JP2007307445A - エアーフィルタユニット、及びこのエアーフィルタユニットを備えた熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化時に、エアーフィルタ枠体近傍において発生するパーティクルを含んだ気体が試料ラックに流れ込むことによって試料へ与える影響を、低減させることのできるエアーフィルタユニットを実現することである。
【解決手段】エアーフィルタユニット１８は、エアーフィルタユニット１８を通過する気体を濾過する濾材３０ｂと、濾材３０ｂの外周部において濾材３０ｂを保持するフィルタ枠体３０ａとから構成されるフィルタ部３０と、濾材３０ｂの外周領域を通過した気体と、前記外周領域の内側を通過した気体とを分流するためのダクト部３１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイスや液晶ディスプレイデバイスの製造工程等に用いられるエアーフィルタ、及びこのエアーフィルタユニットを備えた熱処理装置に関するものである。

近年においては、半導体デバイスや液晶ディスプレイデバイス等の電子部品の小型化がさらに進んでいる。この電子部品の小型化に伴い、電子部品製造工程の一工程である熱処理工程では、よりクリーンな環境下での処理が求められるようになってきた。これは、電子部品のサイズが非常に小さいため、電子部品は熱処理によって発生する微塵等からでも大きな影響を受け、その結果、電子部品の性能低下につながる畏れがあることによる。

半導体デバイスや液晶ディスプレイデバイスなどを熱処理する装置として、図１０に示すように、断熱扉１０２と断熱壁１０３とを含む容器１０１の内部に、加熱手段１０４、送風手段１０５、ファン１０６、エアーフィルタ枠体と濾材とを含むエアーフィルタ１０７を備えたクリーンオーブン１１０が知られている。

前記クリーンオーブン１１０は、例えば特許文献１に記載されている。

前記クリーンオーブン１１０内を循環する気体は、まず加熱手段１０４で加熱され、送風手段１０５によってクリーンオーブン内に形成された処理室１０８に送風される。その際、加熱された気体は、処理室１０８の送風入口部に備えられたエアーフィルタ１０７によって濾過され、その後、図１０で示した順路に従ってクリーンオーブン内を循環する。

また、特許文献２には、エアーフィルタ１０７の一例として、有機バインダを含まないガラス繊維から成るフェルトを含んだ高温用エアーフィルタが開示されている。

また、特許文献３、４には、特許文献２に記載された高温用エアーフィルタを改良したものがそれぞれ開示されている。
特開２００５−２４９２７６号公報（公開日：２００５年９月１５日） 実公平６−２６３３３号公報（公告日：１９９４年７月２０日） 特開平１１−１０４４２６号公報（公開日：１９９９年４月２０日） 特開２０００−７０６４２号公報（公開日：２０００年３月７日）

従来のクリーンオーブン１１０の構成では、エアーフィルタ１０７自身から発生するパーティクルが、試料に影響を与えてしまう畏れがある。この問題点を改善するためには、高温用エアーフィルタを用いることが効果的である旨特許文献２〜４に開示されている。

従来のエアーフィルタでは、エアーフィルタに含まれた有機バインダが高温によって炭化されることによりパーティクルが発生していた。そこで、有機バインダを含まないガラス繊維から成るフェルトを含んだ前記特許文献２〜４に記載の高温用エアーフィルタを用いることに至った。このことより、有機バインダの炭化が原因となる発塵飛散の現象が抑制され、その結果、高温時におけるエアーフィルタ自身からのパーティクルの発生も減少した。

しかしながら、上述したように、高温時（以下温度安定時とする）におけるエアーフィルタからのパーティクルの発生を抑制できたとしても、温度変化時におけるエアーフィルタからのパーティクルの発生量を十分に抑制することは困難である。このことは、以下において説明するパーティクル発生量測定試験結果からも明らかである。

図１１は、パーティクル発生量測定試験装置を示す図である。

パーティクル測定試験装置は、図１１に示すように、エアーフィルタユニット１０７を鉛直方向にエアーフィルタ１０７を２台並べて設置した構成である。

前記鉛直方向上側のエアーフィルタ１０７は、鉛直方向高さが４００ｍｍ、気体の流れ方向の厚さが２９０ｍｍのものを用いた。また、鉛直方向上側のエアーフィルタ１０７の下端部から２２ｍｍ下方の位置と、もう一台の鉛直方向下側のエアーフィルタ１０７の上端部の位置とが一致するように、もう一台のエアーフィルタが配置されている。鉛直方向下側のエアーフィルタ１０７には、鉛直方向高さが３４０ｍｍ、気体の流れ方向の厚さが２９０ｍｍのものを用いた。

前記パーティクル発生量測定試験は、エアーフィルタ１０７よりも気体の流れ方向下流側にパーティクル測定管１０９を備えて行う。また、前記パーティクル発生量測定試験は、エアーフィルタ枠体やその周囲の部材等から影響を受けずに、エアーフィルタ１０７自身のみから発生するパーティクル量を測定するために、エアーフィルタ枠にダクトを備えて行う。

前記パーティクル発生量測定試験は、処理室１０８の中央付近において、パーティクル量を、１分間測定し、その後１分間停止するという工程を連続で繰り返すことによって行った。

前記パーティクル発生量測定試験の測定結果を図１２のグラフに示す。

図１２の温度安定時（約３５０℃）におけるパーティクル発生量は、ほぼ０個cf／minである。一方、温度変化時におけるパーティクル発生量は、多い時では約４５個cf／minにも達する。

ここにおいて単位ｃｆ（立方フィート）は、２８.８ｌを意味する。すなわち、上記パーティクル発生量が４５個cf／minとは、パーティクル測定管１０９が１分間当たりにサンプリングする気体の体積２８.８ｌ中には４５個のパーティクルが含まれているということを示している。

このように、高温用エアーフィルタを用いた従来の構成では、温度安定時におけるパーティクル発生量を抑制できることが分かる。よって、温度安定時において、試料は、エアーフィルタから発生するパーティクルからの影響を受けにくいと考えられる。

しかしながら、図１２に示すように、高温用エアーフィルタを用いた従来の構成でも、温度変化時におけるパーティクル発生量を抑制できないことが分かる。そのため、一連の熱処理工程全体を通じては、パーティクルの発生を抑制することができず、その結果、試料は、発生したパーティクルから影響を受ける畏れが依然残ることなる。

温度安定時と比べて温度変化時におけるエアーフィルタからのパーティクル発生量が多くなる原因について、以下に説明する。

図１１に示した各エアーフィルタ１０７は、エアーフィルタ枠体、濾材、気密固定部材（無機質接着剤層、床材、クッション材）を含む構成をしている。

ここで、エアーフィルタ枠体、濾材、気密固定部材のそれぞれは、互いに熱膨張率及び熱容量（以下、熱膨張率等とする）の異なる部材から構成されている。このように、熱膨張率等が互いに異なる部材間においては、熱膨張率等の違いから温度変化による部材自体の延び・縮みに差が生じ、その差によって摩擦が生じる。また、同じ材質から構成されている部材間でも、互いに熱容量が異なれば、摩擦が生じうる。このことにより、これら部材間、例えばエアーフィルタ枠体と濾材との間、気密固定部材と濾材との間等のエアーフィルタ枠体近傍においてパーティクルが発生し得る。

このことは、図２０に示すそれぞれ異なる測定位置１〜７にて行ったパーティクル発生量測定試験の結果を示す図１３〜図１９のグラフからも明らかである。なお、このパーティクル発生量測定試験も図９で示したパーティクル発生量測定試験装置を用いて行う。

これらの結果を比較すると、エアーフィルタ中央付近（測定位置３〜５）では、温度変化時におけるパーティクルの発生量が少ないことが分かる（図１５〜図１７参照）。具体的な数値を用いて説明すると、温度変化時のパーティクル発生量は、最大でも図１７に示すように３０個cf／minに達するに過ぎない。一方、エアーフィルタ枠近傍付近（測定位置１、２又は測定位置６、７）では、温度変化時におけるパーティクルの発生量が多いことが分かる。図１３、１４又は図１８、１９の具体的な数値を用いて説明すると、いずれの測定位置においても、温度変化時の最大パーティクル発生量は５０個cf／min以上に達する。

これらの測定結果により、エアーフィルタ中央付近においては、温度変化時・安定時に関わらず、パーティクルの発生量は少ないことが明らかとなった。一方エアーフィルタ枠体近傍付近においては、温度安定時におけるパーティクル発生量は少ないが、温度変化時におけるパーティクル発生量は多くなることが明らかとなった。

以上のことより、上記試験結果で温度変化時においてパーティクル発生量が増加した原因は、エアーフィルタ枠体近傍で生じた部材間摩擦によって発生したパーティクルによるものと考えられる。

以上のように、エアーフィルタ枠体近傍では、温度変化時において、パーティクルが発生する。そして、このエアーフィルタ枠体近傍を通過する気体は、前記エアーフィルタ枠体近傍で発生したパーティクルを、エアーフィルタ１０７通過の際に自身に含み、その後、試料を収容する処理室１０８へ流れ込む。

従って、熱処理工程全体を通してクリーンオーブン１１０内をクリーンな環境に保つことは難しい。また、流れ込んだ気体に含まれたパーティクルが試料へ影響を与える可能性もあり、その場合には、試料の性能を低下させるという問題も生じうる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度変化時であってもクリーンな環境を実現することができるエアーフィルタユニットを実現することである。

本発明に係るエアーフィルタユニットは、通過する気体を濾過する濾材と、前記濾材の外周部において前記濾材を保持する外枠と、前記濾材の外周領域を通過した気体と、前記外周領域の内側を通過した気体とを分流するための仕切部材とを備えることを特徴としている。

濾材をその外周部において外枠により保持する構成のエアーフィルタユニットは、温度変化のある環境下において用いた場合に、外枠近傍において、部材間の熱膨張の差による摩擦によってパーティクルを発生する。

そこで、上記構成では、濾材の外周領域を通過した気体と、外周領域の内側を通過した気体とを分流するための仕切部材を備えている。

これにより、濾材の外周領域を通過することによりパーティクルを比較的多く含むことになる気体と、外周領域の内側を通過することにより正常に濾過された気体とを分流することができる。

したがって、外周領域の内側を通過することにより正常に濾過された気体のみを利用することができ、その結果、クリーンな環境を実現することができるようになる。

また、本発明に係るエアーフィルタユニットは、前記仕切部材として、例えば、前記濾材の下流側において、前記濾材の外周領域と該外周領域の内側領域との境界に沿って周回するように設けられた隔壁部を有する構成とすることができる。

また、本発明に係るエアーフィルタユニットは、前記仕切部材が、前記濾材に対して非接触で設けられていてもよい。

これにより、濾材と仕切部材との間の摩擦によるパーティクルの発生を回避することができる。

また、本発明に係るエアーフィルタユニットは、前記外枠により囲まれた濾材によって形成される流路を複数備え、前記仕切部材は、前記各流路において前記分流を行うように一体的に形成されていてもよい。

これにより、流路を複数備える場合において、仕切部材を流路ごとに個別に設けるよりも仕切部材の設置が簡単になる。

また、本発明に係る熱処理装置は、内部気体を温度変化させることにより試料に対して熱処理を行う熱処理装置であって、上述した何れかのエアーフィルタユニットと、前記エアーフィルタユニットの下流側に設けられた試料室とを備え、前記濾材の外周領域を通過した気体は、前記仕切部材によって前記試料室外に排出されることを特徴としている。

上記構成では、上述したエアーフィルタユニットの作用によって、濾材の外周領域を通過することによりパーティクルを比較的多く含むことになる気体と、外周領域の内側を通過することにより正常に濾過された気体とを分流することができ、このうち、濾材の外周領域を通過した気体を試料室外に排出させ、外周領域の内側を通過することにより正常に濾過された気体を試料室に導くことができる。

したがって、パーティクルによる試料への悪影響を抑制し、試料室をクリーンな環境に保って熱処理を行うことができる。

なお、熱処理装置としては、常温から数百度までの昇温及び降温を行う加熱装置において特に効果的であるが、他の温度範囲での昇温及び降温を行う加熱装置や、冷却装置においても、温度変化に起因するパーティクルの発生による試料への悪影響を抑制し得る。

以上のように、本発明にかかるエアーフィルタユニットは、濾材の外周領域を通過した気体と、外周領域の内側を通過した気体とを分流するための仕切部材を備えている。

上記の構成によれば、濾材の外周領域を通過することによりパーティクルを比較的多く含むことになる気体と、外周領域の内側を通過することにより正常に濾過された気体とを分流することができる。

このことより、濾材の外周領域を通過したパーティクルを含む気体が、試料室に流れ込むことを抑制することができる。

その結果、外周領域の内側を通過することにより正常に濾過された気体のみを利用することができ、熱処理工程全体を通して、クリーンな環境を維持することが可能となる。

本発明の実施の一形態について、図１〜図９に基づいて、以下に説明する。

本実施形態のクリーンオーブン１０は、半導体デバイスや液晶ディスプレイデバイス等の製造段階の一工程であるクリーン熱処理工程において用いられるものである。

クリーンオーブン１０の全体の構成について、図１を用いて、以下に説明する。

図１（ａ）は、クリーンオーブン１０の概略構成を示す鉛直断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。また、図１（ｃ）は図１（ａ）Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。なお、本実施形態では、クリーンオーブン１０に関して鉛直、水平、上、下というときは、クリーンオーブン１０を通常使用される状態に設置したときの鉛直、水平、上、下を意味するものとする。

クリーンオーブン１０は、耐熱壁１１と耐熱扉１２とを含む容器１３と、その内部に形成された空間を分室するための仕切り板１４と、容器１３内部の気体（一般には空気）を加熱するためのヒーター１５と、加熱された気体を送風するためのファン１６及びオーブン用送風機１７と、送風された気体を濾過するためのエアーフィルタユニット１８と、試料を収容する試料ラック１９と、容器１３内部の気体を冷却するための冷却器２４とを備えている。

クリーンオーブン１０の構成について以下においてより詳細に説明する。

容器１３は、その外形がほぼ直方体をなし、その一側面の下方に耐熱扉１２が設けられている。また、図１（ａ）に示すように、容器１３の内部は、仕切り板１４によって上室２０と下室２１とに分室されている。

上室２０には、内部の気体を加熱するためのヒーター１５が備えられている。また、上室２０における耐熱扉１２と対向する側壁には、オーブン用送風機１７によって駆動されるファン１６が設置されている。ここにおいて、オーブン用送風機１７は、容器１３の外部に設置されている。さらには、図１（ｃ）に示すように、外部に設置された冷却器２４と連通するための送風管２４ａが、ファン１６の設置されている側壁に設けられている。

一方、下室２１における耐熱扉１２と対向する側壁付近には、フィルタ枠体（外枠）３０ａ及び濾材３０ｂを含むフィルタ部３０（図２（ａ）〜図２（ｃ）参照）と、ダクト部（仕切部材）３１とによって構成されるエアーフィルタユニット１８が設けられており、このエアーフィルタユニットを通過する気体の下流側には試料２２を収容する試料ラック１９が設けられている。この試料ラック１９の内側が試料室となる。

また、仕切り板１４には、２室の連通部として、入口部２３ａと出口部２３ｂが形成されている。入口部２３ａは、仕切り板１４におけるファン１６の直下に形成されており、出口部２３ｂは、試料ラック１９の水平方向両サイドに設けられている。

上述した内部構成によるクリーンオーブン１０内での気体の流れを簡単に説明すると以下のようになる。

容器１３の内部に存在する気体は、まず上室２０において、ヒーター１５によって加熱され、その後上室２０の内壁に設けられたファン１６によって送風され、仕切り板１４のファン１６直下に形成された入口部２３ａを通過して下室２１に流れる。下室２１へ送風された気体は、エアーフィルタユニット１８を通過し、試料ラック１９の方へ流れ、その後、仕切り板１４に形成された出口部２３ｂを通過して上室２０に戻る。内部の気体は、前記の動作を繰り返すことにより、循環している。

本実施形態におけるエアーフィルタユニット１８は、フィルタ部３０を通過した気体のうち熱処理に有効利用できる気体を、ダクト部３１によって選別できることを特徴としている。

エアーフィルタユニット１８は、温度変化時にフィルタ枠体３０ａ近傍においてパーティクルが発生した場合、該パーティクルを含む気体が、試料ラック１９内に流れ込んで、試料へ影響を与えることを防ぐことができるように構成されている。

そのために、エアーフィルタユニット１８は、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、フィルタ枠体３０ａ及び濾材３０ｂを含むフィルタ部３０と、フィルタ部３０を通過する気体の下流側に設けられるダクト部３１とを備えている。

ダクト部３１は、クリーンオーブン１０の容器１３の内槽材と同じ材料から構成されていることが好ましい。

なお、ダクト部３１は、フィルタ部３０に取り付けられていてもよく、フィルタ部３０と所定の位置関係を保つように、耐熱壁１１の内側や試料ラック１９の端部に取り付けられていてもよい。

エアーフィルタユニット１８の構成について、以下、詳細に説明する。

フィルタ部３０は、フィルタ枠体３０ａによって濾材３０ｂを保持することによって構成されている。フィルタ部３０には、従来公知（特許文献２）のバインダを含まないガラス繊維からなるフェルトと、フェルトを両側から把持した耐熱性網体とからなる濾材を用いた高温用エアーフィルタを用いることが好ましい。

これにより、高温によるバインダの炭化が原因となって発生するフィルタ部３０からのパーティクル量を抑制することができるからである。その結果、温度安定時においては、試料に影響を与えうるパーティクルの発生量を低減することができる。

ダクト部３１は、フィルタ部３０を通過して流れ出る気体を分流するためのものである。すなわち、ダクト部３１は、フィルタ部３０における濾材３０ｂの有効領域を通過した気体と、この有効領域を取り巻く外周領域を通過した気体とを分流するものである。有効領域は、その詳細については後述するが（図４参照）、濾材３０ｂの表面全体において、その外周（つまり、フィルタ枠体３０ａとの境界）から一定距離の範囲を除いた領域である。

具体的には、ダクト部３１は、図３に示すように、隔壁部３１ａ及び縁部３１ｂによって構成されている。

隔壁部３１ａは、濾材３０ｂ表面における上記有効領域の外周に沿って周回するように設けられ、当該表面に対してほぼ垂直に立設された壁を構成する部分である。したがって、隔壁部３１ａの断面（濾材３０ｂ表面と平行な断面）は、矩形の中空形状となる。

なお、隔壁部３１ａは、上記有効領域を通過した気体と、上記外周領域を通過した気体とを分流するものであることから、必ずしも上述した形状には限られず、その形状はフィルタ枠体３０ａ及び濾材３０ｂの構成（サイズ、材料等）によって定められる有効領域の形状に応じて適宜設定されるものである。

縁部３１ｂは、隔壁部３１ａにおける気体の流れ方向の両端のうち、濾材３０ｂから遠い側の端部（以下、「出口端」という）に設けられた縁である。この縁部３１ｂは、濾材３０ｂ表面とほぼ平行な面内において隔壁部３１ａ端から外側に向かって拡がり、その幅は一定である。この縁部３１ｂの存在により、上記外周領域を通過した気体は、その流れの方向が変更され、主に外側に向かって流れるようになる。これにより、より効果的に分流を行うことができるようになる。

また、エアーフィルタユニット１８を構成するフィルタ部３０とダクト部３１とは、接していてもよいが、ダクト部３１が有効に機能する範囲内、例えば１０ｍｍ程度であれば両者は離れて設置されていてもよい。

両者を離して設置する構成では、濾材３０ｂとダクト部３１との間の摩擦によるパーティクルの発生を回避することができるからである。

フィルタ部３０の有効領域とは、フィルタの「パーティクルを濾過により除去する」という役割を有効的に果たすことのできる部分を言う。

フィルタ部３０におけるフィルタ枠体３０ａ近傍では、温度変化時にパーティクルが発生し易い。この原因は、フィルタ枠体３０ａを構成する部材等の熱容量の違いによって、部材本体の延び・縮みに差が生じ、その差によって引き起こされる部材間での摩擦にあると上述した。

このように、パーティクルが発生しやすいフィルタ枠体３０ａ近傍を通過する気体は、濾過されるよりもむしろパーティクルが付与される畏れがある。従って、フィルタ部３０は、フィルタ枠体３０ａ近傍を通過する気体に対して、フィルタ本来の役割を果たすことが困難である。以上のことより、有効領域とは、温度変化時においても、フィルタ枠体３０ａ近傍で発生したパーティクルの影響を受けにくい領域ともいえる。

本実施形態で設定した有効領域について、具体的な数値を用いて、以下に説明する。

まずは、図２０に示したそれぞれ異なる測定位置１〜７にてパーティクル発生量測定試験を行う。このパーティクル発生量測定試験は、図１１で示したパーティクル発生量測定試験装置を用いて行う。図１３〜図１９のグラフは、図２０に示した測定位置１〜７のそれぞれにおけるパーティクル発生量測定試験の結果である。

なお、測定位置１〜７は何れも濾材３０ｂ表面から下流方向に３０ｍｍ（Ｌｇ）離れた位置であり、測定位置１〜３はフィルタ枠体３０ａの上端からそれぞれ４５ｍｍ（Ｌａ）、７５ｍｍ（Ｌｂ）、９５ｍｍ（Ｌｃ）下方の位置、測定位置４はフィルタ部３０の上下中央位置、測定位置５〜７はフィルタ枠体３０ａの下端からそれぞれ９５ｍｍ（Ｌｄ）、７５ｍｍ（Ｌe）、４５ｍｍ（Ｌｆ）上方の位置である。

上述したように、この試験結果からは、フィルタ部３０の中央付近（測定位置３〜５）では、温度変化時におけるパーティクルの発生量が少ないことが分かる（図１５〜図１７参照）。一方、フィルタ枠体３０ａ近傍（測定位置１、２又は測定位置６、７）では、温度変化時におけるパーティクルの発生量が多いことが分かる（図１３、１４又は１８、１９）。

上記の結果より、フィルタ部３０は、測定位置３〜５付近においては、ほとんどパーティクルを発生しておらず、有効的にフィルタの役割を果たしていると考えられる。

一方、温度変化時において、フィルタ部３０における測定位置１、２及び６、７から発生するパーティクル量は多い。これにより、フィルタ部３０は、測定位置１、２及び６、７の付近においては、フィルタの役割を有効的に果たすことは困難であると考えられる。

以上のことより、本実施形態における有効領域は、図２０に示した測定位置３から５に含まれる領域と設定することが好ましい。

図４は、フィルタ部３０を通過する気体の下流側からフィルタ部３０を見た図である。本実施形態における有効領域を図４において、斜線部分で示す。

図４を用いて、本実施形態における有効領域を具体的数値で説明すると、以下の通りである。

本来、図４に示したフィルタ枠体３０ａの外周左辺から５０ｍｍ（Ｌ１）、外周右辺から５０ｍｍ（Ｌ２）の範囲と、外周上下両辺からそれぞれ９５ｍｍの範囲とを除いた部分（図示せず）を、本実施形態における有効領域とすることが好ましい。

しかしながら、上記の範囲に有効領域を設定すると、有効領域が狭くなりすぎて、試料を置くエリアがほぼ無くなってしまう。そこで、有効領域を、フィルタ枠体３０ａの外周左右両辺からそれぞれ５０ｍｍ（Ｌ１、Ｌ２）の範囲と、外周上辺から７５ｍｍ（Ｌ３）、外周下辺から７５ｍｍ（Ｌ４）の範囲とを除いた部分まで拡大したところ、測定結果に大きな影響はなかった。

以上のことより、図４に示すように、有効領域をフィルタ枠体３０ａの外周左右両辺からそれぞれ５０ｍｍ（Ｌ１、Ｌ２）の範囲と、外周上下両辺からそれぞれ７５ｍｍ（Ｌ３、Ｌ４）の範囲とを除いた部分を、本実施形態における有効領域とすることが好ましい。また、フィルタ枠体３０ａの幅を考慮せず、濾材３０ｂのみを用いて説明すると、濾材３０ｂの左辺から３０ｍｍ（ｌ１）、右辺から３０ｍｍ（ｌ２）の範囲と、上辺から３０ｍｍ（ｌ３）、下辺から３０ｍｍ（ｌ４）の範囲とを除いた部分を、本実施形態における有効領域とすることが好ましい。

このフィルタ部３０の有効領域を通過した気体には、フィルタ枠体３０ａ近傍で発生するパーティクルはほとんど含まれない。また、クリーンオーブン１０内において他の要因で発生したパーティクル等もフィルタ部３０によって濾過されるため、フィルタ部３０の有効領域を通過した気体にはほとんどパーティクルが含まれない。

一方、フィルタ部３０の有効領域外部分（外周領域）では、パーティクルが発生しやすいため、該外周領域を通過した気体にはパーティクルが含まれている可能性が大きい。そこで、クリーンオーブン１０のクリーン性能を高めるためには、フィルタ部３０の外周領域を通過した気体が試料ラック１９内に流れ込まないようにすることが重要となってくる。

そこで、本実施形態のエアーフィルタユニット１８では、上述したダクト部３１が有効に働く。

以下、エアーフィルタユニット１８を備えたときの、クリーンオーブン１０内の気体の流れについて図１（ａ）、図１（ｂ）及び図２（ａ）〜図２（ｃ）を用いて説明する。

図２（ａ）は、試料ラック１９及びエアーフィルタユニット１８を下流側から見た平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

クリーンオーブン１０の内部に存在する気体は、まず上室２０において、ヒーター１５によって加熱され、その後上室２０の側壁に設けられたファン１６によって送風され、ファン１６直下に形成された入口部２３ａを通過して下室２１に流れる。

下室２１へ送風された気体は、エアーフィルタユニット１８を通過するが、フィルタ部３０の通過後にダクト部３１によって分流される。すなわち、フィルタ部３０の有効領域を通過した気体と、外周領域を通過した気体とに分流され、分流された気体はそれぞれ異なる流路を流れることとなる。

フィルタ部３０の有効領域を通過した気体は、ダクト部３１における中空形状をした隔壁部３１ａの内側を通り、下流側に設けられた試料ラック１９に流れる。そして、試料ラック１９内部に収容された試料２２を熱処理するために用いられる。

一方、フィルタ部３０の外周領域を通過した気体は、ダクト部３１における隔壁部３１ａの外側を通り、隔壁部３１ａの端部に形成されたつば状の縁部３１ｂによって、直進方向に進むことを妨げられ、試料ラック１９を迂回するように流れる。

具体的に説明すると、図４に示したフィルタ部３０において、濾材３０ｂの上下３０ｍｍ（ｌ３、ｌ４）の範囲内を通過した気体は、試料ラック１９の上面（上室２０側方向）及び下面の外側をそれぞれ通過する。この様子は、図１（ａ）及び図２（ｂ）に示されている。

一方、図４に示したフィルタ部３０において、濾材３０ｂの左右３０ｍｍ（ｌ１、ｌ２）の範囲内を通過した気体は、試料ラック１９の両側面の外側をそれぞれ通過する。この様子は、図１（ｂ）及び図２（ｃ）に示されている。

試料ラック１９を迂回するように、試料ラック１９の外側を通過した気体は、上述した試料ラック１９の内部を直進に通過してきた気体と合流した後、又は別々に、上室２０に戻る。

従って、ダクト部３１を備えるエアーフィルタユニット１８を用いることにより、フィルタ枠体３０ａ近傍で発生したパーティクルを含んだ気体が、試料ラック１９内に流れ込むのを防ぐことができる。

この効果は、エアーフィルタユニット１８を用いた場合のパーティクル発生量測定試験の結果を示した図５と、従来のエアーフィルタを用いた場合のパーティクル発生量測定試験の結果を示した図１２とを比較することによっても明確である。

従来のエアーフィルタを用いた場合、図１２に示すように、温度変化しているほとんどの時間帯において、パーティクル発生量は１０個cf／minに達している。

しかしながら、本実施形態のエアーフィルタユニット１８を用いた場合、図５に示すように、温度変化しているほとんどの時間帯において、パーティクル発生量は１０個cf／min以下である。

これにより、試料ラック１９内を通過するパーティクル量は、従来のエアーフィルタを用いた場合よりも、本実施形態のエアーフィルタユニット１８を用いた場合の方が少なくなることが分かる。

以上のことより、クリーンオーブン１０では、温度変化によって発生したパーティクルを含んだ気体が、試料ラック１９内に収容された試料２２に流れ込む可能性は低減される。その結果、温度安定時のみならず、温度変化時においても、クリーンな環境下で試料の熱処理を行うことが可能となる。

また、クリーンオーブン１０に用いるエアーフィルタユニットの別の形態としては、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すエアーフィルタユニット４２が考えられる。このエアーフィルタユニット４２は、エアーフィルタユニット４２を通過する気体の下流側から見て、フィルタ部４０・４０を水平に２台並べて設置した構成である。

このエアーフィルタユニット４２には、２台のフィルタ部４０・４０に対して共通、かつ、一体構成のダクト部（仕切部材）４１が備わっている。ダクト部４１は、上述したダクト部３１の隔壁部３１ａ及び縁部３１ｂにそれぞれ相当する隔壁部４１ａ及び縁部４１ｂに加えて、フィルタ部４０・４０の間隙、及び各フィルタ部４０・４０それぞれの外周領域における互いに隣接する部分を通過した気体を上下に逃がすための中央障壁部４１ｃが設けられている。

上記構成とした場合の、クリーンオーブン１０内の気体の流れについて、以下に説明する。

エアーフィルタユニット４２のフィルタ部４０・４０の各有効領域を通過した気体は、ダクト部４１における中空形状をした隔壁部４１ａの内側を通り、下流側に設けられた試料ラック１９に流れる。そして、試料ラック１９内部に収容された試料２２を熱処理するために用いられる。

一方、フィルタ部４０・４０の間隙、又は各フィルタ部４０・４０の外周領域を通過した気体は、ダクト部４１における隔壁部４１ａの外側を通って縁部４１ｂによって外側へ逃げる、あるいは、ダクト部４１における中央障壁部４１ｃによって上下に逃げることにより、試料ラック１９を迂回するように流れる。この様子は、図６（ｂ）、図６（ｃ）及び図７に示されている。

上記の構造とすることにより、２台のフィルタ部４０・４０にそれぞれ個別にダクト部を設置する場合と比較して、ダクト部４１の設置を容易に行うことができるという点において効果的である。

また、クリーンオーブン１０に用いるエアーフィルタユニットのさらに別の形態としては、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すエアーフィルタユニット５２が考えられる。このエアーフィルタユニット５２は、エアーフィルタユニット５２を通過する気体の下流側から見て、フィルタ部５０・５０を鉛直方向に２台並べて設置した構成である。

このエアーフィルタユニット５２には、２台のフィルタ部５０・５０に対して共通、かつ、一体構成のダクト部（仕切部材）５１が備わっている。ダクト部５１は、上述したダクト部３１の隔壁部３１ａ及び縁部３１ｂにそれぞれ相当する隔壁部５１ａ及び縁部５１ｂに加えて、フィルタ部５０・５０の間隙、及び各フィルタ部５０・５０それぞれの外周領域における互いに隣接する部分を通過した気体を逃がすための中央障壁部５１ｃが設けられている。

上記構成とした場合の、クリーンオーブン１０内の気体の流れについて、以下に説明する。

エアーフィルタユニット５２のフィルタ部５０・５０の各有効領域を通過した気体は、ダクト部５１における中空形状をした隔壁部５１ａの内側を通り、下流側に設けられた試料ラック１９に流れる。そして、試料ラック１９内部に収容された試料２２を熱処理するために用いられる。

一方、フィルタ部５０・５０の間隙、又は各フィルタ部５０・５０の外周領域を通過した気体は、ダクト部５１における隔壁部５１ａの外側を通って縁部５１ｂによって外側へ逃げる、あるいは、ダクト部５１における中央障壁部５１ｃによって試料ラック１９の側方へ逃げることにより、試料ラック１９を迂回するように流れる。この様子は、図８（ｂ）、図８（ｃ）、及び図９に示されている。

上記の構造とすることにより、２台のフィルタ部５０・５０にそれぞれ個別にダクト部を設置する場合と比較して、ダクト部５１の設置を容易に行うことができるという点において効果的である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明のクリーンオーブンは、半導体デバイス又は液晶ディスプレイデバイスの製造に適用することができる。例えば、製造工程の一工程であるクリーン熱処理等に利用可能である。

（ａ）は、本発明の実施形態におけるクリーンオーブンの概略構成を示す鉛直断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂの線矢視断面図である。 （ａ）は、図１のクリーンオーブンにおけるエアーフィルタユニットを気体の流れの下流側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図２のエアーフィルタユニットのダクト部分の一例を示す斜視図である。 図２のエアーフィルタユニットの有効領域を示す平面図である。 図２のエアーフィルタユニットを用いた場合のパーティクル発生量測定試験の結果を示すグラフである。 （ａ）は、エアーフィルタユニットの一変形例を気体の流れの下流側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図６のエアーフィルタユニットのダクト部分の一例を示す斜視図である。 （ａ）は、エアーフィルタユニットの他の変形例を気体の流れの下流側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図８のエアーフィルタユニットのダクト部分の一例を示す斜視図である。 従来のクリーンオーブンの概略構成を示した鉛直断面図である。 パーティクル発生量測定試験装置の概略構成を示した鉛直断面図である。 従来のエアーフィルタを用いた場合のパーティクル発生量測定試験の結果を示すグラフである。 従来のエアーフィルタを用いた場合のパーティクル発生量測定試験の結果を示すグラフである。 従来のエアーフィルタを用いた場合のパーティクル発生量測定試験の結果を示すグラフである。 従来のエアーフィルタを用いた場合のパーティクル発生量測定試験の結果を示すグラフである。 従来のエアーフィルタを用いた場合のパーティクル発生量測定試験の結果を示すグラフである。 従来のエアーフィルタを用いた場合のパーティクル発生量測定試験の結果を示すグラフである。 従来のエアーフィルタを用いた場合のパーティクル発生量測定試験の結果を示すグラフである。 従来のエアーフィルタを用いた場合のパーティクル発生量測定試験の結果を示すグラフである。 パーティクル発生量測定試験の各測定位置を示した図である。

符号の説明

１０ クリーンオーブン
１１ 耐熱壁
１２ 耐熱扉
１３ 容器
１４ 仕切り板
１５ ヒーター
１６ ファン
１７ オーブン用送風機
１８、４２、５２ エアーフィルタユニット
１９ 試料ラック
２０ 上室
２１ 下室
２２ 試料
３０、４０、５０ フィルタ部
３０ａ、４０ａ、５０ａ フィルタ枠体（外枠）
３０ｂ、４０ｂ、５０ｂ 濾材
３１、４１、５１ ダクト部（仕切部材）
３１ａ、４１ａ、５１ａ 隔壁部
３１ｂ、４１ｂ、５１ｂ 縁部
４１ｃ、５１ｃ 中央障壁部

Claims (5)

1. 通過する気体を濾過する濾材と、
   前記濾材の外周部において前記濾材を保持する外枠と、
   前記濾材の外周領域を通過した気体と、前記外周領域の内側を通過した気体とを分流するための仕切部材とを備えることを特徴とするエアーフィルタユニット。
2. 前記仕切部材は、前記濾材の下流側において、前記濾材の外周領域と該外周領域の内側領域との境界に沿って周回するように設けられた隔壁部を有することを特徴とする請求項１に記載のエアーフィルタユニット。
3. 前記仕切部材は、前記濾材に対して非接触で設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアーフィルタユニット。
4. 前記外枠により囲まれた濾材によって形成される流路を複数備え、
   前記仕切部材は、前記各流路において前記分流を行うように一体的に形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のエアーフィルタユニット。
5. 内部気体を温度変化させることにより試料に対して熱処理を行う熱処理装置において、
   請求項１から４の何れか１項に記載のエアーフィルタユニットと、
   前記エアーフィルタユニットの下流側に設けられた試料室とを備え、
   前記濾材の外周領域を通過した気体は、前記仕切部材によって前記試料室外に排出されることを特徴とする熱処理装置。

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