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Description
本発明は、気体を浄化する濾材に係り、特に半導体製造装置の内部空間やクリーンルームなどの高度の清浄度が必要とされる空間内の空気を浄化するのに好適に用いられる濾材に関する。 The present invention relates to a filtration material for purifying gases, in particular relates to a filtration material which is suitably used to purify the air in the space high cleanliness, such as the internal space and a clean room are required for semiconductor manufacturing equipment .
半導体製造装置の内部は高度の清浄度が必要とされる。このため、現在では、半導体製造装置内の空気を浄化するためにフィルタが広く用いられている(特許文献1及び2参照)。一般に、フィルタは半導体製造装置の内部に配置され、空気中を浮遊する粉塵を捕捉することによって空気を清浄に維持する。この種のフィルタには物理吸着作用を有する活性炭や、化学吸着作用を有するケミカルフィルタがある。ケミカルフィルタとしてはイオン交換不織布が知られており、このイオン交換不織布は湿度20%以上の雰囲気下において酸性ガスやアルカリ性ガスの除去に有効である。
A high degree of cleanliness is required inside the semiconductor manufacturing apparatus. For this reason, at present, filters are widely used to purify the air in the semiconductor manufacturing apparatus (see
しかしながら、半導体製造プロセスにおけるデザインルール(配線幅)の縮小に伴って、空気中の水分が及ぼす影響が無視できなくなるプリプロセスがある。更に、このプロセスにおいては露点を例えば−60℃〜−70℃に制御する必要があるため、湿度が極めて低くなる。このため、酸性ガスやアルカリ性ガスの除去においてイオン交換不織布が利用できないという問題があった。 However, as the design rule (wiring width) is reduced in the semiconductor manufacturing process, there is a preprocess in which the influence of moisture in the air cannot be ignored. Furthermore, in this process, since the dew point needs to be controlled to, for example, -60 ° C to -70 ° C, the humidity becomes extremely low. For this reason, there existed a problem that an ion exchange nonwoven fabric cannot be utilized in the removal of acid gas and alkaline gas.
一方、濾材を布状にした濾布を複数用い、これらをプリーツ(ひだ折り)加工したフィルタが知られている。この種のフィルタをプリーツ加工するに際して、異なる種類の濾布を組み合わせて積層することが行われている。このように異なる種類の濾布を組み合わせることで種々の化学物質を除去することができる。しかしながら、プリーツ加工装置の性能上、3層または4層構造までが一般的な限界であった。また、複数の濾布を積層することにより、濾材の厚さが大きくなるとともに、プリーツ形状がいびつなものになり、更には圧力損失が大きくなるという問題があった。 On the other hand, a filter is known in which a plurality of filter cloths in the form of a filter medium are used and these are pleated. When this type of filter is pleated, different types of filter cloths are combined and laminated. Thus, various chemical substances can be removed by combining different kinds of filter cloths. However, up to a three-layer or four-layer structure is a general limit on the performance of the pleating apparatus. In addition, by laminating a plurality of filter cloths, there is a problem that the thickness of the filter medium increases, the pleated shape becomes irregular, and the pressure loss increases.
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、湿度が低い雰囲気中で用いることができ、かつ複数の除去機能を持ち、しかも圧力損失が少ない濾材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems described above can be used in low humidity atmosphere, and has a plurality of removal function, moreover aims to provide a pressure loss is small filtration material And
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、気体を浄化する濾材であって、粒状活性炭と、アルカリ性ガスまたは酸性ガスを吸着する物質を添着させた添着活性炭と、粒状ゼオライトと、2枚の不織布と、バインダ剤とを備え、前記2枚の不織布の間に、前記バインダ剤を混合した前記粒状活性炭と、前記バインダ剤を混合した前記添着活性炭と、前記バインダ剤を混合した前記粒状ゼオライトとを積層した状態で加熱することにより、前記2枚の不織布の間に活性炭層、添着活性炭層、及びゼオライト層を構成して、前記2枚の不織布を前記活性炭層及び前記ゼオライト層に固定し、前記添着活性炭層は、前記活性炭層と前記ゼオライト層との間に配置されており、前記活性炭層を、気体の流れ方向において前記ゼオライト層及び前記添着活性炭層の下流側に配置して、前記ゼオライト層及び前記添着活性炭層から離脱した物質を前記活性炭層が捕捉するようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, one embodiment of the present invention is a filter medium for purifying gas, which includes granular activated carbon, impregnated activated carbon impregnated with a substance that adsorbs an alkaline gas or acidic gas, granular zeolite, Two nonwoven fabrics and a binder agent, the granular activated carbon mixed with the binder agent between the two nonwoven fabrics, the impregnated activated carbon mixed with the binder agent, and the binder agent mixed An activated carbon layer , an impregnated activated carbon layer, and a zeolite layer are formed between the two nonwoven fabrics by heating in a state where the granular zeolite is laminated, and the two nonwoven fabrics are formed into the activated carbon layer and the zeolite layer. fixed, the impregnated activated carbon layer, the is disposed between the active carbon layer and the zeolite layer, the active carbon layer, said zeolite layer in the direction of flow of gas and Disposed downstream of the serial impregnated active carbon layer, characterized in that the material released from the zeolite layer and the impregnated charcoal layer was set to the active carbon layer is captured.
本発明の好ましい態様は、放射線グラフト重合を利用してマンガン酸化物を前記2枚の不織布のうちの少なくとも1つに担持させたことを特徴とする。 In a preferred aspect of the present invention, manganese oxide is supported on at least one of the two nonwoven fabrics using radiation graft polymerization.
本発明の好ましい態様は、前記濾材はプリーツ形状であることを特徴とする。In a preferred aspect of the present invention, the filter medium has a pleated shape.
本発明によれば、露光装置の内部などの、湿度が低くかつ高い清浄度が必要とされる空間内の空気を浄化することが可能となる。従って、本発明に係る濾材を用いることによって、デザインルール縮小(配線幅縮小)にも十分対応することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to purify air in a space where the humidity is low and high cleanliness is required, such as the inside of an exposure apparatus. Therefore, by using the filter medium according to the present invention, it is possible to sufficiently cope with design rule reduction (wiring width reduction).
以下、本発明の参考例及び実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の一参考例に係る濾材を示す概略断面図である。
図1に示すように、本参考例に係る濾材10は、有機物を吸着する活性炭(活性炭層)1と、酸性ガスまたはアルカリ性ガスを吸着するゼオライト(ゼオライト層)3と、2枚の不織布2A,2Bとを備えている。活性炭1及びゼオライト3は2枚の不織布2A,2Bによって挟まれており、これにより活性炭1、ゼオライト3、及び不織布2A,2Bからなる積層構造が構成されている。図1に示す矢印は浄化すべき空気などの気体の流れ方向を示し、空気の流れ方向に沿って上流側から不織布2A、ゼオライト3、活性炭1、不織布2Bの順に配列されている。
Hereinafter, reference examples and embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a filter medium according to a reference example of the present invention.
As shown in FIG. 1, a
一般に、活性炭は大きな比表面積を有しており、気体や液体に対して高い吸着性能を有している。従って、活性炭1によって、トルエン、トリクロルエタン、シクロヘキサン及びメタノール等の有機物を高い効率で除去することができる。本参考例では、活性炭1として粒状活性炭(造粒活性炭)が用いられているが、繊維状、シート状に加工された活性炭を用いてもよい。
In general, activated carbon has a large specific surface area and has high adsorption performance for gases and liquids. Therefore, activated
ゼオライト3は、Si(ケイ素)及びAl(アルミニウム)の酸化物を主成分とし、三次元的網目構造を有している。このゼオライト3は粒状であり、バインダ剤により不織布に固定されている。このバインダ剤としては、オレフィン系のもの例えばポリエチレンまたはPET(ポリエチレンテレフタレート)が用いられる。一般に、ゼオライトの機能としては、自身のもつ細孔に化学物質を吸着する物理吸着と、ゼオライトの表面にイオン交換基を保持させ、イオン化しやすい化学物質をイオン交換作用により吸着する化学吸着がある。このような吸着作用を有するゼオライト3によれば、二酸化硫黄、塩酸などの酸性ガスや、アンモニア、アミンなどのアルカリ性ガスを空気中から除去することができる。
Zeolite 3 is mainly composed of oxides of Si (silicon) and Al (aluminum) and has a three-dimensional network structure. This
上述したように、ゼオライト3の下流側に活性炭1が配置されているが、その理由は、ゼオライト3に吸着された物質が風圧や温度によりゼオライト3から離脱した場合に、下流側に配置されている活性炭1によって離脱した物質を捕捉させるためである。通常、半導体製造装置やクリーンルームの内部空間の温度は25℃〜30℃に保たれている。温度が50℃以上になると、物理吸着により吸着された化学物質はゼオライト3から離脱しやすくなる。従って、ゼオライト3の下流側に活性炭1を配置することにより、ゼオライト3から離脱した物質を活性炭1によって捕捉することができる。
As described above, the activated
不織布2A,2Bの少なくとも一方は、放射線グラフト重合法によりMn(マンガン)酸化物が導入されたものであることが好ましい。放射線グラフト重合法は次のように行われる。すなわち、基材となる不織布に、まず電子線やガンマ線等の放射線を照射して多くの活性点を発生させる。この活性点は、非常に反応性が高くラジカルといわれるが、このラジカルに単量体を化学結合させることによって、基材の性質とは別の単量体の持つ性質を付与することができる。この技術は、基材に単量体を接ぎ足すようになるため、グラフト(接ぎ木)重合と呼ばれる。放射線グラフト重合によって、不織布にMn酸化物を導入することができ、これによって空気中に含まれるアンモニアを除去することができる。
At least one of the
図2は本発明の一実施形態に係る濾材を示す概略断面図である。図2に示す濾材10は、活性炭1の上流側に層状の添着活性炭4を設けた点で、図1に示す濾材と異なっている。この添着活性炭4には、化学吸着性能を有する所定の物質が添着されている。例えばアンモニア等のアルカリ性ガスを吸着するためには、活性炭にリン酸、またはクエン酸を添着させ、添着された物質とアルカリ性ガスとが中和反応を起こすことでアルカリ性ガスを化学吸着させる。また、酸性ガスを吸着するためには、炭酸カルシウム等の物質を添着させ、添着された物質と酸性ガスとの中和反応により酸性ガスを化学吸着させる。
Figure 2 is a schematic sectional view showing a filter medium according to an embodiment of the present invention. The
一般に、添着物質により化学吸着された物質は、風圧や温度により離脱する可能性がある。本実施形態では、添着活性炭4の下流側に活性炭(粒状活性炭)1が配置されているので、添着活性炭4から離脱した物質を活性炭1によって捕捉することができる。
In general, a substance chemically adsorbed by an adhering substance may be detached due to wind pressure or temperature. In the present embodiment, since the activated carbon (granular activated carbon) 1 is arranged on the downstream side of the impregnated activated
図3(a)は図1又は図2に示す濾材を備えたフィルタユニットを示す断面図であり、図3(b)は図3(a)のIII−III線断面図である。図4(a)は図3(a)に示すフィルタユニットの正面図であり、図4(b)は図4(a)のIV矢視図である。 3A is a cross-sectional view showing a filter unit including the filter medium shown in FIG. 1 or FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. Fig.4 (a) is a front view of the filter unit shown to Fig.3 (a), FIG.4 (b) is IV arrow line view of Fig.4 (a).
図3(a)乃至図4(b)に示すように、フィルタユニットは、外周壁8A及び内周壁8Bを有する円筒状の容器8を備えている。この容器8の外周壁8Aと内周壁8Bとの間には、図1又は図2に示す濾材10が複数重ね合わされた状態で収容されている。容器8の上部には空気を導入する空気導入孔11が設けられており、この空気導入孔11は内周壁8Bの内側の空間12に連通している。外周壁8A及び内周壁8Bには多数の通孔13A,13Bがそれぞれ形成されている。空気導入孔11から導入された空気は、空間12に導入された後、内周壁8Bの通孔13Bから濾材10に流れ込み、濾材10を通過することによって浄化される。そして、浄化された空気は外周壁8Aの通孔13Aから外部に放射状に排出される。
As shown in FIGS. 3A to 4B, the filter unit includes a cylindrical container 8 having an outer
図5は図3(a)乃至図4(b)に示すフィルタユニットを備えた空気浄化装置(空気清浄器)を示す正面図である。なお、図5において、点線で表された矢印は浄化前の空気の流れを示し、実線で表された矢印は浄化された空気の流れを示している。
図5に示すように、空気浄化装置は、図3(a)乃至図4(b)に示すフィルタユニット20と、このフィルタユニット20を収容する円筒状のケーシング21とを備えている。このケーシング21は、ケーシング本体22と、このケーシング本体22の上部に着脱可能に取り付けられる上部ケーシング23とを備えている。ケーシング21の内部には密閉空間25が形成されており、この密閉空間25内にフィルタユニット20が配置される。上部ケーシング23には浄化すべき空気を導くための空気取込流路26が設けられている。この空気取込流路26はフィルタユニット20の空気導入孔11(図3(a)参照)に連通している。また、上部ケーシング23には、密閉空間25に連通する空気排出流路27が形成されている。
FIG. 5 is a front view showing an air purifier (air purifier) including the filter unit shown in FIGS. 3 (a) to 4 (b). In FIG. 5, an arrow represented by a dotted line represents the flow of air before purification, and an arrow represented by a solid line represents the flow of purified air.
As shown in FIG. 5, the air purification device includes a
空気取込流路26から流入した空気は空気導入孔11を介してフィルタユニット20内に導入され、フィルタユニット20内に配置された濾材10(図3(a)参照)によって浄化される。浄化された空気は、フィルタユニット20の外周壁8Aに形成された複数の通孔13A(図3(a)参照)から密閉空間25内に放射状に排出され、空気排出流路27から外部に排出される。
The air flowing in from the
なお、フィルタユニット20を交換するときは、上部ケーシング23をケーシング本体22から取り外し、フィルタユニット20をケーシング本体22から取り出す。そして、新たなフィルタユニットをケーシング本体22に装着した後、上部ケーシング23をケーシング本体22に取り付ける。
When replacing the
次に、本発明の参考例に係る濾材の製造方法について図6を参照して説明する。図6は本発明の参考例に係る濾材を製造するための濾材製造装置を示す模式図である。
図6に示すように、濾材製造装置は、不織布2Bを繰り出す第1の繰り出しローラ30と、不織布2Aを繰り出す第2の繰り出しローラ31と、活性炭1を収容する第1のふるい32と、ゼオライト3を収容する第2のふるい33と、バインダ剤36を収容する第3のふるい34と、バインダ剤36が添加された活性炭1及びゼオライト3を加熱して不織布2A,2Bに固定するためのヒーター37A,37Bと、第1及び第2の繰り出しローラ30,31からそれぞれ繰り出された不織布2A,2Bを巻き取るための巻き取りローラ38とを備えている。
Next, a method for producing a filter medium according to a reference example of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing a filter medium manufacturing apparatus for manufacturing a filter medium according to a reference example of the present invention.
As shown in FIG. 6, the filter medium manufacturing apparatus includes a
不織布2Bは第1の繰り出しローラ30から巻き取りローラ38に向かって水平に繰り出される。第1のふるい32、第2のふるい33、及び第3のふるい34は、不織布2Bの上方に位置しており、不織布2Bが繰り出される方向に沿ってこの順に配列されている。第3のふるい34の下流側には第2の繰り出しローラ31とヒーター37A,37Bとがこの順に配置されている。第2の繰り出しローラ31の下方にはガイドローラ39が配置されており、不織布2Aは第2の繰り出しローラ31からガイドローラ39に向かって垂直方向に繰り出された後、ガイドローラ39によって移送方向が変えられ、巻き取りローラ38に向かって略水平方向に繰り出される。ヒーター37A,37Bは不織布2A,2Bの上下にそれぞれ配置されている。2つのヒーター37A,37Bのうち少なくとも一方は上下動可能に構成されており、ヒーター37A,37Bの間を通過する不織布2A,2Bを挟み込みつつこれらを加熱するようになっている。
The
上述のように構成された濾材製造装置の動作は次のようになる。まず、不織布2A,2Bを繰り出しながら活性炭1、ゼオライト3、及びバインダ剤36を不織布2B上に供給する。これにより、2枚の不織布2A,2Bの間に活性炭1及びゼオライト3がバインダ剤36とともに充填される。そして、ヒーター37A,37Bによって不織布2A,2Bを挟み込みつつ加熱することによって、活性炭1及びゼオライト3が不織布2A,2Bに固定される。このようにして、2枚の不織布2A,2Bの間に活性炭1及びゼオライト3が積層された濾材が製造される。なお、第1のふるい32と第2のふるい33の間に添着活性炭を収容するふるいを配置すれば、上述した実施形態に係る濾材を製造することが可能である。
The operation of the filter medium manufacturing apparatus configured as described above is as follows. First, the activated
次に、図5に示す空気浄化装置を半導体製造装置に用いた例について図7を参照して説明する。図7は図5に示す空気浄化装置を半導体製造装置に接続した例を示す模式図である。
一般に、半導体製造装置では、駆動源として圧縮空気を用いる場合がある。このような場合において、圧縮空気に粉塵や化学物質が含まれていると、半導体製造工程に悪影響を与えてしまい、欠陥や歩留まりの低下をもたらしてしまう。図7に示す半導体製造装置41には、図5に示す空気浄化装置42が接続されており、この空気浄化装置42によって半導体製造装置41に供給される圧縮空気を十分に浄化することができる。
Next, an example in which the air purification apparatus shown in FIG. 5 is used in a semiconductor manufacturing apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic view showing an example in which the air purifying apparatus shown in FIG. 5 is connected to a semiconductor manufacturing apparatus.
In general, in a semiconductor manufacturing apparatus, compressed air may be used as a drive source. In such a case, if dust or chemical substances are contained in the compressed air, the semiconductor manufacturing process is adversely affected, leading to defects and a decrease in yield. 7 is connected to the
上記半導体製造装置の例としては、要求される内部雰囲気の清浄度が高い露光装置が挙げられる。ここで、半導体製造装置(例えば露光装置)の内部雰囲気を常に清浄に保つための浄化システムについて説明する。本浄化システムは、半導体製造装置内部の気体を循環させる循環手段と、該循環手段により循環する気体を浄化する浄化手段とを備えている。循環手段としては気体を圧縮して排気する軸流ファンなどが用いられ、浄化手段としては図1に記載のゼオライト3及び活性炭1を挟み込んだ不織布2A,2Bを備えた濾材が用いられる。なお、添着活性炭4をゼオライト3と活性炭1との間に設けてもよい。この濾材は循環する気体の流れ方向に対して垂直又は平行に配置される。濾材の形状は垂直の場合プリーツ形状、平行の場合ハニカム形状になる。浄化手段の具体構造としては図5に示す空気浄化装置が好適に用いられる。
As an example of the semiconductor manufacturing apparatus, an exposure apparatus having a high cleanliness of the required internal atmosphere can be cited. Here, a purification system for keeping the internal atmosphere of a semiconductor manufacturing apparatus (for example, an exposure apparatus) always clean will be described. This purification system includes a circulation means for circulating the gas inside the semiconductor manufacturing apparatus, and a purification means for purifying the gas circulated by the circulation means. As the circulation means, an axial fan that compresses and exhausts gas is used, and as the purification means, a filter medium provided with
1 活性炭(粒状活性炭)
2A,2B 不織布
3 ゼオライト
4 添着活性炭
8 容器
8A 外周壁
8B 内周壁
10 濾材
11 空気導入孔
12 空間
13A,13B 通孔
20 フィルタユニット
21 ケーシング
22 ケーシング本体
23 上部ケーシング
25 密閉空間
26 空気取込流路
27 空気排出流路
30 第1の繰り出しローラ
31 第2の繰り出しローラ
32 第1のふるい
33 第2のふるい
34 第3のふるい
36 バインダ剤
37A,37B ヒーター
38 巻き取りローラ
39 ガイドローラ
41 半導体製造装置
42 空気浄化装置
1 Activated carbon (granular activated carbon)
2A, 2B
Claims (3)
粒状活性炭と、
アルカリ性ガスまたは酸性ガスを吸着する物質を添着させた添着活性炭と、
粒状ゼオライトと、
2枚の不織布と、
バインダ剤とを備え、
前記2枚の不織布の間に、前記バインダ剤を混合した前記粒状活性炭と、前記バインダ剤を混合した前記添着活性炭と、前記バインダ剤を混合した前記粒状ゼオライトとを積層した状態で加熱することにより、前記2枚の不織布の間に活性炭層、添着活性炭層、及びゼオライト層を構成して、前記2枚の不織布を前記活性炭層及び前記ゼオライト層に固定し、
前記添着活性炭層は、前記活性炭層と前記ゼオライト層との間に配置されており、
前記活性炭層を、気体の流れ方向において前記ゼオライト層及び前記添着活性炭層の下流側に配置して、前記ゼオライト層及び前記添着活性炭層から離脱した物質を前記活性炭層が捕捉するようにしたことを特徴とする濾材。 A filter medium for purifying gas,
Granular activated carbon,
Impregnated activated carbon impregnated with a substance that adsorbs alkaline gas or acid gas;
Granular zeolite,
Two non-woven fabrics,
With a binder agent,
By heating in a state where the granular activated carbon mixed with the binder agent, the impregnated activated carbon mixed with the binder agent, and the granular zeolite mixed with the binder agent are laminated between the two nonwoven fabrics. , Constituting an activated carbon layer , an impregnated activated carbon layer, and a zeolite layer between the two nonwoven fabrics, fixing the two nonwoven fabrics to the activated carbon layer and the zeolite layer,
The impregnated activated carbon layer is disposed between the activated carbon layer and the zeolite layer,
The activated carbon layer is disposed downstream of the zeolite layer and the impregnated activated carbon layer in the gas flow direction so that the activated carbon layer captures the substance separated from the zeolite layer and the impregnated activated carbon layer. Characteristic filter media.
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