JP7189862B2 - Break filter manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、ブレイクフィルタの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a break filter .
半導体製造工程では、プロセス装置内部を減圧した状態でプロセスが行われる。例えば、半導体ウエハをプロセス装置の内部に搬送する前に、ロードロック室（予備真空室）と呼ばれる減圧装置で減圧が行われる。このロードロック室は、大気中のパーティクルや水分等を除去し、半導体ウエハの搬入時にプロセス装置内部にパーティクルや水分等が混入することを防ぐ役割を担っている。 2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, a process is performed while the inside of a process apparatus is decompressed. For example, before a semiconductor wafer is transferred into a process apparatus, the pressure is reduced in a pressure reduction device called a load lock chamber (preliminary vacuum chamber). The load-lock chamber removes particles, moisture, etc. in the air, and plays a role in preventing particles, moisture, etc. from entering the inside of the process apparatus when the semiconductor wafer is loaded.
このロードロック室の動作について説明すると、ロードロック室に半導体ウエハがセットされ、ロードロック室内部が減圧状態になされる。その後、ロードロック室の半導体ウエハがプロセス装置内部に搬入され、半導体ウエハのプロセス処理が行われる。そして、このプロセス処理の後、半導体ウエハはプロセス装置内部からロードロック室に搬出される。その後、ロードロック室は減圧状態から大気圧に戻され、半導体ウエハはロードロック室から搬出される。
このように、半導体ウエハのプロセス処理のため、ロードロック室は、内部の減圧と大気開放が繰り返される。
To explain the operation of this load lock chamber, a semiconductor wafer is set in the load lock chamber, and the inside of the load lock chamber is decompressed. After that, the semiconductor wafer in the load lock chamber is loaded into the process equipment, and the semiconductor wafer is processed. After this process treatment, the semiconductor wafer is unloaded from the inside of the process equipment into the load lock chamber. After that, the load lock chamber is returned from the reduced pressure state to the atmospheric pressure, and the semiconductor wafer is unloaded from the load lock chamber.
In this way, the load-lock chamber is repeatedly depressurized and released to the atmosphere for the processing of semiconductor wafers.
ところで、半導体ウエハの製造コスト削減のため、半導体ウエハのプロセス処理のトータル時間の短縮が求められている。ロードロック室の気圧を大気圧に戻すまでの時間を短縮することは、前記トータル時間の短縮に繋がるため、望ましい。
しかしながら、ロードロック室を減圧状態から一気に大気開放を行うと、ロードロック室に気流の変化が生じ、ロードロック室のパーティクルが舞い上がり、半導体ウエハを汚染する。
そのため、ロードロック室の大気開放では、時間を短縮させながらも気圧および気流の急激な変化を緩和する必要がある。この目的達成のため、本出願人は、既に、ロードロック室のガス導入口に設置される、ブレイクフィルタを提案している（例えば、特許文献１参照）。
By the way, in order to reduce the manufacturing cost of semiconductor wafers, there is a demand for shortening the total processing time of semiconductor wafers. It is desirable to shorten the time required for the pressure in the load lock chamber to return to the atmospheric pressure, since this leads to shortening of the total time.
However, if the load-lock chamber is suddenly opened to the atmosphere from the depressurized state, the airflow in the load-lock chamber changes, causing particles in the load-lock chamber to rise and contaminate the semiconductor wafer.
Therefore, it is necessary to reduce the time required to open the load lock chamber to the atmosphere while at the same time alleviating sudden changes in the air pressure and air current. To achieve this purpose, the applicant has already proposed a break filter installed at the gas inlet of the load lock chamber (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１に示されたブレイクフィルタは、ブレイクフィルタとして機能する円筒状のセラミックス多孔体を有している。このセラミックス多孔体は焼結等の製造工程を経て製造されるが、製造されるセラミックス多孔体ごとに、気孔径の大きさ、気孔率等にばらつきが生じ、同一のセラミックス多孔体を複数製造することは困難であった。
更に言えば、このセラミックス多孔体ごとに、気孔径の大きさ、気孔率等にばらつきが生じるため、ブレイクフィルタの個体差によって気流の急激な変化を緩和する効果にバラツキが生じ、またロードロック室の気圧を大気圧に戻すまでの時間にバラツキが生じるという技術的課題があった。
The break filter disclosed in
Furthermore, since the pore size, porosity, etc., vary from one ceramic porous body to another, the effect of alleviating sudden changes in airflow varies depending on individual differences in break filters. There was a technical problem that the time required for the air pressure to return to the atmospheric pressure varied.
本発明者は、セラミックス多孔体の製造工程を見直し、同一のセラミックス多孔体を複数製造するのではなく、気孔径の大きさ、気孔率等にばらつきがあるセラミックス多孔体を用いることを前提に、上記技術的課題を解決することを検討し、研究した。
その結果、セラミックス多孔体の気孔径や、気孔率等にばらつきがあっても、流量のバラツキを抑制でき、ロードロック室の気圧を大気圧に戻すまでの時間が略同一となるブレイクフィルタを想到し、本発明を完成した。
The present inventor reviewed the manufacturing process of the ceramic porous body, and instead of manufacturing a plurality of the same ceramic porous bodies, on the premise of using ceramic porous bodies with variations in pore size, porosity, etc. We studied and researched how to solve the above technical problems.
As a result, even if there are variations in the pore diameter and porosity of the ceramic porous body, we have come up with a break filter that can suppress variations in the flow rate and that takes approximately the same amount of time to return the pressure in the load lock chamber to the atmospheric pressure. and completed the present invention.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フィルタエレメントの気孔の個体差に起因する流量のバラツキを抑制することができるブレイクフィルタの製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a break filter manufacturing method capable of suppressing variations in flow rates due to individual differences in pores of filter elements.
上記目的を達成するためになされた本発明に係るブレイクフィルタの製造方法は、円筒状のセラミックス多孔体と、前記セラミックス多孔体の一端を封止する蓋部と、前記蓋部の中心から前記セラミックス多孔体の径内を通って他端方向に延びる、円筒状かつ周側面に貫通孔が設けられた芯棒と、前記セラミックス多孔体の前記他端を固定する板材と、前記板材を貫通する前記芯棒に前記板材の裏面側で接続する継手と、前記継手内に流入する気体の流量を規制するオリフィスと、を備え、前記オリフィスを介して前記継手内に流入する気体は、前記芯棒に設けられた前記貫通孔を経由し、前記セラミックス多孔体を透過して外部へ流出するブレイクフィルタの製造方法において、前記セラミックス多孔体のガス流量を予め測定し、該測定値に応じて前記継手内に設けるオリフィスの内径を選択することを特徴としている。 A method for manufacturing a break filter according to the present invention, which has been devised to achieve the above object, comprises a cylindrical ceramic porous body, a lid for sealing one end of the ceramic porous body, and the ceramic from the center of the lid. A core rod having a cylindrical shape and a through hole provided on a peripheral side thereof and extending in the direction of the other end through the diameter of the porous body; a plate material for fixing the other end of the ceramic porous body; A joint connected to the core rod on the back side of the plate material, and an orifice for regulating the flow rate of gas flowing into the joint, and the gas flowing into the joint through the orifice is directed to the core rod. In the method of manufacturing a break filter that passes through the ceramic porous body and flows out to the outside via the provided through-hole, the gas flow rate of the ceramic porous body is measured in advance, and the gas flow rate in the joint is measured according to the measured value. It is characterized by selecting the inner diameter of the orifice provided in .
上記の構成のブレイクフィルタでは、オリフィスが継手内に流入する気体の流量を制御することにより、フィルタエレメントの気孔の個体差に起因する流量のバラツキを抑制することができる
即ち、本発明に係るブレイクフィルタは、チャンバーの大気開放における時間を短縮させながらも気圧および気流の急激な変化を緩和することができるだけでなく、フィルタエレメントの気孔の個体差に起因する流量のバラツキを抑制することができる。その結果、チャンバー内のパーティクル抑制効果のバラツキも少なく、所定のパーティクル抑制効果を得ることができる。
In the break filter configured as described above, the orifice controls the flow rate of the gas flowing into the joint, thereby suppressing variations in the flow rate due to individual differences in the pores of the filter element. The filter not only reduces the time it takes for the chamber to be opened to the atmosphere, but also reduces sudden changes in atmospheric pressure and airflow, and also suppresses variations in the flow rate caused by individual differences in the pores of the filter element. As a result, there is little variation in the particle suppression effect within the chamber, and a predetermined particle suppression effect can be obtained.
ここで、前記セラミックス多孔体は、炭化ケイ素を主成分とする焼結体であることが好ましい。炭化ケイ素の焼結体は、適度な気孔率を有する三次元網目構造を有しているため、セラミックス多孔体として好適である。 Here, the ceramic porous body is preferably a sintered body containing silicon carbide as a main component. A sintered body of silicon carbide has a three-dimensional network structure with an appropriate porosity, and is therefore suitable as a ceramic porous body.
また、前記セラミックス多孔体と前記蓋部との間、および、前記セラミックス多孔体と前記板材との間には、ポリテトラフルオロエチレンを主成分とするガスケットが設けられ、前記蓋部、前記芯棒、前記継手はそれぞれ螺子部を有し、前記芯棒が前記蓋部及び前記継手と螺合すること等により、蓋部、セラミックス多孔体、板材、継手が一体化されることが望ましい。 Gaskets containing polytetrafluoroethylene as a main component are provided between the ceramic porous body and the lid portion and between the ceramic porous body and the plate member. Preferably, each of the joints has a threaded portion, and the core rod is screwed with the cover and the joint to integrate the cover, the ceramic porous body, the plate, and the joint.
本発明によれば、フィルタエレメントの気孔の個体差に起因する流量のバラツキを抑制することができるブレイクフィルタの製造方法を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a method for manufacturing a break filter capable of suppressing variations in the flow rate due to individual differences in the pores of the filter element.
以下、本発明の実施形態に係るブレイクフィルタについて、図１乃至図４に基づいて説明する。尚、以下に説明する実施形態は、一つの実施の形態を示すものであり、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、添付の図面は模式的なものであり、具体的な寸法精度で記載されたものではない。 A break filter according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. In addition, the embodiment described below shows one embodiment, and the present invention is not limited to the embodiment described below. In addition, the attached drawings are schematic and are not described with specific dimensional accuracy.
図１は、本発明の実施形態に係るブレイクフィルタが用いられる減圧装置の概略構成を示す図であり、減圧装置１としては、例えば半導体製造装置に付随して設けられたロードロック室を例に挙げることができる。
この減圧装置（ロードロック室）１は、チャンバー２の内部に半導体ウエハ３を収容し、半導体製造装置（図示せず）に半導体ウエハ３を搬出入するために、チャンバー２の内部を予備減圧するための装置である。
尚、前記ロードロック室は、上記したように、本発明のブレイクフィルタが用いられる減圧装置の一例であり、例えば、ロードロック室以外にも測長ＳＥＭなどにおいても本発明のブレイクフィルタを用いることができる。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a decompression device using a break filter according to an embodiment of the present invention. can be mentioned.
This decompression device (load lock chamber) 1 accommodates a
As described above, the load-lock chamber is an example of a decompression device in which the break filter of the present invention is used. can be done.
図１に示されるように、減圧装置１のチャンバー２には、排気口４と導入口５が設けられている。排気口４は、チャンバー２の内部を減圧するためのものであり、外部の真空ポンプ６に接続されている。
一方、導入口５は、チャンバー２の内部に設けられたブレイクフィルタ１０に接続されている。導入口５からチャンバー２の内部に導入されるガスは、ブレイクフィルタ１０を介してチャンバー２の内部に導入されることになる。
そして、このブレイクフィルタ１０は、後述する構成を有することにより、チャンバー２の大気開放における時間を短縮させながらも気圧および気流の急激な変化を緩和する。
As shown in FIG. 1, the
On the other hand, the
The
前記ブレイクフィルタ１０は、図２に示されるように、フィルタエレメント１１と、蓋部１２と、芯棒１３と、板材１４と、継手１５と、オリフィス１６と、を備えている。
また、フィルタエレメント１１と蓋部１２との間、および、フィルタエレメント１１と板材１４との間には、ガスケット１７ａ，１７ｂが挿入されている。
The
Gaskets 17 a and 17 b are inserted between the filter element 11 and the lid portion 12 and between the filter element 11 and the
ブレイクフィルタ１０の外形は特に限定されるものではないが、例えば、図２に示されるように、フィルタエレメント１１を円筒形状とし、ほぼ円板形状の蓋部１２と板材１４とによってフィルタエレメント１１を挟持する構成が好ましい。
このような構成にあっては、ガスケット１７ａ，１７ｂを、フィルタエレメント１１とほぼ同一径のリング形状とすることできる。
Although the outer shape of the
In such a configuration, the gaskets 17a and 17b can be ring-shaped with substantially the same diameter as the filter element 11. As shown in FIG.
フィルタエレメント１１は、いわゆるセラミックス多孔体であり、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とする焼結体とすることが好ましい。
また、炭化ケイ素以外にも、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）を用いることができる。
これら材料を用いたセラミックス多孔体は、適度な気孔率を有する三次元網目構造を有しており、フィルタエレメント１１に用いれば、大気開放時に気圧および気流の急激な変化を緩和することが可能である。
尚、フィルタエレメント１１として好適なセラミックス多孔体の特性および製造方法は後に例示する。
The filter element 11 is a so-called ceramic porous body, preferably a sintered body containing silicon carbide (SiC) as a main component, for example.
Besides silicon carbide, for example, alumina (Al 2 O 3 ) or silica (SiO 2 ) can be used.
A ceramic porous body using these materials has a three-dimensional network structure with an appropriate porosity, and if used in the filter element 11, it is possible to mitigate sudden changes in atmospheric pressure and airflow when exposed to the atmosphere. be.
The characteristics and manufacturing method of the ceramic porous body suitable for the filter element 11 will be exemplified later.
図２に示されるように、蓋部１２は、フィルタエレメント１１の一端を封止するように構成されている。一方、芯棒１３は、蓋部１２の中心からフィルタエレメント１１の径内を通って、フィルタエレメント１１の他端方向に延びるように設けられている。
また、板材１４は、フィルタエレメント１１の他端を固定するように配置されている。そして、継手１５は、板材１４を貫通する芯棒１３を板材１４の裏側から固定している。
尚、板材１４は、チャンバー２の壁面にＯリング１８を介して、ネジ１９により固定される。
As shown in FIG. 2, lid 12 is configured to seal one end of filter element 11 . On the other hand, the
Moreover, the
The
蓋部１２、芯棒１３、板材１４および継手１５は金属で形成されている。例えば、蓋部１２、芯棒１３、板材１４および継手１５には、ステンレス鋼（ＳＵＳ；Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）やニッケル（Ｎｉ）を用いることができる。
The lid portion 12, the
また、蓋部１２には螺子部１２ａが形成され、芯棒１３には螺子部１３ａが形成され、両者が螺合するように構成されている。また、芯棒１３の他端部には、螺子部１３ｂが形成され、継手１５と螺合するように構成されている。
この継手１５は、雄ナット１５Ａと雌ナット１５Ｂで構成され、前記したように雄ナット１５Ａの内周面には、芯棒１３の螺子部１３ｂと螺合する螺子部１５ａが形成されている。雄ナット１５Ａの外周面には、雌ナット１５Ｂの螺子部１５ｃと螺合する螺子部１５ｂが形成されている。
したがって、蓋部１２の螺子部１２ａに、芯棒１３の螺子部１３ａが螺合し、継手１５の螺子部１５ａに、芯棒１３の螺子部１３ｂが螺合することによって、蓋部１２と継手１５の間に挟まれて、板材１４及びフィルタエレメント１１が固定される。
A threaded portion 12a is formed on the lid portion 12, and a threaded portion 13a is formed on the
The joint 15 is composed of a male nut 15A and a female nut 15B. As described above, the male nut 15A has a threaded portion 15a that engages with the threaded
Therefore, the threaded portion 13a of the
更に、導入管２０の先端面と芯棒１３の先端面の間に、オリフィス１６を挟み、雄ナット１５Ａの外周面の螺子部１５ｂに、雌ナット１５Ｂの螺子部１５ｃと螺合させることにより、継手１５内にオリフィス１６が装着される。
そして、フィルタエレメント１１、蓋部１２、芯棒１３、板材１４、継手１５は一体化される。この時、雄ナット１５Ａと板材１４との間には、図示しないガスケットや座金を使用することにより、気密性を高めることが好ましい。
Furthermore, the
The filter element 11, lid portion 12,
なお、蓋部１２、板材１４、フィルタエレメント１１の固定は、継手１５ｂのネジ構造によらず、図４のように芯棒１３を板材１４に溶接して（溶接部Ｘを形成して）固定しても良い。
また、図４に示すように、導入管２０の先端部に径方向に突出した突起部２０ａを形成し、芯棒１３の先端部に径方向に突出した突起部１３ｃを形成し、導入管２０の先端面と芯棒１３の先端面の間に、オリフィス１６を挟む。
そして、雄ナット１５Ａの外周面の螺子部１５ｂに、雌ナット１５Ｂの螺子部１５ｃを螺合させ、雄ナット１５Ａの先端部で突起部１３ｃを押圧し、雌ナット１５Ｂの先端部で突起部２０ａ押圧することにより、継手１５内にオリフィス１６が装着するようにしても良い。
尚、図４において、図２に示された部材と同一部材は、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
The lid 12, the
Further, as shown in FIG. 4, a projection 20a projecting radially is formed at the tip of the
Then, the threaded portion 15c of the female nut 15B is screwed into the threaded portion 15b on the outer peripheral surface of the male nut 15A. The
4, the same members as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
また、ブレイクフィルタ１０の内部には、フィルタエレメント１１と蓋部１２と板材１４とによって内部空間Ｓが形成されている。
また、芯棒１３は円筒状であり、かつ周側面に貫通孔（図示せず）が設けられおり、継手内１５に流入する気体は、芯棒１３に設けられた貫通孔（図示せず）を経由し、フィルタエレメント１１と蓋部１２と板材１３とによって形成された内部空間Ｓに流入する。
その後、継手内１５に流入する気体は、フィルタエレメント１１を透過してブレイクフィルタ１０の外部へ流出する。
An internal space S is formed inside the
In addition, the
After that, the gas flowing into the
前記ガスケット１７ａ，１７ｂは、前記したように、フィルタエレメント１１と蓋部１２と板材１４とによって形成された内部空間Ｓの気密性を高めるために、フィルタエレメント１１と蓋部１２との間、および、フィルタエレメント１１と板材１４との間に設けられている。
これにより、継手内１５に流入する気体がセラミックス多孔体を透過して外部へ流出することを確実にする。
The gaskets 17a and 17b are provided between the filter element 11 and the lid portion 12, , are provided between the filter element 11 and the
This ensures that the gas flowing into the joint 15 permeates the ceramic porous body and flows out to the outside.
このガスケット１７ａ，１７ｂは、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）とすることが好ましい。ＰＴＦＥは耐薬品性や非汚染性に優れおり半導体産業でも一般に用いられているものを用いることができる。
尚、ガスケット１７ａ，１７ｂは、ＰＴＦＥに対しカーボンブラックやカーボンナノチューブを添加することによって導電性を持たせることも可能である。ガスケット１７ａ，１７ｂが、導電性を有することにより、フィルタエレメント１１が帯電することを抑制することができる。フィルタエレメント１１の帯電は、パーティクルの付着の原因となるので、導電性を有するガスケット１７ａ，１７ｂを用いることで、フィルタエレメント１１に付着したパーティクルの混入を抑制することができる。
These gaskets 17a and 17b are preferably made of PTFE (polytetrafluoroethylene), for example. PTFE is excellent in chemical resistance and non-polluting properties, and PTFE generally used in the semiconductor industry can be used.
The gaskets 17a and 17b can be made conductive by adding carbon black or carbon nanotubes to PTFE. Since the gaskets 17a and 17b have electrical conductivity, it is possible to suppress the filter element 11 from being charged. Since electrification of the filter element 11 causes adhesion of particles, the inclusion of particles adhering to the filter element 11 can be suppressed by using the conductive gaskets 17a and 17b.
ここで、フィルタエレメント１１として好適なセラミックス多孔体としては、例えば、本出願人が特開２０１９－１５６６８５で提案した、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とする焼結体を用いることができる。
この炭化ケイ素の焼結体は、複数の炭化ケイ素の粒子が結合されて骨格をなし、それらの間に多数の気孔が形成されている。フィルタエレメント１１として好適なセラミックス多孔体（炭化ケイ素の焼結体）の平均気孔径は、３μｍを超えて９μｍ以下（好ましくは３μｍを超えて６μｍ以下）であり、気孔率は３５％以上５５％以下である。
平均気孔径の測定は、水銀圧入法を用いることができる。また、炭化珪素粒子の平均粒子径の測定には、ＳＥＭ画像解析法を用いることができる。
Here, as a ceramic porous body suitable for the filter element 11, for example, a sintered body containing silicon carbide (SiC) as a main component, proposed by the present applicant in Japanese Patent Laid-Open No. 2019-156685, can be used.
This silicon carbide sintered body has a skeleton formed by bonding a plurality of silicon carbide particles, and a large number of pores are formed therebetween. The ceramic porous body (sintered body of silicon carbide) suitable for the filter element 11 has an average pore diameter of more than 3 μm and 9 μm or less (preferably more than 3 μm and 6 μm or less), and a porosity of 35% or more and 55%. It is below.
Mercury porosimetry can be used to measure the average pore diameter. Further, an SEM image analysis method can be used for measuring the average particle size of the silicon carbide particles.
前記フィルタエレメント１１の平均気孔径が３μｍ以下の場合、圧力損失が大きくガス供給量が少なくなる。そのため、大気開放時に大気圧に到達するまでの時間が大幅に長くなる。一方、平均気孔径が９μｍを超えると、パーティクル捕集性能、および気流の急激な変化を緩和する機能が低下する。 When the average pore diameter of the filter element 11 is 3 μm or less, the pressure loss is large and the gas supply amount is small. Therefore, the time required to reach the atmospheric pressure when released to the atmosphere is significantly lengthened. On the other hand, if the average pore size exceeds 9 μm, the particle trapping performance and the ability to mitigate abrupt changes in airflow are degraded.
また、気孔率が３５％未満の場合、ガス供給量が小さくなり、大気圧に達するまでの時間が大幅に長くなる。一方、気孔率が５５％を超えると、気流の急激な変化を緩和する性能が低下する。 Moreover, when the porosity is less than 35%, the amount of gas supplied becomes small, and the time required to reach the atmospheric pressure is greatly lengthened. On the other hand, if the porosity exceeds 55%, the ability to mitigate abrupt changes in airflow is reduced.
上記のようなフィルタエレメント１１は、平均粒子径０．５μｍ～５μｍの炭化ケイ素の原料に有機バインダーを添加、混合し、成形後に非酸化性雰囲気下で焼結することで製造することができる。
例えば、焼結は、２２００℃～２４００℃で２時間行うとすることができる。炭化ケイ素の原料の平均粒子径０．５μｍ～５μｍの根拠は、０．５μｍ未満の場合、気孔率が小さくなりガス供給量が小さくなって、大気圧に達するまでの時間が大幅に長くなる。５μｍを超えると、気孔径が大きくなりパーティクル捕集性能、および気流の急激な変化を緩和する機能が低下する。
The filter element 11 as described above can be manufactured by adding an organic binder to a silicon carbide raw material having an average particle size of 0.5 μm to 5 μm, mixing the mixture, molding the mixture, and then sintering the mixture in a non-oxidizing atmosphere.
For example, sintering may be performed at 2200° C.-2400° C. for 2 hours. The reason why the average particle size of the silicon carbide raw material is 0.5 μm to 5 μm is that if it is less than 0.5 μm, the porosity becomes small, the amount of gas supplied becomes small, and the time required to reach atmospheric pressure is greatly increased. If it exceeds 5 μm, the pore size becomes large, and the particle trapping performance and the function of alleviating abrupt changes in airflow are deteriorated.
炭化ケイ素の焼結体を得るためには、２２００℃より低い温度での加熱でも可能であるが、粒子成長が不十分となって炭化ケイ素の微粉が残存し、パーティクルの発生源となるとともに、気孔径が小さくなり、大気圧に達するまでの時間が大幅に長くなる。また、粒子成長が不十分となって、強度も不十分になる。
一方、焼結温度が２４００℃より高い場合は、粒子成長が進み気孔径が大きくなりパーティクル捕集性能、および気流の急激な変化を緩和する機能が低下する。
焼結温度が２２００℃～２４００℃の場合、炭化ケイ素の微粉が気化ないし凝集するのでパーティクルの発生源が少なく、また、強度も十分になる。
In order to obtain a sintered body of silicon carbide, heating at a temperature lower than 2200° C. is also possible. The pore size becomes smaller, and the time to reach atmospheric pressure is greatly increased. In addition, the grain growth becomes insufficient, and the strength becomes insufficient.
On the other hand, if the sintering temperature is higher than 2400° C., the particle growth proceeds and the pore diameter increases, resulting in deterioration of the particle collection performance and the function of alleviating abrupt changes in airflow.
When the sintering temperature is 2200° C. to 2400° C., the silicon carbide fine powder is vaporized or agglomerated, so there are few sources of particle generation and the strength is sufficient.
炭化ケイ素の原料粒子は、平均粒子径１μｍ未満の炭化ケイ素の微粒子と平均粒子径１μｍ以上の炭化ケイ素の粒子を混合したものとし、平均粒子径１μｍ未満の炭化珪素微粒子を、炭化珪素粒子全体の１０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下とすることが好ましい。
このように準備した炭化ケイ素の原料粒子は、平均粒子径０．５μｍ以上５μｍ以下でありつつ、粒子全体の大きさの割合が適切に制御され、目的とする気孔や骨格構造が作りやすくなる。
The silicon carbide raw material particles are a mixture of silicon carbide fine particles having an average particle size of less than 1 μm and silicon carbide particles having an average particle size of 1 μm or more, and the silicon carbide fine particles having an average particle size of less than 1 μm are added to the entire silicon carbide particles. It is preferable to make it 10 wt% or more and 20 wt% or less.
The raw material particles of silicon carbide thus prepared have an average particle diameter of 0.5 μm or more and 5 μm or less, and the size ratio of the whole particles is appropriately controlled, making it easy to form the desired pores and skeleton structure.
更に、このブレイクフィルタ１０には、前記したように、オリフィス１６が設けられている。
図３に示されるように、オリフィス１６は、継手１５の内径を横断するように配置した板材であり、板材の一部に開口１６ａを有している。オリフィス１６は、継手１５内に流入する気体の流量を規制する役割を果たしている。
このオリフィスには、例えば、ＳＵＳやＮｉ等の材質を用いることが好ましい。
Further, the
As shown in FIG. 3, the
It is preferable to use a material such as SUS or Ni for this orifice.
図３に示されるオリフィス１６は、継手１５を導入管２０に接続する際のガスケットと共通化している。
このようにガスケットと機能が共通化したオリフィス１６は、オリフィスガスケットと呼ばれることもある。ここで、このオリフィス１６と一般的なガスケットとの違いについて留意する。
The
The
ガスケットの機能は、継手１５を導入管２０に接続する際の気密性を高めることにある。したがって、ガスケットも、継手１５の内径を横断するように配置した板材であり、板材の一部に開口１６ａを有しているが、開口１６ａの径は、継手１５の径と実質的に同一である。すなわち、ガスケットの開口１６ａの径ｄと継手１５の径Ｄの関係は、ｄ＝Ｄとなる。
The function of the gasket is to improve airtightness when connecting the joint 15 to the
一方、オリフィス１６は、継手１５内に流入する気体の流量を規制する役割を果たすために、オリフィス１６の開口１６ａの径ｄが継手１５の径Ｄよりも小さい。すなわち、オリフィス１６の開口１６ａの径ｄと継手１５の径Ｄの関係は、ｄ＜Ｄとなる。
On the other hand, the
上記のような関係から、本発明の実施形態に係るブレイクフィルタ１０は、開口１６ａの径ｄと継手１５の径Ｄの関係がｄ＜Ｄを満たしていることをもって、オリフィスとガスケットと機能が共通化したオリフィスガスケットが用いられていても、継手１５内に流入する気体の流量を規制するオリフィス１６が用いられているとみなされる。
一方、本発明の実施形態に係るブレイクフィルタ１０は、図３に示されるようなオリフィスとガスケットと機能が共通化したオリフィスガスケットではなく、別個独立したオリフィス１６を備えるとしてもよい。
From the above relationship, the
On the other hand, the
（実施例）
ここで、上記説明した本発明の実施形態に係るブレイクフィルタ１０の効果の検証について説明する。効果の検証に用いたフィルタエレメント１１に用いる炭化ケイ素の焼結体は、以下のように作成した。
(Example)
Verification of the effects of the
まず、平均粒子径０．７μｍの炭化ケイ素を用意する。この炭化ケイ素の１００重量部に対し、バインダーとしてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を１重量部加え、水とともに混合した。その後、乾燥させたものを解砕し、ＣＩＰ（Ｃｏｌｄ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）成形によって、円筒形状に成形した。この成形体を摂氏２３００度で２時間加熱し、焼結した。得られた焼結体を外径１９ｍｍ、内径１５ｍｍ、長さ３７ｍｍに加工し、フィルタエレメントに用いた。 First, silicon carbide having an average particle size of 0.7 μm is prepared. To 100 parts by weight of this silicon carbide, 1 part by weight of polyvinyl alcohol (PVA) was added as a binder and mixed with water. After that, the dried product was pulverized and molded into a cylindrical shape by CIP (Cold Isostatic Pressing) molding. This compact was sintered by heating at 2300° C. for 2 hours. The resulting sintered body was processed to have an outer diameter of 19 mm, an inner diameter of 15 mm and a length of 37 mm, and was used as a filter element.
このフィルタエレメントを用いて、図２に示したようなブレイクフィルタを構成した。そしてまた、継手に、継手内に流入する気体の流量を規制するオリフィスを設けた。 Using this filter element, a break filter as shown in FIG. 2 was constructed. The joint was also provided with an orifice to regulate the flow rate of gas flowing into the joint.
ここで、本発明の実施形態に係るブレイクフィルタの効果の検証に用いたオリフィスは、開口の径ｄが２．８～５．５ｍｍのものを用いた。
一方、比較例では、同様のブレイクフィルタにおいて、オリフィスの代わりに５．５ｍｍのガスケットを用いた。
このように構成した実施例および比較例において、ブレイクフィルタを透過する気体の流量を測定した。
実験の条件は、大気開放に相当する標準気圧（０．１ＭＰａ）の気体を継手に導入した場合のフィルタエレメントを透過して流出する気体の流量を測定したものである。
Here, the orifice used for verifying the effect of the break filter according to the embodiment of the present invention has an opening diameter d of 2.8 to 5.5 mm.
On the other hand, in a comparative example, a 5.5 mm gasket was used in place of the orifice in a similar break filter.
In the example and the comparative example configured as described above, the flow rate of the gas passing through the break filter was measured.
The conditions of the experiment were to measure the flow rate of the gas passing through the filter element and flowing out when the gas of standard atmospheric pressure (0.1 MPa) corresponding to opening to the atmosphere was introduced into the joint.
上記検証結果から解るように、本発明の実施に係る実施例１～１０では、流量の変動が３５～３７の間に収まっている。この結果を統計指標で表すと、標準偏差が０．７０であり、変動係数が０．０１９である。
一方、従来通りガスケットを用いた比較例１～１０では、流量の変動が３６～４９まで大きくばらついている。この結果を統計指標で表すと、標準偏差が４．５０であり、変動係数が０．１０７である。
As can be seen from the above verification results, in Examples 1 to 10 according to the implementation of the present invention, the variation in flow rate is within 35 to 37. When this result is represented by statistical indices, the standard deviation is 0.70 and the coefficient of variation is 0.019.
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 10, in which gaskets were used as usual, the fluctuations in the flow rate varied widely from 36 to 49 degrees. When this result is represented by statistical indices, the standard deviation is 4.50 and the coefficient of variation is 0.107.
このように、本発明の実施形態に係るブレイクフィルタは、フィルタエレメントの気孔の個体差に起因する流量のバラツキを抑制することができる。
また、上記検証結果に従えば、ブレイクフィルタを製造する際に、フィルタエレメントのガス流量を予め測定し、該測定値に応じて継手内に設けるオリフィスの内径を選択することが好ましい。
As described above, the break filter according to the embodiment of the present invention can suppress variations in the flow rate due to individual differences in the pores of the filter element.
Further, according to the above verification results, when manufacturing the break filter, it is preferable to measure the gas flow rate of the filter element in advance and select the inner diameter of the orifice provided in the joint according to the measured value.
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記の実施形態よって限定されるものではない。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited by the above embodiments.
１ 減圧装置
２ チャンバー
３ 半導体ウエハ
４ 排気口
５ 導入口
６ 真空ポンプ
１０ ブレイクフィルタ
１１ フィルタエレメント
１２ 蓋部
１３ 芯棒
１４ 板材
１５ 継手
１５Ａ 雄ナット１５Ａ
１５Ｂ 雌ナット
１６ オリフィス
１７ａ，１７ｂ ガスケット
２０ 導入管
REFERENCE SIGNS
15B
Claims (3)
前記セラミックス多孔体の一端を封止する蓋部と、
前記蓋部の中心から前記セラミックス多孔体の径内を通って他端方向に延びる、円筒状かつ周側面に貫通孔が設けられた芯棒と、
前記セラミックス多孔体の前記他端を固定する板材と、
前記板材を貫通する前記芯棒に前記板材の裏面側で接続する継手と、
前記継手内に流入する気体の流量を規制するオリフィスと、を備え、
前記オリフィスを介して前記継手内に流入する気体は、前記芯棒に設けられた前記貫通孔を経由し、前記セラミックス多孔体を透過して外部へ流出するブレイクフィルタの製造方法において、
前記セラミックス多孔体のガス流量を予め測定し、該測定値に応じて前記継手内に設けるオリフィスの内径を選択することを特徴とするブレイクフィルタの製造方法。 a cylindrical ceramic porous body;
a lid that seals one end of the ceramic porous body;
a cylindrical core rod extending from the center of the lid portion through the diameter of the ceramic porous body toward the other end, and having a through hole provided on a peripheral side thereof;
a plate material for fixing the other end of the ceramic porous body;
a joint that connects the back side of the plate to the core rod penetrating the plate;
an orifice that regulates the flow rate of gas flowing into the joint;
In the break filter manufacturing method, the gas flowing into the joint through the orifice passes through the through hole provided in the core rod, permeates the ceramic porous body, and flows out to the outside,
A method of manufacturing a break filter, characterized in that the gas flow rate of the ceramic porous body is measured in advance, and the inner diameter of the orifice provided in the joint is selected according to the measured value.
前記蓋部、前記芯棒、前記継手はそれぞれ螺子部を有し、前記芯棒が前記蓋部及び前記継手と螺合することにより、または、芯棒が板材裏面で溶接されることにより、蓋部、セラミックス多孔体、板材、継手が一体化されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブレイクフィルタの製造方法。 A gasket containing polytetrafluoroethylene as a main component is provided between the ceramic porous body and the lid and between the ceramic porous body and the plate,
The lid portion, the core rod, and the joint each have a screw portion, and the lid is formed by screwing the core rod to the lid portion and the joint, or by welding the core rod to the back surface of the plate material. 3. The method of manufacturing a break filter according to claim 1, wherein the part, the ceramic porous body, the plate material, and the joint are integrated.
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