JP2009543678A - 半導体処理ツールのためのフィルタリングシステム - Google Patents

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Abstract

本発明は、半導体処理ツールのためのフィルタリングシステムを提供する。一実施形態においては、フィルタリングシステムは、半導体処理ツールに結び付けられる。本発明のシステムは、ガスフローパスに流体連通する第1および第2のフィルタ層を含む。フローパスは、ヘキサメチルジシロキサンおよびトリメチルシラノールなどの揮発性シリカ含有化合物を含むガスストリームである。ガスフローパスは、第1および第2のフィルタ層を通過して、半導体処理ツールに流体連通する。フィルタリングシステムの第1のフィルタ層は、ガスフローパスの途中で第2のフィルタ層の上流に位置すると好ましい。第1および第2のフィルタ層の媒体は、所与の汚染物質濃度にもとづいて選択され用意される。また、本発明は、半導体処理ツールに連通するヘキサメチルジシロキサンおよびトリメチルシラノールを含むガスをフィルタリングするための方法を提供し、これは、第1および第2のフィルタ層を含むシステムを使用する。

Description

本出願は、参照により本明細書に全内容が組み込まれる2006年7月13日出願の米国出願第60/830,737号の優先権を主張するものである。
ガスの全体的な品質が、半導体製造用設備内において重要な問題になりつつある。一般的には、半導体処理ツールのために使用されるエアから歩留まりを低下させる汚染物質を除去するために、多大な取り組みがなされる。例えば、汚染物質は、蒸着形成により半導体処理ツールの性能を抑制するおそれのある、ガス中に存在する分子化合物であると考えられる。リソグラフィツールでは、ガスは、ツールのコンポーネントを浄化するおよび作動させるために使用される。通常は、揮発性シリカ含有化合物などの汚染物質は、これらのガス中に、リソグラフィツールのレンズを損傷させるおそれのあるレベルで存在する。
典型的には、ヘキサメチルジシロキサンおよびトリメチルシラノールなどの揮発性シリカ含有化合物が、例えば投影レンズなどのリソグラフィツールのレンズに付着し、分子膜を形成する。これらの分子膜は、光を物理的に吸収しおよび散乱させ、これが、波面品質を歪める。波面品質が歪められると、リソグラフィツールの像が、収差を生じまたは不正確に形成され、レチクル上への正確な回路パターンの形成を阻害する。また、汚染物質は、分子膜の形成に加えて、リソグラフィツールのレンズを劣化させるおそれがある。例えば、ヘキサメチルジシロキサンおよびトリメチルシラノールは、投影レンズを不可逆的に劣化させ、製造歩留まりの低下を招くおそれがある。
揮発性シリカ含有化合物であるヘキサメチルジシロキサンおよびトリメチルシラノールなどの汚染物質は、マイクロリソグラフィツールにおいて特に懸念を生じさせる。他の一般的なリソグラフィツールの汚染物質としては、臭化水素酸、硝酸、硫酸、リン酸または塩酸などの酸、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、アンモニア、水酸化アンモニウム、トリメチルアミン、メチルピロリジン、トリエチルアミン、メチルアミンシクロヘキシルアミン、エタノールアミン、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルアミン、ジメチルアミノエタノールまたはモルホリンなどの塩基、炭化水素またはシリコーンなどの縮合性物質、およびホウ酸、有機リン酸化合物またはヒ酸塩などのドーパントが含まれる。
米国特許第6,447,584号明細書 米国特許第6,740,147号明細書 米国特許第6,610,128号明細書 米国特許第6,761,753号明細書 米国特許第5,607,647号明細書 米国特許第5,582,865号明細書 米国特許第5,834,114号明細書 米国特許第6,207,460号明細書 米国特許第6,096,267号明細書 米国特許第6,296,806号明細書 米国特許第5,204,055号明細書 米国特許第5,340,656号明細書 米国特許第5,387,380号明細書
しばしば、半導体処理ツール内のガスからのヘキサメチルジシロキサンおよびトリメチルシラノールの除去は、混合された化学吸着性媒体および物理吸着性媒体を有するフィルタエレメントによって実施される。例えば、このようなフィルタエレメントは、活性炭と混合された酸性陽イオン交換樹脂を含むことが可能である。これらの化学吸着性媒体および物理吸着性媒体からなるフィルタエレメントは、リソグラフィツールに設置するまたは結合させることが可能である。混合された媒体を有するフィルタエレメントの1つの欠点は、媒体が異なる速度で消耗し、最適時期に達する前のフィルタエレメント交換を要する可能性がある点である。また、このような消耗速度の差は、汚染物質の濃度およびタイプが変わることによって激しくなるおそれがある。
本発明は、半導体処理ツールのためのフィルタリングシステムを提供する。本発明のシステムは、ガスストリームすなわちガスフローパスにより半導体処理ツールに供給される流体をフィルタリングすると好ましい。一実施形態においては、システムは、ガスフローパス内に存在する汚染物質を除去するための第1のフィルタ層を含む。ガスフローパスは、第1のフィルタ層を通過し、半導体処理ツールに流体連通する。さらに、システムは、ガスフローパスから汚染物質を除去するための第2のフィルタ層を含み、ガスフローパスは、第1のフィルタの上流の第2のフィルタを通過する。本発明のシステムは、フィルタエレメントが、異なる速度で消耗する混合された媒体を有するという上述の欠点を解消することが可能である。
例えば、マイクロリソグラフィツールを、ヘキサメチルジシロキサンまたはトリメチルシラノールをより高い汚染物質濃度で含むガスフローパスに加えることが可能である。これらの分子化合物は、従来型のフィルタエレメント中に混合される化学吸着媒体および物理吸着媒体を異なる速度で消耗させ、結果として所与の媒体の最適時期に達する前の交換をもたらすおそれがある。本発明のシステムが第2のフィルタ層の上流に第1のフィルタ層を含むことによって、特定の汚染物質濃度にもとづいて化学吸着媒体および物理吸着媒体を選択し用意することが可能であるため、このような最適時期に達する前の媒体の交換を解消することができる。
本発明のシステムは、揮発性シリカ含有化合物などの汚染物質を含むガスフローパスに流体連通する第1および第2のフィルタ層を含む。例えば、揮発性シリカ含有化合物であるヘキサメチルジシロキサンおよびトリメチルシラノールは、ガスフロー中に存在することが可能である。一実施形態においては、ガスフローパス中のヘキサメチルジシロキサンの汚染物質濃度が、トリメチルシラノールの汚染物質濃度よりも高い。トリメチルシラノールなどの他の揮発性シリカ含有化合物と比較してより高い汚染物質濃度のヘキサメチルジシロキサンについては、第1および第2のフィルタ層は、物理吸着媒体および化学吸着媒体をそれぞれ含む。
ヘキサメチルジシロキサンなどの他の揮発性シリカ含有化合物よりも高い汚染物質濃度のトリメチルシラノールを有するガスフローについては、本発明のシステムのための第1および第2のフィルタ層は、化学吸着媒体および物理吸着媒体をそれぞれ含む。化学吸着媒体は、トリメチルシラノールと比較してより高い汚染物質濃度のヘキサメチルジシロキサンを除去することが可能であると好ましい。また、さらには、物理吸着媒体は、ヘキサメチルジシロキサンよりも高い汚染物質濃度のトリメチルシラノールを除去することが可能である。
一実施形態においては、本発明のシステムは、物理吸着媒体を有する第1のフィルタ層を含む。例示の物理吸着媒体は、活性炭を含むことが可能である。物理吸着媒体の活性炭は、非処理のまたは処理済みのおよび粒状加工済みのものであることが可能である。また、本発明のシステムは、化学吸着媒体を含む第2のフィルタ層を有する。例えば、第2のフィルタ層のための化学吸着媒体は、陽イオン交換樹脂を含むことが可能である。陽イオン交換樹脂は、少なくとも1つの酸性官能基を有するジビニルベンゼンスチレンコポリマーなどのコポリマーを含むと好ましい。
本発明のシステムのための別の実施形態は、化学吸着媒体を有する第1のフィルタ層を含む。また、本発明のシステムは、物理吸着媒体を有する第2のフィルタ層を含む。ガスフローパスは、第1および第2のフィルタ層を通過して、半導体処理ツールに案内されると好ましい。例えば、ガスフローパスに流体連通する半導体処理ツールは、リソグラフィツール、エッチングツール、蒸着ツール、または注入ツールを含むことが可能である。本発明のシステムは、それらのような半導体処理ツールに結び付けられて、ツール内を循環するガスをフィルタリングすることが可能である。
また、本発明は、半導体処理ツールに連通するガスをフィルタリングするための方法を提供する。一実施形態においては、この方法は、第1および第2のフィルタ層を含むシステムを提供する。また、この方法は、システムにガスフローパスを供給することを含む。例えば、フローパスは、ヘキサメチルジシロキサンおよびトリメチルシラノールなどの揮発性シリカ含有化合物を含むガスストリームである。ガスフローパス中に存在する汚染物質は、システムの第1および第2のフィルタ層により除去される。また、ガスフローパスは、半導体処理ツールの作動において使用される。また、本発明の方法は、例えば第1のフィルタ層の前に、第2のフィルタ層により汚染物質を除去するなど、任意の適切な順序において実施することが可能である。
また、添付の図面と組み合わせることにより、本発明の以下の詳細な説明から本発明の他の特徴および利点が明らかになろう。
本発明のフィルタリングシステムの図である。 本発明のシステムの例示のフィルタ層の図である。 本発明のシステムの例示のフィルタ層の図である。 本発明のシステムの例示のフィルタ層の図である。 本発明のシステムの例示のフィルタ層の図である。 本発明のシステムのためのフィルタ層の例示のフィルタ部材の図である。 本発明のシステムのためのフィルタ層の例示のフィルタ部材の図である。 本発明のシステムのためのフィルタ層の例示のフィルタ部材の図である。 本発明のシステムの例示のフィルタ層の図である。 本発明の方法の図である。
特に明記しない限り、以下の定義が、本明細書において使用される用語の意味および例となる。また、これらの定義は、当業者が予期し得るいずれの意味をも包含するものとして意図される。
「汚染物質濃度」または「濃度」という語およびそれらの派生語は、エアまたはガスなどの流体中に存在する汚染物質のレベルを概して意味する。例えば、汚染物質のレベルは、ガスの中に存在する分子化合物の重量、量、モル数、質量、パーセンテージ、濃度、またはそれらの組合せにもとづくものであることが可能である。
本発明は、半導体処理ツールのためのフィルタリングシステムを提供する。好ましい一実施形態においては、フィルタリングシステムは、半導体処理ツールに結び付けられる。例えば、フィルタリングシステムは、半導体処理ツールに設置するまたは結合するように構成することが可能である。本発明のシステムは、ガスフローパスに流体連通する第1および第2のフィルタ層を含む。ガスフローパスは、第1および第2のフィルタ層を通過して、半導体処理ツールに流体連通する。第1のフィルタ層は、ガスフローパスの途中で第2のフィルタ層の上流に位置する。
本発明のシステムのための第1および第2のフィルタ層の媒体は、特定の汚染物質濃度を前提として選択され、用意される。他の揮発性シリカ含有化合物と比較してより高い汚染物質濃度のヘキサメチルジシロキサンについては、第1および第2のフィルタ層は、物理吸着媒体および化学吸着媒体をそれぞれ含むと好ましい。他の揮発性シリカ含有化合物よりも高い汚染物質濃度のトリメチルシラノールを有するガスフローについては、システムのための第1および第2のフィルタ層は、化学吸着媒体および物理吸着媒体をそれぞれ含む。
化学吸着媒体は、トリメチルシラノールと比較してより高い汚染物質濃度のヘキサメチルジシロキサンを除去することが可能である。フィルタリングシステムのフィルタ層のための例示の化学吸着媒体は、化学的に酸性のコポリマーなどの陽イオン交換樹脂である。さらに、物理吸着媒体は、ヘキサメチルジシロキサンよりも高濃度のトリメチルシラノールを除去することが可能である可能性がある。フィルタ層のための物理吸着媒体は、活性炭を含むことが可能であり、活性炭は、非処理のまたは処理済みのおよび粒状加工済みのものが可能である。物理吸着媒体は、結合剤材料によって一体的に保持されてブロック状に形成することが可能である。例示の物理吸着媒体は、化学的に酸性のものが可能であり、石炭などの有機源から得ることが可能である。
一般的には、ガスストリームの中に存在するトリメチルシラノールは、周囲条件下におけるヘキサメチルジシロキサン加水分解による生成物であると考えられる。化学的に酸性の媒体が存在する場合に、エアなどの流体中の被加湿ガス状のヘキサメチルジシロキサンおよびトリメチルシラノールの汚染物質は、平衡を確立する。例示の平衡は、トリメチルシラノールに対するヘキサメチルジシロキサンの比率が約0.9対0.5となる。トリメチルシラノールおよびヘキサメチルジシロキサンの汚染物質は、対等な速度で従来の混合された活性炭媒体および陽イオン交換樹脂媒体の中に伝播するが、トリメチルシラノールは、ヘキサメチルジシロキサンよりも速く活性炭媒体を通過することを、このような比率を利用して説明することが可能である。
図1は、本発明のフィルタリングシステムの図である。図示されるように、本発明のシステム2は、流体フローパスすなわち流体ストリーム4を含む。流体フローパス4は、例えばガスストリームなどのガスフローパスであると好ましい。一実施形態においては、ガスフローパスは、実質的にはエアである。システム2の流体フローパス4は、エアと、揮発性シリカ含有化合物などの汚染物質とを含むことが可能である。揮発性シリカ含有化合物の例としては、ガス状または蒸気状のヘキサメチルジシロキサンおよびトリメチルシラノールが含まれる。また、流体フローパス4は、例えば埃、糸くずおよび製造ごみなどの微粒子を含むことが可能である。
さらに、システムの流体フローパス4は、臭化水素酸、硝酸、硫酸、リン酸または塩酸などの酸、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、アンモニア、シクロヘキシルアミン、水酸化物、トリメチルアミン、メチルピロリジン、トリエチルアミン、メチルアミン、アンモニウム、エタノールアミン、ジメチルアミン、モルホリン、ヘキサメチルジシラザンまたはジメチルアミノエタノールなどの塩基、炭化水素またはシリコーンなどの縮合性物質、およびホウ酸、有機リン酸化合物またはヒ酸塩などのドーパントを含む汚染物質を含むことが可能である。また、図示されるように、図1のシステム2は、第1のフィルタ層6を含む。第1のフィルタ層6は、流体フローパス4に流体連通する。
一実施形態においては、図1の流体フローパスは、第1のフィルタ層6を通過する。また、図示されるように、流体フローパスは、システム2の第2のフィルタ層8に流体連通する。例えば、流体フローパス4は、第2のフィルタ層8を通過する。図1のシステム2の第1のフィルタ層6および第2のフィルタ層8は、流体フローパス4から汚染物質を除去することが可能である。第1および第2のフィルタ層は、それらを通過する流体フローパス4内に存在する特定の揮発性シリカ含有化合物を除去するための種々の媒体を有すると好ましい。
第1のフィルタ層6は、流体フローパス4の途中で第2のフィルタ層8の上流に位置する。一実施形態においては、第1のフィルタ層は、トリメチルシラノールと比較して、流体フローパス4中でより高い汚染物質濃度のヘキサメチルジシロキサンを除去するための物理吸着媒体を含む。システムの第2のフィルタ層8は、ヘキサメチルジシロキサンと比較して、フローパス中に存在するより高濃度のトリメチルシラノールを除去するための化学吸着媒体を含むことが可能である。代替としては、本発明のシステムは、化学吸着媒体および物理吸着媒体をそれぞれ含む第1のフィルタ層6および第2のフィルタ層8を含むことが可能である。
また、システム2は、流体フローパス4から微粒子を除去するための第3のフィルタ層を含むことが可能である。第3のフィルタ層は、それを通過する流体フローパス4から微粒子を除去するための微粒子媒体を含むと好ましい。第3のフィルタ層は、流体フローパス4の途中で第1のフィルタ層6または第2のフィルタ層8の上流または下流に配設することが可能である。システム2の第1のフィルタ層6および第2のフィルタ層8はそれぞれ、フィルタ部材を含むことが可能である。本発明のシステムのための例示のフィルタ部材は、複数のフィルタエレメントを含むことが可能である。
一実施形態においては、第1および第2のフィルタ部材は、複数のハニカムフィルタエレメントまたはプリーツフィルタエレメントを含むことが可能である。また、図示されるように、図1のシステム2は、半導体処理ツール10を含む。システム2の流体フローパス4は、ツール10に流体連通するのが好ましい。例えば、流体フローパス4は、半導体クリーンルーム内に配設されるツール10に流体連通することが可能である。第1のフィルタ層6および第2のフィルタ層8は、例えば半導体処理ツール10に設置するまたは結合するように構成することが可能である。例えば、フィルタ層は、ツール中を循環するエアをフィルタリングするためにツールに組み込むことが可能である。
半導体処理ツール10に結び付けられる第1のフィルタ層6および第2のフィルタ層8はそれぞれ、流体フローパス4から揮発性シリカ含有化合物などの汚染物質を除去することが可能である。第1のフィルタ層6および第2のフィルタ層8が、流体フローパス4から汚染物質を除去し、流体フローパス4が、ツール10に流体連通可能であると好ましい。例示の半導体処理ツールには、リソグラフィツール、エッチングツール、蒸着ツールまたは注入ツールが含まれる。半導体クリーンルームのリソグラフィツールが、本発明のフィルタリングシステムを有するマイクロリソグラフィツールであると好ましい。
一実施形態においては、第1または第2のフィルタ層のための化学吸着媒体が、陽イオン交換樹脂を含む。第1または第2のフィルタ層のための化学吸着媒体は、化学的に酸性であることが可能であると好ましい。化学吸着媒体は、例えばガスストリームなどの流体中に存在する揮発性シリカ含有化合物などの汚染物質を除去することが可能である。第1または第2のフィルタ層のための化学吸着媒体は、汚染物質を有するガスフローパスが通過可能になるように流体透過性である。本発明のシステムは、ガスフローパスの途中で物理吸着媒体の上流または下流に化学吸着媒体を含むことが可能である。
本発明のシステムの第1または第2のフィルタ層は、浮遊汚染物質に結合することが可能な少なくとも1つの陽イオン交換樹脂を含む不織複合材料を使用することが可能である。化学吸着媒体を含む例示の第1のまたは第2のフィルタ層およびこれらのフィルタ層を製造する方法は、米国特許第6,447,584号明細書、米国特許第6,740,147号明細書、米国特許第6,610,128号明細書および米国特許第6,761,753号明細書に概して記載され、これらは参照により本明細書に組み込まれる。また、フィルタ層は、化学吸着媒体を不織複合材料または担体材料にドライ塗布し、次いでこれを加熱しカレンダリングすることによって製造することが可能である。
例えば、このような不織複合材料は、ポリエステルであることが可能である。一実施形態においては、化学吸着媒体は、酸性官能基を含む多孔質ジビニルベンゼンスチレンコポリマーである。例示の酸性官能基には、スルホン酸官能基およびカルボン酸官能基が含まれる。化学吸着媒体は、約50から400オングストローム(Å)の範囲内の孔サイズを有することが可能である。さらに、この媒体の表面積は、1グラム当たり約20平方メートル超であることが可能である。例えば、ベンゼンスチレンコポリマーの酸性官能基は、1グラム当たり約1ミリ当量よりも高い酸性レベルを有することも可能である。
一実施形態においては、第1または第2のフィルタ層が、例えば不織の繊維基材材料またはポリエステル材料などの材料の全体にわたって分散される化学吸着媒粒子を含む。フィルタ層の化学吸着媒体粒子は、陽イオン交換樹脂を含むことが可能であると好ましい。例えば、これらの媒体粒子は、化学的に酸性であることが可能である。そのような媒体粒子は、約0.3から1.2ミリメートル(mm)の例示的な粒子サイズを有することが可能である。さらには、化学吸着媒体粒子が、例えば1グラム当たり約0.3ミリリットルの多孔度および250Åの平均孔径を有することが可能である。
本発明のシステムの第1または第2のフィルタ層のための化学吸着媒体は、エアストリーム中のガス状または蒸気状の分子化合物を除去するのに特に有効である。さらには、化学吸着媒体は、例えば微粒子のサイズが媒体の孔よりも大きい場合などに、ガスストリームから微粒子を除去可能である可能性がある。別の実施形態では、本発明のシステムの第1または第2のフィルタ層は、物理吸着媒体を含むことが可能である。例示の物理吸着媒体は、活性炭である。活性炭は、米国特許第5,607,647号明細書および米国特許第5,582,865号明細書に概して記載され、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
本発明のシステムの第1または第2のフィルタ層のための物理吸着媒体が、非処理活性炭を含むと好ましい。物理吸着媒体は、例えば米国特許第5,834,114号明細書などに記載の合成炭素材料を代替的に含むことが可能であり、これは、参照により本明細書に組み込まれる。また、例示の合成炭素材料は、物理吸着媒体のための活性炭と組み合わせて使用することが可能である。一実施形態においては、物理吸着媒体を含むフィルタ層は、非処理の粒状活性炭を含み、この活性炭は、ガスストリーム中に存在する揮発性シリカ含有化合物などの汚染物質を除去することが可能である。
第1または第2のフィルタ層のための物理吸着媒体は、汚染物質を有するガスフローパスが通過可能になるように流体透過性である。本発明のシステムは、ガスフローパスの途中で化学吸着媒体の上流または下流に物理吸着媒体を含むことが可能である。物理吸着媒体を含む第1または第2のフィルタ層が、例えばガスストリームなどの流体中に存在するヘキサメチルジシロキサンと比較してより高い汚染物質濃度のトリメチルシラノールを除去することが可能であると好ましい。また、第1のまたは第2のフィルタ層のための物理吸着媒体は、例えば微粒子のサイズが媒体の孔よりも大きい場合などに、ガスストリームから微粒子を除去可能である可能性がある。
一実施形態においては、本発明のシステムのフィルタ層は、任意の適切な長さ、幅または高さの寸法を有することが可能である。フィルタ層の寸法は、所与の半導体処理ツールと共に使用するために選択されるまたは適合されることが好ましい。また、さらには、フィルタ層はそれぞれ、フィルタ部材を含むことが可能である。例えば、フィルタ部材は、約1インチのプリーツ間隔を有する複数のプリーツフィルタエレメントを含むことが可能である。フィルタ部材のプリーツ間隔は、ガスストリーム中に存在する汚染物質の濃度およびタイプによって決まることが可能である。また、フィルタ層は、粒子媒体またはビード媒体を含む床を含むことが可能である。
また、フィルタリングシステムは、フィルタ層のメンテナンスまたは交換が必要となる時を決定する検出装置を含むことが可能である。このような装置の例示のタイプは、米国特許第6,207,460号明細書、米国特許第6,096,267号明細書および米国特許第6,296,806号明細書に概して記載され、これらは参照により本明細書に組み込まれる。検出装置は、本発明のシステムのガスフローパスに流体連通すると好ましい。例えば、この装置は、半導体処理ツール内を循環する微粒子および汚染物質の濃度を評価することが可能である。これらの濃度は、フィルタ層の性能の指標となることが可能であり、これによって、揮発性シリカ含有化合物の濃度が所与のしきい値を超過する場合には、フィルタ層のメンテナンスまたは交換に関するオプションを決定することが可能となる。
また、本発明のシステムのフィルタ層は、モニタリングデバイスに流体連通するためのサンプリングポートを含むことが可能であり、このモニタリングデバイスは、フィルタ層の性能を評価する。サンプリングポートは、第1のフィルタ層と第2のフィルタ層との間に設置することが可能であると好ましい。サンプリングポートに流体連通するモニタリングデバイスは、任意の適切なタイプのものが可能である。例示のデバイスには、濃縮器、クロマトグラフ、分光器、検出器、またはそれらの組合せが含まれる。本発明のシステムのフィルタ層は、微粒子または汚染物質からガスストリームを部分的に、実質的にまたは完全にフィルタリングすることが可能である。
さらに、本発明のシステムのフィルタ層は、任意の適切なタイプの構成を有することが可能である。例えば、フィルタ層は、媒体保持のための穿孔性材料またはスクリーンを有する金属製エンクロージャなどの従来型のトレイおよびラック装置を含むことが可能である。上述のように、本発明のシステムのためのフィルタ層は、ハニカムエレメントを含むまたは形成することが可能である。また、例示のハニカムエレメントは、部分的にまたは全体的に占めるハニカムタイプ構造体によって保持される化学吸着媒体または物理吸着媒体を含むことが可能である。一実施形態においては、フィルタ層は、担体構造の多孔性タイプまたはハニカムタイプの構造体を含むことが可能である。
代替としては、本発明のシステムの第1または第2のフィルタ層が、プリーツエレメントを含む従来型のエアフィルタ内に配置される、織成のまたは不織のポリマー繊維のマットであることが可能である。図2は、本発明のシステムの例示のフィルタ層の図である。図示されるように、プリーツエレメント12が、フィルタ層16のフレーム14の各表面上に露出されている。一実施形態においては、フィルタ層16を、従来のまたは修正された積層構成体において使用することが可能である。例えば、フィルタ層は、そのような積層構成体中の既存のフィルタ層の好都合な交換に適する寸法を有することが可能である。
図3は、本発明のシステムの例示の第1および第2のフィルタ層の図である。図示されるように、第1のフィルタ層18および第2のフィルタ層20は、互いに連通するように配設することが可能である。例えば、第1のフィルタ層18は、第2のフィルタ層20の表面上に配設することが可能である。また、第1および第2のフィルタ層は、カバーシートを含むことが可能である。図3においては、第2のフィルタ層20は、カバーシート22を有する。カバーシート22は、ポリエステル不織材料であることが可能である。第1および第2のフィルタ層は、揮発性シリカ含有化合物などの汚染物質を除去するための化学吸着媒体または物理吸着媒体を含むと好ましい。
図4は、本発明のシステムの例示のフィルタ層の図である。図示されるように、フィルタ層24が、カバーシート26を含む。一実施形態においては、カバーシートは、ポリエステル不織材料を含む。フィルタ層24は、化学吸着媒体または物理吸着媒体を含むと好ましい。また、図5は、本発明のシステムの例示のフィルタ層の図である。図示されるように、フィルタ層28が、第1のカバーシート30および第2のカバーシート32を含む。また、フィルタ層28は、第1のカバーシート30上に配設される本体部分34を含む。
本発明のシステムのフィルタ層の例示のカバーシートは、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレンまたはそれらの任意の組合せなどのフィルタリング不織材料または非フィルタリング不織材料を含むことが可能である。例えば、フィルタリング不織材料を含むカバーシートは、それを通過するガスストリーム中に存在する微粒子を除去することが可能である。また、カバーシートを使用して、ハニカムエレメントまたはプリーツエレメントを保持することが可能である。さらに、カバーシートは、例えば活性炭または、スルホン化ジビニルベンゼンスチレンコポリマーを含むビードなどの所与の媒体を保持することが可能である。フィルタ層のためのカバーシートは、例えばポリエステルまたはポリプロピレンなどの化学的に不活性な材料を含むことが可能であると好ましい。
例えば、本発明のシステムのフィルタ層は、任意の適切なコンテナまたはフレーム構造物によって保持することが可能である。また、このようなコンテナまたはフレーム構造物は、フィルタ層の交換の容易化において有効である。上述のように、フィルタ層は、プリーツエレメントを有するフィルタ部材を含むことが可能である。プリーツエレメントは、フィルタ部材の表面積を増大させることが可能であり、これは、プリーツエレメントを通過するガスフローパス内に存在する微粒子または汚染物質の除去を促進することが可能である。図6は、本発明のシステムのためのフィルタ層の例示のフィルタ部材の図である。図示されるように、フィルタ部材36が、複数のプリーツエレメント38を含む。プリーツエレメント38のそれぞれが、化学吸着媒体または物理吸着媒体を含む。
図7は、本発明のシステムのためのフィルタ層の例示のフィルタ部材の図である。図示されるように、フィルタ部材40が、複数のエレメント42を含む。エレメント42は、アコーディオンタイプ構造体44になるようにプリーツ加工されると好ましい。構造体44は、ガスストリームが通過する前部48および後部50を有するコンテナ46内に保持することが可能である。さらに、図8は、本発明のシステムのためのフィルタ層の例示のフィルタ部材の図である。図8は、複数のエレメント54を含むフィルタ部材52を図示する。一実施形態においては、エレメント54は、多段階フィルタリングのための複数のアコーディオンタイプ構造体58を提供するように、コンテナ56中で連続的にプリーツ加工される。
一実施形態においては、本発明のシステムのフィルタ層が、イオン交換樹脂を含むことが可能である。このイオン交換樹脂は、1グラム当たり約300ミリリットルよりも高い多孔度を有することが可能である。本発明のシステムのフィルタ層の交換樹脂は、1グラム当たり約1.8ミリ当量の化学的酸性サイト濃度を有する陽イオン交換樹脂であることが可能であると好ましい。例えば、フィルタ層のための交換樹脂は、1グラム当たり約45平方メートルの表面積を有することが可能である。フィルタ層のための例示の樹脂は、商品名AMBERLYST(Rohm and Hass Company、100 Independence Mall West、Philadelphia、Pennsylvania、19106)の名称で市販されている。
本発明のシステムのフィルタ層が対等な使用期間で消耗するように製造することが可能であると好ましい。例えば、本発明は、同時にメンテナンスまたは交換を要するフィルタ層を使用することを企図する。一実施形態においては、物理吸着媒体が化学吸着媒体よりも先に消耗する傾向があるため、化学吸着媒体を含むフィルタ層は物理吸着媒体を有する層よりも薄く製造することが可能である。対等な使用期間で消耗するフィルタ層を用いるフィルタリングシステムは、任意の発生し得るダウンタイムを統合することによって作動コストを低減させることが可能である。
図9は、本発明のシステムの例示のフィルタ層の図である。一実施形態においては、フィルタ層62が、大表面積フィルタ部材を含む。さらには、フィルタ層62は、化学吸着媒体または物理吸着媒体と、結合剤タイプ材料とを含むことが可能である。フィルタ層62は、米国特許第5,204,055号明細書、米国特許第5,340,656号明細書および米国特許第5,387,380号明細書によって概して説明されるように製造することが可能であり、これらは参照により本明細書に組み込まれる。大表面積フィルタ部材を含むフィルタ層は、例えば複合材料64などの上に配設される媒体を含むと好ましい。また、結合剤タイプ材料を媒体に添加して、媒体の結合を促進することが可能である。
図10は、本発明の方法の図である。エアを含む流体フローパスなどのガスストリームをフィルタリングするために、方法66が実施されるが、この流体フローパスは、半導体処理ツールに連通することが可能である。図示されるように、方法66は、本発明のフィルタリングシステムが提供されるステップ68を含む。本発明のシステムは、第1および第2のフィルタ層を含むと好ましい。また、方法66は、流体フローパスがフィルタリングシステムに供給されるステップ70を含む。例えば、流体フローパスは、微粒子および揮発性シリカ含有化合物などの汚染物質を含むガスストリームであることが可能である。
一実施形態においては、方法66は、第1のフィルタ層によって流体フローパス内に存在する汚染物質が流体フローパスから除去されるステップ72を含む。例えば、フローパスは、ヘキサメチルジシロキサンおよびトリメチルシラノールなどの揮発性シリカ含有化合物を含むエアストリームであることが可能である。図示されるように、図10の方法66は、第2のフィルタ層によって流体フローパスからの汚染物質が流体フローパスから除去されるステップ74を含む。第1および第2のフィルタ層は、化学吸着媒体および物理吸着媒体をそれぞれ含むと好ましい。
上述のように、本発明のシステムのための第1および第2のフィルタ層の媒体は、特定の汚染物質濃度を前提として選択され、用意される。他の揮発性シリカ含有化合物に比較してより高い汚染物質濃度のヘキサメチルジシロキサンについては、第1および第2のフィルタ層が、物理吸着媒体および化学吸着媒体をそれぞれ含むと好ましい。他の揮発性シリカ含有化合物より高い汚染物質濃度のトリメチルシラノールを有する流体フローパスについては、このシステムのための第1および第2のフィルタ層は、化学吸着媒体および物理吸着媒体をそれぞれ含む。
また、図10の方法66は、流体フローパスが半導体処理ツールに案内されるステップ76を含む。処理ツールは、半導体クリーンルーム内に配設されると好ましい。上述のように、流体フローパスは、ツールに流体連通する。例えば、流体フローパスは、マイクロリソグラフィツールなどのリソグラフィツールに流体連通することが可能である。また、図10の方法66は、例えば第1のフィルタ層の前に、第2のフィルタ層によって汚染物質を除去するなどの、任意の適切な順序において実施することが可能である。
本明細書においては、好ましい実施形態と共に本発明を説明したが、当業者は、前述の明細書の読後に、本明細書に記載されるシステムまたは方法に対する変形、本明細書に記載されるシステムまたは方法の均等物による代替、および本明細書に記載されるシステムまたは方法に対する他のタイプの変更を行うことが可能である。また、上述の各実施形態には、他の実施形態のいずれかまたは全てについて開示されたような変形形態が共に含まれるまたは組み込まれることが可能である。したがって、本明細書に関する特許証によって与えられる保護の幅および範囲は、添付の特許請求の範囲およびその任意の均等物に含まれる定義によってのみ限定されることが意図される。

Claims (76)

  1. ガスフローパスがトリメチルシラノールよりも高い汚染物質濃度のヘキサメチルジシロキサンを含む、汚染物質を含むガスフローパスに流体連通する半導体処理ツールのためのフィルタリングシステムであって、
    トリメチルシラノールよりも高い汚染物質濃度のヘキサメチルジシロキサンを除去することが可能な、通過するガスフローパスから汚染物質を除去するための第1のフィルタ層と、
    第1のフィルタ層の上流の第2のフィルタ層を通過するガスフローパスから汚染物質を除去するための第2のフィルタ層と
    を含む、フィルタリングシステム。
  2. ガスフローパスがエアを含む、請求項1に記載のフィルタリングシステム。
  3. 第2のフィルタ層が、ヘキサメチルジシロキサンよりも高い汚染物質濃度のトリメチルシラノールを除去することが可能である、請求項1に記載のフィルタリングシステム。
  4. 第1のフィルタ層が物理吸着媒体を含む、請求項1に記載のフィルタリングシステム。
  5. 物理吸着媒体が活性炭を含む、請求項4に記載のフィルタリングシステム。
  6. 第2のフィルタ層が化学吸着媒体を含む、請求項1に記載のフィルタリングシステム。
  7. 化学吸着媒体が陽イオン交換樹脂を含む、請求項6に記載のフィルタリングシステム。
  8. 陽イオン交換樹脂がジビニルベンゼンスチレンコポリマーを含む、請求項7に記載のフィルタリングシステム。
  9. ジビニルベンゼンスチレンコポリマーが酸性官能基を含む、請求項8に記載のフィルタリングシステム。
  10. 酸性官能基がスルホン酸官能基を含む、請求項9に記載のフィルタリングシステム。
  11. 酸性官能基がカルボン酸官能基を含む、請求項10に記載のフィルタリングシステム。
  12. 第1のフィルタ層が第1のフィルタ部材を含む、請求項1に記載のフィルタリングシステム。
  13. 第1のフィルタ部材がハニカムエレメントを含む、請求項12に記載のフィルタリングシステム。
  14. 第1のフィルタ部材がプリーツエレメントを含む、請求項12に記載のフィルタリングシステム。
  15. 第2のフィルタ層が第2のフィルタ部材を含む、請求項1に記載のフィルタリングシステム。
  16. 第2のフィルタ部材がハニカムエレメントを含む、請求項15に記載のフィルタリングシステム。
  17. 第2のフィルタ部材がプリーツエレメントを含む、請求項15に記載のフィルタリングシステム。
  18. 半導体処理ツールがリソグラフィツールである、請求項1に記載のフィルタリングシステム。
  19. リソグラフィツールがマイクロリソグラフィツールである、請求項18に記載のフィルタリングシステム。
  20. ガスフローパスがヘキサメチルジシロキサンよりも高い汚染物質濃度のトリメチルシラノールを含む、汚染物質を含むガスフローパスに流体連通する半導体処理ツールのためのフィルタリングシステムであって、
    ヘキサメチルジシロキサンよりも高い汚染物質濃度のトリメチルシラノールを除去することが可能な、通過するガスフローパスから汚染物質を除去するための第1のフィルタ層と、
    第1のフィルタ層の上流の第2のフィルタ層を通過するガスフローパスから汚染物質を除去するための第2のフィルタ層と
    を含む、フィルタリングシステム。
  21. ガスフローパスがエアを含む、請求項20に記載のフィルタリングシステム。
  22. 第2のフィルタ層が、トリメチルシラノールよりも高い汚染物質濃度のヘキサメチルジシロキサンを除去することが可能である、請求項20に記載のフィルタリングシステム。
  23. 第1のフィルタ層が化学吸着媒体を含む、請求項20に記載のフィルタリングシステム。
  24. 化学吸着媒体が陽イオン交換樹脂を含む、請求項23に記載のフィルタリングシステム。
  25. 陽イオン交換樹脂がジビニルベンゼンスチレンコポリマーを含む、請求項24に記載のフィルタリングシステム。
  26. ジビニルベンゼンスチレンコポリマーが酸性官能基を含む、請求項25に記載のフィルタリングシステム。
  27. 酸性官能基がスルホン酸官能基を含む、請求項26に記載のフィルタリングシステム。
  28. 酸性官能基がカルボン酸官能基を含む、請求項27に記載のフィルタリングシステム。
  29. 第2のフィルタ層が物理吸着媒体を含む、請求項20に記載のフィルタリングシステム。
  30. 物理吸着媒体が活性炭を含む、請求項29に記載のフィルタリングシステム。
  31. 第1のフィルタ層が第1のフィルタ部材を含む、請求項20に記載のフィルタリングシステム。
  32. 第1のフィルタ部材がハニカムエレメントを含む、請求項31に記載のフィルタリングシステム。
  33. 第1のフィルタ部材がプリーツエレメントを含む、請求項31に記載のフィルタリングシステム。
  34. 第2のフィルタ層が第2のフィルタ部材を含む、請求項20に記載のフィルタリングシステム。
  35. 第2のフィルタ部材がハニカムエレメントを含む、請求項34に記載のフィルタリングシステム。
  36. 第2のフィルタ部材がプリーツエレメントを含む、請求項34に記載のフィルタリングシステム。
  37. 半導体処理ツールがリソグラフィツールである、請求項20に記載のフィルタリングシステム。
  38. リソグラフィツールがマイクロリソグラフィツールである、請求項37に記載のフィルタリングシステム。
  39. フィルタリングシステムを提供するステップと、
    ヘキサメチルジシロキサンまたはトリメチルシラノールをより高い汚染物質濃度で含むガスフローパスをフィルタリングシステムに供給するステップと、
    フィルタリングシステムの第1のフィルタ層によりガスフローパスからより高濃度の汚染物質を除去するステップと、
    フィルタリングシステムの第2のフィルタ層によりガスフローパスからより低濃度の汚染物質を除去するステップと
    を含む、半導体処理ツールに連通するガスをフィルタリングするための方法。
  40. 半導体処理ツールの作動においてガスフローパスを使用するステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。
  41. トリメチルシラノールよりも高い汚染物質濃度のヘキサメチルジシロキサンを除去する、通過するガスフローパスから汚染物質を除去するための第1のフィルタ層と、
    第1のフィルタ層の上流の第2のフィルタ層を通過するガスフローパスから汚染物質を除去するための第2のフィルタ層と
    を有するフィルタリングシステムを提供するステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。
  42. フィルタリングシステムにエアフローを流すステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。
  43. ヘキサメチルジシロキサンよりも高い汚染物質濃度のトリメチルシラノールを除去する第2のフィルタ層を用いてフィルタリングするステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。
  44. 物理吸着媒体を含む第1のフィルタ層を用いてガスフローをフィルタリングするステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。
  45. 活性炭を含む物理吸着媒体を用いてガスフローをフィルタリングするステップをさらに含む、請求項44に記載の方法。
  46. 化学吸着媒体を含む第2のフィルタ層を用いてガスフローをフィルタリングするステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。
  47. 陽イオン交換樹脂を含む化学吸着媒体を提供するステップをさらに含む、請求項46に記載の方法。
  48. ジビニルベンゼンスチレンコポリマーを含む陽イオン交換樹脂を提供するステップをさらに含む、請求項47に記載の方法。
  49. 酸性官能基を含むジビニルベンゼンスチレンコポリマーを含む第2のフィルタ層を用いてフィルタリングするステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。
  50. 酸性官能基がスルホン酸官能基を含む、請求項49に記載の方法。
  51. 酸性官能基がカルボン酸官能基を含む、請求項49に記載の方法。
  52. 第1のフィルタ層が第1のフィルタ部材を含む、請求項39に記載の方法。
  53. 第1のフィルタ部材がハニカムエレメントを含む、請求項52に記載の方法。
  54. 第1のフィルタ部材がプリーツエレメントを含む、請求項52に記載の方法。
  55. 第2のフィルタ層が第2のフィルタ部材を含む、請求項39に記載の方法。
  56. 第2のフィルタ部材がハニカムエレメントを含む、請求項55に記載の方法。
  57. 第2のフィルタ部材がプリーツエレメントを含む、請求項55に記載の方法。
  58. 半導体処理ツールがリソグラフィツールである、請求項39に記載の方法。
  59. リソグラフィツールがマイクロリソグラフィツールである、請求項58に記載の方法。
  60. ヘキサメチルジシロキサンよりも高い汚染物質濃度のトリメチルシラノールを除去する、通過するガスフローパスから汚染物質を除去するための第1のフィルタ層と、
    第1のフィルタ層の上流の第2のフィルタ層を通過するガスフローパスから汚染物質を除去するための第2のフィルタ層と
    を提供するステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。
  61. ガスフローパスがエアを含む、請求項60に記載の方法。
  62. 第2のフィルタ層が、トリメチルシラノールよりも高い汚染物質濃度のヘキサメチルジシロキサンを除去することが可能である、請求項60に記載の方法。
  63. 第1のフィルタ層が化学吸着媒体を含む、請求項60に記載の方法。
  64. 化学吸着媒体が陽イオン交換樹脂を含む、請求項60に記載の方法。
  65. 陽イオン交換樹脂がジビニルベンゼンスチレンコポリマーを含む、請求項64に記載の方法。
  66. ジビニルベンゼンスチレンコポリマーが酸性官能基を含む、請求項65に記載の方法。
  67. 酸性官能基がスルホン酸官能基を含む、請求項66に記載の方法。
  68. 酸性官能基がカルボン酸官能基を含む、請求項66に記載の方法。
  69. 第2のフィルタ層が物理吸着媒体を含む、請求項60に記載の方法。
  70. 物理吸着媒体が活性炭を含む、請求項69に記載の方法。
  71. 第1のフィルタ層が第1のフィルタ部材を含む、請求項69に記載の方法。
  72. 第1のフィルタ部材がハニカムエレメントを含む、請求項60に記載の方法。
  73. 第1のフィルタ部材がプリーツエレメントを含む、請求項69に記載の方法。
  74. 第2のフィルタ層が第2のフィルタ部材を含む、請求項60に記載の方法。
  75. 第2のフィルタ部材がハニカムエレメントを含む、請求項74に記載の方法。
  76. 第2のフィルタ部材がプリーツエレメントを含む、請求項60に記載の方法。
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