JPH04171061A - 密閉空間の清浄方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、密閉空間の清浄方法及び装置に係り、密閉空
間中に存在する微粒子（粒子）を荷電により捕集、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、家庭、事務所、病院、あ
るいは半導体工業、薬品工業、食品工業、農林産業、医
薬、精密機械工業等各種産業におけるクリーンルーム、
無菌室等における密閉空間、例えば安全キャビネット、
クリーンボックス、貴重品の保管庫、ウェハ保管庫、貴
重品の密閉搬送空間、クリーンな密閉空間（各種気体の
存在下あるいは真空中）の清浄に用いることができる。

〔従来の技術〕

従来の技術を、半導体分野におけるウェハ保管庫中の気
体の清浄を例に、第２図を用いて説明する。

第２図において、密閉空間であるウェハ保管庫１中の気
体２の清浄は、ファン３と高性能フィルタ４で実施され
る。すなわち、ウェハ保管庫１中の気体２は、ファン３
の吸引により高性能フィルタ４に通され、気体２中の微
粒子は捕集除去され、気体の浄化が行われる（清浄化し
たい空間（場所）１と清浄のための集じんの場所４が離
れている）。

このように構成されているため、気体の浄化のだ杓に気
体をファンで流動化する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような方法では、気体の清浄能力に限界があり、
高清浄のためには気体２の高性能フィルタ４への循環回
数を多くする必要があるための動力費が高く課題があっ
た。

また、清浄化したい空間（場所）１と清浄のための集じ
んの場所４が離れているため気体の流動化が必要であり
、流動化に伴う粒子の発生等の課題があった。

また、真空状態の密閉空間では、発生した微粒子は系内
が真空状態であるため、迅速なる微粒子の捕集・除去が
出来ない課題があった。

そこで、本発明は、上記のような課題を解決し、運転費
が安価で、真空状態の空間でも容易に浄化できる密閉空
間の清浄方法及び装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、光電子放出材
に紫外線及び／又は放射線を照射することにより密閉空
間中に光電子を放出せしめ、該光電子により密閉空間中
に含まれている微粒子（粒子）を荷電させた後、荷電し
た微粒子を荷電を行っている空間と同じ空間で除去する
ことを特徴とする密閉空間の清浄方法及び装置としたも
のである。

すなわち、密閉空間における微粒子の除去に対し、光電
子による該微粒子の荷電と、荷電微粒子の捕集、除去を
同じ空間（場所）で行う方法及び装置でなる。

次に、本発明の夫々の構成を詳細に説明する。

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、　Ｎ
ｉ、　２ｎ、　Ｃｕ。

Ａｇ、　Ｐｔ、　Ｃｄ、Ｐｂ、　ＡＩ　、　Ｃ，Ｍｇ、
　Ａｕ、　Ｉｎ。

Ｂｉ、　Ｎｂ、　Ｓｉ、　Ｔｉ、　Ｔａ、　［１，Ｂ、
　Ｅｕ、　Ｓｎ。

Ｐ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
合材も用いつる。

例えば、化合物としては酸化物、はう化物、炭化物があ
り、酸化物にはＢａｎ　、　ＳｒＯ、Ｃａｎ　。

Ｙ２Ｏ５、ＧｄＪ３　、　　ＮｄｚＯ３、Ｔｈ０２　　
、　　Ｚｒ０ｚ　　、　　ＦｅｚＯ，。

２ｎＯ、ＣｕＯ、ＡｇｚＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＰｔＯ、Ｐｂ
Ｏ、ＡＩ。

０３　、　ＭｇＯ、Ｉｎ２Ｏ＊　、　　Ｂ＋０　、　Ｎ
ｂＯ、ＢｅＤなどがあり、またほう化物にはＹＢ６．　
ＧｄＢ、　、　ＬａＢ、。

ＮｄＢｓ　、　ＣｅＢｓ　、　ＢｕＢｓ　、　ＰｒＢｓ
　、　ＺｒＬなどがあり、さらに炭化物としては［ＩＣ
、ＺｒＣ、ＴａＣ、ＴｉＣ。

ＮｂＣ、ＷＣなどがある。

また、合金としては黄銅、青銅、リン青銅、八ｇとＭｇ
との合金　（Ｍｇが２〜２０ｗｔ％）、ＣｕとＢｅとの
合金（Ｂｅが１〜１０１１ｉｔ％）及びＢａとＡＩとの
合金を用いることができ、上記ＡｇとＭｇとの合金、Ｃ
ｕとＢｅとの合金及びＢａとＡＩ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。

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−
１５５８５７号）０また、適宜の母材上に薄膜状に光電
子放出し得る物質を付加し、使用することもできる。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＾Ｕを薄膜状に
付加したものがある。

これらの材料の使用形状は、板状、プリーツ状、曲面状
、網状等何れの形状でもよいが、紫外線の照射面積及び
処理空間との接触面積の大きな形状のものが好ましい。

　　・ 光電子放出材からの光電子の放出は、本発明者がすでに
提案したように、反射面、曲面状の反射面等を適宜用い
ることで効果的に実施することが出来る（特開昭６３−
１００９５５号公報）。

光電子放出材や反射面の形状は、装置の形状、構造ある
いは希望する効率等により異なり、適宜法めることがで
きる。

紫外線の種類は、その照射により光電子放出材が光電子
を放出しつ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、経済性
などにより適宜決釣ることができる。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
線を併用するのが好ましい。

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、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。

密閉空間中機粒子は、電場で光電子放出材に紫外線照射
することで、効率良く荷電される。

電場における荷電については、本発明者等がすでに提案
している（例、特開昭６１−１７８０５０号、特開昭６
２−２４４４５９号各公報、特願平１−１２０６５３号
）。

、本発明に用いる電場電圧は、本発明においては気体が
流動していないので、弱い電場でも効果があり、該電場
電圧は０．　Ｉ　Ｖ　／　ｃｍ　〜２　ＫＶ／　ｃｍで
ある。好適な電場の強さは、利用分野、条件、装置形状
、規模、効果、経済性等で適宜予備試験や検討を行い決
めることが出来る。

荷電微粒子の補集材（集じん材）は、荷電微粒子が捕集
できるものであればいずれでも使用できる。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
ィルタ一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捕集部自体が電極を構
成する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。

また、本発明者がすでに提案したイオン交換フィルター
（又は繊維）を用いて捕集する方法も有効である（特開
昭６３−５４９５９号、同６３−７７５５７号、同６３
−８．４６５６号各公報）。

イオン交換フィルターは、荷電微粒子の捕集に加えて、
共存する酸性ガス、アルカリ性ガス、臭気性ガス等も同
時に捕集できるので実用上好ましい。

使用するアニオン交換フィルター及びカチオン交換フィ
ルターの種類、使用量及びその比率は、気体中の荷電微
粒子の荷電状態やその濃度、或いは同伴する酸性ガス、
アルカリ性ガス、臭気性ガスの種類、濃度等に応じて適
宜決めることができる。

例えば、アニオン交換フィルターは負荷電微粒子や酸性
ガスの捕集に、またカチオン交換フィルターは正荷電の
微粒子やアルカリ性ガスの捕集に効果的である。フィル
ターの使用量やその比率は、上述の捕集すべき物質の濃
度や濃度比率に対応して、これらに見合う量を、装置の
適用分野、形状、構造、効果、経済性等を考慮して適宜
決めれば良い。

捕集は、これらの捕集方法を単独で、又はこれらの方法
を２種類以上組合せて適宜用いることが出来る。

電場用電極材は、通常の荷電装置に使用されているもの
が好適に使用できる。すなわち、周知のものが使用でき
る 電場用電極材は、荷電微粒子捕集材（集じん材）と兼ね
であるいは一体化し、用いることができる。

例えば、上述荷電微粒子捕集材の内、集じん板や集じん
電極あるいは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電極材等の各種電極材は、電場用
電極と、荷電微粒子の捕集を兼ねてできるので好ましい
。

また、上述適宜の電場用電極材にエレクトレット材ある
いはイオン交換フィルタなど電極材以外の材料（微粒子
の捕集に特徴がある材料）を一体化し用いることができ
る。

密閉空間中の微粒子への荷電方式として、荷電邪に電場
を形成して荷電する方式について説明したが、電場を形
成しない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、気体中の微粒子を荷電せし約る
こともできる。

光電子放出材からの光電子放出のための照射源は、照射
により光電子を放出するものであればいずれでも良い。

本例で述べた紫外線の他に電磁波、レーザ、放射線が適
宜に適用分野、装置規模、形状、効果等で選択し、使用
できる。

この内、効果、操作性の面で、紫外線及び／又は放射線
が通常好ましい。

紫外線を照射する代りに放射線の照射によっても、同様
に微粒子に荷電せしめ、同様の効果を得ることができる
。

放射線の照射については、本発明者がすでに提案してい
る（特開昭６２−２４４５９号公報）。

荷電及び荷電微粒子の捕集における各構成材、器具等（
照射源、光電子放出材、電極、荷電微粒子捕集材）は、
適用分野、装置規模等により適宜の位置に設置できる。

また、密閉空間内の一部に攪拌（混合）部例えば小動力
のファンの設置、あるいは加温部（温度差による対流の
利用）の設置を行うと、該空間内が攪拌（混合）される
ので、効果が高−まり好ましい。

本発明において、密閉空間中に存在する気体は、空気以
外に窒素やアルゴン等地の気体中あるいは真空中でも同
様に実施でき、適用分野、装置種類、規模等で適宜用い
ることができる。

本発明は、密閉空間（静止空間）の清浄についてである
が、僅少量の気体の流動がある場合も同様に実施できる
ことは言うまでもない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。

実施例１ 半導体工場のウェハ保管庫における空気清浄を、第１図
に示した本発明の基本構成図を用いて説明する。

密閉空間（気体が流動せず、静止状態とみなせる空間）
であるウェハ保管庫１０の空気清浄は、ウェハ保管庫１
０の外側に設置された紫外線ランプ１１、紫外線の反射
面１２、光電子放出材１３、電場設置のための電極１４
及び荷電微粒子の捕集材１４　（本構成では、電極が捕
集材を兼用）にて実施される。

すなわち、ウェハ保管庫１０中の微粒子（粒子）１５は
、紫外線ランプ１１が照射された光電子放出材１３から
放出される光電子１６により荷電され、荷電微粒子１７
となり（荷電部）、該荷電微粒子１７は荷電微粒子の補
集材１４に捕集（捕集部）される。すなわち、微粒子を
荷電している空間で、同時に荷電微粒子の捕集・除去を
行っている。なお、１８は紫外線透過性ガラス窓である
。

このようにして、ウェハ保管庫１０中の微粒子（粒子状
物質）は捕集・除去され、ウェハ保管庫は清浄空気とな
る。

上記において、光電子放出材への紫外線の照射は、曲面
状の反射面１２を用い、紫外線ランプ１１から紫外線を
板状の光電子放出材に効率よく照射している。

電極１４は、微粒子１５の荷電を電場で行うために設置
している。すなわち、光電子放出材１３と電極１４の間
に電場を形成している。

微粒子の荷電は、電場において光電子放出材１３に紫外
線照射することにより効率よ〈実施される。

ここでの電場の電圧は、２０Ｖ／ｃｍである。

また、荷電粒子の捕集は、集じん板１４を用いて行って
いる。

本例における紫外線ランプ１１は殺菌ランプ（主波長：
２５４ｎｍ）、紫外線透過性ガラス窓材１８は石英ガラ
ス、光電子放出材１３は、Ｃｕ−Ｚｎ（母材）上に八〇
を薄膜状に付加したものである。

実施例２ 第１図に示した構成の清浄器に下記試料ガスを入れ、紫
外線照射を行い、粒子測定器（パーティクルカウンター
）を用い微粒子の残存率を調べた。

清浄器大きさ；１０１、 光電子放出材；Ｃｕ−Ｚｎ［に薄膜状にＡｕを付加した
もの 電極材　：Ｃｕ−２口板 荷電微粒子捕集材；電極材で兼用 紫外線ランプ；殺菌灯 電場電圧　：　　４０Ｖ／ｃｍ 試料ガス（入口ガス）； 照射時間　；３０分 ０．１μｍ以上の微粒子濃度を測定器で測定した。

結果 尚、ブランクとして、紫外線照射しない場合の３０分放
置後の清浄器内の微粒子濃度を調べたところ、初期濃度
（入口濃度）に対し９０％が認められた（測定された）
。

〔発明の効果〕

密閉空間（静止空間）の清浄に対し、紫外線及び／又は
放射線照射による荷電と、該荷電微粒子の該空間からの
捕集除去を行うことにより、■　密閉状態すなわち基本
的に気体の流動化のない静止状態で、清浄にできるので
、高清浄な空間が効果的にできた。

■　密閉空間（静止空間）そのままの取扱い（処理）で
良いので、取扱い（操作）が容易となり、コンパクトで
コストが安価な清浄法及び装置となった。

■　密閉空間で発生する微粒子も効果的に捕集できるの
で、実用性が一層向上した。

■　窒素やアルゴン等の各種気体中あるいは真空中又は
真空に近い状態でも同様に実施できるので、実用上有効
である。

■　■により各種分野の密閉空間の清浄化に幅広く適用
できた。

■　荷電部で同時に荷電微粒子の捕集ができる（荷電の
空間で同時に荷電微粒子の捕集ができる）ので、装置が
コンパクトで安価な清浄法及び装置となった。

■　電場用電極材が荷電微粒子捕集材を兼ねること又は
一体化することができるので、装置がコンパクトになっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の清浄方法を説明する基本構成図、第
２図は、従来のウェハ保管庫の概略構成図を示す。 １・・・ウェハ保管庫、２・・・気体、３・・・ファン
、４・・・高性能フィルタ、１１・・・紫外線ランプ、
１２・・・反射面、１３・・・光電子放出材、１４・・
・補集材（電極と兼用）、１５・・・微粒子、１６・・
・光電子、１７・−・荷電微粒子、１８・・・紫外線透
過窓材 特許出願人　　株式会社荏原総合研究所代　　理　　人
　　　　　吉　　　嶺　　　　　　　桂同　　　　　　
　　松　　　１）　　　　　　大手続補正書（自発） 平成３年１０月２３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光電子放出材に紫外線及び／又は放射線を照射する
   ことにより密閉空間中に光電子を放出せしめ、該光電子
   により密閉空間中に含まれている微粒子を荷電させた後
   、荷電した微粒子を荷電を行っている空間で除去するこ
   とを特徴とする密閉空間の清浄方法。 ２、前記光電子の放出は、電場において行なうことを特
   徴とする請求項１記載の密閉空間の清浄方法。 ３、前記光電子放出材が、光電的な仕事関数の小さい物
   質より成る請求項１又は２記載の密閉空間の清浄方法。 ４、前記光電子放出材が、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｙ、Ｇｄ
   、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｔｈ、Ｐｒ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｆｅ、
   Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃ
   、Ｍｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、
   Ｕ、Ｂ、Ｅｕ、Ｓｎ、Ｐ及びその化合物から選ばれた材
   料の１つよりなる請求項３記載の密閉空間の清浄方法。 ５、前記光電子放出材が、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｙ、Ｇｄ
   、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｔｈ、Ｐｒ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｆｅ、
   Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃ
   、Ｍｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、
   Ｕ、Ｂ、Ｅｕ、Ｓｎ、Ｐ及びその化合物から選ばれた材
   料の少なくとも二種以上の合金又は混合物又は複合材よ
   りなる請求項３記載の密閉空間の清浄方法。 ６、前記電場は、電圧が０．１Ｖ／ｃｍ〜２ＫＶ／ｃｍ
   である請求項２記載の密閉空間の清浄方法。 ７、荷電微粒子の除去は、集じん板、集じん電極、静電
   フィルタ、エレクトレット材、イオン交換フィルタから
   選ばれた１種以上で捕集して行うことを特徴とする請求
   項１記載の密閉空間の清浄方法。 ８、電場用電極材が電荷微粒子捕集材と兼ねる、あるい
   は一体化した請求項１記載の密閉空間の清浄方法。 ９、紫外線及び／又は放射線源、光電子放出材、電場用
   電極材、荷電微粒子捕集材を少なくとも設けたことを特
   徴とする密閉空間の清浄装置。 １０、電場用電極材が荷電微粒子捕集材と兼ねる、ある
   いは一体化した請求項９記載の密閉空間の清浄装置。