JP3759062B2 - Clean gas adjustment device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材または基板表面と接触させる清浄気体を調製する方法および装置に関し、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を防止するための清浄気体の調製に関する。
【0002】
本発明の適用分野は例えば、(1)半導体製造工程におけるウエハの汚染防止、(2)液晶製造工程におけるガラス基板の汚染防止、(3)精密機械製造工程における基材の汚染防止、である。本発明の清浄気体の調製方法および調製装置の適用箇所の例としては、半導体製造工場、液晶製造工場、精密機械製造工場などにおけるクリーンルーム内の空間、例えば安全キャビネット、クリーンボックス、貴重品の保管庫、ウエハ保管庫、貴重品の密閉搬送空間、各種気体の存在下あるいは減圧下や真空下でのクリーンな密閉空間、搬送空間、洗浄装置への供給気体を含む空間、エアーナイフ用供給空気を含む空間、がある。
【0003】
【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。
【0004】
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(室内空気および外気)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。
【0005】
すなわち、上述の汚染物質(微粒子およびガス状汚染物質)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。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、特に通常のクリーンルーム内ではHCが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。
【0006】
従来のクリーンルームの空気浄化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。
【0007】
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。
【0008】
また、HC以外のガス状有害成分としては、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。
【0009】
本発明者らは、基材または基板表面の汚染を防止する方法および装置として、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および装置を、すでに提案した(特願平3−341802号および特願平4−180538号)。これらの方法およ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。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、半導体製品の生産性を向上させるためには粒子状物質および接触角を増大させるガス状有害成分を除去する必要がある。そこで本発明の課題は、微粒子の濃度と基材および基板表面の接触角を増大させるガス状有害物質の濃度が十分に低い清浄気体を調製する方法および装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明によれば、クリーンルーム内の気体から非メタン炭化水素濃度が0.2ppm以下の清浄気体を調整する装置であって、除湿手段と、吸着手段および/または吸収手段と、除塵手段とを有することを特徴とする、前記清浄気体の調整装置が提供される。
【0012】
また、本発明によれば、基材または基板と接触する気体を、除塵手段と、吸着および/または吸収手段とにより浄化し、前記気体中の非メタン炭化水素濃度を0.2ppm以下となした後、前記気体を基材または基板表面に暴露することを特徴とする方法が提供される。
【0013】
更に本発明によれば、基材または基板の表面の汚染を防止するために前記表面と接触させる清浄気体を調製する方法であって、被処理気体中の水分濃度を除湿手段によって50%(RH)以下とした後、除塵手段と、吸着手段および/または吸収手段により浄化することによって、気体中の微粒子濃度をクラス10以下で非メタン炭化水素濃度を0.2ppm以下とすることを特徴とする方法が提供される。
【0014】
さらに本発明によれば、基材または基板の表面の汚染を防止するために前記表面と接触させる清浄気体を調製するための装置であって、装置の入口に被処理気体中の水分濃度を50%(RH)以下にする除湿手段を備え、前記除湿手段の下流に、水分濃度を50%以下に低下させた気体中の微粒子濃度をクラス10以下にする除塵手段と、非メタン炭化水素濃度を0.2ppm以下とする吸着手段および/または吸収手段とを備えたことを特徴とする装置が提供される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、基材また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。
【0016】
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、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、HEPAフィルタ、ULPA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種類また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10(10個/ft3)以下とする。ここで、クラスとは微粒子濃度の単位であり、1ft3中の微粒子の個数を表す。
【0017】
非メタン炭化水素すなわちガス状有害成分を除去するためには、接触角を増大させるこれら成分を吸着および/または吸収する材料を用いる。非メタン炭化水素は、通常の空気(室内空気および外気)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ことを発見した。
【0018】
吸着材としては、活性炭、シリカゲル、合成ゼオライト、モレキュラシーブ、高分子化合物(例えば、スチレン系重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体)、ガラス、フッ素化合物、金属などを用いる。
【0019】
ガラス材としては、酸化物ガラス系、例えばケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラスが一般的である。ケイ酸塩ガラスとしては特にホウケイ酸ガラス(主要成分:N2O−B23−SiO2)が、成形が容易で吸着効果が高く、かつ安価であることから好ましい。また、ガラス表面にTi、Au、Al、Crなどの金属薄膜を被覆して用いると、吸着効果が高くなる。
【0020】
フッ素化合物としては、四フッ化樹脂、四−六フッ化樹脂、PFA樹脂、三フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化黒鉛、テフロン(登録商標)などがある。
【0021】
ガラスおよびフッ素化合物の使用形状は、フィルタ状、繊維状、網状、球状、ペレット状、格子状、棒状、プリーツ状などがある。一般にフィルタ状が吸着効果が大きいので好ましい。フィルタ状で用いる場合の成形法の例として、フッ素化合物樹脂をバインダとして用い、繊維状のガラス材をフィルタ状に固めて用いる方法がある。このようなフィルタ状で用いるとHCの除去性能に除塵性能が加わるのでフィルタ構成が簡素になる。従ってこのような吸着材を汚染防止装置に組み込むことは、利用分野、装置規模、装置形状によっては好ましい。
【0022】
金属としては、例えばFe、Ag、Ni、Cr、Ti、Au、Pt があり、粉末状、板状、スポンジ状、線状、繊維状、あるいは適宜の担体に付加したもの、例えばシリカ−アルミナゲルにAgを担持したものやリン酸ジルコニウムにAgを担持した形状が好適に使用できる。
【0023】
上記吸着材のうち、活性炭、シリカゲル、合成ゼオライト、高分子化合物、ガラス、フッ素化合物、および金属が吸着効果が高いのでより好ましい。これらの吸着材は、単独で又は2種類以上を適宜組み合わせて使用できる(特願平3−341802号および特願平4−180538号参照)。後述するように、接触角増大に関与するHCは複数種類と考えられるので、2種類以上の吸着材を組み合わせて用いると寿命が長くなる。すなわち、通常1種類の吸着材による捕集によっては接触角増大に関与する全てのHCを捕集するには限界があるので、吸着特性の異なる吸着材を、実験を行って適宜組み合わせて用いると効果的である。
【0024】
また、ガラス基板の種類によって、または基板の表面状態によってはHCの影響の程度が異なるので、利用分野、装置規模、形状、装置の使用条件、共有ガス、要求性能、経済性などにより適宜予備試験を行って、上記吸着材の中から好適なものを選定することができる。
【0025】
本発明においては、吸着材に空気を通す前に被処理空気の脱水、除湿または減湿を行うが、それによって吸着材の吸着性能が向上し、また寿命が延びる。そのためには、冷却式、吸着式、吸収式、圧縮式、膜分離による方式など周知の方式のものを使用することができ、本発明の装置の適用分野、規模、形状、使用条件(例えば大気圧下または加圧下)などにより適宜予備試験を行い、1種類または2種類以上を適宜組み合わせて用いる。除湿方式は、通常数カ月〜半年以上の長期間にわたって除湿性能が安定して維持されるものを用いるのが好ましい。特に、冷却式および/または吸着式のものが簡易で効果的である。冷却式のものとしては電子除湿方式、冷却コイル方式が好ましく、吸着式のものとしては除湿と除湿器自体の再生を行いながら長期間連続して除湿する方式(固定式、回転式など)が簡易で効果的である。吸着式による除湿材料としては、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、過塩素酸マグネシウム、塩化カルシウムなどを用いることができる。このうち、シリカゲルとゼオライトが、HC除去効果もあり、再生利用でき、また長期間の使用も可能なので好ましい。
【0026】
被処理気体中の水分濃度を50%(RH:相対湿度)以下、好ましくは30%(RH)以下になるように除湿すれば、吸着材のHC吸着性能が向上し、性能が長期間安定して維持される。除湿方式や限界水分濃度は、適用装置の種類、規模、HC除去材の種類、要求性能、経済性などにより、適宜予備試験を行って決めることができる。
【0027】
除湿を行うことにより吸着材のHC除去性能が長期間安定して維持される。特に吸着材としてシリカゲルやフッ素化合物のような疎水性物質を用いる場合に性能が顕著に安定する。
【0028】
吸着材の使用に際しては、上述の(除湿を伴う)使用方法の他に、PSA(圧力スウィング吸着)やTSA(熱スウィング吸着)により吸着材の再生を同時に行うことができる。
【0029】
HC吸収材は、低濃度のHCと反応し、これを固定化できるものであれば何でも使用できる。一般には、H2SO4共存下でのCr6+との反応や、H227共存下でのI25との反応を用いることができる。前者は低分子量のHCに、後者は高分子量のHCに対して有効である。例えば、ガラスビーズあるいは適宜の形状(例えばペレット状)のゼオライトやアルミナなどの担体表面にH2SO4酸性の6価クロムを含む塩水溶液を含浸させて用いる。なお、吸収とは化学反応により反応吸収することを示す。
【0030】
吸着材および/または吸収材の使用条件は、本発明の装置の適用分野、装置規模、形状、要求性能などによって、適宜予備試験を行って決めることができる。装置中の被処理空気の空間速度(SV)は通常100〜20000(h-1)、好ましくは100〜5000(h-1)とする。
【0031】
以上は、通常の空気中の極低濃度HCを除去する場合の本発明の態様を説明したものである。一般に基材または基板表面を汚染し、接触角を増大させる原因となる物質は、(1)SOx、NOx、HCl、NH3のような有害ガス、(2)微粒子、(3)HC、に大別できて、本発明者が検討した結果、通常の空気中(通常のクリーンルームにおける環境大気中)や半導体製造工場や液晶製造工場などのクリーンルームで使用されるN2中では、接触角に対して、微粒子とHCの影響が大きい。すなわち、一般にSOx、NOx、HCl、NH3は、通常の空気中の濃度レベルでは接触角の増大に対して影響が少ない。従って除塵とHCの除去によって効果が得られる。しかしSOx等有害ガスがクリーンルーム内またはその周辺で発生してこれらの濃度が高い場合はこれらガス成分の影響を受けるし、これらの濃度が通常では影響しない程度に低い場合であっても、基材や基板が敏感な場合や表面が特殊な状態になっている場合(例えば基材表面に特殊な薄膜を被覆した場合)には影響を受ける可能性がある。このような場合、本発明者がすでに提案した、紫外線および/または放射線を有害ガスに照射してガスを微粒子化し、この微粒子を捕集する方法(装置)(特願平3−22686号)を適宜組み合わせて用いるのが好ましい。またこのような場合、別の周知の有害ガス除去材、例えば活性炭、イオン交換樹脂などを適宜組み合わせて用いてもよい。活性炭は、酸やアルカリなどを添着したり、周知の方法によって適宜改質したものを用いることができる。
【0032】
さらに、HCを除去する目的に対しても、本発明者がすでに提案した、紫外線および/または放射線照射によりHCを微粒子化して捕集する方法(特願平3−105092号)を用いることもできる。
【0033】
図1は、本発明の方法を半導体製造工場におけるエアーナイフ用の供給空気の浄化に適用した例である。図1において、1はクラス10000のクリーンルームであり、空気2が、除湿器3、接触角を増大させるガス状有害成分(本例では主としてHC)を吸着する吸着材4、および除塵フィルタ5よりなる気体調製装置6によって、クリーンルーム1内で処理される。空気7は装置6を通過した後には、除塵されてかつガス状有害成分が除去された清浄な空気となっていて、ウエハ(基板)を洗浄するためのエアーナイフ装置8へ供給される。
【0034】
以下、本例を詳細に説明する。クリーンルーム1内に入る前の外気9は、まず粗フィルタ10と空気調和器11で処理される。次いで空気はクリーンルーム1に入る際にHEPAフィルタ12によって除塵されて、極低濃度のHCが共存するクラス10000の濃度の空気13となる。すなわち、主に自動車から発生する極低濃度のHCは粗フィルタ10、空気調和器11、およびHEPAフィルタ12では除去されないため、クリーンルーム1内に導入されてしまう。空気13中のHCの濃度は非メタンHCで0.5〜0.8ppmである。
【0035】
水分(RH40〜60%)、微粒子(クラス10000)、および極低濃度のHCを含むクリーンルーム1内の空気2は、まず除湿器(除湿装置)3によって水分が一定濃度以下になるように除湿される。本例の除湿器は電子除湿方式によるもので、クリーンルーム1内の上記湿度(RH40〜60%)が30%以下になるように運転される。
【0036】
除湿後の空気は、次いでHC吸着材すなわちガス吸着除去装置4によって処理され、これにより極低濃度のHCが除去される。HC吸着材4は、通常大気中にある極低濃度のHCを除去するものであればどのようなものでもよい。本例では吸着材4としてシリカゲルを使用している。これにより、空気中の非メタンHCが0.1ppmの濃度まで除去される。シリカゲルは導入空気2中の水分が高い場合、水分をも吸着して性能が低下してしまうので、上述のように除湿器3によって予め水分の除去を行うのである。
【0037】
次いで、空気中の微粒子を除塵フィルタ(除塵装置)5によって除去する。除塵フィルタ5の位置は、HC吸着材4よりも上流側、または本例のようにHC吸着材よりも下流側、または上流側と下流側の両方とすることができる。しかし、吸着材4からの微粒子の流出がある場合を想定して安全のために、通常本例の様に少なくとも一つは下流側に設置するのが好ましい。除塵フィルタ5は、クリーンルーム内のクラス10000の濃度の微粒子および吸着材からの流出微粒子を効率良く捕集できるものであれば、どのようなものでもよい。本例ではULPAフィルタを使用している。ULPAフィルタによって微粒子がクラス10以下まで除去される。
【0038】
本例ではHC除去は吸着材により行っているが、吸着材の代わりに吸収材(極低濃度のHCとの反応剤)を用いてもよい。また吸着材と吸収材を同時に使用してもよい。
【0039】
上述の本発明者がすでに提案した方法(装置)と本発明の方法との組み合わせや、HC以外の有害ガスを除去する材料の使用や組み合わせは、適宜選択して用いることができる。また、除塵フィルタや吸着材および/または吸収材の使用条件は、適宜に決めることができる。すなわち、これらは、使用するクリーンルーム内の汚染物質(微粒子、HC、その他の有害ガス)の濃度、種類、適用装置の種類、構造、規模、要求性能、効率、経済性などによって、適宜に予備試験を行って決めることができる。
【0040】
本実施例では媒体が空気の場合について説明したが、窒素やアルゴンなど他の気体中に微粒子やガス状有害物質が不純物として含まれる場合も、本発明を同様に実施できることは言うまでもない。
【0041】
本発明を適用し得る空間とは、上述の大気圧下の他に、加圧下、減圧下、真空下を指し、同様に実施できる。
空気中のHC成分は数百種あるいは数千種以上の成分の混合物と言われていて、このような多種類のHC成分のうち接触角の増大にどの成分がどの程度関与するのか不明である。そのため、吸着材および/または吸収材による接触角の増大を防止する機構についての詳細は不明な点が多いが、次のように考えられる。すなわち、接触角の増大に対してはHC成分のうち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、これらが吸着材や吸収材によって効果的に吸着・捕集される。
【0042】
実施例1
図1に示した装置によって、クリーンルーム内の空気から水分と微粒子とHCを除去した。これによって得られた清浄化空気にガラス基板を暴露し、接触角を測定した。また本発明に係る気体調製装置の出口で微粒子濃度と非メタンHCの濃度を測定した。さらに除湿器出口での水分濃度も測定した。また図1に示した装置から除湿器を外したもの、除湿器とHC吸着材を外したもの(すなわち除塵フィルタのみ使用)、除湿器と除塵フィルタを外したもの(すなわちHC吸着材のみ使用)についても接触角の測定を行い、さらにクリーンルーム内の処理前の空気にガラス基板を暴露した場合についても接触角の測定を行った。
【0043】
試験条件
処理前のクリーンルーム内での水分の濃度:40〜60%
処理前のクリーンルーム内での微粒子濃度:クラス10000
処理前のクリーンルーム内での非メタンHCの濃度:0.51ppm
除湿器:電子除湿器(Peltier effect方式)(伸栄産業(株)製)
除塵フィルタ:ULPA(日本ポール(株)製、ガスクリーンフィルタSGLF6101)
HC吸着材:シリカゲル(中粒、SV:1000h-1)(和光純薬(株)製)
接触角測定器:協和界面科学(株)製、CA−D型接触角計
水分測定器:電子式湿度センサ
ガラス基板の前処理:洗剤とアルコールで洗浄後、O3発生下で紫外線照射
空気へのガラス基板の暴露時間と測定された接触角θとの関係を図2に示す。図2において、本発明のもの(A)(除湿器、除塵フィルタ、シリカゲルを使用)は白丸−○−で示し、比較として、本発明のもの(A)から除湿器を外したもの(B)は黒白丸で示す。また比較として、クリーンルーム内の処理前の空気に暴露したもの(C)(黒丸−●−)、除塵フィルタのみに通した空気に暴露したもの(D)(白四角−□−)、およびHC吸着材のみに通した空気に暴露したもの(E)(黒四角)もあわせて示す。
【0044】
用いた接触角計の接触角を検出し得る度数(接触角の検出下限)は3〜4度であり、除湿器、除塵フィルタ、シリカゲルを同時使用した本発明の場合、初期において検出限界(↓)を示した。本発明の装置(A)の出口での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ー)で、非メタンHCの濃度は0.1ppm以下(測定器:ガスクロマトグラフ)であった。また除湿器出口での水分の濃度は25〜30%であった。
【0045】
実施例2
吸着材として合成ゼオライト、高分子化合物(スチレン系重合体)、フッ素パウダ、フッ化黒鉛をそれぞれ用い、その他の条件は実施例1における本発明(A)と同様にして、15、40、および100時間後の接触角を測定した。結果を表1に示す。
【0046】
【表1】

Figure 0003759062
【0047】
実施例3
硝酸と硫酸を使用して酸洗浄したクリーンルーム内の空気(NOxとSOxを10〜50ppm含有)から、図1に示した装置によって水分と微粒子とHCを除去した。これによって得られた清浄化空気にウエハを暴露し、接触角を測定した。また本発明に係る気体調製装置の出口で微粒子濃度と非メタンHCの濃度を測定した。さらに除湿器出口での水分濃度も測定した。さらに比較の装置およびクリーンルーム内の処理前の空気にウエハを暴露した場合についても接触角の測定を行った。
【0048】
試験条件
処理前のクリーンルーム内での水分の濃度:40〜60%
処理前のクリーンルーム内での微粒子濃度:クラス10000
処理前のクリーンルーム内での非メタンHCの濃度:0.82ppm
除湿器:電子除湿器(Peltier effect方式)(伸栄産業(株)製)
除塵フィルタ:ULPA(日本ポール(株)製、ガスクリーンフィルタSGLF6101)
吸着材:(1)シリカゲル(HC吸着用)(中粒、SV:1000h-1)(和光純薬(株)製)
(2)アルカリを添着した活性炭(NOxとSOx吸着用、SV:1000h-1)(ツルミコール(株)製)を上記シリカゲルの下流側に装着したもの
接触角測定器:協和界面科学(株)製、CA−D型接触角計
水分測定器:電子式湿度センサ
空気へのウエハの暴露時間と測定された接触角θとの関係を図3に示す。図3において、本発明のもの(F)(除湿器、除塵フィルタ、吸着材(2)を使用)は白丸−○−で示し、比較として、本発明のもの(F)から除湿器を外したもの(G)は黒白丸で示し、また本発明のもの(H)(除湿器、除塵フィルタ、吸着材(1)を使用)は白四角−□−で示す。さらに比較として、クリーンルーム内の処理前の空気に暴露したもの(I)を黒丸−●−で示す。
【0049】
本発明の装置(F)および(H)の出口での微粒子濃度はクラス10以下で、非メタンHCの濃度は0.1ppm以下であった。また除湿器出口での水分の濃度は30〜35%であった。
【0050】
実施例4
図1に示した装置(ただし除塵フィルタと吸着材は下記のものを使用)によって、クリーンルーム内の空気から水分と微粒子とHCを除去した。これによって得られた清浄化空気にガラス基板を暴露し、接触角を測定した。また本発明に係る気体調製装置の出口で微粒子濃度と非メタンHCの濃度を測定した。さらに除湿器出口での水分濃度も測定した。また図1に示した装置から除湿器を外したもの、さらにクリーンルーム内の処理前の空気にガラス基板を暴露した場合についても接触角の測定を行った。
【0051】
試験条件
処理前のクリーンルーム内での水分の濃度:40〜60%
処理前のクリーンルーム内での微粒子濃度:クラス10000
処理前のクリーンルーム内での非メタンHCの濃度:0.64ppm
除湿器:電子除湿器(Peltier effect方式)(伸栄産業(株)製)
HC吸着材:シリカゲル(中粒、SV:1000h-1)(和光純薬(株)製)と、このシリカゲルの下流側に繊維状ホウケイ酸ガラスを四フッ化樹脂をバインダとしてフィルタ状に成形したもの(SV:10000h-1)を装着したもの
除塵フィルタ:上記の繊維状ホウケイ酸ガラスをフィルタ状に成形したもので兼用
接触角測定器:協和界面科学(株)製、CA−D型接触角計
水分測定器:電子式湿度センサ
ガラス基板の前処理:洗剤とアルコールで洗浄後、O3発生下で紫外線照射
空気へのガラス基板の暴露時間と測定された接触角θとの関係を図4に示す。図4において、本発明のもの(J)(除湿器、除塵フィルタ、HC吸着材を使用)は白丸−○−で示し、比較として、本発明のもの(J)から除湿器を外したもの(K)は黒白丸で示す。また比較として、クリーンルーム内の処理前の空気に暴露したもの(L)を黒丸−●−で示す。
【0052】
本発明の装置(J)の出口での微粒子濃度はクラス10以下で、非メタンHCの濃度は0.1ppm以下であった。また除湿器出口での水分の濃度は25〜30%であった。
【0053】
【発明の効果】
本発明によれば以下のような効果を奏する。
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吸着および/または吸収することによって、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。
【0054】
また被処理気体中での炭化水素以外のNOx、SOxなどのガス状有害成分の濃度が高い場合、これら有害成分の除去法(例えば本発明者がすでに提案した方法)を適宜選択し、それを本発明に係る炭化水素の吸着材および/または吸収材と組み合わせることによって、汚染がよりいっそう効果的に防止される。
【0055】
さらに、炭化水素を除去するにあたって、被処理空気を除湿し、水分を一定濃度以下にすることによって、吸着材による炭化水素除去性能が長期間にわたって安定して維持される。これにより、吸着材の交換頻度が減少し、実用性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の装置を示し、半導体製造工場におけるエアーナイフ用の供給空気の浄化に適用した例である。
【図2】 図2は、空気へのガラス基板またはウエハの暴露時間と測定された接触角θとの関係を示すグラフである。
【図3】 図3は、空気へのガラス基板またはウエハの暴露時間と測定された接触角θとの関係を示すグラフである。
【図4】 図4は、空気へのガラス基板またはウエハの暴露時間と測定された接触角θとの関係を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for preparing a clean gas to be brought into contact with a substrate or a substrate surface, and in particular, prevents contamination of raw materials, semi-finished products, product substrates and substrate surfaces in advanced industries such as semiconductor manufacturing and liquid crystal manufacturing. The preparation of a clean gas for the purpose.
[0002]
The fields of application of the present invention are, for example, (1) prevention of wafer contamination in the semiconductor manufacturing process, (2) prevention of glass substrate contamination in the liquid crystal manufacturing process, and (3) prevention of substrate contamination in the precision machine manufacturing process. Examples of the application location of the method and apparatus for preparing a clean gas according to the present invention include spaces in clean rooms in semiconductor manufacturing factories, liquid crystal manufacturing factories, precision machine factories, etc., such as safety cabinets, clean boxes, and valuables storages. , Including wafer storage, sealed transport space for valuables, clean sealed space in the presence of various gases or under reduced pressure or vacuum, transport space, space containing gas supplied to cleaning equipment, air knife supply air There is space.
[0003]
[Prior art]
The prior art will be described below with reference to an example of clean air in a semiconductor manufacturing factory.
[0004]
In a clean room, particulate matter (particulate matter) and gaseous matter such as extremely low concentration hydrocarbon (HC) other than methane in the air caused by automobile exhaust gas, etc., become a problem as pollutants. In particular, HC needs to be removed because the extremely low concentration in normal air (room air and outside air) as a gaseous harmful component causes contamination. In addition, various solvents (alcohols, ketones, etc.) generated during work in a clean room also become a problem as contaminants.
[0005]
That is, if the above-mentioned contaminants (fine particles and gaseous contaminants) are deposited on the substrate surface of a wafer, semi-finished product, or product, the substrate surface is likely to be damaged, causing a reduction in the productivity (yield) of the semiconductor product. Therefore, it is necessary to remove contaminants. Both fine particles and gaseous substances increase the contact angle of the substrate surface, but it has been found that HC tends to increase the contact angle particularly in a normal clean room. Here, the contact angle is a contact angle of wetting with water and indicates the degree of contamination of the substrate surface. That is, when a hydrophobic (oil-based) substance adheres to the substrate surface, the surface repels water and becomes difficult to wet. This increases the contact angle between the substrate surface and the water droplets. Therefore, if the contact angle is large, the degree of contamination is high. Conversely, if the contact angle is small, the degree of contamination is low.
[0006]
Conventional clean room air purification methods or devices therefor can be broadly classified into (1) mechanical filtration methods (HEPA filters, etc.), (2) electrostatically collecting fine particles, charging or conducting by high voltage. There is a filtration method (such as a HESA filter) using a neutral filter. All of these methods are intended to remove fine particles and are ineffective for removing gaseous pollutants that increase the contact angle, such as hydrocarbons (HC) other than methane.
[0007]
On the other hand, combustion decomposition methods, O 3 decomposition methods, and the like are known as methods for removing HC, which is a gaseous pollutant. However, these methods are ineffective in removing extremely low concentrations of HC contained in the air introduced into the clean room.
[0008]
Further, gaseous harmful components other than HC include SO x , NO x , HCl, and NH 3 , and these removal methods include neutralization reactions and oxidation reactions using appropriate alkaline substances and acidic substances. The method to use is known. However, these methods are less effective when the concentration of the component is extremely low as contained in the air introduced into the clean room.
[0009]
The present inventors have already proposed a method and an apparatus using an adsorbent or an absorbent to prevent the increase in the contact angle as a method and apparatus for preventing contamination of the substrate or the substrate surface (Japanese Patent Application No. No. 3-341802 and Japanese Patent Application No. 4-180538). Although these methods and apparatuses are effective depending on the application field, further improvement is required to further increase the practicality.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
That is, in order to improve the productivity of semiconductor products, it is necessary to remove particulate substances and gaseous harmful components that increase the contact angle. Therefore, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for preparing a clean gas having a sufficiently low concentration of particulate harmful substances that increase the concentration of fine particles and the contact angle between the substrate and the substrate surface.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, according to the present invention, an apparatus for adjusting a clean gas having a non-methane hydrocarbon concentration of 0.2 ppm or less from a gas in a clean room, comprising a dehumidifying means, an adsorbing means and / or an absorbing means, And an apparatus for adjusting the clean gas.
[0012]
Further, according to the present invention, the gas in contact with the base material or the substrate is purified by the dust removing means and the adsorption and / or absorption means, and the non-methane hydrocarbon concentration in the gas becomes 0.2 ppm or less. Thereafter, a method is provided that exposes the gas to a substrate or substrate surface.
[0013]
Furthermore, according to the present invention, there is provided a method for preparing a clean gas to be brought into contact with the surface in order to prevent contamination of the surface of a substrate or a substrate, wherein the moisture concentration in the gas to be treated is 50% (RH) by a dehumidifying means. ) After the following, it is characterized in that the fine particle concentration in the gas is class 10 or less and the non-methane hydrocarbon concentration is 0.2 ppm or less by purifying by dust removing means and adsorption means and / or absorption means. A method is provided.
[0014]
Furthermore, according to the present invention, there is provided an apparatus for preparing a clean gas to be brought into contact with the surface in order to prevent contamination of the surface of the base material or the substrate, wherein the moisture concentration in the gas to be treated is 50 at the inlet of the apparatus. % (RH) or less dehumidifying means, and downstream of the dehumidifying means, dust removing means for reducing the concentration of fine particles in a gas whose water concentration is reduced to 50% or less to class 10 or less, and non-methane hydrocarbon concentration There is provided an apparatus provided with an adsorbing means and / or an absorbing means of 0.2 ppm or less.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail by taking as an example the case where the gas in contact with the substrate or the substrate surface is air.
[0016]
The dust removing means in the present invention may be any as long as it can remove fine particles in the air to a low concentration. Usually, a known dust filter that efficiently collects fine particles to a low concentration is used. In general, HEPA filters, ULPA filters, and electrostatic filters are preferable because they are simple and effective. Usually, one or more of these filters are used in appropriate combination. By removing the fine particles, the fine particle concentration is set to class 10 (10 particles / ft 3 ) or less. Here, the class is a unit of fine particle concentration and represents the number of fine particles in 1 ft 3 .
[0017]
In order to remove non-methane hydrocarbons, that is, gaseous harmful components, materials that adsorb and / or absorb these components that increase the contact angle are used. Non-methane hydrocarbons cause contamination at concentrations in normal air (room air and outside air). Among various non-methane hydrocarbons, the component that increases the contact angle is considered to vary depending on the type of substrate (wafer, glass material, etc.) and the type and properties of the thin film on the substrate. As a result of intensive studies, the present inventor has found that it is effective to remove non-methane hydrocarbons as an index to 0.2 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less.
[0018]
As the adsorbent, activated carbon, silica gel, synthetic zeolite, molecular sieve, polymer compound (for example, styrene polymer, styrene-divinylbenzene copolymer), glass, fluorine compound, metal, or the like is used.
[0019]
As the glass material, an oxide glass system such as silicate glass and phosphate glass is generally used. As the silicate glass, borosilicate glass (main component: N 2 O—B 2 O 3 —SiO 2 ) is particularly preferable because it is easy to mold, has a high adsorption effect, and is inexpensive. Further, when the glass surface is coated with a metal thin film such as Ti, Au, Al, or Cr, the adsorption effect is enhanced.
[0020]
Fluorine compounds include tetrafluoride resin, 4-hexafluoride resin, PFA resin, ethylene trifluoride resin, ethylene tetrafluoride-ethylene copolymer, vinylidene fluoride resin, vinyl fluoride resin, fluorinated graphite, Examples include Teflon (registered trademark).
[0021]
Glasses and fluorine compounds can be used in filter shapes, fiber shapes, net shapes, spherical shapes, pellet shapes, lattice shapes, rod shapes, pleated shapes, and the like. In general, a filter shape is preferable because it has a large adsorption effect. As an example of a molding method in the case of using in a filter shape, there is a method in which a fluorine compound resin is used as a binder and a fibrous glass material is used in a filter shape. When used in such a filter shape, the dust removal performance is added to the HC removal performance, so the filter configuration is simplified. Therefore, it is preferable to incorporate such an adsorbent into the pollution control device depending on the field of use, the device scale, and the device shape.
[0022]
Examples of the metal include Fe, Ag, Ni, Cr, Ti, Au, and Pt. Powder, plate, sponge, linear, fiber, or those added to an appropriate carrier, for example, silica-alumina gel Further, a shape in which Ag is supported on the surface and a shape in which Ag is supported on zirconium phosphate can be suitably used.
[0023]
Among the adsorbents, activated carbon, silica gel, synthetic zeolite, polymer compound, glass, fluorine compound, and metal are more preferable because of their high adsorption effect. These adsorbents can be used alone or in combination of two or more (see Japanese Patent Application No. 3-341802 and Japanese Patent Application No. 4-180538). As will be described later, since it is considered that there are a plurality of types of HC involved in increasing the contact angle, the use of two or more types of adsorbents in combination increases the life. That is, there is a limit in collecting all HCs involved in increasing the contact angle depending on the collection by one kind of adsorbent, so if adsorbents with different adsorption characteristics are used in combination as appropriate through experiments. It is effective.
[0024]
In addition, since the degree of HC influence varies depending on the type of glass substrate or the surface condition of the substrate, a preliminary test is appropriately performed depending on the application field, device scale, shape, device usage conditions, shared gas, required performance, economy, etc. A suitable material can be selected from the adsorbents.
[0025]
In the present invention, the air to be treated is dehydrated, dehumidified, or dehumidified before air is passed through the adsorbent, which improves the adsorbent adsorption performance and extends the life. For this purpose, a well-known system such as a cooling system, an adsorption system, an absorption system, a compression system, or a system using membrane separation can be used, and the application field, scale, shape, and usage conditions (for example, large size) of the apparatus of the present invention can be used. Preliminary tests are performed as appropriate under atmospheric pressure or pressure), and one type or two or more types are used in appropriate combination. As the dehumidifying method, it is preferable to use a method in which the dehumidifying performance is stably maintained over a long period of usually several months to half a year or more. In particular, the cooling type and / or the adsorption type are simple and effective. As the cooling type, the electronic dehumidification method and the cooling coil method are preferable. As the adsorption type, the dehumidification and regeneration of the dehumidifier itself are continuously performed for a long period of time (fixed type, rotary type, etc.). It is effective. Silica gel, zeolite, activated carbon, activated alumina, magnesium perchlorate, calcium chloride, etc. can be used as the dehumidifying material by the adsorption method. Of these, silica gel and zeolite are preferable because they have an HC removal effect, can be recycled, and can be used for a long time.
[0026]
If dehumidification is performed so that the moisture concentration in the gas to be treated is 50% (RH: relative humidity) or less, preferably 30% (RH) or less, the HC adsorption performance of the adsorbent is improved and the performance is stable for a long time. Maintained. The dehumidification method and the limit moisture concentration can be determined by conducting a preliminary test as appropriate according to the type and scale of the applied device, the type of HC removal material, the required performance, the economy, and the like.
[0027]
By performing dehumidification, the HC removal performance of the adsorbent is stably maintained for a long period of time. In particular, the performance is remarkably stabilized when a hydrophobic material such as silica gel or a fluorine compound is used as the adsorbent.
[0028]
When the adsorbent is used, the adsorbent can be simultaneously regenerated by PSA (pressure swing adsorption) or TSA (thermal swing adsorption) in addition to the above-described usage method (with dehumidification).
[0029]
Any HC absorbent can be used as long as it can react with and immobilize HC at a low concentration. In general, a reaction with Cr 6+ in the presence of H 2 SO 4 or a reaction with I 2 O 5 in the presence of H 2 S 2 O 7 can be used. The former is effective for low molecular weight HC, and the latter is effective for high molecular weight HC. For example, it is used by impregnating an aqueous salt solution containing H 2 SO 4 acidic hexavalent chromium on the surface of a carrier such as glass beads or an appropriate shape (for example, pellets) of zeolite or alumina. Absorption means reaction absorption by a chemical reaction.
[0030]
The use conditions of the adsorbent and / or absorbent material can be determined by appropriately conducting preliminary tests depending on the field of application of the apparatus of the present invention, apparatus scale, shape, required performance, and the like. The space velocity (SV) of the air to be treated in the apparatus is usually 100 to 20000 (h −1 ), preferably 100 to 5000 (h −1 ).
[0031]
The above is a description of the embodiment of the present invention in the case of removing extremely low concentration HC in normal air. In general, substances that contaminate the substrate or the substrate surface and increase the contact angle are (1) harmful gases such as SO x , NO x , HCl, NH 3 , (2) fine particles, (3) HC, As a result of study by the present inventor, the contact angle is determined in N 2 used in normal air (environmental atmosphere in a normal clean room) or in a clean room such as a semiconductor manufacturing factory or a liquid crystal manufacturing factory. On the other hand, the influence of fine particles and HC is large. That is, generally, SO x , NO x , HCl, and NH 3 have little influence on the increase in the contact angle at a normal concentration level in air. Therefore, the effect is obtained by dust removal and removal of HC. But to SO x and the like harmful gas when these concentration is high occurred in or around the cleanroom affected by these gas components, even if lower to the extent that these concentrations are not affected by normal, group When the material or the substrate is sensitive or the surface is in a special state (for example, when a special thin film is coated on the surface of the base material), it may be affected. In such a case, a method (apparatus) (Japanese Patent Application No. 3-22686) proposed by the present inventor for irradiating a harmful gas with ultraviolet rays and / or radiation to make the gas fine particles and collecting the fine particles. It is preferable to use them in appropriate combinations. In such a case, another known harmful gas removing material such as activated carbon or ion exchange resin may be used in appropriate combination. As the activated carbon, an acid, alkali, or the like can be added or appropriately modified by a known method.
[0032]
Furthermore, for the purpose of removing HC, the method (Japanese Patent Application No. 3-105092) that has been proposed by the present inventor and finely collects HC by ultraviolet and / or radiation irradiation can also be used. .
[0033]
FIG. 1 shows an example in which the method of the present invention is applied to purification of supply air for an air knife in a semiconductor manufacturing factory. In FIG. 1, 1 is a clean room of class 10000, and air 2 includes a dehumidifier 3, an adsorbent 4 that adsorbs gaseous harmful components (mainly HC in this example) that increase the contact angle, and a dust filter 5. It is processed in the clean room 1 by the gas preparation device 6. After passing through the device 6, the air 7 is clean air from which dust is removed and gaseous harmful components are removed, and is supplied to an air knife device 8 for cleaning the wafer (substrate).
[0034]
Hereinafter, this example will be described in detail. The outside air 9 before entering the clean room 1 is first processed by the coarse filter 10 and the air conditioner 11. Next, when the air enters the clean room 1, the dust is removed by the HEPA filter 12, and the air becomes a class 10000 concentration air 13 in which extremely low concentration HC coexists. That is, the extremely low concentration HC mainly generated from the automobile is not removed by the coarse filter 10, the air conditioner 11, and the HEPA filter 12, and thus is introduced into the clean room 1. The concentration of HC in the air 13 is 0.5 to 0.8 ppm for non-methane HC.
[0035]
The air 2 in the clean room 1 containing moisture (RH 40-60%), fine particles (class 10000), and extremely low concentration of HC is first dehumidified by a dehumidifier (dehumidifier) 3 so that the moisture becomes a certain concentration or less. The The dehumidifier of this example is based on an electronic dehumidification method, and is operated so that the humidity (RH 40 to 60%) in the clean room 1 is 30% or less.
[0036]
The dehumidified air is then processed by the HC adsorbent, that is, the gas adsorption / removal device 4, thereby removing extremely low concentration of HC. The HC adsorbent 4 may be any material as long as it removes extremely low concentrations of HC in the normal atmosphere. In this example, silica gel is used as the adsorbent 4. Thereby, non-methane HC in the air is removed to a concentration of 0.1 ppm. Silica gel adsorbs moisture when the moisture in the introduced air 2 is high, and the performance deteriorates. Therefore, the moisture is previously removed by the dehumidifier 3 as described above.
[0037]
Next, fine particles in the air are removed by a dust removing filter (dust removing device) 5. The position of the dust removal filter 5 can be upstream of the HC adsorbent 4, or downstream of the HC adsorbent as in this example, or both upstream and downstream. However, it is usually preferable that at least one is installed on the downstream side as in this example for the sake of safety in the case where fine particles flow out from the adsorbent 4. The dust filter 5 may be any filter as long as it can efficiently collect fine particles having a concentration of class 10,000 in a clean room and fine particles flowing out from the adsorbent. In this example, a ULPA filter is used. The ULPA filter removes fine particles to class 10 or lower.
[0038]
In this example, HC removal is performed by an adsorbent, but an adsorbent (reactant with extremely low concentration of HC) may be used instead of the adsorbent. Moreover, you may use an adsorbent and an absorber simultaneously.
[0039]
The combination of the method (apparatus) already proposed by the present inventor and the method of the present invention, and the use and combination of materials for removing harmful gases other than HC can be appropriately selected and used. Moreover, the use conditions of a dust removal filter, an adsorbent, and / or an absorber can be determined as appropriate. That is, these are preliminarily tested depending on the concentration and type of pollutants (fine particles, HC, other harmful gases) in the clean room to be used, the type of equipment, structure, scale, required performance, efficiency, economy, etc. Can be decided.
[0040]
In the present embodiment, the case where the medium is air has been described, but it goes without saying that the present invention can be similarly implemented even when fine particles and gaseous harmful substances are contained as impurities in other gases such as nitrogen and argon.
[0041]
The space to which the present invention can be applied refers to under pressure, under reduced pressure, and under vacuum in addition to the above-described atmospheric pressure, and can be similarly implemented.
It is said that the HC component in the air is a mixture of several hundreds or thousands of components, and it is unclear how much of these many types of HC components are involved in increasing the contact angle. . For this reason, there are many unclear points about the mechanism for preventing the increase in the contact angle due to the adsorbent and / or the absorbent, but it is considered as follows. That is, it is presumed that the influence of a particularly high molecular weight substance or a highly active substance among the HC components is large for increasing the contact angle, and these are effectively adsorbed and collected by the adsorbent or absorbent.
[0042]
Example 1
With the apparatus shown in FIG. 1, moisture, fine particles and HC were removed from the air in the clean room. The glass substrate was exposed to the purified air thus obtained, and the contact angle was measured. Further, the fine particle concentration and the non-methane HC concentration were measured at the outlet of the gas preparation device according to the present invention. Furthermore, the water concentration at the outlet of the dehumidifier was also measured. Also, the device shown in FIG. 1 with the dehumidifier removed, the dehumidifier and the HC adsorbent removed (ie, only the dust filter is used), and the dehumidifier and the dust filter removed (ie, only the HC adsorbent used) In addition, the contact angle was measured, and the contact angle was also measured when the glass substrate was exposed to air before treatment in a clean room.
[0043]
Moisture concentration in clean room before processing test conditions: 40-60%
Fine particle concentration in clean room before treatment: class 10,000
Non-methane HC concentration in clean room before treatment: 0.51 ppm
Dehumidifier: Electronic dehumidifier (Peltier effect method) (manufactured by Shinei Sangyo Co., Ltd.)
Dust removal filter: ULPA (manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., Gas Clean Filter SGLF6101)
HC adsorbent: silica gel (medium grain, SV: 1000 h −1 ) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Contact angle measuring device: manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., CA-D type contact angle meter Moisture measuring device: Electronic humidity sensor Pretreatment of glass substrate: After cleaning with detergent and alcohol, to UV irradiation air under generation of O 3 FIG. 2 shows the relationship between the exposure time of the glass substrate and the measured contact angle θ. In FIG. 2, the present invention (A) (dehumidifier, dust filter, silica gel is used) is indicated by a white circle-○-, and the dehumidifier is removed from the present invention (A) for comparison (B). Is indicated by a black and white circle. For comparison, those exposed to air before treatment in a clean room (C) (black circle-●-), those exposed to air passed through a dust filter only (D) (white square-□-), and HC adsorption Also shown is the one (E) (black square) exposed to air passed through the material alone.
[0044]
The frequency (contact angle detection lower limit) that can detect the contact angle of the contact angle meter used is 3 to 4 degrees. In the case of the present invention using a dehumidifier, a dust filter, and silica gel at the same time, the detection limit (↓ )showed that. The concentration of fine particles at the outlet of the apparatus (A) of the present invention was class 10 or less (measuring instrument: light scattering particle counter), and the concentration of non-methane HC was 0.1 ppm or less (measuring instrument: gas chromatograph). Moreover, the density | concentration of the water | moisture content in the dehumidifier exit was 25-30%.
[0045]
Example 2
As the adsorbent, synthetic zeolite, polymer compound (styrene polymer), fluorine powder, and fluorinated graphite were used, respectively. Other conditions were the same as in the present invention (A) in Example 1, 15, 40, and 100. The contact angle after time was measured. The results are shown in Table 1.
[0046]
[Table 1]
Figure 0003759062
[0047]
Example 3
(The NO x and SO x 10 to 50 ppm containing) air in the clean room was acid cleaned using nitric acid and sulfuric acid from to remove moisture and particulate and HC by the apparatus shown in FIG. The wafer was exposed to the clean air thus obtained, and the contact angle was measured. Further, the fine particle concentration and the non-methane HC concentration were measured at the outlet of the gas preparation device according to the present invention. Furthermore, the water concentration at the outlet of the dehumidifier was also measured. Furthermore, the contact angle was also measured when the wafer was exposed to air before processing in a comparative apparatus and a clean room.
[0048]
Moisture concentration in clean room before processing test conditions: 40-60%
Fine particle concentration in clean room before treatment: class 10,000
Non-methane HC concentration in clean room before treatment: 0.82 ppm
Dehumidifier: Electronic dehumidifier (Peltier effect method) (manufactured by Shinei Sangyo Co., Ltd.)
Dust removal filter: ULPA (manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., Gas Clean Filter SGLF6101)
Adsorbent: (1) Silica gel (for HC adsorption) (medium grain, SV: 1000 h −1 ) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
(2) Activated carbon impregnated with alkali (for NO x and SO x adsorption, SV: 1000 h −1 ) (manufactured by Tsurumi Coal) mounted on the downstream side of the silica gel Contact angle measuring device: Kyowa Interface Science Co., Ltd. 3) CA-D contact angle meter moisture measuring device: Electronic humidity sensor The relationship between the exposure time of the wafer to the air and the measured contact angle θ is shown in FIG. In FIG. 3, the present invention (F) (using a dehumidifier, a dust filter, and an adsorbent (2)) is indicated by a white circle -O-, and the dehumidifier is removed from the present invention (F) for comparison. The thing (G) is indicated by a black and white circle, and the thing (H) of the present invention (using a dehumidifier, a dust filter, and an adsorbent (1)) is indicated by a white square-□-. Further, as a comparison, those exposed to air before treatment in a clean room (I) are indicated by black circles-●-.
[0049]
The fine particle concentration at the outlet of the apparatuses (F) and (H) of the present invention was class 10 or less, and the concentration of non-methane HC was 0.1 ppm or less. The concentration of water at the outlet of the dehumidifier was 30 to 35%.
[0050]
Example 4
Water, fine particles, and HC were removed from the air in the clean room by the apparatus shown in FIG. 1 (however, the dust filter and adsorbent used below were used). The glass substrate was exposed to the purified air thus obtained, and the contact angle was measured. Further, the fine particle concentration and the non-methane HC concentration were measured at the outlet of the gas preparation device according to the present invention. Furthermore, the water concentration at the outlet of the dehumidifier was also measured. The contact angle was also measured when the dehumidifier was removed from the apparatus shown in FIG. 1 and when the glass substrate was exposed to air before treatment in a clean room.
[0051]
Moisture concentration in clean room before processing test conditions: 40-60%
Fine particle concentration in clean room before treatment: class 10,000
Non-methane HC concentration in clean room before treatment: 0.64 ppm
Dehumidifier: Electronic dehumidifier (Peltier effect method) (manufactured by Shinei Sangyo Co., Ltd.)
HC adsorbent: Silica gel (medium grain, SV: 1000 h −1 ) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and fibrous borosilicate glass on the downstream side of this silica gel were formed into a filter shape using tetrafluoride resin as a binder. Dust filter equipped with a thing (SV: 10000h -1 ): A filter formed from the above fibrous borosilicate glass. Combined contact angle measuring device: CA-D type contact angle, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. Moisture analyzer: Electronic humidity sensor Pretreatment of glass substrate: After cleaning with detergent and alcohol, the relationship between exposure time of glass substrate to ultraviolet irradiation air and measured contact angle θ under O 3 generation is shown in FIG. Shown in In FIG. 4, the present invention (J) (dehumidifier, dust filter, HC adsorbent used) is indicated by white circles, and for comparison, the dehumidifier is removed from the present invention (J) ( K) is indicated by black and white circles. Further, as a comparison, those exposed to air before treatment in a clean room (L) are indicated by black circles-●-.
[0052]
The fine particle concentration at the outlet of the apparatus (J) of the present invention was class 10 or less, and the concentration of non-methane HC was 0.1 ppm or less. Moreover, the density | concentration of the water | moisture content in the dehumidifier exit was 25-30%.
[0053]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
A clean gas is obtained by removing particulates in the gas and adsorbing and / or absorbing hydrocarbons by the method of the present invention. When this cleaning gas is exposed on a substrate or substrate such as a semiconductor or liquid crystal, contamination of the surface of the substrate or substrate is prevented.
[0054]
When the concentration of gaseous harmful components such as NO x and SO x other than hydrocarbons in the gas to be treated is high, a method for removing these harmful components (for example, the method already proposed by the present inventor) is appropriately selected, By combining it with the hydrocarbon adsorbent and / or absorbent according to the present invention, contamination is more effectively prevented.
[0055]
Furthermore, when removing hydrocarbons, the air to be treated is dehumidified and the water content is kept below a certain concentration, so that the hydrocarbon removal performance by the adsorbent is stably maintained over a long period of time. Thereby, the replacement frequency of the adsorbent is reduced, and the practicality is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an apparatus of the present invention, which is an example applied to purification of supply air for an air knife in a semiconductor manufacturing factory.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the exposure time of a glass substrate or wafer to air and the measured contact angle θ.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the exposure time of a glass substrate or wafer to air and the measured contact angle θ.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the exposure time of a glass substrate or wafer to air and the measured contact angle θ.

Claims (33)

クリーンルーム内の気体から清浄気体を調整する方法であって、クリーンルーム内の気体を、除湿手段に通して相対湿度を50%(RH)以下とし、続いて吸着手段および/または吸収手段と、除塵手段とに通すことによって、非メタン炭化水素濃度が0.2ppm以下の清浄気体を調整することを特徴とする方法。  A method for adjusting a clean gas from a gas in a clean room, wherein the gas in the clean room is passed through a dehumidifying means so that the relative humidity is 50% (RH) or less, followed by an adsorbing means and / or absorbing means, and a dust removing means To adjust a clean gas having a non-methane hydrocarbon concentration of 0.2 ppm or less. 除湿手段が、冷却式、吸着式、吸収式、圧縮式、膜分離式、又はこれらの組合せである請求項1に記載の方法。The method according to claim 1 , wherein the dehumidifying means is a cooling type, an adsorption type, an absorption type, a compression type, a membrane separation type, or a combination thereof. 除湿手段が、シリカゲル又はゼオライトから構成される請求項2に記載の方法。The method according to claim 2 , wherein the dehumidifying means comprises silica gel or zeolite. 被処理気体を除湿手段に通す前に、除湿手段の上流に配置されている予備除塵手段に通す請求項1〜3のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the gas to be treated is passed through a preliminary dust removing means disposed upstream of the dehumidifying means before passing the gas to be treated through the dehumidifying means. 前記吸着手段および/または吸収手段に、被処理気体を空間速度20000h−1以下で通す請求項1〜4のいずれかに記載の方法。The method according to claim 1 , wherein a gas to be treated is passed through the adsorption means and / or absorption means at a space velocity of 20000 h −1 or less. 被処理気体を、除湿手段に通した後に、吸着手段および/または吸収手段に通し、次に除塵手段に通す請求項1〜5のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 5 , wherein the gas to be treated is passed through the dehumidifying means, then passed through the adsorption means and / or the absorbing means, and then passed through the dust removing means. 前記清浄気体中の微粒子濃度をクラス10以下にする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 6 , wherein the fine particle concentration in the clean gas is set to class 10 or less. 除塵手段が、HEPAフィルタ、ULPAフィルタ及び静電フィルタの少なくとも一つから構成される請求項1〜7のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 7 , wherein the dust removing means comprises at least one of a HEPA filter, a ULPA filter, and an electrostatic filter. 吸着手段および/または吸収手段が、活性炭、シリカゲル、合成ゼオライト、モレキュラシーブ、高分子化合物、ガラス、フッ素化合物及び金属の少なくとも一つから構成される請求項1〜8のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 8 , wherein the adsorption means and / or the absorption means are composed of at least one of activated carbon, silica gel, synthetic zeolite, molecular sieve, polymer compound, glass, fluorine compound and metal. 除湿手段によって気体の相対湿度を30%(RH)以下とする請求項1〜9のいずれかに記載の方法。The method according to claim 1 , wherein the relative humidity of the gas is 30% (RH) or less by the dehumidifying means. クリーンルーム内の気体から非メタン炭化水素濃度が0.2ppm以下の清浄気体を調整する装置であって、クリーンルーム内の気体を通して相対湿度を50%(RH)以下とする除湿手段と、除湿手段を通過した気体を処理する吸着手段および/または吸収手段と、除塵手段とを具備することを特徴とする装置。  A device for adjusting a clean gas having a non-methane hydrocarbon concentration of 0.2 ppm or less from the gas in the clean room, passing through the gas in the clean room, the dehumidifying means for making the relative humidity 50% (RH) or less, and the dehumidifying means An apparatus comprising an adsorbing means and / or an absorbing means for treating the generated gas, and a dust removing means. 除湿手段が、冷却式、吸着式、吸収式、圧縮式、膜分離式、又はこれらの組合せである請求項11に記載の装置。The apparatus according to claim 11 , wherein the dehumidifying means is a cooling type, an adsorption type, an absorption type, a compression type, a membrane separation type, or a combination thereof. 除湿手段が、シリカゲル又はゼオライトから構成される請求項12に記載の装置。The apparatus according to claim 12 , wherein the dehumidifying means is composed of silica gel or zeolite. 除湿手段の上流に配置されている予備除塵手段を更に具備する請求項11〜13のいずれかに記載の装置。The apparatus in any one of Claims 11-13 further equipped with the preliminary | backup dust removal means arrange | positioned upstream of a dehumidification means. 前記吸着手段および/または吸収手段を通過する気体の空間速度が20000h−1以下である請求項11〜14のいずれかに記載の装置。The apparatus according to any one of claims 11 to 14 , wherein a space velocity of a gas passing through the adsorption unit and / or the absorption unit is 20000 h -1 or less. 除湿手段の少なくとも一つが吸着手段および/または吸収手段の下流に配置されている請求項11〜15のいずれかに記載の装置。The apparatus according to any one of claims 11 to 15 , wherein at least one of the dehumidifying means is arranged downstream of the adsorption means and / or the absorption means. 前記清浄気体中の微粒子濃度がクラス10以下である請求項11〜16のいずれかに記載の装置。The apparatus according to any one of claims 11 to 16 , wherein a concentration of fine particles in the clean gas is class 10 or less. 除塵手段が、HEPAフィルタ、ULPAフィルタ及び静電フィルタの少なくとも一つから構成される請求項11〜17のいずれかに記載の装置。The apparatus according to any one of claims 11 to 17 , wherein the dust removing means includes at least one of a HEPA filter, a ULPA filter, and an electrostatic filter. 吸着手段および/または吸収手段が、活性炭、シリカゲル、合成ゼオライト、モレキュラシーブ、高分子化合物、ガラス、フッ素化合物及び金属の少なくとも一つから構成される請求項11〜18のいずれかに記載の装置。The apparatus according to any one of claims 11 to 18 , wherein the adsorption means and / or the absorption means are composed of at least one of activated carbon, silica gel, synthetic zeolite, molecular sieve, polymer compound, glass, fluorine compound, and metal. 除湿手段によって気体の相対湿度を30%(RH)以下とする請求項11〜19のいずれかに記載の装置。The apparatus according to claim 11, wherein the relative humidity of the gas is set to 30% (RH) or less by the dehumidifying means. クリーンルーム内で用いられる相対湿度50%(RH)以下の気体から清浄気体を調整する方法であって、上記クリーンルーム内で用いられる相対湿度50%(RH)以下の気体を吸着手段および/または吸収手段ならびに除塵手段に通して該気体内の非メタン炭化水素濃度を0.2ppm以下とすることを特徴とする方法。  A method of adjusting a clean gas from a gas having a relative humidity of 50% (RH) or less used in a clean room, wherein the gas having a relative humidity of 50% (RH) or less used in the clean room is adsorbed and / or absorbed. And a non-methane hydrocarbon concentration in the gas of 0.2 ppm or less through the dust removing means. 前記吸着手段および/または吸収手段に、被処理気体を空間速度20000h−1以下で通す請求項21に記載の方法。The method according to claim 21 , wherein a gas to be treated is passed through the adsorption means and / or absorption means at a space velocity of 20000 h -1 or less. 被処理気体を、吸着手段および/または吸収手段に通し、次に除塵手段に通す請求項21または22に記載の方法。The method according to claim 21 or 22 , wherein the gas to be treated is passed through an adsorbing means and / or an absorbing means and then passed through a dust removing means. 前記清浄気体中の微粒子濃度をクラス10以下にする請求項21〜23のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 21 to 23 , wherein the fine particle concentration in the clean gas is set to class 10 or less. 除塵手段が、HEPAフィルタ、ULPAフィルタ及び静電フィルタの少なくとも一つから構成される請求項21〜24のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 21 to 24 , wherein the dust removing means comprises at least one of a HEPA filter, a ULPA filter, and an electrostatic filter. 吸着手段および/または吸収手段が、活性炭、シリカゲル、合成ゼオライト、モレキュラシーブ、高分子化合物、ガラス、フッ素化合物及び金属の少なくとも一つから構成される請求項21〜25のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 21 to 25 , wherein the adsorption means and / or absorption means is composed of at least one of activated carbon, silica gel, synthetic zeolite, molecular sieve, polymer compound, glass, fluorine compound and metal. 被処理気体の相対湿度が30%(RH)以下である請求項21〜26のいずれかに記載の方法。 27. The method according to any one of claims 21 to 26 , wherein a relative humidity of the gas to be treated is 30% (RH) or less. クリーンルーム内で用いられる相対湿度50%(RH)以下の気体から非メタン炭化水素濃度が0.2ppm以下の清浄気体を調整する装置であって、クリーンルーム内で用いられる相対湿度50%(RH)以下の気体を通す吸着手段および/または吸収手段と、除塵手段とを具備することを特徴とする装置。  An apparatus for adjusting a clean gas having a non-methane hydrocarbon concentration of 0.2 ppm or less from a gas having a relative humidity of 50% (RH) or less used in a clean room, and having a relative humidity of 50% (RH) or less used in a clean room An apparatus comprising an adsorbing means and / or an absorbing means for passing a gas, and a dust removing means. 前記吸着手段および/または吸収手段を通過する気体の空間速度が20000h−1以下である請求項28に記載の装置。The apparatus according to claim 28 , wherein the space velocity of the gas passing through the adsorption means and / or the absorption means is 20000 h -1 or less. 前記清浄気体中の微粒子濃度がクラス10以下である請求項28又は29に記載の装置。30. The apparatus according to claim 28 or 29 , wherein the fine particle concentration in the clean gas is class 10 or less. 除塵手段が、HEPAフィルタ、ULPAフィルタ及び静電フィルタの少なくとも一つから構成される請求項28〜30のいずれかに記載の装置。The apparatus according to any one of claims 28 to 30 , wherein the dust removing means is composed of at least one of a HEPA filter, a ULPA filter, and an electrostatic filter. 吸着手段および/または吸収手段が、活性炭、シリカゲル、合成ゼオライト、モレキュラシーブ、高分子化合物、ガラス、フッ素化合物及び金属の少なくとも一つから構成される請求項28〜31のいずれかに記載の装置。The apparatus according to any one of claims 28 to 31 , wherein the adsorption means and / or the absorption means are composed of at least one of activated carbon, silica gel, synthetic zeolite, molecular sieve, polymer compound, glass, fluorine compound, and metal. 被処理気体の相対湿度が30%(RH)以下である請求項28〜32のいずれかに記載の装置。The apparatus according to any one of claims 28 to 32 , wherein the relative humidity of the gas to be treated is 30% (RH) or less.
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