JP2980124B1

JP2980124B1 - ケミカルフィルタ及びその交換判定法、並びに気体浄化装置

Info

Publication number: JP2980124B1
Application number: JP10336246A
Authority: JP
Inventors: 賢行清水
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2018-11-26
Also published as: JP2000157826A

Abstract

【要約】【課題】有機性不純物とイオン性不純物のいずれも効
率よく除去でき、且つ交換の判定が容易なケミカルフィ
ルタを提供する。【解決手段】異なるタイプのフィルタが積層されてな
る、気体雰囲気中の不純物を除去するケミカルフィルタ
において、上流側に、物理吸着能を有する吸着材を含む
物理吸着フィルタを配置し、下流側に、物理吸着能を有
する吸着材を基材とし、該基材に酸性または塩基性の中
和剤を添着してなる添着型吸着材を含む添着型中和フィ
ルタを配置し、添着型中和フィルタの寿命が物理吸着フ
ィルタの寿命以上になるように、添着型中和フィルタの
添着型吸着材と物理吸着フィルタの吸着材との重量比を
調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーンルームや
半導体装置の製造装置の空調システム等に適用されるケ
ミカルフィルター及びその交換判定法並びに気体浄化装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＵＬＳＩ等の半導体装置の製造において
は、クリーンルーム、クリーンベンチ、クリーントンネ
ル等により、空気の清浄度、温度、湿度、振動、磁場ま
で厳しく管理された環境が不可欠である。また、このよ
うなクリーン化された環境下で使用される半導体装置の
製造装置には、装置自体にもクリーン化のための手段が
必要とされるものが多い。このようなクリーン化の要求
は次世代デバイスの製造では一層厳しくなり、優れたク
リーン化技術の開発がますます重要になってきている。

【０００３】空気の清浄度については、半導体装置の素
子の微細化に伴い、空気中の塵埃等の固体状不純物（パ
ーティクル）がまず初めに顕在化した。そして、これら
の空気中の塵埃等を除去するために、ＨＥＰＡフィルタ
やＵＬＰＡフィルタ等のパーティクル除去用のフィルタ
が用いられてきた。

【０００４】一方、素子の微細化に伴い、半導体装置の
製造においても新しい製造方法や装置が導入され、従来
は問題にされていなかった、洗浄工程やフォトレジスト
工程等で使用される化学物質（例えば、ＨＦやＨＣｌ、
Ｈ₂ＳＯ₄、Ｈ₃ＢＯ₃等の酸性ガス、ＮＨ₃やアミン等の
塩基性ガス、有機性ガス）が、半導体の製造工程に悪影
響を与えるようになり、また、人体に健康上の問題を起
こしたりする虞があることが知られている。

【０００５】これらのガス状不純物は、前述のＨＥＰＡ
フィルタやＵＬＰＡフィルタ等のパーティクル除去用の
フィルタでは除去できない。そこで、これらガス状不純
物を除去するためにケミカルフィルタが用いられてい
る。

【０００６】このケミカルフィルタには、ＨＦやＨＣ
ｌ、Ｈ₂ＳＯ₄、Ｈ₃ＢＯ₃等の酸性ガスと、ＮＨ₃やアミ
ン等の塩基性ガスと、有機性ガスの全てを一種のフィル
タで除去できるものがない。そのため、酸性ガスやアル
カリ性ガス等のイオン性不純物を除去するためのフィル
タや、有機性ガスを除去するためのフィルタ等の異なる
タイプのフィルタを除去対象ごとに用いていた。

【０００７】ここで、イオン性不純物とは、酸性ガスや
イオン性ガス等の酸性あるいはアルカリ性を示す極性の
大きい物質をいう。有機性不純物とは、固体表面に付着
しやすい有機物からなる比較的極性の小さい物質をい
う。

【０００８】イオン性不純物を除去できるフィルタは、
ガス状不純物をそのイオン性の中和により除去するもの
である。以下、このフィルタを「中和フィルタ」とい
う。この中和フィルタには、酸用と塩基用の２種類あ
り、目的とする不純物ガスの極性によって使い分ける。
一般には、繊維状のイオン交換樹脂からなるものが使用
されている。その他の中和フィルタとしては、活性炭に
その物理吸着能を利用して酸性または塩基性の材料を添
着してなるケミカルフィルタ（以下「添着型活性炭フィ
ルタ」という。）がある。この添着型活性炭フィルタ
は、酸性またはアルカリ性のイオン性不純物を、活性炭
に添着された酸性または塩基性材料との中和反応を伴う
化学吸着により除去する。

【０００９】有機性不純物を除去するフィルタは、ガス
状不純物を物理吸着により除去するものである。以下、
このフィルタを「物理吸着フィルタ」という。この物理
吸着フィルタの吸着材としては活性炭が一般的である。
活性炭を用いた物理吸着フィルタは、その強力な物理吸
着能によって非極性あるいは極性の比較的小さい不純物
を除去する。

【００１０】従来、イオン性不純物と有機性不純物とが
混在する環境において両方の不純物を除去する場合は、
中和フィルタと吸着フィルタの両方が用いられている。
例えば、図７に示すように、中和フィルタと吸着フィル
タを単層で千鳥格子状に配置したものや、特開平７−２
０４４３９号公報に記載のような積層したものも知られ
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来、イオン性不純物
と有機性不純物とが混在する環境において２種類のケミ
カルフィルタを用いて空気中の不純物を除去する際の最
も重要な問題は、フィルタの交換時期の判定が困難なこ
とである。

【００１２】図７に示す千鳥格子状に２種類のケミカル
フィルタを配置する従来技術においても、特開平７−２
０４４３９号公報に記載のような２種類のケミカルフィ
ルタを積層する技術においても、２種類のケミカルフィ
ルタのそれぞれの交換時期を判定するために、イオン性
不純物と有機性不純物の両方についての除去効率を測定
しなければならない。その際、有機性不純物の測定は、
時間と手間がかかるため、フィルタの寿命予測が非常に
困難である。そのため、測定結果が得られた時には既に
最適な交換時期が過ぎてしまい、フィルタの性能が低下
してガス状不純物が透過してしまったり、このような事
態を避けるために早めにフィルタを交換した場合は、ま
だ使用可能なフィルタを廃棄することになるためランニ
ングコストが高くなるといった問題が生じていた。

【００１３】これは、酸性ガスや塩基性ガス等のイオン
性不純物についてはｐｐｂオーダーの非常に低濃度まで
リアルタイムの測定が可能であるのに対し、有機性不純
物についてはこのような低濃度までリアルタイムに測定
することができないからである。現状では、ｐｐｂオー
ダーの非常に低濃度の有機性不純物のガス濃度をリアル
タイムに測定できるだけの感度を有する測定装置は知ら
れていない。まして、測定装置は省スペース化のために
小型であることが求められており、特に製造装置に装着
する場合は小型であることが必須であり、しかも半導体
装置の製造に何ら影響を与えないという要求まで満たす
測定装置は皆無である。

【００１４】現在、有機性不純物の測定には、ケミカル
フィルタを透過した有機性不純物を吸着材に一度捕集
し、脱着を行った後に分析を行うなど、測定のためには
長時間を要する前処理工程が必要である。

【００１５】そこで本発明の目的は、有機性不純物とイ
オン性不純物のいずれも効率よく除去でき、且つ交換の
判定が容易なケミカルフィルタ及び気体浄化装置を提供
することである。また、本発明の目的は、フィルタの交
換時期を簡易かつ正確に判定でき、ランニングコストを
低減できるケミカルフィルタの交換判定法を提供するこ
とである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成するために種々の検討を重ねた結果、本発明を完
成した。

【００１７】本発明は、異なるタイプのフィルタが積層
されてなる、気体雰囲気中の不純物を除去するケミカル
フィルタであって、上流側に、物理吸着能を有する吸着
材を含む物理吸着フィルタを配置し、下流側に、物理吸
着能を有する吸着材を基材とし、該基材に酸性または塩
基性の中和剤を添着してなる添着型吸着材を含む添着型
中和フィルタを配置し、添着型中和フィルタの寿命が物
理吸着フィルタの寿命以上になるように、添着型中和フ
ィルタの添着型吸着材と物理吸着フィルタの吸着材との
重量比が調整されていることを特徴とするケミカルフィ
ルタに関する。

【００１８】また本発明は、異なるタイプのフィルタが
積層されてなる、気体雰囲気中の不純物を除去するケミ
カルフィルタであって、上流側に、物理吸着能を有する
吸着材を含む物理吸着フィルタを配置し、下流側に、物
理吸着能を有する吸着材を基材とし、該基材に酸性の中
和剤を添着してなる添着型吸着材を含む添着型中和フィ
ルタ、及び物理吸着能を有する吸着材を基材とし、該基
材に塩基性の中和剤を添着してなる添着型吸着材を含む
添着型中和フィルタを配置し、添着型中和フィルタの寿
命が物理吸着フィルタの寿命以上になるように、添着型
中和フィルタの添着型吸着材と物理吸着フィルタの吸着
材との重量比が調整されていることを特徴とするケミカ
ルフィルタに関する。

【００１９】また本発明は、ガス状有機性不純物とガス
状イオン性不純物の両方を含有する気体雰囲気に対して
使用されている上記のケミカルフィルタの交換判定法で
あって、一方のみのガス状イオン性不純物の濃度を測定
することによって該ケミカルフィルタの交換時期を判定
することを特徴とするケミカルフィルタの交換判定法に
関する。

【００２０】また本発明は、上記のケミカルフィルタ
と、該ケミカルフィルタの上流側の不純物濃度を測定す
る不純物濃度測定器と、下流側の不純物濃度を測定する
不純物濃度測定器と、これら不純物濃度測定器により得
られた上流側と下流側の不純物濃度の測定値を比較する
比較器と、該比較器からの測定結果を出力する出力器を
有する気体浄化装置に関する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を挙げ
て詳細に説明する。

【００２２】本発明のケミカルフィルタの積層構成は、
図１に示すように、矢印方向に流れる空気の上流側に、
物理吸着能を有する吸着材を含む物理吸着フィルタ（以
下「物理吸着フィルタ」という。）１を配置し、下流側
に、物理吸着能を有する吸着材を基材とし、この基材に
酸性または塩基性の中和剤を添着してなる添着型吸着材
を含む中和フィルタ（以下「添着型中和フィルタ」とい
う。）２を配置する。

【００２３】本発明に用いられる物理吸着フィルタの吸
着材としては、物理吸着能を有する材料であればよく、
一般に使用されている各種吸着材を用いることができ
る。具体例としては、活性炭、アルミナ、ゼオライト、
ポリシリコン等が挙げられる。これらの中でも活性炭が
好ましい。

【００２４】この吸着材は、粉末状、ペレット状、フレ
ーク状、繊維状の各種の形態で使用できる。吸着材が粉
末状やペレット状やフレーク状の場合はポリエステル等
の合成繊維あるいは天然繊維からなる通気性シート間に
保持したものを、活性炭繊維や活性炭微粒子含有ポリエ
ステル繊維等の吸着性繊維の場合はその織布自体を、フ
ィルタ材料として用いることができる。また、特に好ま
しい形態としては、粉末状、特に球形粒子状の吸着材を
発泡体構造物に担持したフィルタ材料を用いたケミカル
フィルタが挙げられる。このケミカルフィルタに用いら
れる発泡体構造物としてはポリウレタン等からなる発泡
体樹脂材料が挙げられる。この発泡体構造物に担持され
た吸着材をフィルタ材料に用いたケミカルフィルタは、
吸着材が担持されているためフィルタからの発塵が少な
く、また通気性に優れるため圧力損失が低く、しかもそ
の入り組んだ構造によりガスが非直線的に通過するため
ガスと吸着材の接触率が高く、さらに、軽量であるため
交換時の作業が容易であるといった多くの利点を有す
る。

【００２５】下流側に配置される添着型中和フィルタ
は、物理吸着能を有する吸着材（物理吸着材）にその物
理吸着能を利用して酸性または塩基性の中和剤を添着し
た添着型吸着材をフィルタ材料としている。

【００２６】この基材となる物理吸着材としては、前記
の物理吸着フィルタに用いられる物理吸着材を使用する
ことができる。好ましい吸着材は活性炭である。これら
の各種形態の吸着材表面に中和剤が添着された構成物が
添着型中和フィルタのフィルタ材料として使用できる。
この物理吸着材は、粉末状、ペレット状、フレーク状、
繊維状の各種の形態で使用でき、吸着材が粉末状やペレ
ット状やフレーク状の場合はポリエステル等の合成繊維
あるいは天然繊維からなる通気性シート間に保持したも
のを、活性炭繊維等の吸着繊維の場合はその織布自体
を、添着型中和フィルタの基材として用いることができ
る。特に好ましい基材としての物理吸着材は、粉末状、
特に球形粒子状の吸着材を発泡体構造物に担持したもの
であり、この発泡体構造物としてはポリウレタン等から
なる発泡体樹脂材料が好ましい。

【００２７】物理吸着材に添着される中和剤としては、
気体雰囲気中の酸性や塩基性のガス状イオン性不純物を
中和し得る物質であればよい。酸性ガス不純物に対して
は、Ｈ₂ＣＯ₃、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ₂ＣＯ₃、Ｋ₂Ｃ
Ｏ₃等が挙げられ、塩基性ガス不純物に対しては、Ｈ₃Ｐ
Ｏ₄、Ｈ₂ＳＯ₄等が挙げられる。

【００２８】これらの中和剤を物理吸着材に添着する方
法としては、例えば、中和剤あるいは中和剤の溶液に浸
した後に遠心分離法等の各種の固液分離法で余剰の中和
剤を除去する方法が挙げられる。中和剤の添着量は、環
境中の温度や湿度、不純物濃度等の種々の条件に応じて
適宜設定される。

【００２９】上記のような本発明の構成によれば、イオ
ン性不純物と有機性不純物の両方を効率よく除去できる
とともに、イオン性不純物の除去効率のみの測定により
ケミカルフィルタ全体の寿命を判定できる。イオン性不
純物には、ｐｐｂオーダーの非常に低濃度まで検出感度
を有し、しかもリアルタイムに測定可能な測定手段があ
るため、除去効率の測定を簡易かつ正確にリアルタイム
で実施できる。その結果、フィルタ交換時期の判定をタ
イミング良く正確に行うことができ、フィルタの寿命を
多く残したまま交換をしたり、交換時に寿命が既に過ぎ
てしまい不純物を透過させてしまったりすることなく、
フィルタの寿命の限界近くまで使用できるため、ケミカ
ルフィルタのランニングコストを大幅に低減できる。

【００３０】以下、図２〜図５を参照しながら本発明の
作用を説明するとともに、より具体的な本発明の実施の
形態を説明する。

【００３１】図２〜図５に示す不純物の除去効率の経時
変化の測定は以下のケミカルフィルタを用いておこなっ
た。

【００３２】物理吸着フィルタとしては、直径：約０．
２〜１ｍｍ、平均粒径：約０．５ｍｍの球状活性炭をポ
リウレタンフォームに担持したものを吸着材としたケミ
カルフィルタを用いた（ＮＩＴＴＡ社製、商品名：ギガ
ソーブＴ２Ｏ−Ｌ）。このフィルタの厚みは約２０ｍ
ｍ、吸着材重量は約３．２ｋｇ／ｍ²とした。

【００３３】添着型中和フィルタとしては、直径：約
０．２〜１ｍｍ、平均粒径：約０．５ｍｍの球状活性炭
を基材とし、その表面にＨ₃ＰＯ₄を添着した活性炭をポ
リウレタンフォームに担持したものを吸着材としたケミ
カルフィルタを使用した（ＮＩＴＴＡ社製、商品名：ギ
ガソーブＴ２Ｏ−Ａ）。このフィルタの厚みは約２０ｍ
ｍ、吸着材重量は約３．２ｋｇ／ｍ²とした。

【００３４】試験条件としては、供給ガスとして、クリ
ーンルームエアー中にそれぞれアンモニア単独、有機系
ガス（トルエン）単独、及びこれらの両方を、不純物と
して混入させたものを用いた。有機系ガスの測定方法
は、フィルタの通過前後の有機系ガスを吸着剤に捕集し
脱着を行った後にＧＣ−ＭＳにより分析した。アンモニ
アの測定は、日本カノマックス（株）製のＮＨ₃モニタ
リングシステム（ＡＭＳ１）を用いた。検出は蛍光分析
であり、検出感度の下限は０．０１ｐｐｂである。

【００３５】図２は、物理吸着フィルタのみを用いた場
合における空気中のイオン性不純物（アンモニア）およ
び有機性不純物（トルエン）の除去効率の経時変化を示
すグラフである。なお、測定は、いずれか一方の不純物
のみを含む空気を用いて行った。このように、物理吸着
フィルタのみでは、空気中のイオン性不純物はほとんど
除去されず、有機性不純物のみが除去されることがわか
る。

【００３６】図３は、添着型中和フィルタのみを用いた
場合において空気中にイオン性不純物（アンモニア）の
みが含まれているときのイオン性不純物の除去効率の経
時変化を示すグラフである。この図から、添着型中和フ
ィルタは十分なイオン性不純物の除去機能を有すること
がわかる。

【００３７】図４は、添着型中和フィルタのみを用いた
場合において空気中に有機性不純物（トルエン）のみが
含まれているときの有機性不純物の除去効率の経時変化
を示すグラフである。この図から、添着型中和フィルタ
は、イオン性不純物ほどではないが有機性不純物に対し
ても除去機能を有することがわかる。

【００３８】図５は、添着型中和フィルタのみを用いた
場合における空気中のイオン性不純物および有機性不純
物の除去効率の経時変化を示すグラフである。実線は空
気中にイオン性不純物と有機性不純物が共存する場合、
点線は一方の不純物のみが含まれる場合であり、ａ₁及
びａ₂はイオン性不純物、ｂ₁及びｂ₂は有機性不純物の
除去効率を示す。その際、各フィルタは各実験において
同じ不純物除去性能のものを用いた。また、ａ₁及びｂ₁
の測定の際の不純物を含む空気は、ａ₂及びｂ₂の測定に
それぞれ用いたイオン性不純物および有機性不純物と同
じ不純物が共存したものである。この図から、添着型中
和フィルタは、空気中にイオン性不純物と有機性不純物
の両方が含まれる場合は、ほぼ同時期に両者の除去効率
が低下し、また、早くから除去効率が低下していること
がわかる。図示はしなかったが、有機性不純物の量を減
らすと、ａ₁とｂ₁の関係は変わらずにイオン性不純物と
有機性不純物の除去効率の低下が遅くなることがわかっ
た。

【００３９】本発明者は、添着型中和フィルタは、空気
中にイオン性不純物と有機性不純物の両方が含まれる場
合、ほぼ同時期に両方の不純物の除去効率が低下する現
象に着目した。すなわち、この現象は、一方の不純物の
除去効率のみを測定するだけで、この添着型中和フィル
タ全体の寿命が判定できることを示している。そして本
発明者は、ケミカルフィルタの構成として添着型中和フ
ィルタの上流側に物理吸着フィルタを配置することによ
り、イオン性不純物と有機性不純物の両方が効率よく除
去可能となるとともに、このケミカルフィルタの交換判
定法として一方のイオン性不純物のみの除去効率を測定
することにより、ケミカルフィルタ全体の交換時期をタ
イミング良く正確に判定できることを見い出した。

【００４０】図５（ａ₁、ｂ₁）に示すように、添着型中
和フィルタのみではイオン性不純物および有機性不純物
のいずれの除去効率も早くから低下してしまうが、上流
側に物理吸着フィルタを配置することにより、イオン性
不純物および有機性不純物のいずれに対しても除去効率
の低下を遅らせる、すなわち寿命を延ばすことができ
る。上流側の物理吸着フィルタが活性を有している間
は、下流側の添着型中和フィルタにはイオン性不純物の
みの負荷がかかるため、最大、図３（図５のａ₂）に示
す状態まで寿命を延ばすことができる。

【００４１】但し、物理吸着フィルタの吸着材量が多す
ぎると、物理吸着フィルタの活性があるうちに添着型中
和フィルタの活性が低下してしまい、この時点でフィル
タを交換するとランニングコストを上げてしまうことに
なる。したがって、添着型中和フィルタの寿命が物理吸
着フィルタの寿命以上になるように、添着型中和フィル
タの添着型吸着材と物理吸着フィルタの吸着材との重量
比を調整することが好ましい。

【００４２】添着型中和フィルタの寿命が物理吸着フィ
ルタの寿命より長い場合は、物理吸着フィルタの活性が
低下した後、すなわち寿命がきた後であっても、物理吸
着フィルタを透過した有機性不純物は添着型中和フィル
タによって除去される。そして、添着型中和フィルタの
活性が低下した時点でフィルタを交換することになる。
その結果、物理吸着フィルタ及び添着型中和フィルタの
いずれについても、その活性が低下した後に交換するこ
とになるため、フィルタ全体を効率的に使用することが
できる。添着型中和フィルタの寿命と物理吸着フィルタ
の寿命が同じ場合は、添着型中和フィルタの寿命を、イ
オン性不純物のみ含有する気体に対して有する本来の寿
命まで最大限に延長することができ、かつ物理吸着フィ
ルタの寿命がきたときは添着型中和フィルタも寿命に達
しているため、最もランニングコストを低減することが
できる。

【００４３】ここで、フィルタの寿命と交換時期である
が、本実施の形態においては図５に示すように、添着型
中和フィルタは、初期状態では有機性不純物を９０％以
上除去できるため、上流側に配置した物理吸着フィルタ
の不純物除去効率が低下して有機性不純物が物理吸着フ
ィルタを透過してもフィルタ全体としては実質的な不純
物の除去は行えている。このため、添着型中和フィルタ
は、イオン性不純物を９５％以上除去できる状態であれ
ば、有機性不純物の除去も８０％程度行える状態にあ
る。この状態で、上流側の物理吸着フィルタの除去効率
が７５％程度に低下しても、有機性不純物は上流側と下
流側の二つのフィルタで９５％除去できる。

【００４４】添着型中和フィルタは、図５からわかるよ
うに、イオン性不純物の除去効率が初期値からの劣化が
生じた以降、急速に除去効率が低下する。この劣化が生
じた時点でフィルタを交換するようにすれば、交換時の
添着型中和フィルタの有機性不純物の除去効率は９０％
程度であるため、物理吸着フィルタの除去効率が５０％
程度に低下していても、有機性不純物は上流側と下流側
の二つのフィルタで９５％除去できる。

【００４５】フィルタ交換の最適なタイミングは、フィ
ルタを設置する環境のイオン性不純物と有機性不純物の
量とそれらの許容値により変わる。そのため、上流側の
物理吸着フィルタの活性炭量及び下流側の添着型中和フ
ィルタの活性炭と添着剤（中和剤）の量を環境に応じて
最適化しておくことが重要である。各フィルタを環境に
応じて最適化しておくことにより、下流側の添着型中和
フィルタのイオン性不純物の除去効率を測定することで
フィルタ全体の交換時期を決定することができる。

【００４６】本発明における物理吸着フィルタと添着型
中和フィルタの吸着材の重量比は、添着型中和フィルタ
の寿命が物理吸着フィルタの寿命以上になる範囲内で、
気体雰囲気中の不純物量比によって適宜選択される。有
機性不純物が多い場合は物理吸着フィルタの吸着材量を
多くし、イオン性不純物が多い場合は添着型中和フィル
タの添着型吸着材あるいは添着材（中和剤）の量を多く
する。実際には、フィルタの面積には制限があるため、
吸着材の量が多いほどフィルタの厚さを大きくすること
になる。

【００４７】本発明の積層構成は、上述の通り、上流側
に物理吸着フィルタを配置し、下流側に添着型中和フィ
ルタを配置することが必要であるが、本発明の積層構成
とは逆に、上流側に添着型中和フィルタを配置し、下流
側に物理吸着フィルタを配置すると次のような問題が起
きる。すなわち、上流側の添着型中和フィルタはイオン
性不純物と有機性不純物の両方を吸着するため、除去対
象がイオン性不純物のみの場合に比べて飽和吸着量に達
する時間が短くなる、つまり、中和フィルタとして求め
られるイオン性不純物除去性能の低下が早くなる。ま
た、上流側の添着型中和フィルタで有機性不純物が除去
されるため下流側の物理吸着フィルタの寿命は長くな
る。これらの結果、下流側の物理吸着フィルタが十分な
除去性能を有していながら、フィルタの交換が必要とな
り、ランニングコストが高くなるという問題が生じる。
このような問題を避けるためにも、本発明の上記積層構
成にする必要がある。

【００４８】本発明の他の積層構成として、上流側に物
理吸着フィルタを配置し、下流側に、酸性中和剤を添着
した添着型中和フィルタ、および塩基性中和剤を添着し
た添着型中和フィルタを配置してもよい。この構成は、
気体雰囲気中のイオン性不純物として酸性不純物と塩基
性不純物の両方を除去する場合に有効である。この構成
によれば、気体雰囲気中の有機性、酸性、塩基性のいず
れの不純物を除去することができ、フィルタ交換の判定
については酸性および塩基性の不純物の除去効率のみの
測定によって行うことができる。

【００４９】本発明は、有機性不純物とイオン性不純物
の両方を含む気体雰囲気中のこれら両方の不純物を除去
する場合に有効に適用される。これらの不純物の多く
は、大気中の化学汚染物質であったり、各種製造プロセ
スから発するものである。

【００５０】本発明における除去対象であるイオン性不
純物は、添着型中和フィルタの吸着材に添着された中和
剤により中和され得る酸性または塩基性の不純物であ
る。酸性不純物としては、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ₂ＳＯ₄、Ｃ
Ｈ₃ＣＯＯＨ、Ｈ₃ＢＯ₃等が挙げられる。塩着性不純物
としては、アンモニア、アミン等が挙げられる。

【００５１】本発明における除去対象である有機性不純
物は、物理吸着フィルタ及び添着型中和フィルタに用い
られた吸着材によって物理吸着され得るものであり、比
較的極性の小さい或いは非極性の有機物からなる不純物
である。このような不純物は、各種化学汚染物質や、半
導体装置等の各種製造プロセスから発する有機物が挙げ
られる。例えば、メタノール、エタノール、トルエン等
の各種有機溶剤や有機系洗浄液、フォトレジスト材料、
フォトレジスト溶剤、フォトレジスト剥離剤、現像液、
ジオクチルフタレート等の可塑剤、その他フォトレジス
ト工程から発する有機シロキサン等の有機物などがあ
る。

【００５２】なお、本発明が適用される気体雰囲気に
は、上記中和剤と中和し得ない比較的極性の小さい或い
は非極性の無機性不純物が含まれていてもよい。例え
ば、ＮＯ ₂等のＮＯ_x、ＳＯ₂等のＳＯ_x等が挙げられる。
このような無機性不純物は、有機性不純物と同様に物理
吸着により除去され、また、フィルタの交換の判定のた
めに除去効率を測定しなくてもよい。

【００５３】本発明は、上記の不純物を含む、クリーン
ルーム環境における空気の清浄化に効果的に適用され
る。また、本発明が適用される気体雰囲気は、このよう
な空気に限定されず、本発明に使用されたケミカルカル
フィルタ材料を少なくともフィルタ寿命の間は劣化させ
ない各種ガス状物質の清浄化にも適用できる。

【００５４】本発明のケミカルフィルタは、図６に示す
基本構成を有する気体浄化装置に適用することができ
る。本発明の気体浄化装置は、ケミカルフィルタの上流
側の不純物濃度を測定するための不純物濃度測定器３
と、下流側の不純物濃度を測定するための不純物濃度測
定器４と、これら不純物濃度測定器により得られた上流
側と下流側の不純物濃度の測定値を比較する比較器５
と、該比較器からの測定結果を出力する出力器６を有す
る。不純物濃度測定器３により得られた測定値と不純物
濃度測定器４により得られた測定値は、比較器５におい
て比較され、その比較結果が経時的に出力器６により出
力される。この出力器から得られる除去効率が所定の値
に達した時点でフィルタの交換を行う。本発明の気体浄
化装置には、不純物の種類に応じて最適な測定装置を選
択し、不純物が複数ある場合はそれらに対応する複数種
の測定装置を設けてもよい。また、不純物濃度測定装置
は、イオン性不純物の測定装置であることが必要である
が、これに加えて有機性不純物の測定装置を設けてもよ
い。イオン性不純物の測定装置としては、高感度でリア
ルタイムな測定が可能なものであれば特に制限はなく、
イオンクロマトグラフ等の各種市販の装置を用いること
ができる。

【００５５】本発明のケミカルフィルタは、目的に応じ
て適宜選択され、各種用途に適用できる。例えば、クリ
ーンルームの空調システムに設置され、クリーンルーム
内に送風される空気中の不純物を除去するために用いる
ことができる。例えばクリーンルームの吸気口等の外気
の通過部分や、空気清浄装置のフィルタ部分等に設置さ
れる。また、半導体装置の製造装置に設置され、装置内
に入る空気中の不純物を除去するために用いることがで
きる。例えば半導体露光装置等の半導体デバイス製造装
置のエア導入口部分などに設置される。

【００５６】また、本発明のケミカルフィルタは、従来
のパーティクルフィルタと組み合わせてもよく、これに
より、塵埃等の固体状不純物とガス状不純物を同時に除
去できる。下流側にパーティクルフィルタを設置した場
合は、ケミカルフィルタからの発塵の虞がある場合、こ
れを防止することも可能となる。また、空気中に固体状
不純物が多く含まれる場合は、上流側にパーティクルフ
ィルタを配置することが好ましく、これにより下流側の
ケミカルフィルタの目詰まりを防止することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、イオン性不純物と有機性不純物の両方を効率よ
く除去できるとともに、一方のイオン性不純物の除去効
率の測定によりケミカルフィルタ全体の寿命を判定でき
るため、除去効率の測定を簡易かつ正確にリアルタイム
で実施できる。その結果、フィルタ交換時期の判定をタ
イミング良く正確に行うことができ、ケミカルフィルタ
のランニングコストを大幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のケミカルフィルタの一実施形態の模式
的斜視図である。

【図２】物理吸着フィルタのみを用いた場合における空
気中のイオン性不純物および有機性不純物の除去効率の
経時変化を示すグラフである。

【図３】添着型中和フィルタのみを用いた場合において
空気中にイオン性不純物のみが含まれているときのイオ
ン性不純物の除去効率の経時変化を示すグラフである。

【図４】添着型中和フィルタのみを用いた場合において
空気中に有機性不純物のみが含まれているときの有機性
不純物の除去効率の経時変化を示すグラフである。

【図５】添着型中和フィルタのみを用いた場合における
空気中のイオン性不純物および有機性不純物の除去効率
の経時変化を示すグラフである。実線は空気中にイオン
性不純物と有機性不純物が共存する場合、点線は一方の
不純物のみが含まれる場合であり、ａ₁及びａ₂はイオン
性不純物、ｂ₁及びｂ₂は有機性不純物の除去効率を示
す。

【図６】本発明の気体清浄化装置の基本構成を説明する
ための概略図である。

【図７】従来のケミカルフィルタの模式的説明図であ
る。

【符号の説明】

１物理吸着フィルタ２添着型中和フィルタ３、４不純物濃度測定器５比較器６出力器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】異なるタイプのフィルタが積層されてな
る、気体雰囲気中の不純物を除去するケミカルフィルタ
であって、上流側に、物理吸着能を有する吸着材を含む物理吸着フ
ィルタを配置し、下流側に、物理吸着能を有する吸着材を基材とし、該基
材に酸性または塩基性の中和剤を添着してなる添着型吸
着材を含む添着型中和フィルタを配置し、添着型中和フィルタの寿命が物理吸着フィルタの寿命以
上になるように、添着型中和フィルタの添着型吸着材と
物理吸着フィルタの吸着材との重量比が調整されている
ことを特徴とするケミカルフィルタ。
【請求項２】異なるタイプのフィルタが積層されてな
る、気体雰囲気中の不純物を除去するケミカルフィルタ
であって、上流側に、物理吸着能を有する吸着材を含む物理吸着フ
ィルタを配置し、下流側に、物理吸着能を有する吸着材を基材とし、該基
材に酸性の中和剤を添着してなる添着型吸着材を含む添
着型中和フィルタ、及び物理吸着能を有する吸着材を基
材とし、該基材に塩基性の中和剤を添着してなる添着型
吸着材を含む添着型中和フィルタを配置し、添着型中和フィルタの寿命が物理吸着フィルタの寿命以
上になるように、添着型中和フィルタの添着型吸着材と
物理吸着フィルタの吸着材との重量比が調整されている
ことを特徴とするケミカルフィルタ。
【請求項３】気体雰囲気中のガス状有機性不純物とガ
ス状イオン性不純物の両方を除去可能な請求項１又は２
記載のケミカルフィルタ。
【請求項４】ガス状イオン性不純物が、添着された中
和剤と中和し得る酸性ガス又は塩基性ガスである請求項
３記載のケミカルフィルタ。
【請求項５】物理吸着能を有する吸着材が活性炭であ
る請求項１〜４のいずれか１項に記載のケミカルフィル
タ。
【請求項６】物理吸着フィルタの吸着材と添着型中和
フィルタの添着型吸着材のそれぞれが、発泡体樹脂材料
に担持されていることを特徴とする請求項１〜５のいず
れか１項に記載のケミカルフィルタ。
【請求項７】クリーンルームの空調システムに設置さ
れ、クリーンルーム内に送風される空気中の不純物を除
去する請求項１〜６のいずれか１項に記載のケミカルフ
ィルタ。
【請求項８】半導体装置の製造装置に設置され、装置
内に入る空気中の不純物を除去する請求項１〜６のいず
れか１項に記載のケミカルフィルタ。
【請求項９】ガス状有機性不純物とガス状イオン性不
純物の両方を含有する気体雰囲気に対して使用されてい
る請求項１又は２記載のケミカルフィルタの交換判定法
であって、一方のみのガス状イオン性不純物の濃度を測
定することによって該ケミカルフィルタの交換時期を判
定することを特徴とするケミカルフィルタの交換判定
法。
【請求項１０】ガス状イオン性不純物が、添着された
中和剤と中和し得る酸性ガスあるいは塩基性ガスである
請求項９記載のケミカルフィルタの交換判定法。
【請求項１１】ケミカルフィルタの物理吸着能を有す
る吸着材が活性炭である請求項９又は１０記載のケミカ
ルフィルタの交換判定法。
【請求項１２】ケミカルフィルタを構成する物理吸着
フィルタの吸着材と添着型中和フィルタの添着型吸着材
のそれぞれが、発泡体樹脂材料に担持されている請求項
９、１０又は１１記載のケミカルフィルタの交換判定
法。
【請求項１３】ケミカルフィルタがクリーンルームの
空調システムに設置され、クリーンルーム内に送風され
る空気中の不純物を除去するために使用されている請求
項９〜１２のいずれか１項に記載のケミカルフィルタの
交換判定法。
【請求項１４】ケミカルフィルタが半導体装置の製造
装置に設置され、装置内に入る空気中の不純物を除去す
るために使用されている請求項９〜１２のいずれか１項
に記載のケミカルフィルタの交換判定法。
【請求項１５】請求項１又は２記載のケミカルフィル
タと、該ケミカルフィルタの上流側の不純物濃度を測定
する不純物濃度測定器と、下流側の不純物濃度を測定す
る不純物濃度測定器と、これら不純物濃度測定器により
得られた上流側と下流側の不純物濃度の測定値を比較す
る比較器と、該比較器からの測定結果を出力する出力器
を有する気体浄化装置。