JPH04290534A

JPH04290534A - フィルタを用いた低温液化ガスのパーティクル低減方法

Info

Publication number: JPH04290534A
Application number: JP8086291A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Abe; 敏行安部; Toshimitsu Iimura; 飯村　要光; Taizo Ichida; 市田　泰三
Original assignee: Taiyo Sanso Co Ltd
Current assignee: Taiyo Sanso Co Ltd
Priority date: 1991-03-18
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 1992-10-15
Anticipated expiration: 2010-09-13
Also published as: JPH0784984B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造ライン等
において、低温液化ガス中のパーティクルを大幅に低減
した液体窒素、液体アルゴン、液体酸素、液体水素、液
体ヘリウム等を供給するためのフィルタを用いた低温液
化ガスのパーティクル低減方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に半導体の製造等においては、可能
な限り内部に不純物であるパーティクルが含まれない状
態の低温液化ガスを供給する必要がある。これ等の目的
を達成するため、本件特許出願人は先に図３に示すよう
な低温液化ガスのパーティクル低減方法を開発し、特願
平２−１８２２７２号としてこれを公開している。即ち
、当該方法は、低温液化ガス供給管１にフィルタ２を設
置し、フィルタ２により下流側の供給管３（又は供給管
３の接液部分）をセラミック材か若しくは弗素樹脂材で
形成し、通液開始直後は一定時間の間低温液化ガスＬを
パージ管４を通して系外へ排出し、その後低温液化ガス
Ｌを使用箇所Ａヘ供給するものである。

【０００３】当該方法では、低温液化ガス用のフィルタ
２として、ＳＵＳ３１６Ｌに代表されるステンレス鋼製
のフィルタハウジング５内へポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）に代表される弗素樹脂製のフィルタエレ
メント６ａを配設し、同材質のシール用リング７を介設
してスプリング８の弾性力によりフィルタエレメント６
ａを支持固定する構造のもの（図４）や、前記ステンレ
ス鋼製のフィルタハウジング５内にアルミナに代表され
るセラミック製のフィルタエレメント６ｂを配設し、Ｎ
ｉ−Ｃｏ系合金等の溶着シール９を介設してフィルタエ
レメント６ｂを支持固定する構造のもの（図５）が、夫
々使用されている。

【０００４】尚、前記図３、図４及び図５に於いて、１
１は低温液化ガス容器、１２は予備パージ用圧縮ガス供
給口、１３は圧縮ガス用フィルタ、１４は圧縮ガス供給
管、１５は低温液化ガス入口、１６は低温液化ガス出口
、５ａはフィルタの入口側継手部、５ｂはフィルタの出
口側継手部である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】而して、前記図３に示
す低温液化ガスのパーティクル低減方法は優れた実用的
効用を奏するものであり、特に低温液化ガスＬの流量が
約１００ｃｃ／ｍｉｎ以下の場合には、極めて優れたパ
ーティクルの捕捉性能を発揮する。例えば、測定パーテ
ィクル粒径を０．１μｍ以上とした場合には、約９９．
８〜９９．９％程度のパーティクル低減率を達成するこ
とが出来る。

【０００６】しかし、前記図４及び図５のような異種材
質で構成されたフィルタを低温液化ガス供給系に用いた
場合、例えば図５の構造を有する内径３０ｍｍのセラミ
ックフィルタにおいては、流量が１００ｃｃ／ｍｉｎ（
フィルタ内液流速０．２４ｃｍ／ｓｅｃ）以下の少流量
域では優れた捕捉性能を有するが、１００ｃｃ／ｍｉｎ
を越える流量域では、低温下での各材質の熱膨張係数、
熱伝導度の違いによる各材質間の収縮によるズレと流体
応力の相互作用により、フィルタエレメントの損傷また
はフィルタハウジングとフィルタエレメントのシール部
分のズレ等によって、正常な捕捉性能が損なわれると云
う問題点があった。また、図６に示す如く、フィルタハ
ウジング５とフィルタエレメント６ｃの材質がステンレ
ス鋼であり、且つ溶接による一体構造であっても、フィ
ルタエレメント６ｃの形状が金属繊維から成るメッシュ
構造の円盤状である場合には、ポアサイズが不均一で最
大数μｍと大きくなり、約０．３μｍ以下の小粒径のパ
ーティクルがリークしやすくなって一定のパーティクル
低減率の低温液化ガスを安定した流量で得ることができ
ないという問題点があった。

【０００７】本発明は、従前の図４乃至図６のような構
造のフィルタを用いた低温液化ガスのパーティクル低減
方法に於ける上述の如き問題、即ち、■処理し得る低温
液化ガスの流量が少なく、大流量の低パーティクル低温
液化ガスを経済的に安定して供給することができないと
云う問題を解決せんとするものであり、小流量域から大
流量域に亘って、低パーティクルの低温液化ガスを安定
して供給し得るようにした低温液化ガスのパーティクル
低減方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本件発明者等は、前記特
願平２−１８２２７２号に開示の低温液化ガスのパーテ
ィクル低減方法の実施を経て、フィルタの構成が単一の
材質からなり、且つフィルタハウジングと焼結金属製の
フィルタエレメントとが溶接または溶着により一体構造
であるフィルタを低温液化ガス供給系に設置することに
より、低温液化ガス中のパーティクルを著しく低減し得
る方法を見出した。本件発明は前記知見に基づいて創作
されたものであり、請求項１に記載の発明は、フィルタ
ハウジング内にこれと同材質の焼結金属製フィルタエレ
メントを溶接又は溶着により固定して成るフィルタに、
低温液化ガスを直接通液することを発明の基本構成とす
るものである。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、前記請求
項１に記載の発明により得られた低パーティクルの低温
液化ガスを、接液部が弗素樹脂材若しくはセラミック材
である管路を通して供給し、ガス使用箇所の手前に於い
て通液直後の低温液化ガスを一定時間の間系外へ排出し
たあと、ガス使用箇所へ低温液化ガスを供給することを
発明の基本構成とするものである。

【００１０】

【作用】フィルタが単一の材質から形成されており、且
つフィルタハウジング内に焼結金属製のフィルタエレメ
ントが溶接又は溶着により固定されているため、低温液
化ガスの通液時に於いても各部材の熱収縮が均一となり
、構成材の損傷やシール部のズレの発生が防止される。また、フィルタエレメントが焼結金属製であるため、濾
過層のポアサイズを所望の大きさの均一なサイズに容易
に選定することが出来ると共に、その形状も比較的容易
に長目の円筒体形とすることができて十分な濾過面積を
備えることができる。その結果、比較的大流量域まで安
定した流量で低温液化ガスのパーティクルを低減するこ
とができる。更に、フィルタ以降の管路の接液部材を弗
素樹脂等にすることにより、管路内壁面からの発塵が通
液後短時間内に急減する。その結果、通液直後の低温液
化ガスをガス使用箇所の手前で一定時間の間系外へ排出
することにより、よりパーティクルの少ない低温液化ガ
スが得られる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は本件発明で使用する低温液化ガス用フィル
タの一例を示す縦断面図であり、第２図は本発明による
低温液化ガスのパーティクル低減方法の実施系統図であ
る。尚、図１及び図２の中の前記図３乃至図６と同一の
部材には、これ等と同じ参照番号が使用されている。

【００１２】図１を参照して、フィルタ２はフィルタハ
ウジング５とフィルタエレメント６とから構成されてい
る。これ等両部材５，６の材質としてはステンレス鋼、
ポリテトラフルオロカーボン（ＰＴＦＥ）に代表される
弗素樹脂材、アルミナに代表されるセラミックス等があ
るが、低温下での耐圧強度を考慮した場合にはステンレ
ス鋼が好ましく、本実施例ではステンレス鋼（ＳＵＳ３
１６Ｌ）が使用されている。即ち、前記フィルタハウジ
ング５はステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）によって円筒
形に形成されており、その両端部には入口側継手部５ａ
及び出口側継手部５ｂが備えられ、低温液化ガス入口１
５と低温液化ガス出口１６が夫々形成されている。

【００１３】前記フィルタエレメント６は、絶対口径が
２μｍ以下の均一なポァサイズを有するステンレス鋼（
ＳＵＳ３１６Ｌ）の焼結体により円筒形に形成されてい
る。また、当該フィルタエレメント６はフィルタハウジ
ング５内へ同芯状に配設され、溶接シール１７によりフ
ィルタハウジング５へ溶接固着されている。尚、本実施
例に於いて、フィルタエレメント６が円筒状に形成され
ているのは、濾過面積の大きいものが流量特性上望まし
いからであり、また、濾過層のポァサイズを２μｍ以下
としたのは、１〜２μｍ程度のポァサイズのフィルタで
も、粒子ブラウン運動や静電捕捉等により０．１μｍ以
上の粒子を効率よく捕捉できるからである。更に、本実
施例ではフィルタエレメント６として供給圧力１．４ｋ
ｇ／ｃｍ２　Ｇ、流量１．２ｌ／ｍｉｎ程度の円筒状エ
レメントを単体で使用しているが、フィルタエレメント
を複数本組合せ使用してもよいことは勿論である。

【００１４】次に、図２に基づいて当該フィルタ２を用
いた本発明の低温液化ガスのパーティクル低減方法を説
明する。図２に於いて、Ａは低温液化ガス使用箇所、１
，３は低温液化ガス供給管、２はフィルタ、１１は低温
液化ガス供給容器、１９は圧力計、２０は低温液化ガス
供給弁、２１は低温液化ガス浴、２２はパーティクル計
測用気化管、２３はサンプラ管、２４はパーティクルカ
ウンタ導入管、２５はパーティクルカウンタである。

【００１５】低温液化ガス供給弁２０の開放により低温
液化ガス供給タンク１１から供給された低温液化ガスＬ
は、低温液化ガス供給管１を通してフィルタ２へ通液さ
れる。フィルタ２は熱侵入による低温液化ガスＬのガス
化を防止する目的で、低温液化ガス浴２１内へ浸漬され
ている。フィルタ２で濾過された低温液化ガスＬは、低
温液化ガス供給管３を通して低温液化ガスＬの使用箇所
Ａへ通液される。フィルタ下流側の低温液化ガス供給管
３から分岐してパーティクル計測用気化管２２が設けら
れており、低温液化ガスＬの一部はガスサンプラ管２３
に通気され、気化された低温液化ガスＬの一部がパーテ
ィクルカウンタ導入管２４を通してパーテイクルカウン
タ２５へ送られ、ここでパーティクルの計測が行われる
。

【００１６】なお、低温液化ガスＬの供給圧力は低温液
化ガス供給圧力計１９により計測され、１．４ｋｇ／ｃ
ｍ２　Ｇに調整されている。また、フィルタ上流側の低
温液化ガス供給管１には外径６．３５ｍｍ、肉厚１ｍｍ
、長さ５ｍのＳＵＳ３１６Ｌ電解研磨管が、フィルタ下
流側の低温液化ガス供給管３には外径６．３５ｍｍ、肉
厚０．９ｍｍ、長さ２ｍの四ふっ化エチレン・六ふっ化
プロピレン共重合体（ＦＥＰ）管が、パーティクル計測
用気化管２２には外径４ｍｍ、肉厚１ｍｍ、長さ４ｍの
ＦＥＰ管が夫々使用されている。更に、フィルタ２への
低温液化ガスＬの通液時間は６０分間とし、通液開始直
後の１０分間は、フィルタ２等の材質そのものから発塵
したパーティクルを排出するために低温液化ガスＬを系
外へパージし、通液１０分以降の低温液化ガスＬ内のパ
ーティクル（粒径０．１μｍ以上のもの）の計測及び流
量の計測を行った。

【００１７】表１は、前記図２の方法によりパーティク
ルの低減を計った場合のフィルタ下流側のパーティクル
の計測結果を示すものであり、また表２はフィルタ通液
流量の計測結果を示すものである。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】ここで、実施例■及び実施例■は、前記第
１図の焼結金属フィルタ（ハウジング材質：ＳＵＳ３１
６Ｌ、エレメント材質：ＳＵＳ３１６Ｌ、シール方法：
溶接シール）を用いた場合を夫々示すものである。また
、対照例■は図４の構造を有するメンブレンフィルタ（
ハウジング材質：ＳＵＳ３１６Ｌ、エレメント材質：Ｐ
ＴＦＥ、シール方法：ＰＴＦＥＯ−リングシール）を用
いた場合を、対照例■は図５の構造を有するセラミック
フィルタ（ハウジング材質：ＳＵＳ３１６Ｌ、エレメン
ト材質アルミナセラミックス、シール方法：Ｎｉ−Ｃｏ
系金属接着シール）を用いた場合を、対照例■は図６の
構造を有する金属メッシュフィルタ（ハウジング材質：
ＳＵＳ３１６Ｌ、エレメント材質：ＳＵＳ３１６Ｌ、シ
ール方法：溶接シール）を用いた場合を夫々示すもので
ある。

【００２１】表１及び表２から明らかなように、フィル
タ２が単一の材質、好ましくはステンレス鋼から形成さ
れており、且つフィルタハウジング５とフィルタエレメ
ント６とが溶接または溶着による一体構造となっており
、しかもフィルタエレメント６が焼結金属製で円筒状に
形成されている場合には、当該フィルタを低温液化ガス
供給系に設置することにより、効率よくフィルタ２の出
口側に於けるパーティクルを低減できると共に、安定し
た流量で低温液化ガスＬの供給が出来る。

【００２２】

【発明の効果】上述の通り、本件発明ではフィルタハウ
ジング内にこれと同材質の焼結金属製のフィルタエレメ
ントを溶接又は溶着により固定して成るフィルタを用い
、これに低温液化ガスを直接通液する構成としているた
め、フィルタを構成する各部材間の熱膨張係数や熱伝導
度の違いに起因するフィルタのパーティクル捕捉性能の
低下が防止され、低温液化ガスの流量が大きい場合でも
、パーティクルの極めて少ない低温液化ガスを安定した
流量で、使用箇所Ａへ連続供給することができる。また
、フィルタの構成材をステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）
とし、且つフィルタエレメントを焼結金属製の円筒状と
した場合には、より一層の流量増とパーティクル低減率
の向上が可能となる。本発明は上述の通り、厳格なクリ
ーン度が要求される半導体製造分野等においても好適に
使用することができ、その実用的価値は極めて大なるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する低温液化ガス用フィルタの縦
断面概要図である。

【図２】本発明による低温液化ガスのパーティクル低減
方法の実施系統図である。

【図３】本件特許出願人が先に開発した低温液化ガスの
パーティクル低減方法の説明図である。

【図４】従前のＰＴＦＥメンブレンフィルタの一例を示
す縦断面概要図である。

【図５】従前のセラミックフィルタの一例を示す縦断面
概要図である。

【図６】従前の金属メッシュフィルタの一例を示す縦断
面概要図である。

【符号の説明】

１は低温液化ガス供給管（フィルタ上流側）、２はフィ
ルタ、３は低温液化ガス供給管（フィルタ下流側）、５
はフィルタハウジング、５ａは入口側継手部、５ｂは出
口側継手部、６はフィルタエレメント、１１は低温液化
ガス容器、１５は低温液化ガス入口、１６は低温液化ガ
ス出口、１７は溶接シール、１９は圧力計、２０は低温
液化ガス供給弁、２１は低温液化ガス浴、２２はパーテ
ィクル計測用気化管、２３はサンプラ管、２４はパーテ
ィクルカウンタ導入管、２５はパーティクルカウンタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　フィルタハウジング内にこれと同材質
の焼結金属製フィルタエレメントを溶接又は溶着により
固定して成るフィルタに、低温液化ガスを通液すること
を特徴とするフィルタを用いた低温液化ガスのパーティ
クル低減方法。
【請求項２】　　フィルタハウジング内にこれと同材質
の焼結金属製フィルタエレメントを溶接又は溶着により
固定して成るフィルタにより濾過した低温液化ガスを、
接液部が弗素樹脂材又はセラミック材である管路を通し
て供給し、ガス使用箇所の手前に於いて通液直後の低温
液化ガスを一定時間の間系外へ排出したあと、ガス使用
箇所へ低温液化ガスを供給する構成とした低温液化ガス
のパーティクル低減方法。
【請求項３】　　フィルタハウジングとフィルタエレメ
ントの材質をステンレス鋼とすると共に、焼結金属製フ
ィルタエレメントを筒体状とした請求項１又は請求項２
に記載の低温液化ガスのパーティクル低減方法。