低オフガス発生ポリウレタン
リソグラフィーなどの、汚染物質を極めて低濃度に保たなければならない用途において使用するための、低排ガス発生ポリウレタンが、記載される。特に、このポリウレタンは、電子部品の製造において特定の汚染問題を示すケイ素含有種を本質的に含まない。このポリウレタンは、フィルター装置または電子部品製造環境内の他の用途におけるポッティング材料として使用可能である。この新規ポリウレタン配合物の試験は、ポリエチレン製の市販のポッティング材料よりはるかに低いオフガス発生特性を示す。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
形状が性能要件によりそのサイズダウンを余儀なくされているので、電子部品の製造および加工において、製造段階がより清浄な環境下で実施されることがますます求められている。ケイ素含有種（例えば、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）等のシロキサン；シラン；ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等のシラザン；シラノール）、分子状有機物（例えば、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、フタル酸塩、ブチル化ヒドロキシトルエン、塩素）、揮発性塩基（例えば、アンモニア、アミド、アミン）、および揮発性酸（ＳＯｘ、ＮＯｘ、ハロゲン化水素、硫酸、スルホン酸、カルボン酸）等のさまざまな種類の汚染物質の存在は、所望の性能特性を有する電子部品を製造する製造者の能力に悪影響を及ぼす。
【０００２】
（発明の概要）
本発明の実施形態は、新規の低オフガス発生ポリウレタンを対象としている。本発明の１つの実施形態において、低オフガス発生ポリウレタンは、ポリウレタン基質、およびケイ素含有汚染物質を本質的に含まない添加剤（単数または複数）を含む。ポリウレタン基質は、発泡させられまたは配合されて、基質がほぼ大気圧で、約５０℃の温度に約３０分間曝される場合、１種以上のケイ素含有汚染物質を約０．０００１μｇ／ｇｍ／分未満の速度で放出し得る。この低ガス発生ポリウレタンはまた、カーボンブラックを含んでよい。
【０００３】
低オフガス発生ポリウレタンは、電子部品の製造環境において用いられるポリウレタンに対して、製造される電子部品または工程の他の部分の品質に有害な影響を及ぼさないだけ低レベルで、汚染物質を放出することを特徴としている。特に低オフガス発生は、従来からのリソグラフィーおよび／または液浸リソグラフィー等の特定の用途を対象とし得る。
【０００４】
本発明のもう１つの実施形態は、ポリウレタンが発泡している本明細書のポリウレタン基質のいずれかを含むポッティング材料を対象としている。
【０００５】
本発明のもう１つの実施形態において、直前の実施形態のポッティング材料は、フィルター膜、フィルターフレーム、およびポッティング材料を含む、フィルターユニットにおいて使用される。該ポッティング材料は、フィルターユニットをフィルター膜に取り付ける。
【０００６】
本明細書のとおり、通常のポリエチレン系ポッティング材料の試験は、市販の製品が、多くの電子部品製造者が所望する低オフガス発生特性を達成しないことを示す。したがって、特定の電子部品製造環境において使用するための、低オフガス発生特性を有するポリマー材料を製造する必要がある。特に、ケイ素含有種および汚染物質の低オフガス発生特性は、乾燥状態でのリソグラフィー環境および液浸リソグラフィー（ＬＩＬ）環境における使用のための、ポッティング材料および基質の製造等の用途において特に望ましい。
【０００７】
本発明の上記のおよびその他の目的、特徴および利点は、種々の図面を通じて特性が同じ箇所に同じ番号が付けられている添付図面において説明するとおりに、以下の本発明の好ましい実施形態のより具体的な説明により、明らかである。これらの図面は、必ずしも原寸通りではなく、本発明の原理を説明することに重点が置かれている。
【０００８】
（発明の詳細な説明）
本発明の実施形態は、ポリウレタン基質とケイ素含有の汚染物質または種とを本質的に含まない添加剤とを含む低オフガス発生ポリウレタンを利用する。ケイ素を含有する種または汚染物質は、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）およびヘキサメチルシクロトリシロキサン等のシロキサン；イソブトキシトリメチルシランおよびトリメチルシラン（ＴＭＳ）等のシラン；ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等のシラザン；シラノール；およびシリコーンを含む。さらに、ポリウレタン基質はまた、脂肪族炭化水素；ＢＨＴ；塩化ベンゼン、他の置換されているおよび置換されていないフェノール；ＤＯＰ、ＤＥＰ、およびＤＢＰ等のフタル酸エステル；ならびに揮発性の酸および塩基等の他の汚染物質の低オフガス発生特性を有してよい。
【０００９】
添加剤は、ポリウレタンに所望の特性を付与するためにポリウレタンポリマーに添加される、いずれかの組成物または化合物である。添加剤は、平滑剤、発泡剤、抗酸化剤、流れ性または粘度の制限剤または制御剤、可塑剤、難燃剤、顔料、充填剤を含むが、これらに限定されない。本発明の目的のために、添加剤は、ケイ素の種または汚染物質のオフガス発生の低減に基づいて選択される。添加剤中のケイ素含有種の低減または除去は、本発明の低オフガス発生ポリウレタンを製造するのに望ましい。
【００１０】
特に、本発明の低オフガス発生ポリウレタンは、特に低いオフガス発生率、すなわち他のポリマー基質またはポリウレタン配合物に比べ、特定の望ましくない種または汚染物質の発生が低減されることを特徴としている。該ポリウレタンの低オフガス発生特性は、リソグラフィーおよび他の電子部品製造工程等の汚染レベルが非常に低いことが要求される用途においてポリウレタンを使用する場合に、特に有利である。
【００１１】
１つの特定の用途は、ポッティング材料の分野である。ポッティング材料は、ギャップを埋めるまたは２つ以上のフラグメントを一緒に接着するシーリング材として機能し、電子部品または電子装置の製造の敏感な領域において使用される。例えば、電子部品製造環境におけるガス清浄化のためのフィルターユニットの製造において、ポリエチレンおよびポリウレタン等のポッティング材料は、フィルター膜をアルミニウムのフィルターフレームに接着する接着剤として通常使用される。ポッティング材料が有機系基質からなることが多いため、基質に内在するおよび基質上の有機物および他の種のオフガス発生は、電子部品製造における主要な汚染源を示す。したがって、低オフガス発生ポッティング材料は、それらが置かれる環境に対して有害な汚染物質を発生することなく、電子用途におけるシーリング材および／または接着剤として機能することができる。
【００１２】
もう１つの特定の用途において、液浸リソグラフィー（ＬＩＬ）の立ち上り領域では、特定の汚染物質を相対的に含まない環境に対する必要性がある。ＬＩＬは、液体の屈折率が１より大きい（例えば、水は１９３ｎｍでｎ＝１．４４）液体環境中におけるリソグラフィーの実施を含む。ＬＩＬは、形状のより大きな解像度およびより大きな形状のより良好な焦点深度を潜在的に可能にする。しかしながら、水等の液体の透過率が高いことは、いずれかの汚染物質の少量でも存在すれば放射光の吸収を引き起こす。ＬＩＬが商業的に成功するために、汚染物質、特にケイ素含有種の濃度低減が、非常に重要である。従って、本発明のいくつかの実施形態において、低オフガス発生基質は、ＬＩＬの実施に許容されるレベルで汚染物質を放出している。
【００１３】
より具体的に、例えば、電子部品の製造者は、凝縮可能な有機物の濃度が約０．９μｇ／ｍ３未満、およびより好ましくは約０．３５μｇ／ｍ３未満で稼動する工程を必要とする。同様に、ケイ素含有種を約０．１μｇ／ｍ３未満に、および特定のフタル酸エステル（例えば、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジエチル（ＤＥＰ））、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、および塩素有機物の個々の量を約０．２μｇ／ｍ３未満に維持することは、非常に重要である。さらに、揮発性塩基を約０．２μｇ／ｍ３未満、好ましくは約０．０７μｇ／ｍ３未満に、および揮発性酸を約０．４μｇ／ｍ３から約０．０３μｇ／ｍ３の範囲の濃度未満に維持することも、重要である。
【００１４】
１つの実施形態において、ポリウレタンが約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、ポリウレタンは、１種以上のケイ素含有種または汚染物質をポリウレタン１ｇ当たり１分間に約０．０００１μｇ（μｇ／ｇｍ／分）未満放出する。これらのオフガス発生量は、本明細書のとおりに、ＧＣ／ＭＳを用いて種または汚染物質を分析する吸収試験を用いて測定され得る。ケイ素含有種は、本明細書に記載する特定の種を含むが、これらに限定されない。もう１つの実施形態において、ポリウレタンは、約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、約０．００１８μｇ／ｇｍ／分未満のＢＨＴを放出する。本発明の他の実施形態において、ポリウレタンは、約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、１種以上の低分子量（分子量がテトラデカンの分子量未満の）脂肪族炭化水素および／またはフタル酸エステルの約０．０００１μｇ／ｇｍ／分未満を放出する。もう１つの実施形態において、ポリウレタンは、約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、約０．０００５μｇ／ｇｍ／分未満のクロロベンゼンを放出する。特にこれらの実施形態に対して、一般にオフガス発生は、実質的に大気圧すなわち約１気圧で生じる。
【００１５】
１つの関連する実施形態において、ポリウレタンは、さらにカーボンブラックを含む。このようなポリウレタン基質は、発泡させられ得る。カーボンブラックは、一般にポリウレタン基質の黄変を防止する酸化防止剤として使用されるＢＨＴを含まないポリウレタンの経年変化による変色を除去するために使用される。カーボンブラックはまた、ポリウレタン基質と相互作用して、ポリウレタンの低オフガス発生特性を促進する助けとなり得る。ポリウレタン基質の発泡は、特定の用途に必要なポリウレタンの量を低減する助けとなり、それにより材料コストを低減する。固形のポリウレタンは、約１．４ｇ／ｃｍ３の密度を有するが、発泡したポリウレタンの密度は、約０．１５ｇ／ｃｍ３である。発泡はまた、特定用途において有利であり得る特定の機械的特性（例えば、低密度）をポリウレタンに付与し得る。
【００１６】
本発明の実施形態で使用されるポリウレタン基質は、ジイソシアネート：
【００１７】
【化１】
を、ジオール：
【００１８】
【化２】
と反応させ、ポリウレタン：
【００１９】
【化３】
を得ることにより、形成される。この反応は、発熱反応でありおよび極めて迅速に進行し、約２分で完了し、約５分間で完成した材料が使用され得る。
【００２０】
発泡は、さまざまな方法において実施され得る。幾分かの水が、好ましくはポリオールに加えられる。水は、ジイソシアネートと反応してアミンおよび二酸化炭素を生成し、該二酸化炭素は、材料を形成するように作用する。該アミンは、さらにイソシアネートと反応して置換されている尿素を形成し、この置換されている尿素は、再びイソシアネートと反応してイミドカルボン酸ジアミド（またはビウレット）を形成する。したがって、過剰量のジイソシアネートを加えることにより、ポリマー網目構造の硬度を高め架橋強度を増進する傾向のあるこの副反応生成物の生成を制御できる。
【００２１】
あるいは、フルオロカーボンは、反応体と混合される。反応で生じる発熱により、フルオロカーボンは気化し、発泡剤として作用し発泡体を形成する。窒素も、反応体とともに使用されて、発泡を制御または調整することができる。
【００２２】
低オフガス発生ポリウレタンは、反応混合物に一般的および普遍的に組み込まれる特定の添加剤を除くことで、最終的なポリウレタン製品の特定の特性を制御することにより達成される。例えば、数多くのケイ素含有種が、少量ずつウレタン基質中に組み込まれる。ＨＭＤＳＯの痕跡量をヒュームドシリカとともに用いて、反応混合物の粘度を制御する。同様に、シリコーンを添加して、形成される基質の表面平滑化が抗発泡剤として作用することを可能にし、発泡の際の基質のセル構造の堅さを改善することを可能にする。従って、ポリウレタン配合物におけるこれらの成分の存在の除去は、基質が所望の低オフガス発生特性を達成することを可能にする。
【００２３】
非ケイ素性の他の化学種も、ポリウレタン配合物に導入され、ポリウレタン基質のオフガス発生特性に悪影響を及ぼしている。ポリウレタン製造者は、経年変化によるポリウレタンの変色および黄変の防止のため、酸化防止剤としてＢＨＴをポリウレタン配合物中に含む。配合物へのカーボンブラックの組み込みは、この美的品質を、このような特性が重要となる程度まで低減する助けとなることができる。フタル酸エステルも、一般に可塑剤としてポリウレタン配合物に加えられて、網目構造の柔軟性を増進しながらポリマー基質のガラス転移温度を下げる。オフガス発生特性に悪影響を及ぼす可能性のある他の添加剤は、難燃剤（ハロゲン化合物を含む）、着色剤（有機添加剤）、および他の充填剤を含む。
【００２４】
したがって、本発明の実施形態は、ケイ素含有種および汚染物質を本質的に含まない配合物から形成されたポリウレタン基質を利用する。他の実施形態は、ケイ素を含まない種（例えば、ＢＨＴ、フタル酸エステル、および本明細書のとおりの、炭化水素および揮発性の酸および塩基などの化学種）を本質的に含まないポリウレタン配合物を含む。ケイ素含有種および汚染物質を本質的に含まない配合物は、オフガス汚染物質を生成する可能性のあるケイ素含有種を、上記のようにポリウレタンポリマーに混合される添加剤から除去するまたは排除することにより達成できる。シリコーン部分を有するポリマー等の、ポリウレタンに安定して保持されオフガスにならないシリコーン種を除去する必要はない。
【００２５】
反応体または形成されたポリウレタン基質において、ＲおよびＲ’の特定の性質は、本発明の範囲を限定しない。従って、トルエンジイソシアネート（２，４または２，６異性体）、イソホロンジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、ナフタレン１，５−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、またはこれらの混合物の反応から形成される特定のポリウレタンについても同じである。ポリエーテルおよびポリエステルを含み、さまざまな種類のジオールもまた、使用され得る。同様に、ポリオール（２個以上の水酸基を有するもの）およびイソシアネートとの組合せはまた、ポリウレタンを形成するために使用され得る。実際、望ましくないオフガス発生成分が配合物または完成した基質生成物内に存在しない限り、当業者に公知のポリウレタン配合物の範囲が、使用され得る。特定のポリウレタンの望ましくないオフガス発生特性は、本明細書中で検討する実験方法、すなわち脱離試験およびオフガス発生フィルターユニット試験を用いて特定できる。
【００２６】
低ガス発生ポリウレタンの形成は、歯車ポンプ式計量を使用する図１Ａに示す重力分配システム（Ａｓｈｂｙ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙ社）１００により達成される。配合物の各成分を、ドラム１１０、１２０内に保持し、重力を計量システム１４０に供給する。計量システムは、ドラムラムポンプ分配器および標準ドラムポンプを含む。重力を供給することにより、可能性のある汚染物質として作用する潤滑油が必要なポンプの使用が回避される。ピストン式計量とは異なる歯車式計量を用いて反応体の流れを制御し、ここでも汚染物質になる可能性のある潤滑油の必要性を排除する。あるいは、ポンプ供給システムをも使用され得る。成分は、図１Ｂおよび１Ｃに示すように、使い捨て混合ヘッド１３５を含む分配器ユニット１３０内で力学的に混合される。図１Ｃにおける使い捨て混合ヘッド１３５の断面図において示される、流れ妨害構造体１３８は、イソシアネート反応体とポリオール反応体との混合を促進する。
【００２７】
低オフガス発生ポリウレタンは、本発明の他の多くの実施形態において利用される。１つの実施形態において、ポッティング材料は、本明細書のポリウレタン組成物のいずれかに合致する低オフガス発生ポリウレタンを含む。本発明のもう１つの実施形態は、フィルター膜；フィルターフレーム（例えば、アルミニウム製）；およびフィルター膜をフィルターフレームに接着するために使用されるポッティング材料を含むフィルターユニットを対象にしている。一般にフィルターフレームは、空気フィルターの製造時に使われるが、他の実施形態では、フレームの代わりにフィルターハウジングが使用され、この場合、ハウジングはさまざまな種類の流体の流れ（液体または気体）に適合できる。このようなポッティング材料は、本明細書のポリウレタン組成物のいずれかに合致する低オフガス発生ポリウレタンを含む。低オフガス発生ポリウレタン基質は、ケイ素含有種および他の汚染物質等の汚染物質のオフガス発生を制限し、電子部品製造環境を清浄に保つのを助ける。本発明の他の実施形態は、本明細書のポリウレタン基質の実施形態をＬＩＬ環境等の他の用途において利用し、ケイ素含有汚染を制限する。
【００２８】
市販品および新規合成品の数多くのポッティング材料について実験を行い、それらのオフガス発生特性を試験した。さまざまなポッティング材料について、２つの異なる種類の試験をおこなった。試験を、すべてほぼ大気圧でおこなった。
【００２９】
試験の１つのセットは、図２に示す装置２００を用いて実際のフィルターユニット（本明細書中では「オフガス発生フィルター試験ユニット」と呼ぶ）のオフガス発生量を測定するために行った。流入ガス導管２１０は、本質的に清浄な空気を運ぶ。流入ガス導管２１０は、それぞれが個々のフィルターユニット２７０を備えている４つの平行なフィルタートンネル２３０、２４０、２５０、２６０により、流出ガス導管２２０に接続されている。フィルタートンネル２３０、２４０、２５０、２６０のそれぞれにおけるバルブ２８０を開けまたは閉じ、流入導管２１０から流出導管２２０への気体の流路を制御することができる。例えば、４つのバルブの内の３つを閉じて、１つだけを開き、開いたバルブフィルタートンネルにおけるフィルターユニット２７０のオフガス発生特性を試験することができる。フィルタートンネルを通してのガス流量が、バルブを用いて制御される。あるいは、複数のフィルタートンネルに空気を流し、それぞれのバルブを調整して、それぞれのフィルタートンネル内の空気の流量を測定することができる。サンプルポート２９０で、フィルターユニット２７０と接触した後の空気の下流サンプリングが可能である。サンプリングした空気は、ＧＣ／ＭＳを用いて分析され、全体のおよび個々の汚染物質レベルを濃度（μｇ／ｍ３）を単位として、種々の回数にわたり測定する。サンプラーおよびＧＣ／ＭＳは、２種類の異なる検知構成において湿潤させられて、汚染物質種の２種類の分子量群を捕集する。高沸点物質検知構成は、ほぼＣ６からＣ８まで（ほぼトルエン）を超える分子量を有する種を検知するように構成され、低沸点物質検知構成は、ほぼＣ６からＣ８まで未満の分子量を有する種を検知するように構成されている。低沸点物質検知構成は、サンプラーとしてカーボトラップを用い、高沸点物質検知構成は、テネックスチューブを用いる。ＧＣ／ＭＳも、検知の間に高沸点物質または低沸点物質に重点が置かれるかにより具体的に校正される。
【００３０】
試験の２つめのセットを、サンプルからポッティング材料を直接脱離させることによりおこなった（ここで、「脱離試験」と呼ぶ）。ポッティング材料のサンプル約０．２ｍｇを、５０℃の環境に３０分間曝露した。Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ社のＴｕｒｂｏｍａｔｒｉｘ（商標）サンプラーを用いて、加熱したポッティング材料から脱離したいずれかの材料を、捕集した。二次トラップの脱離を３００℃でおこなった。二次トラップからの脱離種の分析を、Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ社のＧＣ−ＭＳを用い、ＤＢ５カラム上で５０℃から３２０℃までの温度勾配をつけておこなった。捕集された化学種の量を、ポッティング材料サンプルの量およびポッティング材料の曝露時間により基準化する。したがって、脱離の結果は、ポッティング材料サンプル１ｇ当たり、サンプリング時間１分当たりの汚染物質のμｇ数（μｇ／ｇｍ／分）において示される。サンプリングおよびＧＣ／ＭＳは、汚染物質種の２種類の分子量群を捕集するように調整されており、高沸点物質検知構成は、ほぼＣ６からＣ８まで（ほぼトルエン）を超える分子量を有する種を検知するように構成されており、低沸点物質検知構成は、ほぼＣ６からＣ８まで未満の分子量を有する種を検知するように構成されている。
【００３１】
高沸点物質種用に構成されたオフガス発生フィルターユニット試験装置を用い、Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ社（現在、Ｅｎｔｅｇｒｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｃｈａｓｋａ市、ＭＮ）製のＥ３０００モデルのフィルターユニットを試験した。フィルタートンネルを通る流量は、約２００フィート３／分でほぼ一定であった。ＧＣ／ＭＳにより特定された汚染物質を表すグラフを、図３Ａに示す。グラフ３００は、ＧＣ／ＭＳ吸収カラムから特定の時間３２０に放出された化学種の相対アバンダンス３１０を示す。この特定の時間はまた、保持時間として知られている。特定の保持時間は、特定の化学種に関連付けられ得る。ＧＣ／ＭＳの保持時間の校正には、標準としてトルエンまたはヘキサデカンを用いる。グラフ３００は、空気をオフガス発生フィルターユニット試験装置を通過させた後０時間から４時間までの間の空気のサンプリングの結果を示す。信号の積分により、約５４μｇ／ｍ３の全有機炭素の流出を得る。２４時間流した後、汚染物質の下流濃度は、図３Ｂに示すとおりに依然として有意であり、全積分有機汚染物質量は、約２６μｇ／ｍ３である。
【００３２】
フィルター用のポッティング材料に使用したポリエチレンビーズの脱離試験で得られたＧＣ／ＭＳデータを図４に示す。積分脱離化学種量は、約３μｇ／ｇｍ／分の合計量である。
【００３３】
表１に、高沸点物質を検知するために構成され、ポリエチレンポッティング材料を使用するフィルターユニットを用いておこなわれたオフガス発生フィルターユニット試験からのより詳細な種分化情報を示す。この結果は、フィルタートンネル中で起きるオフガス発生の２４時間の時間後の状態に対応する。保持時間は、ＮＩＳＴ標準ライブラリーからの可能性のある化合物と確率的に合致する。図５に、対応するＧＣ／ＭＳのグラフを示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
脱離試験をまた、図６および７に示すとおりに、８種類の他の市販ポリエチレンポッティング材料に関しておこなった。各例において、大量の汚染物質が、存在する。したがって、試験した市販ポッティング材料のいずれもが、汚染物質の低濃度を達成しない。
【００３６】
Ｓ１と呼ばれる新規ポッティング材料は、標準的なポリエチレンポッティング材料に比べて、オフガス発生フィルターユニット試験における汚染物質量の本質的により少量を提供する。Ｓ１は、カーボンブラックを有するポリウレタン基質であり、脂肪族炭化水素を低減させてあるが、痕跡量のシロキサン、ＨＭＤＳＯ、およびＢＨＴを依然として含む。図８Ａおよび８Ｂに示す高沸点物質検知構成でのＧＣ／ＭＳの結果が示すように、標準的なポリエチレンポッティング材料は、Ｓ１製のポッティング材料を用いるフィルター（図８Ｂ）に比べ、検知されたオフガス汚染物質濃度が個々の化学種の量および全積分汚染物質量（図８Ａ）ともにはるかに多い。
【００３７】
しかしながら、汚染物質を捕集する低沸点物質検知構成を用いると、汚染物質の積分信号がはるかに大きくなり、ケイ素含有種の存在を検知する。表２には、オフガス発生フィルターユニット試験をポッティング材料としてＳ１を使用するフィルターユニットに対しておこなった３日間の各々の日に連続で検知された汚染物質を示す。２つのフィルターユニットをＳ１を用いて試験し、トンネルＡおよびトンネルＢにおいて実施した試験と呼んだ。
【００３８】
【表２】
【００３９】
表２に示すとおりに、低沸点物質試験では、検知された汚染物質の合計量に対応する全積分信号に関して、高沸点物質試験よりはるかに大きい信号を示す。低沸点物質検知構成では、高沸点物質検知構成において検知しなかった、ＨＭＤＳＯ、シラン、およびシロキサンの存在も検知した。この結果は、除去が必要なケイ素含有種の存在をＳ１が依然として含んでいることを示した。
【００４０】
新たなポッティング材料Ｓ２を調製した。Ｓ２は、カーボンブラックを有するポリウレタン基質を含む。一体式の（すなわち発泡していない）ポリウレタン基質Ｓ２は、ＨＭＤＳＯ、シラン、シロキサン、およびＢＨＴを含まずに調製した。脱離試験を、Ｓ２のサンプルについて高沸点物質検知構成および低沸点物質検知構成の両方を用いておこなった。表３に高沸点物質検知構成での結果を示し、表４に低沸点物質検知構成での結果を示す。
【００４１】
【表３】
【００４２】
【表４】
【００４３】
高沸点物質検知構成での結果および低沸点物質検知構成での結果は、両方とも汚染物質の合計量が少量であることを示す。結果はまた、この試験の検出限界内でのケイ素含有種の存在を示さない。
【００４４】
もう１つのポリウレタン基質Ｓ３を、基質を発泡させて使用材料の合計量を低減するようにして調製した。表５に、ポリウレタン成分およびＳ３を形成する完全な混合物の特性をまとめるが、Ｓ３は、１体積部成分Ａに対し２体積部成分Ｂ（または、４５重量部成分Ａに対し１００重量部成分Ｂ）から形成される。Ｓ２と同様にＳ３を、ＨＭＤＳＯ、シラン、シロキサン、およびＢＨＴを含まずに調製した。オフガス発生フィルターユニット試験中のＳ３についての試験は、Ｓ２の場合と同様に、良好なオフガス発生特性を示した。
【００４５】
【表５】
【００４６】
本発明を、その好ましい実施形態を参照しながら具体的に示し説明してきたが、当業者には、形態および詳細のさまざまな変更を添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲から逸脱することなく実施できることを理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】本発明の実施形態に合致する、低アウトガス発生ポリウレタン製造のためのポンプ計量システムを用いる重力分配システムを示す図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態による、図１Ａの重力分配システムとともに使用するための分配ユニットを示す図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態による、図１Ｂのディスペンサーユニットとともに使用する使い捨て混合ヘッドの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による、ポッティング材料のオフガス発生を含むフィルターユニットのオフガス発生を検知するために使用される装置の概略図である。
【図３Ａ】０時間から４時間、本質的に清浄な空気の２００フィート３／分に曝露した後の、Ｅ３０００フィルターユニットより下流の発生オフガスを分析した、高沸点溶剤を検知するための検知構成であるＧＣ／ＭＳカラムから得られたグラフを示す図である。
【図３Ｂ】２４時間、本質的に清浄な空気の２００フィート３／分に曝露した後の、Ｅ３０００フィルターユニットより下流の発生オフガスを分析した、高沸点溶剤を検知するための検知構成であるＧＣ／ＭＳカラムから得られたグラフを示す図である。
【図４】約５０℃の温度に約３０分間曝露した場合の、ポッティング材料として使用した市販のポリエチレンのサンプルからの脱離種を分析した、高沸点溶剤を検知するための検知構成であるＧＣ／ＭＳカラムから得られたグラフを示す図である。
【図５】２４時間の曝露後の、市販のポリエチレンポッティング材料を用いたフィルターユニットより下流の発生オフガスを分析した、高沸点溶剤を検知するための検知構成であるＧＣ／ＭＳカラムから得られた、表１に示す結果に対応するグラフを示す図である。
【図６】約５０℃の温度に約３０分間曝露した場合の、ポッティング材料として使用した市販のポリエチレンのサンプルからの脱離種を分析したＧＣ／ＭＳカラムの４つのグラフを示す図である。
【図７】約５０℃の温度に約３０分間曝露した場合の、ポッティング材料として使用した市販のポリエチレンの別のサンプルからの脱離種を分析したＧＣ／ＭＳカラムから得られた別の４つのグラフを示す図である。
【図８Ａ】市販のポリエチレンポッティング材料を用いるフィルターユニットより下流の発生オフガスを分析した、高沸点物質を検知するための検知構成であるＧＣ／ＭＳカラムから得られたグラフを示す図である。
【図８Ｂ】ポッティング材料としてサンプルＳ１を用いるフィルターユニットより下流の発生オフガスを分析した、高沸点溶剤を検知するための検知構成であるＧＣ／ＭＳカラムから得られたグラフを示す図である。
【背景技術】
【０００１】
形状が性能要件によりそのサイズダウンを余儀なくされているので、電子部品の製造および加工において、製造段階がより清浄な環境下で実施されることがますます求められている。ケイ素含有種（例えば、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）等のシロキサン；シラン；ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等のシラザン；シラノール）、分子状有機物（例えば、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、フタル酸塩、ブチル化ヒドロキシトルエン、塩素）、揮発性塩基（例えば、アンモニア、アミド、アミン）、および揮発性酸（ＳＯｘ、ＮＯｘ、ハロゲン化水素、硫酸、スルホン酸、カルボン酸）等のさまざまな種類の汚染物質の存在は、所望の性能特性を有する電子部品を製造する製造者の能力に悪影響を及ぼす。
【０００２】
（発明の概要）
本発明の実施形態は、新規の低オフガス発生ポリウレタンを対象としている。本発明の１つの実施形態において、低オフガス発生ポリウレタンは、ポリウレタン基質、およびケイ素含有汚染物質を本質的に含まない添加剤（単数または複数）を含む。ポリウレタン基質は、発泡させられまたは配合されて、基質がほぼ大気圧で、約５０℃の温度に約３０分間曝される場合、１種以上のケイ素含有汚染物質を約０．０００１μｇ／ｇｍ／分未満の速度で放出し得る。この低ガス発生ポリウレタンはまた、カーボンブラックを含んでよい。
【０００３】
低オフガス発生ポリウレタンは、電子部品の製造環境において用いられるポリウレタンに対して、製造される電子部品または工程の他の部分の品質に有害な影響を及ぼさないだけ低レベルで、汚染物質を放出することを特徴としている。特に低オフガス発生は、従来からのリソグラフィーおよび／または液浸リソグラフィー等の特定の用途を対象とし得る。
【０００４】
本発明のもう１つの実施形態は、ポリウレタンが発泡している本明細書のポリウレタン基質のいずれかを含むポッティング材料を対象としている。
【０００５】
本発明のもう１つの実施形態において、直前の実施形態のポッティング材料は、フィルター膜、フィルターフレーム、およびポッティング材料を含む、フィルターユニットにおいて使用される。該ポッティング材料は、フィルターユニットをフィルター膜に取り付ける。
【０００６】
本明細書のとおり、通常のポリエチレン系ポッティング材料の試験は、市販の製品が、多くの電子部品製造者が所望する低オフガス発生特性を達成しないことを示す。したがって、特定の電子部品製造環境において使用するための、低オフガス発生特性を有するポリマー材料を製造する必要がある。特に、ケイ素含有種および汚染物質の低オフガス発生特性は、乾燥状態でのリソグラフィー環境および液浸リソグラフィー（ＬＩＬ）環境における使用のための、ポッティング材料および基質の製造等の用途において特に望ましい。
【０００７】
本発明の上記のおよびその他の目的、特徴および利点は、種々の図面を通じて特性が同じ箇所に同じ番号が付けられている添付図面において説明するとおりに、以下の本発明の好ましい実施形態のより具体的な説明により、明らかである。これらの図面は、必ずしも原寸通りではなく、本発明の原理を説明することに重点が置かれている。
【０００８】
（発明の詳細な説明）
本発明の実施形態は、ポリウレタン基質とケイ素含有の汚染物質または種とを本質的に含まない添加剤とを含む低オフガス発生ポリウレタンを利用する。ケイ素を含有する種または汚染物質は、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）およびヘキサメチルシクロトリシロキサン等のシロキサン；イソブトキシトリメチルシランおよびトリメチルシラン（ＴＭＳ）等のシラン；ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等のシラザン；シラノール；およびシリコーンを含む。さらに、ポリウレタン基質はまた、脂肪族炭化水素；ＢＨＴ；塩化ベンゼン、他の置換されているおよび置換されていないフェノール；ＤＯＰ、ＤＥＰ、およびＤＢＰ等のフタル酸エステル；ならびに揮発性の酸および塩基等の他の汚染物質の低オフガス発生特性を有してよい。
【０００９】
添加剤は、ポリウレタンに所望の特性を付与するためにポリウレタンポリマーに添加される、いずれかの組成物または化合物である。添加剤は、平滑剤、発泡剤、抗酸化剤、流れ性または粘度の制限剤または制御剤、可塑剤、難燃剤、顔料、充填剤を含むが、これらに限定されない。本発明の目的のために、添加剤は、ケイ素の種または汚染物質のオフガス発生の低減に基づいて選択される。添加剤中のケイ素含有種の低減または除去は、本発明の低オフガス発生ポリウレタンを製造するのに望ましい。
【００１０】
特に、本発明の低オフガス発生ポリウレタンは、特に低いオフガス発生率、すなわち他のポリマー基質またはポリウレタン配合物に比べ、特定の望ましくない種または汚染物質の発生が低減されることを特徴としている。該ポリウレタンの低オフガス発生特性は、リソグラフィーおよび他の電子部品製造工程等の汚染レベルが非常に低いことが要求される用途においてポリウレタンを使用する場合に、特に有利である。
【００１１】
１つの特定の用途は、ポッティング材料の分野である。ポッティング材料は、ギャップを埋めるまたは２つ以上のフラグメントを一緒に接着するシーリング材として機能し、電子部品または電子装置の製造の敏感な領域において使用される。例えば、電子部品製造環境におけるガス清浄化のためのフィルターユニットの製造において、ポリエチレンおよびポリウレタン等のポッティング材料は、フィルター膜をアルミニウムのフィルターフレームに接着する接着剤として通常使用される。ポッティング材料が有機系基質からなることが多いため、基質に内在するおよび基質上の有機物および他の種のオフガス発生は、電子部品製造における主要な汚染源を示す。したがって、低オフガス発生ポッティング材料は、それらが置かれる環境に対して有害な汚染物質を発生することなく、電子用途におけるシーリング材および／または接着剤として機能することができる。
【００１２】
もう１つの特定の用途において、液浸リソグラフィー（ＬＩＬ）の立ち上り領域では、特定の汚染物質を相対的に含まない環境に対する必要性がある。ＬＩＬは、液体の屈折率が１より大きい（例えば、水は１９３ｎｍでｎ＝１．４４）液体環境中におけるリソグラフィーの実施を含む。ＬＩＬは、形状のより大きな解像度およびより大きな形状のより良好な焦点深度を潜在的に可能にする。しかしながら、水等の液体の透過率が高いことは、いずれかの汚染物質の少量でも存在すれば放射光の吸収を引き起こす。ＬＩＬが商業的に成功するために、汚染物質、特にケイ素含有種の濃度低減が、非常に重要である。従って、本発明のいくつかの実施形態において、低オフガス発生基質は、ＬＩＬの実施に許容されるレベルで汚染物質を放出している。
【００１３】
より具体的に、例えば、電子部品の製造者は、凝縮可能な有機物の濃度が約０．９μｇ／ｍ３未満、およびより好ましくは約０．３５μｇ／ｍ３未満で稼動する工程を必要とする。同様に、ケイ素含有種を約０．１μｇ／ｍ３未満に、および特定のフタル酸エステル（例えば、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジエチル（ＤＥＰ））、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、および塩素有機物の個々の量を約０．２μｇ／ｍ３未満に維持することは、非常に重要である。さらに、揮発性塩基を約０．２μｇ／ｍ３未満、好ましくは約０．０７μｇ／ｍ３未満に、および揮発性酸を約０．４μｇ／ｍ３から約０．０３μｇ／ｍ３の範囲の濃度未満に維持することも、重要である。
【００１４】
１つの実施形態において、ポリウレタンが約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、ポリウレタンは、１種以上のケイ素含有種または汚染物質をポリウレタン１ｇ当たり１分間に約０．０００１μｇ（μｇ／ｇｍ／分）未満放出する。これらのオフガス発生量は、本明細書のとおりに、ＧＣ／ＭＳを用いて種または汚染物質を分析する吸収試験を用いて測定され得る。ケイ素含有種は、本明細書に記載する特定の種を含むが、これらに限定されない。もう１つの実施形態において、ポリウレタンは、約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、約０．００１８μｇ／ｇｍ／分未満のＢＨＴを放出する。本発明の他の実施形態において、ポリウレタンは、約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、１種以上の低分子量（分子量がテトラデカンの分子量未満の）脂肪族炭化水素および／またはフタル酸エステルの約０．０００１μｇ／ｇｍ／分未満を放出する。もう１つの実施形態において、ポリウレタンは、約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、約０．０００５μｇ／ｇｍ／分未満のクロロベンゼンを放出する。特にこれらの実施形態に対して、一般にオフガス発生は、実質的に大気圧すなわち約１気圧で生じる。
【００１５】
１つの関連する実施形態において、ポリウレタンは、さらにカーボンブラックを含む。このようなポリウレタン基質は、発泡させられ得る。カーボンブラックは、一般にポリウレタン基質の黄変を防止する酸化防止剤として使用されるＢＨＴを含まないポリウレタンの経年変化による変色を除去するために使用される。カーボンブラックはまた、ポリウレタン基質と相互作用して、ポリウレタンの低オフガス発生特性を促進する助けとなり得る。ポリウレタン基質の発泡は、特定の用途に必要なポリウレタンの量を低減する助けとなり、それにより材料コストを低減する。固形のポリウレタンは、約１．４ｇ／ｃｍ３の密度を有するが、発泡したポリウレタンの密度は、約０．１５ｇ／ｃｍ３である。発泡はまた、特定用途において有利であり得る特定の機械的特性（例えば、低密度）をポリウレタンに付与し得る。
【００１６】
本発明の実施形態で使用されるポリウレタン基質は、ジイソシアネート：
【００１７】
【化１】
を、ジオール：
【００１８】
【化２】
と反応させ、ポリウレタン：
【００１９】
【化３】
を得ることにより、形成される。この反応は、発熱反応でありおよび極めて迅速に進行し、約２分で完了し、約５分間で完成した材料が使用され得る。
【００２０】
発泡は、さまざまな方法において実施され得る。幾分かの水が、好ましくはポリオールに加えられる。水は、ジイソシアネートと反応してアミンおよび二酸化炭素を生成し、該二酸化炭素は、材料を形成するように作用する。該アミンは、さらにイソシアネートと反応して置換されている尿素を形成し、この置換されている尿素は、再びイソシアネートと反応してイミドカルボン酸ジアミド（またはビウレット）を形成する。したがって、過剰量のジイソシアネートを加えることにより、ポリマー網目構造の硬度を高め架橋強度を増進する傾向のあるこの副反応生成物の生成を制御できる。
【００２１】
あるいは、フルオロカーボンは、反応体と混合される。反応で生じる発熱により、フルオロカーボンは気化し、発泡剤として作用し発泡体を形成する。窒素も、反応体とともに使用されて、発泡を制御または調整することができる。
【００２２】
低オフガス発生ポリウレタンは、反応混合物に一般的および普遍的に組み込まれる特定の添加剤を除くことで、最終的なポリウレタン製品の特定の特性を制御することにより達成される。例えば、数多くのケイ素含有種が、少量ずつウレタン基質中に組み込まれる。ＨＭＤＳＯの痕跡量をヒュームドシリカとともに用いて、反応混合物の粘度を制御する。同様に、シリコーンを添加して、形成される基質の表面平滑化が抗発泡剤として作用することを可能にし、発泡の際の基質のセル構造の堅さを改善することを可能にする。従って、ポリウレタン配合物におけるこれらの成分の存在の除去は、基質が所望の低オフガス発生特性を達成することを可能にする。
【００２３】
非ケイ素性の他の化学種も、ポリウレタン配合物に導入され、ポリウレタン基質のオフガス発生特性に悪影響を及ぼしている。ポリウレタン製造者は、経年変化によるポリウレタンの変色および黄変の防止のため、酸化防止剤としてＢＨＴをポリウレタン配合物中に含む。配合物へのカーボンブラックの組み込みは、この美的品質を、このような特性が重要となる程度まで低減する助けとなることができる。フタル酸エステルも、一般に可塑剤としてポリウレタン配合物に加えられて、網目構造の柔軟性を増進しながらポリマー基質のガラス転移温度を下げる。オフガス発生特性に悪影響を及ぼす可能性のある他の添加剤は、難燃剤（ハロゲン化合物を含む）、着色剤（有機添加剤）、および他の充填剤を含む。
【００２４】
したがって、本発明の実施形態は、ケイ素含有種および汚染物質を本質的に含まない配合物から形成されたポリウレタン基質を利用する。他の実施形態は、ケイ素を含まない種（例えば、ＢＨＴ、フタル酸エステル、および本明細書のとおりの、炭化水素および揮発性の酸および塩基などの化学種）を本質的に含まないポリウレタン配合物を含む。ケイ素含有種および汚染物質を本質的に含まない配合物は、オフガス汚染物質を生成する可能性のあるケイ素含有種を、上記のようにポリウレタンポリマーに混合される添加剤から除去するまたは排除することにより達成できる。シリコーン部分を有するポリマー等の、ポリウレタンに安定して保持されオフガスにならないシリコーン種を除去する必要はない。
【００２５】
反応体または形成されたポリウレタン基質において、ＲおよびＲ’の特定の性質は、本発明の範囲を限定しない。従って、トルエンジイソシアネート（２，４または２，６異性体）、イソホロンジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、ナフタレン１，５−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、またはこれらの混合物の反応から形成される特定のポリウレタンについても同じである。ポリエーテルおよびポリエステルを含み、さまざまな種類のジオールもまた、使用され得る。同様に、ポリオール（２個以上の水酸基を有するもの）およびイソシアネートとの組合せはまた、ポリウレタンを形成するために使用され得る。実際、望ましくないオフガス発生成分が配合物または完成した基質生成物内に存在しない限り、当業者に公知のポリウレタン配合物の範囲が、使用され得る。特定のポリウレタンの望ましくないオフガス発生特性は、本明細書中で検討する実験方法、すなわち脱離試験およびオフガス発生フィルターユニット試験を用いて特定できる。
【００２６】
低ガス発生ポリウレタンの形成は、歯車ポンプ式計量を使用する図１Ａに示す重力分配システム（Ａｓｈｂｙ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙ社）１００により達成される。配合物の各成分を、ドラム１１０、１２０内に保持し、重力を計量システム１４０に供給する。計量システムは、ドラムラムポンプ分配器および標準ドラムポンプを含む。重力を供給することにより、可能性のある汚染物質として作用する潤滑油が必要なポンプの使用が回避される。ピストン式計量とは異なる歯車式計量を用いて反応体の流れを制御し、ここでも汚染物質になる可能性のある潤滑油の必要性を排除する。あるいは、ポンプ供給システムをも使用され得る。成分は、図１Ｂおよび１Ｃに示すように、使い捨て混合ヘッド１３５を含む分配器ユニット１３０内で力学的に混合される。図１Ｃにおける使い捨て混合ヘッド１３５の断面図において示される、流れ妨害構造体１３８は、イソシアネート反応体とポリオール反応体との混合を促進する。
【００２７】
低オフガス発生ポリウレタンは、本発明の他の多くの実施形態において利用される。１つの実施形態において、ポッティング材料は、本明細書のポリウレタン組成物のいずれかに合致する低オフガス発生ポリウレタンを含む。本発明のもう１つの実施形態は、フィルター膜；フィルターフレーム（例えば、アルミニウム製）；およびフィルター膜をフィルターフレームに接着するために使用されるポッティング材料を含むフィルターユニットを対象にしている。一般にフィルターフレームは、空気フィルターの製造時に使われるが、他の実施形態では、フレームの代わりにフィルターハウジングが使用され、この場合、ハウジングはさまざまな種類の流体の流れ（液体または気体）に適合できる。このようなポッティング材料は、本明細書のポリウレタン組成物のいずれかに合致する低オフガス発生ポリウレタンを含む。低オフガス発生ポリウレタン基質は、ケイ素含有種および他の汚染物質等の汚染物質のオフガス発生を制限し、電子部品製造環境を清浄に保つのを助ける。本発明の他の実施形態は、本明細書のポリウレタン基質の実施形態をＬＩＬ環境等の他の用途において利用し、ケイ素含有汚染を制限する。
【００２８】
市販品および新規合成品の数多くのポッティング材料について実験を行い、それらのオフガス発生特性を試験した。さまざまなポッティング材料について、２つの異なる種類の試験をおこなった。試験を、すべてほぼ大気圧でおこなった。
【００２９】
試験の１つのセットは、図２に示す装置２００を用いて実際のフィルターユニット（本明細書中では「オフガス発生フィルター試験ユニット」と呼ぶ）のオフガス発生量を測定するために行った。流入ガス導管２１０は、本質的に清浄な空気を運ぶ。流入ガス導管２１０は、それぞれが個々のフィルターユニット２７０を備えている４つの平行なフィルタートンネル２３０、２４０、２５０、２６０により、流出ガス導管２２０に接続されている。フィルタートンネル２３０、２４０、２５０、２６０のそれぞれにおけるバルブ２８０を開けまたは閉じ、流入導管２１０から流出導管２２０への気体の流路を制御することができる。例えば、４つのバルブの内の３つを閉じて、１つだけを開き、開いたバルブフィルタートンネルにおけるフィルターユニット２７０のオフガス発生特性を試験することができる。フィルタートンネルを通してのガス流量が、バルブを用いて制御される。あるいは、複数のフィルタートンネルに空気を流し、それぞれのバルブを調整して、それぞれのフィルタートンネル内の空気の流量を測定することができる。サンプルポート２９０で、フィルターユニット２７０と接触した後の空気の下流サンプリングが可能である。サンプリングした空気は、ＧＣ／ＭＳを用いて分析され、全体のおよび個々の汚染物質レベルを濃度（μｇ／ｍ３）を単位として、種々の回数にわたり測定する。サンプラーおよびＧＣ／ＭＳは、２種類の異なる検知構成において湿潤させられて、汚染物質種の２種類の分子量群を捕集する。高沸点物質検知構成は、ほぼＣ６からＣ８まで（ほぼトルエン）を超える分子量を有する種を検知するように構成され、低沸点物質検知構成は、ほぼＣ６からＣ８まで未満の分子量を有する種を検知するように構成されている。低沸点物質検知構成は、サンプラーとしてカーボトラップを用い、高沸点物質検知構成は、テネックスチューブを用いる。ＧＣ／ＭＳも、検知の間に高沸点物質または低沸点物質に重点が置かれるかにより具体的に校正される。
【００３０】
試験の２つめのセットを、サンプルからポッティング材料を直接脱離させることによりおこなった（ここで、「脱離試験」と呼ぶ）。ポッティング材料のサンプル約０．２ｍｇを、５０℃の環境に３０分間曝露した。Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ社のＴｕｒｂｏｍａｔｒｉｘ（商標）サンプラーを用いて、加熱したポッティング材料から脱離したいずれかの材料を、捕集した。二次トラップの脱離を３００℃でおこなった。二次トラップからの脱離種の分析を、Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ社のＧＣ−ＭＳを用い、ＤＢ５カラム上で５０℃から３２０℃までの温度勾配をつけておこなった。捕集された化学種の量を、ポッティング材料サンプルの量およびポッティング材料の曝露時間により基準化する。したがって、脱離の結果は、ポッティング材料サンプル１ｇ当たり、サンプリング時間１分当たりの汚染物質のμｇ数（μｇ／ｇｍ／分）において示される。サンプリングおよびＧＣ／ＭＳは、汚染物質種の２種類の分子量群を捕集するように調整されており、高沸点物質検知構成は、ほぼＣ６からＣ８まで（ほぼトルエン）を超える分子量を有する種を検知するように構成されており、低沸点物質検知構成は、ほぼＣ６からＣ８まで未満の分子量を有する種を検知するように構成されている。
【００３１】
高沸点物質種用に構成されたオフガス発生フィルターユニット試験装置を用い、Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ社（現在、Ｅｎｔｅｇｒｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｃｈａｓｋａ市、ＭＮ）製のＥ３０００モデルのフィルターユニットを試験した。フィルタートンネルを通る流量は、約２００フィート３／分でほぼ一定であった。ＧＣ／ＭＳにより特定された汚染物質を表すグラフを、図３Ａに示す。グラフ３００は、ＧＣ／ＭＳ吸収カラムから特定の時間３２０に放出された化学種の相対アバンダンス３１０を示す。この特定の時間はまた、保持時間として知られている。特定の保持時間は、特定の化学種に関連付けられ得る。ＧＣ／ＭＳの保持時間の校正には、標準としてトルエンまたはヘキサデカンを用いる。グラフ３００は、空気をオフガス発生フィルターユニット試験装置を通過させた後０時間から４時間までの間の空気のサンプリングの結果を示す。信号の積分により、約５４μｇ／ｍ３の全有機炭素の流出を得る。２４時間流した後、汚染物質の下流濃度は、図３Ｂに示すとおりに依然として有意であり、全積分有機汚染物質量は、約２６μｇ／ｍ３である。
【００３２】
フィルター用のポッティング材料に使用したポリエチレンビーズの脱離試験で得られたＧＣ／ＭＳデータを図４に示す。積分脱離化学種量は、約３μｇ／ｇｍ／分の合計量である。
【００３３】
表１に、高沸点物質を検知するために構成され、ポリエチレンポッティング材料を使用するフィルターユニットを用いておこなわれたオフガス発生フィルターユニット試験からのより詳細な種分化情報を示す。この結果は、フィルタートンネル中で起きるオフガス発生の２４時間の時間後の状態に対応する。保持時間は、ＮＩＳＴ標準ライブラリーからの可能性のある化合物と確率的に合致する。図５に、対応するＧＣ／ＭＳのグラフを示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
脱離試験をまた、図６および７に示すとおりに、８種類の他の市販ポリエチレンポッティング材料に関しておこなった。各例において、大量の汚染物質が、存在する。したがって、試験した市販ポッティング材料のいずれもが、汚染物質の低濃度を達成しない。
【００３６】
Ｓ１と呼ばれる新規ポッティング材料は、標準的なポリエチレンポッティング材料に比べて、オフガス発生フィルターユニット試験における汚染物質量の本質的により少量を提供する。Ｓ１は、カーボンブラックを有するポリウレタン基質であり、脂肪族炭化水素を低減させてあるが、痕跡量のシロキサン、ＨＭＤＳＯ、およびＢＨＴを依然として含む。図８Ａおよび８Ｂに示す高沸点物質検知構成でのＧＣ／ＭＳの結果が示すように、標準的なポリエチレンポッティング材料は、Ｓ１製のポッティング材料を用いるフィルター（図８Ｂ）に比べ、検知されたオフガス汚染物質濃度が個々の化学種の量および全積分汚染物質量（図８Ａ）ともにはるかに多い。
【００３７】
しかしながら、汚染物質を捕集する低沸点物質検知構成を用いると、汚染物質の積分信号がはるかに大きくなり、ケイ素含有種の存在を検知する。表２には、オフガス発生フィルターユニット試験をポッティング材料としてＳ１を使用するフィルターユニットに対しておこなった３日間の各々の日に連続で検知された汚染物質を示す。２つのフィルターユニットをＳ１を用いて試験し、トンネルＡおよびトンネルＢにおいて実施した試験と呼んだ。
【００３８】
【表２】
【００３９】
表２に示すとおりに、低沸点物質試験では、検知された汚染物質の合計量に対応する全積分信号に関して、高沸点物質試験よりはるかに大きい信号を示す。低沸点物質検知構成では、高沸点物質検知構成において検知しなかった、ＨＭＤＳＯ、シラン、およびシロキサンの存在も検知した。この結果は、除去が必要なケイ素含有種の存在をＳ１が依然として含んでいることを示した。
【００４０】
新たなポッティング材料Ｓ２を調製した。Ｓ２は、カーボンブラックを有するポリウレタン基質を含む。一体式の（すなわち発泡していない）ポリウレタン基質Ｓ２は、ＨＭＤＳＯ、シラン、シロキサン、およびＢＨＴを含まずに調製した。脱離試験を、Ｓ２のサンプルについて高沸点物質検知構成および低沸点物質検知構成の両方を用いておこなった。表３に高沸点物質検知構成での結果を示し、表４に低沸点物質検知構成での結果を示す。
【００４１】
【表３】
【００４２】
【表４】
【００４３】
高沸点物質検知構成での結果および低沸点物質検知構成での結果は、両方とも汚染物質の合計量が少量であることを示す。結果はまた、この試験の検出限界内でのケイ素含有種の存在を示さない。
【００４４】
もう１つのポリウレタン基質Ｓ３を、基質を発泡させて使用材料の合計量を低減するようにして調製した。表５に、ポリウレタン成分およびＳ３を形成する完全な混合物の特性をまとめるが、Ｓ３は、１体積部成分Ａに対し２体積部成分Ｂ（または、４５重量部成分Ａに対し１００重量部成分Ｂ）から形成される。Ｓ２と同様にＳ３を、ＨＭＤＳＯ、シラン、シロキサン、およびＢＨＴを含まずに調製した。オフガス発生フィルターユニット試験中のＳ３についての試験は、Ｓ２の場合と同様に、良好なオフガス発生特性を示した。
【００４５】
【表５】
【００４６】
本発明を、その好ましい実施形態を参照しながら具体的に示し説明してきたが、当業者には、形態および詳細のさまざまな変更を添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲から逸脱することなく実施できることを理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】本発明の実施形態に合致する、低アウトガス発生ポリウレタン製造のためのポンプ計量システムを用いる重力分配システムを示す図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態による、図１Ａの重力分配システムとともに使用するための分配ユニットを示す図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態による、図１Ｂのディスペンサーユニットとともに使用する使い捨て混合ヘッドの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による、ポッティング材料のオフガス発生を含むフィルターユニットのオフガス発生を検知するために使用される装置の概略図である。
【図３Ａ】０時間から４時間、本質的に清浄な空気の２００フィート３／分に曝露した後の、Ｅ３０００フィルターユニットより下流の発生オフガスを分析した、高沸点溶剤を検知するための検知構成であるＧＣ／ＭＳカラムから得られたグラフを示す図である。
【図３Ｂ】２４時間、本質的に清浄な空気の２００フィート３／分に曝露した後の、Ｅ３０００フィルターユニットより下流の発生オフガスを分析した、高沸点溶剤を検知するための検知構成であるＧＣ／ＭＳカラムから得られたグラフを示す図である。
【図４】約５０℃の温度に約３０分間曝露した場合の、ポッティング材料として使用した市販のポリエチレンのサンプルからの脱離種を分析した、高沸点溶剤を検知するための検知構成であるＧＣ／ＭＳカラムから得られたグラフを示す図である。
【図５】２４時間の曝露後の、市販のポリエチレンポッティング材料を用いたフィルターユニットより下流の発生オフガスを分析した、高沸点溶剤を検知するための検知構成であるＧＣ／ＭＳカラムから得られた、表１に示す結果に対応するグラフを示す図である。
【図６】約５０℃の温度に約３０分間曝露した場合の、ポッティング材料として使用した市販のポリエチレンのサンプルからの脱離種を分析したＧＣ／ＭＳカラムの４つのグラフを示す図である。
【図７】約５０℃の温度に約３０分間曝露した場合の、ポッティング材料として使用した市販のポリエチレンの別のサンプルからの脱離種を分析したＧＣ／ＭＳカラムから得られた別の４つのグラフを示す図である。
【図８Ａ】市販のポリエチレンポッティング材料を用いるフィルターユニットより下流の発生オフガスを分析した、高沸点物質を検知するための検知構成であるＧＣ／ＭＳカラムから得られたグラフを示す図である。
【図８Ｂ】ポッティング材料としてサンプルＳ１を用いるフィルターユニットより下流の発生オフガスを分析した、高沸点溶剤を検知するための検知構成であるＧＣ／ＭＳカラムから得られたグラフを示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタン基質、および
ケイ素含有汚染物質を本質的に含まない添加剤
を含む、低オフガス発生ポリウレタン。
【請求項２】
ポリウレタン基質が、発泡している、請求項１のポリウレタン。
【請求項３】
ポリウレタン基質が、ほぼ大気圧で、約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、１種以上のケイ素含有汚染物質を約０．０００１μｇ／ｇｍ／分未満の速度で放出する、請求項１のポリウレタン。
【請求項４】
さらにカーボンブラックを含む、請求項１のポリウレタン。
【請求項５】
ケイ素含有汚染物質を本質的に含まないポリウレタン基質
を含む、ポッティング材料。
【請求項６】
ポリウレタン基質が、発泡している、請求項５のポッティング材料。
【請求項７】
ポリウレタン基質が、ほぼ大気圧で、約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、ケイ素含有汚染物質を０．０００１μｇ／ｇｍ／分未満の速度で放出する、請求項５のポッティング材料。
【請求項８】
フィルター膜、
フィルターフレーム、および
フィルター膜をフィルターフレームに取り付けるポッティング材料（該ポッティング材料は、ケイ素含有汚染物質を本質的に含まないポリウレタン基質を含む。）
を含む、フィルターユニット。
【請求項９】
ポリウレタン基質が、発泡している、請求項８のフィルターユニット。
【請求項１０】
ポリウレタン基質が、ほぼ大気圧で、約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、ケイ素含有汚染物質を０．０００１μｇ／ｇｍ／分未満の速度で放出する、請求項８のフィルターユニット。
【請求項１】
ポリウレタン基質、および
ケイ素含有汚染物質を本質的に含まない添加剤
を含む、低オフガス発生ポリウレタン。
【請求項２】
ポリウレタン基質が、発泡している、請求項１のポリウレタン。
【請求項３】
ポリウレタン基質が、ほぼ大気圧で、約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、１種以上のケイ素含有汚染物質を約０．０００１μｇ／ｇｍ／分未満の速度で放出する、請求項１のポリウレタン。
【請求項４】
さらにカーボンブラックを含む、請求項１のポリウレタン。
【請求項５】
ケイ素含有汚染物質を本質的に含まないポリウレタン基質
を含む、ポッティング材料。
【請求項６】
ポリウレタン基質が、発泡している、請求項５のポッティング材料。
【請求項７】
ポリウレタン基質が、ほぼ大気圧で、約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、ケイ素含有汚染物質を０．０００１μｇ／ｇｍ／分未満の速度で放出する、請求項５のポッティング材料。
【請求項８】
フィルター膜、
フィルターフレーム、および
フィルター膜をフィルターフレームに取り付けるポッティング材料（該ポッティング材料は、ケイ素含有汚染物質を本質的に含まないポリウレタン基質を含む。）
を含む、フィルターユニット。
【請求項９】
ポリウレタン基質が、発泡している、請求項８のフィルターユニット。
【請求項１０】
ポリウレタン基質が、ほぼ大気圧で、約５０℃の温度に約３０分間曝露される場合、ケイ素含有汚染物質を０．０００１μｇ／ｇｍ／分未満の速度で放出する、請求項８のフィルターユニット。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【公表番号】特表２００８−５４５８３５（Ｐ２００８−５４５８３５Ａ）
【公表日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１３６０１（Ｐ２００８−５１３６０１）
【出願日】平成１８年５月２２日（２００６．５．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１９８０３
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２７６３８
【国際公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（５０５３０７４７１）インテグリス・インコーポレーテッド (124)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２２日（２００６．５．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１９８０３
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２７６３８
【国際公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（５０５３０７４７１）インテグリス・インコーポレーテッド (124)
【Ｆターム（参考）】
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