JP2001029778A

JP2001029778A - 光電子放出材とそれを用いた負イオン発生装置

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Publication number: JP2001029778A
Application number: JP20748899A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 井敏昭藤
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2001-02-06
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: JP3888806B2

Abstract

(57)【要約】【課題】負イオンを長時間効果的に放出できる光電子
放出材とそれを用いた負イオン発生装置を提供する。【解決手段】紫外線照射により光電子を放出する物質
と、紫外線照射により光触媒作用を発揮する物質とを同
一面に配備した光電子放出材３において、（１）Ｔｉ基
材上に、まず光電子を放出する物質を付加した後、基材
であるＴｉを酸素含有雰囲気中で、好ましくは、６００
〜１２００℃の温度で焼成して光触媒とするか、（２）
Ａｌ又はＡｌ合金基材上に、まず光電子を放出する物質
を付加した後、基材であるＡｌ又はＡｌ合金を陽極酸化
し、光触媒であるＴｉＯ₂を固定化することとしたもの
であり、また、前記光電子放出材３と、該光電子放出材
に紫外線を照射する紫外線源１とを有する負イオン発生
装置としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電子放出材に係
り、特に負イオンを長期間放出できる光電子放出材とそ
れを用いた負イオン発生装置に関する。本発明は、次の
ような分野に利用することができる。（１）人に対する爽快感創出空間、アメニティ空間、
（２）菌類の増殖防止、例えば食品ケ−ス、（３）植物
の生育環境、生育ボックス、（４）半導体、液晶、精密
機械工業における電気的に安定な空間の創出、帯電物体
の中和、（５）負イオンにより、粒子状物質（微粒子）
を荷電し、捕集・除去することによる清浄気体や清浄空
間を得る分野、（６）負イオンにより粒子状物質を荷電
し、該粒子の分離・分級や表面改質、制御を行う分野、
（７）負イオンにより粒子状物質を荷電し、該粒子の測
定を行う分野、

【０００２】

【従来の技術】光電子放出材に、紫外線を照射すること
により発生する光電子による空間の清浄化については、
本発明者らの多数の提案や研究論文がある。例えば、
（１）空間清浄化に関するものでは、特公平３−５８５
９号、特公平６−３４９４号、特公平６−７４９０９
号、特公平６−７４７１０号、特公平８−２１１号各公
報参照、（２）光電子放出材に関するものでは、特公平
６−７４９０８号、特公平７−９３０９８号、特開平３
−１０８６９８号各公報参照、（３）研究論文では、
（ａ）Proceedings of the ８th．World Clean Ai
r Congress．１９８９．Vol．３．Hague ｐ７３５〜７
４０（１９８９）、（ｂ）公害、Vol．２４．No５．p６
３〜７１（１９８９）、（ｃ）エアロゾル研究、第７
巻、第３号、p２４５〜２４７（１９９２）、（ｄ）エ
アロゾル研究、第８巻、第３号、ｐ２３９〜２４８（１
９９３）、同第８巻、第４号、ｐ３１５〜３２４（１９
９３）、などがある。

【０００３】従来の光電子放出材は、一種類のバルク状
（塊まリ状）の材料が、又はバルク材の材料に光電子放
出性物質を薄膜状に付加した材料、例えば、紫外線透過
性物質であるガラス板に光電子放出性物質を薄膜状に付
加した材料を用いていた。他の例として、板状Ｃｕ−Ｚ
ｎに、光電子放出性物質を薄膜状に付加した材料があ
る。このような、光電子放出材の場合、利用分野、装
置、要求性能によっては改善の余地があった。従来の空
間の清浄化を、半導体工場における空間清浄を例に、図
６を用いて説明する。図６は、クラス１，０００のクリ
ーンルームの半導体工場における空気清浄装置（Ａ）を
示している。空気清浄装置（Ａ）は、クラス１，０００
のクリーンルームの微粒子（粒子状物質）除去のため
に、ユースポイントに設置されている。すなわち、クリ
ーンルーム中には、汚染物質として、微粒子やガス状物
が存在するが、該装置によリ微粒子を除去し、清浄空気
として該清浄空気を半導体製造装置及びその周辺へ供給
し、清浄な環境を保っている。

【０００４】空気清浄装置（Ａ）は、主に、紫外線ラン
プ１、紫外線照射用窓ガラス２、板状Ｃｕ−ＺｎにＡｕ
を薄膜状に付加した光電子放出材３、電場設定のための
電極４、荷電微粒子捕集材５、により構成されている。
クリーンルーム中の微粒子を含有する空気６_-1が空気清
浄装置に入ると、空気６_-1の微粒子は、紫外線照射を受
けた光電子放出材３から放出される光電子７によリ荷電
され、荷電微粒子となり、後流の荷電微粒子捕集材５に
て捕集され、出口では清浄空気６_-2となる。ところで、
上記の様に、光電子放出材３を長時間にわたり用いた場
合、該光電子放出材３は、クリーンルーム空気中の汚染
物質に汚染され、性能劣化をもたらす（例えば、炭化水
素のような吸着され易い物質が表面に吸着してしま
う）。特に、半導体工場では、クリーンルーム空気中の
ガス状汚染物質としての炭化水素（Ｈ．Ｃ）濃度は外気
濃度よりも高く汚染をもたらす。

【０００５】すなわち、最近、クリーンルーム構成材の
高分子樹脂類からの脱ガスやクリーンルームにおける作
業で使用する各種溶剤からのＨ．ＣがＨ．Ｃ発生源とし
で問題になっている。Ｈ．Ｃの起因として、通常のクリ
ーンルームでは外気から導入されたＨ．Ｃ（クリーンル
ームでのフィルターはＨ．Ｃ除去ができないので、外気
のＨ．Ｃはクリーンルームに導入されてしまう）に、上
述のようにクリーンルーム内で発生するＨ．Ｃが加わる
ので、外気に比べてクリーンルーム中のＨ．Ｃは高濃度
となる。さらには、、省エネの点でクリーンルーム空気
の循環使用を多くして用いているので、クリーンルーム
中のＨ．Ｃ濃度は濃縮され、クリーンルームによって
は、かなりの高濃度になっている。また、最近省エネク
リーンルームの観点で局所清浄化の要求が高まってお
り、この場合、空間容積に対して、高分子樹脂の使用比
率が高くなるので、Ｈ．Ｃ濃度が高まる〔（ａ）空気清
浄、３２巻、第３号、ｐ４３〜５２（１９９４）、
（ｂ）ウルトラクリーンテクノロジー、第７巻、第４
号、ｐ１５〜２０（１９９５）、（ｃ）クリーンテクノ
ロジー、１２．p４５〜５０（１９９５）、（ｄ）日本
機械工業連合会、平成６年度、省エネ化と低コスト化志
向、最適クリーンルーム構造に関する調査研究、p４１
〜４９（１９９５）参照〕。

【０００６】また、近年の先端産業の発展において、半
導体製品の高精密化、高晶質化に伴ない、従来問題とな
らなかったガス状汚染物質、特にＨ．Ｃがウェハヘのガ
ス状汚染物質として問題となってきた。すなわち、Ｈ．
Ｃはウエハ基板に付着すると、基板とレジストとの親和
性（なじみ）に影響を与える。そして、親和性が悪くな
ると、レジストと膜厚に悪影響を与えたり、基板とレジ
ストとの密着性に影響を与える。すなわち、Ｈ．Ｃの付
着によリ歩留まりの低下をもたらす〔（ａ）「空気清
浄」第３３巻、第１号、p１６〜２１、（１９９５）、
（ｂ）第１３回空気清浄とコンタミネーションコントロ
ール研究大会、p２１９〜２２３（１９９５）〕。この
ような汚染の程度は、基材や基板表面の接触角で表わす
ことができ、汚染が激しいと、接触角が大きい。接触角
が大きい基材や基板は、その表面に成模しても、膜の付
着強度が弱く（なじみが悪い）、歩留まりの低下をまね
く。ここで、接触角とは水によるぬれの接触角のことで
あり、基板表面の汚染の程度を示すものである。すなわ
ち、基板表面に疎水性（油性）の物質を付着すると、そ
の表面は水をはじき返してぬれにくくなる。すると基板
表面と水滴との接触角は大きくなる。

【０００７】従って接触角が大きいと汚染度が高く、逆
に接触角が小さいと汚染度が低い。すなわち、ウエハを
取扱う製造工程では、微粒子除去に加えて、ガス状汚染
物質も同時に除去する必要がでてきた。この要求に対し
て、本発明者らは、少なくとも紫外線照射により光電子
を放出する物質と、紫外線照射により光触媒作用を発揮
する物質とを、同一面上に配備させて構成した光電子放
出材を先に提案した（特開平９−２９４９１９号公報）
この材料は、利用先や利用条件によっては有効である
が、より一層実用上有効な光電子放出材を開発する必要
があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑み、負イオンをより長時間安定して効果的に放出
することができる、光電子を放出する物質と光触媒作用
を有する物質とを同一面に配備した光電子放出材と、そ
れを用いた負イオン発生装置を提供することを課題とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、紫外線照射により光電子を放出する物
質と、紫外線照射により光触媒作用を発揮する物質とを
同一面に配備した光電子放出材において、（１）Ｔｉ基
材上に、まず光電子を放出する物質を付加した後、基材
であるＴｉを酸素含有雰囲気中で、好ましくは、６００
〜１２００℃の温度で焼成して光触媒とするか、（２）
Ａｌ又はＡｌ合金基材上に、まず光電子を放出する物質
を付加した後、基材であるＡｌ又はＡｌ合金を陽極酸化
し、光触媒であるＴｉＯ₂を固定化することとしたもの
である。また、本発明では、前記光電子放出材と、該光
電子放出材に紫外線を照射する紫外線源とを有する負イ
オン発生装置としたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、次の３つの知見に基づ
いてなされたものである。（１）光電子放出材は、長時間の使用によりその環境の
影響を受け、性能が低下する。これは、光電子放出材の
使用環境における有機物（Ｈ．Ｃ）が表面に付着するこ
とにより、引き起こされる原因による。（２）有機物は、紫外線照射された光触媒により分解除
去される。（３）光電子放出材として、まず基材に光電子を放出す
る物質を付加し、次いで光触媒を配備することにより、
長時間安定な光電子放出材を得られる。これは、光触媒
の表面に光電子放出材を付加する従来の光電子放出材
（特開平９−２９４９１９号公報）と比較すると、本発
明のまず光電子放出物質の付加では、光電子放出物質の
基材への付加が強固となるためと考えられる。

【００１１】次に、本発明の構成について説明する。ま
ず、紫外線照射により光電子を放出する物質について説
明する。紫外線照射により光電子を放出する物質（光電
子放出性物質）は、後述の基材に付加（被覆）して配備
でき、紫外線照射により光電子を放出するものであれば
何れでも良く、光電的な仕事関数が小さいもの程好まし
い。効果や経済性の面から、Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｙ，Ｇ
ｄ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｔｈ，Ｐｒ，Ｂｅ，Ｚｒ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｄ，Ｐｂ，Ａ
ｌ，Ｃ，Ｍｇ，Ａｕ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｔａ，
Ｔｉ，Ｕ，Ｂ，Ｅｕ，Ｓｎ，Ｐ，Ｗのいずれか又はこれ
らの化合物又は合金が好ましく、これらは単独で又は二
種以上を複合して用いられる。複合材としては、アマル
ガムの如く物理的な複合材も用いうる。

【００１２】化合物としては酸化物、ほう化物、炭化物
があり、酸化物には、ＢａＯ，ＳｒＯ，ＣａＯ，Ｙ
₂Ｏ₅，Ｇｄ₂Ｏ₃，Ｎｄ₂Ｏ₃，ＴｈＯ₂，ＺｒＯ₂，Ｆｅ₂
Ｏ₃，ＺｎＯ，ＣｕＯ，Ａｇ₂Ｏ，Ｌａ₂Ｏ₃，ＰｔＯ，Ｐ
ｂＯ，Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，Ｉｎ₂Ｏ ₃，ＢｉＯ，ＢｅＯな
どがあり、またほう化物には、ＹＢ₆，ＣｄＢ₆，ＬａＢ
₅，ＮｄＢ₆，ＣｅＢ₆，ＥｕＢ₆，ＰｒＢ₆，ＺｒＢ₂など
があり、さらに炭化物としてはＵＣ，ＺｒＣ，ＴａＣ，
ＴｉＣ，ＮｂＣ，ＷＣなどがあり、窒化物として、Ｔｉ
Ｎがある。また、合金としては、黄銅、青銅、リン青
銅、ＡｇとＭｇとの合金（Ｍｇが２〜２０ｗｔ％）、Ｃ
ｕとＢｅとの合金（Ｂｅが１〜１０ｗｔ％）及びＢａと
Ａｌとの合金を用いることができ、上記ＡｇとＭｇとの
合金、ＣｕとＢｅとの合金及びＢａとＡｌとの合金が好
ましい。

【００１３】これらの物質は、板状、筒状、網状、線
状、格子状で基材上へ付加して配備される。付加の方法
は、紫外線照射により光電子が放出されれば何れでも良
い。付加は、網状、線状、粒状、島状、帯状に付加する
方法等適宜用いることが出来る。光電子放出性物質の付
加の方法は、後述の材料の表面に周知の方法でコーテイ
ング、あるいは付着させて作ることができる。例えば、
イオンプレーティング法、スパッタリング法、蒸着法、
ＣＶＤ法、メッキによる方法、塗布による方法、スタン
プ印刷による方法、スクリーン印刷による方法を適宜用
いることができる。付加の厚さは、紫外線照射により光
電子が放出される厚さであれば良く、５Å５，０００
Å、通常２０Å〜５００Åが一般的である。

【００１４】基材への光電子放出性物質の付加は、本発
明者がすでに提案したように、１種類又は２種類以上の
材料を１層又は多層重ねて用いることができる。すなわ
ち、適宜複数（複合）で使用し、２重構造あるいはそれ
以上の多重構造とすることができる、これらの最適な形
状や紫外線照射により、光電子を放出する物質の種類や
付加法、薄膜厚は、装置、種類、規模、形状、光電子放
出性物質の種類、母材の種類、後述電場の強さ、かけ
方、効果、経済性等で適宜予備試験を行い決めることが
出来る。

【００１５】本発明で用いる基材は、光電子放出性物質
の付加後に、光触媒の配備手段によって、下記の２つの
種類に分類できる。第１の種類は、酸素含有雰囲気中で
６００〜１２００℃の焼成により、光触媒（紫外線照射
により光触媒作用を発揮する材料）に変換できるもので
あれば何れでも良い。この例として、Ｚｎ，Ｔｉがある
が、Ｔｉが効率、性能の点から好ましい。この光触媒と
しての酸化物（例、ＴｉＯ₂）の厚さは、３μｍ以上、
好ましくは５μｍ以上が効果的である。該膜厚の形成
は、酸素含有雰囲気で６００〜１２００℃の焼成温度を
用いることより達成できる。６００℃以下では、生成Ｔ
ｉＯ₂の膜厚が薄く、効果的なＴｉＯ₂膜が生成しない。
膜厚が薄いと光電子放出材の性能が低くなる。

【００１６】第２の種類は、陽極酸化により材料表面
に、光触媒としてのＴｉＯ₂微粒子を固定化できる細孔
を有する皮膜を形成できるものであれば何れでも良い。
この例として、Ａｌ，Ａｌ合金がある。Ａｌ合金として
は、Ａｌ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｓｉ
系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金が
ある。これらは、単独又は複数で用いることができる。
これらの基材は、前記光電子放出性物質の付加後に、下
記のように光触媒に変換、或いは付加させて、光電子放
出材とすることができる。このように、本発明の光電子
放出材は、基材に、まず光電子放出性物質を付加した後
に、光触媒を配備するため、長時間安定な光電子放出材
となる。

【００１７】次に、本発明の光電子放出材とするため
の、２つの製造方法について説明する。（１）一つの方法は、基材としてＴｉ材を用い、まず、
光電子放出性物質としてＡｕをスパッタリング法により
島状に付加する。次に、Ａｕ付加Ｔｉ材を酸素含有雰囲
気下として空気中で１０００℃１０分間焼成する。該Ｔ
ｉの焼成により、Ｔｉ材はＴｉＯ₂（光触媒）に変換さ
れる。即ち、Ａｕが島状に付加されたＴｉＯ₂（紫外線
照射される、光電子放出性物質Ａｕと光触媒ＴｉＯ₂と
が同一面上に配備された光電子放出材）が得られる。

【００１８】（２）他の方法は、基材としてＡｌ材を用
い、まず、光電子放出性物質としてＡｕを蒸着法により
粒状に付加する。次に、Ａｕ付加Ａｌ材を陽極酸化し、
Ａｌ表面に１０μｍの陽極酸化皮膜（細孔の中心径：１
００μｍ）を形成する。次いで、電気泳動法により、Ａ
ｌ陽極酸化皮膜へ光触媒としてＴｉＯ₂微粒子を分散固
定化する。これにより、Ａｕが粒状に付加され、ＴｉＯ
₂がＡｕ近傍に固定化（Ａｌ基材表面へＡｕとＴｉＯ₂が
付加）された光電子放出材（紫外線照射される、光電子
放出性物質Ａｕと光触媒ＴｉＯ₂が同一面上に配備され
た光電子放出材）が得られる。

【００１９】次に紫外線の照射源について述べる。該照
射源は前述の光電子放出材への照射により、光電子を放
出する物質から光電子を放出し、光触媒作用を発揮する
ものであれば良い。一般に、水銀灯、水素放電管、キセ
ノン放電管、ライマン放電管などを適宜試用出来る。光
源の例としては、殺菌ランプ、ブラックライト、蛍光ケ
ミカルランプ、ＵＶ−Ｂ紫外線ランプ、キセノンランプ
がある。この内、殺菌ランプ（主波長：２５４ｎｍ）が
好ましい。殺菌ランプは、オゾンレスであり、殺菌（滅
菌）作用を有するためである。該光源の形状は、棒状、
螺旋状、箱状等適宜の形状のものを用いることができ
る。

【００２０】光電子放出材への紫外線の照射は電場下に
おいて行うと、光電子放出材からの光電子発生が効果的
に起こる。電場の形成方法としては、負イオン発生部の
形状、構造、適用分野或いは期待する効果（精度）等に
よって適宜選択することが出来る。電場の強さは、光電
子放出物質の種類等で適宜決めることが出来、このこと
については本発明者の別の発明がある。電場の強さは、
一般に０．１Ｖ／ｃｍ〜２ｋＶ／ｃｍである。電極材料
とその構造は通常の荷電装置において使用されているも
ので良く、例えば電極材料として、線状、網状、板状ノ
タングステン、ＳＵＳ，Ｃｕ−Ｚｎが用いられる。

【００２１】

【実施例】次に、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例１図１は、負イオンの快適空間（アメニティ）への利用で
あり、負イオン発生器Ａを有するリフレッシュルームの
構成図を示す。図１において、負イオン７は、主に光電
子放出材３、紫外線ランプ１、該光電子放出材３からの
光電子放出のための電場設定用電極４、送気ファン９、
除塵フィルタ１０より成る負イオン発生器Ａにて発生さ
れる。ここで光電子放出材３は、本発明の特徴であり、
Ｔｉ（基材）に、まずＡｕをスパッタリング法により線
状に付加し、次いで、Ａｕ付加Ｔｉ材を１，０００℃
（空気中）で焼成し製造したものである。

【００２２】リフレッシュルーム内の空気６_-1は、送気
ファン９により、まず除塵フィルタ１０により除塵さ
れ、微粒子が除去された清浄空気６_-3となる。本発明の
光電子放出材３は、紫外線ランプ１から直接放射される
紫外線により紫外線照射されており、これにより該光電
子放出材３表面に光電子が放出される。該光電子は、電
極作用を受け、電極４の方向に向かい、ここで流入する
空気６ _-3中の水分や酸素の作用を受け、負イオン７に変
化する。該負イオンは、流入する空気６_-3の流れの作用
を受け、負イオン富化空気が負イオン発生器Ａの出口６
_-2より放出される。１１は、人であり、負イオン富化空
気により人は快適（爽快感）になり、作業効率が向上
（リフレッシュ）する。１２は椅子を示す。

【００２３】ここで、負イオン発生のための空気６
_-1は、まず本例のような除塵用のフィルタ及び／又は本
発明者らが提案した光電子を用いる荷電・捕集方式
（例、特公平３−５８５７号、特公平６−７４９０９
号、特公平６−７４９１０号、特公平７−１１０３４２
号各公報）により除塵を行う。これは、除塵された清浄
空気６_-3を用いることにより、光電子放出材３から放出
された光電子が、効果的に負イオンとなるためである。
本例における放出負イオン濃度は５×１０⁴個／ｍｌ〜
６×１０⁴個／ｍｌである。本例の紫外線ランプ１は殺
菌ランプである。本発明の光電子放出材３は、紫外線照
射により光触媒作用を発揮するため、該材料への付着汚
染物質、例えば炭化水素は光触媒により分解・除去さ
れ、長時間安定な性能が維持される。また、出口空気６
_-2は炭化水素のようなガス状有害ガスが除去されたクリ
ーンな空気である。

【００２４】実施例２図２は、クリーンルームの搬送空間へ負イオンの放出を
行い（除電を行い）、電気的に安定な空間創出への利用
であり、一体化された除電用負イオン発生器Ａを有する
ガラス基板の搬送装置１３の構成図を示す。図２におい
て、負イオン７は、主に光電子放出材３、紫外線ランプ
１、該光電子放出材３から光電子を放出するための電場
設定用電極４、紫外線照射用窓ガラス２、紫外線ランプ
１からの放射紫外線の反射面１４、送気ファン９、フィ
ルタ１０により成る負イオン発生器Ａにて発生される。
クラス１，０００のクリーンルーム内の空気６_-1は、送
気ファン９よりまずＨＥＰＡフィルタ１０により除塵さ
れ、微粒子が除去された清浄空気６_-3となる。本発明の
板状の光電子放出材３は、紫外線ランプ１より紫外線照
射されており、該光電子放出材から光電子が放出され
る。

【００２５】ここで、光電子放出材３は、本発明の特徴
でありＡｌ（基材）に、まずＡｕを蒸着法により島状に
付加し、次いでＡｕ付加Ａｌ材を陽極酸化することによ
り、該表面に酸化皮膜（細孔の中心径：１００ｍｍ）を
形成し、電気泳動法により該皮膜にＴｉＯ₂粒子を固定
化し製造したものである。光電子放出材３から放出され
た光電子は電極４の作用を受け、電極４の方向に向か
い、ここで流入する空気６_-3中の水分や酸素の作用を受
け、負イオン７に変化する。該イオン７は、流入する空
気６_-3の流れの作用を受け、負イオン富化空気が負イオ
ン発生器Ａの出口６_-3より放出される。１５は搬送装置
１３で搬送中のガラス基板であり、除塵前（Ｂの位置）
では３，０００〜３，５００Ｖの電位を有するが、除塵
後（Ｃの位置）では１０Ｖ以下まで下がる。

【００２６】本例の紫外線ランプ１は、殺菌ランプであ
る。本発明の光電子放出材３は、紫外線照射により光触
媒作用を発揮するため、該材料への付着汚染物質、例え
ば炭化水素は光触媒により分解・除去され、長時間安定
性が維持できる。クリーンルームでは、炭化水素、例え
ばフタル酸エステルは、ガラス基板に対し有害な汚染物
質（ガラス基板への炭化水素の汚染は、電気的な障害発
生の原因や表面のぬれ性低下の原因となる）であるが、
本発明の光電子放出材３は、これらの汚染物質を分解・
除去するので、本発明の光電子放出材を用いた除塵用負
イオン発生器では、粒子とガスが除去されたクリーンな
（基板を汚染しない）負イオン富化空気が得られ、本発
明の特徴である。

【００２７】実施例３半導体工場のクラス１，０００のクリーンルームに設置
された小型のウエハ保管庫（ウエハ収納ストッカ２２）
における空気清浄を、図３に示した本発明の光電子放出
材３を用いたウエハ保管庫の基本構成図を用いて説明す
る。ウエハ保管庫２２の空気清浄は、ウエハ保管庫２２
の片側に設置された紫外線ランプ１、紫外線の反射面１
４、光電子放出材３、光電子放出用の電場設置のための
電極４及び荷電微粒子の捕集材１６にて実施される。す
なわち、ウエハ保管庫２２の微粒子（微粒子状物質）１
７は、紫外線ランプ１からの紫外線が照射された光電子
放出材３から放出された光電子（負イオン）７により荷
電され、荷電微粒子となり、該荷電微粒子は荷電微粒子
の捕集材１６に捕集される（空気清浄化部Ｄ）。これに
より、ウエハの存在する被処理空間部（清浄化空間部
Ｅ）は高清浄化される。ここで、遮光材１８は被処理空
間部と空気清浄化部の間に設置されている。遮光材１８
は、紫外線ランプ１からの紫外線のウエハキャリア１９
及びウエハ２０への照射を防ぐために設置されている。

【００２８】符号２は、紫外線照射用窓ガラスを示す。
ここでの光電子放出材３は、本発明の特徴であり、Ｔｉ
（基材）に、まず、Ａｕをスパッタリング法により島状
に付加し、次いで、Ａｕ付加Ｔｉ材を１，０００℃（空
気中）で焼成し製造したものである。ウエハ保管庫２２
中の炭化水素（非メタン炭化水素）２１は光電子放出材
３表面に吸着し、紫外線照射を受けたＴｉＯ₂により分
解、無害化処理される。ウエハ保管庫２２では、ウエハ
２０の保管庫２２への出し入れ（該保管庫の開閉）毎に
クリーンルーム中の有害物質としての微粒子１７（濃
度：クラス１，０００）や、ウエハ基板に付着すると接
触角の増加をもたらす有機性ガス２１（非メタンＨ．Ｃ
濃度：１．０〜１．５ｐｐｍ）が侵入するが、上記のご
とくして、これらの有害物質（微粒子及び有機性ガス）
は捕集・除去され、保管庫２２の清浄化空間部（Ｅ）で
は接触角の増加をもたらさない（非メタンＨ．Ｃ濃度と
して０．２ｐｐｍ以下）クラス１よりも清浄な超清浄空
間が創出される。

【００２９】６_-1，６_-2は、保管庫内の空気の流れを示
す。すなわち有害物質処理部（Ｄ）に移動した空気は、
紫外線ランプの照射により加温されるため、上昇気流が
生じ保管庫Ａ内を矢印、６_-1，６_-2の様に動く。この空
気の自然循環による動きにより、保管庫２２内の微粒子
１７やウエハ基板に付着すると接触角の増加をもたらす
有機性ガス２１は、空気清浄化部（Ｄ）に順次効果的に
移動する。このようにして、保管庫２２内は、迅速かつ
簡便に清浄化され、ウエハ保管庫は超清浄空気となり、
ウエハへの汚染防止が顕著となる。上記において、光電
子放出材３への紫外線の照射は、曲面状の反射面１４を
用い、紫外線ランプ１からの紫外線を光電子放出材３に
効率良く照射している。

【００３０】電極４は、光電子放出材３からの光電子放
出を電場で行うために設置している。すなわち、光電子
放出材３と電極４の間に電場を形成している。微粒子の
荷電は、電場において光電子放出材に紫外線照射するこ
とにより発生する光電子７により効率よく実施される。
ここでの電場の電圧は、５０Ｖ／ｃｍである。本発明の
光電子放出材３は、上記のごとく長時間安定した性能を
維持しており、またウエハを汚染するＨ．Ｃが効果的に
除去されるので、粒子、ガスが同時除去できる実用上効
果的な光電子放出材である。

【００３１】実施例４図１に示した構成の負イオン発生器に、下記条件で室内
空気を導入して、光電子放出材に紫外線照射を行い、負
イオン測定器を用い、負イオン発生器出口の負イオン濃
度の連続運転における推移を調べた。（１）負イオン発生器の大きさ；３０×３０×６０ｃ
ｍ、（２）光電子放出材；タイプＡ；板状ＴｉにＡｕをスパッタリング法によ
り島状に付加[Ｔｉ材へのＡｕ付加は、Ｔｉ表面の５０
％（面積比：５０％）]した。次に、Ａｕ付加Ｔｉ材を
１，０００℃、１０分間空気中で焼成した。これによ
り、基材のＴｉ上にＡｕとＴｉＯ₂が付加された光電子
放出材を製造した。

【００３２】タイプＢ；板状ＡｌにＡｕを蒸着法に
より島状に付加〔Ａｌ材へのＡｕ付加は、Ａｌ表面の５
０％（面積比：５０％）〕した。次に、Ａｕ付加Ｔｉ材
を、８５％リン酸３０ｇ／ｌ−マレイン酸３０ｇ／ｌ系
の混合溶液中に浸析し、浴温を３０℃に保持しながら、
カーボン陰極との間に、電流密度１Ａ／ｄｍ²の直流電
流を５０分間通電することにより、アルミニウム陽極酸
化を行った。これにより、Ａｌ表面に１０μｍの陽極酸
化皮膜（細孔の中心径：１００ｎｍ，範囲５０〜１５０
ｎｍ）が得られた。

【００３３】次に、電気泳動法によるアルミニウム陽極
酸化皮膜へのＴｉＯ₂微粒子の分散固定化を行った。電
気泳動用のＴｉＯ₂分散液として、シーアイ化成株式会
社製、ＴｉＯ₂−１５ｗｔ％スラリー（Ｇ−２４０）を
蒸留水で４倍に希釈したものを用いた。陽極酸化したア
ルミニウム基板（陰極）とカーボン電極（陽極）をＴｉ
Ｏ₂微粒子分散液中に浸析し１分間放置後、浴温を３０
℃に保持しながら、７５Ｖの定電圧を１０分間印加する
ことにより、ＴｉＯ₂微粒子を陰極方向に電気泳動させ
た。電気泳動処理を施したアルミニウム基板を水洗、乾
燥後、２００℃で３０分熱処理した。これにより、Ｔｉ
Ｏ₂微粒子が、アルミニウム陽極酸化皮膜中に固定さ
れ、Ａｌ基材上にＡｕとＴｉＯ₂が付加された光電子放
出材を製造した。

【００３４】（３）紫外線ランプ；殺菌ランプ（２５４
ｎｍ）（４）電極；網状〔光電子放出材（負）、電極材
（正）、１０Ｖ／ｃｍ〕、（５）除塵フィルタ；ＨＥＰＡフィルタ、（６）負イオン濃度測定器；イオンテスター（０．４ｃ
ｍ²／Ｖ．Ｓ以上の電気移動度を持つもの）結果結果を図４に示す。図４には、比較として同様の操作条
件で基材を光触媒に変換後に、Ａｕを付加した光電子放
出材を用いた場合の負イオン濃度を示す。図４中で、本
発明の光電子放出材のＡタイプを−○−、Ｂタイプを−
△−、比較としてのＡタイプを−●−、Ｂタイプを−▲
−で示す。

【００３５】実施例５実施例４のタイプＡの光電子放出材の製造において、Ｔ
ｉ材の焼成温度を２００，４００，５００，６００，７
００，８００，１１００，１２００℃とし、同様に調べ
た。結果焼成温度６００℃以上の場合、実施例４（図４）の−○
−同様の性能を得られた。一方、３００，４００，５０
０℃の場合、１００日以内で性能低下がみられた。

【００３６】実施例６図３のストッカに、半導体工場におけるクラス１，００
０のクリーンルームの空気（試料空気）を導入し、収納
したウエハ上の接触角、及びストッカの空気中の汚染物
質の濃度について調べた。（１）ストッカのの大きさ；１００リットル（２）光電子放出材；実施例４のタイプＡのもの（３）紫外線ランプ；殺菌ランプ（４）光電子放出用電極；網状、５０Ｖ／ｃｍ（５）荷電粒子捕集材；ＳＵＳ材、８５０Ｖ／ｃｍ（６）クリーンルーム空気；微粒子濃度：クラス１０００（試材空気）Ｈ．Ｃ濃度：１．１ｐｐｍＮＨ₃濃度：３．５ｐｐｂ（７）ウエハ上接触角の測定法；水滴接触角計（８）空気中Ｈ．Ｃ濃度；ＧＣ法（９）空気中ＮＨ₃濃度；化学発光法

【００３７】結果（１）接触角について図５に示す。図５中−○−が本発
明のストッカの中の値、−●−は比較としてストッカ中
に本発明の光電子放出材を設置しない場合を示す。（２）空気中Ｈ．Ｃ及びＮＨ₃濃度を表１に示す。表１
には、比較として本発明の光電子放出材を設置しない場
合を示す。

【表１】

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
ることができる。１）紫外線照射により光電子を放出する物質と、紫外線
照射により光触媒作用を発揮する物質を同一面上に配備
させた光電子放出材において、基材上に、まず、光電子
を放出する物質を配備し、次いで光触媒を配備したこと
によって、（１）光電子放出材からの光電子（負イオン）発生が、
長時間安定化した（長時間性能安定な光電子放出材が得
られた）。（２）光電子放出性物質に付着し、性能低下をもたらす
ガス状汚染物質（H．C有機物）は、共存する光触媒の作
用により、分解処理される。それにより、長時間安定化
してセルフクリーニングができる光電子放出材となっ
た。（３）光電子放出の効果が向上し、かつ安定したので、
負イオン発生が効果的（高性能かつ、長時間安定）にな
り、負イオンを利用する分野の実用性が向上した。（４）光触媒により、通常の空気中や気体中等の空間中
に存在するＨ．ＣやＮＨ₃のようなガス状汚染物質は、
分解・除去されたので、クリーンな負イオンが得られ
た。

【００３９】２）上記により負イオンを利用する次の分
野の実用性が向上した。（１）生体の代謝機能や生理機能を衰えさせない生体に
対する快適な作業空間を作る分野。（２）電気的に安全な空間（帯電物の中和、除電）を作
る分野。（３）食品の鮮度維持や菌類の増殖防止の分野。（４）気体中あるいは空間中の微粒子を荷電して利用す
る分野、例えば清浄化気体あるいは清浄化空間を得る分
野、微粒子の測定を行う分野、微粒子の分離、分級や表
面改質、制御を行う分野。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光電子放出材を用いた負イオン発生器
を備えたリフレッシュルームの構成図。

【図２】本発明の光電子放出材を用いた負イオン発生器
を備えたガラス基板搬送装置の構成図。

【図３】本発明の光電子放出材を用いた空気清浄化部を
有するウエハ保管庫の構成図。

【図４】経過日数（日）による負イオン濃度（個／ｍ
ｌ）の変化を示すグラフ。

【図５】経過日数（日）による接触角（度）の変化を示
すグラフ。

【図６】従来の半導体工場に設置した空気清浄装置の構
成図。

【符号の説明】１：紫外線ランプ、２：紫外線照射用窓ガラス、３：光
電子放出材、４：電場設定用電極、６_-1〜６_-3：気流の
流れ、７：負イオン、８：リフレッシュルーム、９：送
気ファン、１０：除塵フィルタ、１１：人、１２:椅
子、１３：ガラス基板搬送装置、１４：反射面、１５：
ガラス基板、１６：荷電微粒子捕集材、１７：微粒子、
１８：遮光材、１９：ウエハキャリア、２０：ウエハ、
２１：炭化水素、２２：ウエハ保管庫

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０３Ｃ 3/43 Ｂ０３Ｃ 3/60 ４Ｇ０７５ 3/60 Ｆ２４Ｆ 3/16 ５Ｇ０６７Ｆ２４Ｆ 3/16 7/00 Ｂ 7/00 Ｈ０１Ｔ 23/00 Ｈ０１Ｔ 23/00 Ｈ０５Ｆ 3/04 ＺＨ０５Ｆ 3/04 Ａ６１Ｌ 2/02 Ｚ // Ａ６１Ｌ 2/02 Ｂ０１Ｄ 53/36 ＪＧＺＦターム(参考） 3L053 BD01 4C058 AA21 BB10 CC01 EE26 4C080 AA10 BB01 CC01 HH05 JJ03 KK02 LL10 MM02 QQ03 4D048 AA18 AA21 BA07X BA07Y BA41X BA41Y CC41 EA01 4D054 AA11 BA17 EA01 4G075 AA01 BA04 BA08 CA33 DA02 FB02 5G067 AA42 DA01 DA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外線照射により光電子を放出する物質
と、紫外線照射により光触媒作用を発揮する物質とを同
一面に配備した光電子放出材において、Ｔｉ基材上に、
まず光電子を放出する物質を付加した後、基材であるＴ
ｉを酸素含有雰囲気中で焼成して光触媒としたことを特
徴とする光電子放出材。
【請求項２】紫外線照射により光電子を放出する物質
と、紫外線照射により光触媒作用を発揮する物質とを同
一面に配備した光電子放出材において、Ａｌ又はＡｌ合
金基材上に、まず光電子を放出する物質を付加した後、
基材であるＡｌ又はＡｌ合金を陽極酸化し、光触媒であ
るＴｉＯ₂を固定化したことを特徴とする光電子放出
材。
【請求項３】請求項１又は２記載の光電子放出材と、
該光電子放出材に紫外線を照射する紫外線源とを有する
ことを特徴とする負イオン発生装置。