JPH078752A

JPH078752A - 清浄気体の調製方法および調製装置

Info

Publication number: JPH078752A
Application number: JP5145073A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 敏昭藤井; Tsukuru Suzuki; 作鈴木; Hidetomo Suzuki; 英友鈴木
Original assignee: Ebara Research Co Ltd; Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1993-06-16
Publication date: 1995-01-13

Abstract

(57)【要約】【目的】基材または基板表面の汚染を防止するため
に、基材または基板表面と接触させる清浄気体を調製す
る方法とそのための装置を提供する。【構成】被処理気体を除塵手段と吸着手段によって浄
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
工程からなり、前記吸着手段は、シリカゲル、合成ゼオ
ライト、モレキュラシーブ、アルミナのうちから選択さ
れた少なくとも１種類の吸着材と、ガラス材とフッ素化
合物のうちから選択された少なくとも１種類の吸着材と
を組み合わせたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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と装置に関し、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。本発明の汚染防止方法
および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。

【０００６】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。

【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、ＳＯ_X、ＮＯ_X、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、基材または基板表面の汚染を防止する
ために前記基材または基板表面と接触させる清浄気体を
調製する方法であって、被処理気体を除塵手段と吸着手
段によって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０.２ｐｐ
ｍ以下とする工程からなり、前記吸着手段は、シリカゲ
ル、合成ゼオライト、モレキュラシーブ、アルミナのう
ちから選択された少なくとも１種類の吸着材と、ガラス
材とフッ素化合物のうちから選択された少なくとも１種
類の吸着材とを組み合わせてなる、清浄気体の調製方法
が提供される。

【００１２】さらに本発明によれば、基材または基板表
面の汚染を防止するために前記基材または基板表面と接
触させる清浄気体を調製する装置であって、被処理気体
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
とを備え、前記吸着手段は、シリカゲル、合成ゼオライ
ト、モレキュラシーブ、アルミナのうちから選択された
少なくとも１種類と、ガラス材とフッ素化合物のうちか
ら選択された少なくとも１種類とを組み合わせた吸着材
を充填した吸着筒である、清浄気体の調製装置が提供さ
れる。

【００１３】

【実施例】発明を実施するための最良の形態以下、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。

【００１４】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、好ましくはクラス１以下とす
る。ここで、クラスとは微粒子濃度の単位であり、１ft
³中の微粒子の個数を表す。

【００１５】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
らの成分を吸着する材料を複数種類組み合わせて用い
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０.２ｐ
ｐｍ以下、好ましくは０.１ｐｐｍ以下まで除去すれば
効果的である。

【００１６】すなわち本発明の特徴は、特性の異なる２
つのグループの各々から選ばれた複数の吸着材を組み合
わせて用いることによって、被処理気体中の非メタン炭
化水素を除去することにある。接触角を増大させる非メ
タン炭化水素を構成する成分は広範囲にわたるので、吸
着特性の異なる吸着材を複数種類組み合わせて用いれ
ば、非メタン炭化水素が広範囲の成分にわたって効果的
に捕集される。

【００１７】使用される吸着材の第１のグループは、シ
リカゲル、合成ゼオライト、モレキュラシーブ、アルミ
ナである。これらの使用形態としては、柱状、ペレット
状または球状に成形するか、あるいはハニカム状の加工
物の表面に被覆するなど、周知の形態を適宜用いること
ができる。

【００１８】吸着材の第２のグループは、ガラス材とフ
ッ素化合物である。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−Ｂ₂Ｏ₃−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。
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、テフロンなどがある。

【００１９】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、吸着材が除塵手段を
兼ねることとなり、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。

【００２０】フィルタ状とした場合、通気抵抗が少な
く、かつフィルタを構成する吸着材と被処理気体の接触
時間が長い（または接触面積が大きい）ものであるのが
好ましい。例えば、吸着材のみかけ比重を０.０１〜０.
５、好ましくは０.０５〜０.３とし、厚さが０.２〜５
ｃｍ、好ましくは０.５〜２ｃｍの円筒状に成形して用
いると効果的である。

【００２１】上記第１のグループの吸着材と第２のグル
ープの吸着材の各々から選択したものを適宜に組み合わ
せて用いると、ＨＣの除去率や吸着材の寿命が、単一の
材料を用いた場合よりも顕著に改善されることを発見
し、本発明に至った。

【００２２】第１のグループの吸着材と第２のグループ
の吸着材の配置の仕方は特に限定されるものではなく、
両者を混合して、あるいはいずれか一方を上流に設置し
他方を下流に設置して用いることができる。前述のごと
く、第２のグループの吸着材が除塵性能も有する場合
は、通常第１のグループを上流に、第２のグループを下
流にするのが好ましい。

【００２３】吸着材の実用上効果的な組み合わせは適宜
選択することができる。すなわち、ガラス基板やシリコ
ンウエハ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
中から好適な組み合わせを選定することができる。一般
的に好ましい組み合わせの例は、(1) シリカゲル（上流
層）と繊維状ホウケイ酸ガラスをフッ素化合物をバイン
ダとして用いてフィルタ状に固めたもの（下流層）との
組み合わせで、下流層に除塵性能ももたせたもの、(2)
モレキュラシーブ（上流層）と繊維状ホウケイ酸ガラス
をフッ素化合物をバインダとして用いてフィルタ状に固
めたもの（下流層）との組み合わせで、下流層に除塵性
能ももたせたもの、である。

【００２４】適用分野や装置のタイプによっては、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
を行えば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。

【００２５】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。

【００２６】一般に、除湿を行えば吸着材、特に第１の
グループの吸着材のＨＣ除去性能が長期間安定して維持
される。一方、除湿量が少なくてよい場合や、被処理気
体の水分濃度が低い場合には除湿を省略することができ
る。すなわち、除湿は、吸着材の種類、装置の利用分
野、被処理気体中の水分濃度、適用装置の規模、形状、
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。もっとも、クリーンルーム内の水分
濃度は４５〜６０％（ＲＨ）であることや緊急時を考え
ると、除湿器（除湿手段）を加えることが、実用上好ま
しい。

【００２７】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。

【００２８】吸着材の使用条件は、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。

【００２９】以上は、通常の空気中の極低濃度ＨＣを除
去する場合（特にクリーンルーム内にＨＣの特別な人工
発生源がない場合）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)ＳＯ_X、ＮＯ_X、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ＳＯ_X、ＮＯ_X、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ＳＯ_X、ＮＨ₃ 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
繊維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。

【００３０】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、除塵フィルタ３、除湿器４、
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５１と５２よりなる汚染防止装
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。

【００３１】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０.８〜１.２ｐｐｍである。

【００３２】クリーンルーム１内の空気２は、水分（Ｒ
Ｈ４０〜６０％）、微粒子（クラス１００００）、およ
び極低濃度のＨＣを含む。まず微粒子が気体調製装置６
内の最前部に設置された除塵フィルタ３によって除去さ
れる。次いで除湿器（除湿装置）４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。導入空気２中の水分が高い場合、次工程のシリカ
ゲル５１は水分をも吸着して性能が低下してしまうの
で、このように除湿器４によって予め水分の除去を行う
のである。

【００３３】除湿後の空気は、次いでＨＣ吸着材すなわ
ち吸着除去装置５１および５２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５１、
５２は、通常大気中にある極低濃度のＨＣを除去するも
のであり、本例では粒状のシリカゲル５１および繊維状
ホウケイ酸ガラスを四フッ化樹脂をバインダとして用い
てフィルタ状に成形したもの５２を組み合わせて使用し
ている。これにより、空気中の非メタンＨＣが０.１ｐ
ｐｍ以下の濃度まで除去される。

【００３４】吸着材５２は、ＨＣの吸着除去性能に加え
て除塵性能も有し、前方のシリカゲル５１の周辺部から
緊急時、非定常状態時に微粒子が発生した場合でも、微
粒子が後方へ流出するのを防ぐ。

【００３５】除塵フィルタ３の位置は、ＨＣ吸着材５
１、５２よりも上流側、またはＨＣ吸着材５１、５２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。通常、クリーンルーム内の清浄度が低い場合、
微粒子によるＨＣ吸着材表面の目詰まりによる有効表面
積の低下を防ぐため、本例のように吸着材の上流に１箇
所、および吸着材５２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下流側に１箇所設置するのが好ま
しい。除塵フィルタ３は、クリーンルーム内のクラス１
００００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。Ｕ
ＬＰＡ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。

【００３６】除湿器４は、上述の理由からＨＣ吸着材よ
りも前方に設置するのが好ましい。また、微粒子によっ
て除湿器が汚染されることは好ましくないので、除湿器
４は、除塵フィルタ３よりも後方に設置するのが好まし
い。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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るが、多成分にわ
たって分布しているこれらの物質を１種類の吸着材で捕
集することはできない（捕集に限界がある）。それに対
して、特性の異なる複数の吸着材を用いることによって
効果的な捕集が可能になる。各々のグループの捕集機構
の詳細は不明であるが、第１のグループの吸着材は親水
性を有し、第２のグループの吸着材は疎水性を有するこ
とから、これらの性質に対応して広範囲の種類のＨＣが
捕集されると考えられる。

【００４１】実施例１下記の装置（Ａ）〜（Ｉ）を用い、ガラス基板表面上の
接触角その他の測定を行った。

【００４２】本発明の気体調製装置（Ａ）図１に示すように、除塵フィルタ３、除湿器４、および
吸着材５１、５２からなる装置６である。吸着材５１
（上流側）としてシリカゲル（粒状、粒径：２〜３ｍ
ｍ、充填量：３００ｍｌ、ＳＶ：１０００ｈ^-1）を、ま
た吸着材５２（下流側）として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固めたも
の（厚さ１ｃｍ、直径４ｃｍの円筒状に成形、みかけ比
重：０.１０、ＳＶ：１００００ｈ^-1）を用いた。この
装置６を用い、下記の試験条件によって、クリーンルー
ム内の空気から水分、微粒子およびＨＣを除去した。な
お、クリーンルーム内の空気の装置６への供給は、装置
６の後方で、エアーナイフ装置８の代わりに設置したガ
ラス基板暴露容器の出口に設置したオイルフリーの空気
吸引ポンプで空気を吸引することによって行った。

【００４３】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。また気体調製装置６
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。

【００４４】本発明の気体調製装置（Ｂ）上記（Ａ）の装置から除湿器４を外した本発明の気体調
製装置である。同様にして接触角の測定を行った。

【００４５】比較例としての装置比較例として下記の装置を用い、同様にして接触角の測
定を行った。（Ｃ）図１に示した装置からホウケイ酸ガラスを四フッ
化樹脂で固めた吸着材５２を外したもの（すなわち吸着
材としてシリカゲル５１のみを使用した場合）（Ｄ）上記（Ｃ）から除湿器を外したもの。（Ｅ）図１に示した装置からシリカゲル５１を外したも
の（すなわち吸着材としてホウケイ酸ガラスを四フッ化
樹脂で固めた吸着材５２のみを使用した場合）（Ｆ）上記（Ｅ）から除湿器を外したもの。（Ｇ）吸着材として四フッ化樹脂（粒状、粒径：２〜３
ｍｍ、充填量：３００ｍｌ、ＳＶ：１００００ｈ^-1）の
みを使用したもの。（Ｈ）吸着材として繊維状ホウケイ酸ガラスをフィルタ
状に固めたもの（厚さ１ｃｍ、直径４ｃｍの円筒状に成
形、ＳＶ：１００００ｈ^-1）のみを使用したもの。（Ｉ）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。

【００４６】（試験条件）処理前のクリーンルーム内での水分の濃度：４５〜６０
％処理前のクリーンルーム内での微粒子濃度：クラス１０
０００処理前のクリーンルーム内での非メタンＨＣの濃度：
０.８〜１.０ｐｐｍ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）除湿器：電子除湿器（Ｐeltier effect方式）（伸栄産
業(株)製）ＨＣ吸着材：（上述の通り）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、Ｏ_３
発生下で紫外線照射温度：室温

【００４７】（試験結果）処理済みの空気へのガラス基
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。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、本発明の装置（Ａ）の
場合、初期において検出限界（↓）を示した。

【００４８】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。

【００４９】実施例２本発明の気体調製装置として、除塵フィルタ、除湿器、
吸着材からなる図１に示す装置を用いた。ただし、吸着
材は、合成ゼオライト（粒径：２〜３ｍｍ、充填量：３
００ｍｌ）、モレキュラシーブ（粒径：２〜３ｍｍ、充
填量：３００ｍｌ）、アルミナ（粒径：４〜５ｍｍ、充
填量：３００ｍｌ）の各々と、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粒子状に固めたものと
を混合して構成した。これら３種類の装置について、実
施例１と同様の条件で接触角の測定を行った。

【００５０】また比較例として、合成ゼオライト、モレ
キュラシーブ、アルミナの各々を単独で吸着材として用
いた気体調製装置についても、同様にして接触角の測定
を行った。さらに、クリーンルーム内の本発明の装置に
よる処理前の空気にガラス基板を暴露した場合について
も同様の接触角の測定を行った。

【００５１】（試験結果）本発明の装置を使用して複数
の吸着材を組み合わせて得られた結果を、図３、図４お
よび図５で−○−で示す。比較例として合成ゼオライト
等を単独で使用して得られた結果を、各図で−●−で示
す。また、クリーンルーム内の処理前の空気にガラス基
板を暴露した場合の結果を−×−で示す。

【００５２】実施例３実施例１の装置（Ａ）で吸着材として用いたシリカゲル
（粒状）と四フッ化樹脂（粒状）および繊維状ホウケイ
酸ガラスとを同一の容器に充填、混合し、実施例１と同
じ条件で空気の処理と接触角の測定を行った。この測定
結果を、実施例１の装置（Ａ）、すなわち吸着材を２層
として分離して構成した場合に得られた結果と比較し
た。

【００５３】結果を図６に示す。混合の場合を−●−
で、分離した場合を−○−で示す。

【００５４】

【発明の効果】本発明の方法によれば、気体中のＨＣに
対する吸着特性の異なる複数の吸着材を組み合わせて用
いるので、基板等の表面上での接触角の増加に関与する
多成分にわたるＨＣを効果的に捕集し除去することがで
きる。また気体中の微粒子も除去することができる。こ
れによって得られた清浄な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。

【００５５】また被処理気体中での炭化水素以外のＮＯ
_Ｘ、ＳＯ_Ｘ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、活性炭やイオン交換繊維を用いる方法）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。

【００５６】さらに、ＨＣ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】本発明に係る気体調製装置を組み込んだクリー
ンルームを示し、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】処理済みの空気へのガラス基板の暴露時間と測
定された接触角θとの関係を示すグラフであり、第１お
よび第２のグループからなる吸着材を２層にして使用し
た本発明の装置による結果を、単独のグループからなる
吸着材を使用した比較例の結果と比較したグラフであ
る。

【図３】処理済みの空気へのガラス基板の暴露時間と測
定された接触角θとの関係を示すグラフであり、第１お
よび第２のグループからなる吸着材を混合して使用した
本発明の装置による結果を、第１のグループからなる吸
着材（合成ゼオライト）のみを使用した比較例の結果と
比較したグラフである。

【図４】処理済みの空気へのガラス基板の暴露時間と測
定された接触角θとの関係を示すグラフであり、第１お
よび第２のグループからなる吸着材を混合して使用した
本発明の装置による結果を、第１のグループからなる吸
着材（モレキュラシーブ）のみを使用した比較例の結果
と比較したグラフである。

【図５】処理済みの空気へのガラス基板の暴露時間と測
定された接触角θとの関係を示すグラフであり、第１お
よび第２のグループからなる吸着材を混合して使用した
本発明の装置による結果を、第１のグループからなる吸
着材（アルミナ）のみを使用した比較例の結果と比較し
たグラフである。

【図６】処理済みの空気へのガラス基板の暴露時間と測
定された接触角θとの関係を示すグラフであり、第１お
よび第２のグループからなる吸着材を混合して使用した
本発明の装置による結果を、第１および第２のグループ
からなる吸着材を分離した２層にして使用した本発明の
結果と比較したグラフである。

【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【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。本発明の気体調製方法
および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。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】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、除塵フィルタ３、除湿器４、
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５１と５２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。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】本発明の気体調製装置（Ｂ）上記（Ａ）の装置から除湿器４を外した本発明の気体調
製装置である。同様にして接触角、微粒子濃度、および
非メタンＨＣ濃度の測定を行った。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４８】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。同じ測定器を用いて
測定した装置（Ｂ）の出口での微粒子濃度はクラス１０
以下、非メタンＨＣ濃度は０.１ｐｐｍ以下であった。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４９】実施例２本発明の気体調製装置として、除塵フィルタ、除湿器、
吸着材からなる図１に示す装置を用いた。ただし、吸着
材は、合成ゼオライト（粒径：２〜３ｍｍ、充填量：３
００ｍｌ）、モレキュラシーブ（粒径：２〜３ｍｍ、充
填量：３００ｍｌ）、アルミナ（粒径：４〜５ｍｍ、充
填量：３００ｍｌ）の各々と、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粒子状に固めたものと
を混合して構成した。これら３種類の装置について、実
施例１と同様の条件で接触角、装置出口における微粒子
濃度、および非メタンＨＣ濃度の測定を行った。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５０】また比較例として、合成ゼオライト、モレ
キュラシーブ、アルミナの各々を単独で吸着材として用
いた気体調製装置についても、同様にして接触角の測定
を行った。さらに、クリーンルーム内の本発明の装置に
よる処理前の空気にガラス基板を暴露した場合について
も同様に接触角の測定を行った。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】（試験結果）本発明の装置を使用して複数
の吸着材を組み合わせて得られた結果を、図３、図４お
よび図５で−○−で示す。比較例として合成ゼオライト
等を単独で使用して得られた結果を、各図で−●−で示
す。また、クリーンルーム内の処理前の空気にガラス基
板を暴露した場合の結果を−×−で示す。装置出口での
微粒子濃度は本発明、比較例ともにクラス１０以下、非
メタンＨＣ濃度は本発明の装置では０.１ｐｐｍ以下、
比較例においては０.２ｐｐｍであった。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５２】実施例３実施例１の装置（Ａ）で吸着材として用いたシリカゲル
（粒状）と四フッ化樹脂（粒状）および繊維状ホウケイ
酸ガラスとを同一の容器に充填、混合し、実施例１と同
じ条件で空気の処理と接触角の測定を行った。この測定
結果を、実施例１の装置（Ａ）、すなわち吸着材を２層
として分離して構成した場合に得られた結果と比較し
た。また、実施例１と同様に装置出口で微粒子濃度と非
メタンＨＣ濃度の測定を行った。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５３】結果を図６に示す。混合の場合を−●−
で、分離した場合を−○−で示す。装置出口での微粒子
濃度はいずれもクラス１０以下、非メタンＨＣ濃度は
０.１ｐｐｍ以下であった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｄ 53/26 Ｚ 8014−4Ｄ 53/34 ＺＡＢ (72)発明者鈴木英友神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号株式会社荏原総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材または基板表面の汚染を防止するた
めに前記基材または基板表面と接触させる清浄気体を調
製する方法であって、被処理気体を除塵手段と吸着手段
によって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
以下とする工程からなり、前記吸着手段は、シリカゲ
ル、合成ゼオライト、モレキュラシーブ、アルミナのう
ちから選択された少なくとも１種類の吸着材と、ガラス
材とフッ素化合物のうちから選択された少なくとも１種
類の吸着材とを組み合わせてなる、清浄気体の調製方
法。
【請求項２】吸着手段による浄化の上流で、さらに除
湿手段によって前記気体中の水分濃度を５０％（ＲＨ）
以下とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記除湿手段によって前記気体中の水分
濃度を３０％（ＲＨ）以下とする、請求項２に記載の方
法。
【請求項４】基材または基板表面の汚染を防止するた
めに前記基材または基板表面と接触させる清浄気体を調
製する装置であって、被処理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とを備え、前記吸着手
段は、シリカゲル、合成ゼオライト、モレキュラシー
ブ、アルミナのうちから選択された少なくとも１種類
と、ガラス材とフッ素化合物のうちから選択された少な
くとも１種類とを組み合わせてなる、清浄気体の調製装
置。
【請求項５】前記吸着手段の上流に、さらに除湿手段
を備えた、請求項４に記載の装置。