(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体製造装置に供給する空気の清浄化および空気の温度・湿度の調節を連続的に行うための方法を提供する。【解決手段】半導体製造装置１に連通した空気循環経路内に吸着部５を設け、吸着部で、空気中のガス状汚染物質を吸着除去した後、空調手段７を用いて空気の温度および湿度の調節を行うにあたり、吸着部での吸着材によるガス状汚染物質の吸着と、吸着材の加熱による再生を交互に繰り返すことによって、連続的に空気中のガス状汚染物質を吸着除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置に連通した空気循環経路内に吸着部を設け、該吸着部で空気中のガス状汚染物質を吸着除去した後、空調手段を用いて空気の温度および湿度の調節を行うにあたり、
吸着部での吸着材によるガス状汚染物質の吸着と、吸着材の加熱による再生を交互に繰り返すことによって、連続的に空気中のガス状汚染物質を吸着除去することを特徴とする半導体製造装置に供給する空気の浄化・空調方法。
【請求項２】
前記吸着材の加熱による再生を、前記空調手段で生じた余剰熱を利用して行う請求項１に記載の半導体製造装置に供給する空気の浄化・空調方法。
【請求項３】
前記吸着材として固体酸性物質を含むものを用いる請求項１または２に記載の半導体製造装置に供給する空気の浄化・空調方法。
【請求項４】
前記吸着材として固体酸性物質および活性炭を含むものを用いる請求項１または２に記載の半導体製造装置に供給する空気の浄化・空調方法。
【請求項５】
空気中のガス状汚染物質を吸着材で除去する吸着部と、空気の温度および湿度を調節する空調部と、吸着材を加熱して再生する再生部を有していることを特徴とする半導体製造装置の空気浄化・空調ユニット。
【請求項６】
前記吸着部と再生部が少なくとも一対併設されており、かつ吸着部での吸着材によるガス状汚染物質の吸着と再生部での加熱による該吸着材の再生を交互に繰り返す切換手段を有している請求項５に記載の半導体製造装置の空気浄化・空調ユニット。
【請求項７】
回転軸を中心に前記吸着部、前記再生部および再生後の吸着材を冷却する冷却部が形成され、前記吸着材が各部を逐次通過するよう回転手段を有している請求項５に記載の半導体製造装置の空気浄化・空調ユニット。
【請求項８】
前記空調部での余剰熱を前記吸着材の加熱による再生に利用するための熱交換手段を備えた請求項５〜７のいずれかに記載の半導体製造装置の空気浄化・空調ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置に供給する空気の浄化・空調方法と半導体製造装置の空気浄化・空調ユニットに関するものであり、詳細には、集積回路パターン線幅が微細である高性能の半導体製品の製造に適した清浄な雰囲気を形成するため、該半導体製造装置に温度・湿度の調節された清浄化空気を連続的に供給するための方法と、この様な方法を実現するための浄化・空調ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クリーンルーム室内の空気を清浄化する方法として、例えばＨＥＰＡフィルタ（高性能フィルタ）を用い、主として空気中の微細な粒子状汚染物質を除去する方法が従来から実施されている。しかし、半導体製品における集積回路の高集積化が著しく進み、集積回路の最小線幅がサブミクロンレベルにまで微細化されつつある現在、これまで問題視されていなかったガス状汚染物質が、集積回路の形成に少なからず悪影響を及ぼすことが明らかとなり、該ガス状汚染物質を除去する方法の確立が求められている。
【０００３】
より具体的に説明すると、半導体製造工程の一つである露光工程では、アンモニアやアミン類等の塩基性ガス、その他の有機性ガスなどのガス状汚染物質から悪影響を受け易く、微細な回路パターンを形成するには、該ガス状汚染物質の濃度を１ｐｐｂ以下に低減することが必要であるといわれている。特に、人体からも発生するアンモニアは、化学増幅型レジストのパターン形成を阻害したり、露光工程で用いられるレンズを曇らせるなどの悪影響を与える。また有機性ガスは、ウェハ基材や基板を汚染して製品の生産性（歩留り）を低下させることが確認されている。
【０００４】
その他の半導体製造工程であるレジスト塗布・現像工程でも、前記露光工程と同様にガス状汚染物質によってもたらされる影響を排除する必要がある。特に現像工程では、使用する薬液からアンモニアや有機性ガス等のガス状汚染物質が発生するため、この様なガス状汚染物質による汚染の拡大を引き起こさないようにする必要がある。
【０００５】
また、半導体製造装置をクリーンルーム内に設置して使用する場合があるが、この様な場合、プラスチック等を含む高分子材料から発生する有機性ガスが、クリーンルームの構成部材として多用されている高分子部品（例えば塗料や塗床材、シート、パネル、電源ケーブル、シーリング剤、パッキン可塑材、離型材、酸化防止剤等）を発生源としてクリーンルームのあらゆるところから発生する可能性を有している。特に、空調コストを低減するためクリーンルーム室内のガスを循環させて使用する場合には、上記高分子部品から有機性ガスが連続的に発生する一方、該有機性ガスは外部へ排出されないため、有機性ガスの濃度が外気より徐々に高くなるといった問題がある。
【０００６】
他方、半導体製造装置が設置されるクリーンルーム全域を清浄化することは勿論有効であるが、そのためのコストアップは軽視できないので、例えばミニエンバイロメントやマイクロエンバイロメントといった設備を設けて高清浄化区域を形成し、この区域内で作業を行うことで、清浄化によるコストアップを抑えることもなされている。しかしこれらの設備も、前記クリーンルームと同様に高分子材料が多用されているので有機性ガスの発生が問題となる。
【０００７】
この様に半導体製品の製造に悪影響を与えるガス状汚染物質としては、上記アンモニアや有機性ガスも含めて、下記（１）〜（３）のように分類され、これらのガス状汚染物質を除去する手段として、ケミカルフィルタをクリーンルームのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）等に設置したり、該ケミカルフィルタ以外に、半導体製造装置内に高圧放電部を設けて放電により微量ガス成分をプラズマ化したり、光触媒を用いて有機性ガスを除去したり、噴霧ノズルを設置して気液接触方式でアンモニア等のアルカリ成分を除去する等の対策が図られている（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
（１）ＮＯｘ  、ＳＯｘ  、ＨＦなどの酸性ガス
（２）ＮＨ３  、アミンなどの塩基性ガス
（３）有機性ガス（炭化水素等）
【０００８】
ケミカルフィルタを用いた有機性ガスの除去は、ケミカルフィルタを構成する活性炭への有機性ガスの物理吸着によるものである。ケミカルフィルタは、ガス状汚染物質の吸着量が一定量以上になると吸着性能が低下するので交換する必要があり、通常は１年に１回程度の頻度で交換する。しかし、ケミカルフィルタは高価であるので、交換頻度や使用量の増大は製造コストアップを招き、しかも、フィルタの頻繁な交換は装置を停止して行う必要があるので生産効率の低下を招く。
【０００９】
上記酸性ガスの除去に用いられるケミカルフィルタには、一般にアルカリ性物質を添着させた活性炭や陰イオン交換繊維が素材として用いられ、上記塩基性ガスの除去に用いられるケミカルフィルタには、酸性物質を添着させた活性炭や陽イオン交換繊維が素材として使用されており、酸性ガスや塩基性ガスは化学的に除去される。従って、有機性ガスの場合と比較してケミカルフィルタによる上記酸性ガスやアルカリ性ガスの吸着容量は大きい。しかし、イオン交換繊維や薬品の添着された活性炭を再生処理することは困難であり、廃棄処理する場合には更に費用がかかる。
【００１０】
この様にケミカルフィルタは、酸性ガスや塩基性ガスを吸着・除去するには有効であるが、高価でかつ再生が困難であるため、該ケミカルフィルタをより有効に活用すべく、クリーンルームの空調設備等に設置するのではなく、半導体製造装置内に設置して局所的な高清浄化を図ることが考えられる。
【００１１】
しかし、半導体製造装置にケミカルフィルタを設置する場合、ケミカルフィルタの寿命は、半導体製造装置の設置されているクリーンルーム等の外部環境の管理状況に大きく左右される。即ち、クリーンルーム等の外部環境の管理が十分なされている場合は、清浄度の高い空気を半導体製造装置内に設置したケミカルフィルタで浄化し、より清浄度の高い空気を得ることができる。ところが、クリーンルーム等の外部環境の管理が不十分である場合は、清浄度の低い空気をケミカルフィルタに通す際に、多量のガス状汚染物質を除去しなければならないのでケミカルフィルタの除去負担が大きくなる。
【００１２】
従ってこの様な場合は、ケミカルフィルタを頻繁に交換しなければ、高清浄空気を得ることができず半導体製品の品質劣化が問題となる。また、頻繁に交換すると生産効率は当然に低下してくる。更に、該フィルタの長寿命化を図るべく新たな設備等を設けるとその分コストがかかるので、経済的に装置を稼動しながら高品質の製品を製造することは難しい。
【００１３】
ところで安定した品質の半導体製品を製造するため、該半導体製造装置に供給する空気の温度や湿度を制御するのが一般的である。しかし、半導体製造装置内にケミカルフィルタを設置すると、空気中の水分が吸着されるなどして空気の温度や湿度が設定値から外れやすく、半導体製品の品質に悪影響を及ぼすといった懸念が生ずる。
【００１４】
尚、安定した条件で装置を稼動するための手法として、クリーンルームの空調装置とは別に半導体製造装置用として空調設備を設け、温度や湿度を厳密に制御する方法も考えられる。しかし空調コストを低減するため、半導体製造装置と空調設備を結ぶ空気循環経路内で空気を循環させると、半導体製造装置内の高分子製部品から生ずる有機性ガスが経時的に蓄積してくるので、有機性ガスに対する対策を併せて講じなければならない。
【００１５】
以上の通り、半導体の高集積化が進むなか、半導体製造装置の設置されているクリーンルームの厳密な管理や頻繁なフィルタ交換等の煩雑なメンテナンスや多大なコストをかけずとも、有機性ガスやアンモニア等のガス状汚染物質が除去されかつ温度・湿度の調節された空気を、連続的に安定して半導体製造装置に供給することのできる方法の確立が迫られている。
【００１６】
【特許文献１】
特許第２５８０８９３号公報  （特許請求の範囲、第１頁）
【特許文献２】
特許第３０３５０１８号公報  （特許請求の範囲、第１頁）
【特許文献３】
特開平９−１６８７２２号公報  （特許請求の範囲、第１頁）
【特許文献４】
特開平１０−３４０８５１号公報  （特許請求の範囲、第１頁）
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、集積回路パターン線幅が微細な高性能の半導体製品を効率よく製造することを最終目的に、フィルタ等の頻繁な交換やクリーンルーム等の厳密な管理を行わなくとも、有機性ガスやアンモニア等のガス状汚染物質が十分に除去され、温度・湿度の調節された空気を、連続的に安定して半導体製造装置に供給することのできる方法、およびこの様な方法を実現するのに有用な半導体製造装置の空気浄化・空調ユニットを提供することを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体製造装置に供給する空気の浄化・空調方法とは、半導体製造装置に連通した空気循環経路内に吸着部を設け、該吸着部で、空気中のガス状汚染物質を吸着除去した後、空調手段を用いて空気の温度および湿度の調節を行うにあたり、吸着部での吸着材によるガス状汚染物質の吸着と、吸着材の加熱による再生を交互に繰り返すことによって、連続的に空気中のガス状汚染物質を吸着除去するところに特徴を有するものである。前記吸着材の再生は、前記空調手段で生じた余剰熱を利用すれば、新たにエネルギーを与える必要がないため、経済面および環境面から好ましい。
【００１９】
また、前記吸着部の吸着材として固体酸性物質を含むものを用いれば、特にアンモニアやアミン類等を効率よく吸着除去できるので望ましい。アンモニアやアミン類に加えて有機性ガスを効率よく吸着除去するには、前記固体酸性物質に加えて活性炭を含むものを前記吸着材に用いるのがよい。
【００２０】
また本発明は、この様な方法を実現するための半導体製造装置の空気浄化・空調ユニットも規定するものであって、空気中のガス状汚染物質を吸着材で除去する吸着部と、空気の温度および湿度を調節する空調部と、吸着材を加熱して再生する再生部を有しているところに特徴を有する。
【００２１】
上記半導体製造装置の空気浄化・空調ユニットとしては、前記吸着部と再生部が少なくとも一対併設されており、かつ、吸着部での吸着材によるガス状汚染物質の吸着と再生部での加熱による該吸着材の再生を交互に繰り返す切換手段を有しているものが挙げられる。また、別の半導体製造装置の空気浄化・空調ユニットとして、回転軸を中心に前記吸着部、前記再生部および再生後の吸着材を冷却する冷却部が形成され、前記吸着材が各部を逐次通過するよう回転手段を有しているものが挙げられる。
【００２２】
これらの半導体製造装置の空気浄化・空調ユニットとしては、前記空調部での余剰熱を前記吸着材の加熱による再生に利用するための熱交換手段を備えているものがよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明者らは前述した様な状況の下で、フィルタ等の頻繁な交換や半導体製造装置の設置されているクリーンルームの厳密な管理等といった煩雑なメンテナンスや多大なコストをかけずとも、最も清浄度の高い雰囲気が要求される集積回路パターン線幅が微細である高性能半導体の製造装置に、有機性ガスやアンモニア等のガス状汚染物質が除去され温度・湿度の調節された空気を、連続的に安定して供給することのできるシステムを確立すべく様々な角度から検討を行った。その結果、
▲１▼（ａ）半導体製造装置に連通した空気循環経路内に吸着部を設け、
該吸着部で、空気中のガス状汚染物質を吸着除去した後、
（ｂ）空調手段を用いて空気の温度および湿度の調節を行うようにすることかつ、
▲２▼吸着部での吸着材によるガス状汚染物質の吸着と、吸着材の加熱による再生を交互に繰り返して、連続的に前記ガス状汚染物質を吸着除去すればよいこと、を見出し上記本発明に想到した。
【００２４】
以下、本発明で上記▲１▼（ａ）（ｂ）および▲２▼の方法を規定した理由について詳述する。
【００２５】
前記▲１▼（ａ）について
まず本発明法では、半導体製造装置に連通した空気循環経路内に設置した吸着部において、吸着材で空気中のガス状汚染物質を吸着除去する。
【００２６】
本発明は、該吸着部で用いる吸着材の種類についてまで特定するものではなく、空気循環経路内の空気に含まれる、アンモニア等の塩基性ガスや有機性ガス等のガス状汚染物質を除去でき、かつ、加熱により再生できるものであればよいが、効率よく上記ガス状汚染物質を除去し、かつ吸着性能の回復を図るには、下記に示す様なものを吸着材として用いるのがよい。
【００２７】
まず吸着材としては、比表面積の大きい多孔性無機酸化物であることが好ましい。吸着材の形状はペレット状、ハニカム状、コルゲート状、シート状、プリーツ状等の形態で使用することができるが、接触面積が大きくかつ圧力損失が低いハニカム形状とすることが好ましい。上記形状に加工する方法としては、成形、ウォッシュコート、含浸、吹き付け、梳き込み等の公知の方法を採用することができる。
【００２８】
ガス状汚染物質として特に、アンモニアが、上述の通り半導体製造に与える悪影響が大きいことから、本発明の吸着材は、アンモニアに対して高吸着性能を発揮するものであることが好ましい。アンモニアは低分子量であるので物理吸着されにくく、例えば活性炭はアンモニアの吸着容量が非常に少ないことが知られている。一般に、アンモニアを吸着・除去する手段として、硫酸、リン酸、クエン酸等の酸を添着した活性炭を含む塩基性ガス用ケミカルフィルタが使用されているが、上述の通り、薬品の添着された活性炭は加熱による再生処理が行えないため、コストやメンテナンスの観点から好ましくない。
【００２９】
本発明では、低分子量で物理吸着されにくいアンモニアを上記薬品等を使用せずに処理する手段として、アンモニア等の塩基性ガスの吸着点として作用する固体酸性物質を吸着材に使用するのがよい。該固体酸性物質であれば、アンモニアを十分に吸着・除去することができ、かつ、加熱により吸着性能の回復を図ることができるからである。
【００３０】
固体酸性物質としては、具体的に、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化ケイ素、シリカ−アルミナ等を使用することができる。特に好ましいものとして、チタンおよびケイ素からなる二元系複合酸化物、チタンおよびジルコニウムからなる二元系複合酸化物、並びにチタン、ケイ素およびジルコニウムからなる三元系複合酸化物などが挙げられる。チタン、ケイ素、ジルコニウムのそれぞれの単独酸化物では酸性が弱く酸量も少ないが、上記のような二元系酸化物あるいは三元系酸化物とすることで顕著な固体酸性が発現し、塩基性ガスであるアンモニアの吸着点として作用する。
【００３１】
上記の様なチタン系複合酸化物は、従来から公知の方法で製造することができる。例えば、チタンとケイ素からなる二元系複合酸化物を調製する方法としては、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）のような方法が挙げられる。
【００３２】
（ｉ）四塩化チタンをシリカゾルと共に混合し、アンモニアを添加して沈殿を生成せしめ、この沈殿を洗浄、乾燥後に焼成する方法。
【００３３】
（ｉｉ）四塩化チタンに珪酸ナトリウム水溶液（水ガラス）を添加して沈殿（共沈物）を生成させ、これを洗浄、乾燥後に焼成する方法。
【００３４】
（ｉｉｉ）四塩化チタンの水−アルコール溶液にテトラエチルシリケートを添加して加水分解により沈殿を生成させ、これを洗浄、乾燥後に焼成する方法。
【００３５】
上記各方法において、共沈物を３００〜６５０℃で１〜１０時間焼成すれば、容易にチタンおよびケイ素からなる二元系複合酸化物を得ることができる。また同様にして、チタン源およびケイ素源、あるいはジルコニウム源のモル比を適宜調整することにより、二元系もしくは三元系の各複合酸化物を得ることができる。
【００３６】
用いうるチタン源としては、塩化チタン、硫酸チタン、蓚酸チタンやテトライソプロピルチタネート等のチタン化合物が挙げられる。ケイ素源としては、コロイド状シリカ、水ガラス、四塩化ケイ素やテトラエチルシリケート等のケイ素化合物が挙げられる。またジルコニウム源としては、塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウムや酢酸ジルコニウム等のジルコニウム化合物が挙げられる。
【００３７】
このようなチタン系複合酸化物はチタンの含有率が２０〜９５モル％のものが好ましく、より好ましくは５０〜８５モル％のものである。チタンの含有率が２０モル％未満あるいは９５モル％を超えると、固体酸性が低下するため好ましくない。
【００３８】
このようにして得られたチタン系複合酸化物は１００ｍ２／ｇ以上の高い比表面積を有しており、かつ耐熱性も優れているので加熱再生により吸着材を繰り返し使用しても高いアンモニア吸着性能を維持する。
【００３９】
上述の通り、ガス状汚染性物質として、アンモニア以外に有機性ガスの処理対策が今後より一層求められている。前記アンモニア等の塩基性ガスや酸性ガスは、化学吸着を行うのが有効であるが、有機性ガスは、主に物理吸着を利用して除去するのが有効である。
【００４０】
有機性ガスを吸着除去する方法としては、活性炭、ゼオライト、シリカゲル等に物理吸着させることが挙げられるが、その中でも特に活性炭は、ゼオライトと比較して様々な種類の有機性ガスに対し高い吸着性能を有し、かつ、再生処理においても低温で吸着した有機性ガスを離脱することができるので好ましい。活性炭の種類については、一般的に使用される活性炭の他、活性コークス、グラファイトカーボン、活性炭素繊維を用いることができる。
【００４１】
この様に吸着材として活性炭を使用すれば、例えば塗料や塗床材、シート、パネル、電源ケーブル、シーリング剤、パッキンといった、クリーンルーム部材である高分子材料から発生する有機性ガスを除去することができる。
【００４２】
具体的に除去できる有機性ガスとしては、トルエン、キシレン、アセトン、トリメチルベンゼン、酢酸エチル、酢酸エトキシエチル、シクロベンゼン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の溶剤；フタル酸ジオクチル、リン酸トリブチル、アジピン酸ジオクチル等の可塑剤；酸化防止剤であるブチルヒドロキシトルエン等、シーリング剤である環状シロキサン等が挙げられる。またレジストの溶剤、表面改質剤、現像液、剥離液のプロセス薬品として使用される酢酸ブチル、メトキシプロパノール、乳酸エチル、ヘキサメチルジシラザン、酢酸メトキシプロピル、酢酸エトキシエチル、トリメチルアンモニウムハイドライド、モノエタノールアミン、Ｎ−メチルピロリドン等が挙げられる。
【００４３】
前記吸着材の好ましい例として、例えば固体酸性物質を２０〜８０質量％と、活性炭を８０〜２０質量％の範囲で併用したものが挙げられ、このような吸着材組成物を例えばハニカム状等に加工すればよい。
【００４４】
上記吸着材組成物をハニカム状とする場合に、例えば吸着材を２層構造とし、前層に固体酸性物質を主成分とする吸着層を設け、後層に活性炭を主成分とする吸着層を設ければ、前層でアンモニアを主体に除去したのち後層で有機性ガスを主体に除去することができる。また、前記と逆の順序の２層構造とし、前層で有機性ガスを除去し、後層でアンモニアを除去してもよい。
【００４５】
また、上記固体酸性物質や活性炭以外に、ゼオライト、活性白土、珪酸マグネシウム、セピオライト、粘土鉱物等の各種無機酸化物を吸着材等として適宜添加してもよい。
【００４６】
前記吸着部は、半導体製造装置の雰囲気を形成する空気を循環させて使用する場合に、半導体製造装置から排出されたガス状汚染物質等を含む空気を浄化できる空気循環経路内に設置する他、空気循環経路外から空気を取り込むときの空気取込口に設置してもよい。この様に設置すれば、ガス状汚染物質を効率よく除去でき、半導体製造装置に清浄度の高い空気を供給することができる。また半導体製造装置によっては、半導体製造処理時にガス状汚染物質が発生する場合があるが、この様な場合には上記吸着部を半導体製造装置の空気排出口に設置することで、ガス状汚染物質が空気循環経路内に拡散するのを防止できる。
【００４７】
アンモニアやアミン類、有機性ガス等のガス状汚染性物質とともに微粒子状汚染性物質を除去するため、例えば中性能除塵フィルター、ＨＥＰＡ  フィルター、ＵＬＰＡフィルター、静電フィルター等の除塵フィルターを併せて設置することも勿論有効である。除塵フィルターは、吸着材を装填した吸着部と空気の温度・湿度を調節する空調部との中間位置に設置したり、空調部の空気流出口に設置することができる。
【００４８】
前記▲１▼（ｂ）について
吸着部で空気中のガス状汚染物質を吸着除去した後は、空調手段を用いて空気の温度および湿度の調節を行う。例えば、吸着材が空気中のガス状汚染物質とともに水分も吸着し、空気の湿度が吸着材と接触する前後で変化したとき、そのまま半導体製造装置に空気を供給すると、半導体製造に悪影響を及ぼすことが考えられる。しかしこの様な場合であっても、上記の通り空調手段を設けることで、吸着部を通過した空気を所定の温度・湿度に制御することができるからである。
【００４９】
例えば、半導体の製造プロセスにおけるフォトレジスト塗布工程、露光工程および現像工程では、空調部で温度が（２３±０．１）℃、湿度が（４５±３）％ＲＨとなるよう厳密に調節することが挙げられる。
【００５０】
前記▲２▼について
本発明では、吸着部での吸着材によるガス状汚染物質の吸着と再生部での加熱による該吸着材の再生を交互に繰り返して行うことで、連続的に空気の清浄化を図る。尚、吸着材の再生は、吸着材を加熱することによって吸着されたガス状汚染物質を離脱させることによるものである。
【００５１】
吸着材を加熱する手段は特に限定するものでなく、電気ヒータ等を用いることができる。しかし使用する空調設備で生じた高温冷媒から得られる廃熱を利用することが、経済面からも環境面からも好ましい。
【００５２】
具体的には、吸着材再生用空気として空気循環経路外からファンで空気を取り込み、例えば、熱交換器を用いて圧縮式の高温冷媒の廃熱で吸着材再生用空気を所定の温度にまで加熱し、この加熱された空気を吸着材と接触させることで吸着材からガス状汚染物質を離脱でき、吸着性能を回復させることができる。前記加熱には、前記高温冷媒の廃熱と補助電気ヒータを併用してもよい。
【００５３】
吸着材に吸着したガス状汚染物質を離脱するには、吸着したガス状汚染物質の種類にもよるが、吸着材を６０〜１００℃、より好ましくは７０〜９０℃の温度で加熱するのがよい。加熱温度が６０℃未満では吸着したガス状汚染物質が十分に離脱せず、吸着性能の回復が不十分となる。また、上記廃熱のみで吸着材を加熱する場合、加熱温度が１００℃を超えると高温冷媒の廃熱だけでは十分加熱されず、結局、エネルギーを加える必要がありコストが高くなるので好ましくない。
【００５４】
上述の通り、吸着材に吸着していたガス状汚染物質は加熱処理により徐々に離脱する。ガス状汚染物質を含む空気は、ガス状汚染物質の濃度がｐｐｂオーダーと極低濃度でありかつ濃縮比が低い場合には、ガス状汚染物質の濃度が外気とほぼ同レベルであるので、ガス状汚染物質を含む空気をそのまま屋外に排出してもよい。
【００５５】
ここで濃縮比とは、
（空気循環経路に導入した空気量）／（吸着材の再生時に空気循環経路外に排気する空気量）
の比率をいい、濃縮比が低い場合とは、空気循環経路に導入した空気量に対して、吸着材再生後に室外に排気する空気量の多い場合をいう。
【００５６】
この濃縮比が極端に低い場合は、空気循環経路外に排出する空気量が大きくなり、例えば半導体製造装置をクリーンルーム内に設置する場合、クリーンルームの温度や湿度が変化しやすくなるので、クリーンルームの空調コストアップを招く。従って、クリーンルームの空調コストアップを抑えるには、濃縮比を１０倍以上とするのが好ましく、より好ましくは３０倍以上である。
【００５７】
尚、濃縮比が高い場合（即ち、空気循環経路に導入した空気量に対して、吸着材の再生時に空気循環経路外に排気する空気量が少ない場合）であって、排出する空気中のガス状汚染物質の濃度が高い場合には、白金系触媒等を用い、ガス状汚染物質を含む空気を１００〜３５０℃にまで加熱してガス状汚染物質を酸化分解して無害化することもできる。
【００５８】
例えば後述する回転ロータ式の空気浄化・空調ユニットを使用する場合、吸着部でのガス状汚染物質の吸着と再生部での吸着材の再生を繰り返し連続的に実施する場合には、濃縮比を１０〜１００倍程度に設定できる。
【００５９】
但し、回転ロータ式では、約１００倍を超える高い濃縮比で運転すると、吸着材の再生が不十分となるので、回転ロータ式より後述する多塔切替式の空気浄化・空調ユニットを採用することが好ましい。
【００６０】
多塔切替式の空気浄化・空調ユニットでは、後述する塔を吸着部として使用する期間を長くすることで容易に濃縮比を高めることができ、濃縮比は３０〜３００倍程度の範囲内で設定することができる。例えば塔の吸着部／再生部の切替頻度を１ヶ月に１回程度とすれば、濃縮比を上記範囲内で制御できる。このとき、塔には１ヶ月以上吸着性能を維持できる量の吸着材を充填する必要があるが、充填後は、吸着部／再生部の切替運転を行うことで半永久的に運転できるので、従来のケミカルフィルタが約１年間に１回の割合で交換する必要があることと比較すると、費用および手間をかなり削減できると考えられる。
【００６１】
本発明は、この様な方法を実現するための半導体製造装置の空気浄化・空調ユニットも規定するものである。
【００６２】
本発明の半導体製造装置の空気浄化・空調ユニットは、
（Ａ）空気中のガス状汚染物質を吸着材で除去する吸着部と、
（Ｂ）空気の温度および湿度を調節する空調部と、
（Ｃ）吸着材を加熱し、該吸着材に吸着したガス状汚染物質を離脱して再生する再生部
を有しているところに特徴を有するものである。
【００６３】
本発明の半導体製造装置の空気浄化・空調ユニットは、ガス状汚染物質を含む空気が、上記（Ａ）吸着部から（Ｂ）空調部を通過することによって、該ガス状汚染物質が除去されかつ温度・湿度が調節されて半導体製造装置に供給されるしくみとなっており、併せて、吸着性能の低下した吸着材の吸着性能を再生するための（Ｃ）再生部を必須構成部として有するものである。
【００６４】
この様に、吸着部に充填されている吸着材を再生処理する再生部を併せて設けることによって、コンパクトサイズでかつ維持管理の大変容易な半導体製造装置の空気浄化・空調ユニットを構成することができる。
【００６５】
経済面や環境面からすると、前記再生部での吸着材の再生を、前記空調部の高温冷媒の余剰熱を利用して行うようにすることが好ましく、この様に余剰熱を利用するための熱交換器等を設置することができる。また、上記余剰熱のみでは吸着材のガス状汚染物質を十分に離脱することが難しい場合には、補助加熱用設備として電気ヒータ等を併せて設置することもできる。
【００６６】
本発明の空気清浄ユニットは、上記（Ａ）〜（Ｃ）以外の構成部分を排除するものでなく、例えば送風ファンや除塵フィルタ、ケミカルフィルタ等が設置されていてもよい。
【００６７】
この様な本発明の半導体製造装置の空気浄化・空調ユニットを具現化したものとして、例えば、多塔切替式または回転ロータ式で吸着材を随時再生させるものが挙げられる。
【００６８】
多塔切替式は、吸着材を充填した前記吸着部（塔）と再生部（塔）が少なくとも一対併設され、吸着部での吸着材によるガス状汚染物質の吸着と再生部での加熱による吸着材の再生を交互に繰り返す切換手段を有しており、タイマーと連動させて自動弁により定期的にラインを切り替え、前記吸着と再生を交互に繰り返して行うことで、吸着材の再生時に装置を停止させることなく連続的にガス状汚染物質を吸着除去して、清浄化空気を半導体製造装置に供給することができる。
【００６９】
即ち、例えば吸着部として働く塔（以下「塔Ａ」という）のガス状汚染物質の吸着能力が低下した時点で、別の塔（以下「塔Ｂ」という）を吸着部として運転するよう切り替えることでガス状汚染物質の吸着除去を連続して行い、その一方で、吸着性能の低下した塔Ａを加熱再生し、塔Ｂの吸着性能が低下したときに再び吸着部として働くようにすることで、清浄化空気を半導体製造装置に連続的に供給することができるのである。
【００７０】
また、前記吸着と加熱再生を連続的に実施する別の方法として、本発明のユニットを回転ロータ式とすることも有用である。この回転ロータ式は、回転軸を中心に分割されている吸着部、再生部および冷却部の３つのゾーンを吸着材が逐次通過することによって、吸着材によるガス状汚染物質の吸着、吸着材の再生および再生時に高温となった吸着材の冷却を連続的に繰り返し行うことができる。
【００７１】
本発明の適用できる半導体製造装置としては、例えば、半導体ウェハの表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布装置（コータ）や、半導体ウェハの表面に塗布されたレジスト膜に所定の回路パターンを光照射により転写する露光装置（ステッパー）、露光後の半導体ウェハの表面に現像液を塗布して現像処理を行う現像装置（デベロッパ）等が挙げられる。
【００７２】
その他、半導体製造に関する設備として、キャリアボックス、クリーンボックス、ストッカ、搬送空間、インターフェイス等にも本発明を好適に用いることができる。更にはクリーンルームやクリーンルーム内の局所空間（ミニエンバイロメント・マイクロエンバイロメント）に本発明を適用することもできる。
【００７３】
【実施例】
以下、本発明の実施形態として下記図１〜図３を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものでなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７４】
特に、下記実施例では、半導体製造装置で露光処理を行う場合について説明するが、半導体製造装置でレジスト塗布処理や現像処理等を行う場合についても勿論適用することができる。
【００７５】
＜実施例１＞
図１は、本発明の方法を実現するための装置を模式的に例示したものである。半導体製造装置１は、クリーンルーム内に設置されており、クリーンルームと同様に半密閉空間を形成している。
【００７６】
図１に示すとおり、ウエハ３を載せたステージ１０が、搬送部１１により半導体製造装置１の露光処理室２まで搬入され、露光処理後に、再び搬送部１１により装置外に搬出され、それと同時に次のウエハが別の搬送部（図示せず）により露光処理室２に搬入される。
【００７７】
一方、空気浄化・空調ユニット４では、露光処理室２から排出される空気や空気循環経路外から導入される空気に含まれるアンモニア等のガス状汚染物質を除去したり、空気の温度・湿度を調節するしくみとなっている。詳細には、空気浄化・空調ユニット４は、吸着部５、空調部７、吸着材再生用空気加熱部１３等から構成されており、吸着部５には、加熱により再生されて繰り返し使用できる吸着材が充填されている。
【００７８】
送風ファン８により空気取込口１４から空気浄化・空調ユニット４内に導入された空気は、最初に吸着部５でガス状汚染物質が吸着除去される。この様にしてガス状汚染物質の除去された空気は、その後に空調部７に導入されて、温度および湿度がセンサーによりモニターされ、所定の温度となるよう加温または減温され、湿度についても加湿もしくは除湿処理されるしくみとなっている。
【００７９】
ガス状汚染物質が除去され、かつ温度・湿度の調整された空気は、中性能除塵フィルタ９を通過し粒子状汚染物質が除去された後、露光処理室２に導入される。そして露光処理後には、露光処理室２の空気が循環ファン１２により空気循環経路内に排出され再使用される。
【００８０】
ガス状汚染物質の吸着した吸着材は、該吸着材を加熱しガス状汚染物質を吸着材から離脱することで再生される。この吸着材の再生には、次のように余剰熱を利用することができる。即ち、空調部７に内蔵されている冷凍圧縮機から吐出される高温冷媒が吸着材再生用空気加熱部１３に配置された加熱伝熱管１５内を流れるようになっており、吸着材再生用空気加熱部１３で、空気浄化・空調ユニット４外から取り込まれた吸着材再生用空気が該高温冷媒の余剰熱で加熱され、この高温空気によって吸着材が加熱されて、ガス状汚染物質が吸着材から離脱する。
【００８１】
＜実施例２＞
図２は、前記実施例１の空気浄化・空調ユニット４が多塔切替式である場合を模式的に例示したものであり、前記図１における吸着部５等にかわり、図２では５Ａ及び５Ｂの２塔が並列して配置されている。各々の塔には吸着材６が充填されており、どちらか一方の塔に空気が導入されて、ガス状汚染物質であるアンモニアや有機性ガス等が吸着除去される。その一方で、除去性能が低下した他方の塔は再生部として働き、吸着材は加熱により再生される。即ち、絶えず、一方の塔が吸着部として作用し、他方の塔が再生部として作用し、一方の塔の吸着性能が低下した場合には、空気の流路が電磁弁等の自動弁を用いて切り替えられ、吸着性能の回復した塔に空気が流れ、連続的に空気の清浄化が行われるしくみとなっている。
【００８２】
一例として示す図２は、自動弁１８が開の状態を○印で示し、閉の状態を●印で示しており、塔５Ｂに空気が流れて塔５Ｂ内でガス状汚染物質の吸着除去が行われ、吸着性能が低下した塔５Ａでは吸着材の再生処理が行われている状態を示している。
【００８３】
塔５Ａでの吸着材の再生処理は次の様にして行う。即ち、吸着材再生用ファン１６から取り入れた空気を、吸着材再生用空気加熱部１３で所定の温度にまで加熱し、吸着材再生用空気加熱部１３と吸着部の間に設置された自動弁１９を通じて塔５Ａに導入し、該高温空気で塔５Ａ内の吸着材６を加熱・再生する。尚、再生用空気の加熱には、空調部に内蔵されている冷凍圧縮機から吐出される高温冷媒を吸着材再生用空気加熱部１３の加熱伝熱管１５に通じることで得られる余剰熱を加熱源として利用する。吸着材の再生により生ずるガス状汚染物質を含む空気は、含まれるガス状汚染物質の濃度に応じて触媒（図示せず）を用いて酸化分解・無害化され、パージライン１７から空気浄化・空調ユニット４外に排出される。
【００８４】
＜実施例３＞
図３は、ガス状汚染物質の吸着と吸着材の再生を連続的に実施する別の方法として、前記実施例１（図１）の空気浄化・空調ユニット４が回転ロータ式である場合を模式的に例示したものである。吸着材６の充填された円盤状の回転ロータ２１は、吸着部２０、再生部２４および冷却部（冷却部は図示せず）の３つのゾーンを回転により順次通過するしくみとなっており、回転ロータ２１は、回転用モーター２３の駆動によりロータ回転軸２２が駆動して回転するしくみとなっている。この様なしくみにより、回転ロータ２１内に充填された吸着材６が各ゾーンを逐次通過して、ガス状汚染物質の吸着、吸着材の再生および再生直後の高温吸着材の冷却を連続的に繰り返し行うことができる。吸着部２０に導入された空気は、ここで吸着材６と接触してガス状汚染物質が除去され、空調部７で温度と湿度が調節されて露光処理室に送られる。
【００８５】
一方、ガス状汚染物質の吸着性能が低下した回転ロータ２１内の吸着材６の再生は次のようにして行われる。即ち、吸着材再生空気用ファン１６により空気浄化・空調ユニット外から取り込まれた吸着材再生用空気が、吸着材再生用空気加熱部１３で所定の温度まで加熱され、この加熱された空気が吸着材再生部２４に送り込まれて、吸着材６の加熱・再生が行われる。
【００８６】
吸着材再生用空気の加熱には、前記実施例２と同様に、吸着材再生用空気加熱部１３の加熱伝熱管１５を通じて得られる空調部内蔵の冷凍圧縮機（図示せず）から吐出される高温冷媒からの余剰熱を利用している。吸着材の再生で生ずるガス状汚染物質を含む空気はパージライン１７から室外に排出する。排出する空気中のガス状汚染物質の濃度が高い場合には、白金系触媒（図示せず）等を用い、加熱してガス状汚染物質を酸化分解し無害化すればよい。加熱再生された吸着材は冷却部（図示せず）で冷却してから吸着部２０に移行させる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されており、本発明にかかる空気の空気浄化・空調方法によれば、最も清浄度の高い雰囲気が要求される、集積回路パターン線幅が微細である高性能半導体の製造装置に、フィルタ等の頻繁な交換や半導体製造装置の設置されているクリーンルームの厳密な管理等の煩雑なメンテナンスや多大なコストをかけずに、有機性ガスやアンモニア等のガス状汚染物質が除去されかつ温度・湿度の調節された空気を連続的に安定して供給できる。特に本発明では、吸着材の吸着・離脱作用を有効に利用し、吸着材が繰り返し使用できるものであるため、メンテナンスが容易でかつ維持管理費の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施する為に構成される装置を例示する概略説明図である。
【図２】本発明の方法を実施する為に構成される、半導体製造装置の空気浄化・空調ユニットを例示する概略説明図である。
【図３】本発明の方法を実施する為に構成される別の、半導体製造装置の空気浄化・空調ユニットを例示する概略説明図である。
【符号の説明】
１  半導体製造装置
２  ウエハ処理室（露光処理室）
３  ウエハ
４  空気浄化・空調ユニット
５  吸着部
５Ａ、５Ｂ  吸着材充填塔
６  吸着材
７  空調部
８  送風ファン
９  中性能除塵フィルタ
１０  ステージ
１１  搬送部
１２  循環ファン
１３  吸着材再生用空気加熱部
１４  空気取込口
１５  加熱伝熱管
１６  吸着材再生空気用ファン
１７  パージライン
１８  自動弁（ガス制御用）
１９  自動弁（吸着材再生用）
２０  吸着部
２１  回転ロータ
２２  ロータ回転軸
２３  回転用モーター
２４  （加熱）再生部
【図１】
2004176978.tif 000003
【図２】
2004176978.tif 000004
【図３】
2004176978.tif 000005