JP4089931B2

JP4089931B2 - Board storage device

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Publication number: JP4089931B2
Application number: JP34179398A
Authority: JP
Inventors: 宜弘魚住; 壮一灘原; 真希子片野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2018-12-01
Also published as: JP2000174109A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に使用される半導体基板、液晶パターンを形成した基板、フォトマスクに用いられる基板、磁気ディスクなどの基板を収納する基板収納装置及びこの収納装置に基板を収納する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の微細化、高密度化に伴うプロセスの高度化により、プロセス中に発生するガス状不純物汚染の影響が顕在化している。例えば、ドライエッチングプロセスや金属配線などを形成するＣＶＤ(Chemical Vapour Deposition)プロセスのように、それらが必要とする化学反応から蒸気圧の高い塩素や弗素化合物などが半導体ウェハに残留し、これらのガス不純物により半導体ウェハ上の金属配線を腐食させる。また遠紫外線リソグラフィプロセスでは、雰囲気中や半導体ウェハに吸着しているアンモニアなどの塩基性ガスによる化学増幅型レジスト加工形状の異常が起こる。これらのようなガス状不純物がプロセス特性に有害となる問題は周知である。そこで、半導体ウェハを処理するクリーンルーム内の環境の清浄度の確保・維持方法として、ケミカルフィルタのようなガス状不純物捕集用フィルタを空調機などに搭載し、これら有害なガス状不純物を効率的に除去することが行われている。このような方法などによりプロセス中の有害なガス状不純物の汚染回避が講じられている。
【０００３】
また、クリーンルーム間で半導体ウェハを搬送する場合、クリーンルーム外の汚染された空間から半導体ウェハを清浄に維持する方法として、クリーンルームと同じ環境にしたボックスに半導体ウェハを収納し、このボックスを搬送する方法がある（特願平６−８７９６４号参照）。この方法は、内部が外気と流通するように構成したボックス内に、粒子を除去するＨＥＰＡ(High Efficiency Particle Air)フィルタ又はＵＬＰＡ(Ultra Low Penetration Air) フィルタと不純物ガスを除去するケミカルフィルタを配置し、このボックスに被処理物である半導体ウェハなどの半導体基板を収納して搬送などを行うというものである。しかし、この従来方法では、ケミカルフィルタは、つねに不純物を含んだ外気をフィルタリングしてボックス内に供給しているので寿命が著しく短くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、半導体装置の製造工程において、半導体基板を収納・保管する際には、（ａ）工場内の雰囲気から微粒子が収納・保管装置内へ進入しないように密閉された容器が用いられている。一般に、この容器は、重金属やアルカリ金属の汚染のないポリプロピレンによって作られている。このような容器の気密性は、従来微粒子レベルの汚染を考慮していたが、半導体工場の空気中に存在するフッ酸、塩酸、硫酸、アンモニアといったガス状の不純物に対しては不十分であった。最近の研究によれば、これら非金属イオンが半導体集積回路における金属配線部分に存在すると、配線を腐食し、最悪の場合には断線させてしまうという問題（コロージョン）があることがわかってきた。また、ポリプロピレン製の装置自身から発生するガスによって基板が有機物汚染されることもわかっている。半導体基板表面に有機物が存在すると、酸化膜の耐圧を低下させる原因となるため、これも大きな問題となっている。
【０００５】
これらコロージョンの問題や有機物の存在による酸化膜耐圧の低下の問題を解決しようとする提案に、（ｂ）装置内の雰囲気から有機物や非金属イオンを除去する機構のみを持ったもの（特開平８−１４８５５１号公報等）がある。これは、雰囲気中の有機物を除去するためには繊維状活性炭織布等を、酸性ガスを除去するためにはこのような活性炭に水酸化カリウムのようなアルカリを付着させたもの又はアンモニウム基やアミノ基を持った化学繊維等を、アルカリ性ガスを除去するためには活性炭に塩化亜鉛を付着させたもの又はスルホン酸基やカルボン酸基を持った繊維等をそれぞれ用いている。しかし、これらを用いてもコロージョンの発生を完全に制御することはできない。
また、前記（ａ）装置や（ｂ）装置を含めて、シリコン等の半導体基板を空気中に保管しておくと自然酸化膜が形成されるため、通常それを除去するためにフッ化水素酸系の薬剤による処理を行わなければならない。しかし、これによって次工程までの時間的な制限があったり、集積回路上の他の部分に悪影響を与えたり、残留するフッ素イオンによるコロージョンが発生するという問題が新たに生じている。そこで、自然酸化膜の成長を抑制するために、（ｃ）装置内の湿度を除去するような機構を持った装置（特開平４−４５３３３号公報等）や（ｄ）乾燥させた不活性ガスなどで装置内を密閉したもの（実用新案第２５７３２０５号明細書等）などが提案されている。しかしながら、（ｃ）装置や（ｄ）装置を用いた場合にもコロージョンの発生を完全に制御することはできないという問題が残った。
【０００６】
また、クリーンルーム内のプロセス装置間もしくはクリーンルーム間にまたがったプロセス装置間で半導体基板の搬送及び保管を行うに際して半導体ウェーハなどの基板の清浄度を維持する方法であり、クリーンルーム内もしくはクリーンルーム外の空間とは隔離された清浄空間がケミカルフィルタを含むフィルタと換気ファンにより生成された循環する空気からなる清浄な空間を有するボックスを用い、この清浄空間に半導体ウェーハなどの基板を収納し、搬送及び保管を行う方法が提案されている（特願平９−３４７２２６号）。この方法は、半導体ウェーハを処理するなどの高清浄度を要求される工程間で任意のガス不純物についてケミカルフィルタなどのガス不純物捕集用フィルタと換気ファンによる内部空気の循環により効率的に密閉されたボックス内を高清浄雰囲気に保ちながら半導体ウェーハなどの基板を搬送及び保管することができる。しかし、この方法では、コロージョンの発生を制御するとともに自然酸化膜の成長を抑制することが十分ではなかった。
本発明は、この様な事情によりなされたものであり、内部で使用されるケミカルフィルタの性能を維持させながら、密閉空間内で半導体基板などの基板が持ち込むガス状不純物が除去され、かつ高清浄度雰囲気を効率的に維持できる収納装置及びこの収納装置を用いて半導体基板などの基板の搬送時もしくは基板の保管時に清浄度を維持する基板収納方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体基板などの基板を収納する筐体空間の雰囲気を循環させる雰囲気循環装置と、この筐体内に配置されこの雰囲気に含まれる不純物を吸着するケミカルフィルタとを備えた搬送・保管用基板収納装置の前記空間の相対湿度を５乃至４０％に維持することを特徴としている。
本発明は、このような構成により、半導体基板などの基板を保管している間に発生する集積回路の配線を断線してしまう問題（コロージョン）や厚い自然酸化膜が形成されてしまう問題を同時に解決することができる。このような問題を解決するためには装置内の雰囲気中から陰イオンや陽イオン、有機物といったガス状の不純物を除外し、かつ雰囲気中の湿度を相対湿度５から４０％の範囲内に制御する。このように湿度を制御することにより、相対湿度を５％以上にすればケミカルフィルタの能力を維持させることができ、且つ相対湿度を４０％以下にするとコロージョンの発生を十分制御できるとともに自然酸化膜の成長を抑制することが可能になる。
【０００８】
また、装置内部の雰囲気を循環させるような換気ファンを有していると、装置内部の湿度の低下が速く有効であり、金属配線が断線するというコロージョンは配線金属の腐食が原因と考えられるので、湿度の速い低下はこの原因を軽減させること対して有効である。また、換気ファンは、間欠運転を行っても良い。このような換気ファンの間欠運転により収納装置の不純物濃度のむらがなく効率良く短時間で空気の置換が行えるようになる。
すなわち、本発明の基板収納装置は、基板を収納する空間を蓋により密閉する筐体と、前記空間の雰囲気を循環させる雰囲気循環装置と、前記筐体内に配置され、前記雰囲気に含まれる不純物を吸着するケミカルフィルタと、携帯用電源とを備え、前記空間は相対湿度が５乃至４０％にあることを特徴としている。前記空間には乾燥剤をさらに配置することによって前記空間の湿度を維持するようにしても良い。前記乾燥剤は、前記ケミカルフィルタに近接して配置しても良い。前記空間には相対湿度が５乃至４０％の乾燥したガスを封入することによって前記空間の湿度を維持するようにしても良い。前記空間には、湿度検出器及び湿度を調整する装置をさらに配置することによって前記空間の湿度を維持するようにしても良い。
【０００９】
また、本発明の基板収納方法は、筐体内部の空間にケミカルフィルタを配置する段階と、前記空間に乾燥剤を配置するかもしくは乾燥されたガスを封入する段階と、前記空間の雰囲気を循環させる段階と、前記筐体内部に基板を収納する段階と、前記基板が収納された筐体に蓋をして密閉する段階とを備え、前記空間は、相対湿度を５乃至４０％にすることを特徴としている。前記基板が収納され、且つ密閉された筐体は、半導体装置の製造工程における工程間の搬送に用いるようにしても良い。前記空間の雰囲気を循環させる段階は、間欠的に行うようにしても良い。前記空間の雰囲気を循環させる段階において、内部空気は、換気ファンを駆動させることにより、前記乾燥剤、前記ケミカルフィルタ及び前記基板の順序で循環するようにしても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
まず、図１及び図２を参照して第１の実施例を説明する。
図１は、半導体基板収納装置の概略断面図、図２は、相対湿度の時間的変化を説明する特性図である。ウェーハ、例えば、シリコンなどからなる複数の半導体基板１は、それを保持するキャリア２ごと収納装置を構成する筐体３内に仕切り板１３に沿うように収納され、蓋４をすることによって筐体３の内部に密閉される。筐体３内部の空気（Ａｉｒ）は、筐体底部に配置された塩化マグネシウムを主成分とする乾燥剤５と、乾燥剤５の上方に近接して配置され、有機物を除去する繊維状活性炭と陰イオン・陽イオンを除去するアンモニウム基、アミノ基、スルホン基、カルボン基を有する化学繊維による織布で形成されたケミカルフィルタ６により清浄化される。ケミカルフィルタ６で除去されるガス状不純物としては、プラスチック等から排出されるような有機物ガスやＨＣｌ、ＨＦ、ＮＯ_x、ＳＯ_xに代表されるような酸性ガス、アンモニアやアミンなどといったアルカリ性ガス、ＮＨ₄ ^＋に代表されるような陽イオン、Ｃｌ⁻、Ｆ⁻などといった陰イオンなどがある。乾燥剤５やケミカルフィルタ６から発生した微粒子は、ＵＬＰＡフィルタ８により除去される。
【００１１】
この清浄化された空気（Ａｉｒ）は、収納装置に取り付けられた携帯用電源（図示しない）により駆動される換気ファン７によって筐体３内を循環される。ファン７の上方にもケミカルフィルタ６が配置されている。これら内部部品の配置は、空気の流れに対して、上流から乾燥剤５、ケミカルフィルタ６、ＵＬＰＡフィルタ８、半導体基板（ウェーハ）１の順になっている。
筐体３内部の空気（Ａｉｒ）は、換気ファン（以下、ファンという）７によりケミカルフィルタ６を通過してガス不純物が除去される。ケミカルフィルタ６を通過した空気（Ａｉｒ）は、さらにＵＬＰＡフィルタ８を通過して微粒子（パーティクル）が除去される。そして、これらのフィルタを通過して清浄化された空気（Ａｉｒ）は、半導体基板１へ送られる。半導体基板１を通過した空気（Ａｉｒ）は、ケミカルフィルタ６を介して再びファン７に送られる。
【００１２】
ファン７を０．２ｍ³／ｍｉｎの流量で３０秒間作動、１０秒間停止という間欠運転をさせることにより、約２００ｇの乾燥剤を入れた内容積約３５リットルの筐体３内部の雰囲気を循環させると、図２に示すように蓋４を閉めた直後に約５０％であった相対湿度は、１分も経たないうちに１０％以下まで低下し、約３分で安定する（−◆−曲線）。図２の縦軸は、相対湿度（％）を表わし、横軸は、経過時間（ｍｉｎ）を表わしている。これに対しファン７を作動させない場合（−■−曲線）には５０分を経ても安定せず１５％程度までしか低下しない。したがって、ファンを動作させることにより蓋の開閉の際に外部より進入する水分の影響を少なくできることがわかる。また、使用する乾燥剤の量を５０ｇにすると、安定した相対湿度は、約２５％であった。このように乾燥剤の量を調整することで内部の湿度を制御することが可能である。また、乾燥剤には、酸化マグネシウムや水酸化マグネシウム、ゼオライト、塩化カルシウム、シリカゲルなどを用いることにより相対湿度を所定の値に制御することもできる。
以上、内部で使用されるケミカルフィルタの性能を維持させながら、密閉空間内で半導体基板が持ち込むガス状不純物が除去され、且つ高清浄度雰囲気を効率的に維持できるとともに湿度を効率的に制御できる半導体基板などの基板収納装置が得られる。
【００１３】
次に、図３を参照して第２の実施例を説明する。
図３は、半導体基板収納装置の概略断面図である。シリコンなどからなる複数の半導体基板１は、それを保持するキャリア２ごと収納装置を構成する筐体３内に仕切り板１３に沿うように収納され、蓋４をすることによって筐体３の内部に密閉される。筐体３内部には乾燥された窒素（Ｎ₂）が封入されている。封入された乾燥された窒素（Ｎ₂）は、筐体３の下方に配置され、有機物を除去する繊維状活性炭と陰イオン・陽イオンを除去するアンモニウム基、アミノ基、スルホン基、カルボン基を有する化学繊維による織布で形成されたケミカルフィルタ６により清浄化される。ケミカルフィルタ６から発生した微粒子は、ＵＬＰＡフィルタ８により除去される。この清浄化された乾燥窒素（Ｎ₂）は、収納装置に取り付けられた携帯用電源（図示しない）により駆動されるファン７によって筐体３内を循環される。ファン７の上にもケミカルフィルタ６が配置されている。これら内部部品の配置は、乾燥窒素（Ｎ₂）の流れに対して、上流からケミカルフィルタ６、ＵＬＰＡフィルタ８、半導体基板（ウェーハ）１の順になっている。
【００１４】
以上、図３に示すような相対湿度が５〜４０％の乾燥した空気や乾燥ガスを封入することにより相対湿度を５〜４０％に制御することもできる。さらに、筐体の底部に液体窒素などの液化ガスを流し、雰囲気中の水分を結露、凍結させることにより相対湿度を制御するなどの何らかの方法で筐体内の相対湿度を５〜４０％に制御することができる。
また、ケミカルフィルタ６には、陰イオンを除去するために、水酸化カリウムなどの物質を用いたり、さらに陽イオンを除去するために塩化亜鉛などを用いてもよい。また、有機物を除去するためにＵＶランプ照射などの方法を用いることもできる。何らかの方法で有機物、陰イオン・陽イオンなどのガス状不純物を除去する機構を少なくとも１つ備えていればよいが、全てについて備えるようにするのが望ましい。
【００１５】
次に、図４を参照して第３の実施例を説明する。
図４は、半導体基板収納装置の概略断面図である。複数の半導体基板（ウェーハ）１は、それを保持するキャリア２ごと収納装置を構成する筐体３内に仕切り板１３に沿うように収納され、蓋４をすることによって筐体３の内部に密閉される。筐体３内部の空気（Ａｉｒ）は、筐体底部に配置された、例えば、塩化マグネシウムを主成分とする乾燥剤５及び加湿器９と、乾燥剤５及び加湿器９の上方に近接して配置され、有機物を除去する繊維状活性炭と陰イオン・陽イオンを除去するアンモニウム基、アミノ基、スルホン基、カルボン基を有する化学繊維による織布で形成されたケミカルフィルタ６により清浄化される。乾燥剤５、加湿器９やケミカルフィルタ６から発生した微粒子は、ＵＬＰＡフィルタ８により除去される。この清浄化された空気（Ａｉｒ）は、収納装置に取り付けられた携帯用電源（図示しない）により駆動されるファン７によって筐体３内を循環される。ファン７の上方にもケミカルフィルタ６が配置されている。筐体３の上部には湿度センサ１２が取り付けられている。乾燥剤５と加湿器９とはそれぞれ筐体内部で密閉されており、バルブ１１、１０の開閉によって筐体内部の雰囲気と断続するようになっている。これら内部部品の配置は、空気の流れに対して、上流から乾燥剤５又は加湿器９、ケミカルフィルタ６、ＵＬＰＡフィルタ８、半導体基板（ウェーハ）１の順になっている。
【００１６】
ケミカルフィルタに水和物が含まれるような場合や吸着水を利用する場合、湿度を下げすぎるとその水和物中の水分や吸着水まで除去されてしまい、本来のフィルタの役目を果たさなくなってしまうかもしくはその能力が低下してしまうことがある。したがって、この実施例では湿度センサ１２により内部湿度をモニタリングし、筐体３内の相対湿度が設定湿度の上限を越えた場合にはバルブ１１を開けることにより、乾燥剤５により湿度を低下させ、逆に湿度が下限を下回った場合にはバルブ１０を開けて筐体３内を加湿する。このように雰囲気を制御することで効率よくケミカルフィルタを作用させながら同時に自然酸化膜の成長を抑えることができる。
以上、内部で使用されるケミカルフィルタの性能を維持させながら、密閉空間内で半導体基板が持ち込むガス状不純物が除去され、且つ高清浄度雰囲気を効率的に維持できるとともに湿度を効率的に制御できる半導体基板などの基板収納装置が得られる。
【００１７】
次に、図７を参照して第４の実施例を説明する。
図７は、半導体基板収納装置の概略断面図である。半導体基板（ウェーハ）１は、それを保持するキャリア２ごと収納装置を構成する筐体３内に仕切り板１３に沿うように収納され、蓋４をすることによって筐体３の内部に密閉される。筐体３内部の空気（Ａｉｒ）は、筐体底部の側壁近傍に配置された塩化マグネシウムを主成分とする１対の乾燥剤５と、乾燥剤５に近接して配置され、有機物を除去する繊維状活性炭と陰イオン・陽イオンを除去するアンモニウム基、アミノ基、スルホン基、カルボン基を有する化学繊維による織布で形成されたケミカルフィルタ６により清浄化される。乾燥剤５やケミカルフィルタ６から発生した微粒子は、ＵＬＰＡフィルタ８により除去される。この清浄化された空気（Ａｉｒ）は、収納装置に取り付けられた携帯用電源（図示しない）により駆動されるファン７によって筐体３内を循環される。ファン７は、ケミカルフィルタ６の直下にこれに近接して配置されている。これら内部部品の配置は、空気の流れに対して、上流から乾燥剤５、ケミカルフィルタ６、ＵＬＰＡフィルタ８、半導体基板（ウェーハ）１の順になっている。
【００１８】
また、ファン７を０．２ｍ³／ｍｉｎの流量で３０秒間作動、１０秒間停止という間欠運転をさせることにより、約２００ｇの乾燥剤を入れた内容積約３５リットルの筐体３内部の雰囲気を循環させると、蓋４を閉めた直後に約５０％であった相対湿度は、１分も経たないうちに１０％以下まで低下し、約３分で安定する。これに対しファン７を作動させない場合には５０分を経ても安定せず１５％程度までしか低下しない。したがって、ファンを動作させることにより蓋の開閉の際に外部より進入する水分の影響を少なくできることがわかる。また、使用する乾燥剤の量を５０ｇにすると、安定した相対湿度は、約２５％であった。このように乾燥剤の量を調整することで内部の湿度を制御することが可能である。また、乾燥剤には、酸化マグネシウムや水酸化マグネシウム、ゼオライト、塩化カルシウム、シリカゲルなどを用いることにより相対湿度を所定の値に制御することもできる。
以上、内部で使用されるケミカルフィルタの性能を維持させながら、密閉空間内で半導体基板が持ち込むガス状不純物が除去され、かつ高清浄度雰囲気を効率的に維持できるとともに湿度の制御を効率的に行うことができる基板収納装置が得られる。
【００１９】
以上述べたように、筐体に配置されたケミカルフィルタは、空気や乾燥ガスに含まれる不純物ガス、例えば、ＨＦ、ＮＨ₃、ＨＣｌ、ＳＯ_xガス等を除去する。さらに、空気中の不純物ガスが取り除かれた空気もしくは乾燥ガスは、次のＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタにより粒子が除去される。ＵＬＰＡフィルタに代えてＨＥＰＡフィルタを用いることができる。
ケミカルフィルタは、酸やアルカリ、有機物などのガス状不純物を除去するものであり、酸やアルカリを除去するフィルタには、イオン交換不織布あるいは織布を用いたフィルタ、添着剤を付加した活性炭フィルタなどがあり、さらに、有機物を除去するフィルタには、セラミックフィルタや添着剤を付加しない活性炭フィルタなどがある。
イオン交換不織布あるいは織布におけるイオン交換基部分は、普通水和した形になっていて、周りの湿度によって水和の数が変わる。この水和水は不純物を除去するイオン交換反応に必要なものであり、湿度の低い環境で使用するとフィルタ寿命が低下する。
【００２０】
活性炭フィルタにはセルローズ系、アクリル系、リグニン系繊維を炭化賦活した活性炭素繊維があり、このフィルタは表面に酸やアルカリなどの添着剤を付加してアルカリ又は酸を除去する。活性炭表面にはある程度の吸着水が存在し、ガス不純物はまず吸着水にトラップされ、吸着水のある環境下で中和反応を起こす。したがって、活性炭フィルタは湿度が低いとフィルタ寿命が短くなる。
アルミナタイプのケミカルフィルタは、アルミナ粒子に酸やアルカリなどの添着剤をつけてアルカリ又は酸を除去する。活性炭の場合と同様に水がないと性能が落ちるものとおもわれる。
以上のようにケミカルフィルタは、水和水もしくは吸着水を有している。したがって、本発明のようにケミカルフィルタを用いるにあたって、その性能を維持するためには、湿度を所定の範囲に制御する必要がある。
【００２１】
ＨＥＰＡフィルタは、定格風量で流径０．３μｍの粒子に対して９９．９７％以上の粒子補集効率をもつエアフィルタである。ＵＬＰＡフィルタは、ＨＥＰＡフィルタよりも更に高い粒子補集効率を目的に開発されたものであり、流径０．１μｍの粒子に対して９９．９９９５％以上の粒子補集効率をもつエアフィルタである。ＵＬＰＡフィルタは、濾材にガラス繊維を用いるが、ボロンや金属等の不純物がなく、酸、アルカリ、有機溶剤等に侵されないポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を濾材に使用することもできる。
また、筐体の材質にはアウトガス発生の少ない材料、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を用いる。
【００２２】
次に、図５、図６及び図８を参照して本発明の効果を説明する。
比較する従来のものとして、（ａ）とくに筐体内部の雰囲気を制御する機構を持たない、相対湿度（ＲＨ）を４２％に保持したポリプロピレン製の密閉された半導体基板収納装置、（ｂ）ポリプロピレン製の密閉された筐体に塩化マグネシウムを主成分とする乾燥剤を同封することにより相対湿度（ＲＨ）を１７％に制御した半導体基板収納装置、（ｃ）繊維状活性炭及びスルホン基、カルボン基、アミノ基、アンモニウム基を有する化学繊維で作ったケミカルフィルタ（ＣＦ）により筐体内雰囲気中から有機物及び陰・陽イオンを削減し、相対湿度（ＲＨ）を４２％に保持した半導体基板収納装置を用意し、これらと本発明の（ｄ）筐体内に乾燥剤とケミカルフィルタ（ＣＦ）とを同時に含み、雰囲気中から有機物、陰・陽イオン及び水分を削減し、相対湿度（ＲＨ）を２７％に保持した半導体基板収納装置の４種類それぞれにアルミニウムの０．３μｍのライン／スペース配線パターンを形成した６インチ径（６″φ）のシリコンウェーハ（Ｗｆ）を９６時間保管した場合のコロージョン発生評価を行った結果を図５に示す。図５に示す特性図は、縦軸がコロージョン発生数（個／６″φＷｆ）、横軸が上記（ａ）乃至（ｄ）を表わしている。コロージョン評価にはＫＬＡ（商品名）と呼ばれる回路パターン評価装置を用いた。この結果より、６インチのシリコン半導体基板面内に従来のポリプロピレン製の密閉筐体（ａ）では約６万個、湿度のみを制御した場合（ｂ）でも約３万個のコロージョンが発生した。また、従来のケミカルフィルタのみによる方法（ｃ）でも効果は見られるものの、発生個数は約４００個と完全に制御することができなかった。こられに対し、本発明では（（ｄ）の場合）コロージョンの発生を完全に制御できていることが分かる。
【００２３】
図８は、８インチウェーハの特性図であり、縦軸がコロージョン発生数（個／８″φＷｆ）、横軸が（ａ）とくに筐体内部の雰囲気を制御する機構を持たない、相対湿度（ＲＨ）を４２％に保持したポリプロピレン製の密閉された半導体基板収納装置、（ｂ）ポリプロピレン製の密閉された筐体に乾燥された窒素（Ｎ₂）を同封することにより相対湿度（ＲＨ）を１０％に制御した半導体基板収納装置、（ｃ）繊維状活性炭及びスルホン基、カルボン基、アミノ基、アンモニウム基を有する化学繊維で作ったケミカルフィルタ（ＣＦ）により筐体内雰囲気中から有機物及び陰・陽イオンを削減し、相対湿度（ＲＨ）を４２％に保持した半導体基板収納装置、本発明の（ｄ）筐体内に乾燥剤とケミカルフィルタ（ＣＦ）とを同時に含み、雰囲気中から有機物、陰・陽イオン及び水分を削減し、相対湿度（ＲＨ）を１２％に保持した半導体基板収納装置（本発明）を示す。図８ではこれらの４種類それぞれにアルミニウムの０．３μｍのライン／スペース配線パターンを形成した８インチ径（８″φ）のシリコンウェーハ（Ｗｆ）を９６時間保管した場合のコロージョン発生評価を行った結果を示す。図８のように、本発明では（（ｄ）の場合）相対湿度１２％においてコロージョンの発生を完全に制御できていることがわかる。
【００２４】
図６に３分間の希フッ酸（約０．５重量％）処理により自然酸化膜を除去し、シリコン表面を露出させた半導体基板を、本発明の半導体基板収納装置内で１週間保管した際に成長した自然酸化膜の膜厚と相対湿度との関係を示す。図の縦軸は、自然酸化膜厚（ｎｍ）、横軸は、相対湿度（％）を表わしている。成長した酸化膜の膜厚は、エリプソメトリー法により測定する。これより相対湿度を４０％以下に制御することにより、コロージョンの発生を抑制すると同時に、自然酸化膜の成長を抑制する効果も得られることがわかる。
【００２５】
コロージョンは配線金属の腐食が原因と考えられ、これは徐々に進行するものである。つまり、前工程の処理後に本発明の収納装置にウェーハをセットするまでの間や本発明の収納装置にセットしてから湿度を低下させるまでの間にもコロージョンの発生は始まっていると考えられる。したがって、処理後に本発明の収納装置にセットするまでの時間やセットした後に収納装置内の湿度を低下させる時間はできるだけ短い方がよい。今後配線幅が縮小されて行くと今まで測定できなかったような微小なコロージョンも問題となってくると思われ、制御する湿度も４０％よりも低い方が良い。しかしながら、水和物を含むようなケミカルフィルタを用いる場合にはあまり湿度を下げすぎると、その能力を発揮することができなくなるため、５％を限度とするのが適当である。しかし、相対湿度が１５％以下ではガス不純物に対する除去性能が短い期間で低下し（つまり寿命が短くなる）、２０％を越えると安定にガス不純物を除去することができる。したがって、寿命を考慮するなら筐体内の相対湿度は、１５〜４０％が適当であり、さらに好ましくは２０〜４０％が適当である。また、ケミカルフィルタの寿命短縮をそれほど考慮しないならケミカルフィルタの作用を十分維持することができる相対湿度５〜２０％が適当である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、密閉された筐体内部の相対湿度を５〜４０％に調整するという特徴を有し、とくに５％以上では、内部に配置されるケミカルフィルタの性能を維持することができ、さらに４０％以下では、コロージョンの発生を十分に制御できるとともに自然酸化膜の成長を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の半導体基板収納装置の概略断面図。
【図２】半導体基板収納装置内の相対湿度の時間的変化を説明する特性図。
【図３】第２の実施例の半導体基板収納装置の概略断面図。
【図４】第３の実施例半導体基板収納装置の概略断面図。
【図５】半導体基板収納装置内部の条件の変化に伴うコロージョン発生数の変化を説明する特性図。
【図６】半導体基板収納装置内部における半導体基板表面の自然酸化膜厚の相対湿度依存性を示す特性図。
【図７】第４の実施例半導体基板収納装置の概略断面図。
【図８】半導体基板収納装置内部の条件の変化に伴うコロージョン発生数の変化を説明する特性図。
【符号の説明】
１・・・半導体基板（ウェーハ）、２・・・キャリア、３・・・筐体、
４・・・蓋、５・・・乾燥剤、６・・・ケミカルフィルタ、
７、１４・・・ファン（換気ファン）、８・・・ＵＬＰＡフィルタ、
９・・・加湿器、１０、１１・・・バルブ、１２・・・湿度センサ、
１３・・・仕切り板。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor substrate used for a semiconductor device, a substrate on which a liquid crystal pattern is formed, a substrate used for a photomask, a substrate storage device for storing a substrate such as a magnetic disk, and a method for storing the substrate in this storage device. It is.
[0002]
[Prior art]
With the advancement of processes accompanying the miniaturization and densification of semiconductor devices, the influence of gaseous impurity contamination generated during the process has become apparent. For example, chlorine or fluorine compounds with high vapor pressure remain on the semiconductor wafer due to the chemical reaction they require, such as dry etching processes and CVD (Chemical Vapor Deposition) processes that form metal wiring, etc., and these gases The metal wiring on the semiconductor wafer is corroded by impurities. Further, in the deep ultraviolet lithography process, abnormalities in the chemically amplified resist processing shape are caused by a basic gas such as ammonia adsorbed on the atmosphere or the semiconductor wafer. The problem that gaseous impurities such as these are detrimental to process characteristics is well known. Therefore, as a method of ensuring and maintaining the cleanliness of the environment in the clean room where semiconductor wafers are processed, a filter for collecting gaseous impurities such as chemical filters is installed in air conditioners and the like to efficiently remove these harmful gaseous impurities. To be removed. By such a method, contamination of harmful gaseous impurities during the process is avoided.
[0003]
Also, when transporting semiconductor wafers between clean rooms, as a method of keeping the semiconductor wafers clean from a contaminated space outside the clean room, the method of transporting the boxes by storing the semiconductor wafers in a box in the same environment as the clean room (See Japanese Patent Application No. 6-87964). In this method, a high efficiency particle air (HEPA) filter or ULPA (Ultra Low Penetration Air) filter that removes particles and a chemical filter that removes impurity gas are placed in a box that is configured to circulate with the outside air. In this box, a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer to be processed is accommodated and transported. However, according to this conventional method, the chemical filter always filters the outside air containing impurities and supplies it to the box, so that the lifetime is remarkably shortened.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, in a semiconductor device manufacturing process, when a semiconductor substrate is stored / stored, (a) a sealed container is used so that fine particles do not enter the storage / storage device from the atmosphere in the factory. Generally, the container is made of polypropylene that is free from heavy metal or alkali metal contamination. Conventionally, the airtightness of such containers has been considered for contamination at the level of fine particles, but it is insufficient for gaseous impurities such as hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, and ammonia present in the air of semiconductor factories. It was. According to recent research, it has been found that when these non-metallic ions are present in the metal wiring portion of the semiconductor integrated circuit, there is a problem (corrosion) that the wiring is corroded and broken in the worst case. It is also known that the substrate is organically contaminated by the gas generated from the polypropylene apparatus itself. The presence of an organic substance on the surface of the semiconductor substrate causes a reduction in the breakdown voltage of the oxide film, which is also a big problem.
[0005]
The proposal to solve the problem of corrosion and the problem of reduction in the breakdown voltage of the oxide film due to the presence of organic matter is (b) a mechanism having only a mechanism for removing organic matter and non-metallic ions from the atmosphere in the apparatus (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8). -148551 gazette etc.). In order to remove organic substances in the atmosphere, fibrous activated carbon woven fabric or the like is used, and in order to remove acidic gas, such activated carbon obtained by attaching an alkali such as potassium hydroxide or an ammonium group or In order to remove alkaline gas from chemical fibers having amino groups, those obtained by attaching zinc chloride to activated carbon or fibers having sulfonic acid groups or carboxylic acid groups are used. However, even if these are used, the occurrence of corrosion cannot be completely controlled.
In addition, since a natural oxide film is formed when a semiconductor substrate such as silicon is stored in the air including the devices (a) and (b), hydrofluoric acid is usually used to remove it. Treatment with system drugs must be performed. However, this causes new problems such as time limitation to the next process, adverse effects on other parts of the integrated circuit, and corrosion due to remaining fluorine ions. Therefore, in order to suppress the growth of the natural oxide film, (c) a device having a mechanism for removing the humidity in the device (JP-A-4-45333, etc.) and (d) a dried inert gas. A device in which the inside of the device is sealed (utility model No. 2573205 specification, etc.) has been proposed. However, even when the devices (c) and (d) are used, there remains a problem that the occurrence of corrosion cannot be completely controlled.
[0006]
Further, it is a method for maintaining the cleanliness of a substrate such as a semiconductor wafer when transporting and storing a semiconductor substrate between process devices in a clean room or between process devices across clean rooms. The isolated clean space uses a box having a clean space consisting of a filter containing a chemical filter and circulating air generated by a ventilation fan, and a substrate such as a semiconductor wafer is stored in the clean space for transport and storage. A method of performing this has been proposed (Japanese Patent Application No. 9-347226). This method efficiently seals any gas impurities between processes that require high cleanliness, such as processing semiconductor wafers, by circulation of internal air using a filter for collecting gas impurities such as a chemical filter and a ventilation fan. A substrate such as a semiconductor wafer can be transported and stored while keeping the inside of the box in a highly clean atmosphere. However, this method is not sufficient to control the occurrence of corrosion and to suppress the growth of the natural oxide film.
The present invention has been made under such circumstances, and while maintaining the performance of a chemical filter used inside, gaseous impurities brought in by a substrate such as a semiconductor substrate in an enclosed space are removed, and high cleanliness is achieved. A storage device that can efficiently maintain a high temperature atmosphere and a substrate storage method that uses this storage device to maintain cleanliness when a substrate such as a semiconductor substrate is transported or stored.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an atmosphere circulation device that circulates an atmosphere in a housing space that accommodates a substrate such as a semiconductor substrate, and a chemical filter that is disposed in the housing and adsorbs impurities contained in the atmosphere. The relative humidity of the space of the substrate storage device is maintained at 5 to 40%.
The present invention simultaneously solves the problem that the wiring of the integrated circuit that occurs while the substrate such as a semiconductor substrate is stored (corrosion) and the thick natural oxide film are formed. Can be solved. In order to solve such a problem, gaseous impurities such as anions, cations and organic substances are excluded from the atmosphere in the apparatus, and the humidity in the atmosphere is controlled within a range of 5 to 40% relative humidity. . By controlling the humidity in this way, the ability of the chemical filter can be maintained if the relative humidity is 5% or more, and the occurrence of corrosion can be sufficiently controlled and the natural oxide film if the relative humidity is 40% or less. It becomes possible to suppress the growth of.
[0008]
Also, if you have a ventilation fan that circulates the atmosphere inside the device, the humidity inside the device can be quickly reduced and effective, and the corrosion that the metal wiring breaks is considered to be caused by the corrosion of the wiring metal. A rapid decrease in humidity is effective in reducing this cause. The ventilation fan may perform intermittent operation. By such intermittent operation of the ventilation fan, there is no unevenness in the impurity concentration of the storage device, and air can be replaced efficiently and in a short time.
That is, the substrate storage device of the present invention includes a housing that seals a space for storing a substrate with a lid, an atmosphere circulation device that circulates the atmosphere in the space, and an impurity contained in the atmosphere. It has a chemical filter that adsorbs and a portable power source, and the space has a relative humidity of 5 to 40%. You may make it maintain the humidity of the said space by arrange | positioning a desiccant further in the said space. The desiccant may be disposed in proximity to the chemical filter. You may make it maintain the humidity of the said space by enclosing the dry gas whose relative humidity is 5 to 40% in the said space. You may make it maintain the humidity of the said space by further arrange | positioning the humidity detector and the apparatus which adjusts humidity in the said space.
[0009]
The substrate storage method of the present invention includes a step of disposing a chemical filter in a space inside the housing, a step of disposing a desiccant in the space or enclosing a dried gas, and circulating the atmosphere in the space. And a step of housing the substrate inside the housing, and a step of sealing the housing housing the substrate with a lid, wherein the space has a relative humidity of 5 to 40%. It is characterized by. The housing in which the substrate is housed and sealed may be used for conveyance between processes in the manufacturing process of the semiconductor device. The step of circulating the atmosphere of the space may be performed intermittently. In the step of circulating the atmosphere of the space, the internal air may be circulated in the order of the desiccant, the chemical filter, and the substrate by driving a ventilation fan.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor substrate storage device, and FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating a temporal change in relative humidity. A plurality of semiconductor substrates 1 made of a wafer, such as silicon, are housed along a partition plate 13 in a housing 3 that constitutes a storage device together with a carrier 2 that holds the wafer. 3 is sealed inside. Air (Air) inside the housing 3 includes a desiccant 5 mainly composed of magnesium chloride disposed at the bottom of the housing, and a fibrous activated carbon that is disposed close to the desiccant 5 and removes organic matter. It is cleaned by a chemical filter 6 formed of a woven fabric of chemical fibers having an ammonium group, an amino group, a sulfone group, and a carboxylic group that removes anions and cations. Examples of gaseous impurities removed by the chemical filter 6 include organic gases such as those discharged from plastics, HCl, HF, and NO._x, SO_xAcid gases such as typified by alkaline gases such as ammonia and amines, NH_Four ⁺Cations represented by⁻, F⁻There are anions such as. Fine particles generated from the desiccant 5 and the chemical filter 6 are removed by the ULPA filter 8.
[0011]
The purified air (Air) is circulated in the housing 3 by a ventilation fan 7 driven by a portable power source (not shown) attached to the storage device. A chemical filter 6 is also disposed above the fan 7. The arrangement of these internal components is in the order of the desiccant 5, the chemical filter 6, the ULPA filter 8, and the semiconductor substrate (wafer) 1 from the upstream with respect to the air flow.
Air (Air) inside the housing 3 passes through the chemical filter 6 by a ventilation fan (hereinafter referred to as a fan) 7 to remove gas impurities. The air (Air) that has passed through the chemical filter 6 further passes through the ULPA filter 8 to remove particulates (particles). Then, the air (Air) purified by passing through these filters is sent to the semiconductor substrate 1. The air (Air) that has passed through the semiconductor substrate 1 is sent again to the fan 7 via the chemical filter 6.
[0012]
Fan 7 is 0.2m^ThreeWhen the atmosphere inside the casing 3 having an internal volume of about 35 liters containing about 200 g of desiccant is circulated by intermittent operation of operating for 30 seconds at a flow rate of / min and stopping for 10 seconds, as shown in FIG. The relative humidity, which was about 50% immediately after the lid 4 was closed, decreased to 10% or less within 1 minute and stabilized in about 3 minutes (-♦ -curve). The vertical axis in FIG. 2 represents relative humidity (%), and the horizontal axis represents elapsed time (min). On the other hand, when the fan 7 is not operated (-■ -curve), it does not become stable even after 50 minutes, and only decreases to about 15%. Therefore, it can be seen that the influence of moisture entering from the outside when the lid is opened and closed can be reduced by operating the fan. Further, when the amount of the desiccant used was 50 g, the stable relative humidity was about 25%. Thus, it is possible to control the internal humidity by adjusting the amount of the desiccant. In addition, relative humidity can be controlled to a predetermined value by using magnesium oxide, magnesium hydroxide, zeolite, calcium chloride, silica gel or the like as the desiccant.
As described above, while maintaining the performance of the chemical filter used inside, the gaseous impurities brought into the semiconductor substrate in the sealed space are removed, and the high cleanliness atmosphere can be efficiently maintained and the humidity can be controlled efficiently. A substrate storage device such as a semiconductor substrate can be obtained.
[0013]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor substrate storage device. A plurality of semiconductor substrates 1 made of silicon or the like are housed along the partition plate 13 in a housing 3 that constitutes a housing device together with a carrier 2 that holds the semiconductor substrate 1. Sealed. Inside the housing 3 is dried nitrogen (N₂) Is enclosed. Encapsulated dry nitrogen (N₂) Is formed by a woven fabric made of a fibrous activated carbon that removes organic matter and a chemical fiber having an ammonium group, an amino group, a sulfone group, and a carboxyl group that removes anions and cations. It is cleaned by the chemical filter 6. Fine particles generated from the chemical filter 6 are removed by the ULPA filter 8. This purified dry nitrogen (N₂) Is circulated in the housing 3 by a fan 7 driven by a portable power source (not shown) attached to the storage device. A chemical filter 6 is also disposed on the fan 7. The arrangement of these internal components is dry nitrogen (N₂), The chemical filter 6, the ULPA filter 8, and the semiconductor substrate (wafer) 1 are arranged in this order from the upstream.
[0014]
As described above, the relative humidity can be controlled to 5 to 40% by sealing dry air or dry gas having a relative humidity of 5 to 40% as shown in FIG. Further, the relative humidity in the housing is controlled to 5 to 40% by some method such as flowing a liquefied gas such as liquid nitrogen to the bottom of the housing, and condensing and freezing moisture in the atmosphere to control the relative humidity. be able to.
The chemical filter 6 may be made of a material such as potassium hydroxide for removing anions, or zinc chloride for removing cations. In addition, a method such as UV lamp irradiation can be used to remove organic substances. It is only necessary to provide at least one mechanism for removing gaseous impurities such as organic substances, anions and cations by any method, but it is desirable to provide all of them.
[0015]
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor substrate storage device. A plurality of semiconductor substrates (wafers) 1 are housed along the partition plate 13 in the housing 3 constituting the housing device together with the carrier 2 holding the semiconductor substrate 1 and sealed inside the housing 3 by the lid 4. Is done. The air (Air) inside the housing 3 is disposed near the upper portion of the desiccant 5 and the humidifier 9, for example, containing magnesium chloride as a main component, and the desiccant 5 and the humidifier 9. It is disposed and cleaned by a chemical filter 6 formed of a woven fabric made of a fibrous activated carbon that removes organic substances and a chemical fiber having an ammonium group, an amino group, a sulfone group, and a carboxyl group that removes anions and cations. Fine particles generated from the desiccant 5, the humidifier 9 and the chemical filter 6 are removed by the ULPA filter 8. This purified air (Air) is circulated in the housing 3 by a fan 7 driven by a portable power source (not shown) attached to the storage device. A chemical filter 6 is also disposed above the fan 7. A humidity sensor 12 is attached to the top of the housing 3. The desiccant 5 and the humidifier 9 are hermetically sealed inside the casing, and are intermittently connected to the atmosphere inside the casing by opening and closing the valves 11 and 10. The arrangement of these internal components is in the order of the desiccant 5 or the humidifier 9, the chemical filter 6, the ULPA filter 8, and the semiconductor substrate (wafer) 1 from the upstream with respect to the air flow.
[0016]
When a hydrate is contained in a chemical filter or when adsorbed water is used, if the humidity is lowered too much, the moisture and adsorbed water in the hydrate will be removed, and the original filter will no longer be used. Or its ability may be reduced. Therefore, in this embodiment, the internal humidity is monitored by the humidity sensor 12, and when the relative humidity in the housing 3 exceeds the upper limit of the set humidity, the valve 11 is opened to reduce the humidity by the desiccant 5, Conversely, when the humidity falls below the lower limit, the valve 10 is opened to humidify the inside of the housing 3. By controlling the atmosphere in this way, it is possible to efficiently suppress the growth of the natural oxide film while simultaneously operating the chemical filter.
As described above, while maintaining the performance of the chemical filter used inside, the gaseous impurities brought into the semiconductor substrate in the sealed space are removed, and the high cleanliness atmosphere can be efficiently maintained and the humidity can be controlled efficiently. A substrate storage device such as a semiconductor substrate can be obtained.
[0017]
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor substrate storage device. A semiconductor substrate (wafer) 1 is housed along a partition plate 13 in a housing 3 constituting a housing device together with a carrier 2 that holds the semiconductor substrate 1 and sealed inside the housing 3 by a lid 4. . Air (Air) inside the housing 3 is disposed in the vicinity of the side wall at the bottom of the housing, the pair of desiccants 5 mainly composed of magnesium chloride, and in the vicinity of the desiccant 5 to remove organic matter. It is cleaned by a chemical filter 6 formed of a woven fabric made of a fibrous fiber activated carbon and a chemical fiber having an ammonium group, an amino group, a sulfone group, and a carboxyl group that removes anions and cations. Fine particles generated from the desiccant 5 and the chemical filter 6 are removed by the ULPA filter 8. This purified air (Air) is circulated in the housing 3 by a fan 7 driven by a portable power source (not shown) attached to the storage device. The fan 7 is disposed immediately below the chemical filter 6 and close thereto. The arrangement of these internal components is in the order of the desiccant 5, the chemical filter 6, the ULPA filter 8, and the semiconductor substrate (wafer) 1 from the upstream with respect to the air flow.
[0018]
Also, fan 7 is 0.2m^ThreeWhen the atmosphere inside the casing 3 with an internal volume of about 35 liters containing about 200 g of desiccant was circulated by intermittent operation of operating for 30 seconds at a flow rate of / min and stopping for 10 seconds, the lid 4 was closed. Immediately after that, the relative humidity, which was about 50%, decreases to 10% or less within 1 minute and stabilizes in about 3 minutes. On the other hand, when the fan 7 is not operated, it does not stabilize even after 50 minutes, and only decreases to about 15%. Therefore, it can be seen that the influence of moisture entering from the outside when the lid is opened and closed can be reduced by operating the fan. Further, when the amount of the desiccant used was 50 g, the stable relative humidity was about 25%. Thus, it is possible to control the internal humidity by adjusting the amount of the desiccant. In addition, relative humidity can be controlled to a predetermined value by using magnesium oxide, magnesium hydroxide, zeolite, calcium chloride, silica gel or the like as the desiccant.
As described above, while maintaining the performance of the chemical filter used inside, the gaseous impurities brought in by the semiconductor substrate in the sealed space are removed, and the high cleanliness atmosphere can be efficiently maintained and the humidity control can be efficiently performed. A substrate storage device that can be obtained is obtained.
[0019]
As described above, the chemical filter disposed in the casing is made of an impurity gas contained in air or a dry gas, for example, HF, NH._Three, HCl, SO_xRemove gas etc. Further, the air or dry gas from which the impurity gas in the air has been removed has its particles removed by the next HEPA filter or ULPA filter. A HEPA filter can be used in place of the ULPA filter.
Chemical filters remove gaseous impurities such as acids, alkalis, and organic substances. Filters that remove acids and alkalis include filters using ion-exchange non-woven fabrics or woven fabrics, activated carbon filters with additives, etc. Further, as a filter for removing organic substances, there are a ceramic filter and an activated carbon filter to which no additive is added.
The ion exchange group portion in the ion exchange nonwoven fabric or woven fabric is usually in a hydrated form, and the number of hydration changes depending on the surrounding humidity. This water of hydration is necessary for the ion exchange reaction to remove impurities, and the filter life is reduced when used in a low humidity environment.
[0020]
Activated carbon fibers include activated carbon fibers obtained by carbonizing cellulose-based, acrylic-based, and lignin-based fibers. This filter adds an additive such as acid or alkali to the surface to remove alkali or acid. A certain amount of adsorbed water exists on the surface of the activated carbon, and gas impurities are first trapped in the adsorbed water and cause a neutralization reaction in an environment with adsorbed water. Accordingly, when the humidity of the activated carbon filter is low, the filter life is shortened.
The alumina type chemical filter removes alkali or acid by attaching an additive such as acid or alkali to alumina particles. As in the case of activated carbon, it is thought that the performance will drop if there is no water.
As described above, the chemical filter has hydrated water or adsorbed water. Therefore, when using a chemical filter as in the present invention, it is necessary to control the humidity within a predetermined range in order to maintain its performance.
[0021]
The HEPA filter is an air filter having a particle collection efficiency of 99.97% or more for particles having a rated air volume and a flow diameter of 0.3 μm. The ULPA filter was developed for the purpose of higher particle collection efficiency than the HEPA filter, and is an air filter having a particle collection efficiency of 99.9995% or more for particles having a flow diameter of 0.1 μm. . In the ULPA filter, glass fiber is used as a filter medium, but polytetrafluoroethylene (PTFE) that is free of impurities such as boron and metal and is not affected by acid, alkali, organic solvent, or the like can also be used as the filter medium.
In addition, a material that generates less outgas, for example, polycarbonate (PC) or polybutylene terephthalate (PBT) is used as the material of the housing.
[0022]
Next, the effect of the present invention will be described with reference to FIGS.
As a conventional device to be compared, (a) a sealed semiconductor substrate storage device made of polypropylene having a relative humidity (RH) maintained at 42%, which has no mechanism for controlling the atmosphere inside the casing, and (b) polypropylene. A semiconductor substrate storage device in which a relative humidity (RH) is controlled to 17% by enclosing a desiccant containing magnesium chloride as a main component in a sealed case made of magnesium, (c) fibrous activated carbon, sulfone group, carboxyl group A semiconductor substrate storage device that reduces organic matter, anions and cations from the atmosphere in the housing by chemical filters (CF) made of chemical fibers having amino groups and ammonium groups, and maintains relative humidity (RH) at 42%. Prepared, and (d) the case of the present invention contains a desiccant and a chemical filter (CF) at the same time in the case. From the atmosphere, organic matter, anions / cations and moisture 6 inch diameter (6 ″ φ) silicon wafer (Wf) in which 0.3 μm aluminum line / space wiring pattern is formed on each of the four types of semiconductor substrate storage devices with reduced relative humidity (RH) maintained at 27% ) Is stored for 96 hours, and the results of the evaluation of the occurrence of corrosion are shown in Fig. 5. In the characteristic diagram shown in Fig. 5, the vertical axis represents the number of occurrences of corrosion (pieces / 6 "φWf), and the horizontal axis represents the above (a). To (d). For the corrosion evaluation, a circuit pattern evaluation apparatus called KLA (trade name) was used. From this result, about 60,000 pieces of corrosion occurred in the 6-inch silicon semiconductor substrate surface in the case of the conventional polypropylene sealed casing (a), and about 30,000 pieces of corrosion even when only the humidity was controlled (b). In addition, although the effect (c) using only the conventional chemical filter is effective, the number of generations cannot be completely controlled to about 400. In contrast, in the present invention (in the case of (d)), it can be seen that the occurrence of corrosion can be completely controlled.
[0023]
FIG. 8 is a characteristic diagram of an 8-inch wafer, where the vertical axis is the number of occurrences of corrosion (pieces / 8 ″ φWf), and the horizontal axis is (a) relative humidity (with no mechanism for controlling the atmosphere inside the housing in particular). (RH) 42% of polypropylene sealed semiconductor substrate storage device, (b) Nitrogen (N) dried in a polypropylene sealed casing₂), A semiconductor substrate storage device in which the relative humidity (RH) is controlled to 10%, (c) a chemical filter made of fibrous activated carbon and a chemical fiber having a sulfone group, a carboxylic group, an amino group, and an ammonium group ( CF) reduces the amount of organic substances and anions / cations from the atmosphere in the housing and maintains the relative humidity (RH) at 42%. (D) The present invention includes a desiccant and a chemical filter (CF ) At the same time, organic substances, anions / cations and moisture are reduced from the atmosphere, and the relative humidity (RH) is kept at 12% (present invention). In FIG. 8, an evaluation of the occurrence of corrosion was performed when an 8-inch diameter (8 ″ φ) silicon wafer (Wf) having a 0.3 μm aluminum line / space wiring pattern formed on each of these four types was stored for 96 hours. As shown in Fig. 8, it can be seen that in the present invention (in the case of (d)), the occurrence of corrosion can be completely controlled at a relative humidity of 12%.
[0024]
FIG. 6 shows a case where a semiconductor substrate from which a natural oxide film has been removed by dilute hydrofluoric acid (about 0.5% by weight) treatment for 3 minutes and the silicon surface is exposed is stored for one week in the semiconductor substrate storage apparatus of the present invention. The relationship between the thickness of the grown natural oxide film and the relative humidity is shown. The vertical axis in the figure represents the natural oxide film thickness (nm), and the horizontal axis represents the relative humidity (%). The thickness of the grown oxide film is measured by ellipsometry. From this, it can be seen that by controlling the relative humidity to 40% or less, it is possible to obtain the effect of suppressing the occurrence of corrosion and at the same time suppressing the growth of the natural oxide film.
[0025]
Corrosion is thought to be caused by corrosion of the wiring metal, which progresses gradually. That is, it is considered that the occurrence of corrosion has started even after the wafer is set in the storage device of the present invention after the processing in the previous step or until the humidity is lowered after being set in the storage device of the present invention. . Therefore, it is preferable that the time required for setting in the storage device of the present invention after processing or the time for reducing the humidity in the storage device after setting is as short as possible. If the wiring width is reduced in the future, minute corrosion that could not be measured until now will become a problem, and the controlled humidity should be lower than 40%. However, in the case of using a chemical filter containing a hydrate, if the humidity is too low, its ability cannot be exerted, so it is appropriate to limit it to 5%. However, when the relative humidity is 15% or less, the removal performance for gas impurities deteriorates in a short period (that is, the life is shortened), and when it exceeds 20%, the gas impurities can be stably removed. Therefore, if considering the lifetime, the relative humidity in the housing is suitably 15 to 40%, more preferably 20 to 40%. In addition, if the shortening of the lifetime of the chemical filter is not considered so much, a relative humidity of 5 to 20% which can sufficiently maintain the action of the chemical filter is appropriate.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, the present invention is characterized in that the relative humidity inside the sealed casing is adjusted to 5 to 40%, and particularly at 5% or more, the performance of the chemical filter disposed inside is maintained. Further, if it is 40% or less, the occurrence of corrosion can be sufficiently controlled and the growth of the natural oxide film can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor substrate storage device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a characteristic diagram for explaining a temporal change in relative humidity in the semiconductor substrate storage device.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor substrate storage device according to a second embodiment.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor substrate storage device according to a third embodiment.
FIG. 5 is a characteristic diagram for explaining a change in the number of occurrences of corrosion in accordance with a change in conditions inside the semiconductor substrate storage device.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relative humidity dependence of the natural oxide film thickness on the surface of the semiconductor substrate inside the semiconductor substrate storage device.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor substrate storage device according to a fourth embodiment.
FIG. 8 is a characteristic diagram for explaining a change in the number of occurrences of corrosion in accordance with a change in conditions inside the semiconductor substrate storage device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate (wafer), 2 ... Carrier, 3 ... Case,
4 ... lid, 5 ... desiccant, 6 ... chemical filter,
7, 14 ... Fan (ventilation fan), 8 ... ULPA filter,
9 ... Humidifier, 10, 11 ... Valve, 12 ... Humidity sensor,
13: Partition plate.

Claims

基板を収納する空間を蓋により密閉する筐体と、前記空間の雰囲気を循環させる雰囲気循環装置と、前記筐体内に配置され、前記雰囲気に含まれる不純物を吸着するケミカルフィルタと、湿度を維持する乾燥剤と、携帯用電源と、前記筐体内に収納された粒子除去フィルタとを備え、前記空間は相対湿度が５乃至４０％にあり、前記空間の内部空気は、換気ファンを駆動させることにより、前記乾燥剤、前記ケミカルフィルタ、前記粒子除去フィルタ、前記基板及びケミカルフィルタの順序で循環することを特徴とする基板収納装置。A housing that seals a space for storing a substrate with a lid, an atmosphere circulation device that circulates the atmosphere of the space, a chemical filter that is disposed in the housing and adsorbs impurities contained in the atmosphere, and maintains humidity and desiccant, and a portable power supply, said a cabinet particle removal filter housed in the body, the space relative humidity Ri 5 to 40% near the internal air of the space, by driving the ventilation fan Accordingly, the substrate storage device is circulated in the order of the desiccant, the chemical filter, the particle removal filter, the substrate, and the chemical filter .

前記筐体内には、前記基板が沿うように配置される仕切り板が収納され、前記内部空気は、前記仕切り板内側から外側に向かって循環するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の基板収納装置。Wherein the housing, a partition plate which the substrate is disposed along is housed, the internal air, according to claim 1, characterized in that the said partition plate inside and to circulate outward Board storage device.

前記ケミカルフィルタは、前記仕切り板の内側及び外側に夫々配置することを特徴とする請求項２に記載の基板収納装置。The substrate storage device according to claim 2 , wherein the chemical filter is disposed inside and outside the partition plate.

前記筐体を密閉する蓋は、前記筐体上部に被せられ、前記内部空気は、前記仕切り板内部において、下から上に循環することを特徴とする請求項２に記載の基板収納装置。The substrate storage device according to claim 2 , wherein a lid that seals the casing is placed on an upper portion of the casing, and the internal air circulates from bottom to top inside the partition plate.

前記空間には、相対湿度が５乃至４０％の乾燥したガスを封入することによって前記空間の湿度を維持することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の基板収納装置。5. The substrate storage device according to claim 1 , wherein the humidity of the space is maintained by sealing the space with a dry gas having a relative humidity of 5 to 40%.

前記空間には、湿度検出器及び湿度を調整する装置をさらに配置することによって前記空間の湿度を維持することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の基板収納装置。5. The substrate storage device according to claim 1 , wherein the humidity of the space is maintained by further arranging a humidity detector and a device for adjusting the humidity in the space.