JPH0663329A - ガス用フィルター装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】例えば半導体製造に使用される各種プロセス用
ガスなどの濾過に採用されるガス用フィルター装置を提
供する。 【構成】導入口、導出口の一方を設けた第１のケース体
と、導入口、導出口の他方を設けた第２のケース体とか
らなる金属製のケースの前記導入口、導出口を結ぶ流路
内に、前記導入口と導出口との間を遮るフィルター部材
を装着してなるフィルター装置であって、前記フィルタ
ー部材は、前記第１及び第２のケース体の向き合う押圧
面間において外縁部が押圧され挟持されることにより前
記ケースに取りつけられるとともに、前記第１のケース
体と第２のケース体とは、前記フィルター部材から軸方
向に隔たる溶接位置で外周面を溶接結合されたことを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体製造に使
用される各種プロセス用ガスなどの濾過に好適に採用さ
れるガス用フィルター装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ケース内にフィルター部材を装着したフ
ィルター装置は、液体、気体用としてさまざまな用途に
利用されている。特に電子技術の分野では、急速な技術
改良によって高集積度素子が開発され、このような素子
の製造に使用される各種のプロセスガスを濾過するフィ
ルター装置は、素子の高集積度化に伴い、不純物（水
分、微粒子など）をＰＰＴレベルまで純化しうることに
加えて、例えば３００℃以上の高温でのベーキング処理
にも耐えることが望まれる。

【０００３】このようなフィルター装置には、前記のよ
うに、 濾過特性（濾過精度、圧力損失）にすぐれること。 高温でのベーキング処理に耐える耐熱性を備えるこ
と。の他、 フィルター装置自体からの異物の発生がないこと。 各種プロセスガスに耐える耐食性を備えること。 ガス置換特性に優れていること。 使用に耐える強度を備えること。 が要請される。

【０００４】かかる要請に対して、本出願人は、フィル
ター装置に用いるフィルター部材として、特願平３−２
８９０８７号により、濾過特性（濾過精度、圧力損失）
にすぐれ、かつ高温でのベーキング処理に耐える耐熱性
を有する焼結金属からなる２層構造のものを提案してい
る。

【０００５】他方、フィルター部材は、多孔材からな
り、ケースに組込みフィルター装置として使用するに
は、ケースとフィルター部材との間の接続部からのリー
ク発生がなく、強固に結合することが前提となる。

【０００６】このため、例えば図９に示すごとく、ケー
ス体Ａ、Ａと、その間で挟持されるフィルター部材Ｂと
を、ケース体Ａ、フィルター部材Ｂをともに溶融するこ
とにより結合したもの、図１０に示すように、フィルタ
ー部材Ｂと金属製のリングＣとを融着した上、ケース体
Ａ、Ａに溶着するものが提案されている。

【０００７】又出願人は、フィルター部材は溶融するこ
となく、取付具のみを一部溶融することによってフィル
ター部材を固着するフィルター装置などを特願平４−１
４８１７４号によって提案している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９、
図１０で示したものは、いずれもフィルター部材の少な
くとも一部を溶融することによってケースと結合するも
のであり、その結果 加熱による熱影響を受けてフィルター部材にクラッ
クや、濾孔特性変化を伴い易い。 加熱に伴うクロムカーバイト析出により耐食性が低
下する。 発生する金属ヒューム、酸化物によってフィルター
部材の接ガス面が汚染される。 などの問題がある。

【０００９】なお金属ヒュームとはケース、フィルター
部材を溶融加熱するのに伴って生ずる溶融素材の微細粉
末であり、加熱部近傍の接ガス面上に付着することによ
り、ガス中に含まれる水分などの吸着核となって腐食を
助長し、又は濾過処理時に不純物として流出し、プロセ
スガスの純度低下をもたらす。

【００１０】又本出願人にかかる前記特願平４−１４８
１７４号のものは、取付具のみが一部溶融されフィルタ
ー部材が間接的にしか加熱されないため、金属ヒューム
の発生、接ガス面の汚損を大幅に減じるとはいえ、さら
なる改善が望まれている。

【００１１】本発明は、金属ヒュームの発生、接ガス面
の汚損を減じかつリークを低減するとともに、濾過効率
が優れかつ清浄度の高くしかも生産性のよいガス用のフ
ィルター装置の提供を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、導入口、導出
口の一方を設けた第１のケース体と、導入口、導出口の
他方を設けた第２のケース体とからなる金属製のケース
の前記導入口、導出口を結ぶ流路内に、前記導入口と導
出口との間を遮るフィルター部材を装着してなるフィル
ター装置であって、前記フィルター部材は、前記第１及
び第２のケース体の向き合う押圧面間において外縁部が
押圧され挟持されることにより前記ケースに取りつけら
れるとともに、前記第１のケース体と第２のケース体と
は、前記フィルター部材から軸方向に隔たる溶接位置で
外周面を溶接結合されたことを特徴とするガス用フィル
ター装置である。

【００１３】

【作用】このように、フィルター部材は２つのケース体
の押圧面間での押圧によって挟持され、かつ第１、第２
のケース体はフィルター部材より軸方向に隔たった位置
で溶接結合しているため、構造簡単で生産性に優れると
ともに、フィルター部材への熱影響を減じ、化学的、機
械的に安定した状態が得られる。しかも金属ヒューム発
生による接ガス面での汚損問題を改善することもでき
る。

【００１４】また、フィルター部材の外縁部を、高密度
部の形成により挟持させるときには、構造が簡易とな
り、かつガス滞留を防ぐとともに、ガス置換特性の改善
に寄与する。

【００１５】さらにフィルター部材を、支持層と濾過層
との複層構造としたときには、圧力損失を低下しつつ濾
過精度の向上を図ることが可能となり、しかも支持層側
を押圧する押圧部面積を小とすることは、支持層側での
局部押圧に比して濾過層側での変形を抑え、その結果濾
過層のクラック発生などの欠点が防止できる。

【００１６】一方、ケース体を結合する溶接位置を、フ
ィルター部材から軸方向に１〜２０mm隔てることによ
り、溶接熱、ガスのフィルター部材への伝達の抑制に寄
与させ、ガス滞留、接ガス面の汚損を防ぎかつガス置換
特性を向上できる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づき説明す
る。図１〜３において、ガス用フィルター装置１は、ガ
スの導入口２、導出口３を有する金属製のケース４内に
フィルター部材５を装着している。

【００１８】フィルター部材５は本実施例では押圧によ
り厚さを減じうる金属製の多孔材からなる円板状をな
す。また前記ケース４は、第１のケース体１０と第２の
ケース体１１とからなるとともに、フィルター部材５
は、その外縁部を、第１ケース体１０の押圧面１０Ａ
と、第２ケース体１１の押圧面１１Ａとの間で押圧し挟
持される。

【００１９】これにより、フィルター部材５にはその外
縁部に、図３に示す高密度部７が生じてケース４にシー
ルされて取りつけされる。なおシールは、フイルター部
材５の導出側の面と、それに向き合う前記押圧面１１Ａ
との間を少なくとも封じることによって、未濾過ガスの
流出を阻止できる。

【００２０】図３は、組立後に分解して取出したフィル
ター部材５の厚さを減じた高密度部７を示している。

【００２１】さらに本実施例では、前記ケース４が印ろ
う嵌合される第１ケース体１０と、第２ケース体１１と
を用いるとともに、両者の外周面を溶接によって接合し
ている。

【００２２】第１のケース体１０は、例えば導入口２か
らのびる一体な筒状の胴部１２を有し、この胴部１２の
外面１４は、外ネジ部１３を有する導入口側部分１４Ａ
と、それよりやや大径の嵌合側部分１４Ｂとからなる。

【００２３】又嵌合側部分１４Ｂには、外面の先端部分
を切欠くことによって、内端に外の段差１６を有する外
周面１７を具える内インロー部１９を形成している。

【００２４】さらに第１のケース体１０には前記導入口
２から同径でのびる孔２０の嵌合側の端部に大孔部２０
Ａを設けることによって、前記内インロー部１９は、長
さ方向中間位置からその先端に至る範囲を肉薄筒状と
し、さらに先端部内孔面を斜面とすることによって、先
端には局部押圧しうるよう支持面積が小な前記押圧面１
０Ａをを形成している。

【００２５】また第２のケース体１１は、たとえば導出
口３からのびる一体な筒状の胴部２２を有し、その胴部
２２の外面２４は、外ネジ部２３を有する導出口側部分
２４Ａと、六角ネジ部２４Ｂと、前記第１のケース体１
０の嵌合側部分１４Ａと同径の嵌合側部分２４Ｃとから
なる。なお異径とすることもできる。

【００２６】嵌合側部分２４Ｃは、内孔面をこの嵌合側
部分２４Ｃをこえて切欠くことにより内端に内の段差２
６を有する内周面２７を形成している。なお前記内の段
差２６は、前記押圧面１１Ａを形成する。

【００２７】また内周面２７は、前記外周面１７を密に
嵌入しうるとともに、内インロー部１９の外周面１７の
軸方向の長さＬを１〜２０mm、好ましくは１〜１０mm、
さらに好ましくは２〜６mmとする。

【００２８】なおこの長さＬは、外インロー部２９の内
周面２７の軸方向の長さに比して、フィルター部材５の
前記高密度部７の厚さ程度を小に形成される。

【００２９】又導出口３から内径でのびる孔３０の嵌合
側の端部に、前記内の段差２６に滑らかに連なる円弧部
３０Ａが設けられ、又内の段差２６がなす押圧面１１Ａ
の面積は、前記押圧面１０Ａに比して充分に大きく設定
している。

【００３０】前記のごとくフィルター部材５は、円板状
をなし、又フィルター部材５は、支持層５ａと、支持層
５ａの空孔径に比して小径の濾孔径からなる濾過層５ｂ
とを有する複層構造体からなるフィルター基体５Ａ、お
よびその濾過層５ｂに添設される保護層５Ｂとからな
る。なおフィルター基体５Ａのみからなるフィルター部
材５をも採用しうる。

【００３１】また、このような複層構造のフィルター基
体５Ａとして、例えば本出願人が提案した前記した特願
平４−１４８１７号のものを用いうる。

【００３２】このものは、多孔体からなる支持層５ａ
を、この支持層５ａの孔径よりも微細な粒子の懸濁液に
浸透しかつ真空引きによって、支持層５ａがなす凹凸面
に結合材を用いることなく濾過層５ｂを形成しかつ焼結
により一体化したものであり、ガス発生がなく、空孔率
が大かつ均一でありガス濾過特性に優れる。

【００３３】なお前記支持層５ａは、本例ではステンレ
ス鋼からなる直径２〜５０μｍの金属繊維を用いたウエ
ブの焼結シートを用いることによって、この支持層５ａ
は、大きい空孔率を有しかつ粉体からなるものに比して
柔軟かつ弾力性に優れ又クラックが生じることなく容易
に変形できる。

【００３４】他方、濾過層５ｂの粒子として平均直径１
〜６μｍ、好ましくは１．５〜３μｍ、平均アスペクト
比が３〜３０、好ましくは５〜１５程度のステンレス鋼
短繊維を用い、これらのランダムに分布することによっ
て、均一かつ微細な空孔率を具備でき、しかも前記支持
層５ａに比して、耐変形性が大きくなる。

【００３５】また濾過層５ｂの粒子としては、短繊維の
他、例えばアトマイズド粉のような微結な粒子を採用で
き、少なくとも前記支持層５ａより微細なものを用いて
成形されている。

【００３６】また材質も、複層構造体の場合において、
同種または異種の材料、また使用粉末、粒子の選択も任
意なされた焼結体として、例えば厚さ０．２〜３mm程
度、直径５〜１００mm程度の円板状に成形される。

【００３７】なお本例のフィルター部材５は、全厚さを
０．６mm程度、直径を２０mm程度としている。

【００３８】さらに本例において、フィルター基体５Ａ
の濾過層５ｂ側に配した前記保護層５Ｂは、銀の微細粒
子の焼結体を用いている。この保護層５Ｂは、フィルタ
ー基体５Ａがステンレス鋼により形成される場合に、例
えばＨＣＬなどの特定の腐食ガスの流入によるステンレ
ス鋼からの異常ガスの流出を抑制できる。

【００３９】本例ではこのようなフィルター部材５は、
濾過層５ｂを導出口３に向けてケース４に取付けられ
る。

【００４０】このためにフィルター部材５は、可撓性の
大きい支持層５ａを第１のケース体１０の内インロー部
１９先端の小面積の押圧面１０Ａに、保護層５Ｂを外イ
ンロー部２９の内の段差２６の大面積の押圧面１１Ａに
より支持させて、前記内周面２７に外縁を嵌合する。

【００４１】又内インロー部１９の外周面１７、外イン
ロー部２９の内周面２７を互いに密に嵌合させつつ第
１、第２のケース体１１を押圧する。その結果、支持層
５ａのみが面積小な押圧面１０Ａにより局部押圧されそ
の外縁部が変形し、厚さを減じた高密度部７が形成さ
れ、他方、濾過層５ｂには大して変形を生じることなく
濾過特性を維持しつつフィルター部材５は押圧面１０
Ａ，１１Ａ間で押圧され挟持される。

【００４２】なお例えば押圧は１００〜１０００kg／cm
² 程度の圧力を付加しつつ、外インロー部２９の先端と
外の段差１６とを当接させるまで行う。なおこのとき、
外インロー部２９の長さは前記のごとく、内インロー部
１９の長さＬ、即ち内周面１７の長さに比して高密度部
７が所定の厚さとなるように大きい寸法に設定され、前
記高密度７を形成しうる。

【００４３】押圧手段としては、両ケース体を嵌合した
状態で両端より単に押圧する他、例えば内インロー部１
９と外インロー部２９とを螺合させることによっても押
圧できる。このとき、螺合による回転により、微粉末が
生じないように、摩擦抵抗の小なる金属などを介在させ
ることができる。

【００４４】かかる状態において、外インロー部２９先
端と、外の段差１６との間を電子ビーム溶接などによっ
て溶着し、かつ必要な後仕上げによってフィルター装置
を形成できる。

【００４５】なお溶着は真空あるいは不活性ガス中で行
い、かつ溶着後の外インロー部２９の熱収縮は、前記フ
ィルター部材５をさらに押圧し前記高密度部７の形成に
寄与でき、シール効果を高める。

【００４６】又フィルター部材５はこの高密度部７を有
して印篭嵌合部に配されることによって、導入口で、導
出口３間の孔２０、３０がなす流路を、シール効果を有
して遮り、ガスを確実に濾過しうる。

【００４７】又前記内インロー部１９の長さＬは、フィ
ルター部材５と、溶接位置との軸方向の隔たりの距離に
相当し、長さＬを１〜２０mm、好ましくは１〜１０mm、
さらに好ましくは２〜６mmとすることによって、溶着時
のフィルター部材５への熱影響を減じる。また前記内周
面１７、外周面２７が密に嵌合することにより溶接時に
生じる熱流がフィルター部材５に流入することを効果的
に防止すると同時に、無為に軸方向の長さが増大するこ
とに防ぐ。さらに、濾過ガスが嵌合部分に滞留し、ガス
の置換特性が低下することを防ぐ。

【００４８】このようにフィルター部材５の性能、熱に
よる組織の変化、金属ヒュームによる接ガス面の汚損を
低減しうる。

【００４９】さらに本発明のフィルター装置において、
押圧部である外インロー部の内の段差２６と、内インロ
ー部１９の先端の形状は、フィルター部材５にクラック
を生じないように鋭縁とならない程度に、種々な形状、
例えば断面円弧状、波形状とし、又図４に示すように、
複数のフィルター部材５−１、５−２、５−３を導出口
３に向かって濾過孔を小となるようにリング３３、３４
を介して配置し、さらには一層のみからなるフィルター
部材５のときには、図５に示すように、両面を変形させ
て高密度部７を形成し、さらにはフランジ付有底筒状の
フィルター部材を用いて濾過面積を増大することができ
る。

【００５０】また本発明では、一部を前記したように、
使用するフィルター部材５の構成については何ら限定す
るものではなく、複層構造の他、濾過層のみの単層構造
としたもの、あるいは、フィルター部材５が薄肉である
ときなど、その導出側に、多孔板などの補強用の板を重
ねて、フィルター部材の耐圧強度を向上させることもで
きる。

【００５１】さらにフィルター部材５の導出側の面と、
それを受ける押圧面１１Ａとの間、さらには支持層５ａ
と押圧面１０Ａとの間に、図６に示すパッキン部材４
０、４１を介在させることもできる。さらにパッキン部
材４０、４１はフィルター部材の外縁を囲んだ一連のも
のとして形成することもできる。

【００５２】このようなパッキン部材４０、４１とし
て、軟質の金属、金属繊維、そのウエブまたはそれらの
焼結シートなど、耐熱性のあるものが好適に利用でき
る。

【００５３】なおフィルター基体５Ａ、保護層５Ｂ、ケ
ース４などは、前記したステンレス鋼以外の例えばハス
テロイ、ニッケルなどの素材を目的に応じて使用しう
る。又濾過層５ｂは、フィルター部材が本発明では直接
には溶接されないためセラミックなどの非金属材料を用
いて形成することもできる。

【００５４】なおフィルター部材５として、セラミック
などを用いるときには、主として濾過層５ｂに利用する
のがよく、好ましくは、そのとき支持層５ａとして可撓
性のよいものを用いて、ろう付けなどにより一体化す
る。このとき、高密度部を支持層に形成しうる。

【００５５】またとくに全体がセラミックからなるとき
には、押圧による高密度部７の形成が不能であり、従っ
てそのとき、図６に例示したパッキン部材４０、４１を
介在させ、しかも押圧面１０Ａ，１１Ａの面積を同等か
つ大として、フィルター部材の押圧に伴うクラックなど
の損傷を防止しつつパッキン部材を解して押圧し挟持す
ることによって、ケース４に取りつける。かかるパッキ
ン部材は濾過層５ｂのみがセラミックにより形成したと
きにも用いうる。

【００５６】さらに、第１のケース体１０と、第２のケ
ース体１１とは、図６に示すように、内インロー部１９
において、外の段差１６を無くすこともできる。

【００５７】また図７に示すように、前記外周面１７、
内周面２７をテーパ筒状として両者を嵌合させることも
できる。

【００５８】さらに図８に示すごとく、第１のケース体
１０と第２のケース体１１とを跨がるリング４２を設け
て、それぞれに溶接することによって、第１のケース体
１０と第２のケース体１１とを接合するなど、種々な変
形がが可能である。

【００５９】

【発明の効果】このように、本発明のフィルター装置
は、フィルター部材が押圧によって挟持され、熱影響も
少なく生産性に優れるとともに小型化にも寄与でき、さ
らに溶接などにおいてしばしば問題となる金属ヒューム
の影響を防止しうる。このため化学的、機械的に安定し
高精度なフィルター装置を提供しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】その要部拡大断面図である。

【図３】フィルター部材を取出して示す拡大顕微鏡写真
である。

【図４】他の実施例を示す断面図である。

【図５】高密度部の他の例を示す断面図である。

【図６】さらに他の実施例を例示する断面図である。

【図７】他の実施例を示す断面図である。

【図８】他の実施例を示す断面図である。

【図９】従来装置を例示する断面図である。

【図１０】従来装置を例示する断面図である。

【符号の説明】

２ 導入口 ３ 導出口 ４ ケース ５ フィルター部材 ７ 高密度部 １０ 第１のケース体 １０Ａ 押圧面 １１ 第２のケース体 １１Ａ 押圧面 １２ 胴部 １６ 外の段差 １７ 外周面 １９ 内インロー部 ２２ 胴部 ２６ 内の段差 ２７ 内周面 ２９ 外インロー部

【手続補正書】

【提出日】平成４年９月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導入口、導出口の一方を設けた第１のケー
   ス体と、導入口、導出口の他方を設けた第２のケース体
   とからなる金属製のケースの前記導入口、導出口を結ぶ
   流路内に、前記導入口と導出口との間を遮るフィルター
   部材を装着してなるフィルター装置であって、前記フィ
   ルター部材は、前記第１及び第２のケース体の向き合う
   押圧面間において外縁部が押圧され挟持されることによ
   り前記ケースに取りつけられるとともに、前記第１のケ
   ース体と第２のケース体とは、前記フィルター部材から
   軸方向に隔たる溶接位置で外周面を溶接結合されたこと
   を特徴とするガス用フィルター装置。
2. 【請求項２】前記フィルター部材は、前記押圧面間での
   押圧により、密度を増した高密度部が前記外縁部に形成
   されることを特徴とする請求項１記載のガス用フィルタ
   ー装置。
3. 【請求項３】前記フィルター部材は、濾過層と、この濾
   過層の孔径よりも大きい孔径を有し前記濾過層を支持す
   る支持層を含む複層構造体からなるとともに、支持層側
   を押圧する前記押圧面の面積は、濾過層側を押圧する押
   圧面の面積より小としたことを特徴とする請求項２に記
   載のガス用フィルター装置。
4. 【請求項４】前記フィルター部材と溶接位置との間の距
   離は、１〜２０mmであることを特徴とする請求項１〜３
   のいずれかに記載のガス用フィルター装置。