JP2002521189A - フィルタカートリッジ組立体 - Google Patents

フィルタカートリッジ組立体

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JP2002521189A JP2000562129A JP2000562129A JP2002521189A JP 2002521189 A JP2002521189 A JP 2002521189A JP 2000562129 A JP2000562129 A JP 2000562129A JP 2000562129 A JP2000562129 A JP 2000562129A JP 2002521189 A JP2002521189 A JP 2002521189A
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ゲアリー エム ギャラガー
ジョン バーンズ
マーク ヴィ スミス
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Abstract

(57)【要約】 フィルタカートリッジ組立体は、内部流路を備えた弁体と、内部流路を横切って弁体内に設けられたフィルタと、弁体内に設けられた逆止弁組立体を有する。フィルタは、０．００３ミクロンという小さな粒子を除去する。内部流路内の弁座に隣接して設けられた逆止弁要素が、逆止弁ポペット及び弁棒を有している。逆止弁ポペットは、比較的細いネックを有し、逆止弁ポペットは、弁体の長手方向軸線に対して、弁座の斜角に実質的に等しい斜角をなして出口端部からネックに向かって内方にテーパしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 〔発明の分野〕 本発明は一般に、フィルタカートリッジ組立体に関し、特に、ガスパージシス
テムのフィルタカートリッジ組立体に関する。
【０００２】 〔関連技術の説明〕 モジュール式隔離室、例えばＳＭＩＦ（standard mechanical interface ）ボ
ックス又はポッドは、種々の大きさ及び形態のものがあるが、代表的には、物品
の保管、輸送及び処理中、ウェーハ、ウェーハのカセット又は集積回路を製造す
る際に用いられる基板を包囲する環境を隔離して制御するミニエンバイロンメン
トを提供している。かかる物品の処理は従来、一般に「クリーンルーム」と呼ば
れる粒子のない環境内で行われていた。しかしながら、かかる「クリーンルーム
」を汚染要因物のない状態に維持することは、特に物品の処理中、多大な注意と
努力を必要とする場合がある。
【０００３】 従来型クリーンルームに代わってＳＭＩＦシステムが用いられている一従来方
式では、濾過された空気をＳＭＩＦボックス内に循環させているが、ＳＭＩＦボ
ックス内の清浄さを達成するために依然として空気が用いられている。物品の製
造において低温の窒素パージサイクルが用いられるパージシステムもまた知られ
ている。集積回路用ウェーハを清浄にする従来型方法及び装置は、乾いたガスを
利用している。ＳＭＩＦポッド内における粒子の所望レベルを維持するために例
えば製造工場でのＳＭＩＦポッドの取扱い中、例えば逆止弁を通ってガスがＳＭ
ＩＦポッド内に漏入しないようＳＭＩＦポッドを一貫して保護するよう定期的に
又は必要に応じてＳＭＩＦポッドからの取外し及び交換が容易なＳＭＩＦポッド
用フィルタカートリッジ組立体が要望されている。本発明はこれら要望を満たす
ものである。
【０００４】 〔発明の概要〕 広義には、本発明は、ＳＭＩＦポッドの内容物の周りに粒子含有量が極めて少
ない制御された環境をもたらすよう清浄なガス状の作業流体だけがＳＭＩＦポッ
ド内に流入するようにするＳＭＩＦポッド用フィルタカートリッジ組立体を提供
する。
【０００５】 したがって、本発明は、内部流路を備えた弁体と、内部流路を横切って弁体内
に設けられたフィルタエレメントと、内部流路内に設けられた逆止弁手段を有す
ることを特徴とするフィルタカートリッジ組立体を提供する。フィルタエレメン
トは、好ましくは約９９．９９９９％の効率で０．００３ミクロンという小さな
粒子を除去する濾材を有している。
【０００６】 弁要素、例えば逆止弁要素が、弁座に隣接して内部流路内に設けられている。
逆止弁要素は、逆止弁ポペット及び弁棒を有し、ポペットは、出口端部に差し向
けられ、弁棒は、入口端部に差し向けられている。弁座は、弁体の長手方向軸線
に対して斜角をなして入口端部に向かって内方にテーパした環状座面を有してい
る。逆止弁ポペットは、弁座の内径よりも小さな外径を有すると共に逆止弁ポペ
ットの外径よりも小さな内径を備えた比較的細いネックを有している。また、逆
止弁ポペットの表面は好ましくは、弁体の長手方向軸線に対して、環状座面の斜
角に実質的に等しい斜角をなして逆止弁ポペットの出口端部からネックに向かっ
て内方にテーパしている。ばねが、座面の上流側で弁棒に設けられたフランジと
、座面の上流側に位置していて、フィルタカートリッジの入口端部に向いた内部
肩との間に設けられていて、逆止弁要素を弁体の入口端部に向かって押圧して流
路を閉じるようになっている。変形可能な弾性Ｏリングが、逆止弁ポペットの細
いネックに嵌められており、このＯリングの外径は好ましくは、弁座の環状座面
の内径よりも大きい。変形例として、他形式の弁要素、例えば蝶形弁も又適して
いる。
【０００７】 本発明の上記特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、本発明の特徴を例示と
して示す添付の図面及び以下の詳細な説明から明らかになろう。
【０００８】 〔好ましい実施形態の詳細な説明〕 濾過されたガス又は空気をＳＭＩＦボックス内に循環させて汚染要因物をボッ
クスからパージすることができるが、かかる容器のフィルタは、容器内における
所望の粒子レベルを保つためにＳＭＩＦポッド内へのガスの漏入を防止するよう
定期的に又は必要に応じて容易且つ直ぐに交換できる必要がある。
【０００９】 図面に示すように、本発明はかくして、ＳＭＩＦポッド内における粒子の所望
レベルを維持するために、例えば製造工場でのＳＭＩＦポッドの取り扱い中、例
えば逆止弁を通ってガスがＳＭＩＦポッド内に漏入しないようＳＭＩＦポッドを
一貫して保護するＳＭＩＦポッドフィルタカートリッジ組立体に具体化されてい
る。図１〜図４を参照すると、本発明は、ハウジング又は本体１２を有するフィ
ルタカートリッジ組立体１０を提供し、この本体１２は、長手方向軸線１３、入
口端部１４、出口端部１６及び本体内に形成されていて、入口端部から出口端部
まで延びる内部流路１７を備えている。現時点において好ましい一実施形態では
、本体は、ポリカーボネートプラスチックで作られている。フィルタカートリッ
ジ組立体は、内部流路内に設けられていて、入口端部から出口端部へのガス状作
業流体の一方向の流れを可能にする弁要素、例えば逆止弁１８を有している。一
体形の方向制御逆止弁は、好ましくは、非常に小さな差圧、代表的には１０ミリ
バール未満の差圧で動作する。弁座２０が、内部流路の内面によって形成されて
おり、この弁座は、出口端部に向いた座面２２を有している。座面は好ましくは
、弁体の長手方向軸線に対して斜角をなして入口端部に向かって内方にテーパし
ている。肩２４が好ましくは、入口端部に向いた弁座に隣接してその上流側で内
部通路内に形成されている。変形例として、他形式の弁要素、例えば蝶形弁も又
適している。
【００１０】 逆止弁要素２６が、内部流路内に設けられており、この逆止弁要素は、逆止弁
要素の出口端部２９のところに切頭円錐形ポペット２８を有している。ポペット
は好ましくは、弁座の内径よりも小さな外径を有すると共に逆止弁ポペットの外
径よりも小さな内径を持つ比較的細いネック３０を構成する表面を有している。
逆止弁ポペットの表面は、弁体の長手方向軸線に対し、環状座面の斜角に実質的
に等しい斜角をなして逆止弁の出口端部からネックに向かって内方にテーパして
いる。変形可能な弾性Ｏリング３２が好ましくは、逆止弁ポペットの比較的細い
ネックに嵌められており、Ｏリングの外径は、弁座の環状座面の内径よりも大き
い。
【００１１】 逆止弁要素は、その上流側端部のところに逆止弁ステム又は弁棒３４を有し、
好ましくは１又は２以上のフランジ３６が、弁棒の上流側端部から延びていてコ
イルぱね３８のための座面を提供し、コイルばね３８は、フランジと肩２４との
間に設けられていて、逆止弁要素を弁体の入口端部に向かって、かくして流路を
閉じる閉鎖位置に向かって付勢するようになっている。
【００１２】 フィルタエレメント４０が、内部流路内に設けられ、現時点において好ましい
一実施形態では、フィルタカートリッジ組立体の出口端部のところに設けられて
いて、内部流路を通って符号４２で示す流れの方向に流れるガス状作業流体から
粒状物を除去するようになっている。現時点において好ましい実施形態では、フ
ィルタエレメントは、周囲溶接方式を用いる超音波溶接により支持構造体、例え
ば保持リング又は溶接リング４８に結合された濾材から成り、このフィルタエレ
メントは、約９９．９９９９％の効率で０．００３ミクロンという小さな粒子を
除去する。濾材を周囲溶接リングに結合することにより、ガスが濾材と支持構造
体との間で漏れるのを防止する永続的な周囲結合部が形成されている。現時点に
おいて好ましい濾材は、マサチューセッツ州ベッドフォード所在のミリポア社か
ら“WAFERGARD ”という商品名で入手できる。現時点において好ましい実施形態
では、フィルタエレメントは、定期的な保守の際にフィルタエレメントを交換す
るために容易に接近できるよう保持リング４８によってフィルタカートリッジ組
立体の本体に固定されており、この保持リング４８は、フィルタカートリッジ組
立体のフィルタエレメントの本体にスナップ動作で嵌まってフィルタエレメント
を定位置に固定するよう形作られている。変形例として、例えば、保持リングを
フィルタカートリッジ組立体の本体に螺着してもよい。例えば、所望の流量及び
所望の粒子除去率に応じて濾過具合を増減するようフィルタエレメントを取り替
えてもよい。フィルタカートリッジ組立体の反対側の端部のところでは、クリー
ンルームへの滑らかな外面が得られるようキャップシール４９をフィルタカート
リッジ組立体の本体に定位置でぴったりとスナップ嵌めするのがよい。
【００１３】 図５を参照すると、ハウジング５２を有するＳＭＩＦボックス又はポッド５０
が、分子汚染制御ベースユニット（図示せず）と組み合わせて用いられるよう取
り付けられ、この分子汚染制御ベースユニットは、ＳＭＩＦポッドをパージする
ためにＳＭＩＦポッドと連通状態にある例えば約３〜１５ psiの圧力のガス状作
業流体、例えば窒素ガス、アルゴンガス又はこれと類似した他の不活性ガス、或
いはこれらガスの組合せの源を提供している。現時点では、窒素ガスが好ましい
。
【００１４】 本発明の現時点において好ましい実施形態では、フィルタカートリッジ組立体
は、フィルタカートリッジ組立体をＳＭＩＦポッドのベース６０内に嵌めるガス
ケットレス（ガスケット無しの）テーパロックの入口ポート５６及び出口ポート
５８に組み込まれる。ＳＭＩＦポットベースの入口ポート及び出口ポートは、分
子汚染制御ベースユニットのベースプレート６６の供給又は送込みライン６２及
び排出又は出口ライン６４とそれぞれ流体連通するようになっている。
【００１５】 上記のことから、本発明のフィルタカートリッジ組立体は、汚染物要因物の無
い環境、例えばＳＭＩＦポッドをパージするために利用でき、そして汚染要因物
の無い環境中に所望の粒子レベルを維持できるよう容易に取り外して交換できる
ことが分かる。
【００１６】 本発明の特定の形態を開示したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することな
く種々の設計変更例を想到できることは上記から明らかである。したがって、本
発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のフィルタカートリッジ組立体の断面側面図である。
【図２】 図１のフィルタカートリッジ組立体の断面斜視図である。
【図３】 図１のフィルタカートリッジ組立体の下から見た分解図である。
【図４】 図１のフィルタカートリッジ組立体の上から見た分解図である。
【図５】 本発明のフィルタカートリッジ組立体を組み込んだＳＭＩＦポッドの部分断面
図であり、ＳＭＩＦポッドを通るガス状作業流体の流れの濾過のためのＳＭＩＦ
ポッドの取付け方を概略的に示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ギャラガー ゲアリー エム アメリカ合衆国 コロラド州 80132 モ ニュメント ローン スカウト ルックア ウト 1430 (72)発明者 バーンズ ジョン アメリカ合衆国 コロラド州 80918 コ ロラド スプリングス ボー リヴァー ドライヴ 6046 (72)発明者 スミス マーク ヴィ アメリカ合衆国 コロラド州 80918 コ ロラド スプリングス ビューグル ドラ イヴ 6470 Ｆターム(参考） 3H058 AA01 CA06 CB06 CB14 CB18 CC01 CD05 EE04 EE17 4D058 KA13 KA30 KC17 KC19 PA01 PA05 PA20 QA03 QA19 QA27 SA04 UA25

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部流路を備えた弁体と、内部流路を横切って弁体内に設け
    られたフィルタエレメントと、前記内部流路内に設けられた逆止弁手段を有する
    ことを特徴とするフィルタカートリッジ組立体。
  2. 【請求項２】 前記弁体は、入口端部及び出口端部を有し、前記逆止弁手段
    は、前記内部流路内に設けられた弁座と、弁座に隣接して内部流路内に設けられ
    た逆止弁要素とを有し、逆止弁要素は、逆止弁ポペット及び弁棒を有し、前記ポ
    ペットは、出口端部に差し向けられており、前記ポペットは、弁座の内径よりも
    小さな外径を有すると共に逆止弁ポペットの外径よりも小さな内径を備えた比較
    的細いネックを有し、前記弁棒は、入口端部に差し向けられると共に内部流路の
    一部を貫通しており、前記逆止弁手段は、逆止弁ポペットの細いネックに嵌めら
    れた変形可能な弾性Ｏリングを更に有し、前記Ｏリングは、弁座の環状座面の内
    径よりも大きな外径を有していることを特徴とする請求項１記載のフィルタカー
    トリッジ組立体。
  3. 【請求項３】 前記弁体は、長手方向軸線を有し、前記弁座は、弁体の長手
    方向軸線に対して斜角をなして入口端部に向かって内方にテーパした環状座面を
    有していることを特徴とする請求項２記載のフィルタカートリッジ組立体。
  4. 【請求項４】 前記フィルタエレメントは、支持構造体に結合された濾材か
    ら成ることを特徴とする請求項１記載のフィルタカートリッジ組立体。
  5. 【請求項５】 前記濾材は、ガスが濾材と支持構造体との間で漏れないよう
    超音波溶接によって支持構造体に結合されていることを特徴とする請求項４記載
    のフィルタカートリッジ組立体。
  6. 【請求項６】 前記フィルタは、０．００３ミクロンという小さな粒子を除
    去することを特徴とする請求項１記載のフィルタカートリッジ組立体。
  7. 【請求項７】 前記弁棒は、座面の上流側にフランジを有し、内部流路は、
    座面の上流側に内部肩を形成する表面を有し、ばねが、前記フランジと前記内部
    肩との間に設けられていて、逆止弁要素を弁体の入口端部に向かって押圧して流
    路を閉じるようになっていることを特徴とする請求項２記載のフィルタカートリ
    ッジ組立体。
  8. 【請求項８】 前記逆止弁ポペットの前記表面は、弁体の長手方向軸線に対
    して、環状座面の斜角に実質的に等しい斜角をなして逆止弁ポペットの出口端部
    からネックに向かって内方にテーパしていることを特徴とする請求項３記載のフ
    ィルタカートリッジ組立体。
  9. 【請求項９】 長手方向軸線、入口端部及び出口端部を有し、更に弁座を形
    成する表面を備えた内部流路を有する弁体と、内部流路を横切って弁体内に設け
    られたフィルタエレメントと、弁座に隣接して内部流路内に設けられた逆止弁要
    素とを有し、逆止弁要素は、逆止弁ポペット及び弁棒を有し、前記ポペットは、
    出口端部に差し向けられており、前記ポペットは、弁座の内径よりも小さな外径
    を有すると共に逆止弁ポペットの外径よりも小さな内径を備えた比較的細いネッ
    クを有し、前記弁棒は、入口端部に差し向けられると共に内部流路の一部を貫通
    しており、前記逆止弁要素は、逆止弁ポペットの細いネックに嵌められた変形可
    能な弾性Ｏリングを更に有し、前記Ｏリングは、弁座の環状座面の内径よりも大
    きな外径を有していることを特徴とするフィルタカートリッジ組立体。
  10. 【請求項１０】 前記弁座は、弁体の長手方向軸線に対して斜角をなして入
    口端部に向かって内方にテーパした環状座面を有していることを特徴とする請求
    項９記載のフィルタカートリッジ組立体。
  11. 【請求項１１】 前記フィルタエレメントは、支持構造体に結合された濾材
    から成ることを特徴とする請求項９記載のフィルタカートリッジ組立体。
  12. 【請求項１２】 前記フィルタは、０．００３ミクロンという小さな粒子を
    除去すること特徴とする請求項１１記載のフィルタカートリッジ組立体。
  13. 【請求項１３】 前記弁棒は、座面の上流側にフランジを有し、内部流路は
    、座面の上流側に内部肩を形成する表面を有し、ばねが、前記フランジと前記内
    部肩との間に設けられていて、逆止弁要素を弁体の入口端部に向かって押圧して
    流路を閉じるようになっていることを特徴とする請求項９記載のフィルタカート
    リッジ組立体。
  14. 【請求項１４】 前記逆止弁ポペットの前記表面は、弁体の長手方向軸線に
    対して、環状座面の斜角に実質的に等しい斜角をなして逆止弁ポペットの出口端
    部からネックに向かって内方にテーパしていることを特徴とする請求項１０記載
    のフィルタカートリッジ組立体。
  15. 【請求項１５】 前記支持構造体は、フィルタエレメントを定位置に固定す
    るために弁体にスナップ動作で嵌まるように形作られていることを特徴とする請
    求項１１記載のフィルタカートリッジ組立体。
  16. 【請求項１６】 所望の流量及び所望の粒子除去効率に基づいて濾過具合を
    加減するためにフィルタエレメントを交換できることを特徴とする請求項１５記
    載のフィルタカートリッジ組立体。
  17. 【請求項１７】 前記フィルタカートリッジは、ガスケット無しテーパロッ
    クによってポッドに装着されるようになっていることを特徴とする請求項９記載
    のフィルタカートリッジ組立体。
JP2000562129A 1998-07-31 1999-07-22 フィルタカートリッジ組立体 Abandoned JP2002521189A (ja)

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US09/127,278 US6187182B1 (en) 1998-07-31 1998-07-31 Filter cartridge assembly for a gas purging system
US09/127,278 1998-07-31
PCT/US1999/016649 WO2000006286A1 (en) 1998-07-31 1999-07-22 Filter cartridge assembly

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