JPH08192073A

JPH08192073A - 空間の清浄方法及び装置

Info

Publication number: JPH08192073A
Application number: JP1882795A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 敏昭藤井; Hidetomo Suzuki; 英友鈴木
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1995-01-12
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 1996-07-30
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: JP3424775B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高温あるいは反応性ガスやエアロゾルの雰囲
気下でも安定して効果的に使用できる空間の清浄方法及
び装置を提供する。【構成】空間中に含まれている微粒子１０を、電場下
１３で光電子放出材２に紫外線３を照射することにより
光電子１５を放出せしめ、該光電子１５により荷電・捕
集１０する空間の清浄方法において、前記紫外線３をガ
ラス材１４を介して光電子放出材２に照射するものであ
り、また、前記ガラス材１４としては石英ロッドがよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空間の清浄方法及び装
置に係り、特に、空間中に存在する微粒子を光電子放出
材から発生させた光電子により荷電させて捕集、除去す
る清浄方法及び装置に関する。本発明の清浄方法及び装
置は、液晶あるいは半導体工業、精密機械工業、薬品工
業、食品工業、農林産業、医薬等各種産業におけるクリ
ーンボックス、無菌室等における空間、例えば高温クリ
ーンオーブン、乾燥器、安全キャビネット、反応装置、
クリーンボックス、ストッカ、ロッドロック室、滅菌
室、減圧あるいは真空処理室、貴重品の密閉搬送空間、
クリーンな密閉空間（各種気体の存在下あるいは減圧、
真空中）の清浄に用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】光電子放出材に紫外線を照射することに
より、光電子を発生させて空間を清浄化する方法や装置
については、本発明者らがすでに提案している（例え
ば、特公平３−５８５９号、特公平６−３４９４１号、
特開平６３−９７２４７号、特開平１−２６２９５４
号、特開平２−８６３９号、特開平２−１００３４号各
公報参照）。これらの方法や装置は、利用分野、装置種
類、構造、形状、要求性能によっては十分な効果で実施
し得るが、今だ改良の余地があった。従来の技術とその
課題を、半導体工場のクリーンベンチにおける空間に設
置されている光電子放出材への紫外線照射を光ファイバ
ーを用いて行う場合を例（特開昭６３−９７２４７号公
報）に図４を用いて説明する。

【０００３】図４において、クリーンベンチ１における
空気清浄は、光電子放出材２に紫外線ランプ３から紫外
線を照射することにより実施される。ここで、４は光フ
ァイバーであり、クリーンベンチの外側に設置された紫
外線源３からの紫外線を光電子放出材２に導く役目をし
ている。また、５はしゃへい箱、６は外周容器、７は光
ファイバー束、８はファン部、９は粗フィルタ、１０は
荷電微粒子捕集部、１１_-1は入口空気（被処理空気）、
１１_-2は清浄空気を示す。入口空気１１_-1中の微粒子
は、先ず粗フィルタ９で粗い粒子が除去された後、光電
子放出材２に紫外線照射することにより生ずる光電子に
より荷電され、荷電微粒子となる。外荷電微粒子は、後
流の荷電微粒子捕集材１０により捕集、除去され、清浄
空気１１_-2が得られる。なお、ここでの光電子放出材２
への紫外線照射による光電子の発生は電場下で行うと効
果的である。

【０００４】被処理空気１１_-1が、高温である場合、あ
るいは反応ガス、反応性エアロゾルを含む場合、あるい
は減圧ないし真空での利用の場合には、上記構成の装置
では使用に際して問題があった。即ち、上記構成の装置
では光ファイバー４が活性な被処理ガスに暴露されるの
で、あるいは、減圧ないし真空下におかれるので、光フ
ァイバー４の構成材の劣化、減圧あるいは真空下では減
圧あるいは真空による力の作用により、ガス発生（２次
汚染）を生じてしまう。このため、高温あるいは反応性
ガス、反応性エアロゾルの雰囲気下、あるいは減圧ない
し真空下でも安定して、効果的に光電子放出材２に紫外
線を照射できる方式が必要であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記のような問題を解決し、高温あるいは反応性ガスやエ
アロゾルの雰囲気下、あるいは減圧ないし真空下でも安
定して効果的に使用できる空間の清浄方法及び装置を提
供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、空間中に含まれている微粒子を、電場
下で光電子放出材に紫外線を照射することにより光電子
を放出せしめ、該光電子により荷電・捕集する空間の清
浄方法において、前記紫外線をガラス材を介して光電子
放出材に照射することとしたものである。また、本発明
では、紫外線源と、光電子放出材と、電場設定及び荷電
微粒子を捕集する荷電微粒子捕集材を備えてなる空間の
清浄装置において、前記紫外線源から光電子放出材に紫
外線を導くガラス材を配したこととしたものである。上
記本発明において、ガラス材としては石英ロッドを使用
するのがよい。

【０００７】次に、本発明の夫々の構成を詳細に説明す
る。先ず、微粒子の荷電・捕集部の構成について説明す
る。本発明において用いる光電子放出材は、紫外線照射
により光電子を放出するものであれば何れでも良く、光
電的な仕事関数が小さなもの程好ましい、効果や経済性
の面から、Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｌａ，Ｃｅ，
Ｎｄ，Ｔｈ，Ｐｒ，Ｂｅ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃ
ｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｄ，Ｐｂ，Ａｌ，Ｃ，Ｍｇ，Ａｕ，
Ｉｎ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｕ，Ｂ，Ｅｕ，
Ｓｎ，Ｐ，Ｗのいずれか又はこれらの化合物又は合金又
は混合物が好ましく、これらは単独で又は二種以上を複
合して用いられる。複合材としては、アマルガムの如く
物理的な複合材も用いうる。

【０００８】例えば、化合物としては酸化物、ほう化
物、炭化物があり、酸化物にはＢａＯ，ＳｒＯ，Ｃａ
Ｏ，Ｙ₂Ｏ₅，Ｇｄ₂Ｏ₃，Ｎｄ₂Ｏ₃，ＴｈＯ₂，Ｚ
ｒＯ₂，Ｆｅ₂Ｏ₃，ＺｎＯ，ＣｕＯ，Ａｇ₂Ｏ，Ｌａ
₂Ｏ₃，ＰｔＯ，ＰｂＯ，Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，Ｉｎ₂
Ｏ₃，ＢｉＯ，ＮｂＯ，ＢｅＯなどがあり、またほう化
物には、ＹＢ₆，ＧｄＢ₆，ＬａＢ₅，ＮｄＢ₆，Ｃｅ
Ｂ₆，ＥｕＢ₆，ＰｒＢ₆，ＺｒＢ₂などがあり、さら
に炭化物としてはＵＣ，ＺｒＣ，ＴａＣ，ＴｉＣ，Ｎｂ
Ｃ，ＷＣなどがある。また、合金としては黄銅、青銅、
リン青銅、ＡｇとＭｇとの合金（Ｍｇが２〜２０ｗｔ
％）、ＣｕとＢｅとの合金（Ｂｅが１〜１０ｗｔ％）及
びＢａとＡｌとの合金を用いることができ、上記Ａｇと
Ｍｇとの合金、ＣｕとＢｅとの合金及びＢａとＡｌとの
合金が好ましい。酸化物は金属表面のみを空気中で加熱
したり、或いは薬品で酸化することによっても得ること
ができる。

【０００９】さらに他の方法としては使用前に加熱し、
表面に酸化層を形成して長期にわたって安定な酸化層を
得ることもできる。この例としてはＭｇとＡｇとの合金
を水蒸気中で３００〜４００℃の温度の条件下でその表
面に酸化膜を形成させることができ、この酸化薄膜は長
期間にわたって安定なものである。また、本発明者が、
すでに提案したように光電子放出材を多重構造としたも
のも好適に使用できる（特開平１−１０８６９８号公
報）。適宜の母材上に薄膜状に光電子を放出し得る物質
を付加し、使用することもできる（特願平２−２７８１
２３号）。この例として、紫外線透過性物質（母材）と
しての石英ガラス上に光電子を放出し得る物質として、
Ａｕを薄膜状に付加したものがある（特願平２−２９５
４２３号）。

【００１０】光電子放出性材料を母材に付加して使用す
る場合は、本発明者がすでに提案しているように、導電
性物質の付加を併せて行い用いることができる（特願平
３−２５８７１８号）。比較的長波長の紫外線が使用で
きる光電子放出材（特願平５−３４７１６３号）も紫外
線源によっては好適に使用できる。これらの材料の使用
形状は、棒状、線状、格子状、板状、プリーツ状、曲面
状、円筒状、金網状等の形状が使用でき、紫外線の照射
面積の大きな形状のものが良い。

【００１１】紫外線の種類は、その照射により光電子放
出材が光電子を放出しうるものであれば何れでも良く、
適用分野によっては、殺菌（滅菌）作用を併せてもつも
のが好ましい。紫外線の種類は、適用分野、作業内容、
用途、光電子放出材の種類、後述するガラス材の種類、
経済性などにより適宜決めることができる。例えば、バ
イオロジカル分野においては、殺菌作用、効率の面から
遠紫外線、例えば殺菌ランプを併用するのが好ましい。
比較的長波長の紫外線照射で光電子が放出される光電子
放出材（特願平５−３４７１６３号）を用いる場合には
キセノンランプが好ましい。該紫外線源としては、紫外
線を発するものであれば何れも使用でき、適用分野、装
置の形状、構造、効果、光電子放出材の種類、後述する
ガラス材の種類、経済性等により適宜選択し用いること
ができる。例えば、水銀灯、水素放電管、キセノン放電
管、ライマン放電管などを適宜使用できる。バイオロジ
カル分野では、殺菌（滅菌）波長２５４ｎｍを有する紫
外線を用いると、殺菌（滅菌）効果が併用でき好まし
い。

【００１２】本発明では、紫外線を光電子放出材に照射
するにあたり、先ずガラス材に導入する。そのために放
射状紫外線を狭い範囲に集光してガラス材に導入するの
が良い。紫外線のガラス材への導入は、集光した紫外線
を直接導入する方式と、一度光ファイバーに導入し、そ
の光ファイバー出口の紫外線を導入する方式があり、光
源の位置、装置の構造、形状、規模などにより適宜用い
ることができる。次に、本発明で使用するガラス材につ
いて説明する。ガラス材は、紫外線源からの紫外線を光
電子放出材に照射するに際して、紫外線を光電子放出材
まで導くために用いるものである。ガラス材の材質や使
用形状は、用いる紫外線を通過できるものであれば何れ
でも良い。例えば、材質としては、石英ガラス、ソーダ
ガラスがあり、使用形状は棒状（ロッド状）、線状、板
状がある。これらは使用の適用分野、装置構造、光電子
放出材や紫外線源の種類などにより適宜に決めることが
できる。

【００１３】例えば、光電子放出材がＺｎ系で、紫外線
源がキセノンランプの場合、ロッド状の石英ガラスを用
いることができる。長波長の紫外線を用いる場合はソー
ダガラスを用いることができる。また、ガラス材の表面
は、中を通る紫外線が外部にもれないように、適宜の基
材で被覆を行うと良い。これにより、紫外線源の紫外線
を途中で損失することなく光電子放出材を導くことがで
きる。被覆材の例としては、紫外線を反射する金属
（例、Ａｌ、Ａｕ、ＴｉＮ等）、屈折率の異なるガラス
材がある。光電子放出材からの光電子の放出は、電場下
で光電子放出材に紫外線照射を行うと効果的である（特
公平３−５８５９号公報参照）。

【００１４】電場の強さは０．１Ｖ／ｃｍ〜２ｋＶ／ｃ
ｍである（特開平６−１５４６５０号）。電場用電極材
は、導体であれば周知の材料が使用できる。好適な電場
の強さや電極材の種類、形状は、光電子放出材の種類と
紫外線の種類、利用分野、条件、装置形状、効果、経済
性等で適宜予備試験や検討を行い決めることができる。
次に、荷電微粒子の捕集材について説明する。荷電微粒
子捕集材は、荷電微粒子を確実に捕集するものであれば
いずれでも良く、周知の捕集材が使用できる。荷電微粒
子の捕集材（集じん材）は、通常の荷電装置における集
じん板、集じん電極各種電極材や静電フィルター方式が
一般的であるが、スチールウール電極、タングステンウ
ール電極のようなウール状構造のものも有効である。エ
レクトレット材も好適に使用できる。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明を実施例により具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例１液晶工場の高温クリーンオーブンにおける空気清浄を、
図１に示した本発明の基本構成図を用いて説明する。図
１において、高温クリーンオーブン１２は、主にオーブ
ン部Ａ、本発明の微粒子の荷電・捕集部Ｂより構成され
る。オーブン部Ａは、液晶基板を加熱処理するために収
納する空間である。微粒子の荷電・捕集部Ｂは、本発明
の微粒子を荷電・捕集する空間である。微粒子の荷電・
捕集部Ｂは、光電子放出材２、電場下で光電子放出材２
に紫外線を照射するための電場用電極１３、紫外線ラン
プ３、光ファイバー４、石英ロッド１４、荷電微粒子の
捕集材（集じん板）１０より成る。

【００１６】電場下で、光電子放出材２に紫外線照射す
ると、好適に光電子放出材２より光電子１５が生成す
る。空間中の微粒子１６は、該光電子の作用により荷電
され、荷電微粒子１７となる。該荷電微粒子１７は、後
方の集しん板１０に捕集され、オーブン部Ａは清浄空間
となる。ここで、光電子放出材２への紫外線は、キセノ
ンランプ３から放射される紫外線を反射面１８により集
光し、先ず光ファイバー４に導入し、次いで石英ロッド
１４に導入することにより、石英ロッド１４の出口より
該ロッド１４に対向する光電子放出材２に照射される。

【００１７】１９は加熱用ヒータであり、高温クリーン
オーブンを任意温度、この例では３００℃にまで加熱す
るための加熱源である。高温クリーンオーブン１２で
は、ファン８により該オーブン１２内の空気を強制循環
することにより３００℃±１℃以内の温度で均一に保つ
よう作動されている。微粒子１６は、オーブン開閉に伴
うクリーンルーム室内からの流入微粒子、オーブン部Ａ
で加熱する液晶基板からの発塵、ファン８による強制流
動化に伴う発塵等がある。このような流入微粒子や発塵
微粒子は、光電子により効果的に荷電・捕集され、オー
ブン部Ａは清浄化され、高清浄な空間が維持される。２
０_-1、２０_-2、２０_-3は、高温クリーンオーブン内での
空気の流れ、６は外周容器を示す。

【００１８】実施例２この実施例では、実施例１の高温クリーンオーブン（図
１）における微粒子除去を、フィルタによる除去部Ｃに
加えて行うものである。図２に本発明の基本構成図を示
す。本例では、オーブン開閉に伴いクリーンルーム室内
からの流入微粒子、オーブン部Ａで加熱する液晶基板か
らの発塵、ファン８による強制流動化に伴う発塵等によ
る微粒子は、先ずフィルタ２１にて捕集・除去される。
次いで、フィルタを通過する微粒子（粒子状物質）、あ
るいはオーブンを昇温、冷却途中で発塵する微粒子を、
本発明の微粒子の荷電・捕集部Ｂにて捕集・除去するも
のである。図２の符号の意味は、図１と同一のものは同
一の意味を示す。

【００１９】実施例３半導体工場において処理物をイオン注入等を行う減圧処
理室内に搬入、搬出するための予備室、すなわちロード
ロック室における空気清浄を、図３に示した本発明の基
本構成図を用いて説明する。減圧処理室２２は、ゲート
バルブ２３を介して、ロードロック室２４に接続されて
いる。ロードロック室２４内の処理物であるウェハ２５
は、ウェハ支持台２６にセットされ、ゲートバルブ２３
を介して減圧処理室へ移送される。ロードロック室２４
では、ウェハの搬入時、圧力変動の際、またウェハを取
り出す際の該室２４への窒素ガスやアルゴンガス等の導
入による該室２４からの微粒子の舞い上がりによって微
粒子１６が発生する。

【００２０】微粒子１６は、主に光電子放出材２、電極
１３、紫外線ランプ３、石英ロッド１４より成る本発明
の微粒子の荷電・捕集部Ｂにて荷電・捕集される。すな
わち、電場下で紫外線ランプ３からの紫外線を石英ロッ
ド１４を介して、光電子放出材２に照射すると、光電効
果により光電子１５が発生し、微粒子１６は荷電され、
荷電微粒子１７となり、電極１３上に捕集される。本例
の電極１３は、電場下で光電子放出材に紫外線照射する
ための電場形成用電極と、荷電微粒子の捕集の両方の作
用を行っている。本例において、荷電微粒子の捕集用の
電極を適宜の位置、例えば光電子放出材２と電極１３の
中間でウェハ２５の上方部に取付けることもできる。２
７は、ロードロック室を減圧にするための真空ポンプで
あり、２８は空気や窒素の導入口である。

【００２１】実施例４図２に示したクリーンオーブンのオーブン部Ａにおける
微粒子濃度を、本発明の微粒子の荷電・捕集部Ｂを作動
させる場合と、作動させない場合について比較した。実
験はクラス１０のクリーンルームにおいて行った。クリーンオーブンの大きさ：１００リットル、最高温
度：１５０℃、光電子放出材：Ｃｕ−ＺｎにＺｎを蒸
着、電場用電極材：Ｃｕ−ＺｎにＡｕメッキ、電場の強
さ：１００Ｖ／ｃｍ、紫外線ランプ：キセノンランプ、
ガラス材：石英ロッド、表面にＡｌ被覆、フィルタ：ガ
ラス製ＨＥＰＡフィルタ、媒体ガス：空気、微粒子測
定器：光散乱式パーティクルカウンタ（７０．１μｍ）

【００２２】結果：表１に示す。

【表１】数値は、１ｆｔ³に含まれる０．１μｍ以上の微粒子の
総個数である。微粒子濃度は、オーブンを室温から、１
５０℃に加熱し、その後１０分放置したときのオーブン
中央部の濃度である。

【００２３】

【発明の効果】光電子による微粒子の荷電・捕集におい
て、光電子放出材への紫外線照射を、紫外線源からの紫
外線をガラス材に導入して行うことにより、次のような
効果を奏することができた。（１）高温の空間、反応性に富むガスやエアロゾルの空
間、減圧や真空の空間に安定して（２次汚染の発生など
が無しで）紫外線照射ができるので該空間でも効果的に
微粒子の荷電・捕集ができる。（２）高温の空間、反応性ガスを含む空間、反応性エア
ロゾルを含む空間、減圧や真空の空間の微粒子除去がで
きるので、微粒子を用いる本技術の適用分野が広がっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の清浄装置を設置した高温クリーンオー
ブンの概略構成図。

【図２】本発明の他の清浄装置を設置した高温クリーン
オーブンの概略構成図。

【図３】本発明の清浄装置を設置したロッドロック室の
概略構成図。

【図４】公知の清浄装置の概略構成図。

【符号の説明】

１：クリーンベンチ、２：光電子放出材、３：紫外線ラ
ンプ、４：光ファイバー、５：しゃへい箱、６：外周容
器、７：光ファイバ束、８：ファン部、９：粗フィル
タ、１０：荷電微粒子捕集部、１１、２０：空気の流
れ、１２：高温クリーンオーブン、１３：電場用電極、
１４：石英ロッド、１５：光電子、１６：微粒子、１
７：荷電微粒子、１８：反射面、１９：加熱用ヒータ、
２１：フィルタ、２２：減圧処理室、２３：ゲートバル
ブ、２４：ロードロック室、２５：ウェハ、Ａ：オーブ
ン室、Ｂ：荷電捕集部、Ｃ：フィルタ除去部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空間中に含まれている微粒子を、電場下
で光電子放出材に紫外線を照射することにより光電子を
放出せしめ、該光電子により荷電・捕集する空間の清浄
方法において、前記紫外線をガラス材を介して光電子放
出材に照射することを特徴とする空間の清浄方法。
【請求項２】前記ガラス材が石英ロッドである請求項
１記載の空間の清浄方法。
【請求項３】紫外線源と、光電子放出材と、電場設定
及び荷電微粒子を捕集する荷電微粒子捕集材を備えてな
る空間の清浄装置において、前記紫外線源から光電子放
出材に紫外線を導くガラス材を配したことを特徴とする
空間の清浄装置。
【請求項４】前記ガラス材が石英ロッドである請求項
３記載の空間の清浄装置。