JP4845657B2 - Organic substance decomposition and removal equipment - Google Patents
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Description
本発明は、空気中に浮遊する有機物を分解・除去する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for decomposing and removing the organic matter floating in the air.
クリーンルームは、空気中における浮遊微小粒子、浮遊微生物が限定された清浄度レベル以下に管理され、また、その空間に供給される材料、薬品、水などについても要求される清浄度が保持され、必要に応じて温度、湿度、圧力などの環境条件についても管理が行われてきた。 The clean room is required to maintain the required cleanliness level for the materials, chemicals, water, etc. supplied to the space in which airborne microparticles and airborne microorganisms are controlled below a limited cleanliness level. Management of environmental conditions such as temperature, humidity, and pressure has been performed accordingly.
すなわち、従来は、ＨＥＰＡフィルタ (High Efficiency Particulate Air Filter)などを用いて、専ら空気中の粒子を除去することでクリーンルームの高性能化の努力が続けられてきた。しかしながら、最近の半導体の微細化、高性能化の急速な進展に伴い、半導体デバイスの製造ラインでは、原因不明の歩留まり低下が慢性的に生じていることが指摘されている。その原因について、最近の調査では、従来あまり問題とされていなかった原子や、分子状の汚染物質がデバイスの特性や製造上のトラブルに大きな影響を与えていることが明らかになってきた。 That is, conventionally, efforts have been made to improve the performance of clean rooms by removing particles in the air exclusively using a HEPA filter (High Efficiency Particulate Air Filter) or the like. However, it has been pointed out that with the recent rapid progress of miniaturization and high performance of semiconductors, the yield of unknown causes is chronically occurring in the production line of semiconductor devices. As for the cause, recent investigations have revealed that atoms and molecular contaminants, which have not been regarded as problems so far, have a great influence on device characteristics and manufacturing problems.
半導体製造環境内では、わずかな量の有機物や酸・塩基性ガスが製品の歩留まり、品質、信頼性に影響を与えるのである。クリーンルーム環境を汚染する有機物や酸・塩基性ガスの発生源は、外気からクリーンルーム内に入り込む有機成分だけでなく、クリーンルームの構成材料であるポリマー内装材料（床、壁、パーティション、フィルターなど）や塗料、接着剤、シール材からアウトガスとして発生する残留モノマーや溶剤、帯電防止剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤などの有機物質が第２の汚染源になり、このような有機汚染物や酸・塩基性ガスについては、現状のクリーンルームはほとんど無防備であるといってよいくらい汚染に対する対策が施されていないのが実情である（非特許文献１参照）。 Within the semiconductor manufacturing environment, small amounts of organic matter and acid / basic gases can affect product yield, quality, and reliability. The sources of organic substances and acid / basic gases that pollute the clean room environment are not only organic components that enter the clean room from the outside air, but also polymer interior materials (floors, walls, partitions, filters, etc.) and paints that constitute the clean room. Organic substances such as residual monomers and solvents, antistatic agents, plasticizers, flame retardants, antioxidants, etc. generated as outgas from adhesives and sealants are the second source of contamination. As for the basic gas, it is the actual situation that no countermeasures against contamination are taken so far that it can be said that the current clean room is almost defenseless (see Non-Patent Document 1).
とはいえ、クリーンルームのガス状物質を除去する試みが全くなかったわけではない。特許文献１には、光触媒を用いて有機性ガスを分解除去する例、特許文献２には、オゾン又は酸素クラスターによって悪臭成分を分解、消臭せしめる例、特許文献３には、紫外線光源と、光触媒との組合せを用いてクリーンルーム内に供給される汚染化学物を一括捕集除去する装置が紹介されている。しかしながら、これらの装置は、要するに紫外線光源、光触媒、酸素クラスターなどがそれぞれに有する機能が個別に利用されているだけのことに過ぎない。
解決しようとする問題点は、環境を汚染する空気中の微量の有機物を捕集・除去する手法が確立されていなかった点である。 A problem to be solved is that the technique for trapping and removing the organic matter of the trace in the air to contaminate the environment has not been established.
本発明は、光触媒と、酸素クラスターとの併用による相互作用を利用して、環境を汚染する有機物の分解効率を上げることを最も主要な特徴とする。 The invention, and the photocatalyst, using a combination interaction by the oxygen clusters, and most important feature to increase the efficiency of decomposing organic matter contaminating the environment.
本発明による有機物の除去方法によれば、光触媒と、酸素クラスターとの組み合わせにより、それぞれの特性を生かして環境を汚染する有機物の濃度が高濃度、大量であっても有効に分解し、最終的にケミカルフィルターによって除去することができ、この結果、クリーンルーム内で製造する半導体製品の歩留まり、品質、信頼性を向上できる。また、同様の作用・効果は、前記ケミカルフィルターに代え、ウォータシャワーを用いることによっても実現できる。 According to the method of removing the organic matter according to the present invention, a photocatalyst, in combination with oxygen clusters, concentration high concentration of organic matter to contaminate the environment taking advantage of their characteristics, be effectively decomposed a large amount, the final Therefore, the yield, quality, and reliability of semiconductor products manufactured in a clean room can be improved. Similar actions and effects can also be realized by using a water shower instead of the chemical filter.
環境を汚染する有機物を有効に分解するという目的を、酸素クラスターの有する機能の一部を利用して光触媒の有機物の分解機能を高めることによって実現した。 The purpose of effectively decompose organic substances polluting the environment was achieved by increasing the decomposition function of the organic matter of the photocatalyst by using a part of the functions of oxygen clusters.
図１（ａ）に、本発明の方法を実施するシステムの基本的構成を示す。図１において、本発明の方法を実施するシステムは、クリーンルーム１内の特定の部位に形成した空気管路（確認）２内には、第１の酸素クラスター層３と、光触媒層４と、第２の酸素クラスター層５と、ケミカルフィルター６とを順に配列して内装されている。更にその最終段には、必要によりＨＥＰＡフィルター７が配置される。なお、光触媒層４の近傍には、光触媒（二酸化チタン）に紫外線を照射して活性酸素種（・Ｏ−、O2 −・OH、・O2H）を発生させる紫外線ランプ８が設置されている。 FIG. 1 (a) shows the basic configuration of a system that implements the method of the present invention. In FIG. 1, a system for carrying out the method of the present invention includes a first oxygen cluster layer 3, a photocatalyst layer 4, a first catalyst in an air conduit (confirmation) 2 formed at a specific site in a clean room 1. Two oxygen cluster layers 5 and a chemical filter 6 are arranged in order and are internally provided. Further, a HEPA filter 7 is disposed at the final stage as necessary. Incidentally, in the vicinity of the photocatalyst layer 4, the active oxygen species by irradiating ultraviolet rays to the photocatalytic (titanium dioxide) (· O -, O 2 - · OH, · O 2 H) ultraviolet lamp 8 for generating is installed Yes.
クリーンルーム１内の空気は、図示を略すファンに吸引されて空気管路２内に吸引される。空気中に含まれる有機物は第１の酸素クラスター層３、光触媒層４及び第２の酸素クラスター層５によって順次分解され、その分解性生物などはケミカルフィルター６及びＨＥＰＡフィルター７に捕捉される。一方、有機物が除去された空気は、空気管路２からクリーンルーム１内に戻され、クリーンルーム１と、空気管路２間で循環を繰り返しつつクリーンルーム１内の空気を浄化する。図１（ａ）においては、本発明装置の基本構成を説明するため、第１及び第２の酸素クラススター層３、５間に１段の光触媒層４を配設した例を示した。光触媒層４は１段に限らず実用上は、各段ごとに紫外線ランプ８と組合わせて２段以上配列して光触媒による分解作用を高めることが必要である。図１（ｂ）は、第１及び第２の酸素クラススター層３、５間に光触媒層４と紫外線ランプ８との組合せが直列に１０段に配列した例を示している。 The air in the clean room 1 is sucked into the air pipe 2 by being sucked by a fan (not shown). Organic substances contained in the air are sequentially decomposed by the first oxygen cluster layer 3, the photocatalyst layer 4 and the second oxygen cluster layer 5, and the degradable organisms are captured by the chemical filter 6 and the HEPA filter 7. On the other hand, the air from which the organic matter has been removed is returned from the air pipe 2 into the clean room 1, and the air in the clean room 1 is purified while repeating circulation between the clean room 1 and the air pipe 2. FIG. 1A shows an example in which a single photocatalyst layer 4 is disposed between the first and second oxygen class star layers 3 and 5 in order to explain the basic configuration of the apparatus of the present invention. In practice, the photocatalyst layer 4 is not limited to a single stage, and it is necessary to increase the decomposition action of the photocatalyst by arranging two or more stages in combination with the ultraviolet lamp 8 for each stage. FIG. 1B shows an example in which a combination of the photocatalyst layer 4 and the ultraviolet lamp 8 is arranged in 10 stages between the first and second oxygen class star layers 3 and 5 in series.
本発明において、光触媒層４、第１及び第２の酸素クラスター層３，５、ケミカルフィルター６の組合せによって、空気中に含まれる有機物が除去されるメカニズムはおよそ以下のとおりである。 In the present invention, the mechanism by which organic substances contained in the air are removed by the combination of the photocatalyst layer 4, the first and second oxygen cluster layers 3 and 5, and the chemical filter 6 is as follows.
（１）光触媒層による有機物の分解メカニズムについて
光触媒層による有機物の分解メカニズムについては、二酸化チタンを主体とする光触媒層に紫外線を照射したときに光触媒層の表面に活性酸素種（・Ｏ−、 O2 −・OH、・O2H）が発生し、発生した活性酸素種によって、有機物が分解されるものと考えられている。
(1) About the decomposition mechanism of organic matter by the photocatalyst layer As for the decomposition mechanism of organic matter by the photocatalyst layer, when the photocatalyst layer mainly composed of titanium dioxide is irradiated with ultraviolet rays, the surface of the photocatalyst layer is activated oxygen species (.O − , O 2 - · OH, · O 2 H) is generated by the generated active oxygen species, organic substances are considered to be degraded.
（２）酸素クラスター層による有機物の分解メカニズムについて
酸素クラスター層は、空気中の酸素分子を約３０００Ｖで特殊放電する生成管によって帯電させて作り出された酸素のクラスター層であり、集合体構造上に＋の酸素イオン（Ｏ＋）と−の酸素イオン（Ｏ−）を多数持ったまま、１〜２分ほど存在し、その状態が持つ作用の中に、空気中の有機物を吸着してこれを包み込み、包み込んだ有機物に＋の酸素イオン・−の酸素イオンを与えてイオン分解させるのである。
(2) Decomposition mechanism of organic matter by oxygen cluster layer The oxygen cluster layer is an oxygen cluster layer created by charging oxygen molecules in the air with a special discharge tube at about 3000V. While having a large number of + oxygen ions (O + ) and − − oxygen ions (O − ), it exists for about 1 to 2 minutes. The encapsulated organic matter is subjected to ion decomposition by giving + oxygen ions and − oxygen ions to the encapsulated organic matter.
（３）酸素クラスターと光触媒の分解性能について
発明者らの実験の結果、酸素クラスターは、空気中に有機物が高濃度に含まれている場合の分解作用は、必ずしも有効とは云えないが、低濃度であれば、効果的にイオン分解をすることができることがわかった。これに対し、光触媒は、酸素クラスターに比べると、高濃度の有機物の分解除去には有効であるが、大量に含まれているときには必ずしも有効に分解できないことが分かった。その理由は必ずしも明らかではないが、紫外線の照射によって、光触媒層の表面に生じる活性酸素種の発生効率（量子収率）が低いためではないかと考えられる。このような理由から、本発明においては、基本構想として、光触媒層に対しては、マイナスの酸素イオン（Ｏ − ）を補って活性を高め、有機物の分解処理効率を高め、大量の有機物の処理を可能にし、光触媒層を通過した空気中に残存する少量の有機物の処理を酸素クラスター層にて分解するものである。
(3) Decomposition performance of oxygen clusters and photocatalysts As a result of experiments by the inventors, oxygen clusters are not necessarily effective in decomposing when organic substances are contained in high concentrations in the air. It was found that the ion decomposition can be effectively performed at the concentration. In contrast, it was found that the photocatalyst is more effective in decomposing and removing high concentration organic matter than the oxygen cluster, but cannot always be effectively decomposed when contained in a large amount. Although the reason is not necessarily clear, it is thought that it is because the generation efficiency (quantum yield) of the active oxygen species generated on the surface of the photocatalyst layer by irradiation with ultraviolet rays is low. For these reasons, in the present invention, as a basic concept, the photocatalyst layer is supplemented with negative oxygen ions (O − ) to increase the activity, increase the decomposition efficiency of organic matter, and process a large amount of organic matter. The oxygen cluster layer decomposes a small amount of organic matter remaining in the air that has passed through the photocatalyst layer.
（４）ケミカルフィルターについて
ケミカルフィルターには、たとえば、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、バナジウム、モリブデン及びタングステンのうちのいずれか１種の金属化合物を担持したハニカム状の活性炭（特開２００１−７９３４６公報参照）の層を用いる。ケミカルフィルターは、例えばＨ２Ｓやベンゼン環を有する質量の小さな有機物の捕捉は難しいが、これが分解され、更にその分解生成物としてＳＯ４、ＮＯ３などの酸化物に変換されれば有効に捕捉することができる。
(4) About the chemical filter The chemical filter includes, for example, a honeycomb activated carbon carrying any one metal compound of titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, vanadium, molybdenum and tungsten ( JP, 2001-79346, A) layer is used. Chemical filters, for example, are difficult to capture organic substances with small mass, such as H 2 S and benzene rings, but they are effectively captured if they are decomposed and converted into oxides such as SO 4 and NO 3 as their decomposition products. can do.
（５）酸素クラスターと光触媒との組合せによる有機物の分解メカニズム
本発明の有機物の分解メカニズムを図２によって説明する。図２において、クリーンルーム内に供給される外気、あるいはリーンルーム１内の空気は、第１の酸素クラスター層３と、光触媒層４と、第２の酸素クラスター層５と、ケミカルフィルター６及びＨＥＰＡフィルター７を順次経由してクリーンルーム１内に給気されるが、その間、空気中に含まれる有機物は、以下の要領で分解、除去される。すなわち、第１の酸素クラスター層３は、前述のように（Ｏ＋）（Ｏ−）の状態が持つ作用の中に、有機物を吸着してこれを包み込み、包み込んだ有機物をイオン分解させる機能を発現するが、本発明において、第１の酸素クラスター層３に期待する機能は、主として発生した（Ｏ−）を光触媒層４に供給する機能である。
(5) Decomposition mechanism of organic substance by combination of oxygen cluster and photocatalyst The decomposition mechanism of the organic substance of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the outside air supplied to the clean room or the air in the lean room 1 is the first oxygen cluster layer 3, the photocatalyst layer 4, the second oxygen cluster layer 5, the chemical filter 6 and the HEPA filter. The air is supplied into the clean room 1 sequentially through 7, while the organic substances contained in the air are decomposed and removed in the following manner. That is, the first oxygen cluster layer 3 has a function of adsorbing and encapsulating an organic substance in the action of the state of (O + ) (O − ) as described above, and ion-decomposing the encapsulated organic substance. Although expressed, in the present invention, the function expected from the first oxygen cluster layer 3 is a function of mainly supplying the generated (O − ) to the photocatalyst layer 4.
第１の酸素クラスター層３に発生した酸素クラスターは、酸素イオン（Ｏ±）の集合体として光触媒層４にイオンを供給し、光触媒層４は、第１の酸素クラスター層３から多量の（Ｏ−）イオンの供給を受けて第１の酸素クラスター層３による有機物の分解能力が高まり、大量の有機物の分解処理が可能となる、 The oxygen cluster generated in the first oxygen cluster layer 3 supplies ions to the photocatalyst layer 4 as an aggregate of oxygen ions (O ± ), and the photocatalyst layer 4 has a large amount of (O - ) The ability of decomposing organic substances by the first oxygen cluster layer 3 upon receiving the supply of ions is increased, and a large amount of organic substances can be decomposed.
現実問題として、クリーンルーム１内の空気に大量の有機物が存在することはないが、光触媒層４による有機物の分解処理能力を高める結果として、空気中に含まれる有機物は光触媒層４を通過してほぼ分解され、光触媒層４を通過した後の空気中に残存するわずかな量の有機物は、第２の酸素クラスター層５の保有する分解処理能力の範囲内で余裕をもって分解される。 As a practical matter, a large amount of organic matter does not exist in the air in the clean room 1, but as a result of increasing the ability to decompose organic matter by the photocatalyst layer 4, the organic matter contained in the air almost passes through the photocatalyst layer 4. A slight amount of organic matter that is decomposed and remains in the air after passing through the photocatalyst layer 4 is decomposed with a margin within the range of the decomposition capacity of the second oxygen cluster layer 5.
このように、第１の酸素クラスター層３は、自身の有する有機物の分解作用に加えて光触媒層４の分解機能を高めるために設置するのであるが、クリーンルーム１内の有機物の量が光触媒層４の有する本来の有機物の分解処理能力の範囲内の量であれば、あえて第１の酸素クラスター層３を設置するまでもなく、光触媒層４と、第２の酸素クラスター層５との組み合わせによって、有機物を処理できるのは当然である。このように、第１の酸素クラスター層３は選択的に稼動させ、あるいは設置するように構成することもできる。 As described above, the first oxygen cluster layer 3 is installed in order to enhance the decomposition function of the photocatalyst layer 4 in addition to the decomposition action of the organic matter that the first oxygen cluster layer 3 has, but the amount of organic matter in the clean room 1 is the photocatalyst layer 4. If the amount is within the range of the decomposition ability of the original organic matter, the first oxygen cluster layer 3 need not be installed, and the combination of the photocatalyst layer 4 and the second oxygen cluster layer 5 Naturally, organic matter can be processed. In this way, the first oxygen cluster layer 3 can be selectively operated or installed.
（６）有機物の分解生成物の除去
有機物の分解によって生成した分解生成物は、光触媒層４あるいは第２の酸素クラスター層５の活性酸素種と結合して酸化物（例えば、ＳＯ4、ＮＯ3など）となり、これらの酸化物は後段のケミカルフィルター６に捕捉される。なお、空気中に残存する微粒子があれば、その後段のＨＥＰＡフィルター７に捕捉され、有機物が除かれた清浄吸気がクリーンルーム１に吸気される。
(6) Removal of decomposition product of organic substance The decomposition product generated by the decomposition of the organic substance is combined with the active oxygen species of the photocatalyst layer 4 or the second oxygen cluster layer 5 to form an oxide (for example, SO 4 , NO 3). These oxides are captured by the chemical filter 6 at the subsequent stage. If there are fine particles remaining in the air, they are captured by the HEPA filter 7 in the subsequent stage, and the clean intake air from which organic substances have been removed is drawn into the clean room 1.
以上実施例においては、空気管路内にクリーンルームの空気を循環させつつ浄化する例を説明したがこれに限らない。本発明は、ウォーターシャワー（水シャワー）の設備と併用することもできる。ウォーターシャワーの水膜に空気を通過させるだけでは、空気中に含まれる有機物を除去することはできないが、第１の酸素クラスター層３と、光触媒層４と、第２の酸素クラスター層５との組合せを空気管路２内に配列することによって構成された本発明のシステムを図３に示すようにウォーターシャワー９の前段に設置すると、有機物は光触媒層４あるいは第２の酸素クラスター層５のマイナスの酸素イオン（Ｏ − ）と結合した酸化物（例えば、ＳＯ4、ＮＯ3など）となり、これらの酸化物を水膜に捕捉させて容易に除去することができる。この場合にはケミカルフィルターは不要となる。すなわち、結果的には、ウォーターシャワー９をケミカルフィルターに代えることができる。 In the above embodiment, the example of purifying while circulating the air in the clean room in the air pipe has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be used in combination with a water shower facility. Organic substances contained in the air cannot be removed simply by passing air through the water film of the water shower, but the first oxygen cluster layer 3, the photocatalyst layer 4, and the second oxygen cluster layer 5 When the system of the present invention configured by arranging the combinations in the air pipe 2 is installed in the front stage of the water shower 9 as shown in FIG. 3, the organic matter is minus of the photocatalyst layer 4 or the second oxygen cluster layer 5. Thus, oxides (for example, SO 4 , NO 3, etc.) combined with oxygen ions (O − ) can be easily removed by trapping these oxides in a water film. In this case, a chemical filter is unnecessary. That is, as a result, the water shower 9 can be replaced with a chemical filter.
（実験例）
以下に本発明の実験例を示す。
（有機物の除去実験１）
図４において、クリーンルーム内に、本発明による有機物の分解・除去装置を設置し、有機物の分解・除去装置における空気管路内に順に配列された第１の酸素クラスター層３の直前位置Ｓ１と、光触媒層４の終端位置Ｓ２と、第２の酸素クラスター層５の終端位置Ｓ３とにそれぞれセンサーを設置し、空気管路内に空気を送り込み、第１の酸素クラスター層３に導入される直前、光触媒層４を通過する直前及び光触媒層４を経由して第２の酸素クラスター層５を通過する直前の空気中に含まれるイオン物質、有機物質の量を測定した。
(Experimental example)
Experimental examples of the present invention are shown below.
(Organic substance removal experiment 1)
In FIG. 4, an organic matter decomposition / removal device according to the present invention is installed in a clean room, and a position S1 immediately before the first oxygen cluster layer 3 arranged in order in an air pipe in the organic matter decomposition / removal device; Sensors are installed at the terminal position S2 of the photocatalyst layer 4 and the terminal position S3 of the second oxygen cluster layer 5, respectively, and air is sent into the air conduit, immediately before being introduced into the first oxygen cluster layer 3, The amounts of ionic substances and organic substances contained in the air immediately before passing through the photocatalyst layer 4 and immediately before passing through the second oxygen cluster layer 5 via the photocatalyst layer 4 were measured.
それぞれの位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３にて検出された有機物の総量を図５に示す、図５において、縦軸はピーク強度、横軸はリテンションタイム（保持時間）を示している。図５に明らかなとおり、第１の酸素クラスター層３の直前位置Ｓ１にて検出されたクリーンルーム内の有機物は、光触媒層４を通過する直前Ｓ２においてやや減少し、光触媒層４を経由して第２の酸素クラスター層５を通過する直前Ｓ３においては、さらなる減少傾向が見られた。図中代表的な有機物としてａはエチルアセテート、ｂはトルエン、ｃはエチルベンゼン、ｄはｍ−，ｐ−キシレン、ｅはトリメチルベンゼンを示している。 FIG. 5 shows the total amount of organic substances detected at each of the positions S1, S2, and S3. In FIG. 5, the vertical axis represents peak intensity, and the horizontal axis represents retention time (retention time). As apparent from FIG. 5, the organic matter in the clean room detected at the position S1 immediately before the first oxygen cluster layer 3 slightly decreases in S2 immediately before passing through the photocatalyst layer 4, and passes through the photocatalyst layer 4. In S3 immediately before passing through the second oxygen cluster layer 5, a further decreasing tendency was observed. As representative organic substances in the figure, a represents ethyl acetate, b represents toluene, c represents ethylbenzene, d represents m-, p-xylene, and e represents trimethylbenzene.
（有機物の除去実験２）
次に、空気中に含まれた有機塩素化合物（テトラクロロエチレン）の分解除去試験を行った。結果を図６に示す。図からわかるように第１の酸素クラスター層３の直前位置Ｓ１にて検出されたクリーンルーム内の有機塩素化合物は、光触媒層４を通過する直前位置Ｓ２においてやや減少し、光触媒層４を経由して第２の酸素クラスター層５を通過する直前位置Ｓ３においては、さらに減少し、従来ケミカルフィルターだけでは、除去できなかった低分子量の有機塩素化合物を除去できることが証明された。
(Organic substance removal experiment 2)
Next, the decomposition removal test of the organochlorine compound (tetrachloroethylene) contained in the air was performed. The results are shown in FIG. As can be seen from the figure, the organic chlorine compound in the clean room detected at the position S1 immediately before the first oxygen cluster layer 3 slightly decreases at the position S2 immediately before passing through the photocatalyst layer 4, and passes through the photocatalyst layer 4. At the position S3 immediately before passing through the second oxygen cluster layer 5, it further decreased, and it was proved that the low molecular weight organochlorine compound that could not be removed by the conventional chemical filter alone could be removed.
（有機物の除去実験３）
次に第１の酸素クラスター層３の直前位置Ｓ１と、光触媒層４を通過する直前位置Ｓ２と、第２の酸素クラスター層５を通過する直前位置Ｓ３における塩化物イオンの量を測定した。その測定結果を図７に示す。図７によれば、第１の酸素クラスター層３の直前位置Ｓ１（クリーンルーム内）の塩化物イオンの量は、約０．０７４μｇ／ｍ３、光触媒層４を通過する直前位置Ｓ２では、約０．１４８μｇ／ｍ３、第２の酸素クラスター層５を通過する直前位置Ｓ３では約０．２０μｇ／ｍ３であった。この結果から、塩化物イオンは、有機塩素化合物の分解によって生成されたものであることが容易に推測できる。
(Organic substance removal experiment 3)
Next, the amount of chloride ions at the position S1 immediately before the first oxygen cluster layer 3, the position S2 immediately before passing through the photocatalyst layer 4, and the position S3 immediately before passing through the second oxygen cluster layer 5 were measured. The measurement results are shown in FIG. According to FIG. 7, the amount of chloride ions at the position S1 (in the clean room) immediately before the first oxygen cluster layer 3 is about 0.074 μg / m 3 , and is about 0 at the position S2 immediately before passing through the photocatalyst layer 4. 148 μg / m 3 and about 0.20 μg / m 3 at the position S3 immediately before passing through the second oxygen cluster layer 5. From this result, it can be easily estimated that the chloride ions are generated by the decomposition of the organic chlorine compound.
（有機物の除去実験４）
次に各位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３における窒素酸化物の量を確認した。その測定結果を図８に示す。図８において、亜硝酸イオンは、第１の酸素クラスター層３の直前位置Ｓ１においては、約２．０μｇ／ｍ３、光触媒層４を通過する直前位置Ｓ２においては、約７．４０μｇ／ｍ３と増大し、第２の酸素クラスター層５を通過する直前位置Ｓ３においては、約２．５μｇ／ｍ３に減少した。また、硝酸イオンは、第１の酸素クラスター層３の直前位置Ｓ１においては、約０．５８μｇ／ｍ３、光触媒層４を通過する直前位置Ｓ２においては、約０．４９μｇ／ｍ３であったものが第２の酸素クラスター層５を通過する直前位置Ｓ３においては約６．２μｇ／ｍ３のように著しく増大した。ここで検出された窒素化合物は、有機窒素化合物の分解によって生成されたものと推定される、すなわち、光触媒層４を通過した窒素化合物の結合が切断され、亜硝酸イオンが生成され、更に第２の酸素クラスター層５を通過することによって更に酸化が進み、結果的に硝酸にまで酸化されたことが分かる。
(Organic substance removal experiment 4)
Next, the amount of nitrogen oxide at each position S1, S2, and S3 was confirmed. The measurement results are shown in FIG. 8, nitrite ions, in the first position immediately before S1 of oxygen clusters layer 3, immediately before position S2 passing about 2.0 [mu] g / m 3, a photocatalytic layer 4 is about 7.40μg / m 3 In the position S3 immediately before passing through the second oxygen cluster layer 5, it decreased to about 2.5 μg / m 3 . Also, the nitrate ions, in the first position immediately before S1 of oxygen clusters layer 3, immediately before position S2 passing about 0.58μg / m 3, a photocatalytic layer 4 was about 0.49μg / m 3 In the position S3 immediately before the material passed through the second oxygen cluster layer 5, it increased remarkably as about 6.2 μg / m 3 . The nitrogen compound detected here is presumed to have been generated by the decomposition of the organic nitrogen compound, that is, the nitrogen compound that has passed through the photocatalyst layer 4 is cleaved to generate nitrite ions, and the second It can be seen that the oxidation further progressed by passing through the oxygen cluster layer 5, and as a result, it was oxidized to nitric acid.
（有機物の除去実験５）
さらに、各位置における硫黄酸化物の量を確認した。図９にその測定結果を示す。図９において、硫酸イオンは、第１の酸素クラスター層３の直前位置Ｓ１においては、約０．１３μｇ／ｍ３、光触媒層４を通過する直前位置Ｓ２においては、約０．６５μｇ／ｍ３であったのに対し、第２の酸素クラスター層５を通過する直前位置Ｓ３においては、約０．２３μｇ／ｍ３に増大した。また、亜硫酸イオンは、第１の酸素クラスター層３の直前位置Ｓ１においては、約０．０２μｇ／ｍ３であったのに対し、光触媒層４を通過する直前位置Ｓ２においては、約０．１４μｇ／ｍ３に増大し、第２の酸素クラスター層５を通過する直前位置Ｓ３においては、約０．０１μｇ／ｍ３に減少した。この結果は、クリーンルーム内のイオウ化合物が分解されて硫酸が生成されたこと示している。
(Organic substance removal experiment 5)
Further, the amount of sulfur oxide at each position was confirmed. FIG. 9 shows the measurement results. In FIG. 9, sulfate ions are about 0.13 μg / m 3 at the position S 1 immediately before the first oxygen cluster layer 3, and about 0.65 μg / m 3 at the position S 2 immediately before passing through the photocatalyst layer 4. On the other hand, at the position S3 immediately before passing through the second oxygen cluster layer 5, it increased to about 0.23 μg / m 3 . The sulfite ion was about 0.02 μg / m 3 at the position S 1 immediately before the first oxygen cluster layer 3, whereas it was about 0.14 μg at the position S 2 immediately before passing through the photocatalyst layer 4. / m 3 to increase, in a position immediately before S3 for passing through the second oxygen cluster layer 5 was reduced to about 0.01 [mu] g / m 3. This result indicates that the sulfur compound in the clean room was decomposed to produce sulfuric acid.
以上の実験結果から、触媒層は、紫外線を照射したときに発生する活性酸素種（・Ｏ−、O2 −・OH、・O2H）と、第１の酸素クラスター層から供給された多量の（Ｏ−）イオンの作用によって有機物を分解し、前記第２の酸素クラスター層は、光触媒層を通過した後に残存する有機物を分解することができ、従来の除去システムでは除去が困難とされていた低分子量からの有機物の除去が可能であることが確認された。 From the above experimental results, the catalyst layer has a large amount of active oxygen species (• O − , O 2 − • OH, • O 2 H) generated when irradiated with ultraviolet rays and a large amount supplied from the first oxygen cluster layer. The organic substance is decomposed by the action of (O − ) ions, and the second oxygen cluster layer can decompose the organic substance remaining after passing through the photocatalyst layer, which is difficult to remove by the conventional removal system. It was confirmed that organic substances can be removed from low molecular weight.
特に前記第１の酸素クラスター層から、（Ｏ−）を発生させて光触媒層に供給することによって有機物の分解作用をより促進することが可能となり、有機物の分解によって、生成した分解生成物である酸化物は、ケミカルフィルターによって有効に捕捉することができる。また、従来のケミカルフィルターによる有機物の除去システムでは、破過等のような寿命が過ぎたものには新品と交換する必要があるが、本発明によれば、光触媒層に用いる光触媒は、水洗いによって容易に性能を戻すことができるため、コストパーフォーマンスに優れるという利点がある。 In particular, by generating (O − ) from the first oxygen cluster layer and supplying it to the photocatalyst layer, it is possible to further promote the decomposition action of the organic substance, and it is a decomposition product generated by the decomposition of the organic substance. Oxides can be effectively captured by chemical filters. In addition, in a conventional organic filter removal system using a chemical filter, it is necessary to replace with a new one when the lifetime has passed, such as breakthrough, but according to the present invention, the photocatalyst used in the photocatalyst layer is washed with water. Since the performance can be easily restored, there is an advantage that cost performance is excellent.
本発明装置は、半導体製造環境に適用して、クリーンルーム内に外部から持ち込まれる有機物や、クリーンルームの構成材料から発生する有機物を有効に分解・除去でき、半導体製造環境に起因する汚染物質の影響による歩留まり低下、品質、信頼性の低下を阻止し、半導体の微細化、高性能化を実現できる。 The apparatus of the present invention can be applied to a semiconductor manufacturing environment, and can effectively decompose and remove organic substances brought into the clean room from the outside and organic substances generated from the constituent materials of the clean room. It is possible to prevent a decrease in yield, quality and reliability, and realize miniaturization and high performance of the semiconductor.
１ クリーンルーム
２ 空気管路
３ 第１の酸素クラスター層
４ 光触媒層
５ 第２の酸素クラスター層
６ ケミカルフィルター
７ ＨＥＰＡフィルター
８ 紫外線ランプ
９ ウォーターシャワー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Clean room 2 Air pipe 3 1st oxygen cluster layer 4 Photocatalyst layer 5 2nd oxygen cluster layer 6 Chemical filter 7 HEPA filter 8 UV lamp 9 Water shower
Claims (3)
前記第１の酸素クラスター層は、空気中の酸素分子を帯電させて作りだされた酸素のクラスター層であり、集合体構造上に＋の酸素イオン（Ｏ＋）、−の酸素イオン（Ｏ−）を多数持ったままの状態が持つ作用の空気中の有機物を吸着してこれを包み込み、包み込んだ有機物をイオン分解させるとともに、発生した−の酸素イオン（Ｏ−）を光触媒層に供給する機能を有し、前記光触媒層の有機物分解機能を高めるものであり、
前記光触媒層は、紫外線ランプと組み合わされ、紫外線ランプから紫外線の照射を受けて発生する活性酸素種（・Ｏ−、Ｏ2 −・ＯＨ、・Ｏ2Ｈ）と、第１の酸素クラスター層から供給された多量の−の酸素イオン（Ｏ−）の作用によって空気中に含まれる高濃度の有機物を分解する機能を有するものであり、
前記第２の酸素クラスター層は、光触媒層を通過した後に空気中に残存する低濃度の有機物を分解処理するものであり、
前記ケミカルフィルターは、有機物の分解によって、生成した分解生成物の酸化物を捕捉するものであることを特徴とする有機物の分解・除去装置。 An organic matter decomposition / removal device in which a first oxygen cluster layer, a photocatalyst layer, a second oxygen cluster layer, and a chemical filter are arranged in order in an air pipe,
The first oxygen cluster layer is an oxygen cluster layer formed by charging oxygen molecules in the air, and has + oxygen ions (O + ) and − oxygen ions (O − ) on the aggregate structure. ) Adsorbs and encloses organic matter in the air with the action of having a large number of states), ionizes the encapsulated organic matter, and supplies the generated oxygen ions (O − ) to the photocatalyst layer And enhances the organic matter decomposition function of the photocatalyst layer,
The photocatalyst layer is combined with an ultraviolet lamp, reactive oxygen species generated from the ultraviolet lamp upon exposure to ultraviolet (· O -, O 2 - · OH, · O 2 H) and, from the first oxygen clusters layer It has a function of decomposing high-concentration organic substances contained in the air by the action of a large amount of supplied oxygen ions (O − ),
The second oxygen cluster layer decomposes low-concentration organic substances remaining in the air after passing through the photocatalyst layer ,
The chemical filter captures an oxide of a decomposition product generated by the decomposition of the organic material, and is an organic material decomposition / removal device.
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