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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Reinraum. Reinräume werden
beispielsweise in Fabriken oder Forschungslabors, die für das Gebiet
der Halbleiter, der Nahrungsmittel und der Biotechnologie von Bedeutung sind,
verwendet.
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In
Reinräumen,
die beispielsweise in Fabriken oder Forschungslabors auf dem relevanten
Gebiet der Halbleiter, der Nahrungsmittel, der Arzneimittel und
der Biotechnologie bisher verwendet werden, sind Trockenluftfilter
zum Einfangen von in der Luft schwebenden Teilchen an Lufteinströmungspfaden
angeordnet, wobei die hindurchgehende Luft in den Reinraum eingeleitet
wird.
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Luftfilter,
die gegenwärtig
in Reinräumen
verwendet werden, umfassen ULPA (Abkürzung für Ultra Low Penetration Air),
die Glasfasern für
das Filtermedium verwenden, und HEPA (Abkürzung für High Efficiency Particle
Air), wobei solche Filter im Hinblick auf das Entfernen von Stäuben ausgezeichnete
Filter sind und ULPA-Filter beispielsweise selbst feine Teilchen
von 0,1 μm
entfernen können.
Ferner sind auch glasfreie Filter, die fluorhaltiges Harz oder Quarzfasern
anstelle von Glasfasern für
das Filtermedium verwenden, entwickelt worden, um keine anorganischen
Substanzen von den Luftfiltern abzugeben.
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In
jüngster
Zeit sind mit der Zunahme des Integrationsgrades von Halbleitern
das Diffundieren von gasförmigen
organischen Substanzen sowie Stäuben
in die Reinraumluft als Ursache für Mängel betrachtet worden. Das
heißt,
dass aufgezeigt worden ist, dass in Reinräumen organische Substanzen
an der Oberfläche von
Halbleitersubstraten (Siliciumwafern) adsorbiert werden, so dass
sich die Bausteineigenschaften verschlechtern (beispielsweise: Fujii, "Gaseous Contaminants
and Current Situation for Countermeasure of Removal", Air Cleaning, Bd.
32, Nr. 3, S. 43 (1994), herausgegeben von der Foundation of Japan
Air Cleaning Society).
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Ferner
ist wohlbekannt, dass während
der Halbleiterfertigungsschritte n-Halbleiter durch Dotieren eines
Siliciumwafers mit P (Phosphor) und ein p-Halbleiter durch Dotieren
eines Siliciumwafers mit B (Bor) erhalten werden, jedoch können Phosphorverbindungen
oder Borverbindungen, wenn sie in der Reinraumluft vorkommen, möglicherweise
ein unnötiges
Dotieren herbeiführen,
so dass es notwendig ist, solche Schmutzstoffe aus der Reinraumluft
zu entfernen.
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WO
94/18246 beschreibt, wie die Ausgasung von Perfluorelastomeren verringert
werden kann, um daraus gefertigte Teile zu bilden, die zur Verwendung
in Reinräumen
und zur Halbleiterherstellung besser geeignet sind.
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JP-A-06285318
beschreibt ein Filterpapier für
einen Reinraum, das durch die Verwendung von Quarzglasfasern hergestellt
wird und bei dem die Menge an Bor, das in reines Wasser gespült wird
(65°C × 120 h), auf
1,5 × 10–5 g/g
Faser gesteuert ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist verwirklicht worden, um die oben beschriebenen
Probleme zu lösen,
wobei es eine Aufgabe von ihr ist, einen Reinraum gemäß Anspruch
1 zu schaffen, der das Vorhandensein von gasförmigen organischen Substanzen
beseitigen kann und bei dem ferner Phosphorverbindungen und Borverbindungen
nicht vorhanden sind.
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Die
Erfinder haben zum Erfüllen
der oben genannten Aufgabe gewissenhafte Untersuchungen durchgeführt und
im Ergebnis die vorliegende Erfindung verwirklicht, die auf der
Feststellung basiert, dass das Vorhandensein von gasförmigen organischen
Substanzen in einem Reinraum und einer lokalen Einrichtung wie etwa
einer Halbleiterfertigungseinrichtung hauptsächlich durch Luftfilter, die
an Lufteinströmungspfaden
angeordnet sind, und Dichtungen, die zum Anbringen der Luftfilter
an Öffnungen,
beispielsweise an einer Decke, verwendet werden, verursacht wird.
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Das
heißt,
dass durch die Untersuchung der Erfinder festgestellt worden ist,
dass von den vorhandenen oben beschriebenen Luftfiltern gasförmige organische
Substanzen wie etwa Cyclosiloxane, Carboxylsäureester, Phosphorsäureester,
Kohlenwasserstoffe und Phenole abgegeben werden und dass solche
organische Substanzen von Behandlungsmitteln, die beim Formen der
Fasern zu einem Vliesstofffiltermedium zwischen die jeweiligen Fasern
imprägniert
worden sind (einschließlich
eines Bindemittels zum Verbinden von Fasern, eines Wasserabstoßungsmittels
zur Verstärkung
des Staubeinfangeffekts und eines Weichmachers oder eines Antioxidationsmittels),
von Silikonölen,
die an Fasern abgelagert werden, im Fall, dass das Filtermedium aus
Glasfasern besteht, (wobei dies ein Verstärkungsmaterial beim Verspinnen
von Glasfasern ist, das auch als Wasserabstoßungsmittel des Filtermediums
dient) und von Dichtungsmaterialien zum Verbinden eines Filtermediums
mit einem Rahmen abgegeben werden. Es ist ferner festgestellt worden,
dass in einem hohen Verhältnis
auch organische Substanzen von Kautschukmaterialien, die bisher
als Dichtungen verwendet worden sind, entdeckt werden.
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Genauer
wurde festgestellt, dass der Bestandteil des herkömmlichen
(nicht siliciumartigen) Wasserabstoßungsmittels in dem Behandlungsmittel
durch flüssige
Paraffine (aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen)
gebildet ist, die einen Weichmacher oder ein Antioxidationsmittel
mit einem relativ niedrigen Molekulargewicht enthalten.
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Ferner
ist festgestellt worden, dass, obwohl ein Dichtungsmaterial verwendet
wird, das ein Polyurethan- oder Epoxidharz als Hauptbestandteil
umfasst, Isocyanate des Hauptmittels, die nach der Aushärtungsreaktion
hinterlassen werden, im Fall eines zweikomponentigen Polyurethanharzes
zu organischen Schmutzstoffen werden, während im Fall eines zweikomponentigen
Epoxidharzes Aminverbindungen, die als Härtungsmittel verwendet werden,
zu organischen Schmutzstoffen werden. Es ist außerdem festgestellt worden, dass
herkömmliche
Dichtungsmaterialien Weichmacher und Antioxidationsmittel mit einem
relativ niedrigen Molekulargewicht enthalten.
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Auf
den oben beschriebenen Feststellungen basierend schafft die vorliegende
Erfindung einen Reinraum nach Anspruch 1. Weitere Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Der
beschriebene Luftfilter genügt
einer der folgenden Definitionen (a)–(c) und (e)–(g) für das Behandlungsmittel
und das Dichtungsmaterial.
- (a) Der Hauptbestandteil
eines in dem Behandlungsmittel enthaltenen nicht siliciumartigen
Wasserabstoßungsmittels
ist durch einen aliphatischen Kohlenwasserstoff mit wenigstens 20
Kohlenstoffatomen und/oder einen höheren Alkohol mit wenigstens
18 Kohlenstoffatomen gebildet.
- (b) Der Hauptbestandteil des in dem Behandlungsmittel enthaltenen
Weichmachers ist durch Carboxylsäureester
und/oder Polyester und/oder expoxidartige Verbindungen mit einem
Molekulargewicht von wenigstens 400 gebildet.
- (c) Der Hauptbestandteil des in dem Behandlungsmittel enthaltenen
Antioxidationsmittels ist durch eine Phenolverbindung mit einem
Molekulargewicht von wenigstens 300 gebildet.
- (e) Der Hauptbestandteil des in dem Dichtungsmaterial enthaltenen
Weichmachers ist durch Carboxylsäureester
und/oder Polyester und/oder expoxidartige Verbindungen mit einem
Molekulargewicht von wenigstens 400 gebildet.
- (f) Der Hauptbestandteil des in dem Dichtungsmaterial enthaltenen
Antioxidationsmittels ist durch eine Phenolverbindung mit einem
Molekulargewicht von wenigstens 300 gebildet.
- (g) Der Hauptbestandteil des in dem Dichtungsmaterial enthaltenen
Schmiermittels ist durch einen aliphatischen Kohlenwasserstoff mit
wenigstens 20 Kohlenstoffatomen und/oder einen höheren Alkohol mit wenigstens
18 Kohlenstoffatomen gebildet.
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Ferner
wird im Folgenden ein Verfahren zum Herstellen eines Luftfilters
beschrieben, das das wahlweise Verwenden des Weichmachers und des
Antioxidationsmittels, die in (b), (c), (e) und (f) definiert sind,
für das
Behandlungsmittel und das Dichtungsmaterial, die oben beschrieben
worden sind, umfaßt.
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Nun
sind dann, wenn der Hauptbestandteil des nicht siliciumartigen Wasserabstoßungsmittels
in (a) und der Hauptbestandteil des Schmiermittels in (g) durch
einen aliphatischen Kohlenwasserstoff mit höchstens 19 Kohlenstoffatomen
und einen höheren
Alkohol mit höchstens
17 Kohlenstoffatomen gebildet sind, die gasförmigen Substanzen dieser Verbindungen
in der Reinraumluft vorhanden, indem sie durch die Luft mitgezogen
werden, die durch den Luftfilter in einen gewöhnlichen Reinraum strömt, der
auf eine Temperatur von 23 °C
und eine Feuchtigkeit von 30–40
% gesteuert wird und in dem die Strömungsgeschwindigkeit der Luft,
die durch den Luftfilter streicht, etwa 0,3 bis 0,4 m/s beträgt, jedoch
sind solche gasförmigen
Substanzen in der Reinraumluft nicht vorhanden, wenn ein aliphatischer
Kohlenwasserstoff mit wenigstens 20 Kohlenstoffatomen und ein höherer Alkohol
mit wenigstens 18 Kohlenstoffatomen verwendet wird.
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Ferner
sind dann, wenn der Hauptbestandteil des Weichmachers in (b) und
(e) Dibutylphthalat (Molekulargewicht 278), Dioctylphthalat (Molekulargewicht
391) oder Di-2-ethylhexyladipat (Molekulargewicht 371) mit einem
Molekulargewicht von wenigstens 400 ist, die gasförmigen Substanzen
dieser Verbindungen in der Reinraumluft vorhanden, indem sie durch
die Luft mitgezogen werden, die durch den Luftfilter in den gewöhnlichen
Reinraum strömt,
jedoch sind die gasförmigen
Substanzen in der Reinraumluft nicht vorhanden, wenn Weichmacher
mit einem Molekulargewicht von wenigstens 400 verwendet werden.
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Ferner
sind dann, wenn der Hauptbestandteil des Antioxidationsmittels in
(c) und (f) 2,6-Di-t-butyl-p-kresol (Molekulargewicht 220,4) mit
einem Molekulargewicht von höchstens
300 ist, die gasförmigen
Substanzen in der Reinraumluft vorhanden, indem sie durch die Luft
mitgezogen werden, die durch den Luftfilter in den gewöhnlichen
Reinraum strömt,
jedoch sind die gasförmigen
Substanzen in der Reinraumluft nicht vorhanden, wenn Antioxidationsmittel
mit einem Molekulargewicht von wenigstens 300 verwendet werden.
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Als
aktuelle Beispiele für
(a) und (g) können
zumindest mikrokristallines Wachs, natürliches Wachs, synthetisches
Paraffin, Polyolefinwachs, ein verzweigter Alkohol mit einer Kohlenstoffzahl
von 18, 20 und 24 und Oleylalkohol erwähnt werden.
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Als
aktuelle Beispiele für
(b) und (e) können
Diisononylphthalat (Molekulargewicht: 418), Dioctyldecylphthalat
(Molekulargewicht: 419), Diisodecylphtalat (Molekulargewicht: 447),
Dilaurylphthalat (Molekulargewicht: 501), Dimyristylylphthalat (Molekulargewicht:
530), Di-2-ethylhexylazelat (Molekulargewicht: 413), Di-2-ethylhexylsebacat
(Molekulargewicht: 427), Tris-2-ethylhexyltrimellitat (Molekulargewicht:
547), Trioctyltrimellitat (Molekulargewicht: 547), Trinonyltrimellitat
(Molekulargewicht: 570), Tridecyltrimellitat (Molekulargewicht:
612), Polyester, die durch Polykondensation von Adipinsäure, Acelainsäure, Sebacinsäure oder
Phthalsäure
mit Glycol oder Glycerin erhalten werden (Molekulargewicht: 2.000–8.000),
Epoxidfettsäureester
(Molekulargewicht: 400–500)
und epoxidiertes Öl
(Molekulargewicht etwa 1.000) erwähnt werden.
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Als
aktuelle Beispiele für
(c) und (f) können
Stearyl-β-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat
(Molekulargewicht: 520,9), 2,2'-Methylen-bis-(4-methyl-6-t-butylphenol) (Molekulargewicht:
340,5), 2,2'-Methylen-bis-(4-ethyl-6-t-butylphenol)
(Molekulargewicht: 368,54), 4,4'-Thiobis-(3-methyl-6-t-butylphenol)
(Molekulargewicht: 358,5), 4,4'-Butyliden-bis-(3-methyl-6-t-butylphenol)
(Molekulargewicht: 382,6), 1,1,3-Tris-(2-methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl)butan
(Molekulargewicht: 544,8), 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)benzol
(Molekulargewicht: 775,2), Tetrakis-(methylen-3-(3',5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl)propionat)
methan (Molekulargewicht: 1177,7), Bis-(3,3'-bis-(4'-hydroxy-3'-t-butylphenyl)buttersäure)glycolester
(Molekulargewicht: 1177,7) und Tocophenol (Molekulargewicht: 794,4)
erwähnt
werden.
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Ferner
haben die Erfinder festgestellt, dass dann, wenn das Molekulargewicht
der organischen Substanz größer ist,
die Flüchtigkeit
gesenkt und das Adsorptionsvermögen
höher ist,
jedoch die Adsorptionsmenge an dem Siliciumwafer verkleinert und
beschränkt
wird, wenn das Molekulargewicht einen vorgegebenen Wert, der je
nach Molekülstruktur
verschieden ist, überschreitet,
wobei die Definitionen für
die Zahlenwerte in (a)–(c)
und (e)–(g),
die oben beschrieben worden sind, anhand des Ergebnisses des Versuchs,
der jeweils für eine
Anzahl von ins Auge gefassten Materialien durchgeführt worden
ist, bestimmt worden sind.
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Ein
Luftfilter kann derart sein, dass er wenigstens einer der oben beschriebenen
Definitionen (a)–(c) und
(e)–(g)
genügt,
jedoch werden solche, die sämtlichen
von diesen genügen,
bevorzugt, da von keinem der Baumaterialien des Luftfilters gasförmige organische
Substanzen abgegeben werden.
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Genauer
werden solche bevorzugt, bei denen der Hauptbestandteil des nicht
siliciumartigen Wasserabstoßungsmittels
mikrokristallines Wachs ist, der Hauptbestandteil des in dem Wasserabstoßungsmittel
der nicht siliciumartigen Reihe enthaltenen Weichmachers Tri-2-ethylhexyltrimellitat
ist, der Hauptbestandteil des in dem nicht siliciumartigen Wasserabstoßungsmittel
enthaltenen Antioxidationsmittels 2,2'-Methylen-bis-(4-ethyl-6-t-butylphenol)
ist, der Hauptbestandteil des in dem Dichtungsmaterial enthaltenen
Weichmachers Di-2-ethylhexylsebacat
ist, der Hauptbestandteil des in dem Dichtungsmaterial enthaltenen
Antioxidationsmittels 2,2'-Methylen-bis-(4-ethyl-6-t-butylphenol)
ist und der Hauptbestandteil des in dem Dichtungsmaterial enthaltenen
Schmiermittels synthetisches Paraffin ist.
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Ferner
wird ein Luftfilter beschrieben, der wenigstens einer der oben beschriebenen
Definitionen (a)–(c)
und (e)–(d)
genügt,
bei dem der Hauptbestandteil des Dichtungsmaterials ein zweikomponentiges
Polyurethanharz ist, das durch Reaktion eines polyisocyanathaltigen
Hauptmittels mit einem Härtungsmittel
gebildet ist, und bei dem die äquivalente
Menge aktiven Wasserstoffs in dem Härtungsmittel größer als
die äquivalente
Menge des Isocyanats als Hauptmittel ist, und das keinen Phosphorsäureester
enthält.
In dem Luftfilter werden aufgrund dessen, dass nach der Aushärtungsreaktion
des Dichtungsmaterials keine Isocyanate des Hauptmittels übrig bleiben,
keine Isocyanate und durch Reaktion der Isocyanate mit dem Wasser
in der Luft entstandene Diamine gebildet, und wird aufgrund dessen,
dass kein Phosphorsäureester
abgegeben wird, die Abgabe gasförmiger
organischer Substanzen von dem Dichtungsmaterial weiter unterdrückt.
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Ein
weiterer Luftfilter wird beschrieben, der wenigstens einer der oben
beschriebenen Definitionen (a)–(c)
und (e)–(g)
genügt
und bei dem der Hauptbestandteil für das Dichtungsmaterial ein
zweikomponentiges Epoxidharz ist, das durch die Reaktion des Hauptbestandteils
mit dem Härtungsmittel
gebildet ist, wobei das Härtungsmittel
sauer oder neutral ist. In dem Luftfilter wird aufgrund dessen,
dass darin keine basische Amin verbindung als Härtungsmittel des Dichtungsmaterials
enthalten ist, die Abgabe gasförmiger
organischer Substanzen von dem Dichtungsmaterial weiter unterdrückt.
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Ein
weiterer Luftfilter wird beschrieben, der wenigstens einer der oben
beschriebenen Definitionen (a)–(c)
und (e)–(g)
genügt
und bei dem der Hauptbestandteil des Dichtungsmaterials ein zweikomponentiges Epoxidharz
ist, das durch die Reaktion des Hauptmittels mit dem Härtungsmittel
gebildet ist, wobei das Härtungsmittel
vom Amin-Typ ist und die Menge des verbleibenden Amins reduziert
ist. Als Mittel zum Reduzieren der Menge des verbleibenden Amins
können
Mischung und Aushärtung
derart erwähnt
werden, dass das Aminäquivalent
etwas niedriger als das Epoxidäquivalent
ist und dadurch nach der Aushärtung
des Harzes oder der Erwärmung
des Harzes nach der Aushärtung,
wodurch sich das verbleibende Amin verflüchtigt, kein Rest-Amin hinterlassen
wird.
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Weiterhin
wird ein Luftfilter beschrieben, der wenigstens einer der oben beschriebenen
Definitionen (a)–(c)
und (e)–(g)
genügt
und bei dem das Filtermedium durch Behandeln von mit Silikonöl überzogenen
Glasfasern mit einem Behandlungsmittel in einer stoffartigen Form
gebildet ist, wobei das Silikonöl
keine Cyclosiloxane mit 10 Siliciumatomen oder weniger enthält. Da Cyclosiloxane
mit 10 Siliciumatomen oder weniger an dem Siliciumwafer äußerst leicht
adsorbiert werden, ist dieser Filter vor allem für einen Luftfilter, der für einen Reinraum
zur Verwendung bei der Halbleiterfertigung verwendet wird, geeignet.
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Ferner
wird ein Verfahren (das an sich keinen Teil der vorliegenden Erfindung
bildet) zum Herstellen eines Luftfilters beschrieben, das einen
ersten Schritt umfaßt,
in dem ein Silikonöl
auf Glasfasern aufgebracht wird, und einen zweiten Schritt, in dem
die Glasfasern nach dem ersten Schritt mit einem Behandlungsmittel behandelt
werden, wodurch ein stoffartiges Filtermedium geformt wird, wobei
das Verfahren nach dem ersten Schritt das Unterziehen der Glasfasern
einer Wärmebehandlung
in einem sauberen Luftstrom, wodurch Siloxane mit 10 Siliciumatomen
oder weniger aus dem Silikonöl,
das sich an den Glasfasern niedergeschlagen hat, hinlänglich entfernt
werden, und die anschießende
Vornahme einer Behandlung durch ein Behandlungsmittel, das keine
gasförmigen
organischen Substanzen abgibt, umfasst.
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Dies
ist ein mögliches
Verfahren zum Herstellen des Luftfilters, bei dem Siloxane mit 10
Siliciumatomen oder weniger, die in dem Silikonöl enthalten sind, hinlänglich entfernt
werden können,
indem die mit dem Silikonöl überzogenen
Glasfasern in ein dicht verschlossenes Gefäß gebracht und beispielsweise
bei 120 °C für einige
Stunden erwärmt
werden.
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Ein
weiteres Verfahren zum Herstellen eines Luftfilters umfasst einen
ersten Schritt des Aufbringens eines Silikonöls auf Glasfilter und einen
zweiten Schritt des Behandelns der Glasfasern nach dem ersten Schritt
mit einem Behandlungsmittel zu einem Vliesstoff-Filtermedium, wobei
das Verfahren das Verwenden solcher, die von Cyclosiloxanen mit
10 Siliciumatomen oder weniger als Silikonöl, das im ersten Schritt verwendet
worden ist, befreit worden sind, und deren Behandeln mit einem Behandlungsmittel,
das keine gasförmigen organischen
Substanzen bildet, umfasst.
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Dies
ist ein mögliches
Verfahren zum Herstellen des Luftfilters, wobei in dem Silikonöl enthaltene
Siloxane mit 10 Siliciumatomen oder weniger hinlänglich beseitigt werden können, indem
leicht siedende Bestandteile beispielsweise durch Erwärmen bei
200 °C im
Vakuumzustand (beispielsweise bei einem Vakuumgrad von 5 mmHg) entfernt
werden.
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Ein
Reinraum kann mit einem der oben beschriebenen Luftfilter ausgestattet
werden.
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Ferner
kann eine lokale Einrichtung mit einem der oben beschriebenen Luftfilter
ausgestattet werden. Unter einer lokalen Einrichtung ist beispielsweise
ein Reinraum, der an einer Stelle angeordnet ist, wo die Reinheit örtlich hoch
sein sollte, oder eine Fertigungseinrichtung, die eine vorgegebene
Reinheit erfordert, beispielsweise eine Halbleiterfertigungseinrichtung,
zu verstehen.
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Ferner
wird in einem Reinraum (der an sich nicht beansprucht wird), in
dem Wände
und Böden
aus Baustoffen hergestellt sind, die gasförmige organische Substanzen
in einer Menge von 50 μg
pro 1 g oder weniger, gemessen durch ein Purge & Trap-Verfahren, einer der oben beschriebenen
Luftfilter angebracht, indem zwischen den Luftfilter und einer zur
Anbringung verwendeten Öffnung
eine Dichtung eingefügt
ist, die keine gasförmigen
organischen Substanzen in einer Menge von 50 μg pro 1 g oder weniger, gemessen
durch ein Purge & Trap-Verfahren,
abgibt.
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Wenn
die Wände
und die Böden
des Reinraums sowie die Dichtungen zum Anbringen der Luftfilter aus
Materialien gebildet sind, die gasförmige organische Substanzen
in einer Menge von 50 μg
pro 1 g oder weniger, gemessen durch ein Purge & Trap-Verfahren, abgeben, kann der
Reinraum zuverlässig
einen Zustand annehmen, in dem in einem gewöhnlichen Betriebszustand die
organischen Substanzen nicht abgegeben werden.
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Wenn
der Reinraum beispielsweise in einer Halbleiterfertigungsanlage
verwendet wird, ist es möglich, dass
an dem Siliciumwafer kaum organische Substanzen adsorbiert werden.
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Das
Purge & Trap-Verfahren
ist ein Verfahren, bei dem ein Inertgas mit einer vorgegebenen Temperatur
(einer Temperatur, bei der sämtliche
organische Bestandteile flüchtig
sein können)
auf eine vorgegebene Menge eines Materials geleitet wird, alle gasförmigen organischen
Bestandteile, die in der Probe enthalten sind, verdampft und eingefangen
werden und die Menge der gasförmigen
organischen Substanzen, die von dem eingefangenen Bestandteil abgegeben
werden, quantitativ bestimmt wird.
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Für die Wandwerkstoffe
unter den Baustoffen, die die gasförmigen organischen Substanzen
in einer Menge von 50 μg
pro 1 g oder weniger abgeben, kann ein Verfahren zum Trockenversiegeln
eines Trennsystems durch ein feuerfestes Material, das früher von
dem Anmelder vorgeschlagen worden ist (siehe Patent-Offenlegungsschrift
Sho 62-86248, Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Sho 62-56614 und
Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Sho 62-124102), übernommen
werden, wobei das Oberflächenmaterial
des frei zugänglichen
Bodens aus anorganischem Material wie etwa Edelstahl für den Bodenwerkstoff
hergestellt sein kann. Die Menge an von den Wandwerkstoffen und
den Bodenwerkstoffen abgegebenen gasförmigen organischen Substanzen
beträgt
etwa 1,0 μg
pro 1 g.
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Ferner
ist hier ein Behandlungsmittel zur Imprägnierung in Fasern, um die
Fasern zu einem Vliesstoff als Filtermedium, das für den Luftfilter
verwendet wird und einer der oben beschriebenen Definitionen (a)–(c) genügt, zu formen,
beschrieben. Das Behandlungsmittel kann die Menge an gasförmigen organischen
Substanzen, die von dem Luftfilter abgegeben werden, der durch Verwendung
von diesen hergestellt ist, gering halten.
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Als
Behandlungsmittel werden solche, die sämtlichen der oben beschriebenen
Definitionen (a)–(c)
genügen,
bevorzugt, da von den hauptsächlichen
Baumaterialen keine gasförmigen
organische Substanzen abgegeben werden.
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Ferner
ist hier ein Verfahren (das an sich nicht beansprucht wird) zum
Herstellen eines Filtermediums beschrieben, das wahlweise jene,
die bei (b), (c) oben als Weichmacher und Antioxidationsmittel beschrieben sind,
die in dem in das Filtermedium imprägnierten Behandlungsmittel
enthalten sind, verwendet. Nach diesem Verfahren kann ein Filtermedium,
das eine geringere Menge der gasförmigen organischen Substanzen
abgibt, hergestellt werden.
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Die
Erfinder haben ferner festgestellt, dass das Vorhandensein von Phosphorverbindungen
oder Borverbindungen in dem Reinraum, die Phosphorverbindungen betreffend,
organischen Phosphorverbindungen (Phosphorsäureestern), die in dem Dichtungsmaterial,
das einen Abschnitt zwischen dem Filtermedium und dem Rahmen des
Luftfilters fest abdichtet, und in dem Oberflächenmaterial für Wände und
Böden enthalten sind,
zugeschrieben werden können
und, die Borverbindungen betreffend, den Boroxiden, die in Glasfasern als
Filtermedium für
den Luftfilter enthalten sind, zugeschrieben werden können.
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Nach
den oben beschriebenen Feststellungen sind in einem Reinraum wenigstens
das Oberflächenmaterial
der Wände
und der Böden,
das Filtermedium des Luftfilters und das Dichtungsmaterial zum festen Abdichten
des Abschnitts zwischen dem Filtermedium und dem Rahmen aus einem
solchen Material gebildet, das keine organischen Phosphorverbindungen
und Borverbindungen an die Luft abgibt.
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Die
vorliegende Erfindung schafft einen Reinraum, bei dem das Material
gasförmige
organische Phosphorverbindungen in einer Menge von 10 μg oder weniger
pro 1 g des Materials gemäß dem Purge & Trap-Verfahren
abgibt und Borverbindungen in einer Menge von 20 μg oder weniger
pro 1 g des Materials nach Eintauchen in ultrareines Wasser für 28 Tage
auslaugt.
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Wie
oben beschrieben worden ist, ist es selbst dann, wenn die Baumaterialien
für den
Reinraum aus einem Material gebildet sind, das die organischen Phosphorverbindungen
und Borverbindungen enthält,
wenn die Menge an gasförmigen
organischen Phosphorverbindungen, die von dem Baumaterial abgegeben
wird, auf 10 μg
oder weniger pro 1 g gemäß dem Purge & Trap-Verfahren
verringert ist und die Borverbindungen, die nach dem Eintauchen
in ultrareines Wasser für
28 Tage ausgelaugt sind, auf 20 μg
oder weniger pro 1 g verringert sind, möglich, dass keine organischen
Phosphorverbindungen und keine Borverbindungen in der Reinraumluft
vorhanden sind, wenn der Reinraum in einem üblichen Zustand (bei einer
Temperatur von 23 °C, einer
Feuchtigkeit von 30–40
% und einer Strömungsgeschwindigkeit
der durch den Luftfilter strömenden
Luft von 0,3–0,4
m/s) betrieben wird.
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Ferner
schafft die vorliegende Erfindung einen Reinraum, bei dem das Dichtungsmaterial
ein Polyurethanharz-Dichtungsmaterial ist, das Diphenylmethan-diisocyanat
als Diisocyanat, das dessen Hauptbestandteil bildet, enthält, wobei
dann, wenn ein Phosphorsäureester
als Verflüssigungsmittel
dafür enthalten
ist, das Molekulargewicht des Phosphorsäureester als wenigstens 300
bestimmt wird.
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In
herkömmlichen
Reinräumen
werden Phosphorsäureester
als Verflüssigungsmittel
für das
Polyurethanharz-Dichtungsmaterial, das Diphenylmethandiisocyanat
(Zusatz, der hochreines Diphenylmethan bei normaler Temperatur in
den flüssigen
Zustand versetzt) enthält,
und als Weichmacher oder Flammschutzmittel für die Vinylchloridharzlagen
als Oberflächenmaterial
für die
Wände und
die Böden
verwendet. Obwohl unter anderem Carboxylsäureester oder dergleichen mit
einem Molekulargewicht von wenigstens 400, die unter (e), das oben
beschrieben worden ist, gezeigt sind, anstelle der Phosphorsäure verwendet
werden können
und Aluminiumhydroxid, Antimontrioxid oder dergleichen anstelle
des Phosphorsäureesters
für das
Flammschutzmittel verwendet werden kann, gibt es jedoch keinen Ersatzstoff
für den
Phosphorsäureester
als Verflüssigungsmittel.
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Es
werden dann, wenn der verwendete Phosphorsäureester Triethylphosphat (Molekulargewicht
182), Tributylphosphat (Molekulargewicht 266) und Tris-(β-chlorethyl)phosphat
(Molekulargewicht 285) mit einem Molekulargewicht von 300 oder weniger
ist, gasförmige
Substanzen davon durch die Luft, die durch den Luftfilter strömt, mitgezogen
und sind in der Reinraumluft in den oben beschriebenen gewöhnlichen
Reinräumen vorhanden.
Wenn jedoch solche mit einem Molekulargewicht von wenigstens 300
verwendet werden, sind keine gasförmigen Substanzen davon in
der Reinraumluft vorhanden.
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Demgemäß ist es
durch Verwenden eines Phosphorsäureesters
mit einem Molekulargewicht von wenigstens 300 als Verflüssigungsmittel
und durch Verwenden des oben beschriebenen Ersatzstoffes oder eines Phosphorsäureesters
mit einem Molekulargewicht von wenigstens 300 als Weichmacher und
als Flammschutzmittel möglich,
dass in der Reinraumluft kein Phosphorsäureester vorhanden ist.
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Ferner
schafft die vorliegende Erfindung einen Reinraum, bei dem der als Verflüssigungsmittel
verwendete Phosphorsäureesten
wenigstens durch eine der im Folgenden bei (h) gezeigten Substanzen
gebildet ist.
- (h) Tri-2-ethylhexylphosphat
(Molekulargewicht 435), Tributoxyethylphosphat (Molekulargewicht
398), Trioleylphosphat (Molekulargewicht 849), Triphenylphosphat
(Molekulargewicht 326), Trikresylphosphat (Molekulargewicht 368),
Trixylenylphosphat (Molekulargewicht 410), Kresylphenylphosphat
(Molekulargewicht 340), Xylenyldiphenylphosphat (Molekulargewicht
354), 2-Ethylhexyldiphenylphosphat
(Molekulargewicht 362), kondensierte aromatische Phosphorsäureester
(Molekulargewicht nicht kleiner als 400), Tris-(tridecyl)phosphit
(Molekulargewicht 629) und Triphenylphosphit (Molekulargewicht 310).
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Ferner
ist eine lokale Einrichtung beschrieben, bei der wenigstens das
Oberflächenmaterial
für die Wände, das
Filtermedium für
den Luftfilter und das Dichtungsmaterial, das einen Abschnitt zwischen
dem Filtermedium und dem Rahmen fest abdichtet, aus einem Material
hergestellt sind, das keine organischen Phosphorverbindungen und
Borverbindungen an die Luft abgibt.
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Ferner
ist eine lokale Einrichtung beschrieben, bei der das Material gasförmige organische
Phosphorverbindungen in einer Menge von 10 μg oder weniger pro 1 g des Materials
gemäß dem Purge & Trap-Verfahren
abgibt und Borverbindungen in einer Menge von 20 μg oder weniger
pro 1 g des Materials nach Eintauchen in ultrareines Wasser für 28 Tage
auslaugt.
-
Ferner
ist eine lokale Einrichtung beschrieben, bei der das Dichtungsmaterial
ein Polyurethanhanz-Dichtungsmaterial ist und Diphenylmethandiisocyanat
als Diisocyanat, das dessen Hauptbestandteil bildet, enthält, wobei
dann, wenn der Phosphorsäureester
als Verflüssigungsmittel
dafür enthalten
ist, das Molekulargewicht des Phosphorsäureester wenigstens 300 beträgt.
-
Ferner
ist eine lokale Einrichtung beschrieben, bei der der als Verflüssigungsmittel
verwendete Phosphorsäureester
wenigstens eine der unter (h) gezeigten Substanzen ist.
-
Wie
oben beschrieben worden ist, ist es auch bei der lokalen Einrichtung
möglich,
dass durch Bilden des Wandmaterials und des Luftfilters in der gleichen
Weise wie im Fall des Reinraums keine gasförmigen organischen Phosphorverbindungen
oder Borverbindungen in der Luft innerhalb der lokalen Einrichtung
vorhanden sind.
-
Demgemäß sind der
Reinraum und die lokale Einrichtung besonders geeignet für die Halbleiterfertigung.
-
Der
Luftfilter gemäß der vorliegenden
Erfindung wird in der gleichen Weise wie herkömmliche Luftfilter zur Verwendung
in Reinräumen
hergestellt, indem Glasfasern oder organische Fasern wie etwa jene
aus Polytetrafluorethylen mit einem Behandlungsmittel, das beispielsweise
ein Bindemittel, das aus einem Acrylharz oder dergleichen hergestellt
ist, ein nicht siliciumartiges Wasserabstoßungsmittel, einen Weichmacher
und ein Antioxidationsmittel enthält, behandelt werden und dadurch
ein Vliesstoff-Filtermedium geformt wird, das Filtermedium in einen
Rahmen mit einer vorgegebenen Größe gesetzt
wird und ein Abschnitt zwischen dem Rahmen und dem Filtriermedium
mit einem Dichtungsmaterial fest abgedichtet wird, wobei als Behandlungsmittel und
als Dichtungsmaterial solche gewählt
und verwendet werden, die während
der Verwendung des Reinraums keine gasförmigen organischen Substanzen
bilden. Genauer ist das Behandlungsmittel so beschaffen, dass es
den obigen Definitionen (a)–(c)
genügt,
während
das Dichtungsmaterial so beschaffen ist, dass es den obigen Definitionen
(e)–(g)
genügt.
-
Ferner
wird dann, wenn die Fasern für
das Filtermedium Glasfasern sind, ein Silikonöl, das keine Cyclosiloxane
mit 10 Siliciumatomen oder weniger enthält, verwendet oder werden mit
Silikonöl überzogene Glasfasern
einer Wärmebehandlung
in einem sauberen Luftstrom unterzogen, um Cyclosiloxane mit 10
Siliciumatomen oder weniger zu entfernen, damit solche nicht in
dem Filtermedium enthalten sind.
-
Ferner
sind wenigstens das Oberflächenmaterial
für die
Wände und
die Böden
(bei nicht mit Böden versehenen
lokalen Einrichtungen nur für
die Wände),
das Filtermedium für
den Luftfilter und das Dichtungsmaterial für das feste Abdichten eines
Abschnitts zwischen dem Filtermedium und dem Rahmen aus einem Material,
das keine organischen Phosphorverbindungen und Borverbindungen an
die Luft abgibt, gebildet, damit in dem Reinraum und in der lokalen
Einrichtung keine Phosphorverbindungen und Borverbindungen vorhanden
sind. Genauer werden als Materialen, die oben beschrieben sind,
solche verwendet, die gasförmige organische
Phosphorverbindungen in einer Menge von 10 μg oder weniger pro 1 g des Materials
gemäß dem Purge & Trap-Verfahren
abgeben und Borverbindungen in einer Menge von 20 μg oder weniger
pro 1 g des Materials nach Eintauchen in superreines Wasser für 28 Tage
auslaugen.
-
Im
Folgenden werden unter Verweis auf konkrete Beispiele Einzelheiten
der Art und Weise des Ausführens
der vorliegenden Erfindung erläutert.
-
(Beispiel 1)
-
Bei
den Nr. 1–5
und 7–12
wurden die Luftfilter unter Verwendung von Glasfasern oder fluorhaltigen
Fasern als Filtermedium hergestellt, wobei das nicht siliconartige
Wasserabstoßungsmittel,
der Weichmacher und das Antioxidationsmittel, die in dem Behandlungsmittel
enthalten waren, der Hauptbestandteil für das Dichtungsmaterial und
der Weichmacher und das Antioxidationsmittel, das in dem Dichtungsmaterial
enthalten waren, die in den folgenden Tabellen 1 bis 3 gezeigte
Struktur hatten. Bei Nr.6 wurden im Handel erhältliche ULPA-Filter unverändert verwendet,
wobei die Bestandteile jedes der Baumaterialien durch das folgende
Analyseverfahren analysiert und untersucht wurden.
-
Abkürzungen
in den einzelnen Tabellen verweisen auf die folgenden Substanzen.
- K1:
- Di-2-ethylhexylsebacat
- S1:
- Stearyl-β-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat
- K2:
- Diisodecylphtalat
- S2:
- 2,2'-Methylen-bis-(4-ethyl-6-t-butylphenol)
- K3:
- Tris-2-ethylhexyltrimellitat
- S3:
- 1,1,3-Tris-(2-methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl)butan
- K4:
- 1,3-Butylenglycoladipat
- S4:
- 2,6-Di-t-butyl-p-kresol
- K5:
- Dioctylphthalat
- S5:
- 2,6-Di-t-butyl-4-ethylphenol
- K6:
- Dibutylphtalat
- K7:
- Dibutyladipat
-
(Faser für Filtermedium)
-
Bei
den Nr. 1–5
wurden zur Verwendung in im Handel erhältlichen ULPA-Filtern Glasfasern
(nach dem Verspinnen mit einem Silikonöl überzogen), die durch Erwärmen in
einem sauberen Luftstrom bei 120 °C
für 6 Stunden
von Siloxanen mit 10 Siliciumatomen oder weniger befreit wurden,
verwendet. Beim Analysieren von 400 mg der Glasfasern durch das
folgende P&T-(Dynamic Headspace)-GC/MS-Verfahren
lag die Menge der in den Glasfasern enthaltenen Siloxane mit 10
Siliciumatomen oder weniger unter dem Erfassungsgrenzwert des Analyseverfahrens.
-
Bei
den Nr. 6–9
wurden Glasfasern zur Verwendung in handelsüblichen ULPA-Filtern (nach
dem Verspinnen mit einem Silikonöl überzogen)
unverändert
verwendet.
-
Bei
Nr. 10 wurde Silikonöl
KF99, hergestellt von Shinetsu Chemical Industry Co. in eine Vakuumdestillationsvorrichtung
geladen und bei 200 °C
und einem Vakuumgrad von 5 mmHg gehalten, um leicht siedende Bestandteile
zu entfernen, wobei die in dem Silikonöl enthaltenen Siloxane mit
10 Siliciumatomen oder weniger genügend entfernt wurden, um unter
dem Erfassungsgrenzwert der Analyse mittels des folgenden P&T-GC/MS-Verfahrens zu liegen.
Bei der Analyse wurden Quarzfasern, die mit mehren mg eines Silikonöls überzogen
waren, nach einer Vakuumdestillation als Probe verwendet. Außerdem wurden
Glasfasern, die durch Überziehen
mit einem keine Siloxane mit 10 Siliciumatomen oder weniger enthaltenden
Silikonöl
als Verstärkungsmaterial
beim Verspinnen erhalten wurden, als Fasern für das Filtermedium verwendet.
-
Bei
den Nr. 11 und 12 wurden fluorhaltige Fasern (Polytetrafluorethylen:
PTFE) als Fasern für
das Filtermedium verwendet. Die Fasern waren nicht mit dem Silikonöl überzogen.
-
< P&T-(Purge & Trap: Dynamic-Headspace-Verfahren)-GC/MS-Verfahren >
-
Eine
vorgegebene Menge der Probe wird in ein Prüfrohr gefüllt, das Prüfrohr wird auf 150 °C für 30 min
erwärmt,
während
ein Heliumgas hineinströmt,
flüchtige
Bestandteile werden in einem auf –80 °C gekühlten Fangrohr eingefangen
und die Bestandteile in dem Fangrohr werden unter einem Heliumgasstrom
schnell auf 300 °C
in einen gasförmigen
Zustand, in dem sie in eine GS/MS-Vorrichtung eingeleitet werden,
erwärmt.
-
Die
GC-Vorrichtung ist eine von Hewlett-Packard Co. hergestellte HP-5890A,
während
die MS-Vorrichtung eine HP-5970B von der gleichen Firma ist. Die
Säule der
GC-Vorrichtung ist eine HP-ULTRA 2 (OV-5-System) von der gleichen
Firma mit einem Innendurchmesser von 0,2 mm, einer Länge von
25 mm und einer Dicke von 0,33 μm.
Die Temperaturbedingung bei der Messung durch die GC-Vorrichtung
lautet wie folgt.
-
Anfangstemperatur
40 °C → Temperaturerhöhung mit
einer Rate von 10 °C/min → Endtemperatur
280 °C (für 15 min
gehalten). Ferner ist das Trägergas
in der GC-Vorrichtung Helium, das Injektionsverfahren ist ein Splitverfahren,
wobei das Splitverhältnis
1/200 beträgt.
Das Ionisationsverfahren bei der MS-Vorrichtung ist ein Elektronenstoßverfahren,
wobei der Erfassungsbereich von 25 bis 1000 m/z geht.
-
Die
quantitative Analyse wird durchgeführt, indem eine Kalibrationslinie
für eine
organische Substanz, die anhand jedes Peaks jedes Bestandteils identifiziert
wird, erstellt wird, oder, wenn mehrere Peaks auftreten, alle Bestandteile
durch die Verwendung von n-Decan als Referenzsubstanz angegeben
werden, indem die Konzentration basierend auf n-Decan als ein Standard
gemäß einer
Kalibrationskurve davon umgewandelt wird. dadurch werden der Gehalt
und die Art an flüchtigen
organischen Materialien in der Probe gemessen.
-
(Behandlungsmittel)
-
Bei
den Nr. 1–5
und 7–12
wurden das nicht siliconartige Wasserabstoßungsmittel, der Weichmacher und
das Antioxidationsmittel, die in den jeweiligen Tabellen gezeigt
sind, bei jedem der Verhältnisse
in den einzelnen Proben (Werte, die auf 100 Gewichtsteilen des Wasserabstoßungsmittels
basieren, sind in den jeweiligen Tabellen als Gewichtsteile in ()
angegeben), die in einem 1:1-Lösungsmittelgemisch
aus Aceton und Toluol gelöst
und zusammen mit einer vorgegebenen Menge an Acrylharz-Bindemittel
enthalten waren, vermischt, wobei die Lösung in Glasfasern imprägniert wurde,
die zu einem schichtartigen Netz vorgegebener Größe ausgebreitet und überlagert
waren und danach getrocknet wurden, um ein stoffartiges Filtermedium
zu präparieren.
Etwa 1 g des nicht siliconartigen Wasserabstoßungsmittels wurde für das Filtermedium
für eine Einheit
des Filters verwendet.
-
(Dichtungsmaterial)
-
Es
wurden Dichtungsmaterialien hergestellt, indem die Hauptbestandteile
für die
Dichtungsmaterialien (Hauptmittel und Härtungsmittel) und Weichmacher
(zuzüglich
Antioxidationsmittel und Schmiermittel bei den Nr. 1, 2, 6 bis 8,
10, 11), die in den jeweiligen Tabellen gezeigt sind, bei den jeweiligen
Verhältnissen (Werte, die
auf 100 Gewichtsteilen des Hauptbestandteils basieren, sind in den
jeweiligen Tabellen als Gewichtsteile in () angegeben) in den Proben
vermischt wurden und das Filtermedium in einen Aluminiumrahmen (600
mm × 600
mm × 100
mm, die halbe Größe eines
handelsüblichen
Produkts) gesetzt und fest abgedichtet wurde, wobei das Dichtungsmaterial
zum Herstellen von Luftfiltern verwendet wurde.
-
Bei
den Nr. 1 und 2 wurden unter Verwendung des Polyurethan-Dichtungsmaterials
das Härtungsmittel
und der Hauptbestandteil (Diisocyanat, das Methylendiphenyldiisocyanat
als Hauptbestandteil enthielt) bei einem solchen Mischungsverhältnis gemischt,
dass die äquivalente
Menge aktiven Wasserstoffs in dem Ersteren größer als die äquivalente
Menge der Isocyanatgruppe in dem Letzteren ist.
-
Ferner
wurde für
Nr. 4 ein aminartiges Härtungsmittel
verwendet und eine Behandlung zum Entfernen von flüchtigen
organischen Substanzen (hauptsächlich
von Aminen, die nach dem Aushärten
verbleiben) durchgeführt,
indem nach dem Aushärten
eine Bandheizvorrichtung um den Rahmen gewickelt und auf etwa 130 °C für 4 Stunden
erwärmt
wurde.
-
Bei
jedem der Dichtungsmaterialien wurde, indem ein davon herausgeschnittener
Teil drei Tage nach dem Aushärten
(mehrere zehn Milligramm) verwendet wurde, durch Analyse nach dem
oben beschriebenen P&T-(Dynamic
Headspace)-GC/MS-Verfahren die Abgabemenge von organischen Substanzen
gemessen. Die Ergebnisse sind ebenfalls insgesamt in den jeweiligen
Tabellen gezeigt. Bei Nr. 4 wurde die Messung an dem Dichtungsmaterial
nach der oben beschriebenen Behandlung zum Entfernen der organischen
Substanzen durchgeführt.
-
(Leistungsprüfung für Luftfilter:
Messung des Staubentfernungswirkungsgrades)
-
Bei
dem in dieser Weise hergestellten Luftfilter wurden Dioctylphtalat-(DOP)-Teilchen mit
einer Blasgeschwindigkeit von 5,3 cm/s an einer Seite auf die gesamte
Oberfläche
geblasen, wobei die Anzahl von DOP-Teilchen, die in der Luft in
der Nähe
der Filtermediumoberfläche
auf der Anblasseite enthalten waren (Teilchenanzahl an der Eintrittsseite),
und die Anzahl von DOP-Teilchen, die in der Luft in der Nähe der Filtermediumoberfläche auf
der entgegengesetzten Seite (Teilchenanzahl an der Austrittsseite)
enthalten waren, durch einen Teilchenzähler jeweils gezählt wurden,
wobei als zufrieden stellend beurteilt wurde, wenn die Teilchenanzahl
an der Austrittsseite 100 n/ft3 oder weniger
bei einer Teilchenanzahl am Einlass von 107 n/ft3 betrug (d. h., wenn der Entfernungswirkungsgrad
99,999 % oder mehr betrug). Der Wirkungsgrad des Entfernens von Stäuben bei
jedem der Luftfilter, der durch dieses Verfahren, das als "Kalt-DOP-Verfahren" bezeichnet wird, gemessen
wurde, ist in den jeweiligen Tabellen gezeigt.
-
(Dichtung)
-
Jeder
der in dieser Weise erhaltenen Luftfilter wurde an einem Rahmen
einer Gebläsefiltereinheit
mittels der in den jeweiligen Tabellen gezeigten Dichtung angebracht.
Weiterhin wurde auch für
die Dichtung die Abgabemenge von organischen Substanzen gemessen,
indem ein davon herausgeschnittener Teil verwendet wurde. Die Ergebnisse
sind ebenfalls insgesamt in den jeweiligen Tabellen gezeigt.
-
Die
Dichtung, die verwendet wurde, war wie im Folgenden gezeigt. G1
wurde durch Mischen des Hauptmittels und des Härtungsmittels des Hauptbestandteils
sowie des Weichmachers, des Antioxidationsmittels und des Schmiermittels
und durch Gießformen
von diesen gebildet. Ferner waren G2–G4 durch Kneten unter Wärme des
Kautschukmaterials als Hauptbestandteil, des Weichmachers, des Antioxidationsmittels
und des Schmiermittels und durch Spritzgießen von diesen durch eine Extrusionsformmaschine
gebildet. Für
G5 und G6 wurden handelsübliche
Produkte unverändert
verwendet.
-
< G1 (Urethankautschuk-Typ
(1)) >
-
< G2 (Vinylchloridkautschuk-Typ) >
-
< G3 (Butylkautschuk-Typ) >
-
< G4 (Chloroprenkautschuk-Typ) >
-
< G5 (Urethankautschuk-Typ (2)) >
-
Dichtung
unter Verwendung von flüssigem
MDI, hergestellt von Nippon Polyurethane Rubber Industry Co.
-
< G6 (Urethankautschuk-Typ (3)) >
-
Dichtung
unter Verwendung von flüssigem
MDI, hergestellt von Nippon Polyurethane Rubber Industry Co.
-
(Reinraum)
-
Es
wurden Reinräume
hergestellt, indem jede der Gebläsefiltereinheiten
verwendet wurde, Wandmaterialien durch Trockenversiegeln von durch
Sinterbeschichten fertig gestellten Trennwänden gebildet wurden und Bodenmaterialien
unter Verwendung von Edelstahlblechen als Oberflächenmaterial eines frei zugänglichen
Bodens gebildet wurden. Die Menge an freigesetzten organischen Substanzen
betrug sowohl bei den Wandmaterialien als auch bei den Bodenmaterialien
0,1 μg/g
oder weniger gemäß der Analyse
durch das oben beschriebene P&T-(Dynamic
Headspace)-GC/MS-Verfahren. Nach einem 3-tägigen
Betrieb des Reinraums wurden Siliciumwafer mit einem Durchmesser
von 6 Zoll angeordnet und für
6 Stunden darin belassen, wobei die Menge und die Art der an dem
Wafer adsorbierten organischen Substanzen mittels der folgenden SWA-Vorrichtung
analysiert wurden. Die Ergebnisse sind ebenfalls insgesamt in den
jeweiligen Tabellen gezeigt.
-
< Analyse durch die SWA-Vorrichtung >
-
Die
SWA-Vorrichtung ist ein "Silicon
Wafer Analyzer" (Handelsname),
hergestellt von G. L. Science Co. mit der folgenden TCT-(Thermal
Desorption Cold Trap Injector)-Vorrichtung als Fangvorrichtung und
einer GC/MS- Vorrichtung.
Die Fangvorrichtung ist geeignet, an der Oberfläche eines Wafers adsorbierte
Materialien zu desobieren und desorbierte Bestandteile zu sammeln.
Die TCT-Vorrichtung ist geeignet, die durch die Fangvorrichtung
gesammelten Bestandteile in einem Heliumgasstrom auf 300 °C zu erwärmen und
diese dann in ein durch flüssigen
Stickstoff auf –130 °C gekühltes Kapillarrohr
einzuleiten und unter Kühlung
zu sammeln. Die durch die TCT-Vorrichtung
gesammelten Bestandteile werden in einem Heliumgasstrom schnell
auf 300 °C
erwärmt
und in die GC/MS-Vorrichtung eingeleitet.
-
Die
hier verwendete GC/MS-Vorrichtung betreffend ist die GC-Vorrichtung
eine HP-5890A, während die
MS-Vorrichtungen eine HP-5971A ist. Für die Säule der GC-Vorrichtung wird
eine HP-5 (mit einer Länge von
25 mm, einem Innendurchmesser von 0,2 mm und einer Schichtdicke
von 0,33 μm)
verwendet, wobei die Temperaturbedingung bei der Messung durch die
GC-Vorrichtung wie
folgt lautet.
-
Anfangstemperatur
80 °C (für 10 min
gehalten) → Temperaturerhöhung mit
einer Rate von 7 °C/min → Endtemperatur
300 °C (für 10 min
gehalten).
-
Die
anderen, von der obigen Prozedur verschiedenen Prozeduren sind zu
jenen in dem P&T-(Dynamic Headspace)-GC/MS-Verfahren,
durch das der Gehalt und die Art der an der Waferoberfläche adsorbierten
organischen Substanzen gemessen werden, gleich. Gemäß diesem
Verfahren ist eine Analyse bis hin zu der Größenordnung von einigen ng (10–9 g)
pro Wafer möglich.
-
Wie
aus den Ergebnissen ersichtlich ist, können bei den Nr. 1–5 und den
Nr. 10 und 11, die jeweils Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung entsprechen, in dem Reinraum vorhandene
gasförmige
organische Substanzen reduziert werden und kann die Menge an organischen
Substanzen, die an dem in dem Reinraum angeordneten Siliconwafer
adsorbiert werden, auf weniger als 1/10, verglichen mit dem Fall
eines herkömmlichen
ULPA-Filters (Nr. 6) oder einem Filter, der einen Weichmacher, ein
Antioxidationsmittel usw. mit einem niedrigen Molekulargewicht verwendet
(Nr. 7–9,
12), reduziert werden. Außerdem
ist der Staubentfernungswirkungsgrad höher als 99,999 %, was die Leistung
als Luftfilter nicht schmälert.
-
(Beispiel 2)
-
Als
Bodenmaterial, Wandmaterial, Filtermedium des Luftfilters (Vorfilter
für die äußere Lufteinlassöffnung,
Hauptfilter für
aus der Öffnung
ausgeblasene saubere Luft) und Dichtungsmaterial zum Befestigen
des Filtermediums und des Rahmens des Luftfilters wurden die folgenden
Materialien in der in den Tabellen 4 und 5 gezeigten Kombination
verwendet, um die jeweiligen Reinräume herzustellen. Die Größe (Innenabmessung) jedes
Reinraums betrug 6,000 × 7,200 × 3,700
mm.
-
(Bodenmaterial)
-
Es
wurde eine Vinylchloridlagenplatte (1) (mit einer Dicke von 2,0
mm) präpariert,
indem ein expoxidiertes Sojabohnenöl als Weichmacher, Stearyl-β-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat
als Antioxidationsmittel, Aluminiumhydroxid als Flammschutzmittel
und ein Stearylamidethylenoxid-Addukt als Antistatikmittel zu einem
Polyvinylchloridharz hinzugegeben wurden. Eine Vinylchloridlagenplatte
(2) (mit einer Dicke von 2,0 mm) ist ein im Handel erhältliches
Produkt (antistatisches FLOORLIUM, hergestellt von Tori Co.).
-
Ein
Boden für
einen Reinraum wurde gebildet, indem entweder eine der Vinylchloridplatten
oder ein im Handel erhältliches
Edelstahlblech an einem frei zugänglichen
Boden, der aus Aluminium hergestellt ist, angebracht wurden.
-
(Wandmaterial)
-
Es
wurde ein Vinylchloridstoff (1) (mit einer Dicke von 0,28 mm) präpariert,
indem 1-3-Butylenglycoladipat als Weichmacher, 2,2'-Methylen-bis-(4-methyl-6-t-butylphenol) als
Antioxidationsmittel, Antimontrioxid als Flammschutzmittel und ein
Stearylamidethylenoxid-Addukt als Antistatikmittel für ein Polyvinylchloridharz hinzugegeben
wurden. Ein Vinylchloridstoff (2) (mit einer Dicke von 1,0 mm) ist
ein im Handel erhältliches
Produkt (SG 1533, hergestellt von Sangetsu Co.).
-
Wände für den Reinraum
wurden gebildet, indem entweder einer der Vinylchloridstoffe an
der Wandoberfläche
befestigt wurde oder eine von COMMANY Co. hergestellte Trennwand
zur Verwendung in einem Reinraum (Trennwand, die aus einem Stahlblech
mit an der Oberfläche
angebrachter Sinterbeschichtung gefertigt ist) angeordnet wurde.
-
(Luftfilter)
-
Als
Filtermedium zur Verwendung in Vorfiltern (P.F) und Hauptfiltern
(ULPA-Filter: U.F)
waren drei Arten von Glasfaser-Filtermedien (1)–(3) verschiedener chemischer
Zusammensetzung vorgesehen, ein aus Polyesterfasern hergestelltes
Filtermedium und ein aus fluorhaltigen Fasern (PTFE-Fasern) hergestelltes
Filtermedium.
-
Als
Dichtungsmaterial zum Befestigen des Filtermediums an dem Rahmen
waren Polyurethanharz-Dichtungsmaterialien (1) und (2) und ein Epoxidharz-Dichtungsmaterial
vorgesehen. Die Polyurethanharz-Dichtungsmaterialien (1) und (2)
sind ein zweikomponentiges Dichtungsmaterial, das reines MDI-4,4-Methylen(phenylisocyanat)diisocyanat
in hoher Reinheit, hergestellt von Nippon Polyurethan Industry Co.,
als Hauptmittel enthielt, wobei dem Dichtungsmaterial (1) Trioleylphosphat
und dem Dichtungsmaterial (2) Tributylphosphat, jeweils mit 0,3
Gew.%, als Verflüssigungsmittel
für MDI
zugemischt wurden und die weiteren Zusammensetzungen zu jenen der
Dichtungsmaterialien (1) und (2) gleich waren.
-
Es
wurde ein Rahmen aus Aluminium mit einer Innenabmessung von 600 × 1200 × 100 verwendet.
-
Der
ULPA-Filter wurde an einer Öffnung
einer Reinraumdecke angebracht, wobei keine Dichtung nach dem vollständigen Aushärten des
Dichtungsmaterials verwendet wurde, während der Vorfilter an einer äußeren Lufteinlassöffnung eines
Schachts, der zu der Decke führte,
nach dem vollständigen
Aushärten
des Dichtungsmaterials angebracht wurde.
-
(Verfahren zum Analysieren
der jeweiligen Baumaterialien)
-
Jedes
der Oberflächenmaterialien,
die für
das Bodenmaterial und das Wandmaterial sowie für das Filtermedium und das
Dichtungsmaterial für
den Luftfilter (drei Tage nach dem Aushärten des Dichtungsmaterials)
verwendet wurden, wurde in einer vorgegebenen Menge herausgeschnitten
und einer qualitativen Analyse hinsichtlich organischer Substanzen
und einer quantitativen Analyse hinsichtlich organischer Phosphorverbindungen
durch das in dem Beispiel 1 gezeigte P&T-GC/MS-Verfahren unterzogen, während der
Borgehalt durch das folgende Verfahren analysiert wurde. Der Erfassungsgrenzwert
der quantitativen Analyse hinsichtlich organischer Phosphorverbindungen
durch das oben beschriebene Verfahren beträgt 1,0 μg/g.
-
(Verfahren zum Analysieren
des Borgehalts)
-
Eine
herausgeschnittene Probe wurde in eine vorgegebene Menge ultrareinen
Wassers (spezifischer elektrischer Widerstand höher als 18,6 MΩ) für 28 Tage
eingetaucht, wobei das ultrareine Wasser in eine ICP/MS-Vorrichtung
(Modell HP-4500 von Hewlett Packard Co.) eingeleitet wurde, anorganische
Substanzen, die in das ultrareine Wasser ausgelaugt wurden, wurden
analysiert und der Gehalt an Bor wurde anhand einer Kalibrationskurve,
die für
eine wässrige
Borsäure
mit einer bekannten Konzentration vorbereitet war, quantitativ bestimmt.
Der Erfassungsgrenzwert der quantitativen Analyse durch das Verfahren
beträgt
0,1 μg/g.
-
(Bewertung eines Reinraums)
-
In
jedem der Reinräume
wurde Außenluft
(Frischluft), die die Vorfilter passierte, mit Rückluft aus dem Inneren des
Reinraums vermischt und zu einer Kammer an der Rückseite der Decke geschickt
und danach durch die ULPA-Filter an der Decke geleitet und in den
Reinraum geführt,
wobei das Mischverhältnis
zwischen der Rückluft
und der Frischluft auf 10:1 eingestellt wurde. Danach wurde jeder
der Reinräume
ununterbrochen für
zwei Wochen mit einer Luftströmungsgeschwindigkeit
am Austritt an dem ULPA-Filter von 0,40 m/s, einer Temperatur von
23 °C und
einer relativen Feuchtigkeit von 40 %, unbesetzt und ohne irgendetwas
im Inneren anzuordnen, betrieben, worauf jedem der Reinräume Luft
entnommen wurde, um organische Substanzen und anorganische Substanzen,
die in der Luft enthalten waren, zu analysieren.
-
Für die Analyse
der organischen Substanzen wurden 40 Liter der Luft in dem Reinraum
in ein TENAX-Rohr (Handelsnahme von Chromepack Co.) eingeleitet,
wodurch in der Luft enthaltene organische Bestandteile adsorbiert
werden. Danach wurde das TENAX-Rohr an einer TCT-Vorrichtung installiert
(siehe Beispiel 1), wobei die an dem TENAX-Rohr adsorbierten organischen
Bestandteile durch die TCT-Vorrichtung herausgenommen, erwärmt und
danach in die GC/MS-Vorrichtung eingeleitet wurden. Der Erfassungsgrenzwert bei
der quantitativen Analyse durch dieses Verfahren beträgt 10 ng/m3.
-
Die
anorganischen Substanzen wurden analysiert, indem Luft aus dem Reinraum
bei einer Durchflussmenge von 10 Liter pro min für 24 Stunden in einen Impinger,
der 200 ml ultrareinen Wassers (spezifischer elektrischer Widerstand
höher als
18,6 MΩ)
enthielt, eingeleitet wurde, die in der Luft enthaltenen anorganischen
Substanzen in das ultrareine Wasser ausgelaugt wurden und das ultrareine
Wasser in die ICP/MS-Vorrichtung (Modell HP-4500 von Hewlett Packard
Co) eingeleitet wurde. Der Erfassungsgrenzwert bei der quantitativen
Analyse durch dieses Verfahren beträgt 20 ng/m3.
-
Die
Ergebnisse jeder der Analysen sind ebenfalls insgesamt in den Tabellen
4 und 5 gezeigt.
-
Wie
aus den Ergebnissen ersichtlich ist, liegen bei den Reinräumen der
Nr. 21–24
entsprechend den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung die Analysewerte für die organischen Phosphorverbindungen und
die Borverbindungen in der Reinraumluft unterhalb der Erfassungsgrenzwerte.
Da die organischen Phosphorverbindungen und Borverbindungen in der
Luft innerhalb der Reinräume
nicht vorhanden sind, sind solche Reinräume als solche, die für die Halbleiterfertigung
verwendet werden, besonders geeignet. Im Gegensatz dazu werden die
Reinräume
Nr. 25–28,
die den Vergleichsbeispielen der vorliegenden Erfindung entsprechen, nicht
bevorzugt, da organische Phosphorverbindungen oder Borverbindungen
in der Reinraumluft vorhanden sind und die Sorge besteht, als Reinraum
für die
Halbleiterfertigung Ursache einer unnötigen Dotierung zu sein.
-
In
dem Beispiel 2 ist der ULPA-Filter ohne Verwendung einer Dichtung
an der Öffnung
der Reinraumdecke angebracht. Wenn eine Urethankautschuk dichtung
verwendet wird, sollte ein Phosphorsäureester mit einem Molekulargewicht
von wenigstens 300 als Verflüssigungsmittel
für Diphenylmethanisocyanat
wie etwa jenes in dem Dichtungsmaterial zum Befestigen des Filtermediums
an dem Rahmen verwendet werden.
-
(Beispiel 3)
-
Das
Wandmaterial, das Filtermedium für
den Luftfilter (ULPA-Filter) und das Dichtungsmaterial zum Befestigen
des Filtermediums und des Rahmens des Luftfilters wurden in der
in Tabelle 6 gezeigten Kombination verwendet, um jeweils lokale
Einrichtungen zur Verwendung in einer Halbleiterfertigungseinrichtung
herzustellen. Jedes der Baumaterialien wurde in der gleichen Weise
wie in dem Beispiel 2 analysiert.
-
Danach
wurden die lokalen Einrichtungen in den Reinraum Nr. 21 in dem Beispiel
2 angeordnet und Luft aus dem Reinraum (Frischluft und Rückluft,
die vermischt und durch den ULPA-Filter in den Reinraum geleitet
wurden) in den ULPA-Filter der lokalen Einrichtung unter Nr. 31
und 33 eingeleitet. Ferner wurde bei den Nr. 32 und 34 nur die Frischluft
in den ULPA-Filter der lokalen Einrichtung eingeleitet. In dieser
Weise wurde nach einem kontinuierlichen zweiwöchigen Betrieb jeder der lokalen
Einrichtungen in dem Reinraum Nr. 21 unter den oben beschriebenen
Bedingungen jeweils aus der lokalen Einrichtung Luft entnommen,
und die in der Luft enthaltenen organischen Substanzen und anorganischen
Substanzen wurden in der gleichen Weise wie in dem Beispiel 2 analysiert.
-
Die
Ergebnisse der jeweiligen Analysen sind ebenfalls in der Tabelle
6 gezeigt.
-
Wie
aus den Ergebnissen ersichtlich ist, liegen bei den lokalen Einrichtungen
der Nr. 31 und 33 die Analysewerte für die organischen Phosphorverbindungen
und die Borverbindungen in der Luft innerhalb der lokalen Einrichtungen
unterhalb der Erfassungsgrenzwerte, und weil die organischen Phosphorverbindungen und
die Borverbindungen in der lokalen Einrichtung nicht vorhanden sind,
sind solche lokalen Einrichtungen als lokale Einrichtung zur Verwendung
bei der Halbleiterfertigung besonders gut geeignet. Im Gegensatz
dazu sind die lokalen Einrichtungen der Nr. 32 und 34, die den Vergleichsbeispielen
entsprechen, nicht erwünscht, da
entweder die organischen Phosphorverbindungen oder Borverbindungen
in der Luft innerhalb der lokalen Einrichtungen vorhanden sind und
die Sorge besteht, als lokale Einrichtung, die bei der Halbleiterfertigung
verwendet wird, Ursache einer unnötigen Dotierung zu sein.
-
In
diesem Beispiel 3 ist der ULPA-Filter ebenfalls ohne Verwendung
von Dichtungen an der Deckenöffnung
der lokalen Einrichtung angebracht. Falls Urethankautschukdichtungen
verwendet werden, sollte ein Phosphorsäureester mit einem Molekulargewicht
von wenigstens 300 als Verflüssigungsmittel
für Diphenylmethanisocyanat
wie etwa jenes in dem Dichtungsmaterial zum Befestigen des Filtermediums
an dem Rahmen verwendet werden. Tabelle
1
- 1) Behandlungsmittel; 2) Struktur des Dichtungsmaterials;
3) Hauptbestandteil
Tabelle
2 - 1) Behandlungsmittel; 2) Struktur des Dichtungsmaterials;
3) Hauptbestandteil
Tabelle
3 - 1) Behandlungsmittel; 2) Struktur des Dichtungsmaterials;
3) Hauptbestandteil
Tabelle
4 - 1) Reinraumbauelement; 2) Bodenoberflächenmaterial;
3) Wandoberflächenmaterial;
4) V.F-Filtermedium; 5) U.F-Filtermedium; 6) Dichtungsmaterial
Tabelle
5 - 1) Reinraumbauelement; 2) Bodenoberflächenmaterial;
3) Wandoberflächenmaterial;
4) V.F-Filtermedium; 5) U.F-Filtermedium; 6) Dichtungsmaterial
Tabelle
6 - 1) Bauelement einer lokalen Einrichtung;
2) Wandmaterial; 3) U.F-Filtermedium; 4) Dichtungsmaterial
-
Wie
oben gemäß dem beschriebenen
Luftfilter beschrieben, ist, da die freigesetzte Menge an gasförmigen organischen
Substanzen in dem Reinraum oder der lokalen Einrichtung mit dem
in einem Lufteinlaßweg angeordneten
Filter verringert werden kann, der beschriebene Luftfilter für einen
Reinraum oder eine lokale Einrichtung, zum Beispiel von Halbleiterproduktionsfabriken,
geeignet.
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Dann
ist, da die freigesetzte Menge an gasförmigen organischen Substanzen
in dem Reinraum und der lokalen Einrichtung mit dem oben beschriebenen
Luftfilter reduziert ist, wenn der Reinraum oder die lokale Einrichtung
(Halbleiterproduktionsvorrichtung) zum Beispiel in der Industrie
der Halbleiterproduktion verwendet wird, die Adsorptionsmenge von
den organischen Substanzen an den Silikonwafern verringert, was
die Ausbeute verbessert.
-
Ferner
sind sie, da unnötiges
Dotieren von Silikonwafern in dem Reinraum und der lokalen Einrichtung,
worin die organischen Phosphor- und Borverbindungen nicht vorliegen,
nicht verursacht werden kann, insbesondere geeignet für den Reinraum
und die lokale Einrichtung zur Verwendung in der Halbleiterproduktion.