JPH1119436A - フィルタ及びその製造方法，清浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 防災に優れ，かつ湿度の低下が無く，さらに
フィルタ自身からのガス状有機不純物の脱離がなく，し
かも処理対象空気中に含まれる微量のガス状有機不純物
を除去して同有機物による基板などの表面汚染を防止で
きるフィルタを提供することにある。 【解決手段】 支持体１２の表面に，雰囲気中のガス状
有機不純物を除去するためのゼオライトを，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
ダとして用いて固着させて吸着層を形成したことを特徴
とするフィルタである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，例えばクリーンル
ームやクリーンベンチなどといった清浄装置において使
用される，雰囲気中のガス状有機不純物を除去するため
のフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】今日，ＬＳＩやＬＣＤの製造などに清浄
装置が広く利用されている。これらの製造過程において
例えばウェハに有機物が付着した場合には，絶縁酸化膜
（ＳｉＯ₂）の絶縁耐圧低下，レジスト膜の密着性低下
に伴う露光・エッチング不良，ウェハの表面抵抗率の上
昇による帯電及び帯電に伴うパーティクルの更なる静電
吸着などといった種々の不都合を引き起こしてしまう。
また，有機物がＬＣＤ基板であるガラス基板に付着した
場合は，その表面上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）用の
アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を成膜する際に，Ｌ
ＣＤ基板とａ−Ｓｉ膜の密着不良を生じてしまう。この
ように，清浄装置雰囲気由来の有機物は，半導体やＬＣ
Ｄの製造に悪影響を及ぼす。

【０００３】一方，基板の表面に付着した有機物を，例
えば紫外線／オゾン洗浄などの洗浄技術によって除去す
ることも可能である。しかし，基板一枚当たりの洗浄時
間は数分間も要し，頻繁に洗浄することは生産性の低下
を招く。このように，特に最近では，金属不純物やパー
ティクルによる基板の汚染に加えて，清浄装置雰囲気中
に存在する有機不純物が半導体製造に及ぼす影響が問題
視されている。例えば，米国のＳＥＭＡＴＥＣＨが１９
９５年５月３１日に発表したＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｔ
ｒａｎｓｆｅｒ ＃９５０５２８１２Ａ−ＴＲ「Ｆｏｒ
ｅｃａｓｔ ｏｆ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｍｏｌｅｃｕｌ
ａｒ Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｓ ｆ
ｏｒ ｔｈｅ ０．２５ Ｍｉｃｒｏｎ Ｈｉｇｈ Ｐ
ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌｏｇｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓ」
の記載によると，１９９８年には，半導体製造における
シリコンウェハ表面に許容される有機物汚染量が，前工
程では５×１０¹³炭素原子個数／ｃｍ²，後工程では１
×１０¹⁵炭素原子個数／ｃｍ²となるように，清浄装置
雰囲気中のガス状有機不純物濃度の制御が必要となる。

【０００４】そこで従来より，清浄装置雰囲気中に含ま
れるガス状有機不純物を除去するための手段として，活
性炭を用いてガス状の有機不純物を吸着して除去するケ
ミカルフィルタが使用されている。そして，活性炭を用
いたケミカルフィルタの最も簡素な形式として，所定の
ケースなどに粒状活性炭を詰め込んだ構成の充填筒が知
られている。また，その他の形式として，繊維状活性炭
を低融点ポリエステルやポリエステル不織布の有機系バ
インダと複合してフェルト形状にした構成のケミカルフ
ィルタや，粒状活性炭をウレタンフォームや不織布に接
着剤で強固に付着させたブロック形状およびシート形状
のケミカルフィルタも知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】例えば，天井面が清浄
空気の吹き出し面となっているクリーンルームの場合に
ついていえば，天井に取り付けられている粒子除去用フ
ィルタの上流側にケミカルフィルタを配置することが，
クリーンルームの空気雰囲気中のガス状有機不純物を除
去するために極めて有効な手段である。しかし，活性炭
は消防法において指定された可燃物であり，火気には厳
重な注意が必要である。このため，防災上の観点から，
活性炭を使用したケミカルフィルタは天井に配置し難
い。

【０００６】また，半導体やＬＣＤの製造に利用される
清浄装置は，通常，温度２３〜２５℃，相対湿度４０〜
５５％の雰囲気に保たれる。しかし，活性炭はガス状有
機不純物のみならず空気中の水分も相当に吸着する。こ
のため，清浄装置への給気側に活性炭を使用したケミカ
ルフィルタを取り付けた場合は，ケミカルフィルタの上
流側においてせっかく所定の湿度に調節しても，ケミカ
ルフィルタに使用されている活性炭が空気中の水分を吸
着するので，清浄装置内の湿度が所定の値よりも低くな
ってしまう。湿度の低下は静電気の発生を容易にし，半
導体やＬＣＤの製造に支障をきたす。

【０００７】そして，充填筒形式の従来のケミカルフィ
ルタは，有機物の吸着効率は高いが，圧力損失（通気抵
抗）が高いという欠点を有する。一方，フェルト形状や
シート形状のケミカルフィルタは通気性に優れ，吸着効
率も充填筒とさほど劣らないが，濾材構成材料（例え
ば，不織布，有機系バインダなど）や，活性炭をシート
に付着させている接着剤（例えば，ネオプレン系樹脂，
ウレタン系樹脂，エポキシ系樹脂，シリコン系樹脂な
ど）や，濾材を周囲のフレームに固着するために用いる
シール材（例えばネオプレンゴムやシリコンゴム等）な
どから発生したガス状有機不純物がケミカルフィルタ通
過後の空気中に含まれてしまい，半導体の製造に悪影響
を与える可能性がある。さらに，これらフェルト形状や
シート形状のケミカルフィルタは，クリーンルーム雰囲
気中に含まれるｐｐｂオーダの極微量有機不純物を一旦
は除去しておきながら，再びケミカルフィルタ自身から
発生したガス状有機不純物を通過空気中に混入させてし
まう。

【０００８】この種のフィルタとして特開昭６１−１０
３５１８号や特開平３−９８６１１号に示されるものが
ある。前者は粉末活性炭とエマルジョン型固着補助剤と
固体酸を含む水溶液をウレタンフォームからなる基材に
含浸させた後に乾燥させたフィルタであるが，エマルジ
ョン型接着剤として示される合成ゴムラテックスやその
他の水分散系の有機接着剤から，また基材であるウレタ
ンフォーム自体からもガス状有機物の脱離が生じる。ま
た，後者では吸着剤にバインダを併用することを必須要
件とするが，このバインダとしてポリエチレンその他の
有機物が示され，フィルタ自身からのガス状有機物の脱
離が免れない。

【０００９】従って本発明の目的は，防災に優れ，かつ
湿度の低下が無く，さらにフィルタ自身からのガス状有
機不純物の脱離がなく，しかも処理対象空気中に含まれ
る微量のガス状有機不純物を除去して同有機物による基
板などの表面汚染を防止できるフィルタを提供すること
にある。更に，本発明はそのようなフィルタの製造方法
と清浄装置を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに，請求項１の発明は，支持体の表面に，雰囲気中の
ガス状有機不純物を除去するためのゼオライトを，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固着させて吸着層を形成したこと
を特徴とするフィルタである。

【００１１】請求項２の発明は，支持体の表面に，雰囲
気中のガス状有機不純物を除去するためのゼオライトを
無機物をバインダとして用いて固着させて第１の吸着層
を形成し，該第１の吸着層の表面に，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固着させて第
２の吸着層を形成したことを特徴とするフィルタであ
る。この請求項２のフィルタにおいて，第１の吸着層の
形成に用いたバインダとしての無機物は前記ゼオライト
の有効細孔径よりも大きな有効細孔径を有しても良い。

【００１２】請求項３の発明は，支持体の表面に，雰囲
気中のガス状有機不純物を除去するためのゼオライト
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造粒したペレットを固着
させたことを特徴とするフィルタである。

【００１３】請求項４の発明は，支持体の表面に，雰囲
気中のガス状有機不純物を除去するためのゼオライト
を，無機物をバインダとして用いて造粒してペレットと
し，さらに該ペレットの周囲を，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コーティングして
形成したペレットを，固着させたことを特徴とするフィ
ルタである。

【００１４】これら請求項１〜４のフィルタにあって
は，例えば有効細孔径が８オングストロームのゼオライ
トを利用する場合，雰囲気中に含まれる例えばＢＨＴや
シロキサンなどといったゼオライトでは吸着できない分
子径が８オングストロームよりも大きいようなガス状有
機不純物は，８オングストロームよりも大きな有効細孔
径を有する無機物により除去し，例えばＤＯＰやＤＢＰ
などといった分子径が８オングストロームよりも小さい
ガス状有機不純物はゼオライトにより除去することがで
きるようになる。なお，請求項１，２において，「バイ
ンダ」は，ゼオライトと支持体を固着するほか，ゼオラ
イト同士を一つの層として結合する作用を有する。

【００１５】これら請求項１〜４のフィルタにおいて，
請求項５に記載したように，前記支持体は，例えばハニ
カム構造体とすることができる。その場合，請求項６に
記載したように，前記ハニカム構造体は，無機繊維を必
須成分とする支持体であることが好ましい。この支持体
のみならず，吸着剤であるゼオライトやそれを支持体表
面に固着させるために用いるバインダも無機物とするこ
とにより，本発明のフィルタを構成する材料からはガス
状有機物の脱離がない。なお，本明細書において，ハニ
カム構造体とは，いわゆる蜂の巣構造に限らず，断面が
格子状，波形状などであっても良い。また，支持体の構
造はハニカム構造体に限らず，その他の空気が構造体の
内部を通過できるような種々の構造であっても良い。例
えばロックウールなどの三次元網目構造体もまた支持体
として好適に利用できる。この場合には後述するよう
に，網目構造の平面方向のみならず奥行き方向にも本発
明の吸着剤であるゼオライトを固着させることができ
る。支持体表面への吸着剤の固着の方法には，無機物の
バインダにより固着する方法や，吸着剤であるゼオライ
トを無機物をバインダとして用いて造粒してペレットに
し，このペレットを支持体表面に接着する方法がある。

【００１６】また，請求項７の発明は，雰囲気中のガス
状有機不純物を除去するためのゼオライトを，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
ンダとして用いて造粒したペレットを，ケーシング内に
充填して構成したことを特徴とするフィルタである。

【００１７】請求項８の発明は，雰囲気中のガス状有機
不純物を除去するためのゼオライトを無機物をバインダ
として用いて造粒してペレットとし，さらに該ペレット
の周囲を，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
有する無機物をコーティングして形成したペレットを，
ケーシング内に充填して構成したことを特徴とするフィ
ルタである。

【００１８】これら請求項７，８のフィルタにあっても
同様に，例えば有効細孔径が８オングストロームのゼオ
ライトを利用する場合，雰囲気中に含まれる例えばＢＨ
Ｔやシロキサンなどといったゼオライトでは吸着できな
い分子径が８オングストロームよりも大きいようなガス
状有機不純物は，８オングストロームよりも大きな有効
細孔径を有する無機物により除去し，例えばＤＯＰやＤ
ＢＰなどといった分子径が８オングストロームよりも小
さいガス状有機不純物はゼオライトにより除去すること
ができるようになる。また，空気流路の形状・面積，フ
ィルタの設置条件に応じて，ケーシングの形状・大き
さ，ペレットの充填量を適宜選択し得るという設計上の
融通性が得られる。

【００１９】ここで，請求項９，１０に記載したよう
に，前記ゼオライトは疎水性であっても親水性であって
も良い。疎水性ゼオライトは，空気中の水分吸着量が親
水性ゼオライトに比べて少ないため，ゼオライト多孔質
構造が有する本来の吸着容量が水分吸着によって目減り
することがない。したがって，フィルタの寿命は親水性
ゼオライトよりも長いといった利点がある。一方，親水
性ゼオライトは疎水性ゼオライトに比べて価格が安いと
いう利点がある。

【００２０】また，請求項１１に記載したように，前記
ゼオライトの有効細孔径が７オングストローム以上であ
り，かつガス状有機不純物を吸着する性質を有し，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
前記無機物において，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該無機物重量当たり０．
２ｃｃ／ｇ以上であるか，または該無機物の細孔の比表
面積が１００ｍ²／ｇ以上であることが好ましい。その
ような前記ゼオライトの有効細孔径よりも大きな有効細
孔径を有する前記無機物の主成分は，具体的には，請求
項１２に記載したように，多孔性粘土鉱物，けいそう
土，シリカ，アルミナ，シリカとアルミナの混合物，活
性アルミナ，珪酸アルミニウム，多孔質ガラスのいずれ
かもしくはそれらの混合物である。そして，請求項１３
に記載したように，前記多孔性粘土鉱物は，セピオライ
トやパリゴルスカイト等の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，酸性白土，活性ベント
ナイト，アルミノ珪酸金属塩の微結晶とシリカ微粒子の
複合物のいずれかもしくはそれらの混合物であるのが良
い。いずれにせよ，前記ガス状有機不純物を吸着する性
質を有し，該ゼオライトの有効細孔径よりも大きな有効
細孔径を有するバインダとして用いた前記無機物は，前
記ゼオライトの粉末を支持体表面に機械的に担持する能
力または前記ゼオライトをペレットに造粒する際の結合
剤としての能力と，前記ゼオライトでは吸着不可能な前
記ゼオライトの有効細孔径よりも大きな分子径を有する
ガス状有機不純物を吸着する能力を合わせ持つ。なお，
前記フィルタを，ガス状有機不純物を発生しない素材の
みから構成し，前記フィルタを，可燃物を含まない素材
のみで構成することが好ましい。

【００２１】請求項１４に記載したように，前記無機物
には無機系固着補助剤を含んでいてもよい。その場合，
請求項１５に記載したように，無機系固着補助剤は珪酸
ソーダ，シリカ又はアルミナの少なくとも一つを含むこ
とが好ましい。

【００２２】請求項１６の発明は，支持体を，雰囲気中
のガス状有機不純物を除去するためのゼオライトの粉末
と，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
バインダとして用いる無機物の粉末を分散させた懸濁液
に含浸させた後に乾燥することで，前記支持体の表面に
吸着層を形成することを特徴とするフィルタの製造方法
である。

【００２３】請求項１７の発明は，支持体を，雰囲気中
のガス状有機不純物を除去するためのゼオライトの粉末
とバインダとして用いる無機物を分散させた懸濁液に含
浸させた後に乾燥することで，前記支持体の表面に第１
の吸着層を形成し，更に，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の粉末を分散させた懸濁液
に含浸させた後に乾燥することで，前記第１の吸着層の
表面に第２の吸着層を形成することを特徴とするフィル
タの製造方法である。

【００２４】これら請求項１６，１７に記載したような
フィルタの製造方法によれば，前記フィルタをガス状有
機不純物を発生しない素材のみから構成することができ
る。また実質的に，前記フィルタは可燃物を含まない素
材のみで構成されることになる。なお，これら請求項１
６や請求項１７の製造方法においては，前記支持体の表
面に第１の吸着層を形成したり，さらに第１の吸着層の
上に第２の吸着層を形成する際に，前記無機物の懸濁液
にゾル状態の無機系固着補助剤を混入した場合，前記無
機物は無機系固着補助剤を含むことになる。

【００２５】請求項１８の発明は，湿度が調節された空
気を循環させる機構を備えた清浄装置において，前記空
気の循環経路に，請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２，１３，１４又は１５のいず
れかに記載のフィルタと，該吸着層の下流側に配された
粒子状不純物を除去する粒子除去フィルタを設けたこと
を特徴とする。この請求項１８の清浄装置によれば，清
浄装置内において循環している空気中のガス状有機不純
物を，湿度を低下させることなく除去することが可能と
なる。この請求項１８の清浄装置は，可燃物である活性
炭を使用していないので防災に優れており，従って，前
記フィルタと粒子除去フィルタを，清浄装置の天井部に
配置することができるようになる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照しながら本
発明にかかるフィルタの好ましい実施の形態について詳
細に説明する。

【００２７】 図１は，本発明の実施の形態にかかるフ
ィルタ１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１０の間に，凹凸のない薄板シート
１１を挟んだ構造のハニカム構造体１２の表面全体に，
粉末状の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用い
て固着させた構成になっている。即ち，図示のようにフ
ィルタ１は，処理空気の流通方向（図中，白抜き矢印１
３で示す方向）に開口するようにアルミニウム製の外枠
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを組み立て，その内部
空間に粉末状のゼオライトを前記無機物をバインダとし
て用いて表面に固着した波形シート１０と薄板シート１
１を，空気流通方向１３に略平行に交互に積層すること
により構成される。フィルタ１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。

【００２８】ここで，フィルタ１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１０を，同様の材料
を薄板形状に抄造した薄板シート１１に接着剤で接着
し，図１に示すようなハニカム構造体１２を得る。この
ハニカム構造体１２を，電気炉に入れて約４００℃で１
時間程度の熱処理を行い，有機質成分がすべて除去され
る。有機質成分が除去された後のハニカム構造体の表面
には無数のミクロンサイズの陥没穴が残るので，この陥
没穴を孔とする多孔性のハニカム構造体１２を製造する
ことができる。後にこの陥没穴に吸着剤やバインダの微
粒子がはまり込むことになる。次に，ゼオライトの粉末
と，ガス状有機不純物を吸着する性質を有し，かつゼオ
ライトの有効細孔径よりも大きな有効細孔径を有するバ
インダとして用いる無機物，例えば粘土鉱物，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，多孔質ガラス等を分散
させた懸濁液に，このハニカム構造体１２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２に示すように，ハニカム構造体１２を構成す
る波形シート１０及び薄板シート１１の表面にゼオライ
トの粉末をバインダとして用いた無機物で固着させて吸
着層２０を形成することにより，フィルタ１を得ること
ができる。前記懸濁液には無機系固着補助剤，例えば珪
酸ソーダ又はシリカゾル又はアルミナゾルを少なくとも
一つ含んでいてもよい。無機系固着補助剤の役割は，ゼ
オライトの粉末とバインダとして用いる無機物が，ハニ
カム構造体１２の表面（ハニカム構造体１２の要素とな
るセルの内表面を含む（以下同様））に強固に固着する
ための補助剤として機能する。こうして得られたフィル
タ１は，構成材料に可燃物を含まないし，フィルタが熱
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すべて脱離・除去される
ため，フィルタ１自身からガス状有機不純物を発生する
こともない。

【００２９】また，フィルタ１の別の製造方法を説明す
る。ハニカム構造体１２を製作するまでは，前述の製造
方法と同じであるので省略する。この製造方法では，ハ
ニカム構造体１２の表面に，ゼオライトの粉末を造粒し
て製造したペレットを接着剤で付着させることを特徴と
する。ゼオライト粉末を造粒する際には，ガス状有機不
純物を吸着する性質を有し，かつ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ゼオライト
同士のバインダとしてゼオライト粉末に混合した。ゼオ
ライトの粉末とバインダとして用いた無機物を，適量の
水と無機系固着補助剤を含んだ状態で混合すると粘土状
の粘性と可塑性を示すようになり，造粒が可能となる。
バインダとして用いる無機物や無機系固着補助剤の種類
は先に説明した製造方法と同様である。

【００３０】さらに，フィルタ１の別の製造方法を説明
する。ハニカム構造体１２を製作するまでは，前述の製
造方法と同じであるので省略する。この製造方法でも，
ハニカム構造体１２の表面に，ゼオライトの粉末を無機
物のバインダと混合して造粒して製造したペレットを，
接着剤で付着させることを特徴とする。ただし，無機物
のバインダは，前述の製造法のように「ガス状有機不純
物を吸着する性質を有し，かつ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」ことを必ずしも必要
としない。前述の製造法と全く異なる点は，ペレットの
表面の構造である。ペレットの表面には，ガス状有機不
純物を吸着する性質を有し，かつ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がコーティン
グされている。

【００３１】図３は，無機物をバインダとして用いてゼ
オライトを造粒したペレット２１をハニカム構造体１２
を構成する波形シート１０及び薄板シート１１の表面に
固着させた構成のフィルタ１の断面部分拡大図である。
波形のシート１０と薄板シート１１の表面全体に隅な
く，ゼオライトを無機物をバインダとして用いて造粒し
たペレット２１を不燃性接着剤で固着する。処理空気
は，この実施の形態では，疑似半月形の断面形状をした
細い筒部１７を通過することになる。そして，このよう
にペレット２１を固着したハニカム構造体１２を，電気
炉に入れて接着剤の耐熱温度以下の約１００℃で２時間
程度の熱処理を行い，接着剤に含まれる表面汚染の原因
となるガス状有機不純物成分をすべて脱離・除去するこ
とにより，フィルタ１を製造することができる。

【００３２】このようにして製造されるフィルタ１は，
構成材料に可燃物を含まないため，フィルタ１を天井面
に取り付けた場合，可燃物である活性炭をベースとした
従来のケミカルフィルタを天井面に取り付けた場合と比
較して，防災上の安全性は著しく高まる。なお，処理空
気を通過させる空間の断面形状は，以上のような半月形
状に限らず，任意の形状とすることができる。

【００３３】半導体基板やガラス基板の製造を行う様々
な清浄装置，例えばクリーンルーム，クリーンベンチ，
クリーンチャンバ，清浄な製品を保管するための各種ス
トッカなど様々な規模の清浄装置や，ミニエンバイロメ
ントと称する局所的な清浄装置においては，種々のガス
状有機不純物が発生する。しかし，基板表面汚染の原因
となるのは高沸点・高分子の有機化合物に限られる。例
えば，クリーンルームのシーラントから発生する有機物
シロキサン，建材中の難燃剤から発生するリン酸エステ
ル，建材中の可塑剤から発生するフタレート，レジスト
密着剤から発生するＨＭＤＳ，カセット酸化防止剤から
発生するＢＨＴなどである。ゼオライト，とりわけモレ
キュラーシーブと呼ばれる合成ゼオライトは均一な有効
細孔径を有し，その有効細孔径よりも大きなガス分子を
吸着することは不可能である。例えば，有効細孔径が８
オングストロームのゼオライトで基板表面汚染の原因と
なるＤＯＰやＤＢＰを吸着することは可能である（なぜ
ならば，ＤＯＰやＤＢＰはその大きさが８オングストロ
ームよりも小さいからである。）。しかし，有効細孔径
が８オングストロームのゼオライトで基板表面汚染の原
因となるＢＨＴやシロキサンを吸着することは不可能で
ある（なぜならば，ＢＨＴやシロキサンはその大きさが
８オングストロームよりもかなり大きいからである）。
本発明のフィルタ１では，このようにゼオライトでは吸
着できないＢＨＴやシロキサンなどを，ゼオライトのバ
インダとして用いる無機物の吸着作用で吸着除去するこ
とが可能となる。

【００３４】また，ゼオライト結晶には自己結合性がな
いため，ゼオライトの粉末をペレットに成型したり，ハ
ニカム構造体１２の表面に層状に固着させるためには，
バインダを添加しなければならない。従来このバインダ
には，タルク，カオリン鉱物，ベントナイトのような粘
土鉱物が一般に利用されてきた。これら従来の各バイン
ダの１５〜３００オングストロームの範囲に分布する細
孔の総容積（各バインダ重量当たり）はそれぞれ０．０
７ｃｃ／ｇ，０．０６ｃｃ／ｇ，０．０３ｃｃ／ｇであ
り，各バインダの細孔の比表面積はそれぞれ２８ｍ²／
ｇ，２１m²／ｇ，２３ｍ²／ｇに過ぎない。

【００３５】従来使用されてきたこれらのバインダは通
気性を重視し，隣接したバインダ微粒子同士または隣接
したバインダ微粒子とゼオライト微粒子の間隙部分に形
成される通気孔の主要な大きさは５００オングストロー
ム以上であった。つまり，通気孔は通気性は極めて良く
ても物理吸着を起こしにくいマクロ孔であった。また，
タルク，カオリン鉱物，ベントナイトといったバインダ
微粒子自体の表面にも物理吸着を起こしやすい細孔はあ
まり存在しなかった。これは，バインダは単にゼオライ
トの粉末を支持体表面に機械的に担持するために利用す
るべきもので，吸着能力を高めるにはゼオライトの担持
量を出来得る限り多くし，バインダのゼオライトに対す
る含有割合は出来得る限り少ない方がよいという考えに
よる。つまり，バインダには，ゼオライト粉末の担持能
力と，担持されたゼオライトの粉末表面に処理対象ガス
が到達しやすいよう優れた通気能力が要求されており，
吸着能力は要求されていなかった。

【００３６】これに対して，本発明のフィルタ１は，隣
接したバインダ微粒子同士または隣接したバインダ微粒
子とゼオライト微粒子の間隙部分に形成される通気孔は
従来のバインダと変わらないが，バインダ微粒子自体の
表面に物理吸着を起こしやすい細孔，つまり孔径が２０
オングストローム以下の大きさの細孔であるミクロ孔
や，孔径が２０オングストローム以上５００オングスト
ローム以下の大きさの細孔であるメソ孔が存在するた
め，ゼオライトでは吸着できないＢＨＴやシロキサンは
バインダ微粒子自体の表面で吸着除去される。しかもゼ
オライトの粉末表面に処理対象ガスが到達しやすいよう
優れた通気性も有るため，ゼオライトの選択吸着特性，
つまりゼオライトの細孔径よりも大きな分子は吸着しな
いが細孔径よりも小さな分子は吸着してその吸着性能も
極めて優れているという特性は従来と同様に発揮され
る。なお，ガス状分子の物理吸着のしやすさは，ミクロ
孔，メソ孔，マクロ孔の順であり，マクロ孔はほとんど
物理吸着に関与しないといわれている。図４は，本発明
におけるゼオライトの粉末を無機物のバインダ微粒子で
支持体表面に担持した吸着層について示した吸着層断面
の部分拡大図である。処理対象ガスは，吸着層の表面
(処理対象ガスとの接触面)から，ゼオライト微粒子とバ
インダ微粒子との間に形成される通気孔をかいくぐるよ
うに，吸着層内部に入り込んだり，逆に吸着層内部から
外部に出て行ったりする。その際，ゼオライト微粒子と
バインダ微粒子のそれぞれの表面に存在する細孔にガス
状有機不純物の分子が入り込んで吸着除去される。

【００３７】本発明の目的を達成するためには，ゼオラ
イトの有効細孔径よりも大きな主としてメソ孔領域又は
ミクロ孔領域の細孔を有する無機物をバインダとして用
いてゼオライトの粉末をハニカム構造体１２に吸着層２
０として固着させてフィルタ１を構成したり，同様の前
記無機物のバインダによりゼオライトの粉末をペレット
２１に成型してこのペレット２１をハニカム構造体１２
の表面に固着させてフィルタ１を構成する。また図５に
Ａ−Ａ断面，Ｂ−Ｂ断面を示すように，ゼオライトの有
効細孔径よりも大きな主としてメソ孔領域又はミクロ孔
領域の細孔を有する無機物のバインダによりゼオライト
の粉末をペレット２１に成型し，このペレット２１を側
面に多数の通気口２３を有する二重円筒形状のケーシン
グ２２内に充填してフィルタ１’を構成することによっ
ても，本発明の目的を達成できる。処理空気はケーシン
グ２２の内側円筒から流入し，ケーシング２２内のペレ
ット２１の充填層を透過した後，ケーシング２２の外側
円筒と外筒２４に挟まれた空間を通過して出ていく。処
理空気の流通方向は矢印１３で示した。

【００３８】例えば，大きさが数μｍの粉末状の細孔径
８オングストロームの合成ゼオライトを，数μｍの粉末
状の酸処理モンモリナイト(活性白土)のバインダと混合
してハニカム構造体１２の表面に固着するか，この混合
物をペレット２０に成型してハニカム構造体１２の表面
に固着するか，ケーシング内に充填して，本発明のフィ
ルタ１や１’を製作することができる。なお，モンモリ
ナイトとはフランスのモンモリオンで産出したＡｌ₄Ｓ
ｉ₈（ＯＨ）₄ ｎＨ₂Ｏなる化学組成の粘土鉱物に付けら
れた名称であり，モンモリナイトを酸処理すると，細孔
径が１５〜３００オングストロームの細孔容積が約０．
３７ｃｃ／ｇ，比表面積が約３００ｍ²／ｇ程度とな
る。細孔容積全体に占める細孔径が４０オングストロー
ム〜６００オングストロームの範囲の細孔容積の割合は
２２％もあり，酸処理モンモリナイト(活性白土)を細孔
径８オングストロームの合成ゼオライトのバインダとし
て利用することで，ゼオライトでは吸着できない分子の
大きさが８オングストロームよりも大きいＢＨＴやシロ
キサンを該バインダの細孔内に物理吸着することができ
る。

【００３９】粉末状ゼオライトのバインダとして従来使
用されてきたタルクやカオリナイトは結晶子サイズが大
きく，マクロ孔域の容積は大きいが，ミクロ孔域やメソ
孔域の内部表面積や容積は小さく，物理吸着能力も小さ
い。また，粉末状ゼオライトのバインダとして従来使用
されてきたベントナイトもマクロ孔域の容積は大きい
が，ミクロ孔域やメソ孔域の内部表面積や容積は小さ
く，物理吸着能力も小さい。一方，繊維状の多孔性粘土
鉱物であるセピオライトの細孔は１０オングストローム
のミクロ孔と２００オングストロームのメソ孔から成
り，ミクロ孔域やメソ孔域の内部表面積や容積は大きく
物理吸着能力も大きい。酸処理モンモリナイト(活性白
土)や，合成スチブンサイトや，合成アメサイトや，合
成フライポンタイトや，合成フライポンタイトのような
アルミノ珪酸金属塩の微結晶とシリカ微粒子の複合物，
などの多孔性粘土鉱物も，セピオライトと同様，物理吸
着能力が大きい。これらの多孔性粘土鉱物はいずれも，
１５オングストローム〜３００オングストロームの範囲
に分布する単位重量当たりの細孔容積が０．２ｃｃ／ｇ
以上であり，また比表面積は１００ｍ²／ｇ以上であ
る。繊維状の多孔性粘土鉱物であるセピオライトやパリ
ゴルスカイト，酸処理モンモリナイト(活性白土)，多孔
性の各種合成粘土等は，後述するように本発明の第２の
吸着層として好適に利用できる。

【００４０】ここで，清浄装置内の基板表面から検出さ
れる有機汚染物のうちで最も量が多い種類はＤＯＰとＤ
ＢＰである。これらは塩化ビニル素材に大量に含まれて
おり，分子径は６オングストローム〜８オングストロー
ムの範囲にある。したがって，ゼオライトの細孔径を７
オングストローム以上にすれば，基板表面有機汚染の原
因となるガス状有機物のうちで最も量が多い種類のＤＯ
ＰとＤＢＰはゼオライトで除去される。一方，ゼオライ
トの有効細孔径よりも大きな分子径のガス状有機不純物
は，該ゼオライトのバインダとして，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用い
ることにより，除去される。

【００４１】また，ゼオライト結晶の水や極性物質に対
する強い吸着力は，骨格中のアルミニウム原子数に対応
するカチオンの静電気力に依存する。結晶中のシリカ
（ＳｉＯ₂)とアルミナ(Ａｌ₂Ｏ₃)の含有重量比ＳｉＯ₂
／Ａｌ₂Ｏ₃が大きくなるに従い結晶中のカチオンの数は
減少し，疎水性が増大する。ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃が２〜
５程度では親水性を示すのに対して，ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ
₃が２０以上無限大までのゼオライトでは親水性は減少
し，疎水性が勝ってくる。

【００４２】図６に，含有重量比ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃と
ゼオライト１００g当たりの水の吸着量（ｃｃ/１００
ｇ）の関係を示す。ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃が２０以上で水
の吸着量は低下し，８０以上ではほとんど吸着しない。
さらに，ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃が４０の疎水性ゼオライト
について，水の等温吸着線図を図７に示す。比較のた
め，椰子殻を原料とした活性炭についても水の等温吸着
線図を図７に示す。相対湿度５０％において，活性炭
(ｇ)への水分吸着量(ｃｃ)は０.１１ｃｃ／ｇ，疎水性
ゼオライト(ｇ)への水分吸着量(ｃｃ)は０.０３ｃｃ／
ｇであった。ゼオライトが水を吸着すると，ゼオライト
のガス状有機物に対する吸着容量は，吸着水がない場合
と比較して，吸着水の容積分だけ減ってしまうため，吸
着能力が持続する時間，つまり吸着剤としての寿命がそ
れだけ短くなる。つまり，通常の相対湿度３０〜６０%
の清浄装置内でガス状有機物を吸着除去するために使用
するゼオライトは疎水性であることが望ましい。

【００４３】一方，本発明では親水性ゼオライトを使用
しても良い。クリーンルームやクリーンベンチの空気雰
囲気中においてハンドリングされるシリコンウェハには
多少の差はあっても表面に自然酸化膜が形成されてお
り，したがってそのウェハ表面は親水性である。また，
同空気雰囲気中においてハンドリングされるガラス基板
もガラス自体の物性により親水性であることはよく知ら
れている。このような自然酸化膜が形成されたシリコン
ウェハやガラス基板の親水性表面を汚染する空気雰囲気
由来の有機物は，親水性表面とよく馴染む親水基を有し
ている。つまり，先に説明した表面汚染の原因となる有
機物は，炭素の二重結合やベンゼン環の化学構造を有す
る高沸点・高分子の疎水性有機物であり，当然疎水基を
有している。しかし，これらの有機物は表面汚染の原因
となる親水基も同時に有している。このようにシリコン
ウェハなどの電子材料が親水性であり，また，吸着すべ
き有機物が親水基を有することから，親水性ゼオライト
も利用可能となる。

【００４４】親水性ゼオライトではシリカ／アルミナ比
は２〜５程度であり，疎水性ゼオライトではシリカ／ア
ルミナ比は２０から無限大である。疎水性ゼオライトは
親水性ゼオライトよりも有機物の吸着素材としての寿命
が長いが，疎水性ゼオライトは親水性ゼオライトを原料
として酸処理による脱アルミニウム処理とその後の加熱
乾燥という工程を経て製造されるため，親水性ゼオライ
トよりも価格が高い。親水性ゼオライトには量産による
コストダウンが容易であるのに対して，疎水性ゼオライ
トのコストダウンは難しい。

【００４５】また，ゼオライトと，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
りも大きなメソ孔領域またはミクロ孔領域の有効細孔径
を有する無機物をバインダとして用いて該ゼオライトの
粉末を造粒したペレットを支持体に固着するために用意
しておく態様では，該ゼオライトと該無機物の両者の粉
末に例えば市水を混ぜて粘土状とし，０．３〜０．８ｍ
ｍ程度のペレットに造粒機にて造粒する。これを予め無
機系かつ不燃性の接着剤を付着させた支持体に高速空気
を利用して吹き付けることで図３に示したような本発明
のフィルタを製作できる。支持体としては必ずしもハニ
カム構造に限らず，ロックウール等の三次元網目構造体
を例示できる。後者では被処理空気が網目構造体を横切
って通過するため，空気抵抗は大きいが，吸着剤との接
触機会はハニカム構造体よりもむしろ多くなる。

【００４６】次に，図８は，本発明の他の実施の形態に
かかるフィルタ３１の概略的な分解組立図である。な
お，このフィルタ３１において，ハニカム構造体１２自
体の構成は先に図１で説明した空調用ィルタ１の構成と
同様であるため，同じ構成要素については図８において
図１と同じ符号を付することにより詳細な説明は省略す
る。

【００４７】このフィルタ３１では，図９に示すよう
に，波形シート１０と薄板シート１１を積層したハニカ
ム構造体１２の表面に，ガス状有機不純物を吸着する性
質を有し，かつ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ゼオラ
イトを固着させて第１の吸着層２５を形成し，更にその
表面に同様の無機物を固着させて第２の吸着層２６を形
成した構成になっている。なお，フィルタ３１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。ただし，第１の吸着層２５を形成する際に使用
するバインダとしての無機物は，第２の吸着層２６を形
成する際に使用する無機物とは異なり，必ずしもガス状
有機不純物を吸着する能力を必要とはしない。また，ゼ
オライトの有効細孔径よりも小さな有効細孔径を有して
もよい。例えば，従来使用されてきた物理吸着に関与す
る細孔をほとんど有さないタルク，カオリン鉱物，ベン
トナイトのような粘土鉱物であってもよい。また，珪酸
ソーダ，シリカゾル，アルミナゾルのような無機系固着
補助剤そのものであってもかまわない。図１０は，本発
明における第１の吸着層と第２の吸着層からなる複合吸
着層断面の部分拡大図である。

【００４８】ここで，フィルタ３１の製造方法の一例を
説明する。先ず，多孔性のハニカム構造体１２を製造す
る。吸着層を形成する前までは先に説明した方法と同様
であり省略する。つぎにゼオライトの粉末と，従来使用
されてきたタルク，カオリン鉱物，ベントナイトのよう
な粘土鉱物のバインダを分散させた懸濁液に，ハニカム
構造体１２を数分間浸した後，約３００℃で１時間程度
の熱処理で乾燥して，第１の吸着層２５を形成する。つ
ぎにゼオライトの有効細孔径よりも大きな有効細孔径を
有し，かつガス状有機不純物を吸着する性質を有する無
機物，例えば多孔性粘土鉱物，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，多孔質ガラス等の微粒子をバインダ
として分散させた懸濁液に，第１の吸着層を形成した後
のハニカム構造体１２を数分間浸した後，約３００℃で
１時間程度の熱処理で乾燥して，第２の吸着層２６を形
成する。前記多孔性粘土鉱物としては，セピオライトや
パリゴルスカイト等の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，酸性白土，活性ベントナイ
ト，アルミノ珪酸金属塩の微結晶とシリカ微粒子の複合
物等がある。こうして第１の吸着層２５の上に第２の吸
着層２６をコーティングしたハニカム構造体１２を得る
ことができる。第１の吸着層２５と第２の吸着層２６を
形成する際に使用される無機物は無機系固着補助剤，例
えば珪酸ソーダまたはシリカゾルまたはアルミナゾルを
少なくとも一つ含んでいてもよい。無機系固着補助剤の
役割は，第１の吸着層２５を形成しているゼオライトの
粉末や無機バインダが，ハニカム構造体１２の孔などに
強固に固着するための補助剤として機能したり，さらに
第２の吸着層２６を形成している無機物が第１の吸着層
２５に強固に固着をするための補助剤として機能する。
こうして得られたハニカム構造体１２は，構成材料に可
燃物を含まないし，ハニカム構造体１２が熱処理される
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すべて脱離・除去されるため，ハニ
カム構造体１２自身からガス状有機不純物を発生するこ
ともない。さらに，図８に示された外枠１５の素材には
アルミニウムのようなガス状有機物を発生せずかつ可燃
物を含まない素材を使用することが好ましい。また，ハ
ニカム構造体１２を外枠１５に固定する目的やハニカム
構造体１２と外枠１５との間隙部分を塞ぐ目的に使用す
る接着剤やシール剤も，ガス状有機物を発生せずかつ可
燃物を含まない特性を有するものであることが好まし
い。この場合例えば，ハニカム構造体１２に外枠１５を
取り付けて組み立てを完了したフィルタ３１全体に熱処
理を施して，フィルタ３１の構成材料である不燃性の接
着剤やシール剤から表面汚染の原因となるガス状有機不
純物成分をすべて脱離・除去してもよい。こうして，フ
ィルタ３１全体を，可燃物を含まない素材のみで構成し
たり，ガス状有機不純物を発生しない素材のみから構成
したりすることができる。

【００４９】また，フィルタ３１の別の製造方法を説明
する。前述の製造方法で製作されるハニカム構造体やロ
ックウールなどの三次元網目構造体を支持体として利用
する。そしてこの製造方法例では，支持体の表面に，粒
状のゼオライトを接着剤で付着させる。粒状のゼオライ
トについては，ゼオライトの粉末に無機物をバインダと
して混合し，成型してペレット形状とする。該ペレット
の周囲に，ゼオライトの有効細孔径よりも大きな有効細
孔径を有し，ガス状有機不純物を吸着する性質を有する
無機物をコーティングして被覆層を形成した被覆層付き
ゼオライトペレットを予め準備しておく。このペレット
の製作の仕方は，無機物の被覆層を形成するため，コー
ティング用の無機物を分散した懸濁液にペレット形状に
成型したゼオライトを浸した後，引き上げ・乾燥して行
われる。被覆層の機械的強度を増すため，該懸濁液には
コーティング用の無機物とともにゾル状の無機系固着補
助剤を分散させて，ペレットにコーティングされた該無
機物に無機系固着補助剤が含まれるようにしてもよい。
コーティングされた該無機物や無機系固着補助剤の種類
は前述したとおりである。

【００５０】なお，本発明においてゼオライト等の吸着
剤を固着させる支持体の構成は，先に図１，８で説明し
たようなハニカム構造体１２に限られないことはもちろ
んである。例えば，図１，８では薄板シート１１を挟ん
で配置した波形シート１０の稜線の方向を処理空気の流
通方向（矢印１３の方向）と平行に配置しているが，波
形シート１０の稜線の方向を処理空気の流通方向（矢印
１３の方向）と適当な角度を持って配置しても良い。ま
た，図１，８では隣接する波形シート１０の稜線の方向
を互いに平行になるように配置しているが，隣接する波
形シート１０の稜線の方向が互いに交差するように配置
させることもできる。その場合は，隣接する波形シート
１０同士の稜線がぶつかって隣接する波形シート１０同
士が密接する心配がなくなるので，薄板シート１１を省
略することもできる。なお，このように図１，８で説明
したようなハニカム構造体１２と異なる支持体を構成し
た場合でも，先と同様の方法によってその表面にゼオラ
イトを固着することが可能である。

【００５１】図１１は，本発明の実施の形態にかかる清
浄装置１０１の構成を概略的に示す説明図である。この
清浄装置１０１は，具体的には，例えばクリーンルーム
やクリーンベンチなどである。清浄装置１０１は，例え
ばＬＳＩやＬＣＤなどの製造を行うための処理空間１０
２と，この処理空間１０２の上下に位置する天井部（サ
プライプレナム）１０３及び床下部（レタンプレナム）
１０４と，処理空間１０２の側方に位置するレタン通路
１０５から構成される。

【００５２】天井部１０３には，ファンユニット１１０
と，先に説明したフィルタ１もしくはフィルタ３１のい
ずれかと，フィルタ１，３１の下流側に配された粒子状
不純物を除去する粒子除去フィルタ１１２を有するクリ
ーンファンユニット１１３が配置されている。処理空間
１０２には，熱発生源となる例えば半導体の製造装置１
１４が設置されている。床下部１０４は多数の孔が穿孔
されたグレーチング１１５で仕切られている。また，床
下部１０４には，半導体製造装置１１４の熱負荷を処理
するためのドライコイル１１６が設置されている。ドラ
イコイル１１６は，熱交換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を意味する。レタン通路
１０５に温度センサ１１７が設置されており，この温度
センサ１１７で検出される温度が所定の設定値となるよ
うに，ドライコイル１１６の冷媒圧調整弁１１８が制御
される。

【００５３】そして，クリーンファンユニット１１３の
ファンユニット１１０が稼働することによって，適宜気
流速度が調整されながら，清浄装置１０１内部の空気
は，天井部１０３→処理空間１０２→床下部１０４→レ
タン通路１０５→天井部１０３の順に流れて循環するよ
うに構成されている。またこの循環中に，ドライコイル
１１６によって冷却され，クリーンファンユニット１１
３内のフィルタ１もしくはフィルタ３１のいずれかと，
粒子除去フィルタ１１２によって空気中のガス状有機不
純物と粒子状不純物が除去されて，適温で清浄な空気が
処理空間１０２内に供給されるようになっている。

【００５４】粒子除去フィルタ１１２はフィルタ１，３
１の下流側に配されており，この粒子除去フィルタ１１
２は粒子状不純物を除去することが可能な機能を有して
いる。また粒子除去フィルタ１１２は，ガス状有機不純
物を発生しない素材のみで構成されている

【００５５】また，清浄装置１０１の床下部１０４内に
は，取り入れ外気が回路１２０を経て適宜供給される。
この回路１２０には，取り入れ外気からガス状有機物を
除去するための，親水性ゼオライトを備えたフィルタ１
２１が配されており，フィルタ１２１の上流側には，取
り入れ外気の除塵・調温・調湿を行うユニット型空調機
１２２が設けられている。また，回路１２０には湿度セ
ンサ１２７が配置されており，この湿度センサ１２７で
検出される湿度が所定の設定値となるように，ユニット
型空調機１２２の調湿部の給水圧調整弁１２９が制御さ
れる。一方，処理空間１０２内には湿度センサ１２８が
設置されており，この湿度センサ１２８で処理空間１０
２内の雰囲気の湿度が検出される。

【００５６】回路１２０から清浄装置１０１の床下部１
０４に供給された取り入れ外気は，レタン通路１０５及
び天井部１０３を経由して，処理空間１０２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１２５から排気ガラリ１２６を介して室外に排気さ
れる。

【００５７】粒子除去フィルタ１１２は，通常の中性能
フィルタやＨＥＰＡフィルタ，ＵＬＰＡフィルタでは，
濾材に揮発性有機物を含むバインダを使用しているので
バインダからの脱ガスがある。したがってバインダを使
用しない濾材を用い，あるいはバインダを使用していて
も焼きだしなどの処理により揮発性有機物を除去した濾
材を用い，さらに濾材をフレームに固定する手段である
シール材にも脱ガスの発生のない種類を選択したり，あ
るいは濾材を脱ガスのない素材で物理的に圧着してフレ
ームに固定することが望ましい。

【００５８】次に，本発明の他の実施の形態にかかる清
浄装置１０１’を図１２に示した。この図１２に示す清
浄装置１０１’は，先に説明したフィルタ１もしくはフ
ィルタ３１を清浄装置１０１’の天井部１０３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１１と比較してフィルタ１，３１の設置台数を
半分にした。その他の点は，先に図１１において説明し
た清浄装置１０１と同様の構成である。従って，図１２
に示す清浄装置１０１’おいて，先に図１１で説明した
清浄装置１０１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。

【００５９】半導体の製造などを行う清浄装置において
発生する，基板表面汚染の原因となる有機物は，シーラ
ントから発生する有機物シロキサン，建材中の難燃剤か
ら発生するリン酸エステル，建材中の可塑剤から発生す
るフタレート，レジスト密着剤から発生するＨＭＤＳ，
カセット酸化防止剤から発生するＢＨＴなどの高沸点・
高分子の有機化合物に限られる。これらの有機物の発生
源はクリーンルームなどといった清浄装置の構成部材も
しくは清浄装置内部に存在する製造に利用する種々の物
品であり，取り入れ外気に由来するものはあまりない。
したがって，フィルタ１，３１の役割は，主として清浄
装置内部で発生する表面汚染の原因となる高沸点・高分
子の有機化合物を循環空気中から除去し，清浄装置内部
のこれら有機物濃度を低減することである。フィルタ
１，３１を備えた清浄装置を稼働すると，稼働初期に清
浄装置内部の有機物濃度は最も高く，稼働時間の経過と
ともに，循環空気中からこれら有機物が逐一除去され
て，濃度は低下していき，遂には清浄装置内部の発生量
と平衡する濃度で安定化する。空気が１回循環する際に
除去される有機物量は，天井全面に取り付けた図１１の
清浄装置１と，フィルタ１，３１を間引いた図１２の清
浄装置１０１’を比較すると，２：１の関係がある。つ
まり，稼働初期の最高濃度から，清浄装置内部の発生量
と平衡する濃度まで達するまでの時間は，間引いた図１
２の清浄装置１０１’の場合は天井全面に取り付けた図
１１の清浄装置１０１の場合よりも相当に長くなる。ま
た，最終的に到達する平衡濃度も，間引いた場合は天井
全面に取り付けた場合よりも少し高くなる。つまり，間
引くと濃度の低減に時間がかかり，低減後の平衡濃度も
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，フィルタ１，３１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という経済的要望
から，この図１２に示す例の構成とすることもできる。

【００６０】

【実施例】次に，以上に説明した本発明の実施の形態に
かかるフィルタの作用効果を，実施例によって説明す
る。まず，クリーンルーム中において，粒状活性炭と繊
維状活性炭をそれぞれ使用した市販のケミカルフィルタ
２種とイオン交換繊維を使用したケミカルフィルタのそ
れぞれにより処理したクリーンルームエアと，本発明に
よるフィルタにより処理したクリーンルームエアの計４
つの雰囲気中で，酸化膜付きシリコンウェハ表面の接触
角の経時変化を測定した。その結果を図１３に示した。
本発明によるフィルタはつぎのようにして製作した。吸
着剤としての有効細孔径が８オングストロームでＳｉＯ
₂／Ａｌ₂Ｏ₃が４０の疎水性ゼオライトの４μｍの粉末
を，前記無機物としてのカオリナイトの３μｍの粉末と
混合し，無機系固着補助剤としてのシリカゾルと共に分
散させたスラリーに前述の多孔性ハニカム構造体を浸し
た後，乾燥して第１の吸着層を形成した。つぎに，ガス
状有機不純物を吸着する性質を有する無機物として有効
細孔径が主として２０オングストローム〜１０００オン
グストロームに分布した活性白土の３μｍの粉末を，無
機系固着補助剤としてのシリカゾルと共に分散させたス
ラリーに，第１の吸着層が形成された前述のハニカム構
造体を再度浸した後，乾燥して第２の吸着層を形成し
た。

【００６１】図１３に示す接触角は，基板の表面に超純
水を滴下して測定した。この接触角は，基板表面の有機
物汚染の程度を簡便に評価する指標である。洗浄直後の
有機物汚染のない酸化膜付きシリコンウェハやガラスの
表面は水に馴染みやすい性質，つまり親水性であり，接
触角は小さい。ところが，有機物で汚染されたそれらの
表面は水をはじく性質，つまり疎水性であり，接触角は
大きくなる。例えば，クリーンルーム雰囲気中に放置さ
れたガラス基板表面を対象に，超純水滴下による接触角
の測定値と，Ｘ線光電子分光法(ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ
Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐ
ｙ）により測定した有機物表面汚染は，図１４に示すよ
うな相関関係があることが知られている。酸化膜付きシ
リコンウェハの表面についても，接触角と有機物表面汚
染の間にはほぼ同様の相関関係がある。このように，基
板表面における水の接触角の大きさと有機物表面汚染の
間には極めて強い相関がある。

【００６２】図１３の結果からつぎのことが分かる。イ
オン交換繊維は本来水溶性無機不純物を吸着除去するた
めのものであり，有機物を吸着できず，逆にガス状有機
物を発生する。１日放置で約１０゜の接触角の増加が見
られる。本来有機物表面汚染を防止するはずの活性炭フ
ィルタ２種は，１日放置で約１０゜の接触角の増加とな
り，表面汚染防止効果はほとんどない結果を示した。活
性炭を利用した２種のケミカルフィルタに効果が見られ
ない理由は，バインダ，固着補助剤，シール剤等の表面
有機汚染物質がケミカルフィルタの構成部材に含まれる
ため，折角の活性炭吸着効果が自身の構成部材脱ガスに
より打ち消されてしまったためである。一方，本発明に
よるフィルタでは，吸着濾材自身からガス状有機不純物
を発生することはないので，有機物表面汚染は発生せ
ず，接触角も増加しない。

【００６３】つぎに細孔径６オングストロームの疎水性
ゼオライト，細孔径８オングストロームの疎水性ゼオラ
イト，椰子殻を出発原料とする天然物系活性炭，石油ピ
ッチを出発原料とする合成物系活性炭の４種の吸着剤を
対象に，クリーンルーム雰囲気中(２３℃，４０％ＲＨ)
に含まれる表面汚染の原因となる微量有機物の吸着性能
を比較した。クリーンルームエア中に含まれる表面汚染
の原因となる微量有機物は主として塩化ビニル素材に起
因するＤＯＰやＤＢＰである。それぞれの吸着剤０.０
４ｇを断面積０.１５ｃｍ²のカラムに充填し，クリーン
ルームエアを３リットル／ｍｉｎ通気した。実験条件を
表１に示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】洗浄直後の有機物汚染のない酸化膜付きシ
リコンウェハを，吸着剤に通気する前のクリーンルーム
エアに曝した場合４０と，吸着剤に通気後のクリーンル
ームエアに曝した場合(４１：６オングストローム疎水
性ゼオライト,４２：８オングストローム疎水性ゼオラ
イト,４３：天然物系活性炭,４４：合成物系活性炭)の
接触角の変化を図１５に示す。図中の接触角は，洗浄直
後のウェハ表面を対象となるエアに２０時間暴露した後
のそのウェハ表面に対する測定値である。なお，洗浄直
後のウェハ表面に対する接触角の測定値は３°であっ
た。図１５からつぎのようなことがわかる。吸着性能
は，４２＞４３＞４１＞４４の順である。特に４４：合
成物系活性炭が悪い。４１：６オングストローム疎水性
ゼオライトと４３：天然物系活性炭は，通気時間が５０
時間を越えるあたりから吸着性能の低下が始まる。４
２：８オングストローム疎水性ゼオライトと４４：合成
物系活性炭は，通気時間が２００時間まで吸着性能は低
下しない。吸着性能が低下しない使用初期において，４
１：６オングストローム疎水性ゼオライトと４２：８オ
ングストローム疎水性ゼオライトを比較すると，６オン
グストロームが３゜→６．４゜の変化に対して，８オン
グストロームは３゜→３．１゜の変化であった。８オン
グストローム疎水性ゼオライトはクリーンルーム雰囲気
中に含まれる表面汚染の原因となる微量有機物をほぼ完
全に吸着除去できるのに対して，６オングストローム疎
水性ゼオライトは吸着除去できずに通過してしまう表面
汚染の原因となる微量有機物があるということがわか
る。４２：８オングストローム疎水性ゼオライトおよび
４３：天然物系活性炭の吸着性能は，４１：６オングス
トローム疎水性ゼオライトおよび４４：合成物系活性炭
の吸着性能よりもはるかに良い。ゼオライトは，細孔径
よりも大きな分子を吸着することはできない。従って，
４２：８オングストローム疎水性ゼオライトでクリーン
ルーム雰囲気中に含まれる表面汚染の原因となるＤＯＰ
やＤＢＰの微量有機物をほぼ完全に吸着除去できたとい
うことは，表面汚染の原因となるこれら微量有機物の分
子サイズが８オングストローム以下であるということで
理解できる。一方，４１：６オングストローム疎水性ゼ
オライトは４４：合成物系活性炭と比較するとほぼ満足
できる吸着性能があるものの，わずかに吸着除去できず
に通過する表面汚染の原因となる微量有機物があるとい
うことは，この通過した微量有機物の分子サイズが６オ
ングストローム以上８オングストローム以下であるとい
うことを示す。

【００６６】次に，支持体の表面に疎水性ゼオライトを
第１の吸着層とし，活性白土を第２の吸着層として固着
させたハニカム構造体のフィルタに，ＤＯＰ，ＤＢＰ，
ＢＨＴ，５量体のシロキサン（Ｄ5）をそれぞれ数百ｐ
ｐｔから数ｐｐｂ含むクリーンルームエアを通気させた
場合のフィルタの上流側と下流側のそれぞれの雰囲気中
に設置したシリコンウェハ表面の有機物汚染量をガスク
ロマトグラフィ−マススペクトロメトリ（ＧＣ−ＭＳ）
により測定して比較し，表面汚染防止効果を評価した。
その結果を表２に示す。

【００６７】

【表２】

【００６８】評価には，４インチのｐ型シリコンウェハ
を用いた。洗浄後のウェハをフィルタの上流側と下流側
でそれぞれ曝露し，表面汚染を測定した。ウェハ表面に
付着した有機物の分析・測定には，昇温ガス脱離装置と
ガスクロマトグラフ質量分析装置を組み合わせて用い
た。また，ガスクロマトグラフに基づいて次のようにし
て表面汚染防止率を求めた。

【００６９】表面汚染防止率 ＝ （１−（Ｂ／Ａ））
×１００ （％） Ａ ：上流側のウェハ表面から検出された汚染有機物質
のピークの面積 Ｂ ：下流側のウェハ表面から検出された汚染有機物質
のピークの面積

【００７０】フィルタは，図１，８に示したように，隣
接する波形シートの間に凹凸のない薄板シートを挟んだ
構造を有する。フィルタの通気方向の厚みは１０ｃｍ，
通気風速は０．６ｍ／ｓ，フィルタに通気する処理空気
が接触するフィルタ単位体積当たりのシート総表面積は
３０００ｍ²／ｍ³であった。本発明のフィルタは，細孔
径が８オングストローム，大きさが３〜４μｍの疎水性
ゼオライトの粉末に３μｍのカオリナイト(カオリン鉱
物の一種)の粉末をバインダとして混合して，シリカゾ
ルを無機系固着補助剤として共に分散させたスラリー
に，前述の多孔性ハニカム構造体を浸した後乾燥して，
ハニカム構造体に疎水性ゼオライトを第１の吸着層とし
て固着させた。さらに数μｍの粉末状の酸処理モンモリ
ナイト（活性白土）のバインダを無機系固着補助剤であ
るシリカゾルと共に分散させたスラリーに，第１の吸着
層が形成された多孔性ハニカム構造体を浸した後乾燥し
て，第２の吸着層として固着させた。第１の吸着層の厚
みは１００μｍ，その重量組成比は，疎水性ゼオライ
ト：カオリナイト：シリカ＝７０％：２５％：５％，さ
らに第２の吸着層の厚みは１０μｍで，その重量組成比
は，酸処理モンモリナイト：シリカ＝８７％：１３％で
あった。フィルタ全体の密度は２３０ｇ／リットル，そ
のうち吸着層が占める密度は９０ｇ／リットル(フィル
タ全体の３９％)であった。なお，表２中には比較のた
め，前述の有効細孔径が８オングストロームの疎水性ゼ
オライトの粉末に３μｍのカオリナイトの粉末をバイン
ダとして混合して，シリカゾルを無機系固着補助剤とし
て共に分散させたスラリーに前述の多孔性ハニカム構造
体を浸した後，乾燥して製作した従来のフィルタに関す
る測定結果も併せて示す。カオリナイトは通気孔の主要
な大きさが１０００オングストローム以上であり，物理
吸着の能力はほとんどない。一方，活性白土は有効細孔
径が主として２０オングストローム〜１０００オングス
トロームに分布しており，物理吸着能は活性炭と比較し
て遜色ない。この従来のフィルタのハニカム構造体の形
状，通気条件等は表２に示した本発明のフィルタと全く
同じであり，異なる点はハニカム構造体の表面に固着さ
れるのが本発明と全く同様の第１の吸着層であるが，本
発明の第２の吸着層(活性白土の層)に相当するものを有
していないという点である。表２から明かなことは，清
浄装置内の基板表面から検出される有機汚染物のうちで
最も量が多い種類のＤＯＰとＤＢＰは，その分子サイズ
が８オングストロームよりも小さいため，バインダに物
理吸着能力があまりなくても疎水性ゼオライトの吸着能
力のみで吸着除去される。しかし，ＢＨＴや５量体のシ
ロキサン(Ｄ5)については，その分子サイズは８オング
ストロームよりも大きいため，疎水性ゼオライトでは除
去できず，その吸着除去は物理吸着能力を有する第２の
吸着層に依らざるを得ない。

【００７１】次に，本発明に従って製造した種々のタイ
プのフィルタと，従来例のフィルタと，第１の吸着層と
第２の吸着層の支持体への固着の順序を入れ替えた本発
明とは異なる構成の２種の比較例のフィルタについて比
較を行った。その結果を表３に示す。

【００７２】

【表３】

【００７３】表３において，本発明Ａは第１の吸着層が
ゼオライト，第２の吸着層が酸処理モンモリナイトのバ
インダから成るハニカム構造のフィルタである。本発明
Ｂはハニカム構造体の表面にゼオライトと酸処理モンモ
リナイトのバインダに無機系固着補助剤であるアルミナ
ゾルを混合させて吸着層を形成したフィルタである。本
発明Ｃは，本発明Ｂのフィルタ表面に，更に酸処理モン
モリナイトのバインダを第２の吸着層として形成したフ
ィルタである。従来例のフィルタは，ハニカム構造体の
表面にゼオライトの吸着層のみを形成した。比較例Ｄ
は，本発明Ａの第１の吸着層と第２の吸着層の支持体へ
の固着の順序を入れ替えたフィルタであり，第１の吸着
層が酸処理モンモリナイトのバインダ，第２の吸着層が
ゼオライトから成るハニカム構造のフィルタである。比
較例Ｅは，本発明Ｃの第１の吸着層と第２の吸着層の支
持体への固着の順序を入れ替えたフィルタであり，第１
の吸着層が酸処理モンモリナイトのバインダ，第２の吸
着層がゼオライトと酸処理モンモリナイトのバインダか
ら成るハニカム構造のフィルタである。

【００７４】これら各フィルタ吸着層の構造を図１６〜
２１に拡大して斜視図（ａ）と断面図（ｂ）として示し
た。これらの図は図４または図１０に示した吸着層を，
吸着層の厚みを高さとする円筒状に部分的に切り出し，
その円筒内に存在する吸着に関与する細孔であるミクロ
孔やメソ孔の分布の様子を概念的に模式図として示した
ものである。なお，これら各図１６〜２１では支持体は
省略して示している。本発明Ａは，図１６に示すよう
に，第１の吸着層５１にはゼオライトの約８オングスト
ローム程度の細孔が形成され，第２の吸着層５２には酸
処理モンモリナイトの約１５〜３００オングストローム
程度の細孔が形成されている。従来例は，図１７に示す
ように，吸着層５３にゼオライトの約８オングストロー
ム程度の細孔が形成されている。本発明Ｂは，図１８に
示すように，吸着層５４にゼオライトの約８オングスト
ローム程度の細孔と酸処理モンモリナイトの約１５〜３
００オングストローム程度の細孔が形成されている。本
発明Ｃは，図１９に示すように，第１の吸着層５５には
ゼオライトの約８オングストローム程度の細孔と酸処理
モンモリナイトの約１５〜３００オングストローム程度
の細孔が形成され，第２の吸着層５６には酸処理モンモ
リナイトの約１５〜３００オングストローム程度の細孔
が形成されている。一方，比較例Ｄは，図２０に示すよ
うに，第１の吸着層６０には酸処理モンモリナイトの約
１５〜３００オングストローム程度の細孔が形成され，
第２の吸着層６１にはゼオライトの約８オングストロー
ム程度の細孔が形成されている。比較例Ｅは，図２１に
示すように，第１の吸着層６２には酸処理モンモリナイ
トの約１５〜３００オングストローム程度の細孔が形成
され，第２の吸着層６３にはゼオライトの約８オングス
トローム程度の細孔と酸処理モンモリナイトの約１５〜
３００オングストローム程度の細孔が形成されている。

【００７５】これら各フィルタについて，先と同様に表
面汚染防止率を調べた結果，本発明のフィルタは，何れ
も従来例のフィルタに比べてＢＨＴとＤ5の吸着に優れ
ていた。なお，本発明の中では，Ｃ，Ａ，Ｂの順で吸着
性が優れていた。比較例のＤのフィルタの吸着性能は従
来例のフィルタと同等であり，比較例Ｅのフィルタ吸着
性能は本発明例Ｂのフィルタと同等であった。表３の結
果から理解できるように，ＢＨＴやＤ５のようなゼオラ
イトの有効細孔径よりも大きいな分子径のガス状不純物
の吸着性能は，処理対象ガスと直接接触する吸着層との
接触面に如何に多くのゼオライトの有効細孔径よりも大
きな有効細孔径の細孔が分布するか，言い換えるとその
面積密度が如何に大きいかによって決定される。従っ
て，吸着層が第１の吸着層と第２の吸着層の異なる２層
からなる場合，ＢＨＴやＤ５のような分子径の大きなガ
ス状不純物の吸着に適した細孔の面積密度が相対的に小
さく，その結果吸着性能が劣る吸着層と，それら分子径
の大きなガス状不純物の吸着に適した細孔の面積密度が
相対的に大きく，その結果吸着性能が優れた吸着層を支
持体に固着させる順は，吸着性能が劣る吸着層を支持体
と直接接する第１の吸着層とし，この第１の吸着層の上
に重ねて，吸着性能が優れた吸着層を処理対象ガスと直
接接する第２の吸着層として形成して，吸着性能に優れ
たフィルタが得られるわけで，支持体に固着させる順を
逆にすれば，ＢＨＴやＤ５のような分子径の大きなガス
状不純物の吸着性能は劣るので注意が必要である。

【００７６】また，ＤＯＰやＤＢＰのようなゼオライト
の有効細孔径よりも小さな分子径のガス状不純物の吸着
性能でも，処理対象ガスと直接接する吸着層との接触面
に如何に多くの物理吸着に関与するミクロ孔やメソ孔が
分布するか，言い換えると，その面積密度が如何に大き
いかによって決定される。従って，支持体と直接接する
第１の吸着層の吸着性能は関与しない。それでは，処理
対象ガスと直接接触する第２の吸着層の吸着性能さえ優
れておれば，支持体と直接接する第１の吸着層の構成は
どうでもよいというとそうではない。表３で測定された
吸着性能とは，フィルタを長時間使用して処理対象ガス
中に含まれるガス状不純物で吸着飽和してその除去効率
が低下する以前の表面汚染防止率を意味し，フィルタの
性能仕様には，この吸着性能のみなず，ガス状不純物で
吸着飽和に達するまでの時間，つまり吸着性能が持続す
る寿命も含まれる。寿命を決定するのは，吸着層全体の
物理吸着に関与するミクロ孔やメソ孔の総細孔容積や，
それら細孔面積であるから，処理対象ガスと直接接触す
る第２の吸着層のみならず，支持体と直接接する第１の
吸着層も，前記細孔容積や細孔面積が大きくなるような
構成を選択することで寿命の長いフィルタを得ることが
できる。

【００７７】次に，先に図１１で説明した本発明の清浄
装置を実際に製作し，処理空間に洗浄直後の有機物汚染
のない酸化膜付きシリコンウェハ基板を放置した。処理
空間の天井部には，ファンユニット，本発明のフィル
タ，粒子除去フィルタを有するクリーンファンユニット
を配置した。本発明のフィルタには親水性ゼオライトを
用いた。そして洗浄直後と３日間放置後の接触角をそれ
ぞれ測定し，３日間放置による接触角の増加を調べた。
３日間放置による接触角の増加の測定（洗浄→接触角測
定→３日間放置→接触角測定）を同じようにして１５日
ごとに繰り返し，本発明のフィルタの吸着性能の経時劣
化を測定した。清浄装置内の循環空気流量を５０００ｍ
³／ｍｉｎとし，この循環空気を処理するために使用し
た親水性ゼオライト使用量は５０００ｋｇとした。外気
取り入れ量は，循環空気流量の４％の２００ｍ³／ｍｉ
ｎとした。クリーンルーム全体の内容積は３１２０ｍ³
であり，１時間当たりの換気回数は１００回であった。

【００７８】また比較のため，ゼオライトを備えたフィ
ルタを，繊維状活性炭を低融点ポリエステルやポリエス
テル不織布のバインダと複合してフェルト形状にした従
来の構成のケミカルフィルタに交換し，酸化膜付きシリ
コンウェハ基板を洗浄後３日間放置したことによる接触
角の増加の測定を１５日ごとに繰り返した。この場合も
１ｍ³／ｍｉｎの通気量当たりの活性炭使用量は１ｋｇ
とした。さらに，ゼオライトを備えたフィルタや従来の
構成によるケミカルフィルタを一切設けない場合，即
ち，清浄装置雰囲気中に含まれるガス状有機不純物が除
去されない場合についても同様の測定を行った。

【００７９】なお，洗浄直後の酸化膜付きシリコンウェ
ハ表面の接触角は３°であった。３日間曝された酸化膜
付きシリコンウェハ表面の接触角が６°以下に保たれて
いることがガス状有機不純物汚染によるデバイスの品質
低下を防止するための清浄装置雰囲気に求められる必要
条件であると仮定する。

【００８０】図２２に測定結果を示す。本発明の清浄装
置雰囲気と，従来の構成によるケミカルフィルタを設け
た清浄装置雰囲気と，ガス状有機不純物が除去されない
清浄装置雰囲気のそれぞれに曝された酸化膜付きシリコ
ンウェハ表面の接触角の経時変化を比較したものであ
る。ガス状有機不純物が除去されない清浄装置雰囲気に
曝された酸化膜付きシリコンウェハ表面の接触角は，３
日間放置によって２６°〜３０°も増加する。本発明の
清浄装置については，使用開始直後の状態において，３
日間放置後の酸化膜付きシリコンウェハの接触角は４°
以下に保たれた。しかし，通気時間の増加と共に親水性
ゼオライトの吸着性能は低下し，フィルタ通過後の空気
中に含まれるガス状有機物の濃度も増加する。つまり，
親水性ゼオライトへの通気時間の増加と共に，下流側の
処理済み空気に一定時間曝された酸化膜付きシリコンウ
ェハ表面の接触角も増加することになる。フィルタ通過
後の空気に３日間曝された酸化膜付きシリコンウェハ表
面の接触角が６°に達するまでの本発明のフィルタの使
用時間は約３ヶ月であることがわかる。一方，従来のケ
ミカルフィルタについては，使用開始直後の状態におい
てすら３日間放置酸化膜付きシリコンウェハの接触角は
１２°に達した。この理由は繊維状活性炭を担持するた
めに使用される低融点ポリエステルやポリエステル不織
布のバインダからの脱ガスがケミカルフィルタをそのま
ま素通りしてしまい，下流側に放置されたシリコンウェ
ハの表面を汚染してしまったためである。従来のケミカ
ルフィルタにおいても，通気時間の増加と共に活性炭の
吸着性能は低下し，６ヶ月間使用後においては２０°に
達した。

【００８１】さらに，親水性ゼオライトの水の吸着特性
について説明する。細孔径が１０オングストロームの親
水性ゼオライトと石炭を原料とする活性炭について，２
５℃の雰囲気において測定した水の吸着等温線図を図２
３に示した。活性炭に関しては，相対湿度が少し増加す
るだけで空気中の水分吸着飽和量も急激に増加する。例
えば，水分をほとんど吸着していない未使用の活性炭添
着ケミカルフィルタを相対湿度２０％の雰囲気の容器内
に保管しておき，このケミカルフィルタを使用するため
保管容器から取り出して，いきなり相対湿度５０％のク
リーンルーム雰囲気に曝されると，活性炭が吸着飽和に
達するまで空気中の水分を多量に吸着することになって
しまう。相対湿度２０％（水分吸着飽和量０．００４ｃ
ｃ／ｇ)と５０％(水分吸着飽和量０．１１４ｃｃ／ｇ）
における活性炭の水分吸着飽和量の差は０．１１ｃｃ／
ｇにもなる。一方，細孔径が１０オングストロームの親
水性ゼオライトでは，相対湿度２０％の水分吸着飽和量
は２６．２ｃｃ／ｇとかなり多いが，相対湿度が２０％
から５０％に変化しても，水分吸着飽和量の増加はわず
か０．０２ｃｃ／ｇに過ぎない。図２３からも理解でき
るように，相対湿度が１０％以下の雰囲気で保管されて
いた未使用の１０オングストロームの親水性ゼオライト
を備えたフィルタを相対湿度５０％のクリーンルーム雰
囲気において使用を開始した場合，その上流側において
所定の相対湿度に調節しても，このフィルタに使用され
ている親水性ゼオライトが空気中の水分をほとんど吸着
しないので，清浄装置内の相対湿度が所定の値よりも低
くなるという不具合はない。

【００８２】活性炭を添着したケミカルフィルタのよう
に，使用先の雰囲気の温湿度を出荷前に調査し，その温
湿度に見合った水分をわざとケミカルフィルタの活性炭
に吸着させて密封梱包の上出荷するという面倒な作業は
必要ない。なぜなら，相対湿度が１０％以下の雰囲気は
通常の作業環境ではありえない超乾燥状態であり，通常
の作業環境では数１０％が普通であるから，親水性ゼオ
ライトを備えたフィルタには，活性炭を添着したケミカ
ルフィルタのように水分をわざわざ出荷前に吸着する必
要はなく，そのまま梱包して出荷できる。

【００８３】また，細孔径６オングストロームと細孔径
８オングストロームのそれぞれの親水性ゼオライトの吸
着性能を，疎水性ゼオライトと同様に調べた。その結果
を図１５中に合わせて示した。図１５において，曲線４
１’は，細孔径６オングストロームの親水性ゼオライト
を備えた吸着剤に通気後のクリーンルームエアに曝した
場合であり，曲線４２’は，細孔径８オングストローム
の親水性ゼオライトを備えた吸着剤に通気後のクリーン
ルームエアに曝した場合である。吸着性能は，４２＞４
２’＞４３＞４１＞４１’＞４４の順となった。

【００８４】次に，親水性ゼオライトのフィルタを備え
た本発明にかかる清浄装置の湿度制御性を，ケミカルフ
ィルタを備えた従来の清浄装置と比較して調べた。除塵
・調温・調湿を行うユニット型空調機とフィルタを通過
後の外気取り入れ回路に設けた湿度センサの信号によ
り，ユニット型空調機内に設けた調湿機の給水弁を調節
した。湿度制御性の良否を判定するため，本発明に従う
清浄装置と従来の清浄装置の内部にも湿度センサをそれ
ぞれ設けた。また，循環空気量５０００ｍ³／ｍｉｎに
対して，外気取り入れ量はわずか２００ｍ³／ｍｉｎと
した。

【００８５】図２４に測定結果を示す。従来の構成のケ
ミカルフィルタを備えた清浄装置では，ケミカルフィル
タは通過空気中の水分を吸着しやすいため，ケミカルフ
ィルタの取り付け後，活性炭が水分を吸着して平衡状態
に達するまでの約２週間の間は清浄装置内部の相対湿度
は設定値５０％よりも５％も低い４５％で推移する。一
方，親水性ゼオライトを固着させたハニカム構造体のフ
ィルタを備えた本発明に従う清浄装置内部では，通過空
気中の水分はほとんど吸着しないため，相対湿度は設定
値の５０％に維持された。ＬＳＩやＬＣＤの製造工程に
おいては，湿度が設定値よりも低下してしまうと，ウェ
ハやガラス基板に静電気が発生しやすくなって，それら
製品表面の微粒子汚染や素子の静電破壊が起きて歩留ま
りが低下する。従来の構成のケミカルフィルタを備えた
清浄装置では，フィルタの取り付け後約２週間にわたっ
て製品の歩留まりが低下した。しかし，本発明に従うフ
ィルタを備えた清浄装置内部では，フィルタの取り付け
直後から相対湿度は設定値に保たれ，製品の歩留まり低
下は見られなかった。

【００８６】以上，本発明の好適な例について，ＬＳＩ
やＬＣＤの製造プロセス全般などに好適に利用される清
浄装置（いわゆるクリーンルーム）に関して説明した
が，本発明はかかる例に限定されない。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
ッカなど様々な規模の清浄装置，本発明のフィルタの処
理可能風量，循環風量と外気取り入れ空気量の割合，清
浄装置内部からのガス状有機不純物の発生の有無などの
処理環境に応じて多様な適用が考えられる。また，本発
明のフィルタが処理の対象とするのは空気のみに限定さ
れず，窒素やアルゴンのような不活性ガスを処理しても
同様に半導体やＬＣＤの製造などに好適な不活性ガスを
作り出すことができるのは言うまでもない。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば，以下のような効果を奏
する。 （１）．清浄装置で取り扱う基板表面の有機物汚染を防
止するにあたり，雰囲気中に含まれる基板表面汚染の原
因となるガス状有機物について，例えばＤＯＰやＤＢＰ
などといった分子径が８オングストロームよりも小さい
ガス状有機不純物と，例えばＢＨＴやシロキサンなどと
いった分子径が８オングストロームよりも大きいガス状
有機不純物の両方を吸着・除去したことによって， Ａ．半導体やＬＣＤの製造などに好適な基板表面の有機
物汚染の原因となるガス状有機物が除去された清浄空気
を作り出すことができた。 Ｂ．半導体やＬＣＤの製造において，清浄空気を，基板
表面が暴露される清浄装置の雰囲気として利用すること
で，基板表面の有機物汚染を防止することができた。 （２）．（１）において，分子径が８オングストローム
よりも小さいガス状有機不純物を吸着・除去するための
吸着剤としてゼオライトを，また分子径が８オングスト
ロームよりも大きいガス状有機不純物を吸着・除去する
ための吸着剤として各種無機物を適宜に選択し，組み合
わせることによって， Ａ．構成材料に可燃物を含まないフィルタを提供するこ
とができ，このフィルタを用いて構築された清浄装置
は，従来の活性炭吸着剤のフィルタを用いて構築された
清浄装置に比べて防災上，優れていた。 Ｂ．基板表面汚染の原因となるガス状有機物を発生しな
い素材のみから構成されるフィルタを提供することがで
き，このフィルタを用いて構築された清浄装置は，従来
の活性炭吸着剤のフィルタを用いて構築された清浄装置
に比べて，基板表面の有機物汚染をより完全に防止する
ことができた。 Ｃ．従来の活性炭吸着剤のフィルタと比較して，空気中
の水分をより吸着しにくく，ガス状有機不純物の吸着能
力が持続する時間もより長いフィルタを提供することが
でき，このフィルタを用いて構築された清浄装置では，
従来の活性炭吸着剤のフィルタを用いて構築された清浄
装置に比べて，清浄装置内の湿度制御がより簡便に行
え，かつより長期にわたって雰囲気中に含まれるガス状
有機不純物の吸着・除去を行えた。

【００８８】また，親水性ゼオライトを備えたフィルタ
を用いれば，消防法において可燃物に指定された活性炭
を含む従来のケミカルフィルタと比較して，防災上極め
て安全である。さらに，このフィルタは，ハニカム構造
体に親水性ゼオライトを固着させた構成とすることによ
り，処理空気の通気抵抗を小さくすることができる。ま
た，フィルタの上流側に空気の調湿装置を設けても，親
水性ゼオライトは吸湿しないため，湿度コントロールが
容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかるフィルタの概略的
な分解組立図である。

【図２】表面に吸着層を形成したフィルタの拡大断面図
である。

【図３】表面にペレットを固着したフィルタの拡大断面
図である。

【図４】本発明における吸着層断面の部分拡大図であ
る。

【図５】本発明の他の実施の形態にかかるフィルタの概
略的な分解組立図である。

【図６】含有重量比ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃とゼオライト１
００ｇ当たりの水分吸着量（２５℃，相対湿度５０％）
の関係を示すグラフである。

【図７】疎水性ゼオライトと活性炭への２５℃における
水の吸着等温線図である。

【図８】本発明の他の実施の形態にかかるフィルタの概
略的な分解組立図である。

【図９】表面に第１の吸着層と第２の吸着層を形成した
フィルタの拡大断面図である。

【図１０】第１の吸着層と第２の吸着層からなる複合吸
着層断面の部分拡大図である。

【図１１】本発明の実施の形態にかかる清浄装置の構成
を概略的に示す説明図である。

【図１２】本発明の他の実施の形態にかかる清浄装置の
構成を概略的に示す説明図である。

【図１３】ケミカルフィルタによる処理空気に曝された
ウェハ表面の接触角の経時変化を示すグラフである。

【図１４】接触角と炭素付着量の関係を示すグラフであ
る。

【図１５】各種の吸着剤の表面汚染の原因となる微量有
機物の吸着性能を比較したグラフである。

【図１６】本発明Ａの第１の吸着層と第２の吸着層の拡
大図である。

【図１７】従来例の吸着層の拡大図である。

【図１８】本発明Ｂの吸着層の拡大図である。

【図１９】本発明Ｃの第１の吸着層と第２の吸着層の拡
大図である。

【図２０】比較例Ｄの第１の吸着層と第２の吸着層の拡
大図である。

【図２１】比較例Ｅの第１の吸着層と第２の吸着層の拡
大図である。

【図２２】洗浄直後の酸化膜付きシリコンウェハを３日
間各種雰囲気に曝した場合の接触角の経時変化を示すグ
ラフである。

【図２３】親水性ゼオライトと活性炭への水の吸着等温
線図である。

【図２４】親水性ゼオライトを用いた吸着層を備えた清
浄装置と従来のケミカルフィルタを備えた清浄装置のそ
れぞれの相対湿度の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１ フィルタ １２ 支持体 ２５ 第１の吸着層 ２６ 第２の吸着層 １０１ 清浄装置

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体の表面に，雰囲気中のガス状有機
   不純物を除去するためのゼオライトを，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
   して用いて固着させて吸着層を形成したことを特徴とす
   るフィルタ。
2. 【請求項２】 支持体の表面に，雰囲気中のガス状有機
   不純物を除去するためのゼオライトを無機物をバインダ
   として用いて固着させて第１の吸着層を形成し，該第１
   の吸着層の表面に，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固着させて第２の吸着層を形成
   したことを特徴とするフィルタ。
3. 【請求項３】 支持体の表面に，雰囲気中のガス状有機
   不純物を除去するためのゼオライトを，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
   して用いて造粒したペレットを固着させたことを特徴と
   するフィルタ。
4. 【請求項４】 支持体の表面に，雰囲気中のガス状有機
   不純物を除去するためのゼオライトを無機物をバインダ
   として用いて造粒してペレットとし，さらに該ペレット
   の周囲を，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
   有する無機物をコーティングして形成したペレットを固
   着させたことを特徴とするフィルタ。
5. 【請求項５】 前記支持体が，ハニカム構造体であるこ
   とを特徴とする請求項１，２，３又は４のいずれかに記
   載のフィルタ。
6. 【請求項６】 前記ハニカム構造体が，無機繊維を必須
   成分とする構造体であることを特徴とする請求項５に記
   載のフィルタ。
7. 【請求項７】 雰囲気中のガス状有機不純物を除去する
   ためのゼオライトを，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造粒し
   たペレットを，ケーシング内に充填して構成したことを
   特徴とするフィルタ。
8. 【請求項８】 雰囲気中のガス状有機不純物を除去する
   ためのゼオライトを無機物をバインダとして用いて造粒
   してペレットとし，さらに該ペレットの周囲を，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コ
   ーティングして形成したペレットを，ケーシング内に充
   填して構成したことを特徴とするフィルタ。
9. 【請求項９】 前記ゼオライトが疎水性であることを特
   徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７又は８のい
   ずれかに記載のフィルタ。
10. 【請求項１０】 前記ゼオライトが親水性であることを
    特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７又は８の
    いずれかに記載のフィルタ。
11. 【請求項１１】 前記ゼオライトの有効細孔径が７オン
    グストローム以上であり，かつ前記ガス状有機不純物を
    吸着する性質を有し，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前記無機物において，１５〜
    ３００オングストロームの範囲に分布する細孔の総容積
    が該無機物重量当たり０．２ｃｃ／ｇ以上であるか，ま
    たは該無機物の細孔の比表面積が１００ｍ²／ｇ以上で
    あることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，
    ７，８，９又は１０のいずれかに記載のフィルタ。
12. 【請求項１２】 前記ガス状有機不純物を吸着する性質
    を有し，該ゼオライトの有効細孔径よりも大きな有効細
    孔径を有する前記無機物の主成分が多孔性粘土鉱物，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，多孔質ガラスの
    いずれかもしくはそれらの混合物であることを特徴とす
    る請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０又
    は１１のいずれかに記載のフィルタ。
13. 【請求項１３】 前記多孔性粘土鉱物が，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，酸性白
    土，活性ベントナイト，アルミノ珪酸金属塩の微結晶と
    シリカ微粒子の複合物のいずれかもしくはそれらの混合
    物であることを特徴とする請求項１２に記載のフィル
    タ。
14. 【請求項１４】 前記無機物が無機系固着補助剤を含む
    ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，
    ８，９，１０，１１，１２又は１３のいずれかに記載の
    フィルタ。
15. 【請求項１５】 前記無機系固着補助剤が珪酸ソーダ，
    シリカ又はアルミナの少なくとも一つを含むことを特徴
    とする請求項１４に記載のフィルタ。
16. 【請求項１６】 支持体を，雰囲気中のガス状有機不純
    物を除去するためのゼオライトの粉末と，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バインダとしての
    無機物の粉末を分散させた懸濁液に含浸させた後に乾燥
    することで，前記支持体の表面に吸着層を形成すること
    を特徴とするフィルタの製造方法。
17. 【請求項１７】 支持体を，雰囲気中のガス状有機不純
    物を除去するためのゼオライトの粉末とバインダとして
    の無機物の粉末を分散させた懸濁液に含浸させた後に乾
    燥することで，前記支持体の表面に第１の吸着層を形成
    し，更に，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
    有する無機物の粉末を分散させた懸濁液に含浸させた後
    に乾燥することで，前記第１の吸着層の表面に第２の吸
    着層を形成することを特徴とするフィルタの製造方法。
18. 【請求項１８】 湿度が調節された空気を循環させる機
    構を備えた清浄装置において，前記空気の循環経路に，
    請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１
    １，１２，１３，１４又は１５のいずれかに記載のフィ
    ルタと，該フィルタの下流側に配された粒子状不純物を
    除去する粒子除去フィルタを設けたことを特徴とする清
    浄装置。