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(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】
(24)【登録日】2022-12-06
(45)【発行日】2022-12-14
(54)【発明の名称】ブレイクフィルタの製造方法
(51)【国際特許分類】
B01D 39/20 20060101AFI20221207BHJP
C04B 38/00 20060101ALI20221207BHJP
【ＦＩ】
B01D39/20 D
C04B38/00 303Z
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019224976
(22)【出願日】2019-12-13
(65)【公開番号】P2021094486
(43)【公開日】2021-06-24
【審査請求日】2021-11-30
(73)【特許権者】
【識別番号】507182807
【氏名又は名称】クアーズテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101878
【弁理士】
【氏名又は名称】木下 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100187506
【弁理士】
【氏名又は名称】澤田 優子
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 裕樹
【審査官】塩谷 領大
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１５６６８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－３３７８７６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｄ ３９／２０－４１／０４
Ｃ０４Ｂ ３８／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
円筒状のセラミックス多孔体と、前記セラミックス多孔体の一端を封止する蓋部と、
前記蓋部の中心から前記セラミックス多孔体の径内を通って他端方向に延びる、円筒状かつ周側面に貫通孔が設けられた芯棒と、
前記セラミックス多孔体の前記他端を固定する板材と、
前記板材を貫通する前記芯棒に前記板材の裏面側で接続する継手と、
前記継手内に流入する気体の流量を規制するオリフィスと、を備え、
前記オリフィスを介して前記継手内に流入する気体は、前記芯棒に設けられた前記貫通孔を経由し、前記セラミックス多孔体を透過して外部へ流出するブレイクフィルタの製造方法において、
前記セラミックス多孔体のガス流量を予め測定し、該測定値に応じて前記継手内に設けるオリフィスの内径を選択することを特徴とするブレイクフィルタの製造方法。
【請求項2】
前記セラミックス多孔体は、炭化ケイ素を主成分とする焼結体であることを特徴とする請求項１に記載のブレイクフィルタの製造方法。
【請求項3】
前記セラミックス多孔体と前記蓋部との間、および、前記セラミックス多孔体と前記板材との間には、ポリテトラフルオロエチレンを主成分とするガスケットが設けられ、前記蓋部、前記芯棒、前記継手はそれぞれ螺子部を有し、前記芯棒が前記蓋部及び前記継手と螺合することにより、または、芯棒が板材裏面で溶接されることにより、蓋部、セラミックス多孔体、板材、継手が一体化されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブレイクフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ブレイクフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造工程では、プロセス装置内部を減圧した状態でプロセスが行われる。例えば、半導体ウエハをプロセス装置の内部に搬送する前に、ロードロック室（予備真空室）と呼ばれる減圧装置で減圧が行われる。このロードロック室は、大気中のパーティクルや水分等を除去し、半導体ウエハの搬入時にプロセス装置内部にパーティクルや水分等が混入することを防ぐ役割を担っている。
【0003】
このロードロック室の動作について説明すると、ロードロック室に半導体ウエハがセットされ、ロードロック室内部が減圧状態になされる。その後、ロードロック室の半導体ウエハがプロセス装置内部に搬入され、半導体ウエハのプロセス処理が行われる。そして、このプロセス処理の後、半導体ウエハはプロセス装置内部からロードロック室に搬出される。その後、ロードロック室は減圧状態から大気圧に戻され、半導体ウエハはロードロック室から搬出される。
このように、半導体ウエハのプロセス処理のため、ロードロック室は、内部の減圧と大気開放が繰り返される。
このように、半導体ウエハのプロセス処理のため、ロードロック室は、内部の減圧と大気開放が繰り返される。
【0004】
ところで、半導体ウエハの製造コスト削減のため、半導体ウエハのプロセス処理のトータル時間の短縮が求められている。ロードロック室の気圧を大気圧に戻すまでの時間を短縮することは、前記トータル時間の短縮に繋がるため、望ましい。
しかしながら、ロードロック室を減圧状態から一気に大気開放を行うと、ロードロック室に気流の変化が生じ、ロードロック室のパーティクルが舞い上がり、半導体ウエハを汚染する。
そのため、ロードロック室の大気開放では、時間を短縮させながらも気圧および気流の急激な変化を緩和する必要がある。この目的達成のため、本出願人は、既に、ロードロック室のガス導入口に設置される、ブレイクフィルタを提案している（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、ロードロック室を減圧状態から一気に大気開放を行うと、ロードロック室に気流の変化が生じ、ロードロック室のパーティクルが舞い上がり、半導体ウエハを汚染する。
そのため、ロードロック室の大気開放では、時間を短縮させながらも気圧および気流の急激な変化を緩和する必要がある。この目的達成のため、本出願人は、既に、ロードロック室のガス導入口に設置される、ブレイクフィルタを提案している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許５０３２９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に示されたブレイクフィルタは、ブレイクフィルタとして機能する円筒状のセラミックス多孔体を有している。このセラミックス多孔体は焼結等の製造工程を経て製造されるが、製造されるセラミックス多孔体ごとに、気孔径の大きさ、気孔率等にばらつきが生じ、同一のセラミックス多孔体を複数製造することは困難であった。
更に言えば、このセラミックス多孔体ごとに、気孔径の大きさ、気孔率等にばらつきが生じるため、ブレイクフィルタの個体差によって気流の急激な変化を緩和する効果にバラツキが生じ、またロードロック室の気圧を大気圧に戻すまでの時間にバラツキが生じるという技術的課題があった。
更に言えば、このセラミックス多孔体ごとに、気孔径の大きさ、気孔率等にばらつきが生じるため、ブレイクフィルタの個体差によって気流の急激な変化を緩和する効果にバラツキが生じ、またロードロック室の気圧を大気圧に戻すまでの時間にバラツキが生じるという技術的課題があった。
【0007】
本発明者は、セラミックス多孔体の製造工程を見直し、同一のセラミックス多孔体を複数製造するのではなく、気孔径の大きさ、気孔率等にばらつきがあるセラミックス多孔体を用いることを前提に、上記技術的課題を解決することを検討し、研究した。
その結果、セラミックス多孔体の気孔径や、気孔率等にばらつきがあっても、流量のバラツキを抑制でき、ロードロック室の気圧を大気圧に戻すまでの時間が略同一となるブレイクフィルタを想到し、本発明を完成した。
その結果、セラミックス多孔体の気孔径や、気孔率等にばらつきがあっても、流量のバラツキを抑制でき、ロードロック室の気圧を大気圧に戻すまでの時間が略同一となるブレイクフィルタを想到し、本発明を完成した。
【0008】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フィルタエレメントの気孔の個体差に起因する流量のバラツキを抑制することができるブレイクフィルタの製造方法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】
【0009】
上記目的を達成するためになされた本発明に係るブレイクフィルタの製造方法は、円筒状のセラミックス多孔体と、前記セラミックス多孔体の一端を封止する蓋部と、前記蓋部の中心から前記セラミックス多孔体の径内を通って他端方向に延びる、円筒状かつ周側面に貫通孔が設けられた芯棒と、前記セラミックス多孔体の前記他端を固定する板材と、前記板材を貫通する前記芯棒に前記板材の裏面側で接続する継手と、前記継手内に流入する気体の流量を規制するオリフィスと、を備え、前記オリフィスを介して前記継手内に流入する気体は、前記芯棒に設けられた前記貫通孔を経由し、前記セラミックス多孔体を透過して外部へ流出するブレイクフィルタの製造方法において、前記セラミックス多孔体のガス流量を予め測定し、該測定値に応じて前記継手内に設けるオリフィスの内径を選択することを特徴としている。
【0010】
上記の構成のブレイクフィルタでは、オリフィスが継手内に流入する気体の流量を制御することにより、フィルタエレメントの気孔の個体差に起因する流量のバラツキを抑制することができる
即ち、本発明に係るブレイクフィルタは、チャンバーの大気開放における時間を短縮させながらも気圧および気流の急激な変化を緩和することができるだけでなく、フィルタエレメントの気孔の個体差に起因する流量のバラツキを抑制することができる。その結果、チャンバー内のパーティクル抑制効果のバラツキも少なく、所定のパーティクル抑制効果を得ることができる。
即ち、本発明に係るブレイクフィルタは、チャンバーの大気開放における時間を短縮させながらも気圧および気流の急激な変化を緩和することができるだけでなく、フィルタエレメントの気孔の個体差に起因する流量のバラツキを抑制することができる。その結果、チャンバー内のパーティクル抑制効果のバラツキも少なく、所定のパーティクル抑制効果を得ることができる。
【0011】
ここで、前記セラミックス多孔体は、炭化ケイ素を主成分とする焼結体であることが好ましい。炭化ケイ素の焼結体は、適度な気孔率を有する三次元網目構造を有しているため、セラミックス多孔体として好適である。
【0012】
また、前記セラミックス多孔体と前記蓋部との間、および、前記セラミックス多孔体と前記板材との間には、ポリテトラフルオロエチレンを主成分とするガスケットが設けられ、前記蓋部、前記芯棒、前記継手はそれぞれ螺子部を有し、前記芯棒が前記蓋部及び前記継手と螺合すること等により、蓋部、セラミックス多孔体、板材、継手が一体化されることが望ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、フィルタエレメントの気孔の個体差に起因する流量のバラツキを抑制することができるブレイクフィルタの製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態に係るブレイクフィルタについて、図１乃至図４に基づいて説明する。尚、以下に説明する実施形態は、一つの実施の形態を示すものであり、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、添付の図面は模式的なものであり、具体的な寸法精度で記載されたものではない。
【0017】
図１は、本発明の実施形態に係るブレイクフィルタが用いられる減圧装置の概略構成を示す図であり、減圧装置１としては、例えば半導体製造装置に付随して設けられたロードロック室を例に挙げることができる。
この減圧装置（ロードロック室）１は、チャンバー２の内部に半導体ウエハ３を収容し、半導体製造装置（図示せず）に半導体ウエハ３を搬出入するために、チャンバー２の内部を予備減圧するための装置である。
尚、前記ロードロック室は、上記したように、本発明のブレイクフィルタが用いられる減圧装置の一例であり、例えば、ロードロック室以外にも測長ＳＥＭなどにおいても本発明のブレイクフィルタを用いることができる。
この減圧装置（ロードロック室）１は、チャンバー２の内部に半導体ウエハ３を収容し、半導体製造装置（図示せず）に半導体ウエハ３を搬出入するために、チャンバー２の内部を予備減圧するための装置である。
尚、前記ロードロック室は、上記したように、本発明のブレイクフィルタが用いられる減圧装置の一例であり、例えば、ロードロック室以外にも測長ＳＥＭなどにおいても本発明のブレイクフィルタを用いることができる。
【0018】
図１に示されるように、減圧装置１のチャンバー２には、排気口４と導入口５が設けられている。排気口４は、チャンバー２の内部を減圧するためのものであり、外部の真空ポンプ６に接続されている。
一方、導入口５は、チャンバー２の内部に設けられたブレイクフィルタ１０に接続されている。導入口５からチャンバー２の内部に導入されるガスは、ブレイクフィルタ１０を介してチャンバー２の内部に導入されることになる。
そして、このブレイクフィルタ１０は、後述する構成を有することにより、チャンバー２の大気開放における時間を短縮させながらも気圧および気流の急激な変化を緩和する。
一方、導入口５は、チャンバー２の内部に設けられたブレイクフィルタ１０に接続されている。導入口５からチャンバー２の内部に導入されるガスは、ブレイクフィルタ１０を介してチャンバー２の内部に導入されることになる。
そして、このブレイクフィルタ１０は、後述する構成を有することにより、チャンバー２の大気開放における時間を短縮させながらも気圧および気流の急激な変化を緩和する。
【0019】
前記ブレイクフィルタ１０は、図２に示されるように、フィルタエレメント１１と、蓋部１２と、芯棒１３と、板材１４と、継手１５と、オリフィス１６と、を備えている。
また、フィルタエレメント１１と蓋部１２との間、および、フィルタエレメント１１と板材１４との間には、ガスケット１７ａ，１７ｂが挿入されている。
また、フィルタエレメント１１と蓋部１２との間、および、フィルタエレメント１１と板材１４との間には、ガスケット１７ａ，１７ｂが挿入されている。
【0020】
ブレイクフィルタ１０の外形は特に限定されるものではないが、例えば、図２に示されるように、フィルタエレメント１１を円筒形状とし、ほぼ円板形状の蓋部１２と板材１４とによってフィルタエレメント１１を挟持する構成が好ましい。
このような構成にあっては、ガスケット１７ａ，１７ｂを、フィルタエレメント１１とほぼ同一径のリング形状とすることできる。
このような構成にあっては、ガスケット１７ａ，１７ｂを、フィルタエレメント１１とほぼ同一径のリング形状とすることできる。
【0021】
フィルタエレメント１１は、いわゆるセラミックス多孔体であり、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とする焼結体とすることが好ましい。
また、炭化ケイ素以外にも、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）を用いることができる。
これら材料を用いたセラミックス多孔体は、適度な気孔率を有する三次元網目構造を有しており、フィルタエレメント１１に用いれば、大気開放時に気圧および気流の急激な変化を緩和することが可能である。
尚、フィルタエレメント１１として好適なセラミックス多孔体の特性および製造方法は後に例示する。
また、炭化ケイ素以外にも、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）を用いることができる。
これら材料を用いたセラミックス多孔体は、適度な気孔率を有する三次元網目構造を有しており、フィルタエレメント１１に用いれば、大気開放時に気圧および気流の急激な変化を緩和することが可能である。
尚、フィルタエレメント１１として好適なセラミックス多孔体の特性および製造方法は後に例示する。
【0022】
図２に示されるように、蓋部１２は、フィルタエレメント１１の一端を封止するように構成されている。一方、芯棒１３は、蓋部１２の中心からフィルタエレメント１１の径内を通って、フィルタエレメント１１の他端方向に延びるように設けられている。
また、板材１４は、フィルタエレメント１１の他端を固定するように配置されている。そして、継手１５は、板材１４を貫通する芯棒１３を板材１４の裏側から固定している。
尚、板材１４は、チャンバー２の壁面にＯリング１８を介して、ネジ１９により固定される。
また、板材１４は、フィルタエレメント１１の他端を固定するように配置されている。そして、継手１５は、板材１４を貫通する芯棒１３を板材１４の裏側から固定している。
尚、板材１４は、チャンバー２の壁面にＯリング１８を介して、ネジ１９により固定される。
【0023】
蓋部１２、芯棒１３、板材１４および継手１５は金属で形成されている。例えば、蓋部１２、芯棒１３、板材１４および継手１５には、ステンレス鋼（ＳＵＳ；Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）やニッケル（Ｎｉ）を用いることができる。
【0024】
また、蓋部１２には螺子部１２ａが形成され、芯棒１３には螺子部１３ａが形成され、両者が螺合するように構成されている。また、芯棒１３の他端部には、螺子部１３ｂが形成され、継手１５と螺合するように構成されている。
この継手１５は、雄ナット１５Ａと雌ナット１５Ｂで構成され、前記したように雄ナット１５Ａの内周面には、芯棒１３の螺子部１３ｂと螺合する螺子部１５ａが形成されている。雄ナット１５Ａの外周面には、雌ナット１５Ｂの螺子部１５ｃと螺合する螺子部１５ｂが形成されている。
したがって、蓋部１２の螺子部１２ａに、芯棒１３の螺子部１３ａが螺合し、継手１５の螺子部１５ａに、芯棒１３の螺子部１３ｂが螺合することによって、蓋部１２と継手１５の間に挟まれて、板材１４及びフィルタエレメント１１が固定される。
この継手１５は、雄ナット１５Ａと雌ナット１５Ｂで構成され、前記したように雄ナット１５Ａの内周面には、芯棒１３の螺子部１３ｂと螺合する螺子部１５ａが形成されている。雄ナット１５Ａの外周面には、雌ナット１５Ｂの螺子部１５ｃと螺合する螺子部１５ｂが形成されている。
したがって、蓋部１２の螺子部１２ａに、芯棒１３の螺子部１３ａが螺合し、継手１５の螺子部１５ａに、芯棒１３の螺子部１３ｂが螺合することによって、蓋部１２と継手１５の間に挟まれて、板材１４及びフィルタエレメント１１が固定される。
【0025】
更に、導入管２０の先端面と芯棒１３の先端面の間に、オリフィス１６を挟み、雄ナット１５Ａの外周面の螺子部１５ｂに、雌ナット１５Ｂの螺子部１５ｃと螺合させることにより、継手１５内にオリフィス１６が装着される。
そして、フィルタエレメント１１、蓋部１２、芯棒１３、板材１４、継手１５は一体化される。この時、雄ナット１５Ａと板材１４との間には、図示しないガスケットや座金を使用することにより、気密性を高めることが好ましい。
そして、フィルタエレメント１１、蓋部１２、芯棒１３、板材１４、継手１５は一体化される。この時、雄ナット１５Ａと板材１４との間には、図示しないガスケットや座金を使用することにより、気密性を高めることが好ましい。
【0026】
なお、蓋部１２、板材１４、フィルタエレメント１１の固定は、継手１５ｂのネジ構造によらず、図４のように芯棒１３を板材１４に溶接して（溶接部Ｘを形成して）固定しても良い。
また、図４に示すように、導入管２０の先端部に径方向に突出した突起部２０ａを形成し、芯棒１３の先端部に径方向に突出した突起部１３ｃを形成し、導入管２０の先端面と芯棒１３の先端面の間に、オリフィス１６を挟む。
そして、雄ナット１５Ａの外周面の螺子部１５ｂに、雌ナット１５Ｂの螺子部１５ｃを螺合させ、雄ナット１５Ａの先端部で突起部１３ｃを押圧し、雌ナット１５Ｂの先端部で突起部２０ａ押圧することにより、継手１５内にオリフィス１６が装着するようにしても良い。
尚、図４において、図２に示された部材と同一部材は、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
また、図４に示すように、導入管２０の先端部に径方向に突出した突起部２０ａを形成し、芯棒１３の先端部に径方向に突出した突起部１３ｃを形成し、導入管２０の先端面と芯棒１３の先端面の間に、オリフィス１６を挟む。
そして、雄ナット１５Ａの外周面の螺子部１５ｂに、雌ナット１５Ｂの螺子部１５ｃを螺合させ、雄ナット１５Ａの先端部で突起部１３ｃを押圧し、雌ナット１５Ｂの先端部で突起部２０ａ押圧することにより、継手１５内にオリフィス１６が装着するようにしても良い。
尚、図４において、図２に示された部材と同一部材は、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0027】
また、ブレイクフィルタ１０の内部には、フィルタエレメント１１と蓋部１２と板材１４とによって内部空間Ｓが形成されている。
また、芯棒１３は円筒状であり、かつ周側面に貫通孔（図示せず）が設けられおり、継手内１５に流入する気体は、芯棒１３に設けられた貫通孔（図示せず）を経由し、フィルタエレメント１１と蓋部１２と板材１３とによって形成された内部空間Ｓに流入する。
その後、継手内１５に流入する気体は、フィルタエレメント１１を透過してブレイクフィルタ１０の外部へ流出する。
また、芯棒１３は円筒状であり、かつ周側面に貫通孔（図示せず）が設けられおり、継手内１５に流入する気体は、芯棒１３に設けられた貫通孔（図示せず）を経由し、フィルタエレメント１１と蓋部１２と板材１３とによって形成された内部空間Ｓに流入する。
その後、継手内１５に流入する気体は、フィルタエレメント１１を透過してブレイクフィルタ１０の外部へ流出する。
【0028】
前記ガスケット１７ａ，１７ｂは、前記したように、フィルタエレメント１１と蓋部１２と板材１４とによって形成された内部空間Ｓの気密性を高めるために、フィルタエレメント１１と蓋部１２との間、および、フィルタエレメント１１と板材１４との間に設けられている。
これにより、継手内１５に流入する気体がセラミックス多孔体を透過して外部へ流出することを確実にする。
これにより、継手内１５に流入する気体がセラミックス多孔体を透過して外部へ流出することを確実にする。
【0029】
このガスケット１７ａ，１７ｂは、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）とすることが好ましい。ＰＴＦＥは耐薬品性や非汚染性に優れおり半導体産業でも一般に用いられているものを用いることができる。
尚、ガスケット１７ａ，１７ｂは、ＰＴＦＥに対しカーボンブラックやカーボンナノチューブを添加することによって導電性を持たせることも可能である。ガスケット１７ａ，１７ｂが、導電性を有することにより、フィルタエレメント１１が帯電することを抑制することができる。フィルタエレメント１１の帯電は、パーティクルの付着の原因となるので、導電性を有するガスケット１７ａ，１７ｂを用いることで、フィルタエレメント１１に付着したパーティクルの混入を抑制することができる。
尚、ガスケット１７ａ，１７ｂは、ＰＴＦＥに対しカーボンブラックやカーボンナノチューブを添加することによって導電性を持たせることも可能である。ガスケット１７ａ，１７ｂが、導電性を有することにより、フィルタエレメント１１が帯電することを抑制することができる。フィルタエレメント１１の帯電は、パーティクルの付着の原因となるので、導電性を有するガスケット１７ａ，１７ｂを用いることで、フィルタエレメント１１に付着したパーティクルの混入を抑制することができる。
【0030】
ここで、フィルタエレメント１１として好適なセラミックス多孔体としては、例えば、本出願人が特開２０１９－１５６６８５で提案した、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とする焼結体を用いることができる。
この炭化ケイ素の焼結体は、複数の炭化ケイ素の粒子が結合されて骨格をなし、それらの間に多数の気孔が形成されている。フィルタエレメント１１として好適なセラミックス多孔体（炭化ケイ素の焼結体）の平均気孔径は、３μｍを超えて９μｍ以下（好ましくは３μｍを超えて６μｍ以下）であり、気孔率は３５％以上５５％以下である。
平均気孔径の測定は、水銀圧入法を用いることができる。また、炭化珪素粒子の平均粒子径の測定には、ＳＥＭ画像解析法を用いることができる。
この炭化ケイ素の焼結体は、複数の炭化ケイ素の粒子が結合されて骨格をなし、それらの間に多数の気孔が形成されている。フィルタエレメント１１として好適なセラミックス多孔体（炭化ケイ素の焼結体）の平均気孔径は、３μｍを超えて９μｍ以下（好ましくは３μｍを超えて６μｍ以下）であり、気孔率は３５％以上５５％以下である。
平均気孔径の測定は、水銀圧入法を用いることができる。また、炭化珪素粒子の平均粒子径の測定には、ＳＥＭ画像解析法を用いることができる。
【0031】
前記フィルタエレメント１１の平均気孔径が３μｍ以下の場合、圧力損失が大きくガス供給量が少なくなる。そのため、大気開放時に大気圧に到達するまでの時間が大幅に長くなる。一方、平均気孔径が９μｍを超えると、パーティクル捕集性能、および気流の急激な変化を緩和する機能が低下する。
【0032】
また、気孔率が３５％未満の場合、ガス供給量が小さくなり、大気圧に達するまでの時間が大幅に長くなる。一方、気孔率が５５％を超えると、気流の急激な変化を緩和する性能が低下する。
【0033】
上記のようなフィルタエレメント１１は、平均粒子径０．５μｍ～５μｍの炭化ケイ素の原料に有機バインダーを添加、混合し、成形後に非酸化性雰囲気下で焼結することで製造することができる。
例えば、焼結は、２２００℃～２４００℃で２時間行うとすることができる。炭化ケイ素の原料の平均粒子径０．５μｍ～５μｍの根拠は、０．５μｍ未満の場合、気孔率が小さくなりガス供給量が小さくなって、大気圧に達するまでの時間が大幅に長くなる。５μｍを超えると、気孔径が大きくなりパーティクル捕集性能、および気流の急激な変化を緩和する機能が低下する。
例えば、焼結は、２２００℃～２４００℃で２時間行うとすることができる。炭化ケイ素の原料の平均粒子径０．５μｍ～５μｍの根拠は、０．５μｍ未満の場合、気孔率が小さくなりガス供給量が小さくなって、大気圧に達するまでの時間が大幅に長くなる。５μｍを超えると、気孔径が大きくなりパーティクル捕集性能、および気流の急激な変化を緩和する機能が低下する。
【0034】
炭化ケイ素の焼結体を得るためには、２２００℃より低い温度での加熱でも可能であるが、粒子成長が不十分となって炭化ケイ素の微粉が残存し、パーティクルの発生源となるとともに、気孔径が小さくなり、大気圧に達するまでの時間が大幅に長くなる。また、粒子成長が不十分となって、強度も不十分になる。
一方、焼結温度が２４００℃より高い場合は、粒子成長が進み気孔径が大きくなりパーティクル捕集性能、および気流の急激な変化を緩和する機能が低下する。
焼結温度が２２００℃～２４００℃の場合、炭化ケイ素の微粉が気化ないし凝集するのでパーティクルの発生源が少なく、また、強度も十分になる。
一方、焼結温度が２４００℃より高い場合は、粒子成長が進み気孔径が大きくなりパーティクル捕集性能、および気流の急激な変化を緩和する機能が低下する。
焼結温度が２２００℃～２４００℃の場合、炭化ケイ素の微粉が気化ないし凝集するのでパーティクルの発生源が少なく、また、強度も十分になる。
【0035】
炭化ケイ素の原料粒子は、平均粒子径１μｍ未満の炭化ケイ素の微粒子と平均粒子径１μｍ以上の炭化ケイ素の粒子を混合したものとし、平均粒子径１μｍ未満の炭化珪素微粒子を、炭化珪素粒子全体の１０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下とすることが好ましい。
このように準備した炭化ケイ素の原料粒子は、平均粒子径０．５μｍ以上５μｍ以下でありつつ、粒子全体の大きさの割合が適切に制御され、目的とする気孔や骨格構造が作りやすくなる。
このように準備した炭化ケイ素の原料粒子は、平均粒子径０．５μｍ以上５μｍ以下でありつつ、粒子全体の大きさの割合が適切に制御され、目的とする気孔や骨格構造が作りやすくなる。
【0036】
更に、このブレイクフィルタ１０には、前記したように、オリフィス１６が設けられている。
図３に示されるように、オリフィス１６は、継手１５の内径を横断するように配置した板材であり、板材の一部に開口１６ａを有している。オリフィス１６は、継手１５内に流入する気体の流量を規制する役割を果たしている。
このオリフィスには、例えば、ＳＵＳやＮｉ等の材質を用いることが好ましい。
図３に示されるように、オリフィス１６は、継手１５の内径を横断するように配置した板材であり、板材の一部に開口１６ａを有している。オリフィス１６は、継手１５内に流入する気体の流量を規制する役割を果たしている。
このオリフィスには、例えば、ＳＵＳやＮｉ等の材質を用いることが好ましい。
【0037】
図３に示されるオリフィス１６は、継手１５を導入管２０に接続する際のガスケットと共通化している。
このようにガスケットと機能が共通化したオリフィス１６は、オリフィスガスケットと呼ばれることもある。ここで、このオリフィス１６と一般的なガスケットとの違いについて留意する。
このようにガスケットと機能が共通化したオリフィス１６は、オリフィスガスケットと呼ばれることもある。ここで、このオリフィス１６と一般的なガスケットとの違いについて留意する。
【0038】
ガスケットの機能は、継手１５を導入管２０に接続する際の気密性を高めることにある。したがって、ガスケットも、継手１５の内径を横断するように配置した板材であり、板材の一部に開口１６ａを有しているが、開口１６ａの径は、継手１５の径と実質的に同一である。すなわち、ガスケットの開口１６ａの径ｄと継手１５の径Ｄの関係は、ｄ＝Ｄとなる。
【0039】
一方、オリフィス１６は、継手１５内に流入する気体の流量を規制する役割を果たすために、オリフィス１６の開口１６ａの径ｄが継手１５の径Ｄよりも小さい。すなわち、オリフィス１６の開口１６ａの径ｄと継手１５の径Ｄの関係は、ｄ＜Ｄとなる。
【0040】
上記のような関係から、本発明の実施形態に係るブレイクフィルタ１０は、開口１６ａの径ｄと継手１５の径Ｄの関係がｄ＜Ｄを満たしていることをもって、オリフィスとガスケットと機能が共通化したオリフィスガスケットが用いられていても、継手１５内に流入する気体の流量を規制するオリフィス１６が用いられているとみなされる。
一方、本発明の実施形態に係るブレイクフィルタ１０は、図３に示されるようなオリフィスとガスケットと機能が共通化したオリフィスガスケットではなく、別個独立したオリフィス１６を備えるとしてもよい。
一方、本発明の実施形態に係るブレイクフィルタ１０は、図３に示されるようなオリフィスとガスケットと機能が共通化したオリフィスガスケットではなく、別個独立したオリフィス１６を備えるとしてもよい。
【0041】
（実施例）
ここで、上記説明した本発明の実施形態に係るブレイクフィルタ１０の効果の検証について説明する。効果の検証に用いたフィルタエレメント１１に用いる炭化ケイ素の焼結体は、以下のように作成した。
ここで、上記説明した本発明の実施形態に係るブレイクフィルタ１０の効果の検証について説明する。効果の検証に用いたフィルタエレメント１１に用いる炭化ケイ素の焼結体は、以下のように作成した。
【0042】
まず、平均粒子径０．７μｍの炭化ケイ素を用意する。この炭化ケイ素の１００重量部に対し、バインダーとしてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を１重量部加え、水とともに混合した。その後、乾燥させたものを解砕し、ＣＩＰ（Ｃｏｌｄ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）成形によって、円筒形状に成形した。この成形体を摂氏２３００度で２時間加熱し、焼結した。得られた焼結体を外径１９ｍｍ、内径１５ｍｍ、長さ３７ｍｍに加工し、フィルタエレメントに用いた。
【0043】
このフィルタエレメントを用いて、図２に示したようなブレイクフィルタを構成した。そしてまた、継手に、継手内に流入する気体の流量を規制するオリフィスを設けた。
【0044】
ここで、本発明の実施形態に係るブレイクフィルタの効果の検証に用いたオリフィスは、開口の径ｄが２．８～５．５ｍｍのものを用いた。
一方、比較例では、同様のブレイクフィルタにおいて、オリフィスの代わりに５．５ｍｍのガスケットを用いた。
このように構成した実施例および比較例において、ブレイクフィルタを透過する気体の流量を測定した。
実験の条件は、大気開放に相当する標準気圧（０．１ＭＰａ）の気体を継手に導入した場合のフィルタエレメントを透過して流出する気体の流量を測定したものである。
一方、比較例では、同様のブレイクフィルタにおいて、オリフィスの代わりに５．５ｍｍのガスケットを用いた。
このように構成した実施例および比較例において、ブレイクフィルタを透過する気体の流量を測定した。
実験の条件は、大気開放に相当する標準気圧（０．１ＭＰａ）の気体を継手に導入した場合のフィルタエレメントを透過して流出する気体の流量を測定したものである。
【0045】
【表1】
【0046】
上記検証結果から解るように、本発明の実施に係る実施例１～１０では、流量の変動が３５～３７の間に収まっている。この結果を統計指標で表すと、標準偏差が０．７０であり、変動係数が０．０１９である。
一方、従来通りガスケットを用いた比較例１～１０では、流量の変動が３６～４９まで大きくばらついている。この結果を統計指標で表すと、標準偏差が４．５０であり、変動係数が０．１０７である。
一方、従来通りガスケットを用いた比較例１～１０では、流量の変動が３６～４９まで大きくばらついている。この結果を統計指標で表すと、標準偏差が４．５０であり、変動係数が０．１０７である。
【0047】
このように、本発明の実施形態に係るブレイクフィルタは、フィルタエレメントの気孔の個体差に起因する流量のバラツキを抑制することができる。
また、上記検証結果に従えば、ブレイクフィルタを製造する際に、フィルタエレメントのガス流量を予め測定し、該測定値に応じて継手内に設けるオリフィスの内径を選択することが好ましい。
また、上記検証結果に従えば、ブレイクフィルタを製造する際に、フィルタエレメントのガス流量を予め測定し、該測定値に応じて継手内に設けるオリフィスの内径を選択することが好ましい。
【0048】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記の実施形態よって限定されるものではない。
【符号の説明】
【0049】
１ 減圧装置
２ チャンバー
３ 半導体ウエハ
４ 排気口
５ 導入口
６ 真空ポンプ
１０ ブレイクフィルタ
１１ フィルタエレメント
１２ 蓋部
１３ 芯棒
１４ 板材
１５ 継手
１５Ａ 雄ナット１５Ａ
１５Ｂ 雌ナット
１６ オリフィス
１７ａ，１７ｂ ガスケット
２０ 導入管
２ チャンバー
３ 半導体ウエハ
４ 排気口
５ 導入口
６ 真空ポンプ
１０ ブレイクフィルタ
１１ フィルタエレメント
１２ 蓋部
１３ 芯棒
１４ 板材
１５ 継手
１５Ａ 雄ナット１５Ａ
１５Ｂ 雌ナット
１６ オリフィス
１７ａ，１７ｂ ガスケット
２０ 導入管
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】