JP4249329B2 - Purification system - Google Patents

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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子、液晶ディスプレイおよび光磁気ディスク製造等において使用されている、ドライチャンバ、クリーンブース、クリーンチャンバ、ストッカのような低露点に制御された雰囲気中に含まれるアンモニアやガス状有機不純物を除去するシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
今日、例えば半導体素子、液晶ディスプレイおよび光磁気ディスク等の製造にあたっては、ガス状不純物が少なく低露点に制御するためにドライガス(空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等)が使用されるようになってきているが、かかる場合でも製造過程で発生したり、あるいは周辺機器等から発生する微量のアンモニアやガス状有機不純物を除去する必要がある。
【0003】
この点に関し、従来から雰囲気中に含まれる塩基性ガスや酸性ガスの除去に使用されている、薬品を添着した吸着素材(活性炭およびゼオライトなど)を充填したものやハニカム構造体などの支持体に担持させたものを応用することが考えられる。またまたイオン交換繊維を用いたケミカルフィルタを使用することも考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、薬品を添着した吸着素材等は、吸着素材の分子吸着力と添着薬品との化学反応を利用した技術であるため、水分を介して促進される反応が多く、前記したような低露点雰囲気で使用した場合には性能が劣ってしまう。またイオン交換繊維を用いたケミカルフィルタも、水分を介した化学反応を利用してガス状不純物を除去する技術であるので、低露点雰囲気では能力を発揮できない。
【0005】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ドライガス中に含まれる微量なアンモニアおよびガス状有機不純物を除去するために、支持体の表面に薬品等を一切添着しない親水性ゼオライトと、ガス状有機不純物を吸着するのに有効な無機物を選択して、両者によって構成される吸着層を有するフィルタを用いて前記したような乾燥したガス雰囲気を浄化するシステムを提供して前記問題の解決を図ることをその目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
参考として、発明者らの知見では、相対湿度10%未満のガス(乾燥ガス)におけるアンモニア及び、少なくともガス状有機不純物又はガス状酸性不純物を除去して浄化する方法として、親水性ゼオライトを、ガス状有機不純物を吸着する性質を有しかつ該ゼオライトの有効細孔径よりも大きな有効細孔径を有する無機物をバインダとして用いて、支持体の表面に固着させた吸着層を有するガス浄化フィルタを用いることが考えられる。
【0007】
ここでガス状有機不純物やガス状酸性不純物を吸着する性質を有しかつ該ゼオライトの有効細孔径よりも大きな有効細孔径を有する無機物としては、例えば、けいそう土,シリカ,アルミナ,シリカとアルミナの混合物,珪酸アルミニウム,活性アルミナ,多孔質ガラス,リボン状構造の含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物,活性白土,活性ベントナイトの少なくとも1種からなることが好ましい。またこれらの有効細孔径は、もちろん親水性ゼオライトの有効細孔径にもよるが、親水性ゼオライトの有効細孔径が8オングストロームの場合、これら無機物の有効細孔径は、約15〜300オングストローム以上のものが有効である。
【0008】
このように親水性ゼオライトを、ガス状有機不純物やガス状酸性不純物を吸着する性質を有しかつ該ゼオライトの有効細孔径よりも大きな有効細孔径を有する無機物をバインダとして用いて、支持体の表面に固着させた吸着層を有するガス浄化フィルタを使用することで、薬品の漏洩を起こさず、かつ前記した相対湿度10%未満の乾燥ガス雰囲気においてもアンモニアおよび、少なくともガス状有機不純物又はガス状酸性不純物の高い除去性能が得られる。以下にこのことをより詳しく説明する。
【0009】
通常雰囲気(温度:25℃、相対湿度50%)で、アンモニアおよび、ガス状有機不純物用やガス状酸性不純物の吸着材として親水性ゼオライトを使用した場合、雰囲気中にアンモニアやガス状有機不純物よりも水分の方が圧倒的に高濃度に存在するため、除去対象成分をほとんど吸着しないうちに性能が劣化する。図1に細孔径が10オングストロームの親水性合成ゼオライトと、細孔径が8オングストロームの撥水性合成ゼオライトについて、25℃の雰囲気において測定した水の吸着等温線図を示した。
【0010】
親水性合成ゼオライトの場合、相対湿度100%における水分吸着量は0.306cc/gであり、相対湿度10%においてもこの85%近い水分を吸着する。アンモニアと水は分子径が近く、ともに極性をもっているため、ゼオライトの同じ部分に吸着しやすい。したがって、相対湿度10%以上では、先に水分でゼオライトの吸着サイトが埋まるためアンモニアを高効率で除去しない。そのため、親水性ゼオライトを用いて水分以外の気中成分を高効率で除去するには、相対湿度10%未満の水分濃度が低い低湿度雰囲気が好適である。
【0011】
なおガス状有機不純物やガス状酸性不純物の除去性能は細孔径および細孔容積に依存している(特開平11−76719参照)。またアンモニアは極性分子であるので、極性の強い吸着材、つまり、Si/Al比が小さく、水分を吸着しやすい吸着材ほど高い除去性能をしめす。発明者らの知見によれば、親水性ゼオライトは、Si/Al比が2以上、10以下であるものが好ましい。以上のことから、親水性ゼオライトは薬品を一切添着せずアンモニアを除去できるのである。なお使用するにあたっては、通常のこの種のフィルタと同様にして気流中に前記ガス浄化フィルタを設置すればよい。
【0012】
アンモニア及び、少なくともガス状有機不純物又はガス状酸性不純物が吸着層に吸着した後、該吸着層に減圧処理を施せば、吸着したこれらアンモニア及び、ガス状有機不純物やガス状酸性不純物を脱離させることができ、フィルタの能力を回復させることができる。減圧度としては、1Torr以下の減圧度が有効である。
【0013】
さらにまた前記吸着層に高純度ガスを供給するようにすれば、脱離したアンモニア及び、ガス状有機不純物やガス状酸性不純物をパージすることができ、脱離したアンモニア及び、ガス状有機不純物やガス状酸性不純物の吸着層への再吸着を防止することができる。高純度ガスとしては、例えば後述の乾燥空気の他、窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを提案できる。
【0014】
かかる場合、親水性ゼオライトの有効細孔径は、3オングストローム〜8オングストロームであり、その比表面積は100m/g以上のものが好ましい。
【0015】
以上のようなドライガス浄化方法を好適に実施するシステムとして、本発明によれば、次のような浄化システムを提供できる。この浄化システムは、汚染防止対象物(例えば半導体素子などの各種製品や半導体製造装置等の機器類)が存在する目的空間内に供給部から不活性ガス(例えば窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスなど)を供給する不活性ガス供給装置と、前記供給部から供給される不活性ガスによる気流中に前記汚染防止対象物を位置させるように、前記汚染防止対象物の下流側に設定された第1の排気部と、前記気流における汚染防止対象物の上流側に設定された第2の排気部と、親水性ゼオライトを、ガス状有機不純物を吸着する性質を有しかつ該ゼオライトの有効細孔径よりも大きな有効細孔径を有する無機物をバインダとして用いて支持体の表面に固着させた吸着層を有するガス浄化フィルタとを有し、前記ガス浄化フィルタは、前記気流における供給部の下流側であってかつ汚染防止対象物の上流側に配置され、前記目的空間は、前記第2の排気部からの排気によって減圧自在に構成され、さらに前記供給部、第1の排気部、第2の排気部は各々開閉自在であることを特徴としている。
【0016】
かかる構成の浄化システムによれば、まず定常運転のときには、目的空間内に供給部から不活性ガスを供給しつつ、第1の排気部から排気する。これによって目的空間内には、不活性ガスの気流が形成され、目的対象物から発生した不純物は、そのまま下流の第1の排気部から排気される。このとき第2の排気部は閉鎖されている。そして親水性ゼオライトを、ガス状有機不純物を吸着する性質を有しかつ該ゼオライトの有効細孔径よりも大きな有効細孔径を有する無機物をバインダとして用いて支持体の表面に固着させた吸着層を有するガス浄化フィルタが、前記気流における供給部の下流側であってかつ汚染防止対象物の上流側に配置されているから、たとえ不活性ガス中にアンモニア及び、ガス状有機不純物やガス状酸性不純物が混入されていたとしても、これらはガス浄化フィルタによって除去される。なお前記定常運転は、ある程度低圧(例えば200Torr程度)の下で行う方が、不純物が気化しやすくかつ付着しにくいため、汚染防止効果が高い。
【0017】
そして例えばガス浄化フィルタの吸着除去能力が低下した場合には、供給部と第1の排気部を閉鎖し、第2の排気部から目的空間内の雰囲気を排気していき、目的空間内を減圧していく。これによってガス浄化フィルタの吸着層に吸着されていたアンモニア及び、ガス状有機不純物やガス状酸性不純物は脱離して、フィルタの吸着除去能力は回復する。そして脱離したアンモニア及び、ガス状有機不純物やガス状酸性不純物は第2の排気部から排気されていく。第2の排気部は、前記気流の上流側に設定されているから、前記減圧排気の際には、汚染防止対象物の下流に位置することになる。したがって脱離したアンモニア及び、ガス状有機不純物やガス状酸性不純物によって汚染防止対象物が汚染されることはない。
【0018】
前記したシステムにおいて、前記気流における汚染防止対象物の下流側に設定された他の供給部から前記目的空間内にパージガスを供給するパージガス供給装置をさらに具備、また当該他の供給部は開閉自在であるようにすれば、その後次のような作用効果が得られる。
すなわち次いで今度は、他の供給部を開放してパージガスを目的空間内に供給することで、それまでの目的空間内の雰囲気はパージされ、例えば減圧排気によって排出できなかった不純物、アンモニア及び、ガス状有機不純物やガス状酸性不純物もパージされる。したがって、さらに効果的にガス浄化フィルタの吸着除去能力を回復させることができる。後は、再び定常運転に入ればよいが、もちろん必要に応じて、前記したような減圧運転を再び行ってもよい。そうすることにより、パージガス自体を排出させることができる。
【0019】
なお前記浄化システムの構成において、供給部と第2の排気部を、また他の供給部と第1の排気部を各々兼用とし、目的空間外にて各々別系統として、供給系、排気系と分けるようにしてもよい。
【0020】
また前記浄化システムの構成において、供給部他の供給部、第1の排気部、第2の排気部が各々開閉自在とは、例えば供給部、排気部に各々対応する供給口、排気口を設定し、これら供給口、排気口をシャッタ等で直接開閉自在とするという構成のみならず、これら供給口、排気口は常時開放した状態で、これら供給口、排気口に通ずる配管系の弁を開閉自在とする構成をも含む概念である。要するに、実質的に、供給部から供給したり、排気部から排気するための状態が「開」であり、供給を停止したり、排気を停止するための状態が「閉」である。
【0021】
パージガスとしては、例えば乾燥空気を提案できる。この場合の乾燥空気は、その相対湿度が、10%未満のものが適している。さらにこの場合、前記気流(定常運転のときの不活性ガスによる気流)におけるガス浄化フィルタの上流側に還気部を設定し、この還気部から取り入れた目的空間内の雰囲気を前記パージガス供給装置に供給するように構成してもよい。即ち、パージ運転の際には、排気される一部を還気として用い、他の原料空気(例えば外気)と混合して、パージガス供給装置において乾燥処理すれば、乾燥空気を発生させる際の省エネルギを実現させることができる。
【0022】
なお前記第2の排気部からの排気経路を目的空間外で分岐して、各経路に切り替え自在に構成すれば、減圧運転のときの排気経路とパージ運転のときの排気経路とを切り替えることができる。したがってそれぞれ使用するポンプ等の能力を各々に適したものとすることができる。
【0023】
そして前記気流(定常運転のときの不活性ガスによる気流)におけるガス浄化フィルタの下流側であってかつ汚染防止対象物の上流側に粒子除去フィルタ、例えばHEPAフィルタやULPAフィルタなどの高性能フィルタを配置すれば、他の微細な不純物等も除去できる。
【0024】
なお以上のような各構成にかかる浄化システムにおいて使用する親水性ゼオライトの有効細孔径は、3オングストローム〜8オングストロームで、その比表面積が100m/g以上であることが好ましい。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい浄化システムの実施の形態について説明する。図2は、本実施の形態に使用したガス浄化フィルタ11の分解組立図を示している。このガス浄化フィルタ11のフィルタ部は、図示のように、隣接する複数の波形シート12の間に、凹凸のない薄板シート13を挟んだ構成の支持体としてのハニカム構造体14によって構成されている。そしてこのハニカム構造体14の表面全体には、粉末状の親水性合成ゼオライトを、該ゼオライトの有効細孔径よりも大きな有効細孔径を有する無機物をバインダとして固着させた構成を有する吸着層が設けられている。
【0026】
図2に示すように、ガス浄化フィルタ11は、処理空気の流通方向(図2中、白抜き矢印で示す方向)に開口するようにアルミニウム製の外枠21、22、23、24を角筒状に組み立て、その内部空間に、前記ハニカム構造体14を配置することにより構成される。なおガス浄化フィルタ11の外形および寸法は、設置空間に合わせて任意に設計変更することができる。またハニカム構造体14の支持の必要性に応じて、前記アルミニウム製の外枠21、22、23、24の端部は、適宜アングル状に折曲されたものを使用することができる。
【0027】
図3は、ハニカム構造体14の拡大断面を示しており、このハニカム構造体14は、例えば次のようにして製造できる。例えばセラミック繊維などの無機繊維とパルプ等の有機材料と珪酸カルシウムの3つの材料を等重量で配合し、湿式抄紙法によって約0.3mmの厚みに抄造して抄造シートを形成する。その後この抄造シートをコルゲータによって波形加工して、他方同様にして形成した薄板シート13とを接着剤で接着する。その後電気炉等で熱処理を行って有機成分を除去すると、ハニカム構造体14の表面に無数のミクロンサイズの陥没穴が形成される。次いで親水性ゼオライトと無機バインダとを分散させた懸濁液に所定時間浸して引き上げた後、所定温度で熱処理を行えば図3に示したように吸着層がハニカム構造体14の表面に固着されたものを得ることができる。
【0028】
この吸着層15の断面は、図4に示したようになっており、親水性ゼオライト16相互間の空隙に、無機バインダ17が入り込んだ構造になっており、さらにこれらの間には、通気孔18が形成された構成となっている。
【0029】
図5は、浄化システム31の概略を示しており、本実施の形態における目的空間は、KrFエキシマレーザ露光を行うチャンバ32内の空間Sである。このチャンバ32内には、グレーチング等によって構成された通気性のある床パネル33上に、半導体製造装置、電子部品や精密部品等の汚染防止対象物34が設置されている。そして前記床パネル33によって床下空間Dが形成されている。
【0030】
汚染防止対象物34の上方には、高性能フィルタとしてULPAフィルタ35が配置され、さらに該ULPAフィルタ35の上方には、前記ガス浄化フィルタ11が配置されている。ガス浄化フィルタ11から上方は、天井空間Uが形成されている。
【0031】
チャンバ32には、天井空間Uに開口する第1の供給部41が設けられ、この第1の供給部41は、バルブV1を介して、不活性ガス供給装置42に通じている。また床下空間Dに開口して第1の排気部43がチャンバ32に設けられ、この第1の排気部43は、バルブV2を介して吸引ポンプP1に通じている。
【0032】
さらにチャンバ32には、床下空間Dに開口する第2の供給部51が設けられ、この第2の供給部51は、バルブV3を介して、パージガス供給装置としての乾燥空気供給装置52に通じている。乾燥空気供給装置52は、例えば乾式ロータを用いた乾式減湿装置等を使用して、原料空気(例えば外気)に対して減湿処理や浄化処理を行って、低露点の空気、例えば露点温度が−10℃以下の乾燥空気をチャンバ32内に供給する機能を有している。原料空気は、導入管53を介して取り入れられ、導入管53には、バルブV4が介装されている。
【0033】
そして本実施の形態では、天井空間Uに開口して、さらに還気部54がチャンバ32に設けられ、この還気部54は、バルブV5を介して前記導入管53におけるバルブV4の下流側に通じている。
【0034】
チャンバ32には、さらに天井空間Uに開口する第2の排気部61が設けられている。この第2の排気部61は、チャンバ32外で分岐して、一方は、バルブV6を介して減圧用の真空ポンプP2に通じて、他方は、バルブV7を介して排気ポンプP3に通じている。
【0035】
前記した各バルブV1〜バルブV7は、いずれも独立して開閉自在に構成されている。もちろん後述の各運転モード、すなわち定常運転、再生運転の減圧時、パージ時に応じて、自動的にその開閉を制御するように構成してもよい。
【0036】
本実施の形態にかかる浄化システム31は以上のように構成されており、次にその運転例について説明する。
【0037】
(定常運転)
定常運転においては、バルブV1、バルブV2のみが開放し、他のバルブV3〜バルブV7はいずれも閉鎖されている。そして不活性ガス供給装置42から、例えば純度の高い低露点の不活性ガス(温度:23℃、露点温度:−20℃以下)が、第1の供給部41からチャンバ32内に供給され、ポンプP1が作動すると、前記不活性ガスは、ダウンフローとなってチャンバ内の空間Sに流れ、第1の排気部43から排気される。このとき、チャンバ32内の圧力は、200Torrとなるように設定されている。このようにある程度の減圧状態(低圧)で装置を稼働させたりする方が、不純物が気化しやすくかつ付着しにくいため、汚染防止の効果が高い。
【0038】
前記不活性ガスは、ガス浄化フィルタ11に通気されるので、ここで、不活性ガス中に含まれるアンモニアおよび、ガス状有機物やガス状酸性不純物が除去され、さらにULPAフィルタによって微小な塵埃等も除去されるので、汚染防止対象物34には、極めて清浄な不活性ガスが供給される。
【0039】
そして汚染防止対象物34自体などから発生した不純物ガス(アンモニアおよび、ガス状有機物やガス状酸性不純物)を含んだ前記不活性ガスは、第1の排気部43からチャンバ32外へと排気され、例えばガススクラバ(図示せず)によって後処理が行われる。なおこの場合、第2の排気部43から排気された不活性ガスの一部を、再び前記ガス浄化フィルタ11の上流側に戻してチャンバ32内を循環させて運転するようにしてもよい。
【0040】
(再生運転)
そして長時間運転後、ガス浄化フィルタ11の除去能力が低下した場合には、再生運転に入る。図6に示したように、バルブV1、バルブV2を閉鎖し、バルブV6のみを開放して真空ポンプP2を運転し真空排気を行う。この場合、例えばチャンバ32内の圧力が0.2Torr以下になるまで真空引きする。これにより、ガス浄化フィルタ11の吸着層における細孔周辺や、細孔の浅い部分に吸着していたアンモニアおよびガス状有機物が脱離する。
【0041】
このとき、チャンバ32内のガスは、汚染防止対象物34側からULPAフィルタ35→ガス浄化フィルタ11→第2の排気部61というように、前記定常運転時とは逆方向に流れ、排出されたガスはガススクラバ(図示せず)などにより処理される。
【0042】
次いで、濃度勾配を利用して、ガス浄化フィルタ11の吸着層の細孔深部に吸着しているアンモニアおよび、ガス状有機物やガス状酸性不純物を除去するために、パージ運転に入る。すなわち図7に示したように、バルブV1、バルブV2、バルブV6を閉鎖し、他のバルブV3、バルブV4、バルブV5及びバルブV7を開放する。そしてチャンバ32内が大気圧となるように高純度の乾燥空気を乾燥空気供給装置52から第2の供給部51を通じてチャンバ32内の床下空間Dに供給する。
【0043】
このとき、チャンバ32内のガスは、汚染防止対象物34側からULPAフィルタ35、ガス浄化フィルタ11と定常運転時とは逆の方向に流れる。そして第2の排気部61から排気されたガスは、排気ポンプP3から排出され、ガススクラバ(図示せず)などにより処理される。
【0044】
一方、天井空間Uからは、還気部54を通じてチャンバ32内のガスの一部が乾燥空気供給装置52へと戻され、ここで原料空気と共に減湿処理や浄化処理が行われた後、再び第2の供給部51を通じてチャンバ32内の床下空間Dへと供給される。
【0045】
このようにして所定の時間パージ運転がなされた後、再び減圧運転される。即ち図8に示したように、バルブV1、バルブV2、並びにバルブV3、バルブV4、バルブV5、バルブV7を閉鎖し、バルブV6のみを開放して真空ポンプP2を作動させて真空排気を行う。これによってチャンバ32内に残ったガス浄化フィルタ11から脱離したアンモニアや、ガス状有機物やガス状酸性不純物を含む乾燥空気は、外部へと排出される。
【0046】
以上のようにして再生運転モードが終了すれば、ガス浄化フィルタ11の吸着層のアンモニアやガス状有機物やガス状酸性不純物は除去されて、その能力は回復している。したがって、格別、ガス浄化フィルタ11を取り外して清浄したり、あるいは交換することなく、ガス浄化フィルタ11の能力の回復が実現される。それゆえ、直ちに再び図3に示したような定常運転モードに入ることができる。
【0047】
前記実施の形態にかかる浄化システム31における効果を調べるため、不活性ガス供給装置42の下流側にアンモニアを混合し、不活性ガス中のアンモニア濃度を4vol ppmに調整し、このときの、ガス浄化フィルタ11によるアンモニア除去性能を調べた結果を図9のグラフに示した。なお実験では、5volppbのアンモニアで10,000時間相当の負荷を与える度に上記の再生運転を実施した。また、図9のグラフ中、横軸は実際の負荷濃度(4vol ppm)を5vol ppb相当のアンモニアの負荷時間(実際の負荷時間を800倍した時間)に換算した値で示した。使用した親水性ゼオライトのSi/Al比は、3であり、また無機物バインダはシリカを使用した。さらにガス浄化フィルタ11のハニカム構造体14の厚さは、50mmである。そしてガス浄化フィルタ11を通過する不活性ガスとしてのヘリウムガスの通気速度は0.9m/sで、当該ヘリウムガスの温度は23℃、露点温度は−20℃以下である。
【0048】
この結果からわかるように、前記浄化システム31によれば、常にアンモニアを80%以上の高効率で除去し、清浄なドライガスを供給できることが確認できた。
【0049】
また同様にしてガス状酸性不純物である二酸化硫黄の除去率の経時変化を図10のグラフに示した。なおこのときの二酸化硫黄の加速負荷濃度は900volppbであり、換算負荷濃度は、0.3vol ppbであり、他の条件は前記アンモニアの場合と同じである。また同様にしてガス状有機不純物であるN−メチルピロドリンの除去率の経時変化を図11のグラフに示した。このときのN−メチルピロドリンの加速負荷濃度は350vol ppbであり、換算負荷濃度は、3vol ppbであり、他の条件は前記アンモニアの場合と同じである。
【0050】
これら図10、図11のグラフからわかるように、前記したガス状酸性不純物、ガス状有機不純物についても、アンモニアの場合と同様、所定の時間毎(例えば10,000時間毎)に再生運転を実施することにより、除去率を80%以上に維持することが可能である。したがって、所定の時間経過毎に前記したような再生運転を実施すれば、チャンバ32内を、アンモニア及び、ガス状酸性不純物並びにガス状有機不純物を除去した清浄な雰囲気に常に維持することが可能である。
【0051】
以上述べたように、本実施の形態にかかる浄化システム31によれば、低露点雰囲気においても、効果的にアンモニア及び、ガス状有機不純物、ガス状酸性不純物を除去することができ、しかもガス浄化フィルタ11を取り外して清浄したり、あるいは交換することなく、ガス浄化フィルタ11の除去能力を回復させることができる。
【0052】
なお前記実施の形態においては、第1の供給部41、第1の排気部43、第2の供給部51、第2の排気部61は、いずれも独立した部位に設定されていたが、前記した各運転における気流方向に鑑みて、第1の供給部41と第2の排気部61、並びに第2の供給部51と第1の排気部43の各チャンバ32側への開口部分(すなわち供給口や排気口)を兼用とし、1つにまとめた構成とすれば、チャンバ32の構成を簡素化できる。また前記実施の形態においても、床下空間Dをシャッタ等で隔離自在にしておけば、床下空間Dを共通の流路とせず、高純度ガス流通用と、不純物を含んだガスの排気用とに分けることができ、より汚染防止効果が期待できる。
【0053】
また前記の形態では、減圧運転による再生運転可能な構成としていたが、もちろんガス浄化フィルタ11によるアンモニアと少なくともガス状有機不純物又はガス状酸性不純物の除去のみを目的とすれば、図12に示した第2の実施の形態のストッカ(保管庫)71においても本発明を適用できる。なお図中、第1の実施の形態の説明において使用した同一の符号で示される部材、装置等は同一の部材、装置等を示している。
【0054】
このストッカ71においては、チャンバ72内に汚染防止対象物としての例えば半導体ウエハなどの製品73が保管される。そしてガス浄化フィルタ11の上流側には、供給部74が設定されている。この供給部74は、バルブV11を介して乾燥空気供給装置52に通じている。他方、チャンバ72の下方には、排気部75が設定されている。
【0055】
かかる構成のストッカ71においても、例えば乾燥空気供給装置52から供給される低露点の空気中からアンモニア及びガス状有機不純物を好適に除去することが可能である。
【0056】
またかかるストッカ71において、排気部75から排出する空気を乾燥空気供給装置52の上流側に戻して循環させて運転させてもよい。この場合には、通常の原料空気を処理する場合よりも減湿に要するエネルギを低減できるメリットがある。またストッカ71における湿度制御がさほど厳しくない場合には、排気部75から排出する空気を、乾燥空気供給装置52の下流側に戻して使用してもよい。
【0058】
【発明の効果】
請求項1の浄化システムによれば、定常運転と、回復動作である減圧運転そして請求項2の浄化システムによれば、さらに続けてパージ運転を各供給部と各排気部との切り替え動作で行える。したがって、定期的に自動的にガス浄化フィルタの回復運転を実施することも可能である。
【0059】
特に請求項に記載したように、パージガスとして乾燥空気を用いれば、運転コスト等を下げることができ、この場合、特に請求項では、省エネルギの下で実施できる。そして請求項のように、前記第2の排気部からの排気経路を分岐して切り替え自在に構成すれば、排気に使用するポンプ等の能力を各々に適したものとすることができる。また請求項の場合には、他の微細な不純物等も除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 Si/Al比の異なる合成ゼオライトの水の吸着等温線図である。
【図2】本発明の実施の形態に使用したガス浄化フィルタの分解組立図である。
【図3】 図2のガス浄化フィルタの要部拡大断面図である。
【図4】図2のガス浄化フィルタの吸着層の拡大断面図である。
【図5】定常運転時の本発明の実施の形態にかかる浄化システムの説明図である。
【図6】再生運転における減圧時の本発明の実施の形態にかかる浄化システムの説明図である。
【図7】再生運転におけるパージ時の本発明の実施の形態にかかる浄化システムの説明図である。
【図8】再生運転における減圧時の本発明の実施の形態にかかる浄化システムの説明図である。
【図9】本発明の実施の形態にかかる浄化システムによるアンモニアの除去性能の経時変化を示すグラフである。
【図10】本発明の実施の形態にかかる浄化システムによる二酸化硫黄の除去性能の経時変化を示すグラフである。
【図11】本発明の実施の形態にかかる浄化システムによるN−メチルピロリドンの除去性能の経時変化を示すグラフである。
【図12】本発明の第2の実施の形態にかかるストッカの説明図である。
【符号の説明】
11 ガス浄化フィルタ
14 ハニカム構造体
31 浄化システム
32 チャンバ
34 汚染防止対象物
35 ULPAフィルタ
41 第1の供給部
42 不活性ガス供給装置
43 第1の排気部
51 第2の供給部
52 乾燥空気供給装置
54 還気部
61 第2の排気部
P1 吸引ポンプ
P2 真空ポンプ
P3 排気ポンプ
V1〜V7 バルブ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to ammonia or gas contained in an atmosphere controlled at a low dew point, such as a dry chamber, a clean booth, a clean chamber, and a stocker, used in the manufacture of semiconductor devices, liquid crystal displays, and magneto-optical disks, for example. Remove organic impuritiesCisSystem.
[0002]
[Prior art]
Nowadays, for example, in the manufacture of semiconductor elements, liquid crystal displays, magneto-optical disks, etc., dry gases (air, nitrogen, helium, argon, etc.) are used to control low dew points with little gaseous impurities. However, even in such a case, it is necessary to remove a trace amount of ammonia and gaseous organic impurities generated during the manufacturing process or generated from peripheral devices.
[0003]
In this regard, it has been used for supporting materials such as honeycomb structures and those filled with chemical adsorbing materials (activated carbon, zeolite, etc.) that have been used to remove basic and acidic gases in the atmosphere. It is possible to apply what was carried. It is also conceivable to use a chemical filter using ion exchange fibers.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since adsorbent materials with chemicals are a technology that uses the molecular adsorption power of adsorbent materials and chemical reactions between the adsorbed chemicals, there are many reactions that are promoted through moisture, and the low dew point atmosphere as described above. When used in, the performance will be inferior. In addition, a chemical filter using ion exchange fibers is a technique that removes gaseous impurities using a chemical reaction via moisture, and therefore cannot perform in a low dew point atmosphere.
[0005]
  The present invention has been made in view of such points, and in order to remove trace amounts of ammonia and gaseous organic impurities contained in the dry gas, a hydrophilic zeolite that does not attach any chemicals to the surface of the support and Select an inorganic substance effective for adsorbing gaseous organic impurities, and purify the dry gas atmosphere as described above using a filter having an adsorption layer composed of bothCisIt is an object of the present invention to provide a system to solve the problem.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  For reference, the inventors' knowledgeA method for removing and purifying ammonia in a gas (dry gas) with a relative humidity of less than 10% and at least gaseous organic impurities or gaseous acidic impuritiesAsAn adsorption layer in which hydrophilic zeolite is fixed to the surface of a support using an inorganic substance having a property of adsorbing gaseous organic impurities and having an effective pore size larger than that of the zeolite as a binder. It is conceivable to use a gas purification filter having the same.
[0007]
Examples of the inorganic substance having the property of adsorbing gaseous organic impurities and gaseous acidic impurities and having an effective pore size larger than the effective pore size of the zeolite include diatomaceous earth, silica, alumina, silica and alumina. It is preferable to comprise at least one of a mixture of aluminum silicate, activated alumina, porous glass, hydrous magnesium silicate clay mineral having a ribbon-like structure, activated clay, and activated bentonite. The effective pore diameter of course depends on the effective pore diameter of the hydrophilic zeolite, but when the effective pore diameter of the hydrophilic zeolite is 8 angstroms, the effective pore diameter of these inorganic substances is about 15 to 300 angstroms or more. Is effective.
[0008]
In this way, the hydrophilic zeolite has the property of adsorbing gaseous organic impurities and gaseous acidic impurities, and an inorganic substance having an effective pore size larger than the effective pore size of the zeolite is used as the binder surface. By using a gas purification filter having an adsorbing layer fixed on the surface, ammonia and at least gaseous organic impurities or gaseous acidity do not cause chemical leakage, and also in a dry gas atmosphere having a relative humidity of less than 10%. High removal performance of impurities can be obtained. This will be described in more detail below.
[0009]
When hydrophilic zeolite is used as an adsorbent for ammonia and gaseous organic impurities or gaseous acidic impurities in a normal atmosphere (temperature: 25 ° C., relative humidity: 50%), the ammonia and gaseous organic impurities in the atmosphere However, since moisture is present in an overwhelmingly high concentration, the performance deteriorates before the removal target component is hardly adsorbed. FIG. 1 shows an adsorption isotherm of water measured in a 25 ° C. atmosphere for a hydrophilic synthetic zeolite having a pore diameter of 10 angstroms and a water-repellent synthetic zeolite having a pore diameter of 8 angstroms.
[0010]
In the case of hydrophilic synthetic zeolite, the amount of moisture adsorbed at a relative humidity of 100% is 0.306 cc / g, and even at a relative humidity of 10%, this moisture of nearly 85% is adsorbed. Ammonia and water are close in molecular diameter and polar, so they are easily adsorbed on the same part of the zeolite. Therefore, when the relative humidity is 10% or more, the zeolite adsorption sites are filled with moisture first, so that ammonia is not removed with high efficiency. Therefore, in order to remove air components other than moisture with high efficiency using hydrophilic zeolite, a low-humidity atmosphere with a low moisture concentration of less than 10% relative humidity is suitable.
[0011]
The removal performance of gaseous organic impurities and gaseous acidic impurities depends on the pore diameter and pore volume (see JP-A-11-76719). Further, since ammonia is a polar molecule, a highly polar adsorbent, that is, an adsorbent with a small Si / Al ratio and easy to adsorb moisture, exhibits higher removal performance. According to the knowledge of the inventors, the hydrophilic zeolite preferably has a Si / Al ratio of 2 or more and 10 or less. From the above, hydrophilic zeolite can remove ammonia without adding any chemicals. In use, the gas purification filter may be installed in the airflow in the same manner as a normal filter of this type.
[0012]
  AnnAfter the monia and at least gaseous organic impurities or gaseous acidic impurities are adsorbed to the adsorption layer, the adsorbed layer is depressurized to desorb the adsorbed ammonia, gaseous organic impurities and gaseous acidic impurities. And the ability of the filter can be restored. As the degree of decompression, a degree of decompression of 1 Torr or less is effective.
[0013]
  FurthermoreIf high-purity gas is supplied to the adsorption layer, the desorbed ammonia and gaseous organic impurities and gaseous acidic impurities can be purged, and the desorbed ammonia and gaseous organic impurities and gaseous impurities can be purged. Re-adsorption of acidic impurities to the adsorption layer can be prevented. As the high purity gas, for example, an inert gas such as nitrogen gas or helium gas can be proposed in addition to dry air described later.
[0014]
  In such a case,The effective pore size of hydrophilic zeolite is 3 angstroms to 8 angstroms, and its specific surface area is 100 m.2/ G or more is preferable.
[0015]
  As a system for suitably carrying out the dry gas purification method as described above,According to the present invention:A purification system can be provided. This purification system is used in a target space where there are objects to prevent pollution (for example, various products such as semiconductor elements and equipment such as semiconductor manufacturing equipment).Supply sectionAn inert gas supply device for supplying an inert gas (for example, nitrogen gas, helium gas, argon gas, etc.) fromThe supply unitThe first anti-contamination target set downstream of the anti-contamination target is positioned in the air stream of the inert gas supplied fromAn exhaust part;The second exhaust part set on the upstream side of the contamination prevention target in the air stream and the hydrophilic zeolite have a property of adsorbing gaseous organic impurities and have an effective pore size larger than the effective pore size of the zeolite. A gas purification filter having an adsorption layer fixed to the surface of the support using an inorganic material having a binder, and the gas purification filterSupply sectionAnd the target space is configured to be freely depressurized by exhaust from the second exhaust part, andThe supply section,Each of the first exhaust part and the second exhaust part is openable and closable.
[0016]
  According to the purification system having such a configuration, first, in the steady operation, the target spaceSupply sectionThe exhaust gas is exhausted from the first exhaust part while supplying the inert gas from the exhaust gas. As a result, an inert gas stream is formed in the target space, and impurities generated from the target object are exhausted as they are from the first exhaust section downstream.At this time the secondThe exhaust part is closed. And it has the adsorption layer which fixed the hydrophilic zeolite to the surface of the support body using the inorganic substance which has the property which adsorbs gaseous organic impurities and has an effective pore size larger than the effective pore size of the zeolite as a binder A gas purification filter in the airflowSupply sectionSince the inert gas contains ammonia, gaseous organic impurities and gaseous acidic impurities, these are gases. It is removed by a purification filter. Note that the steady operation is performed under a certain low pressure (for example, about 200 Torr) because the impurities are more likely to vaporize and are less likely to adhere, so that the contamination prevention effect is high.
[0017]
  And, for example, when the adsorption removal capacity of the gas purification filter is reduced,Supply sectionThe first exhaust part is closed, the atmosphere in the target space is exhausted from the second exhaust part, and the pressure in the target space is reduced. As a result, ammonia adsorbed on the adsorption layer of the gas purification filter, gaseous organic impurities, and gaseous acidic impurities are desorbed, and the adsorption removal capability of the filter is restored. The desorbed ammonia, gaseous organic impurities, and gaseous acidic impurities are exhausted from the second exhaust part. Since the second exhaust part is set on the upstream side of the air flow, the second exhaust part is located downstream of the contamination prevention target object during the decompression exhaust. Therefore, the contamination prevention target object is not contaminated by the desorbed ammonia and the gaseous organic impurities or gaseous acidic impurities.
[0018]
    The above-described system further includes a purge gas supply device that supplies purge gas into the target space from another supply unit that is set on the downstream side of the contamination prevention target in the airflow, and the other supply unit is openable and closable. If so, the following effects can be obtained.
  IeNext time,otherBy opening the supply unit and supplying purge gas into the target space, the atmosphere in the target space until then is purged, for example, impurities, ammonia, gaseous organic impurities and gaseous acids that could not be discharged by reduced pressure exhaust. Impurities are also purged. Therefore, the adsorption removal capability of the gas purification filter can be recovered more effectively. Thereafter, the steady operation may be started again. Of course, the decompression operation as described above may be performed again as necessary. By doing so, purge gas itselfDischargeCan be made.
[0019]
  In the configuration of the purification system,Supply sectionAnd the second exhaust,otherThe supply unit and the first exhaust unit may be shared, and the supply system and the exhaust system may be separated as separate systems outside the target space.
[0020]
  In the configuration of the purification system,Supply section,otherThe supply unit, the first exhaust unit, and the second exhaust unit are openable and closable, for example, by setting supply ports and exhaust ports corresponding to the supply unit and the exhaust unit, respectively. It is a concept that includes not only a configuration that can be directly opened and closed, but also a configuration that can open and close a valve of a piping system that communicates with the supply port and the exhaust port while the supply port and the exhaust port are always open. In short, the state for supplying from the supply unit or exhausting from the exhaust unit is “open”, and the state for stopping supply or stopping exhaust is “closed”.
[0021]
  As purge gas,For exampleCan propose dry air. In this case, dry air having a relative humidity of less than 10% is suitable. Furthermore thisIf the aboveA return air part is set upstream of the gas purification filter in the air flow (the air flow caused by the inert gas during steady operation), and the atmosphere in the target space taken from the return air part is supplied to the purge gas supply device. It may be configured. That is, in the purge operation, if a part of the exhausted air is used as return air, mixed with other raw material air (for example, outside air), and dried in the purge gas supply device, it is possible to save the generation of dry air. Energy can be realized.
[0022]
  In additionIf the exhaust path from the second exhaust section is branched outside the target space and can be switched to each path, the exhaust path during the decompression operation and the exhaust path during the purge operation can be switched. . Therefore, it is possible to make the capacities of the pumps and the like to be used suitable for each.
[0023]
  AndA particle removal filter, for example, a high-performance filter such as a HEPA filter or a ULPA filter, is arranged downstream of the gas purification filter in the air flow (air flow caused by inert gas during steady operation) and upstream of the contamination prevention target. Then, other fine impurities can be removed.
[0024]
In addition, the effective pore diameter of the hydrophilic zeolite used in the purification system according to each configuration as described above is 3 angstroms to 8 angstroms, and the specific surface area is 100 m.2/ G or more is preferable.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the purification system of the present invention will be described. FIG. 2 shows an exploded view of the gas purification filter 11 used in the present embodiment. As shown in the figure, the filter portion of the gas purification filter 11 is constituted by a honeycomb structure 14 serving as a support having a structure in which a thin sheet sheet 13 having no irregularities is sandwiched between a plurality of adjacent corrugated sheets 12. . The entire surface of the honeycomb structure 14 is provided with an adsorption layer having a configuration in which a powdery hydrophilic synthetic zeolite is fixed as an inorganic substance having an effective pore size larger than the effective pore size of the zeolite. ing.
[0026]
As shown in FIG. 2, the gas purification filter 11 has rectangular outer cylinders 21, 22, 23, and 24 that are opened in the flow direction of processing air (the direction indicated by white arrows in FIG. 2). And the honeycomb structure 14 is arranged in the internal space. The external shape and dimensions of the gas purification filter 11 can be arbitrarily changed according to the installation space. Further, depending on the necessity of supporting the honeycomb structure 14, the end portions of the aluminum outer frames 21, 22, 23, 24 may be appropriately bent into an angle.
[0027]
FIG. 3 shows an enlarged cross section of the honeycomb structure 14, and the honeycomb structure 14 can be manufactured, for example, as follows. For example, an inorganic fiber such as ceramic fiber, an organic material such as pulp, and calcium silicate are blended in equal weights, and are formed into a thickness of about 0.3 mm by a wet papermaking method to form a papermaking sheet. Thereafter, the paper sheet is corrugated by a corrugator, and the thin sheet 13 formed in the same manner as the other is bonded with an adhesive. Thereafter, when an organic component is removed by heat treatment in an electric furnace or the like, countless micron-sized recessed holes are formed on the surface of the honeycomb structure 14. Next, after dipping in a suspension in which a hydrophilic zeolite and an inorganic binder are dispersed for a predetermined time and pulling up, heat treatment is performed at a predetermined temperature, so that the adsorption layer is fixed to the surface of the honeycomb structure 14 as shown in FIG. You can get something.
[0028]
The cross section of the adsorbing layer 15 is as shown in FIG. 4 and has a structure in which an inorganic binder 17 is inserted into the gap between the hydrophilic zeolites 16. 18 is formed.
[0029]
FIG. 5 shows an outline of the purification system 31, and the target space in the present embodiment is a space S in the chamber 32 where KrF excimer laser exposure is performed. In the chamber 32, a contamination prevention object 34 such as a semiconductor manufacturing apparatus, an electronic component or a precision component is installed on a breathable floor panel 33 formed by grating or the like. A floor space D is formed by the floor panel 33.
[0030]
Above the contamination prevention object 34, a ULPA filter 35 is disposed as a high-performance filter, and above the ULPA filter 35, the gas purification filter 11 is disposed. A ceiling space U is formed above the gas purification filter 11.
[0031]
The chamber 32 is provided with a first supply unit 41 that opens into the ceiling space U, and the first supply unit 41 communicates with an inert gas supply device 42 via a valve V1. A first exhaust part 43 is provided in the chamber 32 so as to open to the underfloor space D, and the first exhaust part 43 communicates with the suction pump P1 via the valve V2.
[0032]
Further, the chamber 32 is provided with a second supply unit 51 that opens into the underfloor space D, and the second supply unit 51 communicates with a dry air supply device 52 as a purge gas supply device via a valve V3. Yes. The dry air supply device 52 performs a dehumidification process or a purification process on the raw air (for example, the outside air) using, for example, a dry dehumidifier using a dry rotor, and low dew point air, for example, a dew point temperature. Has a function of supplying dry air of −10 ° C. or lower into the chamber 32. The raw material air is taken in through the introduction pipe 53, and the introduction pipe 53 is provided with a valve V4.
[0033]
In the present embodiment, a return air portion 54 is provided in the chamber 32 and opens to the ceiling space U. The return air portion 54 is provided downstream of the valve V4 in the introduction pipe 53 via the valve V5. Communicates.
[0034]
The chamber 32 is further provided with a second exhaust part 61 that opens into the ceiling space U. This second exhaust part 61 branches outside the chamber 32, one leading to the vacuum pump P2 for pressure reduction via the valve V6, and the other leading to the exhaust pump P3 via the valve V7. .
[0035]
Each of the above-described valves V1 to V7 is configured to be opened and closed independently. Of course, it may be configured to automatically control the opening and closing according to each operation mode described later, that is, at the time of depressurization and purging of the steady operation and the regeneration operation.
[0036]
The purification system 31 according to the present embodiment is configured as described above. Next, an example of the operation will be described.
[0037]
(Steady operation)
In steady operation, only the valves V1 and V2 are open, and the other valves V3 to V7 are all closed. Then, an inert gas having a high purity and a low dew point (temperature: 23 ° C., dew point temperature: −20 ° C. or lower) is supplied from the first supply unit 41 into the chamber 32 from the inert gas supply device 42, and the pump When P 1 is activated, the inert gas flows down into the space S in the chamber as a down flow and is exhausted from the first exhaust part 43. At this time, the pressure in the chamber 32 is set to be 200 Torr. In this way, operating the apparatus in a certain degree of reduced pressure (low pressure) is more effective in preventing contamination because impurities are more easily vaporized and less likely to adhere.
[0038]
Since the inert gas is passed through the gas purification filter 11, ammonia, gaseous organic substances and gaseous acidic impurities contained in the inert gas are removed, and fine dust and the like are also removed by the ULPA filter. Since it is removed, an extremely clean inert gas is supplied to the contamination prevention target 34.
[0039]
The inert gas containing impurity gas (ammonia and gaseous organic matter or gaseous acidic impurities) generated from the pollution prevention target 34 itself is exhausted from the first exhaust part 43 to the outside of the chamber 32, For example, post-processing is performed by a gas scrubber (not shown). In this case, a part of the inert gas exhausted from the second exhaust part 43 may be returned to the upstream side of the gas purification filter 11 and circulated in the chamber 32 for operation.
[0040]
(Regeneration operation)
Then, after the operation for a long time, when the removing ability of the gas purification filter 11 is lowered, the regeneration operation is started. As shown in FIG. 6, the valves V1 and V2 are closed, only the valve V6 is opened, and the vacuum pump P2 is operated to perform evacuation. In this case, for example, vacuuming is performed until the pressure in the chamber 32 becomes 0.2 Torr or less. As a result, ammonia and gaseous organic substances adsorbed around the pores in the adsorption layer of the gas purification filter 11 and at shallow portions of the pores are desorbed.
[0041]
At this time, the gas in the chamber 32 flows from the contamination prevention target 34 side in the opposite direction to that during the steady operation, such as ULPA filter 35 → gas purification filter 11 → second exhaust unit 61, and is discharged. The gas is processed by a gas scrubber (not shown) or the like.
[0042]
Next, a purge operation is started to remove ammonia adsorbed in the deep pores of the adsorption layer of the gas purification filter 11 and gaseous organic substances and gaseous acidic impurities using the concentration gradient. That is, as shown in FIG. 7, the valves V1, V2 and V6 are closed, and the other valves V3, V4, V5 and V7 are opened. Then, high-purity dry air is supplied from the dry air supply device 52 to the underfloor space D in the chamber 32 through the second supply unit 51 so that the inside of the chamber 32 becomes atmospheric pressure.
[0043]
At this time, the gas in the chamber 32 flows in the opposite direction from the ULPA filter 35, the gas purification filter 11 and the steady operation from the contamination prevention object 34 side. The gas exhausted from the second exhaust part 61 is exhausted from the exhaust pump P3 and processed by a gas scrubber (not shown) or the like.
[0044]
On the other hand, from the ceiling space U, a part of the gas in the chamber 32 is returned to the dry air supply device 52 through the return air unit 54, where after the moisture reduction process and the purification process are performed together with the raw air, the process is again performed. It is supplied to the underfloor space D in the chamber 32 through the second supply unit 51.
[0045]
In this way, after the purge operation is performed for a predetermined time, the decompression operation is performed again. That is, as shown in FIG. 8, the valve V1, the valve V2, the valve V3, the valve V4, the valve V5, and the valve V7 are closed, only the valve V6 is opened, and the vacuum pump P2 is operated to perform evacuation. As a result, the ammonia desorbed from the gas purification filter 11 remaining in the chamber 32 and the dry air containing gaseous organic substances and gaseous acidic impurities are discharged to the outside.
[0046]
When the regeneration operation mode is completed as described above, ammonia, gaseous organic matter, and gaseous acidic impurities in the adsorption layer of the gas purification filter 11 are removed, and the capacity is restored. Therefore, the performance of the gas purification filter 11 can be recovered without removing the gas purification filter 11 and cleaning or replacing it. Therefore, it is possible to immediately enter the steady operation mode as shown in FIG.
[0047]
In order to investigate the effect of the purification system 31 according to the embodiment, ammonia is mixed downstream of the inert gas supply device 42, and the ammonia concentration in the inert gas is adjusted to 4 vol ppm. The results of examining the ammonia removal performance by the filter 11 are shown in the graph of FIG. In the experiment, the regeneration operation was carried out every time a load corresponding to 10,000 hours was applied with 5 volppb of ammonia. In the graph of FIG. 9, the horizontal axis represents the actual load concentration (4 vol ppm) converted to the ammonia load time equivalent to 5 vol ppb (the time obtained by multiplying the actual load time by 800). The Si / Al ratio of the hydrophilic zeolite used was 3, and silica was used as the inorganic binder. Further, the thickness of the honeycomb structure 14 of the gas purification filter 11 is 50 mm. And the ventilation speed | velocity | rate of helium gas as an inert gas which passes the gas purification filter 11 is 0.9 m / s, the temperature of the said helium gas is 23 degreeC, and a dew point temperature is -20 degrees C or less.
[0048]
As can be seen from this result, according to the purification system 31, it was confirmed that ammonia could always be removed with a high efficiency of 80% or more and clean dry gas could be supplied.
[0049]
Similarly, the graph of FIG. 10 shows the change over time in the removal rate of sulfur dioxide, which is a gaseous acidic impurity. At this time, the accelerated load concentration of sulfur dioxide is 900 volppb, the converted load concentration is 0.3 vol ppb, and other conditions are the same as in the case of ammonia. Similarly, the graph of FIG. 11 shows the change over time in the removal rate of N-methylpyrodrin, which is a gaseous organic impurity. At this time, the accelerated load concentration of N-methylpyrodrin is 350 vol ppb, the converted load concentration is 3 vol ppb, and other conditions are the same as in the case of ammonia.
[0050]
As can be seen from the graphs of FIGS. 10 and 11, the above-described gaseous acidic impurities and gaseous organic impurities are also regenerated every predetermined time (for example, every 10,000 hours) as in the case of ammonia. By doing so, the removal rate can be maintained at 80% or more. Therefore, if the regeneration operation as described above is performed every predetermined time, the inside of the chamber 32 can be always maintained in a clean atmosphere from which ammonia, gaseous acidic impurities, and gaseous organic impurities are removed. is there.
[0051]
As described above, according to the purification system 31 according to the present embodiment, ammonia, gaseous organic impurities, and gaseous acidic impurities can be effectively removed even in a low dew point atmosphere. The removal ability of the gas purification filter 11 can be recovered without removing and cleaning the filter 11 or replacing it.
[0052]
In the embodiment, the first supply unit 41, the first exhaust unit 43, the second supply unit 51, and the second exhaust unit 61 are all set as independent parts. In view of the air flow direction in each operation, the first supply unit 41 and the second exhaust unit 61, and the second supply unit 51 and the first exhaust unit 43 on the opening side to each chamber 32 side (that is, supply) The configuration of the chamber 32 can be simplified if the configuration is combined into one by using both the port and the exhaust port. Also in the above embodiment, if the underfloor space D is separable by a shutter or the like, the underfloor space D is not used as a common flow path, and is used for high-purity gas circulation and exhaust of impurities-containing gas. It can be divided and more anti-pollution effect can be expected.
[0053]
In the above embodiment, the regeneration operation is possible by the decompression operation. Of course, if the purpose is only to remove ammonia and at least gaseous organic impurities or gaseous acidic impurities by the gas purification filter 11, FIG. The present invention can also be applied to a stocker (storage) 71 of the second embodiment. In the figure, members, devices, and the like indicated by the same reference numerals used in the description of the first embodiment indicate the same members, devices, and the like.
[0054]
In the stocker 71, a product 73 such as a semiconductor wafer is stored in the chamber 72 as a contamination prevention object. A supply unit 74 is set on the upstream side of the gas purification filter 11. The supply unit 74 communicates with the dry air supply device 52 through the valve V11. On the other hand, an exhaust part 75 is set below the chamber 72.
[0055]
Also in the stocker 71 having such a configuration, for example, ammonia and gaseous organic impurities can be suitably removed from the low dew point air supplied from the dry air supply device 52.
[0056]
Further, in the stocker 71, the air discharged from the exhaust unit 75 may be returned to the upstream side of the dry air supply device 52 and circulated. In this case, there is an advantage that the energy required for dehumidification can be reduced as compared with the case of processing normal raw material air. When the humidity control in the stocker 71 is not so strict, the air discharged from the exhaust unit 75 may be returned to the downstream side of the dry air supply device 52 and used.
[0058]
【The invention's effect】
  Claim 1According to the purification system, steady operation and decompression operation that is recovery operationThe,And according to the purification system of claim 2,The purge operation can be performed by switching between each supply unit and each exhaust unit. Therefore, the recovery operation of the gas purification filter can be automatically performed periodically.
[0059]
  Especially claims3As described above, if dry air is used as the purge gas, it is possible to reduce operating costs and the like.4Then, it can carry out under energy saving. And claims5If the exhaust path from the second exhaust section is branched and switched as described above, the capacity of a pump or the like used for exhaust can be made suitable for each. And claims6In this case, other fine impurities can be removed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an adsorption isotherm of synthetic zeolite having different Si / Al ratios.
FIG. 2 is an exploded view of the gas purification filter used in the embodiment of the present invention.
3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the gas purification filter of FIG.
4 is an enlarged cross-sectional view of an adsorption layer of the gas purification filter of FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a purification system according to an embodiment of the present invention during steady operation.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the purification system according to the embodiment of the present invention at the time of decompression in the regeneration operation.
FIG. 7 is an explanatory diagram of the purification system according to the embodiment of the present invention at the time of purging in the regeneration operation.
FIG. 8 is an explanatory diagram of the purification system according to the embodiment of the present invention at the time of decompression in the regeneration operation.
FIG. 9 is a graph showing a change with time of ammonia removal performance by the purification system according to the embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a graph showing the change with time of the removal performance of sulfur dioxide by the purification system according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph showing a change with time of removal performance of N-methylpyrrolidone by the purification system according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a stocker according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Gas purification filter
14 Honeycomb structure
31 Purification system
32 chambers
34 Pollution prevention target
35 ULPA filter
41 First supply section
42 Inert gas supply device
43 First exhaust part
51 Second supply section
52 Dry air supply device
54 Return Air
61 Second exhaust part
P1 suction pump
P2 vacuum pump
P3 exhaust pump
V1 ~ V7 valve

Claims (7)

汚染防止対象物が存在する目的空間内に、供給部から不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、An inert gas supply device for supplying an inert gas from a supply unit into a target space where a contamination prevention target exists;
前記供給部から供給される不活性ガスによる気流中に前記汚染防止対象物を位置させるように、前記汚染防止対象物の下流側に設定された第1の排気部と、A first exhaust unit set on the downstream side of the pollution prevention target so as to position the pollution prevention target in an air flow of an inert gas supplied from the supply unit;
前記気流における汚染防止対象物の上流側に設定された第2の排気部と、A second exhaust part set on the upstream side of the contamination prevention object in the airflow;
親水性ゼオライトを、ガス状有機不純物を吸着する性質を有しかつ該ゼオライトの有効細孔径よりも大きな有効細孔径を有する無機物をバインダとして用いて、支持体の表面に固着させた吸着層を有するガス浄化フィルタとを有し、It has an adsorbing layer in which hydrophilic zeolite is adsorbed to gaseous organic impurities, and an inorganic substance having an effective pore size larger than the effective pore size of the zeolite is used as a binder, and is fixed to the surface of the support. A gas purification filter,
前記ガス浄化フィルタは、前記気流における供給部の下流側であってかつ汚染防止対象物の上流側に配置され、The gas purification filter is disposed on the downstream side of the supply unit in the airflow and on the upstream side of the contamination prevention object,
前記目的空間は、前記第2の排気部からの排気によって減圧自在に構成され、The target space is configured to be depressurized by exhaust from the second exhaust part,
さらに前記供給部、第1の排気部、第2の排気部は各々開閉自在であることを特徴とする、浄化システム。Further, the purification system, wherein the supply unit, the first exhaust unit, and the second exhaust unit are openable and closable.
前記気流における汚染防止対象物の下流側に設定された他の供給部から前記目的空間内にパージガスを供給するパージガス供給装置をさらに有し、他の供給部は開閉自在であることを特徴とする、請求項1に記載の浄化システム。The apparatus further includes a purge gas supply device that supplies purge gas into the target space from another supply unit set on the downstream side of the contamination prevention target in the airflow, and the other supply unit is openable and closable. The purification system according to claim 1. 前記パージガス供給装置から供給されるパージガスは乾燥空気であることを特徴とする、請求項2に記載の浄化システム。The purification system according to claim 2, wherein the purge gas supplied from the purge gas supply device is dry air. 前記気流におけるガス浄化フィルタの上流側に還気部が設定され、この還気部から取り入れた目的空間内の雰囲気を前記パージガス供給装置に供給するように構成されたことを特徴とする、請求項3に記載の浄化システム。The return air section is set on the upstream side of the gas purification filter in the air flow, and the atmosphere in the target space taken in from the return air section is supplied to the purge gas supply device. 3. The purification system according to 3. 前記第2の排気部からの排気経路は目的空間外で分岐し、各排気経路に切り替え自在に構成されたことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の浄化システム。 The purification system according to any one of claims 1 to 4, wherein an exhaust path from the second exhaust section branches out of the target space and can be switched to each exhaust path . 前記気流におけるガス浄化フィルタの下流側であってかつ汚染防止対象物の上流側に粒子除去フィルタが配置されたことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の浄化システム。 The purification system according to any one of claims 1 to 5, wherein a particle removal filter is disposed on the downstream side of the gas purification filter in the air stream and on the upstream side of the contamination prevention target . 親水性ゼオライトの有効細孔径は、3オングストローム〜8オングストロームであり、その比表面積は100m /g以上であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の浄化システム。 7. The purification system according to claim 1, wherein the effective pore diameter of the hydrophilic zeolite is 3 angstroms to 8 angstroms, and the specific surface area is 100 m 2 / g or more .
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