JPH10277364A

JPH10277364A - 気体清浄化方法および気体清浄化装置

Info

Publication number: JPH10277364A
Application number: JP9088263A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Muraoka; 久志村岡; Ayako Shimazaki; 綾子嶋崎; Hironori Shiotani; 廣範塩谷; Hideyasu Matsuo; 秀逸松尾
Original assignee: NISSO BUNSEKI CENTER KK; PURE RETSUKUSU KK; Toshiba Corp; Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: NISSO BUNSEKI CENTER KK; PURE RETSUKUSU KK; Coorstek KK; Toshiba Corp
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 1998-10-20
Anticipated expiration: 2017-04-07
Also published as: JP3711376B2

Abstract

(57)【要約】【課題】気体中の有害物質等を長期間に亘って良好に
除去することが可能な気体清浄化方法を提供する。【解決手段】少なくとも表面がシリカ（ＳｉＯ₂ ）か
らなる繊維状物を圧縮して形成したエレメント、または
前記繊維状物を布状または紙状に加工したエレメントで
構成されるフィルタにより気体中の有害な化学的微量成
分および有害なミスト状汚染物を除去することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体中に存在する
有害微量不純物を除去する気体清浄化方法及びその気体
清浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体用クリーンルーム中の清浄空気や
半導体プロセス装置に使用する高純度ガスに関しては、
従来は微粒子濃度の低減が特に重要視され、微粒子除去
用高性能フィルターとしてはＨＥＰＡフィルタ、または
ＵＬＰＡフィルタ、高純度ガスライン用の中空糸セラミ
ックフィルタ等が知られている。

【０００３】しかしながら、半導体プロセスの高純度化
と共に、クリーンルーム中の清浄空気や半導体プロセス
装置用高純度ガス中にｐｐｂオーダの有機物があると、
デバイスの特性不良の原因になる。また、塩酸ガスや硫
酸ミスト等がｐｐｂオーダでクリーンルーム雰囲気に存
在すると、シリコンウェハの金属汚染や微粒子汚染の原
因になる。このような気体中に存在する有害物質は高性
能微粒子除去用フィルタでは十分に除去することが困難
である。このため、前記高性能微粒子除去用フィルタの
前段に活性炭フィルタやアルカリを添着した活性炭フィ
ルタまたは陰イオン交換フィルタ等の、いわゆるケミン
ルフィルタが使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記ケミカルフィルタ
は、有害不純物のフィルタエレメントに対する化学吸着
や化学反応現象を利用するものであるため、作用がある
時点で飽和すると共に、吸着作用は飽和の前に急速に低
下する。したがって、高性能微粒子除去用フィルタに比
べて寿命が短く、経済性の点で問題があった。

【０００５】フィルタ除去性能が劣化しても、容易に再
生できれば経済性に関する欠点を補うことができる。し
かしながら、活性炭エレメントは完全な再生が難しい。
一方、イオン交換型のフィルタは理論的には再生できる
が、再生のために相当量の薬品を必要とする。例えば、
イオン交換型フィルタの場合には、苛性ソーダ液の処理
を必要とし、さらに再生後にこの薬品を除去するために
大量の超純水を必要とし、処理コストが高騰化する。ま
た、フィルタを構成するエレメント以外の支持部材は一
般に耐薬品性を満たさず、実際問題として再生が実施さ
れない原因になっている。

【０００６】本発明は、気体中の有害物質等を長期間に
亘って良好に除去することが可能な気体清浄化方法を提
供しようとするものである。本発明は、気体中のアルカ
リ性雰囲気による吸着能力の欠如を前段の陽イオン除去
フィルタで補償して後段のフィルタによる有害物質等の
除去性能を向上させ、かつ後段のフィルタの再生を可能
にした気体清浄化装置を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決する手段】本発明に係わる気体清浄化方法
は、少なくとも表面がシリカ（ＳｉＯ₂ ）からなる繊維
状物を圧縮して形成したエレメント、または前記繊維状
物を布状または紙状に加工したエレメントで構成される
フィルタにより気体中の有害な化学的微量成分および有
害なミスト状汚染物を除去することを特徴とするもので
ある。

【０００８】本発明に係わる気体清浄化装置は、少なく
とも表面がシリカ（ＳｉＯ₂ ）からなる繊維状物を圧縮
して形成したエレメント、または前記繊維状物を布状ま
たは紙状に加工したエレメントで構成されるフィルタ
と、陽イオン除去フィルタとを具備したことを特徴とす
るものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の気体清浄化方法を
詳細に説明する。この方法は、少なくとも表面がシリカ
（ＳｉＯ₂ ）からなる繊維状物を圧縮して形成したエレ
メント、または前記繊維状物を布状または紙状に加工し
たエレメントで構成されるフィルタを用い、このフィル
タに気体を通過させることにより前記気体中の有害な化
学的微量成分および有害なミスト状汚染物を除去する。

【００１０】少なくとも表面がシリカ（ＳｉＯ₂ ）から
なる前記繊維状物としては、例えば加熱溶融した石英イ
ンゴットを素材として酸水素炎中で吹き飛ばすことによ
って作製されたウール状物が代表的である。

【００１１】前記ウール状物の各繊維は、太さ（直径）
が０．１〜１２μｍ、さらに好ましくは０．１〜３μｍ
であることが望ましい。前記ウール状物の各繊維は、純
度がＡｌ１０ｐｐｍ以下、他の金属元素が１ｐｐｍ以下
であることが好ましいが、高純度あることに拘るもので
はない。

【００１２】少なくとも表面がシリカ（ＳｉＯ₂ ）から
なる前記繊維状物の他の例としては、表層にシリカ（Ｓ
ｉＯ₂ ）が焼結させた耐熱性繊維からなるものが挙げら
れる。前記耐熱性繊維としては、例えばアルミナ繊維、
カーボン繊維などが挙げられる。前記繊維状物は、予め
耐熱性繊維をシート状に加工した後、シリカ（ＳｉＯ
₂ ）を表面に付着して焼結することが好ましい。このよ
うな繊維状物は、単一の成分からなる場合に限らず、数
種の繊維を混紡してもよい。焼結されたシリカは、必ず
しも高純度である必要がなく、目的に応じて副成分を加
えることが望ましい場合もある。

【００１３】クリーンルーム、クリーンブース、クリー
ンベンチ、クリーンボックス等の雰囲気を清浄化するに
は、少なくとも表面がシリカ（ＳｉＯ₂ ）からなる繊維
を布状に織るか、または紙状に漉いて比重約０．１位の
エレメントとし、これを平板状のまま、または波型にし
てフィルタを構成する。このエレメントは、他のケミカ
ルフィルタに比べて遥かに高流速で使用することが可能
である。

【００１４】半導体プロセス装置用高純度ガス配管にお
いて、装置直前に使用するフィルタとしては石英ガラス
で作られた円筒状ガラスフィルタの瀘過板上に圧縮した
ウール状石英を配置し、必要に応じてその後段に孔寸法
が０．１μｍ程度の微粒子除去用セラミックフィルタを
配置することが好ましい。このような形態の清浄化装置
も高流速で使用することが可能である。

【００１５】前記フィルタは、半導体素子を構成するた
めのシリコンウェハまたはシリコン酸化膜に接する気体
を清浄化するのに最も適する。半導体製造工場のクリー
ンルーム環境に放置されたウェハ表面の有機物を分析す
ると、シリコン面でもシリコン酸化膜面でも汚染有機物
の大部分がジオクチルフタレート（ＤＯＰ）で、次に環
状シロキ酸やレジスト塗布前処理剤ＨＭＤＳ（ヘキサメ
チルジシラザン）の分解物トリメチルシラノ一ル等があ
り、比較的僅かな種類に限られる。

【００１６】一方、クリーンルーム中の雰囲気に多い有
機物はトルエン、キシレン、鎖状炭化水素、アミン類等
であって、これらはシリコン表面やシリコン酸化膜表面
には殆ど吸着しない。したがって、クリーンルーム雰囲
気中の有機物を活性炭フィルタで除去すると、シリコン
表面やシリコン酸化膜表面に吸着しない有機物までも吸
着して、寿命を縮める。

【００１７】本発明のフィルタエレメントの繊維状物は
少なくとも表面がシリカ（ＳｉＯ₂）であるため、シリ
コン表面やシリコン酸化膜表面に吸着し易いＤＯＰ等の
有機物を全て選択的に吸着除去し、吸着し難い前述した
有機物は通過させる。その結果、効率的な吸着がなされ
る。

【００１８】また、本発明のフィルタエレメントは通過
する気体の風速を大きくしても対象有機物に対する吸着
性能が低下しない。通常、ケミカルフィルタは関口形状
がＨＥＰＡフィルターに合わせて６０ｃｍ×６０ｃｍ程
度の寸法を有し、クリーンルームに要求される風速が
０．５ｍ／秒程度であるため、１０ｍ³ ／分程度の風速
が必要である。ケミカルフィルタのエレメント自体は気
流が速くなると、除去性能が低下するため、エレメント
をプリーツ型とし瀘過面積を大きくしている。この瀘過
面積としては、通常５〜１０ｍ² を必要としている。し
たがって、瀘過面積当たりの処理気体量は０．１〜０．
２ｌ／ｃｍ² である。

【００１９】フィルタ１ｃｍ² 当たり０．３ｌ／分の流
速で活性炭フィルタに空気を流すと、市販品ではＤＯＰ
の除去率は８０％程度に低下する。これに対し、本発明
のウール状石英のエレメントでは１ｃｍ² 当たり０．７
ｌ／分の流速にしてもＤＯＰに対しほぼ１００％の捕集
率が得られる。したがって、本発明に用いるフィルタは
瀘布面積を活性炭エレメントの１／５に縮小することが
できるため、フィルタの使用形態として必ずしもプリー
ツ構造とする必要がない。また、構造が簡単になるた
め、エレメントをフィルタ筐体（収納部材）に固定する
に際し、有機系シール剤等の使用を避けることも可能と
なる。

【００２０】また、気体清浄を長時間行った後のフィル
タは有機溶剤、例えばアセトンでリンスすることにより
吸着した有機物は容易に除去できる。この際、予めフィ
ルタの支持部材をアルミニウム等の耐溶剤性のあるもの
で形成すれば、エレメントを筐体から分離せずに容易に
再生することができる。

【００２１】シリコンウェハの表面では、硫酸あるいは
塩酸の吸着が多い。硫酸や塩酸を含む洗浄剤でシリコン
ウェハを洗浄した時は硫黄（Ｓ）や塩素（Ｃｌ）の吸着
が１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ² に達することがある。した
がって、本発明に使用する表面がシリカ（Ｓｉ０₂ ）か
らなる繊維の表面は同程度の吸着がなされることが考え
られる。前述した比重０．１、厚さ４ｍｍのフィルタエ
レメントとして平均直径３μｍのウール状石英を用いた
場合、このエレメント布１ｃｍ² 当たりのウ一ルの全表
面積は８００ｃｍ² と計算される。したがって、前記フ
ィルタエレメントはシリコン表面と同程度の吸着能力が
あるとすると、８×１０¹⁷分子／ｃｍ²、即ち１．３μ
モル吸着できることになる。実際には、後述する実施例
で示すように例えば硫酸ミストに対し、ウール状石英を
用いたフィルタは１ｃｍ² 当たり１６μモル捕集しても
除去率が低下しない。塩酸ガスに対しても同様の傾向に
ある。

【００２２】以上説明したように本発明に用いる少なく
とも表面がシリカ（ＳｉＯ₂ ）からなる繊維状物を圧縮
して形成したエレメント、または前記繊維状物を布状ま
たは紙状に加工したエレメントで構成されるフィルタ
は、シリコン表面並びにシリコン酸化膜表面を汚染する
分子に対して有効な除去効果を有するのみならず、その
吸着による除去能力はシリコン表面吸着量から計算され
る量より桁違いに大きいという特徴を有する。この値は
陰イオン交換フィルタやアルカリ添着活性炭フィルタ等
の瀘布エレメントに匹敵するレベルである。

【００２３】また、吸着した硫酸に関しては加熱した超
純水でリンスして乾燥するだけで再生が可能であり、フ
ィルタを分解することなく再生できる便利さがある。た
だし、本発明に用いるフィルタはアミンやアンモニア等
の陽イオン型の不純物に対しては効果が少ない。この種
の汚染物は、シリコン表面に酸を吸着していない場合に
は吸着しいくいが、シリコンウェハやその上の各種膜を
選択エッチングするためのマスクとして用いる化学増幅
型レジストの現像には有害である。したがって、陽イオ
ン交換フィルタまたは添着型の陽イオン除去フィルタを
少なくとも表面がシリカ（ＳｉＯ₂ ）からなる繊維状物
を圧縮して形成したエレメント、または前記繊維状物を
布状または紙状に加工したエレメントで構成されるフィ
ルタの前段（上流）に配置して気体清浄化装置を構成
し、この後段に精密微粒子除去フィルタを配置すること
によって、半導体デバイス製造プロセスに有害な有機
物、陰イオン、陽イオンの全てを除去した超清浄環境を
実現することができる。このような目的を達成するため
には従来のケミカルフィルタとしては陽イオン除去フィ
ルタ、陰イオン除去フィルタ、活性炭フィルタの３段構
造が必要であるが、本発明によれば２段構造で済み、ス
ペースファクタと圧力損失を改善することができる。

【００２４】また、半導体製造工程において、シリコン
表面がＨＦ処理を受けても短時間で自然酸化膜が成長さ
れるので、シリコンウェハ表面と熱酸化やＣＶＤで形成
されたシリコン酸化膜表面とは、セラミック系のＳｉＯ
₂ の表面と吸着現象に関して同質と考えられる。シリコ
ン表面と酸化膜表面は、雰囲気からの吸着に関し類似し
た選択性を有しているため、雰囲気中のこれらの表面に
活性な有害不純物のみに対し、同様の選択性を有する少
なくとも表面がＳｉＯ₂ からなる本発明に用いる繊維状
物は効果的な除去を行うことができる。単位面積当たり
吸着量に関しては、ウェハ酸化膜表面より本発明に用い
る繊維表面の方がはるかに大きい点と、酸性不純物に対
する選択的効果については、明確な説明ができない。い
ずれにしても、本発明は有意義な吸着選択性と吸着面積
からの予測よりはるかに大きい吸着能力に支えられてい
る。

【００２５】アルカリ性雰囲気に対する吸着能力欠如は
陽イオン交換除去フィルタを前段に配置して捕捉する組
み合わせにより、塩のミストが多い場合でもこのエレメ
ントで酸性化し、酸性不純物に効果のある本発明に用い
るエレメントとで相乗的除去効果が得られる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。＜ウール状石英およびＳｉＯ₂ 膜形成繊維の作製＞ウー
ル状の石英は、加熱溶融した円柱状石英インゴットを細
棒にした後、０．２ｍｍほどの細線にまで加熱して引伸
ばす。この線を酸水素炎中に連続的に導入して、高速の
燃焼ガスにより吹き飛ばしてウール状とし、このウール
状物を金網で回収する。この場合、ウール状繊維の線径
は酸水素炎の速さと母材の細線の直径に依存し、０．１
μｍから１２μｍのものが得られる。この実施例では、
平均３μｍのものを作製した。これらはそのまま圧縮
し、また厚さ約４ｍｍの布として使用した。

【００２７】また、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）
に塩酸を添加して加水分解し、これをエタノ一ルで均一
ゾルとした後ｐＨを低下させてシリカゲルに変え、この
中に耐熱性繊維であるアルミナ繊維を浸漬した。つづい
て、加温乾燥した後１２００〜１４００℃で繊維面にＳ
ｉＯ₂ 膜を焼結することによりＳｉＯ₂ 膜形成繊維は、
にＳｉＯ₂ 膜を焼結させることにより作製した。ＳｉＯ
₂ 膜の厚さは自由に制御することができるが、この実施
例では約０．２μｍとした。次いで、前記ＳｉＯ₂ 膜形
成繊維を用いて厚さ約２ｍｍのシートとした。

【００２８】（実施例１）前記ウール状石英からなる厚
さ４ｍｍの瀘布から直径３ｃｍの円板を各３枚ずつ切り
出して以下に説明する吸着捕集性能のテスト試料とし
た。

【００２９】また、比較例１として厚さ約５ｍｍの市販
活性炭瀘布とから直径３ｃｍの円板を各３枚ずつ切り出
して以下に説明する吸着捕集性能のテスト試料とした。
まず、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）に対する捕集性
能を調べるために、¹⁴Ｃ標識ＤＯＰを合成し、図１、図
２に示す試験装置を用いてＲＩトレーサ法により吸着捕
集性能を測定した。

【００３０】図１中の１は、上部に混合器２を有する¹⁴
Ｃ標識ＤＯＰ発生器である。前記発生器１は、内部に配
置されたガラスビーズ充填層と、この充填層に含浸され
た¹⁴Ｃ−ＤＯＰ液を気化する機構とを備えている。一端
が図示しない高圧空気ボンベに連結された空気供給管３
は、他端が前記混合器２に連結されている。互いに隣接
して配列された第１、第２の吸収容器４₁ 、４₂ は、前
記発生器１に隣接して配置されている。ＤＯＰ吸収液５
₁ 、５₂ は、前記各吸収容器４₁ 、４₂ 内にそれぞれ収
容されている。ゴム栓６₁ 、６₂ は、前記各吸収容器４
₁ 、４₂ の開口部付近に嵌着されている。長尺細管７
₁ 、７₂ は、前記各ゴム栓６₁ 、６₂ に下端が前記ＤＯ
Ｐ吸収液５₁ 、５₂ 内まで達するようにそれぞれ挿着さ
れている。短尺細管８₁ 、８₂ は、前記各ゴム栓６₁ 、
６₂ に下端が前記吸収液５₁ 、５₂の上方位置するよう
にそれぞれ挿着されている。前記第１吸収容器４₁ の短
尺細管８₁ と前記第２吸収容器４₂ の長尺細管７₂ と
は、配管９により連結されている。前記第２吸収容器４
₂ 内のガスは、その短尺細管８₂ に連結された配管１０
を通して外部に放出される、前記混合器２と前記第１吸
収容器４₁ の長尺細管７₁ とを連結する配管１１には、
試料ホルダ１２が介装されている。この試料ホルダ１２
は、ガス導入穴１３と連通し、内周面にネジ切り加工が
施された円柱状の収納穴１４を有する円錐台形状の試料
保持容器１５と、この保持容器１５にＯリング１６を介
して気密に固定されたガス導出穴１７を有する円錐台形
状の蓋体１８とを備えている。前述したフィルタである
３枚の円板状試料１９₁ 〜１９₃ は、前記試料保持容器
１５の収納穴１４内に収納され、かつ前記収納穴１４に
螺着された円筒状係止部材２０により前記収納穴１４内
に固定されている。

【００３１】次に、前述した図１、図２に示す試験装置
による実施例１、比較例１のフィルタ性能の試験を説明
する。まず、ＤＯＰ発生器１を作動して気化した¹⁴Ｃ−
ＤＯＰを混合器２に導入すると共に、図示しない高圧空
気ボンベから空気を空気供給管３を通して前記混合器２
に供給して前記¹⁴Ｃ−ＤＯＰガスと所定の割合で混合し
た。このガスを配管１１を通して試料ホルダ１２内に導
入し、その中の３枚の円板状試料１９₁ 〜１９₃ を通過
させた後、第１、第２の吸収容器４₂ のＤＯＰ吸収液５
₁ 、５₂ を通過させ、配管１０から外部に放出した。

【００３２】前記試料ホルダ１２から第１吸収容器４₁
までの配管１１は実際には可能な限り短くしてあるの
で、前記試料ホルダ１２内の１枚目の試料１９₁ 表面に
到達した¹⁴Ｃ−ＤＯＰガスは３枚の試料１９₁ 〜１９₃
に捕捉されたものと、２つの吸収液５₁ 、５₂ に捕捉さ
れたものの総和としてよい。ＲＩトレーサ法であるか
ら、それぞれの捕捉¹⁴Ｃ−ＤＯＰの放射能量を全部の放
射能量の和で除して％で表示し、各試料並びに各吸収液
のＤＯＰ捕集率とした。各試料の放射能量は、試料をイ
メージングプレート（ＩＰ）で露光してその読取装置に
より求めた。また、各吸収液の放射能量は吸収液を液体
シンチレーターで測定して求めたものである。

【００３３】空気の流速を試料の空気通過領域面積１ｃ
ｍ² 当たりＯ．３ｌ／分とし、混合した¹⁴Ｃ−ＤＯＰの
濃度を０．１ｐｐｂとした時、各試料及び吸着液の¹⁴Ｃ
−ＤＯＰの捕集率を下記表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】前記表１から明らかなように実施例１のフ
ィルタエレメントは空気中の有機物を速い流速で除去す
るのに適することがわかる。また、¹⁴Ｃ−ＤＯＰを十分
に捕捉したエレメント試料を円筒型ガラスフィルタの瀘
過板面上に置き、アセトンで１０回リンスした。その結
果、試料はまったく放射能を示さなくなった。アセトン
は蒸留による再生精製が容易であるから、本発明のエレ
メントは有機物汚染しても再生使用が容易である。

【００３６】（実施例２）ＡＰＩＭＳで有機物汚染が起
こっていることを確認した高純度のアルゴンを配管を通
してステンレス製小箱の中に放出させ、この箱の中にシ
リコンウェハを放置し、Ａｒを１ｌ／分の流速で２４時
間流した。前記シリコンウェハとしては、ＳＣ−１（Ｎ
Ｈ₄ ＯＨ：Ｈ₂ Ｏ₂ ：Ｈ₂ Ｏ＝１容：１容：５容）洗浄
により水滴接触角が約２．５゜に親水性化したものを用
いた。その後、前記ウェハの水滴接触角を測定した。そ
の結果、１３゜になり、ウェハ面が著しく有機汚染した
ことがわかった。

【００３７】石英ガラス製の円筒状ガラスフィルタの瀘
過板上に、前述し方法で作製したウール状石英を見掛け
比重が０．１、厚さ約３ｃｍになるように圧縮して詰め
込んだ。このフィルタの円筒状口を気体導入管を有する
蓋で密栓し、前記フィルタの末端には０．０１μｍの孔
サイズのセラミックフィルタを接続した。前記導入管に
アルゴン配管に接続した。アルゴンを前記微粒子除去フ
ィルタを通して前記小箱の中に放出させ、同様の親水性
ウェハを同条件で放置した。その結果、前記ウェハの水
滴接触角は全く変化しなかった。

【００３８】（実施例３）市販されている陰イオン交換
フィルタは瀘布面積が１０ｍ² で総イオン交換容量は硫
酸では１．６モル程度である。このフィルタは、１６μ
モル／ｃｍ² に相当する。本発明のフィルターは硫酸ミ
ストの除去に効果があるので、この寿命を³⁵Ｓで標識し
た硫酸ミストを用いてトレーサ法により調べた。

【００３９】実施例１で用いたウール状石英瀘布試料３
枚を同様に図２に示す試料ホルダにセットし、図１の発
生器からこのＲＩ標識硫酸ミストを発生させ、同様の実
験を行った。硫酸ミストを含む空気の流速は同じく瀘布
ｃｍ² 当たり０．３ｌ／分としたが、³⁵Ｓ標識硫酸の濃
度は約３．５ｐｐｍとし、６時間、即ち１６μモル／ｃ
ｍ² の条件で流した後、３個の試料の捕捉した硫酸量の
比をＩＰによる測定から求め、放射線量により計算し
た。その結果、１枚目の試料で９８％、２枚目の試料で
２％が捕捉され、３枚目の試料には全く硫酸は到達して
いないことがわかった。

【００４０】本発明のエレメントに吸着した硫酸は水で
除去できることから、再度、前記３枚の試料を同じ順序
で試料ホルダにセットし、３枚目の側から空気と逆向き
に８０℃に加熱した超純水を１０分流した後、温風を流
して乾燥させ、前述したのと同様に硫酸ミストを含む空
気を１６μモル／ｃｍ² の条件で流して実験を行った。
その結果、１枚目の試料で９５％、２枚目の試料で５％
捕捉され、３枚目の試料には全く到達しなかった。

【００４１】さらに、同じ再生処理を繰り返し、３回目
の１６μモル／ｃｍ² の条件で流す実験を行った。その
結果、１枚目の試料で９７％、２枚目の試料で３％捕捉
され、３枚目の試料には全く到達しなかった。

【００４２】以上から本発明のフィルタエレメントは気
体中の陰イオンに対し十分な除去効果があると共に、試
料ホルダに取付けた試料（フィルタ）に単に超純水処理
を行うだけで有効な再生ができることがわかる。

【００４３】（実施例４）前述したＳｉＯ₂ 膜焼結アル
ミナ繊維シートから直径３ｃｍの試験用試料を３枚切り
出し、前述した図１、図２に示す試験装置を用いて実施
例１と同様の試験を行った。ただし、ＲＩ標識化合物の
発生は³⁶Ｃｌで標識化した塩酸とした。濃度は１０ｐｐ
ｂとし、空気の流速は１ｃｍ² 当たり０．７ｌ／分と高
速にし、１０時間後、同様なＩＰによる放射線測定で捕
捉率を求めた。１枚目の試料では９７％、２枚目の試料
では３％、３枚目の試料では０％で、ＨＣｌガスに対し
ても本発明のフィルタエレメントは有効で、しかも高流
速の気体に対し、十分な捕捉率で不純物除去ができるこ
とがわかった。

【００４４】（実施例５）本発明のフィルターエレメン
トは、雰囲気中のアンモニアやアミンのような陽イオン
に対しては吸着能力が弱い。特に、気体が高流速の場合
には著しく劣る。なお、実施例の³⁶Ｃｌで標識した塩酸
の代わりに14Ｃで標識したモノメチルアミンを用い、そ
の濃度を０．１ｐｐｂと低くした以外、全く同条件の評
価を行った。その結果、１枚目の試料で５６％、２枚目
の試料で３５％、３枚目の試料で９％であった。このよ
うな不純物はシリコン表面に比較的吸着し難いのと同様
である。ただし、半導体製造プロセスとしては陽イオン
を嫌う場合もある。その対応策として、アンモニアとト
リメチルシラノ一ル等の分解によって発生するヘキサメ
チルジシラザン（ＨＭＤＳ）プロセス用クリーンベンチ
に本発明を適用した場合について、図３のクリーンベン
チ断面の概略図で示す。

【００４５】クリーンベンチ２１内のＵＬＰＡフィルタ
２２から送られた無塵空気はプロセス環境２３を経てプ
ロセスで発生した汚染ガスを伴い、グレーティング２４
から送風機２５によりプリーツ型エレメントを有する陽
イオン交換繊維フィルタ２６に送られる。このフィルタ
２６は、引出式の枠に納められており、寿命がなれば把
手２７によりべンチ２１後方のユーティリティ領域より
随時交換できるようになっている。陽イオンが除去され
た空気は、前記ベンチ２１内を上昇して斜めに保持され
た平板状あるいは波板状の本発明のＳｉＯ₂ 繊維布エレ
メントフィルタ２８に達する。ここで有機物と陰イオン
が除かれ、再びＵＬＰＡフィルタ２２に到達して空気は
循環する。なお、図３中の２９は寿命となった前記フィ
ルタ２８を再生した別のフイルタに交換するための後方
扉である。

【００４６】このようなクリーンベンチ２１において、
前方扉３０を閉じ、スピンナーによりウェハにヘキサメ
チルジシラザン（ＨＭＤＳ）を塗布した後、０．５ｍ／
秒の流速で３分間空気を循環させ、プロセス環境２３の
空気をインピンジャーでサンプリングし、陰イオン、陽
イオンの分析を行った。ＨＣｌ、Ｈ₂ ＳＯ₄ 、ＮＨ₃の
全てにおいて０．１ｐｐｂ以下であり、また親水性シリ
コンウェハを使った前述した水滴接触角テストでも全く
角度の変化はなかった。したがって、半導体製造プロセ
スに有害な空気中不純物に関する限りは、超清浄環境が
得らていることがわかった。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の気体清浄化
法によれば、半導体デバイス製造工程でシリコンウェハ
表面や酸化膜ウェハ表面に吸着汚染しやすい雰囲気中の
不純物だけを選択的に除去することができるため、極め
て除去効率が高く、かつフィルタ寿命の点でも有利であ
る。

【００４８】また、有機物並びに陰イオンについて特に
清浄化効果が強く、しかも通常の活性炭フィルタや陰イ
オン除去用のフィルタが早い流速の気体に対して除去効
果が劣るのに対し、高流速での除去性能が著しく改善さ
れ、エレメント面積を１／５に縮小しても良好な除去能
力を維持することができる。

【００４９】さらに、少なくとも表面がシリカ（ＳｉＯ
₂ ）からなる繊維状物に吸着した有機物は少量の有機溶
剤で除去でき、また陰イオンは超純水だけで除去できる
ため、清浄化能力が劣化してもこの方法で容易に最初の
性能まで再生できる。したがって経済性にも優れてい
る。硫酸や塩酸あるいは油性有機物に対して強い除去能
力があるので、利用分野は半導体分野には限らない利点
もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のフィルタエレメントの性能を評価する
試験装置を示す概略図。

【図２】図１の試験装置に組み込まれる試験ホルダを示
す断面図。

【図３】本発明のフィルタエレメントを組み込んだ超清
浄環境用クリーンベンチを示す概略図。

【符号の説明】

１…¹⁴Ｃ標識ＤＯＰ発生器、２…混合器、４₁ 、４₂ …吸収容器、５₁ 、５₂ …ＤＯＰ吸収液、１２…試料ホルダ、１５…試料保持容器、１８…蓋体、１９₁ 〜１９₃ …円板状試料、２１…クリーンベンチ、２２…ＵＬＰＡフィルタ、２８…ＳｉＯ₂ 繊維布エレメントフィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村岡久志神奈川県横浜市港北区新羽町735番地株式会社ピュアレックス内 (72)発明者嶋崎綾子神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者塩谷廣範神奈川県小田原市高田345番地株式会社日曹分析センター小田原営業所内 (72)発明者松尾秀逸東京都新宿区西新宿１丁目26番２号東芝セラミックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも表面がシリカ（ＳｉＯ₂ ）か
らなる繊維状物を圧縮して形成したエレメント、または
前記繊維状物を布状または紙状に加工したエレメントで
構成されるフィルタにより気体中の有害な化学的微量成
分および有害なミスト状汚染物を除去することを特徴と
する気体清浄化方法。
【請求項２】前記フィルタは、半導体用シリコンまた
はシリコン酸化膜表面に接する気体を処理することを特
徴とする請求項１記載の気体清浄化方法。
【請求項３】少なくとも表面がシリカ（ＳｉＯ₂ ）か
らなる繊維状物は、加熱溶融した石英インゴットを素材
として酸水素炎中で吹き飛ばすことによって作製された
ウール状物であることを特徴とする請求項１または２記
載の気体清浄化方法。
【請求項４】少なくとも表面がシリカ（ＳｉＯ₂ ）か
らなる繊維状物は、表層にシリカ（ＳｉＯ₂ ）が焼結さ
せた耐熱性繊維からなることを特徴とする請求項１また
は２記載の気体清浄化方法。
【請求項５】少なくとも表面がシリカ（ＳｉＯ₂ ）か
らなる繊維状物を圧縮して形成したエレメント、または
前記繊維状物を布状または紙状に加工したエレメントで
構成されるフィルタと、陽イオン除去フィルタとを具備
したことを特徴とする気体清浄化装置。