(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流れの通路を規定する導管と、
該導管の中の化学吸着性媒体であって、該化学吸着性媒体が、該導管を通る流体中の塩基汚染物質を化学的に吸着することができる酸性官能基を有するコポリマーを含んでいる、前記化学吸着性媒体と、
該導管の中の物理吸着性媒体であって、該物理吸着性媒体が、該導管を通る流体から１５０℃を超える沸点を有する凝縮性汚染物質を物理的に吸着することができるものである、前記物理吸着性媒体とからなり、前記化学吸着性媒体および前記物理吸着性媒体が、別々のフィルター要素内にあり、
前記物理吸着性媒体が、化学処理により変成されていない活性炭を含み、
前記化学吸着性媒体がスルホン酸基を有する多孔性ジビニルベンゼンスチレンコポリマーを含む、流体透過性フィルター。
【請求項２】
該酸性官能基が少なくとも１ミリ当量／グラムのスチレンコポリマーの酸性度レベルを有する請求項１のフィルター。
【請求項３】
該化学吸着性媒体が５０−４００オングストロームの範囲の孔径を有する請求項１のフィルター。
【請求項４】
該フィルター要素の少なくとも一つがプリーツ付きのフィルター要素である請求項１のフィルター。
【請求項５】
フィルター要素における該化学吸着性媒体が２０ｍ2／ｇあるいはそれ以上の表面積を有する請求項１のフィルター。
【請求項６】
前記活性炭がトレーを満たしている請求項１のフィルター。
【請求項７】
前記活性炭が、ココナッツ殻をベースとしたもの、石炭をベースとしたもの、木材をベースとしたもの、またはピッチをベースとしたもの、あるいは有機物源から誘導される請求項６のフィルター。
【請求項８】
前記活性炭がバインダー材料と共に保持されたブロックの形になっている請求項１のフィルター。
【請求項９】
前記物理吸着性媒体を含むフィルター要素が、前記化学吸着性媒体を含むフィルター要素から上流側にある請求項１から８のいずれか一項に記載のフィルター。
【請求項１０】
高品質の非汚染空気を必要とする加工設備用の空気を濾過する方法であって、
塩基汚染物質と反応することができる酸性官能基を有するコポリマーを含む化学吸着性媒体を用意するステップと、
１５０℃を超える沸点を有する凝縮性汚染物質を物理的に吸着することができる物理吸着性媒体を用意するステップと、
該化学吸着性フィルター要素と該物理吸着性フィルター要素に空気を流すステップとからなり、前記化学吸着性媒体および前記物理吸着性媒体が、別々のフィルター要素内にあり、前記物理吸着性媒体が化学処理により変成されていない活性炭を含み、
前記化学吸着性媒体がスルホン酸基を有する多孔性ジビニルベンゼンスチレンコポリマーを含む、方法。
【請求項１１】
該フィルター要素に該空気を通した後に写真平版器具に該空気を流すステップを更に含んでなる請求項１０の方法。
【請求項１２】
フィルターユニットであって、
多数個のフィルター要素からなり、該フィルター要素が、塩基汚染物質を化学的に吸着することができる酸性官能基を有するコポリマーを有する化学吸着性媒体と、流体から１５０℃を超える沸点を有する凝縮性汚染物質を物理的に吸着する能力のある物理吸着性媒体とを含み、前記化学吸着性媒体および前記物理吸着性媒体が、別々のフィルター要素内にあり、前記物理吸着性媒体が化学処理により変成されていない活性炭を含み、前記フィルターユニットが更に、
該フィルター要素の性能をモニターするモニター素子に連結するための該フィルターユニットの中の多数個のサンプリングポートからなり、該サンプリングポートが、隣接するフィルター要素の間に位置する個別のサンプリングポートに配列されており、
前記化学吸着性媒体がスルホン酸基を有する多孔性ジビニルベンゼンスチレンコポリマーを含む、フィルターユニット。
【請求項１３】
該多数個のサンプリングポートのあるサンプリングポートが、該多数個のフィルター要素の上流側に位置し、そして該多数個のサンプリングポートの別のサンプリングポートが、該多数個のフィルター要素の下流側に位置する請求項１２のフィルターユニット。
【請求項１４】
該モニター素子が分析素子である請求項１２のフィルターユニット。
【請求項１５】
該分析素子が、ガスクロマトグラフ質量選択検出器、イオン易動度スペクトロメーター、音波検出器、原子吸光検出器、誘導結合プラズマ検出器、およびフーリエ変換赤外分光計のいずれか１つである請求項１４のフィルターユニット。
【請求項１６】
フィルターユニットであって、
多数個のフィルター要素からなり、該フィルター要素が、塩基汚染物質を化学的に吸着することができる酸性官能基を有するコポリマーを有する化学吸着性媒体と、流体から１５０℃を超える沸点を有する凝縮性汚染物質を物理的に吸着する能力のある物理吸着性媒体とを含み、前記化学吸着性媒体および前記物理吸着性媒体が、別々のフィルター要素内にあり、前記物理吸着性媒体が化学処理により変成されていない活性炭を含み、前記フィルターユニットが更に、
濃縮器に連結するための該フィルターユニットの中の多数個のサンプリングポートからなり、該サンプリングポートが、隣接するフィルター要素の間に位置する個別のサンプリングポートに配列されており、
前記化学吸着性媒体がスルホン酸基を有する多孔性ジビニルベンゼンスチレンコポリマーを含む、フィルターユニット。
【請求項１７】
該汚染物質が拡散により濃縮器中に蓄積する請求項１６のフィルターユニット。
【請求項１８】
該濃縮器が、該汚染物質を該濃縮器に牽引するポンプに連結している請求項１６のフィルターユニット。
【請求項１９】
該汚染物質が該濃縮器中に蓄積し、該蓄積された内容物が分析素子により評価される請求項１６のフィルターユニット。
【請求項２０】
写真平版システムであって、
該システムにわたって空気を動かすための空気ハンドラーと、
未濾過空気を該空気ハンドラーから受け入れるフィルターユニットとを含み、該フィルターユニットが、塩基汚染物質を化学的に吸着できる酸性官能基を有するコポリマーを含む化学吸着性媒体と流体から凝縮性汚染物質を物理的に吸着することができる物理吸着性媒体とを有する多数個のフィルター要素を含み、前記化学吸着性媒体および前記物理吸着性媒体が、別々のフィルター要素内にあり、前記フィルターユニットが更に、
写真平版器具に適した条件下で空気の温度および湿度を維持するために冷却および加熱要素を有するコンピュータ制御された空気調節器を含み、該空気調節器が、フィルターユニットを有する循環ループ内に配置され、前記写真平版システムが更に、
モニター素子に連結するための該フィルターユニットの中の多数個のサンプリングポートを含み、個別のサンプリングポートが隣接するフィルター要素の間に位置するように、該サンプリングポートが配列されており、前記写真平版システムが更に、
濾過空気を該フィルターユニットから受け入れる写真平版器具を含んでなる写真平版システム。
【請求項２１】
該多数個のサンプリングポートのあるサンプリングポートが、該多数個のフィルター要素の上流側に位置し、そして該多数個のサンプリングポートの別のサンプリングポートが、該多数個のフィルター要素の下流側に位置する請求項２０の写真平版システム。
【請求項２２】
写真平版システムであって、
該システムにわたって空気を動かすための空気ハンドラーと、
未濾過空気を該空気ハンドラーから受け入れるフィルターユニットとを含み、該フィルターユニットが、塩基汚染物質を化学的に吸着できる酸性官能基を有するコポリマーを含む化学吸着性媒体と流体から凝縮性汚染物質を物理的に吸着することができる物理吸着性媒体とを有する多数個のフィルター要素を含み、前記化学吸着性媒体および前記物理吸着性媒体が、別々のフィルター要素内にあり、前記フィルターユニットが更に、
写真平版器具に適した条件下で空気の温度および湿度を維持するために冷却および加熱要素を有するコンピュータ制御された空気調節器を含み、該空気調節器が、フィルターユニットを有する循環ループ内に配置され、前記写真平版システムが更に、
濃縮器に連結するための該フィルターユニットの中の多数個のサンプリングポートを含み、個別のサンプリングポートが隣接するフィルター要素の間に位置するように、該サンプリングポートが配列されており、前記写真平版システムが更に、
濾過空気を該フィルターユニットから受け入れる写真平版器具を含んでなる写真平版システム。
【請求項２３】
該多数個のフィルター要素が複数のスタックを形成するように配列され、該複数のスタックがフィルターユニットを通過する流体の流れに対して直列に配列されている請求項１２のフィルターユニット。
【請求項２４】
各スタックを形成する多数個のフィルター要素が、フィルターユニットを通過する流体の流れに対して並列に配列されている請求項２３のフィルターユニット。
【請求項２５】
フィルターユニットにより空気を濾過する方法であって、
物理吸着性媒体と化学吸着性媒体とからなる多数個のフィルター要素に該空気を通すステップからなり、前記化学吸着性媒体が、空気中の塩基汚染物質を化学的に吸着することができる酸性官能基を有するコポリマーを含み、前記物理吸着性媒体が、空気から１５０℃を超える沸点を有する凝縮性汚染物質を物理的に吸着することができるものであり、前記化学吸着性媒体および前記物理吸着性媒体が、別々のフィルター要素内にあり、前記方法が更に、
隣接するフィルター要素の間の領域中で該空気をサンプリングすることにより該多数個のフィルター要素の性能をモニターするステップからなる方法。
【請求項２６】
前記モニターするステップが、該多数個のフィルター要素の上流の領域で、また該多数個のフィルター要素の下流の領域で該空気をサンプリングすることを含む請求項２５の方法。
【請求項２７】
写真平版器具に循環される空気を濾過する方法であって、
物理吸着性媒体と化学吸着性媒体とからなる多数個のフィルター要素を有するフィルターユニットに空気を送るステップを含み、前記化学吸着性媒体が、空気中の塩基汚染物質を化学的に吸着することができる酸性官能基を有するコポリマーを含み、前記物理吸着性媒体が、空気から１５０℃を超える沸点を有する凝縮性汚染物質を物理的に吸着することができるものであり、前記化学吸着性媒体および前記物理吸着性媒体が、別々のフィルター要素内にあり、前記方法が更に、
写真平版器具に適した条件下で前記フィルターユニットを通過する空気の温度および湿度を維持するステップと、
該空気が該フィルターユニットを出た後、該写真平版器具に該空気を送るステップと、
隣接するフィルター要素の間の領域の該フィルターユニットの中の該空気をサンプリングすることにより該フィルター要素の性能をモニターするステップとを含んでなる方法。
【請求項２８】
前記モニターするステップが、該多数個のフィルター要素の上流の領域と該多数個のフィルター要素の下流の領域との該フィルターユニットの中の該空気をサンプリングすることを含む請求項２７の方法。
【請求項２９】
フィルターユニットであって、
少なくとも２つのフィルター要素からなり、該フィルター要素が、化学吸着性媒体と物理吸着性媒体とを含み、前記化学吸着性媒体および前記物理吸着性媒体が、別々のフィルター要素内にあり、前記フィルターユニットが更に、
該フィルター要素の性能をモニターするモニター素子に連結するための該フィルターユニットの中のサンプリングポートからなり、該サンプリングポートが、該少なくとも２つのフィルター要素の間に位置している、フィルターユニット。
【請求項３０】
該少なくとも２つのフィルター要素の上流側に位置するあるサンプリングポートと、該少なくとも２つのフィルター要素の下流側に位置する別のサンプリングポートとを更に含んでなる請求項２９のフィルターユニット。
【請求項３１】
写真平版器具内の気体から汚染物質を除去する装置であって、
気体を受ける入口および気体を放出する出口を有するケーシングと、
入口および出口に結合されたフィルターユニットとを備え、該フィルターユニットは、前記ケーシングを通過する前記気体から前記汚染物質の少なくとも一部を除去するために、前記フィルターユニットを通過する気体の流れに対して並列にフィルターユニット内に配置された複数のフィルター要素を有し、フィルターユニットは、少なくとも１つの前記並列に配置されたフィルター要素と直列に配置された少なくとも１つのフィルター要素を更に備え、更に化学吸着性媒体および物理吸着性媒体が、別々のフィルター要素内にあり、前記除去する装置が更に、
写真平版器具に適した条件下で気体の温度および湿度を維持するために冷却および加熱要素を有するコンピュータ制御された空気調節器を備え、該空気調節器が、フィルターユニットを有する循環ループ内に配置される、装置。
【請求項３２】
（ｉ）サンプルデータを収集するためにフィルターユニット内に前記直列に配置されたフィルター要素間を流れる気体に連絡可能に結合されるサンプリングポート、または
（ｉｉ）前記直列に配置されたフィルター要素間を流れる気体から気体サンプルを収集するために、入口サンプリングポート、出口サンプリングポート、および少なくとも１つの前記並列に配置されたフィルター要素と直列に配置された少なくとも１つのフィルター要素間に配置されたサンプリングポートを含む、ケーシングを流れる気体をサンプリングするための複数のサンプリングポートを更に備える請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記物理吸着性媒体を含むフィルター要素が、前記化学吸着性媒体を含むフィルター要素から上流側にある請求項１０、１１、２５、２６または２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記物理吸着性媒体を含むフィルター要素が、前記化学吸着性媒体を含むフィルター要素から上流側にある請求項１２から１９、２３から２４、２９または３０のいずれか一項に記載のフィルターユニット。
【請求項３５】
前記物理吸着性媒体を含むフィルター要素が、前記化学吸着性媒体を含むフィルター要素から上流側にある請求項３１または３２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】    （関連出願）
この出願は２０００年５月５日出願の米国特許暫定出願Ｎｏ．６０／２０１，９２８と２０００年８月１５日出願の米国特許暫定出願Ｎｏ．６０／２２５，２４８の利益を主張する。上記の出願の全教示が引用によりこの明細書に包含される。
【０００２】    （本発明の背景）
空気汚染の増加したこの時代においては、呼吸している空気からの化学物質の除去はすべての人の関心事である。加えて、電子材料と半導体などの素子の加工においては、高品質の非汚染空気に対する要求が存在する。この空気から汚染物質を濾過するためには、種々の方法で製造された活性炭を通常用いる気相濾過が一般に使用される。一つのアプローチはカーボン／接着剤スラリーを使用して、カーボンを基材に接着することである。この接着剤はカーボンの表面上に膜を形成することによりカーボンの性能を減少させる。別なアプローチにおいては、有機物ベースのウエブを加熱によりカーボン化し、続いてカーボンの活性化を行う。このようなアプローチにより製造されるフィルターは高価であり、比較的に低い吸着容量を有する。更に別なアプローチにおいては、湿式製紙プロセスに類似したプロセスによりカーボン粉末とファイバーのスラリーをシートに成形する。この材料は中ないしは高コストであり、望ましくない高い圧力降下を呈する。更には、このプロセスの性質が水性であることによって、カーボンを含浸するのに使用される化学物質が洗い流されるか、あるいは含浸性あるいは活性な化学基との望ましくない反応によりカーボンの効力がなくなるので、低分子量材料の化学吸着に使用される、化学薬品が含浸したカーボン粒子を水性プロセスと共に効率的に使用することができない。しかしながら、一般に、化学的に活性な含まないフィルター材料は、化学的に活性な基を含むフィルター材料に比較して、アンモニアなどのいくつかのキーの低分子量成分に対する機能の有効性が極めて低い。
【０００３】    （本発明の要約）
このようなフィルターは当業界で受け入れられていて、そして意図された目的には多分適切に機能すると考えられる。しかしながら、これらのフィルターは欠点が無いわけではない。特に、これらの前述の従来技術はいずれもクリーンで、高費用効果、高効率、低圧力降下の吸着性複合体を提供する所望の特性を充分に達成していない。
【０００４】  本発明はこれらの欠点を克服するフィルターを提供する。特に、本発明の一つの局面においては、流体透過性のフィルターは流体、特に気体を流すことができる導管を含む。この導管の中にはこの導管を通る流体中の塩基汚染物質を化学的に吸着する酸性官能基を有するコポリマーを含む化学吸着性媒体が存在する。また、この導管の中にはこの導管を通る流体から凝縮性汚染物質を物理的に吸着する物理吸着性媒体が存在する。この２つの媒体タイプを交互に相互混合して、単一で、連続したフィルター体を形成させることができるが、この化学吸着性媒体と物理吸着性媒体を好ましい態様では別々のフィルター要素中に存在させる。
【０００５】  好ましくは、このフィルターは、未処理の、あるいは製造したままの活性炭と組み合わせた高表面積、高酸性で、化学的に酸性の吸着剤を含んでなる、クリーンで、高費用効果、高効率、低圧力降下の気相フィルターである。本発明の一つの態様は、空気中の塩基と結合する酸性官能基を有する不織布の複合材料を使用する。この未処理の活性炭は、有機及び無機の凝縮性汚染物質、通常１５０°Ｃを超える沸点を有する汚染物質を吸着する。半導体ウエハー加工装置の中を循環する空気中に存在する分子状塩基（例えば、アンモニア及びｎ−メチルピロリジノン）と有機及び無機の凝縮性汚染物質（例えば、ヨードベンゼン及びシロキサン）などの不純物に対して敏感な材料を用いる平版システム(lithography system)で本発明を使用することができる。アンモニア、ＮＭＰ、トリエチルアミン、ピリジンなどを含む多数の塩基を本発明により濾過されたツールクラスター中で２ｐｐｂ以下の濃度に維持することができる。例えば、活性な酸性吸着剤を不織布のキャリア材料に乾式塗布し、次に、加熱し、カバーシートと共にカレンダー掛けすることにより、酸性吸着剤を形成することができる。
【０００６】  この不織布のキャリア材料をポリエステル不織布とし、この酸性吸着剤をスルホン化ジビニルベンゼンスチレンコポリマーを含むものとすることができる。一つの態様はカルボン酸官能基を使用する。この酸性基は少なくとも１ミリ当量／グラムコポリマーあるいはそれ以上の、好ましくは少なくとも４．０ミリ当量／グラムコポリマーあるいはそれ以上の酸性度レベルを有する。使用されるポリマーは多孔性であり、５０−４００オングストロームの範囲の孔径と２０ｍ2／ｇあるいはそれ以上の表面積を有することができる。
【０００７】  不織布のポリエステル詰め綿の乾式加工によって、このポリエステル詰め綿の深さに対する酸性の吸着性粒子の均等な分布が可能になる。これは、極めて低い圧力降下で床深さの増加をもたらし、これらの薄い布ベースのスルホン酸床を使用する場合、床深さの２倍の増加はフィルターの破過時間（破損までの時間）を４倍増加させることができるので極めて望ましい。
【０００８】  「不織布のフィルター複合体」と題する米国特許第５，５８２，８６５号に活性炭が更に詳細に述べられている。この特許の全内容は引用によりこの明細書に組み入れられる。このフィルターは２つ（あるいはそれ以上）の層、即ち活性炭の1層とスルホン化ジビニルベンゼンスチレンコポリマービーズの1層を有することができる。加えて、２つあるいはそれ以上の材料を混合して、複合フィルターを与えることができる。
【０００９】  かくして、この明細書に提供されるのは、クリーンで、高費用効果、高効率、低圧力降下で、吸着性複合フィルターと上記複合フィルターの形成方法である。この複合フィルターは空気流中の塩基と有機及び無機の凝縮性汚染物質（通常１５０℃を超える沸点のもの）の除去に特に有用である。このフィルターの孔径よりも大きければ、粒状物質も除去される。このフィルターは電力消費を低減させ、このシステムの運転に及ぼす影響を最少限にするような圧力降下で数ヶ月の使用寿命を有することができる。例えば、高圧力降下のフィルターではフィルター交換後平版システムが温度と湿度の平衡化に長い時間が必要となる可能性がある。化学的に処理され、活性化されたカーボンフィルターに比較して、未処理の活性炭吸着特性は化学的に処理された活性炭よりも優れていることにより、本発明の組み合わせフィルターは極めて高い吸着性能を提供する。分子塩基の捕捉に好適にする活性炭に対して行われる化学処理によって、有機及び無機の凝縮性汚染物質、通常１５０℃を超える沸点の汚染物質の吸着容量が損なわれるために、この明細書に述べる方法による未処理の活性炭の使用は、有機及び無機の凝縮性汚染物質に対して優れた破過容量を提供することができる。
【００１０】  別な態様においては、その内容を引用によりこの明細書に全体が包含される米国特許第５，８３４，１１４号に述べられているような合成カーボン材料を本発明の酸性材料により被覆して、本発明に従い多孔性酸性フィルター要素を提供することができる。更に別な態様においては、その内容を引用によりこの明細書に全体が包含される米国特許第６，０３３，５７３号に述べられている活性ナットシェルカーボン媒体を単独あるいはこの明細書に述べた他の化学吸着性あるいは物理吸着性媒体のいずれかと組み合わせて使用して、この明細書の教示と同じ方法で導管を流れる空気から汚染物質を除去することができる。フィルターを交換する必要がある場合に空気中の塩基汚染物質を検出することによる定量用検出システムと使用方法がＯｌｅｇ  Ｋｉｓｈｋｏｖｉｃｈらを発明者とし、１９９９年１月１４日出願の「気体試料中の塩基汚染物質の検出」と題する米国特許出願Ｎｏ．０９／２３２，１９９に述べられている。また、Ｏｌｅｇ  Ｋｉｓｈｋｏｖｉｃｈらを発明者とし、１９９７年２月２８日出願の「塩基汚染物質の検出」と題する米国特許出願Ｎｏ．０８／７９５，９４９とＯｌｅｇ  Ｋｉｓｈｋｏｖｉｃｈらを発明者とし、１９９７年１２月２３日出願の「半導体加工と類似の敏感プロセスの保護」と題する米国特許出願Ｎｏ．０８／９９６，７９０も本発明と共に使用することができる。これらの特許出願は空気中のアミンに敏感な化学増幅されたフォトレジストを用いるＤＵＶ平版プロセスの保護を開示している。これらの特許出願は引用により全体が本出願に包含される。
【００１１】  大きな表面積と所望の流れ特性を有するフィルター要素を加工する一つの方法は、一方の上面に他方を順序の決まった層で堆積する粉末材料の使用を含む。各層の粉末材料の堆積に続いて、形成される３次元のフィルター要素のコンピューターモデルによる印刷技術を用いて、バインダー材料を粉末材料の各層の上に送達する。必要とされる粉末層とバインダー材料をすべてを順次塗布して、対象とする部分を形成させ、続いて、非結合粉末を適宜取り除き、その結果所望の３次元のフィルター要素を形成させる。この手法は極めて高分解能で成形される高表面積を有する、複雑な、一体化あるいは複合化したフィルター要素の加工に備えたものである。
【００１２】  別な装置においては、この物理吸着性及び化学吸着性フィルター媒体を写真平版器具(photolithography tool)に空気を循環させる循環ループ中に置く。化学吸着性媒体を維持する温度よりも冷たい温度に物理吸着性媒体を維持するように、この２つの媒体をそれぞれ異なる場所に置く。
【００１３】  物理吸着性媒体を化学吸着性媒体の上流（すなわち、化学吸着性媒体と写真平版器具の出口との間）に置くことができ、またこの器具の空気調節ユニット中の冷却コイルの下流側の近傍に置くこともできる。あるいは、物理吸着性媒体を冷却水の源などの別な冷却要素と連結することもできる。いずれの場合においても、物理吸着性媒体を通る空気を冷却し、次に、物理吸着性媒体を出た後、固定温度まで再加熱し、そしてこの写真平版器具に再び入る前に化学吸着性媒体を通すことができる。温度センサーを使用して、異なる媒体の温度をモニターし、システムを閉ループ制御するためのコントローラーにフィードバック信号を与えることもできる。活性吸着、再生及びコンデショニング用の別なチャンバーを有する回転ホイール中に物理吸着性フィルター要素を収めることもできる。これらの態様のいくつかにより与えられる利点は、低分子量の凝縮性汚染物質の除去の増大、システムの全フットプリントの低減、濾過成分の操作圧力降下の低減、及び交換までの時間または可使用時間の著しい増大を含む。更には、この明細書で述べた温度スイング床によれば、低分子量の有機汚染物質は受動的な吸着床により得られるよりも更に効果的に除去することができる。本発明の別な局面においては、フィルターユニットは多数個のフィルター要素を含む。このフィルター要素は化学吸着性媒体と物理吸着性媒体からなっている。このフィルターユニットは、また、このフィルター要素の性能のモニターするモニター素子に連結するフィルターユニットの中に多数個のサンプリングポートも含む。個々のサンプリングポートが隣接するフィルター要素の間に位置するようにこのサンプリングポートを配置する。多数個のフィルター要素の上流側に位置するサンプリングポートと多数個のフィルター要素の下流側に位置する別のサンプリングポートを置くことができる。
【００１４】  ある態様においては、このモニター素子は、例えば、ガスクロマトグラフ質量選択検出器、イオン易動度スペクトロメーター、音波検出器、原子吸光検出器、誘導結合プラズマ検出器、またはフーリエ変換法などの分析素子である。あるいは、このモニター素子をポンプが濃縮器に吸引する試料を集める濃縮器とすることもでき、あるいは濃縮器を試料ポートと連結し、汚染物質を拡散により濃縮器中に蓄積させる。試料を濃縮器中に集めたならば、試料を評価するために濃縮器を実験室に持っていく。直列に配置されている１組のスタックでこのフィルター要素を配置し、そして、各スタックにおいては、このフィルター要素を平列に配置する。
【００１５】  別な局面においては、写真平版システムはシステムの中で空気を移動させるための空気ハンドラーを含み、フィルターユニットとフィルターユニットから濾過空気を受け入れる写真平版器具に未濾過空気を送達する。この配置の特別な利点は、汚染物質が写真平版器具のレンズに到達する前に汚染物質を検出することが可能なことである。
【００１６】  本発明の更に別な局面においては、フィルターユニットは１つあるいはそれ以上のフィルター要素を含む。２つのフィルター要素の間に位置するサンプリングポートを置くことができる。それに加えて、あるいはそれに代わって、フィルター要素の一方の側に位置するサンプリングポートを置くか、あるいはこのフィルター要素の反対側に位置する第２のサンプリングポートを置くこともできる。
【００１７】  本発明の関連する局面は、フィルターユニットで空気を濾過するための方法と写真平版器具に空気を循環するための方法を含む。
【００１８】    （詳細な説明）
本発明の好ましい態様を以下に説明する。流体透過性フィルターは化学吸着性媒体と物理吸着性媒体を含む。これらの２つのタイプの媒体はおのおの別々のフィルター要素中に置くことができる。図１に図示する態様は、導管３６の中に配置された化学吸着性フィルター要素１６と物理吸着性フィルター要素３２を含む。図２に図示する代替の態様においては、化学吸着性フィルター要素１６は、物理吸着性フィルター要素３２の片側または両側に取り付けた層を形成することができる。加えて、静電的に帯電した不織布のフィルター材料３４は、図３に示すように、化学吸着性及び物理吸着性フィルター要素１６、３２を被覆することができる。
【００１９】  化学吸着性フィルター要素１６は、試剤と反応することが可能である酸性官能基を有するコポリマーにより形成される多孔性の化学吸着性媒体を含む。物理吸着性フィルター要素３２は未処理の活性炭などの物理吸着性媒体を含む。この明細書で使用されるような「未処理の」という用語は、化学処理により変成されていないで、化学吸着を行う活性炭を意味する；むしろ、未処理の活性炭は物理的な、あるいは非極性の吸着剤の状態のままである。物理吸着性媒体は物理吸着により有機及び無機の凝縮性汚染物質、通常１５０℃を超える沸点の汚染物質を除去し、一方ではこの化学吸着性媒体は化学吸着により塩基蒸気を除去する。「物理吸着」という用語は、吸着物質を弱い物理的な力により保持している可逆的な吸着プロセスを指す。これに対し、「化学吸着」という用語は、気体あるいは液体分子と固体表面の間で化学結合を形成する、不可逆の化学反応プロセスを指す。
【００２０】  図４に示すように、フィルター４０を遠紫外の写真平版器具４１（例えば、ステッパーまたはスキャナー）の入口に配置して、器具４１に入る空気を濾過し、投射及び照射光学素子４２、並びに写真平版器具４１のチャンバー４６の中のウエハー４４上のフォトレジストを保護することができる。
【００２１】  このフィルターは種々の構成を有することができる。第１の例においては、従来の媒体トレーとラックシステム（例えば、孔のあいた材料またはスクリーンの両方を使用して、吸着剤中に保持し、一方ではこの構造に空気を流すことを可能とする金属閉鎖容器）を用いて、ポリマーペレットと未処理の活性炭床を空気流に暴露する。第２の例においては、このフィルターはハニカム構造の形であり、ここでは、ポリマーペレットと未処理の活性炭を部分的に充填し、あるいは完全に充填したハニカム構造に保持する。第３の例においては、このポリマーと未処理の活性炭がモノリスの多孔性あるいはハニカム構造を形成する。第４の例においては、ポリマーファイバーのマットを、織布あるいは不織布であれ、未処理の活性炭を入れ、プリーツを付けて、従来のプリーツ付きの空気フィルターに配置する。第５の例においては、このカーボントレーの片側または両側の中に取り付けられた、あるいは包含されたスルホン化コポリマーベースの複合材料を含む酸性ポリマーを含んでなる不織布の複合材料の層を有する従来の媒体トレー及びラックシステムを用いて、活性炭ペレット床を空気流に暴露する。フィルターのプリーツ付きのアレーを図５に図示する。
【００２２】  低沸点の汚染物質を極めて有効に除去し、化学吸着性媒体と物理吸着性媒体を操作する別々の条件を更に最適化するために、図６及び７に図示する装置を設計する。写真平版器具に入る空気流を更によく精製することにより、空気中の分子塩基からのフォトレジスト汚染と光学素子の表面での光誘起された有機物汚染に対する更によい保護が提供される。
【００２３】  図６の装置においては、循環ループ１０２は写真平版器具４１に空気を循環させる。空気調節ユニット１０４は写真平版器具４１に入る空気の温度と湿度を調節し、温度と湿度をきっちりと規定した限度内に確実に保つようにする。冷却要素（例えば、冷却コイル）と加熱要素の制御用のソフトウエアコードを保存するコンピューターで読み取り可能な媒体を有するコンピューターを空気調節ユニット１０４を有するプロセッサーにより連結して、温度と湿度をこれらの限度内に保つことを確保する。化学吸着性フィルター要素１６を循環ループの中に置いて、より温かく、湿った条件で起こる化学吸着の増進を図る。一方、より冷たく、乾燥した条件で起こる物理吸着の増進を図るように、物理吸着性フィルター要素３２を置く。
【００２４】  循環ループ１０２の中で化学吸着性フィルター要素１６を空気調節ユニット１０４と物理吸着性フィルター要素３２の下流の位置に置く。それゆえ、この態様においては、化学吸着性フィルター要素を写真平版器具４１に入る空気に設定された固定温度（例えば、約２１°ないし約２３°Ｃの範囲）と湿度で運転する。器具４１中でこの固定温度を維持することは、収差を起こす可能性のある温度誘起されたレンズの歪みを最少にするのに重要である。
【００２５】  空気調節ユニット１０４に入る空気は、写真平版器具４１を出た再循環空気を、混入された補給空気（不可避の圧力損失を補なうのに供給される）と共に含んでなる。この態様においては、この空気をほぼ外周の圧力または更に低い圧力とすることができる。ファン１０６を空  気調節ユニット１０４中に設置して、ユニット１０４と全循環ループ１０２を通る空気流を駆動する。冷却コイル１０８をファン１０６の下流に置いて、流入空気を冷却する。約８°Ｃまで冷却した水により冷却コイルを冷却することができる。冷却コイル１０８により冷却した後、この空気は約１８°ないし約２０°Ｃの温度となる。図６の態様においては、ライン中で次に位置している物理吸着性フィルター要素３２にこの空気を通す。冷却コイル１０８の近傍及び下流に置くことにより、物理吸着性フィルター要素３２を低温度で運転し、吸着を増進させる。最後に、加熱要素１１０にこの空気を通し、化学吸着性フィルター要素１６に通す前にこの空気を所望の運転温度まで再加熱する。従って、空気調節ユニット１０４の冷却コイル１０８と加熱要素１１０を利用して、写真平版器具４１の運転を増進するためには、空気の温度と湿度の調節に加えて物理吸着と化学吸着を増進させるのが有利である。
【００２６】  図７の装置においては、物理吸着性充填剤要素３２は、約１あるいは２メートルの長さで、物理吸着性フィルター媒体で満たされた３つの別々なチャンバーを有する回転ホイールの形となっている。モータ−１１２をこのホイールに連結させて、矢印で示す方向（循環ループ１０２中の上流位置から見た場合反時計回り）にホイールを回転駆動させる。
【００２７】  写真平版器具４１から循環ループ１０２へと再循環される空気を受け入れるように、活性チャンバー１１４として作動するチャンバーを置く。活性チャンバー１１４は循環ループ１０２中の空気から汚染物質を除去する。
【００２８】  回転シーケンスで先行するチャンバーが調節チャンバー１１６として作動する。ライン１２０を循環する冷却水を受け入れるように、調節チャンバー１１６を置く。回転によりこのチャンバーを活性チャンバー１１４の位置に配置する前にこの媒体を冷却（吸着挙動を増進させる）するように、冷却水により調節チャンバー１１６中の物理吸着性フィルター媒体を冷却する。あるいは、補助的な冷却コイルまたは再生型熱交換器などの他の冷却要素を使用して、調節チャンバー１１６中の物理吸着性フィルター媒体を冷却することができる。物理吸着性フィルター媒体床を通る圧縮気体の断熱冷却を用いる他の装置も使用することができる。
【００２９】  写真平版器具４１からの熱排気を受け入れるように、再生チャンバー１１８として作動する残りのチャンバーを置く。熱排気からの熱は再生チャンバー１１８中の物理吸着性フィルター媒体の温度を上昇させ、それによってこの物理吸着性フィルター媒体から凝縮した汚染物質を蒸発、放出させ、物理吸着性フィルター媒体を再使用可能とする。次に、放出された汚染物質を捕捉し、再循環することができる。この熱排気の代替として、他の補助的な熱源を用意して、媒体から汚染物質を脱離させることができる。
【００３０】  各々３分の１回転することにより、活性チャンバー１１４として作動するチャンバーを再生チャンバー１１８とし；再生チャンバー１１８として作動するチャンバーを調節チャンバー１１６とし；そして調節チャンバー１１６として作動するチャンバーを活性チャンバー１１４とする。この回転サイクルをこの器具の運転中継続し、物理吸着性フィルター媒体を連続的に再生、冷却し、その結果「新しい」媒体が常に使用可能となる。このように、フィルター媒体床を「温度スイング吸着床」として運転し、＋／−１７ｍＫ以内に温度も維持（空気調節ユニットにより）する装置中で化学吸着性フィルター媒体と組み合わせて、循環空気中のアミン量を１０億部当り１部末端に維持することができ、そして他の有機物の汚染量を１０億部当り１部末端に維持することができる。
【００３１】  図７の物理吸着性フィルター要素３２として使用されるこの同一のホイールを図６の装置中で同様に使用することができる。この物理吸着性フィルター要素３２の回転ホイール態様の代替として、別々の導管を循環ループ、熱排気、及び冷却水導管から３つのチャンバーの各々へそれぞれ分岐させ、そしてこの分岐の各々でのバルブ操作を制御して、各導管から各チャンバーへの流れを回転させることができる。
【００３２】  写真平版装置中のステッパー（露光）器具用の空気を濾過するのに使用する場合に、図６及び７の装置は特に有用であり、この場合には、該器具中でフリーラジカルを生成し、器具のレンズに付着し、それによりその操作を妨害する汚染物質をこのフィルター要素によって除去することができる。それにも拘わらず、図６及び２１の装置を使用して、トラックからの空気を濾過し（この場合、有機物が加工中のウエハーの濡れ性を変化させ、酸化物層の厚さの測定を狂わせる可能性がある）、あるいは、汚染物質により悪影響を受ける可能性のある写真平版装置中の他の要素に入る空気を濾過することもできる。引用によりこの明細書に全体が包含される米国特許第５，８３３，７２６号に図６及び７の装置の使用と組み合わせ可能であるこのような使用が更に述べられている。
【００３３】  図８を参照して、酸性の化学吸着性複合フィルター要素１６の部分を示す。化学吸着性複合フィルター要素１６はカバーシート６６と中間層６２を有する。カバーシート６６は５５／４４のバインダー対ファイバー比と０．０２４インチの厚さを有するポリエステル不織布とすることができる。中間層６２は０．２５インチの厚さと３５％ないし６５％のバインダー対ファイバー比を有するエアレイド(air-laid)のポリエステル不織布である。このフィルターを流れる空気中で分子塩基と容易に結合する多孔性酸性ポリマー材料により、中間層６２を含浸する。あるいは、この布を織布とすることができる。
【００３４】  図９の構造をこの形で酸性の吸着性複合フィルター要素として直接に使用することができる。酸性の吸着性複合体１６は、図１０に示すように、第１のカバーシート６６に相対して中間層６２の表面上に設けられた第２のカバーシート８０を使用することがでぎる。カバーシート６６／８０を濾過性あるいは非濾過性の不織布のポリエステル、ポリアミドまたはポリプロピレン材料または他の類似の材料とすることができる。カバーシート６６／８０が濾過性の材料である場合には、これは、この空気流中の粒状物質を除去するために複合構造体に入る空気の一部の濾過を与える役割をする。カバーシート６６／８０は、ビーズ形とすることができるスルホン化ジビニルベンゼンスチレンコポリマーなどの多孔性酸性ポリマー材料を中間層または詰め綿６２の中に保持する役割をすることができる。カバーシート６６／８０をポリプロピレンまたはポリエステルなどの化学的に不活性な材料とすることもできる。
【００３５】  物理吸着性フィルター要素３２は、図１、６及び７に示されるが、未処理の活性炭を含むことができる。このカーボンは多孔性であり（比表面積を１０００ｍ2／ｇのオーダーとすることができる）、これをファイバーの形で用意することができる。あるいは、未処理の活性炭をトレー中で凝集した粒子の形とすることができる。別な態様においては、未処理の活性炭をブロックに成形し、バインダー材料と共に保持することができる。ココナッツ殻、石炭、木材、ピッチ、及び他の有機物源を含む多様な源から未処理の活性炭を生成させることができる。更には、スルホン化されたコポリマーのコーティングを未処理の活性炭に付着させることができる。
【００３６】  あるいは、これらの特許の全内容が引用によりこの明細書に包含される米国特許第５，２０４，０５５号；第５，３４０，６５６号；及び第５，３８７，３８０号に述べられているような三次元の印刷技術を用いて、本発明の高表面積のフィルター要素を加工することができる。
【００３７】  フィルター要素を加工するこのような方法を図１１に関して図示する。プロセス２００は寸法をきちんと規定するようにフィルター要素の三次元のモデルを形成させること（２０２）を含む。このフィルターを形成するのに使用される粉末材料の第１の層をこのプリンター装置により載せる（２０４）。次に、バインダーを粉末材料上に送達し（２０６）、その結果、これらの選ばれた領域を結合させる。この高表面積のフィルターが形成されるまで、工程２０４及び２０６を何回も繰り返す。最後に、過剰の材料を除去する（２１０）。この方法に従って作製される高表面積フィルターの例示の例を図１２の例に示す（２４０）。このバインダーは酸重合性あるいは酸架橋性の液体とすることができる。
【００３８】  この２つのフィルター要素の有用な寿命が一定の環境中においてほぼ同一の時間で尽きるように、化学吸着性フィルター要素１６と物理吸着性フィルター要素３２の相対的な厚さを設計することができる。従って、通常、カーボンの物理吸着特性は酸性のスルホン化ポリマーの化学吸着特性よりも急速に消尽するので、スルホン化ポリマーから形成される化学吸着性フィルター要素を未処理のカーボンで形成する物理吸着性フィルター要素よりも薄くするととができる。
【００３９】  ２つの複合フィルター成分１６及び３２を、写真平版器具と連結した濾過装置の空気流経路中に設置するための任意の好適な容器またはわく組みの中に収めることができる。フィルター成分１６及び３２は通常取り外し可能なあるいは交換可能なフィルター要素の形である。多くの目的には、入射の空気流に暴露されるフィルター材料の表面積を増加させることが好ましい；そして、この目的には、複合フィルター要素をプリーツ付きとして、表面積を増加させることができる。
【００４０】  複合材料が空気フィルター要素１５あるいは１７を形成する一つの態様を図１３に示す。図１４に示すように、フィルター材料を矢印２２により示す空気流に対して開放された正面２１と背面２３を有するアコーディオン状構造１９にプリーツ付けし、正方形あるいは長方形の容器１８の中に収める。プリーツ２０は空気流に対して実質的に垂直である。図９は正面図または背面図でこの構造を示す。図１４はフィルター要素の一部を切り取った上面図を示す。
【００４１】  複数のプリーツ付きの複合フィルター要素２４を容器１８の中に順次配置して、空気を通すことができる多段のフィルターを設けた代替の態様を図１５に示す。上記の態様におけるように、要素２４のプリーツ２０は空気流２２の方向に実質的に垂直である。
【００４２】  複合フィルター要素を円筒形構造で配置し、円筒形容器２８の中に保持する更なる態様を図１６に示す。プリーツ２０は、上述のように、径方向に向けられた空気流に実質的に垂直である。この複合構造体をらせん状の構造３０に巻き、概ね円筒形容器２８の中に収めた更なる態様を図１７に示す。
【００４３】  不織布またはファイバーマトリックスまたはポリエステル詰め綿中に酸性の化学吸着性粒子を均等に分布させることができる。酸性の化学吸着性粒子の例には、限定するものではないが、スルホン化ジビニルベンゼンスチレンコポリマーを含む。
【００４４】  一つの態様においては、このイオン交換性で、強酸性の予備的な触媒は、０．３と１．２ｍｍの間の粒子サイズ、ほぼ０．３０ｍｌ／ｇの多孔性、及び約２５０オングストロームの平均細孔直径を有する。この触媒は３００ｍｌ／ｇあるいはそれ以上の高い多孔性を有することができる。加えて、この触媒中の酸サイトの濃度はほぼ１．８ミリ当量／ｍｌとすることができ、この触媒の表面積は約４５ｍ2／ｇとすることができる。このような触媒はＲｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓにより商品名ＡＭＢＥＲＬＹＳＴR  １５ＤＲＹまたはＡＭＢＥＲＬＹＳＴR  ３５ＤＲＹで販売されている。上述の範囲外の物性の触媒も使用することができる。
【００４５】  全体として、化学吸着性フィルター要素のファイバーマトリックスの乾式加工は、乾燥材料の分配システム、詰め綿の密度の固有の階層化、及びスルホン化ジビニルベンゼンスチレンコポリマー粒子の均等な分布、並びにスルホン化ジビニルベンゼンスチレンコポリマー粒子サイズの階層化を用いるスルホン化ジビニルベンゼン−スチレンコポリマーの組み合わせを含む。これらの方法によれば、極めて低い圧力降下で床深さを増大させた布の構造が可能となり、これは低運転コストに加えて化学吸着性フィルター要素の高いワンパス効率によって極めて望ましい。
【００４６】  この明細書で使用するような「効率」という用語は、式Ｘ−Ｙ／Ｘにより定義され、ここで、Ｘは汚染物質の上流濃度であり、Ｙは汚染物質の下流濃度である。
【００４７】  このフィルターは活性炭と上述の予備的な触媒材料の混合を有することができる。この組み合わせは充分な多孔性と強酸性基を有して、媒体と強塩基の永久的な除去を容易とし、空気中の塩基汚染物質からの弱塩基の保持を充分なものとする。このフィルターは多孔性ポリマー材料を含むこともできる。
【００４８】  このフィルターは、述べた通り、高品質の非汚染空気に対する要求が存在する半導体加工システムなどの環境中で空気を濾過するのに使用される。
【００４９】  図１８を参照すると、中間のエアレイドのポリエステル不織布のレイ６２をカバーシート６６につき合わせる。流動床または他の粒子分布システム６４からのファイバーマトリックス６２上に酸性の吸着性粒子６０を置く。スルホン化ジビニルベンゼンスチレンコポリマー粒子６０を詰め綿６２の深さに対して均等に層状化する。上述のように、詰め綿に対して分散された吸着性粒子の床深さを増加させると、滞留時間が増加し、化学吸着性粒子の表面の露出が増大し、低圧力降下が得られ、そしてフィルターの寿命が実質的に増加するので極めて望ましい。
【００５０】  次に、好ましくは異なる波長の赤外エネルギーの２つのゾーン６８、７０を用いて、マトリックス６２中に分布する化学吸着性粒子６０を加熱する。詰め綿６２を２５０°と３５０°Ｆの間の全体の平均温度まで加熱する。
【００５１】  赤外エネルギーにより、粒子の詰め綿との接触ポイントで化学吸着性粒子を詰め綿に接着させる。詰め綿全体の温度をポリエステル詰め綿の融点またはその近傍のポイントまで上昇させると、詰め綿を融解、崩壊させて、それにより粒子を包み込み、粒子の化学的活性を破壊することがあり得るが、この方法によればその必要性が回避される。
【００５２】  次に、１対のカレンダーロール７６、７８を用いて、詰め綿６２をカレンダー掛けする。第１のこれらのロール７６は温度制御することができ、これによって、加熱とカレンダー掛け工程をほぼ１４０°Ｆの安定した温度で行うことが可能となり、過熱とそれに続くカバーシートの融解が防止され、そしてこの布の過剰なカレンダー掛けが防止される。第２のロールのロール７８は吸着性粒子が押し潰されるのを回避させるデュロメーターを有するゴムロールであることができ；ロール７８は金属であってもよい。
【００５３】  更には、温度制御されたローラー７６を使用する場合には、この詰め綿の圧力を２６インチの距離にわたって約２０００ポンドとする。特にこれらの粒子が活性炭ベースである場合カレンダー掛け圧力が高いとこの粒子を押し潰し、それにより、この複合フィルター要素中に保持させることができず、その結果この気体流の中に出るダストを生成させる可能性がある。
【００５４】  加えて、上述のように、スルホン化ジビニルベンゼンスチレンコポリマーを詰め綿中に保持するのを助ける合成の不織布のカバーシート８０を詰め綿６２と共にカレンダー掛けすることができる。フィルター要素を形成した後、ガセットまたはスペーサーをこのフィルター要素中に入れる。このフィルター要素をボックスの中に封入する。
【００５５】  場合によっては、材料を上方のローラー８４の上に導いて、更なる加工に先立って材料の冷却を促進することもできる。「不織布のフィルター複合体」と題する米国特許第５，５８２，８６５号に活性炭フィルター要素の製造方法が更に詳細に述べられている。この特許の全内容は引用によりこの明細書に包含される。
【００５６】  上述の方法がこのフィルターを作る一つの方法であるが、他の方法を使用することができることも認識される。これらの方法のいくつかはこの全内容を引用によりこの明細書に包含される、米国特許第５，６０５，７４６号に述べられているようなＨｏｅｃｈｓｔにより開発されたものまたはＫ．Ｘ．Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓの媒体の形成方法を含む。これらの方法のすべてにおける共通の特徴は、多孔性媒体構造の中への化学的に活性な収着媒の包含である。
【００５７】  別な方法においては、化学吸着性媒体と物理吸着性媒体を共に前混合し、次にこの混合物をウエブ上に堆積させることにより、フィルター要素を作製することができる。あるいは、ウエブが分注ユニットの下を通るのに従って、化学吸着性媒体と物理吸着性媒体を各分注ユニットから所望の比率でウエブ上にその場で堆積させることができる。
【００５８】  本発明の多孔性酸性ポリマーを用いるプリーツ付きのフィルター構造２２０を図１９に示す。これは、長さ２２２、幅２２４及びスタックフィルターシステム中で交換フィルターとして使用することができるような深さの長方形のフレーム２２８の両側で開放されたプリーツ付きのシステムである。このフィルターは１０００ｐｐｂの濃度で９９％以上の除去効率を有する。
【００５９】  図２０は３つの異なる酸性の化学吸着性フィルター要素に対する除去効率をグラフ表示する。このグラフはフィルターの上流で２０ｐｐｍのＮＨ3濃度での時間の関数としての除去効率を表わす。フィルター要素サイズはほぼ１２インチ×１２インチ×６インチである。空気流はほぼ１分当り１００立方フィート（ｃｆｍ）である。使用寿命データのみを考慮すると、フィルター要素＃３が最良の性能を発揮したように思われる。しかしながら、追加的なデータを考慮すると、結論はさほど単純でない。フィルター要素＃１に対する圧力降下は０．２”水柱（ＷＣ）であり；フィルター要素＃２に対する圧力降下は０．３”ＷＣであり；そしてフィルター要素＃３に対する圧力降下は１．０”ＷＣであった。フィルター要素＃１及び＃２は器具製造業者の仕様に極めて近いが、フィルター要素＃３は器具の適当なＥＣＵの機能を妨害する過度の圧力降下を生じる。過度の圧力降下は多くの理由で望ましくない。例えば、それはファンの負荷と電力消費を増大させ、器具からの空気流と密閉容器の内側の正圧を低減させる。かくして、本発明に従って作製されたフィルター要素＃１は使用寿命の実質的な改善をもたらし、一方、器具の操作と適合する圧力降下をもたらす。
【００６０】  未処理の活性炭フィルター要素の吸着性能を図２１に図示する。図２１のグラフは、処理済み及び未処理の両方のカーボン上の多数の有機化合物に対する吸着破過曲線を示す。処理済みカーボン５０と未処理のカーボン５０′についての酢酸エチル（ＥｔＡｃ）に対する破過曲線を比較すると、未処理のカーボンの容量（当量の破過までの時間）は処理済みのカーボンの容量よりも５と１０倍  の間で高いことが判明する。このグラフに示すように、未処理のカーボンにおけるイソプロピルアルコール５２’とイソブタン５４’に対する有機物蒸気の容量の対応する測定と比較して、処理済みのカーボンにおけるイソプロピルアルコール５２とイソブタン５４に対する有機蒸気の容量は同じように小さい。
【００６１】  上述のフィルター要素は、揮発性塩基化合物と凝縮性有機汚染物質の両方に対して９９％以上の除去効率を有する。揮発性塩基化合物と凝縮性有機物の両方に対するこれらのフィルター要素の容量は５ないし６０ｐｐｍ−日の間の範囲を有する。非凝縮性有機汚染物質に対する除去効率は９０％を超え、有機金属化合物に対する除去効率は９９％以上である。通常の有機金属化合物はＳｉ−Ｒ、Ｐ−Ｒ、Ｂ−Ｒ、Ｓｎ（Ｂｉ）3及び他の有機金属を含む。ここで、Ｒは有機基であり、Ｓｉはケイ素であり、Ｐはリンであり、Ｂはホウ素であり、Ｓｎはスズであり、そしてＢｉはビスマスである。
【００６２】
図２２に図示されているのは、化学吸着性及び物理吸着性媒体の両方を有する多数個のフィルター要素５０２を含むフィルターユニット５００としての本発明の態様である。図２２に見ることができるように、フィルターユニット５５０のケーシング５０４の中に流体に対して直列に配置された１組のスタック５０１としてフィルター要素５０２を並列に配置する。取り外し可能なカバーパネル５０５によって、フィルター要素５０２に接近することが可能となる。フィルターユニット５００には、また、フィルターユニット５００を所望の場所への容易な移動を促進する１組のキャスター５０７も設けられる。全内容が引用によりこの明細書に包含される米国特許第５，６０７，６４７号に空気濾過システムが更に詳細に述べられている。
【００６３】  運転時には、空気は取り込み口５０６から矢印Ａの方向で、フィルター要素５０２を通って流れ、出口５０８から出る。１組のサンプリングポート５１０−１、５１０−２、５１０−３、及び５１０−４（総括的にサンプリングポート５１０と呼ばれる）はフィルターユニット５００のいくつかの領域に接近することを可能にして、フィルターユニット５００を通る空気の品質のモニターを促進する。個別のフィルター要素５０２のそれぞれの側の上にサンプリングポートがあり、このフィルター要素を通過するのに従ってこの空気の品質が変化するのを評価することができる。
【００６４】  図２３を参照すると、写真平版プロセス５１２の一部に使用されるフィルターユニット５００を示す。フィルターユニット５００をライン５１６により空気ハンドラーユニット５１４に連結する。別なライン５１８はフィルターユニット５００をステッパーまたはトラックなどの器具５２０に連結し、そしてライン５２２は器具５２０を空気ハンドラー５１４に連結する。かくして、空気ハンドラー５１４は未濾過空気をライン５１６からフィルターユニット５００に送る。次に、この空気がフィルターユニット５００のフィルター要素５０２から流れるに従って、この空気中の汚染物質を除去する。引き続いて、この濾過空気をライン５１８から器具５２０に送る。そして、この空気が器具５２０を通った後、この空気をライン５２２経由で空気ハンドラー５１４に戻す。
【００６５】  この半導体ウエハーを目視で検査することにより、フィルター要素５０２の性能をモニターすることができる。例えば、オペレーターはこのウエハーを見て、この平版プロセスが劣化したかどうかを決定することができる。このような劣化はこのフィルターの性能が劣化したことをオペレーターに間接的に示す。
【００６６】  あるいは、試料を試料ポート５１０から採取することにより、フィルター要素５０２の性能をモニターする。例えば、図２４Ａに図示するように、空気をフィルター要素５０２から矢印Ａの方向に流すに従って、この２つのフィルター要素５０２の間の領域の空気中の汚染物質をサンプリングポート５１０からライン５２２に試料を採取する分析素子５２０により求める。通常の分析素子は、ガスクロマトグラフ質量選択型検出器（ＧＣＭＳ）、イオン易動度スペクトロメーター、表面音波検出器、原子吸光検出器、誘導結合プラズマ検出器、及びフーリエ変換法（ＦＴＩＲ）を含む。すべてのポート５１０−１ないし５１０−４からのサンプリング（図２３）によって、この空気がこのフィルター要素の各々を通る前後でのこの空気中の汚染物質の量を決定することが可能になり、それにより、フィルターユニット５００のすべてのフィルター要素５０２の性能をモニターするための便利な方法を提供する。
【００６７】  引用により全体がこの明細書に包含される米国特許第５，８５６，１９８号に表面音波検出器が更に述べられている。図２５を参照すると、消耗型レンズ６０２と組み合わせて使用して、Ｓｉ−Ｒなどの有機金属化合物の存在を検出する音波検出器６００が示される。このＳｉ−Ｒ分子は揮発性である；しかしながら、ＵＶ光への露光時に、Ｓｉ−Ｒは反応
【００６８】
【数１】
0005595627.tif 000002
【００６９】に従って反応する。ここで、Ｒ°は有機フリーラジカルであり、酸素Ｏ2は
【００７０】
【数２】
0005595627.tif 000003
【００７１】のように反応し、
【００７２】
【数３】
0005595627.tif 000004
【００７３】となる。
【００７４】  上記の反応をｎ回繰り返すと、
【００７５】
【数４】
0005595627.tif 000005
【００７６】が得られ、それにより消耗型レンズ６０２上に凝縮する可能性のある非揮発性無機酸化物であるＳｉＯ2を生成する。それゆえ、Ｓｉ−ＲをＵＶ光に暴露することにより、音波検出器６００はこのサンプリングした空気中のＳｉ−Ｒの量を検出することが可能である。
【００７７】  このサンプリングポートを分析素子に連結せずに、図２４Ｂに図示するように、サンプリングポート５１０を濃縮器５２４に連結することができる。濃縮器５２４に連結されているポンプ５２６は試料をライン５２８からこの濃縮器に索引する。あるいは、図２４Ｃに図示するように、この試料はサンプリングポート５１０に直接に取り付けられた濃縮器５３０中で拡散により蓄積する。いずれの場合にも、オペレーターは濃縮器５２４あるいは５３０を実験室に持ち帰り、濃縮器の内容を上述の分析素子のいずれかにより評価する。
【００７８】  これらの好ましい態様を参照しながら本発明を特定的に示し、説明する一方で、添付の特許請求の範囲により包含される本発明の範囲から逸脱せずに、形式と詳細の種々の変更をこの中で行なうことができることを当該技術の熟練者ならば理解するであろう。
【図面の簡単な説明】  本発明の前記の及び他の目的、特徴及び利点は、付随する図面で図示するような本発明の好ましい態様の更に特別な説明から明白になるであろう。図面中で、同様の参照番号は異なる図でも同一のパーツを指す。これらの図面は必ずしも比例するものでなく、本発明の原理を説明することに重点を置いている。【図１】  図１は化学吸着性フィルター要素と物理吸着性フィルター要素を含むフィルターを図示する。
【図２】  図２はこの化学吸着性フィルター要素がこの物理吸着性フィルター要素上に被覆されているフィルターを図示する。
【図３】  図３はこの化学吸着性フィルター要素と物理吸着性フィルター要素に加えて静電的に帯電した不織布のフィルター材料を含むフィルターを図示する。
【図４】  図４は写真平版器具に連結した本発明のフィルターを図示する。
【図５】  図５はフィルター集合体を図示する。
【図６】  図６は写真平版器具と汚染物質の除去効率を増進させるために置かれた物理吸着性媒体と化学吸着性媒体を有する循環ループを含む装置の概略図である。
【図７】  図７は写真平版器具と汚染物質の除去効率を増進させるために置かれた物理吸着性媒体と化学吸着性媒体を有する循環ループを含む装置の別な態様の概略図である。
【図８】  図８は加熱とカレンダー掛けの前の酸性の吸着性フィルター要素の透視図である。
【図９】  図９は加熱とカレンダー掛けの後の酸性の吸着性フィルター要素の透視図である。
【図１０】  図１０はカバーシートと共に加熱とカレンダー掛けした後の酸性の吸着性フィルター要素の透視図である。
【図１１】  図１１はフィルター要素を加工するためのプロセスを示すフローチャートである。
【図１２】  図１２は図１１に示すプロセスにより加工される３次元のフィルター要素の例を図示する。
【図１３】  図１３はプリーツ付きの構造の折目を示す正方形あるいは長方形の封じ込め構造のフィルター要素の透視図である。
【図１４】  図１４はそのプリーツ付きの構造を示すフィルター要素の上面図である。
【図１５】  図１５は正方形あるいは長方形の封じ込め構造における高ワンパス効率の多プリーツパックのパネルフィルターを有するフィルター要素の上面図である。
【図１６】  図１６は径方向にプリーツ付きの円筒形封じ込め構造のフィルター要素の上面図である。
【図１７】  図１７は媒体を巻き付けた円筒形フィルターのフィルター要素の上面図である。
【図１８】  図１８はフィルター要素の製造プロセスの透視図である。
【図１９】  図１９はプリーツ付きのフィルター要素である。
【図２０】  図２０は以前に入手可能なフィルターと本発明の酸性の吸着性フィルター要素の塩基除去効率を含むグラフ図示である。
【図２１】  図２１は処理済み及び未処理の活性炭フィルターについて比較した蒸気破過速度を図示するグラフである。
【図２２】  図２２は本発明に記載のフィルターユニットである。
【図２３】  図２３は写真平版システムのコンポーネントとしての図２２のフィルターユニットの概略図である。
【図２４Ａ】  図２４Ａは分析素子に連結した図２２のフィルターユニットのサンプリングポートの大写し図である。
【図２４Ｂ】  図２４Ｂは濃縮器に連結した図２２のフィルターユニットのサンプリングポートの大写し図である。
【図２４Ｃ】  図２４Ｃは図２２のフィルターユニットのサンプリングポートに取り付けられた受動的な試料採取器の大写し図である。
【図２５】  図２５はこのフィルターをモニターするのに使用される消耗型レンズの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２５】
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