(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなる無機物の粉末に無機酸塩としての酸性薬品が添着された吸着剤が、無機物の粉末をバインダとして支持体の表面に固着されて無機材料層が形成され、
無機酸塩の添着対象となる前記無機物の粉末の平均細孔直径が、１００オングストローム以上であり、
前記支持体は、無機材料からなることを特徴とする、空気浄化フィルタ。
【請求項２】
けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなる無機物の粉末に無機酸塩としての酸性薬品が添着された吸着剤が、下記の無機物αの粉末をバインダ又は充填材料として支持体の表面に固着されて無機材料層が形成され、
さらに無機酸塩の添着対象となる前記無機物の粉末の平均細孔直径が、１００オングストローム以上であり、
前記支持体は、無機材料からなることを特徴とする、空気浄化フィルタ。
無機物α：タルク、カオリン鉱物、ベントナイト、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなるもの。
【請求項３】
下記の構成からなる第１の無機材料層が、無機材料からなる支持体の表面に固着され、さらに下記の構成からなる第２の無機材料層が積層され、
第１の無機材料層における無機酸塩としての酸性薬品の添着対象となる無機物の粉末の平均細孔直径が、１００オングストローム以上であることを特徴とする、空気浄化フィルタ。
第１の無機材料層：けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなる無機物の粉末に無機酸塩としての酸性薬品を添着した吸着剤が、無機物の粉末をバインダとして形成された層。
第２の無機材料層：けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなる層。
【請求項４】
前記支持体が、ハニカム構造体であることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の空気浄化フィルタ。
【請求項５】
前記ハニカム構造体が、無機繊維を必須成分とする構造体であることを特徴とする、請求項４に記載の空気浄化フィルタ。
【請求項６】
前記無機物、無機物αにおいて、５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔の総容積が、重量当たり０．２ｃｃ／ｇ以上であるか、又は細孔の比表面積が１００ｍ２／ｇ以上であることを特徴とする、請求項１、２、３、４又は５のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項７】
無機材料層、第１の無機材料層又は第２の無機材料層に無機系固着補助剤が混入されたことを特徴とする、請求項１、２、３、４、５又は６のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項８】
前記無機酸塩としての酸性薬品が、硫酸塩であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７のいずれかに記載の空気浄化フィルタ。
【請求項９】
下記の吸着剤と下記の無機物αの粉末とを分散させた懸濁液に無機材料からなる支持体を浸漬させる工程と、
その後支持体を乾燥させて前記支持体の表面に無機材料層を固着させる工程とを有する、空気浄化フィルタの製造方法。
吸着剤：けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなる無機物の粉末に無機酸塩としての酸性薬品を添着したものであり、かつ無機酸塩の添着対象となる前記無機物の粉末の平均細孔直径が、１００オングストローム以上である。
無機物α：タルク、カオリン鉱物、ベントナイト、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなるもの。
【請求項１０】
下記の吸着剤と、バインダとしての無機物の粉末とを分散させた懸濁液に、無機材料からなる支持体を浸漬させる工程と、
その後前記支持体を乾燥させてこの支持体の表面に第１の無機材料層を形成する工程と、
前記第１の無機材料層を形成した支持体を、下記の無機物βの粉末を分散させた懸濁液に浸漬させる工程と、
その後前記支持体を乾燥させて第１の無機材料層の表面に第２の無機材料層を形成する工程とを有する、空気浄化フィルタの製造方法。
吸着剤：けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなる無機物であって、かつ当該無機物の粉末の平均細孔直径が、１００オングストローム以上である無機物の粉末に無機酸塩としての酸性薬品を添着したもの。
無機物β：けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなるもの。
【請求項１１】
支持体を浸漬させる前に、予め無機酸塩としての酸性薬品を懸濁液に別途溶かし込んでおく工程を有することを特徴とする、請求項９又は１０に記載の空気浄化フィルタの製造方法。
【請求項１２】
前記無機酸塩としての酸性薬品は、硫酸塩であることを特徴とする、請求項９、１０又は１１に記載の空気浄化フィルタの製造方法。
【請求項１３】
清浄雰囲気が要求される空間内の空気を循環させる循環経路を備えた高度清浄装置において、該循環経路に、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８のいずれかに記載の空気浄化フィルタが配置されると共に、前記空間より上流側であってかつ空気浄化フィルタの下流側に、粒子状不純物を除去するフィルタが配置されたことを特徴とする、高度清浄装置。
【請求項１４】
前記空気浄化フィルタと粒子状不純物を除去するフィルタが、前記空間の天井部に配置されていることを特徴とする、請求項１３に記載の高度清浄装置。
【請求項１５】
下記の無機物γの粉末で、かつ当該粉末の平均細孔直径が、１００オングストローム以上である粉末に予め無機酸塩としての酸性薬品を添着して吸着剤を形成する工程と、
前記吸着剤の粉末と、バインダとしての下記の無機物αの粉末とを混合した懸濁液に無機材料からなる支持体を浸漬する工程と、
浸漬した後、支持体を前記懸濁液から引き上げて乾燥させる工程と、を有する、空気浄化フィルタの製造方法。
無機物γ：けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなるもの。
無機物α：タルク、カオリン鉱物、ベントナイト、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなるもの。
【請求項１６】
懸濁液には、別途無機酸塩としての酸性薬品を溶解させておくことを特徴とする、請求項１５に記載の空気浄化フィルタの製造方法。
【請求項１７】
下記の無機物γの粉末であってかつ当該粉末の平均細孔直径が１００オングストローム以上である粉末を、バインダとしての下記の無機物αと混合した懸濁液に無機材料からなる支持体を浸漬する工程と、
前記懸濁液に浸漬した後、支持体を前記懸濁液から引き上げて乾燥させる工程と、乾燥後、前記支持体を無機酸塩としての酸性薬品の溶解液に浸漬する工程と、
前記溶解液に浸漬した後、支持体を前記懸濁液から引き上げて乾燥させる工程とを有する、空気浄化フィルタの製造方法。
無機物γ：けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなるもの。
無機物α：タルク、カオリン鉱物、ベントナイト、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなるもの。
【請求項１８】
下記の無機物γの粉末であってかつ当該粉末の平均細孔直径が１００オングストローム以上である粉末と、バインダとしての下記の無機物αとを無機酸塩としての酸性薬品の溶解液に混合した懸濁液に無機材料からなる支持体を浸漬する工程と、
前記懸濁液に浸漬した後、支持体を前記懸濁液から引き上げて乾燥させる工程とを有する、空気浄化フィルタの製造方法。
無機物γ：けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなるもの。
無機物α：タルク、カオリン鉱物、ベントナイト、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなるもの。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばクリーンルームやクリーンベンチや保管庫などといった高度清浄装置において使用される、雰囲気中のガス状塩基性不純物とガス状有機不純物を除去するための空気浄化フィルタに関し、さらにそのような空気浄化フィルタの製造方法と、該空気浄化フィルタを使用した高度清浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、半導体やＬＣＤパネル等の製造にあたっては、高度清浄装置が広く利用されている。例えばベアウエハから１ＭＤＲＡＭチップを製造するまでに至る半導体製造ラインは約２００程度の工程を含んでおり、また、素ガラスから９．４インチ型ＴＦＴに至るＬＣＤパネル製造ラインは約８０程度の工程を含んでいる。これらの製造ラインにおいて、ウエハやガラス基板を各プロセスに常に連続的に流すことは困難である。例えば、ＴＦＴ−ＬＣＤの製造ラインでは、前工程で回路が一通り形成された半製品基板は、後工程に移送されるまでに数時間〜数十時間を搬送容器（キャリア）内または保管庫（ストッカ）内にて、高度清浄装置雰囲気に曝しながら待機させている。
【０００３】
このように、半導体基板やＬＣＤ基板を通常の高度清浄装置雰囲気中に長時間放置すると、それらの表面には高度清浄装置雰囲気に由来するガス状不純物が付着する。近年、このような高度清浄装置中にガス状で存在し、半導体製造に使用されるシリコンウエハやＬＣＤパネル製造に使用されるガラス基板の表面に付着して半導体やＬＣＤパネルの特性に影響するものとして、酸性物質、塩基性物質、有機物、ドーパントなどがある。
【０００４】
ＳＥＭＡＴＥＣＨが１９９５年５月３１日に発表したTechnology Transfer ＃95052812A-TR「Forecast of Airborne Molecular Contamination Limits for the 0.25 Micron High Performance Logic Process」によれば、これら酸性物質、塩基性物質、有機物、ドーパントを化学汚染物質と呼び、それぞれつぎのように定義している。
「酸性物質」：電子受容体のような化学的反応挙動をする腐食性物質（フッ酸ＨＦ、硫黄酸化物ＳＯx,窒素酸化物ＮＯxなど）
「塩基性物質」：電子供給体のような化学的反応挙動をする腐食性物質（アンモニアＮＨ３,アミンなど）
「有機物」：常圧下で常温以上の沸点を有し、清浄表面に凝縮する物質（シロキサン、フタレート、ＨＭＤＳ、ＢＨＴなど）
「ドーパント」：半導体デバイスの電気的特性を修飾するような化学元素（ボロンＢ、リンＰ）
【０００５】
表１は、米国のＳＥＭＡＴＥＣＨが１９９５年５月３１日に発表したTechnology Transfer ＃95052812A-TR「Forecast of Airborne Molecular Contamination Limits for the 0.25 Micron High Performance Logic Process」に掲載された0.25μmプロセス(1998年以降)に必要な化学汚染許容濃度(ppt)である。許容濃度(ppt)の下部に示された％値は各許容濃度の信頼度を表示したものである。化学汚染の深刻な４つの半導体製造プロセスの清浄空間の化学汚染許容濃度が示されている。ガス状不純物に対する化学汚染対策がなされていない通常のクリーンルーム雰囲気中に含まれる化学汚染濃度の実測例は、酸性物質が100ppt〜1,000ppt、塩基性物質が1,000ppt〜10,000ppt、有機物が1,000ppt〜10,000ppt、ドーパントが10ppt〜100ppt程度である。
【０００６】
【表１】
0003977514.tif 000002
【０００７】
したがって、これらのガス状不純物に対する化学汚染対策がなされていない通常のクリーンルーム雰囲気における化学汚染濃度と、表１の化学汚染許容濃度を比較すると、許容濃度(ppt)の数字にアンダーラインを記した工程において厳しい制御が必要であることがわかる。つまり酸性物質では、シリサイド工程で180ppt、配線工程で5pptという厳しい制御が必要である。また塩基性物質については、フォトリソグラフィ工程で１ppbという厳しい制御が必要である。ドーパントについては、ゲート酸化膜前工程では0.1pptという極めて厳しい制御が必要である。有機物については、ゲート酸化膜前工程では1ppb、配線工程では2ppbという厳しい制御が必要である。
【０００８】
半導体基板やガラス基板の製造を行う様々な高度清浄装置、例えばクリーンルーム、クリーンベンチ、クリーンチャンバ、清浄な製品を保管するための各種ストッカなど様々な規模の高度清浄装置や、ミニエンバイロメントと称する局所的な高度清浄装置においては、表１に見られるように、種々のガス状の酸性物質、塩基性物質、有機物、ドーパントなどの不純物が問題となる。
このうち、ドーパントは水溶性のホウ酸化合物やリン酸化合物として酸性物質と似た化学的挙動を示し、ガス状の酸性物質を吸着除去する能力のあるフィルタはこのドーパントも吸着除去できる。表１から明かなように、ゲート酸化膜前工程では有機物とドーパントの一括除去、配線工程では酸と有機物の一括除去がそれぞれ必要となる。
【０００９】
表１には記載されていないが、フォトリソグラフィ工程で発生するガス状汚染物質には、アンモニア以外にＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）およびその分解物がある。ＨＭＤＳはリソ膜とシリコンウエハの密着性を良くするためにウエハに塗布する親油性物質で、表面（ウエハ、レンズ、ガラスｅｔｃ．）に極めて付着しやすい。ＨＭＤＳは２〜３日かけて加水分解し、アンモニアとトリメチルシラノールに変化（ガス化)する。トリメチルシラノールがレンズやミラーに付着してそれらの表面を曇らせると露光障害を起こす。線幅０．２５μｍサイズのデバイスではＫｒＦレーザ露光（２４８ｎｍ）を使用していたが、２０００年頃から量産が始まると予想されているＧｂｉｔ対応の線幅０．１８μｍサイズのデバイスでもＫｒＦレーザ露光は延命利用される。
【００１０】
この場合、ＨＭＤＳやトリメチルシラノールによるレンズの曇りは致命的悪影響がある。ＨＭＤＳやトリメチルシラノールは共にイオン化しない有機物であり、１９９７年時点のフォトリソグラフィ工程ではアンモニアほど問題になっていないが、Ｇｂｉｔ対応の線幅０．１８μｍサイズのデバイス製造のフォトリソグラフィ工程では、塩基と有機物の一括除去が必要となる。
【００１１】
これら４種の化学汚染物質のうちで、酸性物質、塩基性物質、ドーパントの３種については水溶性のものが多く、イオン交換反応、中和反応を起こし易い。したがって、これら３種の化学汚染物質を清浄空間の空気中から除去する手段としては、従来から湿式洗浄（スクラバ）による水溶液への溶解除去手段や、イオン交換繊維や薬品添着活性炭などのいわゆるケミカルフィルタによる化学吸着手段があった。一方、４種の化学汚染物質のうちで、有機物については水に溶けにくいものが多く、清浄空間の空気中から除去する手段としては、活性炭による物理吸着手段があった。
【００１２】
酸性物質、塩基性物質、ドーパントのガス状無機不純物は、前記したように、これまで、湿式洗浄、イオン交換繊維、薬品添着活性炭の３つの方法で除去されてきた。
湿式洗浄では、液滴噴霧により酸性物質、塩基性物質、ドーパントを溶解除去する。
薬品添着活性炭を用いたケミカルフィルタの最も簡素な形式としては、所定のケースなどに薬品添着粒状活性炭を詰め込んだ構成の充填筒が知られている。また、その他の形式として、薬品を添着した繊維状活性炭を低融点ポリエステルやポリエステル不織布の有機系バインダと複合してフェルト形状にした構成のケミカルフィルタや、薬品を添着した粒状活性炭をウレタンフォームや不織布に接着剤で強固に付着させたブロック形状およびシート形状のケミカルフィルタも知られている。これら添着薬品との中和反応によりガス状酸性物質、塩基性物質を吸着除去する。
イオン交換繊維を用いたケミカルフィルタは、空気中に含まれる酸性・塩基性の不純物である各種イオンを、酸性陽イオン交換繊維と塩基性陰イオン交換繊維を基材とする不織布、抄紙、フェルト等からなるフィルタでイオン交換、除去するものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら湿式洗浄では、噴霧装置のイニシャルコストが大きく、噴霧の高圧力損失によるランニングコストも無視できない。さらに、半導体素子（ＬＳＩ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造時に利用される高度清浄装置は、温度２３〜２５℃、相対湿度４０〜５５％に保たれているから、高度清浄装置内の空気を湿式洗浄しながら循環する場合、液滴噴霧後の温度低下や湿度上昇に対処するため、液滴噴霧後の空気に対して再度、温湿度制御を行う必要がある。また液滴噴霧後の空気中に残存する液滴除去手段も、噴霧装置の後段に必要となる（いわゆるキャリーオーバの問題）。さらに、噴霧装置で循環使用される洗浄液の処理、例えばバクテリア類の発生防止や溶解汚染物の濃縮分離といった水処理特有の問題がある。
【００１４】
また薬品添着活性炭やイオン交換繊維を利用したいわゆるケミカルフィルタでは、つぎのような問題がある。まず両者に共通する問題点として、例えば天井面が清浄空気の吹き出し面となっているクリーンルームの場合についていえば、天井に取り付けられている粒子除去用フィルタの上流側にケミカルフィルタを配置することが、クリーンルームの空気雰囲気中のガス状不純物を除去するために極めて有効な手段である。しかしながら活性炭は、消防法において指定された可燃物であり、イオン交換繊維も極めて着火しやすい素材であり、火気には厳重な注意が必要である。このため、防災上の観点から、活性炭やイオン交換繊維を使用したケミカルフィルタは天井に配置し難い。
【００１５】
さらに薬品添着活性炭を利用したケミカルフィルタでは、つぎのような問題がある。充填筒形式の従来のケミカルフィルタは、不純物の吸着効率は高いが、圧力損失（通気抵抗）が高いという欠点を有する。またフェルト形状やシート形状の従来のケミカルフィルタは優れた通気性があり、吸着効率も充填筒形式のものにさほど劣らないが、構成材料（例えば、不織布、有機系バインダなど）や、活性炭をシートに付着させている接着剤（例えば、ネオプレン系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂など）や、濾材を周囲のフレームに固着するために用いるシール材（例えばネオプレンゴムやシリコンゴム等）などから発生したガス状有機不純物がケミカルフィルタ通過後の空気中に含まれてしまい、半導体の製造に悪影響を与える可能性がある。
【００１６】
つまり、これらフェルト形状やシート形状の薬品添着活性炭を使用したケミカルフィルタは、クリーンルーム雰囲気中に含まれるｐｐｂオーダの酸性または塩基性の極微量不純物や、ｐｐｔオーダのドーパントは除去しておきながら、ケミカルフィルタ自身から発生したガス状有機不純物を通過空気中に混入させてしまうのである。これらのケミカルフィルタの多くは、元々居住環境の有害ガスや悪臭を除去するために開発され、そのままケミカルフィルタに転用したものである。したがってその性能仕様は居住環境の分野に合わせてあるため、半導体素子（ＬＳＩ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造時の基板表面汚染の原因となる、極微量のガス状無機不純物を除去する空気浄化フィルタとして利用するためには、性能上、元々無理があった。
【００１７】
薬品添着活性炭を使用したケミカルフィルタとしては、例えば特開昭６１−１０３５１８号に示されるものがある。これは粉末活性炭とエマルジョン型接着剤と固体酸を含む水溶液をウレタンフォームからなる基材に含浸させた後に乾燥させたフィルタであるが、エマルジョン型接着剤として示される合成ゴムラテックスやその他の水分散系の有機接着剤から、また基材であるウレタンフォーム自体からもガス状有機物の脱離が生じる。
【００１８】
一方イオン交換繊維を利用したいわゆるケミカルフィルタでは、つぎのような問題がある。イオン交換繊維を基材とする不織布、抄紙、フェルト等を優れた通気性を有するフィルタ濾材に加工するために使用されるバインダや接着剤、および濾材を周囲のフレームに固着するために用いるシール材などから発生したガス状有機不純物がケミカルフィルタ通過後の空気中に含まれてしまい、半導体の製造に悪影響を与える可能性がある。また、フィルタ濾材からの発塵もある。
【００１９】
イオン交換繊維を利用したいわゆるケミカルフィルタとしては、特開平６−６３３３３号や特開平６−１４２４３９に示されるものがある。前者の空気浄化システムに用いられるイオン交換繊維を利用したいわゆるケミカルフィルタでは、ポリアクリロニトリル系繊維でカルボン酸基を有する陽イオン交換繊維や、ビニロン系繊維で４級アンモニウム基を有する陰イオン交換繊維などを、ガラス繊維と熱接着性繊維状バインダと混合して、ケミカルフィルタの濾材が構成されている。
【００２０】
したがって、この構成材料の高分子繊維に含まれる種々の添加剤からはガス状有機物の脱離が生じ、またイオン交換基の一部がカルボン酸やアンモニアとして脱離することもある。さらにまた、後者のクリーンルーム内の微量汚染空気の浄化方法に用いられるイオン交換繊維を利用したいわゆるケミカルフィルタでは、ポリエチレンやポリプロピレンの繊維不織布に、陽イオン交換基として、スルホン酸基、カルボン酸基やリン酸基を導入したり、陰イオン交換基として、強塩基性の４級アンモニウム基やより低級のアミンを含む弱塩基性基を導入して作製したイオン交換繊維が利用されている。したがって、構成材料の高分子繊維不織布に含まれる種々の添加剤からはガス状有機物の脱離が生じ、またイオン交換基の一部がスルホン酸、カルボン酸、リン酸、アンモニアやアミンとして脱離することもある。
【００２１】
さらに、フォトリソグラフィ工程のように、アンモニアのような塩基性不純物とＨＭＤＳやトリメチルシラノールのようなガス状有機不純物を同時に含む空気を処理する場合、塩基性不純物除去用の吸着素材と有機不純物除去用の吸着素材をそれぞれ別に準備し、それら２種類の吸着素材を混合したものを一つの吸着層に形成して使用するか、もしくは２種別々に塩基性不純物除去用吸着層と有機不純物除去用吸着層を製作して重ね合わせて使用するという煩雑さがあった。
【００２２】
また、表１の４つのプロセスのクリーンルーム雰囲気が分離されずに混じり合うような場合、例えば１つの大部屋クリーンルームに複数のプロセスが存在する場合には、つぎのような不都合が生じていた。例えば無機不純物に敏感なあるプロセスにおいて、従来のケミカルフィルタを使用してガス状無機不純物を除去すると、基板の品質は向上する。これはそのプロセスではケミカルフィルタ自身が発生するガス状有機不純物が基板の品質に影響を及ぼさなかったためである。しかしながら、同ガス状有機不純物が同じ部屋にある有機不純物に敏感な別のプロセスにおいては、基板の表面汚染を引き起こし、品質の低下を招いているのである。
【００２３】
したがって、複数のプロセスが混在する大部屋タイプのクリーンルームにおいては、ガス状無機不純物を除去する目的のケミカルフィルタでは、これらのガス状無機不純物の除去性能が優れているのみならず、ケミカルフィルタ自身がガス状有機不純物を発生してはならないことが重要である。したがって、ガス状無機不純物を除去するのみならず、クリーンルーム雰囲気中の基板表面汚染の原因となるガス状有機不純物をも一括除去できるケミカルフィルタの開発が強く望まれていた。
【００２４】
またフォトリソグラフィ工程のように、塩基性の無機不純物と有機不純物が混在して含まれる空気を処理する場合、従来、塩基性の無機不純物除去用のケミカルフィルタとは別に活性炭を利用した有機不純物除去用のケミカルフィルタが必要となる。したがって、この点でも改善が待たれていた。
【００２５】
ケミカルフィルタを酸・塩基性汚染や有機物汚染を防止できるクリーンルームやクリーンベンチなどの高度清浄装置に適用するに当たっての留意点は以下のとおりである。
（１）ケミカルフィルタ自身がガス状不純物や粒子状不純物の汚染源（いわゆる２次汚染源)とならないこと。
（２）ケミカルフィルタの圧力損失が低いこと。
（３）ガス状不純物の除去性能が高くかつ寿命が長いこと。
である。
前述したように、従来のケミカルフィルタはこれらの留意点を満足するものとは言い難い。
【００２６】
従って本発明の目的は、防災の点で優れ、かつフィルタ自身からガス状有機不純物やガス状無機不純物の脱離がなく、しかも特にフォトリソグラフィ工程で問題となるガス状塩基性不純物のみならず、ガス状有機不純物も同時に除去して、ガス状塩基性不純物とガス状有機不純物による基板などの表面汚染を防止できる空気浄化フィルタを提供することにある。また本発明は、その空気浄化フィルタを利用した高度清浄装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１の発明によれば、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなる無機物の粉末に無機酸塩としての酸性薬品が添着された吸着剤が、無機物の粉末をバインダとして支持体の表面に固着されて無機材料層が形成され、無機酸塩の添着対象となる前記無機物の粉末の平均細孔直径が、１００オングストローム以上であり、前記支持体は、無機材料からなることを特徴とする、空気浄化フィルタが提供される。
【００２８】
無機材料層内において前記吸着剤の粉末や無機物バインダの粉末の微粒子が隣接する箇所には通気孔となる間隙が形成され、処理対象ガスは、無機材料層の表面から、該通気孔をかいくぐるように、無機材料層内部に入り込んだり、逆に無機材料層内部から外部に出て行ったりする。そして、このように無機材料層内を通過する際に、前記吸着剤により空気中の塩基性のガス状不純物が吸着・除去されるのである。
【００２９】
本発明の空気浄化フィルタは、全て無機物で構成され、活性炭のような可燃物はもちろんのこと、高温雰囲気に置いた場合や、酸性薬品と共存した場合に分解するような有機物質が含まれていない。したがって、防災の観点からも優れており、しかも無機酸塩としての酸性薬品を添着した後の高温でのベーキングが可能であって、清浄空間に適用する場合に問題となる不純物ガスを予め脱離できる。その結果、この空気浄化フィルタからのアウトガス量は、フィルタ内を１ｍ／ｓの通気速度で空気を流した場合、１ｐｐｂ以下にすることが可能である。
【００３０】
ここで従来の活性炭吸着剤と、本発明の空気浄化フィルタのような無機物の吸着剤との寿命について考察する。まず活性炭と無機物との無機酸塩の各添着量を測定した結果を表２に示す。これは活性炭と無機物の単位重量あたりの各種無機酸塩の添着量を重量％で示したものである。活性炭と無機物の重量は、水分を含有しない乾燥時の重量である。そして２４〜２８％の重量濃度の各種無機酸塩の水溶液に、活性炭と無機物とを３０分間浸漬し、引き上げた後、１２０℃の空気で２時間通風乾燥し、各種無機酸塩の添着量を測定した。なお活性炭としては、武田薬品工業株式会社の気相吸着用活性炭粒状白鷺Ｇｘを用いた。この活性炭の比表面積は１２００ｍ２／ｇ、細孔容積は、０．８６ｃｃ／ｇである。またシリカ、アルミナ系吸着材、合成ゼオライトの比表面積、細孔容積は後述の表５に示した通りである。
【００３１】
【表２】
0003977514.tif 000003
【００３２】
この表２からわかるように、シリカ、アルミナ系吸着材、合成ゼオライトなどの無機物は、無機酸塩の添着量を活性炭よりも大幅に多くできる。したがって、本発明のような無機吸着剤は、活性炭吸着剤よりもガス状塩基性不純物の吸着寿命が長い。
【００３３】
次にアウトガスの点について考察する。無機酸塩等の薬品を添着した繊維状活性炭を低融点ポリエステルやポリエステル不織布の有機系バインダと複合してフェルト形状にした構成のケミカルフィルタや、薬品を添着した粒状活性炭をウレタンフォームや不織布に接着剤で強固に付着させたブロック形状およびシート形状のケミカルフィルタでは、有機系バインダ、ウレタンフォーム、不織布、接着剤の有機性の構成部材そのものから、またこの有機性の構成部材と添着した薬品酸との反応から、有機不純物ガスのアウトガスが見られる。このアウトガスの低減には、フィルタ全体を高温加熱するいわゆるベーキングが有効であるが、活性炭の発火点３９０℃に至らない前のたかだか１００℃〜１５０℃の加熱でも、これら有機性の構成部材自体が分解を開始してしまい、フィルタとしての使用に耐えられない。例えば無機酸塩として、硫酸ジルコニウムを添着した場合、硫酸ジルコニウムの分解温度である３８０℃に近い温度、例えば３５０℃まで高温にすることは不可能である。
【００３４】
これに対し、無機素材のみで構成された本発明の空気浄化フィルタでは、無機酸塩の添着前の無機材料層が形成された支持体全体を３５０℃以上の高温でベーキングすれば、無機材料層に混入していた不純物に起因するアウトガスを、全てこのベーキング処理で追い出すことができた。後述の表５に示すような本発明で使用できる粉体は、いずれも３５０℃に加熱してもその細孔物性はさほど変化せず、フィルタとしての性能仕様に影響を与えるものではない。
【００３５】
ちなみにリン酸を添着した繊維状活性炭を低融点ポリエステルやポリエステル不織布の有機系バインダと複合してフェルト形状にした構成の従来のケミカルフィルタと、本発明の例えばシリカゲルからなる無機材料層が形成された支持体としてのハニカム支持体全体を３５０℃の温度で１時間加熱した後に、硫酸アルミニウム１４〜１８水（関東化学株式会社鹿特級）の重量濃度２７％の水溶液に３０分間浸漬し、引き上げた後１２０℃、２時間の通風乾燥した空気浄化フィルタについて、各々定格風量の精製空気を通気した場合に、イオンクロマトグラフィで検出される水溶性のアウトガス濃度を表３に示した。なお、参考までに精製空気そのものに含まれる不純物ガス濃度の測定結果もバックグラウンド値として示す。
【００３６】
【表３】
0003977514.tif 000004
【００３７】
この結果からわかるように、本発明にかかる空気浄化フィルタによれば、自身からのアウトガスの発生が、従来の活性炭フィルタよりもはるかに少ないことがわかる。なお表中の酢酸や蟻酸は、フィルタに含まれる有機性の構成部材が添着薬品酸と反応してできる有機酸と考えられる。またＮＨ３、塩素、ＮＯ２については、添着薬品酸に元々含有されていた不純物に由来すると考えられる。
【００３８】
次に製造方法について考察する。本発明では、無機吸着材を使用しており、その吸湿性により脱水処理して乾燥させたまま大気圧下の雰囲気中で薬品溶液（無機酸塩溶液）に浸漬すると、薬品溶液は細孔内部まで容易に浸透する。なお、本発明において、薬品の添着対象となる薬品の担持体のことを吸着材と称し、吸着材に薬品を担持したものを吸着剤と称することにする。これに対し活性炭は疎水性であり、薬品溶液は細孔内部まで容易に浸透しにくい。したがって、従来技術にみられるように、減圧／加圧操作が必要となる。したがって、大気圧下での浸漬による薬品添着量は、表２に示したように、無機吸着材の方が活性炭吸着材よりもはるかに多くなっている。
【００３９】
ちなみに無機物であるシリカゲルの粉末を１２０℃、１時間の通風乾燥して水分含有量を全体重量の１％以下にし、そのまま乾燥保管庫で保管した場合と、シリカゲルの粉末を通常の室内雰囲気（約２０℃、相対湿度５０％）中に、水分含有重量が、全体の約３０％の状態で長時間放置した場合の各々について、２４〜２８％の重量濃度の各種無機酸塩の水溶液にシリカゲル粉末を３０分間浸漬して引き上げた後、１２０℃の空気で２時間の通風乾燥したときの各々の場合の添着量を表４に示した。
【００４０】
【表４】
0003977514.tif 000005
【００４１】
この表４からわかるように、脱水処理のある方が脱水処理しない場合よりも、２５〜３３％、添着量を増加することができた。この理由は、脱水処理によってシリカゲル細孔内の水分が追い出されたので、薬品溶液に浸漬すると、溶液が細孔内部まで容易に浸透したことによる。
【００４２】
吸着材への添着薬品として有機酸ではなく、無機酸塩を用いたのは次の理由からである。有機酸はカルボン酸とも称し、このカルボキシル基（-COOH）のつくものの数は数千種とも数万種ともいわれている。カルボン酸は、万一ガス状物質として脱離すると有機物の汚染物質となる。さらに、有機酸を含む空気浄化フィルタを高度清浄装置内にて長期に使用する場合、有機酸自体はそのままガス化しなくても、有機酸が徐々に分解して、例えば酢酸のようなガス化しやすい物質に変化すると、分解物による新たな汚染が発生する恐れもある。したがって高度清浄装置においては有機酸を吸着材への添着薬品として利用しずらい。
【００４３】
一方無機酸は、酸性度が大きいと人体に対する危険物である場合が多い（例えば塩酸、硫酸、硝酸 ｅｔｃ．）。さらに、酸性度の大きな無機酸を含んだ空気浄化フィルタが廃棄物として環境中に放出されると、雨水に溶出した無機酸は水質汚染の原因となる。したがって、吸着材に添着する酸性物質としては、酸性度が小さく人体への危険性の少ない無機酸塩が適している。
【００４４】
請求項２の発明は、前記吸着剤を、タルク、カオリン鉱物、ベントナイト、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトの少なくとも１種からなる無機物の粉末をバインダ又は充填材料として、支持体の表面に固着させて無機材料層を形成したことを特徴とする空気浄化フィルタである。シリカとしては例えばシリカゲルが使用される。アルミナとしては例えばアルミナゲルが使用される。シリカとアルミナの混合物としては例えばシリカゲルとアルミナゲルの混合ゲルが使用される。この請求項２の空気浄化フィルタにおいても同様に、無機材料層内を通過する際に、前記吸着剤により空気中の塩基性のガス状不純物が吸着・除去される。
【００４５】
ところでゼオライトには、天然ゼオライトと合成ゼオライトがあるが、工業的には純度の低い天然ゼオライトよりも合成ゼオライトの使用が一般的である。ゼオライトは３〜１０オングストロームの大きさの細孔を有し、合成ゼオライトでは均一の細孔のものを製造できる。
【００４６】
本発明において、充填材料、すなわち吸着剤の個々の粒子の間を充填するための材料として合成ゼオライトを用いた場合、無機物の粉末に無機酸塩を添着した吸着剤の個々の粒子の間を、個々のゼオライト粒子が充填し、吸着剤粒子とゼオライト粒子の隣接箇所に通気孔となる間隙が形成される。この通気孔は、処理対象空気が吸着材粒子に添着した無機酸塩に到達するために機能する。
さらに合成ゼオライトそのものが有する細孔は、その細孔の大きさよりも小さな分子径のガス状有機不純物を、通気孔を処理対象空気が透過する際に吸着・除去する。したがって、処理対象空気中に含まれるガス状有機不純物の種類に応じて、合成ゼオライトの細孔径を選択すれば、ガス状有機不純物の吸着する性能が良好な空気浄化フィルタを設計することができる。
【００４７】
請求項３の発明は、前記吸着剤を無機物の粉末をバインダとして固着させた第１の無機材料層と、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト、合成ゼオライトの少なくとも１種からなる第２の無機材料層とを有し、第１の無機材料層が支持体の表面に接する関係を持って積層したことを特徴とする空気浄化フィルタである。シリカとしては例えばシリカゲルが使用される。アルミナとしては例えばアルミナゲルが使用される。シリカとアルミナの混合物としては例えばシリカゲルとアルミナゲルの混合ゲルが使用される。
【００４８】
この請求項３の空気浄化フィルタにおいて、第１の無機材料層においてバインダとして用いられる無機物の粉末が、他方において用いられる無機物の粉末と同じであってもよく、また異なっていてもよい。例えば、第１の無機材料層に用いたバインダとしての無機物の粉末はタルク、カオリン鉱物、ベントナイトのような粘土鉱物であっても構わない。また第１の無機材料層が支持体の表面に接する形態であっても、第１の無機材料層に積層される第２の無機材料層を構成する無機物粉末の微粒子が、隣接する箇所には通気孔となる間隙が存在するので、この請求項３の空気浄化フィルタにおいても同様に、前記吸着剤により空気中の塩基性のガス状不純物が吸着・除去される。
【００４９】
なお参考例としては、前記吸着剤を、タルク、カオリン鉱物、ベントナイト、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト、合成ゼオライトの少なくとも１種からなる無機物の粉末をバインダ又は充填材料として造粒させたペレットを、支持体の表面に固着させてもよい。シリカとしては例えばシリカゲルが使用される。アルミナとしては例えばアルミナゲルが使用される。シリカとアルミナの混合物としては例えばシリカゲルとアルミナゲルの混合ゲルが使用される。
【００５０】
この場合においても同様に、前記吸着剤の粉末や無機物バインダの粉末の微粒子が隣接する箇所には通気孔となる間隙が形成され、処理対象ガスは、ペレットの表面から、該通気孔をかいくぐるように、ペレット内部に入り込んだり、逆にペレット内部から外部に出て行ったりする。そして、前記吸着剤により空気中の塩基性のガス状不純物が吸着・除去される。
【００５１】
また他の参考例は、前記吸着剤を、無機物の粉末をバインダとして造粒した第１のペレットの周囲に、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト、合成ゼオライトの少なくとも１種からなる無機物の粉末をコーティングした第２のペレットを、支持体の表面に固着させてもよい。アルミナとしては例えばアルミナゲルが使用される。シリカとアルミナの混合物としては例えばシリカゲルとアルミナゲルの混合ゲルが使用される。
【００５２】
この場合、第１のペレットの周囲にコーティングされた無機物の粉末同士が隣接する箇所には通気孔となる間隙が存在する。そして、ペレットの表面から、該通気孔をかいくぐるように、処理空気がペレット内部に入り込んだり、逆にペレット内部から外部に出て行ったりする。そして同様に、前記吸着剤により空気中の塩基性のガス状不純物が吸着・除去される。
【００５３】
なお請求項２の空気浄化フィルタにおいては、前記吸着剤で空気中の塩基性のガス状不純物が吸着・除去でき、バインダとして用いる無機粉末にはミクロ孔域やメソ孔域の細孔を有する種類を適宜選択することでＤＯＰ、ＤＢＰ、ＢＨＴ、シロキサン等のガス状有機物が吸着・除去できるので、基板の表面汚染に関与する塩基性のガス状不純物とガス状有機物が混在する雰囲気であってもこれら化学汚染物質のほとんどを捕捉できる。
【００５４】
請求項２の空気浄化フィルタにおける以上の作用に加え、前記した参考例においては第１の無機材料層を内側にした場合、及び外側の無機材料層又は第２のペレットの外側部分のコーティング層によって、それらの下部にある前記吸着剤の粉末と無機物の粉末のバインダからなる無機材料層または第１のペレットからの発塵を防止することができる。
【００５５】
また請求項３の空気浄化フィルタは、第２の無機材料層や外側のコーティング層を構成する無機物の粉末が、基板の表面汚染に関与するＤＯＰ、ＤＢＰ、ＢＨＴ、シロキサン等のガス状有機物の物理吸着に適した細孔を有していれば、これらのガス状有機物がその細孔によって吸着除去されるという効果もある。
【００５７】
ここで、前記吸着剤について簡単に説明する。前記吸着剤は、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト、合成ゼオライトの少なくとも１種からなる無機物の粉末に無機酸塩を添着したものである。これらの無機物の粉末について、５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔の総容積と、該無機物の細孔の比表面積を、ガス吸着法により実測した結果を表５（Ｉ）に示す。
【００５８】
【表５】
0003977514.tif 000006
【００５９】
なお、シリカとしてはシリカゲルを粉体試料とした。また、アルミナとしてはアルミナゲルを粉体試料とした。５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔に着目した理由は、この範囲の大きさの細孔がガス状不純物の物理吸着を得意とし、処理対象空気中のガス状塩基性不純物がこれらの細孔に吸着しやすいからである。細孔表面には無機酸塩としての酸性薬品が添着されているから、物理吸着したガス状塩基性不純物は直ちに無機酸塩と中和して化学吸着され、再脱離することはない。前記無機物の粉末の比表面積が大きいほど、無機酸塩の添着される面積も大きくなり、ガス状塩基性不純物の吸着容量も大きくなる。
【００６０】
ただし表５（Ｉ）の無機物に無機酸塩を添着すると、無機酸塩が細孔空隙部に入り込んで、添着前の純粋な無機物と比較して、比表面積や細孔容積がかなり減少する。また表５（Ｉ）の無機物はいずれも添着された無機酸塩と化学反応を起こさないから、無機酸塩のガス状塩基性不純物に対する化学吸着能力が損なわれることがない。けいそう土は含水コロイド珪酸であり、酸に侵されにくい。シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、多孔質ガラスのいずれも酸に侵されにくい。活性アルミナは水酸化アルミニウムを加熱脱水（４５０℃）して得られ、酸に溶けにくい性質を有している。活性白土は酸性白土を硫酸処理して得られ、酸に溶けにくい。また活性ベントナイトはＣａ型ベントナイトや酸性白土を熱硫酸で処理し、モンモリナイトのアルミニウムやマグネシウムを溶出させ、細孔の多い表面を有する過剰ケイ酸を作り出して得られ、吸着能力・触媒能力はより増加し、酸に侵されにくい。合成ゼオライトも酸に侵されにくい性質を有している。
【００６１】
一方、タルク、カオリン鉱物、ベントナイトのようなバインダとしてよく利用される無機物は表５（ＩＩ）に示されるように、５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔容積や比表面積がいずれも表５（Ｉ）の無機物と比較して極めて小さい。表５（ＩＩＩ）のリボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物の一種であるセピオライトは表５（Ｉ）の無機物と同様に５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔容積や比表面積が大きい。しかし、表５の（ＩＩ）、（ＩＩＩ）の無機物に無機酸塩を添着すると、タルク(Mg３[(OH)２Si４O１０])やカオリン鉱物(Al４[(OH)８Si４O１０])やセピオライト(Mg８Si１２O３０(OH２)４(OH)４6〜8H２O)のように水酸基と無機酸塩が中和ないしはイオン交換したり、ベントナイトのように陽イオン交換能によって無機酸塩と化学反応を起こしたりするから、無機酸塩のガス状塩基性不純物に対する化学吸着能力が損なわれる。
【００６２】
また前記吸着剤（けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトの少なくとも１種からなる無機物の粉末に無機酸塩を添着した吸着剤）の粉末には自己結合性がないため、前記吸着剤の粉末をペレットに成型したり、支持体の表面に層状に固着させるためには、バインダを添加しなければならない。
【００６３】
本発明では、前記吸着剤の粉末を、タルク、カオリン鉱物、ベントナイト、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種の無機物の粉末をバインダ又は充填材料として用いて、支持体の表面に固着させて無機材料層の形成している（請求項１〜３）。なお、シリカとしては例えばシリカゲルが使用される。アルミナとしては例えばアルミナゲルが使用される。シリカとアルミナの混合物としては例えばシリカゲルとアルミナゲルの混合ゲルが使用される。
【００６４】
これらの空気浄化フィルタにおいて、前記支持体はハニカム構造体であることが好ましい。また前記ハニカム構造体が、無機繊維を必須成分とする構造体であることが好ましい。このハニカム構造の吸着層は、セラミック状の硬い表面を有し、薬品添着活性炭やイオン交換繊維を利用した従来のケミカルフィルタに比べて発塵量が極めて少ない。また、この支持体のみならず、前記吸着剤において無機酸塩としての酸性薬品の担持に利用する無機物粉末や、それを支持体表面に固着させるために用いるバインダも無機物の粉末とすることにより、本発明の空気浄化フィルタを構成する材料からはガス状有機物の脱離がほとんどない。
【００６５】
なお本明細書において、ハニカム構造体とは、いわゆる蜂の巣構造の他、断面が格子状、波形状などであって空気が構造体の要素となるセルを通過し得る構造をすべて含む。本発明では支持体はハニカム構造体に特定されない。ロックウールなどの三次元網目構造体もまた支持体として好適に利用できる。この場合には後述するように、網目構造の平面方向のみならず奥行き方向にも本発明の吸着剤の粉末を固着させるのが良い。
【００６６】
支持体表面への吸着剤の固着の方法には、無機物の粉末のバインダにより固着する方法や、前記吸着剤の粉末を無機物の粉末をバインダとして用いて造粒してペレットにし、このペレットを支持体表面に接着する方法がある。
【００６７】
参考例としての、空気浄化フィルタは、タルク、カオリン鉱物、ベントナイト、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなる無機物の粉末をバインダ又は充填材料にして前記吸着剤の粉末を造粒させたペレット、又は、前記吸着剤の粉末を無機物の粉末をバインダにして造粒させた第１のペレットの周囲に、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなる無機物の粉末をコーティングした第２のペレットのいずれかを、ケーシング内に充填したことを特徴とする空気浄化フィルタである。この場合も、シリカとしては例えばシリカゲルが使用される。アルミナとしては例えばアルミナゲルが使用される。シリカとアルミナの混合物としては例えばシリカゲルとアルミナゲルの混合ゲルが使用される。
【００６８】
この参考例の空気浄化フィルタにあっては、空気流路の形状・面積、フィルタの設置条件に応じて、ケーシングの形状・大きさ、ペレットの充填量を適宜選択し得るという設計上の融通性が得られる。
【００６９】
また前記無機物において、５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔の総容積が重量当たり０．２ｃｃ／ｇ以上であるか、または細孔の比表面積が１００ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。いずれにせよ、前記吸着剤の粉末のバインダとして用いた無機材料層やペレットに含まれる無機物の粉末は、前記吸着剤の粉末を支持体表面に機械的に固着させておく能力または前記吸着剤の粉末をペレットに造粒する際の結合剤としての能力と、前記吸着剤を構成する無機物粉末の表面に添着された無機酸塩に処理対象ガスが容易に到達しうるための多孔性構造を合わせ持つ。
【００７０】
前記吸着剤やバインダとして用いた無機物の粉末の隣接部に形成される間隙の通気孔を通じて、処理対象空気は前記吸着剤の粉末表面に添着された無機酸塩に容易に到達できてガス状塩基性不純物が除去される。その際、バインダや充填材料として用いた無機物の粉末表面に存在する前記範囲の大きさの細孔の表面にガス状有機不純物が物理吸着されて除去される。本発明の主な狙いであるガス状塩基性不純物の除去の他に、バインダや充填材料として用いた無機物粉末の細孔による副次効果としてガス状有機不純物の一括除去まで実現できる。
【００７１】
表５の（Ｉ）、（ＩＩＩ）のグループのバインダは（ＩＩ）のグループのバインダと比較して、比表面積と細孔容積はいずれも、相当大きい。したがってガス状有機不純物の物理吸着能力は、（Ｉ）、（ＩＩＩ）のバインダが（ＩＩ）のバインダよりもかなり優れている。（ＩＩ）のグループのタルク、カオリン鉱物、ベントナイト等のバインダは通気性を重視しており、隣接したバインダ微粒子同士または隣接したバインダ微粒子と支持体に担持する吸着剤微粒子の間隙部分に形成される通気孔の主要な大きさは５００オングストローム以上になる。つまり、通気孔は通気性は極めて良くても物理吸着を起こしにくいマクロ孔である。また、タルク、カオリン鉱物、ベントナイトといったバインダ微粒子自体の表面にも物理吸着を起こしやすい細孔はあまり存在しない。
【００７２】
表５の（ＩＩ）のグループのバインダは、単に担持対象となる前記吸着剤の粉末を支持体表面に機械的に担持するために使用される。この場合、ガス状塩基性不純物の吸着能力を高めるために、前記吸着剤の粉末の担持量を出来得る限り多くし、バインダの前記吸着剤粉末に対する含有割合は出来得る限り少ない方がよい。
しかし、バインダの含有割合を少なくし過ぎると、前記吸着剤粉末の支持体表面への固着が不完全となって剥がれや発塵の原因となる。例えば、前記吸着剤粉末にベントナイトのバインダとシリカゾルの無機系固着補助剤を混合して支持体に固着する場合、支持体表面の無機材料層中の前記吸着剤の含有割合（重量基準）が７５％を上回ると、支持体表面の無機材料層の機械的強度が弱くなって実用に耐えられなくなる。
つまり、（ＩＩ）のグループのバインダには、前記吸着剤粉末の担持能力と、担持された前記吸着剤粉末の表面に処理対象ガスが到達しやすいよう優れた通気能力が要求されており、ガス状有機不純物の吸着能力は要求されていない。
【００７３】
これに対して、表５（Ｉ）,（ＩＩＩ）のグループのバインダを使用する場合には、隣接したバインダ微粒子同士または隣接したバインダ微粒子と前記吸着剤微粒子の間隙部分に形成される通気孔は、（ＩＩ）のグループのバインダと変わらない。したがって、前記吸着剤の粉末表面に処理対象ガスが到達しやすいように優れた通気性も有るため、前記吸着剤の粉末表面に添着された無機酸塩においてガス状塩基性不純物が除去されるという特性は、（ＩＩ）のグループのバインダの場合と同様に発揮される。
【００７４】
ガス状分子の物理吸着のしやすさは、ミクロ孔、メソ孔、マクロ孔の順であり、マクロ孔はほとんど物理吸着に関与しないといわれている。（Ｉ）、（ＩＩＩ）のグループのバインダでは、バインダ微粒子自体の表面に物理吸着を起こしやすい細孔、つまり孔径が２０オングストローム以下の大きさの細孔であるミクロ孔や、孔径が２０オングストローム以上５００オングストローム以下の大きさの細孔であるメソ孔が存在するため、前記吸着剤単独では吸着しにくいＤＯＰ、ＤＢＰ、ＢＨＴやシロキサン等の基板表面の汚染の原因となるガス状有機不純物は、物理吸着によりバインダ微粒子自体の表面で吸着除去される。
【００７５】
表５の（Ｉ）、（ＩＩＩ）のグループのバインダを使用する場合についても、支持体表面の無機材料層に占める前記吸着剤粉末の含有割合（重量基準）には上限がある。例えば、前記吸着剤粉末をシリカゲルをバインダとして支持体に固着する場合、支持体表面の無機材料層中の前記吸着剤の含有割合（重量基準）が７２％を上回ると該無機材料層の機械的強度が弱くなって実用に耐えられなくなった。
【００７７】
本発明においては、無機酸塩としての酸性薬品の添着対象となる無機物粉末の吸着材の平均細孔直径は、１００オングストローム以上である。無機酸塩は、液体中でそれぞれの溶解度に応じて溶けるが、乾燥段階で水分を失って、支持体に担持された吸着剤中に含水率のきわめて小さな固形状の無機酸塩として残存する。この固形状の無機酸塩が吸着材の細孔の入口を塞いでしまうと処理対象となるガス状塩基性不純物は細孔内の空隙部に侵入できない。入口が塞がれた細孔内空隙表面に固着された無機酸塩は、ガス状塩基性不純物と中和反応を起こさず、吸着に関与しない無効成分となってしまう。そこで発明者は、無機酸塩が添着された細孔径が異なる種々のシリカゲルが支持体表面に担持された空気浄化フィルタのアンモニア除去率を測定したところ、表６のような結果が得られた。
【００７８】
【表６】
0003977514.tif 000007
【００７９】
この結果からわかるように、吸着材の平均細孔直径が１００オングストローム以上であれば、無機酸塩で細孔入口が塞がれにくく、除去効率が低下しない。
【００８１】
以上の各空気浄化フィルタにおいて用いる無機酸塩としての酸性薬品は、硫酸塩であることが好ましい。無機酸塩を酸の種類によって分類し、主なものを挙げると、炭酸塩、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩がある。この中で、炭酸塩は酸性度が弱すぎてアンモニアの吸着能力に劣る。塩酸塩は塩素や塩化水素の金属腐食性のガスを発生する懸念があり、利用しづらい。硝酸塩はアンモニアと中和して硝安を生成するが、硝安は密閉加熱によって爆発する危険性がある。リン酸塩は酸性度が小さく人体への危険性も少ないため、ガス状塩基性不純物除去のために活性炭を用いた従来のケミカルフィルタによく添着されているが、リンがガス状物質として脱離すると、表１に示されたドーパントの汚染物質になる。したがって、リン酸も高度清浄装置においては利用しにくい。以上の事情から本発明に使用する無機酸塩としての酸性薬品としては、硫酸塩であることが望ましい。
【００８２】
硫酸塩の沸点は１２０℃以上であることが好ましい。なぜならば、無機物の粉末に硫酸塩を添着した吸着剤を、無機物の粉末をバインダとして、支持体の表面に固着させて無機材料層を形成する際、支持体表面を加熱乾燥して、無機材料層中の水分を蒸発させて除去することがよく行われる。水分蒸発を促進するため、加熱温度は水の沸点である１００℃以上の１１０℃〜１２０℃に設定されることが多い。このような場合、前記硫酸塩の沸点は１２０℃以上でなければならない。
【００８３】
また、イオン交換量が１０ｍｅｑ／ｇを下回るような物質は、吸着剤として塩基性汚染物の吸着容量が小さいので、長寿命の空気浄化フィルタを構成する場合には、イオン交換量が１０ｍｅｑ／ｇ以上のものが望ましい。さらに常温で液体であるものは無機物の粉末に添着することが困難であるから、常温で固体である硫酸塩が好ましい。硫酸塩の中でこのような条件を全て満足する物質には、硫酸チタニル、硫酸アルミニウム、硫酸バナジウム、硫酸ジルコニウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリウムなどがある。
【００８４】
請求項９の発明は、空気浄化フィルタの製造方法を提供するものであって、前記吸着剤の粉末と、タルク、カオリン鉱物、ベントナイト、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種の無機物の粉末を分散させた懸濁液に支持体を含浸させた後、該支持体を乾燥させて支持体の表面に無機材料層を固着させることを特徴としている。
【００８５】
また請求項１０の空気浄化フィルタの製造方法は、まず前記吸着剤の粉末と、バインダとしての無機物の粉末を分散させた懸濁液に支持体を浸漬させる。次いで該支持体を乾燥させて支持体の表面に第１の無機材料層を形成する。このようにして生成された第１の無機材料層を形成した支持体を、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種の無機物の粉末を分散させた懸濁液に浸漬させる。そして乾燥させて前記第１の無機材料層の表面に第２の無機材料層を形成する。
【００８６】
これらの空気浄化フィルタの製造方法においては、支持体を含浸させる懸濁液に、予め別途無機酸塩を溶かし込んでおいてもよい。そうすると、浸漬した懸濁液から支持体を引き上げる際に、懸濁液に溶けた無機酸塩が前記吸着剤の粉末や無機物バインダの粉末等の微粒子の隣接する箇所の間隙部に含浸する。その後支持体を乾燥させると、該間隙部に含浸された無機酸塩から水分のみが蒸発して、該間隙部が無機材料層の通気孔に変化する。すなわち、無機酸塩の固形分が通気孔内壁表面に担持された状態になる。その結果、無機酸塩の量を増加させてフィルタの寿命を延ばすことが可能になるのである。また懸濁液に予め溶かし込んだ無機酸塩は、吸着剤粉末から懸濁液に溶け出して失われた無機酸塩を、吸着剤にしみこんで補う効果がある。
【００８７】
これらの空気浄化フィルタの製造方法によれば、製造する空気浄化フィルタを、ガス状有機不純物を発生しない素材のみから構成することができる。また実質的にも、この空気浄化フィルタは可燃物を含まない素材のみで構成されることになる。請求項９、１０、１１に記載した空気浄化フィルタの製造方法においては、シリカとしては例えばシリカゲルが使用される。またアルミナとしては例えばアルミナゲルが使用される。シリカとアルミナの混合物としては例えばシリカゲルとアルミナゲルの混合ゲルが使用される。前記支持体の表面に無機材料層を形成したり、さらに第１の無機材料層の上に第２の無機材料層を形成する際に、前記懸濁液にゾル状態の無機系固着補助剤を混入した場合、前記無機材料層や、前記第１、第２の無機材料層はそれぞれ無機系固着補助剤を含むことになる。
【００８８】
これらの空気浄化フィルタの製造方法において使用する無機酸塩については、硫酸塩であることが好ましく、そのなかでも、硫酸チタニル、硫酸アルミニウム、硫酸バナジウム、硫酸ジルコニウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリウムが好適である。
【００８９】
請求項１３の発明は、清浄雰囲気が要求される空間内の空気を循環させる循環経路を備えた高度清浄装置において、該循環経路に、本発明の空気浄化フィルタを配置すると共に、前記空間より上流側であってかつ空気浄化フィルタの下流側に粒子状不純物を除去するフィルタを配置したことを特徴とする。
【００９０】
この高度清浄装置によれば、高度清浄装置内において循環している空気中のガス状塩基性不純物と、場合によってはガス状有機不純物までも除去して、この高度清浄装置内の処理空間でハンドリングされる基板表面の雰囲に起因する表面汚染を防止することができる。そしてこの高度清浄装置では、可燃物である活性炭やイオン交換繊維を使用していないので、防災に優れている。したがって請求項１４に記載したように、前記空気浄化フィルタと粒子状不純物を除去するフィルタを、前記空間の天井部に配置することができるようになる。
【００９１】
請求項１５の空気浄化フィルタの製造方法は、次の無機物、すなわち、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなるものの粉末であってかつ当該粉末の平均細孔直径が、１００オングストローム以上である粉末に、予め無機酸塩としての酸性薬品を添着して吸着剤を形成する工程と、前記吸着剤の粉末と、バインダとしてのタルク、カオリン鉱物、ベントナイト、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなる無機物の粉末とを混合した懸濁液に、無機材料からなる支持体を浸漬する工程と、浸漬した後、支持体を前記懸濁液から引き上げて乾燥させる工程とを有することを特徴としている。この方法は、溶解度の小さい、つまり懸濁液中に溶け出しにくい無機酸塩を使用する場合に有効である。
【００９２】
この場合も、懸濁液に別途無機酸塩としての酸性薬品を溶解させておけば、吸着剤粉末から懸濁液に溶け出して失われた無機酸塩が、吸着剤にしみこんで補なわれる。
【００９３】
請求項１７の空気浄化フィルタの製造方法は、次の無機物、すなわち、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなるものの粉末であってかつ当該粉末の平均細孔直径が、１００オングストローム以上である粉末を、バインダとしての無機物、すなわち、タルク、カオリン鉱物、ベントナイト、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなるものと混合した懸濁液に、無機材料からなる支持体を浸漬する工程と、この懸濁液に支持体を浸漬した後、支持体を前記懸濁液から引き上げて乾燥させる工程と、乾燥後、前記支持体を無機酸塩としての酸性薬品の溶解液に浸漬する工程と、前記溶解液に浸漬した後、支持体を前記懸濁液から引き上げて乾燥させる工程とを有することを特徴としている。
【００９４】
この方法は、支持体の浸漬工程を２つの工程、すなわち無機物の粉末の担持工程と、無機酸塩添着工程とに分けて行っている。この方法は、溶解度の大きい、つまり懸濁液中に溶け出しやすい無機酸塩を使用する場合に有効である。しかも無機物の粉末、つまり無機吸着材の担持工程の後乾燥させているので、吸着材は吸湿性の良好な状態にあり、無機酸塩の添着量が多い吸着剤を得ることができる。
【００９５】
請求項１８の発明は、支持体を、無機物の粉末、バインダ、及び無機酸塩としての酸性薬品を同時に分散させた懸濁液に浸漬して、その後乾燥するようにしたものである。この場合には、吸着材と無機酸塩を別々に添着しないため、工程数を減らすことが可能である。
【００９６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明にかかる空気浄化フィルタ及びその製造方法の好ましい実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、単に”フィルタ”と称する場合はガス状不純物除去を目的としたフィルタを指し、粒子の除去を目的とした場合は”粒子除去用フィルタ”と呼んで区別する。
【００９７】
図１は、本発明の実施の形態にかかるフィルタ１の概略的な分解組立図を示している。図示のように、隣接する波形シート１０の間に、凹凸のない薄板シート１１を挟んだ構造のハニカム構造体１２全体に粉末状の前記吸着剤をタルク、カオリン鉱物、ベントナイト、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種の無機物の粉末をバインダとして用いてハニカム構造体１２の表面に固着させた構成になっている。シリカとしては例えばシリカゲルが使用され、アルミナとしては例えばアルミナゲルが使用される。シリカとアルミナの混合物としては、例えばシリカゲルとアルミナゲルの混合ゲルが使用される。なお以下、バインダとして用いたこれら無機物の粉末を、単に「無機バインダ」と称する。
【００９８】
即ち、図示のようにフィルタ１は、処理空気の流通方向（図中、白抜き矢印１３で示す方向）に開口するようにアルミニウム製の外枠１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを組み立て、その内部空間に粉末状の前記吸着剤を無機バインダを用いて表面に固着した波形シート１０と薄板シート１１を、空気流通方向１３に略平行に交互に積層することにより構成される。フィルタ１の外形や寸法などは、設置空間に合わせて任意に設計することができる。
【００９９】
ここで、フィルタ１の製造方法の一例を説明する。先ず、無機繊維（セラミック繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維等）と有機材料（パルプ、溶融ビニロンの混合物）と珪酸カルシウムの３つの材料を１：１：１の等重量で配合し、湿式抄紙法により約０．３ｍｍの厚みに抄造する。なお、珪酸カルシウムの代わりに、珪酸マグネシウムを主成分とするセピオライト、パリゴルスカイト等の繊維状結晶の粘土鉱物を使用してもよい。この抄造シートをコルゲータによって波形加工し、出来上がった波形シート１０を、同様の材料を薄板形状に抄造した薄板シート１１に接着剤で接着し、図１に示すようなハニカム構造体１２を得る。
【０１００】
このハニカム構造体１２を、電気炉に入れて約４００℃で１時間程度の熱処理を行い、有機質成分が全て除去される。有機質成分が除去された後のハニカム構造体の表面には無数のミクロンサイズの陥没穴が残って、この陥没穴を孔とする多孔性のハニカム構造体１２を製造することができる。後にこの陥没穴に吸着剤や無機バインダの微粒子がはまり込むことになる。次に、前記吸着剤、すなわち、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなる無機物の粉末に無機酸塩を添着した吸着剤の粉末と、無機バインダを分散させた懸濁液に、このハニカム構造体１２を数分間浸した後引き上げ、約２００℃で１時間程度の熱処理で乾燥して、図２に示すように、ハニカム構造体１２の表面に前記吸着剤の粉末を無機バインダを用いて固着させて無機材料層２０を形成することにより、フィルタ１を得ることができる。
【０１０１】
前記懸濁液には無機系固着補助剤、例えば珪酸ソーダ又はシリカ又はアルミナの少なくとも一種を混入することも可能である。シリカとしては例えばシリカゾルが使用される。アルミナとしては例えばアルミナゾルが使用される。シリカゾルやアルミナゾルはハニカム構造体１２の表面に固着した後にそれぞれシリカゲル、アルミナゲルに変化する。無機系固着補助剤の役割は、前記吸着剤の粉末と無機バインダが、ハニカム構造体１２の表面（ハニカム構造体１２の要素となるセルの内表面を含む（以下同様））に強固に固着するための補助剤として機能する。
【０１０２】
さらに前記懸濁液に無機酸塩を溶かし込んでおけば、ハニカム構造体１２を該懸濁液から引き上げる際に、懸濁液に溶けた無機酸塩が、前記吸着剤の粉末や無機物バインダの粉末や無機系固着補助剤の微粒子の隣接する箇所の間隙部に含浸される。引き上げたハニカム構造体１２を熱処理乾燥する際に、該間隙部に含浸された無機酸塩から水分のみが蒸発して該間隙部は無機材料層２０の通気孔に変化する。つまり、無機酸塩の固形分が通気孔内壁表面に担持された状態になる。無機材料層２０を構成する前記吸着剤に添着された無機酸塩の量がガス状塩基性不純物を長時間除去するためには不十分、つまり本発明の空気浄化フィルタがガス状塩基性不純物を除去できる寿命が短い場合には、このように前記懸濁液に無機酸塩を溶かし込んでおくことで、空気浄化フィルタに含まれる無機酸塩の量を追加し、本発明の空気浄化フィルタの寿命を延ばすことも可能となる。
また前記懸濁液に無機酸塩を溶かし込まない場合であっても、該懸濁液から引き上げて熱処理乾燥したハニカム構造体１２を、無機酸塩の溶解液に浸して再度熱処理乾燥すれば、本発明の空気浄化フィルタに含まれる無機酸塩の量を追加することが可能である。
【０１０３】
こうして得られたフィルタ１は、構成材料に可燃物を含まないし、フィルタが熱処理される際に構成材料に含まれていた表面汚染の原因となるガス状有機不純物成分が全て脱離・除去されるため、フィルタ１自身からガス状有機不純物を発生することもない。
【０１０４】
前記吸着剤、すなわち、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト、又は合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなる無機物の粉末に、無機酸塩を添着した吸着剤そのものの製造方法の一例を説明する。
【０１０５】
珪酸ソーダからイオン交換樹脂を用いてナトリウムを除去し、残ったシリカを分散剤およびｐＨ調整剤などの安定剤によって粒子化する。これがシリカゾルであり、このシリカゾルに無機酸塩を混合・溶解する。無機酸塩の溶解度が小さい場合には混合液を加熱する場合もある。シリカゾルと無機酸塩の混合物を乾燥して水分を蒸発・除去すれば、無機酸塩が添着されたシリカゲルの吸着剤が得られる。
【０１０６】
また、フィルタ１の別の製造方法を説明する。ハニカム構造体１２を製作するまでは、前述の製造方法と同じであるので省略する。この製造方法では、ハニカム構造体１２の表面に、前記吸着剤の粉末を造粒して製造したペレットを接着剤で付着させることを特徴とする。前記吸着剤の粉末を造粒する際には、前記吸着剤の粉末と無機バインダを、適量の水と無機系固着補助剤を混入させた状態で混合すると粘土状の粘性と可塑性を示すようになり、造粒が可能となる。無機バインダや無機系固着補助剤の種類は先に説明した製造方法と同様である。また、前記粉末を造粒の際に使用する適量の水に無機酸塩を溶解させておけば、ペレットに含まれる無機酸塩の量を追加することも可能である。さらに、前記吸着剤の粉末を造粒して製造したペレットを無機酸塩の溶解液に浸して再度熱処理乾燥することによってもペレットに含まれる無機酸塩の量を追加することは可能である。
【０１０７】
さらに、フィルタ１の別の製造方法を説明する。前述の製造法と全く異なる点は、ペレットの表面の構造である。ペレットの表面には、表５（Ｉ）、（ＩＩＩ）に示した無機吸着材粉末がコーティングされ、ペレットの表面にはガス状有機不純物を吸着・除去する無機材料層が形成されている。
【０１０８】
図３は、無機バインダを用いて前記吸着剤の粉末を造粒したペレット２１をハニカム構造体１２の表面に固着させた構成のフィルタ１の断面部分拡大図である。波形のシート１０と薄板シート１１の表面全体に隅なく、前記吸着剤の粉末を無機バインダを用いて造粒したペレット２１を不燃性接着剤で固着する。処理空気は、この実施の形態では、疑似半月形の断面形状をした細い筒部１７を通過することになる。そして、このようにペレット２１を固着したハニカム構造体１２を、電気炉に入れて接着剤の耐熱温度以下の約１００℃で２時間程度の熱処理を行い、接着剤に含まれる表面汚染の原因となるガス状有機不純物成分を全て脱離・除去することにより、フィルタ１を製造することができる。
【０１０９】
このようにして製造されるフィルタ１は、構成材料に可燃物を含まないため、フィルタ１を天井面に取り付けた場合、可燃物である活性炭やイオン交換繊維をベースとした従来のケミカルフィルタを天井面に取り付けた場合と比較して、防災上の安全性は著しく高まる。なお、処理空気を通過させる空間の断面形状は、以上のような半月形状に限らず、任意の形状とすることができる。
【０１１０】
図４は、本発明における前記吸着剤の粉末を無機バインダで支持体表面に担持した無機材料層について示した無機材料層断面の部分拡大図である。処理対象ガスは、無機材料層の表面（処理対象ガスとの接触面）から、無機酸塩を添着した吸着剤の微粒子と無機バインダの微粒子との間に形成される通気孔をかいくぐるように、無機材料層内部に入り込んだり、逆に無機材料層内部から外部に出て行ったりする。その際、前記吸着剤微粒子ではガス状塩基性不純物が除去され、バインダ微粒子ではその表面に存在する物理吸着に適した細孔にガス状有機不純物の分子が入り込んで吸着除去される。
【０１１１】
本発明の第１の目的であるガス状塩基性不純物の除去と共に、第２の目的であるガス状有機不純物の同時除去を達成するためには、主としてメソ孔領域又はミクロ孔領域の細孔を有する無機バインダを用いて前記吸着剤の粉末をハニカム構造体１２に無機材料層２０として固着させてフィルタ１を構成したり、同様の前記無機バインダにより前記吸着剤の粉末をペレット２１に成型してこのペレット２１をハニカム構造体１２の表面に固着させてフィルタ１を構成する。
【０１１２】
また、図５にＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面を示すように、主としてメソ孔領域又はミクロ孔領域の細孔を有する無機バインダにより前記吸着剤の粉末をペレット２１に成型し、このペレット２１を側面に多数の通気口２３を有する二重円筒形状のケーシング２２内に充填してフィルタ１’を構成することによっても、本発明の目的を達成できる。処理空気はケーシング２２の内側円筒から流入し、ケーシング２２内のペレット２１の充填層を透過した後、ケーシング２２の外側円筒と外筒２４に挟まれた空間を通過して出ていく。処理空気の流通方向は矢印１３で示した。
【０１１３】
表５の（ＩＩ）のグループのバインダのうち、タルクやカオリン鉱物は結晶子サイズが大きく、マクロ孔域の容積は大きいが、ミクロ孔域やメソ孔域の内部表面積や容積は小さく、物理吸着能力も小さい。また、（ＩＩ）のグループのバインダのうち、ベントナイトもマクロ孔域の容積は大きいが、ミクロ孔域やメソ孔域の内部表面積や容積は小さく、物理吸着能力も小さい。
【０１１４】
一方、表５の（Ｉ）、（ＩＩＩ）のグループのバインダのうち、例えば、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物であるセピオライトの細孔は１０オングストロームのミクロ孔と２００オングストロームのメソ孔から成り、ミクロ孔域やメソ孔域の内部表面積や容積は大きく物理吸着能力も大きい。（Ｉ）、（ＩＩＩ）のグループのバインダ、つまりけいそう土、シリカ（シリカゲル）、アルミナ（アルミナゲル）、シリカとアルミナの混合物（シリカゲルとアルミナゲルの混合ゲル）、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、酸処理モンモリナイト(活性白土)、活性ベントナイト、合成ゼオライトの無機物の粉末は物理吸着能力が大きい。
【０１１５】
表５に示したように、これらの無機質はいずれも、５オングストローム〜３００オングストロームの範囲に分布する単位重量当たりの細孔容積が０．２ｃｃ／ｇ以上であるか、または比表面積が１００ｍ２／ｇ以上である。もちろん、これらの無機物の粉末は前記無機物の粉末を含む第１の無機材料層に重ねて形成する第２の無機材料層として好適に利用できる。
【０１１６】
メソ孔領域またはミクロ孔領域の有効細孔径を有する無機バインダを用いて、該吸着剤の粉末を造粒したペレットを支持体に固着するために用意しておく態様では、該吸着剤の粉末と該無機物の粉末の両者の粉末に例えば市水を混ぜて粘土状とし、０．３〜０．８ｍｍ程度のペレットに造粒機にて造粒する。これを予め無機系かつ不燃性の接着剤を付着させた支持体に高速空気を利用して吹き付けることで、図３に示したような本発明のフィルタを製作できる。支持体としては必ずしもハニカム構造に限らず、ロックウール等の三次元網目構造体を例示できる。後者では被処理空気が網目構造体を横切って通過するため、空気抵抗は大きいが、該吸着剤のペレットとの接触機会はハニカム構造体よりもむしろ多くなる。
【０１１７】
次に、図６は、本発明の他の実施の形態にかかるフィルタ３１の概略的な分解組立図である。なお、このフィルタ３１において、ハニカム構造体１２自体の構成は、先に図１で説明したフィルタ１の構成と同様であるため、同じ構成要素については、図６において図１と同じ符号を付することにより詳細な説明は省略する。
【０１１８】
このフィルタ３１では、図７に示すように、波形シート１０と薄板シート１１を積層したハニカム構造体１２の表面に、無機バインダを用いて前記吸着剤の粉末を固着させて第１の吸着層（第１の無機材料層）２５を形成し、さらにその表面にメソ孔領域またはミクロ孔領域の有効細孔径を有する無機物の粉末を固着させて第２の吸着層（第２の無機材料層）２６を形成した構成になっている。以下、メソ孔領域またはミクロ孔領域の有効細孔径を有する無機物の粉末を「無機吸着粉末」と称する。フィルタ３１の外形や寸法などは、設置空間に合わせて任意に設計することができる。なお、第１の吸着層２５を形成する際に使用する無機バインダの細孔径は、第２の吸着層２６を形成する際に使用する無機吸着粉末とは異なり、物理吸着に関与しないマクロ孔領域であってもよい。
【０１１９】
例えば、表５の（ＩＩ）のグループのタルク、カオリン鉱物、ベントナイトのような粘土鉱物は物理吸着に関与する細孔をほとんど有さないが、第１の吸着層２５のバインダとして利用できる。また、珪酸ソーダ、シリカ、アルミナのような無機系固着補助剤そのものであってもかまわない。なお、シリカとしては例えばシリカゾルが使用される。アルミナとしては例えばアルミナゾルが使用される。ただし、シリカゾルやアルミナゾルは単分散のナノメータから数十ナノメータの一次粒子を含む懸濁液であるが、支持体の表面に固着して乾燥した状態では、一次粒子が集合した三次元凝集体であるシリカゲルやアルミナゲルに変化し、ガス状有機不純物を吸着する能力を有するようになる。
【０１２０】
したがって、シリカゾルやアルミナゾルの無機系固着補助剤はそれら単独で、第１の吸着層２５のガス状有機不純物を吸着するバインダとして利用するシリカゲルやアルミナゲルと全く同様に利用できるし、また、第２の吸着層２６のガス状有機不純物を吸着する無機物として利用するシリカゲルやアルミナゲルと全く同様に利用できる。つまり、第１の吸着層２５は雰囲気中のガス状塩基性不純物を除去するために機能し、第２の吸着層２６はガス状有機不純物を吸着除去するために機能できればよい。図８は、本発明における第１の吸着層（第１の無機材料層）と第２の吸着層（第２の無機材料層）からなる複合層断面の部分拡大図である。
【０１２１】
図８において、支持体が有機材料を含むことによって、支持体自体からガス状有機不純物を脱離する場合であっても、支持体を被覆する第２の吸着層２６によって支持体から脱離したガス状有機不純物は吸着・除去されるため、支持体から発生するガス状有機不純物が、第２の吸着層２６を突き抜けて処理対象空気中に入ることはない。
【０１２２】
ここでフィルタ３１の製造方法の一例を説明する。先ず、多孔性のハニカム構造体１２を製造する。無機材料層を形成する前までは先に説明した方法と同様であり省略する。つぎに前記吸着剤の粉末と、タルク、カオリン鉱物、ベントナイトのような無機バインダを分散させた懸濁液に、ハニカム構造体１２を数分間浸した後、約２００℃で１時間程度の熱処理で乾燥して、第１の吸着層２５を形成する。
【０１２３】
つぎにメソ孔領域またはミクロ孔領域の有効細孔径を有する無機物の粉末（無機吸着粉末）、例えばけいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物、活性白土、活性ベントナイト、合成ゼオライト等を分散させた懸濁液に、第１の吸着層（第１の無機材料層）を形成した後のハニカム構造体１２を数分間浸した後、約２００℃で１時間程度の熱処理で乾燥して、第２の吸着層（第２の無機材料層）２６を形成する。なお、シリカとしては例えばシリカゲルが使用される。アルミナとしては例えばアルミナゲルが使用される。シリカとアルミナの混合物としては例えばシリカゲルとアルミナゲルの混合ゲルが使用される。
【０１２４】
第２の吸着層２６の形成に利用する前記リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物としては、セピオライトやパリゴルスカイト等がある。こうして第１の吸着層２５の上に第２の吸着層２６をコーティングしたハニカム構造体１２を得ることができる。第１の吸着層２５と第２の吸着層２６を形成する際に使用される無機物の粉末には無機系固着補助剤、例えば珪酸ソーダまたはシリカまたはアルミナを少なくとも一つ混入してもよい。なお、シリカとしては例えばシリカゾルが使用される。アルミナとしては例えばアルミナゾルが使用される。
【０１２５】
無機系固着補助剤の役割は、第１の無機材料層としての第１の吸着層２５を形成している前記吸着剤の粉末や無機バインダが、ハニカム構造体１２の孔などに強固に固着するための補助剤として機能したり、さらに第２の無機材料層としての第２の吸着層２６を形成している無機吸着粉末が、第１の吸着層２５に強固に固着をするための補助剤として機能する。
【０１２６】
なお本発明の空気浄化フィルタ３１に含まれる無機酸塩の量を追加する方法は前述した方法と同様である。１つの方法として、第１の無機材料層や第２の無機材料層を形成するために使用する懸濁液、つまり前記吸着剤粉末、無機バインダ、無機吸着粉末、無機系固着補助剤等を混合した懸濁液に無機酸塩を溶解させる。別の方法は、第１の無機材料層や第２の無機材料層を形成した後に、ハニカム構造体を無機酸塩の溶解液に浸して再度熱処理乾燥することである。
【０１２７】
こうして得られたハニカム構造体１２は、構成材料に可燃物を含まないし、ハニカム構造体１２が熱処理される際に構成材料に含まれていた表面汚染の原因となるガス状有機不純物成分が全て脱離・除去されるため、ハニカム構造体１２自身からガス状有機不純物を発生することもない。さらに、図６に示された外枠１５の素材にはアルミニウムのようなガス状有機物を発生せずかつ可燃物を含まない素材を使用することが好ましい。
【０１２８】
また、ハニカム構造体１２を外枠１５に固定する目的やハニカム構造体１２と外枠１５との間隙部分を塞ぐ目的に使用する接着剤やシール剤も、ガス状有機物を発生せずかつ可燃物を含まない特性を有するものであることが好ましい。この場合例えば、ハニカム構造体１２に外枠１５を取り付けて組み立てを完了したフィルタ３１全体に熱処理を施して、フィルタ３１の構成材料である不燃性の接着剤やシール剤から表面汚染の原因となるガス状有機不純物成分を全て脱離・除去してもよい。こうして、フィルタ３１全体を、可燃物を含まない素材のみで構成したり、ガス状有機不純物を発生しない素材のみから構成したりすることができる。
【０１２９】
また、フィルタ３１の別の製造方法を説明する。前述の製造方法で製作されるハニカム構造体やロックウールなどの三次元網目構造体を支持体として利用する。そしてこの製造方法例では、支持体の表面に、粒状の前記吸着剤を接着剤で付着させる。粒状の前記吸着剤については、前記吸着剤の粉末に無機バインダを混合し、成型してペレット形状とする。
【０１３０】
該ペレットの周囲に、メソ孔領域またはミクロ孔領域の有効細孔径を有する無機物の粉末（無機吸着粉末）をコーティングして被覆層を形成した被覆層付きペレットを予め準備しておく。このペレットの製作の仕方は、無機吸着粉末の被覆層を形成するため、コーティング用の無機吸着粉末を分散した懸濁液にペレット形状に成型した前記吸着剤を浸した後、引き上げ・乾燥して行われる。被覆層の機械的強度を増すため、該懸濁液にはコーティング用の無機吸着粉末とともにゾル状の無機系固着補助剤を分散させて、ペレットにコーティングされた該無機吸着粉末に無機系固着補助剤が含まれるようにしてもよい。コーティング用の該無機吸着粉末や無機系固着補助剤の種類は前述したとおりである。
【０１３１】
次に本発明の実施の形態にかかる高度清浄装置について説明する。図９は、本発明の実施の形態にかかる高度清浄装置１００の構成を概略的に示す説明図である。この高度清浄装置１００は、具体的には、例えばクリーンルームやクリーンベンチとして構成されている。高度清浄装置１００は、例えばＬＳＩやＬＣＤなどの製造を行うための処理空間１０２と、この処理空間１０２の上下に位置する天井部（サプライプレナム）１０３及び床下部（レターンプレナム）１０４と、処理空間１０２の側方に位置するレタン通路１０５から構成される。
【０１３２】
天井部１０３には、ファンユニット１１０と通気性を有するガス状不純物除去用のフィルタ１１１と、粒子除去用のフィルタ１１２を有するクリーンファンユニット１１３が配置されている。処理空間１０２には、熱発生源となる例えば半導体製造装置１１４が設置されている。床下部１０４は多数の孔が穿孔されたグレーティング１１５で仕切られている。また、床下部１０４には、半導体製造装置１１４の熱負荷を処理するための乾き冷却器（結露を生じさせないように構成された冷却器）１１６が設置されている。乾き冷却器１１６は、熱交換表面に結露を生じさせない条件で空気を冷却する空気冷却器を意味する。レタン通路１０５に温度センサ１１７が設置されており、この温度センサ１１７で検出される温度が所定の設定値となるように、乾き冷却器１１６の冷水流量調整弁１１８が制御される。
【０１３３】
そして、クリーンファンユニット１１３のファンユニット１１０が稼働することによって、適宜気流速度が調整されながら、高度清浄装置１００内部の空気は、天井部１０３→処理空間１０２→床下部１０４→レタン通路１０５→天井部１０３の順に流れて循環するように構成されている。またこの循環中に、乾き冷却器１１６によって冷却され、クリーンファンユニット１１３内のガス状不純物除去用のフィルタ１１１と粒子除去用のフィルタ１１２によって空気中のガス状不純物と粒子状不純物が除去されて、適温で清浄な空気が処理空間１０２内に供給されるようになっている。
【０１３４】
ガス状不純物除去用のフィルタ１１１は、先に説明した本発明による無機酸塩を添着した吸着剤の粉末を含む空気浄化フィルタであって、循環空気からガス状の塩基性不純物と場合によってはガス状の有機不純物までも除去する。また空気浄化フィルタ１１１は、可燃物を含まない素材のみで構成され、かつガス状有機不純物を発生しない素材のみで構成されている。
【０１３５】
粒子除去用フィルタ１１２は空気浄化フィルタ１１１の下流側に配されており、このフィルタ１１２は粒子状不純物を除去することが可能な機能を有している。また粒子除去用フィルタ１１２は、ガス状有機不純物を発生しない素材のみで構成されている。
【０１３６】
また、高度清浄装置１００の床下部１０４内には、取り入れ外気が空気流路１２０を経て適宜供給される。この空気流路１２０にも、取り入れ外気からガス状不純物を除去するための本発明による空気浄化フィルタ１２１が配されており、空気浄化フィルタ１２１の上流側には、取り入れ外気の除塵・調温・調湿を行うユニット型空調機１２２が設けられている。また、空気流路１２０には湿度センサ１２７が配置されており、この湿度センサ１２７で検出される湿度が所定の設定値となるように、ユニット型空調機１２２の調湿部の給水圧調整弁１２９が制御される。一方、処理空間１０２内には湿度センサ１２８が設置されており、この湿度センサ１２８で処理空間１０２内の雰囲気の湿度が検出される。
【０１３７】
空気流路１２０から高度清浄装置１００の床下部１０４に供給された取り入れ外気は、レタン通路１０５及び天井部１０３を経由して、処理空間１０２に導入される。そして、この取り入れ外気に見合った空気量が、排気口１２５から排気ガラリ１２６を介して室外に排気される。
【０１３８】
本発明による空気浄化フィルタ１１１は、構成材料に可燃物を含まないため、図９のように空気浄化フィルタ１１１を天井面に取り付けた場合、可燃物である活性炭やイオン交換繊維をベースとした従来のケミカルフィルタを天井面に取り付けた場合と比較して、防災上の安全性は著しく高まっている。なお、図９に示した高度清浄装置１００において、取り入れ外気を処理する空気浄化フィルタ１２１も循環空気を処理する空気浄化フィルタ１１１と同様の構成とすれば、可燃物である活性炭やイオン交換繊維をベースとした従来のケミカルフィルタを外気取り入れ口に取り付けた場合と比較して、防災上の安全性はさらに高まる。
【０１３９】
通常の粒子除去用の中性能フィルタ、ＨＥＰＡフィルタまたはＵＬＰＡフィルタは、繊維濾材に揮発性有機物を含む濾材用バインダを使用したり、繊維濾材とフィルタ枠材の接着に揮発性有機物を含むシール材を使用しているので、濾材用バインダや接着剤からの脱ガスがある。したがって本発明を構成する粒子除去用フィルタ１１２に関しては、揮発性有機物を含む濾材用バインダを使用しない濾材を用い、あるいは揮発性有機物を含む濾材用バインダを使用していても焼きだしなどの処理により揮発性有機物を除去した濾材を用い、さらに濾材をフレームに固定する手段であるシール材にも脱ガスの発生のない種類を選択したり、あるいは濾材を脱ガスのない素材で物理的に圧着してフレームに固定することが望ましい。
【０１４０】
つぎに、本発明の他の実施の形態にかかる高度清浄装置１００’を図１０に示した。この図１０に示す高度清浄装置１００’は、本発明による無機酸塩を添着した吸着剤の粉末を含むハニカム構造体の空気浄化フィルタ１１１を高度清浄装置１００’の天井部１０３全面に取り付けるのではなく、所々間引いて設置している。本例では、図９と比較して空気浄化フィルタ１１１の設置台数を半分にした。その他の点は、先に図９において説明した高度清浄装置１００と同様の構成である。従って、図１０に示す高度清浄装置１００’において、先に図９で説明した高度清浄装置１００と同じ構成要素については同じ符号を付することにより、詳細な説明は省略する。
【０１４１】
本発明の空気浄化フィルタが除去の対象とする化学汚染物質は、塩基性物質、有機物である。代表的な障害事例を説明すると、塩基性ガスはレジストの解像の障害になる。ガス状の有機物が基板表面に付着すると、絶縁酸化膜の不良、レジスト膜の密着不良、基板表面の電気抵抗値が高くなって微粒子の静電吸着が起こりやすくなる。また、ガス状の有機物は露光装置のレンズやミラーの曇りを発生する原因となる。これらガス状不純物の発生源には、洗浄装置、作業者、クリーンルーム構成部材などの高度清浄装置内部に存在する発生源と、外部から高度清浄装置内へ進入する外気由来の汚染物がある。
【０１４２】
したがって、空気浄化フィルタ１１１の役割は、主として高度清浄装置内部で発生するガス状汚染物を循環空気中から除去し、高度清浄装置内部のこれらガス状汚染物濃度を低減することである。一方、空気流路１２０に配設した空気浄化フィルタ１２１の役割は、外部から高度清浄装置内へ進入する外気由来の汚染物を除去し、高度清浄装置内部のこれらガス状汚染物濃度を低減することである。空気浄化フィルタ１１１および１２１を備えた高度清浄装置を稼働すると、稼働初期に高度清浄装置内部の化学汚染物質の濃度は最も高く、稼働時間の経過とともに、循環空気中からこれら化学汚染物質が逐一除去されて、濃度は低下していき、遂には高度清浄装置内部の発生量と平衡する濃度で安定化する。空気が１回循環する際に除去される化学汚染物質量は、天井全面に取り付けた図９の高度清浄装置１００と、間引いた図１０の高度清浄装置１００’を比較すると、２：１の関係がある。
【０１４３】
つまり、稼働初期の最高濃度から、高度清浄装置内部の発生量と平衡する濃度まで達するまでの時間は、間引いた図１０の高度清浄装置１００’の場合は天井全面に取り付けた図９の高度清浄装置１００の場合よりも相当に長くなる。また、最終的に到達する平衡濃度も、間引いた場合は天井全面に取り付けた場合よりも少し高くなる。つまり、間引くと濃度の低減に時間がかかり、低減後の平衡濃度も間引かない場合よりも少し高くなるという短所はあるが、空気浄化フィルタ１１１のイニシャルコストや定期的交換に伴うランニングコストを安くしたいという経済的要望から、この図１０に示す例のように、空気浄化フィルタ１１１の設置台数を間引くことが便宜である。
【０１４４】
【実施例】
次に、以上に説明した本発明の実施の形態にかかるフィルタの作用効果を、実施例によって説明する。
【０１４５】
まず、クリーンルーム中において、ガス状塩基性不純物を除去するために、薬品を添着した粒状活性炭と繊維状活性炭をそれぞれ使用した市販のケミカルフィルタ２種とイオン交換繊維を使用したケミカルフィルタのそれぞれにより処理したクリーンルームエアと、図６に示した本発明によるフィルタにより処理したクリーンルームエアの計４つの雰囲気中で、酸化膜付きシリコンウェハ表面の接触角の経時変化を測定した。その結果を図１１に示した。
【０１４６】
図１１に示す接触角は、基板の表面に超純水を滴下して測定した。この接触角は、基板表面の有機物汚染の程度を簡便に評価する指標である。洗浄直後の有機物汚染のない酸化膜付きシリコンウェハやガラスの表面は水に馴染みやすい性質、つまり親水性であり、接触角は小さい。ところが、有機物で汚染されたそれらの表面は水をはじく性質、つまり撥水性であり、接触角は大きくなる。
【０１４７】
例えば、クリーンルーム雰囲気中に放置されたガラス基板表面を対象に、超純水滴下による接触角の測定値と、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により測定した有機物表面汚染は、図１２に示すような相関関係があることが知られている。酸化膜付きシリコンウェハの表面についても、接触角と有機物表面汚染の間にはほぼ同様の相関関係がある。このように、基板表面における水の接触角の大きさと有機物表面汚染の間には極めて強い相関がある。
【０１４８】
図１１の結果からつぎのことが分かる。イオン交換繊維は本来水溶性無機不純物を吸着除去するためのものであるので、処理対象空気中の有機物は吸着できない。それどころか逆に、イオン交換繊維自体が新たなガス状有機物を発生する。１日放置で約１０゜の接触角の増加が見られる。ガス状無機不純物汚染を防止する目的の活性炭フィルタ２種も、処理対象空気中の有機物は吸着できない。それどころか逆に、活性炭フィルタ自体が新たなガス状有機物を発生するため、１日放置で約１０゜の接触角の増加となった。図６の本発明によるフィルタでは、ウェハ表面を１日放置しても接触角はほとんど増加せず、処理対象空気中の有機物は吸着除去されると共に、フィルタ自体が新たなガス状有機物を発生していないことが明らかになった。
【０１４９】
活性炭フィルタでは構成材料や活性炭をシートに付着させている接着剤や濾材を周囲のフレームに固着するために用いるシール材などから、またイオン交換繊維フィルタでは構成材料の高分子繊維に含まれる種々の添加剤から、発生したガス状有機不純物がケミカルフィルタ通過後の空気中に含まれてしまう。また、イオン交換繊維フィルタではイオン交換基の一部がスルホン酸、カルボン酸、リン酸として脱離することもある。
【０１５０】
つまり、これら従来のケミカルフィルタは、クリーンルーム雰囲気中に含まれるｐｐｂオーダの塩基性の極微量不純物は除去しておきながら、ケミカルフィルタ自身から発生したガス状有機不純物を通過空気中に混入させてしまう。したがって、表１に記載した米国のＳＥＭＡＴＥＣＨによるガス状不純物制御の予測値に関して、これら従来のガス状塩基性不純物を除去するためのケミカルフィルタは、ガス状塩基性不純物の濃度基準は満足できても、ガス状有機不純物の濃度基準を満足できない事態が生じていた。それどころか従来のケミカルフィルタを使用したことによって、逆にクリーンルーム雰囲気中の基板表面汚染の原因となるガス状有機物濃度を高めてしまうこともあった。
【０１５１】
本発明によるハニカム構造体の２種のフィルタａ、ｂに、ＮＨ３、ＤＯＰ、５量体のシロキサン（Ｄ５）をそれぞれ数百ｐｐｔから数ｐｐｂ含むクリーンルームエアを通気させた。ハニカム構造体の上流側と下流側のそれぞれの雰囲気中のＮＨ３の濃度はイオンクロマトグラフィ（ＩＣ）により測定してそれぞれの除去効率を測定した。さらに、ハニカム構造体の上流側と下流側のそれぞれの雰囲気中に設置したシリコンウェハ表面のＤＯＰとＤ５による有機物表面汚染量を測定して比較し、有機物表面汚染の防止効果を評価した。さらに、ハニカム構造体の下流側のそれぞれの雰囲気中の浮遊微粒子濃度（１ｆｔ３の空間中に含まれる粒径０．１μｍ以上の粒子の個数）を測定した。上流側の浮遊微粒子濃度は１０個／ｆｔ３であった。その結果を表７に示す。
【０１５２】
【表７】
0003977514.tif 000008
【０１５３】
有機物表面汚染量の評価には、４インチのｐ型シリコンウェハを用いた。洗浄後のウェハをフィルタの上流側と下流側でそれぞれ曝露し、表面汚染を測定した。ウェハ表面に付着した有機物の分析・測定には、昇温ガス脱離装置とガスクロマトグラフ質量分析装置を組み合わせて用いた。また、ガスクロマトグラフに基づいて次のようにして表面汚染防止率を求めた。
表面汚染防止率  ＝  （１−（Ｂ／Ａ））×１００  （％）
Ａ  ：上流側のウェハ表面から検出された汚染有機物質のピークの面積
Ｂ  ：下流側のウェハ表面から検出された汚染有機物質のピークの面積
【０１５４】
本実施例による２種のフィルタａとｂはいずれも、図１や図６に示したように、隣接する波形シートの間に凹凸のない薄板シートを挟んだ構造を有する。フィルタの通気方向の厚みは１０ｃｍ、通気風速は０．６ｍ／ｓ、フィルタに通気する処理空気が接触するフィルタ単位体積当たりのシート総表面積は３０００ｍ２／ｍ３であった。
【０１５５】
本発明のフィルタａは、硫酸アルミニウムを４２％の重量濃度で添着した平均粒径４μｍのシリカゲルの粉末からなる吸着剤を、無機バインダとしてのカオリナイトの３μｍの粉末と混合し、無機系固着補助剤としてのシリカゾルと共に分散させたスラリーに前述の多孔性ハニカム構造体を浸した後、乾燥して第１の無機材料層を形成した。
【０１５６】
つぎに、有効細孔径が主として２０オングストローム〜１０００オングストロームに分布した活性白土の３μｍの粉末を、無機系固着補助剤としてのシリカゾルと共に分散させたスラリーに、第１の無機材料層が形成された前述のハニカム構造体を再度浸した後、乾燥して第２の無機材料層を形成した。前記第１の無機材料層の厚みは１００μｍ、その重量組成比は、前記吸着剤：カオリナイト：無機系固着補助剤＝６５％：３１％：４％、さらに前記第２の無機材料層の厚みは１０μｍで、その重量組成比は、酸処理モンモリナイト：シリカ＝８５％：１５％であった。フィルタ全体の密度は２３５ｇ／リットル、そのうち無機材料層が占める密度は９４ｇ／リットル(フィルタ全体の４０％)であった。
【０１５７】
本発明のフィルタｂは、前述の硫酸アルミニウムを添着したシリカゲルの粉末に３μｍのカオリナイトの無機バインダを混合して、シリカゾルを無機系固着補助剤として共に分散させたスラリーに前述の多孔性ハニカム構造体を浸した後、乾燥して製作した。フィルタｂに使用したカオリナイトは大きさが１０００オングストローム以上である通気孔以外に主要な細孔を有さないから、物理吸着の能力はほとんどない。一方、フィルタａに使用した活性白土は有効細孔径が主として２０オングストローム〜１０００オングストロームに分布しており、物理吸着能は活性炭と比較して遜色ない。
【０１５８】
本発明のフィルタａとｂの異なる点は、フィルタｂはフィルタａのように、第２の無機材料層(活性白土の層)に相当するものを有していないという点である。表７から明らかなことは、ＮＨ３のガス状塩基性不純物の除去については硫酸アルミニウムを添着したシリカゲルの粉末が入った第１の無機材料層のみが有効なため、第２の無機材料層の有無はそれらの除去効率にさほど影響を与えない。しかし、高度清浄装置内の基板表面から検出される有機汚染物のうちで最も量が多い種類のＤＯＰや５量体のシロキサン（Ｄ５）は、物理吸着能力の優れた第２の無機材料層の有無でそれらの除去効率は大きく異なる。
【０１５９】
つまり、第２の無機材料層を設けたフィルタａは、ガス状塩基性不純物のみならずガス状有機不純物をも一括除去できる。表７の下流側浮遊微粒子濃度の測定結果で明らかなように、フィルタａは、硫酸アルミニウムを添着した吸着剤を含む第１の無機材料層を第２の無機材料層（活性白土の層）で被覆したため、第１の無機材料層からの発塵が抑制され、下流側浮遊微粒子濃度は上流側と同じ１０個/ft３となった。しかしフィルタｂは、第１の無機材料層が空気中にそのまま剥き出しになっているため、第１の無機材料層からの発塵により、下流側浮遊微粒子濃度は上流側の１０倍、１００個/ft３となった。
【０１６０】
次に、本発明に従って製造した種々のタイプのフィルタの比較を行った。その結果を表８に示す。
【０１６１】
【表８】
0003977514.tif 000009
【０１６２】
表８において、本発明Ａは、ハニカム構造体の表面に、硫酸アルミニウムを添着したシリカゲルの粉末からなる吸着剤に、バインダとしてのカオリナイトと無機系固着補助剤であるシリカゾルを混合させて固着し、無機材料層を形成したことを特徴とする空気浄化フィルタである。無機材料層の厚みは１００μｍ、その重量組成比は、前記吸着剤：カオリナイト：無機系固着補助剤＝７０％：２７％：３％である。
【０１６３】
本発明Ｂは、ハニカム構造体の表面に、硫酸アルミニウムを添着したシリカゲルの粉末からなる吸着剤を、無機系固着補助剤であるシリカゾルそのものをバインダとして固着し、無機材料層を形成したことを特徴とする空気浄化フィルタである。無機系固着補助剤であるシリカゾルは単分散のナノメータから数十ナノメータの一次粒子を含む懸濁液であるが、支持体の表面に固着して乾燥した状態では、一次粒子が集合した三次元凝集体であるシリカゲルやアルミナゲルに変化し、ガス状有機不純物を吸着する能力を有するようになる。無機材料層の厚みは１００μｍ、その重量組成比は、前記吸着剤：無機系固着補助剤＝７０％：３０％である。
【０１６４】
本発明Ｃは、本発明Ａのフィルタ表面に、さらにシリカゾルを固着・乾燥して生成したシリカゲルで構成される第２の無機材料層を形成したフィルタである。第２の無機材料層は１０μｍで、その重量組成は無機系固着補助剤つまりシリカゲルが１００％である。
【０１６５】
本発明Ｄは、本発明Ｂのフィルタ表面に、シリカゾルを固着・乾燥して生成したシリカゲルで構成される第２の無機材料層を形成したフィルタである。第２の無機材料層は１０μｍで、その重量組成はシリカゲル１００％である。
【０１６６】
本発明Ｅは、ハニカム構造体の表面に、まずシリカゾルを固着・乾燥して生成したシリカゲルで構成される無機材料層を形成し、さらにその上に重ねて前記吸着剤の粉末をバインダとしてのカオリナイトと無機系固着補助剤であるシリカゾルを混合させた無機材料層を形成したフィルタである。つまり、本発明Ｃの第１の無機材料層と第２の無機材料層のハニカム構造体の表面への固着の順序を入れ換えている。
【０１６７】
本発明Ｆは、ハニカム構造体の表面に、まずシリカゾルを固着・乾燥して生成したシリカゲルで構成される無機材料層を形成し、さらにその上に重ねて、前記吸着剤の粉末に無機系固着補助剤であるシリカゾルそのものをバインダとして混合させて別の無機材料層を形成したことを特徴とする空気浄化フィルタである。つまり、本発明Ｄの第１の無機材料層と第２の無機材料層のハニカム構造体の表面への固着の順序を入れ換えている。
【０１６８】
これら各フィルタの無機材料層の構造を図１３〜１８に拡大して断面図として示した。無機材料層の構造の理解をより容易にするため、図１５を例にとり透視模式図も併せて示した。これらの図は、図４または図８に示した無機材料層を、無機材料層の厚みを高さとする円筒状に切り出し、その円筒内に存在する細孔について、ガス状有機不純物の物理吸着に関与する細孔であるミクロ孔やメソ孔の分布の様子を細い空孔で、ガス状有機不純物の物理吸着にほとんど関与しないマクロ孔の分布の様子を太い空孔で、概念的に模式図として示したものである。
【０１６９】
本発明Ａは、図１３に示すように、硫酸アルミニウムを添着したシリカゲルからなる吸着剤の粉末を含む無機材料層５１は、大きさが１０００オングストローム以上の通気孔以外に主要な細孔を有さないから、ガス状有機不純物の物理吸着の能力はほとんどない。
本発明Ｂは、図１４に示すように、前記吸着剤の粉末を含む無機材料層５２を構成するシリカゲルの内部に５〜３００オングストローム程度の細孔が形成されており、前記物理吸着の能力がある。
本発明Ｃは、図１５に示すように、前記吸着剤の粉末を含む第１の無機材料層５３は、大きさが１０００オングストローム以上の通気孔以外に主要な細孔を有さないから、前記物理吸着の能力はほとんどないが、シリカゲルのみで構成される第２の無機材料層５４には５〜３００オングストローム程度の細孔が形成されており、前記物理吸着の能力がある。
本発明Ｄは、図１６に示すように、前記吸着剤の粉末を含む第１の無機材料層５５にシリカゲルが含まれ、しかも前記吸着剤を含まない第２の無機材料層５６はシリカゲルのみで構成されているから、その両方の無機材料層に前記物理吸着の能力がある。
本発明Ｅは、図１７に示すように、前記吸着剤の粉末を含まない第１の無機材料層５７はシリカゲルのみで構成され、前記物理吸着の能力があるが、前記吸着剤を含む第２の無機材料層５８は、大きさが１０００オングストローム以上の通気孔以外に主要な細孔を有さないから、物理吸着の能力はほとんどない。
本発明Ｆは、図１８に示すように、前記吸着剤の粉末を含まない第１の無機材料層５９はシリカゲルのみで構成され、前記吸着剤の粉末を含む第２の無機材料層６０にもシリカゲルの５〜３００オングストローム程度の細孔が形成されており、その両方の無機材料層に前記物理吸着の能力がある。
【０１７０】
これら各フィルタについて、先と同様に表面汚染防止率を調べた結果、本発明のフィルタは、何れもＮＨ３のガス状塩基性不純物の吸着に優れていた。しかし、ＤＯＰや５量体のシロキサン（Ｄ５）のガス状有機不純物については、本発明Ａのフィルタの吸着性能が特に劣り、それ以外の本発明のフィルタＢ〜Ｆについては、吸着性能は優れていた。本発明Ａがガス状有機不純物の吸着性能に劣る理由は、無機材料層５１は大きさが１０００オングストローム以上の通気孔以外に主要な細孔を有さないから、ガス状有機不純物の物理吸着の能力はほとんどないためである。それ以外のフィルタにはガス状有機不純物の物理吸着に優れた約５〜３００オングストローム程度の細孔が形成されているため、優れた吸着性能が得られた。
【０１７１】
本発明のフィルタが処理の対象とするのは空気のみに限定されず、窒素やアルゴンのような不活性ガスを処理しても同様に半導体やＬＣＤの製造などに好適な不活性ガスを作り出すことができるのは言うまでもない。
【０１７２】
次に、本発明の実施の形態にかかわる高度清浄装置の作用効果を、実施例によって説明する。
先に図６で説明したガス状塩基性不純物のみならずガス状有機不純物をも一括除去できる硫酸アルミニウムを添着したシリカゲルの粉末を固着させたハニカム構造体の本発明の空気浄化フィルタ３１を５０００ｍ３／ｍｉｎの循環空気を処理するために備えた本発明の実施例にかかる図９の高度清浄装置１００の処理空間１０２に、ＮＨ３濃度計を設置し、処理空間１０２内のＮＨ３の濃度を１カ月ごとに測定した。また、図９の高度清浄装置１００の処理空間１０２内に、洗浄直後の有機物汚染のない酸化膜付きシリコンウェハ基板を放置し、洗浄直後と１２時間放置後の接触角をそれぞれ測定し、１２時間放置による接触角の増加を求めた。１２時間放置による接触角の増加の測定（洗浄→接触角測定→１２時間放置→接触角測定）を同じように１カ月ごとに繰り返した。なお、洗浄直後の酸化膜付きシリコンウェハ表面の接触角は３゜であった。５０００ｍ３／ｍｉｎの循環空気を処理するために使用した本発明における吸着剤である硫酸アルミニウムを添着したシリカゲルの粉末の使用量は５００ｋｇとした。つまり、１ｍ３／ｍｉｎの通気量当たりの吸着剤使用量は０．１ｋｇとした。
【０１７３】
次に、本発明による空気浄化フィルタ１１１を、繊維状活性炭を低融点ポリエステルやポリエステル不織布のバインダと複合してフェルト形状にした従来の構成のケミカルフィルタ、または粒状活性炭を通気性のあるウレタンフォームに接着剤で固着したシート形状の従来の構成のケミカルフィルタ、またはイオン交換繊維を低融点ポリエステルやポリエステル不織布のバインダと複合してフェルト形状にした従来の構成のケミカルフィルタに交換した。本発明による空気浄化フィルタ１１１を３種の従来の構成のケミカルフィルタに交換したそれぞれの従来例についても、高度清浄装置内のＮＨ３の濃度を１カ月ごとに測定した。
【０１７４】
また、それぞれの従来例の高度清浄装置内に、洗浄直後の有機物汚染のない酸化膜付きシリコンウェハ基板を放置し、洗浄直後と１２時間放置後の接触角をそれぞれ測定し、１２時間放置による接触角の増加を求めた。１２時間放置による接触角の増加の測定（洗浄→接触角測定→１２時間放置→接触角測定）を同じように１カ月ごとに繰り返した。各従来例で使用した従来の構成のケミカルフィルタにおける吸着素材、つまり活性炭繊維、粒状活性炭、イオン交換繊維の使用量も前述の本発明実施例と同様、１ｍ３／ｍｉｎの通気量当たり、０．１ｋｇとした。
【０１７５】
さらに、本発明による空気浄化フィルタ１１１や従来の構成によるケミカルフィルタをいずれも設けない場合にも同様に高度清浄装置内のＮＨ３の濃度、および接触角の測定を行った。
【０１７６】
ＮＨ３の濃度を測定した結果、本発明による空気浄化フィルタ１１１や従来の構成によるケミカルフィルタをいずれも設けない高度清浄装置内のＮＨ３濃度は５ｐｐｂから１０ｐｐｂの範囲であった。一方、本発明による空気浄化フィルタ１１１または従来の構成によるケミカルフィルタのいずれかを設けた高度清浄装置内のＮＨ３濃度は、稼働後約１年間は０．５ｐｐｂから１．０ｐｐｂの範囲にあり、１年経過後は吸着性能の低下により、１．０ｐｐｂを越えた。
【０１７７】
本発明による硫酸アルミニウムを添着したシリカゲルの粉末を固着させたハニカム構造体の空気浄化フィルタ１１１を設けた高度清浄装置雰囲気と、従来の構成によるケミカルフィルタを設けた高度清浄装置雰囲気と、本発明による空気浄化フィルタ１１１や従来の構成によるケミカルフィルタをいずれも設けない高度清浄装置雰囲気のそれぞれに曝された酸化膜付きシリコンウェハ表面の接触角の経時変化を比較した。
【０１７８】
本発明による空気浄化フィルタ１１１を設けた高度清浄装置雰囲気に曝された酸化膜付きシリコンウェハ表面の接触角は、１２時間放置によって接触角は４°に変化した。洗浄直後の酸化膜付きシリコンウェハ表面の接触角は３゜であるから、１°増加したことになる。なお、本発明による空気浄化フィルタ１１１の稼働後約１年間は、１ヶ月毎に測定した接触角の値は約４°で変化しなかった。しかし、１年経過後は吸着性能の低下により接触角は増加し始めた。
【０１７９】
一方、従来の構成によるケミカルフィルタを設けた高度清浄装置雰囲気に曝された酸化膜付きシリコンウェハ表面の接触角は、１２時間放置によって１０°増加した。つまり、従来の構成によるガス状無機不純物を除去するケミカルフィルタにはガス状有機不純物を除去する能力がないばかりかケミカルフィルタに含まれる濾材（例えば、不織布、バインダなど）や、活性炭をシートに付着させている接着剤（例えば、ネオプレン系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂など）や、濾材を周囲のフレームに固着するために用いるシール材（例えばネオプレンゴムやシリコンゴム等）などから発生したガス状有機不純物がケミカルフィルタ通過後の空気中に含まれてしまい、１２時間放置のウェハ表面で１０゜相当の接触角の増加をもたらした。なお従来のケミカルフィルタの稼働後約１年間は、１ヶ月ごとに測定した接触角の値は約１０°で変化しなかった。しかし、１年経過後は吸着性能の低下により接触角は増加し始めた。本発明の空気浄化フィルタ１１１では、ガス状塩基性不純物のみならずガス状有機不純物をも一括除去できるし、先に製造方法の一例を簡単に述べたように、構成材料に有機物質を含まないから、構成材料自身からガス状有機不純物を発生することはない。したがって、１２時間放置のウェハ表面でわずか１°の接触角の増加に留まった。
【０１８０】
また、本発明による空気浄化フィルタや従来の構成によるケミカルフィルタをいずれも設けない高度清浄装置雰囲気に曝された酸化膜付きシリコンウェハ表面の接触角は、１２時間放置によって接触角は７°に変化した。つまり、４°増加した。この接触角増加の大きさはガス状有機物が除去されないことによる。
【０１８１】
以上をまとめると、本発明による空気浄化フィルタと従来の構成によるケミカルフィルタでは、ＮＨ３に対する吸着寿命や吸着性能にさほど差はないものの、本発明による空気浄化フィルタはガス状塩基性不純物のみならずガス状有機不純物をも一括除去でき、それ自身も新たな有機物汚染源とならない。一方、従来の構成によるケミカルフィルタでは、ガス状塩基性不純物は除去できるが、ガス状有機不純物は除去できず、しかもそれ自身が新たな有機物汚染源となるという欠点がある。また、本発明による空気浄化フィルタは不燃物であるのに対して、従来の構成によるケミカルフィルタは可燃物であるという欠点がある。
【０１８２】
つぎに、本発明の実施例にかかる図９の高度清浄装置の空気浄化フィルタ１１１の下流側に、ガス状有機不純物を発生しない素材のみから構成された粒子状不純物を除去するフィルタを取り付けた場合と、フィルタ構成材からガス状有機物の発生のある従来の粒子状不純物を除去するフィルタを取り付けた場合を比較した。高度清浄装置１００の処理空間内に洗浄直後の有機物汚染のない酸化膜付きシリコンウェハ基板を放置した。そして洗浄直後と１２時間放置後の接触角をそれぞれ測定し、１２時間放置による接触角の増加を求めた。ガス状有機不純物を発生しない素材のみから構成された粒子状不純物を除去するフィルタを取り付けた場合は、１２時間放置後のウェハ表面の接触角は１°だけ増加した。接触角増加は極めて小さい。
【０１８３】
これは、つぎのような理由による。前述したように本発明の空気浄化フィルタにおいては表面汚染の原因となるガス状有機不純物が除去され、それ自身も新たな有機物汚染源とならない。しかもその下流側に配置された粒子状不純物を除去するフィルタもガス状有機不純物を発生しないことによる。一方、フィルタ構成材からガス状有機物の発生のある従来の粒子状不純物を除去するフィルタを取り付けた場合には、フィルタ構成材からの脱ガスの影響で１２時間放置後のウェハ表面の接触角は３°も増加した。３°の増加のうち、１°の増加は空気浄化フィルタ１１１で除去しきれなかったガス状有機物に由来するが、残りの２°は粒子除去用フィルタの構成材からの脱ガスに由来する。
【０１８４】
以上、本発明の好適な実施例について、半導体やＬＣＤの製造プロセス全般の高度清浄装置（いわゆるクリーンルーム）に関して説明したが、本発明はかかる実施例に限定されない。ミニエンバイロメントと称する局所的な高度清浄装置やクリーンベンチやクリーンチャンバや、清浄な製品を保管するための各種ストッカなど様々な規模の高度清浄装置、空気浄化フィルタの処理可能風量、循環風量と外気取り入れ空気量の割合、高度清浄装置内部からのガス状不純物の発生の有無などの処理環境に応じて多様な実施例が考えられる。
【０１８５】
例えば、３００ｍｍ直径シリコンウェハを使用して２５６ＭｂｉｔＤＲＡＭや１ＧｂｉｔＤＲＡＭの半導体デバイスの製造が１９９９年頃から始まろうとしている。このような半導体製造装置では、ウェハを該装置内のチャンバに導入した後、反応プロセスを開始するまでの間、不活性ガス供給装置から窒素やアルゴンの不活性ガスを送気して該チャンバ内に充満させる。この不活性ガスは極めて高純度の仕様であり、不活性ガス自体がウェハの表面汚染を起こすことはない。
しかし、不活性ガスの供給をオンオフするために、不活性ガス供給装置とチャンバの間にはバルブが設けられ、このバルブの構成素材からウェハ表面汚染の原因となる種々の化学汚染物質が発生する。本発明による空気浄化フィルタをバルブとチャンバの間のガス流路に設けることによって、該空気浄化フィルタは自身からのガス状汚染物を発生することなく、バルブから発生する種々のガス状塩基性不純物やガス状有機不純物を除去することで、ウェハの表面汚染の防止と品質向上に役立つ。
【０１８６】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果を奏する。高度清浄装置で取り扱う基板表面の汚染を防止するにあたり、雰囲気中に含まれる基板表面汚染の原因となるガス状塩基性不純物とガス状有機不純物の両方を吸着・除去したことによって、半導体やＬＣＤの製造などに好適な基板表面の汚染の原因となるガス状不純物が除去された清浄空気を作り出すことができた。また、半導体やＬＣＤの製造において、こうして作り出した清浄空気を、基板表面が暴露される高度清浄装置の雰囲気として利用することで、基板表面の汚染を防止することができた。
【０１８７】
また、ガス状塩基性不純物を吸着・除去するための吸着剤として、けいそう土、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナの混合物、珪酸アルミニウム、活性アルミナ、多孔質ガラス、活性白土、活性ベントナイト、合成ゼオライトのうちの少なくとも１種からなる無機物の粉末に無機酸塩を添着した吸着剤を用い、ガス状有機不純物を吸着・除去するための吸着剤として各種無機物の粉末を適宜に選択して、組み合わせることによって、構成材料に可燃物を含まない空気浄化フィルタを提供することができる。
【０１８８】
そしてこの空気浄化フィルタを用いて構築された高度清浄装置は、従来の活性炭吸着剤やイオン交換繊維の空気浄化フィルタを用いて構築された高度清浄装置に比べて防災上、優れていた。基板表面汚染の原因となるガス状有機物を発生しない素材のみから構成される空気浄化フィルタを提供することができ、この空気浄化フィルタを用いて構築された高度清浄装置は、従来の活性炭吸着剤やイオン交換繊維の空気浄化フィルタを用いて構築された高度清浄装置に比べて、基板表面の有機物汚染をより完全に防止することができた。
【０１８９】
本発明の空気浄化フィルタが除去の対象とする主要な不純物は、ガス状塩基性不純物であるが、本発明の空気浄化フィルタは、ガス状有機不純物の除去についても効果がある。本発明の空気浄化フィルタでは、ガス状塩基性不純物のみならず、有機不純物までをも一括して除去できるので、吸着層体積の低減、圧力損失の低減、吸着層製造コストの低減等の利点がさらに大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるフィルタの概略的な分解組立図である。
【図２】ハニカム構造体の表面に無機酸塩を添着した無機物粉末を無機バインダを用いて固着させて無機材料層を形成したフィルタの断面部分拡大図である。
【図３】無機バインダを用いて無機酸塩を添着した無機物粉末を造粒したペレットをハニカム構造体の表面に固着させた構成のフィルタの断面部分拡大図である。
【図４】本発明における無機酸塩を添着した無機物粉末を無機バインダで支持体表面に担持した無機材料層について示した無機材料層断面の部分拡大図である。
【図５】無機酸塩を添着した無機物粉末のペレットを二重円筒形状のケーシング内に充填した空気浄化フィルタの横断面図と縦断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態にかかるフィルタの概略的な分解組立図である。
【図７】波形シートと薄板シートを積層したハニカム構造体の表面に、無機バインダを用いて無機酸塩を添着した無機物粉末を固着させて第１の無機材料層を形成し、さらにその表面に無機吸着粉末を固着させて第２の無機材料層を形成した構成のフィルタの断面部分拡大図である。
【図８】本発明における第１の吸着層と第２の吸着層からなる複合層断面の部分拡大図である。
【図９】本発明の実施の形態にかかる高度清浄装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態にかかる高度清浄装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図１１】市販のケミカルフィルタ２種とイオン交換繊維を使用したケミカルフィルタのそれぞれにより処理したクリーンルームエアと、本発明による空気浄化フィルタにより処理したクリーンルームエアの計４つの雰囲気中で、酸化膜付きシリコンウェハ表面の接触角の経時変化を測定した結果を示すグラフである。
【図１２】クリーンルーム雰囲気中に放置されたガラス基板表面を対象に、超純水滴下による接触角の測定値と、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により測定した有機物表面汚染の相関関係を示すグラフである。
【図１３】本発明Ａの無機材料層の構造断面図である。
【図１４】本発明Ｂの無機材料層の構造断面図である。
【図１５】本発明Ｃの第１と第２の無機材料層の透視模式図と構造断面図である。
【図１６】本発明Ｄの第１と第２の無機材料層の構造断面図である。
【図１７】本発明Ｅの第１と第２の無機材料層の構造断面図である。
【図１８】本発明Ｆの第１と第２の無機材料層の構造断面図である。
【符号の説明】
１      フィルタ
１２    支持体
２５    第１の吸着層
２６    第２の吸着層
１００  高度清浄装置
【図１】
0003977514.tif 000010
【図２】
0003977514.tif 000011
【図３】
0003977514.tif 000012
【図４】
0003977514.tif 000013
【図５】
0003977514.tif 000014
【図６】
0003977514.tif 000015
【図７】
0003977514.tif 000016
【図８】
0003977514.tif 000017
【図９】
0003977514.tif 000018
【図１０】
0003977514.tif 000019
【図１１】
0003977514.tif 000020
【図１２】
0003977514.tif 000021
【図１３】
0003977514.tif 000022
【図１４】
0003977514.tif 000023
【図１５】
0003977514.tif 000024
【図１６】
0003977514.tif 000025
【図１７】
0003977514.tif 000026
【図１８】
0003977514.tif 000027