JP2003303744A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学汚染物質の除去効率が高く、メンテナン
スサイクルの長いクリーンエア供給ユニット及び、それ
を用いた基板処理装置を提供する。 【解決手段】 基板処理装置は、基板を処理する反応炉
と、反応炉を収容する筐体１６と、筐体１６内部に空気
を取り入れる空気取り入れ口１７と、空気取り入れ口１
７に設けられ筐体１６内部に化学汚染物質が侵入するの
を防止する化学汚染物質除去ユニット１１とを有する。
前記汚染物質除去ユニット１１は光触媒ユニット１１−
１とケミカルフィルタ１１−２とを有し、光触媒ユニッ
ト１１−１はケミカルフィルタ１１−２よりも気流の上
流側に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は基板処理装置に関
し、特に装置筐体の空気取り入れ口等にケミカルフィル
タ等の化学汚染物質除去手段を設置した基板処理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスを製造
する工程において、半導体基板に、酸化処理、拡散処
理、化学気相堆積（ＣＶＤ）処理等の処理を施す基板処
理装置が使用されている。

【０００３】このような基板処理装置（以下、半導体製
造装置ともいう。）においては、装置の筐体内に空気を
導入する場合に、空気に含まれる有機物等の化学汚染物
質が筐体内に侵入するのを防止するために、空気の通路
にケミカルフィルタを設置する傾向がある。ここで、ケ
ミカルフィルタの一例としては、濾材に化学添着材を担
持させた活性炭素繊維を用い、物理吸着と化学反応によ
り有機ガス等のガス状化学汚染物質を除去する機能を有
するものがある。

【０００４】さらに、上記の基板処理装置においては、
筐体内に空気を導入する場合に、空気に含まれる粒子状
異物が筐体内に侵入するのを防止するために、空気の通
路に粒子超低透過性空気フィルタ（Ultra Low Penetrat
ion Air Filter、以下、ＵＬＰＡフィルタと略す）を設
置することが多い。ここで、ＵＬＰＡフィルタの一例と
しては、濾材がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレ
ン）もしくはガラスウールを織り合わせたもので、大き
さ０.１５μｍの粒子に対して９９.９９９９％の補集率
を有する高性能フィルタがある。

【０００５】したがって、通常、装置筐体の空気取り入
れ口に、ケミカルフィルタとＵＬＰＡフィルタとを気流
方向に直列に配置し、空気に含まれる有機物等の化学汚
染物質や、空気に含まれる粒子状異物が筐体内に侵入す
るのを防止するようにしている。なお装置外部の空気
は、ケミカルフィルタやＵＬＰＡフィルタよりも気流の
上流もしくは下流側に設けられたファンにより装置内に
取り込まれる。これらの構成部材は清浄化した空気を装
置内に供給することから、クリーンエア供給ユニットと
呼ばれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記基板処理装置にお
いては、上述のように空気に含まれる有機物等の化学汚
染物質が装置内に侵入するのを防止するために、ケミカ
ルフィルタが設置されている。このフィルタにおける化
学汚染物質の除去は、フィルタの濾材への吸着（濾材が
吸着能を有する場合）および濾材に担持された化学添着
材と化学汚染物質との反応によって行われているので、
フィルタの使用時間の経過とともに、吸着能を有する濾
材の量や化学汚染物質の除去能力を有する化学添着材の
量の減少による化学汚染物質除去性能の低下が起こり、
許容限界を超える濃度の化学汚染物質がフィルタを透過
するようになる。したがって、そのような状態になる前
に、フィルタの交換を行う必要がある。ケミカルフィル
タの寿命は短く、通常、半年から１年で交換する必要が
ある。

【０００７】また、他分野においては光触媒を用いて有
機物を除去する方法もあるが、光触媒を用いる場合、有
機物の除去効率が悪く、除去効率は良くて５割程度であ
り、半導体製造装置で必要とされる９割以上の除去効率
を得るのは極めて困難であり、半導体分野では用いられ
ることはなかった。

【０００８】本発明の目的は、上記のような、ケミカル
フィルタは寿命が短く定期的に交換しなければならない
という問題、および、他分野で用いられていた光触媒に
よる有機物除去方法は除去効率が悪く半導体分野には適
用できなかったという問題を解決し、除去効率が高く、
メンテナンスサイクルの長いクリーンエア供給ユニット
及び、それを用いた基板処理装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、基板を処理する反応炉と、前記
反応炉を収容する筐体と、前記筐体内部に空気を取り入
れる空気取り入れ口と、前記空気取り入れ口に設けられ
前記筐体内部に化学汚染物質が侵入するのを防止する化
学汚染物質除去ユニットとを有する基板処理装置におい
て、前記化学汚染物質除去ユニットは光触媒ユニットと
ケミカルフィルタとを有し、前記光触媒ユニットは前記
ケミカルフィルタよりも気流の上流側に配置されること
を特徴とする基板処理装置を構成する。

【００１０】光触媒ユニットをケミカルフィルタよりも
気流の上流側に、すなわち装置外部側に、ケミカルフィ
ルタを光触媒ユニットよりも気流の下流側に、すなわち
装置内部側に設けることにより、装置内に取り込まれる
空気は、まず光触媒ユニットを通過し、その後にケミカ
ルフィルタを通過することとなるので、ケミカルフィル
タの寿命を著しく延ばすことができる。

【００１１】また、前記光触媒ユニットは紫外線ランプ
を有し、該紫外線ランプの寿命と前記ケミカルフィルタ
の寿命を、略等しくするのが望ましい。こうすることに
より、紫外線ランプとケミカルフィルタのメンテナンス
を同時に行うことが可能となり、メンテナンスによる装
置のダウンタイムを極力低減できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１および図２に、本発明の実施
の形態における基板処理装置の一例を示す。図１は装置
の断面図であり、図２は装置の斜視図である。

【００１３】図１または図２において、１６は装置の外
壁で構成される筐体であり、筐体１６の上面には空気取
り入れ口１７があり、空気取り入れ口１７に外部から流
入する空気の通路に化学汚染物質除去ユニット１１が設
けられている。化学汚染物質除去ユニット１１は光触媒
ユニット１１−１とケミカルフィルタ１１−２によって
構成されており、それらは気流方向に直列に配置されて
いる。化学汚染物質除去ユニット１１内の光触媒ユニッ
ト１１−１とケミカルフィルタ１１−２との間には筐体
１６内に空気を送りこむためのファン（図示せず）が設
けられ、化学汚染物質除去ユニット１１の下面にはＵＬ
ＰＡフィルタ（図示せず）が設けられている。これらの
化学汚染物質除去ユニット１１すなわち光触媒ユニット
１１−１とケミカルフィルタ１１−２とファンと、ＵＬ
ＰＡフィルタ等によりクリーンエア供給ユニットが構成
される。

【００１４】筐体１６内において、基板（図示せず）を
処理する反応炉はヒータ１０、アウターチューブ１３お
よびインナーチューブ１２を構成要素とし、インナーチ
ューブ１２内でヒータ１０によって加熱された基板を処
理する機能を有する。

【００１５】１は基板処理に必要なガスの供給を制御す
るガスボックスであり、２は電気系統を制御する電気ボ
ックスであり、３は複数枚の基板（図示せず）を垂直方
向に積層して載置し、それをインナーチューブ１２内に
挿入するボートであり、４は基板であるウェーハ（図示
せず）をカセット１８（図２のみに示す）からボート３
に、あるいは、ボート３からカセット１８に移載するウ
ェーハ移載機であり、５はカセット１８を後述の搬入/
搬出ステージ６とバッファ棚７、８との間で搬送する機
能を有するカセット搬送機であり、６はカセット１８を
外部から装置内に搬入したり、装置内から外部に搬出し
たりする際に、カセット１８を一時的に載置する搬入/
搬出ステージであり、７および８はカセット１８を一時
的に保管するバッファ棚であり、９は装置機能を制御す
るコントローラボックスであり、１４は化学汚染物質除
去ユニット１１とファン（図示せず）とＵＬＰＡフィル
タ（図示せず）とによって清浄化された空気を筐体１６
内に流すダウンフロー発生部であり、１５は化学汚染物
質除去ユニット１１とファン（図示せず）とＵＬＰＡフ
ィルタ（図示せず）とによって清浄化された空気をバッ
ファ棚７および８へ向けて流すバッファ棚フロー発生部
である。ダウンフロー発生部１４とバッファ棚フロー発
生部１５の構成は、上述の装置筐体１６上面の空気取り
入れ口１７に設置したクリーンエア供給ユニットと同じ
構成としているが、異なる構成としても構わない。例え
ば、化学汚染物質除去ユニット１１をケミカルフィルタ
１１−２だけで構成し、ケミカルフィルタ１１−２とフ
ァンとＵＬＰＡフィルタだけで構成しても構わない。

【００１６】上述のように、図１および図２に示した基
板処理装置において、空気に含まれる有機物等の化学汚
染物質が装置内に侵入するのを防止するために、筐体１
６上面の空気取り入れ口１７には、光触媒ユニット１１
−１とケミカルフィルタ１１−２によって構成された化
学汚染物質除去ユニット１１が設置されている。図３に
この化学汚染物質除去ユニット１１のより詳しい構成を
示す。化学汚染物質除去ユニット１１は光触媒ユニット
１１−１とケミカルフィルタ１１−２とファン１９とか
らなり、光触媒ユニット１１−１とケミカルフィルタ１
１−２は気流方向（空気の流れ方向）に直列に配置され
ている。ファン１９は光触媒ユニット１１−１とケミカ
ルフィルタ１１−２との間に配置されている。光触媒ユ
ニット１１−１は気流の上流側に、すなわち装置外部側
に、ケミカルフィルタ１１−２は気流の下流側に、すな
わち装置内部側に設けるのが望ましい。筐体１６内に取
り入れられる空気は、まず気流の上流側に設けられた光
触媒ユニット１１−１を通過し、その後ファンを介して
気流の下流側に設けられたケミカルフィルタ１１−２を
通過することとなる。

【００１７】図４に光触媒ユニット１１−１の構成の概
要と原理を示す。光触媒ユニット１１−１は、紫外線ラ
ンプ１００と、光触媒となる酸化チタン（ＴｉＯ₂）１
０１とを有する。紫外線ランプ１００から照射された紫
外線が酸化チタン１０１に当たると光電効果により電子
が飛び出し、正孔（ホール）が発生する。電子は空気中
の酸素を還元してスーパーオキサイドアニオン（Ｏ₂ ^-）
に、正孔は空気中の水分を酸化してヒドロキシラジカル
（水酸基ラジカル）（ＯＨ）となる。スーパーオキサイ
ドアニオンとヒドロキシラジカルは活性酸素種と呼ば
れ、強力な酸化作用を示し、これが有機物を分解するこ
ととなる。具体的には、ヒドロキシラジカルはその強い
酸化力により、有機物を分解して水（水蒸気）と二酸化
炭素に変える。スーパーオキサイドアニオンは、空気中
の酸素と反応して過酸化水素を経て水に変化する。

【００１８】上述のような化学汚染物質除去ユニット１
１では、空気は上述のように、まず光触媒ユニット１１
−１を通過するが、その際、光触媒ユニット１１−１で
空気中の有機汚染物質を数十％除去する。次に光触媒ユ
ニット１１−１を通過した空気は、ファン１９を介して
ケミカルフィルタ１１−２を通過するが、その際、ケミ
カルフィルタ１１−２で空気中の有機汚染物質を、目的
とする汚染量となるまで除去することとなる。

【００１９】光触媒ユニット１１−１で空気中の汚染物
質のうち１／２の汚染物質を除去できれば、ケミカルフ
ィルタ１１−２の寿命はケミカルフィルタ１１−２で除
去する汚染物質量に反比例して長くなるので、光触媒ユ
ニット１１−１を用いない場合に対して寿命が２倍とな
り、光触媒ユニット１１−１で２／３の汚染物質を除去
できれば、ケミカルフィルタ１１−２の寿命は、光触媒
ユニット１１−１を用いない場合に対して３倍となる。

【００２０】図５に光触媒ユニットの汚染物質除去効率
とケミカルフィルタの寿命の関係を示す。図５では、光
触媒ユニットの除去効率が０％である場合、すなわち光
触媒ユニットを用いない場合のケミカルフィルタの寿命
を１年としている。図より、光触媒ユニットの除去効率
が５０％、６７％、７５％、８０％、９０％である場
合、ケミカルフィルタの寿命は、光触媒ユニットを用い
ない場合に対し、それぞれ２倍、３倍、４倍、５倍、１
０倍となり、それぞれ寿命は２年、３年、４年、５年、
１０年に伸びることが分かる。

【００２１】以上のことから、本発明によりケミカルフ
ィルタの寿命を著しく延ばすことができ、従来よりもメ
ンテナンス期間を長くすることができる。これにより、
装置の稼動率を向上させることができ、生産性を上げる
ことが可能となる。また、ケミカルフィルタの交換回数
が少なくなることにより、ケミカルフィルタの費用を低
減することができる。

【００２２】なお、ケミカルフィルタの寿命を延ばすた
めには、光触媒ユニットをケミカルフィルタよりも気流
の上流側に、すなわち装置外部側に、ケミカルフィルタ
を光触媒ユニットよりも気流の下流側に、すなわち装置
内部側に配置し、装置内に取り込まれる空気が光触媒ユ
ニットを通過した後に、ケミカルフィルタを通過するよ
うにする必要がある。逆に配置した場合は、ケミカルフ
ィルタの寿命を延ばすことはできない。

【００２３】また、メンテナンスによる装置のダウンタ
イムを極力短くすることを考慮すると、光触媒ユニット
の紫外線ランプの寿命とケミカルフィルタの寿命を略等
しくするのが望ましい。すなわち、予め光触媒ユニット
の紫外線ランプの寿命とケミカルフィルタの寿命を割り
だしておき、寿命が略等しいものを選定する。こうする
ことにより、紫外線ランプとケミカルフィルタのメンテ
ナンスを同時に行うことが可能となるので、装置のダウ
ンタイムを極力短くすることができ（装置の稼動率を向
上させることができ）、生産性を上げることが可能とな
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明の実施により、ケミカルフィルタ
の寿命を延ばすことができ、メンテナンス期間を長くす
ることができる。すなわち、装置の稼動率を向上させる
ことができ、生産性を上げることが可能となる。また、
ケミカルフィルタの交換回数が少なくなることにより、
ケミカルフィルタの費用を低減することが可能となる。
また、装置のダウンタイムを極力短くすることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板処理装置の断面図である。

【図２】本発明に係る基板処理装置の斜視図である。

【図３】本発明に係る基板処理装置における化学汚染物
質除去ユニット（光触媒ユニットとファンとケミカルフ
ィルタの位置関係）を説明する図である。

【図４】本発明に係る基板処理装置における光触媒ユニ
ットの構成、原理を説明する図である。

【図５】本発明に係る基板処理装置における光触媒ユニ
ットの除去効率とケミカルフィルタの寿命を説明する図
である。

【符号の説明】

１…ガスボックス、２…電気ボックス、３…ボート、４
…ウェーハ移載機、５…カセット搬送機、６…搬入/搬
出ステージ、７、８…バッファ棚、９…コントローラボ
ックス、１０…ヒータ、１１…化学汚染物質除去ユニッ
ト、１１−１…光触媒ユニット、１１−２…ケミカルフ
ィルタ、１２…インナーチューブ、１３…アウターチュ
ーブ、１４…ダウンフロー発生部、１５…バッファ棚フ
ロー発生部、１６…筐体、１７…空気取り入れ口、１８
…カセット、１９…ファン、１００…紫外線ランプ、１
０１…光触媒（酸化チタン）

フロントページの続き (72)発明者 笹島 亮太 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 Ｆターム(参考） 4G069 AA02 BA04A BA04B BA48A CA01 CA10 CA11

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を処理する反応炉と、前記反応炉を
   収容する筐体と、前記筐体内部に空気を取り入れる空気
   取り入れ口と、前記空気取り入れ口に設けられ前記筐体
   内部に化学汚染物質が侵入するのを防止する化学汚染物
   質除去ユニットとを有する基板処理装置において、前記
   化学汚染物質除去ユニットは光触媒ユニットとケミカル
   フィルタとを有し、前記光触媒ユニットは前記ケミカル
   フィルタよりも気流の上流側に配置されることを特徴と
   する基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記光触媒ユニットは紫外線ランプを有
   し、該紫外線ランプの寿命と前記ケミカルフィルタの寿
   命とを略等しくしたことを特徴とする請求項１に記載の
   基板処理装置。