JP2005274181A - 環境ボックス内のケミカルガスフィルタの消耗度測定方法及び湿度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 環境ボックス内のケミカルガス除去フィルタの交換時期を正確かつ容易に把握できる方法、及びケミカルガス除去フィルタによって環境ボックス内の湿度を測定できる方法を提供する。
【解決手段】 基板を収納するための開口部と、開口部を密閉可能に覆う蓋体を備えた容器本体と、容器本体内において基板に接触する気流の循環流路を形成するファンモータと、基板に向かって流れる気流の流路に配置された粒子除去フィルタ及びケミカルガス除去フィルタを備えた環境ボックスにおいて、ケミカルガス除去フィルタに消耗しない部分を設け、消耗した部分及び消耗しない部分の電気抵抗を測定し、両者の電気抵抗の比抵抗値の相対値より消耗度を求めるケミカルガス除去フィルタの消耗度の測定方法。前記比抵抗値から相対値分をキャンセルし、湿度に換算して環境ボックス内の湿度を測定できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウェーハ、フォトマスク又はハードディスク等の被処理物を極めて清浄度の高い雰囲気下で、もしくは極めて水分の低い環境下で、保管又は運搬するのに使用して好適な除湿機能を有する、クリーンボックス、基板収納ボックス、基板搬送容器（ポッド）等の基板容器を構成する環境ボックス内のケミカルガス除去フィルタの消耗度測定方法及び湿度測定方法、並びに環境ボックスに関する。なお、本明細書では、前記した機能を有するクリーンボックス、基板収納ボックス、基板搬送容器（ポッド）等の基板容器を「環境ボックス」という。

例えば、半導体製造工場において製造工程中における半導体ウェーハやフォトマスク等の基板を搬送・保管する時に、雰囲気空気中に存在する微量の粒子状汚染物質やガス状不純物が半導体ウェーハ等の対象物へ付着すると製品保留まりの低下につながり、この傾向は、集積度の増加に伴って益々顕著になる。また、磁気ディスクにおいても、磁気抵抗ヘッドの登場により、記録の高密度化が一段と加速しており、粒子状汚染物質だけでなくガス状不純物に対する高い清浄度が求められつつある。更に半導体基板のコロージョン低減の観点から、基板を収納する雰囲気の湿度を低く維持する簡便な手段も求められている。

このような半導体ウェーハや磁気ディスク等の基板の搬送・保管の場合に該基板を収容する清浄空間を作るため、ファンモータと気体中の微粒子を除去する作用を有するＨＥＰＡ（ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｐａｒｔｉｃｌｅ ａｉｒ）フィルタやＵＬＰＡ（ｕｌｔｒａ ｌｏｗ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ａｉｒ）フィルタを搭載したクリーンボックス等が開発されている。かかるクリーンボックスにおいては、更にガス状汚染物質の悪影響を避けるため、ケミカルフィルタ等のガス状不純物の除去フィルタが配置されている。また、湿度を低減するために乾燥剤等の湿度除去手段が配置されている。

図２に、環境ボックスの清浄化の概念図を示す。
ところで、除湿を目的とした電気化学素子について、固体高分子電解質膜からなる電気化学素子の陽極を保管容器の内側に向け、陰極を保管容器の外側に向けて取り付けることによる、コンパクト且つ経済的な除湿保管装置が知られている。

前記クリーンボックス等に搭載するケミカルガス除去フィルタ類及び乾燥剤は、使用する環境濃度と保管基板の汚染の程度により寿命が依存する。一般的にケミカルガス除去フィルタの寿命は、粒子除去フィルタの寿命より短い。また、ケミカルガス除去フィルタの負荷になる空気中のガス濃度は数十〜数百ｎｇ／ｇ−ａｉｒであるのに対し、空気中の水分は２０℃の場合５ｍｇ／ｇ−ａｉｒであって多いから、乾燥剤の寿命は、ケミカルガス除去フィルタの寿命より更に短いのは明らかである。かかる場合に、乾燥剤に循環気流中の水分を吸着させ、性能が落ちたら交換する方法ではなく、機械的に循環気流中の水分を追い出すことができる除湿ユニットにすれば、消耗品の交換が不要なためメンテナンスが容易な上に、乾燥剤の有する不純物による汚染の心配がない。また、ケミカルフィルタのうち、イオン交換反応を吸着原理にしているフィルタの除去性能は空気中の水分つまり湿度に依存することが知られており、ガス状不純物除去性能を維持できる最低温度以上に容器内環境を維持する必要がある。

クリーンボックス等の容器内に乾燥ガスを充填することにより低湿度にする方法もあるが、乾燥ガスを供給し続けないと容器内湿度は上昇する。これは、容器構成材料である樹脂が透湿性を有すること及び開口部を有する容器において、分子レベルの物質に対する密封が困難なことによる。従って、容器内を低湿度に維持するには、容器構成材料に不透湿材料を使用したり、透過又は漏洩してくる水分子を除去する手段が必要となる。

上記課題を解決するものとして、メンテナンスフリーで、コンパクトで、省電力で、且つ到達湿度が制御可能な除湿ユニットを搭載した、各種のクリーンボックス、自動搬送用基板容器、基板収納棚等の基板の搬送・保管容器が提案されている。

例えば、特許文献１は、基板を収納するための開口部を有すると共に、該開口部を密閉可能に覆う蓋体を備えた容器本体と、該容器本体内において前記基板に気流の循環流路を形成するファンモータと、前記基板に向かって流れる気流の流路に配置された粒子除去フィルタ及びガス状不純物捕捉フィルタと、前記循環流の流路に配置された固体高分子電解質膜と、該電解質膜が前記気流中の水分を分解して除湿を行うための電圧供給手段とからなる除湿手段とを備えた基板容器を開示している。

特許文献２は、基板搬送容器の外形寸法を国際的な標準規格に適合する寸法に維持しつつ、且つ容器内部に気流強制循環手段と汚染物質除去手段とを備えた基板搬送容器を開示している。

特許文献３は、フィルタ及びファンを備えた基板搬送容器の洗浄を容易に行うことができるようにするとともに、フィルタの交換を容易に行えるようにした基板搬送容器を開示している。また、基板搬送容器の洗浄時期、又はフィルタ交換時期を容易に管理できるようにした基板搬送容器の使用方法も開示している。
その使用方法としては、単位時間あたりの汚染ガス処理量αと駆動部分運転積算時間γの積からフィルタ交換時期を判断し、前記駆動部品運転積算時間γから容器の洗浄時期を判断することにより、浄化機能を十分維持した容器のみを使用すること、及び該搬送容器内にガスセンサーを搭載し、単位時間あたりの汚染ガス量βを測定することにより、汚染ガス量βと駆動部品運転積算時間γの積からフィルタ交換時期を判断し、更に駆動部品運転積算時間γから容器の洗浄時期を判断することにより、浄化機能を十分維持した容器のみを使用することも開示している。

特許文献４は、銅配線と誘電率が３以下のいわゆる低誘電率絶縁膜を組み合わせた半導体チップ製造工程等に用いて好適な基板搬送容器の使用方法を開示している。
その使用方法としては、上記の特許文献３と同様に、単位時間あたりの汚染ガス処理量αまたは単位時間あたりの汚染ガス量βと駆動部品運転積算時間γの積からフィルタ交換時間を判断することも開示している。

特開２００２−１２２３８２号公報 特開２００２−１７０８７４号公報 特開２００２−１７６０９７号公報 特開２００２−２６１１５９号公報

しかしながら、上記の特許文献１及び２は、ケミカルガス除去フィルタの交換時間については何等の考慮もされていない。また、特許文献３及び４は、上記の様に、単位時間あたりの汚染ガス処理量α又は単位時間あたりの汚染ガス量βと、駆動部品運転積算時間γの積から間接的にフィルタ交換時間を判断するものであって、ケミカルガス除去フィルタ（ガス状不純物捕捉フィルタ）の消耗度を直接測定するものではなく、誤差が大きくなるという問題点があった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な手段でグリーンボックス、基板収納ボックス、基板搬送容器等の基板容器を構成する環境ボックス内のケミカルガス除去フィルタ（ガス状不純物捕捉フィルタ）のフィルタ交換時期を正確かつ容易に把握できる方法、及びケミカルガス除去フィルタによって環境ボックス内の湿度を測定できる方法を提供することを目的とする。

本発明は、下記の手段により上記の課題を解決することができた。
（１）基板を収納するための開口部を有すると共に、該開口部を密閉可能に覆う蓋体を備えた容器本体と、該容器本体内において前記基板に接触する気流の循環流路を形成するファンモータと、前記基板に向かって流れる気流の流路に配置された粒子除去フィルタ及びケミカルガス除去フィルタを備えた環境ボックスにおいて、該ケミカルガス除去フィルタに消耗しない部分を設け、消耗した部分及び消耗しない部分の電気抵抗を測定し、両者の電気抵抗の比抵抗値の相対値より消耗度を求めることを特徴とするケミカルガス除去フィルタの消耗度の測定方法。
（２）前記循環流の流路に配置された電解による除湿手段を備えたことを特徴とする前記（１）記載のケミカルガス除去フィルタの消耗度の測定方法。
（３）前記（１）記載のケミカルガス除去フィルタの消耗度の測定方法において求めた、消耗した部分及び消耗しない部分の電気抵抗の比抵抗値から前記比抵抗値の相対値分をキャンセルし、湿度に換算して前記（１）記載の環境ボックス内の湿度検知を行うことを特徴とする環境ボックス内の湿度測定方法。
（４）基板を収納するための開口部を有すると共に、該開口部を密閉可能に覆う蓋体を備えた容器本体と、該容器本体内において前記基板に接触する気流の循環流路を形成するファンモータと、前記基板に向かって流れる気流の流路に配置された粒子除去フィルタ及びケミカルガス除去フィルタを備えた環境ボックスにおいて、消耗しない部分を設け、消耗した部分及び消耗しない部分の電気抵抗を測定し、両者の電気抵抗の比抵抗値の相対値より消耗度を求める消耗度の測定手段を備えたケミカルガス除去フィルタを有することを特徴とする環境ボックス。

本発明によれば、ケミカルガス除去フィルタの電気的比抵抗の相対値によって、前記フィルタの消耗率を正確にかつ容易に測定でき、かつケミカルガス除去フィルタによって湿度を測定できるので、フィルタ交換時期を容易に管理でき、かつ到達湿度を任意に設定可能で、しかも半永久的な除湿機能を有する、極めて清浄度の高い環境を提供することが可能となる。これにより、良好な環境下で各種基板の保管及び搬送を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
先ず、本発明の環境ボックスの基礎となる従来使用されている基板容器の構成を、先に示した特許文献１としての特開２００２−１２２３８２号に開示されて基板容器の縦断図面である図３について説明する。この基板容器（ポッド）は、ボックス本体１とボックスカバー２とで密閉された構造であり、この中に高清浄度雰囲気下で保管される例えば半導体ウェーハ３が収納される。半導体ウェーハ３はキャリア４及びウェーハ押さえ１２により保持され、キャリア４はボックス本体内に配置された隔壁５により支持される。隔壁５の下方に設置された整流板１３は、ウェーハ３とキャリア４の間の隙間に風が過剰に流れることを防ぐ。キャリア４の下部には、ファンモータ６が粒子捕捉フィルタ７及びケミカルガス除去フィルタ８と共に配置されている。

ここで粒子捕捉フィルタ７は、いわゆる粒子汚染を防止するための粒子汚染物質を除去するＨＥＰＡ及びＵＬＰＡフィルタである。ケミカルガス除去フィルタ８はいわゆる分子汚染を防止するための化学汚染物質を除去するケミカルフィルタ等のフィルタである。化学汚染物質の除去に用いるイオン交換不織布や活性炭等のケミカルフィルタは、製造直後の状態では水を吸着しているので、短時間に低湿度環境を要求される用途では、予め脱水処理をして使用することが必要である。ボックス内において循環気流を形成するファンモータ６により送風される気流は、フィルタ７、８を通過して半導体ウェーハ３にほぼ平行に流通し、隔壁５により形成される図中の矢印で示す循環流路を介してファンモータ６の吸込み部に戻る。なお、ボックス本体１の下部の容器の外側に電源ユニット９が配置される。

基板容器は、通常使用されるものは１ロット、例えば２５枚の半導体ウェーハを保管・搬送するための容器で、容積が数十リットルと小さい。よって隔壁５により形成される循環流路のファンモータ６の吸込み部に戻るいわば排気流路のボックス本体１の外周流路面に、固体高分子電解質膜を備えた除湿ユニット１０を配置する。ただし、固体高分子電解質膜の位置と大きさは、希望到達湿度等により変えることができる。そして、電源ユニット９から直流電圧を電解質膜に供給する。

環境ボックスの清浄化概念は上記に説明したようになっており、ケミカルガス除去フィルタの消耗度を測定するには、フィルタを取り外し、分析試験を行わなければならない。分析を行ったフィルタに余力があった場合でも、そのフィルタを容器に再装着するときに汚染ガスが入る危険性があるので、そのフィルタは再利用できない。
また、消耗度を検知する手法として、ガス除去フィルタの電気抵抗値により求めることが考案されている。
一方、環境ボックス内の湿度は、市販のカード式湿度計等をボックス内に設置し測定しており、湿度の常時モニタリングは行えていない。

ところで、ガス除去フィルタは、非線形だがフィルタの消耗に伴って抵抗値が変化する性質を持っており、原理的にフィルタ両端での電気抵抗値から消耗率を求めることが可能である。また、電気抵抗値は湿度によっても変化してしまうため、湿度の影響をキャンセルする機構が必要となる。

そこで、本発明では、環境ボックス内のケミカルガス除去フィルタに、ケミカルガスによって消耗されないケミカルガス除去フィルタ部分を追加的に設置して、その部分と従来から環境ボックス内に設けられていてケミカルガスによって消耗させられたケミカルガス除去フィルタとの電気抵抗の比抵抗値の差分（相対値）より、下記の式１に従ってケミカルガスフィルタの消耗度を測定することにした。
ρ_１（消耗）＝ρ_１（消耗、湿度）−ρ_２（湿度）・・・・・（１）

環境ボックス内のケミカルガスフィルタの消耗度検知のためのフィルタ構成の要部を図１に示す。なお、図２で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。
図１に示すように、既存のケミカルガス除去フィルタ８（フィルタ１）と粒子除去フィルタ７の組合せの上に、消耗されないケミカルガス除去フィルタ８ａ（フィルタ２）とケミカルガス除去フィルタ８ｂ（フィルタ３）を積層裁置し、前記フィルタ８と８ａ（フィルタ１と２）との比抵抗値の相対値より、ケミカルガス除去フィルタ８（フィルタ１）の消耗値を式１に従って求めるようにしたものである。
消耗されないケミカルガス除去フィルタ８ａの構造としては、ケミカルガス除去フィルタ８の層の一部を被覆層で覆って循環気流に触れないようにした部分を構成し、その部分の両端に電極を設けて、電気抵抗を測定できるようにするか、又はケミカルガス除去フィルタ８の層と別の層とし、循環気流に触れないようにして設けることができる。

また、環境ボックスは除湿機構を備えており、ボックス内湿度を変化させることが可能である。そこで、フィルタの物性である湿度とフィルタの電気抵抗値との関係から、電気抵抗値を測定、湿度に換算し湿度検知を行う。ケミカルガス除去フィルタにはイオン交換不織布などが使用されているが、イオン交換不織布やイオン交換膜では、それを構成するカチオン交換体やアニオン交換体はその電気抵抗値が湿度により大きく変化する特性を有している。特に湿度が低い領域ではその変化が大きく、例えば、アニオン交換膜の場合、２０℃で相対湿度が０％のときの抵抗値が約１．０Ｅ＋１３であるのが、相対湿度が１０％のときの抵抗値が約１．０Ｅ＋０９と減少し、その後、相対湿度が２０％のときの抵抗値が約１．０Ｅ＋０８と減少する割合がだんだん小さくなる。カチオン交換膜でも抵抗値がやや低いが（２０℃で相対湿度が０％のときの抵抗値が約１．０Ｅ＋０９）、同様の傾向がある。このため、ケミカルガス除去フィルタでは、電気抵抗値を測定することにより容易に湿度検知を行うことができる。その際に、膜の消耗による抵抗値変化が入らないよう、図１において８ａで示すガス除去フィルタ２の抵抗値を用いる。

以下に、本発明の環境ボックス内のケミカルガス除去フィルタの消耗度及びボックス内湿度を測定、検知することに関連のある部材の構造、作用機構及び電気的接続手段について順次説明する。

本発明で用いる環境ボックスは、前記のように循環流路に配置された固体高分子電解質膜と、その一方の面に除湿反応を促進するための触媒が添着された陽極と、他方の面に陰極を備え、固体高分子電解質膜に所定の電圧を供給する前記除湿手段を備えるのが好ましく、この場合両電極に直流電圧を印加すると、水の電気分解の原理により除湿が行われる。即ち、陽極側に吸着した水分が陽極触媒により水素イオンと酸素ガスへの分解を促進されて、電解質膜を介して陰極側に移動した水素イオンは、陰極側の大気中酸素と結合して水になり陰極側の大気空間に放湿される。従って、この除湿ユニットは乾燥剤のように吸着した水分が蓄積されないので、繰り返し使用しても除湿性能が劣化せず、消耗品の交換が不要となり、メンテナンスが容易となる。また、汚染物質を発生するものではないので、高清浄度環境下において安心して使用することができる。更に、固体高分子電解質膜は例えば数ｃｍ角の薄い膜で十分な除湿能力を有し、且つ供給する直流電源も水の電気分解に必要な電力のみを供給できればよいので、小型軽量で且つコンパクトな除湿ユニットとすることができる。このように、容器本体内に除湿した空気の循環流れを形成し、これを粒子除去フィルタ及びケミカルガス除去フィルタで物理的及び化学的に清浄化してから基板保持部に向けて流すので、容器内に、容器の内壁や基板自身に付着する粒子、あるいは容器から発生するガス等の汚染源があったとしても、これが容器本体内にある基板を汚染することが防止される。

イオン交換反応を吸着原理にしているフィルタの除去性能は、空気中の水分つまり湿度に依存することが知られており、その湿度をイオン成分除去性能を維持できる最低湿度以下になるように容器内循環環境を維持する必要がある。従来の乾燥剤では任意に湿度設定をすることが困難だったため、除湿機能を持たせるとイオン除去性能が低下してしまう欠点があった。前記除湿手段は、これを一挙に解決する有効な除湿手段である。すなわち、前記固体高分子電解質膜に所定の電圧を供給することで、前記基板容器内の湿度は任意に制御可能になる。いいかえれば、供給電圧に対応して循環気流の湿度を制御することが可能となり、循環気流の湿度を例えば相対湿度１０％ＲＨ等の一定値に制御することができ、湿度をコントロールした気流を形成できる。また、電圧の印加パターンを与えることで、蓋開後の湿度が高い状態では急速に除湿し、その後一定の湿度に保つように制御することも可能である。

固体高分子電解質膜による除湿ユニットの最低構成部品例を図４に示す。陽極１２３、陰極１２４、固体高分子電解質膜１２１、触媒層１２５は必須の構成部品である。また、各部品組立の特徴としては、陽極１２３及び陰極１２４は触媒層１２５と多孔質な基材とを備える。該基材が固体高分子電解質膜１２１に食いこんでいると共にこの食いこみ部に上記触媒層が形成されていることにより、固体高分子電解質膜１２１と多孔性電極（１２３、１２４）と触媒１２５の一体構造をとることを特徴としている。図では固体高分子電解質膜＋触媒＋多孔質電極を１２９で示している。例えば菱彩テクニカ社製のロサール等を用いることができる。（図５参照）。

本発明の対象とする基板容器のように高度な清浄空間を作る場合には、ＨＥＰＡフィルタまたはＵＬＰＡフィルタを用いるのが良い。ＵＬＰＡフィルタは一般的にひだ折りしたろ材に流路を確保するためのスペーサを設けた構造である。このＵＬＰＡフィルタの圧力損失は、ろ材の通気抵抗やろ材の折り込み量、流路の均一性等によって変わる。構造的にフィルタの開口面積が小さくなる場合は、奥行き寸法を大きくし、より多くのろ材を充填してやることにより極力圧力損失が小さいフィルタを用いることが好ましい。ろ材もガラス繊維、フッ素樹脂等、種々製品化されており、どのろ材を用いても良いが、耐薬品性に優れ、発生ガスが少なく、通気抵抗の小さいフッ素系樹脂が好ましい。開口面積が大きくできる場合は、奥行き寸法を小さくし、限られた空間を有効に使用するのが良い。

Ａｌ又はＳＵＳ（ステンレス鋼）又は高分子材料で出来た枠材の内側にひだ折りしたＨＥＰＡ又はＵＬＰＡろ材を充填する。図６に示すように、このひだ折りろ材は、ろ材１００の山部にリボン１０１と呼ばれる仕切り材を持つ。なお、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ線での縦断側面図であり、（ｃ）は正面図である（以下、図７〜８、図１１、図１３〜１５も同様である）。リボンにより、一定間隔でひだ折りしたろ材を配置し、ろ材を通る空気の路を確保している。このひだ折りしたろ材１００を外枠１０２に接着剤１０３で固定する。リボンの代わりにろ材にエンボス加工して流路を確保したり、リボンを無くしても良い。また、外枠が高分子材料の場合は、接着剤を用いずに、熱融着によって固定しても良い。なお、図７に示すように、上記リボンの代わりに波型断面形状のセパレータ１０４を入れて製作しても良い。また、ろ材をひだ折りしないで、平膜で製作する構造としてもよい。例えば図８に示すように、円環状の内側支持材１０５と外側支持材１０６との間にろ材１００を入れ、機械的に固定する平膜構造フィルタとしてもよい。かかるフィルタによれば、通気抵抗が大きいので、ポンプなどの送気手段に適する。

粒子除去フィルタろ材として、ＰＴＦＥろ材、ガラス繊維、エレクトレット不織布、再生処理品がある。フィルタ構造としてはひだ折り構造（プリーツ、ミニプリーツ）、メンブレン（シート状）、コルゲート、中空糸膜がある。粒子除去フィルタの使用構造は、図９、図１０に示すように、フィルタ材１００を外枠１０２で囲みユニット化する。捕捉した粒子状物質がフィルタから発散されないように粒子除去フィルタと外枠の間をシール部１０７でシールしなければならない。シール材には接着剤１０３を用いる方法が一般的である。またフィルタ材１００を外枠１０２に圧接することも可能である。接着剤にはウレタン系、エポキシ系などを使用する。更に外枠材料が高分子材料の場合は、フィルタろ材を熱融着する方法もある。図１０に示すように、粒子除去フィルタ７、ケミカルガス除去フィルタ８共に別ユニットで構成することによって、各々の寿命が来たときにそれぞれ交換が出来るので、フィルタの有効利用ができる。また、粒子除去フィルタ７とケミカルガス除去フィルタ８の間にフィルタ外枠１０２を介して空間が出来るので、水分の伝達やフィルタ自体の圧損回避になる。

次に、ケミカルガス除去フィルタ（ガス状汚染物質除去フィルタ）８について説明する。ガス状不純物除去手段としては、除去対象物質に応じて種々選択することができる。塩基性ガス除去手段としては、強酸性、弱酸性カチオン交換不織布または繊維、あるいは強酸性、弱酸性カチオン交換ビーズで効率良く除去することができる。また、酸性薬液を添着した活性炭やセラミックでも除去できる。酸性ガスやボロン、リンの除去手段としては、強塩基性、弱塩基性アニオン交換不織布又は繊維、あるいは強塩基性、弱塩基性カチオン交換ビーズで効率良く除去することができる。また、塩基性薬液を添着した活性炭やセラミックでも除去できる。有機物は、活性炭、活性炭素繊維、ゼオライト、モレキュラーシーブ、シリカゲル、多孔質セラミックで除去できる。オゾンは、粒状又はシート状の二酸化マンガンを担持又は添着したメディアや活性炭などで除去できる。また、ペーパー状でイオン化したメタル、例えば硫酸銅などは、イオン交換不織布やイオン交換ビーズで除去できる。吸着素材構成は除去対象物質とフィルタの許容寸法、形状、圧力損失などに応じて適宜選択することができる。

図１１は、シート状吸着材をひだ折り加工したケミカルガス除去フィルタの例を示すものである。外枠材１０２、シート状吸着剤１０８、セパレータ１０４、シール材１０３で構成される。外枠材１０２はＡｌ又はＳＵＳ又は高分子材料である。シート状吸着剤としては、（１）イオン交換不織布又は繊維、（２）活性炭繊維、（３）粒状又は粉末状活性炭バインド不織布、（４）図１２に示すようにシート状不織布１０９を２枚重ねて熱融着し、その隙間に粒状活性炭又はイオン交換樹脂等の吸着剤１１０を充填したもの、（５）活性炭素繊維などから脱落するゴミを捕捉するための不織布又は繊維等が使用できる。外枠と吸着剤の固定は、例えばウレタン系接着剤や、スポンジ状ガスケット材に圧接する方法が考えられる。

図１３に示すようにケミカルガス除去フィルタは、外枠材１０２、吸着剤１０８又は１１０、支持材１１１で構成される。イオン交換不織布１０８又は繊維又は吸着機能を持たない不織布又は繊維１０９で、粒状活性炭又はゼオライト又は粒状セラミック又は粒状単結晶シリコン又はイオン交換樹脂１１０を単独又は組み合わせて包む構造であり、粒状活性炭が膨らまないように支持材１１１で補強する。別な方法として、図１４に示すように、ハニカム１１２又はコルゲートコア１１３の隙間に粒状活性炭又はゼオライト又は粒状セラミック又は粒状単結晶又はイオン交換樹脂１１０を単独又は組み合わせて充填し、不織布１０９と支持材１１１で包む構造でも良い。このハニカム又はコルゲートコアの材料は、吸着機能を持つものでも、持たないものでも良い。

他の構造として、図１５に示すように一体成型された吸着剤１１４をイオン交換不織布又は繊維１０８又は吸着機能を持たない不織布又は繊維１０９で包んだ構造である。吸着剤は、例えば三次元網目構造の発泡ウレタンに活性炭又は酸やアルカリ添着した活性炭或いはイオン交換樹脂又はゼオライトを接着したものや、粒状活性炭を接着剤などで乾式一体成型したものが使用できる。

繊維状又はペーパー状活性炭又はセラミックをコルゲート状１１３に加工したり、格子状１１５に加工したり、粉末活性炭をハニカム状１１２に成型したものをイオン交換不織布又は繊維又は吸着機能を持たない不織布又は繊維で包んだ吸着剤を外枠に収納した構造、又は上述の（４）の吸着剤を使ったハニカム構造１１２としてもよい（図１６参照）。

ケミカルガス除去フィルタ（ガス状不純物除去フィルタ）の材料としては活性炭、活性炭素繊維、ゼオライト、セラミック、イオン交換不織布、又は繊維、イオン交換樹脂、酸又はアルカリ添着活性炭、二酸化マンガン担持活性炭、金属触媒、光触媒がある。フィルタ構造としては材料単体、又は複数の材料を併用することが出来る。複数の材料を使用する場合、例えば粒状活性炭とイオン交換不織布がある。イオン交換不織布が粒状又は粉状活性炭をはさむようになる。イオン交換不織布はシート状、ひだ折り状がある。またウレタン、発泡体、プラスチック、高分子材、金属などに担持されることもある。例えば、ウレタン担持粒状活性炭とウレタン担持イオン交換樹脂、ウレタン担持粒状活性炭とウレタン担持粒状添着活性炭などである。更に、平板形、ロールコア形、Ｗ字形、円筒形、プレートフィン形、バイパス形、３次元骨格形がある。

図１７に示すように、ガス状不純物除去フィルタの使用構造は、フィルタ材１０８を外枠１０２で囲みユニット化する。外枠１０２はステンレス鋼、アルミニウムなど金属や、プラスチックなどでも良い。フィルタ１０８の外枠への取り付け方法は、（ａ）に示すように直接的に、又は（ｂ）に示すように間接的に取り付ける。直接的の場合フィルタ自体の弾性力を利用して外枠へ圧接する。例えばフィルタをひだ折り状にしてその積層方向の弾性力で外枠１０２に圧接する。間接的に取り付ける場合、弾性材１１６をフィルタと外枠の間に介して取り付ける。例えば、ガスケット（テフロン（登録商標））がある。また、（ｃ）に示すように外枠内面に突起物１１７を設けフィルタを圧接する際に突起物にシール作用を持たせる。

また、前記粒子除去フィルタとケミカルガス除去フィルタを一つの外枠に収納し、一体型複合膜フィルタにしても良い。あるいは、粒子除去ろ材とシート状ケミカルガス除去フィルタ素材を同時にひだ折り状に折り込み一体化しても良い。

上記のケミカルガス除去フィルタの両端での電気抵抗値を測定するには、前記の固体高分子電解質膜による除湿ユニットの場合と同様に、電極端子をフィルタ材と接触するように組み込んで、これに通電して電気抵抗値を測定するようにすればよい。

小型のファンモータとしては、軸流ファン、シロッコファン、スクロールファンなどが市販されているが、ブラシレス軸流ファン又はシロッコファンが好適である。容器内の換気風量は、ファンモータの風量・静圧曲線とフィルタ類の風量・圧力損失曲線から計算することができる。ファンモータの静圧は、風量の増加と共に低下する。一方、フィルタの圧力損失は、風量の増加と共に増加する。この２本の曲線の交差した点が、計算上の換気風量になる。フィルタの圧力損失を低くするには限度があるため、ある程度の換気風量を確保するには、少なくとも最大静圧３０Ｐａ以上、望ましくは５０Ｐａ以上のファンモータを用いるのが良い。

基板容器としての環境ボックスのフィルタの寿命の管理システムとしては、特許文献４として示した特開２００２−２６１１５９号公報の図９６〜図９９に示された方式に倣って構築することができる。

本発明のケミカルガスフィルタの消耗度測定方法及び湿度測定方法は、比抵抗の相対値によってフィルタの消耗率を直接的に、かつ正確に測定でき、ケミカルガスフィルタで環境ボックス内の湿度を測定できるので、フィルタの交換時期を容易に管理することができ、その結果被処理基板の保管及び搬送中の汚染を効果的に防止できる。それゆえ、クリーンボックス、基板収納ボックス、基板搬送容器（ポッド）、基板収納棚等の基板容器の清浄化に広く応用することができる。

本発明に用いる基板容器の一実施形態の縦断面図である。 従来の基板容器の清浄化の概念図である。 従来の基板容器の一実施形態の縦断面図である。 固体高分子電解質膜による除湿器の分解図である。 固体高分子電解質膜による別の除湿器の分解図である。 ひだ折りろ材を用いたフィルタの構造を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線縦断面図であり、（ｃ）は正面図である。 波形断面形状のセパレータを用いたフィルタの構造を示す図である。 平膜構造フィルタを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 フィルタのユニット構造例を示す斜視図である。 複合タイプのフィルタユニットを示す断面図である。 ひだ折り加工したケミカルガス除去フィルタの構造例を示す図である。 ２枚のシート間に吸着材を充填したフィルタの構造例を示す断面図である。 ケミカルガス除去フィルタの構成例を示す図である。 ハニカム又はコルゲートコアの隙間にイオン交換樹脂を充填したケミカルガス除去フィルタを示す図である。 一体成型された吸着剤を不織布で包んだ構造のケミカルガス除去フィルタを示す図である。 活性炭又はセラミックをコルゲート状、格子状等に加工したものを不織布で包んだ構造のケミカルガス除去フィルタを示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は正面図を示す。 ケミカルガス除去フィルタの使用構造例を示す図であり、（ａ）は直接的に取り付けたもの、（ｂ）は間接的に取り付けたもの、（ｃ）は外枠に突起物を設けて取り付けたものを示す。

符号の説明

Ｃ 基板容器
１ ボックス本体
２ ボックスカバー
３ 半導体ウェーハ
４ キャリア
５ 隔壁
６ ファンモータ
７ 粒子除去フィルタ（粒子捕捉フィルタ）
８ ケミカルガス除去フィルタ１
８ａ ケミカルガス除去フィルタ２
８ｂ ケミカルガス除去フィルタ３
９ 電源ユニット
１０ 除湿ユニット
１２ ウェーハ押さえ
１３ 整流板
１００ ろ材
１０１ リボン
１０２ 外枠
１０３ 接着剤
１０４ セパレータ
１０５ 内側支持材
１０６ 外側支持材
１０７ シール部
１０８ フィルタ（ひだ折り状）
１０９ シート状不織布
１１０ 吸着材
１１１ 支持材
１１２ ハニカム
１１３ コルゲートコア
１１４ 一体成型吸着剤
１１５ 格子状活性炭
１１６ 弾性材
１１７ 突起物
１２１ 固体高分子電解質膜
１２３ 陽極（電極）
１２４ 陰極（電極）
１２５ 触媒
１２６ パッキン
１２７ 固定フランジ
１２８ 電極端子
１２９ 固体高分子電解質膜＋触媒＋多孔質電極

Claims (4)

1. 基板を収納するための開口部を有すると共に、該開口部を密閉可能に覆う蓋体を備えた容器本体と、該容器本体内において前記基板に接触する気流の循環流路を形成するファンモータと、前記基板に向かって流れる気流の流路に配置された粒子除去フィルタ及びケミカルガス除去フィルタを備えた環境ボックスにおいて、該ケミカルガス除去フィルタに消耗しない部分を設け、消耗した部分及び消耗しない部分の電気抵抗を測定し、両者の電気抵抗の比抵抗値の相対値より消耗度を求めることを特徴とするケミカルガス除去フィルタの消耗度の測定方法。
2. 前記循環流の流路に配置された電解による除湿手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のケミカルガス除去フィルタの消耗度の測定方法。
3. 請求項１記載のケミカルガス除去フィルタの消耗度の測定方法において求めた、消耗した部分及び消耗しない部分の電気抵抗の比抵抗値から前記比抵抗値の相対値分をキャンセルし、湿度に換算して請求項１記載の環境ボックス内の湿度検知を行うことを特徴とする環境ボックス内の湿度測定方法。
4. 基板を収納するための開口部を有すると共に、該開口部を密閉可能に覆う蓋体を備えた容器本体と、該容器本体内において前記基板に接触する気流の循環流路を形成するファンモータと、前記基板に向かって流れる気流の流路に配置された粒子除去フィルタ及びケミカルガス除去フィルタを備えた環境ボックスにおいて、消耗しない部分を設け、消耗した部分及び消耗しない部分の電気抵抗を測定し、両者の電気抵抗の比抵抗値の相対値より消耗度を求める消耗度の測定手段を備えたケミカルガス除去フィルタを有することを特徴とする環境ボックス。

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