JPH11285623A

JPH11285623A - 気体の清浄化方法及び装置

Info

Publication number: JPH11285623A
Application number: JP11010245A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 敏昭藤井; Tsukuru Suzuki; 作鈴木
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】基材及び基板表面の接触角を増大させる非メ
タン炭化水素を、効果的、かつ簡便に除去、又は接触角
増加に関与しない物質に変換する気体の清浄化方法及び
装置を提供する。【解決手段】空間に収納した基材又は基板表面の汚染
を防止する気体の清浄化装置において、基材又は基板２
と接触する少なくとも炭化水素４を含む気体を通し、該
気体中の非メタン炭化水素濃度を０．２ｐｐｍ以下に清
浄化する、空間容積１ｍ³ 当り５０〜５００００ｃｍ²
の表面積で設置された光触媒６と、該光触媒に０．０
１〜１０ｍＷ／ｃｍ² の紫外線を照射する紫外線源
５とを有する空間からなる装置であり、また、前記紫外
線が、照射されている空間に、さらに該気体中の微粒子
濃度をクラス１０以下とする光電子放出材と電極とを設
置することができ、該空間内には不活性ガスを封入でき
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、気体の清浄化に係
り、特に、空間に収納された基材や基板表面の汚染を防
止するために、気体を清浄化する方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【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。
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、民生品として広く使用されている高
分子樹脂製品からの脱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（Ｈ．Ｃ）などのガス状物
質が汚染物質として問題となる。特に、Ｈ．Ｃはガス状
有害成分として通常の空気（室内空気及び外気）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、最近ではクリーンルームの構成材や使用装置
や器具類（例、ウェハ収納ボックス）の高分子樹脂類か
らの脱ガスがＨ．Ｃ発生源として問題となっている。す
なわち、Ｈ．Ｃの起因として通常のクリーンルームで
は、外気から導入されたＨ．Ｃ（クリーンルームでのフ
ィルタでは、Ｈ．Ｃは除去できないので、外気中のＨ．
Ｃは導入されてしまう）に、前記のクリーンルーム内で
発生したＨ．Ｃが加わるので、外気に比べてクリーンル
ーム中のＨ．Ｃは高濃度となり、基材や基板を汚染す
る。

【０００３】Ｈ．Ｃは、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）も濃度
が高くなると汚染物質として問題となる。すなわち、上
述の汚染物質（微粒子及びＨ．Ｃ）がウェハ、半製品、
製品の基板表面に付着すれば、微粒子では基板表面回
路（パターン）の断線や短絡を引き起こし欠陥を生じさ
せる。一方、Ｈ．Ｃは基板とレジストとの親和性（な
じみ）に影響を与える。そして、親和性が悪くなるとレ
ジストの膜厚に悪影響を与えたり、基板とレジストとの
密着性に悪影響を与える。このような原因により、これ
らの汚染物質は、半導体製品の生産性（歩留り）を低下
させる。特に、ガス状有害成分としてのＨ．Ｃは上述の
発生起因により、また最近では省エネの観点でクリーン
ルーム空気の循環を多くして用いるので、クリーンルー
ム中のＨ．Ｃ濃度は濃縮され、外気に比べかなりの高濃
度となっており、基材や基板に付着し、該表面を汚染す
る。この汚染の程度は、基材や基板の接触角で表わすこ
とができ、汚染が激しいと接触角が大きい。接触角が大
きい基材や基板は、その表面に成膜しても膜の付着強度
が弱く（なじみが悪い）、歩留まりの低下をまねく。

【０００４】また、最近先端産業における製品の製造
は、コストを低減させて行う必要から、局所清浄化（ミ
ニエンバイロメント）が急速に広まっている。しかし、
局所清浄化においては、高分子材料の使用が多くなるの
で、これらの材料からの有機性ガスの発生による汚染を
効果的に防止する方式の出現が期待されていた（（社）
日本機械工業連合会、平成６年度報告書、ｐ４１〜５
０、平成７年３月）。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。

【０００５】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（Ｈ．Ｃ）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。一方、ガス状の汚染物質である
Ｈ．Ｃの除去法としては、燃焼分解法、０₃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Ｈ．Ｃの除去
には効果がない。即ち、微粒子は前記フィルター技術に
より除去でき、空間はクラス１（１ｆｔ ³中に０．１μ
ｍ以上の粒子が１個）よりも清浄な空間は可能である
が、ガス状の汚染物質には効果がない。

【０００６】これらに対し、本発明者らは、基材又は基
板表面の汚染を防止する方法及び装置として、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
方法及び装置を、すでに提案した（特開平５−１５７２
８４号、特開平６−３２４号、特開平７−８７５２号各
公報）。これらの方法及び装置では、Ｈ．Ｃの除去に吸
着材や吸収材を用いているので、廃棄物が出るという問
題があった。そこで、これらに対して除塵手段と光触媒
による炭化水素分解手段を用いる方法及び装置を提案し
た（特開平７−５７９８１号公報）。この方法及び装置
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。また、適用先によ
っては、より効果的な方式に改善を行う必要があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、クリーンルームへの導入空気中に存在し、あるいは
クリーンルーム内で発生して、基材及び基板表面の接触
角を増大させるＨ．Ｃを効果的、かつ簡便に除去あるい
は接触角増加に関与しない物質へ変換する気体の清浄化
方法及び装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、空間に収納した基材又は基板表面の汚
染を防止するための気体を清浄化する方法において、基
材又は基板と接触する少なくとも炭化水素を含む気体
を、空間容積１ｍ³ 当り５０〜５００００ｃｍ²の表面
積で設置された光触媒に、０．０１ｍＷ／ｃｍ²〜１０
ｍＷ／ｃｍ²の紫外線が照射されている空間内に通し、
該気体中の非メタン炭化水素濃度を０．２ｐｐｍ以下に
清浄化することを特徴とする気体の清浄化方法としたも
のである。

【０００９】また、本発明では、空間に収納した基材又
は基板表面の汚染を防止するための気体を清浄化する装
置において、基材又は基板と接触する少なくとも炭化水
素を含む気体を通し、該気体中の非メタン炭化水素濃度
を０．２ｐｐｍ以下に清浄化する、空間容積１ｍ³当り
５０〜５００００ｃｍ²の表面積で設置された光触媒
と、該光触媒に０．０１ｍＷ／ｃｍ²〜１０ｍＷ／ｃｍ
²の紫外線を照射する紫外線源とを有する空間からなる
ことを特徴とする気体の清浄化装置としたものである。
前記清浄化方法及び装置において、紫外線が、照射され
ている空間内に、さらに光電子放出材と電極を設置し
て、前記気体中の微粒子濃度をクラス１０以下に清浄化
することもでき、また紫外線の照射は、殺菌ランプで行
うのが良い。また、本発明の清浄化方法及び装置におい
て、清浄化される空間には不活性ガスを間欠的又は連続
的に導入して、不活性雰囲気とすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、次の６つの知見に基づ
いて発明されたものである。即ち、（１）本発明の対象
分野である先端産業では、従来はＨＥＰＡフィルターな
どで除去できる微粒子の除去で十分であったが、今後は
製品が高品質化、精密化するのでガス状物質の影響を受
けるようになる。即ち、現状のクリーンルームは、フィ
ルター技術により微粒子除去による清浄空間が得られる
が、ガス状物質は該フィルターで除去できないので、ク
リーンルーム内はガス状汚染物質（ガス状有害成分）が
処理されないまま存在している。（２）通常の空気（外気）中には、ガス状有害成分とし
てＮＯ_X、ＳＯ_X、ＨＣｌのような酸性ガス、アンモニ
ア、アミンのようなアルカリ性ガス、及び炭化水素
（Ｈ．Ｃ）が存在し、クリーンルームに設置されている
フィルターによっては、これらのガス状有害成分の捕集
はできないので、これらの有害ガスはクリーンルームに
導入されてしまう。このうち、通常の空気中の濃度レベ
ルの場合、Ｈ．Ｃがウェハなどの基板の接触角の増大に
関与する度合いが最も大きい（空気清浄、第３３巻、第
１号、ｐ１６−２１、１９９５）。

【００１１】（３）少なくとも一部が有機物（例えば、
高分子樹脂）で構成されるクリーンルームにおいては、
有機物から極く微量の有機性ガス（例えば、Ｈ．Ｃ）が
発生し、クリーンルーム内の収容物（ウェハやガラス基
板などの原料や半製品）を汚染する。すなわち、クリー
ンルームにおいては、少なくともその一部に有機物（例
えば、プラスチック容器、パッキン材、シール材、接着
材、壁面の材料）を使用していて、これら有機物から極
く微量の有機性ガスが発生する。例えば、シール材から
はシロキサン、収納容器の材料であるプラスチックから
はフタル酸エステルなどが発生する。これら有機性ガス
の発生量は極く少ないが、閉鎖系であるクリーンルーム
内に閉じ込められる。特に最近のクリーンルームにおい
ては省エネを目的として空気を循環使用することが多い
ので、有機性ガスの濃度は徐々に高くなり、クリーンル
ーム内の収容物の上に付着し、悪影響を与える。このよ
うに、クリーンルーム内のＨ．Ｃは、外気から導入され
るＨ．Ｃに内部で発生するガスが加わるので、多成分か
つ高濃度になっていて、最近では、クリーンルームは
Ｈ．Ｃに関してのダーティルームと言われていて、効果
的なＨ．Ｃ処理法が必要となっている。

【００１２】（４）非メタン炭化水素は、通常の空気
（室内空気及び外気）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（ウェハ、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
らは鋭意検討した結果、非メタン炭化水素を指標とし
て、これを光触媒により０．２ｐｐｍ以下、好ましくは
０．１ｐｐｍ以下まで除去すれば効果があることを見い
だした。ここでの光触媒は、空間容積１ｍ³ 当り、５
０〜５００００ｃｍ² の表面積で設置し、該光触媒に
光触媒１ｃｍ²当り０．０１〜１０ｍＷ／ｃｍ²の紫外線
量を照射すると効果的である。（５）微粒子（粒子状物質）の共存が問題となる場合
は、前記の紫外線が照射される空間に、少なくとも光電
子放出材と電極を設置すると、前記のＨ．Ｃ除去に加え
て微粒子除去ができるので（ガスと微粒子の同時処理が
できるので）、利用先、装置種類、要求性能によっては
好ましい。即ち、上記紫外線照射の空間に光電子放出材
を設置し、電界を形成すると光電子放出材から光電子が
効果的に放出されるので、微粒子除去が同時に行える。
微粒子の除去は、クラス１０以下、好ましくはクラス１
以下とすると効果的である。（６）前記の被清浄空間に、不活性ガス（水分あるいは
水分とＯ₂を含まない気体）を導入すると、汚染物質が
除去された（汚染物質が発生しても該汚染物質は除去さ
れる）不活性なクリーン空間が長時間維持される。即
ち、水分、酸素（Ｏ₂）、ガス状汚染物質、微粒子（粒
子状物質）が存在しない安価で安全な実用上効果的な不
活性な超清浄空間を創出できる。

【００１３】次に、本発明の夫々の構成を詳細に説明す
る。光触媒は、ガス状有害成分の除去を行うものであ
り、光源からの光照射により励起され、接触角増加に関
与する有機性ガス（非メタン炭化水素、Ｈ．Ｃ）を接触
角の増加に関与しない形態に分解あるいは、付着しても
影響を及ぼさない安定な形態に変換するものであればい
ずれでもよい。通常、半導体材料が効果的であり、容易
に入手出来、加工性も良いことから好ましい。効果や経
済性の面から、Ｓｅ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｕ，
Ａｌ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃ，Ｃｄ，
Ｓ，Ｔｅ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｍｏ，Ｓｒ，Ｗ，
Ｃｒ，Ｂａ，Ｐｂのいずれか、又はこれらの化合物、又
は合金、又は酸化物が好ましく、これらは単独で、また
２種類以上を複合して用いる。例えば、元素としてはＳ
ｉ，Ｇｅ，Ｓｅ、化合物としてはＡｌＰ，ＡｌＡｓ，Ｇ
ａＰ，ＡｌＳｂ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＳｂ，ＩｎＡ
ｓ，ＩｎＳｂ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＺｎＳ，ＭｏＳ₂，
ＷＴｅ₂ ，Ｃｒ２Ｔｅ₃，ＭｏＴｅ，Ｃｕ₂Ｓ，ＷＳ
₂、酸化物としてはＴｉＯ₂，Ｂｉ₂Ｏ₃，ＣｕＯ，Ｃｕ
₂ Ｏ，ＺｎＯ，ＭｏＯ₃，ＩｎＯ₃，Ａｇ₂Ｏ，Ｐｂ
Ｏ，ＳｒＴｉＯ₃，ＢａＴｉＯ₃，Ｃｏ₃Ｏ₄ ，Ｆｅ₂
Ｏ₃ ，ＮｉＯなどがある。

【００１４】適用先によっては、金属材を焼成し、金属
表面に光触媒の形成を行うことができる。この例とし
て、Ｔｉ材を焼成し、その表面にＴｉＯ₂の形成を行う
光触媒がある（特願平９−２７３３０２号）。また、光
触媒作用の向上のために、上記光触媒にＰｔ，Ａｇ，Ｐ
ｄ，ＲｕＯ₂，Ｃｏ₃Ｏ₄の様な物質を加えて使用するこ
とも出来る。該物質の添加は、光触媒によるＨ．Ｃ分解
作用が促進されるので好ましい。これらは、一種類又は
複数組合せて用いることができる。通常、添加量は、光
触媒に対して、０．０１重量％〜１０重量％であり、適
宜添加物質の種類や要求性能などにより予備試験を行
い、適正濃度を選択することができる。添加の方法は、
含浸法、光還元法、スパッタ蒸着法、混練法など周知手
段を適宜用いることができる。

【００１５】光触媒の形状は、光触媒を板状、綿状、網
状、ハニカム状、膜、シート状あるいは繊維状などの適
宜の形状の材料に、ゾル−ゲル法、焼結法、蒸着法、ス
パッタリング法などによる付加、あるいは包み、又は挟
み込んで用いてもよい。例えば、金属材、セラミック、
フッ素樹脂、ガラス材にゾル−ゲル法による付加手段を
適宜に用いて行うことができる。例として、ガラス材や
アルミナ板へのＴｉＯ ₂のゾル−ゲル法による付加があ
る。光触媒の設置の位置は、空間への固定化、壁面への
固定化があり、気流中に浮遊させて用いることもでき
る。該固定化は、前記の他に後述の光源との一体化、即
ち、光源表面への被覆（付加）がある。この場合の付加
の厚さは、光触媒が光源からの光を吸収し、表面（ラン
プと反対面）の光触媒が活性化すれば良いので、薄膜状
で、ランプの光が光触媒表面に到達する程度の厚さで良
い。そして、好適な薄膜の厚さは、用いる光触媒の種類
（光の透過性）、光源の種類、出力などにより、適宜予
備実験を行い決めることができる。

【００１６】光触媒は、光源を囲んで設置して、コンパ
クトなユニット（清浄化装置）とすることができる。該
ユニットは、光触媒の設置面積を広くでき、また円周方
向に放出される照射紫外線を有効利用でき、被清浄空間
の任意の場所に、任意の本数設置できるので、利用先、
装置種類によっては好ましい。空間中のＨ．Ｃは、被清
浄空間の容積１ｍ³当り５０ｃｍ²以上の表面積で設置し
た光触媒に、光触媒１ｃｍ² 当り、０．０１ｍＷ／ｃ
ｍ² 以上の紫外線を照射することにより、光触媒に接
触及び吸着し、順次効果的に分解される。光触媒の設置
面積は広い程、また、紫外線の照射強度は強い程効果的
であるが、コスト、維持、管理、効果などを考慮する
と、面積の広さ紫外線の照射強度には限界があり、実用
上の面積は通常５０〜５００００ｃｍ² 、好ましくは
１００〜１００００ｃｍ² 、実用上の照射強度は０．
０１〜１０ｍＷ／ｃｍ² である。光触媒の好適な形
状、設置場所、面積、照射強度は、用途、装置清浄、基
材・基板の種類、規模、要求性能などにより、適宜予備
試験を行い決めることができる。例えば、敏感な基板表
面は、多成分かつ低濃度の汚染物で影響を受けるので、
光触媒の面積は広く照射強度を強くとるのが良い。

【００１７】次に、光源としては、光触媒への光照射に
より、光触媒が光触媒作用を有するものであれば何れで
も良い。すなわち、光触媒作用によるＨ．Ｃの分解は、
光触媒の種類により定まる光吸収域の（波長域の）光を
光触媒に照射しつつ被処理気体を光触媒に接触させるこ
とにより行うことができる。光触媒の主たる光吸収域を
例示すればつぎのごとくである。Ｓｉ：＜１，１００（ｎｍ）、Ｇｅ：１，８２５（ｎ
ｍ）、Ｓｅ：＜５９０（ｎｍ）、ＡｌＡｓ：＜５１７
（ｎｍ）、ＡｌＳｂ：＜８２５（ｎｍ）、ＧａＡｓ：＜
８８６（ｎｍ）、ＩｎＰ：＜９９２（ｎｍ）、ＩｎＳ
ｂ：＜６，８８８（ｎｍ）、ＩｎＡｓ：＜３，７５７
（ｎｍ）、ＣｄＳ：＜５２０（ｎｍ）、ＣｄＳｅ：＜７
３０（ｎｍ）、ＭｏＳ₂：＜５８５（ｎｍ）、ＺｎＳ：
＜３３５（ｎｍ）、ＴｉＯ₂ ：＜４１５（ｎｍ）、Ｚ
ｎＯ：＜４００（ｎｍ）、Ｃｕ₂ Ｏ：＜６２５（ｎ
ｍ）、ＰｂＯ：＜５４０（ｎｍ）、Ｂｉ₂ Ｏ₃ ：＜３
９０（ｎｍ）。

【００１８】光源は、光触媒の光吸収域の波長を持つも
のであればよく、周知のものが適宜使用できる。可視光
線又は紫外線が使用できるが、効率（処理速度）の点で
紫外線が好ましい。紫外線はたとえば水銀灯、水素放電
管、ライマン放電管、キセノン放電管などを光吸収域等
により適宜使用することができる。通常、水銀灯がコス
ト、効果、簡易な形状などからより好ましい。水銀灯の
例としては殺菌ランプ、ブラックライト、蛍光ケミカル
ランプ、ＵＶ−Ｂ紫外線ランプがある。この内、殺菌ラ
ンプ（主波長：２５４ｎｍ）が好ましい。これは、殺菌
ランプは光触媒への有効照射光量を強くでき（光触媒作
用が強くなる）、後述の光電子放出材からの光電子放出
にも効果的でオゾンレスで実施できるためである。ま
た、殺菌（滅菌）作用を有することから、微生物や菌類
が問題となる所は、特に好ましい。前記の光触媒によ
り、非メタン炭化水素を０．２ｐｐｍ、好ましくは０．
１ｐｐｍ以下とすることで、基材又は基板の汚染防止が
効果的となり、本発明の特徴である。

【００１９】光触媒によるガス状有害成分の除去機構に
関して、接触角を増加させる有機性ガスの除去について
説明すると、収容物（ウェハ、ガラス材など）や収容物
上の薄膜の種類、性状によって異なるが、本発明者らの
研究によると次のように考えられる。すなわち、通常の
クリーンルーム装置における収容物表面の接触角を増加
させる有機性ガス（Ｈ．Ｃ）で共通して言えることは、
高分子量のＨ．Ｃが主であり、その構造として−ＣＯ、
−ＣＯＯ結合（親水性を有する）を持つことである。こ
のＨ．Ｃは親水部（−ＣＯ、−ＣＯＯ結合部）を有する
疎水性物質（Ｈ．Ｃの基本構造の−Ｃ−Ｃ−の部分）と
考えることができる。具体例で説明すると、通常のクリ
ーンルームにおけるガラス基板などの収容物表面の接触
角を増加させる有機性ガスは、Ｃ₁₆〜Ｃ₂₀の高分子量
Ｈ．Ｃ、例えばフタル酸エステル、高級脂肪酸フェノー
ル誘導体であり、これらの成分に共通することは化学的
構造として、−ＣＯ、−ＣＯＯ結合（親水性を有する）
を持つ。これらの汚染有機性ガスの起因は、高分子製品
の可塑剤、離型剤、酸化防止剤などであり、高分子製品
の存在する個所が発生源である（「空気清浄」第３３
巻、第１号、ｐ１６〜２１、１９９５）。

【００２０】光触媒によるこれらの有機性ガスの処理メ
カニズムの詳細は不明であるが、次のように推定でき
る。すなわち、これらの有機性ガスは−ＣＯ、−ＣＯＯ
結合の部分がウエハやガラス表面のＯＨ基と水素結合
し、その上部は疎水面となり、結果としてウエハやガラ
ス表面は疎水性になり、接触角が大きくなり、その表面
に成膜すると膜の付着力は弱い。即ち、有機性ガスが存
在する雰囲気に光触媒を設置すると、光触媒は吸着作用
を有するので、Ｈ．Ｃはその活性部である−ＣＯ、−Ｃ
ＯＯ結合部が、光触媒表面に吸着し、光触媒作用を受
け、別の安定な形態に変換される。その結果として、有
機性ガスは安定な形態となり（低分子の物質まで変換さ
れ）、ウェハやガラス基板上には付着しないか、又は付
着しても疎水性を示さないと考えられる。光触媒は、前
記Ｈ．Ｃの分解・除去の他に、アンモニアやアミンのよ
うな塩基性ガス（ガス状有害成分）の除去にも効果的で
ある。光触媒の使用においては、その周辺からの粒子状
物質の発生、あるいは緊急時を考慮して、適宜周知のフ
ィルター方式による除塵フィルター、例えば中性能フィ
ルター、ＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルター等を
組合せて用いることができる。

【００２１】次に、光電子放出材と電極を説明する。こ
れらは、微粒子の共存が問題になる場合、例えば、基板
が収納される空間で微粒子が発生し、微粒子付着の問題
が懸念される場合、製品が高品質、高精密のため極く微
量の微粒子も問題となる場合等に、該微粒子除去をＨ．
Ｃ除去に加えて行う場合に、光触媒と共に紫外線照射空
間内に設置して用いる。該光電子による微粒子の荷電・
捕集（除去）は、本発明者らが既に提案した方法を適宜
に用いることができる（特公平３−５８５９号、特公平
６−３４９４１号、特公平７−９３０９８号、特公平７
−１２１３６９号、特公平８−２１１号各公報）。光電
子放出材は、紫外線の照射により光電子を放出するもの
であれば何れでも良く、光電的な仕事関数が小さなもの
程好ましい。効果や経済性の面から、Ｂａ，Ｓｒ，Ｃ
ａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｔｈ，Ｐｒ，Ｂｅ，
Ｚｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｄ，Ｐ
ｂ，Ａｌ，Ｃ，Ｍｇ，Ａｕ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｓｉ，
Ｔｉ，Ｔａ，Ｕ，Ｂ，Ｅｕ，Ｓｎ，Ｐ，Ｗのいずれか又
はこれらの化合物又は合金又は混合物が好ましく、これ
らは単独で又は二種以上を複合して用いられる。複合材
としては、アマルガムの如く物理的な複合材も用い得
る。

【００２２】例えば、化合物としては酸化物、ほう化
物、炭化物があり、酸化物にはＢａＯ，ＳｒＯ，Ｃａ
Ｏ，Ｙ₂ Ｏ₅ ，Ｇｄ₂ Ｏ₃ ，Ｎｄ₂ Ｏ₃ ，ＴｈＯ
₂ ，ＺｒＯ₂ ，Ｆｅ₂ Ｏ₃ ，ＺｎＯ，ＣｕＯ，Ａｇ
₂ Ｏ，Ｌａ₂ Ｏ₃ ，ＰｔＯ，ＰｂＯ，Ａｌ₂Ｏ₃ ，
ＭｇＯ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＢｉＯ，ＮｂＯ，ＢｅＯなどが
あり、またほう化物にはＹＢ₆ ，ＧｄＢ₆ ，ＬａＢ₅
，ＮｄＢ₆ ，ＣｅＢ₆，ＥｕＢ₆ ，ＰｒＢ₆ ，Ｚｒ
Ｂ₂ などがあり、さらに炭化物としてはＵＣ，Ｚｒ
Ｃ，ＴａＣ，ＴｉＣ，ＮｂＣ，ＷＣなどがある。また、
合金としては黄銅、青銅、リン青銅、ＡｇとＭｇとの合
金（Ｍｇが２〜２０ｗｔ％）、ＣｕとＢｅとの合金（Ｂ
ｅが１〜１０ｗｔ％）及びＢａとＡｌとの合金を用いる
ことができ、上記ＡｇとＭｇとの合金、ＣｕとＢｅとの
合金及びＢａとＡｌとの合金が好ましい。酸化物は金属
表面のみを空気中で加熱したり、或いは薬品で酸化する
ことによっても得ることができる。

【００２３】さらに他の方法としては使用前に加熱し、
表面に酸化層を形成して長期にわたって安定な酸化層を
得ることもできる。この例としてはＭｇとＡｇとの合金
を水蒸気中で３００〜４００℃の温度の条件下で、その
表面に酸化膜を形成させることができ、この酸化薄膜は
長期間にわたって安定なものである。これらの材料は、
適宜の母材、例えば金属材、セラミックス、紫外線透過
性物質に付加して用いることができる。これらの材料の
使用形状は、棒状、線状、格子状、板状、プリーツ状、
曲面状、円筒状、金網状等の形状が使用でき紫外線の照
射面積の大きな形状のものが好ましい。本発明者が、す
でに提案したように、光電子放出材に保護膜を設け、多
重構造としたものも好適に使用できる（特開平３−１０
８６９８号公報）。母材上への光電子放出材の付加とし
て、適宜の母材上へ薄膜状に光電子を放出し得る物質の
付加がある（特開平４−１５２２９６号公報）。

【００２４】また紫外線透過性物質に前記の光電子放出
材を付加して用いる例として、紫外線透過性物質（母
材）としての石英ガラス上に光電子を放出し得る物質と
して、Ａｕを薄膜状に付加したものがある（特公平７−
９３０９８号公報）。光電子放出材を母材に付加して使
用する場合は本発明者がすでに提案しているように、導
電性物質の付加を併せて行い用いることができる（特許
第２，５９８，７３０号明細書）。また、前記の紫外線
源との一体化、例えば紫外線ランプ表面への光電子放出
材の付加がある（特開平４−２４３５４０号公報）。該
一体化は装置がコンパクト化するので、適用先、要求性
能によっては好ましい形態である。また、前記の光触媒
との一体化も用いることができる（特願平８−１３２５
６３号）。該一体化では、微粒子に共存するガス状汚染
物質の同時除去は、もちろんのこと、光電子放出材がセ
ルフクリーニングされるので、長時間安定に使用できる
こと（光電子放出材の使用環境中に、光電子放出材に対
して有害な物質が共存しても、光触媒により分解・除去
される）から、好ましい。例えば、プラスチック材を用
いる装置では、プラスチック材の種類によっては、光電
子放出材に有害な物質が発生し得るが、この様な用途で
は好ましい。

【００２５】前記のように、光電子放出材は、適宜の形
状の母材表面に周知の方法、例えば、イオンプレーティ
ング法、蒸着法、スパッタリング法、ＣＯＤ法、メッキ
法、塗布による方法、スタンプ印刷による方法、スクリ
ーン印刷による方法を適宜に用い、薄膜状、粒状、島
状、帯状、網状、線状、格子状に付加し、用いることが
できる。光電子放出材への紫外線照射による光電子の放
出は、電場下で効果的である。電極は、そのために用い
られる。該電極の材料、位置や形状は、光電子放出材と
の間に電場（電界）が形成できるものであれば何れも使
用できる。電極材料とその構造は、周知の荷電装置にお
いて使用されているもので良い。電極材料は導体であれ
ば何れでも使用でき、この例としてタングステン、ＳＵ
Ｓ、Ａｌの線、棒状、網状、板状がある。これらを１種
類又は２種類以上組合せて光電子放出材の近傍に電場が
形成できるように設置する（特開平２−３０３５５７号
公報）。該電場電圧は、２Ｖ／ｃｍ〜２ｋＶ／ｃｍであ
る。好適な電場の強さは、利用分野、条件、装置形状、
規模、効果、経済性等で適宜予備試験や検討を行い決め
ることが出来る（特開平２−３０３５５７号公報）。光
電子放出材への照射紫外線は、前記光触媒に好適な光源
を用いることができる。この内、殺菌ランプは、コンパ
クト、安価、オゾンレスで、殺菌作用があり、光電子の
放出が効果的であることから好ましい。

【００２６】次に、荷電微粒子捕集材（集塵材）につい
て説明する。該集塵材は、前記の光電子により荷電され
た微粒子を捕集するものである。荷電微粒子の捕集材
（集塵材）は、通常の荷電装置における集じん板、集じ
ん電極等各種電極材や静電フィルター方式が一般的であ
るが、スチールウール電極、タングステンウール電極の
ようなウール状構造のものも有効である。エレクトレッ
ク材も好適に使用できる。光電子放出材、電極材、荷電
微粒子の捕集材の好適な組合せ方は、適用装置の形状、
構造、要求性能、経済性などにより、適宜決めることが
できる。前記の電場用電極材は、用途装置形状によって
は、集塵材と兼用あるいは一体化して行うことができる
（特公平８−２１１号公報）。前記の光電子を用いる微
粒子の荷電・捕集（除去）により、微粒子濃度をクラス
１０好ましくは、クラス１以下とすることで、基材又は
基板の汚染防止が効果的となり、本発明の特徴である。
ここで、クラスは微粒子濃度の単位であり、１ｆｔ³
中の微粒子（０．１μｍ以上）の個数を表す。

【００２７】本発明は、通常のクリーンルームにおける
空気中をはじめ、各種気体中、例えばＮ₂ 、Ａｒ中で
も、同様に実施できる。本発明の空間は、実質的に密閉
空間（密閉とみなせる空間）であるから、間欠的あるい
は連続的に不活性ガス供給源（装置）から、不活性ガス
を供給することにより、水分、Ｏ₂、汚染物質が存在し
ない不活性な超清浄空間を創出できる。ここで、不活性
ガスとは、水分あるいは水分とＯ₂を含まない気体を指
し、Ｎ₂、Ａｒ、高純度ドライエアなどの周知の不活性
ガスを用いることができる。この内、Ｎ₂が実用的安値
であることや取扱い容易で繁用性のガスであることなど
から好ましい。Ｎ₂は、液体窒素を気化させて用いる方
式、ボンベに充填して用いる方式、ＰＳＡによる方式な
ど周知の方式を適宜に用いることができる。不活性ガス
の被清浄空間への間欠的導入は、空間がほぼ完全に不活
性ガスに置き代わる量、通常該空間の容積の１．５〜５
０倍量、好ましくは１．５〜３倍導入する。不活性ガス
の被清浄空間への導入は、間欠的、連続的のいずれかを
行うことができる。通常は、該不活性ガスの導入は間欠
的で良く、例えば、空間の開閉時、ストッカを例に説明
するとストッカヘの物品(ウェハ)の出し入れ時に行う。
また、該空間の密閉性が悪い場合は数時間毎に導入する
ことができる。

【００２８】即ち、光触媒、あるいは光触媒と光電子放
出材を用いる本発明の清浄化方式は、セルフクリーニン
グ作用があるので、不活性ガスの導入の合い間に被清浄
空間内で汚染物質（ガス状、粒子状汚染物）が発生して
も、該汚染物質を除去する効果を有するためである。こ
れは、本発明の特徴であり、空間内に汚染物質が発生
（発生源の例：空間のパッキンや材料などの構成材
料、空間に収納したウェハ等の基板からの発生）して
も、該汚染物質はセルフクリーニング的に前記光触媒
（及び光電子）により除去される。用いる不活性ガスの
種類や、そのグレード、該ガスの発生方法、被清浄空間
への供給方式、供給の形態（間欠か連続か）、被清浄空
間への導入量とその頻度は、用途、装置の形状、密閉
度、規模、要求性能、経済性、安全性、操作性などを考
慮し、適宜予備実験を行い決めることができる。

【００２９】

【実施例】次に、本発明を実施例により説明するが、本
発明は下記実施例に何ら限定されない。実施例１図１に示した概略図によって、クラス１００００の半導
体工場のクリーンルームにおけるクラス１０の局所高ク
リーン化ゾーンに設置されているウェハ保管庫（ウェハ
収納ストッカ）の空気清浄化を説明する。図１におい
て、Ａ部は本発明の光触媒によるＨ．Ｃ分解部（気体清
浄化部）、Ｂ部はウェハの収納部（被清浄空間部）を示
す。クリーンルームには、外部から導入されるＨ．Ｃに
加えて、クリーンルーム構成材や器具類から脱ガスされ
た非メタン炭化水素が１．０〜１．５ｐｐｍ存在する。
そのため、クリーンルーム内に、ウェハへのＨ．Ｃの汚
染を防止するためのウェハ保管庫１が設置されていク。
ウェハ保管庫１には、ウェハ２が収納されたウェハキャ
リア３を出し入れする毎に、すなわち、保管庫１の扉を
開閉する毎に、クリーンルームから非メタン炭化水素
（Ｈ．Ｃ）４が侵入する。Ｈ．Ｃ４は紫外線ランプ５の
照射を受けた光触媒６で分解処理され、ウェハ２が収納
された被清浄空間Ｂは清浄化される。

【００３０】すなわち、保管庫１の開閉により、クリー
ンルーム内の１．０〜１．５ｐｐｍのＨ．Ｃが保管庫１
内に侵入するが、Ｈ．Ｃを含む空気は空気の流れ７_-1、
７_-2、７_-3により、本発明のＨ．Ｃ分解部Ａにおいて光
触媒６と接触し、Ｈ．Ｃは０．２ｐｐｍ以下、好ましく
は０．１ｐｐｍ以下まで分解される。紫外線照射された
光触媒６の上下には、わずかな温度差が生じ、これによ
り保管庫１内の空気に上下の流れ（循環流）が生じ、空
気は順次光触媒６に接触し、Ｈ．Ｃは効果的に処理され
る。これにより接触角の増加に関与する分子量の大きい
Ｈ．Ｃは、接触角が増加しない分子量の小さいＨ．Ｃも
しくは二酸化炭素や水に分解される。ここで、塩基性ガ
スとしてＮＨ₃ が共存するが、光触媒により１ｐｐｂ
以下（クリーンルーム空気中ＮＨ₃濃度：３０〜５０ｐ
ｐｂ）まで分解・除去される。

【００３１】８は、遮光材であり、紫外線ランプ５から
のわずかなリーク紫外線のウェハ２への照射を防ぐ。９
は反射面であり、紫外線ランプ５からの放射紫外線を反
射して効果的に光触媒材６に照射する。このようにし
て、ウェハ（基板）２が存在する被清浄空間部Ｂは清浄
化される。本例における光触媒材６は、アルミナ板にＴ
ｉＯ₂ を付加したものであり、空間容積（被清浄空間
Ｂの容積）１ｍ³ 当り、３０００ｃｍ² の表面積で設
置されている。紫外線ランプ５は、殺菌ランプであり、
光触媒６への紫外線照射強度は、光触媒１ｃｍ²当り
０．１ｍＷ／ｃｍ² である。本ストッカにウェハ２を
収納しておくと、接触角の増加が防止される（ウェハ２
は、ガス状有害成分から汚染防止される）。

【００３２】実施例２図２は、図１に示した装置（ストッカ）の変形例であ
り、紫外線ランプ（殺菌ランプ）５を、ストッカ１の内
部に設置し、その廻りに光触媒６を配置したものであ
る。本装置は、光触媒面積を広く配置できること、紫外
線照射強度を強くできることから、表面が敏感な基板
（例、ウェハ２上に金属膜が被覆）の汚染防止に効果的
である。光触媒の設置面積は、容積１ｍ³ 当り、３０
０００ｃｍ²の表面積で、紫外線ランプ５からの光触媒
６への紫外線照射強度は、光触媒１ｃｍ² 当り、０．
１ｍＷ／ｃｍ² である。光触媒によるＨ．Ｃ分解部Ａ
は、紫外線ランプ５と光触媒６より成る清浄化装置とし
てのユニットにできる。即ち、該ユニットは、被清浄空
間部Ｂに、適宜取り付け、取り外しができるので保守管
理が容易なストッカとなる。図２中、図１と同一符号
は、同じ意味を示す。

【００３３】実施例３図３は、図１に示した装置（ストッカ）の変形例であ
り、紫外線ランプ（殺菌ランプ）５を、ストッカ１の内
部に設置し、該ランプ５の表面に光触媒６を付加したも
のである（光源と光触媒が一体化）。本装置の光触媒に
よるＨ．Ｃ分解部Ａは、紫外線ランプ５の表面に光触媒
を付加したもののため、紫外線照射強度を強くとること
ができ、簡易な構造で汚染防止が実施できる特徴があ
る。光触媒の設置面積は、容積１ｍ³ 当り、３０００
ｃｍ² の表面積で設置されており、紫外線ランプ５か
らの光触媒６への紫外線照射強度は、光触媒１ｃｍ²当
り、４．０ｍＷ／ｃｍ² である。光触媒によるＨ．Ｃ
分解部Ａは、紫外線ランプ５と光触媒６より成る清浄化
装置としてのユニットにできる。即ち、該ユニットは、
被清浄空間部Ｂに、適宜取り付け、取り外しができるの
で保守管理が容易なストッカとなる。図３中、図１と同
一符号は、同じ意味を示す。

【００３４】実施例４図４は、実施例１のクリーンルームのウェハストッカで
ある図１において、光触媒６と紫外線ランプ５からの紫
外線が存在する空間（気体清浄化部）Ａに、光電子放出
材１０と、該光電子放出材１０から光電子を効率良く放
出させるための電極１１、そして光電子により荷電され
た荷電微粒子を捕集するための荷電微粒子捕集材１２を
設置したものである。即ち、本ストッカ１に収納したウ
ェハ２はその表面が敏感であるため、微量の微粒子（粒
子状物質）１３の存在も問題となる。該微粒子１３は、
例えば、ウェハ２の裏面に付着し、ストッカ１内に持ち
込まれ、他のウェハに付着し、汚染をもたらす。このた
め、本発明のＨ．Ｃ分解部Ａに、前記のごとく光電子放
出材１０、電極１１、荷電微粒子捕集材１２を設置し、
Ｈ．Ｃ４と微粒子１２の同時除去を行う。Ｈ．Ｃ分解部
ＡにおけるＨ．Ｃ除去は、図１のごとくである。一方、
微粒子１３は、Ｈ．Ｃ分解部Ａにおいて、光電子放出材
１０に、紫外線ランプ（殺菌ランプ）５からの放出紫外
線が照射されることにより、生成した光電子により荷電
され、荷電微粒子となり、該荷電微粒子は、荷電微粒子
捕集材１２に捕集・除去される。

【００３５】微粒子１３を含む空気は、空気の流れ７_-1
〜７_-3により、本発明の光電子放出材１０、電極１１、
荷電微粒子捕集材１２を設置したＨ．Ｃ分解部Ａに順次
送られ、微粒子はクラス１以下まで捕集・除去される。
このようにして、ストッカ１内はＨ．Ｃ濃度は０．１ｐ
ｐｍ以下、ＮＨ₃は１ｐｐｂ以下で、クラス１よりも清
浄な超クリーン空間が創出される。ここでの光触媒面積
は、空間容積１ｍ³ 当り、６０００ｃｍ² の表面積、
紫外線照射強度は５ｍＷ／ｃｍ² である。また、光電
子放出材１０は、紫外線照射窓としての石英ガラス表面
にＡｕ（１０ｎｍ）を付加、電極１１は、コンパクト化
のため光触媒６の１部に目のあらい網状ＳＵＳ材を設置
したもの（電場：５０Ｖ／ｃｍ）、荷電微粒子捕集材１
２はＳＵＳ電極（電場：８００Ｖ／ｃｍ）である。本ス
トッカ１に、ウェハ２を収納しておくと、接触角の増加
防止と、基板回路（パターン）の断線や短絡による欠陥
の発生が防止される（ウェハ２は汚染防止される）。図
４中、図１と同一符号は、同じ意味を示す。

【００３６】実施例５図５は、図４に示した装置（ストッカ）の変形例であ
り、紫外線ランプ（殺菌ランプ）５を、ストッカ１の内
部に設置し、該ランプ５の対向面に光触媒６を付加し、
光触媒６と紫外線ランプ５からの紫外線が存在する空間
Ａに、光電子放出材１０と、該光電子放出材１０から光
電子を効率良く放出させるための電極１１、そして光電
子により荷電された荷電微粒子を捕集するための荷電微
粒子捕集材１２を設置したものである。ここで、光電子
放出材１０は、紫外線ランプ５の表面にＡｕを１０ｎｍ
付加、電極１１は光触媒６の１部に目のあらい網状ＳＵ
Ｓ材を設置したもの（電場：５０Ｖ／ｃｍ）、荷電微粒
子捕集材１２は、ＳＵＳ電極（電場：８００Ｖ／ｃｍ）
である。Ｈ．Ｃ分解部ＡにおけるＨ．Ｃ除去は、図１の
ごとくである。一方、微粒子１３は、Ｈ．Ｃ分解部Ａに
おいて、光電子放出材１０に紫外線ランプ５からの放出
紫外線が照射されることにより生成した光電子により荷
電され、荷電微粒子となり、該荷電微粒子は、荷電微粒
子捕集材１２に捕集・除去される。

【００３７】微粒子１３を含む空気は、空気の流れ７_-1
〜７_-3により、本発明の光電子放出材１０、電極１１、
荷電微粒子捕集材１２を設置したＨ．Ｃ分解部Ａに順次
送られ、微粒子はクラス１以下まで捕集・除去される。
このようにして、ストッカ１内はＨ．Ｃ濃度は０．１ｐ
ｐｍ以下、ＮＨ₃ は１ｐｐｂ以下で、クラス１よりも
清浄な超クリーン空間が創出される。ここでの光触媒面
積は、空間容積１ｍ³ 当り、３００００ｃｍ² の表面
積で、紫外線ランプ５からの光触媒６への紫外線照射強
度は光触媒１ｃｍ² 当り、０．５ｍＷ／ｃｍ² であ
る。光電子放出体１０、電極１１、荷電微粒子捕集材１
２を設置したＨ．Ｃ分解部Ａは，実施例２、３のごとく
清浄化装置としてユニットにできる。本ストッカ１に、
ウェハ２を収納しておくと、接触角の増加防止と、基板
回路（パターン）の断線や短絡による欠陥の発生が防止
される（ウェハ２は汚染防止される）。図５中、図２、
４と同一符号は、同じ意味を示す。

【００３８】実施例６図１に示したストッカにクリーンルームの下記試料空気
を入れ、光触媒に紫外線照射を行い、光触媒の設置面積
と紫外線照射強度の影響について、ストッカに収納した
ウェハ上の接触角及び該ウェハにＩＴＯ膜を成膜し、該
膜とウェハとのなじみ（付着力）を測定することにより
調べた。また、代表的条件ではストッカ内のウェハに吸
着したＨ．Ｃの同定及びストッカ中の非メタン炭化水素
（Ｈ．Ｃ）の濃度とアンモニア濃度を測定した。ストッカの大きさ；１００リットル、光源；殺菌ランプ１０Ｗ、光触媒；ＴｉＯ₂ （石英ガラス板に、ＴｉＯ₂ をゾル−ゲル法により付加）、

【００３９】試料空気；微粒子濃度：クラス１０（１ｆｔ³ 中の０．１μｍ以上の微粒子の個数）、非メタン炭化水素の濃度：１．５ｐｐｍ、アンモニアの濃度：５５ｐｐｂ、接触角の測定；水滴接触角計、ウェハ上へのＩＴＯ膜の成膜；ＩＴＯ３００ｎｍ厚さ、スパッタリング法、成膜したＩＴＯ膜の付着力の測定；スクラッチ試験（ＲＨＥＳＣＡ製ＣＳＲ０２型）、ウェハの前処理；洗剤とアルコールで洗浄後、Ｏ₃発生下で紫外線照射（ＵＶ／Ｏ₃ 洗浄）、

【００４０】結果（１）光触媒の設置面積の影響図６に、光触媒面積と接触角（−〇−印）、及び光触媒
面積と付着力（−●−印）の関係を示す。ここで、紫外
線照射量は０．５ｍＷ／ｃｍ² である。（２）紫外線照射強度の影響図７に、紫外線照射強度と接触角（−〇−印）、及び紫
外線照射強度と付着力（−●−印）の関係を示す。ここ
で、光触媒面積は、５００ｃｍ² である。（３）代表的条件におけるウェハ上Ｈ．Ｃ、ストッカ中
Ｈ．Ｃ濃度とアンモニア濃度光触媒面積５００ｃｍ² 、紫外線照射強度０．５ｍＷ
／ｃｍ² において、ストッカに４日間収納したウェハ
上Ｈ．Ｃを、溶媒抽出後、フタル酸エステル（ＤＯＰ、
ＤＢＰ）についてＧＣ／ＭＳ法により測定した。また、
ストッカ中Ｈ．Ｃ濃度、アンモニア濃度を夫々ＧＣ法、
ケミルミ法で測定した。

【００４１】結果を表１に示す。表１には比較（ブラン
ク）として、紫外線照射がないもの、ウェハ上Ｈ．Ｃに
ついてはＵＶ／Ｏ₃ 洗浄直後のものも示す。

【表１】

【００４２】実施例７図４に示したストッカにクリーンル−ムの下記試料空気
を入れ、実施例６と同様に紫外線照射を行い、微粒子濃
度及びウェハ上の接触角を測定した。尚、試料空気と下
記条件以外は、実施例６と同一条件である。光触媒面積は５００ｃｍ²、紫外線照射光量は、２ｍＷ
／ｃｍ²である。

【００４３】結果（１）微粒子濃度ストッカ内の微粒子濃度を図８に示す。図８中、−○−
は本発明、−●−は比較として紫外線照射なしのものを
示す。測定は、パーティクルカウンターで行った。（２）接触角の値ウェハの接触角を図９に示す。図９中、−○−は本発
明、−●−は比較として紫外線照射なしのものを示す。

【００４４】実施例８図１０は、表面が活性（敏感）なウェハを収納保管する
ストッカであり、図１のストッカ１に、外側にＮ₂供給
源１４を設置したものであり、バルブ１５_-1、１５_-2の
開放により、Ｎ₂をストッカ内に間欠導入（Ｎ₂封止）す
るものである。Ｎ₂導入は、ストッカを開閉した時に実
施される。図１０の符号で、図１と同一符号は同じ意味
を有する。次に、ストッカ１における気体の清浄化を説
明する。ストッカ１の被清浄空間Ｂに、清浄直後のウェ
ハ２が収納されると、バルブ１５_-1、１５_-2の開放によ
り、Ｎ₂供給源１４からの高純度Ｎ₂が１５分間（ストッ
カ１の容積の１．５倍容積）、該ストッカ１内に供給さ
れた後、Ｎ₂の供給が停止される。

【００４５】これにより、清浄直後のウェハ２は乾燥さ
れ、ストッカ１内は清浄化される。ここで、ストッカ１
に収納のウェハ２は活性であるため、徐々に該ストッカ
の構成材（例、パッキング材など有機物）からの微量の
発ガス（ガス状有害成分）４の影響を受け、また、収納
ウェハによっては、ウェハ表面付加物（例、レジスト）
からの発ガス４により、別の収納ウェハを汚染するが、
該ガス状有害成分４は、図１のごとく本発明の紫外線照
射された光触媒６により分解除去され、被清浄空間部Ｂ
は清浄化される。このように、本発明のストッカ１は、
ストッカ１内で発ガスがあってもセルフクリーング的に
清浄化されるので、汚染物質が除去された超清浄な不活
性な空間である。即ち、不活性な雰囲気の超清浄空間が
確実に長時間安定して維持されるので、収納ウェハへの
汚染防止・変質防止が顕著となる。また、本ストッカ１
内に外のクリーンルームからガス状汚染物質が侵入して
も、該ガス状汚染物質は前記のごとく分解・除去され
る。

【００４６】実施例９図１１は、表面が活性なウェハを収納保管するストッカ
であり、図４のストッカ１に、外側にＮ₂供給源１４を
設置したものであり、バルブ１５_-1、１５_-2の開放によ
り、ストッカ１内にＮ₂を間欠導入（Ｎ₂封止）するもの
である。Ｎ₂導入は、ストッカを開閉時に実施される。
図１１の符号で、図４と同一符号は同じ意味を示す。次
に、ストッカ１における気体の清浄化を説明する。スト
ッカ１の被清浄空間部Ｂに、清浄直後のウェハ２が収納
されると、バルブ１５_-1、１５_-2の開放により、Ｎ₂供
給源１４からの高純度Ｎ₂が１５分間（ストッカ１の容
積の１．５倍容積）、該ストッカ１内に供給された後、
Ｎ₂の供給が停止される。

【００４７】これにより、清浄直後のウェハ２は乾燥さ
れ、ストッカ１内は清浄化される。ここで、ストッカ１
に収納のウェハ２は活性であるため、徐々に該ストッカ
の構成材（例、パッキング材など有機物）からの微量の
発ガス（ガス状有害成分）４の影響を受け、また、収納
ウェハによっては、ウェハ表面付加物（例、レジスト）
からの発ガス４や収納ウェハの裏面などに付着し持ち込
まれた粒子状物質（微粒子）の発塵１３により、別のウ
ェハを汚染するが、該汚染物質４、１３は、図４のごと
く、本発明の紫外線照射されているＨ．Ｃ分解部Ａに順
次送られ、捕集・除去され、被清浄空間Ｂは清浄化され
る。このように、本発明のストッカ１は、ストッカ１内
で排ガスや発塵があってもセルフクリーング的に清浄化
されるので、汚染物質が除去された超清浄な不活性な空
間である。即ち、不活性な雰囲気の超清浄空間が確実に
長時間安定して維持されるので、収納ウェハへの汚染防
止・変質防止が顕著となる。また、ストッカ１内に外の
クリーンルームから汚染物質が侵入しても、該汚染物質
は前記のごとく捕集・除去される。

【００４８】実施例１０（１）図１２は図１０のストッカ１の変形例である。図
１２において、図１０と同一符号は同じ意味を示す。（２）図１３は図１１のストッカ１の変形例である。図
１３において、図１１と同一符号は同じ意味を示す。

【００４９】実施例１１図１０に示したストッカに、洗浄後水素終端したウェハ
を収納し、実施例８のごとくＮ₂をストッカ内に供給
し、ウェハの酸化膜の厚さについて、該表面のＸＰＳ分
析により調べた。ストッカの大きさ；１００リットル、光源；殺菌ランプ１０Ｗ、光触媒；ＴｉＯ₂(石英ガラス板に、ＴｉＯ₃をゾルーゲル法により付加)、試料空気；微粒子濃度：クラス１０（１ｆｔ³中の０．１ μｍ以上の微粒子の個数）、非メタン炭化水素の濃度：１．５ｐｐｍ、アンモニアの濃度：５５ｐｐｂ、Ｎ₂ の供給量；ストッカ容積の１．５倍（１５０リットル）、ウェハ表面の測定；ＸＰＳ分析装置、光触媒面積；５００ｃｍ²、紫外線照射量；０．５ｍｗ／ｃｍ²、ウェハの洗浄前処理法；ＳＣ−１洗浄後、希フッ酸溶液で１分間エッチング後、超純水でリンス、

【００５０】結果（１）ウェハ上酸化膜の厚さを表２に示す。表２は比較
としてクリーンルーム空気に暴露したもの、Ｎ₂を供給
しないストッカ（図１）のものも示す。表２は、ウェハ
収納５時間の値である。

【表２】（２）実施例６と同様にＵＶ／Ｏ₃洗浄を行ったウェハ
を収納し、ウェハ表面の接触角について調べた。結果を
図１４に示す。図１４中、−○−は、本発明のもの、−
●−は比較としてクリーンルーム空気に暴露のものであ
る。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
ることができる。（１）少なくとも炭化水素（非メタン炭化水素、Ｈ．
Ｃ）を含む気体の清浄化において、光触媒を空間内に、
空間容積１ｍ³当り、５０〜５００００ｃｍ²の表面積で
設置し、該光触媒に０．０１〜１０ｍＷ／ｃｍ²の紫外
線を照射し、炭化水素濃度を０．２ｐｐｍ以下にするこ
とによって、通常の空気中や気体中等に存在するＨ．Ｃが低分子
量の物質、例えばＣＯ₂やＨ₂Ｏに変換された。で得られた気体（雰囲気）を、基材や基板（半導
体ウェハや液晶ガラス）に暴露しておくと、該基材や基
板表面の汚染が防止された。Ｈ．Ｃに共存するＮＨ₃等の他のガス状有害成分も
同時除去された。前記の光触媒を用いる方式は、従来技術のＨ．Ｃ吸
着材や吸収材を用いる方式が寿命が短く廃棄物がでるこ
とや、圧力損失の課題があったのに対して、圧力損失が
なく、長時間安定した性能を維持するので、実用性が向
上した方式となった。

【００５２】（２）共存微粒子（粒子状物質）が問題と
なる場合（環境、用途、装置の種類、要求性能によって
は）、前記（１）の紫外線が照射する空間に少なくとも
光電子放出材と電極とを設置し、微粒子濃度をクラス１
０以下とすることによって、本発明のガス状有害成分の処理に、微粒子の処理
（除去）が加わるので、ガスと微粒子汚染物質を同時に
除去（制御）した超清浄空間が創出できた。前記（１）の照射紫外線の有効利用により、ガスと
微粒子の同時除去ができた。ガスと粒子の同時除去により、適用分野が広がり、
実用性が向上した。（３）前記（１）、（２）におい
て、紫外線源を光触媒、あるいは光触媒と光電子放出
材、電極で囲み、一体化（ユニット化）することによ
り、被清浄空間の任意の場所に、任意の数量設置できる
気体清浄装置となった。ユニットを用いる空間の清浄化装置は、（ユニット
部と被清浄空間部とを適宜分離できるので）保守、管理
が容易となり、実用性が向上した。

【００５３】（４）空間中に不活性ガスを間欠的あるい
は連続的に導入することにより、水分、酸素、汚染物質が存在しない不活性な超清浄
空間が創出できた。即ち、空間への不活性ガスの導入に
より、該空間は不活性となり、該空間の一部（片側）に
光触媒作用あるいは適宜光電子放出作用を有する気体清
浄化部を設けることで、該空間内で発生した、あるいは
該空間外から侵入する汚染物質を簡便に捕集・除去でき
た。これにより、不活性な空間が長時間安定して維持で
きた。不活性ガスの導入を間欠的に行う場合は、使用する
不活性ガスは少量となった。これにより、ランニングコ
ストが大幅に低減された。また、Ｏ₂を含まない不活性
ガスの作業者近傍へのリークやたれ流しがなくなったの
で実用上安全な空間が簡便にできた。

【００５４】収納物品（例、ウェハやガラス基板）
が、洗浄直後のように水分を多く含んでいる場合、不活
性ガスは通常乾燥しているので、不活性ガスを導入する
ことにより、該収納物品は乾燥されて安定な状態で保持
される。すなわち、水分は空間に収納されたウェハやガ
ラス基板の表面状態によっては反応剤として作用するの
で、すみやかな除去が必要であった。上記により、実用上、有効な不活性（変質防止効
果）で安全かつ長時間安定した超清浄空間ができた。こ
の空間は、不活性ガスの使用が少ないので、地球資源の
有効利用の点でも有効な空間である。（５）前記より、本発明では、汚染物質を、効果的に処
理できるので、今後のクリーン化技術の方向として期待される局所
空間（ミニエンバイロメント）の清浄化に好適に使用で
きた。より、本発明により清浄化された局所空間では、
製品が低コストで製造できるので、適用分野が広がり、
実用性が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の清浄化装置を設置したクリーンルーム
内のウェハ保管庫の概略構成図。

【図２】本発明の他の清浄化装置を設置したクリーンル
ーム内のウェハ保管庫の概略構成図。

【図３】本発明の他の清浄化装置を設置したクリーンル
ーム内のウェハ保管庫の概略構成図。

【図４】本発明の他の清浄化装置を設置したクリーンル
ーム内のウェハ保管庫の概略構成図。

【図５】本発明の他の清浄化装置を設置したクリーンル
ーム内のウェハ保管庫の概略構成図。

【図６】光触媒の表面積（ｃｍ² ）による接触角
（度）と付着力（ｍＮ）の変化を示すグラフ。

【図７】紫外線照射強度（ｍＷ／ｃｍ² ）による接触
角（度）と付着力（ｍＮ）の変化を示すグラフ。

【図８】荷電・捕集時間（ｍｉｎ）と微粒子濃度（個／
ｆｔ³）との関係を示すグラフ。

【図９】経過時間（ｈ）と接触角（度）との関係を示す
グラフ。

【図１０】本発明の他の清浄化装置を設置したクリーン
ルーム内のウェハ保管庫の概略構成図。

【図１１】本発明の他の清浄化装置を設置したクリーン
ルーム内のウェハ保管庫の概略構成図。

【図１２】本発明の他の清浄化装置を設置したクリーン
ルーム内のウェハ保管庫の概略構成図。

【図１３】本発明の他の清浄化装置を設置したクリーン
ルーム内のウェハ保管庫の概略構成図。

【図１４】経過時間（ｈ）と接触角（度）との関係を示
すグラフ。

【符号の説明】

１：ウェハ保管庫（ストッカ）、２：ウェハ、３：ウェ
ハキャリア、４：非メタン炭化水素（Ｈ．Ｃ）、５：紫
外線ランプ、６：光触媒、７_-1〜７_-3：空気の流れ、
８：遮光材、９：反射面、１０：光電子放出材、１１：
電極、１２：荷電微粒子捕集材、１３：微粒子、１４：
Ｎ₂供給源、１５_-1、１５_-2：バルブＡ：Ｈ．Ｃ分解部、Ｂ：ウェハ収納部（被清浄空間部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空間に収納した基材又は基板表面の汚染
を防止するための気体を清浄化する方法において、基材
又は基板と接触する少なくとも炭化水素を含む気体を、
空間容積１ｍ³ 当り５０〜５００００ｃｍ²の表面積
で設置された光触媒に、０．０１ｍＷ／ｃｍ²〜１０ｍ
Ｗ／ｃｍ²の紫外線が照射されている空間内に通し、該
気体中の非メタン炭化水素濃度を０．２ｐｐｍ以下に清
浄化することを特徴とする気体の清浄化方法。
【請求項２】前記紫外線が照射されている空間内に、
さらに光電子放出材と電極を設置して、前記気体中の微
粒子濃度をクラス１０以下に清浄化することを特徴とす
る請求項１記載の気体の清浄化方法。
【請求項３】前記紫外線の照射は、殺菌ランプで行う
ことを特徴とする請求項１又は２記載の気体の清浄化方
法。
【請求項４】前記空間には、不活性ガスが間欠的又は
連続的に封入されていることを特徴とする請求項１，２
又は３記載の気体の清浄化方法。
【請求項５】空間に収納した基材又は基板表面の汚染
を防止するための気体を清浄化する装置において、基材
又は基板と接触する少なくとも炭化水素を含む気体を通
し、該気体中の非メタン炭化水素濃度を０．２ｐｐｍ以
下に清浄化する、空間容積１ｍ³ 当り５０〜５０００
０ｃｍ² の表面積で設置された光触媒と、該光触媒に
０．０１ｍＷ／ｃｍ²〜１０ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を照射
する紫外線源とを有する空間からなることを特徴とする
気体の清浄化装置。
【請求項６】前記紫外線が照射されている空間に、さ
らに該気体中の微粒子濃度をクラス１０以下とする光電
子放出材と電極とを設置することを特徴とする請求項５
記載の気体の清浄化装置。
【請求項７】前記空間は、不活性ガスの間欠又は連続
の供給源と接続されていることを特徴とする請求項５又
は６記載の気体の清浄化装置。