JPH10181881A - 半導体産業用密閉容器とその清澄度保持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高性能半導体産業において使用される高度清澄
空間を保持する。 【解決手段】密閉容器自身に化学的汚染物質を捕捉分離
する機能を付与し、密閉後所定の時間が経過すれば、器
内に存在する有機系および無機系の化学汚染物質を、も
との濃度に関係なく所定の水準以下に低減し維持する。
容器中に気体透過膜で包まれた活性炭およびイオン交換
体を装着する。イオン交換体は、強酸性陽イオン交換体
と強塩基性陰イオン交換体または弱塩基性陰イオン交換
体、または強塩基性陰イオン交換体と弱酸性陽イオン交
換体とを組合わせて使用することが好ましい。活性炭お
よびイオン交換体は、好ましくは不織布等の繊維状に形
成して用いる。キャリアボックス、ウエハストッカーな
どに用い、ウエハーの安定性確保を可能とし、製造工程
での省力化と生産性の向上に極めて有効な手段となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程に
おいて必要な高度清澄空間を保持するための密閉容器に
関する。詳しくは、半導体製造工程において使用する密
閉容器であって、容器中に混入する汚染気体や微小なミ
ストなどのいわゆる各種化学的汚染物質を、自ら分離除
去することのできる密閉容器に関する。本発明において
半導体は、たとえばウエハーなどの半導体素材、基板な
どの中間製品、各種の半導体機能素子、集積回路などの
製品を含む意味である。密閉容器には半導体素材や中間
製品のキャリアボックス、保管室などが含まれる。ま
た、化学的汚染物質は、主に化学的に半導体品質を損な
い、かつ、ろ紙やろ布によって捕捉することの困難な物
質を意味する。通常、密閉容器内には、半導体素材、副
資材、中間製品、製品などの外気の汚染に鋭敏な物品を
収納する。以下、収納物という。密閉容器内の気体に特
別の制限はないが、通常は空気である。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体製造工程で使用する密閉容
器類は、発じんや揮発性物質を含まない素材を選択し、
防じん、気密性などを考慮した設計により製作されてい
る。これら密閉容器類は、たとえば、キャリアボックス
などの搬送用密閉容器はクリーンルーム内において開閉
し収納物を出し入れすれば、キャリアボックス内への問
題になる水準の化学的汚染物質の混入、また、収納物や
密閉容器自体から発生する化学的汚染物質により内部の
汚染などを積極的に除去する機能を有するものはなかっ
た。特別の場合にも、活性炭を入れた多数の容器を密閉
容器または保管質内に設置するなどして、汚染物質を除
去する機能を持たせていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体製品
が急速に高性能化し、製造工程において極めて微量の汚
染物質であっても製品の品質に影響するところとなり、
従来より遥かに厳しい対応が必要になった。単なる密閉
容器の利用や、また活性炭入の容器を密閉容器内に多数
設置しても、接触面積の少なさや無機汚染物質の分離除
去の課題を解決できない。汚染物質の中でも、固体微粒
子は超高性能のフィルターが開発され分離除去に目途が
立っているが、化学的汚染物質については未だに満足で
きる水準に達していない。

【０００４】一例をあげると、キャリアボックスなどの
半導体搬送用密閉容器は、必要に応じて各製造工程のク
リーンルーム内で開閉され、密閉容器中の収納物の出し
入れが行われている。一方、クリーンルーム内の化学汚
染物質の濃度は、製造工程により差にある場合が少なか
らず存在し、化学汚染物質濃度が若干高いクリーンルー
ム内でキャリアボックスを開閉する場合がある。その結
果、クリーンルーム内の化学汚染物質濃度の高い気体が
キャリアボックス中に流入し、その影響を受けやすい収
納物あるいはその後に収納する部材の品質を害する危険
性が生じる。逆に、たとえばウエハーストッカーではキ
ャリアボックス側から流入する化学汚染物質による影響
を受けやすいし、収納物から蒸散する汚染物質の影響を
受ける場合もある。このようにして、現状ではウエハー
の安定化に問題があり、密閉容器類内の汚染物質の許容
量が従来に増して極めて厳しいレベルのものになった。
本発明は、半導体の高性能化にともなって発生した、前
記の密閉容器内の化学的汚染物質に関する課題を解決す
るために完成されたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を解
決するために、密閉容器自身に化学的汚染物質を捕捉分
離する機能を付与し、原則として、密閉後所定の時間が
経過すれば、器内に存在する有機系および無機系の化学
汚染物質を、もとの濃度に関係なく所定の水準以下に低
減し維持することのできる、半導体産業用密閉容器およ
び半導体産業用密閉容器内の清澄度保持方法を提供す
る。

【０００６】具体的には、半導体製造工程において使用
される高度清澄空間を保持するための開閉式の密閉容器
であって、容器中に気体透過膜で密封した活性炭および
イオン交換体が装着されていることを特徴とする半導体
産業用密閉容器を提供する。前記の開閉式密閉容器は、
半導体製造工程で使用される高度清澄空間保持用のキャ
リアボックスとして好ましく利用することができる。ま
た、前記の開閉式密閉容器に、ＨＥＰＡフィルタまたは
ＵＬＰＡフィルタを有する容器内気体の循環清浄化経路
を設けることにより、気体透過膜で包まれた活性炭およ
びイオン交換体との接触効率を上げ、密閉容器が大きい
場合、たとえばウエハーストッカーにおいても容器内の
気体中に含まれる化学的汚染物質を迅速に、分離、除去
することができる。密閉容器内は、収納物の収納部分と
活性炭およびイオン交換体の装着部とに、少くとも気体
が流通できる隔壁によって分離しておくとよい。

【０００７】使用するイオン交換体は、強酸性陽オン交
換体と強塩基性陰イオン交換体または弱塩基性陰イオン
交換体、または強塩基性陰イオン交換体と弱酸性陽イオ
ン交換体とを組合わせて使用することが好ましい。活性
炭および／またはイオン交換体は、好ましくは繊維状ま
たは粒状に形成して用いる。

【０００８】また、本発明は、半導体製造工程において
使用される高度の清澄空間を保持するための密閉容器中
に、気体透過膜によって包まれた活性炭およびイオン交
換体を装着することにより気体中の汚染物質を吸着分離
し、容器内の清澄度を所要の水準に維持せしめることを
特徴とする、半導体製造用密閉容器内の清澄度保持方法
を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明を詳細に説明する。まず、
本発明において密閉容器内で装着される吸着材について
説明する。本発明の半導体産業用容器には、容器中に気
体透過膜で包まれた活性炭およびイオン交換体が装着さ
れている。活性炭は容器中の気体に含まれる有機汚染物
質を吸着分離する作用を、イオン交換体は無機汚染物質
を分離し除去する作用を有する。使用する活性炭の種類
に特別の制限はなく、推定される有機汚染物質の種類、
量、許容濃度、使用期間などを考慮して活性炭の種類、
使用量などを選択することができる。形状にも制限はな
く、粉状、粒状や板状に成型したもの、さらに繊維状活
性炭の糸状あるいは不織布または織布に加工したものな
どを、適宜に選択して使用する。不織布に加工したもの
が、吸着面積が大きく、固体微粒子汚染の発生が少な
く、かつ扱いやすいので好ましく使用することができ
る。

【００１０】無機物質の除去には、推定される無機汚染
物質の種類、量、許容濃度、使用期間などを考慮し、陽
イオン交換体および／または陰イオン交換体を選択し使
用する。無機汚染物質に中性塩が含まれる可能性のある
場合には、中性塩の分解能を有する陽イオン交換体と弱
塩基あるいは強塩基性陰イオン交換体を用いる。使用す
るいずれかのイオン交換体が中性塩分解能を有すれば足
りるので、強塩基性陰イオン交換体と弱酸性の陽イオン
交換体を使用することもできる。

【００１１】イオン交換体の形状に制限はなく、粉状、
粒状や繊維状に成型したものなどを適宜に選択して使用
する。なかでも繊維状が好ましく、綿状、織布、不織布
などに加工して利用される。不織布に加工したものが、
吸着面積が大きく、固体微粒子汚染の発生が少なく、か
つ扱いやすいので好ましく使用することができる。

【００１２】本発明において、前記のイオン交換体は、
陽イオン交換体または陰イオン交換体のいずれかを活性
炭と組合わせて使用することもあるが、通常は、活性
炭、陽イオン交換体および陰イオン交換体の３種類を組
み合わせて使用する。処理する気体の量が少ないので吸
着分離する化学的汚染物質の量が限られ、前記の３種類
の吸着材を適量使用すれば大きな問題になることはな
い。一般的には、活性炭を２０〜４０重量％、イオン交
換体を８０〜６０重量％にするとよい。イオン交換体の
比率は、通常、陰、陽イオンの総交換容量を１：１に設
定する。なお、本発明は、活性炭およびイオン交換体以
外の吸着材を併用することを妨げるものではない。

【００１３】密閉容器内において、吸着剤からの発じん
による微粒子汚染を防止し、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰ
Ａフィルタによりろ過した気体の清澄度以上の清澄水準
を保持するために、吸着材を気体透過性膜によって包
む。具体的には、たとえば、熱融着による密閉包装が容
易な空気透過性の極めて大きなろ紙またはろ布を支持体
とし、その表面に好ましくはフッ素系樹脂、たとえばポ
リテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）をコーティン
グ、またはラミネート加工したシート、あるいはＰＴＦ
Ｅフィルムを用いて作成した袋に前記の吸着材を入れて
密封する。各吸着材は別々に包んでもよく、また、図２
に示したように包むこともできる。好ましくは、前記の
３種類の吸着材を混合して包み密閉容器内に装着する。

【００１４】気体透過性膜によって包まれた吸着材は、
密閉容器内の適当な場所、容器内の天井、側壁、棚の
裏、隔壁などに取付けて使用する。例えば、キャリアボ
ックスでは、搬送中に吸着材が収納物に接触して収納物
の品質に影響する事故などが発生しないように、壁面、
底面あるいは蓋面および天井面を二重構造に構成して、
吸着材を充填する。両室を仕切る隔壁面は、多孔板やス
リット板を差し込むことで構成し、収納物と吸着材とを
分離している。本発明にかかるキャリアボックスの実施
形態例を図１に示した。キャリアボックスは本体１と蓋
２とからなり、スリット板４とＰＴＦＥフィルム５とを
重ねて収納スペース７の側壁、底および天井の内壁を構
成し、外側ケーシング６との間を二重構造にして吸着材
を充填したものである。

【００１５】さて、大型の密閉容器、例えば多量のウエ
ハーを収納、保管するウエハストッカーは、キャリアボ
ックス以上の清澄水準が要求されることが多い。しか
も、内部の空隙率が大きいために、内部の気体と吸着材
との接触を促進する必要がある。本発明においては、接
触効率を向上するために、好ましくはＨＥＰＡフィルタ
またはＵＬＰＡフィルターを介して、内部気体を強制的
に循環することにより、密閉容器内の清澄度をキャリア
ボックス以上の清澄度に向上することができる。多くの
場合、クリーンルームに比較して循環気体量は少なく、
５０回／ｈｒ程度で足りる。前記フィルタと上流側にケ
ミカルフィルタとを併用することもできる。

【００１６】図３に本発明にかかるウエハーストッカの
構造の一例を概念図として示した。３１は繊維活性炭と
イオン交換繊維とからなる吸着材であり、３２は内部気
体循環用のフィルタファンユニット、３３は吸着材を充
填したウエハーカセットの格納棚であり、３４は吸着材
を充填した側壁である。

【００１７】

【実施例】本発明を実施例をあげて具体的に説明する。 実施例１ 従来型のキャリアボックスを改造して吸着材を封入した
袋を装着して本発明の密閉容器に改造し、この容器を用
いて本発明の効果を確認した。改造キャリアボックスお
よび吸着材の諸元はつぎの通りであった。

【００１８】 （１）容器 内寸 長さ４０ｃｍ、奥行２５ｃｍ、高さ２０ｃｍ 容積 ２０リットル 吸着材封入袋取付位置 各側面（計４） 窒素置換用の４ｍｍ径の孔 ２か所 （２）吸着材 ａ．活性炭繊維 形状：不織布 目付量 １００ｇ／ｍ² ｂ．強酸性陽イオン交換繊維 形状：不織布 目付量 ２５０ｇ／ｍ² 総交換容量 ２ｍｅｑ／ｇ ｃ．強塩基性陰イオン交換繊維 形状：不織布 目付量 １２５ｇ／ｍ² 総交換容量 ４ｍｅｑ／ｇ 寸法 ４０ｃｍ×１５ｃｍ 各２枚 ２５ｃｍ×１５ｃｍ 各２枚 （３）吸着材封入袋 材質 ＰＴＦＥ 厚さ ０．５ｍｍ 前記の吸着材ａ，ｂおよびｃをそれぞれ４０ｃｍ×１５
ｃｍに切断して２枚、２５ｃｍ×１５ｃｍに切断して２
枚を準備し、同じ寸法の吸着材を各１枚づつ３枚を積層
して封入袋に挿入し密封して内側の各側壁に圧着テープ
で張り付け改造キャリアボックスにした。

【００１９】改造キャリアボックスを一般的なクリーン
ルーム内に搬入して開閉し、内部をクリーンルーム内の
空気に置換した後、再び密閉した。所定時間を経過した
後、前記の窒素置換用の孔を利用して、内部の空気を高
純度窒素で押し出し空気中の含有物を測定した。有機物
はテナックス系の捕集剤に吸着凝集し、ガスクロマトグ
ラフ質量分析法を用いて、無機イオンはインピンジャ法
により超純水に吸収させ、陰イオンはイオンクロマトグ
ラフ法、また金属イオンはＩＣＰ質量分析法により分析
した。同様の操作を３回繰返し、各回ごとの測定結果を
表１に示した。さらにＧＣ−ＭＳを用いて有機物の含有
量を測定したので結果を表３に示す。

【００２０】実施例２ 実施例１と同様にして、ただし、強塩基性陰イオン交換
繊維不織布に換えて、同じ目付量の第３級アミノ基を交
換基とする総交換容量が４．２ｍｅｑ／ｇの弱塩基性陰
イオン交換繊維不織布を陰イオンの吸着材として用い
た。測定結果を表２に示した。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】

【発明の効果】本発明を利用することにより、密閉容器
を、例えばクリーンルーム内で開閉し、容器内の化学的
汚染物質の濃度が一旦上昇しても、時間と共に所要の極
めて低い濃度以下に低下することができ、ウエハーに対
して化学汚染物質の付着を避けることができる。その結
果、収納物の品質が安定し、また保管時間を長くするこ
とが可能になって、半導体の生産性向上と省力化に役立
てることができる。本発明は高度清澄空間を必要とする
半導体産業の各種の工程に利用することができる。本発
明をウエハーの搬送用密閉トンネルに利用した例を概念
図として図４に示した。４１は繊維活性炭とイオン交換
繊維とらなる吸着材を充填したボックスであり、４２は
搬送用密閉トンネル、４３はウエハーストッカーであ
り、４４はウエハーのユーザ装置である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかるキャリアボックスの一部切欠
き正面図

【図２】 ＰＴＦＥフィルムで密閉した吸着材の一例

【図３】 本発明にかかるウエハーストッカの構造の概
念図。

【図４】 本発明を搬送用密閉トンネルに利用した例の
概念図。

【符号の説明】

１：キャリアボックス本体 ２：蓋 ３：吸着材
４：スリット板 ５：ＰＴＦＥフィルム ６：外側ケーシング ７：
収納スペース ３１：繊維活性炭とイオン交換繊維とからなる吸着材 ３２：内部気体循環用のフィルタファンユニット ３３：吸着材を充填したウエハーカセットの格納棚 ３４：吸着材を充填した側壁 ４１：繊維活性炭とイオン交換繊維とらなる吸着材を充
填したボックス ４２：搬送用密閉トンネル ４３：ウエハーストッカ
ー ４４：ウエハーのユーザ装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 47/12 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｔ Ｂ０１Ｄ 53/34 Ｂ Ｈ０１Ｌ 21/68 (72)発明者 池田 和隆 熊本県熊本市八幡１丁目１番１号 九州日 本電気株式会社内 (72)発明者 藤原 護朗 兵庫県尼崎市金楽寺２丁目２番33号 株式 会社タクマ内 (72)発明者 服部 進司 兵庫県尼崎市金楽寺２丁目２番33号 株式 会社タクマ内 (72)発明者 大西 謙之 兵庫県尼崎市金楽寺２丁目２番33号 株式 会社タクマ内 (72)発明者 入江 直樹 兵庫県尼崎市金楽寺２丁目２番33号 株式 会社タクマ内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体製造工程において使用される高度清
   澄空間を保持するための開閉式の密閉容器であって、容
   器中に気体透過膜に密封した活性炭およびイオン交換体
   が装着されていることを特徴とする半導体産業用密閉容
   器。
2. 【請求項２】前記の密閉容器が、半導体製造工程で使用
   される高度清澄空間保持用のキャリアボックスであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体製造用密閉容器。
3. 【請求項３】前記の密閉容器に、ＨＥＰＡフィルタまた
   はＵＬＰＡフィルタおよび送風機を有する大型容器内気
   体の循環清浄化経路が設けられていることを特徴とする
   請求項１または２記載の半導体産業用密閉容器。
4. 【請求項４】前記の密閉容器内が、保持物の収納部と活
   性炭およびイオン交換体の収納部とに、少くとも気体が
   流通できる隔壁によって分離されていることを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体産業用密
   閉容器。
5. 【請求項５】イオン交換体が強酸性イオン交換体と強塩
   基性イオン交換体または弱塩基性イオン交換体、または
   強塩基性イオン交換体と弱酸性イオン交換体とからなる
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の
   半導体産業用密閉容器。
6. 【請求項６】活性炭および／またはイオン交換体が、繊
   維状または粒状に形成されていることを特徴とする請求
   項１ないし５のいずれかに記載の半導体産業用密閉容
   器。
7. 【請求項７】半導体製造工程において使用される高度の
   清澄空間を保持するための密閉容器中に、気体透過膜に
   よって包まれた活性炭およびイオン交換体を装着するこ
   とにより気体中の汚染物質を吸着分離し、容器内の清澄
   度を所要の水準に維持せしめることを特徴とする、半導
   体産業用密閉容器内の清澄度保持方法。