JP2001120935A - 流体濾過用フィルターのバックシェディング防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックシェディング現象を最小限に抑制する
方法、より好ましくは、バックシェディング現象を防止
する方法の提供。 【解決手段】 流体の供給開始時における急激な流量変
動を極力軽減することにより、フィルター装置に流体の
供給開始時に、過度の負担が掛からないような方策を採
用することで達成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、各種流体濾過用
フィルターのバックシェディングの防止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】 作業環境の高度の清浄化、あるいは、
洗浄等に使用する洗浄水等に含まれる夾雑物のより完全
な除去が、半導体製造装置や食品等の製造装置等におい
て求められている。特に、各種機器で使用される半導体
の集積度の高度化が進むに従い、作業環境のより高度の
清浄化が求められるようになっている。このような状況
に応じて、フィルターはより細かなメッシュのものが製
造される様になってきたが、より細かなメッシュのもの
を製造するには、各種の制約があり、完全に要求水準を
充たすまでには至っていないのが現状である。それに加
えて、いわゆるバックシェディング現象を防止できる方
法がないのが現状である。

【０００３】 ここで、バックシェディング現象とは、
清浄にされた空気などの流体を製造現場に於ける作業状
況に応じて、供給しようとするとき、その始動時に、急
激に空気などの流体が、フィルターに送り込まれるため
に、フィルターが瞬間的に伸張し、通常の運転状況で
は、当然に除去されるような、フィルターの目よりも数
倍大きい粒子等が、通過してしまい、目的とする清浄度
を有する流体を供給できない現象をいう。なお、このよ
うな粒子等は、遮断弁、逆止弁、継ぎ手等の配管用部
材、マスフローコントローラー等の配管系内の可動部の
擦れ等によって発生するものが現在では特に有効な方法
がないために、フィルター用のメッシュを設計値よりも
一段小さいものを使用するか、フィルターを二重、三重
等多段に張ったものを使用して、この一時的な伸張現象
を極力最小限に抑えようとしているが、この方法でも、
半導体などの製造現場でのより厳しい要求水準を充分に
は満たせないのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 本発明は、上記のよ
うなバックシェディング現象を最小限に抑制する方法、
より好ましくはバックシェディング現象を防止する方法
を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 本発明者等は、上記の
様な現状に鑑みて種々検討した結果、工程の状況に応じ
て、流体である液体あるいは空気等のガスを供給するに
際して、その供給開始時における急激な流量変動を極力
軽減することにより、バックシェディング現象を防止す
ることができることを見出して、本発明を完成させたの
もである。即ち、供給開始時における急激な流量変動を
極力軽減する方法としては、フィルター装置への流体供
給開始時に、フィルターに過度の負担が掛からないよう
な方策を講じることである。

【０００６】 より具体的には、フィルターに過度の負
担が掛からないような方策としては、第１に、供給流体
の毎分当たりの流量に対して、充分な容量を有する緩衝
用容器をフィルター装置の前に取り付けることにより、
フィルター装置に急激に流体が供給されることを回避す
る方法が採用される。第２に、非使用時にも、流体供給
系統とフィルター装置を作動させて、極少量の流体を必
要とする装置または場所に絶えず供給し続けることで、
フィルター装置に急激に流体が供給されることを回避す
る方法が採用される。第３に、非使用時には、流体をフ
ィルター装置を通過させることなくバイパスを通して、
流体供給系統内で絶えず流体を循環させ続け、必要時に
フィルター装置を通過させて必要な流体を供給すること
により、フィルター装置に急激に流体が供給されること
を回避する方法が採用される。第４に、流体供給開始時
に、フィルター装置を通過させる流体量を段階的に増加
させることにより、フィルター装置に急激に流体が供給
されることを回避する方法が採用される。第５に、上記
の方法を少なくとも２種類組み合わせることにより、フ
ィルター装置に急激に流体が供給されることを回避する
方法が採用される。

【０００７】

【発明の実施の形態】 本発明に係る流体濾過用フィル
ターのバックシェディングの防止方法の第１の態様とし
ては、供給流体の毎分当たりの流量に対して、充分な容
量を有する緩衝用容器をフィルター装置の前に取り付け
ることにより、フィルター装置に急激に流体が供給され
ることを回避する方法が採用される。フィルター装置と
マスフローコントローラーとの間に取り付けられる緩衝
用容器の容量は、フィルター装置を通過させる流体の単
位時間当たりの流量の少なくとも数倍あることが好まし
い。かかる緩衝用容器は、粒子等の浮遊を押さえる目的
で、緩衝材を充填したものを使用することが好ましい。
緩衝用容器は複数、好ましくは、２〜５個設けてもよ
い。なお、複数個の緩衝用容器を設ける場合には、全体
の容量として、フィルター装置を通過させる流体の単位
時間当たりの流量の少なくとも５倍あれば、充分であ
る。勿論、１０倍以上となるようにしても、特に不都合
は生じないが、全体として、装置そのものが設備内で占
める占有面積が大きくならないように配慮することが好
ましい。このような緩衝用容器を設けることで、フィル
ター装置に急激な流量変化をもたらすことを回避でき
る。また、ここで、急激な流量変化に対する緩衝作用が
働き、大きな粒度を有する粒子等は、緩衝用容器の底部
に沈積し、フィルター装置に直接供給されにくくなると
いう効果も生じる。

【０００８】 第２の態様である、非使用時にも、最小
量の流体を必要とする装置または場所に流体供給系統を
作動させて絶えず供給し続けることで、フィルター装置
に急激に流体が供給されることを回避する方法において
は、最小量の供給流体量としては、通常は、必要時に於
ける所望の流体供給量の２０分の１以下、好ましくは、
１０分の１以下であることが好ましい。但し、流体を供
給することで、作業環境に悪影響を与えないような配慮
が必要なことはいうまでもない。

【０００９】 第３の態様である、非使用時には、流体
をフィルター装置を通過させることなくバイパスを通し
て、流体供給系統内で絶えず流体を循環させ続け、必要
時にのみフィルター装置を通過させて必要な流体を供給
することにより、フィルター装置に急激に流体が供給さ
れることを回避する方法においては、通常は、流体の供
給が必要となった時点で、バルブなどの切り替え操作に
よりにより、バイパスを通していた流体をフィルター装
置側に送り込むことで、急激に流体が供給されることを
回避することとなる。バイパスとしては、例えば、図１
や図２に示したように自動三方バルブ、二方バルブ等を
最終フィルター装置の前に組み込み、非使用時には、流
体をこのバイパスを循環させればよい。

【００１０】 第４の態様である、供給開始時に、フィ
ルター装置を通過させる流体量を段階的に増加させるこ
とにより、フィルター装置に急激に流体が供給されるこ
とを回避する方法においては、当初の流量を所望とする
流量の２０分の１以下程度、好ましくは１０分に１以下
程度とし、これを直線的または段階的に増加させて行
く。通常は、少なくとも２段階、好ましくは、少なくと
も５段階で、所望の流量にまで上げることが好ましい。
好ましくは、初期段階における増加率を２〜４倍程度と
し、中期段階以降は、ほぼ等量ずつ増加させて行くこと
が好ましい。例えば、所望の流体の流量が、１０リッタ
ー／分の場合には、供給開始時の流量を、０．５リッタ
ー／分とし、以下、２リッター／分、４リッター／分、
６リッター／分、８リッター／分と徐々に増加させてゆ
き、最終的には、１０リッター／分とすればよい。な
お、各段階での保持時間は、フィルター装置になどによ
っても異なるので、予め試験を行い、所定の大きさ以上
の粒子等の通過量を測定し、その結果に基づき、定めれ
ばよい。

【００１１】 第５の態様である、上記の方法を少なく
とも２種類組み合わせることにより、フィルター装置に
急激に流体が供給されることを回避する方法としては、
以下のような、組み合わせが挙げられる。即ち、第１
に、緩衝用容器をフィルター装置の前に取り付けること
と、供給開始時に、フィルター装置を通過させる流体量
を段階的に増加させることとの組み合わせが挙げられ
る。第２に、非使用時にも、極少量の流体を絶えず供給
し続けることと、供給開始時に、フィルター装置を通過
させる流体量を段階的に増加させることとの組み合わせ
が挙げられる。第３に、非使用時には、流体をフィルタ
ー装置を通過させることなくバイパスを通して、流体供
給系統内で絶えず流体を循環させ続け、必要時にフィル
ター装置を通過させて必要な流体を供給することと、供
給開始時に、フィルター装置を通過させる流体量を段階
的に増加させることとの組み合わせが挙げられる。

【００１２】

【実施例】 以下、本発明に係る流体濾過用フィルター
のバックシェディング防止方法を、例を挙げて説明する
が、勿論、本発明は、これらの例により何等制限される
ものではないことはいうまでもない。

【００１３】（試験例）流体として、空気を、流体の流
量を１０リッター／分として、流体濾過用フィルターの
バックシェディングの防止効果を以下の条件下で試験し
た。 試験１：常時０．５リッター／分の割合で空気を流して
おき、所望時に直ちに流体の流量を１０リッター／分と
した。 試験２：常時０．５リッター／分の割合で空気を流して
おき、所望時に０．５リッター／分から、２リッター／
分、４リッター／分、６リッター／分、８リッター／分
と１０秒掛けて段階的に上げ、最終的に流体の流量を１
０リッター／分とした。

【００１４】試験３：細孔経の平均孔経が０．０５μｍ
である１．５リッター容の緩衝用フィルター（日本ミリ
ポア製マイクロガードミニケム−ＤＰＲ）をフィルター
装置の前に取り付けた流体供給系統を使用し、所望時に
直ちに流体の流量を１０リッター／分とした。 試験４：試験３と同じ緩衝用フィルターをフィルター装
置の前に取り付けた流体供給系統を使用し、所望時に
０．５リッター／分から、２リッター／分、４リッター
／分、６リッター／分、８リッター／分と１０秒掛けて
段階的に上げ最終的に流体の流量を１０リッター／分と
した。 試験５：図２に示したように、二方バルブの組み合わせ
（３と３’）をフィルター装置（１）の前に取り付けた
流体供給系統を使用し、所望時に図３に示したように最
初の２秒間はバイパスのみを開き、次の１秒間はバイパ
スと本使用バルブの双方を開き、その後バイパスは閉
じ、本使用バルブのみを開いた状態に保持して、フィル
ターに空気を流量１０リッター／分で流した。 試験６（比較例）：試験６においては、０．００３μｍ
メッシュフィルターを装填した日本ミリポア社製ウェハ
ガードIIＦマイクロラインガスフィルター２個を二方バ
ルブ（３）とマスフローコントローラー（２）をその間
に挟んで、図４に示したように配置した装置を用いた。
なお、所望時に直ちに１０リッター／分の流量の流体を
流した。なお、バックシェディングの防止効果は、フィ
ルター通過後の空気中に含まれる０．１μｍ以上の大き
さの粒子等をフィルター装置の出口に取り付けたパーテ
ィクルカウンターを使用して計測した。その結果は、表
１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【発明の効果】 本発明に係る流体濾過用フィルターの
バックシェディング防止方法によれば、０．１μｍ以上
の大きさの粒子等の個数を大幅に減少させることができ
る。特に、本発明の第４に態様に係る、二つ以上の方法
を組み合わせた方法、或いは、第５に態様に係る、初期
ガス排出方式を採用することにより、０．１μｍ以上の
大きさの粒子等の個数を実質的に零にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る流体濾過用フィルターのバック
シェディング防止方法に使用可能なバイパスとフィルタ
ーの構成の一例を示す模式図である。

【図２】 本発明に係る流体濾過用フィルターのバック
シェディング防止方法に使用可能なバイパスとフィルタ
ーの構成の他の一例を示す模式図である。

【図３】 本発明に係る流体濾過用フィルターのバック
シェディング防止方法のバルブの開閉方式の例を模式的
に示す図である。

【図４】 従来例の流体濾過用フィルターの構成を示す
模式図である。

【符号の説明】

１…フィルター、２…マスフローコントローラー、３…
２方バルブ、４…自動三方バルブ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給流体の毎分当たりの流量に対して、
   充分な容量を有する緩衝用容器をフィルター装置の前に
   取り付けるか、非使用時にも、流体供給系統とフィルタ
   ー装置を作動させて、最小量の流体を必要とする装置ま
   たは場所に絶えず供給し続けるか、非使用時には、流体
   をフィルター装置を通過させることなくバイパスを通し
   て、流体供給系統内で絶えず流体を循環させ続け、必要
   時にのみフィルター装置を通過させて必要な流体を供給
   するか、供給開始時に、フィルター装置を通過させる流
   体量を段階的に増加させるか、あるいは、上記の方法を
   少なくとも２種類組み合わせた方法により、フィルター
   装置に急激に流体が供給されることを回避することによ
   りなる流体濾過用フィルターのバックシェディング防止
   方法。
2. 【請求項２】 フィルター装置に急激に流体が供給され
   ることを回避することを、流体の供給開始時に、フィル
   ター装置を通過させる流体量を段階的に増加させること
   によりなる請求項１に記載の流体濾過用フィルターのバ
   ックシェディング防止方法。
3. 【請求項３】 フィルター装置を通過させる流体量を少
   なくとも２段階で増加させることよりなる請求項１に記
   載の流体濾過用フィルターのバックシェディング防止方
   法。
4. 【請求項４】 フィルター装置を通過させる流体量を少
   なくとも５段階で増加させることよりなる請求項１に記
   載の流体濾過用フィルターのバックシェディング防止方
   法。