KR20160071430A - 케미컬 필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 중의 실란올 화합물을 효율 좋게 제거할 수 있는 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터를 제공한다. 본 발명의 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 순수와 혼합시켰을 때의 혼합액(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료를 흡착제로서 사용하는 것을 특징으로 한다.

Description

케미컬 필터{CHEMICAL FILTER}
본 발명은 실란올 화합물을 공기 중에서 제거하기 위한 케미컬 필터에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 해당 케미컬 필터를 사용한 공기 정화 방법, 해당 케미컬 필터를 구비한 노광 장치, 해당 케미컬 필터를 구비한 도포 현상 장치, 및 해당 케미컬 필터를 구비한 가스 상태 오염 물질이 제어된 클린룸에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스의 노광 공정에 있어서, 헥사메틸디실라잔(HMDS)과 같은 디실라잔 화합물이 포토레지스트 밀착제로서 사용되는 것이 알려져 있다. HMDS는, 예를 들어 가스로서 웨이퍼 표면에 분무됨으로써, 웨이퍼 표면의 수산기를 트리메틸실라놀기로 치환시킴으로써, 웨이퍼 표면을 소수화시켜서, 웨이퍼 표면의 레지스트제와의 밀착성을 향상시키고 있다. 그러나, HMDS는 가수분해하여 저분자량물의 트리메틸실란올(TMS)이 되고, 노광 장치 내에서 가스 상태로 부유하는 경우가 있다. 부유한 TMS는, 노광 장치 등에서 사용되는 엑시머 레이저 등의 단파장의 광의 에너지를 받아 분해되고, 그 분해된 것이 렌즈 등의 표면에 결합해서 렌즈 흐림의 원인이 되어, 노광 장애 등을 일으킬 우려가 있다.
노광 공정이 행해지는 노광 장치의 챔버 내부에는, 통상 활성탄 등의 흡착제를 갖는 케미컬 필터를 통과한 공기가 공급된다. TMS 등의 가스 상태 불순물은, 케미컬 필터에 의해 제거됨으로써, 챔버 내부는 일정한 청정도로 유지되어, 노광 장애 등이 방지되는 것이 일반적이다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
그러나, TMS는 저분자량이고 휘발성의 물질이며, 일반적인 케미컬 필터의 흡착제인 활성탄 등으로는 흡착하기 어렵고 또한 흡착해도 바로 탈리되기 때문에, 효율적으로 제거하는 것은 어렵다. 따라서, 종래, TMS를 필요량 제거하기 위해서, 케미컬 필터를 두껍게 하거나 또는 대용량화하는 등, 활성탄을 다량으로 사용할 필요가 있었다.
특허문헌 2에는, 산성 첨착제를 사용한 케미컬 필터가 개시되어 있다. 이 케미컬 필터에서는, 공기 중에 포함되는 실란올 화합물이 산성 첨착제에 의해 이량화되어서 흡착된다. 그러나, 공기 중의 실란올 화합물의 농도가 극히 저농도인 경우에는, 2량화의 반응이 일어나기 어렵기 때문에, 이 방법으로는 제거 효율이 반드시 충분하다고는 할 수 없다.
일본 특허 공개 제2008-181968호 공보 국제 공개 제2011/099616호 팜플렛
따라서, 본 발명의 목적은, TMS 등의 실란올 화합물을 효율적으로 제거 가능한 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 공기 중에 존재하는 TMS 등의 실란올 화합물을 효율적으로 제거할 수 있는 공기 정화 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 케미컬 필터를 구비한 노광 장치, 도포 현상 장치 및 가스 상태 오염 물질이 제어된 클린룸을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토한 결과, 순수와의 수혼합물의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료를 흡착제로서 사용하면, 공기 중의 TMS 등의 실란올 화합물을 매우 효율 좋게 제거할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료를 흡착제로서 사용한 제1 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터를 제공한다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 상기 무기 실리카계 다공질 재료가 제올라이트, 실리카 겔, 실리카 알루미나, 규산알루미늄, 다공질 유리, 규조토, 함수 규산마그네슘질 점토 광물, 산성 백토, 활성 백토, 활성 벤토나이트, 메조포러스(mesophorous) 실리카, 알루미노규산염 및 퓸드 실리카로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종 또는 2종 이상의 무기 실리카계 다공질 재료일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 상기 흡착제로서, 상기 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료와 함께 다른 흡착제를 사용할 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 상기 무기 실리카계 다공질 재료로서 합성 제올라이트를 포함하고, 상기 흡착제 중의 합성 제올라이트의 함유량이 흡착제의 총 중량에 대하여 10중량％ 이상일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 상기 무기 실리카계 다공질 재료로서 합성 제올라이트를 포함하고, 상기 합성 제올라이트에 있어서의 SiO2와 Al2O3의 비(몰비)[SiO2/Al2O3]가 4 내지 2000일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 상기 무기 실리카계 다공질 재료로서 합성 제올라이트를 포함하고, 상기 합성 제올라이트가 A형, 페리에라이트(ferrierite) MCM-22, ZSM-5, ZSM-11, SAPO-11, 모르데나이트(mordenite), 베타형, X형, Y형, L형, 차바자이트(chabazite) 및 오프레타이트(offretite)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 골격 구조를 갖는 합성 제올라이트일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 필터 기재에 상기 흡착제가 결합제에 의해 부착된 케미컬 필터일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 상기 결합제가 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 결합제일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 상기 결합제가 무기 결합제일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 상기 무기 결합제가 콜로이드상의 무기 산화물 입자일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 상기 케미컬 필터의 구조가 허니컴(honeycomb) 구조, 플리츠(pleats) 구조 또는 3차원 그물눈 구조일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 상기 허니컴 구조가 벌집상의 구조, 또는 단면이 격자상, 원 형상, 물결 형상, 다각 형상, 부정 형상, 또는 전부 또는 일부에 곡면을 갖는 형상이며, 공기가 구조체의 요소가 되는 셀을 통과하는 구조일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 펠릿화된 상기 흡착제를 포함하는 케미컬 필터일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는 상기 펠릿화에, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 결합제를 사용할 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 상기 펠릿화된 흡착제를 포함하는 필터의 구조가 플리츠 구조, 펠릿 충전 구조 및 3차원 그물눈 구조로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 구조일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 초지법에 의해 제조된 케미컬 필터일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 세라믹형의 케미컬 필터일 수도 있다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 필터 기재에 결합제를 사용하지 않고 상기 흡착제가 부착되어 있는 케미컬 필터일 수도 있다.
또한, 본 발명은 무기 실리카계 다공질 재료가 흡착제로서 사용되고 있는 케미컬 필터이며, 상기 케미컬 필터로부터 분리시킨 흡착제를 포함하는 혼합물의, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인, 제2 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터를 제공한다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 상기 무기 실리카계 다공질 재료가 제올라이트, 실리카 겔, 실리카 알루미나, 규산알루미늄, 다공질 유리, 규조토, 함수 규산마그네슘질 점토 광물, 산성 백토, 활성 백토, 활성 벤토나이트, 메조포러스 실리카, 알루미노규산염 및 퓸드 실리카로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 무기 실리카계 다공질 재료일 수도 있다.
또한, 본 발명은 무기 실리카계 다공질 재료가 흡착제로서 사용되고 있는 케미컬 필터이며, 상기 흡착제를 포함하는 상기 케미컬 필터의 한 조각을 순수에 침지시켜 얻어지는 침지액(케미컬 필터의 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인, 제3 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터를 제공한다.
상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 상기 무기 실리카계 다공질 재료가 제올라이트, 실리카 겔, 실리카 알루미나, 규산알루미늄, 다공질 유리, 규조토, 함수 규산마그네슘질 점토 광물, 산성 백토, 활성 백토, 활성 벤토나이트, 메조포러스 실리카, 알루미노규산염 및 퓸드 실리카로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 무기 실리카계 다공질 재료일 수도 있다.
본 발명은, 또한, 상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터를 구비한 노광 장치를 제공한다.
본 발명은, 또한, 상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터를 구비한 도포 현상 장치를 제공한다.
본 발명은, 또한, 상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터를 구비한 가스 상태 오염 물질이 제어된 클린룸을 제공한다.
본 발명의 케미컬 필터에 의하면, 특히 TMS 등의 실란올 화합물에 대해서는, 일단 흡착한 TMS 등이 다시 탈리되지 않기 때문에, 활성탄과 비교해서 제거 효과가 장시간 지속된다. 즉, 제거 효율은 단시간에 저하되는 경우는 없고, 완만하게 낮아지며, 활성탄과 같이 TMS를 방출해서 마이너스 효과(필터 상류보다도 하류측쪽이 고농도가 되는 현상)가 되는 경우가 없다.
또한, 본 발명의 케미컬 필터에 의하면, 공기 중의 실란올 화합물을 매우 효율 좋게 제거할 수 있기 때문에, 흡착제의 사용량을 지극히 소량으로 할 수 있고, 또한 필터 기재의 매수도 삭감할 수 있어, 에너지 절약, 저비용, 공간 절약으로 할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 사용한 통기 시험 장치의 개략도이다.
도 2는 실시예 1에서 사용한 통기 시험 장치의 부분 개략 단면도이다.
도 3은 실시예 1의 통기 시험 결과를 나타내는 그래프(제올라이트의 수혼합물의 pH와 제거 효율의 관계)이다.
도 4는 실시예 1의 통기 시험 결과를 나타내는 그래프(실리카 겔, 산성 백토, 활성 백토, 규조토, 퓸드 실리카 및 탈크의 수혼합물의 pH와 제거 효율의 관계)이다.
도 5는 실시예 2의 통기 시험 결과를 나타내는 그래프(제올라이트의 수혼합물의 pH와 제거 효율의 관계(시간 변화))이다.
도 6은 실시예 2의 통기 시험 결과를 나타내는 그래프(실리카 겔, 산성 백토, 활성 백토 및 규조토의 수혼합물의 pH와 제거 효율의 관계(시간 변화))이다.
도 7은 실시예 4에서 사용한 통기 시험 장치의 개략도이다.
도 8은 실시예 4의 통기 시험 결과를 나타내는 그래프(TMS의 제거 효율의 시간 변화)이다.
도 9는 실시예 5의 통기 시험 결과를 나타내는 그래프(결합제의 수혼합물의 pH와 제거 효율의 관계(시간 변화))이다.
도 10은 실시예 6의 통기 시험 결과를 나타내는 그래프(합성 제올라이트의 함유량과 제거 효율의 관계(시간 변화))이다.
[케미컬 필터]
본 발명이 제1 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료를 흡착제로서 사용하고 있는 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터이다.
본 발명의 제2 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 무기 실리카계 다공질 재료가 흡착제로서 사용되고 있는 케미컬 필터이며, 상기 케미컬 필터로부터 분리시킨 흡착제를 포함하는 혼합물의, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인, 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터이다. 상기 수혼합물은, 예를 들어 상기 흡착제의 혼합물 5g에 순수를 첨가하고, 수혼합물 전체를 100g으로 함으로써, 수혼합물 전체에 대한 상기 흡착제의 혼합물 함유 비율을 5wt％로 하고, 충분히 교반한 후에 얻을 수 있다.
본 발명의 제3 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 무기 실리카계 다공질 재료가 흡착제로서 사용되고 있는 케미컬 필터이며, 상기 흡착제를 포함하는 상기 케미컬 필터의 한 조각을 순수에 침지시켜 얻어지는 침지액(케미컬 필터의 함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인, 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터이다. 상기 침지액은, 예를 들어 흡착제를 포함하는 케미컬 필터 조각 5g에 순수를 첨가하고, 침지액 전체를 100g으로 함으로써, 침지액 전체에 대한 상기 흡착제를 포함하는 케미컬 필터 조각의 함유 비율을 5wt％로 하고, 충분히 교반한 후에 얻을 수 있다.
본 명세서 중에서는, 「본 발명의 제1 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터」, 「본 발명의 제2 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터」 및 「본 발명의 제3 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터」를 총칭하여, 「본 발명의 케미컬 필터」라고 칭하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서는, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료를 사용한 흡착제를, 「본 발명의 흡착제」라고 칭하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「수혼합물의 pH」는 특별히 언급하지 않는 한, 「수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH」를 말하는 것으로 한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「침지액의 pH」는 특별히 언급하지 않는 한, 「침지액(케미컬 필터의 비율: 5wt％)의 pH」를 말하는 것으로 한다.
(본 발명의 흡착제)
본 발명의 케미컬 필터는, 무기 실리카계 다공질 재료를 필수적인 흡착제로서 사용하고 있다. 상기 무기 실리카계 다공질 재료는, 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 사용할 수도 있다.
본 발명의 제1 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터에 있어서, 상기 무기 실리카계 다공질 재료는, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하(예를 들어, 3 내지 7)이고, 바람직하게는 7 미만(예를 들어, 3 이상 7 미만), 보다 바람직하게는 3 내지 6.5, 더욱 바람직하게는 4 내지 6이다. 상기 pH가 7 이하임으로써, 실란올 화합물을 고효율로 제거할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH란, 수혼합물 전체에 대하여 당해 수혼합물 중에 혼합시키는 물질(대상 물질)의 함유 비율이 5wt％인 조건에서 측정했을 때의 pH를 말한다. 예를 들어, 무기 실리카계 다공질 재료의, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH는, 무기 실리카계 다공질 재료의 함유 비율이 5wt％인 조건에서 측정했을 때의 pH이다. 상기 수혼합물의 pH는, 예를 들어 pH 측정기를 사용하여 측정할 수 있다. 또한, 상기 무기 실리카계 다공질 재료에 첨착제 등을 첨착한 것을 본 발명의 흡착제로서 사용하는 경우, 상기 「순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH」는, 첨착제 등을 첨착하기 전의 상태(즉, 첨착제 등을 첨착하고 있지 않은 상태)의 무기 실리카계 다공질 재료의, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH를 말하는 것으로 한다.
본 명세서에 있어서, 수혼합물(함유 비율: 5wt％)은, 예를 들어 이하의 「수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 제조 방법」에 의해 제조할 수 있다.
수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 제조 방법
상기 수혼합물(함유 비율: 5wt％)은, 예를 들어 함유 비율이 5wt％가 되도록, 수혼합물의 pH의 측정 대상이 되는 샘플(「대상 샘플」이라고 칭하는 경우가 있음)을 순수에 혼합하고, 충분히 교반한 뒤 정치시켜 제조할 수 있다. 상기 수혼합물의 제조에는 순수를 사용하지만, 유기 용매와 순수의 혼합 용매를 사용할 수도 있다. 단, 유기 용매를 사용하는 경우, 유기 용매의 종류나 농도에 따라서는 산 해리 상수가 크게 변동되기 때문에, 일반적으로 알코올 등의 수용성의 유기 용매이며, pH에 큰 영향을 주지 않는 범위의 농도로 한다. 또한, 상기 「wt％」는, 「중량％」와 동일한 의미이다. 함유 비율이 5wt％인 수혼합물을 제조하기 위해서는, 구체적으로는 예를 들어 대상 샘플을, 저울 등을 사용해서 5g 헤아려 취하고, 추가로 순수를 첨가하여, 전체를 100g으로 하고, 액을 충분히 교반함으로써 제조할 수 있다. 예를 들어, 무기 실리카계 다공질 재료의 수혼합물(함유 비율: 5wt％)은 무기 실리카계 다공질 재료를 상기 대상 샘플로서 제조할 수 있다.
본 발명의 케미컬 필터에 사용되고 있는 상기 무기 실리카계 다공질 재료는, 특별히 한정되지 않지만, 비표면적(BET 비표면적)이 10㎡/g 이상(예를 들어, 10 내지 800㎡/g)일 수도 있고, 바람직하게는 50㎡/g 이상(예를 들어, 50 내지 750㎡/g), 보다 바람직하게는 100㎡/g 이상(예를 들어, 100 내지 700㎡/g)이다.
상기 무기 실리카계 다공질 재료는, 특별히 한정되지 않지만, 다공질 재료 중의 SiO2의 함유량이 5중량％ 이상(예를 들어, 5 내지 100중량％)일 수도 있고, 바람직하게는 10중량％ 이상, 보다 바람직하게는 20중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 50중량％ 이상인 무기 실리카계 다공질 재료 등을 들 수 있다.
상기 무기 실리카계 다공질 재료로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 제올라이트(예를 들어, 합성 제올라이트, 천연 제올라이트 등), 실리카 겔, 실리카 알루미나, 규산알루미늄, 다공질 유리, 규조토, 함수 규산마그네슘질 점토 광물(예를 들어, 탈크), 산성 백토, 활성 백토, 활성 벤토나이트, 메조포러스 실리카, 알루미노규산염, 퓸드 실리카 등을 들 수 있다. 흡착제로서 상기 무기 실리카계 다공질 재료를 사용함으로써, 실란올 화합물을 고효율로 제거할 수 있다. 그 중에서도, 합성 제올라이트가 바람직하다. 흡착제로서 합성 제올라이트를 사용하면, 보다 장기간에 걸쳐서 실란올 화합물을 효율 좋게 계속해서 제거할 수 있다. 상기 무기 실리카계 다공질 재료는, 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 합성 제올라이트에는, 인공 제올라이트가 포함되는 것으로 한다.
상기 합성 제올라이트로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 A형, 페리에라이트, MCM-22, ZSM-5, ZSM-11, SAPO-11, 모르데나이트, 베타형, X형, Y형, L형, 차바자이트, 오프레타이트 등의 골격 구조를 갖는 합성 제올라이트 등을 들 수 있다. 또한, 상기 합성 제올라이트는, 1종의 골격 구조의 제올라이트를 사용할 수도 있고, 2종 이상의 제올라이트를 조합하여 사용할 수도 있다.
상기 인공 제올라이트로서는, 예를 들어 일반적으로, 석탄 화력 발전소에서 배출되는 석탄재나 제지 공장으로부터 배출되는 제지 슬러지(sludge) 소각재 등, 규소나 알루미늄을 포함하는 폐기물로부터 제조된 제올라이트 등을 들 수 있다. 상기 인공 제올라이트는, 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기 천연 제올라이트로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 클리노프틸로라이트(clinoptilolite)(경사 프틸롤 비석), 모르데나이트(모르덴 비석), 능비석, 나트로라이트(natrolite), 곤나르다이트(gonnardite), 에딩토나이트(edingtonite), 아날심(analcime), 류사이트(leucite), 유가와라라이트(yugawaralite), 기스몬다인(gismondine), 파울린자이트(paulingite), 필립사이트(philipsite), 차바자이트(chavazite), 에리오나이트(erionite), 포자사이트(faujasite), 페리에라이트, 뮤티나이트(mutinaite), 체르니히아이트, 휼란다이트(heulandite), 스틸바이트(stilbite), 코울레사이트(cowlesite), 알루미노규산염, 베릴로규산염(로기아나이트, 상하라이트 등), 아연규산염(가울타이트(gaultite)) 등을 들 수 있다. 상기 천연 제올라이트는, 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기 제올라이트로서, 상기 천연 제올라이트를 산 처리해서 얻어지는 산 처리물이나, 상기 천연 제올라이트 중의 양이온을 수소로 치환한 프로톤형 제올라이트를 사용할 수도 있다. 상기 프로톤형 제올라이트는, 예를 들어 천연 제올라이트 중의 나트륨 이온 등의 양이온을 암모늄 이온으로 이온 교환한 후, 소성하는 방법 등을 사용해서 제조할 수 있다.
상기 제올라이트는, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하(예를 들어, 3 내지 7)이고, 바람직하게는 7 미만(예를 들어, 3 이상 7 미만), 보다 바람직하게는 3 내지 6.8, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 6.7, 특히 바람직하게는 4 내지 6.5이다. 또한, 제올라이트의 수혼합물(함유 비율: 5wt％)은 상기 「수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 제조 방법」에 의해, 제올라이트를 대상 샘플로서 제조할 수 있다.
상기 합성 제올라이트에 있어서의 SiO2와 Al2O3의 비(몰비)[SiO2/Al2O3]는, 특별히 한정되지 않지만, 실란올 화합물의 제거 효율의 관점에서 4 내지 2000일 수도 있고, 바람직하게는 10 내지 1500, 보다 바람직하게는 15 내지 1000, 더욱 바람직하게는 100 내지 500이다.
상기 제올라이트는 특별히 한정되지 않지만, 골격 구조 중에 양이온을 포함하고 있을 수도 있다. 상기 양이온으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 수소 이온; 암모늄 이온; 리튬 이온, 나트륨 이온, 칼륨 이온 등의 알칼리 금속 이온; 마그네슘 이온, 칼슘 이온, 바륨 이온 등의 알칼리토류 금속 이온; 아연 이온, 주석 이온, 철 이온, 백금 이온, 팔라듐 이온, 티타늄 이온, 은 이온, 구리 이온, 망간 이온 등의 전이 금속 이온 등을 들 수 있다. 상기 양이온은 1종만 포함되어 있을 수도 있고, 2종 이상 포함되어 있을 수도 있다. 상기 제올라이트 중의 상기 양이온의 함유량은 특별히 한정되지 않는다.
또한, 상기 제올라이트의 비표면적(BET 비표면적), 평균 입자 직경(평균 입경), 평균 세공 직경(직경), 전체 세공 용적 등은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 상기 제올라이트는 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 사용할 수도 있다.
상기 산성 백토로서는 특별히 한정되지 않고, 각지에서 산출되는 산성 백토를 사용할 수 있다. 예를 들어, 니가타현산의 산성 백토, 야마가타현산의 산성 백토 등을 들 수 있다. 상기 산성 백토는 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 사용할 수도 있다.
상기 활성 백토는, 상기 산성 백토를 산 처리함으로써 얻어지고, 예를 들어 상기 산성 백토를 황산 등의 무기산으로 몬모릴로나이트의 기본 구조의 전부를 파괴하지 않을 정도로 산 처리 함으로써, Mg나 Fe의 산화물 등의 금속 산화물이 용출되고, 비표면적이나 세공 용적을 증대시킨 것 등을 들 수 있다. 상기 활성 백토는 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 사용할 수도 있다.
상기 규조토로서는 특별히 한정되지 않고, 각지에서 산출되는 규조토를 사용할 수 있다. 예를 들어, 홋카이도 왓카나이산의 규조토(규조혈암), 아키타현 쓰즈리코산의 규조토, 오카야마현 히루젠산의 규조토, 오이타현 코코노에산의 규조토, 이시카와현 노토산의 규조토(규조이암) 등 중 어느 규조토일 수도 있다. 상기 규조토는 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 사용할 수도 있다.
상기 합성 제올라이트 이외의 무기 실리카계 다공질 재료(다른 무기 실리카계 다공질 재료)는 순수에 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하(예를 들어, 3 내지 7)이고, 바람직하게는 7 미만(예를 들어, 3 이상 7 미만), 보다 바람직하게는 3 내지 6.5, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 6.3, 특히 바람직하게는 4 내지 6이다. 또한, 다른 무기 실리카계 다공질 재료의 수혼합물(함유 비율: 5wt％)은 상기 「수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 제조 방법」에 의해, 다른 무기 실리카계 다공질 재료를 대상 샘플로서 제조할 수 있다.
상기 합성 제올라이트 이외의 무기 실리카계 다공질 재료에 있어서, SiO2의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 무기 실리카계 다공질 재료의 총 중량(100중량％)에 대하여, 50중량％ 이상(예를 들어, 50 내지 100중량％)일 수도 있고, 바람직하게는 60중량％ 이상, 보다 바람직하게는 70중량％ 이상이다.
상기 무기 실리카계 다공질 재료는, 특별히 한정되지 않지만, 첨착제 등이 첨착되어 있지 않은 것이 바람직하다. 즉, 상기 무기 실리카계 다공질 재료에는, 첨착제 등이 첨착된 무기 실리카계 다공질 재료가 제외되는 것이 바람직하다. 상기 첨착제로서는, 산성 물질의 첨착제나 염기성 물질의 첨착제 등을 들 수 있다. 산성 물질의 첨착제를 첨착하면, 상기 무기 실리카계 다공질 재료의 골격이 변화될 우려가 있다.
본 발명의 흡착제는 특별히 한정되지 않지만, 필요에 따라, 상기 수혼합물의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료 이외의 흡착제(다른 흡착제)를 포함하고 있을 수도 있다. 즉, 본 발명의 흡착제로서, 상기 수혼합물의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료와 함께 다른 흡착제를 사용할 수도 있다. 상기 다른 흡착제로서는, 예를 들어 상기 수혼합물의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료 이외의 다공질 재료, 그 밖의 실리카, 점토 광물, 활성탄, 알루미나, 유리 등을 들 수 있다. 흡착제로서 상기 다른 흡착제를 병용함으로써, 본 발명의 효과에 더하여, 다른 흡착제의 효과를 갖는 케미컬 필터로 할 수도 있다.
본 발명의 흡착제 중(전체 흡착제 중)의 상기 수혼합물의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 실란올 화합물의 제거 효율의 관점에서, 흡착제의 총 중량(100중량％)에 대하여, 30중량％ 이상(예를 들어, 30 내지 100중량％)이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 70중량％ 이상이다.
본 발명의 흡착제 중(전체 흡착제 중)의 합성 제올라이트의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 실란올 화합물의 제거 효율의 관점에서, 흡착제의 총 중량(100중량％)에 대하여, 10중량％ 이상(예를 들어, 10 내지 100중량％)이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 70중량％ 이상이다.
본 발명의 케미컬 필터는, 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료를 흡착제로서 사용한 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 상기 케미컬 필터로서는, 예를 들어 필터 기재에 본 발명의 흡착제가 부착(고착)되어 있는 케미컬 필터를 들 수 있다. 또한, 본 발명의 흡착제가 결합제로서의 기능도 갖는 것인 경우, 결합제를 사용하지 않고 흡착제를 필터 기재에 부착시킬 수도 있지만, 본 발명의 흡착제는 결합제를 사용해서 필터 기재에 부착되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 상기 케미컬 필터는, 필터 기재에 결합제를 사용하지 않고 본 발명의 흡착제가 부착되어 있는(또는, 본 발명의 흡착제만이 부착되어 있는) 케미컬 필터일 수도 있지만, 필터 기재에 본 발명의 흡착제가 결합제를 사용해서 부착되어 있는 케미컬 필터인 것이 바람직하다.
본 발명의 흡착제는 특별히 한정되지 않지만, 펠릿화되어 있을 수도 있다. 즉, 본 발명의 흡착제는, 펠릿화된 흡착제일 수도 있다. 즉, 본 발명의 케미컬 필터는, 펠릿화된 본 발명의 흡착제를 포함할 수도 있다. 상기 펠릿화는, 예를 들어 본 발명의 흡착제 분말을, 상기 결합제를 사용하여 조립해서 행할 수 있다.
(필터 기재)
상기 필터 기재로서는 특별히 한정되지 않고, 케미컬 필터의 필터 기재로서 일반적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 상기 필터 기재로서, 예를 들어 유기 섬유나 무기 섬유 등의 섬유로 구성되는 섬유상 기재(직포 또는 부직포), 폴리우레탄 폼 등으로 구성되는 발포체, 내화성 금속 산화물이나 내화성 무기물을 사용한 필터 기재 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 상기 필터 기재로서, 섬유상 기재가 바람직하고, 특히 유리 섬유 직물(유리 천)이 바람직하다.
상기 섬유상 기재에 있어서의 섬유로서는, 예를 들어 실리카 알루미나 섬유, 실리카 섬유, 알루미나 섬유, 멀라이트(mullite) 섬유, 유리 섬유, 락 울(rock wool) 섬유, 탄소 섬유 등의 무기 섬유; 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등), 폴리비닐알코올 섬유, 아라미드 섬유, 펄프 섬유, 레이온 섬유 등의 유기 섬유 등을 들 수 있다. 상기한 것 중에서도, 케미컬 필터의 강도를 높이는 관점 및 섬유로부터의 아웃 가스 등에 의한 오염이 적은 관점에서, 무기 섬유가 바람직하다. 상기 섬유는, 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 상기 무기 섬유 및 상기 유기 섬유의 형상은 특별히 한정되지 않는다.
(결합제)
상기 결합제는 흡착제의 필터 기재에의 부착을 촉진시키는 것이나, 흡착제의 펠릿화에 사용할 수 있다. 상기 결합제로서는 특별히 한정되지 않고, 공지 내지 관용의 필터용(예를 들어, 에어 필터용, 케미컬 필터용 등)의 결합제를 사용할 수 있다. 상기 결합제로서는, 유기 결합제일 수도 있고, 무기 결합제일 수도 있다. 상기 결합제는 특별히 한정되지 않지만, 무기 결합제인 것이 바람직하다. 상기 결합제는 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 사용할 수도 있다.
상기 결합제는 산성일 수도 있고, 염기성일 수도 있지만, 상기 무기 실리카계 다공질 재료의 pH를 낮게 유지하는 관점에서, 산성인 것이 바람직하다. 산성의 결합제는 순수에 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하(예를 들어, 3 내지 7)이고, 바람직하게는 7 미만(예를 들어, 3 이상 7 미만), 보다 바람직하게는 3 내지 6.8, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 6.7, 특히 바람직하게는 4 내지 6.5이다. 또한, 결합제의 수혼합물(함유 비율: 5wt％)은 상기 「수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 제조 방법」에 의해, 결합제를 대상 샘플로서 제조할 수 있다. 또한, 상기 결합제가 콜로이달 실리카 등 용매를 포함하는 결합제인 경우, 상기 함유 비율은, 상기 수혼합물에 대한 상기 결합제 중의 고형분의 함유 비율이다.
상기 유기 결합제로서는, 예를 들어 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 메타크릴산메틸 등의 아크릴계 수지, ABS 수지, PET 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스, 아라비아 고무 등을 들 수 있다. 상기 유기 결합제는 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 사용할 수도 있다.
상기 무기 결합제로서는, 상기 무기 실리카계 다공질 재료의 표면을 완전히 덮지 않는 입자상의 것이 바람직하고, 예를 들어 규산 소다, 실리카 졸, 알루미나 졸, 콜로이달 실리카, 콜로이달 알루미나, 콜로이드상 산화주석, 콜로이드상 산화티타늄 등의 무기 산화물 입자 등을 들 수 있고, 그 중에서도, 콜로이달 실리카, 콜로이달 알루미나, 콜로이드상 산화주석, 콜로이드상 산화티타늄 등의 콜로이드상의 무기 산화물 입자 등을 바람직하게 들 수 있다. 그 중에서도, 콜로이달 실리카가 바람직하다. 상기 무기 결합제는 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 사용할 수도 있다.
상기 무기 결합제의 평균 입자 직경(1차 입자 직경), 비표면적(BET 비표면적), 평균 세공 직경(직경), 전체 세공 용적 등은, 특별히 한정되지 않는다.
(케미컬 필터의 구조)
본 발명의 케미컬 필터의 구조는 특별히 한정되지 않고, 허니컴 구조, 플리츠 구조, 펠릿 충전 구조, 3차원 그물눈 구조 등 중 어느 것일 수도 있다. 이들 중에서도, 허니컴 구조, 플리츠 구조, 3차원 그물눈 구조가 바람직하고, 압력 손실을 억제하는 관점에서, 허니컴 구조가 특히 바람직하다. 본 발명의 흡착제로서, 펠릿화된 흡착제(펠릿)을 사용하는 경우에는 특별히 한정되지 않지만, 플리츠 구조, 펠릿 충전 구조, 3차원 그물눈 구조인 것이 바람직하다. 상기 구조는, 한 구조만일 수도 있고, 2 이상의 구조를 조합한 것일 수도 있다.
상기 허니컴 구조에는, 소위 벌집상의 구조 이외에, 예를 들어 단면이 격자상, 원 형상, 물결 형상, 다각 형상, 부정 형상, 전부 또는 일부에 곡면을 갖는 형상 등이며, 공기가 구조체의 요소가 되는 셀을 통과할 수 있는 구조가 모두 포함된다.
상기 허니컴 구조로서는, 예를 들어 콜 게이트 가공에 의해 성형된 콜 게이트상의 시트와 평탄상의 시트가 교대로 적층해서 얻어지는 구조(콜 게이트상 허니컴 구조), 플리츠 형상의 시트와 평탄상의 시트를 포함하는 구조이며, 통기 방향에 대하여, 플리츠 형상의 시트와 직각으로 평탄 형상의 시트를 순서대로 적층한 구조 등을 들 수 있다.
상기 플리츠 구조에는, 예를 들어 한정된 스페이스 중에서 여과 면적을 효율적으로 확대하는 것을 목적으로 하여, 물결형 또는 V자형이 연속하도록 가공된 자바라 형상을 갖는 구조가 포함된다.
상기 펠릿 충전 구조는, 예를 들어 상기 펠릿화된 흡착제를, 기체가 내부를 통과할 수 있는 구조의 케이싱 내에 충전한 구조를 들 수 있다. 또한, 흡착제 분말의 입경이, 케이싱 내에서 유지할 수 있을 정도로 큰 입경을 갖는 경우에는, 상기 펠릿 충전 구조 대신에 펠릿화하지 않고, 분말인채로라도 케이싱 내에 충전한 구조로 할 수도 있다.
상기 3차원 그물눈 구조는, 예를 들어 상기 폴리우레탄 폼 등으로 구성되는 발포체나, 글라스 울(glass wool)이나 락 울 섬유, 또는 상기 섬유상 기재의 섬유를 입체적으로 가공해서 제조한 그물눈 구조체의 필터 기재를 갖는 구조, 또는 바늘상 섬유화된 폴리테트라플루오로에틸렌 등이 바람직하게 예시된다.
(본 발명의 케미컬 필터의 제조 방법)
본 발명의 케미컬 필터의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지 내지 관용의 흡착제를 갖는 케미컬 필터의 제조 방법을 사용할 수 있다. 본 발명의 케미컬 필터는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 필터 기재에 본 발명의 흡착제를 부착시키는 공정(흡착제 부착 공정)을 적어도 갖는다. 본 발명의 케미컬 필터의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 상기 흡착제 부착 공정 이외의 공정(다른 공정)을 갖고 있을 수도 있다. 또한, 상기 필터 기재는, 시판의 필터 기재를 구입해서 그대로 사용할 수도 있다.
상기 흡착제가 부착된 공정에 있어서, 본 발명의 흡착제의 부착은, 예를 들어 상기 필터 기재를 본 발명의 흡착제, 물, 및 필요에 따라 상기 결합제나 접착제를 포함하는 현탁액 중에 침지한 후, 현탁액으로부터 취출하고, 건조시킴으로써 행할 수 있다. 상기 현탁액에는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서, 침강 방지제를 포함하고 있을 수도 있다.
본 발명의 흡착제의 부착은 그 밖에, 상기 필터 기재에, 상기 결합제 수지 및 물을 포함하는 현탁액 중에 침지한 후, 현탁액으로부터 취출하고, 건조시키고, 그 후, 필터 기재 표면에 본 발명의 흡착제를 분산하여 부착시킴으로써 행할 수도 있다.
본 발명의 흡착제의 부착은 그 밖에, 상기 필터 기재에, 본 발명의 흡착제의 분말을 조립해서 제조한 펠릿을, 접착제 등으로 부착시키거나, 필터 기재 내부에 충전하거나 해서 행할 수도 있다. 본 발명의 흡착제의 분말을 조립할 때에는, 필요에 따라 상기 결합제를 혼합할 수도 있다. 본 발명의 흡착제의 분말, 상기 결합제 및 물을 적당량 포함한 상태에서 혼합하면, 점토 형상의 점성과 가소성을 나타내게 되어, 조립이 가능하게 된다.
본 발명의 흡착제의 부착은 그 밖에, 바늘상 섬유화된 폴리테트라플루오로에틸렌 수지를 사용하고, 해당 바늘상 섬유에 본 발명의 흡착제를 포착시켜 담지시킴으로써 행할 수도 있다.
또한, 상기 플리츠 구조의 케미컬 필터에 있어서, 본 발명의 흡착제의 부착은, 예를 들어 2매의 부직포제의 필터 기재 사이에, 본 발명의 흡착제의 분말이나 펠릿화된 흡착제를, 접착제 등을 사용해서 끼워 넣음으로써 행할 수도 있다.
상기 다른 공정으로서는, 예를 들어 필터 기재를 가공하는 공정(필터 기재 가공 공정) 등을 들 수 있다. 또한, 상기 필터 기재 가공 공정과 상기 흡착제 부착 공정의 순서는 특별히 한정되지 않지만, 작업성의 관점에서, 필터 기재 가공 공정, 흡착제 부착 공정의 순서가 바람직하다.
상기 필터 기재 가공 공정으로서는, 예를 들어 상술한 바와 같이, 필터 기재에 콜 게이트 가공을 실시하는 공정, 허니컴 구조를 형성하는 공정, 필터 기재에 세공을 설치하는 공정 등을 들 수 있다. 상기 필터 기재 가공 공정은, 1공정만을 행할 수도 있고, 동일하거나 또는 상이한 2공정 이상을 행할 수도 있다. 상기 필터 기재 가공 공정을 2공정 이상 행하는 경우도, 그의 순서는 특별히 한정되지 않는다.
본 발명의 케미컬 필터는 그 밖에, 초지법에 의해 제조된 케미컬 필터일 수도 있다. 상기 초지법에 의해 제조된 케미컬 필터는, 예를 들어 섬유상 기재 및 본 발명의 흡착제를 적어도 갖는 케미컬 필터이며, 상기 섬유상 기재를 구성하는 섬유 및 본 발명의 흡착제를 함유하는 현탁액에 응집제를 가함으로써 생성되는 플록(flock)을 습식 초지법으로 시트화한 후, 열 처리하여 얻어진다.
본 발명의 케미컬 필터는 그 밖에, 세라믹형의 케미컬 필터일 수도 있다. 상기 세라믹형의 케미컬 필터는, 공지 내지 관용의 세라믹스 재료의 가공 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 흡착제를, 세라믹스 원료와 함께 성형 및 소성해서 제조할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 본 발명의 흡착제, 상기 결합제, 조공재(造孔材) 및 필요에 따라 다른 세라믹스 원료를 칭량 및 혼련을 행하여 배토를 제조한 후, 이 배토를 스크류식 압출기 등의 압출기에 의해 압출 가공하여, 성형체를 제조한다. 얻어진 성형체를 건조 및 소성하여, 다공질의 세라믹형의 케미컬 필터가 얻어진다. 상기 세라믹형의 케미컬 필터는, 특별히 한정되지 않지만, 허니컴 구조인 세라믹형의 케미컬 필터가 바람직하다. 상기 세라믹형의 케미컬 필터는 적절히, 단부면을 다이아몬드 커터, 다이아몬드 소(saw) 등의 연삭 공구로, 소정의 길이로 가공할 수도 있다.
본 발명의 케미컬 필터는 상기한 것 중에서도, 표면에 본 발명의 흡착제가 무기 결합제에 의해 부착된 물결형 시트가, 박판 시트를 개재해서 복수개 적층된 허니컴 구조를 갖는 케미컬 필터가 특히 바람직하다.
본 발명의 제1 케미컬 필터는 흡착제로서, 수혼합물의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료를 사용하고 있다. 이에 의해, 본 발명의 제1 케미컬 필터는, 케미컬 필터 중에 수혼합물의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료의 표면이 존재함으로써 고체 산으로서 작용하고, 실란올 화합물의 탈수 축합에 의해 실란올 화합물을 견고하게 흡착하기 때문에, 실란올 화합물을 효과적으로 제거할 수 있는 것으로 추측된다. 또한, 흡착제로서 다른 흡착제를 병용한 경우에도, 케미컬 필터 내에 수혼합물의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료의 표면이 존재하기 때문에, 실란올 화합물을 효과적으로 제거할 수 있다는 효과를 유지할 수 있다.
본 발명의 제2 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터에 있어서, 케미컬 필터로부터 분리시킨 흡착제를 포함하는 혼합물의, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH는 7 이하(예를 들어, 3 내지 7)이고, 바람직하게는 7 미만(예를 들어, 3 이상 7 미만), 보다 바람직하게는 3 내지 6.5, 더욱 바람직하게는 4 내지 6이다. 상기 pH가 7 이하임으로써, 실란올 화합물을 고효율로 제거할 수 있다. 또한, 상기 흡착제에는, 상기 무기 실리카계 다공질 재료가 포함되어 있다.
본 발명의 제2 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터에 있어서, 상기 수혼합물(함유 비율: 5wt％)은, 예를 들어 상기 「수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 제조 방법」에서 설명된 방법에 의해 제조할 수 있다. 구체적으로는, 흡착제를 포함하는 혼합물을 대상 샘플로서 제조할 수 있다.
본 발명의 제2 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터에 있어서, 상기 분리는, 예를 들어 무기 실리카계 다공질 재료가 흡착제로서 사용되고 있는 케미컬 필터를 메탄올, 아세톤 등의 유기 용매나 물에 침지하고, 상기 케미컬 필터를 유기 용매 중 또는 수중에서 진탕함으로써 행할 수 있다. 그 밖에, 상기 케미컬 필터를 공기 중에서 진탕함으로써 행할 수도 있다.
본 발명의 제3 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터에 있어서, 흡착제를 포함하는 케미컬 필터의 한 조각을 순수에 침지시켜 얻어지는 침지액(케미컬 필터의 함유 비율: 5wt％)의 pH는 7 이하(예를 들어, 3 내지 7)이고, 바람직하게는 7 미만(예를 들어, 3 이상 7 미만), 보다 바람직하게는 3 내지 6.5, 더욱 바람직하게는 4 내지 6이다. 상기 pH가 7 이하임으로써, 실란올 화합물을 고효율로 제거할 수 있다. 또한, 상기 흡착제에는, 상기 무기 실리카계 다공질 재료가 포함되어 있다.
상기의, 흡착제를 포함하는 케미컬 필터의 한 조각을 순수에 침지시켜 얻어지는 침지액(케미컬 필터의 비율: 5wt％)의 pH란, 침지액의 총 중량에 대하여 당해 침지액 중에 혼합시키는, 흡착제를 포함하는 케미컬 필터의 함유 비율이 5wt％인 조건에서 측정했을 때의 pH를 말한다. 상기 침지액의 pH는, 예를 들어 pH 측정기를 사용하여 측정할 수 있다.
상기 침지액(케미컬 필터의 비율: 5wt％)은, 예를 들어 흡착제를 포함하는 케미컬 필터의 한 조각을, 케미컬 필터의 비율이 5wt％로 되도록 순수에 혼합하고, 충분히 교반한 뒤 정치시켜 제조할 수 있다. 또한, 상기 「wt％」은, 「중량％ 」와 동일한 의미다. 케미컬 필터의 함유 비율이 5wt％인 침지액을 제조하기 위해서는, 예를 들어 흡착제를 포함하는 케미컬 필터의 한 조각을 분쇄 등에 의해 분말 상태로 하고, 저울 등을 사용해서 5g 헤아려 취하여, 추가로 순수를 첨가하고, 침지액 전체의 중량을 100g으로 하고, 침지액을 충분히 교반함으로써 제조할 수 있다.
본 발명의 제3 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터에 있어서, 상기 무기 실리카계 다공질 재료는, 특별히 한정되지 않지만, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하(예를 들어, 3 내지 7)인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7 미만(예를 들어, 3 이상 7 미만), 더욱 바람직하게는 3 내지 6.5, 특히 바람직하게는 4 내지 6이다. 또한, 상기 흡착제는, 특별히 한정되지 않지만, 상기 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료와 함께, 다른 흡착제가 사용되고 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터, 및 본 발명의 제3 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터는, 예를 들어 흡착제로서, 본 발명의 제1 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터에 사용되고 있는 상기 수혼합물의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료를 사용함으로써 제조할 수 있다.
특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 케미컬 필터에 있어서, 산성 물질의 첨착제가 첨착되어 있는 흡착제를 구비하고 있지 않은 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 케미컬 필터에는, 산성 물질의 첨착제가 첨착되어 있는 흡착제를 구비한 것이 제외되는 것이 바람직하다.
[공기 정화 방법]
본 발명의 공기 정화 방법에서는, 본 발명의 케미컬 필터를 사용해서 공기 중의 실란올 화합물을 제거한다. 이로 인해, 본 발명의 케미컬 필터는, 공기 중의 실란올 화합물을 제거하기 위해서 적당한 장소에 설치할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 케미컬 필터는, 클린룸 내의 케미컬 필터(특히, 노광 장치의 내부 케미컬 필터, 도포 현상 장치의 내부 케미컬 필터), 하수 처리장의 케미컬 필터, 매립지의 케미컬 필터 등, 실란올 화합물의 제거가 요구되고 있는 용도로서, 특히 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 클린룸(예를 들어, 가스 상태 오염 물질이 억제된 클린룸, 특히 반도체의 제조 공장의 클린룸 등)에서는, 실란올 화합물 등의 여러가지 가스 상태 유기 화합물이 존재하고 있다. 실란올 화합물은, 반도체의 실리콘 웨이퍼 표면이나 액정 유리 기판 표면에 흡착하고, 이들 제품에 문제를 발생시키는 경우가 있다. 또한, 상기 하수 처리장에 있어서, 소화조로부터 발생하는 소화 가스에는, 샴푸나 화장품에 포함되는 실리콘 오일에 기인하는 미량의 실란올 화합물이 포함되어 있다. 또한, 상기 매립지에 있어서는, 매립에 사용하는 진흙(활성 오니 등) 중의 바이오 가스에 포함되는 실록산 화합물이나 실란올 화합물이 문제가 되는 경우가 있었다. 따라서, 본 발명의 케미컬 필터는, 이러한 용도의 공기 정화에 특히 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 클린룸 내의 케미컬 필터로서는, 그 중에서도, 반도체 제조 프로세스의 노광 공정에서 사용하는 노광 장치의 내부용의 케미컬 필터, 도포 현상 장치의 내부용의 케미컬 필터인 것이 바람직하다. 반도체 제조 프로세스의 노광 공정에서 사용하는 노광 장치의 내부, 또는 도포 현상 장치(코터 디벨로퍼) 그 밖에 있어서, TMS가 발생하는 경우가 있고, 부유하고 있는 TMS는 분해되어, 그 분해된 것은 렌즈 등에 결합해서 흐림의 원인이 되고, 노광 장애 등을 일으킬 우려가 있다. 또한, 본 발명의 케미컬 필터를 상기 노광 장치의 내부나, 도포 현상 장치에 사용함으로써 본 발명의 노광 장치, 또는 본 발명의 도포 현상 장치로 할 수 있다.
본 발명의 케미컬 필터의 사용 방법으로서는, 예를 들어 통기 팬 등의 동력을 사용하여, 케미컬 필터를 구비한 장치의 내부에, 제거 대상의 물질을 포함하는 공기를 강제적으로 도입하고, 그 제거 대상의 물질을 제거하는 통기법 이외에, 케미컬 필터를 구비한 장치의 내부에 동력을 사용해서 공기를 도입하는 것은 아니고, 자연 확산이나 자연 대류만의 접촉으로 제거 대상의 물질의 제거를 행하는 정치법을 들 수 있다. 즉, 본 발명의 케미컬 필터는, 통기법 또는 정치법 중 어느 것이든 사용할 수 있다.
[노광 장치, 도포 현상 장치]
본 발명의 노광 장치는, 본 발명의 케미컬 필터를 구비하고 있다. 상기 노광 장치는, 본 발명의 케미컬 필터를 갖는 노광 장치이면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 도포 현상 장치는, 본 발명의 케미컬 필터를 구비하고 있다. 상기 도포 현상 장치는, 본 발명의 케미컬 필터를 갖는 도포 현상 장치이면 특별히 한정되지 않는다. 본 발명의 노광 장치 및 본 발명의 도포 현상 장치에 의하면, 내부 케미컬 필터로서, 수혼합물의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료를 흡착제로서 사용한 본 발명의 케미컬 필터가 사용되고 있기 때문에, 활성탄을 흡착제로 하는 종래의 케미컬 필터를 사용한 노광 장치 및 도포 현상 장치와 비교하여, 공기 중의 TMS 등의 실란올 화합물을 효율 좋게 제거할 수 있다. 특히, 실란올 화합물의 제거 효율은 단시간으로 저하되는 경우는 없고, 활성탄과 같이 TMS를 방출해서 마이너스 효율(필터 상류보다도 하류측쪽이 고농도)이 되는 경우가 없다. 또한, 실란올 화합물을 이량화하지 않고 흡착할 수 있으므로, 공기 중의 실란올 화합물이 저농도이어도 효율 좋게 제거할 수 있다. 그로 인해, 공기 중의 실란올 화합물에 기인하는 노광 장애 등을 현저하게 억제할 수 있다.
실시예
이하에, 실시예를 들어, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들에 제한되는 것은 아니다. 또한, 「ppb」는, 특별히 언급하지 않는 한, 중량 기준이다.
실시예 1
도 1에 나타내는 바와 같은 통기 시험 장치를 사용하여, 흡착제의 가스 제거 효율을 측정하였다.
즉, 2개의 아크릴제의 원통상의 시험 칼럼(내경 50mm, 길이 30cm)(1)을 직렬로 연결한 것을 6 계열 병렬로 배치하고, 칼럼의 상류측에 가스 공급용의 튜브(2)를 설치하고, 칼럼의 하류측에 유량계(3), 유량 조정 밸브(4), 펌프(5)를 이 순서대로 설치하였다. 직렬로 연결한 2개의 칼럼 사이에 부직포(6)를 끼워, 부직포(6) 상에 시험 샘플(흡착제)(7)을 5mm 두께로 깔아, 시험 샘플의 여과 풍속이 5cm/s가 되도록 유량을 조정한 에어를 흘렸다. 칼럼에 흘리는 에어는, 항온 항습조를 사용해서 온도 23℃, 습도 50％로 조정한 공기에, TMS3ppb, VOC250ppb를 섞어서 사용하였다. 상기 통기 시험 장치의 개략 단면도(1계열 분)를 도 2에 나타내었다.
시험 샘플(흡착제)로서, 표 1에 나타내는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 상이한 복수의 제올라이트(합성 제올라이트)(평균 입자 직경: 3 내지 20㎛), 표 2에 나타내는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 상이한 복수의 실리카 겔, 산성 백토, 활성 백토, 규조토, 퓸드 실리카 및 탈크(평균 입자 직경: 5 내지 30㎛)를 사용하였다. 또한, 퓸드 실리카는, 펠릿상으로 가공한 것을 사용하였다. 시험 샘플 6개마다 제거 효율의 측정을 행하여, 측정을 행하는 6개의 시험 샘플을 각각, 6 계열 병렬로 배치한 각각의 칼럼(1)에 사용하였다.
통기 시험 개시 후 3일째에, 칼럼의 상류측, 하류측의 에어를 흡착관에 의해 포집하고, 에어를 포집한 흡착관을 ATD(가열 탈착 장치)-GC/MS에 의한 가스 분석에 부착하여, TMS의 가스 농도를 측정하였다. 측정한 칼럼의 상류측, 하류측의 TMS의 가스 농도로부터 TMS의 제거 효율을 하기 식에서 산출하여, 시험 샘플의 수혼합물의 pH와 제거 효율의 관계의 그래프를 작성하였다.
제거 효율(％)={(상류측의 가스 농도-하류측의 가스 농도)/상류측의 가스 농도}×100
결과를 도 3(제올라이트), 도 4(실리카 겔, 산성 백토, 활성 백토, 규조토, 퓸드 실리카, 탈크)에 나타내었다. 도 4 중, 사각 표시(□)는 실리카 겔의 데이터, 삼각 표시(△)는 산성 백토의 데이터, 동그라미 표시(○)는 활성 백토의 데이터, 틀림 표시(×)는 규조토의 데이터, 마름모형 표시(◇)는 퓸드 실리카의 데이터, 별표 표시(*)는 탈크의 데이터를 각각 나타낸다. 그래프의 횡축은 시험 샘플의 수혼합물의 pH, 종축은 제거 효율(％)이다.
Figure pct00001
Figure pct00002
도 3에 나타내는 바와 같이, 수혼합물의 pH가 7 이하인 제올라이트는, 수혼합물의 pH가 7을 초과하는 제올라이트에 비하여, TMS의 제거 효율이 현저하게 크다. 또한, 수혼합물의 pH가 낮은 제올라이트일수록 TMS의 제거 효율이 높은 경향이 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, pH가 낮은 무기 실리카계 다공질 재료일수록 TMS의 제거 효율이 높은 경향이 있다.
실시예 2
칼럼에 흘리는 에어로서, 항온 항습조를 사용해서 온도 23℃, 습도 50％로 조정한 공기에, TMS 7ppb, VOC 200ppb를 섞은 것을 사용하고, 시험 샘플의 여과 풍속이 3cm/s가 되도록 유량을 조정한 에어를 흘린 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게, 도 1에 나타내는 바와 같은 통기 시험 장치를 사용하여, 흡착제의 가스 제거 효율을 측정하였다.
시험 샘플(흡착제)로서, 표 1 및 표 2에 나타내는 것 중에서도, 특정한 제올라이트, 실리카 겔, 산성 백토, 활성 백토, 규조토를 각각 사용하였다.
칼럼의 상류측, 하류측의 에어를 흡착관에 의해 포집하고, 에어를 포집한 흡착관을 ATD(가열 탈착 장치)-GC/MS에 의한 가스 분석에 부착하고, TMS의 가스 농도를 측정하였다. 측정한 칼럼의 상류측, 하류측의 TMS의 가스 농도로부터 TMS의 제거 효율을 하기 식에서 산출하고, 시험 샘플의 시간 변화의 그래프를 작성하였다.
제거 효율(％)={(상류측의 가스 농도-하류측의 가스 농도)/상류측의 가스 농도}×100
결과를 도 5(제올라이트), 도 6(실리카 겔, 산성 백토, 활성 백토, 규조토)에 나타내었다. 도 5 중, 틀림 표시(×)는 제올라이트 A의 데이터, 마름모형 표시(◇)는 제올라이트 B의 데이터, 별표 표시(*)는 제올라이트 C의 데이터, 삼각 표시(△)는 제올라이트 D의 데이터, 사각 표시(□)는 제올라이트 G의 데이터를 각각 나타낸다. 도 6 중, 마름모형 표시(◇)는 실리카 겔 A의 데이터, 사각 표시(□)는 실리카 겔 C의 데이터, 삼각 표시(△)는 산성 백토 A의 데이터, 틀림 표시(×)는 산성 백토 B의 데이터, 별표 표시(*)는 활성 백토 B의 데이터, 동그라미 표시(○)는 규조토 A의 데이터를 각각 나타낸다. 또한, 도 5 및 도 6 중, 그래프의 횡축은 경과 일수(일), 종축은 제거 효율(％)이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 수혼합물의 pH가 7 이하인 제올라이트(제올라이트 A, 제올라이트 B, 제올라이트 C, 제올라이트 D)는 수혼합물의 pH가 7을 초과하는 제올라이트(제올라이트 G)에 비하여, 일수가 경과해도 TMS의 제거 효율이 현저하게 크다. 또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 수혼합물의 pH가 7 이하인 실리카 겔(실리카 겔 A), 산성 백토(산성 백토 A), 활성 백토(활성 백토 B), 규조토(규조토 A)는 수혼합물의 pH가 7을 초과하는 실리카 겔(실리카 겔 C), 산성 백토(산성 백토 B)에 비하여, 일수가 경과해도 TMS의 제거 효율이 크다.
실시예 3
실시예 2의 통기 시험의 종료 후 제올라이트 A를 30ml의 아세톤 용매에 넣고, 2시간 진탕하였다. 그 후, 상청액을 GC-FID 분석에 부착하였다. TMS의 GC-FID에서 측정한 면적 값을 표 3에 나타내었다. 또한, 비교 대상으로서, 야자 껍질 활성탄(후타무라 가가꾸(주)제, 상품명 「타이코 CB」)을 흡착제로서, 실시예 2와 동일한 통기 시험을 행한 후, 상기 측정 샘플과 동일하게 TMS의 GC-FID에서 측정한 면적 값을 표 3에 나타내었다.
Figure pct00003
표 3에 나타내는 바와 같이, 야자 껍질 활성탄의 경우에는, 흡착된 TMS는 아세톤 추출에 의해 탈착되지만, 제올라이트 A의 경우에는, 흡착된 TMS는 아세톤 추출에 의해 탈착되지 않는다. 이것으로부터, TMS는 수혼합물의 pH가 7 이하인 제올라이트에, 활성탄과 비교해서 매우 강한 힘으로 흡착되고 있는 것을 알 수 있었다.
실시예 4
유리 섬유 직물(필터 기재)을 물결형으로 성형한 후, 시트상의 유리 섬유를 개재하여 적층하고(접착제로 고정), 이 적층체를, 제올라이트 A와 무기 결합제(콜로이달 실리카, 닛산 가가꾸 고교(주)제, 상품명 「스노텍스 O」)와 물을 포함하는 현탁액 중에 침지한 후, 현탁액으로부터 취출하고, 건조시켜, 허니컴 구조의 필터 구조체 A를 제조하였다. 필터 구조체 A의 통기 구멍(통기로)의 단면은 물결형이고, 해당 물결형의 저변 길이는 1 내지 5mm, 높이는 1 내지 5mm이다. 상기 필터 구조체 A를 분쇄한 것을 순수에 침지해서 침지액(필터 구조체 A의 비율: 5wt％)을 제조하고, 당해 침지액의 pH를 측정한 바, 4.81이었다. 또한, 비교 재료로서, 야자 껍질 활성탄(후타무라 가가꾸(주)제, 상품명 「타이코 CB」)을 동일하게 허니컴 구조화한 필터 구조체 B를 사용하였다.
도 7에 나타내는 바와 같은 통기 시험 장치를 사용하여, 필터 구조체의 가스 제거 효율을 측정하였다.
즉, 아크릴제의 4각 통상의 시험 칼럼(19mm×19mm×길이 20cm)(8)을 2개 병렬로 배치하고, 칼럼의 상류측에 가스 공급용의 튜브(2)를 설치하고, 칼럼의 하류측에 유량계(3), 유량 조정 밸브(4), 펌프(5)를 이 순서대로 설치하였다. 칼럼 중에 필터 구조체(길이 80mm)(9)를 넣었다. 필터 구조체의 여과 풍속이 0.5m/s가 되도록 유량을 조정한 에어를 흘렸다. 칼럼에 흘리는 에어는, 항온 항습조를 사용해서 온도 23℃, 습도 50％로 조정한 공기에, TMS 7ppb, VOC 250ppb를 섞어서 사용하였다.
필터 구조체로서, 상기에서 제조한 필터 구조체 A, 필터 구조체 B를 사용하였다. 상기 2개의 필터 구조체를, 2개 병렬로 배치한 각각의 칼럼(1)에 사용하였다.
칼럼의 상류측, 하류측의 에어를 흡착관에 의해 포집하고, 에어를 포집한 흡착관을 ATD(가열 탈착 장치)-GC/MS에 의한 가스 분석에 부착하고, TMS의 가스 농도를 측정하였다. 측정한 칼럼의 상류측, 하류측의 TMS의 가스 농도로부터 TMS의 제거 효율을 하기 식으로 산출하고, 시간 변화의 그래프를 작성하였다.
제거 효율(％)={(상류측의 가스 농도-하류측의 가스 농도)/상류측의 가스 농도}×100
결과를 도 8에 나타내었다. 도면 중, 삼각 표시(△)는 필터 구조체 A의 데이터를 나타내고, 마름모형 표시(◇)는 필터 구조체 B의 데이터를 나타낸다. 그래프의 횡축은 경과 일수(일), 종축은 제거 효율(％)이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 제올라이트 A를 사용한 필터 구조체 A는 활성탄을 사용한 필터 구조체 B에 비하여, TMS의 제거 효율의 일수 경과에 따른 저하율이 극히 작다. 활성탄의 경우에는, 일수가 어느 정도 경과하면, 제거 효율이 마이너스가 된다. 즉, 일단 흡착된 TMS가 탈착하여, 방출되게 된다. 이에 비해, 필터 구조체 A의 경우에는, 40일을 경과해도 제거 효율이 마이너스가 되지 않는다.
실시예 5
무기 실리카계 다공질 재료로서 제올라이트 A를 60중량부, 결합제로서 점토인 카올린석 25중량부와 콜로이달 실리카 15중량부를 혼합하고, 순수를 첨가해서 점토상의 시료를 제조하였다. 이 점토상의 시료를 그물눈에 통과시켜서 사상(絲狀)으로 하고, 오븐에서 충분히 건조한 후 유발에서 분쇄하고, 체에서 입경 200 내지 500㎛의 것을 채취하여, 펠릿화된 흡착제(펠릿)를 얻었다. 또한, 상기 콜로이달 실리카로서, pH가 다른 3개의 콜로이달 실리카를 각각 사용하여, 3종류의 펠릿(펠릿 A 내지 C)을 제조하였다.
상기에서 얻어진, 표 4에 나타내는 펠릿 A 내지 C를 시험 샘플로서 사용한 것 이외에는, 실시예 2와 동일하게 하여, 도 1에 나타내는 바와 같은 통기 시험 장치를 사용하여, 흡착제의 가스 제거 효율을 측정하였다.
칼럼의 상류측, 하류측의 에어를 흡착관에 의해 포집하고, 에어를 포집한 흡착관을 ATD(가열 탈착 장치)-GC/MS에 의한 가스 분석에 부착하여, TMS의 가스 농도를 측정하였다. 측정한 칼럼의 상류측, 하류측의 TMS의 가스 농도로부터 TMS의 제거 효율을 하기 식으로 산출하고, 시험 샘플의 시간 변화의 그래프를 작성하였다.
제거 효율(％)={(상류측의 가스 농도-하류측의 가스 농도)/상류측의 가스 농도}×100
결과를 도 9에 나타내었다. 도 9 중, 마름모형 표시(◇)는 펠릿 A의 데이터, 사각 표시(□)는 펠릿 B의 데이터, 삼각 표시(△)는 펠릿 C의 데이터를 각각 나타낸다. 또한, 도 9 중, 그래프의 횡축은 경과 일수(일), 종축은 제거 효율(％)이다.
Figure pct00004
도 9에 나타내는 바와 같이, 수혼합물의 pH가 7 이하인 제올라이트(제올라이트 A)를 펠릿화한 흡착제는, 결합제의 수혼합물의 pH의 값에 관계없이, 일수가 경과해도 TMS의 제거 효율이 크다. 또한, 그 중에서도, 수혼합물의 pH가 낮은 결합제를 사용해서 제조한 펠릿 쪽이, TMS의 제거 효율이 높은 경향이 있다.
실시예 6
합성 제올라이트인 제올라이트 A와 천연 제올라이트를 혼합한 것(혼합 제올라이트)을 시험 샘플로서 사용한 것 이외에는, 실시예 2와 동일하게 하여, 도 1에 나타내는 바와 같은 통기 시험 장치를 사용하여, 흡착제의 가스 제거 효율을 측정하였다. 또한, 시험 샘플로 하는 혼합 제올라이트로서, 혼합 제올라이트 A(혼합 비율: 제올라이트 A 10중량％, 천연 제올라이트 90중량％), 및 혼합 제올라이트 B(혼합 비율: 제올라이트 A 15중량％, 천연 제올라이트 85중량％)를 사용하였다.
칼럼의 상류측, 하류측의 에어를 흡착관에 의해 포집하고, 에어를 포집한 흡착관을 ATD(가열 탈착 장치)-GC/MS에 의한 가스 분석에 부착하고, TMS의 가스 농도를 측정하였다. 측정한 칼럼의 상류측, 하류측의 TMS의 가스 농도로부터 TMS의 제거 효율을 하기 식에서 산출하고, 시험 샘플의 시간 변화의 그래프를 작성하였다.
제거 효율(％)={(상류측의 가스 농도-하류측의 가스 농도)/상류측의 가스 농도}×100
결과를 표 5 및 도 10에 나타내었다. 도 10 중, 삼각 표시(△)는 혼합 제올라이트 A의 데이터, 사각 표시(□)는 혼합 제올라이트 B의 데이터를 각각 나타낸다. 또한, 도 10 중, 그래프의 횡축은 경과 일수(일), 종축은 제거 효율(％)이다.
Figure pct00005
도 10에 나타내는 바와 같이, 흡착제 중의 합성 제올라이트의 함유량이 높을수록 TMS의 제거 효율이 높은 경향이 있다.
본 발명의 케미컬 필터에 의하면, 특히 TMS 등의 실란올 화합물에 대해서는, 일단 흡착한 TMS 등이 다시 탈리되지 않기 때문에, 활성탄과 비교해서 제거 효과가 장시간 지속된다. 즉, 제거 효율은 단시간에 저하되는 경우는 없고, 완만하게 낮아져, 활성탄과 같이 TMS를 방출해서 마이너스 효과(필터 상류보다도 하류측쪽이 고농도가 되는 현상)가 되는 경우가 없다. 이로 인해, 본 발명의 케미컬 필터는, 클린룸 내의 케미컬 필터(특히, 노광 장치의 내부 케미컬 필터, 도포 현상 장치의 내부 케미컬 필터), 하수 처리장의 케미컬 필터, 매립지의 케미컬 필터 등, 실란올 화합물의 제거가 요구되고 있는 용도로서 특히 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 케미컬 필터에 의하면, 공기 중의 실란올 화합물을 매우 효율 좋게 제거할 수 있기 때문에, 흡착제의 사용량을 지극히 소량으로 할 수 있고, 또한 필터 기재의 매수도 삭감할 수 있어, 에너지 절약, 저비용, 공간 절약으로 할 수 있다.
1 칼럼
2 튜브
3 유량계
4 유량 조정 밸브
5 펌프
6 부직포
7 시험 샘플(흡착제)
8 칼럼
9 필터 구조체

Claims (25)

  1. 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료를 흡착제로서 사용한 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무기 실리카계 다공질 재료가 제올라이트, 실리카 겔, 실리카 알루미나, 규산알루미늄, 다공질 유리, 규조토, 함수 규산마그네슘질 점토 광물, 산성 백토, 활성 백토, 활성 벤토나이트, 메조포러스(mesophorous) 실리카, 알루미노규산염 및 퓸드 실리카로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종 또는 2종 이상의 무기 실리카계 다공질 재료인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흡착제로서, 상기 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 무기 실리카계 다공질 재료와 함께 다른 흡착제를 사용한 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 실리카계 다공질 재료로서 합성 제올라이트를 포함하고, 상기 흡착제 중의 합성 제올라이트의 함유량이 흡착제의 총 중량에 대하여 10중량％ 이상인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 실리카계 다공질 재료로서 합성 제올라이트를 포함하고, 상기 합성 제올라이트에 있어서의 SiO2와 Al2O3의 비(몰비)[SiO2/Al2O3]가 4 내지 2000인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 실리카계 다공질 재료로서 합성 제올라이트를 포함하고, 상기 합성 제올라이트가 A형, 페리에라이트(ferrierite), MCM-22, ZSM-5, ZSM-11, SAPO-11, 모르데나이트(mordenite), 베타형, X형, Y형, L형, 차바자이트(chabazite) 및 오프레타이트(offretite)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 골격 구조를 갖는 합성 제올라이트인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케미컬 필터가, 필터 기재에 상기 흡착제가 결합제에 의해 부착되어 있는 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 결합제가, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 결합제인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 결합제가 무기 결합제인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 무기 결합제가 콜로이드상의 무기 산화물 입자인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케미컬 필터의 구조가 허니컴(honeycomb) 구조, 플리츠(pleats) 구조 또는 3차원 그물눈 구조인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  12. 제11항에 있어서, 상기 허니컴 구조가 벌집상의 구조, 또는 단면이 격자상, 원 형상, 물결 형상, 다각 형상, 부정 형상, 또는 전부 또는 일부에 곡면을 갖는 형상으로서, 공기가 구조체의 요소가 되는 셀을 통과하는 구조인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  13. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터가 펠릿화된 상기 흡착제를 포함하는 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  14. 제13항에 있어서, 상기 펠릿화에, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 결합제를 사용하는 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 펠릿화된 흡착제를 포함하는 필터의 구조가 플리츠 구조, 펠릿 충전 구조 및 3차원 그물눈 구조로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 구조인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  16. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터가 초지법(抄紙法))에 의해 제조된 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  17. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터가 세라믹형인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  18. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터가, 필터 기재에 결합제를 사용하지 않고 상기 흡착제가 부착되어 있는 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  19. 무기 실리카계 다공질 재료가 흡착제로서 사용되고 있는 케미컬 필터이며, 상기 케미컬 필터로부터 분리시킨 흡착제를 포함하는 혼합물의, 순수와 혼합시켜 얻어지는 수혼합물(함유 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  20. 제19항에 있어서, 상기 무기 실리카계 다공질 재료가 제올라이트, 실리카 겔, 실리카 알루미나, 규산알루미늄, 다공질 유리, 규조토, 함수 규산마그네슘질 점토 광물, 산성 백토, 활성 백토, 활성 벤토나이트, 메조포러스 실리카, 알루미노규산염 및 퓸드 실리카로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 무기 실리카계 다공질 재료인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  21. 무기 실리카계 다공질 재료가 흡착제로서 사용되고 있는 케미컬 필터이며, 상기 흡착제를 포함하는 상기 케미컬 필터의 한 조각을 순수에 침지시켜 얻어지는 침지액(케미컬 필터의 비율: 5wt％)의 pH가 7 이하인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  22. 제21항에 있어서, 상기 무기 실리카계 다공질 재료가 제올라이트, 실리카 겔, 실리카 알루미나, 규산알루미늄, 다공질 유리, 규조토, 함수 규산마그네슘질 점토 광물, 산성 백토, 활성 백토, 활성 벤토나이트, 메조포러스 실리카, 알루미노규산염 및 퓸드 실리카로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 무기 실리카계 다공질 재료인 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터를 구비한 노광 장치.
  24. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터를 구비한 도포 현상 장치.
  25. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 실란올 화합물 제거용 케미컬 필터를 구비한 가스 상태 오염 물질이 제어된 클린룸.
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