[发明专利]超净空气的制造方法

说明书

本发明是关于以大气作为原料，除去其中所含的氮、氧、稀有气体以外的化学成分(烃、有机卤化物、酸性氧气、碱性气体、醛类、氮氧化物等)，制造超净空气的方法。

目前，在半导体制造工厂中，为了防止晶片被污染和产生自然氧化膜，各个制造工序一般都是在洁净室中进行。即，用空调系统调节进入洁净室内的大气的温度和湿度，使之保持衡定(例如，温度：23-25℃，湿度(RH)：40-50％)，根据大气环境等的情况，必要时用活性炭过滤器除去大气中的一部分化学成分的一部分。

但是，在今后的半导体制造工厂中，随着高度集成化的发展趋势，在目前的洁净室内的空气洁净度、即如上所述用空调系统控制的洁净度条件下，洁净室内空气中所含有化学成分或水分对于晶片来说构成了新的污染源。

也就是说，空气中所含有的化学成分、即氮、氧、稀有气体(元素周期表第0族的Ar、Ne、Kr等)以外的成分(烃、有机卤化物、酸性气体、碱性气体、醛类、氮氧化物等)种类非常多，这些化学成分即使浓度非常低，单独存在或在有水分的条件下存在时也会污染晶片。另外，在洁净室内，考虑到操作人员口渴等，如上所述需要保持一定程度的湿度，而存在具有这种程度的湿度的空气时，由于与该空气接触，导致晶片上产生自然氧化膜。例如，在露点为-90℃(水分：0.1ppm)左右时，即使经过100多小时也基本上不会产生自然氧化膜，而在露点为50℃(水分：1.2vol％)的条件下，几分钟内就会产生自然氧化膜。

因此，为了防止产生这类晶片污染和自然氧化膜，与晶片接触的空气必须使用例如与半导体制造过程中使用的氮气等超高品质气体同等程度地除去化学成分和水分的超净空气。具体地说，为了防止晶片污染，空气中的化学成分必须被去除达到与上述超高品质气体同等的ppb水平。另外，为了防止晶片产生自然氧化膜，空气的露点必须被降低到-40℃～-120℃(最好是-100℃以下)。

可是，与上述利用空调系统调节、控制的洁净室空气相此，这样的超净空气制造成本非常高，因此在空间很大的整个洁净室内使用超净空气在成本上有一定困难。另一方面，在目前的洁净室中形成的晶片与空气接触的区域中，从功能和用途上来看，原本只需要不大的空间的区域，除了这些区域外，有些区域的空间可以大幅度减小而不会对半导体制造产生不利影响，例如生产过程中的晶片输送区域就是如此。

近年来，有人提出了一种管道方式的晶片输送系统，将晶片输送区域设计成管道，使其空间减小到可以输送晶片所必需的最低限度，向管道内供给超净空气，这样，将超净空气的使用量减小到最低限度，同时可以最大限度地防止晶片在输送过程中被污染和产生自然氧化膜。另外，还有人提出，在管道以外的、晶片有可能与空气接触而产生污染或自然氧化膜的地方(例如保管库装置的内部区域等)，也与管道内同样供给超净空气。此外，又有人提出，为了防止晶片污染等，用氮气代替超净空气供给管道内，但由于成本和对人的安全方面的原因，这一方案没有投入实际使用。

如上所述，向晶片输送管道等中供给超净空气可以有效地防止晶片被污染和产生自然氧化膜，所使用的超净空气，从成本方面考虑，最好是用大气作为原料来制造。但是，如上所述，大气中的化学成分种类很多，而且，由于获得原料空气的场所不同，空气中所含化学成分的种类是不一样的，因此，将原料空气中所有的化学成分控制到上面所述的ppb水平极为困难，迄今为止，还没有人提出以大气为原料高效率、大批量制造超净空气的方法，这成为制约上述管道方式的晶片输送系统实用化的主要原因之一。另外，除了上述半导体制造领域外，在必须防止大气中的化学成分引起污染等的其它制造领域和医疗领域中，也需要超净空气。因此，迫切需要研制、开发由不需要花费原料成本的大气高效率地制造超净空气的方法。

本发明就是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的是，提供由大气高效率地制造适合于在半导体制造工厂等场合使用的超净空气的方法。

本发明的超净空气制造方法旨在实现上述目的，特别是通过在-40℃～-180℃的处理温度下用吸附剂对从大气中获取的原料空气进行低温吸附处理，吸附、除去原料空气中所含的氮、氧、稀有气体以外的化学成分。在本发明中，所谓“化学成分”是指原料空气中所含的氮、氧、稀有气体以外的所有成分(包括H₂O)，这些成分的种类随着获取原料空气的大气的状态而有所不同。例如，在半导体制造工厂等大气污染较小的地方获取的原料空气和在汽车废气或工业废气等较多的地方获取的原料空气，需要除去的化学成分的种类和浓度是不同的。一般地说，原料空气中的主要化学成分有烃、有机卤化物、酸性气体、碱性气体、醛类、氮氧化物等。