JP3346687B2

JP3346687B2 - 基材又は基板表面の汚染防止方法と装置

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Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空間中の基材又は
基板表面の汚染を防止する方法及び装置に係り、特に半
導体製造や液晶製造などの先端産業における原材料、半
製品、製品の基材や基板表面の汚染防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を、半導体製造工場における
クリーンルームの空気清浄を例にとり、以下説明する。
クリーンルームにおいては、微粒子（粒子状物質）や、
自動車の排気ガス、クリーンルームの構成材、合成樹脂
（民生品）などに起因する空気中のメタン以外の極低濃
度の炭化水素（ＨＣ）などのガス状物質が汚染物質とし
て問題となる。特にＨＣはガス状有害成分として通常の
空気（室内空気及び外気）中の極低濃度のものが汚染を
もたらすので、除去する必要がある。また、クリーンル
ームにおける作業で生じる各種の溶剤（アルコール、ケ
トン類など）も汚染物質として問題となる。

【０００３】すなわち、上述の汚染物質（微粒子及びガ
ス状有害成分）がウエハ、半製品、製品の基板表面へ沈
着すれば基板表面が破損しやすくなり、半導体製品の生
産性（歩留り）を低下させる原因となるため、汚染物質
の除去が必要である。基板表面の汚染の状態は複雑であ
るが、基板表面の接触角で表わすことができる。微粒子
とガス状物質はともに基板表面の接触角を増大させる
が、通常のクリーンルーム内ではＨＣが、特に接触角を
増大させる傾向が高いことがわかった。ここで、接触角
とは水によるぬれの接触角のことであり、基板表面の汚
染の程度を示すものである。すなわち、基板表面に疎水
性（油性）の汚染物質が付着すると、その表面は水をは
じき返してぬれにくくなる。すると基板表面と水滴との
接触角は大きくなる。従って接触角が大きいと汚染度が
高く、逆に接触角が小さいと汚染度が低い。

【０００４】従来のクリーンルームの空気を浄化する方
法あるいはそのための装置には、大別して、（１）機械
的ろ過方法（ＨＥＰＡフィルターなど）、（２）静電的
に微粒子の捕集を行う、高電圧による荷電あるいは導電
性フィルターによるろ過方式（ＨＥＳＡフィルターな
ど）、がある。これらの方法は、いずれも微粒子の除去
を目的としており、メタン以外の炭化水素（ＨＣ）のよ
うな、接触角を増大させるガス状の汚染物質の除去に対
しては効果がない。一方、ガス状の汚染物質であるＨＣ
の除去法としては、燃焼分解法、Ｏ₃分解法などが知ら
れている。しかし、これらの方法は、クリーンルームへ
の導入空気中に含有する極低濃度のＨＣの除去には効果
がない。

【０００５】また、ＨＣ以外のガス状の有害成分として
は、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＨＣｌ、ＮＨ₃などがあり、これ
らの除去法としては、適宜のアルカリ性物質や酸性物質
を用いた中和反応や酸化反応を利用する方法などが知ら
れている。しかし、これらの方法は、やはり成分濃度が
クリーンルームへの導入空気中に含有するような極低濃
度の場合には、効果が少ない。本発明者らは、基材又は
基板表面の汚染を防止する方法及び装置として、上記接
触角の増大を防止するために吸着材や吸収材などを用い
る方法及び装置を、すでに提案した（特開平５−１５７
２８４号、特開平６−３２４号、特開平７−８７５２号
各公報）。これらの方法及び装置は適用分野によっては
有効であるが、更に実用性を増すために一層の改善を行
う必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、半導体や液
晶製品の生産性を向上させるためには粒子状物質及び接
触角を増大させるガス状有害成分、特に非メタン炭化水
素を十分に除去する必要がある。そこで本発明の課題
は、微粒子と基材及び基板表面の接触角を増大させる非
メタン炭化水素が効果的に除去できる基材又は基板表面
の汚染防止方法及び装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、基材又は基板表面の汚染を防止する方
法において、該基材又は基板と接触する気体を、該気体
中の微粒子濃度をクラス１０００以下にする除塵処理
と、繊維状活性炭、テフロン繊維、ポリエチレン繊維、
ポリプロピレン繊維から選ばれた１種類以上の疎水性物
質からなる担体に、金属又は半導体の酸化物、水酸化
物、塩基性塩、珪酸塩、燐酸塩、硼酸塩、炭酸塩から選
ばれた１種類以上の親水性を有する無機物質を担持した
吸着材を用いて、非メタン炭化水素濃度を０．２ｐｐｍ
以下にする吸着処理とで処理することとしたものであ
る。

【０００８】また、本発明では、基材又は基板表面の汚
染を防止する装置において、該基材又は基板と接触する
気体を通す、微粒子をクラス１０００以下となるまで除
去するための除塵手段と、非メタン炭化水素濃度を０．
２ｐｐｍ以下にする繊維状活性炭、テフロン繊維、ポリ
エチレン繊維、ポリプロピレン繊維から選ばれた疎水性
物質からなる担体に、金属又は半導体の酸化物、水酸化
物、塩基性塩、珪酸塩、燐酸塩、硼酸塩、炭酸塩から選
ばれた親水性を有する無機物質を担持した吸着材を充填
した吸着筒を用いた吸着手段とを有することとしたもの
である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、基材又は基板表
面に接触する気体が空気である場合を例にとり、詳細に
説明する。本発明における除塵手段は、空気中の微粒子
を低濃度まで除去できるものであればどのようなもので
もよい。通常、周知のフィルタ方式、又は本発明者らが
既に提案している光電子による方式（特公平３−５８５
９号、特公平６−７４９０９号、特公平６−７４９１０
号各公報など参照）を用いることができる。光電子を用
いる方式は、気体を強制循環することなく清浄化できる
受動的な動きのない方式（「エアロゾル研究」第７巻、
第３号（１９９２）ｐ．２４５〜２４７、及び同第８
巻、第３号（１９９３）ｐ．２３９〜２４８参照）なの
で、用途、装置、形状、構造などによっては好ましい。

【００１０】一方、フィルタ方式は、装置全体がコンパ
クト化できるなどのメリットがあるので、用途、装置形
状、構造などによっては好適に用いることができる。フ
ィルタ方式としては、微粒子を低濃度まで効率良く捕集
する周知の除塵フィルタが用いられる。一般に、ＨＥＰ
Ａフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ、金属製フィルタ、例え
ばＳＵＳフィルタ、静電フィルタが簡易でかつ効果的で
あることから好ましい。通常、これらのフィルタの１種
類又は複数種類を適宜に組み合わせて用いる。微粒子の
除去によって、微粒子濃度をクラス１０００（１０００
個／ｆｔ³）以下、好ましくはクラス１００以下とす
る。ここで、クラスとは微粒子濃度の単位であり、１ｆ
ｔ³中の微粒子の個数を表す。

【００１１】非メタン炭化水素すなわちガス状有害成分
を効果的に除去するためには、接触角を増大させるこれ
らの成分を疎水性物質からなる担体に親水性を有する無
機物質を担持した吸着材により捕集除去する。非メタン
炭化水素は、通常の空気（室内空気及び外気）中の濃度
で汚染をもたらす。また種々の非メタン炭化水素のう
ち、接触角を増大させる成分は基材の種類（ウエハ、ガ
ラス材など）や基板上の薄膜の種類・性状によって異な
ると考えられる。本発明者は鋭意検討した結果、非メタ
ン炭化水素を指標として、これを０．２ｐｐｍ以下、好
ましくは０．１ｐｐｍ以下まで除去すれば効果的であ
る。すなわち、本発明者らの研究によれば、通常のクリ
ーンルームにおける基板表面の接触角を増加させるＨＣ
は、高分子量のＨＣであり、その構造として、−ＣＯ、
−ＣＯＯ結合（親水性を有する）を持つものであり、こ
のＨＣは親水性部（−ＣＯ、−ＣＯＯ結合部）を有する
疎水性物質（ＨＣの基本構造の−Ｃ−Ｃ−Ｃ−の部分）
と考えることができる。

【００１２】具体的には、本発明者らの研究によれば、
通常のクリーンルームにおけるガラス基板表面の接触角
を増加させるＨＣは、Ｃ₁₆〜Ｃ₂₀の高分子量ＨＣ、例え
ばフタル酸エステル、高級脂肪酸フェノール誘導体であ
り、これらの成分に共通することは化学的構造として、
−ＣＯ、−ＣＯＯ結合（親水性を有する）を持つ。この
ように、本発明者らのＨＣに関する研究により、好適な
ＨＣ吸着材は、上記ＨＣの構造である「親水性部と疎水
性部を有する」部分に対応させれば良いことを発見し本
発明に到ったものである。本発明で用いる吸着材の特徴
は、接触角を増大させる非メタン炭化水素（ＨＣ）の捕
集・除去に、疎水性物質からなる担体に、親水性を有す
る無機物質を担持させたものである。

【００１３】そして、親水性を有する無機物質は、疎水
性物質である活性炭、テフロン繊維、ポリエチレン繊
維、ポリプロピレン繊維から選ばれた１種類以上の担体
に保持させて使用する。すなわち、こうすることにより
吸着材は親水性部と疎水性部を有する形態（構造）とな
り、接触角を増加させるＨＣを効果的に捕集するのであ
る。疎水性物質のみでは効果が不十分であり、また親水
性を有する無機物質のみだと、粉末状や粒状であるた
め、そのまま使用すると圧力損失が高くなること、粉末
状粒子の後方への飛散、親水性物質のみでは性能に限界
があることなどの問題がある。本発明の構成にすること
により、吸着材には親水性部と疎水性部とが均一に表面
積大で分布し、またその形状は通気性大（圧力損失小）
とできるので、ＨＣの捕集が効果的に行われる。本発明
の吸着材は、親水性部と疎水性部が分子レベルで混合、
分布していると考えられることから、ナノコンポジット
と呼ぶことができる。

【００１４】次に、吸着材の構成について詳細に説明す
る。担体として用いる疎水性物質は、表面積大、通気性
大（圧力損失小）で、その表面に親水性を有する無機物
質を担持でき、接触角を増加させるＨＣを効果的に捕集
できるものであれば何れでも良い。通常、活性炭（粒
状、ペレット状、繊維状）、テフロン繊維（繊維状、フ
ィルタ状）、ポリエチレン繊維（繊維状、フィルタ
状）、ポリプロピレン繊維（繊維状、フィルタ状）が、
上記性質を有し好ましい。次に、親水性を有する無機物
質は、疎水性物質の表面に均一に担持でき、接触角を増
加するＨＣを効果的に捕集できるものであれば何れでも
良い。通常、金属又は半導体の酸化物、水酸化物、燐酸
塩、硼酸塩、珪酸塩、炭酸塩、塩基性塩が効果の上から
好ましい。

【００１５】例示すると、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｚｎ
Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、Ｍｇ（ＯＨ）₂、Ｃａ（ＯＨ）₂、Ａｌ（Ｏ
Ｈ）₃、Ｚｎ（ＯＨ）₂、ＡｌＰＯ₄、ＫＰＯ₃、Ｌｉ
ＢＯ₂、Ｍｇ₂ＳｉＯ₄、塩基性塩としては、Ｍｇ（Ｏ
Ｈ）₂・ＭｇＣＯ₃、Ｚｎ（ＯＨ）₈・（ＮＯ₃）Ｈ₂
Ｏなどがある。塩基性塩は、前記のように化合物中に１
種類の金属を含むものの他に、複数の金属を含む複塩基
性塩も好ましい。金属の組合せとして、ＭｇとＡｌ、Ｎ
ｉとＡｌ、ＺｎとＡｌ、ＺｎとＣｒ、ＣｕとＡｌ、Ｎｉ
とＣｒ、ＣｏとＣｒ、ＣｏとＡｌ、ＮｉとＦｅ、Ｍｇと
Ｆｅ、ＮｉとＭｇとＡｌ、ＭｇとＡｌとＣｒがある。こ
のような例として、Ｍｇ₄Ａｌ₂（ＯＨ）₁₂ＣＯ₃（ハ
イドロタルサイト）がある。これらの親水性を有する無
機物質の種類や、担体の種類によっては、担体に担持す
る無機物質を２種類以上組合せて用いることができる。

【００１６】また、除去対象ＨＣの種類（対象とする基
板又は基板の種類）によっては、疎水性物質と親水性を
有する無機物質の種類（組合せ方）を適宜予備試験を行
い決めることができる。次に、本発明で用いる吸着材の
製造例を示す。ＳｉＯ₂／Ｃ（Ｃ：活性炭素繊維）ケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）に２規定塩酸溶液及び
エタノールを４１ｇ／１０ｍｌ／１２ｍｌの比率で混合
し、加水分解によって、ＳｉＯ₂ゾル溶液を調製した。
これをエタノールで３倍に希釈し、この溶液を、ＳｉＯ
₂量が５重量％となるように、活性炭素繊維に噴霧し
た。乾燥後、４００℃で２時間焼成して、ＳｉＯ₂担持
活性炭素繊維ナノコンポジットを合成した。ＴｉＯ₂／Ｃテトライソプロピルチタン１０ｇに１規定塩酸溶液１３
０ｍｌを加えて、攪拌し、ＴｉＯ₂ゾル溶液を調製し
た。この溶液を上述の操作でエタノールに希釈し、同様
に噴霧、乾燥、焼成して、ＴｉＯ₂担持活性炭素繊維ナ
ノコンポジットを合成した。

【００１７】ＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂／ＣＳｉＯ₂及びＴｉＯ₂ゾル溶液をＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂モ
ル比が１０／１となるように混合し、同様に噴霧、乾
燥、焼成によって、ＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂担持活性炭素繊
維ナノコンポジットを合成した。Ａｌ₂Ｏ₃／Ｃエチルアセテートアルミニウムイソプロピレートの５０
％エチルアルコール溶液を活性炭素繊維に対して、５重
量％となるように、噴霧、乾燥、焼成して、Ａｌ₂Ｏ₃
担持活性炭素繊維ナノコンポジットを合成した。ＭｇＯ／Ｃ酢酸マグネシウムのアルコール溶液を活性炭素繊維に対
して、ＭｇＯ／Ｃが５〜１０重量％になるように噴霧し
て、４００℃で２時間焼成し、ＭｇＯ担持活性炭素繊維
ナノコンポジットを合成した。

【００１８】これらの材料の使用形状は、粒状（顆粒
状）、球状、繊維状、フィルタ状などであり、吸着筒に
充填して用いる。これら吸着材による被処理空気の処理
速度は、通常ＳＶ（空間速度ｈ^-1）で１０００〜１００
万、一般的には１万〜数１０万で用いる。このうち、繊
維状、フィルタ状はＳＶが大きくとれるので、コンパク
トになることから、特に好ましい。最適な担体、親水性
を有する無機物質の種類と濃度（組成比）、組合せ、形
状、充填密度、処理速度の選択は、本装置の利用分野、
基板の種類や表面状態、接触角を増加させる有害成分の
種類や濃度、装置規模、構造、効果、再生利用の有無、
経済性などにより適宜予備試験を行い、決めることがで
きる。

【００１９】本発明の吸着材による接触角を増加させる
ＨＣの除去機構は、例えば空気中のＨＣが数百種又は数
千種以上の成分の混合物と言われていることから詳細は
不明な点が多いが一般に次のように考えられる。接触角
の増加は、空気中ＨＣの内、特に分子量の大きい物質や
活性の高い物質の影響が大きいと推定され、これらの物
質が親水性部と疎水性部を含む吸着材により効果的に吸
着・捕集されることにより除去される。すなわち、多種
類の空気中のＨＣの内、接触角増加にどの成分がどの程
度関与するか不明な点が多いが、該吸着材に通すことに
より、接触角を増加する成分が除去された気体が得られ
る。また、接触角を増加させる有害成分は基材の種類
（例えば、ウエハ、ガラス材など）や基板上の薄膜の種
類（例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、ＩＴＯ）
やその状態により種々であるが、本発明の汚染防止によ
り、表面の汚染は防止される。また、これらのＨＣ成分
の濃度は、通常クリーンルームではｐｐｔレベル（推
定）であることから、従来の周知の吸着材では捕集でき
なかったが、上記した吸着材の構成により、これらのＨ
Ｃが効果的に捕集・除去できるようになった。

【００２０】ガラス基板の汚染防止における本発明の吸
着材によるこれらのＨＣの捕集の模式図を図１に示す。
図１は、疎水性物質として活性炭（繊維状）、親水性を
有する無機物質としてシリカゲルを用いた場合のＨＣ
（官能基＋炭化水素骨格）の捕集を模式的に示したもの
である。シリカゲルはＳｉＯ₂の無定形の多孔体であ
り、その表面には、シラメール基〔Ｓｉ−ＯＨ〕を有す
る。図１中のＯＨは、ＳｉＯ₂表面のＯＨを示す。図１
において、ＨＣの官能基（親水性を有する）が親水性を
有する無機物質ＳｉＯ₂表面のＯＨ基と結合し、またＨ
Ｃの骨格部が疎水性を有する活性炭（Ｃ）の表面と疎水
結合し、捕集されている様子を示す。ここで、ＨＣはこ
れらの親水性部と疎水性部の２つの捕集メカニズム（捕
集原理）により捕集されることから、効果的な捕集とな
る。

【００２１】接触角の増加原因は、（１）ＨＣ、ＳＯ
ｘ、ＮＯｘ、ＨＣｌ、ＮＨ₃などのようなガス状の有害
成分、（２）微粒子のような粒子状物質、（３）（１）
と（２）の中間物質の有害成分（例、ミスト、クラスタ
ー）、に大別できるが、通常の空気（通常のクリーンル
ームにおける環境大気）中の濃度に対する影響では、
（１）微粒子のような粒子状物質、（２）ＨＣのような
ガス状有害物質の関与が大きい。一般に、通常の基材や
基板に介しては、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＨＣｌ、ＮＨ₃は、
夫々単一成分では、通常の空気中の濃度レベルでは、接
触角の増加に対し影響は少ない。（空気清浄、第３２
巻、第３号、ｐ．４３〜５２、１９９４）

【００２２】しかし、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＨＣｌ、ＮＨ₃
などの濃度が高い場合や、これら成分が比較的高濃度で
複数共存する場合、また基材や基板が敏感な場合や特殊
な場合（例えば、基材表面に特殊な薄膜を被覆した場
合）、通常では影響しない有害成分や濃度でも影響を受
ける場合がある。あるいは、クリーンルームにおいて、
ＨＣ、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＨＣｌ、ＮＨ₃のような有害ガ
スの発生があり、これら成分の気体中の濃度が高い場
合、あるいは基材や基板が特殊な処理をされ敏感な状態
で取扱う場合は、本発明者がすでに提案した紫外線及び
／又は放射線を有害ガスに照射して、有害ガスを微粒子
化し、該微粒子を捕集する方法（装置）（特開平４−２
４３５１７号公報）を適宜に組合せて用いることができ
る。

【００２３】また、このような場合は別の周知の有害ガ
ス除去材例えば活性炭、イオン交換繊維などを適宜組合
せて用いることができる。活性炭は、酸やアルカリなど
を添着したり、適宜の周知の方法により改質したものを
用いることができる。ＨＣの除去においては、本発明者
がすでに提案した紫外線照射及び／又は放射線照射によ
りＨＣを微粒子化して捕集する方法（特開平５−９６１
２５号公報）を併せて用いることができる。また、本発
明者が接触角の増加防止のためにすでに提案した別の発
明（特開平５−１５７２８４号、特開平６−３２４号、
特開平７−８７５２号各公報）を適宜組合せて用いるこ
とができる。

【００２４】特に適用分野によっては本発明の吸着材
（疎水性物質からなる担体に親水性を有する無機物質を
担持した吸着材）に、フッ素樹脂をバインダとした繊維
状ガラスフィルタ（特開平６−３２４号）を組合せて用
いると、有害成分の捕集性能の向上に微粒子除去性能が
加わるので好ましい。すなわち、このような組合せの場
合、前述除塵フィルタが不要となる。基板の接触角を増
加させるＨＣは、前記のように基材の種類や基板上の薄
膜の種類やその状態でＨＣ種類によりその関与の度合い
が異なると考えられる。このような場合、特性の異なる
種類のＨＣ捕集材（吸着材）を組合せて用いることによ
り、幅広い性質（構造）のＨＣを捕集できるようになる
ので利用分野によっては好ましい。

【００２５】有害成分の除去方式の選択は、上記のよう
に、接触角に影響を及ぼす物質は多岐にわたってい
ること、また接触角の増加の防止を行いたい現場の
立地条件（環境により存在する物質の種類や濃度、更に
はクリーンルームの条件）が夫々に異なることから、夫
々の現場に好適な方法、即ち、利用するクリーンルーム
について、汚染物（微粒子、ＨＣ、他の有害成分）の濃
度、種類、適用装置の種類、構造、規模、要求性能・効
率、経済性などで適宜に予備試験を行い決めることがで
きる。媒体が空気の場合に限らず、窒素やアルゴンなど
他の気体に不純物として微粒子状やガス状あるいはミス
ト状の有害物質が含まれる場合も同様に実施できること
は言うまでもない。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されない。実施例１本発明の基材又は基板表面の接触角の増加防止方法を、
半導体工場におけるエアーナイフ用の供給空気に適用し
た例を図２に示す。図２において、１はクラス１０，０
００のクリーンルームであり、クリーンルーム１ではク
リーンルーム内空気２が主に除塵フィルタ３−１，３−
２及び吸着材４よりなる接触角の増加を防止する装置５
にて処理される。該装置後の空気６は、除塵され、かつ
接触角を増加させるガス状有害成分が除去された清浄化
空気となり、ウエハ洗浄におけるエアーナイフ装置７へ
供給される。

【００２７】クリーンルーム１内の空気２は、外気８を
先ず粗フィルタ９や空気調和器１０で処理を行い、次い
で、ＨＥＰＡフィルタ１１により除塵され、クラス１
０，０００が保持されているが、外気８中の接触角を増
加させるガス状有害成分は、上記粗フィルタ９、空気調
和器１０、ＨＥＰＡフィルタ１１では除去できないた
め、クリーンルーム１内に導入されてしまう。ここでの
接触角を増加させる主たる有害成分は、ＨＣである。次
に接触角の増加を防止する装置５について詳しく述べ
る。微粒子と極低濃度の接触角を増加させる有害成分を
含むクリーンルーム１内の空気２は、先ず粗フィタ３−
１にて微粒子が除去される。次いで、本発明の繊維状、
活性炭に担持されたＳｉＯ₂よりなる吸着材４により低
濃度のガス状有害成分が効率良く除去される。

【００２８】除塵フィルタ３−１，３−２は、これらの
フィルタによりクラス１０，０００のクリーンルームに
おける微粒子を効率良く捕集できるものであれば何れで
も良い。通常、粗フィルタ３−１は、ガラス繊維又はテ
フロン繊維フィルタ、また後方の除塵フィルタ３−２は
通常、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタが用いられ
る。後方の除塵フィルタ３−２は、吸着材４からの緊急
時の粒子状物質の流出に対応できるよう設置されてい
る。このようにして、クリーンルーム１中の微量の微粒
子と接触角を増加させる有害成分が接触角の増加を防止
する装置５にて除去され、清浄空気６となりエアーナイ
フ装置７へ供給される。

【００２９】実施例２図３に実施例１のクリーンルームにおいて、ガラス基
板、金属／ガラス基板用接触角増加防止用ストッカ１３
に適用した例を示す。図３において、１４はガラス基
板、金属／ガラス基板を接触角増加防止のために収納す
る空間（収納空間）、５は本発明の除塵フィルタ３−
１，３−２、吸着材４よりなる接触角の増加を防止する
装置である。収納空間１４には、該基板を収納空間１４
に出し入れする際に、クリーンルーム１内のクラス１０
０００の微粒子や接触角を増加させるガス状有害成分を
含む空気２が入る。ストッカ１３では、該基板の出し入
れ時の収納空間１４の扉の開閉直後、及び基板の出し入
れがない場合でも２時間毎に、循環ファン１５により、
収納空間１４の空気が本発明の接触角の増加を防止する
装置５に通気されることにより処理される。

【００３０】これにより、収納空間１４の空気は除塵さ
れ、かつ接触角を増加させるガス状有害成分が除去され
た清浄化空気となる。基板の出し入れが無い場合でも一
定時間毎、本例では２時間毎に自動的に収納空間の空気
の処理を行う理由は、ストッカへ（わずかな隙間から）
外の有害成分を含む空気が浸入しても収納空間の清浄度
を絶えず高清浄度に維持するためである。すなわち、該
基板は一度汚染されてしまうと、再び清浄化するには煩
雑な清浄工程による洗浄処理を行う必要があるためであ
る。このようにして、ストッカ１３の収納空間１４は接
触角が増加しない清浄空気（雰囲気）が長時間安定して
維持される。

【００３１】実施例３実施例２のストッカ１３の清浄化における本発明の接触
角の増加を防止する装置５において、除塵フィルタ３−
２が、本発明者らがすでに提案したフッ素樹脂をバイン
ダとした繊維状ガラスフィルタ（特開平６−３２４号）
である場合を図４に示す。図４における符号で、図３と
同一のものは同じ意味を示す。

【００３２】実施例４図３に示した接触角の増加を防止する装置が設置された
ストッカにおいて、該装置により収納空間の空気中の微
粒子及び有害成分の除去を行い、収納空間中の空気にガ
ラス基板を暴露し、接触角の増加について調べた。クリーンルーム；クラス１０，０００除塵フィルタ；入口部、出口部いずれもＨＥＰ
Ａフィルタ有害成分除去吸着材；ＳｉＯ₂を繊維状活性炭に担持
したもの。

【００３３】吸着材の製造法；ケイ酸テトラエチ
ル（ＴＥＯＳ）に２規定塩酸溶液及びエタノールを４１
ｇ／１０ｍｌ／１２ｍｌの比率で混合し、加水分解によ
って、ＳｉＯ₂ゾル溶液を調製した。これをエタノール
で３倍に希釈し、この溶液をＳｉＯ₂量が５重量％とな
るように、活性炭素繊維に噴霧した。乾燥後、４００℃
で２時間焼成して、ＳｉＯ₂担持活性炭素繊維ナノコン
ポジットを合成した。吸着材のＳＶ；１．５万（ｈ^-1）クリーンルーム内の非メタン炭化水素濃度；０．８〜
１．２ｐｐｍ接触角の測定；接触角計ガラス基盤の前処理；洗剤とアルコールで洗浄後、Ｏ
₃発生下で紫外線照射（ＵＶ／Ｏ₃洗浄）。

【００３４】結果１８０時間暴露した接触角（θ、度）を図５に示す。図
５において、本発明のものは−○−で示し、また、比較
として、クリーンルームの空気にそのまま暴露したもの
（−●−）、除塵フィルタのみ通した空気（−□−）、
を示す。尚、用いた接触角計の接触角を検出し得る度数
（検出下限の接触角、θ、度）は、３〜４度であり、↓
印は検出限界値を示す。本発明の除塵フィルタと有害成
分除去吸着材を同時に用いたものは、１８０時間後でも
５度程度であった。収納空間の空気中微粒子濃度は、ク
ラス１０以下（測定器：光散乱式パーティクルカウン
タ）で、非メタン炭化水素の濃度は０．１ｐｐｍ以下
（測定器：ガスクロマトガラフ）であった。なお、比較
として行ったＳｉＯ₂のみ、及び繊維状活性炭のみの場
合の接触角は、暴露時間１１０ｈで１５度、２０度であ
った。

【００３５】実施例５実施例４において、除塵フィルタ（出口部）としてフッ
素樹脂バインダのガラス繊維フィルタを用い、同様に試
験し、接触角の増加について調べた。（実施例４におい
て、除塵フィルタ３−２がフッ素樹脂バインダのガラス
繊維フィルタであるもの）結果１８０時間暴露した接触角を図６に示す。図６におい
て、本発明のものは−○−で示し、また、比較としてク
リーンルームの空気にそのまま暴露したもの（−●−）
を示す。

【００３６】収納空間の空気中微粒子濃度は、クラス１
０以下（測定器：光散乱式パーティクルカウンタ）で、
非メタン炭化水素の濃度は０．１ｐｐｍ以下（測定器：
ガスクロマトグラフ）であった。除塵フィルタ３−２と
してＨＥＰＡを用いた前述実施例４では、暴露時間が約
１５時間まで接触角が不検出（３〜４度以下）であるの
に対して、本発明の吸着材に、除塵フィルタ３−２とし
てフッ素樹脂バインダのガラス繊維フィルタを組合せて
用いると、接触角の不検出となる暴露時間が約８５時間
となった。これは、本発明の吸着材に本発明者らがすで
に提案した別のタイプの吸着材を組合せると効果が高ま
るためと考えられる。

【００３７】実施例６実施例４における接触角の増加を防止する装置の前に
「酸性ガス吸着材が充填された吸着材充填部」を設置
し、酸洗浄しているクリーンルームで用い、クリーンル
ーム内空気に暴露したガラス基板の接触角と、ストッカ
内で該装置で清浄化した空気に暴露したガラス基板の接
触角を比較した。クリーンルーム；クラス１０，０００除塵フィルタ；入口部、出口部いずれもＨＥ
ＰＡフィルタ有害成分除去吸着材とＳＶ；実施例４と同じ

【００３８】酸性ガス吸着材の充填部の吸着材；活性
炭（添着炭）及びイオン交換繊維（１：１）活性炭部のＳＶ；１０，０００（ｈ^-1）イオン交換樹脂のＳＶ；１０，０００（ｈ^-1）クリーンルームにおける酸処理；硝酸と硫酸を使用クリーンルームにおいて、クリーンルーム空気をガラス
基板に暴露した空気中、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＮＨ₃濃度；
１５〜２０ｐｐｍ接触角の測定及びガラス基板の前処理は実施例４と同
じ。

【００３９】結果１８０時間暴露した接触角を図７に示す。図７におい
て、本発明のものは−○−で示す。このとき、収納空間
の空気中微粒子濃度は、クラス１０以下（測定器：光散
乱式パーティクルカウンタ）で、非メタン炭化水素の濃
度は０．１ｐｐｍ以下（測定器：ガラスクロマトグラ
フ）であった。また、比較としてクリーンルームの空気
にそのまま暴露したもの（−●−）、また除塵フィルタ
及び有害成分除去吸着材のみのもの（−■−）を示す。

【００４０】実施例７実施例４において、有害成分除去吸着材として、次の吸
着材を用い、同様に調べた。１）ＴｉＯ₂を繊維状活性炭に担持したもの（ＴｉＯ₂
／Ｃ）。吸着材の製造法；テトライソプロピルチタン１０ｇに
１規定塩酸溶液１３０ｍｌを加えて、攪拌し、ＴｉＯ₂
ゾル溶液を調製した。この溶液を上述の操作でエタノー
ルに希釈し、同様に噴霧、乾燥、焼成して、ＴｉＯ₂担
持活性炭素繊維ナノコンポジットを合成した。２）Ａｌ₂Ｏ₃を繊維状活性炭に担持したもの（Ａｌ₂
Ｏ₃／Ｃ）。吸着材の製造法；エチルアセテートアルミニウムイソ
プロピレートの５０％エチルアルコール溶液を活性炭素
繊維に対して、５重量％となるように、噴霧、乾燥、焼
成して、Ａｌ₂Ｏ₃担持活性炭素繊維ナノコンポジット
を合成した。

【００４１】結果１８０時間暴露した接触角（θ、度）を図８に示す。図
８において、ＴｉＯ₂／Ｃは−○−、Ａｌ₂Ｏ₃／Ｃは
−□−で示す。また、比較として、クリーンルーム空気
にそのまま暴露したもの（−●−）も示す。↓印は、検
出限界値を示す。収納空間の空気や微粒子濃度は、いず
れもクラス１０以下、非メタン炭化水素の濃度は、いず
れも０．１ｐｐｍ以下であった。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば以下のような効果を奏す
る。（１）本発明の方法により、気体中の微粒子を除去する
とともに炭化水素を疎水性物質からなる担体に、親水性
を有する無機物質を担持した吸着材で捕集することによ
って、清浄な気体が得られる。この清浄化気体を半導体
や液晶などの基材や基板上に暴露しておくと基材や基板
の表面の汚染が防止される。（２）前記において、疎水性物質からなる担体に、親水
性を有する無機物質を担持することにより、吸着材の構
造は親水性と疎水性を有する形態となった。この形態は
被捕集ＨＣの構造（ＨＣは親水性部と疎水性部とを有す
る構造）に対応したので、接触角を増加させる炭化水素
の捕集・除去が効果的となった。

【００４３】（３）前記において、親水性を有する無機
物質を繊維状あるいはフィルタ状の担体に保持すること
により、圧力損失が小、処理気体の通気性大、表面積大
の吸着材ができた。これにより、ＳＶが大きくとれるの
で、コンパクトにでき、実用上効果的な接触角を増加さ
せる炭化水素の捕集・除去ができた。（４）処理気体中に炭化水素以外に、ＮＯｘ、ＳＯｘ、
ＨＦ、ＨＣｌ、ＮＨ₃、アミンなどの有害成分が、高濃
度で含まれる場合は、これら高濃度の有害成分の除去法
（例えば、本発明者が先に提案しているイオン交換繊維
や活性炭を用いる方法、あるいは紫外線及び／又は放射
線照射を用いる方法）を適宜選択し、それを本発明の方
法と組合せて行うことによって、汚染物が幅広く効果的
に捕集・除去できた。（５）前記（４）により、本方法の適用分野、適用装置
が広がった。（６）前記により、真に接触角を増加させる有害成分、
濃度に対応した好適な捕集・除去を行うことができた。
それにより実用性が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸着材による非メタン炭化水素の捕集の模式
図。

【図２】本発明の汚染防止装置を適用したエアーナイフ
装置の概略構成図。

【図３】本発明の汚染防止装置を設置したストッカの概
略構成図。

【図４】本発明の他の汚染防止装置を設置したストッカ
の概略構成図。

【図５】実施例４の暴露時間と接触角の関係を示すグラ
フ。

【図６】実施例５の暴露時間と接触角の関係を示すグラ
フ。

【図７】実施例６の暴露時間と接触角の関係を示すグラ
フ。

【図８】実施例７の暴露時間と接触角の関係を示すグラ
フ。

【符号の説明】

１：クリーンルーム、２：室内空気、３−１，３−２：
除塵フィルタ、４：吸着材、５：汚染防止装置、６：処
理空気、７：エアーナイフ装置、８：外気、９：粗フィ
ルタ、１０：空気調和器、１１：ＨＥＰＡフィルタ、１
２：導入空気、１３：ストッカ、１４：空間、１５：ポ
ンプ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 7/04 - 7/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基材又は基板表面の汚染を防止する方法
において、該基材又は基板と接触する気体を、該気体中
の微粒子濃度をクラス１０００以下にする除塵処理と、
繊維状活性炭、テフロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリ
プロピレン繊維から選ばれた１種類以上の疎水性物質か
らなる担体に、金属又は半導体の酸化物、水酸化物、塩
基性塩、珪酸塩、燐酸塩、硼酸塩、炭酸塩から選ばれた
１種類以上の親水性を有する無機物質を担持した吸着材
を用いて、非メタン炭化水素濃度を０．２ｐｐｍ以下に
する吸着処理とで処理することを特徴とする基材又は基
板表面の汚染防止方法。
【請求項２】基材又は基板表面の汚染を防止する装置
において、該基材又は基板と接触する気体を通す、微粒
子をクラス１０００以下となるまで除去するための除塵
手段と、非メタン炭化水素濃度を０．２ｐｐｍ以下とす
る繊維状活性炭、テフロン繊維、ポリエチレン繊維、ポ
リプロピレン繊維から選ばれた疎水性物質からなる担体
に、金属又は半導体の酸化物、水酸化物、塩基性塩、珪
酸塩、燐酸塩、硼酸塩、炭酸塩から選ばれた親水性を有
する無機物質を担持した吸着材を充填した吸着筒を用い
た吸着手段とを有することを特徴とする基材又は基板表
面の汚染防止装置。