JP4166909B2

JP4166909B2 - Advanced cleaning device, local cleaning system, ozonolysis filter and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4166909B2
Application number: JP22805699A
Authority: JP
Inventors: 克己佐藤; 総一郎阪田; 秀人高橋
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JP2001046822A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，例えば半導体デバイスの製造などに利用される高度清浄装置や局所清浄システムに関し，またオゾン分解フィルタとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば日本経済新聞平成１１年５月１０日の記事によれば，近年，北半球の工業地域を中心に外気中のオゾン濃度が年率２％以上のペースで上昇していることが報告されている。外気中のオゾン濃度には季節や場所による変動があり，冬場には１０ｖｏｌｐｐｂ程度であったものが，夏場の紫外線の強い時期には１００〜２００ｖｏｌｐｐｂにまでオゾン濃度が上昇する。また，工業地帯やＮＯｘなどの発生量の多い地域ではオゾン濃度が高くなる傾向があり，数百ｖｏｌｐｐｂレベルのオゾン濃度となることがある。オゾンは水に対する溶解度が低く，水噴霧洗浄によってはせいぜい１０％が除去されるに過ぎない。
【０００３】
一方，半導体デバイスやＬＣＤパネル等の製造などにクリーンルームが広く利用されているが，かかる外気中のオゾンの大部分は，クリーンルーム内に侵入することとなる。またクリーンルームの内部においても，例えばＵＶ／オゾン洗浄装置などからオゾンが漏洩したり，製造装置由来のオゾンの発生などにより，雰囲気中のオゾン濃度が増加する。
【０００４】
半導体デバイスの高集積化に伴い，最近では，製造雰囲気中に含まれる数百ｐｐｂレベルのオゾンが半導体製造などに及ぼす悪影響が無視できなくなってきている。例えばオゾン濃度が高いクリーンルーム内で自然酸化膜付シリコンウェーハに絶縁酸化膜を形成すると，絶縁酸化膜の形成ムラが生じ，デバイスの動作不良が引き起こされ，歩留まりが低下してしまう。このため最近では，クリーンルーム内のオゾン濃度を数十ｐｐｂレベル以下にまで低減することが要求されている。
【０００５】
他方，複写機やプリンタなどの事務用機器，コロナ放電を用いて集塵を行う空気浄化装置，脱臭，殺菌などの目的で使用されるオゾナイザなどでは，装置自身から発生するオゾンを除去する方策が一般に採られている。これら複写機などでは，燃焼やヒータなどを用いた熱分解法，ＮａＯＨや，チオ硫酸ソーダ，亜硫酸ソーダ法などを用いた薬液洗浄法，粒状や，破砕品，ハニカム状などの活性炭を用いた活性炭法，粒状や，破砕品，ハニカム状などの解媒を用いた解媒法などによってオゾンを除去している。
【０００６】
また特許第２５５２１７５号には，ハニカム構造体に活性酸化マンガンを担持した構成のオゾン分解触媒が開示されている。特公平６−９１９５７号には，二酸化マンガンの粉末をハニカム構造体に担持させたオゾンフィルタとその製造方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし熱分解法は，低濃度で大流量の空気を処理するような場合はランニングコストが高くなり，また設備の燃焼や爆発の危険を伴う。薬液洗浄法は，薬品の補充や廃液処理が必要であり，薬品の飛散も懸念される。活性炭法は，活性炭が可燃性であるため火災の危険があり，また活性炭は価格が高く，成形性が劣る上，粉落ちや発塵が多くなる。触媒法は，常温では高いオゾン分解性能が得にくいといった問題がある。そしていずれにしてもこれら従来のオゾンの除去方法は，複写機などから発生する高濃度のオゾンを主に対象としており，オゾン分解性能の向上のみを目的とし，有害な副生成物の発生などの二次的影響が考慮されていないため，クリーンルームなどの微量ガス状不純物汚染の影響が無視できない環境におけるオゾン除去には適していない。
【０００８】
また一方，特許第２５５２１７５号のオゾン分解触媒や特公平６−９１９５７号のオゾンフィルタは，フィルタ内部の通気性が良くなかったり，あるいはバインダが多すぎるため，オゾンの除去効率が劣るという問題がある。特に特許第２５５２１７５号のオゾン分解触媒は，活性酸化マンガンの粉落ちによる発塵を生ずる懸念があった。
【０００９】
本発明の目的は，安全かつ低コストでオゾンを数十ｐｐｂレベル以下にまで低減でき，しかも半導体デバイスの製造などに有害なガス状有機不純物を発生しない手段を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために，請求項１にあっては，区画された空間内に清浄な空気を循環供給させる空気の循環路が形成された高度清浄装置であって，前記循環路に，送風手段と，高性能フィルタと，酸化マンガンを担持したオゾン分解フィルタを備え前記オゾン分解フィルタの上流に，酸化マンガンのオゾン分解性能を劣化させるガス状汚染物を除去するためのガス除去用フィルタを設けたことを特徴としている。
【００１１】
この請求項１の高度清浄装置において，区画された空間とは，例えばクリーンルーム，クリーンブース，クリーンチャンバ，クリーンベンチ，ミニエンバイラメントと称されるエンクロージャー部（搬送装置と生産装置との間に設置される局所空間），クリーン保管庫などが例示される。高性能フィルタとは，例えばＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどの如き集塵性の高いエアフィルタである。オゾン分解フィルタに担持される酸化マンガンには，二酸化マンガン（ＭｎＯ_２），三酸化二マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３），四酸化三マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）などが例示される。
【００１２】
この請求項１の高度清浄装置によれば，高性能フィルタによって塵埃のない清浄な状態にし，オゾン分解フィルタによってオゾン濃度を数十ｐｐｂレベル以下にまで低減させた空気を区画された空間内に循環供給することができ，近年の高集積化が進んだ半導体デバイス等の半導体製造などに最適な環境を提供することが可能となる。またオゾン分解フィルタに担持された酸化マンガンは，有機物の吸着容量が少なく，それらの分解生成物を作りにくいため，半導体デバイスの製造などに有害なガス状不純物（副生成物）を発生しない。
【００１３】
この請求項１の高度清浄装置において，前記オゾン分解フィルタの上流に，酸化マンガンのオゾン分解性能を劣化させるガス状汚染物を除去するためのガス除去用フィルタを設けても良い。このガス除去用フィルタには，ガス状有機物や，酸性ガス，塩基性ガスを除去するためのケミカルフィルタが用いられる。ケミカルフィルタの種類は，設置雰囲気中に含まれるオゾン分解フィルタのオゾン分解性能を劣化させるガス状汚染物の種類に応じて適宜選択される。またこの場合，複数のケミカルフィルタを組み合わせて用いることもできる。なお，ガス除去用フィルタには，それ自身からガス状不純物などを発生しないものを用いるのが良い。この請求項１の構成によれば，オゾン分解フィルタの性能を低下させることなく，酸化マンガンの作用によって有効にオゾンを分解できるようになる。
【００１４】
請求項２にあっては，区画された空間内に調和された不活性ガスまたは低露点空気を供給する局所清浄システムであって，前記空間内に不活性ガスまたは低露点空気を供給する供給路に，酸化マンガンを担持したオゾン分解フィルタと高性能フィルタを設け，前記オゾン分解フィルタの上流に，酸化マンガンのオゾン分解性能を劣化させるガス状汚染物を除去するためのガス除去用フィルタを設けたことを特徴としている。
【００１５】
この請求項２の局所清浄システムにおいて，区画された空間とは，例えばクリーンブース，クリーンベンチ，低露点室や半導体（電子部品）などの製造領域，窒素などの不活性ガスや高純度乾燥空気（ＣｌｅａｎＤｒｙＡｉｒ）を用いた搬送トンネルや高清浄ストッカー，露光装置，洗浄装置，リソグラフィ処理装置，その他の半導体製造装置，各種電子部品の製造装置などが例示される。調和された不活性ガスまたは低露点空気とは，調温・調湿等が行われた不活性ガスまたは低露点空気である。低露点空気とは，例えば相対湿度４５％（露点温度が約１１゜Ｃ）以下に減湿された空気である。高性能フィルタとは，例えばＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどの如き集塵性の高いエアフィルタである。オゾン分解フィルタに担持される酸化マンガンには，二酸化マンガン（ＭｎＯ_２），三酸化二マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３），四酸化三マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）などが例示される。不活性ガスや低露点空気を供給する手段は，供給路の始端から終端までの間に介装された送風機やエアコンプレッサなどであっても良いし，区画された空間内に設けられた送風機や真空ポンプなどであっても良い。
【００１６】
この請求項２の局所清浄システムによれば，調和された不活性ガスまたは低露点空気を，オゾン分解フィルタによってオゾン濃度を数十ｐｐｂレベル以下にまで低減させた状態にし，高性能フィルタによって塵埃のない清浄な状態にして，区画された空間内に供給することができ，またオゾン分解フィルタに担持された酸化マンガンは，半導体デバイスの製造などに有害なガス状有機不純物（副生成物）を発生せず，近年の高集積化が進んだ半導体デバイス等の半導体製造などに最適な環境を提供することが可能となる。
【００１７】
この請求項２の局所清浄システムにおいて，前記オゾン分解フィルタの上流に，酸化マンガンのオゾン分解性能を劣化させるガス状汚染物を除去するためのガス除去用フィルタを設けても良い。請求項１と同様に，ガス除去用フィルタには，ガス状有機物や，酸性ガス，塩基性ガスを除去するためのケミカルフィルタが用いられる。ケミカルフィルタの種類は，オゾン分解フィルタのオゾン分解性能を劣化させるガス状汚染物の種類に応じて適宜選択される。またこの場合，複数のケミカルフィルタを組み合わせて用いることもできる。なお，ガス除去用フィルタには，それ自身からガス状不純物などを発生しないものを用いるのが良い。この請求項２の構成によっても，オゾン分解フィルタの性能を低下させることなく，酸化マンガンの作用によって有効にオゾンを分解できるようになる。
【００１８】
請求項３にあっては，比表面積が６０ｍ^２／ｇ以下の電解二酸化マンガンの粉末を，細孔径が１５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔の総容積が重量当たり０．２ｃｃ／ｇ以上であるか，または細孔径が１５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔の比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上である無機バインダを用いて，無機物からなる支持体に担持させたことを特徴とする，オゾン分解フィルタである。
【００１９】
この請求項３のオゾン分解フィルタにおいて，電解二酸化マンガンの粉末は，粒径が０．１〜６０μｍ程度であるのが実用的である。無機バインダには，例えばシリカ，アルミナ，またはこれらの混合物が用いられる。これらシリカ，アルミナを用いれば，固着補助材が不要となる。シリカとしては例えばシリカゲルが使用され，アルミナとしては例えばアルミナゲルが使用される。無機物からなる支持体とは，例えばセラミック繊維，ガラス繊維，シリカ繊維，アルミナ繊維などの無機繊維からなる多孔質のハニカム構造体が使用される。
【００２０】
この請求項３のオゾン分解フィルタによれば，無機バインダに存在する細孔径が１５〜３００オングストロームの範囲の細孔表面によってオゾンを効果的に補足し，電解二酸化マンガンにより処理対象ガスのオゾン濃度を数十ｐｐｂレベル以下にまで低減させることができる。無機バインダは，処理対象ガスのガス状不純物を補足するトラップや，その内部に処理対象ガスをくぐり抜けさせる空気流路の役割を果たすことも可能である。またこの請求項５のオゾン分解フィルタは，無機物のみで構成されているので，自らガス状有機不純物を発生させることもなく，処理対象ガスを汚染する心配がない。また例えば活性炭などからなるフィルタに比べて，この請求項３のオゾン分解フィルタは不燃性であるため，防災上も安全である。そして，この請求項３のオゾン分解フィルタを，先に説明した請求項１の高度清浄装置や，請求項２の局所清浄システムにおけるオゾン分解フィルタとして利用することができる。
【００２１】
この請求項３のオゾン分解フィルタにおいて，請求項４に記載したように，前記電解二酸化マンガンと前記無機バインダの重量比は，電解二酸化マンガン：無機バインダ＝１：１〜２０：１の範囲であることが好ましい。重量比において，電解二酸化マンガン：無機バインダ＝１：１〜２０：１の範囲であれば，オゾンの分解率を約７０〜８０％の高効率に維持することが可能となる。一方，重量比において電解二酸化マンガンが無機バインダの１倍未満では，無機バインダの量が多すぎるため分解率が低くなってしまう。また，重量比において電解二酸化マンガンが無機バインダの２０倍を越えると，オゾンの分解率は高いものの，無機バインダの量が少なすぎて粉落ちや発塵が生じてしまう（オゾン分解フィルタへ添着する電解二酸化マンガンの最大量を５０ｗｔ％）。
【００２２】
請求項５にあっては，比表面積が６０ｍ^２／ｇ以下の電解二酸化マンガンの粉末と，細孔径が１５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔の総容積が重量当たり０．２ｃｃ／ｇ以上であるか，または細孔径が１５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔の比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上である無機バインダを分散させた懸濁液に，無機物からなる支持体を含侵させた後，該支持体を乾燥させることを特徴とする，オゾン分解フィルタの製造方法である。この方法により，前記請求項３，４のオゾン分解フィルタを好適に製造することが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照にしながら本発明の好ましい実施の形態を説明する。図１は，本発明の実施の形態にかかる高度清浄装置１の構成を概略的に示す説明図である。区画された空間である処理空間１０の上に天井部（サプライプレナム）１１が形成され，下に床下部（レターンプレナム）１２が形成されており，処理空間１０の側方には，これら天井部１１と床下部１２を接続するレタン通路１３が形成されている。そして，処理空間１０から床下部１２に排気された空気をレタン通路１３及び天井部１１を介して再び処理空間１０内に供給する空気の循環路が形成されている。処理空間１０は，具体的には，例えば半導体デバイスやＬＣＤパネル等の製造などに好適に使用されるクリーンルームなどである。
【００２４】
天井部１１には，送風手段であるファン１５と，オゾン分解フィルタ１６と，高性能フィルタ１７を備えるファンフィルタユニット１８が複数配置されている。オゾン分解フィルタ１６は，二酸化マンガン（ＭｎＯ_２），三酸化二マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３），四酸化三マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）などといった酸化マンガンを担持している。高性能フィルタ１７は，例えばＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどの如き集塵性の高いエアフィルタである。
【００２５】
処理空間１０には，例えば半導体デバイスの製造装置２０が設置されている。床下部１２は多数の孔が穿孔されたグレーティング２１で仕切られている。また床下部１２には，製造装置２０の熱負荷を処理するための冷却器２２が設置されている。冷却器２２は，熱交換などの表面に結露を生じさせない条件で空気を冷却する空気冷却器であることが好ましい。レタン通路１３に温度センサ２３が設置されており，この温度センサ２３で検出される温度が所定の設定値となるように，冷却器２２の冷水流量調整弁２４が制御される。
【００２６】
また，高度清浄装置１の床下部１２内には，取り入れ外気が空気流路３０を経て適宜供給される。この空気流路３０には，取り入れ外気からオゾンを除去するためのオゾン除去フィルタ３１が配されており，オゾン除去フィルタ３１の上流側には，取り入れ外気の除塵・調温・調湿・送風を行う外調機３２が設けられている。この外調機３２としては，例えばエアハンドリングユニットが例示される。また，空気流路３０には湿度センサ３３が配置されており，この湿度センサ３３で検出される湿度が所定の設定値となるように，外調機３２の調湿部の給水圧調整弁３４が制御される。一方，処理空間１０内には湿度センサ３５が設置されており，この湿度センサ３５で処理空間１０内の雰囲気の湿度が検出される。
【００２７】
空気流路３０から高度清浄装置１の床下部１２に供給された取り入れ外気は，レタン通路１３及び天井部１１を経由して，処理空間１０に導入される。そして，この取り入れ外気に見合った空気量が，排気口３６から排気ガラリ３７を介して室外に排気される。
【００２８】
以上のように構成された高度清浄装置１にあっては，外調機３２の稼働により取り入れ外気は除塵・調温・調湿され，オゾン除去フィルタ３１によりオゾン濃度が例えば数十ｐｐｂレベル以下にまで低減され，高度清浄装置１内には，空気流路３０を経て例えば温度２３゜Ｃ，相対湿度４５％（露点温度が約１１゜Ｃ）以下の低露点の空気が供給される。そしてファンフィルタユニット１８のファン１５が稼働することによって，高度清浄装置１内部の空気は，天井部１１，処理空間１０，床下部１２，レタン通路１３，天井部１１の順に流れて循環する。またこの循環中に，冷却器２２によって冷却され，ファンフィルタユニット１８内のオゾン分解フィルタ１６によってオゾン濃度は再び数十ｐｐｂレベル以下にまで低減され，高性能フィルタ１７によって塵埃のない清浄な状態にされた空気が，処理空間１０内に供給されるようになる。このため，例えば処理空間１０に設置された製造装置２０がオゾンを発生させるようなものであっても，処理空間１０内には常にオゾン濃度が数十ｐｐｂレベル以下にまで低減された清浄な空気が供給されることなり，近年の高集積化が進んだ半導体デバイス等の半導体製造などに最適な環境を提供することが可能となる。またオゾン分解フィルタ１６に担持された酸化マンガンからは，ガス状酸性不純物やガス状塩基性不純物またはガス状有機不純物などの製品に悪影響を及ぼす副生成物が発生しない。
【００２９】
ここで図２は，図１で説明した高度清浄装置１の変形例に係る高度清浄装置１’の構成を概略的に示す説明図である。この図２に示す高度清浄装置１’は，オゾン分解フィルタ１６を高度清浄装置１’の天井部１１全面に取り付けるのではなく，所々間引いて設置している。本例では，図１と比較してオゾン分解フィルタ１６の設置台数を半分にした。その他の点は，先に図１で説明した高度清浄装置１と同様の構成である。従って，図２に示す高度清浄装置１’において，先に図１で説明した高度清浄装置１と同じ構成要素については同じ符号を付することにより，詳細な説明は省略する。
【００３０】
このようにオゾン分解フィルタ１６の設置台数を間引くと，処理空間１０内のオゾン濃度などの低減に時間がかかり，低減後の平衡オゾン濃度も間引かない場合よりも少し高くなるという短所はあるが，オゾン分解フィルタ１６のイニシャルコストや定期的交換に伴うランニングコストを安くしたいような場合は，この図２に示すような構成としても良い。
【００３１】
また高度清浄装置１において，オゾン分解フィルタ１６の上流に，酸化マンガンのオゾン分解性能を劣化させるガス状汚染物を除去するためのガス除去用フィルタ４０を設けても良い。図３は，その一例として，処理空間１０の天井部１１に設けられるファンフィルタユニット１８の内部において，ファン１５とオゾン分解フィルタ１６の間にガス除去用フィルタ４０を設けた構成を示している。なお，この図３に示した例に限らず，ガス除去用フィルタ４０を，オゾン分解フィルタ１６の上流である天井部１１やレタン通路１３，床下部１２などに設けても良い。このガス除去用フィルタ４０としては，ガス状有機物や，酸性ガス，塩基性ガスを除去するためのケミカルフィルタが用いられる。ケミカルフィルタは，酸・塩基成分による酸化マンガンの金属腐食や，有機物の酸化マンガンへの付着によるオゾン接触機会の減少など，オゾン分解性能の劣化が懸念される場合に設けると良い。ケミカルフィルタの種類は，オゾン分解フィルタのオゾン分解性能を劣化させる物質の種類に応じて適宜選択される。またこの場合，複数のケミカルフィルタを組み合わせて用いることもできる。但し，ガス除去用フィルタ４０には，それ自身からガス状不純物などを発生しないものを用いるのが良い。この図３で示した例のように，オゾン分解フィルタ１６の上流にガス除去用フィルタ４０を設けておけば，オゾン分解フィルタ１６の性能を低下させることなく，酸化マンガンの作用によって有効にオゾンを分解できるようになる。
【００３２】
なお以上では，本発明の高度清浄装置の実施の形態を，半導体やＬＣＤの製造プロセスに好適に利用される高度清浄装置（いわゆるクリーンルーム）に関して説明したが，本発明はかかる実施の形態に限定されない。ミニエンバイロメントと称する局所的な高度清浄装置やクリーンベンチやクリーンチャンバや清浄な製品を保管するための各種ストッカなど様々な種類や規模の高度清浄装置にも本発明を適用することが可能である。
【００３３】
次に図４は，本発明の実施の形態にかかる局所清浄システム２を備えた高度清浄装置３の構成を概略的に示す説明図である。先に図１で説明した高度清浄装置１と同様に，例えばクリーンルームなどの処理空間５０の上下に天井部５１と床下部５２が形成され，処理空間５０の側方にレタン通路５３が形成されている。天井部５１には，送風手段であるファン５５と，高性能フィルタ５６を備えるファンフィルタユニット５７が複数配置されている。
【００３４】
処理空間５０には，例えば半導体デバイスの製造装置６０が設置されており，この製造装置６０に対して上方から本発明の実施の形態にかかる局所清浄システム２によって空気を供給する構成になっている。局所清浄システム２は，クリーンブースやクリーンベンチ，クリーンチャンバなど，例えばクリーンルーム内などに，局所的により清浄な空間を構成する装置である。なお，図示ではクリーンブースを例示している。この局所清浄システム２（クリーンブース２）は，製造装置６０の上方に配置されたファンフィルタユニット６１と，製造装置６０の上方の空間を区画するように設けられたビニールなどからなるカーテン６２を備えており，このカーテン６２によって区画された空間６３内は，例えば半導体デバイスやＬＣＤパネル等の製造などに好適に使用される。ファンフィルタユニット６１は，例えば図示しない４本の支柱に架設された載置棚によって支持される。またファンフィルタユニット６１は，ファン６５と，オゾン分解フィルタ６６と，高性能フィルタ６７を備えている。オゾン分解フィルタ６６は，二酸化マンガン（ＭｎＯ_２），三酸化二マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３），四酸化三マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）などといった酸化マンガンを担持している。高性能フィルタ６７は，例えばＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどの如き集塵性の高いエアフィルタである。
【００３５】
先に図１で説明した高度清浄装置１と同様に，床下部５２はグレーティング７１で仕切られ，床下部５２には製造装置６０の熱負荷を処理する冷却器７２が設置されている。レタン通路５３に設けられた温度センサ７３で検出される温度が所定の設定値となるように，冷却器７２の冷水流量調整弁７４が制御されるようになっている。床下部５２内には，外調機７５によって調和され，オゾン除去フィルタ７６によってオゾンを除去された空気（取り入れ外気）が空気流路７７を経て供給される。また湿度センサ７８で検出される湿度が所定の設定値となるように，外調機７５の調湿部の給水圧調整弁７９が制御される。また，処理空間５０内に設置された湿度センサ８０で処理空間５０内の雰囲気の湿度が検出される。空気流路７７から高度清浄装置３内部に供給された空気に見合った空気量が，排気口８１から排気ガラリ８２を介して室外に排気される。
【００３６】
以上のように構成された高度清浄装置３にあっては，外調機７５の稼働により取り入れ外気は除塵・調温・調湿され，オゾン除去フィルタ７６によりオゾン濃度が例えば数十ｐｐｂレベル以下にまで低減され，高度清浄装置３内には空気流路７７を経て例えば温度２３゜Ｃ，相対湿度４５％（露点温度が約１１゜Ｃ）以下の低露点の空気が供給される。そしてファンフィルタユニット５７のファン５５が稼働することによって，高度清浄装置３内部の空気は，天井部５１，処理空間５０，床下部５２，レタン通路５３，天井部５１の順に流れて循環し，冷却器７２によって冷却された空気が，高性能フィルタ５６によって塵埃のない清浄な状態にされて，処理空間５０内に供給される。
【００３７】
そして，ファンフィルタユニット６１に設けられたファン６５の稼働により，局所清浄システム２においてもオゾン分解フィルタ６６でオゾン濃度は再び数十ｐｐｂレベル以下にまで低減され，高性能フィルタ６７で清浄な状態にされた空気が，製造装置６０に対して供給されることとなる。このため，外気に含まれて，あるいは処理空間５０内で発生したオゾンを製造装置６０に対して供給することがなく，製造装置６０に対しては常にオゾン濃度が数十ｐｐｂレベル以下にまで低減された清浄な空気が供給されることなり，近年の高集積化が進んだ半導体デバイス等の半導体製造などに最適な環境を提供することが可能となる。またオゾン分解フィルタ６６に担持された酸化マンガンからは，ガス状酸性不純物やガス状塩基性不純物またはガス状有機不純物などの製品に悪影響を及ぼす副生成物が発生しない。なお，製造装置６０に対して供給する気流の向きは，必ずしもダウンフローである必要はなく，例えばファンフィルタユニット６１のオゾン分解フィルタ６６を製造装置６０の側方に配置し，水平方向に気流を吹き当てるようにしても良い。
【００３８】
なお，この図４で説明した高度清浄装置３にあっては，天井部５１に設けられたファンフィルタユニット５７が高性能フィルタ５６を備えており，処理空間５０内には清浄な空気が供給されているので，局所清浄システム２では高性能フィルタ６７を省略しても良い。あるいはその逆に，局所清浄システム２に高性能フィルタ６７を設ける場合は，天井部５１の高性能フィルタ５６を省略することもできる。またこの図４で説明した高度清浄装置３においても，天井部５１に取り付けられる高性能フィルタ５６を間引いても良い。また，オゾン分解フィルタ６６の上流に，酸化マンガンのオゾン分解性能を劣化させるガス状汚染物を除去するためのガス除去用フィルタを設けても良い。その場合，ガス除去用フィルタは，局所清浄システム２のファンフィルタユニット６１内部や天井部５１に設けられたファンフィルタユニット５７の内部の何れに設けてもよく，また，オゾン分解フィルタ６６の上流である処理空間５０内や天井部５１，レタン通路５３，床下部５２などに設けても良い。
【００３９】
以上，本発明の局所清浄システムの実施の形態を，半導体やＬＣＤの製造プロセスに好適に利用されるクリーンブースやクリーンベンチなどに関して説明したが，本発明はかかる実施の形態に限定されない。ミニエンバイロメントと称する局所的な局所清浄システムやクリーンチャンバや清浄な製品を保管するための各種ストッカなど様々な種類や規模の局所清浄システムにも適用することが可能である。また，クリーンブースやクリーンベンチなどのような区画された空間内に不活性ガスを供給する局所清浄システムに本発明を提供することもできる。
【００４０】
ここで図５は，半導体ウェハなどの保管庫８５に本発明の局所清浄システムを適用した実施の形態の説明図である。区画された空間である保管空間８６内には汚染防止の対象物である半導体ウェハなどの製品８７が置かれている。保管空間８６の上方には，オゾン分解フィルタ８８と，高性能フィルタ８９が上下に配置されている。オゾン分解フィルタ８８は，二酸化マンガン（ＭｎＯ_２），三酸化二マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３），四酸化三マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）などといった酸化マンガンを担持している。高性能フィルタ８９は，例えばＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどの如き集塵性の高いエアフィルタである。また保管空間８６内には，乾燥空気供給装置９０によって減湿された低露点空気が，径路９１を介して循環供給されている。また保管空間８６の横には，開閉扉９２を備えたバッファ空間９３が設置されている。
【００４１】
この図５に示した実施の形態によれば，乾燥空気供給装置９０の稼働によって減湿された低露点空気が，オゾン除去フィルタ８８によりオゾン濃度が例えば数十ｐｐｂレベル以下にまで低減され，高性能フィルタ８９によって塵埃のない清浄な状態にされて，保管空間８６内に供給される。このため製品８７に対しては常にオゾン濃度が数十ｐｐｂレベル以下にまで低減された清浄な空気が供給されることなり，半導体ウェハの保管などに最適な環境を提供することが可能となる。また，保管空間８６内は常に陽圧に保たれることとなるので，開閉扉９２を開けた際にも保管空間８６内への外部空気の混入が防止される。
【００４２】
また図６は，半導体ウェハを洗浄する洗浄装置やリソグラフィ処理を行う処理装置などといった生産装置９４に本発明の局所清浄システムを適用した実施の形態の説明図である。生産装置９４内には，区画された空間である生産空間９５とローダ・アンローダ空間９６が形成され，これら生産空間９５とローダ・アンローダ空間９６には，乾燥空気供給装置９０によって減湿された低露点空気が，ダクトなどの径路９７を介して供給されている。ローダ・アンローダ空間９６には，生産空間９５に対して搬入出される半導体ウェハなどの製品８７が置かれている。径路９７には，オゾン分解フィルタ８８と，高性能フィルタ８９が配置されている。また，生産装置９４内の雰囲気を排気する排気ファン９８が設けられている。
【００４３】
この図６に示した実施の形態によれば，乾燥空気供給装置９０の稼働によって減湿された低露点空気が，オゾン除去フィルタ８８によりオゾン濃度が例えば数十ｐｐｂレベル以下にまで低減され，高性能フィルタ８９によって塵埃のない清浄な状態にされて，径路９７から生産空間９５内とローダ・アンローダ空間９６内に供給される。このため製品８７に対しては常にオゾン濃度が数十ｐｐｂレベル以下にまで低減された清浄な空気が供給されることなり，半導体ウェハの洗浄や処理などに最適な環境を提供することが可能となる。また，生産空間９５やローダ・アンローダ空間９６内は常に陽圧に保たれることとなるので，生産装置９４内への外気の混入も防止される。
【００４４】
次に図７は，本発明の実施の形態にかかるオゾン分解フィルタ１００の概略的な分解組立図である。図示のように，隣接する波形シート１１０の間に，凹凸のない薄板シート１１１を挟んだ構造の，無機物からなる支持体としてもハニカム構造体１１２を備えている。このハニカム構造体１１２は，例えばセラミック繊維，ガラス繊維，シリカ繊維，アルミナ繊維などといった多孔質の無機繊維で構成される。そして，このハニカム構造体１１２の周囲を，処理空気の流通方向（図中，白抜き矢印１１３で示す方向）に開口するようにアルミニウム製の外枠１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄを組み立て，波形シート１１０と薄板シート１１１が，空気流通方向１１３に対して略平行になるように交互に積層した構成になっている。オゾン分解フィルタ１００の外形や寸法などは，設置空間に合わせて任意に設計することができる。
【００４５】
そして，ハニカム構造体１１２に，比表面積が６０ｍ^２／ｇ以下の電解二酸化マンガンの粉末を，細孔径が１５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔の総容積が重量当たり０．２ｃｃ／ｇ以上であるか，または細孔径が１５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔の比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上である無機バインダを用いて，担持させた構成になっている。この場合，電解二酸化マンガンと無機バインダの重量比は，電解二酸化マンガン：無機バインダ＝１：１〜２０：１の範囲であることが好ましい。電解二酸化マンガンの粉末は，粒径が０．１〜６０μｍ程度であるのが実用的である。無機バインダには，シリカ，アルミナ，またはこれらの混合物が用いられる。シリカとしては例えばシリカゲルが使用され，アルミナとしては例えばアルミナゲルが使用される。
【００４６】
ここで，オゾン分解フィルタ１００の製造方法の一例を説明する。先ず，無機繊維(セラミック繊維，ガラス繊維，シリカ繊維，アルミナ繊維等)と有機材料（パルプ，溶融ビニロンの混合物）と珪酸カルシウムの３つの材料を１：１：１の等重量で配合し，湿式抄紙法により約０.３ｍｍの厚みに抄造する。なお，珪酸カルシウムの代わりに，珪酸マグネシウムを主成分とするセピオライト，パリゴルスカイト等の繊維状結晶の粘土鉱物を使用してもよい。この抄造シートをコルゲータによって波形加工し，出来上がった波形シート１１０を，同様の材料を薄板形状に抄造した薄板シート１１１に接着剤で接着し，図７に示すようなハニカム構造体１１２を得る。このハニカム構造体１１２を，電気炉に入れて約４００℃で１時間程度の熱処理を行い，有機質成分を全て除去する。有機質成分が除去された後のハニカム構造体１１２の表面には無数のミクロンサイズの陥没穴が残って，この陥没穴を孔とする多孔性のハニカム構造体１１２を製造することができる。後にこの陥没穴に吸着剤や無機バインダの微粒子がはまり込むことになる。
【００４７】
次に，比表面積が６０ｍ^２／ｇ以下の電解二酸化マンガンの粉末と，細孔径が１５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔の総容積が重量当たり０．２ｃｃ／ｇ以上であるか，または細孔径が１５〜３００オングストロームの範囲に分布する細孔の比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上である無機バインダを分散させた懸濁液に，このハニカム構造体１１２を数分間浸した後引き上げ，約３００℃で１時間程度の熱処理で乾燥して，図８に示すように，ハニカム構造体１１２の表面に電解二酸化マンガンの粉末を無機バインダを用いてむら無く均一に固着させて無機材料層１２０を形成することにより，オゾン分解フィルタ１００を得ることができる。
【００４８】
こうして得られたオゾン分解フィルタ１００は，構成材料に可燃物を含まず防災上の安全性は著しく高まる。また，熱処理される際に構成材料に含まれていた表面汚染の原因となるガス状有機不純物成分が全て脱離・除去されるため，オゾン分解フィルタ１００自身からガス状有機不純物を発生することもない。処理対象ガスを通過させる空間の断面形状は，図示のような半月形状に限らず，任意の形状とすることができる。
【００４９】
図９は，図８に示した無機材料層１２０部分拡大断面図である。ハニカム構造体１１２の表面に形成された無機材料層１２０は，電解二酸化マンガンの粒子同士の隙間に無機バインダが入り込んだ構造となり，オゾン分解フィルタ１００の表面に露出する電解二酸化マンガンの表面積は小さくなる。このため，処理対象ガスと電解二酸化マンガンとの接触面積が小さくなって電解二酸化マンガンによる酸化作用が抑制されるので，電解二酸化マンガンによって処理ガスを過度に酸化させる心配がなく，適度な酸化作用によって処理ガス中のオゾンを分解することが可能となる。このため，既存のオゾン分解力の強い活性炭フィルタなどでは処理ガスを過度に酸化させて有機酸のような分解副生成物が生じるが，本発明のオゾン分解フィルタ１００ではそのような副生成物の発生が極めて少ない。
【００５０】
このオゾン分解フィルタ１００によれば，無機バインダに存在する細孔径が１５〜３００オングストロームの範囲の細孔表面によってオゾンを効果的に補足し，電解二酸化マンガンにより処理対象ガスのオゾン濃度を数十ｐｐｂレベル以下にまで低減させることができる。従ってこのオゾン分解フィルタ１００を，先に図１などで説明した高度清浄装置１におけるオゾン分解フィルタ１６や，図４などで説明した局所清浄システム２におけるオゾン分解フィルタ６６として利用することにより，近年の高集積化が進んだ半導体デバイス等の半導体製造などに最適な環境を提供することが可能となる。
【００５１】
【実施例】
以下に，本発明の実施例を説明する。先ず，電解二酸化マンガンを無機バインダを用いて支持体に担持させる際の，電解二酸化マンガンと無機バインダの重量比を検討した。電解二酸化マンガンと無機バインダの重量比を，電解二酸化マンガン：無機バインダ＝１：１０（Ａ１），１：２（Ａ２），１：１（Ａ３），２：１（Ａ４），２０：１（Ａ５），３０：１（Ａ６），１００：１（Ａ７）の７通りに変化させて，先に図７，８で説明したオゾン分解フィルタを作成し，それぞれについてオゾンの分解性能を経時的に測定した。いずれのオゾン分解フィルタも電解二酸化マンガンの固着量は一定とし，無機バインダの混合量のみを調整した。なお，支持体に固着させる電解二酸化マンガンの重量は，ＳＶ＝７２，０００に対して９０ｋｇ／ｍ^３とした（ＳＶは空間速度［ｈ^−１］＝原料供給容積速度／反応器容積）。処理対象ガスとしてオゾンを３００ｖｏｌｐｐｂ含有する空気を用い，通気風速１ｍ／ｓ，温度２１℃，相対湿度４０〜５０％，ハニカムの厚み５０ｍｍとした。オゾンの分解率は，各オゾン分解フィルタの上流側と下流側におけるオゾン濃度を測定し，下式により算出した。
オゾン分解率（％）＝（１−下流側オゾン濃度／上流側オゾン濃度）×１００オゾン濃度は乾式のオゾン濃度計（ダイレック（株）製ＤＹ−１５００）を用いて測定した。
【００５２】
その結果，電解二酸化マンガンと無機バインダの重量比とオゾンの分解性能の関係は図１０のようになった。Ａ３〜Ａ７においては，オゾン分解率は８０％以上の高効率で安定している。Ａ１及びＡ２では無機バインダの量が多すぎるため分解率が低くなった。また，Ａ７及びＡ６ではオゾン分解率は高いが，バインダの量が少なすぎて粉落ちや発塵が生じた。
【００５３】
次に，既存のオゾン分解フィルタと本発明のオゾン分解フィルタのオゾン分解性能を比較した。比較例として，押し出し成形型活性炭ハニカムフィル（比較例１）と，粒状活性炭添着フィルタ（比較例２）を用いた。本発明のオゾン分解フィルタとしては，電解二酸化マンガン：無機バインダ＝２：１の重量比で構成したオゾン分解フィルタを用いた。比較例は，処理空気を通気した際に本発明の実施例のオゾン分解フィルタと圧力損失が等しくなるように設計した。処理対象ガスとしてオゾンを１００ｖｏｌｐｐｂ含有する空気を用い，通気風速１ｍ／ｓ，温度２３℃，相対湿度４５％，ハニカムの厚み５０ｍｍとし，オゾンの分解率を求めた。
【００５４】
その結果，オゾンの分解性能の経時的変化の関係は図１１のようになった。オゾン分解性能の比較では，粒状活性炭添着フィルタ（比較例２）の性能が最も低い。押し出し成形型活性炭ハニカムフィルタ（比較例１）と本発明の実施例の比較では，押し出し成形型活性炭ハニカムフィルタ（比較例１）の方が若干性能が優れていた。
【００５５】
次に，図１１の場合と同じ条件で，押し出し成形型活性炭ハニカムフィルタ（比較例１）と本発明の実施例についてオゾン処理前後の水溶性ガス成分の変化を調べた。水溶性ガス成分の分析は，イオンクロマトグラフ（Ｄｉｏｎｅｘ社製ＤＸ−５００）を用いて行った。得られたデータについて，オゾン処理前後の処理空気中に含まれる水溶性ガス成分濃度の増減を計算した結果を図１２に示す。ここで，成分濃度がマイナスで表示されているのは，上流側よりも下流側濃度の方が低いことを意味し，オゾン分解フィルタを通過することにより処理ガス中に含まれる不純物ガス成分の濃度が低くなったことを意味する。反対に，成分濃度がプラスで表示されているのは，上流側よりも下流側濃度の方が高いことを意味し，オゾン分解フィルタを通過した際に新たに不純物ガス成分が発生したことを意味する。本発明の実施例は新たな水溶性ガス成分を発生させないが，市販の活性炭フィルタ押し出し成形型活性炭ハニカムフィルタ（比較例１）は酢酸の発生が確認された。
【００５６】
図１２から分かるように，副生成物の発生が少ないという点で，本発明の実施例は市販のオゾン除去用の活性炭フィルタ（比較例１）よりも優れている。近年，精密電子部品製造工程においては微量ガス状汚染物の製品歩留まりへの影響が無視できなくなっている。したがって，このようなガス状不純物を含まない環境を要求される雰囲気中のオゾンを除去するには，本発明のオゾン分解フィルタが有効である。
【００５７】
次に図１１と同じ条件で，本発明のオゾン分解フィルタについて，オゾン分解率の濃度依存性を調べた。図１３は，本発明のオゾン分解フィルタについて，オゾン濃度を変えた空気を処理したときの，オゾンの分解性能を経時的に示したグラフである。オゾン濃度は，１０ｖｏｌｐｐｍ，１ｖｏｌｐｐｍ，１００ｖｏｌｐｐｂの３通りに変化させた。この結果，本発明のオゾン分解フィルタは，特に数百ｖｏｌｐｐｂレベル以下の精密電子部品製造雰囲気中のオゾン除去に有効であることがわかる。精密電子部品の製造などに利用されるクリーンルームやクリーンブースなどのオゾン濃度は，通常は数百ｖｏｌｐｐｂレベル以下であり，本発明のオゾン分解フィルタは，クリーンルームやクリーンブースといった精密電子部品の製造雰囲気などに最適であることが分かる。
【００５８】
次に図１１と同じ条件で，オゾン分解性能を劣化させるガス状汚染物を除去するためのガス除去用フィルタを用いた場合の効果を調べた。先に図４で説明した局所清浄システムにおいて，オゾン分解フィルタの上流にガス除去用フィルタを設けた場合と，設けなかった場合について，オゾン分解率の経時変化を調べた。ガス除去用フィルタは，ガス状有機物除去用フィルタ，塩基性ガス除去用フィルタ，酸性ガス除去用フィルタの３段重ねとし，オゾン分解フィルタの上流において全ての種類のガス状汚染物を除去した。ガス除去用フィルタは上流から有機物用，塩基性ガス用，酸性ガス用の順序で取りつけた。また処理空気を，ガス除去用フィルタ，オゾン分解フィルタ，高性能フィルタの順序で通気させた。図１４は，オゾン分解フィルタの上流にガス除去用フィルタを設けた場合と，設けなかった場合のオゾン分解率の経時変化を示したグラフである。これより，ガス除去用フィルタを用いた場合の効果は明白である。なお本実施例では，３種類のガス除去用フィルタを用たが，オゾン分解性能を劣化させる特定の種類のガス状汚染物のみを優先的に除去するために，ガス状有機物除去用フィルタ，塩基性ガス除去用フィルタ，酸性ガス除去用フィルタの内のいずれか１種類のフィルタのみを用いても良いし，２種類のフィルタを組み合わせて用いても良い。ガス状有機物除去用フィルタ，塩基性ガス除去用フィルタ，酸性ガス除去用フィルタの設置順序は，処理空気環境に合わせて変えることができる。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１の高度清浄装置及び請求項３の局所清浄システムによれば，オゾン濃度を数十ｐｐｂレベル以下にまで低減させた塵埃のない清浄な空気や不活性ガスを区画された空間内に供給でき，近年の高集積化が進んだ半導体デバイス等の半導体製造などに最適な環境を提供することが可能となる。またオゾン分解フィルタに担持された酸化マンガンからは，ガス状酸性不純物やガス状塩基性不純物またはガス状有機不純物などの製品に悪影響を及ぼす副生成物が発生しない。請求項２，４によれば，高いオゾン分解率を長時間に渡って維持できるようになる。
【００６０】
請求項５，６のオゾン分解フィルタは，請求項１，２の高度清浄装置や，請求項３，４の局所清浄システムにおけるオゾン分解フィルタとして利用することができる。請求項７の製造方法により，前記請求項５，６のオゾン分解フィルタを好適に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる高度清浄装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】変形例に係る高度清浄装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図３】ファンとオゾン分解フィルタの間にガス除去用フィルタを設けたファンフィルタユニットの説明図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる局所清浄システムを備えた高度清浄装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図５】半導体ウェハなどの保管庫に本発明の局所清浄システムを適用した実施の形態の説明図である。
【図６】半導体ウェハの生産装置に本発明の局所清浄システムを適用した実施の形態の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかるオゾン分解フィルタの概略的な分解組立図である。
【図８】オゾン分解フィルタの断面の部分拡大図である。
【図９】無機材料層の断面の部分拡大図である。
【図１０】電解二酸化マンガンと無機バインダの重量比とオゾン分解率の関係を示すグラフである。
【図１１】既存のオゾン分解フィルタと本発明のオゾン分解フィルタのオゾン分解率の経時変化を示すグラフである。
【図１２】押し出し成形型活性炭ハニカムフィルタ（比較例１）と本発明の実施例についてオゾン処理前後の水溶性ガス成分の変化を示すグラフである。
【図１３】本発明のオゾン分解フィルタについて，オゾン濃度を変えた空気を処理したときの，オゾンの分解性能を経時的に示したグラフである。
【図１４】オゾン分解フィルタの上流にガス除去用フィルタを設けた場合と，設けなかった場合のオゾン分解率の経時変化を示したグラフである。
【符号の説明】
１，２高度清浄装置
３高度清浄装置
１０，５０処理空間
１１，５１天井部
１２，５２床下部
１３，５３レタン通路
１５，５５，６５ファン
１６，６６オゾン分解フィルタ
１７，５６，６７高性能フィルタ
１８，５７，６１ファンフィルタユニット
２０，６０製造装置
３０，７７空気流路
３１，７６オゾン除去フィルタ
３２，７５空調機
３６，８１排気口
３７，８２排気ガラリ
４０ガス除去用フィルタ
６２カーテン
６３空間
１００オゾン分解フィルタ
１１０波形シート
１１１薄板シート
１１２ハニカム構造体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an advanced cleaning apparatus and a local cleaning system used for manufacturing semiconductor devices, for example, and also relates to an ozonolysis filter and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
For example, according to an article of Nihon Keizai Shimbun on May 10, 1999, it has been reported in recent years that the ozone concentration in the outside air has been increasing at an annual rate of 2% or more, mainly in the industrial area of the Northern Hemisphere. The ozone concentration in the outside air varies depending on the season and place, and it was about 10 vol ppb in winter, but the ozone concentration rises to 100 to 200 vol ppb in the summer when the ultraviolet rays are strong. In addition, ozone concentration tends to be high in industrial areas and regions with a large amount of generation such as NOx, and may have an ozone concentration of several hundred vol ppb level. Ozone has a low solubility in water, and at most 10% is removed by water spray cleaning.
[0003]
On the other hand, clean rooms are widely used for manufacturing semiconductor devices, LCD panels, etc., but most of the ozone in the outside air enters the clean rooms. Also in the clean room, ozone concentration in the atmosphere increases due to, for example, ozone leakage from a UV / ozone cleaning device or the generation of ozone derived from a manufacturing device.
[0004]
With the high integration of semiconductor devices, recently, the adverse effect that ozone of several hundred ppb level contained in the manufacturing atmosphere has on the semiconductor manufacturing and the like cannot be ignored. For example, when an insulating oxide film is formed on a silicon wafer with a natural oxide film in a clean room with a high ozone concentration, uneven formation of the insulating oxide film occurs, resulting in device malfunction and a decrease in yield. Therefore, recently, it has been required to reduce the ozone concentration in the clean room to several tens of ppb level or less.
[0005]
On the other hand, in office equipment such as copiers and printers, air purifiers that collect dust using corona discharge, and ozonizers that are used for deodorization and sterilization, there are measures to remove ozone generated from the equipment itself. Generally adopted. In these copying machines, thermal decomposition methods using combustion, heaters, etc., chemical cleaning methods using NaOH, sodium thiosulfate, sodium sulfite methods, etc., activated carbon using activated carbon such as granular, crushed products, and honeycombs Ozone is removed by a method such as a method, a granular method, a crushed product, or a honeycomb-type solvent removal method.
[0006]
Japanese Patent No. 2552175 discloses an ozone decomposition catalyst having an active manganese oxide supported on a honeycomb structure. Japanese Examined Patent Publication No. 6-91957 discloses an ozone filter in which manganese dioxide powder is supported on a honeycomb structure and a manufacturing method thereof.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the thermal decomposition method has a high running cost when treating a large concentration of air with a low concentration, and also involves the risk of equipment combustion and explosion. The chemical cleaning method requires chemical replenishment and waste liquid treatment, and there is a concern about chemical scattering. The activated carbon method is a fire hazard because the activated carbon is flammable, and the activated carbon is expensive, inferior in formability, and increases powder fall and dust generation. The catalytic method has a problem that high ozonolysis performance is difficult to obtain at room temperature. In any case, these conventional ozone removal methods are mainly intended for high-concentration ozone generated from copying machines, etc., and are intended only to improve ozone decomposition performance. Because secondary effects are not taken into consideration, it is not suitable for ozone removal in environments where the effects of trace gaseous impurities such as clean rooms cannot be ignored.
[0008]
On the other hand, the ozone decomposition catalyst of Japanese Patent No. 2552175 and the ozone filter of Japanese Examined Patent Publication No. 6-91957 have problems that the air permeability inside the filter is not good or there is too much binder, resulting in poor ozone removal efficiency. . In particular, the ozone decomposition catalyst of Japanese Patent No. 2552175 has a concern of generating dust due to powdered active manganese oxide.
[0009]
An object of the present invention is to provide means that can reduce ozone to a level of tens of ppb or less safely and at a low cost, and that does not generate gaseous organic impurities harmful to the manufacture of semiconductor devices.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the present invention provides an advanced cleaning device in which an air circulation path for circulating and supplying clean air is formed in a partitioned space. Means, high performance filter, and ozonolysis filter carrying manganese oxide A gas removal filter is provided upstream of the ozonolysis filter to remove gaseous contaminants that degrade the ozonolysis performance of manganese oxide. It is characterized by that.
[0011]
In the advanced cleaning apparatus according to claim 1, the partitioned space is, for example, an enclosure section called a clean room, a clean booth, a clean chamber, a clean bench, or a mini-environment (installed between the transfer apparatus and the production apparatus. Local space), clean storage, and the like. A high performance filter is an air filter with high dust collection property, such as a HEPA filter and a ULPA filter. Manganese dioxide supported on the ozonolysis filter includes manganese dioxide (MnO). ₂ ), Manganese trioxide (Mn ₂ O ₃ ), Trimanganese tetraoxide (Mn) ₃ O ₄ And the like.
[0012]
According to the first aspect of the present invention, the high-purity filter is used to clean the dust-free state, and the ozone depleted to the tens of ppb level or less by the ozone decomposition filter is circulated in the partitioned space. Therefore, it is possible to provide an optimum environment for manufacturing semiconductors such as semiconductor devices which have been highly integrated in recent years. Manganese oxide supported on the ozonolysis filter has a small adsorption capacity for organic substances and it is difficult to produce decomposition products thereof, so that no gaseous impurities (by-products) harmful to the manufacture of semiconductor devices are generated.
[0013]
In the advanced cleaning apparatus according to the first aspect, a gas removal filter for removing gaseous contaminants that degrade the ozonolysis performance of manganese oxide may be provided upstream of the ozonolysis filter. As the gas removal filter, a chemical filter for removing gaseous organic substances, acidic gas, and basic gas is used. The type of chemical filter is appropriately selected according to the type of gaseous contaminant that degrades the ozonolysis performance of the ozonolysis filter contained in the installation atmosphere. In this case, a plurality of chemical filters can be used in combination. It is preferable to use a gas removal filter that does not generate gaseous impurities from itself. This claim 1 With this configuration, ozone can be effectively decomposed by the action of manganese oxide without degrading the performance of the ozone decomposition filter.
[0014]
Claim 2 In this case, the local cleaning system supplies conditioned inert gas or low dew point air into the partitioned space, and oxidizes the supply path for supplying inert gas or low dew point air into the space. Ozone decomposition filter supporting manganese and high performance filter are installed. A gas removal filter is provided upstream of the ozonolysis filter to remove gaseous contaminants that degrade the ozonolysis performance of manganese oxide. It is a feature.
[0015]
This claim 2 In the local cleaning system, a partitioned space is, for example, a clean booth, a clean bench, a manufacturing area such as a low dew point chamber or a semiconductor (electronic component), an inert gas such as nitrogen, or a high purity dry air (Clean Dry Air). Examples include a transport tunnel, a highly clean stocker, an exposure apparatus, a cleaning apparatus, a lithography processing apparatus, other semiconductor manufacturing apparatuses, and various electronic component manufacturing apparatuses. The harmonized inert gas or low dew point air is an inert gas or low dew point air that has been conditioned and humidity-controlled. The low dew point air is, for example, air dehumidified to a relative humidity of 45% (dew point temperature is about 11 ° C.) or lower. A high performance filter is an air filter with high dust collection property, such as a HEPA filter and a ULPA filter. Manganese dioxide supported on the ozonolysis filter includes manganese dioxide (MnO). ₂ ), Manganese trioxide (Mn ₂ O ₃ ), Trimanganese tetraoxide (Mn) ₃ O ₄ And the like. The means for supplying the inert gas or the low dew point air may be a blower or an air compressor interposed between the start end and the end of the supply path, or a blower provided in the partitioned space. A vacuum pump or the like may be used.
[0016]
This claim 2 According to the local cleaning system, the conditioned inert gas or low dew point air is reduced to a level of tens of ppb or less by the ozonolysis filter, and the dust is clean by the high performance filter. In recent years, manganese oxide supported by an ozonolysis filter does not generate gaseous organic impurities (by-products) that are harmful to the manufacture of semiconductor devices. Therefore, it is possible to provide an optimum environment for manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor device that has been highly integrated.
[0017]
This claim 2 In this local cleaning system, a gas removal filter for removing gaseous contaminants that degrade the ozonolysis performance of manganese oxide may be provided upstream of the ozonolysis filter. Claim 1 Similarly to the gas removal filter, a chemical filter for removing gaseous organic substances, acid gas, and basic gas is used. The type of chemical filter is appropriately selected according to the type of gaseous contaminant that degrades the ozonolysis performance of the ozonolysis filter. In this case, a plurality of chemical filters can be used in combination. It is preferable to use a gas removal filter that does not generate gaseous impurities from itself. This claim 2 Even with this configuration, ozone can be effectively decomposed by the action of manganese oxide without degrading the performance of the ozonolysis filter.
[0018]
Claim 3 The specific surface area is 60m ² / G or less of electrolytic manganese dioxide powder having a pore diameter of 15 to 300 angstroms with a total pore volume of 0.2 cc / g or more per weight or a pore diameter of 15 to 300 angstroms The specific surface area of pores distributed in the range is 100 m ² It is an ozonolysis filter characterized by being supported on a support made of an inorganic material using an inorganic binder having a / g or more.
[0019]
This claim 3 In the ozone decomposition filter, it is practical that the electrolytic manganese dioxide powder has a particle size of about 0.1 to 60 μm. As the inorganic binder, for example, silica, alumina, or a mixture thereof is used. If these silica and alumina are used, a fixing auxiliary material becomes unnecessary. For example, silica gel is used as silica, and alumina gel is used as alumina. As the support made of an inorganic material, for example, a porous honeycomb structure made of inorganic fibers such as ceramic fibers, glass fibers, silica fibers, and alumina fibers is used.
[0020]
This claim 3 According to the ozonolysis filter, ozone is effectively supplemented by the pore surface having a pore diameter in the range of 15 to 300 angstroms present in the inorganic binder, and the ozone concentration of the gas to be treated is several tens of ppb level by electrolytic manganese dioxide. It can be reduced to the following. The inorganic binder can also serve as a trap that captures gaseous impurities in the gas to be processed and an air flow path through which the gas to be processed passes. In addition, since the ozonolysis filter according to claim 5 is composed of only an inorganic substance, it does not generate gaseous organic impurities by itself and there is no fear of contaminating the gas to be treated. This claim is also compared to a filter made of, for example, activated carbon. 3 The ozonolysis filter is nonflammable and safe for disaster prevention. And this claim 3 The ozonolysis filter according to claim 1 described above, or the claim 2 Can be used as an ozonolysis filter in a local cleaning system.
[0021]
This claim 3 Ozone decomposition filter of claim 4 As described above, the weight ratio of the electrolytic manganese dioxide to the inorganic binder is preferably in the range of electrolytic manganese dioxide: inorganic binder = 1: 1 to 20: 1. When the weight ratio is in the range of electrolytic manganese dioxide: inorganic binder = 1: 1 to 20: 1, the ozone decomposition rate can be maintained at a high efficiency of about 70 to 80%. On the other hand, when the electrolytic manganese dioxide is less than 1 times the weight of the inorganic binder in terms of weight ratio, the decomposition rate becomes low because the amount of the inorganic binder is too large. In addition, if the electrolytic manganese dioxide exceeds 20 times the weight of the inorganic binder by weight ratio, the decomposition rate of ozone is high, but the amount of inorganic binder is too small, causing powder falling and dust generation (attached to the ozone decomposition filter) The maximum amount of electrolytic manganese dioxide is 50 wt%).
[0022]
Claim 5 The specific surface area is 60m ² / G or less of electrolytic manganese dioxide powder and the total volume of pores distributed in the range of 15 to 300 angstroms in pore diameter is 0.2 cc / g or more per weight, or the pore diameter is 15 to 300 angstroms The specific surface area of pores distributed in the range is 100 m ² A method for producing an ozonolysis filter, comprising impregnating a support made of an inorganic substance in a suspension in which an inorganic binder of at least / g is dispersed, and then drying the support. By this method, the claim 3, 4 It becomes possible to manufacture the ozonolysis filter suitably.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of an advanced cleaning apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. A ceiling (supply plenum) 11 is formed on the processing space 10 that is a partitioned space, and a lower floor (return plenum) 12 is formed on the lower side of the processing space 10. A retin passage 13 is formed to connect 11 and the lower floor 12. An air circulation path is formed in which the air exhausted from the processing space 10 to the lower floor 12 is supplied again into the processing space 10 via the retan passage 13 and the ceiling portion 11. Specifically, the processing space 10 is, for example, a clean room that is preferably used for manufacturing semiconductor devices, LCD panels, and the like.
[0024]
A plurality of fan filter units 18 including a fan 15, an ozone decomposition filter 16, and a high-performance filter 17 are arranged on the ceiling portion 11. The ozonolysis filter 16 is made of manganese dioxide (MnO ₂ ), Manganese trioxide (Mn ₂ O ₃ ), Trimanganese tetraoxide (Mn) ₃ O ₄ ) Etc. are supported. The high performance filter 17 is an air filter having a high dust collection property such as a HEPA filter or a ULPA filter.
[0025]
For example, a semiconductor device manufacturing apparatus 20 is installed in the processing space 10. The lower floor 12 is partitioned by a grating 21 having a large number of holes. In addition, a cooler 22 for treating the heat load of the manufacturing apparatus 20 is installed in the lower floor 12. The cooler 22 is preferably an air cooler that cools air under conditions that do not cause condensation on the surface such as heat exchange. A temperature sensor 23 is installed in the retan passage 13, and the chilled water flow rate adjustment valve 24 of the cooler 22 is controlled so that the temperature detected by the temperature sensor 23 becomes a predetermined set value.
[0026]
In addition, intake outside air is appropriately supplied into the lower floor 12 of the advanced cleaning apparatus 1 through the air flow path 30. This air flow path 30 is provided with an ozone removal filter 31 for removing ozone from the intake outside air. On the upstream side of the ozone removal filter 31, dust removal, temperature adjustment, humidity adjustment and ventilation of the intake outside air are performed. An external air conditioner 32 is provided. An example of the external air conditioner 32 is an air handling unit. In addition, a humidity sensor 33 is disposed in the air flow path 30, and the water supply pressure adjustment valve 34 of the humidity adjustment unit of the external air conditioner 32 is set so that the humidity detected by the humidity sensor 33 becomes a predetermined set value. Is controlled. On the other hand, a humidity sensor 35 is installed in the processing space 10, and the humidity of the atmosphere in the processing space 10 is detected by the humidity sensor 35.
[0027]
The intake outside air supplied from the air flow path 30 to the lower floor 12 of the advanced cleaning device 1 is introduced into the processing space 10 via the let passage 13 and the ceiling portion 11. An amount of air commensurate with the intake outside air is exhausted from the exhaust port 36 to the outside through the exhaust gallery 37.
[0028]
In the advanced cleaning apparatus 1 configured as described above, the outside air taken in is dust-removed / temperature-controlled / humidified by the operation of the external air conditioner 32, and the ozone concentration is reduced to, for example, several tens of ppb level by the ozone removal filter 31. In the advanced cleaning apparatus 1, air having a low dew point of, for example, a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 45% (dew point temperature of about 11 ° C.) or less is supplied through the air flow path 30. When the fan 15 of the fan filter unit 18 is operated, the air inside the advanced cleaning apparatus 1 flows and circulates in the order of the ceiling part 11, the processing space 10, the floor lower part 12, the lettane passage 13, and the ceiling part 11. Further, during this circulation, it is cooled by the cooler 22, and the ozone concentration is again reduced to a level of several tens of ppb by the ozonolysis filter 16 in the fan filter unit 18. The treated air is supplied into the processing space 10. Therefore, for example, even if the manufacturing apparatus 20 installed in the processing space 10 generates ozone, clean air in which the ozone concentration is always reduced to a level of several tens of ppb or less in the processing space 10. Therefore, it becomes possible to provide an optimum environment for manufacturing semiconductors such as semiconductor devices which have been highly integrated in recent years. In addition, the manganese oxide supported on the ozonolysis filter 16 does not generate by-products that adversely affect products such as gaseous acidic impurities, gaseous basic impurities, or gaseous organic impurities.
[0029]
Here, FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a configuration of an advanced cleaning apparatus 1 ′ according to a modification of the advanced cleaning apparatus 1 described in FIG. In the advanced cleaning apparatus 1 ′ shown in FIG. 2, the ozonolysis filter 16 is not installed on the entire surface of the ceiling portion 11 of the advanced cleaning apparatus 1 ′ but is thinned out in some places. In this example, the number of installed ozonolysis filters 16 was halved compared to FIG. Other points are the same as those of the advanced cleaning apparatus 1 described above with reference to FIG. Therefore, in the advanced cleaning apparatus 1 ′ shown in FIG. 2, the same components as those in the advanced cleaning apparatus 1 described above with reference to FIG.
[0030]
Thus, if the number of installed ozone decomposition filters 16 is thinned out, it takes time to reduce the ozone concentration in the processing space 10, and there is a disadvantage that the equilibrium ozone concentration after the reduction becomes a little higher than when it is not thinned out. If it is desired to reduce the initial cost of the ozonolysis filter 16 and the running cost associated with periodic replacement, the configuration shown in FIG. 2 may be used.
[0031]
In the advanced cleaning apparatus 1, a gas removal filter 40 may be provided upstream of the ozonolysis filter 16 to remove gaseous contaminants that degrade the ozonolysis performance of manganese oxide. As an example, FIG. 3 shows a configuration in which a gas removal filter 40 is provided between the fan 15 and the ozone decomposition filter 16 inside the fan filter unit 18 provided in the ceiling portion 11 of the processing space 10. In addition to the example shown in FIG. 3, the gas removal filter 40 may be provided in the ceiling portion 11, the retin passage 13, the lower floor 12, or the like upstream of the ozonolysis filter 16. As the gas removal filter 40, a chemical filter for removing gaseous organic substances, acidic gas, and basic gas is used. A chemical filter is recommended when there is a concern about degradation of ozonolysis performance, such as metal corrosion of manganese oxide due to acid / base components, or a decrease in ozone contact opportunities due to adhesion of organic matter to manganese oxide. The type of chemical filter is appropriately selected according to the type of substance that degrades the ozonolysis performance of the ozonolysis filter. In this case, a plurality of chemical filters can be used in combination. However, it is preferable to use a gas removal filter 40 that does not generate gaseous impurities from itself. If the gas removal filter 40 is provided upstream of the ozonolysis filter 16 as in the example shown in FIG. 3, ozone is effectively removed by the action of manganese oxide without degrading the performance of the ozonolysis filter 16. It can be disassembled.
[0032]
In the above, the embodiment of the advanced cleaning apparatus of the present invention has been described with respect to the advanced cleaning apparatus (so-called clean room) that is preferably used in the manufacturing process of semiconductors and LCDs, but the present invention is not limited to such an embodiment. . The present invention can also be applied to various types and scales of high-level cleaning devices such as local high-level cleaning devices called mini-environments, clean benches, clean chambers, and various stockers for storing clean products. .
[0033]
Next, FIG. 4 is explanatory drawing which shows schematically the structure of the high cleaning apparatus 3 provided with the local cleaning system 2 concerning embodiment of this invention. As in the advanced cleaning apparatus 1 described above with reference to FIG. 1, for example, a ceiling portion 51 and a floor lower portion 52 are formed above and below a processing space 50 such as a clean room, and a letter passage 53 is formed on the side of the processing space 50. Yes. A plurality of fan filter units 57 including a fan 55 that is a blowing means and a high-performance filter 56 are arranged on the ceiling portion 51.
[0034]
In the processing space 50, for example, a semiconductor device manufacturing apparatus 60 is installed, and air is supplied to the manufacturing apparatus 60 from above by the local cleaning system 2 according to the embodiment of the present invention. . The local cleaning system 2 is a device that forms a locally cleaner space in a clean room such as a clean booth, a clean bench, or a clean chamber. In the figure, a clean booth is illustrated. The local cleaning system 2 (clean booth 2) includes a fan filter unit 61 disposed above the manufacturing apparatus 60, and a curtain 62 made of vinyl or the like provided so as to partition a space above the manufacturing apparatus 60. The space 63 defined by the curtain 62 is preferably used for manufacturing, for example, a semiconductor device or an LCD panel. The fan filter unit 61 is supported by, for example, a mounting shelf installed on four support columns (not shown). The fan filter unit 61 includes a fan 65, an ozone decomposition filter 66, and a high performance filter 67. The ozonolysis filter 66 is made of manganese dioxide (MnO ₂ ), Manganese trioxide (Mn ₂ O ₃ ), Trimanganese tetraoxide (Mn) ₃ O ₄ ) Etc. are supported. The high performance filter 67 is an air filter having a high dust collecting property such as a HEPA filter or a ULPA filter.
[0035]
As in the advanced cleaning apparatus 1 described above with reference to FIG. 1, the lower floor 52 is partitioned by a grating 71, and a cooler 72 for processing the heat load of the manufacturing apparatus 60 is installed in the lower floor 52. The chilled water flow rate adjustment valve 74 of the cooler 72 is controlled so that the temperature detected by the temperature sensor 73 provided in the lettane passage 53 becomes a predetermined set value. In the lower floor 52, air that has been harmonized by the external air conditioner 75 and from which ozone has been removed by the ozone removing filter 76 (intake outside air) is supplied via the air flow path 77. Further, the feed water pressure adjusting valve 79 of the humidity control unit of the external air conditioner 75 is controlled so that the humidity detected by the humidity sensor 78 becomes a predetermined set value. Further, the humidity of the atmosphere in the processing space 50 is detected by a humidity sensor 80 installed in the processing space 50. An amount of air commensurate with the air supplied from the air flow path 77 to the inside of the advanced cleaning device 3 is exhausted from the exhaust port 81 to the outside through the exhaust gallery 82.
[0036]
In the advanced cleaning apparatus 3 configured as described above, the outside air taken in is dust-removed / temperature-controlled / humidified by the operation of the external conditioner 75, and the ozone concentration is reduced to, for example, several tens of ppb level by the ozone removal filter 76. In the advanced cleaning device 3, air having a low dew point of, for example, a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 45% (dew point temperature of about 11 ° C.) or less is supplied via an air flow path 77. When the fan 55 of the fan filter unit 57 is operated, the air inside the high-purity cleaning device 3 flows and circulates in the order of the ceiling 51, the processing space 50, the lower floor 52, the retane passage 53, and the ceiling 51, and is cooled. The air cooled by the vessel 72 is made clean with no dust by the high performance filter 56 and is supplied into the processing space 50.
[0037]
And by the operation of the fan 65 provided in the fan filter unit 61, the ozone concentration is again reduced to below several tens of ppb level by the ozonolysis filter 66 in the local cleaning system 2, and the high performance filter 67 makes it clean. The air thus supplied is supplied to the manufacturing apparatus 60. Therefore, ozone contained in the outside air or generated in the processing space 50 is not supplied to the manufacturing apparatus 60, and the ozone concentration is always reduced to several tens of ppb level for the manufacturing apparatus 60. By supplying the clean air, it is possible to provide an optimum environment for manufacturing semiconductor devices such as semiconductor devices that have been highly integrated in recent years. Further, the manganese oxide supported on the ozonolysis filter 66 does not generate by-products that adversely affect products such as gaseous acidic impurities, gaseous basic impurities, or gaseous organic impurities. Note that the direction of the airflow supplied to the manufacturing apparatus 60 is not necessarily downflow. For example, the ozone decomposition filter 66 of the fan filter unit 61 is disposed on the side of the manufacturing apparatus 60 so that the airflow is horizontal. You may make it spray.
[0038]
In the advanced cleaning device 3 described with reference to FIG. 4, the fan filter unit 57 provided on the ceiling 51 includes the high-performance filter 56, and clean air is supplied into the processing space 50. Therefore, in the local cleaning system 2, the high performance filter 67 may be omitted. Or conversely, when providing the high performance filter 67 in the local cleaning system 2, the high performance filter 56 of the ceiling part 51 can also be abbreviate | omitted. In the advanced cleaning device 3 described with reference to FIG. 4, the high-performance filter 56 attached to the ceiling portion 51 may be thinned out. Further, a gas removal filter for removing gaseous contaminants that degrade the ozone decomposition performance of manganese oxide may be provided upstream of the ozone decomposition filter 66. In that case, the gas removal filter may be provided either in the fan filter unit 61 of the local cleaning system 2 or in the fan filter unit 57 provided in the ceiling 51, and upstream of the ozone decomposition filter 66. You may provide in the certain process space 50, the ceiling part 51, the retan passage 53, the floor lower part 52, etc. FIG.
[0039]
As described above, the embodiment of the local cleaning system of the present invention has been described with respect to the clean booth, the clean bench, and the like that are preferably used in the manufacturing process of semiconductors and LCDs, but the present invention is not limited to such an embodiment. The present invention can also be applied to various types and sizes of local cleaning systems such as a local local cleaning system called a mini-environment, a clean chamber, and various stockers for storing clean products. The present invention can also be provided for a local cleaning system that supplies an inert gas into a partitioned space such as a clean booth or a clean bench.
[0040]
Here, FIG. 5 is an explanatory diagram of an embodiment in which the local cleaning system of the present invention is applied to a storage 85 such as a semiconductor wafer. A product 87 such as a semiconductor wafer, which is an object of pollution prevention, is placed in a storage space 86 that is a partitioned space. Above the storage space 86, an ozonolysis filter 88 and a high performance filter 89 are arranged above and below. The ozonolysis filter 88 is made of manganese dioxide (MnO ₂ ), Manganese trioxide (Mn ₂ O ₃ ), Trimanganese tetraoxide (Mn) ₃ O ₄ ) Etc. are supported. The high-performance filter 89 is an air filter having a high dust collection property such as a HEPA filter or a ULPA filter. In the storage space 86, low dew point air dehumidified by the dry air supply device 90 is circulated and supplied via a path 91. Next to the storage space 86, a buffer space 93 having an open / close door 92 is installed.
[0041]
According to the embodiment shown in FIG. 5, the low dew point air dehumidified by the operation of the dry air supply device 90 is reduced by the ozone removal filter 88 to an ozone concentration of, for example, several tens of ppb level or less. The performance filter 89 is put into a clean state free from dust and supplied to the storage space 86. For this reason, the product 87 is always supplied with clean air whose ozone concentration is reduced to a level of several tens of ppb or less, and can provide an optimum environment for storing semiconductor wafers. Further, since the inside of the storage space 86 is always kept at a positive pressure, even when the opening / closing door 92 is opened, the entry of external air into the storage space 86 is prevented.
[0042]
FIG. 6 is an explanatory diagram of an embodiment in which the local cleaning system of the present invention is applied to a production apparatus 94 such as a cleaning apparatus for cleaning a semiconductor wafer or a processing apparatus for performing a lithography process. A production space 95 and a loader / unloader space 96, which are partitioned spaces, are formed in the production device 94. The production space 95 and the loader / unloader space 96 are provided with a low-humidity reduced by the dry air supply device 90. Dew point air is supplied through a path 97 such as a duct. In the loader / unloader space 96, a product 87 such as a semiconductor wafer carried into and out of the production space 95 is placed. In the path 97, an ozonolysis filter 88 and a high performance filter 89 are arranged. Further, an exhaust fan 98 that exhausts the atmosphere in the production apparatus 94 is provided.
[0043]
According to the embodiment shown in FIG. 6, the low dew point air dehumidified by the operation of the dry air supply device 90 is reduced by the ozone removal filter 88 to an ozone concentration of, for example, several tens of ppb level or less. The dust is cleaned by the performance filter 89 and supplied from the path 97 into the production space 95 and the loader / unloader space 96. For this reason, the product 87 is always supplied with clean air whose ozone concentration is reduced to a level of several tens of ppb or less, and can provide an optimum environment for cleaning and processing of semiconductor wafers. Become. Further, since the production space 95 and the loader / unloader space 96 are always kept at a positive pressure, the outside air can be prevented from being mixed into the production apparatus 94.
[0044]
Next, FIG. 7 is a schematic exploded view of the ozonolysis filter 100 according to the embodiment of the present invention. As shown in the figure, a honeycomb structure 112 is also provided as a support made of an inorganic material having a structure in which a thin sheet sheet 111 without unevenness is sandwiched between adjacent corrugated sheets 110. The honeycomb structure 112 is made of porous inorganic fibers such as ceramic fibers, glass fibers, silica fibers, and alumina fibers. Then, the aluminum outer frames 115a, 115b, 115c, and 115d are assembled so as to open the periphery of the honeycomb structure 112 in the flow direction of the processing air (the direction indicated by the white arrow 113 in the figure), and the corrugated sheet 110 and the thin sheet sheet 111 are alternately laminated so as to be substantially parallel to the air flow direction 113. The external shape and dimensions of the ozonolysis filter 100 can be arbitrarily designed according to the installation space.
[0045]
The honeycomb structure 112 has a specific surface area of 60 m. ² / G or less of electrolytic manganese dioxide powder having a pore diameter of 15 to 300 angstroms with a total pore volume of 0.2 cc / g or more per weight or a pore diameter of 15 to 300 angstroms The specific surface area of pores distributed in the range is 100 m ² It is configured to be supported using an inorganic binder that is at least / g. In this case, the weight ratio between the electrolytic manganese dioxide and the inorganic binder is preferably in the range of electrolytic manganese dioxide: inorganic binder = 1: 1 to 20: 1. It is practical that the electrolytic manganese dioxide powder has a particle size of about 0.1 to 60 μm. As the inorganic binder, silica, alumina, or a mixture thereof is used. For example, silica gel is used as silica, and alumina gel is used as alumina.
[0046]
Here, an example of a manufacturing method of the ozonolysis filter 100 will be described. First, three materials of inorganic fiber (ceramic fiber, glass fiber, silica fiber, alumina fiber, etc.), organic material (mixture of pulp and molten vinylon) and calcium silicate are mixed at an equal weight of 1: 1: 1 and wet. Paper is made to a thickness of about 0.3 mm by the paper making method. In addition, instead of calcium silicate, a fibrous crystalline clay mineral such as sepiolite or palygorskite mainly composed of magnesium silicate may be used. The paper sheet is corrugated by a corrugator, and the corrugated sheet 110 is bonded to a thin sheet sheet 111 made of the same material into a thin sheet shape with an adhesive to obtain a honeycomb structure 112 as shown in FIG. The honeycomb structure 112 is put in an electric furnace and heat-treated at about 400 ° C. for about 1 hour to remove all organic components. Innumerable micron-sized recessed holes remain on the surface of the honeycomb structure 112 after the organic component is removed, and a porous honeycomb structure 112 having the recessed holes as holes can be manufactured. Later, adsorbent and inorganic binder particles get stuck in the depression.
[0047]
Next, the specific surface area is 60m ² Electrolytic manganese dioxide powder of not more than / g and a total pore volume distributed in the range of 15 to 300 angstroms of pore diameter is 0.2 cc / g or more per weight, or a pore diameter of 15 to 300 angstrom The specific surface area of pores distributed in the range is 100 m ² The honeycomb structure 112 is immersed for several minutes in a suspension in which an inorganic binder of at least / g is dispersed and then lifted and dried by heat treatment at about 300 ° C. for about 1 hour, as shown in FIG. The ozone decomposition filter 100 can be obtained by forming the inorganic material layer 120 by uniformly fixing the electrolytic manganese dioxide powder uniformly on the surface of the honeycomb structure 112 using an inorganic binder.
[0048]
The ozonolysis filter 100 obtained in this way does not contain combustible materials in the constituent materials, and safety for disaster prevention is remarkably enhanced. Further, since all gaseous organic impurity components that cause surface contamination contained in the constituent materials during heat treatment are desorbed and removed, gaseous organic impurities may be generated from the ozone decomposition filter 100 itself. Absent. The cross-sectional shape of the space through which the gas to be processed passes is not limited to the half-moon shape as shown in the figure, and can be any shape.
[0049]
FIG. 9 is a partial enlarged cross-sectional view of the inorganic material layer 120 shown in FIG. The inorganic material layer 120 formed on the surface of the honeycomb structure 112 has a structure in which an inorganic binder enters the gap between the electrolytic manganese dioxide particles, and the surface area of the electrolytic manganese dioxide exposed on the surface of the ozone decomposition filter 100 is reduced. . For this reason, the contact area between the gas to be treated and electrolytic manganese dioxide is reduced and the oxidation action by electrolytic manganese dioxide is suppressed, so there is no concern about excessive oxidation of the treatment gas by electrolytic manganese dioxide. It becomes possible to decompose ozone in the processing gas. For this reason, in the existing activated carbon filter having strong ozonolysis power, the processing gas is excessively oxidized to generate decomposition by-products such as organic acids, but in the ozonolysis filter 100 of the present invention, such by-products are not generated. Very little occurrence.
[0050]
According to the ozonolysis filter 100, ozone is effectively supplemented by the pore surface having a pore diameter in the range of 15 to 300 angstroms present in the inorganic binder, and the ozone concentration of the gas to be treated is reduced to several tens of ppb by electrolytic manganese dioxide. It can be reduced below the level. Therefore, by using this ozone decomposition filter 100 as the ozone decomposition filter 16 in the advanced cleaning apparatus 1 described above with reference to FIG. 1 or the like, or the ozone decomposition filter 66 in the local cleaning system 2 described with reference to FIG. It is possible to provide an optimum environment for manufacturing semiconductor devices such as highly integrated semiconductor devices.
[0051]
【Example】
Examples of the present invention will be described below. First, the weight ratio of electrolytic manganese dioxide to inorganic binder was examined when electrolytic manganese dioxide was supported on a support using an inorganic binder. The weight ratio of electrolytic manganese dioxide and inorganic binder is as follows: electrolytic manganese dioxide: inorganic binder = 1: 10 (A1), 1: 2 (A2), 1: 1 (A3), 2: 1 (A4), 20: 1 ( A5), 30: 1 (A6), and 100: 1 (A7) are changed in seven ways to create the ozone decomposition filters described above with reference to FIGS. It was measured. All the ozone decomposing filters had a fixed amount of electrolytic manganese dioxide, and only the amount of inorganic binder was adjusted. The weight of electrolytic manganese dioxide fixed to the support is 90 kg / m for SV = 72,000. ³ (SV is the space velocity [h ^-1 ] = Raw material supply volume rate / reactor volume). Air containing 300 vol ppb of ozone was used as the gas to be treated, the air flow speed was 1 m / s, the temperature was 21 ° C., the relative humidity was 40-50%, and the honeycomb thickness was 50 mm. The ozone decomposition rate was calculated by the following equation, measuring the ozone concentration upstream and downstream of each ozone decomposition filter.
Ozone decomposition rate (%) = (1−downstream ozone concentration / upstream ozone concentration) × 100 The ozone concentration was measured using a dry ozone concentration meter (DY-1500 manufactured by Direc Co., Ltd.).
[0052]
As a result, the relationship between the weight ratio of electrolytic manganese dioxide and inorganic binder and the decomposition performance of ozone was as shown in FIG. In A3 to A7, the ozonolysis rate is stable at a high efficiency of 80% or more. In A1 and A2, since the amount of the inorganic binder was too large, the decomposition rate was low. Moreover, although A7 and A6 had a high ozonolysis rate, the amount of the binder was too small, and powder fall and dust generation occurred.
[0053]
Next, the ozonolysis performance of the existing ozonolysis filter and the ozonolysis filter of the present invention was compared. As comparative examples, an extrusion-molded activated carbon honeycomb filter (Comparative Example 1) and a granular activated carbon impregnated filter (Comparative Example 2) were used. As the ozonolysis filter of the present invention, an ozonolysis filter constituted by a weight ratio of electrolytic manganese dioxide: inorganic binder = 2: 1 was used. The comparative example was designed so that the pressure loss was equal to that of the ozonolysis filter of the example of the present invention when the process air was vented. As the gas to be treated, air containing 100 vol ppb of ozone was used, the air velocity was 1 m / s, the temperature was 23 ° C., the relative humidity was 45%, and the honeycomb thickness was 50 mm.
[0054]
As a result, the relationship of the time-dependent change in ozone decomposition performance is as shown in FIG. In comparison of the ozonolysis performance, the performance of the granular activated carbon impregnated filter (Comparative Example 2) is the lowest. In comparison between the extrusion-type activated carbon honeycomb filter (Comparative Example 1) and the example of the present invention, the extrusion-type activated carbon honeycomb filter (Comparative Example 1) was slightly better.
[0055]
Next, changes in water-soluble gas components before and after ozone treatment were examined for the extruded activated carbon honeycomb filter (Comparative Example 1) and the example of the present invention under the same conditions as in FIG. The water-soluble gas component was analyzed using an ion chromatograph (DX-500 manufactured by Dionex). FIG. 12 shows the result of calculating the increase / decrease in the concentration of the water-soluble gas component contained in the treated air before and after the ozone treatment for the obtained data. Here, the component concentration displayed as negative means that the downstream concentration is lower than the upstream side, and the concentration of the impurity gas component contained in the processing gas by passing through the ozonolysis filter. Means lower. On the other hand, a positive component concentration indicates that the concentration on the downstream side is higher than that on the upstream side, and that a new impurity gas component is generated when it passes through the ozonolysis filter. To do. Although the examples of the present invention do not generate a new water-soluble gas component, the generation of acetic acid was confirmed in a commercially available activated carbon filter extrusion-type activated carbon honeycomb filter (Comparative Example 1).
[0056]
As can be seen from FIG. 12, the example of the present invention is superior to a commercially available activated carbon filter for ozone removal (Comparative Example 1) in that the generation of by-products is small. In recent years, in the precision electronic component manufacturing process, the effect of trace amounts of gaseous contaminants on product yield cannot be ignored. Therefore, the ozonolysis filter of the present invention is effective for removing ozone in an atmosphere that requires an environment free from such gaseous impurities.
[0057]
Next, the concentration dependency of the ozone decomposition rate was examined for the ozone decomposition filter of the present invention under the same conditions as in FIG. FIG. 13 is a graph showing the ozone decomposing performance over time when the air with different ozone concentrations is treated for the ozone decomposing filter of the present invention. The ozone concentration was changed in three ways: 10 vol ppm, 1 vol ppm, and 100 vol ppb. As a result, it can be seen that the ozonolysis filter of the present invention is particularly effective for removing ozone in a precision electronic component manufacturing atmosphere of several hundred vol ppb level or less. The ozone concentration in clean rooms and clean booths used for the manufacture of precision electronic parts is usually several hundred vol ppb level or less, and the ozonolysis filter of the present invention has a manufacturing atmosphere for precision electronic parts such as clean rooms and clean booths. It turns out that it is the best for.
[0058]
Next, the effect of using a gas removal filter for removing gaseous contaminants that deteriorate the ozonolysis performance under the same conditions as in FIG. 11 was investigated. In the local cleaning system described above with reference to FIG. 4, the time-dependent change in the ozone decomposition rate was examined with and without the gas removal filter provided upstream of the ozone decomposition filter. The gas removal filter is a three-stage stack of a gaseous organic matter removal filter, a basic gas removal filter, and an acid gas removal filter, and all kinds of gaseous contaminants are removed upstream of the ozonolysis filter. Gas removal filters were installed from the upstream in the order of organic matter, basic gas, and acid gas. The processing air was vented in the order of gas removal filter, ozonolysis filter, and high-performance filter. FIG. 14 is a graph showing changes with time in the ozone decomposition rate when the gas removal filter is provided upstream of the ozone decomposition filter and when the gas removal filter is not provided. Thus, the effect of using a gas removal filter is obvious. In this embodiment, three types of gas removal filters are used. However, in order to preferentially remove only specific types of gaseous pollutants that deteriorate the ozonolysis performance, a gaseous organic matter removal filter, a base Only one type of the filter for removing the acidic gas or the filter for removing the acidic gas may be used, or two types of filters may be used in combination. The installation order of the gaseous organic matter removal filter, basic gas removal filter, and acid gas removal filter can be changed according to the processing air environment.
[0059]
【The invention's effect】
According to the advanced cleaning apparatus of claim 1 and the local cleaning system of claim 3, clean dust-free air or inert gas whose ozone concentration is reduced to a level of several tens of ppb or less is supplied into the partitioned space. Therefore, it is possible to provide an optimum environment for semiconductor manufacturing such as a semiconductor device which has been highly integrated in recent years. Further, manganese oxide supported on the ozonolysis filter does not generate by-products that adversely affect products such as gaseous acidic impurities, gaseous basic impurities, or gaseous organic impurities. According to the second and fourth aspects, a high ozonolysis rate can be maintained for a long time.
[0060]
The ozonolysis filter according to claims 5 and 6 can be used as the ozonolysis filter in the advanced cleaning apparatus according to claims 1 and 2 and the local cleaning system according to claims 3 and 4. According to the manufacturing method of the seventh aspect, the ozonolysis filter according to the fifth and sixth aspects can be preferably manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a configuration of an advanced cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a configuration of an advanced cleaning apparatus according to a modification.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a fan filter unit in which a gas removal filter is provided between a fan and an ozonolysis filter.
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of an advanced cleaning apparatus including a local cleaning system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an embodiment in which the local cleaning system of the present invention is applied to a storage such as a semiconductor wafer.
FIG. 6 is an explanatory diagram of an embodiment in which the local cleaning system of the present invention is applied to a semiconductor wafer production apparatus.
FIG. 7 is a schematic exploded view of an ozonolysis filter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a partially enlarged view of a cross section of an ozonolysis filter.
FIG. 9 is a partially enlarged view of a cross section of an inorganic material layer.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the weight ratio of electrolytic manganese dioxide and inorganic binder and the ozone decomposition rate.
FIG. 11 is a graph showing changes with time in the ozonolysis rate of an existing ozonolysis filter and an ozonolysis filter of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing changes in water-soluble gas components before and after ozone treatment for an extruded activated carbon honeycomb filter (Comparative Example 1) and an example of the present invention.
FIG. 13 is a graph showing the ozone decomposing performance over time for the ozone decomposing filter of the present invention when air with different ozone concentrations is treated.
FIG. 14 is a graph showing changes with time in the ozone decomposition rate when a gas removal filter is provided upstream of the ozone decomposition filter and when it is not provided.
[Explanation of symbols]
1, 2 Advanced cleaning equipment
3 advanced cleaning equipment
10,50 processing space
11,51 Ceiling
12,52 Lower floor
13, 53 Letan passage
15,55,65 fans
16, 66 Ozone decomposition filter
17, 56, 67 High performance filter
18, 57, 61 Fan filter unit
20, 60 Production equipment
30,77 Air channel
31,76 Ozone removal filter
32,75 air conditioner
36,81 Exhaust port
37,82 Exhaust louver
40 Gas removal filter
62 Curtain
63 space
100 Ozone decomposition filter
110 Corrugated sheet
111 Thin sheet
112 Honeycomb structure

Claims

An advanced cleaning device having an air circulation path for circulating and supplying clean air in a partitioned space,
The circulation path is provided with a blowing means, a high-performance filter, and an ozonolysis filter supporting manganese oxide ,
An advanced cleaning apparatus, characterized in that a gas removal filter for removing gaseous contaminants that degrade the ozonolysis performance of manganese oxide is provided upstream of the ozonolysis filter.

A local cleaning system for supplying harmonized inert gas or low dew point air in a partitioned space,
The supply path for supplying inert gas or low dew point air in the space is provided with an ozonolysis filter and high performance filter carrying manganese oxide.
A local cleaning system, characterized in that a gas removal filter for removing gaseous contaminants that degrade the ozonolysis performance of manganese oxide is provided upstream of the ozonolysis filter.

Specific surface area is 60m ^２2 / G or less of electrolytic manganese dioxide powder having a pore size distributed in the range of 15 to 300 angstroms and having a total pore volume of 0.2 cc / g or more per weight, or a pore size of 15 to 300 angstroms The specific surface area of pores distributed over a range is 100 m ^２2 An ozonolysis filter, which is supported on a support made of an inorganic material using an inorganic binder of at least / g.

4. The ozone decomposition filter according to claim 3, wherein the weight ratio of the electrolytic manganese dioxide and the inorganic binder is in the range of electrolytic manganese dioxide: inorganic binder = 1: 1 to 20: 1.

Specific surface area is 60m ^２2 / G or less of electrolytic manganese dioxide powder and the total volume of pores distributed in the range of 15 to 300 angstroms in pore diameter is 0.2 cc / g or more per weight, or the pore diameter is 15 to 300 angstroms The specific surface area of pores distributed over a range is 100 m ^２2 A method for producing an ozonolysis filter, comprising impregnating a support made of an inorganic substance in a suspension in which an inorganic binder of at least / g is dispersed, and then drying the support.