JPH0498034A - 半導体製造用クリーンルームの海塩粒子汚染防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高い清浄度が要求されるクリーンルームの海
塩粒子汚染（アルカリ金属汚染）を防止する方法に関す
る。

〔発明の背景〕

最近の半導体製造では集積度の向上にともなつてそのク
リーンルーム内で除去すべき浮遊粒子の粒径はいまや０
．１μ箇以下まで要求される。またこれまでのクリーン
な環境とは浮遊塵埃の濃度が指標であったが、半導体の
集積度が６４Ｍ以降の時代においては浮遊塵埃の制御だ
けでは信転性の高い製品は得られず、環境中のガス状不
純物や分子状不純物による障害も考えられるようになっ
ている。そのなかでも、海塩粒子（一般には海浜地帯か
ら吹く風に乗って飛来する粒子）による汚染がクローズ
アップされるようになった。すなわちクリーンルームの
空気循環系では、排気量に見合った新たな空気を導入す
ることが必要となるが、この新鮮空気中に海塩粒子が混
入すると、特にアルカリ金属類が空気中に浮遊し、たと
えそれが微量であってもウェハに付着した場合にその絶
縁抵抗値が低下して暗電流やリーク電流の発生原因とな
ることがわかった。このような原因を排除するには、か
ような極微細物質の空気中濃度をＩ）Ｉ）ｂ以下に制御
することが必要となる。

従来のクリーンルームにおいて、かような外気中の海塩
粒子の侵入、さらには内部発生金属類による汚染を完全
に防止することに成功した例は見ない。例えば乾式除去
法を通用したとしてもその除去率は最大９０〜９３％程
度であり、１００％の除去率は達成できなかった。本発
明はこれの達成を目的としたものである。

〔発明の構成〕

本発明は、クリーンルームの空気Ｗ１１！系に外気を取
入れるための外気取入経路において、コロナ放電器と電
気集塵器を該経路中の空気流れの順に配置することを特
徴とするクリーンルームの海塩粒子汚染を防止する方法
を提供するものである。

特に外温機をもつクリーンルーム設備では、この外温機
にコロナ放電器と電気集塵器を新たに取付け、これによ
って海塩粒子を除去する。また外気と還気を処理する空
調機にコロナ放電と電気集塵器を新たに取付けることに
よって、外気と共に還気内に同伴するアルカリ金属など
も海塩粒子と併せて除去する。

そのさい、外気湿度が高い場合には空気を加熱すること
によって相対湿度を７０％以下にしてからコロナ放電器
に通気するようにする。電気集塵器としては陰極板と陽
極板とを交互に配置したカセントに構成しておき、必要
に応して取り替えるようにする。

〔作用〕

コロナ放電器に通気することによって、空気中の不純物
は空気の基本成分である窒素や酸素に比べてイオン化さ
れやすい傾向にある。金属等の正イオンでは、イオン化
エネルギーの低いものほどイオン化されやすいが、アル
カリ金属や重金属類はイオン化工フルギーが低いのでイ
オン化が容易である。

コロナ放電器のコロナ放電帯域を通過する空気は５放電
帯域から離れて通過した空気に比べて殆んど全ての分子
に対して同じ確率でイオン化する　（１次イオン化）、
この１次イオン化率は、放電帯域から離れて通過した空
気も合算して全体の率で言えば非常に低くおそらく１％
以下である。

しかし、放電帯域に触れたものではイオン化しにくいも
のも一様にイオン化しているから、この−欅にイオン化
した分子がイオン化していない中性分子と衝突すること
によって電荷交換反応が起こり１最終的にイオン化し易
いものだけがイオンとして残る（２次イオン化）０分子
間士の衝突頻度は室温大気圧下において約１０７回／秒
と非常に高いから、２次イオン化によってほぼ平衡状態
に達するには０．１〜０．０１秒もあれば充分である。

このようにしてコロナ放電器を通過したところでは、イ
オン化され易い分子や元素だけが選択的にイオン化され
た状態となる。海塩粒子はイオン化され易い分子や元素
を含むから　（かようなものを含むからクリーンルーム
において有害に作用する）１選択的にイオン化され易い
、全体的にみれば、２次イオン化反応によって最終的に
イオンとして残るのは、正イオンでは炭化水素イオン、
ハイドロニウムイオン、アルカリ金属イオン、−重金属
イオン等であり、負イオンでは１Ｎ０３イオンＳＯヨイ
オン、　ＣＯ，イオン等と、一部残存した酸素イオンで
ある。

このように選択的にイオン化された分子や元素は電気集
塵器を通過するさいに、その反対極性の電極に静電的に
付着して捕集される。

〔実施例〕

第１図は１本発明に従うクリーンルームの海塩粒子汚染
防止法を実施する設備の例を示したものであり、クリー
ンルームｌにはＩＩＥＰＡフィルタ２を経ることによっ
て清浄化された空気が供給される。図示の例ではファン
フィルタユニット３を天井部に配置した垂直層流式クリ
ーンルームを示しており、床下空間４に吸い込まれた空
気はダクト５を経てファンフィルタユニット３に循環さ
れる。

このようなりリーンルームの空気循環系に対して外気を
系内に導入することが行われる。

本発明ではその外気に混入する不純物（海塩粒子を含む
）を静電的に除去するために、一つは。

外気取入れダクト６にコロナ放電器７と電気集塵器８を
空気流れの順に設置する。このコロナ放電器７と電気集
塵器８はユニット化されており、このユニ、トＵが外気
取入れダクト６内にセントされる。

第２図にこのユニットを図解的に示した０図示のように
、コロナ放電器７は針状の放電極９（エミッタ）を対極
ＩＯに対して間隔を開けて配置し両極の間に電圧を印加
することによって、エミッタ９の先端でコロナ放電を行
わせる。対極ＩＯはグリッド状のものが使用され、空気
流れを横切るように二次元的な拡がりをもって配置され
ておりグリッドの各格子の空間中心部にエミッタ９が位
置するように、多数のエミッタ９が配置されている。最
も好ましい例では対極１０とエミッタ９との間にエミッ
タ９が正極となるように直流電圧を印加する。これによ
って過度のオゾンの発生を防止できる。場合によっては
、対極１０とエミッタ９との間に交流電圧を印加しても
よいし、対極１０の側が正極となるように直流電圧を印
加してもよい。

いずれにしてもコロナ放電を行わせることが重要であり
、針状のエミッタに代えてワイヤ状のエミッタと対極を
使用したワイヤ方式のコロナ放電器の使用も可能である
。

このコロナ放電器７から若干の距離を開けてその下流側
に電気集塵器８を配置するが、これは平板状の正極１１
と平板状の負極１２を交互に平行に間隔をあけて配！し
たものであり、各電極間に−様な電界がかけられる。電
界強度、！極板の間隔および電極の気流方向の長さは１
コロナ放電器７で生成したイオン粒子をここで捕捉でき
るように処理エアの通過風速に応して適切に選定される
。この電気集塵器８は、このユニット内にカセット式に
納められるようにしておくことにより、電極表面への付
着量が多くなったときに、簡単に取替ができる。

第１図のダクト６内には、コロナ放電器７と電気集塵器
８とがユニット化された状態で設置されるが、このユニ
ットｕの上流側には、１次フィルタ１４．空気加熱器１
５．二次フィルタ１６が空気流れの順に設置される。１
次フィルタ１４は粗大塵埃を除去する粗フィルタであり
、二次フィルタ１６は微粒子を捕捉する高性能フィルタ
である。これらの間に配置される空気加熱器１５は、電
気ヒータ若しくは温水または冷媒が通液する熱交換コイ
ルからなり、ここを通過する空気の相対湿度を６０〜７
０％以下に制御するものである。この湿度制御の実施に
よって、コロナ放電器での不純物粒子のイオン化率を高
め、併せて二次フィルタ１６で捕集された海塩粒子が再
飛散、さらには電気集塵器の電極に捕集された粒子の再
飛散を低減させることができる。

すなわち、相対湿度が高いとコロナ放電器でハイドロニ
ウムイオン）ｌ（Ｉｔ！Ｏ）、’の発生量が多くなって
微量不純物粒子のイオン化率が低下すると共にこのハイ
ドロニウムイオンが電気集塵器の電極表面に多く付着す
ると電極が濡れた状態となり、捕集された不純物粒子が
溶出して電極から再飛散するような現象が生ずる。この
ため、相対湿度が高い空気状態のときに、空気加熱器１
５によって相対湿度を低くして、これを防止する。また
、相対湿度が高いと二次フィルタ１６でもここで補集さ
れた微細不純物が溶出して再飛散することもある。した
がって、空気加熱器１５は高性能フィルタである二次フ
ィルタ１６の上流側に配置するのがよい。この二次フィ
ルタ１６を設けると、海塩粒子以外の一般浮遊塵埃もこ
こで捕集できるので、集塵器８で捕集される一般浮遊塵
埃の付着量が相対的に減少し、したがって、集塵器８の
交換頻度を低くすることができる。なお、集塵器８の交
換または洗浄を確実に行なえる場合には、必ずしも二次
フィルタ１６を設置しなくても１本発明の目的を達成す
ることができる。

以上の例では、外気取入れダクト６で汚染エアを浄化す
る例について示したが、外気処理用の外調機、更には外
気と還気を処理する空調機において同様の処理を行なう
ことができる。第１図において、１８はこのような空調
機を示している。この空調８１１８は外気と共にクリー
ンルーム１の循環空気の一部を還気ダクト１９を経て取
入れ、熱交換器２０、２１で空調処理するものである。

なお、外気処理を特に行なう空ｔｓｍであれば外調機と
なる。本発明ではかような空調機１８において、器内に
先に説明したようなコロナ放電器７と電気集塵器８から
なるユニットＵを収納させる。１次フィルタ１４空気加
熱器１５．二次フィルタ１６を備えることも先と同様で
ある。これによって、外気中の海塩粒子もユニットＵて
除去されると共に、還気を取入れる場合にはクリーンル
ームｌ内で発生した（殆んどが人体が発住源）、または
循環空気中に残存していたアルカリ金属系の粒子なども
ユニットＵで併せて除去することができる。

〔効果〕

以上のようにして本発明によれば、半導体製造工程にお
ける高集積指向への障害問題、特にアルカリ金属系超微
細粒子による障害が、外気中の海塩粒子の除去処理によ
って取り除かれる。また海塩粒子のみならず、　　ＨＥ
ＰＡフィルタやＩＩＬＰＡフィルタによって除去しきれ
ないυ微細粉塵も静電的に除去され、クリーンルームの
超清浄化に大きく寄与する。なお、電気集塵器で吸着補
集された付着物はカセット式に簡単に取替ができると共
に付着物は水スプレー等の洗浄によって簡単に再生がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明シこ従う海塩粒子の除去を行なうための
設備を示した略断面系統図、第２菌はコロナ放電器と電
気集塵器のユニ・ノドの例を示す略透視図である。 １・・クリーンルーム、　　２・　・　）ＩＥＰＡフィ
ルタ３・・ファンフィルタ、　　４・・排気プレナム。 ５・・排気ダクト、　　　　６・・外気ダクト７・・コ
ロナ放電器、　　　８・・電気集塵器９・　針状放電極
、１０・・グリッド状対極。 １１・・集Ｗ１陽極、　　　　　　１２・・集塵陰極１
４・　１次フィルタ、１５・・空気加熱器１６・・二次
フィルタ、　　　Ｕ・・除去ユニ、ト。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）クリーンルームの空気循環系に外気を取入れるた
   めの外気取入経路において、コロナ放電器と電気集塵器
   を該経路中の空気流れの順に配置することを特徴とする
   クリーンルームの海塩粒子汚染を防止する方法。
2. （２）クリーンルームの空気循環系に外気を取入れるた
   めの外気取入経路において、空気加熱器、コロナ放電器
   および電気集塵器を該経路中の空気流れの順に配置する
   ことを特徴とするクリーンルームの海塩粒子汚染を防止
   する方法。
3. （３）空気加熱器は、相対湿度が７０％以下となるよう
   に空気を加熱する請求項１に記載のクリーンルームの海
   塩粒子汚染を防止する方法。
4. （４）クリーンルームの空気循環系に外気を取入れるた
   めの外気取入経路において、外気を空調処理する外調機
   を設置し、この外調機内にコロナ放電器と電気集塵器を
   空気流れの順に配置することを特徴とするクリーンルー
   ムの海塩粒子汚染を防止する方法。
5. （５）クリーンルームの空気循環系から還気を取入れる
   と共に外気を取入れて空調処理する空調機内に、コロナ
   放電器と電気集塵器を空気流れの順に配置することを特
   徴とするクリーンルームの海塩粒子汚染を防止する方法
   。
6. （６）電気集塵器は、陰極板と陽極板とが交互に配置さ
   れたカセットからなり、このカセットが空気経路に取外
   し可能に設置される請求項１、２、３４または５に記載
   のクリーンルームの海塩粒子汚染を防止する方法。