JPH11169632A - 特殊ガス機器及びその複合連結体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特殊ガス機器又はそれらを連結したプロセス
制御用複合連結体において、特殊ガス機器又はプロセス
制御用複合連結体の組立後に、特殊ガス機器又はプロセ
ス制御用複合連結体の内部の精密洗浄と酸化膜形成の処
理を行い、耐蝕性に優れたものとなすことを課題とす
る。 【解決手段】 特殊ガス機器１の組立後に第１所定濃度
のオゾンにより特殊ガス機器の金属表面の精密洗浄が行
われ、次いで特殊ガス機器の金属表面に第２所定濃度の
オゾンを接触させ、所定温度に所定時間維持して特殊ガ
ス機器の金属表面に酸化膜が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造用のプ
ロセスガス等の特殊ガスの制御、濾過のための特殊ガス
機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造用のプロセスガスとして種々
の超高純度の特殊ガスが用いられているが、その大半が
毒性、腐食性、爆発性を有する危険なガスである。その
ため、特殊ガスの制御、濾過のために用いられるフィル
ター、流量調整弁（マスフローコントローラ）、開閉弁
（バルブ）、減圧弁、チェック弁、圧力スイッチ、シャ
トル弁及び管・管継手等の特殊ガス機器は、高度の耐蝕
性がある材料（例えばステンレス鋼のＳＵＳ３１６以
上）で製造し、特殊ガスが流れる流路の表面には、超精
密研磨加工後に強固な酸化物の皮膜を形成（超クリーン
加工）している。この酸化膜により、流路表面からのガ
スの放出及び腐食が防止され、流路表面へのガスの付着
によるガス劣化及び金属イオンの発生が防止される。

【０００３】半導体製造用の特殊ガス機器の一つにプロ
セスガスの濾過用のフィルターがあり、略円筒状の金属
ケース内にコップ状のセラミックフィルタエレメントを
配設したフィルターが知られている（例えば特開平３−
２８８５０４号公報参照）。この金属ケースは２個の有
底円筒により構成されており、フィルタエレメントの端
部に金属ロウ材を用いて接続したフランジ状のシール部
材が、２個の有底円筒により挟持され溶接されている。
有底円筒の一方には流入孔のある管継手部材が形成さ
れ、有底円筒の他方には流出孔のある管継手部材が形成
されている。流入孔より流入した流体は、フィルタエレ
メントを通過しなければ、流出孔より流出できないよう
に構成されている。しかし、このフィルタエレメントの
組付は困難であり、耐久性にも問題がある。

【０００４】従来、フィルター等の特殊ガス機器のすべ
ての構成部品を部品段階で超クリーン加工し、その後に
超クリーン加工された部品を組み立て、溶接で一体化し
ていた。そのため例えばフィルターの場合、超クリーン
加工面の耐蝕性が溶接熱の影響で低下して腐食の要因と
なり、溶接部が腐食するとフィルター自ら塵を出すとい
う問題が派生した。また、濾過用のフィルターのフィル
タエレメント（濾過材であり保持部の機能も有するも
の）として繊維状のもの（例えば金属の不織布状のも
の）やシート状の焼結金属を用いる場合、フィルタエレ
メントの合わせ面の接合が溶接により行われ、溶接によ
る表面の耐蝕性の劣化、金属蒸気発生による汚染の問
題、不織布状エレメントの細部の均一な洗浄に問題があ
った。精密洗浄として、超純水の溶解性を利用する方法
もあるが、過度に溶解してフィルターの機能を損ない易
く、適正値を見いだすのが困難である。

【０００５】半導体製造用のプロセス制御を行うため、
フィルター、流量調整弁、開閉弁、減圧弁、チェック
弁、シャトル弁等の機能を奏する制御・濾過要素が内設
された特殊ガス機器から、プロセス制御に必要な複数個
の特殊ガス機器が選択され配列される。そして、特殊ガ
ス機器の流入側管継手部・流出側管継手部及び配管がア
ルゴン、窒素、ヘリウム等の不活性ガス中でティグ溶接
が行われ、複数の特殊ガス機器が連通状態に連結されて
プロセス制御用複合連結体が構成される。このとき、プ
ロセス制御用複合連結体の内部はティグ溶接による内部
汚染と酸化膜の劣化という問題が生じている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、特殊ガス機
器又はそれらを連結したプロセス制御用複合連結体にお
いて、特殊ガス機器又はプロセス制御用複合連結体の組
立後に、特殊ガス機器又はプロセス制御用複合連結体の
内部の精密洗浄と酸化膜形成の処理を行い、耐蝕性に優
れたものとなすことを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、機器本体の一
方に流入側管継手部が形成され、機器本体の他方に流出
側管継手部が形成され、機器内部にフィルター、流量調
整弁、開閉弁、減圧弁、チェック弁、シャトル弁のいず
れか一つの機能を奏する要素が内設され、前記要素の内
部通路には溶接部分等が露出された特殊ガス機器及び溶
接によって接続された管・管継手において、特殊ガス機
器の組立後及び管・管継手の溶接後に第１所定濃度のオ
ゾンにより特殊ガス機器の金属表面の精密洗浄が行わ
れ、次いで特殊ガス機器の金属表面に第２所定濃度のオ
ゾンを接触させ、所定温度に所定時間維持して特殊ガス
機器及び管・管継手の金属表面に酸化膜が形成されたこ
とを第１構成とする。ここに、特殊ガス機器とは、半導
体製造用のプロセスガスのプロセス制御に用いられる全
ての機器をいい、管・管継手を包含することとする。た
だし、説明の都合上、特殊ガス機器と管・管継手とを分
けることもある。本発明は、第１構成において、特殊ガ
ス機器の組立後に複数個の特殊ガス機器が流入側管継手
部、流出側管継手部及び配管によって相互に連通され、
前記配管を通して第１及び第２所定濃度のオゾンを含む
酸素ガスが特殊ガス機器の内部に流されて前記の精密洗
浄及び酸化膜の形成が行われたことを第２構成とする。
本発明は、フィルター、流量調整弁、開閉弁、減圧弁、
チェック弁、圧力スイッチ、シャトル弁のいずれか一つ
の機能を奏する要素が内設された特殊ガス機器が形成さ
れ、機器本体の一方に流入側管継手部が形成され、機器
本体の他方に流出側管継手部が形成され、前記要素の内
部通路には溶接部分が露出されており、プロセス制御に
必要な複数個の特殊ガス機器が選択されかつ配列され、
これらの特殊ガス機器が流入側管継手部、流出側管継手
部及び配管によって相互に連通されたプロセス制御用複
合連結体において、プロセス制御用複合連結体の内部に
前記配管を通して第１所定濃度のオゾンを含む酸素ガス
が流されてプロセス制御用複合連結体の内部の金属表面
の洗浄が行われ、次いでプロセス制御用複合連結体の内
部に前記配管を通して第２所定濃度のオゾンを含む酸素
ガスが流され、プロセス制御用複合連結体が所定温度に
所定時間維持してプロセス制御用複合連結体の内部の金
属表面に酸化膜が形成されたことを第３構成とする。本
発明は、第１又は第２構成において、特殊ガス機器が特
殊ガス用フィルターであって、ボデーに一方の管継手部
が一体に形成され、カバーに他方の管継手部が一体に形
成され、ボデーとカバーとが溶接により接続されてフィ
ルタケースが形成され、流体を濾過するための濾過部材
がフィルタケース内に配設されたことを第４構成とす
る。本発明は、第４構成において、一方の管継手部が流
入側管継手部とされ、他方の管継手部が流出側管継手部
とされ、前記カバーの内側に環状突出部が形成され、フ
ィルタエレメント及びフィルタエンドにより前記濾過部
材が構成され、円筒状フィルタエレメントの一端部にフ
ィルタエンドが嵌合されかつ溶接され、円筒状フィルタ
エレメントの他端部が環状突出部に嵌合されかつ溶接さ
れたことを第５構成とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の特殊ガス機器
（フィルター、流量調整弁、開閉弁、減圧弁、チェック
弁、圧力スイッチ、シャトル弁、管、管継手等）の一例
としての特殊ガス用フィルターの実施の形態を示す側面
図であり、その上半分が断面で示されている。特殊ガス
用フィルター１のフィルタケース２はボデー３とカバー
４により構成され、フィルタケース２の内部には濾過部
材８が配設されている。ボデー３は大径の円筒部５と小
径の流入側管継手部６とが一体化されたものであり、流
入側管継手部６の内部には流入通路11が形成され、流入
通路11の外側端部（図１では左端部）にインポート10が
形成されている。カバー４はフランジ部９とその内側の
環状突出部15と小径で外側の流出側管継手部７とが一体
化されたものであり、環状突出部15・フランジ部９・流
出側管継手部７の内部には流出通路12が形成され、流出
通路12の外側端部（図１では右端部）にアウトポート13
が形成されている。

【０００９】濾過部材８は円筒状のフィルタエレメント
17と円板状のフィルタエンド18とを溶接により連結し、
必要に応じて内部に繊維状、不織布状、粒状等の金属製
濾過材を収納したものである。フィルタエレメント17
は、シート状の金属製濾過材、例えばステンレス鋼を焼
結した焼結金属や金属繊維を不織布状にしたものにより
構成され、濾過材として機能するとともに濾過材を保持
する機能をも有する。円筒状のフィルタエレメント17の
一端部の内周に円板状のフィルタエンド18が嵌合され、
その外側の接続部が溶接され溶接部20となっている。カ
バー４の環状突出部15の外周に円筒状のフィルタエレメ
ント17の他端部の内周が嵌合され（このとき必要に応じ
てフィルタエレメント17内に金属製濾過材が収納されて
いる）、その外側の接続部が溶接され溶接部21となって
いる。こうしてカバー４に濾過部材８が固定され流出通
路12は濾過部材８の内側に連通されている。

【００１０】ボデー３の円筒部５の外径とカバー４のフ
ランジ部９の外径とは略同一にされており、円筒部５の
端面（図１では右端面）とフランジ部９の内端面（図１
では左端面）とが対向位置に配置される。このとき、円
筒部５の端面の半径方向内側部は平面であってフランジ
部９の内端面と接触し、円筒部５の端面の半径方向外側
部には傾斜面が形成され、フランジ部９の内端面ととも
に、溶接のためのＶ形グルーブが形成されている。溶接
棒を用いる場合には、Ｖ形グルーブに溶接棒を接近させ
てアーク溶接等が行われ、溶接部22が形成される。他
方、溶接棒を用いない場合には、溶接ひけによるクラッ
クが入らないようなグルーブを設け、Ｖ形グルーブの開
先角度を狭くし、突き合わせ溶接することにより、溶接
部22が形成される。円筒部５とフィルタエレメント17と
の間には間隙24があり、特殊ガスはインポート10から流
入通路11、間隙24を通って流入され、濾過部材８で濾過
され、流出通路12及びアウトポート13を通って流出され
るように構成されている。なお、特殊ガスフィルター１
の部品は、高度の耐蝕性がある材料（例えばステンレス
鋼のＳＵＳ３１６以上）によって製造されている。

【００１１】特殊ガス用フィルター１用の部品として前
記のボデー３、カバー４、フィルタエレメント17、フィ
ルタエンド18及び必要ならば濾過材があり、これらの部
品は部品の段階である程度クリーン化しておく。そし
て、真空中又はアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中
で、これらの部品を前記のように溶接して特殊ガス用フ
ィルター１が組み立てられる。なお、流量調整弁、開閉
弁、減圧弁、チェック弁、シャトル弁等の特殊ガス機器
の場合も、部品の段階である程度クリーン化しておき、
不活性ガス雰囲気中で、これらの部品を溶接して特殊ガ
ス機器を組み立てる。

【００１２】図２に示すように、特殊ガス用フィルター
１の組立後に、処理室26においてインポート10及びアウ
トポート13にパイピングが施される。すなわち、処理室
26の外部から導入用の配管27が挿入され、配管27が分岐
されて複数個の特殊ガスフィルター１のインポート10に
対向され、流入側管継手部６により配管27の端部が支持
される。また、処理室26の外部から排出用の配管28が挿
入され、配管28が分岐されて複数個の特殊ガスフィルタ
ー１のアウトポート13に対向され、流出側管継手部７に
より配管28の端部が支持される。ここではパラレル配管
がされているが、シリーズ配管にすることができ、また
パラレル配管とシリーズ配管とを組み合わせて採用する
こともできる。このように、複数個の特殊ガス用フィル
ター１が配管27、28によって相互に連通される。なお、
処理室26内にはヒーター32が配設され、また処理室26の
側部には流入管29及び流出管30が連通されている。

【００１３】導入用の配管27及び流入管29を閉じ、排出
用の配管28及び排出管30に連通させた真空ポンプを作動
させて、特殊ガス用フィルター１の内部及び処理室26の
内部を真空にしてある程度クリーン化する。次に特殊ガ
ス用フィルター１の精密洗浄が行われ、精密洗浄として
オゾン（Ｏ₃)の酸化作用を利用したオゾン洗浄法による
処理を行うこととする。洗浄に適した第１所定濃度のオ
ゾン（酸素ガス中にオゾンが含まれている）が配管27を
通して特殊ガス用フィルター１の内部に流入され、配管
28を通して排出される。特殊ガス用フィルター１の内部
の金属表面の細部や微小隙間に付着している有機物がオ
ゾンにより酸化されガス化されて排出され、こうして金
属表面が洗浄される。オゾンにより特殊ガス用フィルタ
ー１の内部の細部が超クリーン化され、不織布状その他
のフィルタエレメントの細部の均一な洗浄が実現され
る。なお、必要な場合は、流入管29を通して処理室26に
第１所定濃度のオゾンを流入させ、特殊ガス用フィルタ
ー１の外表面もオゾンによる洗浄を行う。なお、オゾン
による洗浄のときには、ヒーター32は常温の儘とする。

【００１４】特殊ガス用フィルター１の内部等の精密洗
浄の後に、精密洗浄と同じ装置を用いオゾンの強い酸化
作用を利用して、特殊ガス用フィルター１の金属表面に
酸化膜を形成するための表面処理が行われる。精密洗浄
の後に処理室26の流入管29及び流出管30が閉じられ、酸
化膜形成に適した第２所定濃度のオゾン（Ｏ₃)（例えば
オゾン濃度が 50000ppm の酸素ガス）が配管27を通して
特殊ガス用フィルター１の内部に流入され、配管28を通
して排出される。処理室26で特殊ガス用フィルター１を
所定の温度（例えば 150〜300 °Ｃ程度）に所定時間
（例えば１〜１０時間程度）加熱（好適には約200 °Ｃ
に約２時間加熱）し、特殊ガス用フィルター１の内部の
金属表面に酸化膜を形成する。

【００１５】酸化膜の厚みを均一にするため、前記第２
所定濃度のオゾンの流れの方向及び流量、特殊ガス用フ
ィルター１の温度及び時間を制御する。例えば、第２所
定濃度のオゾンを配管28を通して特殊ガス用フィルター
１に流入させ、配管27から排出させ、こうして流れの方
向をそれ以前の処理のときの逆にして、下流側ではオゾ
ン濃度が低下して酸化膜が薄くなる現象に対応する。こ
の表面処理により、ステンレス等の金属表面に緻密な酸
化膜が形成され（溶接部にも均一に酸化膜が形成され）
て耐蝕性が向上し、酸化膜が形成されたことにより金属
表面（酸化膜）からのガスの放出が防止され、流路表面
へのガスの付着によるガス劣化及び金属イオンの発生が
防止される。なお、必要な場合は、特殊ガス用フィルタ
ー１の外表面もオゾンにより酸化膜を形成する。また、
流量調整弁、開閉弁、減圧弁、チェック弁、シャトル弁
等の特殊ガス機器の場合も、処理室26内でインポート及
びアウトポートにパイピングが施され、洗浄用の第１所
定濃度のイオンを流して精密洗浄が行われ、第２所定濃
度のイオンを流して特殊ガス機器の内部の金属表面に酸
化膜が形成される。

【００１６】

【発明の効果】請求項１のものは、特殊ガス機器の組立
後及び管・管継手の溶接後に第１所定濃度のオゾンによ
り特殊ガス機器（管・管継手を含む）の金属表面の精密
洗浄が行われ、次いで特殊ガス機器の金属表面に第２所
定濃度のオゾンを接触させ、所定温度に所定時間維持し
て特殊ガス機器の金属表面に酸化膜が形成されている。
従って、溶接部分を含め金属表面の全面が酸化膜により
被覆され、金属表面の全面が耐蝕性に優れた特殊ガス機
器が得られる。そして、溶接後にオゾン洗浄を行うので
溶接部の汚染が除去され、特殊ガス機器の内部全体が超
クリーンになり、しかも組立後及び溶接後に洗浄を行う
ので、ハンドリングによる汚染がない。また、洗浄及び
酸化膜の形成の双方にオゾンを用いるので、同一の設
備、同種のガスにより２つの処理を行うこととなり、設
備費が割安となる。

【００１７】請求項２のものは、特殊ガス機器の組立後
に複数個の特殊ガス機器が配管によって相互に連通さ
れ、前記配管を通して第１及び第２所定濃度のオゾンを
含む酸素ガスが特殊ガス機器の内部に流されて前記の精
密洗浄及び酸化膜の形成が行われている。従って、オゾ
ンを含む酸素ガスが精密洗浄及び酸化膜の形成のために
有効に利用され、無駄が少ない。

【００１８】請求項３のものは、フィルター、流量調整
弁、開閉弁、減圧弁、チェック弁、シャトル弁のいずれ
か一つの機能を奏する要素が内設された特殊ガス機器
が、流入側管継手部、流出側管継手部及び配管によって
相互に連通されたプロセス制御用複合連結体において、
プロセス制御用複合連結体の内部に前記配管を通して第
１所定濃度のオゾンを含む酸素ガスが流されてプロセス
制御用複合連結体の内部の金属表面の洗浄が行われ、次
いでプロセス制御用複合連結体の内部に前記配管を通し
て第２所定濃度のオゾンを含む酸素ガスが流され、プロ
セス制御用複合連結体が所定温度に所定時間維持してプ
ロセス制御用複合連結体の内部の金属表面に酸化膜が形
成されたものである。このように、プロセス制御用複合
連結体として組み立てた後に精密洗浄及び酸化膜の形成
が行われるので、配管を溶接し連結するときに生ずる内
部汚染や酸化膜の劣化に対しても、精密洗浄及び酸化膜
の形成が行われることとなる。そして、プロセス制御用
複合連結体全体について精密洗浄及び酸化膜の形成が行
われ、部分的な洗浄や酸化膜形成の不十分な箇所は存在
しない。請求項５のものは、フィルタケースの大きさの
割にフィルタエレメントの通過面積を大きくすることが
でき、小型で効率の高い特殊ガス用フィルターとするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の特殊ガス機器の一例とし
ての特殊ガス用フィルターの側面図であり、上半分が断
面で示されている。

【図２】本発明の実施の形態の特殊ガス機器の精密洗浄
及び酸化膜形成に用いられる、装置の概要を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ 特殊ガス用フィルター ２ フィルタケース ３ ボデー ４ カバー ６ 流入側管継手部 ７ 流出側管継手部 ８ 濾過部材 15 環状突出部 17 フィルタエレメント 18 フィルタエンド 27 導入用の配管 28 排出用の配管

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機器本体の一方に流入側管継手部が形成
   され、機器本体の他方に流出側管継手部が形成され、機
   器内部にフィルター、流量調整弁、開閉弁、減圧弁、チ
   ェック弁、圧力スイッチ、シャトル弁のいずれか一つの
   機能を奏する要素が内設され、前記要素の内部通路には
   溶接部分が露出された特殊ガス機器及び溶接によって接
   続された管・管継手において、特殊ガス機器の組立後及
   び管・管継手の溶接後に第１所定濃度のオゾンにより特
   殊ガス機器の金属表面の精密洗浄が行われ、次いで特殊
   ガス機器の金属表面に第２所定濃度のオゾンを接触さ
   せ、所定温度に所定時間維持して特殊ガス機器及び管・
   管継手の金属表面に酸化膜が形成されたことを特徴とす
   る特殊ガス機器。
2. 【請求項２】 特殊ガス機器の組立後に複数個の特殊ガ
   ス機器が流入側管継手部、流出側管継手部及び配管によ
   って相互に連通され、前記配管を通して第１及び第２所
   定濃度のオゾンを含む酸素ガスが特殊ガス機器の内部に
   流されて前記の精密洗浄及び酸化膜の形成が行われた請
   求項１記載の特殊ガス機器。
3. 【請求項３】 フィルター、流量調整弁、開閉弁、減圧
   弁、チェック弁、圧力スイッチ、シャトル弁のいずれか
   一つの機能を奏する要素が内設された特殊ガス機器が形
   成され、機器本体の一方に流入側管継手部が形成され、
   機器本体の他方に流出側管継手部が形成され、前記要素
   の内部通路には溶接部分が露出されており、プロセス制
   御に必要な複数個の特殊ガス機器が選択されかつ配列さ
   れ、これらの特殊ガス機器が流入側管継手部、流出側管
   継手部及び配管によって相互に連通されたプロセス制御
   用複合連結体において、プロセス制御用複合連結体の内
   部に前記配管を通して第１所定濃度のオゾンを含む酸素
   ガスが流されてプロセス制御用複合連結体の内部の金属
   表面の洗浄が行われ、次いでプロセス制御用複合連結体
   の内部に前記配管を通して第２所定濃度のオゾンを含む
   酸素ガスが流され、プロセス制御用複合連結体が所定温
   度に所定時間維持してプロセス制御用複合連結体の内部
   の金属表面に酸化膜が形成されたことを特徴とするプロ
   セス制御用複合連結体。
4. 【請求項４】 特殊ガス機器が特殊ガス用フィルターで
   あって、ボデーに一方の管継手部が一体に形成され、カ
   バーに他方の管継手部が一体に形成され、ボデーとカバ
   ーとが溶接により接続されてフィルタケースが形成さ
   れ、流体を濾過するための濾過部材がフィルタケース内
   に配設された請求項１又は２記載の特殊ガス用フィルタ
   ー。
5. 【請求項５】 一方の管継手部が流入側管継手部とさ
   れ、他方の管継手部が流出側管継手部とされ、前記カバ
   ーの内側に環状突出部が形成され、フィルタエレメント
   及びフィルタエンドにより前記濾過部材が構成され、円
   筒状フィルタエレメントの一端部にフィルタエンドが嵌
   合されかつ溶接され、円筒状フィルタエレメントの他端
   部が環状突出部に嵌合されかつ溶接された請求項４記載
   の特殊ガス用フィルター。