JP4885115B2 - レジスト処理工程排気の清浄化方法 - Google Patents
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この際、式(1)で示すように、飛散するTMSの分子数は飛散するアンモニアのそれの2倍である。
(基板の酸化膜)−OH +(1/2)(CH3)3SiNHSi(CH3)3 +(レジスト)−OH→(基板の酸化膜)−O−(レジスト)+(1/2)NH3+(CH3)3SiOH
・・・・(1)
従来技術においては、前述の分子状汚染物質は、当該超清浄空間への吹出し口付近及び循環空気ダクトに設置したケミカルフィルタに通じて除去することが一般的であった(例えば、非特許文献1を参照)。特に吹出し口付近に設置するケミカルフィルタはファンと粒子状汚染物質を除去する高性能フィルタを一体化したファン・フィルタユニット(FFU)の中に組込まれている。
このケミカルフィルタを使用する汚染物質除去方法においては、前述の分子状汚染物質は、塩基性と有機性であるから、塩基性物質を捕集・除去するケミカルフィルタ(B)と有機性物質を捕集・除去するケミカルフィルタ(C)の2種類を使用している。
さらに、又、取替え時にはその超清浄空間や清浄空気管路やそれの関連機器は、その工程設備の外側にある雰囲気に曝すことになる。そして、その雰囲気は明らかに0.1ppbを越えるアンモニア、1ppbを越える有機物を含有する空気であるから、超清浄状態にあった超清浄空間や清浄空気管路やそれが接続している関連機器、当該設備の内側も確実に汚染される。特にアンモニアと水の分子は金属表面に吸着付着しやすい。
(CH3)3SiNHSi(CH3)3+2H2O→NH3+2(CH3)3SiOH ・・・・(2)
一般にアンモニアと比較して有機性ガスの吸着容量は小さいのでケミカルフィルタ(C)は容量を多く使用する必要がある。それでも初期はTMSを高捕集率で除去できるが、徐々に捕集率が低下してしまう。それゆえ、TMSをさらに捕集・除去するために、図5に示した調温調湿装置60で清浄度、温度及び湿度の調整を行って調温調湿空気送風機65で昇圧して清浄化調温調湿空気供給口2に接続している超清浄空間100に供給した後、ケミカルフィルタ(C)を設置せざるを得ない。すなわち、清浄化調温調湿空気吹出し口105に設置する粒子状汚染物質を除去する高性能フィルタ(3)114とフィルタファン(2)113とを一体化したファンフィルタユニット(FFU)110の中にケミカルフィルタ(C2)111とケミカルフィルタ(B2)112を配置することになる。ケミカルフィルタ(B2)112は下記段落〔0026〕で記す現象が発生するために配置せざるを得ない。
(CH3)3SiOH +H2O→3CH4+SiO2 ・・・・ (3)
このようにシリカの蓄積はTMSだけでなく、他の有機物の捕集・除去率を予想以上に急速に低下させるという問題を惹起せしめている。
次に、処理空気を本発明の加湿冷却装置に通じた後、従来技術による回分式温度スイング吸着装置(以下、回分式TSA装置という)に通じた際に生起する技術課題について図を用いて説明する。図6は従来技術による回分式TSA装置120の構成図である。図6には吸着モードが(A)系統、したがって、再生モードが(B)系統の場合を示した。
図1は半導体製造におけるレジスト処理工程からの排気を処理空気として処理空気導入口1から取入れて、その処理空気の調温・調湿と処理空気中の分子状汚染物質及び粒子状汚染物質の除去とを行って、清浄化調温調湿空気とし、レジスト処理工程内の超清浄空間100に、この清浄化調温調湿空気を、清浄化調温調湿空気供給口2から供給する本発明の実施形態の構成図である。
図2において、屋内空気流入口11から流入させた屋内空気を除塵フィルタ(1)12に通じて除塵した後、空気圧縮機13により加圧した空気と、半導体製造に適合する純水乃至超純水を加湿水として加湿水取入れ口14から取入れて、加湿水槽18に貯留させ、加湿水ポンプ17により加圧した加湿水とを、処理空気導入口1から導入して、高性能フィルタ(1)15を通過させた処理空気が流れる管路中に設置した2流体ノズル16から処理空気流と同方向に噴出させ、当該加湿水を微粒化させる。
本実施の形態においては、加湿水は、体面積平均径20μm以下の霧滴となる様に操作する。このとき、処理空気導入口1における流速乃至流量と処理空気の温度と関係湿度とを計測手段によって計測して、その計測値を入力して、処理空気を加湿断熱冷却により飽和させるに必要な加湿水量の1.0〜1.2倍量の水量を演算手段によって求め、その演算値を変換した制御信号によって作動させる加湿水ポンプ17を用いて、自動的に送水できるように設備する。2流体ノズル16から霧滴を噴出させて加湿した途端に処理空気は断熱冷却されるから、処理空気導入口1における温度以下に低下して飽和状態の温度になる。そして処理空気中の水分は過飽和状態にあるから、過飽和状態にある霧滴は消滅しないで処理空気流に随伴して、管路中に設置した冷却器21まで到達する。
このうち、アンモニアは、前述の通り精留効果によって気化(揮発)する。一方、HMDSとTMSは凝縮水中に溶解した状態にある。しかしHMDSは前記した式(2)と式(3)によって加水分解を受けて、アンモニア、メタン、及びシリカに分解される。他方のTMSも(3)式によって加水分解を受けて、メタンとシリカに分解される。式(2)、(3)による加水分解は冷却器21の伝熱表面でも進行する。
分配器(A)により、清浄空気の一部を分岐せしめ、これを再生空気として使用する。ここで再生空気とは、吸着モードが終了した吸着材ユニットに、加熱した空気(再生空気)を送って吸着した不純物を脱離させる工程(再生モード)に使用する空気である。
分配器(A)44Aにおいて吸着モードが(A)系統の場合は、再生モードは(B)系統となるから、(A)系統から第2バルブ45を通って清浄空気送出口50へ流れる清浄空気と再生空気加熱部57を経て第2バルブ45から(B)系統へ流れる再生空気とは1:1から1:0.4の範囲の流量比に分配される。
すなわち、まず、清浄空気を図4の調温器63に流入させて温度調整する。調温器63は15〜30℃の範囲にある設定温度に精度よく制御して調整することができ、通常は23±0.1℃に温度調整される。さらに、図4の調湿器64に流入させて、湿度調整される。調湿器64は関係湿度35〜50%の範囲にある設定関係湿度に精度よく制御して調整することができ、通常は40±0.5%に調整される。調湿器64は、僅かな関係湿度変動に対応できるように必要水量を入力信号として作動させる調湿水ポンプ68とその水量を全量水蒸気とするミニボイラ67を備えており、水蒸気の状態で調湿する。又、半導体製造に適合する純水乃至超純水を調湿水取入れ口66から取入れて、調湿水タンク69に貯留した後、使用する。
2:清浄化調温調湿空気供給口
3:再生空気導入口
10:加湿冷却装置
11:屋内空気流入口
12:除塵フィルタ(1)
13:空気圧縮機
14:加湿水取入れ口
15:高性能フィルタ(1)
16:2流体ノズル
17:加湿水ポンプ
18:加湿水槽
19:冷凍機ユニット(1)
21:冷却器
22:凝縮水槽
31:加温器
32:処理空気送風機
40:回分式TSA装置
41:処理空気取入れ口
42:第1バルブ
43A:吸着材ユニット(A)
43B:吸着材ユニット(B)
44A:分配器(A)
44B:分配器(B)
45:第2バルブ
47:清浄空気ダクト(A)
48:清浄空気ダクト(B)
49:清浄空気送出ダクト
50:清浄空気送出口
51:再生空気3方弁
52:再生空気送風機
53:再生空気冷却器
54:再生空気予熱器
55:再生空気加熱器
56:再生空気排出口
57:再生空気加熱部
58:再生空気フィルタ
60:調温調湿装置
63:調温器
64:調湿器
65:調温調湿空気送風機
66:調湿水取入口
67:ミニボイラ
68:調湿水ポンプ
69:調湿水タンク
80:ケミカルフィルタユニット
81:ケミカルフィルタ(B1)
82:ケミカルフィルタ(C1)
83:処理空気送風機(1)
100:超清浄空間
101:高性能フィルタ(2)
102:除塵フィルタ(2)
103:循環空気送風機
104:循環空気ダクト
105:清浄化調温調湿空気吹出し口
106:フィルタファン(1)
107:空気取入れ口
108:取入れ空気ファン
110:ファンフィルタユニット
111:ケミカルフィルタ(C2)
112:ケミカルフィルタ(B2)
113:フィルタファン(2)
114:高性能フィルタ(3)
120:従来技術の回分式TSA装置
T1〜T8:分岐/合流点
V1〜V8:開閉弁
Claims (7)
- 吸着剤ユニット(A)、(B)を2系統並列に配置し、汚染物質を含む空気を当該吸着剤ユニット(A)で吸着して除去する吸着モードを行い、平行して、汚染物質を吸着した吸着材ユニット(B)に加熱した再生空気を通じることにより当該吸着した汚染物質を脱離し、さらに当該吸着剤ユニット(B)を冷却する再生モードを行い、次に、この吸着モードと再生モードの切り換えを行い、汚染物質を含む空気を当該吸着剤ユニット(B)で吸着して除去する吸着モードを行い、平行して、汚染物質を吸着した吸着材ユニット(A)に加熱した再生空気を通じることにより吸着した汚染物質を脱離し、冷却する再生モードを行う、吸着モードと再生モードを交互に繰り返す回分式温度スイング吸着装置を備え、半導体又は液晶ディスプレイのレジスト処理工程排気を清浄化して循環供給するレジスト処理工程排気の清浄化方法であって、当該排気を処理空気として加湿冷却装置に取り入れ、加湿冷却空気を得、これを前記回分式温度スイング吸着装置に通じて分子状汚染物質及び粒子状汚染物質を除去した後にさらに、調温調湿装置に導入して調温・調湿と分子状汚染物質及び粒子状汚染物質の除去を実施すると共に、前記加湿冷却装置においても汚染物質の除去を行うことを特徴とするレジスト処理工程排気の清浄化方法。
- 前記加湿冷却装置は、前記処理空気導入口における処理空気の流速乃至流量、温度及び関係湿度を計測する計測手段、前記計測手段を用いて得られる計測値を入力して加湿断熱冷却によりその処理空気を水分で飽和させるに必要な加湿水量を演算させる演算手段、その処理空気が流れる管路中に設置してその流れと同方向に加湿水と空気とを噴出させる2流体ノズル、その2流体ノズルの下流に設置した冷却器、その冷却器の下流に設置した加温器並びに当該管路外に設置した加湿水槽と空気圧縮機と凝縮水槽と冷凍機ユニット、前記演算手段を用いて得られる演算値を変換した制御信号により作動する加湿水ポンプ及びそれらを接続する配管から構成された装置であって、半導体製造又は液晶ディスプレイ製造に適合する純水乃至超純水を用いたことを特徴とする請求項1記載のレジスト処理工程排気の清浄化方法。
- 前記加湿冷却装置において処理空気に含まれる汚染物質であるヘキサメチルジシラザン及び/又はトリメチルシラノールを2流体ノズルから噴出させた加湿水により捕集し、冷却器にて凝縮し加水分解して除去することを特徴とする請求項1又は2記載のレジスト処理工程排気の清浄化方法。
- 前記回分式温度スイング吸着装置は処理空気中の塩基性分子状汚染物質と有機性分子状汚染物質を吸着材で除去する吸着モードにある吸着材ユニット(A)の系統と前記塩基性の分子状汚染物質、有機性の分子状汚染物質を吸着した吸着材に吸着モードにある吸着材ユニットを通過させた清浄空気を分岐した再生空気を通じることにより冷却・加熱する再生モードにある吸着材ユニット(B)の系統とを並列に配置した(A)、(B)の2系統を備え、更に取入れた再生空気を加熱する再生空気加熱部、並びに、吸着モードと再生モードを交互に繰り返す(A)系統と(B)系統の切換え手段である第1バルブ及び第2バルブを備えたことを特徴とする請求項1記載のレジスト処理工程排気の清浄化方法。
- 前記吸着材ユニット(A)、(B)は塩基性分子状汚染物質を選択的に吸着する固体酸性物質を含むものを用いた吸着材層a及び有機性分子状汚染物質を選択的に吸着する活性炭を含むものを用いた吸着材層bから構成されることを特徴とする請求項4記載のレジスト処理工程排気の清浄化方法。
- 前記第1バルブ及び第2バルブは内部が枠形仕切板により4つの小室に区画されており板状回動弁体の回動によって各小室の開放と閉鎖を繰り返して、前記吸着材ユニット(A)の系統と吸着材ユニット(B)の系統を切換える4ポート自動切換えバルブであることを特徴とする請求項4記載のレジスト処理工程排気の清浄化方法。
- 前記調温調湿装置は粒子状汚染物質を除去するフィルタ、調温器、調湿器、調温調湿空気送風機、清浄化調温調湿空気供給口から構成されており処理空気の温度を15〜30℃、関係湿度を35〜50%の範囲で制御することを特徴とする請求項1記載のレジスト処理工程排気の清浄化方法。
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