisation eines elektrisch geladenen Gegenstands nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem der Druck der atmosphärischen Luft 1000 Torr bis 20 Torr beträgt.
Transfervorrichtung mit einer Transferkammer für den Transfer eines zu behandelnden Gegenstands zu einer Behandlungskammer, dadurch gekennzeichnet, dass das atmosphärische Gas in der Transferkammer durch elektromagnetische Strahlung im Bereich weicher Röntgenstrahlung bestrahlt wird, indem das die besagten elektrisch geladenen Gegenstände umgebende atmosphärische Gas durch elektromagnetische Strahlung im Bereich der weichen Röntgenstrahlung direkt bestrahlt wird.
Transfervorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher sich eine Verschlusskammer zwischen der Transferkammer und der Behandlungsvorrichtung befindet und die Röntgenanlage dergestalt angeordnet ist, dass die elektromagnetische Strahlung im Bereich der weichen Röntgenstrahlung direkt auf das atmosphärische Gas in der Verschlusskammer gerichtet werden kann.
Transfervorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, bei welcher die Transferkammer aus einem Material besteht, das für die elektromagnetische Strahlung im Bereich weicher Röntgenstrahlung durchlässig ist.
Transfervorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher als Material Polyimid benutzt wird, welches für die weiche Röntgenstrahlung durchlässig ist.
Transfervorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, bei welcher die Transferkammer aus rostfreiem Stahl besteht, welcher auf seiner Oberfläche einen durch thermische Oxidation erzeugten Passivierungsfilm aufweist, bei welchem das Atomverhältnis von Cr zu Fe nicht kleiner als 1 ist; und bei welcher eine Eintrittsöffnung an einer passenden Stelle der Transferkammer für das Bestrahlen mit der elektromagnetischen Strahlung im Bereich der weichen Röntgenstrahlung vorgesehen ist und bei welcher die Bestrahlung des atmosphärischen Gases in der Transferkammer mit der elektromagnetischen Strahlung im Bereich der weichen Röntgenstrahlung durch die Eintrittsöffnung erfolgt.
Transfervorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher an der Eintrittsstelle ein außen angebrachter Port vorhanden ist, wobei die Länge diese Ports so eingerichtet ist, dass eine Ansicht eines zu behandelnden Gegenstands in der Transferkammer vom Ende des Öffnungsbereichs des Ports nicht möglich ist, und wobei ein Filter aus einem Material, das für die elektromagnetische Strahlung im Bereich weicher Röntgenstrahlung durchlässig ist, am Ende des Öffnungsbereichs des Ports vorhanden ist.
Die Transfervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei welcher die Transfervorrichtung einen zu transferierenden Gegenstand durch Einblasen eines Gases von einem tiefer gelegenen Teil der Transferkammer aus schwebend bewegt und transferiert.
Transfervorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher das vom tiefer gelegenen Bereich der Transferkammer strömende Gas, Stickstoff mit einer Konzentration an Verunreinigungen von einigen ppb oder weniger oder Luft mit einer Feuchtigkeit von einigen ppb oder weniger ist.