特許 5797564 酸性添着剤を用いたケミカルフィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5797564

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】酸性添着剤を用いたケミカルフィルタ

(51)【国際特許分類】

   B01J 20/20 20060101AFI20151001BHJP

   B01D 53/04 20060101ALI20151001BHJP

   B01J 20/28 20060101ALI20151001BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20151001BHJP

【ＦＩ】

   B01J20/20 B

   B01D53/04

   B01J20/28 A

   H01L21/30 516F

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-553913(P2011-553913)

(86)(22)【出願日】2011年2月15日

(86)【国際出願番号】JP2011053101

(87)【国際公開番号】WO2011099616

(87)【国際公開日】20110818

【審査請求日】2013年8月1日

(31)【優先権主張番号】特願2010-30525(P2010-30525)

(32)【優先日】2010年2月15日

(33)【優先権主張国】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000111085

【氏名又は名称】ニッタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101362

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 幸久

(72)【発明者】

【氏名】茂田 誠

(72)【発明者】

【氏名】山本 正芳

(72)【発明者】

【氏名】近藤 雅也

【審査官】 近野 光知

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３３３２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９５７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１０１６６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 中原諒 (大気社)，ガス状汚染物質の除去 アンモニア除去用ケミカルフィルタの性能 性能試験と評価，クリーンテクノロジー，日本，１９９９年 １月，Vol.9 No.1，Page.43-45

【文献】 仁木隆志, 奥井敬造, 永田雅彦, 宮本浩志 (ニッタ)，アパタイト被覆二酸化チタンを用いたガス状汚染物質の除去に関する研究，空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会予稿集，日本，２００８年，Vol.26th，Page.171-173

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ ２０／００〜２０／３４

Ｂ０１Ｄ ５３／００〜５３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多孔質体から構成される多数の吸着剤を備え、前記多数の吸着剤の少なくとも一部は、酸性物質の添着剤が添着されており、前記添着剤によって空気中に含まれるシラノール化合物を、二量化して前記吸着剤によって吸着させ、
前記添着剤の添着量は、前記多孔質体に対して、４〜９重量％であり、
前記多数の吸着剤が固着されたフィルタ基材を備え、
前記多孔質体は、活性炭であり、
前記添着剤は、ホスホン酸、硝酸塩、硫酸塩、及び有機酸から成る群から選択されたものを含むことを特徴とする、シラノール化合物除去用ケミカルフィルタ。

【請求項2】

前記吸着剤に前記添着剤が添着されている第１のフィルタ部と、前記吸着剤に前記添着剤が添着されていない第２のフィルタ部とを備え、これら第１及び第２のフィルタ部は空気が通過する方向に沿って上流側からこの順に配置されることを特徴とする請求項１に記載のケミカルフィルタ。

【請求項3】

前記添着剤は、ホスホン酸、硫酸水素カリウム、及び硫酸アルミニウムから成る群から選択されるものを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のケミカルフィルタ。

【請求項4】

前記フィルタ基材が発泡体であり、かつそのセル数が８〜１３個／インチであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のケミカルフィルタ。

【請求項5】

前記吸着剤の平均粒径が０．５５〜０．６５ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のケミカルフィルタ。

【請求項6】

前記シラノール化合物は、トリメチルシラノールであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のケミカルフィルタ。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか１項に記載のケミカルフィルタによって内部の空気が浄化されることを特徴とする露光装置。

【請求項8】

多孔質体から構成される多数の吸着剤を備えるとともに、前記多数の吸着剤の少なくとも一部が、酸性物質の添着剤が添着されているケミカルフィルタに、シラノール化合物を含む空気を通過させて、前記シラノール化合物を二量化し、前記吸着剤によって吸着させ、前記添着剤の添着量は、前記多孔質体に対して、４〜９重量％であり、前記多数の吸着剤が固着されたフィルタ基材を備え、前記フィルタ基材が発泡体であり、前記多孔質体は、活性炭であり、前記添着剤は、ホスホン酸、硝酸塩、硫酸塩、及び有機酸から成る群から選択されたものを含むことを特徴とする空気浄化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、露光工程で露光障害等を引き起こすおそれのあるシラノール化合物を空気中から除去するためのケミカルフィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造プロセスの露光工程において、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）のようなジシラザン化合物が、フォトレジスト密着剤として使用されることが知られている。ＨＭＤＳは、例えばガスとしてウエハ表面に吹き付けられることにより、ウエハ表面の水酸基をトリメチルシラノール基に置換させることで、ウエハ表面を疎水化させて、ウエハ表面のレジスト剤との密着性を向上させている。ＨＭＤＳは加水分解してトリメチルシラノール（ＴＭＳ）として露光装置内にガス状で浮遊することがあるが、浮遊したＴＭＳはレンズ等に付着して曇りの原因となり、露光障害等を引き起こすおそれがある。

【0003】

露光工程が行われる露光装置のチャンバ内部には、通常、活性炭等の吸着剤を有するケミカルフィルタを通過した空気が供給される。ＴＭＳ等のガス状不純物は、ケミカルフィルタによって除去されることにより、チャンバ内部は一定の清浄度に保持され、露光障害等が防止されるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１８１９６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、ＴＭＳは、低分子量物質であり、活性炭等では吸着し難くまた吸着してもすぐに脱離するため、一般的な吸着剤を有するケミカルフィルタでは、効率的に除去することは難しい。したがって、従来、ＴＭＳを必要量除去するために、ケミカルフィルタを厚くし若しくは多層にしたり、活性炭を多量に使用したりする必要があった。

【0006】

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、ＴＭＳ等のシラノール化合物を効率的に除去可能なシラノール化合物除去用ケミカルフィルタ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】

【0007】

本発明に係るシラノール化合物除去用ケミカルフィルタは、多孔質体から構成される多数の吸着剤を備え、多数の吸着剤の少なくとも一部は、酸性物質の添着剤が添着されており、添着剤によって空気中に含まれるシラノール化合物を、二量化して吸着剤によって吸着させることを特徴とする。

【0008】

上記添着剤は、無機酸または有機酸であって、例えばリン酸、ホスホン酸、硫酸、硝酸塩、硫酸塩、及び有機酸から成る群から選択されたものを含み、好ましくはホスホン酸、硫酸水素カリウム、及び硫酸アルミニウムから成る群から選択されるものを含む。一方、多孔質体は、好ましくは活性炭であって、また、添着剤の添着量は、多孔質体に対して、１２重量％以下であることが好ましい。ケミカルフィルタは、例えば多数の吸着剤が固着されたフィルタ基材によって構成されるものである。上記シラノール化合物は、例えば、トリメチルシラノールである。

【0009】

フィルタ基材が発泡体であり、かつそのセル数が８〜１３個／インチであることが好ましく、その場合、吸着剤の平均粒径が０．５５〜０．６５ｍｍであるとより好ましい。

【0010】

本発明に係るケミカルフィルタは、好ましくは、吸着剤に上記添着剤が添着されている第１のフィルタ部と、吸着剤に上記添着剤が添着されていない第２のフィルタ部とを備える。これら第１及び第２のフィルタ部は空気が通過する方向に沿って上流側からこの順に配置される。

【0011】

本発明に係る露光装置は、上記したケミカルフィルタによって内部の空気が浄化されるものである。

【0012】

本発明に係る空気浄化方法は、多孔質体から構成される多数の吸着剤を備えるとともに、多数の吸着剤の少なくとも一部が、酸性物質の添着剤が添着されているケミカルフィルタに、シラノール化合物を含む空気を通過させて、シラノール化合物を二量化し、その二量体を吸着剤によって吸着させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明では、シラノール化合物が、ケミカルフィルタから脱離しにくい二量体とされたうえで吸着剤に吸着されるので、ケミカルフィルタのシラノール化合物の除去効率を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明のケミカルフィルタが適用される露光装置を示す概略図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係るケミカルフィルタを示す拡大図である。

【図3】第２の実施形態に係るケミカルフィルタを示す斜視図である。

【図4】第２の実施形態の変形例に係るケミカルフィルタを示す斜視図である。

【図5】通気実験１を実施するためのカラムを示す模式図である。

【図6】通気実験２〜４を実施するためのカラムを示す模式図である。

【図7】通気試験５で用いた試験装置を模式的に示す模式図である。

【符号の説明】

【0015】

１０ 露光装置
１５ 内部ケミカルフィルタ
５０ フィルタ基材
５１ 吸着剤
６６ 第１のケミカルフィルタ（第１のフィルタ部）
６７ 第２のケミカルフィルタ（第２のフィルタ部）
７０Ａ 上流部分（第１のフィルタ部）
７０Ｂ 下流部分（第２のフィルタ部）

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明について図面を参照しつつさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るケミカルフィルタが適用される露光装置を示す概略図である。図１に示すように、露光装置１０は、その外部チャンバ１１内部に、内部チャンバ１２と空気循環路１３とが設けられた構造となっており、内部チャンバ１２の内部には露光本体部２０が配置される。空気循環路１３は、内部チャンバ１２内部の空気を循環させるための通路である。空気循環路１３内部には、内部チャンバ１２内部の空気の温度及び湿度を一定に保つための調温調湿装置１４と、内部チャンバ１２の空気を浄化するための内部ケミカルフィルタ１５が設けられる。

【0017】

露光本体部２０は、照明光学系２１、レクチル２２、投影光学系２３、及びウエハステージ２４を備え、ウエハステージ２４上には、ウエハＷが載置させられている。ウエハＷは、下記一般式（１）で示されるジシラザン化合物であるフォトレジスト密着剤によって表面が疎水化された後、フォトレジスト剤が塗布されたものである。

【0018】

Ｒ₃ＳｉＮＨＳｉＲ₃ ・・・・（１）
式（１）において、Ｒはメチル、エチル等の炭素数１〜３のアルキル基であるが、Ｒのうち一部は水素原子、又はふっ素原子、塩素原子等のハロゲン原子であっても良い。当該ジシラザン化合物としては、上記式（１）においてＲが全てメチルであるヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）が一般的に使用される。

【0019】

照明光学系２１は、リレーレンズ系、コンデンサーレンズ等を含み、外部チャンバ１１の外部に設けられた光源２６から出射されたレーザー光を、レクチル２２に入射させる。レクチル２２は所定のマスクパターンを有するフォトマスクであって、そのマスクパターンは投影光学系２３を介して、ウエハステージ２４上に配置されるウエハＷに結像され、ウエハＷに対して露光処理が行われる。

【0020】

空気循環路１３内部等には不図示のファンが設けられ、外部チャンバ１１内部の空気は、そのファンによって、一定経路Ｓに沿って循環させられる。具体的には、空気循環路１３の空気は、内部供給口１６を介して内部チャンバ１２内部に供給され、内部チャンバ１２内部を循環して、内部排出口１７を介して空気循環路１３に排出される。内部排出口１７から排出された空気は、空気循環路１３内部において、内部ケミカルフィルタ１５及び調温調湿装置１４を通って再び、内部供給口１６を介して、内部チャンバ１２内部に供給される。また、内部チャンバ１２内部の空気は、一部が局部排出口１８を介して外部に排気されるとともに、外部の空気は、外部供給口１９を介して空気循環路１３内部に供給される。

【0021】

調温調湿装置１４は、内部供給口１６の上流に配置され、空気循環路１３から内部チャンバ１２内部に供給される空気は、調温調湿装置１４によって、一定湿度、一定温度に調整されたものである。また、外部供給口１９の上流には、外部ケミカルフィルタ２５が配置され、外部からの空気は、外部ケミカルフィルタ２５によって、ガス状汚染物質が除去されたうえで、空気循環路１３に供給される。

【0022】

図２に示すように、空気循環路１３内部に設けられた内部ケミカルフィルタ１５は、ポリウレタンフォーム等の発泡体やから構成される三次元網状骨格構造を有し、例えばマット形状を呈するフィルタ基材５０に、無数の吸着剤５１が公知のバインダによって固着されたものである。なお、フィルタ基材５０としては、発泡体の代わりに有機繊維や無機繊維から構成される繊維状基材やハニカム構造体が使用されても良い。本実施形態における内部ケミカルフィルタ１５は、以下の構成を有することにより、後述するシラノール化合物を効率的に除去することが可能なシラノール化合物除去用ケミカルフィルタである。

【0023】

内部ケミカルフィルタ１５の吸着剤５１は、破砕状、粉末状、粒子状（例えば、ビーズ状）等の多孔質体の表面に酸性物質の添着剤が添着されたものである。吸着剤５１に使用される多孔質体としては、活性炭、シリカ、ゼオライト、アルミナ、多孔質ガラス等のガス状有機物を物理的吸着により吸着可能なものが挙げられるが、これらのうち活性炭が好ましい。活性炭は、後述するシラノール化合物やジシロキサン化合物を吸着しやすいからである。

【0024】

添着剤としては、無機酸及び有機酸から成る群から選択された酸性物質が使用される。これら無機酸、有機酸の例としては、硫酸銅（II）（ＣｕＳＯ_４）、硫酸鉄（II）（ＦｅＳＯ_４）、硫酸鉄（III）（Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３）、硫酸アルミニウム（Ａｌ_２（ＳＯ_４）_３）、硫酸水素カリウム（ＫＨＳＯ_４）で例示される硫酸塩、硝酸鉄（III）（Ｆｅ（ＮＯ_３）_３）、硝酸銀（ＡｇＮＯ_３）、硝酸アルミニウム（Ａｌ（ＮＯ_３）_３）、硝酸マンガン（II）(Ｍｎ（ＮＯ_３）_２）で例示される硝酸塩、硫酸、リン酸、ホスホン酸等の無機酸、クエン酸等の有機酸が挙げられる。これらの中では、後述するシラノール化合物を二量化しやすくするために、ホスホン酸や硫酸アルミニウム、或いは硫酸水素金属塩である硫酸水素カリウムが使用されることが好ましく、硫酸水素カリウムが特に好ましい。

【0025】

吸着剤５１は例えば、多孔質体を添着剤の水溶液に浸漬し、或いは多孔質体に添着剤の水溶液を噴霧等して、多孔質体表面に当該水溶液を付着させた後加熱乾燥することにより、吸着剤５１に添着剤を担持させることにより得られるものである。上記添着剤の多孔質体への添着量は、多孔質体（１００重量％）に対して、１２重量％以下であることが好ましく、４〜９重量％が特に好ましい。添着剤の添着量を多くし過ぎると、多孔質体の表面が添着剤によって塞がれ、多孔質体のガス吸着能力が低下して、結果としてシラノール化合物の除去能力が低下し、また添着量を少なくし過ぎると、吸着剤５１によってシラノール化合物を二量化する効率が低下するため、添着量は上記範囲であることが好ましい。

【0026】

フィルタ基材として使用されるポリウレタンフォーム等の発泡体は、特に限定されるわけではないが、そのセル数が８〜１３個／インチであることが好ましい。セル数が８個／インチ未満になると、十分な量の活性炭が発泡体に付着しなくなり、シラノール化合物を二量化する効率や、吸着性能が低下する。また、セル数が１４個／インチ以上になると、空隙が小さすぎて、二量化する効率が低くなったり、吸着剤が発泡体に添着しにくくなったりし、さらには圧力損失も大きくなるおそれもある。セル数は、二量化する効率や除去効率をより良好にするためには、１０〜１１個／インチであることが特に好ましい。

【0027】

また、多孔質体が活性炭等から成るビーズ状の多孔質体である場合には、上記セル数を７〜１３個／インチとするとともに、多孔質体の平均粒径を０．５５〜０．６５ｍｍ程度とすることにより、吸着剤の付着量と空隙とのバランスが良好なものに保たれ、吸着性能と二量化率の両方を十分に高めることができる。なお、平均粒径とは、ＪＩＳ Ｋ １４７４−５.４準拠の乾式ふるい分け法により測定したものである。また、セル数とは、１インチあたりのセル数の数を目視により測定したものである。

【0028】

上記したように、ウエハＷは、ジシラザン化合物によって構成されるフォトレジスト密着剤によって、疎水化処理が施され、また、チャンバ１２内部は、一定の相対湿度に保たれる。そのため、内部チャンバ１２内部には、ジシラザン化合物の加水分解反応（反応式（２）’参照）によって生成される、化学式（２）のシラノール化合物が浮遊しており、一定経路Ｓに沿って循環する空気には、シラノール化合物が含まれる。
Ｒ_３ＳｉＮＨＳｉＲ_３ ＋２Ｈ_２Ｏ → ２Ｒ_３ＳｉＯＨ ＋ ＮＨ_３ ・・・（２）’

【0029】

Ｒ₃ＳｉＯＨ ・・・・（２）
シラノール化合物は、式（２）に示すように、ＳｉＯＨ基を１つだけ有するものである。式（２）において、Ｒはメチル、エチル等の炭素数１〜３のアルキル基であるが、Ｒのうち一部は水素原子、又はふっ素原子、塩素原子等のハロゲン原子であっても良い。当該シラノール化合物は、一般的には、ＨＭＤＳの分解物であって、式（２）においてＲが全てメチルとなるトリメチルシラノール（ＴＭＳ）である。

【0030】

シラノール化合物は、下記式（３）に示すように、脱水縮合することにより二量化される。この脱水縮合反応は、露光装置１０内部のように、シラノール化合物低濃度下では通常殆ど起こらないが、上記した添着剤が添着された吸着剤があると低濃度下でも、吸着剤の吸着作用及び添着剤の酸触媒作用により発生しやすくなる。したがって、シラノール化合物の少なくとも一部（通常、半分以上程度）は、内部ケミカルフィルタ１５を通過する際に二量化され、二量体であるジシロキサン化合物に化学変化させられる。二量体であるジシロキサン化合物は、シラノール化合物よりも分子量が大きいため、シラノール化合物よりも、内部ケミカルフィルタ１５の多孔質体によって吸着されやすく、また吸着された後脱離しにくくなる。

【0031】

すなわち、内部ケミカルフィルタ１５は、添着剤でシラノール化合物を積極的に二量化することにより、効率的にシラノール化合物を吸着剤５１に吸着させることが可能になる。このように、本実施形態では、吸着剤５１によって、効率的にシラノール化合物を除去可能であるので、内部ケミカルフィルタ１５の寿命を長くすることができる。

【0032】

２Ｒ_３ＳｉＯＨ → Ｒ_３ＳｉＯＳｉＲ_３ ＋ Ｈ_２Ｏ ・・・（３）
式（３）において、ジシロキサン化合物（Ｒ_３ＳｉＯＳｉＲ_３）は一般的に、ＴＭＳの二量体であるヘキサメチルジシロキサンである。

【0033】

なお、外部ケミカルフィルタ２５は、内部ケミカルフィルタ１５と同様の構成を有するケミカルフィルタであっても良いが、添着剤が添着されていない活性炭等の多孔質体が、フィルタ基材に固着されたケミカルフィルタであっても良い。勿論、内部ケミカルフィルタ１５は、吸着剤５１によってシラノール化合物及びその二量体以外のガス状不純物も除去する。また、経路Ｓ上には、他の種類のエアフィルタがさらに設けられていても良い。

【0034】

図３は、本発明の第２の実施形態に係るケミカルフィルタの構造を示す。第１の実施形態においては、内部ケミカルフィルタ１５は、１つのケミカルフィルタによって構成されたが、第２の実施形態では、内部ケミカルフィルタ６５は、図３に示すように、第１及び第２のケミカルフィルタ６６、６７が重ねられて構成される。第１及び第２のケミカルフィルタ６６、６７は、空気が通過する方向Ｓ’に沿って上流側からこの順に配置される。

【0035】

この場合、第１のケミカルフィルタ６６は、第１の実施形態の内部ケミカルフィルタ１５と同様の構成を有しており、フィルタ基材５０に、酸性物質の添着剤が添着された無数の吸着剤が固着されたものである。一方、第２のケミカルフィルタ６７は、フィルタ基材５０に、酸性物質の添着剤が添着されていない無数の吸着剤が固着されたものである。

【0036】

本実施形態では、２つのケミカルフィルタが設けられることにより、シラノール化合物の除去率がさらに良好になる。なお、第２のケミカルフィルタ６７は、流入される空気のシラノール化合物の濃度が極めて低く、酸添着の吸着剤が用いられてもその二量化効果が低いため、無添着のものが使用される。

【0037】

また、第１のケミカルフィルタ６６は、吸着剤に添着剤が添着されたことによって、アウトガスが発生しやすくなるが、そのようなアウトガスは、第２のケミカルフィルタ６７で吸着・除去される。したがって、第１のケミカルフィルタ６６において、添着剤に起因するアウトガスが、内部チャンバ１２内部に混入することも効果的に防止される。

【0038】

さらに、第２の実施形態における第１及び第２のケミカルフィルタ６６、６７は、別体のフィルタ基材５０、５０それぞれに無数の吸着剤が固着されて構成されたが、図４に示すように、１つのフィルタ基材５０から構成されたケミカルフィルタ７０であっても良い。この場合、ケミカルフィルタ７０の上流側の部分（上流部分７０Ａ）に添着剤が添着された吸着剤が固着され、下流側の部分（下流部分７０Ｂ）に添着剤が添着されていない吸着剤が固着される。

【0039】

また、第１の実施形態では、添着剤が添着された活性炭と、添着剤が添着されない活性炭の両方が混合されて、フィルタ基材５０に固着されていても良い。さらに、第２の実施形態のように、第１及び第２のケミカルフィルタが重ねられているような場合において、これらいずれのフィルタにも添着剤が添着された活性炭が固着されても良い。

【0040】

なお、第１及び第２の実施形態において、各ケミカルフィルタは、フィルタ基材に吸着剤が固着されたものでなくても良く、例えば容器やケース中に吸着剤が充填されたものであっても良い。例えば、第２の実施形態では、第１のケミカルフィルタを容器やケース中に添着剤が添着された吸着剤が充填されたものとするとともに、第２のケミカルフィルタを、添着剤が添着されていない吸着剤が、フィルタ基材に固着されたものとしても良い。

【実施例】

【0041】

本発明について、以下実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例の構成に限定されるわけではない。

【0042】

[通気試験１]
通気実験１では、図５に示すように、内部に６層のケミカルフィルタ８３Ａ〜８３Ｆを重ねて配置したカラム８０を用意した。ケミカルフィルタ８３Ａ〜８３Ｆとしては、セル数７個／インチのウレタンフォームに、添着剤未添着の活性炭を固着して構成されるギガソーブＬ（商品名、ニッタ株式会社製）であって、直径１９ｍｍ、高さ２０ｍｍの円柱状のものを用いた。カラム８０のエア排出口８２側には、エアの流量を調整するバルブ８４と、カラム８０に通気されるエアの流量を計測する流量計８５と、カラム８０にエアを通気させるためのポンプ８６を接続した。最も上流側のケミカルフィルタ８３Ａは、約４５０ｇ／ｍ^２のＴＭＳを付着させて、ＴＭＳ発生源として使用した。なお、本通気試験及び以下に示す通気試験２〜６では、活性炭として平均粒径０．６４ｍｍのビーズ状活性炭を用いた。

【0043】

カラム８０には、１０．２リットル／分（面風速０．６ｍ／秒）で、２３℃に空調したエアを２４０時間通気させた。ＴＭＳは一部がヘキサメチルジシロキサン（以下、“Ｄ２”と略する）に二量化されるとともに、エア通気によりケミカルフィルタ８３ＡからＴＭＳないしＤ２が脱離して、下流側に流された。

【0044】

通気終了後、ケミカルフィルタ８３Ａ〜８３Ｆそれぞれを２０ｍｌのアセトン中に入れて、各フィルタに吸着されたガス状有機物を超音波振動により２時間かけて抽出し、ＧＣ−ＦＩＤによって、フィルタ８３Ａ〜８３Ｆそれぞれに吸着されたＴＭＳとＤ２の量を測定した。また、通気前（０時間）のケミカルフィルタ８３Ａ〜８３Ｆに関しても、ブランクとして同様にＴＭＳとＤ２の重量を測定した。表１には、ＴＭＳ及びＤ２それぞれに関し、各層における測定値と、全体の吸着量を１００重量％としたときの各層の吸着量の比率（重量％）とを示した。

【0045】

ＧＣ−ＦＩＤの測定条件は、以下のとおりである。
ＧＣ−ＦＩＤ：島津製作所社製、ＧＣ−２０１０
カラム：Ｉｎｅｒｔ Ｃａｐ １ＭＳ 内径０．２５ｍｍ 長さ６０ｍ
カラム温度：４０℃で５分間維持した後、１０℃／分で２８０℃まで昇温。その後、２８０℃で２１分間維持。
キャリアガス：Ｈｅ カラム流量：１．１６ｍｌ／分
注入量：１．０μｌ 測定時間：５０分

【0046】

【表1】

【0047】

表１の結果から明らかなように、ＴＭＳは、１層目のケミカルフィルタからその多くが脱離し、その脱離したＴＭＳは３層目のケミカルフィルタに最も多く吸着された。一方、Ｄ２はその多くが１層目のケミカルフィルタに保持されたままであり、脱離したものも２層目のフィルタに最も多く吸着された。すなわち、ＴＭＳはケミカルフィルタに吸着されにくく、一旦吸着されても脱離しやすいが、その二量体（Ｄ２）は、ケミカルフィルタに吸着されやすく、一旦吸着されたものはフィルタから脱離しにくいことが理解できる。

【0048】

[通気実験２]
通気実験２では、図６に示すように、第１〜第７の管部１０１〜１０７がこの順で接続して成るカラム１００を用意した。第１の管部１０１はエア注入口を構成し、第７の管部１０７はエア排出口を構成した。エア排出口には、エアの流量を調整するバルブ１０８と、カラム１００に通気されるエアの流量を計測する流量計１０９と、カラム１００にエアを通気させるためのポンプ１１０を接続した。カラム１００において、第２の管部１０２内部に、ケミカルフィルタ１１１を配置した。ケミカルフィルタ１１１は、ＴＭＳを付着させてあり、ＴＭＳ発生源として使用した。

【0049】

第４の管部１０４は、その内部に吸着剤１１２を充填させて、第１のケミカルフィルタを構成した。実施例１〜１４、比較例１、２では、吸着剤１１２として、活性炭に表２の添着剤を添着させたものを使用した。比較例３は、添着剤を未添着であることを除いて実施例１〜１４と同様に実施した。比較例４では、吸着剤１１２としては、ギガソーブＲ（ニッタ株式会社製）用のビーズ状の酸性イオン交換樹脂を使用した。

【0050】

第６の管部１０６の内部には、６層のケミカルフィルタ１１３Ａ〜１１３Ｆを重ねて、第２のケミカルフィルタとして吸着層１１３を設けた。通気試験２におけるケミカルフィルタ１１１、１１３Ａ〜１１３Ｆとしては、通気試験１で用いたケミカルフィルタと同様のものを用いた。

【0051】

ポンプ１１０の吸気によって、カラム１００に温度２５℃、相対湿度５５％のクリーンエアを、面風速０．６ｍ/秒（１０.２リットル／分）で通気させた。この通気により、ケミカルフィルタ１１１からはＴＭＳが脱離して、第２の管部１０２から下流側には、ＴＭＳを含むエアが流された。通気は、ＴＭＳの通気濃度を２０００〜３０００ｐｐｂとして２４時間行った。ＴＭＳは、吸着剤の酸触媒作用等によって一部がＤ２に変化した。通気終了後、通気実験１と同様にして、吸着剤１１２、及びフィルタ１１３Ａ〜１１３Ｆそれぞれに吸着されたＴＭＳとＤ２の重量を測定し、その測定値から吸着剤１１２、吸着層１１３の全てに吸着されたＴＭＳとＤ２それぞれの合計を求め、ＴＭＳとＤ２の比率（重量％）を算出した。算出結果を表２に示す。

【0052】

【表2】

なお、実施例１〜１１、１３、１４及び比較例１〜２において、添着剤の活性炭に対する添着量は６重量％であった。また、実施例１２では、リン酸の活性炭に対する添着量は１８重量％であった。

【0053】

[通気実験３]
次に、上記各実施例のうち、実施例４、７、９、１０〜１３、比較例３、４については、実際の使用環境により近づけて効果を検証するために、表３に示すようにＴＭＳの通気濃度をより低く（５１ｐｐｂ以下）して通気実験３を実施した。通気実験３では、通気１２０時間後における、吸着層１１３に吸着されたＴＭＳとＤ２の比率を測定した。その結果を表３に示す。なお、通気実験３では、通気時間、通気濃度以外の条件は、通気実験２と同様であった。

【0054】

【表3】

【0055】

[通気実験４]
次に、通気実験３においてＤ２への変化率が高かった実施例７、９、１３について、添着剤の添着量を３重量％、９重量％、１２重量％（ただし、実施例７は９重量％を除く）に変更して、通気実験３と同様の実験を行った。その結果を表４に示す。なお、表４においては、Ｄ２の比率（％）のみを示した。

【表4】

【0056】

通気実験２、３から明らかなように、添着剤として酸性物質を用いた実施例１〜１３は、未添着活性炭や添着剤として中性物質を用いた比較例１〜３に比べて、Ｄ２への変化率が高かった。また、酸性イオン交換樹脂を吸着剤として用いた比較例４は、通気実験２ではＤ２への変化率が良好であったが、通気実験３ではＤ２への変化率が著しく低くなった。この結果により、酸性イオン交換樹脂は、実用的な使用環境下では、シラノール化合物を二量化する効果が低いことが推察される。また、通気実験３の結果から、硫酸アルミニウム、硫酸水素カリウム、ホスホン酸は、シラノール化合物を二量化する作用効果に優れ、また、通気実験４から添着剤の添着量は１２重量％以下、好ましくは４〜９重量％程度とすれば良いことが理解できる。

【0057】

[通気実験５]
図７に示す試験装置を用いた通気試験５により、実施例Ａ、比較例Ｂ，Ｃを実施して、本発明に係るケミカルフィルタの除去性能を確認した。
［実施例Ａ］
図７に示すように、エア流入側から第１及び第２の管部１２１、１２２が接続されたカラム１２０を用意した。カラム１２０の排出側には、通気試験１と同様に、バルブ１２３、流量計１２４及びポンプ１２５を接続した。カラム１２０のエア流入側には、恒温恒湿槽１３７内部に配置された、ＴＭＳ発生源１３５及びケミカルフィルタ１３６を接続した。ＴＭＳ発生源１３５は、上部が開口し内部に液体のＴＭＳが３ｍｌ入れられた内部容器１３８を、通気経路の一部を成す外部容器１３９の内部に配置して構成した。

【0058】

第１の管部１２１の内部には、セル数１３個／インチのウレタンフォームに、吸着剤として硫酸水素カリウムを添着した活性炭を固着して成る１層のケミカルフィルタを第１のフィルタ１３１として配置した。この吸着剤において、硫酸水素カリウムは、活性炭に対して８重量％添着されていた。第１のフィルタ１３１の形状、大きさは、通気試験１のフィルタ８３Ａ〜８３Ｅと同様であった。また、吸着剤は、バインダを全体に付着させたウレタンフォームに、無数降り掛けてフォーム全体に均一に固着させた。第２の管部１２２の内部には、通気試験１のフィルタ８３Ａ〜８３Ｅに使用したものと同様のギガソーブＬを１０層重ねて、第２のフィルタ１３２を設けた。

【0059】

恒温恒湿槽１３７内部の空気は、温度２３℃、相対湿度５０％に維持されており、ケミカルフィルタ１３６で空気中のガス成分が除去されてクリーンエアとされるとともに、ＴＭＳ発生源１３５において気化されたＴＭＳを一定割合で含有したうえで、カラム１２０に送気された。カラム１２０において、空気中に含有されるＴＭＳは、一部がＤ２に二量化したうえで第１及び第２のケミカルフィルタ１３１、１３２で捕集された。通気は、１０．２Ｌ／分、面風速０．６ｍ／秒で３３８時間行った。

【0060】

通気終了後、通気試験１と同様に、フィルタ１３１、フィルタ１３２の各層に吸着されたＴＭＳとＤ２の量を測定した。表５には、ＴＭＳ、Ｄ２それぞれの各層における吸着量の測定値と、各層におけるＴＭＳ＋Ｄ２の合計吸着量を示した。また、各層における合計吸着量のカラム全体の吸着量に対する割合を吸着割合として％で示すとともに、各層におけるＤ２／（ＴＭＳ＋Ｄ２）をＤ２変化率として％で示した。

【0061】

【表5】

【0062】

［比較例Ａ］
第１のケミカルフィルタ１３１における多孔質体として、添着剤未添着の活性炭を用いた以外は、実施例Ａと同様に実施した。

【表6】

【0063】

［比較例Ｂ］
第１のケミカルフィルタにおけるウレタンフォームとしてセル数７個／インチのものを用いた以外は、比較例Ａと同様に実施した。

【表7】

【0064】

通気試験５の結果から明らかなように、添着剤として酸性物質（硫酸水素カリウム）を用いた実施例Ａでは、Ｄ２変化率が高く、第１のケミカルフィルタのみで吸着割合が９０％に達しており、除去性能が高いものとなった。一方、添着剤未添着の活性炭を用いた比較例Ａ，Ｂでは、Ｄ２変化率が低く、また、吸着割合の合計が９０％に達するのが第２のケミカルフィルタの５〜６層目であり、シラノール化合物の除去性能が十分ではなかった。

【0065】

［通気試験６］
次いで、通気試験６により実施例Ｂ〜Ｆを実施し、セル数の違いによる除去性能の違いを確認した。通気試験６では、外部容器１３９の内部に、ＴＭＳが入れられた内部容器１３８に加えて、さらに２つの内部容器（不図示）を配置し、それら内部容器それぞれに５ｍｌのトルエン、１０ｍｌのテトラデカンを入れた点を除いて通気試験５と同様の試験装置を用いた。すなわち通気試験６では、カラム１２０に送気される空気に、ＴＭＳに加えて気化されたトルエン、テトラデカンも含有するようにした。また、第１のケミカルフィルタとしては以下のものを用いるとともに、通気時間を１６８時間とした点を除いて、通気試験５と同様の条件で実施した。

【0066】

実施例Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅそれぞれでは、ウレタンフォームとして、セル数６個／インチ、８個／インチ、１０個／インチ、１１個／インチのものを使用した点以外は、実施例Ａと同様のケミカルフィルタを第１のケミカルフィルタ１３１として用いた。また、実施例Ｆの第１のケミカルフィルタ１３１は、実施例Ａと同様であり、セル数１３個／インチであった。なお、実施例Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの吸着剤添着量は、ウレタンフォーム６００ｍｍ×３００ｍｍ当たり、それぞれ７４５ｇ、９００ｇ、１１３０ｇ、１１２０ｇ、９８０ｇであった。実施例Ｂ〜Ｆの結果を表８〜１２に示す。

【0067】

【表8】

【0068】

【表9】

【0069】

【表10】

【0070】

【表11】

【0071】

【表12】

【0072】

上記結果から明らかなように、実施例Ｂのようにセル数が少なくなると、吸着剤の添着量が少なくなり、除去効率が低下するとともにＤ２変化率も低くなった。一方で、セル数が８、１０、１１、１３個／インチである実施例Ｃ〜Ｆでは、Ｄ２変化率が比較的良好で、除去効率も良好なものとなった。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】