DE69732971T2

DE69732971T2 - Methode und vorrichtung zur reinigung eines verunreinigungen enthaltenden gases

Info

Publication number: DE69732971T2
Application number: DE69732971T
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Yamato-shi FUJII
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1996-08-20
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: EP0931581A4; JP3830533B2; EP0931581A1; KR100528683B1; KR20000068237A; EP0931581B1; WO1998007503A1; DE69732971D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einer Vorrichtung zur Reinigung eines Fremdstoffe enthaltenden Gases. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung eines Gases in Verbindung durch die Herstellung von Mikropartikeln der Fremdstoffe, die im Gas enthalten sind, und durch Zersetzung der sich ergebenden Mikropartikel der Fremdstoffe mit einem Photokatalysator zur Erleichterung von dessen Entfernung.
STAND DER TECHNIK
In der Vergangenheit wurde es in Halbleiter-Industrien als befriedigend beurteilt, nur feste Teilchen wie zum Beispiel Staub von einem Gas beispielsweise Luft in einem Reinraum zu entfernen. Verfahren zur Entfernung von festen Teilchen können allgemein in zwei Kategorien unterteilt werden: (1) Mechanische Filtermethoden (zum Beispiel HEPA (Hoch effiziente partikuläre Luft) Filter); und (2) Verfahren zum elektrostatischen Einfangen von Mikropartikeln (zum Beispiel MESA Filter). Verfahren der Kategorie (2) weisen die elektrische Ladung von Mikropartikeln mit einer hohen elektrischen Spannung und die Filterung der geladenen Mikropartikel mit einem elektrisch leitenden Filter auf. Gasförmige Fremdstoffe können jedoch nicht durch ein Verfahren von einer der beiden Kategorien entfernt werden.
Die Entwicklung von Halbleitern höherer Qualität und genauerer Präzision haben es notwendig gemacht, nicht nur staubartige feste Teilchen sondern auch gasförmige Fremdstoffe zu entfernen. Gasförmige Fremdstoffe umfassen: Organische Verbindungen einschließlich Phthalsäureestern; siliziumorganische Verbindungen einschließlich Siloxan; saure Gase einschließlich Schwefeloxiden (SOx), Stickstoffoxiden (NOx), Wasserstoffchlorid bzw. Salzsäure (HCl) und Wasserstofffluorid bzw. Flusssäure (HF), wie auch basische Gase einschließlich NH₃ und Amine. Amine können auch in den organischen Verbindungen umfasst sein. Anionen wie NO₃ ^–, NO₂ ^–, SO₄ ^2–, etc. haben Eigenschaften und üben Beeinträchtigungen aus ähnlich zu den sauren Gasen, und werden deshalb als ein Glied der sauren Gase als nicht zufrieden stellend betrachtet. In ähnlicher Weise haben Kationen wie NH₄ ⁺ usw. Eigenschaften und üben Beeinträchtigungen aus ähnlich zu den basischen Gasen, und werden deshalb der Einfachheit halber als ein Glied der basischen Gase betrachtet.
Organische Verbindungen oder siliziumorganische Verbindungen können, wenn sie auf die Oberfläche eines Wafers (Halbleiterscheibe, Substrat) abgeschieden werden, eine negative Wirkung auf die Affinität (Drapierverhalten) eines Substrats für einen Resist haben. Geminderte Affinität kann einen schadhaften Einfluss auf sowohl die Filmdicke eines Resists als auch auf die Adhäsion eines Substrats auf einen Resist („Air Cleaning", Vol. 33, no. 1, pp. 16–21, 1995) haben. Zum Beispiel kann SOx eine fehlerhafte Isolierung in einer Oxidschicht bewirken. NH₃ kann Ammoniumsalze erzeugen, die für die Schleierbildung (schlechte Auflösung) des Wafers (Realize Inc., „Salshin Gijyutsu Koza, Shiryoshu", 29. Oktober 1996, pp. 15–25, 1996) verantwortlich ist. Wegen der oben genannten Gründe können solche gasförmigen Fremdstoffe die Produktivität (Ertrag) der Halbleiterprodukte herablagern.
In der Vergangenheit wurde auch als zufrieden stellend beurteilt, gasförmige Fremdstoffe auf ein Niveau von ppm (= parts per million = millionstel Teil) zu entfernen. Jetzt ist es Vorschrift, die gasförmigen Fremdstoffe auf ein Niveau von ppb (= parts per billion = milliardstel Teil) zu entfernen. Unter organischen Verbindungen sind Alkane wie Methan und ähnliches nicht so reaktiv, dass sie einen ungünstige Einfluss auf einen Halbleiter ausüben würden, und müssen deshalb nicht auf ein Niveau von ppb entfernt werden.
Die Entfernung von Fremdstoffen, die organische Verbindungen, insbesondere gasförmige organische Verbindungen umfasst, wird im Folgenden detailliert beschrieben.
Bekannte Verfahren zur Entfernung organischer Verbindungen umfassen die Zersetzung durch Verbrennung, katalytische Zersetzung, Entfernung durch Adsorption, Zersetzung mit O₃ und ähnlichem. Diese bekannten Verfahren sind dennoch nicht effektiv für die Entfernung von organischen Verbindungen, die in geringen Konzentrationen in der Luft zur Versorgung eines Reinraums vorhanden sind.
In einem Reinraum kann der Fremdstoff mit organischen Verbindungen einer sehr geringen Konzentration nicht ignoriert werden. Von außen kommende (externe) organische Verbindungen können in einen Reinraum gelangen. Zum Beispiel ist Außenluft mit organischen Verbindungen, die durch Autoabgase entstehen oder durch Entgasung von Polymer-Produkten, verunreinigt. Auf der anderen Seite können im Reinraum interne organische Verbindungen erzeugt werden. Zum Beispiel sind Poylmer-Materialien (z.B. Polymer – Weichmacher, Auslöser, Antioxidationsmittel und ähnliches), die für den Aufbau eines Reinraums verwendet werden, Erzeuger organischer Gase („Air Cleaning", Vol. 33, No. 1, pp. 16–21, 1995).
Synthetische Polymere werden für Verpackungsmaterial, Dichtmittel, Klebemittel und wandbildende Mittel in einem Reinraum benutzt. Zusätzlich werden Plastikcontainer in einem Reinraum aufgestellt. Diese synthetischen Polymere können Spuren von organischen Gasen entwickeln. Genauer gesagt können Dichtmittel und die Produktionseinheiten davon gasförmiges Siloxan abgeben, und die Plastikcontainer können gasförmige phthalische Ester abgeben. Kürzlich wurde herausgefunden, dass Gas auch durch Polymer-Materialien, die in einer Produktionseinheit verwendet, entwickelt werden kann. Eine Verfahrenseinheit ist teilweise oder vollkommen von Plastikplatten umgeben, die wiederum organische Gase produzieren. Verschiedene Lösungsmittel (z.B. Alkohole, Ketone, etc.), die für Operationen in einem Reinraum benötigt werden, sind auch eine Fremdstoffquelle.
Wie oben angegeben ist ein Reinraum vielfältig und stark nicht nur mit organischen Verbindungen, die der Luft von draußen zuordenbar sind, sondern auch mit organischen Verbindungen und siliziumorganische Verbindungen, die im inneren erzeugt werden, verunreinigt.
In Bezug auf Energiespar-Überlegungen ist das Recyceln von Luft in einem Reinraum in letzter Zeit häufiger geworden. Folglich werden organische Gase fortschreitend in einem Reinraum konzentriert, was zu einer stärkeren Verunreinigung der Grundmaterialien einer Halbleiterscheibe (Wafer) und eines Substrats führt. Diese organischen Verbindungen neigen dazu, sich auf den Körpern (z.B. Ausgangsmaterialien und halbgefertigte Produkte eines Wafers, eines Glassubstrats, etc.) abzusetzen, die in einem Reinraum aufgestellt sind, und beeinflussen diese nachteilig.
Ein Kontaktwinkel zeigt einen Grad der Verunreinigung auf dem Halbleiterscheibensubstrat mit organischen Verbindungen und siliziumorganischen Verbindungen an. Der Kontaktwinkel bezieht sich auf den Winkel, der vom Wasser und der Oberfläche eines Substrats gebildet wird, wenn die Oberfläche mit Wasser nass ist. Die Oberfläche eines Substrats wird wasserabstoßender und weniger benetzbar, wenn sie mit einer hydrophoben, d.h. wasserabweisenden (öligen) Substanz bedeckt ist, und deshalb wird der Kontaktwinkel des Wassers an der Oberfläche des Substrats größer. Mit anderen Worten: Wenn der Kontaktwinkel größer ist, ist der Grad der Verunreinigung höher. Und andersherum: Wenn der Kontaktwinkel kleiner ist, ist der Grad der Verunreinigung niedriger.
Wenn ein Substrat mit organischen Verbindungen und siliziumorganischen Verbindungen verunreinigt ist, sinkt seine Affinität (Drapierverhalten) zu einem Widerstand, wobei ein ungünstiger Einfluss auf den Widerstand und die Schichtdicke oder auf die Haftfähigkeit (Adhäsion) des Substrats am Resist ausgeübt wird, was zu einer niedrigeren Qualität und einem niedrigeren Ertrag führen könnte.
Techniken auf dem Gebiet der Hochtechnologie haben bei der Realisierung von Halbleitervorrichtungen von maximaler Präzision und minimaler Größe beeindruckende Fortschritte gemacht. Folglich muss ein Reinraum frei von organischen Verbindungen sein, die normalerweise auf einem Niveau liegen, das konventionell ignoriert werden konnte (ein besonders niedriges ppb Niveau) [Vorbereitende Manuskripte für das 39ste Meeting der Applied Physical Society, p. 86 (1992, Frühling); „Air Cleaning", Vol. 33, No. 1, pp. 16–21, (1995)], in der Luft sind, wie auch gasförmige Fremdstoffe, die SO₂, HF, NH₃ [„Ultra Clean Technology", Vol. 6, pp. 29–35 (1994)] umfassen. Da das Vorhandensein dieser gasförmigen Fremdstoffe die Produktivität (Ertrag) erheblich verringert, zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, die gasförmigen Fremdstoffe effizient zu entfernen.
Die Erfinder haben eine Methode zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen, die in einem Gas vorhanden sind mit folgende Schritte vorgeschlagen: Bestrahlung des Gases mit einem ultravioletten Strahl und/oder einem Strahlungsstrahl, so dass aus dem Kohlenwasserstoff Mikropartikel produziert werden; und Einfangen der resultierenden Kohlenwasserstoffmikropartikel mit einem Filter oder elektrisches Laden der Kohlenwasserstoffmikropartikel mit einem Photoelektron und Einfangen der resultierenden geladenen Mikropartikel (Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. Hei-5-96125). Eine ähnliche Methode kann auch auf giftiges Material in einem Gas angewendet werden (Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. Hei-4-243517).
Bei Anwendung der oben erwähnten Verfahren werden jedoch eingefangene Mikropartikel in dem Filter oder in dem für das Einfangen der geladenen Mikropartikel zuständigen Teil angelagert, und erfordern deshalb einen häufigen Wechsel der Filter oder des Einfangteils. Des weiteren gilt: Wenn die angesammelten Mikropartikel vom Filter oder von dem Einfangteil fallen, so können die herab gefallenen Mikropartikel selbst in extrem kleinen Mengen versehentlich ein Gas, das gereinigt werden soll, verunreinigen. Deshalb wird es als vorzuziehend beurteilt, Fremdstoffe zu zersetzen als sie zu entfernen.
Eine konventionelle Entfernungsmethode wird jetzt mit Bezug auf 16 und 17 beschrieben. Wie in 16 gezeigt, ist die Luft, die an einen Reinraum 1 recycelt abgegeben wird, zusammengesetzt aus Außenluft, die durch das Rohr 2 dazugeben wird und durch einen Vorfilter 3 gesäubert von groben Teilchen ist, und die Innenluft, die aus dem Reinraum 1 durch einen Luft-Auslass 4 herausgezogen wird. Beide Luftsorten werden im Gebläse 5 kombiniert, wobei Temperatur und Feuchtigkeit mit einem Luftaufbereiter, einer Klimaanlage 6 geregelt werden und sie von Mikropartikeln mit einem HEPA Filter 7 gereinigt werden. Die Luft in dem Reinraum wird auf einer Reinheitsklasse) in einer Größe von 10.000 gehalten. In dieser Spezifikation bezieht sich der Ausdruck „Klasse" auf die Anzahl der Teilchen, die einen Durchmesser von nicht weniger als 0,1 μm haben, von denen, die pro Kubikfuß vorhanden sind.
Ein steriler Labortisch 51 ist in dem Reinraum 1 aufgestellt, um eine kleine Menge an Wasserstoff und Mikroteilchen (partikelförmige Materie) einzufangen und zu entfernen.
Organische Verbindungen im Reinraum 1 können beispielsweise aus denen bestehen, die aus der Außenluft, durch das Rohr 2 hindurchgeführt wurden (die, die beispielsweise von Autos und Kunstharz freigesetzt wurden) und von denen, die während der Vorgänge im Reinraum hergestellt wurden.
Der sterile Labortisch 51 weist hauptsächlich einen Mikropartikelproduktionsabschnitt 48, einen Mikropartikel Ladeabschnitt 49 und einen Abschnitt zum Einfangen der geladenen Mikropartikel 50 vor. Eine hochgradig reine Luft (der Klasse 10), die sowohl von organischen Verbindungen als auch koexistenten Mikropartikeln befreit ist, wird von einem Arbeitstisch 53 zugeführt, an dem Vorgänge ausgeführt werden.
Mit anderen Worten: Die Luft, die eine Reinheitsklasse) in der Größenordnung von 10.000 hat und eine kleine Menge an organischen Verbindungen enthält, die aus dem Reinraum 1 stammen, wird mit einem Luftaufbereiter (nicht gezeigt) auf den sterilen Labortisch 51 gelenkt. Am sterilen Labortisch 51 ist der Mikropartikelproduktionsabschnitt 48 für die Bestrahlung der Luft mit einer ultravioletten Strahlung einer kurzen Wellenlänge so vorgesehen, dass Mikropartikel von organischen Verbindungen, die in der Luft enthalten sind, hergestellt werden. Dann werden die Mikropartikel in dem Mikropartikel Ladeabschnitt 49 effizient elektrisch mit Photoelektronen, die von einem Photoelektronen emittierenden Material wie nachfolgend beschrieben, geladen. Die resultierenden geladenen Mikropartikel werden in dem Abschnitt zum Einfangen geladener Mikropartikel 50, der folgt, eingefangen und entfernt. Auf diese Art und Weise kann die Luft über dem Arbeitstisch 53 hochgradig rein und frei von organischen Verbindungen gehalten werden.
Ein beweglicher Verschluss ist auf dem sterilen Labortisch 51 für die Unterstützung von der Einführung und/oder dem Zurückziehen von Instrumenten und Produkten in und/oder weg vom Arbeitstisch 53 vorgesehen.
17 zeigt schematisch einen Mikropartikel erzeugenden Abschnitt 48, einen Mikropartikel Ladeabschnitt 49 und einen Abschnitt für das Einfangen von geladenen Mikropartikeln 50. Diese Abschnitte werden unten mit Bezug auf 17 beschrieben.
Mit anderen Worten: Die Luft 54, die durch ein Gebläse (nicht gezeigt) ausgegeben wird und eine kleine Menge von organischen Verbindungen enthält, wird durch einen Vorfilter (nicht gezeigt) gefiltert und dann mit einer ultravioletten Strahlung einer kurzen Wellenlänge in den Mikropartikel erzeugenden Abschnitt 48, der hauptsächlich aus einer UV-Lampe 55 besteht, bestrahlt. Organische Verbindungen, die in der Luft 54 vorhanden sind, werden durch UV-Bestrahlung in Mikropartikel 56 transformiert. Diese Mikropartikel 56 sind zusammen mit den natürlich vorkommenden Mikropartikeln 57, die schon in der eingeführten Luft 54 vorhanden sind, elektrisch geladen in dem Mikropartikel ladenden Abschnitt 49, so dass sie geladene Mikropartikel 58 werden.
Der Mikropartikel ladende Abschnitt 49 besteht hauptsächlich aus einer UV-Lampe 59, einem Photoelektron emittierenden Material 69 (hier bestehend aus gläsernem Material, das zum Beispiel von einer Oberfläche mit einer dünnen Schicht aus Gold einer Dicke von 5 bis 50 nm überzogen ist) und einem Elektrodenmaterial 61 für die Erzeugung eines elektrischen Feldes. Das Photoelektron emittierende Material 60 ist mit der UV-Lampe 59 durch das Vorhandensein eines elektrischen Feldes so bestrahlt, dass Photoelektronen 62 emittiert werden, die dann wiederum die Mikropartikel 56, 57 mit einer elektrischen Ladung so versorgen, dass geladene Mikropartikel 58 produziert werden, die dann in dem Abschnitt für das Einfangen von geladenen Mikropartikeln 50, der folgt, eingefangen werden können. Der Abschnitt 50 besteht aus einem Material zum Einfangen von geladenen Mikropartikeln. Bezugszeichen 63 bezeichnet ein UV-durchlässiges Material. Bezugszeichen 64 bezeichnet eine hochgradig reine Luft, die staubfrei und frei von organischen Verbindungen ist.
Die Anordnung wie oben beschrieben leidet unter folgenden Problemen:

(1) Mikropartikel, die aus organischen Verbindungen durch die Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl und/oder einem Strahlungsstrahl bestrahlt wurden, konnten oft nicht komplett mit einem Filter eingefangen werden oder komplett mit Photoelektronen geladen und eingefangen werden abhängig von den Strahlungskonditionen und den Arten der organischen Verbindungen. Der Grund hierfür liegt wahrscheinlich darin, dass einige Arten von organischen Verbindungen dazu neigen, Mikropartikel von besonders kleiner Größe zu produzieren. Oder ansonsten könnte die chemische Zusammensetzung der organischen Verbindungen hierfür verantwortlich sein. In dem Fall, in dem die Einfangseffizienz gering war, war ein Einfangsabschnitt mit einem größeren Volumen erforderlich, wodurch die ganze Vorrichtung größer wurde.
(2)
(3) Produzierte partikelförmige Materie kann in dem Einfangsabschnitt 50 eingefangen werden. Deshalb tendiert diese partikelförmige Materie dazu, sich während einem lang andauernden fortlaufenden Betrieb in dem Einfangsabschnitt anzusammeln. Dieses erfordert ein Design des Einfangsabschnitt 50 mit einem größeren Einfangsvolumen, welches die Vorrichtung wiederum größer macht.
(4) Auf der anderen Seite haben die angegebenen Erfinder den Gebrauch von einem Photokatalysator in einem System zur Entfernung organischer Verbindungen (japanisch offengelegte Patentveröffentlichung Nr. Hei-8-31230 und Hei-8-31231) vorgeschlagen. In diesem System werden jedoch organische Verbindungen in niedrigen Konzentrationen mit einem Photokatalysator so langsam zersetzt, dass die Zersetzung hiervon sehr zeitaufwendig ist. Mit anderen Worten sind Diethylhexylphthalat (DOP) und Siloxan in natürlicher Luft und der Luft in einem Reinraum nur in Konzentrationen von ungefähr je 1 ppb vorhanden.

Des weiteren können Photokatalysatoren nicht effektiv saure Gase wie SO₂, NO, HCl und HF entfernen. Insbesondere können schwefelhaltige Verbindungen wie Schwefefloxide, Wasserstoffsulfide, Thiophen und Thiole, wenn sie in hohen Konzentrationen vorhanden sind, manchmal als katalytisches Gift gegenüber dem Photokatalysator fungieren. Selbst wenn man verhindern kann, dass diese Verbindungen als katalytisches Gift fungieren, können sie nach einem langzeitigen Betrieb den Photokatalysator nachteilig beeinflussen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung der oben beschriebenen Probleme. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung eines einen Fremdstoff enthaltenden Gases vorgesehen, wie es in Anspruch 1 beschrieben wird.
Organische Verbindungen (außer den Alkanen), siliziumorganische Verbindungen und basische Gase können mit einem Photokatalysator oxidativ zersetzt werden. Selbst wenn die Fremdstoffe nur in kleinen Mengen vorhanden sind, können sie lokal durch eine Transformation in Mikropartikel konzentriert werden, und deshalb dann oxidativ mit einem Photokatalysator effizient zersetzt werden.
In dem Mikropartikel erzeugenden Schritt wird vorzugsweise ein ultravioletter Strahl und/oder ein Strahlungsstrahl mit einer Wellenlänge von nicht mehr als 260 nm verwendet. Die Fremdstoffe können durch eine radikale Reaktion angesammelt werden, um Mikropartikel zu erzeugen.
Vorzugsweise enthält das Gas Wasser oder gasförmigen Sauerstoff in einer Konzentration von nicht weniger als 1 ppb. Noch besser wäre es, wenn das Gas Wasser oder Sauerstoff in einer Konzentration von nicht weniger als 100 ppb enthält. Es wird angenommen, dass Wasser oder gasförmiger Sauerstoff auf der Oberfläche von einem Photokatalysator durch das zur Verfügung stellen von einem OH Radikal, um die Aktivität des Photokatalysators zu veranlassen, fungiert. Der OH Radikal fungiert wahrscheinlich beim Vorhandensein des Photokatalysators als ein Oxidationsmittel.
Folgendes wird bevorzugt: Ein Gas enthält gasförmigen Sauerstoff von mindestens 1 ppm; der gasförmige Sauerstoff, der im Gas vorhanden ist, wird im Mikropartikel erzeugenden Schritt zu Ozon umgewandelt; und das Verfahren weist weiterhin einen zweiten Zersetzungsschritt für die Zersetzung des resultierenden Ozons auf.
Noch mehr zu bevorzugen ist ein Verfahren, dass einen Entfernungsschritt für die Entfernung der Fremdstoffe aufweist. Vorzugsweise enthalten die Fremdstoffe saure oder basische Verbindungen, und es ist noch besser, wenn die Fremdstoffe mindestens eine Sorte ausgewählt aus der Gruppe von Stickstoffoxid (NOx), Stickstoffoxid-Ionen, Schwefeloxiden (SOx), Schwefeloxid-Ionen, Wasserstoffsulfiden, Wasserstofffluoriden, Ammoniak und Aminen enthalten.
Der Entfernungsschritt kann vor dem Mikropartikel erzeugenden Schritt stattfinden. Alternativ kann der Entfernungsschritt dem Mikropartikel erzeugenden Schritt folgen und vor dem ersten Zersetzungsschritt stattfinden. Die letztere Reihenfolge ist geeignet, wenn ein Fremdstoff vorhanden ist, der auf den Photokatalysator als Gift wirkt. Genauer gesagt dann, wenn Schwefelhaltige Verbindungen wie Sulfatoxide, Wasserstoffsulfide, Thiophen und Thiole vorhanden sind, ist es vorzuziehen, diese Verbindungen vor der Behandlung mit dem Photokatalysator zu entfernen. Alternativ kann der Entfernungsschritt direkt nach dem ersten Entfernungsschritt stattfinden.
Günstigerweise wird der Entfernungsschritt durch einen oder mehrere Filter, ein Adsorptionsmittel, einen Ionenaustauscher und ein Photoelektron ausgeführt. Photoelektronen können Fremdstoffe mit einer elektrischen Ladung so versorgen, dass das Einfangen der Fremdstoffe erleichtert wird.
Idealerweise ist der Photokatalysator aus einer Matrix und einer katalytisch aktiven Komponente, die auf der Matrix getragen wird und die vorzugsweise die Form eines Teilchens hat, zusammengesetzt. Noch besser ist es, wenn die Matrix die Form einer Wabenstruktur besitzt, die Unterteilungen zur Begrenzung von mindestens 2 hindurchgehenden Löchern, einem Stangenkörper oder einem Wandglied vorsehen, und die katalytisch aktive Komponente ein Halbleiter ist.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung eines einen Fremdstoff enthaltenden Gases vorgesehen wie in Anspruch 15.
Vorzugsweise ist für das Verfahren ein Gas Einlass und ein Gas Auslass vorgesehen und es ist in der Art und Weise angeordnet, dass der Gas Einlass, der Mikropartikel erzeugende Abschnitt, der Zersetzungsabschnitt und der Gas Auslass sukzessiv nachgeordnet sind.
Besser noch ist ein Ozon zersetzendes Material nachgeordnet zu dem Mikropartikel erzeugenden Abschnitt vorgesehen.
Zusätzlich wird es bevorzugt, einen Entfernungsabschnitt für die Entfernung von sauren und/oder basischen Verbindungen vorzusehen.
Der Entfernungsabschnitt weist möglichst ein oder mehrere Mittel ausgewählt aus einem Filter, einem Adsorptionsmittel und einem Ionenaustauscher sowie einem Photoelektron abgebenden Mittel und ein Mittel für das Einfangen von geladenen Fremdstoffen auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Gesamtansicht eines Reinraums mit einer darin angeordneten Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Gesamtansicht eines Waferspeichers mit einer darin angeordneten Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Ausführung der Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Graph eines Kontaktwinkels (in Grad) abgetragen gegen die Ablagerungszeit (in Tagen) und zeigt Ergebnisse des Beispiels 4.
5 ist eine Gesamtansicht eines Reinraums mit einer darin angeordneten Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführung der Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführung der Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführung der Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführung der Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine Gesamtansicht eines Waferspeichers mit einer darin angeordneten Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführung der Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführung der Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführung der Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführung der Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist ein Graph eines Kontaktwinkels (in Grad) abgetragen gegen die Ablagerungszeit (in Tagen) und zeigt Ergebnisse des Beispiels 14.
16 ist eine Gesamtansicht eines konventionellen Reinraums.
17 ist eine vergrößerte Teilansicht auf einen Luftreinigungsabschnitt der Vorrichtung aus 16.
18 ist eine Gesamtansicht eines Waferpeichers, der das Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung anwendet.
19 ist eine Gesamtansicht eines Waferpeichers, der ein anderes Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung anwendet.
20 ist eine Gesamtansicht eines Waferpeichers, der ein anderes Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung anwendet.
21 ist eine Gesamtansicht eines Waferpeichers, der ein anderes Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung anwendet.
22 ist eine schematische Ansicht, die die Reinigung von Luft durch die Versorgung eines Luftmessers zeigt, durch die Anwendung eines weiteren Reinigungsverfahrens der vorliegenden Erfindung.
23 ist ein Graph, der die Veränderung des Kontaktwinkels (in Grad) als Funktion der Zeit (in Tagen) zeigt.
24 ist ein Graph, der die Anzahl der Tage als fünf Grad Anstieg im Kontaktwinkel als Funktion der SOx Konzentration zeigt.
25 ist ein komplettes Ionenchromatogramm von Kohlenwasserstoff, der in der Luft vorhanden ist, welches durch eine Gaschromatographie/Massenspektrometrie (GC/VS) Verfahren erhalten wurde.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fremdstoffe enthaltendes Gas gereinigt. Fremdstoffe, die von der vorliegenden Erfindung entfernt werden können sind hauptsächlich gasförmige Fremdstoffe, wobei folgende umfasst sind: organische Verbindungen (außer Alkanen wie zum Beispiel Methan); siliziumorganische Verbindungen wie Siloxan; saure Gase wie Schwefeloxide (SOx), Stickstoffoxide (NOx), Wasserstoffchloride (HCl) und Wasserstofffluoride (HF); sowie basische Gase wie NH₃ und Amine.
Organische Verbindungen umfassen: Aliphatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere niedrigere aliphatische Kohlenwasserstoffe, die 1 bis 40 Kohlenstoffatome besitzen, wie Alken, Alkyn und ähnliches; aromatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere niedrigere aromatische Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen wie Benzol, Naphthalin und ähnliches; Alkohole insbesondere niedrige Alkohole mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen, Phenole; Karbonsäuren wie höhere Fettsäuren; Karbonsäuren Derivate wie Ester, Amide, saure Anhydride und ähnliches; Ether; Amine; sowie Schwefel enthaltende Verbindungen wie Schwefeloxid, Mercapton, Thiol und ähnliches. Beispiele von aromatischem Kohlenwasserstoff, die von der vorliegenden Erfindung entfernt werden können, umfassen Benzol, Toluol, Ethylbenzol und ähnliches.
Karbonsäuren-Derivate umfassen Phthalsäureester wie Butylphthalat, die in synthetischen Polymeren Phthalsäureester begründen und folglich durch die vorliegende Erfindung entfernt werden können.
Stickstoff enthaltende Heterozyklen wie Pyrrol und Pyridin, Sauerstoff enthaltende Heterozyklen wie Furan und Tetrahydrofuran, sowie schwefelhaltige Heterozyklen wie Thiophen können auch entfernt werden. Halogenierte Kohlenwasserstoff umfassen: Halogen enthaltende aliphatische Verbindungen, die die Trihalomethane wie Chloroform und Trichlorfluormethan, Dichlormethan und Dichlorethan umfassen; Halogen enthaltende aromatische Verbindungen wie Chlorphenol.
Auf der anderen Seite umfassen Fremdstoffe keine Alkane wie Methan und ähnliches, weil sie weniger reaktiv und sich schwer auf einem Substrat aus Halbleiter oder ähnlichem ablagern. Deshalb müssen Alkane nicht von der vorliegenden Erfindung entfernt werden. Alkane mit höchstens 4 Kohlenstoffatomen sind sehr schwierig auf einem Halbleitersubstrat abzulagern und diejenigen, die höchstens 3 Kohlenstoffatome besitzen, sind noch schwieriger auf einem Halbleitersubstrat abzulagern.
Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter Abschnitt für Abschnitt beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fremdstoffe enthaltenes Gas wie gasförmige Fremdstoffe mit einem ultravioletten Strahl und/oder Strahlungsstrahl bestrahlt. Eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung weist einen Mikropartikel erzeugenden Abschnitt auf, der eine Quelle von ultraviolettem Strahl und/oder einem Strahlungsstrahl besitzt.
Der Mikropartikel erzeugende Abschnitt besitzt eine Bestrahlungsquelle für die Umwandlung gasförmiger Fremdstoffe, wie organische Verbindungen, die in einem Gas vorhanden sind in Mikropartikel (kondensierbare Substanz oder Partikelförmige Materie). Eine Bestrahlungsquelle kann, falls sie organische Verbindungen und koexistenten gasförmigen Fremdstoffe wie SO₂ und NH₃ zulässt, für die Umwandlung in Mikropartikel und partikelförmige Materie verwendet werden. Beliebige elektromagnetischen Wellen, Laser, Strahlungen können nach Wunsch zusätzlich zu den ultravioletten Strahlen gebraucht werden. Auch können geeignete Strahlungsquellen anhand von Ergebnissen der vorläufigen Experimente ausgewählt werden, abhängig von Gebieten und Anwendungen, Zusammensetzungen und Konzentrationen der zu entfernenden gasförmigen Fremdstoffe, Größen und Formen der Vorrichtung so wie der ökonomischen Effizienz. Normalerweise wird eine Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl oder Bestrahlungsstrahl verwendet.
Nach der Bestrahlung werden die im Gas vorhandenen Fremdstoffe in partikelförmige Materie (kondensierbare Substanz) umgewandelt, optional begleitet von aktiven Substanzen (kondensierbare Substanz), abhängig von deren Bestandteilen und anderen koexistenten Substanzen hierin. Wenn zum Beispiel eine gasförmige Mischung Toluol, Isopentan und Propylen als organische Verbindungen mit einem ultravioletten Strahl bestrahlt wird, werden Karbonsäuren und Karbonylverbindungen (kondensierbare Substanz oder aktive Substanz) hergestellt.
Das Vorhandensein von höheren aliphatischen Säuren, die ein hohes molekulares Gewicht besitzen, Phenol Derivaten, Phthalsäureestern (z.B. DBP, DOP) und Siloxan in einem Reinraum ist kürzlich zu einem ernsten Problem geworden, weil sie zu den organischen Verbindungen gehören, die sich auf einem Substrat einschließlich einem Wafer ablagern und einen Anstieg des Kontaktwinkels („Air Cleaning", Vol. 33, No. 1, Seiten 16–21, 1995) bewirken. DBP ist eine Abkürzung für Dibutyl Phtalat. DOP ist eine Abkürzung für Diocylphtalat, das genauer Di-(2-Ethylhexyl)Phtalat genannt wird. Phthalsäureester wie DBP, DOP und ähnliches sind zweckmäßig für einen Weichmacher von Harzen, insbesondere von Vinylharz.
Diese organischen Verbindungen und siliziumorganischen Verbindungen einschließlich Siloxan werden in partikelförmige Materie nach der Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl und/oder einem Strahlungsstrahl umgewandelt. Die resultierende partikelförmige Materie hat einen Teilchendurchmesser von zum Beispiel mehreren -zig Nanometern bis zu einigen hundert Nanometern. Dieses könnte so sein, weil wahrscheinlich die Fremdstoffe, die ultravioletter oder anderer Strahlung ausgesetzt sind, eine radikalen Reaktion mit gasförmigem Sauerstoff und Wasser, das in einem Gas in einer kleinen Menge in der Größenordnung von 1 ppb oder mehr vorhanden ist, eingehen, wobei die Fremdstoffe in ein Verbindungsstadium gebracht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Fremdstoffe wie oben beschrieben in Mirkopartikel umgewandelt. Mit anderen Worten sind die Fremdstoffe mikroskopisch konzentriert. Dann werden die resultierenden Mikropartikel der Fremdstoffe mit einem Photokatalysator zersetzt.
Als weiteres Beispiel ist unten das Reaktionsschema von SO₂ dargelegt: H₂O⁺ + e^– → ^·OH + H^· H₂O⁺ + H₂O → H₃O⁺ + ^·OH SO² + ^·OH → SO₃ ^– SO₃ + H₂O → H₂SO₄ H₂SO₄ → Mikropartikel (Partikelförmige Materie)
H₂O meint das Wasser, das in kleiner Menge im Gas enthalten ist. Während der letzten Reaktion werden Mikropartikel aus Schwefelsäure produziert. In dieser Reaktion kann es auch möglich sein, dass wenn eine hoch viskose Flüssigkeit wie Schwefelsäure in einem Gas auch nur in einer kleinen Menge produziert wird, andere Fremdstoffe sich an diesen anlagern um Mikropartikel herzustellen. Das Vorhandensein eines basischen Gases, zum Beispiel Ammoniak, kann die Reaktion eines sauren Gases hervorrufen.
Ein weiteres Beispiel des Reaktionsschemas wird hier gezeigt: O₂ ⁺(UV) → O + O O₂ + O → O₃ O₃ → O + O₂ O + H₂O → 2OH OH + SO₂ + O₂ → SO₃ + HO₂ SO₃ + H₂O → H₂SO₄ H₂SO₄ + H₂O → Mikropartikel (Partikelförmige Materie)
Diese Reaktionen variieren abhängig von der Art der koexistenten Gase, den Bestrahlungskonditionen und anderem. Wie im obigen Schema gezeigt, reagiert Wasser mit koexistenten gasförmigen Fremdstoffen (in diesem Fall SO₂) um ein Reaktionsprodukt, welches oben SO₃ ^– ist zu ergeben. Durch die Umformung des Reaktionsproduktes in Mikropartikel und das nachfolgende Einfangen und Entfernen der resultierenden Mikropartikel wird ein Gas von koexistenten gasförmigen Fremdstoffen wie SO₂ gereinigt und wird hochgradig rein. Diese Wirkung ist nicht nur mit SO₂ möglich, sondern üblich für viele andere gasförmige Fremdstoffe wie NH₃ und ähnliche.
Die Umwandlung in Mikropartikel (Herstellung von Mikropartikeln) kann effektiv mit einer Bestrahlungsquelle, die eine Wellenlänge von nicht mehr als 260 nm, vorzugsweise nicht mehr als 254 nm, besitzt bewirkt werden. Gewöhnlich werden mit Blick auf Auswirkungen und Durchführbarkeit Bestrahlungsquellen von ultravioletter und/oder anderen Strahlungen bevorzugt.
Es kann eine beliebige UV Quelle verwendet werden, vorausgesetzt die Strahlung kann hiermit Mikropartikel von organischen Verbindungen und denen von koexistenten gasförmigen Fremdstoffen einschließlich SO₂ und NH₃ (Umwandlung in partikelförmige Materie oder kondensierbare Substanz oder Umwandlung in Mikropartikel und aktive Substanz) herstellen. Geeignete UV Quellen können aufgrund von Ergebnissen vorläufiger Experimente ausgewählt werden, abhängig von der Art der organischen Verbindungen und anderen koexistenten Substanzen. UV Quellen, die Sauerstoff aktivierte Arten (aktive Radikale) wie aktiven Sauerstoff und OH Radikale herstellen, können abhängig vom Anwendungsbereich bevorzugt werden.
Allgemein umfassen geeignete UV Quellen eine Quecksilberlampe, eine Wasserstoffendladungslampe (schwere Wasserstofflampe) und ähnliches. Bevorzugt wird eine UV-Bestrahlung gebraucht, die vielfältige Wellenlängen besitzt, die unterschiedliche Aktionen bewirken können, abhängig von der Art der organischen Verbindungen und den koexistenten gasförmigen Fremdstoffen, die SO₂, NH₃, etc. oder koexistente Substanzen umfassen. Zum Beispiel kann eine Quecksilberlampe folgendes verwenden: (1) eine Ozon produzierende Wellenlänge; in Verbindung mit (2) eine Wellenlänge zum Bewirken der Zersetzung des resultierenden Ozons, um die Produktion der Sauerstoff aktivierten Art zu fördern. Diese Wellenlängen sind zum Beispiel 184 nm bzw. 254 nm. Die Herstellung von Mikropartikeln organischer Verbindungen und koexistenter gasförmiger Fremdstoffe, die SO₂ und NH₃ umfassen, wird hauptsächlich bei 184 nm bewirkt und die Zersetzung des produzierten Ozons wird hauptsächlich bei 254 nm bewirkt. Ozon wird bevorzugt, weil es die Fähigkeit hat, die Umwandlung von gasförmigen Fremdstoffen in Mikropartikel wie in dem Reaktionsschema von oben gezeigt, zu fördern. Strahlungsstrahlen die geeignet verwendet werden können sind α-Strahlen, β-Strahlen, γ-Strahlen und ähnliche. Bestrahlungsmittel, die verwendet werden können sind folgende: Eine Strahlungsquelle, die radioaktive Isotope wie Cobalt 60, Cäsium 137 und Strontium 90, radioaktive Abfälle von nuklearen Reaktoren oder radioaktives Material, was hiervon durch geeignete Verarbeitung erhalten wurde, nutzt; eine Strahlungsquelle, die direkt einen Nuklearreaktor nutzt; einen Teilchenbeschleuniger wie einen Elektronenstrahlbeschleuniger nutzt. Elektronenstrahlbestrahlung mit einem Beschleuniger kann, wenn sie bei einer niedrigen Ausgangsleistung angewandt wird, hochgradig dicht und effektiv sein. Eine Beschleunigungsspannung ist höchstens 500 kV, bevorzugt zwischen 50 kV und 300 kV.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Fremdstoffe in Form von Mikropartikeln mit einem Photokatalysator in Kontakt gebracht. Der Kontakt umfasst die Ablagerung und die Adsorption. Die vorliegende Erfindung ist für die Entfernung von Fremdstoffen vorgesehen, die eine Neigung dazu haben, den Kontaktwinkel auf der Oberfläche des Substrats wie eines Wafers zu vergrößern. Diese Fremdstoffe neigen dazu, sich nicht nur auf der Waferoberfläche sonder auch auf dem Photokatalysator abzusetzen. Zusätzlich können sich Fremdstoffe in Form von Mikropartikeln auf dem Photokatalysator durch Brown'sche Bewegung ablagern.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird der Photokatalysator mit Licht bestrahlt. Mit anderen Worten weist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Zersetzungsabschnitt auf, der einen Photokatalysator und eine Lichtquelle zur Bestrahlung des Photokatalysators umfasst.
Photokatalysatoren werden nun beschrieben. Photokatalysatoren werden in der US Patentanmeldung Seriennr. 08/733,146 beschrieben, und deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Es kann ein beliebiger Photokatalysator verwendet werden, vorausgesetzt, dass die Erregung hiervon durch Bestrahlung mit einem Licht eine oxidative Reaktion fördern kann. Photokatalysatoren können organische Verbindungen, siliziumorganische Verbindungen, basische Gase wie Ammoniak oxidativ zersetzen. Zum Beispiel werden organische Verbindungen in geringe molekulare nicht-toxische Substanzen wie Kohlenstoffdioxid und Wasser zersetzt. Siliziumorganische Verbindungen werden in Kohlenstoffdioxid und Wasser zersetzt. Es ist nicht gänzlich erfasst, ob atomares Silizium oxidativ zersetzt wird um SiO₂ herzustellen. Von Ammoniak wird angenommen, dass es oxidativ in gasförmigen Stickstoff zersetzt wird.
Photokatalysatoren brauchen organische Verbindungen nicht oxidativ in Kohlenstoffdioxid zu zersetzen. Wenn ein Photokatalysator dafür verwendet wird, die Vergrößerung des Kontaktwinkels auf der Oberfläche des Halbleiterwafers zu verhindern, müssen nur die organischen Verbindungen in die Verbindungen umgewandelt werden, die keine Rolle bei der Vergrößerung des Kontaktwinkels spielen, also mit anderen Worten in stabile Verbindungen, die keine negativen Auswirkungen haben, selbst wenn sie auf der Oberfläche des Halbleiterwafers abgelagert werden.
Auf der anderen Seite wird angenommen, dass Photokatalysatoren auch saure Gase wie Schwefeloxide, Stickstoffoxide und ähnliches oxidieren. Zum Beispiel werden Schwefeloxide (SOx) in SO₂ oxidiert, was dann wiederum möglicherweise mit Wasser in der Luft reagieren kann um Schwefelsäure zu produzieren. Saure Gase, die in die Form von Mikropartikeln umgewandelt werden, werden möglichst mit einem Filter, einem Adsorptionsmittel oder einem Photoelektron entfernt.
Photokatalysatoren enthalten katalytisch aktive Komponenten, die vorzugsweise Halbleiter sind. Solche Halbleiter umfassen folgendes: Elementare Halbleiter wie Si, Ge und Se; Verbindungshalbleiter wie AlP, AlAs, GaP, AlSb, GaAs, InP, GaSb, InAs, InSb, CdS, CdSe, ZnS, MoS₂, WTe₂, Cr₂Te₃, MoTe, Cu₂S und WS₂; Oxidalbleiter wie TiO₂, Bi₂O₃, CuO, Cu₂O, ZnO, MoO₃, InO₃, Ag₂O, PbO, SrTiO₃, BaTiO₃, Co₃O₄, Fe₂O₃, NiO, WO₃ und SnO₂. Zu bevorzugende Oxide sind Titanoxid, Titanstrontium-Trioxid, Cadmiumsulfid, Zinkoxid, Wolframoxid und Tinoxid, und noch mehr vorzuziehende Oxide sind Titanoxid, Titanstrontium-Trioxid und Zinkoxid. Titanoxide von rutiler Struktur bzw. anataser Struktur sind nützlich.
Kokatalysatoren wie Pt, Ag, Pd, RuO₂, Co₃O₄ und ähnliche können zu den katalytisch aktiven Verbindungen hinzugefügt werden, um die katalytische Wirkung der Photokatalysatoren zu verbessern.
Kokatalysatoren können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Kokatalysatoren können durch die Verwendung von beliebigen geeigneten, gut bekannten Verfahren wie Impregnierung, Photoreduktion, Sputter-Verdampfung, Kneten und ähnliches hinzugefügt werden.
Katalytisch aktive Verbindungen werden möglichst in Form von Teilchen geformt, um deren Oberflächengebiet zu vergrößern. Wenn ein Kokatalysator verwendet wird, werden individuelle Teilchen von einem Photokatalysator und einem Kokatalysator zusammengesetzt.
Ein Photokatalysator setzt sich möglichst aus einer Matrix und einer katalytisch aktiven Verbindung, die auf der Matrix getragen wird, zusammen. Die katalytisch aktive Verbindung kann an die Matrix durch das Anheften auf die Oberfläche der Matrix oder durch das Einwickeln in die Matrix oder das Einfügen in die Matrix fixiert werden. Matrizen können aus Keramik, Fluorharz, Glas, glasartigem Material oder verschiedenen Metallen hergestellt werden. Eine Matrix kann in der Form von Waben, einem Drahtgewebe, einer Faser, eines Stabs und eines Filters geformt sein. Der Ausdruck „Waben" wie er hier benutzt wurde, meint eine Struktur, die mit hindurchgehenden Löchern einer beliebigen Form im Querschnitt vorgesehen ist. Die Querschnittsform eines hindurchgehenden Lochs kann zum Beispiel aus einem Kreis, einer Ellipse und einem Polygon ausgewählt werden.
Zum Beispiel kann eine Matrix eine Wabenstruktur haben, in der Unterteilungen vorgesehen sind, die 2 oder mehrere hindurchgehende Löcher vorsehen. Ein Photokatalysator in der Form von Teilchen kann auf den Unterteilungen der Wabenstruktur getragen werden. Die Wabenstruktur kann aus Keramik hergestellt sein. Alternativ kann eine metallische Matrix, die eine Netzstruktur besitzt eine Oberfläche mit TiO₂ überzogen besitzen. Oder eine fibröse Matrix aus Glas kann eine Oberfläche überzogen mit TiO₂ besitzen. Alternativ kann ein Photokatalysator auf einer Oberfläche einer Lichtquelle getragen werden, um den Photokatalysator mit der Lichtquelle wie nachfolgend angegeben (Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. Hei-8-31231) integrieren.
Ein Photokatalysator kann auf einer Matrix durch einen beliebigen bekannten Prozess, der einen Sol-Gel Prozess, Sinter-Prozess, Verdampfungs-Prozess, Sputter-Prozess, Überzugs-Prozess, Einbrennbearbeitungs-Prozess (baking finish) und ähnliches umfasst, getragen werden. Materialien und Formen dieser Matrizen sowie die Art und Weise des Tragens katalytisch aktiver Verbindungen können als angemessen ausgewählt werden, abhängig von Größe und Form einer Vorrichtung, dem Typ und der Form von einer Lichtquelle, der Art der katalytisch aktiven Verbindung, den gewünschten Effekten, ökonomischer Effizienz und ähnlichem. Ein Verfahren zur Unterstützung katalytischer Wirkstoffe auf einem linearen Gegenstand wie einer Faser im Sol-Gel-Verfahren wird beschrieben in der Japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. Hei-7-256089, die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierauf aufgenommen wird.
Ein Photokatalysator kann in einem Raum angeordnet sein, durch den ein zu behandelndes Gas strömt. Katalytische Wirkstoffe können aufgebracht werden auf die Oberfläche der Wände, Böden und Decken, die einen Raum begrenzen, durch den das zu behandelnde Gas strömen soll.
Eine beliebige Lichtquelle kann für die Lichtbestrahlung verwendet werden, vorausgesetzt, sie kann ein Licht abgeben, das eine Wellenlänge besitzt, die mit einem Photokatalysator absorbiert werden kann. Licht der sichtbaren und/oder der ultravioletten Regionen ist effektiv und folglich kann eine UV-Lampe oder das Sonnenlicht adäquat verwendet werden. Zu erwähnende Beispiele sind eine bakterizide Lampe, Schwarzlicht, eine chemische Leuchtstofflampe, eine UV-B Lampe und eine Xenonlampe. Vorher erwähnte Bestrahlungen können adäquat verwendet werden. Materialien des Photokatalysators, Materialien und Formen der Matrizen, das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Zusatzstoffen, Typen der Bestrahlungsquellen und ihrer Aufbaumethode eines zu behandelnden Gases können aufgrund von Ergebnissen vorläufiger Experimente abhängig vom Anwendungsgebiet sowie Größe, Form und vorausgesetzter Anforderungen der Vorrichtung adäquat ausgesucht werden.
Die Mechanismen, durch die organische Verbindungen in Partikel transformiert werden können und die resultierenden Partikel beim Vorhandensein eines Photokatalysators zu partikelförmiger Materie zersetzt werden können, werden generell so angenommen, wie sie unten beschrieben werden, obwohl viele Details wegen der Tatsache unklar bleiben, dass angenommen wird, dass organische Verbindungen in der Luft in Form von einem Gemisch aus mehr als hunderten oder tausenden von Bestandteilen vorhanden sind.
Organische Verbindungen in der Luft können selbst durch Aussetzung von einem ultravioletten Strahl und/oder einem Strahlungsstrahl aktiviert werden. Wenn Wasser in der Luft vorhanden ist, und wenn auch nur in kleiner Konzentration, kann das Wasser die Produktion von OH Radikalen hervorrufen und/oder eine ionische Nukleus bildende Reaktion verursachen. Die Reaktionsprodukte, die aus diesen vielen komplizierten Reaktionen resultieren, lagern sich aneinander an, um Mikropartikel zu werden. Selbst wenn die organischen Verbindungen in sehr geringen Konzentrationen vorhanden sind, können Reaktionen effektiv auftreten. Zum Beispiel können Phthalsäureester wie Siloxan, DOP und DBP leicht in Mikropartikel transformiert werden.
Die Oberfläche eines Photokatalysators wird durch die Bestrahlung von Licht und/oder Strahlung aktiviert. Fremdstoffe, die sich leicht auf einem Substrat wie einem Wafer ablagern, können sich auch leicht auf einem Photokatalysator ablagern. Organische Verbindungen wie Phthalsäureester sind hydrophil und können sich deshalb leicht auf einer aktiven Oberfläche ablagern. Des weiteren sind diese organischen Verbindungen in Form von Mikropartikeln konzentriert und lagern sich deshalb leichter auf der Oberfläche eines Photokatalysators ab. Folglich werden die Fremdstoffe auf der Oberfläche des Photokatalysators in eine stabile Form mit geringem Molekulargewicht zersetzt.
Gereinigtes Gas in einem Reinraum enthält organische Verbindungen, die zersetzt worden sind und sich deshalb nicht auf einem Wafer und einem Glassubstrat ablagern können. Obwohl sich eine Komponente in dem gereinigten Gas auf dem Wafer ablagert, ist die Komponente hydrophil. Deshalb vergrößert sich der Kontaktwinkel in beiden Fällen nicht. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Aussetzung eines Wafers und eines Glassubstrats einem gereinigten Gas wie in der vorliegenden Erfindung den Kontaktwinkel nicht vergrößert.
Da organische Verbindungen viele Bestandteile wie oben beschrieben aufweisen, ist es praktisch nicht möglich, deren Zusammensetzung vollständig zu analysieren und zu schätzen.
Die Verunreinigung eines Substrats mit organischen Verbindungen hängt von der Reaktivität der jeweiligen Oberfläche ab (z.B. Schicht bildende Arten). Mit anderen Worten ist Verunreinigung unterschiedlich, abhängig vom Oberflächenzustand des Substrats. Ein empfindliches Substrat wird durch Fremdstoffe stark beeinflusst. Gemäß der vorliegenden Erfindung können nicht methanhaltige organische Verbindungen durch Zuhilfenahme von nicht methanhaltigen organischen Verbindungen als Indikator, auf ein Niveau von vorzugsweise nicht mehr als 0,2 ppm und noch besser nicht mehr als 0,1 ppm entfernt werden.
Nicht methanhaltige organische Verbindungen werden als Indikator genommen, weil sie leicht durch Gaschromatographie (GC) gemessen werden können. Im Gegensatz dazu sind die Bestandteile, die sich leicht auf einem Substart anlagern können und folglich in einem Reinraum lästig werden können wie zum Beispiel Siloxan und DOP (praktisch eine problematische Angelegenheit) in besonders niedriger Konzentration von höchstens 1 ppb vorhanden und deshalb sind Messung und Analyse hiervon kompliziert und arbeitsintensiv, und schließlich schwierig zu überwachen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Ozon, wenn Sauerstoff im Gas vorhanden ist, durch Bestrahlung eines ultravioletten Strahls und/oder Strahlungsstrahl erzeugt. Das resultierende Ozon wird vorzugsweise von einem beliebigen der bekannten Ozon-Zersetzungs-Materialien entfernt, abhängig von den Anwendungsgebieten. Zum Beispiel in der Herstellung von Siliziumsubstraten kann die Oberfläche der Siliziumsubstrate in Siliziumdioxid durch das Vorhandensein von Ozon oxidiert werden.
Ozon zersetzende Materialien, die verwendet werden können, sind zusammengesetzte Sauerstoffkatalysatoren, die Magnesiumdioxid-Katalysatoren umfassen, MnO₂/TiO₂, MnO₂/ZrO-C, wie es kürzlich von den Erfindern vorgeschlagen wurde (Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. Hei-6-190236). Die bekannte Aktivkohle kann genauso gut verwendet werden. Ozon zersetzende Materialien werden in der Japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. Hei-6-190236 beschrieben, deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Ozon kann auch beim Vorhandensein eines Photokatalysators, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zersetzt werden, aber es wird bevorzugt, beliebige Ozon zersetzende Materialien, die oben erwähnt wurden, in dem Fall zu verwenden, wenn das resultierte Ozon eine hohe Konzentration erreicht oder wenn ein zulässiger Ozonaustritt nur auf einem geringen Niveau ist.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise weiter einen Schritt zur Entfernung von Mikropartikeln der Fremdstoffe aus einem Gas auf. Idealerweise besitzt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Abschnitt zur Entfernung von Mikropartikeln der Fremdstoffe. Genauer gesagt ist es vorzuziehen, die Mikropartikel der Fremdstoffe mit einem Filter oder einem Adsorptionsmittel oder durch Ladung mit Photoelektronen einzufangen und zu entfernen. Dieser Entfernungsschritt kann hauptsächlich gasförmige Fremdstoffe außer organischen Verbindungen, wie Schwefeloxide (SOx), Stickstoffoxide (NOx) und Ammoniak (NH₃) in Form von Mikropartikeln eliminieren.
Es wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgezogen, dass saure und basische Gase so wie Mikropartikel entfernt werden. Die Entfernung kann durch die Verwendung von einem oder mehreren Filtern, einem Adsorptionsmittel und einem Ionenaustauscher und/oder durch elektrische Ladung der Fremdstoffe mit Elektronen gefolgt vom Einfangen der geladenen Fremdstoffe durchgeführt werden. Organische Verbindungen und siliziumorganische Verbindungen, die in Mikropartikel transformiert worden waren, können auch durch diese Entfernungsmittel entfernt werden.
Die verwendbaren Filter umfassen HEPA Filter, einen ULPA (Ultra Low Penetration Air) Filter, einen elektrostatischen Filter, ein Elektret-Material, einen Ionenaustauschfilter und ähnliche. Der Ionenaustauschfilter wird abhängig von den Anwendungsgebieten bevorzugt, weil er giftige Gase, übelriechende Gase und ähnliche einfangen kann, die teilweise herausströmen ohne in Mikropartikel transformiert zu werden, falls vorhanden.
Verwendbare Adsorptionsmittel umfassen Aktivkohle, Silikagel, synthetisches Zeolith, Molekularsieb und Tonerde.
Alternativ können die Adsorptionsmittel, die aus einem Glas und einem Fluorharz bestehen, wie sie kürzlich von den Erfindern zum Einfangen von nicht methanhaltigen organischen Verbindungen beschrieben wurden, günstig verwendet werden (Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. Hei-6-324). Die Offenbarung über Adsorptionsmittel, die in der Japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. Hei-6-324 beschrieben wird, wird durch Bezugnahme hierin aufgenommen. Gemäß der vorliegenden Erfindung können schwer zu entfernende gasförmige Fremdstoffe als solche effektiv durch diese Adsorptionsmittel entfernt werden, weil die Fremdstoffe durch einen ultravioletten Strahl und/oder Strahlungsstrahl in Partikel transformiert werden.
In UV/Photoelektron-Systemen werden Mikropartikel mit Photoelektronen, die von einem Photoelektron emittierenden Material emittiert werden, elektrisch geladen und die resultierenden geladenen Mikropartikel werden eingefangen und entfernt. Das UV/Photoelektron-System, das vorher von den Erfindern vorgestellt wurde, kann wie gewünscht angewendet werden. Verfahren zur Entfernung von Fremdstoffen in Form von geladenen Mikropartikeln werden beschrieben in den Japanischen Patentveröffentlichungen Nr. Hei-3-5859, Hei-6-34941, Hei-6-74909, Hei-6-74910, Hei-8-211, Hei-7-121369 und Hei-22398.
Ein beliebiges Photoelektron emittierendes Material kann verwendet werden, vorausgesetzt, dass es Photoelektronen auf UV-Bestrahlung emittieren kann. Diese Materialien, die einen niedrigeren Wert photoelektrischer Arbeitsfunktion besitzen, werden bevorzugt. Mit Blick auf Auswirkungen und ökonomische Effizienz können beliebige von Ba, Sr, Ca, Y, Gd, La, Ce, Nd, Th, Pr, Be, Zr, Fe, Ni, Zn, Cu, Ag, Pt, Cd, Pb, Al, C, Mg, Au, In, Bi, Nb, Si, Ti, Ta, U, B, Bu, Sn und P sowie Verbindungen, Legierungen und Gemische hieraus vorzugsweise allein oder in Kombination mit zwei oder mehreren verwendet werden. Physikalische Verbundmaterialien wie Amalgam können ebenfalls verwendet werden.
Geeignete Verbindungen umfassen Oxide, Boride, Karbide. Beispiele für Oxide sind BaO/SrO, CaO, Y₂O₅, Gd₂O₃, Nd₂O₃, ThO₂, ZrO₂, Fe₂O₃, ZnO, CuO, Ag₂O, La₂O₃, PtO, PbO, Al₂O₃, MgO, In₂O₃, BiO, NbO, BeO und ähnliche. Beispiele für Boride sind YB₆, GdB₆, LaB₆, NdB6, CeB6, BuB₆, PrB₆, ZrB₂ und ähnliche. Beispiele für Karbide sind UC, ZrC, TaC, TiC, NbC, WC und ähnliche.
Verwendbare Legierungen sind Messing, Bronze, Phosphor Bronze, eine Legierung aus Ag mit MG (2 bis 20 Gew.-% von Mg), eine Legierung aus Cu mit Be (1 bis 10 Gew.-% von Be) und eine Legierung aus Ba mit Al. Die Ag-Mg Legierung, die Cu-Be Legierung und die Ba-Al Legierung wie oben beschrieben werden bevorzugt. Oxide können auch durch Erhitzung nur von der Oberfläche eines Metalls in der Luft oder die Oxidation mit einem chemischen Mittel erhalten werden.
Alternativ kann eine Sauerstoffschicht, die eine gute Langzeit-Stabilität besitzt auf der Oberfläche einer Metalllegierung durch die Erhitzung der Metalllegierung vor dem Gebrauch, geformt werden. Beispielsweise kann eine Oberflächen-Sauerstoffschicht durch die Erhitzung einer Mg-Ag Legierung in Dampf bei einer Temperatur von 300°C bis 400°C gebildet werden. Die erhaltene Sauerstoff-Dünnschicht bietet eine gute Langzeit-Stabilität.
Photoelektron emittierende Materialien, die eine vielschichtige Konstruktion wie vor kurzem von den Erfindern beschrieben, besitzen, können genauso verwendet werden. Photoelektron emittierende Materialien werden in der Japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. Hei-1-155857 beschrieben. Alternativ kann eine Photoelektron emittierende Substanz durch das Formen einer Dünnschicht, die auf einer geeigneten Matrix getragen wird, hergestellt werden. Zum Beispiel kann eine Dünnschicht aus Au, die auf einer Glasmatrix getragen wird, verwendet werden.
Diese Materialien können in beliebiger Form einer Platte, einer Falte, einer gekrümmten Oberfläche, einem Netz und ähnlichem verwendet werden. Formen mit einer größeren UV-ausgesetzten Fläche und einer größeren Luftkontaktfläche werden bevorzugt.
Photoelektronen können effektiv von einem Photoelektron emittierenden Material durch geeignete Anwendung einer reflektierenden Oberfläche oder einer gekrümmten reflektierenden Oberfläche, wie vor kurzem von den Erfindern vorgeschlagen, emittiert werden. Photoelektronen emittierende Materialien werden in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei-6-34941 beschrieben. Alternativ kann eine integrierte Photoelektronen emittierende Einrichtung durch Beschichtung einer UV-Lampe mit einem Photoelektronen emittierenden Material wie unten beschrieben gebildet werden. Die Offenbarung über Photoelektronen emittierende Einrichtungen, die in der Japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. Hei-4-24354 beschrieben werden, wird durch Bezugnahme hierin aufgenommen. Formen von Photoelektronen emittierenden Materialien und die der reflektierenden Oberflächen können abhängig von Formen und Konstruktionen einer Einrichtung oder der gewünschten Effizienz variieren und können nach Bedarf bestimmt werden.
Eine beliebige ultraviolette Strahlung kann verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie ein Photoelektronen emittierendes Material so bestrahlen kann, dass Photoelektronen emittiert werden. Eine Quecksilberlampe, ein Wasserstoffentladungsrohr, ein Xenonentladungsrohr, ein Lyman- Entladungsrohr, usw. sind generell angemessen. Diejenigen, die zur gleichen Zeit eine bakterizide (sterilisierende) Aktivität besitzen, werden abhängig von den Anwendungsgebieten bevorzugt. Typen von ultravioletten Strahlen können abhängig von den Anwendungsgebieten, Betriebsdetails, Verwendungszweck, ökonomischer Effizienz usw. als geeignet ausgewählt werden. Im biologischen Gebiet wird beispielsweise die kombinierte Verwendung von weit infraroten Strahlen mit Blick auf Bakterizidaktivität und Effizienz bevorzugt. Eine Bakterizidlampe (Hauptwellenlänge von 254 nm) wird bevorzugt, weil die elektrisch geladene Aktivität der vorliegenden Erfindung zu einer Bakterizidaktivität hinzugefügt wird. Es kann eine beliebige UV-Quelle verwendet werden, vorausgesetzt, sie kann eine ultraviolette Strahlung ausstrahlen. Die UV-Quelle kann abhängig von den Anwendungsgebieten, Formen und Größen der Bestandteile, Auswirkung und ökonomischer Effizienz als geeignet ausgewählt werden.
Durch die Bestrahlung des Photoelektronen emittierenden Materials mit einer ultravioletten Strahlung in einem elektrischen Feld können Photoelektronen effizient Mikropartikel mit einer elektrischen Ladung versorgen. Elektrische Ladung in einem elektrischen Feld wird in den Japanischen offengelegten Patentveröffentlichungen Nr. Sho-61-178050 und Sho-62-244459 sowie in der Japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. Hei-1-120563 beschrieben. In der vorliegenden Erfindung kann ein elektrisches Feld von 0,1 V/cm bis 5 kV/cm variieren und die geeignete Intensität kann aufgrund von Ergebnissen vorläufiger Experimente und Untersuchungen als günstig bestimmt werden.
Da Photoelektronen sogar extrem winzige Mikropartikel (zum Beispiel solche mit einer Partikelgröße von < 0,1 μm) mit hoher Effizienz elektrisch laden können, können Mikropartikel eingefangen und effizient entfernt werden. Vor dem elektrischen Laden können Mikropartikel dazu veranlasst werden, dass ihr Partikeldurchmesser anwächst. Ein Verfahren zum Anwachsen und elektrischen Laden von Mikropartikeln ist kürzlich von den Erfindern vorgestellt worden (Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. Hei-1-120564) und kann geeignet für die elektrische Ladung von extrem winzigen Mikropartikel wie gewünscht verwendet werden, abhängig von den Anwendungsgebieten.
Es kann ein beliebiges Einfangmaterial verwendet werden, vorausgesetzt, es kann die elektrisch geladenen Mikropartikel einfangen. Staub einsammelnde Platten (Staub einsammelnde Elektroden) und elektrostatische Filtersysteme sind zum allgemeinen Gebrauch, aber ein effektives Einfangmaterial kann auch so konstruiert werden, dass der Einfangteil selbst eine Elektrode aus Wollstoff wie zum Beispiel Stahlwolle oder Wolfram-Wolle (Wollstoff-Elektroden) formt. Elektret-Materialien können auch geeignet verwendet werden. Ein Ionenaustauschfilter (Faser), der vor kurzem von den Erfindern vorgestellt wurde, kann, abhängig von den Anwendungsgebieten effektiv sein. Ionenaustauschfilter können koexistente gasförmige Fremdstoffe und übelriechende Gase, die schwierig einzufangen sind, mit der vorliegenden Erfindung einfangen und folglich wird die Verwendung von Ionenaustauschfiltern abhängig von den Anwendungsgebieten der Erfindung bevorzugt. Die einfangenden Materialien können entweder allein oder in Kombination von zwei oder mehreren von ihnen geeignet verwendet werden, abhängig von den Anwendungsgebieten, Größe und Formen der Bestandteile, ökonomischer Effizienz und ähnlichem.
Ein Ionenaustauschmaterial bezieht sich auf einen Träger, der die Oberfläche durch einen Ionenaustauscher oder eine Ionenaustauschgruppe angehaftet hat. Ionenaustauscher umfassen kationische Ionenaustauscher und anionische Ionenaustauscher, wobei eine Kombination aus beiden bevorzugt wird. Ionenaustauschgruppen umfassen kationische Ionenaustauschgruppen und anionische Ionenaustauschgruppen, wobei eine Kombination aus beiden bevorzugt wird.
Ionenaustauschmaterialien sind vorzugsweise Ionenaustauschfasern mit einem Träger, der aus einer Faser besteht. Verwendbare Fasern sind natürliche Fasern, synthetische Fasern und eine Mischung aus beiden.
Ionenaustauscher werden nun hauptsächlich mit Bezug auf die Ionenaustauschfasern beschrieben. Ionenaustauscher können direkt auf einem fibrösen Träger oder auf einem Träger aus gewebter, gestrickter oder gefüllter Faser getragen werden. Eine beliebige Form der Fasern kann verwendet werden, vorausgesetzt die auf der Faser getragenen Ionenaustauscher können hier erhalten werden.
Vorzuziehende Verfahren zur Herstellung von Ionenaustauschfasern, die für den Gebrauch der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind diejenigen, die eine Pfropfpolymerisation implizieren, insbesondere Bestrahlungs-Pfropfpolymerisation. Der Grund hierfür liegt darin, dass diese Verfahren von den Ausgangsmaterialien mit vielen Eigenschaften und Größen Gebrauch machen können.
Natürliche Fasern, die verwendet werden können, umfassen Wolle, Seide, usw. Und verwendbare synthetische Fasern umfassen Fasern auf Kohlenwasserstoff-Polymer-Basis, Fasern auf Basis von Fluor enthaltendem Polymer oder Polyvinylalkohol, Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril, Zellulose, Zellulose Acetat, usw.
Verwendbare Kohlenwasserstoff-Polymere umfassen: Aliphatische Polymere wie Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen und Polybuten; aromatische Polymere wie Polystyrol und Poly-α-Methylstyrol; Cycloaliphatische Polymere wie Polyvinylcyclohexan; oder Kopolymere hiervon. Verwendbare Fluor enthaltende Polymere umfassen Polyethylentetrafluorid, Polyvinylidenfluorid, Ethylen-ethylen-Tetrafluorid-Kopolymere, Ethylen-Tetrafluoridpropylen-Hexafluorid-Kopolymer, Vinylidenfluoridpropylen-Hexafluorid-Kopolymer und ähnliche.
Ein beliebiges Material kann als Träger verwendet werden, wobei folgendes vorausgesetzt wird: Es besitzt eine große Kontaktfläche mit einem Gasstrom; es ist so geformt, dass es einen verminderten Widerstand besitzt; es kann jederzeit gepfropft werden; es besitzt eine gute mechanische Festigkeit; es tendiert weniger dazu, Abfallfasern zu produzieren und abzugeben; und es wird weniger von Hitze beeinflusst. Ein geeignetes Träger-Material kann abhängig vom Verwendungszweck, ökonomischer Effizienz und Auswirkungen ausgesucht werden, generell aber ist ein Träger aus Polyethylen gemacht und idealerweise besteht er aus Polyethylen oder einer Zusammensetzung aus Polyethylen und Polypropylen.
Viele kationische Ionenaustauscher und anionische Ionenaustauscher können als Ionenaustauscher verwendet werden, ohne besonders eingeschränkt zu sein. Erwähnenswerte Beispiele sind kationische Ionenaustauscher, die eine kationische Ionenaustauschgruppe enthalten wie Karboxyl-, Sulfonat-, Phosphat- oder die Phenolgruppe ebenso wie anionische Ionenaustauscher, die eine kationische Austauschgruppe enthalten, wie beliebige der primären bis tertiären Aminogruppen oder einer quaternären Ammoniumgruppe oder Ionenaustauscher, die sowohl die vorher erwähnten kationischen wie auch anionischen Ionenaustauschgruppen enthalten.
Genauer gesagt können fibröse Ionenaustauscher, die eine kationische oder anionische Ionenaustauschgruppe besitzen, durch Pfropfpolymerisation auf der vorher erwähnten Faser eine Styrol-Verbindung wie Acrylsäure, Methakrylsäure, Vinylbenzolsulfonsäure, Styrol, Halomethylstyrol, Acyloxystyrol, Hydroxystyrol oder Aminostyrol, oder Vinylpyridin, 2-Methyl-5-Vinylpyridin, 2-Methyl-5-Vinylimidazol oder Acrylonitril gefolgt von der Reaktion mit schwefliger Säure, Chlorsulfonsäure oder Sulfonsäure je nach Bedarf erhalten werden. Optional können diese Monomere auf eine Faser im Beisein eines Monomers, der zwei oder mehr Doppelbindungen besitzt wie Divinylbenzol, Trivinylbenzol, Butadien, Ethylenglycol, Divinylether, Ethylenglycoldimethacrylat und ähnliche gepfropft werden.
Ionenaustauschfasern können auf die oben beschriebene Art und Weise hergestellt werden. Ionenaustauschfasern haben einen Durchmesser von 1 bis 1.000 μm, vorzugsweise zwischen 5 und 200 μm und der Durchmesser kann passend gewählt werden, abhängig von Typ und Verwendung der Faser.
Die Gebrauchsweise kationischer Ionenaustauschgruppen und anionischer Ionenaustauschgruppen kann abhängig von den Arten und Konzentrationen der in einem zu reinigenden Gas zu entfernenden Komponenten bestimmt werden. Durch eine kürzliche Analyse und das Schätzen der zu entfernenden Komponenten können adäquate Typen und Mengen der Ionenaustauschfasern ausgewählt werden. Genauer gesagt sind Fasern mit kationischen Austauschgruppen (Kationen-Austauscher) geeignet, wenn ein basisches Gas entfernt werden soll, wogegen Fasern mit anionischen Austauschgruppen (Anionen-Austauscher) geeignet sind, wenn ein saures Gas entfernt werden soll. Und, wenn sowohl basische als auch saure Gase entfernt werden sollen, können sowohl anionische Ionenaustauschgruppen als auch kationische Ionenaustauschgruppen verwendet werden.
Ein effektiver Weg, um ein Gas durch eine Ionenaustauschfaser zu strömen ist die Erzeugung eines Gasstroms senkrecht zu einem Filter, der aus der Ionenaustauschfaser gemacht ist.
Die Strömungsrate eines Gases, das durch eine Ionenaustauschfaser hindurchgeht, kann passend mit der Durchführung vorläufiger Experimente bestimmt werden. Da die Faser eine hohe Entfernungsrate besitzt, kann sie generell auf einer SV der Größenordnung 1.000 bis 100.000 (h^–1) verwendet werden. Ionenaustauschfasern, die durch eine Strahlungspfropfpolymerisation produziert sind, wie vor kurzem von den Erfindern vorgestellt, können hervorragend mit einer besonders hohen Effizienz genutzt werden (Japanische Patentveröffentlichungen Nr. Hei-5-9123, Hei-5-67325 und Hei-6-24626).
Ionenaustauschfasern sind im Einfangen von ionischem Material (Bestandteile) effektiv und können folglich effektiv das ionische Material einfangen und entfernen, wie es von der vorliegenden Erfindung beabsichtigt war.
Insbesondere sind Ionenaustauschfilter (Fasern), die durch Strahlungspfropfpolymerisation hergestellt sind, besonders effizient, da die Strahlung gleichmäßig tief in einen Träger hineingehen kann und die Ionenaustauscher (anionische und/oder kationische Austauscher) können sich fest auf einer großen Fläche hiervon (mit einer hohen Dichte) anlagern, so dass das Austauschvolumen vergrößert wird und das ionische Material in einer geringen Konzentration mit hoher Rate und mit hoher Effizienz entfernt werden kann.
Der Herstellungsprozess, der eine Strahlungspfropfpolymerisation verwendet ist aus folgenden Gründen vorteilhaft: Die Polymerisation kann auf einem Träger, der eine Form sehr ähnlich zum Endprodukt besitzt, durchgeführt werden; sie kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden; sie kann in der Dampfphase durchgeführt werden; sie kann ein größeres Pfropfenverhältnis realisieren; und sie kann einen Adsorptionsfilter ohne viele Verunreinigungsteilchen zur Verfügung stellen.
Als Ergebnis können folgende Eigenschaften erhalten werden:

(1) Ionenaustauschfasern, die durch Strahlungspfropfpolymerisation hergestellt wurden, können eine höhere Adsorptionsrate und eine größere Adsorptionsmenge vorweisen, da ein Ionenaustauscher (adsorptiver Teil) hierzu gleichmäßiger und reichhaltiger (eine höhere Zusatzdichte) hinzugefügt wird.
(2) Druckverlust kann verringert werden.

Ein Mittel zum Einfangen und Entfernen von Mikropartikeln kann allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden, die passend durch vorläufige Experimente abhängig von den Eigenschaften der produzierten Mikropartikel ausgewählt werden können.
Verfahren bzw. Schemata für die Erzeugung von Mikropartikeln (Bestrahlungsquelle, Art der Mikropartikelproduktion, Konditionen und ähnliches) und für das Einfangen und Entfernen von Mikropartikeln (Einfangmittel, Konditionen und ähnliches) können passend aufgrund von vorläufigen Experimenten abhängig von vielen Faktoren einschließlich Anwendungsgebiet, Gastyp, Vorrichtungsdesign, Produktionsskala, Durchführungsanforderungen, ökonomischer Effizienz und ähnlichem ausgewählt werden.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Entfernung von Mikkopartikeln der Fremdstoffe kann durch beliebige der 6 Schemata durchgeführt werden, die unten als Beispiel aufgeführt sind. A → B → C (1) A → B → A → C (2) A → C → A → B (3) A → C → B (4) A → B + C (5) A + B → C (6)
Im Schema oben gilt:
Das Element A repräsentiert einen Schritt zur Bestrahlung eines Gases mit einem ultravioletten Strahl und/oder Strahlungsstrahl; oder ein Mikropartikel erzeugender Teil, der eine ultraviolette Strahlungsquelle und/oder einen Strahlungsstrahl besitzt;
Das Element B repräsentiert einen Schritt zur Kontaktaufnahme mit den Mikropartikeln der Fremdstoffe mit einem Photokatalysator und für die Bestrahlung des Photokatalysators, der mit den Mikropartikelnn in Kontakt gehalten wird; oder ein Zersetzungsteil, der einen Photokatalysator und eine Lichtquelle für die Bestrahlung des Photokatalysators besitzt;
Das Element C repräsentiert einen Schritt zur Befreiung des Gases von Mikropartikeln der Fremdstoffe; oder einen Entfernungsteil zur Entfernung der Mikropartikel der Fremdstoffe;
Das Element C ist nicht existentiell für die vorliegende Erfindung; das Symbol → zeigt eine zeitliche Folge von Schritten an; oder eine nachgeordnete räumliche Folge der Teile; und das Symbol + zeigt das Zusammentreffen zweier Schritte an; oder eine Zusammenführung von zwei Schritten.
Passende Schemen können aufgrund von vorläufigen Experimenten und Untersuchungen ausgewählt werden, abhängig vom Anwendungsgebiet, Typen der Vorrichtung, Stadien des zu behandelnden Gases, den geforderten Entfernungsdurchführungen, ökonomischer Effizienz und ähnlichem.
Prinzipiell gilt:

(a) Wenn eine Vorrichtung sehr groß ist, werden die Schemen in folgender Reihenfolge bevorzugt: (2), (3) > (1), (4) > (5),
(b) Wenn organische Verbindungen in höherer Konzentration als der der anderen gasförmigen Fremdstoffe vorhanden sind, werden (1) oder (2) bevorzugt
(c) Wenn ein Gas eine hohe Konzentration von Bestandteilen enthält, die möglicherweise katalytisches Gift für den Photokatalysator während einer Langzeit-Handlung werden könnten, wie zum Beispiel Schwefel enthaltende Verbindungen, dann werden (3) oder (4) bevorzugt
(d) Wenn eine hohe Entfernungsdurchführung gefordert ist, wird (2) oder (3) bevorzugt: und
(e) Wenn eine Vorrichtung klein ist, wird (5) oder (6) bevorzugt.

Das Element C kann vor den Elementen A und B stehen. Diese Reihenfolge wird bevorzugt, weil saure Gase, die dazu neigen, Photokatalysatoren negativ zu beeinflussen, vorzeitig eliminiert werden können. Solch saure Gase umfassen SO₂, NO, HCl und HF. Des weiteren könnten, wenn schwefelhaltige Verbindungen wie Schwefeloxide, Wasserstoffsulfide, Tiophen und Thiole in hohen Konzentrationen vorhanden sind, diese Verbindungen auf Photokatalysatoren wie katalytisches Gift wirken.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter durch Beispiele beschrieben, die nicht als Bereichseinschränkung der vorliegenden Erfindung verstanden werden sollten.
BEISPIEL 1
1 repräsentiert eine Ausführung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, die angewendet wird, um Luft für den Transport eines Luftmessers in einer Halbleiterproduktionsfabrik zu reinigen. Eine Reinigungsvorrichtung 12 der vorliegenden Erfindung ist in einem Reinraum 1 der Klasse 1.000 aufgestellt.
Zunächst wird ein Mittel zum Transport der Luft 14 in einen Reinraum 1 beschrieben. Eine Lufteinlasspumpe 2 ist zu einem Vortilter 3 verbunden, um grobe feste Teilchen, die in der Außenluft vorhanden sind, auszufiltern. Der Vorfilter 3 und ein Luftauslass 4 des Reinraums 1 sind mit einem Gebläse 5 verbunden, um Luft in den Reinraum 1 zu transportieren. Das Gebläse 5 ist mit einer Luftaufbereiter 6 verbunden, um die Temperatur und Feuchtigkeit der Luft zu kontrollieren. Die Pumpe, die den Luftaufbereiter verlässt, ist in mehrere Teilgebiete aufgeteilt, wobei jedes Teilgebiet mit einem HEPA Filter 7 zur Entfernung von Mikropartikeln verbunden ist. Der HEPA Filter 7 ist im Anschluss an den Innenraum des Reinraums 1 vorgesehen und befindet sich vorzugsweise an der Decke des Reinraums. Der Luftauslass 4 ist auf dem Boden des Reinraums 1 vorgesehen.
Die Außenluft 2, die in den Reinraum 1 transportiert wird, wird zunächst mit dem groben Filter 3 und dem Luftaufbereiter 6 behandelt. Dann wird die Luft mit dem HEPA Filter 7 von Staub befreit bevor sie in den Reinraum 1 gelangt, um Luft 14 der Klasse 1.000 zu werden, die eine extrem niedrige Konzentration an organischen Verbindungen 30 enthält. Mit anderen Worten können die organischen Verbindungen mit einer extrem niedrigen Konzentration, die von organischen Materialien abstammen (polymerische Materialien), die Autos und Plastik umfassen, weder mit dem groben Filter 3 noch mit dem Luftaufbereiter 6, noch mit dem HEPA Filter 7 entfernt werden und gelangen folglich in den Reinraum 1. Auf der anderen Seite sind die strukturellen Komponenten des Reinraums 1 entstandene organische Verbindungen in dem Reinraum 1. Folglich besitzt die Luft in dem Reinraum 1 eine höhere Konzentration an organischen Verbindungen als die Außenluft. Die Luft 14 in dem Reinraum 1 besitzt eine Konzentration von organischen Verbindungen zwischen 0,8 und 1,2 ppm beispielsweise bezogen auf nicht methanhaltigen Kohlenwasserstoff.
Die Reinigungsvorrichtung 12 der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise horizontal aufgestellt. Als Ergebnis kann die Luft 14 horizontal durch die Vorrichtung 12 strömen. Vorzugsweise ist ein Luftmesser-Apparat 29 mit einem Lufteinlass in Richtung Abluft, die von einem Luftauslass der Reinigungsvorrichtung 12 entlastet ist, vorgesehen. Und die Auslassluft 4 des Reinraums 1 ist vorzugsweise in Richtung Abluft, die von dem Luftauslass des Luftmessers 29 entlastet ist, vorgesehen.
Wie in 1 gezeigt, wird die Luft 14 durch den HEPA Filter 7 in den Reinraum 1 von oben nach unten transportiert. Dann wird die Luft 14, während sie horizontal durch die Reinigungsvorrichtung 12 strömt, von Staub befreit und wird so gereinigt, dass sie zu reiner Luft 28 wird, in der organischen Verbindungen zersetzt worden sind. Die resultierende reine Luft 28 wird in ein Luftmesser 29 transportiert, um den Wafer zu säubern. Die Abluft des Luftmessers 29 wird aus dem Luftauslass 4, der im unteren Teil des Reinraums vorgesehen ist, hinausgezogen.
Wie in 1 gezeigt, ist die Reinigungsvorrichtung 12 sukzessive mit einem groben Filter 25a zur Staubentfernung, einem Mikropartikel erzeugenden Abschnitt 8, einem Zersetzungsabschnitt 26, einem groben Filter 25b und einem Ozon Zersetzungsabschnitt 27 versehen.
Die Reinigungsvorrichtung 12 besitzt vorzugsweise einen groben Filter 25a. Staub, der letztendlich im Reinraum 1 vorhanden ist, neigt dazu, einen Photokatalysator zu verunreinigen und ihn verfallen zu lassen. Die groben Filter 25a sind nützlich für die Entfernung von solchem Staub.
Der Mikropartikel erzeugende Abschnitt 8 besteht aus einem Gehäuse und einer darin enthaltenen UV-Lampe 15. Die UV-Lampe ist zum Beispiel eine Niedrigdruck Quecksilberlampe 15.
Organische Verbindungen 30 in der Luft 14 besitzen die Möglichkeit, den Kontaktwinkel zu vergrößern, indem sie sich auf einem Substrat wie einem Wafer festsetzen. Wenn aber die Luft 14 mit der von der UV-Lampe 15 ausgestrahlten Strahlung bestrahlt wird, können diese organischen Verbindungen 30 in partikelförmige Materie 16 transformiert werden. Wenn gasförmiger Sauerstoff, der in der Luft vorhanden ist, UV-Strahlung ausgesetzt wird, wird er auch in gasförmiges Ozon verwandelt.
Der Zersetzungsabschnitt 26 besteht aus einer UV-Lampe 31 und einem Paar von Photokatalysatoren 32, die sich gegenüberliegend auf beiden Seiten der UV-Lampe in Richtung der Luftströmung aufgestellt sind. Der Photokatalysator 32 aus 1 ist durch eine Wabenstruktur aufgebaut, die mit Partitionen versehen ist, welche zwei oder mehrere durchgehende Löcher und einer katalytisch aktiven Komponente in Form von Partikeln definieren. Die katalytisch aktive Komponente besteht aus Titandioxid in Form von Partikeln, die die Oberfläche der Partitionen der Wabenstruktur bedecken. Die Länge der Wabenstruktur ist vorzugsweise in paralleler Richtung zu den Partitionen kürzer als in radialer Richtung. Es soll vermieden werden, dass die UV-Strahlung durch die Partitionen unterbrochen wird.
Die Luft, die organische Verbindungen enthält, strömt durch die durchgehenden Löcher der Wabenstruktur und wird in den Zersetzungsabschnitt 26 geleitet. Während die Luft 14 durch die Löcher der Wabenstruktur des Photokatalysators 32 strömt, wird partikelförmige Materie 16, die in der Luft 14 enthalten ist, mit den katalytisch aktiven Komponenten in Form von Partikeln, die auf der Oberfläche der durchgehenden Löcher der Wabenstruktur vorhanden sind, in Kontakt gebracht. Da der Photokatalysator 32 durch Bestrahlung mit der UV-Lampe 31 aktiviert ist, wird partikelförmige Materie unter katalytischer Aktion zersetzt. Schließlich werden organische Verbindungen auf ein Niveau von nicht mehr als 0,2 ppm reduziert, vorzugsweise sogar 0,1 ppm bei nicht methanhaltigen organischen Verbindungen, die als Indikator verwendet werden. Organische Verbindungen, die ein hohes Molekulargewicht oder aktive organische Verbindungen, die dazu tendieren, den Kontaktwinkel auf einem Wafer zu vergrößern besitzen, werden in organische Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht, die nicht mehr dazu tendieren, den Kontaktwinkel zu vergrößern, oder in Kohlenwasserstoff und Wasser zersetzt.
Der Staub entfernende Filter 25b besteht zum Beispiel aus einem ULPA Filter. Die Luft der Klasse 1.000 im Reinraum 1 kann von Mikropartikeln mit dem ULPA Filter gesäubert werden, um der Klasse 10 oder weniger anzugehören. Der Staub entfernende Filter 25b kann notfalls auch effizient Mikropartikel einfangen, die an und nahe dem Mikropartikel erzeugenden Abschnitt 8 entschwunden waren.
Das Ozon zersetzende Material 27 besitzt vorzugsweise eine Wabenform, die mit den Partitionen versehen ist, die mindestens zwei durchgehende Löcher definieren. Das Ozon, dass durch die Bestrahlung mit der UV-Lampe 15 erzeugt wurde, kann auf ein Niveau von nicht mehr als 0,01 ppm durch den Photokatalysator 32 und das Ozon zersetzende Material 27 zersetzt werden.
Da die Herstellung von Ozon in Halbleiterproduktionsfabriken nicht ignoriert werden kann, wird das Ozon auf ein Niveau kleiner gleich dem der neutralen Luft durch eine Zweischrittzersetzung zersetzt.
BEISPIEL 2
Beispiel 2 wird mit Bezug auf 2 beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, wird ein Waferspeicher zur Aufbewahrung von Wafern in einem Reinraum 1 der Klasse 1.000 und einer Reinigungsvorrichtung 12 im Speicher 36 aufgestellt. Die Reinigungsvorrichtung 12 weist einen Mikropartikel herstellenden Abschnitt 8 zur Überführung organsicher Verbindungen in Mikropartikel durch UV-Bestrahlung, einen Zersetzungsabschnitt 26 zur Zersetzung der resultierenden Mikropartikel der organischen Verbindungen durch die Handlung eines Photokatalysators und einen Ozon zersetzenden Abschnitt 27 auf. Die Luft 14 in dem Seicher 36, die organische Verbindungen 30 enthält, wird mit der Reinigungsvorrichtung 12 der vorliegenden Erfindung behandelt, um reine Luft 28 zu erhalten. Organische Verbindungen in dieser Luft 28 sind auf ein Niveau von nicht mehr als 0,01 ppm zersetzt, auf dem Niveau, auf dem organische Verbindungen verhindern können, den Kontaktwinkel auf der Oberfläche des Wafers zu vergrößern.
Dieses Beispiel wird unten noch detaillierter beschrieben.
Die Luft 14 im Speicher 36 wird zuerst mit einer UV-Lampe 15 (Niedrigdruck Quecksilberlampe) bestrahlt, so dass organische Verbindungen, die hierin enthalten sind, in partikelförmige Materie 16 verwandelt werden. Dieser partikelförmige Materie 16 wird erzeugt, um sich auf der Oberfläche des Photokatalysators 32 (getragen auf und fixiert an den umliegenden Wandoberflächen und den Glasstangen), der mit einer UV-Lampe 31 (bakterizide Lampe) bestrahlt worden war, abzulagern. Die abgelagerte partikelförmige Materie wird durch Photokatalyse zersetzt und entfernt, um reine Luft 28 zu erlangen.
Wie in 2 gezeigt, besteht der Photokatalysator 32 aus mindestens 2 Glasstangen und Titanoxid in Form von Partikeln, die auf die Oberfläche jeder Glasstange angewendet werden. Dieser Photokatalysator hängt. Des weiteren ist der Photokatalysator an der Wandoberfläche angelegt. Genauer gesagt werden Titanoxide in Form von Partikeln, die mit einem geeigneten Lösungsmittel gelöst sind, an die Wandoberfläche angelegt.
Durch die Öffnung des Waferspeichers 36 gelangt die Luft der Klasse 1.000 des Reinraums in den Waferspeicher 36. Diese Luft enthält organische Verbindungen in Konzentrationen zwischen 0,8 ppm und 1,5 ppm bezogen auf nicht methanhaltige organische Verbindungen. Die Luft in Form von Luftströmen 33a, 33b und 33c, die diese organischen Verbindung enthält, ist für den Kontakt mit dem Photokatalysator 32 gemacht und folglich können organische Verbindungen mit größerem Molekulargewicht oder die von aktiven organischen Verbindungen effektiv in Kohlenwasserstoff und Wasser zersetzt werden. Organische Verbindungen werden auf ein Niveau unter 01, ppm zersetzt, bezogen auf nicht methanhaltige organische Verbindungen, die als Indikator verwendet werden.
Bestrahlung mit der UV-Lampe 15, 32 lässt die Temperatur ansteigen und führt zu einem Luftaustausch. Als Ergebnis dieses Luftaustausches strömt Luft aufwärts vom Boden in Richtung Decke der Vorrichtung 12, und außerhalb der Vorrichtung werden Luftströme 33a, 33b und 33c erzeugt.
Da der Luftstrom innerhalb der Vorrichtung 12 auf molekularem Niveau zu Brown'schen Bewegungen führt, werden Fremdstoffe mit den Glasstangen oder den Wandoberflächen zum Zusammenstoß gebracht und deshalb werden Mikropartikel der organischen Verbindungen mit dem Photokatalysator in Kontakt gebracht. Weil sich Fremdstoffe leicht auf einem Wafer ablagern, können sich Fremdstoffe auch leicht auf dem Photokatalysator ablagern.
Wie oben beschrieben wird der Teil zum Lagern des Wafers 34, der sich in einem Wafergehäuse 35 befindet, effektiv gesäubert.
Ozon, das durch Bestrahlung mit einer UV-Lampe 15 erzeugt wurde, um Partikel zu produzieren, kann zersetzt und auf ein Niveau von nicht mehr als 0,01 ppm durch die Handlung des Photokatalysators 32 und ein Ozon zersetzendes Material 27 mit einer Wabenform entfernt werden.
In 2 zeigen Bezugszeichen, die zu denen in 1 identische sind die gleichen Elemente wie die in 1.
Obwohl die Fälle, in denen ein Luftgas zersetzt wird in den Beispielen 1 und 2 beschrieben werden, kann die vorliegende Erfindung natürlich auch in Fällen angewendet werden, in denen ein Gas ein anderes Gas wie Stickstoff oder Argon, das gasförmige Fremdstoffe wie organische Verbindungen als Unreinheiten enthält, ist. Die vorliegende Erfindung kann nicht nur unter atmosphärischem Druck angewendet werden, sondern auch bei erniedrigtem oder erhöhtem Druck.
BEISPIEL 3
3 zeigt eine Reinigungsvorrichtung 12, die von der in 2 unterschiedlich ist. Wie in 3 gezeigt, ist die Anordnung des Ozon zersetzenden Materials 27 und dem Zersetzungsteil 26, die mit dem Photokatalysator versehen ist, so vertauscht, dass das Ozon zersetzende Material 27 neben dem Partikel produzierenden Abschnitt 8 platziert ist. Die so angeordnete Vorrichtung hat deshalb Effekte, die sich mit denen aus 2 vergleichen lassen.
BEISPIEL 4
Eine Gasprobe wie unten beschrieben wurde in einen Speicher wie in 2 hineingebracht, hierin wurde ein Wafer platziert, und dann wurden der Kontaktwinkel des Wafers, die Konzentration der nicht methanhaltigen organischen Verbindungen und dem vorhandenen Ozon im Speicher gemessen. Konditionen des Experiments:

(1) Gasprobe: Luft der Klasse 10 in einer Halbleiterproduktionsfabrik, die nicht methanhaltige organische Verbindungen in einer Konzentration von 0,8 ppm bis 1,2 ppm enthalten.
(2) Speichervolumen: 30 Liter
(3) UV-Lampe zur Produktion von Partikeln: Niedrigdruck Quecksilberlampe (184 nm)
(4) Photokatalysator: Titandioxid, das auf einer Glasfasermatrix durch den Sol-Gel-Prozess getragen wird;
(5) Lichtquelle: Bakterizide Lampe (254 nm) (zur Bestrahlung des Photokatalysators);
(6) Ozon zersetzendes Material: Gemischter Sauerstoffkatalysator, MnO₂/ZrO-C. Genauer gesagt weist das Ozon zersetzende Material einer Wabenstruktur auf, die mit den Partitionen versehen ist, die mindestens 2 durchgehende Löcher und Manganoxid definieren, der auf der Oberfläche der Partitionen der Wabenstruktur liegt. Die Wabenstruktur weist hauptsächlich ein Zirkoniumoxid und Kohlenstoff Atome auf. Zumindest ein Teil der Kohlenstoffatome kann in Form von Zirkoniumkarbid vorhanden sein. Manganoxide haben zum Beispiel die Form eines Partikels. Diese Partikel müssen nicht immer die gesamte Oberfläche der Partitionen der Wabenstruktur bedecken.
(7) Wafer: Ein hochgradig reiner Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 5 Inches wurde in 1 cm × 8 cm Stücke zerkleinert und in den Speicher gesetzt.
(8) Vorbehandlung des Wafers: Waschen mit einem Waschmittel und Alkohol auf einer reinen Oberfläche in dem Reinraum, gefolgt von einer UV/O₃ Reinigung;
(9) Messung des Kontaktwinkels: Der Kontaktwinkel wurde mit einem CA-D artigen Kontaktwinkelfühler gemessen, der von Kyowa Kaimen Kagaku, Inc. hergestellt wurde;
(10) Konzentration von nicht methanhaltigen organischen Verbindungen: Messung durch die Gaschromatographiemethode (GC);
(11) Ozonkonzentration: Gemessen mit einem chemilumineszenten Ozon Dichtemesser;
(12) Öffnen des Speichers: Der Speicher war in einer reinen Zone (Klasse 10) einer Halbleiterproduktionsfabrik aufgestellt und „auf – zu" Zyklen wurden sechsmal am Tag wiederholt.

Ergebnisse:

(1) 4 zeigt den Kontaktwinkel auf einem Wafer als Funktion der Anzahl der Tage, während derer der Wafer in einem Speicher gelagert war. In 4 repräsentiert das Symbol O die Werte, die erhalten wurden bezüglich der vorliegenden Erfindung und das Symbol
repräsentiert die Werte, die bei einem (vergleichbaren) Test erhalten wurden, bei dem der Wafer Luft der Klasse 10 in einem Reinraum ausgesetzt war. Das Symbol ↓ bedeutet, dass der erhaltene Wert unter der Nachweisgrenze liegt.
(2) Konzentrationen der nicht methanhaltigen organischen Verbindungen und des im Speicher vorhandenen Ozons sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
Das Umschalten der UV-Lampe, um Mikropartikel zu produzieren, erzeugt eine Ozonkonzentration von 15 bis 20 ppm.
(3) In einem Speicher ohne die Einheit der vorliegenden Erfindung wurde ein Wafer 2 bis 7 Tage lang gelagert. Dann wurde der Wafer aus dem Speicher herausgenommen und erhitzt, um die hierin gelagerten organischen Verbindungen aufzunehmen. Die Analyse des Wafers durch eine Gas-Chromatographie/Massen-Spektrometrie (GC/MS) zeigte, dass Phthalsäureester wie DOP vorhanden waren. Die Einheit der vorliegenden Erfindung wurde in den Speicher gesetzt und ein Wafer wurde in gleicher Weise behandelt und analysiert. Phthalsäureester wie DOP waren nicht nachweisbar.

BEISPIEL 5
5 zeigt eine Vorrichtungsausführung der vorliegenden Erfindung, die auf eine Halbleiterproduktionsfabrik angewendet wird, um Luft für die Versorgung eines Luftmessers zu reinigen. Die Reinigungsvorrichtung 12 aus 5 unterscheidet sich von der in 1, indem sie einen weiteren Abschnitt C zur Entfernung von partikelförmiger Materie besitzt.
Wie in 5 gezeigt repräsentiert das Bezugszeichen 1 einen Reinraum der Klasse 100. Die Luft 14 in dem Reinraum 1 wird in der Reinigungsvorrichtung 12 der vorliegenden Erfindung behandelt wird Die Reinigungsvorrichtung 12 weist einen Abschnitt 8 (A) für die Produktion von Mikropartikeln organischer Verbindungen und koexistenter gasförmiger Fremdstoffe wie SO₂ durch UV-Bestrahlung, einen Abschnitt 26 (B) zur Zersetzung der Mikropartikel der organischen Verbindungen mit einem Photokatalysator, einen Ozon zersetzenden Abschnitt 27 und die Abschnitte 9, 10 (C) zum Einfangen der Mikropartikel der partikelförmigen Materie mit Photoelektronen auf. Nachdem die Luft 14 durch die Reinigungsvorrichtung 14 der vorliegenden Erfindung geströmt ist, wird sie zu reiner Luft 28, die frei von Staub sowie organischen Verbindungen und koexistenten gasförmigen Fremdstoffen ist. Die reine Luft 28 wird an ein Luftmessermittel 29 zur Reinigung des Wafers (Substrat) gegeben.
Diese Ausführung ist wie oben beschrieben mit Bezug auf das folgende Schema angeordnet.
Abschnitt zur Produktion von Mikropartikeln durch UV-Bestrahlung (A) → Zersetzungsabschnitt zur Zersetzung von Mikropartikeln der organischen Verbindungen mit einem Photokatalysator (B) → Entfernungs-(Staubentfernungs-)Abschnitt zum Einfangen und Entfernen von partikelförmiger Materie in Form von Mikropartikeln (C).
Diese Ausführung wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
Die Außenluft 2 wird zuerst mit einem groben Filter 3 und einem Luftaufbereiter 6 behandelt, bevor sie in den Reinraum 1 gelangt. Dann wird die Luft von Staub mit einem HEPA Filter 7 am Einlass des Reinraums befreit, um zu Luft 14 zu werden, die eine Mikropartikelkonzentration der Klasse 100 besitzt. In der Luft 14 existieren organische Verbindungen 30a zusammen mit gasförmigen Fremdstoffen 30b, die aus sauren Gasen bestehen, die SOx, NOx, HCl, usw. umfassen und aus basischen Gasen, die NH₃, Amine usw. umfassen. Saure und basische Gase, die in der Außenluft 2 enthalten sind, werden in den Reinraum 1 zusammen mit der Außenluft 2 getragen. Nur eine kleine Menge an sauren und basischen Gasen wird in dem Reinraum 1 erzeugt. Die Luft 14 in dem Reinraum besitzt eine organische Verbindungskonzentration von 0,8 bis 1,2 ppm bezogen auf die nicht methanhaltigen organischen Verbindungen.
In der Luft 14 in dem Reinraum 1 werden sowohl organische Verbindungen 30a als auch saure und basische Gase 30b in partikelförmige Materie 16 durch Bestrahlung der UV-Lampe (Niedrigdruck-Quecksilberlampe) 15 (A) umgewandelt.
Bei partikelförmiger Materie 16 neigen Partikel, die von organischen Verbindungen 30a und basischen Gasen abstammen, dazu, sich auf der Oberfläche des Photokatalysators (TiO₂) abzulagern und können sich deshalb so auf dem Photokatalysator 32 ablagern, der durch Bestrahlung mit der UV-Lampe 31, als wenn sie durch Photokatalyse (B) zersetzt und entfernt würden.
Auf der anderen Seite ist es bei partikelförmiger Materie 16 schwierig, Partikel, die von sauren Gasen abstammen mit einem Photokatalysator 32 zu zersetzen und sie gelangen deshalb durch den photokatalytischen Zersetzungsabschnitt B in den Abschnitt (C) zum Einfangen und Entfernen mit Hilfe von Photoelektronen. Der Abschnitt (C) weist eine UV-Lampe 19, ein Photoelektronen ausgebendes Material 20, eine Elektrode (Teil 9, um die partikelförmige Materie mit elektrischer Ladung zu versorgen) und ein Material 10 zum Einfangen der elektrisch geladenen partikelförmigen Materie 10 auf.
In dem Einfang- und Entfernungsabschnitt (C) wird ankommende bzw. einströmende partikelförmige Materie 16 mit Photoelektronen (nicht gezeigt), die von dem Photoelektron emittierenden Material 20 freigegeben werden elektrisch geladen und die elektrisch geladene partikelförmige Materie wird eingefangen und mit dem Material 10 entfernt. Photoelektronen können effizient durch das Abdecken der UV-Lampe 19 mit dem Photoelektron emittierenden Material 20 und dem Bilden eines elektrischen Feldes von 50 V/cm zwischen dem Material 20 und der Elektrode 21 freigegeben werden.
In dieser Ausführung wird Luft, die mit organischen Verbindungen verunreinigt ist, in den Zersetzungsabschnitt 26 (B) hineingeleitet, der einen Photokatalysator 32 (gebildet durch das Bedecken der Oberfläche eine wabenförmigen Keramikgrundsubstanz mit Titandioxid) und eine UV-Lampe (bakterizide Lampe) 32 aufweist. In diesem Abschnitt werden organische Verbindungen auf ein Niveau von nicht mehr als 0,2 ppm, vorzugsweise 0,1 ppm bezogen auf die nicht methanhaltigen organischen Verbindungen, die als Indikator herangezogen werden, zersetzt.
Genauer gesagt werden organische Verbindungen von größerem Molekulargewicht oder aktive organische Verbindungen, die für die Vergrößerung des Kontaktwinkels verantwortlich sind, in organische Verbindungen zersetzt, die ein kleines Molekulargewicht besitzen, die jede Vergrößerung des Kontaktwinkels verhindern, oder sie werden in Kohlenwasserstoff und Wasser zersetzt.
Die resultierende Luft besitzt eine um ein Vielfaches niedrigere Konzentration von sauren und basischen Gasen als die der Luft 14 im Reinraum. Bezogen auf SO₂, der als Indikator verwendet wird, kann eine durchschnittliche SO₂ Konzentration, die bei 0,001 ppm (10 ppb) lag, in einem Reinraum auf 1 ppb oder weniger verringert werden.
In einer Art und Weise wie oben beschrieben sind Mikropartikel, die in der Luft 14 der Klasse 100 im Reinraum vorhanden sind zusammen mit partikelförmiger Materie 16, die von gasförmigen Fremdstoffen abstammt, elektrisch geladen und in dem Entfernungsabschnitt (C) eingefangen, um die Fremdstoffe mit Photoelektronen zu entfernen. Durch die Gestalt der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung 12 wird die Luft 28 extrem frei von organischen Verbindungen und koexistenten gasförmigen Fremdstoffen.
Ozon, das durch Bestrahlung der UV-Lampe 15 zur Produktion von Partikeln erzeugt wird, kann auf ein Niveau von nicht mehr als 0,01 ppm durch einen Photokatalysator 32 und ein wabenförmiges Ozonzersetzungsmaterial 27 zersetzt werden.
Mit anderen Worten wird das Ozon auf ein Niveau von gleich viel oder weniger als das in neutraler Luft durch eine Zweischrittzersetzung zersetzt, weil ausströmendes Ozon in Halbleiterproduktionsfabriken nicht ignoriert werden sollte.
In 5 beschreibt Bezugszeichen 4 einen Luftauslass des Reinraums 1 und Bezugszeichen 5 beschreibt ein Gebläse.
BEISPIEL 6
6 repräsentiert eine andere Ausführung, in der die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung angewendet wird, um Luft für die Versorgung eines Luftmessers in einem Reinraum 1 der Klasse 100 von dem gleichen Typ wie in Beispiel 5 zu reinigen.
Wie in 6 gezeigt unterscheidet sich die Vorrichtung dieses Beispiels von der aus Beispiel 5 (5) darin, dass der Zersetzungsabschnitt (B) für die Zersetzung der Mikropartikel der organischen Verbindungen mit einem Photokatalysator von einem anderen Mikropartikel produzierenden Abschnitten (A), der UV Strahlung verwendet, gefolgt wird.
Mit anderen Worten ist die Vorrichtung von diesem Beispiel wie in dem Schema A → B → A → C angeordnet.
Infolge von dieser Anordnung kann die Vorrichtung dieses Beispiels saure Gase zweimal dem Miropartikel erzeugenden Schritt unterziehen und folglich deren Entfernung in dem Einfangabschnitt erleichtern. Die Luft 14 im Reinraum ist effizienter als in Beispiel 1 von gasförmigen Fremdstoffen gereinigt. Gasförmige Fremdstoffe werden auf ein Fünfzigstel oder weniger der Konzentration im Einlass reduziert.
In 6 beschreiben Bezugszeichen, die identisch zu denen in 5 sind, die gleichen Elemente.
BEISPIEL 7
7 repräsentiert eine andere Ausführung, in der die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung angewendet wird, um Luft für die Versorgung eines Luftmessers in einem Reinraum 1 der Klasse 100 von dem gleichen Typ wie in Beispiel 5 zu reinigen.
Wie in 7 gezeigt ist die Vorrichtung wie in dem Schema A → C → A → B angeordnet. Dieser Vorrichtungstyp ist für die Behandlung von Luft effektiv, die eine hohe Konzentration von sauren oder basischen Gasen besitzt und folglich für den Gebrauch bei Operationen von saurem Waschen oder basischer Behandlung in einem Reinraum geeignet.
Wie in 7 gezeigt werden gasförmige Fremdstoffe in Mikropartikel umgewandelt (A), und dann werden die resultierenden Miropartikel der partikelförmigen Materie eingefangen und entfernt (C), und ermöglichen deshalb die Erniedrigung der Konzentration von sauren und basischen Gasen.
Dann werden die gasförmigen Fremdstoffe wie organische Verbindungen wieder in Mikropartikel umgewandelt (A), und dann werden die resultierenden Mikropartikel, die von den organischen Verbindungen und basischen Gasen stammen, mit einem Photokatalysator zersetzt (B). Das Bezugszeichen 25b beschreibt einen HEPA-Filter, der notfalls als Einsammler von eventuell vorhandenen Mikropartikeln (partikelförmiger Materie) im oberen Strom dienen kann.
Da saure oder basische Gase auf hohen Konzentrationen vor dem Erreichen des photokatalytischen Zersetzungsabschnitts (B) eingefangen und entfernt werden können, können mögliche Quellen (z.B. saure Gase) eines für den Photokatalysator 32 katalytischen Gifts entfernt werden und deshalb einen langfristig stabilen Betrieb gestatten.
Aufgrund der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung werden organische Verbindungen auf ein Niveau von nicht mehr als 0,1 ppm bezogen auf nicht methanhaltige organische Verbindungen, die als Indikator verwendet werden, zersetzt. Die wie oben beschriebenen Operationen lassen gasförmige Fremdstoffe auf ein Niveau von 100 bis 500 ppb bezogen auf die SO₂-Konzentration ansteigen, die auf ein Niveau von nicht mehr als 1 ppb durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung entfernt werden kann.
In 7 beschreiben Bezugszeichen, die identisch zu denen in 5 sind, die gleichen Elemente.
BEISPIEL 8:
8 repräsentiert eine andere Ausführung, in der die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung angewendet wird, um Luft für die Versorgung eines Luftmessers in einem Reinraum 1 der Klasse 100 vom gleichen Typ wie in Beispiel 5 zu reinigen.
Wie in 8 gezeigt ist die Vorrichtung wie in dem Schema A → C → B angeordnet. Dieser Vorrichtungstyp ist für die Behandlung von Luft effektiv, die eine hohe Konzentration von sauren oder basischen Gasen besitzt.
Wie in 8 gezeigt werden gasförmige Fremdstoffe in Mikropartikel umgewandelt (A), und dann werden die resultierenden Mikropartikel der partikelförmigen Materie eingefangen und entfernt (C), und ermöglichen dadurch, dass die Konzentration von sauren und basischen Gasen erniedrigt wird.
Dann wird die mikropartikelhaltige Substanz, die von den organischen Verbindungen und basischen Gasen stammt, mit einem Photokatalysator zersetzt (B). Das Bezugszeichen 25b beschreibt einen HEPA-Filter, der notfalls als Einsammler von eventuell vorhandenen Mikropartikeln (partikelförmige Materie) im oberen Strom dienen kann.
Da saure oder basische Gase auf hohen Konzentrationen vor dem Erreichen des photokatalytischen Zersetzungsabschnitts (B) eingefangen und entfernt werden können, können mögliche Quellen (z.B. saure Gase) eines für den Photokatalysator 32 katalytischen Gifts entfernt werden und deshalb einen langfristigen stabilen Betrieb erlauben.
Aufgrund der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung werden organische Verbindungen auf ein Niveau von nicht mehr als 0,1 ppm bezogen auf nicht methanhaltige organische Verbindungen, die als Indikator verwendet werden, zersetzt. Die wie oben beschriebenen Operationen lassen gasförmige Fremdstoffe auf ein Niveau von 100 bis 500 ppb bezogen auf die SO₂-Konzentration ansteigen, die auf ein Niveau von nicht mehr als 1 ppb durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung entfernt werden kann.
In 8 beschreiben Bezugszeichen, die identisch zu denen in 5 sind, die gleichen Elemente.
BEISPIEL 9:
9 repräsentiert eine andere Ausführung, in der die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung angewendet wird, um Luft für die Versorgung eines Luftmessers in einem Reinraum 1 der Klasse 100 vom gleichen Typ wie in Beispiel 5 zu reinigen.
Wie in 9 gezeigt ist die Vorrichtung 12 der vorliegenden Erfindung von Beispiel 5 abgewandelt, indem ein zusammengefügter Abschnitt (B + C) durch das Zusammensetzen der Zersetzungsabschnitt (B) zur photokatalytischen Zersetzung der Mikropartikel der organischen Verbindungen und basischen Gase und dem Entfernungsabschnitt (C) zum Einfangen und Entfernen von sauren und basischen Gasen mit Photoelektronen gebildet wurde.
Mit anderen Worten ist die Vorrichtung von diesem Beispiel wie in dem Schema A → B + C angeordnet.
Die Luft 14 im Reinraum 1 wird mit einer UV-Lampe (Niedrigdruck-Quecksilberlampe) 15 so bestrahlt, dass sowohl die organischen Verbindungen 30a als auch die sauren und basischen Gase 30b in partikelförmige Materie 16 umgewandelt werden (A).
Ein zusammengesetzter Abschnitt, der aus einem photokatalytische Zersetzungsabschnitt (B) und dem Einfangabschnitt (C) zum Einfangen von Mikropartikeln der partikelförmigen Materie besteht, weist eine UV-Lampe 31 (19), ein Photoelektronen ausgebendes Material 20, das die Oberfläche der UV-Lampe 31 (19) bedeckt, eine Elektrode 21, einen Photokatalysator 32, der die Oberfläche der Elektrode 21 bedeckt und ein Einfangmaterial 10 auf, dass stromabwärts zur UV-Lampe 31 platziert ist, um geladene partikelförmige Materie einzufangen. Die UV-Lampe 31 (19) ist eine Bakterizide Lampe und besitzt eine doppelte Funktion, nämlich als Bestrahlung des Photoelektronen ausgebenden Materials 20 (Zur Ausgabe von Photoelektronen) und als Photokatalysator 32 (zur Einleitung der Photokatalyse). Das Photoelektronen emittierende Material 20 überdeckt die UV-Lampe 31 (19). Durch das Bilden eines elektrischen Feldes von 50 V/cm zwischen dem Photoelektronen emittierenden Material 20 und der Elektrode 21 können Photoelektronen effizient in Richtung Elektrode 21 abgegeben werden. Bei der partikelförmigen Materie 16 können Partikel, die von sauren und basischen Gasen 30b stammen, mit den Photoelektronen elektrisch geladen werden, die vom Photoelektronen emittierenden Material 20 abgegeben werden. Die resultierende geladene partikelförmige Materie wird mit dem Einfangmaterial 10 zum Einfangen der geladenen partikelförmigen Materie eingefangen und entfernt.
Bei der partikelförmigen Materie 16 können sich Mikropartikel, die von organischen Verbindungen 30a und basischen Gasen stammen, auf der Oberfläche des Photokatalysators 32 ablagern, der durch Bestrahlung der UV-Lampe 31 aktiviert wurde, und folglich können sie durch Photokatalyse zersetzt und entfernt werden (B).
Bei einem Verfahren zur Entfernung von Mikropartikeln in einem elektrischen Feld, das folgendes aufweist: Bestrahlung eines Photoelektronen emittierenden Materials mit ultravioletter Strahlung, so dass die Abgabe der Photoelektronen eingeleitet wird; Zufuhr von elektrischer Ladung für Mikropartikel durch Photoelektronen; und Einfangen der geladenen Mikropartikel, wobei sie gezwungen werden, sich durch die Wirkung des elektrischen Feldes zu bewegen, können die Effekte des Photokatalysators noch weiter verbessert werden durch das Einbeziehen des Photokatalysators in eine Elektrode, die das elektrische Feld erzeugt (Japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei-8-231290).
BEISPIEL 10
Reinigung der Luft in einem Waferspeicher (Waferaufnahmespeicher) 36 in einem Reinraum der Klasse 100 in einer Halbleiterproduktionsfabrik wird mit Bezug auf eine grundlegende Anordnung wie in Beispiel 10 beschrieben.
Organische Verbindungen 30a und koexistente saure und basische Gase 30b umfassen SO₂ und NH₃, die in der Luft, die sich im Speicher 36 befindet, enthalten sind, werden durch eine Reinigungseinheit 12 der vorliegenden Erfindung, die im Speicher aufgestellt ist, behandelt. Die Reinigungseinheit 12 weist einen Mikropartikel erzeugenden Abschnitt 8 (A) zur Produktion von Mikropartikeln organischer Verbindungen und koexistenter gasförmiger Fremdstoffe durch UV-Bestrahlung, einen Zersetzungsabschnitt 26 (B) zur Zersetzung der Mikropartikel organischer Verbindungen mit einem Photokatalysator, einen Ozon zersetzenden Abschnitt 27 und einen Einfangabschnitt (C), der aus den Abschnitten 9, 10 zum Einfangen von Mikropartikeln der partikelförmigen Materie mit Photoelektronen besteht, auf.
Die Luft 14 im Speicher 36, die sowohl organische Verbindungen 30a als auch koexistente Gase 30b, die saure Gase wie SO₂ und basische Gase wie NH₃ umfassen, werden in der Einheit 12 der vorliegenden Erfindung behandelt, um reine Luft 28 zu werden. Diese Luft 28 ist extrem rein und hochwertiger als Klasse 1 und besitzt eine Konzentration der organischen Verbindungen unter 0,01 ppm beziehungsweise Konzentrationen von sauren und basischen Gasen unter 1 ppm.
Durch die Platzierung der Wafer 34, die auf einem Wafergehäuse oder -halter 35 gehalten werden, in dem Waferspeicher 36 dieser Ausführung und durch die Aussetzung der Wafer der extrem reinen Luft wie oben erwähnt, können die Wafer ohne ein Anwachsen des Kontaktwinkels (es entsteht kein Anwachsen des Kontaktwinkels auf dem Wafer 34, der im Teil D des Waferspeichers 36 aufgenommen wird) und eine Änderung der elektrischen Eigenschaften gehalten werden.
Diese Ausführung ist wie im unteren Schema angeordnet:
Mikropartikel produzierender Abschnitt durch UV-Bestrahlung (A) → Zersetzungsabschnitt zur Zersetzung der Mikropartikel der organischen Verbindungen mit einem Photokatalysator (B) → Entfernung (Staubentfernung) zum Einfangen der Mikropartikel der partikelförmigen Materie (C).
Diese Ausführung wird detaillierter beschrieben.
Durch das Öffnen des Speichers 36, der in dem Reinraum 1 aufgestellt ist, strömt die Luft 14 der Klasse 100 im Reinraum 1 in den Speicher 36. Diese Luft 14 ist mit organischen Verbindungen in einer Konzentration von 0,8 bis 1,5 ppm bezogen auf die nicht methanhaltigen Kohlenwasserstoffe sowie mit sauren Gasen wie SO₂ und basischen Gasen wie NH₃ verunreinigt. SO₂ ist in einer Konzentration von 10 bis 15 ppb und NH₃ in einer Konzentration von 30 bis 50 ppb vorhanden.
Wenn sich organische Verbindungen 30a in Luft im Waferspeicher 36 auf einem Substrat wie einen Wafer absetzen, vergrößern die organischen Verbindungen 30a den Kontaktwinkel. Wenn sich saure und basische Gase 30b in Luft im Waferspeicher 36 auf einem Substrat absetzen, können die sauren und basischen Gase 30b die elektrischen Eigenschaften des Wafers negativ beeinflussen. Diese organischen Verbindungen 30a und sauren und basischen Gase 30b können in partikelförmige Materie 16 durch Bestrahlung mit einer UV-Lampe (Niedrigdruck-Quecksilberlampe) umgewandelt werden (A).
Bei partikelförmiger Materie 16 können Partikel, die von organischen Verbindungen 30a und den basischen Gasen stammen, die leicht auf einer adsorbtiven Oberfläche wie einem photokatalytischen Material (TiO₂) adsorbiert werden können, auf der Oberfläche des Photokatalysators 32 ablagern (adsorbiert werden), der durch Bestrahlung mit einer UV-Lampe 31 aktiviert wurde, und dann durch Photokatalyse zersetzt und entfernt werden (B).
Auf der anderen Seite strömen bei partikelförmiger Materie 16 Partikel, die von sauren Gasen stammen, die nicht leicht mit einem Photokatalysator 32 zersetzt werden können, durch den photokatalytischen Zersetzungsabschnitt B in den nachfolgenden Einfang- und Entfernungsabschnitt (C). Der Abschnitt (C) besteht aus einer UV-Lampe 19, einem Photoelektronen emittierenden Material 20, einer Elektrode 21 (ein ladender Teil für die Zufuhr von partikelförmiger Materie mit einer elektrischen Ladung) und einem Material zum Einfangen der geladenen partikelförmigen Materie 10 mit Photoelektronen.
Im Abschnitt (C) zum Einfangen und Entfernen mit Photoelektronen kann die einströmende partikelförmige Materie 16 mit Photoelektronen (nicht gezeigt), die vom Photoelektronen emittierenden Material 20 abgegeben werden, elektrisch geladen werden, und die resultierende geladene partikelförmige Materie kann mit dem Einfangmaterial 10 eingefangen und entfernt werden. Das Photoelektronen emittierende Material 20 bedeckt die UV-Lampe 19. Durch das Bilden eines elektrischen Feldes von 50 V/cm zwischen dem Photoelektronen emittierenden Material 20 und der Elektrode 21 können Photoelektronen effizient abgegeben werden.
Wie oben dargelegt können sich Partikel 16, die von organischen Verbindungen 30a und basischen Gasen stammen, auf der Oberfläche des Photokatalysators 32 (der auf der Oberfläche der umgebenden Wände und Glasstangen getragen und fixiert ist) ablagern und effizient durch Photokatalyse zersetzt und entfernt werden. Als Folge können organische Verbindungen auf eine Konzentration von nicht mehr als 0,2 ppm und vorzugsweise sogar 0,1 ppm bezogen auf die nicht methanhaltigen organischen Verbindungen, die als Indikator verwendet werden, zersetzt werden.
Mit anderen Worten werden organische Verbindungen, die ein hohes Molekulargewicht besitzen, und aktive organische Verbindungen, die für eine Vergrößerung im Kontaktwinkel verantwortlich sind, zu organischen Verbindungen zersetzt, die ein niedriges Molekulargewicht besitzen und daher die Vergrößerung des Kontaktwinkels verhindern können, oder zu Kohlenstoffdioxid und Wasser, abhängig vom Typ der Verbindung.
Des weiteren werden saure und basischen Gase, die in der im Waferspeicher 36 vorherrschenden Luft vorhanden sind, auf ein Zehntel der ursprünglichen Konzentration vermindert. Bezogen auf SO₂ und NH₃ bedeutet dies, dass die Konzentration von SO₂ und NH₃ in diesem Speicher jeweils auf einen Wert von nicht mehr als 1 ppb vermindert wird.
Mikropartikel, die in der Luft 14 der Klasse 100 in dem Waferspeicher 36 vorhanden sind, können zusammen mit partikelförmiger Materie 16, die wie oben beschrieben von gasförmigen Fremdstoffen abstammt, in dem Abschnitt (C) zum Einfangen und Entfernen mit Photoelektronen in gleicher Weise wie oben beschrieben eingefangen werden.
Die Luft 28, die durch den Gebrauch der Reinigungsvorrichtung 12 der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, ist von organischen Verbindungen und koexistenten gasförmigen Fremdstoffen befreit und ist damit eine extrem reine Luft, die hochwertiger ist als die der Klasse 1.
Die Luft 14 im Waferspeicher 34 kann, während sie in Form von Luftströmen 28, 33a, 33b und 14 strömt, effektiv während aufeinander folgender Passagen durch den Mikropartikel erzeugenden Abschnitt (A), den Zersetzungsabschnitt zur Zersetzung von Mikropartikeln organischer Verbindungen mit einem Photokatalysator (B) und den Abschnitt zum Einfangen und Entfernen der partikelförmigen Materie in Form von Mikropartikeln (C) behandelt werden. Diese Luftströme 28, 33a und 14 werden als Ergebnis der Temperaturunterschiede über und unter der Reinigungseinheit 12 erzeugt, wobei dieser Unterschied durch die Bestrahlung mit der UV-Lampe 15, 31 und 19 herbeigeführt wird. In der Art und Weise wie oben beschrieben kann der Teil D, der den Wafer 34, der sich im Wafergehäuse 35 befindet, lagert, effektiv gereinigt werden.
Durch Aussetzung der Waferoberfläche 34 einer extrem reinen Luft, wie oben beschrieben, können sich die Waferoberflächen einer Verunreinigung entziehen. Folglich kann die Vergrößerung des Kontaktwinkels vermieden werden. Diese Vermeidung der Vergrößerung des Kontaktwinkels hat die Wirkung, dass die Adhäsion des dünnen Films, der auf dem Wafersubstrat gebildet wird, verstärkt wird (Air Purification, Vol. 33, Nr. 1, 16–21, 1995).
Ozon, das durch Bestrahlung mit der UV-Lampe 15 durch Produktion von Mikropartikeln erzeugt wird, kann auf ein Niveau von nicht mehr als 0,01 ppm durch die Wirkung des Photokatalysators 32, wie oben beschrieben, und eines wabenförmigen Ozonzersetzungsmaterials zersetzt und entfernt werden.
Obwohl dieses Beispiel den Fall beschreibt, in dem Gas Luft ist, kann die vorliegende Erfindung natürlich auch auf die Fälle angewendet werden, in denen Gas ein anderes Gas wie Stickstoff oder Argon ist, das mit organischen Verbindungen und gasförmigen Fremdstoffen, die saure und basische Gase umfassen, verunreinigt ist. Die vorliegende Erfindung kann nicht nur unter atmosphärischem Druck, sondern auch unter einem erhöhten oder verminderten Druck angewendet werden.
In 10 beschreiben Bezugszeichen, die identisch zu denen in 5 sind, die gleichen Elemente wie die in 5.
BEISPIEL 11
11 beschreibt eine Reinigungsvorrichtung 12 von einem Typ, der unterschiedlich von dem in Beispiel 10 gezeigt in 10 ist.
Wie in 11 gezeigt, werden ein Ozon zersetzendes Material 27 und ein photokatalytischer Zersetzungsabschnitt 26 in umgekehrter Reihenfolge aufgestellt, so dass sich das Ozon zersetzende Material 27 neben dem Mikropartikel produzierenden Abschnitt 8 (A) befindet. Die Anordnung aus 11 kann die Wirkungen vergleichbar zu denen der Vorrichtung aus 10 zeigen.
BEISPIEL 12
12 repräsentiert eine Reinigungseinheit 12 von einem Typ, der verschieden von dem aus Beispiel 10 gezeigt in 10 ist.
Die Einheit 12 aus 12 ist so modifiziert, dass der Zersetzungsabschnitt (B) zur Zersetzung der Mikropartikel von organischen Verbindungen mit einem Photokatalysator mit dem Abschnitt (C) zum Einfangen und Entfernen der sauren und basischen Gase in Form von Mikropartikeln mit Photoelektronen zusammengesetzt ist.
Mit anderen Worten ist die Einheit wie im Schema von A → B + C angeordnet.
Organische Verbindungen 30a sowie saure und basische Gase 30b werden in partikelförmige Materie 16 (A) durch Bestrahlung mit einer UV-Lampe (Niedrigdruck-Quecksilberlampe) 15 umgewandelt.
Ein zusammengesetzter Abschnitt, der aus einem photokatalytischen Zersetzungsabschnitt (B) und dem Abschnitt (C) zum Einfangen der Mikropartikel von partikelförmiger Materie besteht, weist eine UV-Lampe 31 (19), ein Photoelektronen emittierendes Material 20, eine Elektrode 21, die einen Photokatalysator 32 trägt, und ein Material 10 zum Einfangen der geladenen partikelförmigen Materie auf.
Bei der partikelförmigen Materie 16 können sich Partikel, die von organischen Verbindungen 30a und basischen Gasen stammen (adsorbiert werden), auf der Oberfläche des Photokatalysators ablagern, der durch Bestrahlung der UV-Lampe 31 aktiviert wurde, und folglich können sie durch Photokatalyse zersetzt und entfernt werden (B).
In einem Verfahren zur Entfernung von Mikropartikeln durch Bestrahlung eines Photoelektronen emittierenden Materials mit ultravioletter Strahlung in einem elektrischen Feld kann die Beimischung eines Photokatalysators in eine Elektrode, die ein elektrisches Feld bildet, die Wirkung des Photokatalysators verbessern (Japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei-8-231290).
Auf der anderen Seite können bei der partikelförmigen Materie 16 Partikel, die von sauren und basischen Gasen 30b stammen, mit Photoelektronen (nicht gezeigt), die von dem Photoelektronen emittierenden Material 20 emittiert werden, elektrisch geladen werden. Die resultierende geladene partikelförmige Materie kann durch das Material 10 zum Einfangen der geladenen partikelförmigen Materie entfernt werden. Das Photoelektronen emittierende Material 20 bedeckt die UV-Lampe 19. Durch die Bildung eines elektrischen Feldes von 50 V/cm zwischen dem Photoelektronen emittierenden Material 20 und der Elektrode 35 können Photoelektronen effizient emittiert werden. Geladene partikelförmige Materie kann durch das Einfangmaterial 10 entfernt werden.
Auf diese Art und Weise wird die Luft 14 in dem Waferspeicher 36 mit der Einheit 12 der vorliegenden Erfindung behandelt, und es resultiert die reine Luft 28. Diese Luft 28 ist extrem reine Luft, die hochwertiger ist, als die der Klasse 1, in der organische Verbindungen zersetzt und auf ein Niveau von nicht mehr als 0,01 ppm entfernt worden sind, und die sauren und basischen Gase 30 wie SO₂ und NH₃, die in der Luft 14 im Reinraum vorhanden waren, wurden auf ein Niveau von nicht mehr als 1 ppb entfernt.
In 12 beschreiben Bezugszeichen, die identisch zu denen in 10 sind, die gleichen Elemente wie die in 10.
BEISPIEL 13
13 und 14 repräsentieren eine Reinigungseinheit 12 eines Typs, der verschieden von dem in Beispiel 10 gezeigt in 10 ist.
Die Einheit 12 gezeigt in den 13 und 14 ist so modifiziert, dass der Mikropartikel erzeugende Abschnitt 8 (A) mit dem Zersetzungsabschnitt 26 (B) zur Zersetzung der Mikropartikel der organischen Verbindungen durch einen Photokatalysator zusammengesetzt ist.
Mit anderen Worten ist die Vorrichtung dieses Beispiels wie im Schema von A + B → C angeordnet.
Das Photoelektronen emittierende Material 20 wird auf der Oberfläche des wandförmigen Materials durch Goldüberzug gebildet.
In 13 bedeckt der Photokatalysator 32 die Wandoberfläche. Der Photokatalysator 32 wird aktiviert, um photokatalytische Aktion durch Bestrahlung mit der UV-Lampe 15 zur Produktion von Mikropartikeln auszuüben.
In 14 ist der Photokatalysator 32 auf oder nahe der Oberfläche eines Ozon zersetzenden Materials 27 vorgesehen. Der Photokatalysator 32 wird aktiviert, um photokatalytische Aktion durch Bestrahlung mit der UV-Lampe 15 zur Produktion von Partikeln auszuüben.
Eine Ansammlung von Gasen wie oben spezifiziert, wurde in einen Speicher geladen, der wie in 10 angeordnet ist, ein Wafer wurde darin platziert, und dann wurden der Kontaktwinkel auf dem Wafer, die Konzentrationen der nicht methanhaltigen Verbindungen, SO₂, HCl, NH₃, und des im Speicher vorhandenen Ozons gemessen.
Versuchsbedingungen

(1) Ansammlung von Gas: Luft der Klasse 10 in einer Halbleiterproduktionsfabrik; Konzentration der nicht methanhaltigen organischen Verbindungen: 0,8 bis 1,2 ppm; SO₂ Konzentration: 10 bis 30 ppb; HCl Konzentration: 3 bis 5 ppb; NH₃ Konzentration: 10 bis 20 ppb
(2) Speichervolumen: 80 Liter;
(3) UV-Lampe für die Produktion von Partikeln: Niedrigdruck Quecksilberlampe (184 nm);
(4) Photokatalysator: Titandioxid, der auf einer Glasfaserplatte durch einen Sol-Gel Prozess getragen wird;
(5) Lichtquelle: Bakterizide Lampe (254 nm) (zur Bestrahlung eines Photokatalysators und zum Emittieren der Photoelektronen);
(6) Photoelektronen emittierendes Material: Eine Goldschicht mit einer Dicke von 8 nm beschichtet die oben erwähnte Bakterizide Lampe
(7) Elektroden Material und elektrisches Feld: Zur Ladung: Cu-Zn, 50 V/cm Zum Einfangen der partikelförmigen Materie: Cu-Zn, 500 V/cm
(8) Ozon zersetzendes Material: Wabenförmiger zusammengesetzter Oxidkatalysator, MnO₂/ZrO-C;
(9) Wafer: Ein hochgradig reiner 5-Zoll-Siliziumwafer wurde in Teile von 1 cm × 8 cm geschnitten und im Speicher platziert;
(10) Vorbehandlung des Wafers: Waschen mit einem Waschmittel und Alkohol auf einer reinen Arbeitsfläche in einem Reinraum, gefolgt von UV/O₃-Reinigung;
(11) Messen des Kontaktwinkels: Der Kontaktwinkel wurde mit einem Kontaktwinkelfühler vom Typ CA-D gemessen, der von Kyowa Kaimen Kayak, Inc. hergestellt wurde;
(12) Konzentration der nicht-methanhaltigen organischen Verbindungen: Wurde durch die Methode der Gaschromatographie (GC) gemessen;
(13) SO₂-Konzentration: Wurde durch die Methode der Lösungs-Leitfähigkeit gemessen;
(14) HCl-Konzentration: Wurde durch dass Adsorptionsflüssigkeitsverfahren gemessen;
(15) NH₃-Konzentration: Wurde durch die chemilumineszente (LCD) Methode und die flüssige Adsorptionsmethode gemessen;
(16) Ozon-Konzentration: Wurde durch ein chemilumineszentes Ozon-Dichtemessgerät gemessen;
(17) Öffnung des Speichers: Der Speicher wurde in einer reinen Zone (Klasse 10) einer Halbleiterproduktionsfabrik angeordnet und die „Auf-Zu"-Zyklen wurden 6-mal am Tag wiederholt.

Ergebnis:
(1) 15 zeigt den Kontaktwinkel auf einem Wafer als Funktion der Anzahl an Tagen, während derer der Wafer im Speicher gelagert war.
In 15 repräsentiert das Symbol O die Werte, die gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurden und das Symbol
repräsentiert die Werte, die von einem (vergleichbaren) Test erhalten wurden, in denen der Wafer der Luft der Klasse 10 in einem Reinraum ausgesetzt war. Das Symbol ↓ bedeutet, dass der Wert unter der Nachweisgrenze liegt.
(2) Konzentrationen der nicht-methanhaltigen organischen Verbindungen, SO₂, HCl, NH₃ und Ozon, die im Speicher vorhanden sind, sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Außerdem wurden die Konzentrationen der organischen Verbindungen und SO₂ (nach einem Tag Lagerung) auf ähnliche Weise bestimmt, mit Ausnahme davon, dass der Entfernungsabschnitt (C) zum Einfangen mit Photoelektronen weggelassen wurde. Die erhaltenen Werte lagen bei < 0,1 ppm bzw. bei 10 bis 25 ppb.
Die Konzentration der Mikropartikel in dem Speicher war mit einem Partikelzähler nicht nachweisbar (nach 30 Minuten, 1 Tag und 10 Tagen Lagerung). Deshalb hatte die Luft in dem Speicher eine Reinheit, die hochgradiger als die der Klasse 1 war.
Das Schalten der UV-Lampe zur Produktion von Mikropartikeln erzeugt eine Ozonkonzentration von 15 bis 20 ppm.
(3) In einem Speicher ohne die Einheit der vorliegenden Erfindung wurde ein Wafer für 2 bis 7 Tage gelagert. Dann wurde der Wafer aus dem Speicher genommen und erhitzt, um die organischen Verbindungen, die sich hierauf abgelagert hatten, zu desorbieren.
Die Analyse des Wafers durch Gaschromatographie/Massenspektrometrie (GC/MS) zeigte, dass Phthalsäureester wie DOP vorhanden waren. Die Einheit der vorliegenden Erfindung wurde in einem Speicher abgelagert und ein Wafer wurde in gleicher Weise behandelt und analysiert. Phthalsäureester wie DOP waren nicht nachweisbar.
In der unten beschriebenen Ausführung können organische Verbindungen und übrig gebliebene basische Gase, nachdem ein Gas von sauren und/oder basischen Gasen gereinigt wurde mit einem Photokatalysator zersetzt werden. Zu erwähnende saure Gase sind Stickstoffoxide (NOx), Stickstoffoxidionen, Schwefeloxide (SOx), Schwefeloxidionen, Wasserstoffchlorid und Wasserstofffluorid. Zu erwähnende basische Gase sind Ammoniak und Amine.
BEISPIEL 15
18 repräsentiert einen Waferspeicher 71. Dieser Waferspeicher wird in einem Reinraum der Klasse 10.000 in einer Halbleiterproduktionsfabrik aufgestellt.
1,0 bis 1,5 ppm nicht methanhaltiger Kohlenwasserstoff, 30 bis 40 ppb SOx und 60 bis 80 ppb NH₃ sind im Reinraum vorhanden. Ein Wafer ist in dem Speicher 71 platziert, um gegen gasförmige Fremdstoffe geschützt zu sein.
Mit anderen Worten kann ein Waferträger 3, der den Wafer 72 hält, in einen Speicher hinein oder von ihm weg durch das Öffnen der Tür des Speichers 71 gelangen. Bei jedem Öffnen der Tür drängen Fremdstoffe, die in dem Reinraum vorhanden sind in den Speicher 71. Diese organischen Verbindungen 74 können eine Vergrößerung des Kontaktwinkels verursachen. SOx kann eine fehlerhafte Isolierung eines Oxidfilms mit sich bringen. NH₃ kann eine fehlerhafte Auflösung mit sich bringen.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist mit einer Ionenaustauschfaser 76 und einem Zersetzungsabschnitt vorgesehen, der sich oberhalb der Ionenaustauschfaser befindet. Die Ionenaustauschfaser ist vorzugsweise in Form einer gestrickten Faser.
Der Zersetzungsabschnitt besteht aus einer UV-Lampe 77, einem katalytisch aktiven Material, der in Form einer Schicht die Oberfläche der UV-Lampe 77 bedeckt und ein Licht abschirmendes Material 80. Das katalytisch aktive Material ist vorzugsweise TiO₂. Das Licht abschirmende Material 80 ist zur Beschützung des Wafers 72 vor Bestrahlung mit geringem UV-Austritt der UV-Lampe 77 vorgesehen.
Die UV-Lampe 77 bestrahlt die dünne Schicht von TiO₂, die dessen Oberfläche bedeckt, welches dem TiO₂ ermöglicht, photokatalytische Vorgänge zur Zersetzung organischer Verbindungen effektiv zu betreiben.
UV-Bestrahlung bewirkt einen geringen Temperaturunterschied über und unter dem Photokatalysator 78. Dieser Temperaturunterschied ermöglicht einen Luftaustausch in dem Speicher 71 und erzeugt folglich Luftströme 79a, 79b und 79c, die in dem Speicher zirkulieren. Als Ergebnis strömt Luft durch die Ionenaustauschfaser 76 und kommt mit dem folgenden Photokatalysator 78 in Kontakt.
Zuerst werden saure und basische Gase mit der Ionenaustauschfaser 76 entfernt. Saure Gase können mit einer anionischen Ionenaustauschfaser entfernt werden, und basische Gase können mit einer kationischen Ionenaustauschfaser entfernt werden. Organische Verbindungen 74, die in der Luft vorhanden sind und durch die Ionenaustauschfaser geströmt sind, werden mit dem Photokatalysator zersetzt.
Die Luft in dem Reinraum enthält organische Verbindungen in einer Konzentration von 1,0 bis 1,5 ppm, SOx in einer Konzentration von 30 bis 40 ppb und NH₃ in einer Konzentration von 60 bis 80 ppb. Diese Fremdstoffe dringen in den Speicher 71, wenn der Speicher 71 geöffnet wird. Aufgrund der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können organische Verbindungen auf ein Niveau von nicht mehr als 0,1 ppm zersetzt werden, bezogen auf die nicht methanhaltigen Kohlenwasserstoffe, die als Indikator verwendet werden. Zur gleichen Zeit können SOx und NH₃ mit einer Ionenaustauschfaser 76 eingefangen werden und dadurch auf ein Niveau von nicht mehr als 1 ppb entfernt werden. Als Ergebnis kann der Wafer 72, der im Speicher 71 gelagert ist ohne eine Vergrößerung des Kontaktwinkels aufrechterhalten werden, wobei es weder zu einer fehlerhaften Belichtung noch einer fehlerhaften Auflösung kommt.
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur wie gewöhnlich auf Luft in einem Reinraum sondern auch auf verschiedene Gase, z.B. N₂ und Ar angewendet werden.
In 18 ist es vorgesehen, zwischen die Ionenaustauschfaser 76 und die UV-Lampe 77 einen zusätzlichen Abschnitt zu positionieren, der eine UV-Lampe zur Produktion von Mikropartikeln von organischen Verbindungen und siliziumorganischen Verbindungen besitzt. Alternativ können die UV-Lampe 77 und der Photokatalysator 78, gezeigt in 18, durch einen Mikropartikel produzierenden Abschnitt 8 und den Zersetzungsabschnitt 26 wie in 2 gezeigt, ersetzt werden.
BEISPIEL 16
19 repräsentiert eine andere Ausführung eines Speichers 71. Dieser Waferspeicher ist in einem Reinraum der Klasse 10.000 in einer Halbleiterproduktionsfabrik angeordnet in ähnlicher Weise wie in Beispiel 15.
In Beispiel 16 dringen durch das Öffnen des Speichers 71 organische Verbindungen 74, SOx und NH₃ 75 sowie partikelförmige Materie 81 (Mikropartikel), die Ionen wie NO₃ ^–, NO₂ ^– und SO₄ ^– umfassen, in den Speicher 71.
Folglich ist, anders als die Vorrichtung aus Beispiel 15 gezeigt in 18, der Abschnitt C zum Laden und Einfangen der Mikropartikel 81 mit Photoelektronen angeordnet. Genauer gesagt besteht der Abschnitt C aus einer UV-Lampe 82, einem Photoelektron emittierenden Material 83, das die Oberfläche der UV- Lampe 82 bedeckt, einer Elektrode 84, die die UV-Lampe 82, die Photoelektronen emittiert, umringt und einem Einfangmaterial 85, das abwärts der UV-Lampe zum Einfangen geladener Mikropartikel angeordnet ist.
Das Photoelektronen emittierende Material 83 aus diesem Beispiel bedeckt die Oberfläche der UV-Lampe 82 so, dass sie eine ganzheitliche Einrichtung bildet (Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. Hei-4-243540). Die Elektrode 84 dient dazu, ein elektrisches Feld zu erzeugen (Photoelektronen emittierendes Material (–) und Elektrode (+)), so dass das Photoelektronen emittierende Material 83 effizient Photoelektronen emittieren kann.
Im Speicher 71 werden Mikropartikel 11 von einem Luftstrom 79a bis 79c getragen, so dass sie in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zirkulieren. Zuerst werden SOx und NH₃ mit einer Ionenaustauschfaser 76 eingefangen und entfernt. Als zweites wird die partikelförmige Materie, die NO₃ ^–, NO₂ ^– und SO₄ ^– umfasst im Abschnitt C eingefangen und entfernt, nachdem sie mit Photoelektronen elektrisch geladen wurde. Im Abschnitt C dieser Ausführung werden Mikropartikel mit den Photoelektronen elektrisch geladen, die von dem Photoelektronen emittierenden Material 83 durch Bestrahlung mit einer UV-Lampe 82 emittiert wurden, um zu geladenen Mikropartikeln zu werden, die dann wiederum mit dem Einfangmaterial 85, das abwärts platziert ist, eingefangen und entfernt werden können. Organische Verbindungen 74, die in der Luft vorhanden sind und durch das Einfangmaterial 85 geströmt sind, können mit dem Photokatalysator 78 zersetzt werden.
Wie oben angegeben ist gereinigte Luft, die von sauren und basischen Gasen, Ionen enthaltender partikelförmiger Materie sowie von gasförmigen organischen Verbindungen gereinigt wurde, im Bereich B, wie in 19 gezeigt, vorhanden. Mit anderen Worten werden SOx und NH₃ auf ein Niveau von nicht mehr als 1 ppb erniedrigt und organische Verbindungen werden auf ein Niveau von nicht mehr als 0,1 ppm erniedrigt und schaffen folglich einen gereinigten Bereich, der hochwertiger als Klasse 1 ist.
In 19 beschreiben Bezugszeichen, die zu denen in 18 identisch sind, die gleichen Elemente wie die in 18.
Es ist in 19 vorzuziehen, einen zusätzlichen Abschnitt zwischen dem Einfangmaterial 85 und der UV-Lampe 77 zur Produktion von Mikropartikeln organischer Verbindungen und siliziumorganischer Verbindungen anzuordnen. Alternativ können die UV-Lampe 77 und der Photokatalysator 78 gezeigt in 19 durch einen Mikropartikel produzierenden Abschnitt 8 und den Zersetzungsabschnitt 26 in 2 ersetzt werden.
BEISPIEL 17
20 repräsentiert eine Ausführung, die anders ist als die in 19 gezeigte.
In der Ausführung gezeigt in 20 werden die Ionenaustauschfaser 76 und der Einfangabschnitt 85 gezeigt in 19 als zusammengesetzter Abschnitt zum Einfangen und Entfernen von sauren und basischen Gasen gebildet. In 20 beschreiben Bezugszeichen, die identisch zu denen in 19 sind, die gleichen Elemente wie die in 19.
Wie in 20 gezeigt wird die UV-Lampe 82 aufwärts zu der Ionenaustauschfaser 76 platziert, die wiederum aufwärts zum Einfangabschnitt 85 platziert ist. Die Ionenaustauschfaser 76 und der Einfangabschnitt 85 sind miteinander kombiniert. Ein Photoelektronen emittierendes Material 83 bedeckt die Wand, die der UV-Lampe 82 gegenüber liegt, nicht die Oberfläche der UV-Lampe. Auch ein Photokatalysator 78 bedeckt die Wand gegenüberliegend der UV-Lampe 77.
In diesem Beispiel wird zuerst partikelförmige Materie, die NO₃ ^–, NO₂ ^– und SO₄ ^– umfasst, im Einfangabschnitt (C) durch elektrisches Laden mit Photoelektronen eingefangen und entfernt. Als zweites werden saure und basische Gase, die SOx und NH₃ umfassen mit einer Ionenaustauschfaser 76 eingefangen und entfernt. Und schließlich werden organische Verbindungen 74 mit dem Photokatalysator 78 zersetzt und entfernt.
Wie oben angegeben ist gereinigte Luft, die von sauren und basischen Gasen, Ionen enthaltender partikelförmiger Materie sowie von gasförmigen Fremdstoffen (organischen Verbindungen) gereinigt wurde, in Einrichtung B, wie in 20 gezeigt, vorhanden (SOx und NH₃: nicht mehr als 1 ppb; organische Verbindungen: nicht mehr als 0,1 ppm) und schaffen folglich einer extrem gereinigten Einrichtung, die hochwertiger als Klasse 1 ist. Ein Wafer, der in dieser Einrichtung B platziert ist, kann vor einer Vergrößerung des Kontaktwinkels, fehlerhafter Belichtung der Oxidschicht, fehlerhafter Auflösung sowie vor einer Schaltungsunterbrechung oder einem Kurzschluss geschützt werden.
Es ist in 20 vorzuziehen, einen zusätzlichen Abschnitt zwischen dem Einfangmaterial 85 und der UV-Lampe 77 zur Produktion von Mikropartikeln organischer Verbindungen und siliziumorganischer Verbindungen anzuordnen.
Alternativ können die UV-Lampe 77 und der Photokatalysator 78 in 20 durch einen Mikropartikel produzierenden Abschnitt 8 und den Zersetzungsabschnitt 26 in 2 ersetzt werden.
BEISPIEL 18
21 repräsentiert eine Ausführung eines Typs der verschieden zu dem in 19 ist.
In dieser Ausführung gezeigt in 21 wird die Ionenaustauschfaser weggelassen und folglich werden saure und basische Gase in einem Einfangabschnitt C nur durch das elektrische Laden der Photoelektronen entfernt.
Diese Ausführung ist geeignet für den Gebrauch zur Reinigung eines Gases des Typs, der saure und basische Gase, wie SOx und NHx in einer relativ geringen Konzentration und ionenhaltige Mikropartikel wie NO₃ ^–, NO₂ ^– und SO₄ ^3– in einer relativ hohen Konzentration enthält.
Eine UV-Lampe 82 bestrahlt ein Photoelektronen emittierendes Material 83, wodurch das letztere Photoelektronen emittieren kann. Die Photoelektronen können die Partikel mit einer elektrischen Ladung versehen und die resultierenden geladenen Partikel können in einem Einfangabschnitt 85 entfernt werden. Dann kann ein Photokatalysator 78, der mit einer UV-Lampe 77 bestrahlt wird, oxidativ die organischen Verbindungen und basischen Gase zersetzen.
In 21 ist es vorzuziehen, zwischen dem Einfangmaterial 85 und der UV-Lampe 77 einen zusätzlichen Abschnitt anzuordnen, der eine UV-Lampe zur Produktion von Mikropartikeln der organischen Verbindungen und siliziumorganischen Verbindungen besitzt. Alternativ können die UV-Lampe und der Photokatalysator 78 gezeigt in 21 durch den Mikropartikel produzierenden Abschnitt 8 und den Zersetzungsabschnitt 26 gezeigt in 2 ersetzt werden.
In 21 beschreiben Bezugszeichen, die zu denen in 18 bis 20 identisch sind, die gleichen Elemente wie die in 18 bis 20.
BEISPIEL 19
22 repräsentiert eine Ausführung der Reinigungsvorrichtung 70 der vorliegenden Erfindung, die angewendet wird, um Luft zur Versorgung einer Luftbürsten- oder Air-Knife-Vorrichtung 89 anzuwenden. Die Reinigungsvorrichtung 70 und die Luftbürsten-Vorrichtung 89 sind in einem Reinraum der Klasse 10.000 einer Halbleiterproduktionsfabrik angeordnet.
Die Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist aufeinander folgend abwärts eine Ionenaustauschfaser in der Form eines Filters 76, einen Staubentfernungsfilter 87a, einen Zersetzungsabschnitt und einen Staubentfernungsfilter 78b auf. Der Zersetzungsabschnitt besteht aus einer sich axial erstreckenden UV-Lampe 77 und einem Photokatalysator 78. Der Photokatalysator 78 bedeckt die Innenoberfläche eines Gehäuse. Eine Glasstange ist in axialer Richtung des Zersetzungsabschnitts parallel zu der UV-Lampe platziert und besitzt eine Oberfläche, die auch mit einem katalytisch aktiven Material bedeckt ist.
Nicht-methanhaltige Kohlenwasserstoffe sind in einer Konzentration von 1,1 bis 1,3 ppm im Reinraum der Klasse 10,000 vorhanden. SOx, NOx und NH₃ sind in Konzentrationen von 40 ppb, 30 ppb bzw. 150 ppb (Durchschnittskonzentration) vorhanden.
Von der Luft 16 in den Reinraum werden saure und basische Gase zuerst durch Einfangvorgänge der Ionenaustauschfaser 76 entfernt, bis die Konzentrationen von SOx und NH₃, die als Verunreinigungsindikatoren verwendet werden, jeweils auf ein Niveau von nicht mehr als 1 ppb vermindert wurden. Dann werden die in der Luft im Reinraum vorhandenen Mikropartikel mit einem Staubentfernungsfilter 87a entfernt.
Dann werden organische Verbindungen mit Hilfe des Photokatalysators (TiO₂) 78 zersetzt, der durch UV-Strahlung aktiviert wurde, die von der UV-Lampe 77 emittiert wurde, bis die Konzentration der nicht-methanhaltigen Kohlenwasserstoffe, die als Verunreinigungsindikator verwendet werden, auf ein Niveau von nicht weniger als 0,1 ppm vermindert wurde.
Filter, die für den Gebrauch als Staubentfernungsfilter 87b (Staubentfernungsabschnitt) geeignet sind, sind diejenigen, die notfalls diejenigen Mikropartikel effizient einfangen können, die letztendlich aus oder nahe bei der Ionenaustauschfaser und dem organischen Verbindungszersetzungsabschnitt herausströmen. In dieser Ausführung wird ein ULPA Filter verwendet.
Eine besonders reine Luft 88, die hochwertiger als Klasse 1 ist (NOx, SOx, NH₃: unter 1 ppb; organische Verbindungen: unter 0,1 ppm) und die frei von sauren und basischen Gasen sowie von partikelförmiger Materie und gasförmigen Fremdstoffen (organische Verbindungen) ist, kann in einer Art und Weise wie unten beschrieben erhalten werden. Die erhaltene besonders reine Luft 88 wird der Luftbürsten-Vorrichtung 89 zugeführt.
In 22 ist es vorzuziehen, zwischen dem Filter 87a und dem Zersetzungsabschnitt, der aus der UV-Lampe 77 und dem Photokatalysator 78 besteht, einen zusätzlichen Abschnitt anzuordnen, wobei der zusätzliche Abschnitt, der ein Mikropartikelproduktionsabschnitt ist, der eine UV-Lampe zur Produktion von Mikropartikeln der organischen Verbindungen und siliziumorganischen Verbindungen besitzt. Alternativ können die UV-Lampe 77 und der Photokatalysator 78 gezeigt in 22 durch den Mikropartikel produzierenden Abschnitt 8 und den Zersetzungsabschnitt 26 gezeigt in 2 ersetzt werden.
BEISPIEL 20
Eine Ansammlung von Gas wie oben vorgegeben wurde in einem Speicher wie in 18 gezeigt geladen und die „Auf-Zu"-Zyklen wurden 10-mal am Tag wiederholt. Der Kontaktwinkel auf dem Wafer, der im Speicher gelagert wird, wurde über einen kontinuierlichen Langzeitbetrieb gemessen. Die Konzentrationen der nicht-methanhaltigen Kohlenwasserstoffe und SOx, die im Speicher vorhanden sind, wurden gemessen, und die Kohlenwasserstoffe, die sich auf dem Wafer im Speicher abgelagert haben, wurden identifiziert.
Gasprobe: Luft der Klasse 10 in einem Reinraum
Konzentration der nicht-methanhaltigen Kohlenwasserstoffes 1,2 bis 1,5 ppm
SOx Konzentration: 40 bis 60 ppb;
Speichervolumen: 80 Liter;
Lichtquelle: Niedrigdruck-Quecksilberlampe (mit Höchstwerten oder Spitzen von 184 nm und 254 nm);
Photokatalysator: TiO₂;
Art und Weise des Tragens des Photokatalysators auf der Lichtquelle: TiO₂ bedeckte die Oberfläche der Quecksilberlampe bis zu einer Dicke von 50 nm durch das Sol-Gel-Verfahren;
Mittel zum Einfangen und Entfernen von sauren und basischen Gasen: Eine Ionenaustauschfaser (anionischer Typ) oder eine fibröse Aktivkohle;
Herstellung der Ionenaustauschfaser: Anionische Austauschfaser: Grobe Polymerisation des fibrösen Polypropylens wurde durch das Aussetzen einem Elektronenstrahl von 20 Mrad unter Stickstoff ausgeführt und dann in eine Lösung, die aus Hydroxyren Monomeren und Isopren besteht, eingetaucht. Für die quaternäre Amination des Reaktionsprodukts wird ein anionischer Austauschfilter benötigt;
Messen des Kontaktwinkels: Ein Verfahren zur Messung des Kontaktwinkels eines Wassertropfens (hergestellt von Kyowa Kaimen Kagaku Inc., Typ CA-DT);
Konzentration der nicht-methanhaltigen Kohlenwasserstoffe in dem Speicher: Wurde durch das Gaschromatographieverfahren (GC) gemessen;
Konzentration des SOx in dem Speicher: wurde durch das Lösungs-Leitvermögen-Verfahren gemessen;
Identifikation der im Wafer adsorbierten Kohlenwasserstoffes GC/MS Verfahren;
Der im Speicher gelagerte Wafer: Ein hochgradig reiner 5-Zoll-Siliziumwafer wurde in Stücke von 1 cm × 8 cm geschnitten und wie unten beschrieben vorbehandelt, bevor er in den Speicher gegeben wurde;
Vorbehandlung des Wafers: Waschen mit einem Waschmittel und Alkohol auf einer reinen Arbeitsfläche in dem Reinraum, gefolgt von der UV/O-Reinigung. Der Wafer wurde UV Strahlung unter den Konditionen, die O₃-Entwicklung erlauben, ausgesetzt.
Ergebnisse:
(1) Der Kontaktwinkel auf dem Wafer
23 zeigt den Kontaktwinkel (in Grad) als Funktion der Anzahl an Tagen, wenn eine Ionenaustauschfaser verwendet wurde. In 23 repräsentiert das Symbol – O – die Kombination einer Ionenaustauschfaser und einem Photokatalysator (vorliegende Erfindung), das Symbol –
– repräsentiert eine Kontrollvorrichtung ohne Ionenaustauschfaser und –
– repräsentiert eine Kontrollvorrichtung ohne Photokatalysator.
Die Kontrollvorrichtung ohne Photokatalysator zeigte den Kontaktwinkel von 20 Grad nach 20 Stunden und 40 Grad nach 60 Stunden, und folglich wurde keine vorbeugende Wirkung beim Anstieg des Kontaktwinkels beobachtet. Die gemessenen Werte werden bis zum 350. Tag in 23 gezeigt. Wenn eine Ionenaustauschfaser am Einlass in einer Weise wie in 22 gezeigt angeordnet ist, könnte die Vorrichtung eine hohe Leistung ohne Verschleiß durch Zeit aufrechterhalten.
Die Kontrollvorrichtung, die eine fibröse Aktivkohle anstelle einer Ionenaustauschfaser zum Einfangen und Entfernen von sauren und basischen Gasen verwendet, zeigte ähnliche Ergebnisse zu denen gezeigt in 23 und zeigte einen Anstieg des Kontaktwinkels von unter 2 Grad nach einem Betrieb über 300 Tage.
(2) Organische Verbindungen im Speicher:
Die Konzentrationen der nicht-methanhaltigen Kohlenwasserstoffe und SOx sowie der Identifikation der auf dem Wafer adsorbierten Kohlenwasserstoffe (An- oder Abwesenheit der identifizierten Komponenten) sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Ergebnisse, die durch die Verwendung einer Kontrollvorrichtung erhalten werden, die eine Ionenaustauschfaser ohne einen Photokatalysator besitzt, oder eine Kontrollvorrichtung, die einen Photokatalysator ohne eine Ionenaustauschfaser besitzt, sind auch in Tabelle 3 gezeigt.
In Tabelle 3 war der Kohlenwasserstoff, der sich auf dem Wafer abgelagert hat, Phthalsäureester wie bspw. DOP.
BEISPIEL 21
Es wurde die gleiche Vorrichtung verwendet, die auch im Beispiel 20 verwendet wurde, bis darauf, dass der involvierte Photokatalysator und eine Ionenaustauschfaser weggelassen wurden. Die Anzahl an Tagen, die für einen Anstieg des Kontaktwinkels von 5 Grad nötig ist, wurde beobachtet als Funktion der SOx-Konzentration, und zwar durch Verwendung einer Gasprobe, die auf eine SOx-Konzentration von 1 bis 50 ppb eingestellt war. Andere experimentelle Voraussetzungen waren die gleichen wie die in Beispiel 20.
Gasprobe: Luft der Klasse 10 in einem Reinraum
Konzentration des nicht-methanhaltigen Kohlenwasserstoffs: 1,2 bis 1,5 ppm
SOx Konzentration: 1 bis 50 ppb
Die SOx Konzentration wurde passend durch Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch die Ionenaustauschfaser angeglichen, um einen Teil des SOx wie gewünscht zu entfernen.
Ergebnisse
24 repräsentiert die Anzahl der Tage, die für einen Anstieg des Kontaktwinkels von 5 Grad nötig sind, und zwar abgetragen gegen die SOx Konzentration in der Gasprobe. Es war offensichtlich, dass, je geringer die Konzentration des Schwefeloxides in der Gasprobe war, desto mehr Tage wurden für den Anstieg des Kontaktwinkels benötigt. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Luft länger rein gehalten wurde.
25 ist ein Gesamt-Ionen-Chromatogramm, das durch Chromatographie/Massenspektrographie der organischen Verbindungen in der Luft erhalten wurde. Die x-Achsen-Koordinate repräsentiert die Masse eines Ions und die y-Achsen-Koordinate repräsentiert die relative Festigkeit. 30 Liter der Gasprobe wurden in ein Adsorptionsmittel (TENAX-GR) mit einer Rate von 0,5 Litern/Minute geleitet. Das Adsorptionsmittel wurde in einer Einrichtung zur Konzentration und Einführung (hergestellt von CHROMPACK Inc., Modell CP4010) so erhitzt, dass die adsorbierten Gase, die mit flüssigem Stickstoff gekühlt, konzentriert und in einer Gaschromatographie-/Massenspektrometrie-Einrichtung (hergestellt von Shimazu Seisakusho Inc., Modell QP-1100EX) gemessen wurden, desorbiert wurden.

(a) ist ein Graph, der die Ergebnisse der Luft der Klasse 10.000 in einem Reinraum zeigt. Nicht-methanhaltige Kohlenwasserstoffe sind in einer Konzentration von 1,1 bis 1,3 ppm vorhanden und SOx, NOx und NH₃ sind in einer Konzentration von 40 ppb, 30 ppb bzw. 150 ppb (Durchschnittskonzentration) vorhanden. Jeder Höchstwert repräsentiert die Präsenz von organischen Verbindungen.
(b) ist ein Graph, der die Ergebnisse der Luft der Klasse 10.000 in einem Reinraum zeigt, nachdem sie durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung behandelt wurde. Es ist offensichtlich, dass die Menge der organischen Verbindungen deutlich reduziert wurde.

Die vorliegende Erfindung kann durch Produktion von Mikropartikeln der Fremdstoffe und durch deren lokale Verdichtung die Fremdstoffe mit einem Photokatalysator effektiv zersetzen, selbst wenn die Fremdstoffe in geringer Konzentration vorhanden sind.
Fremdstoffe wie organische Verbindungen in der Luft können, selbst wenn sie in geringer Konzentration vorhanden sind, effizient zersetzt werden, weil sie in verdichteter Form zu Mikropartikeln gemacht und mit einem Photokatalysator in Kontakt gebracht werden. Als Ergebnis wurde die Zersetzungsrate der organischen Verbindungen verbessert. Der Photokatalysator ist in der Zersetzung von oxidierbaren Verbindungen effektiv, die gasförmige organische Verbindungen wie Phthalsäureester, gasförmige siliziumorganische Verbindungen wie Siloxan und basische Gase wie Ammoniak umfassen. Die vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft mit Sicht auf die Tatsache, dass gasförmige organische Verbindungen und gasförmige siliziumorganische Verbindungen schwer durch photoelektronische Ladung oder mit einem Filter oder einer Ionenaustauschfaser zu entfernen sind.
Wenn ein Entfernungsabschnitt, der ein Adsorptionsmittel, ein Photoelektron und ein Ionenaustauschharz verwendet, vorgesehen ist, können andere gasförmige Fremdstoffe, die mit den organischen Verbindungen vorhanden sind, welche saure Gase wie SO₂, NOx, HCl, HF und ähnliche sowie basische Gase wie NH₃, Amine und ähnliche umfassen, entfernt werden. Mit anderen Worten können viele verschiedene Fremdstoffe von Gas bis zu Partikeln entfernt werden.
Zusätzlich können negative Effekte auf dem Photokatalysator durch saure und basische Gase vermieden werden, wenn saure und basische Gase vor der Behandlung mit einem Photokatalysator entfernt werden. Folglich kann der Photokatalysator über eine lange Zeit verlässlich arbeiten, und ermöglicht deshalb einen Langzeitbetrieb.
Durch eine illustrative Anwendung wurde die vorliegende Erfindung hauptsächlich mit Bezug auf einen Reinraum der Halbleiterproduktionsfabrik beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist auch für andere Anwendungen wie unten dargelegt geeignet:

(1) Luftreinigung für das Allgemeinwohl, zum Beispiel der Reinigung von Luft in Büros, Gebäuden, Häusern, Krankenhäusern, Hotels und ähnlichen.
(2) Reinigung von Abgasen, die von verschiedenen Industrien stammen, einschließlich Abfluss von Abwasserkanälen und Müllplätze; Reinigung der industriellen Atmosphäre; sowie der Reinigung von Abgasen, die von Garagen und Tunnelventilatoren stammen; und
(3) Reinigung von Luft und Gasen, die Stickstoff, Sauerstoff und ähnliches umfassen, zum Gebrauch in einer Gasproduktionseinheit zur Versorgung von Reinräumen, reinen Kabinen, reinen Tunneln, reinen Arbeitsflächen, sicheren Schränken, biologisch reinen Behältnissen, sterilen Räumen, Wege- bzw. Transportbehältern, Wertgegenstandspeicher, Transporträumen, Schnittstellen bzw. Übergängen, Luftvorhängen, Luftbürsten bzw. Air-Knives, Trocknungsabschnitten, Produktionslinien und ähnlichem in Pionierindustrien wie Halbleiterindustrien, Elektroindustrien, pharmazeutischen Industrien, Nahrungsindustrien, landwirtschaftlichen und Forstindustrien, Medizinindustrien, Präzisionsmaschinenindustrien und ähnlichen.

Das Allgemeinwohl wurde mit Überlegung der Tatsache erwähnt, dass gasförmige Fremdstoffe, die in der Luft vorhanden sind, die menschliche Gesundheit negativ beeinflussen kann, indem das so genannte Sick-Building-Syndrom hervorgerufen wird.

Claims

Verfahren zur Reinigung eines einen Fremdstoff oder eine Verunreinigung enthaltenden Gases, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind: Bestrahlung des Gases mit einer Ultraviolettstrahlung und/oder einer Ultraviolettstrahlung zur Erzeugung von Mikropartikeln aus dem Fremdstoff bzw. des Fremdstoffs, wobei der Fremdstoff bzw. die Verunreinigung mindestens eine Art aus der Folgendes enthaltenden Gruppe aufweist: eine organische Verbindung mit Ausnahme von Alkanen, eine Organo-Silizium-Verbindung und ein basisches Gas; Kontaktierung des Fremdstoffs in der Form von Mikropartikeln mit einem Photokatalysator (32); und Bestrahlung des Photokatalysators (32) mit Licht zur Zerlegung des Fremdstoffs, die in Kontakt mit dem Photokatalysator steht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Erzeugung von Mikropartikeln Folgendes aufweist: Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl mit einer Wellenlänge von nicht mehr als 260 nm und/oder einem Strahlungsstrahl.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gas Wasser in einer Konzentration von nicht weniger als 1 ppb oder gasförmigen Sauerstoff in einer Konzentration von nicht weniger als 1 ppb enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gas Wasser in einer Konzentration von nicht weniger als 100 pbb oder gasförmigen Sauerstoff in einer Konzentration von nicht weniger als 100 ppb enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der gasförmige Sauerstoff in dem Gas in einer Konzentration von nicht weniger als 100 pbb vorhanden ist, wobei das Gas in dem Schritt zur Erzeugung von Mikropartikeln in Ozon umwandelt wird und wobei ferner das Verfahren einen zweiten Zersetzungsschritt zur Zersetzung des sich ergebenden Ozons aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner einen Entfernungsschritt umfasst, und zwar zum Entfernen des Fremdstoffs.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Fremdstoff eine saure Verbindung oder eine basische Verbindung enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Fremdstoff mindestens eine Art aus der aus Folgendem bestehenden Gruppe aufweist: Stickstoffoxid (NOx), Stickstoffoxidion, Stickstoffsulfid (SOx), Stickstoffsulfidion, Wasserstoffchlorid, Wasserstofffluorid, Ammoniak und Amine.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei dem Schritt des Erzeugens von Mikropartikeln der erwähnte Entfernungsschritt vorausgeht.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei dem Entfernungsschritt der Schritt des Erzeugens von Mikropartikeln und gefolgt von einem ersten Zerlegungsschritt vorausgeht.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der erste Zerlegungsschritt von dem erwähnten Entfernungsschritt gefolgt ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Entfernungsschritt Folgendes aufweist: die Verwendung von mindestens einem Filter, einem Absorptionsmittel, einem Photokatalysator und einem Ionenaustauschmaterial, wobei der Photokatalysator dazu verwendet wird, um den Fremdstoff mit einer elektrischen Ladung zu versorgen, um den sich ergebenden geladenen Fremdstoff einzufangen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Photokatalysator (32) aus einer Matrix und einer katalytisch aktiven Komponente getragen durch die Matrix aufgebaut ist und wobei die katalytisch aktive Komponente in der Form eines Teilchens oder Partikels vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Matrix eine Form ausgewählt aus der aus Folgendem bestehenden Gruppe aufweist: eine Wabenstruktur, vorgesehen mit mindestens einer Unterteilung, die mindestens zwei hindurchgehende Löcher definiert, einem Stangenkörper und ein Wandglied, wobei ferner die katalytisch aktive Komponente aus einem Halbleiter besteht.
Vorrichtung zur Reinigung eines eine Verunreinigung enthaltenden Gases, wobei Folgendes vorgesehen ist: ein Mikropartikel erzeugender Abschnitt (8) mit einer Quelle (15) zum Emittieren eines Ultraviolettstrahls und/oder eines Strahlungsstrahls; ein Zerlegungs- oder Zersetzungsabschnitt 26, aufgebaut aus einem Photokatalysator (32) und einer Lichtquelle (31), um den Photokatalysator (32) mit Licht zu bestrahlen, wobei der Zersetzungsabschnitt (26) mit dem erwähnten Mikropartikel erzeugenden Abschnitt (8) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei ferner ein Gaseinlass und ein Gasauslass vorgesehen sind, und wobei der Gaseinlass der erwähnte Mikropartikel erzeugende Abschnitt (8), der Zersetzungsabschnitt (26) und der Gasauslass sukzessiv nacheinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei ein Ozonzerlegungsmaterial dem die Mikropartikel erzeugenden Abschnitt (8) nachgelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei ferner ein weiterer Abschnitt zur Entfernung von sauren Verbindungen oder basischen Verbindungen vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der weitere Entfernungsabschnitt mindestens ein oder mehrere Mittel aufweist, und zwar ausgewählt aus Folgendem: ein Filter, ein Adsorptionsmittel, ein Ionenaustauschmaterial sowie Photoelektronen emittierende Mittel und ein Mittel zum Einfangen eines geladenen Fremdstoffs.