(57)【要約】【課題】上部ヘッドに処理液の導入口及び濾過液の導出口を設けたフィルタにおいては、フィルタ下部に処理液の滞留が生じる問題を生じた。【解決手段】多孔内筒３、該多孔筒の周りに配置された濾過材１１、濾過材の周りに配置された多孔外筒５及び前記濾過材の上下端を封着する上下蓋部７、９より形成されたフィルタエレメント１０と、前記フィルタエレメントの周面及び底面を囲んで設けられた気密ハウジング１５と、処理液導入口１９及び濾過液導出口２１とを有し、前記ハウジングの上端を気密に閉鎖するヘッド２３と、を備えたフィルタにおいて、前記フィルタエレメント１０と前記ハウジング１５の間には、前記フィルタエレメント１０と前記ハウジング１５との間に内側流路及び外側流路それぞれを形成するカップ状の案内部材であって底部中央に開口が設けられている案内部材２７が配置されており、前記処理液導入口１９は前記外側流路Ａ又はそれと内側流路Ｂに連通しており、前記多孔内筒３の内部流路は前記濾過液導出口２１に連通していることを特徴とするフィルタ。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔内筒、該多孔筒の周りに配置された濾過材、該濾過材の周りに配置された多孔外筒及び前記濾過材の上下端を封着する上下蓋部より形成されたフィルタエレメントと、前記フィルタエレメントの周面及び底面を囲んで設けられた気密ハウジングと、処理液導入口及び濾過液導出口とを有し、前記ハウジングの上端を気密に閉鎖するヘッドと、を備えたフィルタにおいて、
前記フィルタエレメントと前記ハウジングの間には、前記フィルタエレメントと前記ハウジングとの間に内側流路及び外側流路それぞれを形成するカップ状の案内部材であって底部中央に開口が設けられている案内部材が配置されており、
前記処理液導入口は少なくとも前記外側流路に連通しており、前記多孔内筒の内部流路は前記濾過液導出口に連通していることを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
前記処理液導入口は前記内側流路の上端にも通じている請求項１のフィルタ。
【請求項３】
前記案内部材は無孔である請求項１または２のフィルタ。
【請求項４】
前記濾過材はプリーツ状に折り曲げられ両側縁が封着された濾過材である請求項１〜３のいずれかのフィルタ。
【請求項５】
前記ヘッドは前記内外側流路と前記処理液導入口の間の空間に通じるガスベント口を有する請求項１〜４のいずれかのフィルタ。
【請求項６】
前記案内部材の内周面及び内底面にはフィルタエレメントの周部及び底部を支持するリブが形成されている請求項１〜５のいずれかのフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体処理用のフィルタに関し、特に、フィルタ内部において処理液が滞留することによって濾過液に悪影響をもたらすような処理液を濾過する場合に用いるフィルタに関する。本発明は特にこのような問題を防止したカートリッジ型フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フィルタは各種流体の分離処理に用いられているが、このようなフィルタとしては、所定の異物や粒子を捕捉でき、粒子に対する保持能力の高い機能がそれぞれ求められている。
カートリッジ型フィルタは、典型的には内部通路を有する円筒状のフィルタエレメントを収納した気密ハウジングとこれに一体に結合した気密ヘッドより構成され、使い捨て型の場合にはハウジングとヘッドは一体に結合され、交換型の場合にはヘッドはシール手段を有する締着手段によりハウジングに着脱自在に結合されている。
処理液導入口はハウジングの下部又はヘッドに設けられ、濾過液導出口はハウジングのヘッドに設けられ、さらに場合により処理液又は濾過液中に溶存したガスから生じる気泡を抜くためのガスベント口がヘッドに設けられる。
【０００３】
フィルタエレメントは通常巻き型とプリーツ型が存在するが、プリーツ型の方が濾過面積が大きいので主流である。プリーツ型フィルタエレメントは、熱可塑性樹脂製フィルタ膜の両面に１対の多孔支持材シートが添わされて、プリーツ状に折り曲げられ両側縁が封着された濾過材と、濾過材を両面から支持する多孔内筒及び多孔外筒と、濾過材の上下端に溶着されて濾過材を気密封止する上下蓋部とから構成されている。
【０００４】
このような構造において、ヘッドに処理液導入口及び濾過液導出口が設けられる使い捨て型又は交換型カートリッジ型フィルタでは、処理液は処理液導入口からフィルタエレメントとハウジングの間に導入され、多孔外筒から濾過材を透過し、異物又は固形粒子がトラップされ、濾過材を透過した濾過液は多孔内筒の内部通路から濾過液導出口へ流出する。ところがフィルタエレメントとハウジングの内面との間にも処理液は流入するがその場所に滞留する傾向がある。
【０００５】
ところで、半導体回路の集積度の向上により、より微細な配線幅が要求されるためにＬＳＩ設計においてはデザインルールが制限され、パターニングを行う製造工程での異物のコントロールにはより微細な異物、パーティクルに対処する技術が要求されている。パターニングは一般的にはフォトレジストをシリコンウエハに適用し、露光部と非露光部との現像液に対する溶解度の差を利用して行われるものであるが、レジスト液に異物が混入していると、設計どおりの線幅にパターニングすることができず不良の原因となる。
【０００６】
その他精密な濾過が要求される用途では、滞留が原因となる処理液の変質、交換型フィルタにおけるフィルタ交換時の滞留部分の清掃の手間等の問題が生じるので、極力滞留を防止する必要がある。
【０００７】
フィルタ内で処理流体が滞留する部分を生じて処理効率が低下しないようにする手段としては、特開平１０−６６８３６号公報や特開２００２−８５９４５号公報に記載された技術が提案されている。
特開平１０−６６８３６号公報の図４にはプリーツ状に折り曲げられた濾過材を円筒状に形成し、それを円筒状のハウジングに収納し、ハウジングの頂部から中心軸線に沿って下方に延びる供給管を設け、円筒状の濾過材の下側で供給管の下端に結合する円板とハウジング内底面との隙間に形成された通路を介して処理流体を放射状に流し、次いでハウジングの周壁の内面に沿って処理流体を上昇させて円筒状の濾過材の外面に一様に導き、円筒状の濾過材を透過した浄化済み流体（濾過液）は供給管の周り及び濾過材内通路を介してハウジング頂部に設けた浄化済み流体の出口に導くようになっている。
しかし、この構造では、円筒状のプリーツ化した濾過材を支持するために必要な多孔を有する内外筒の他に、更に中心軸線に沿って別個の供給管を設けなければならないので、構造が複雑になり、組み立て作業も複雑になり、コストアップとなる問題点がある。
【０００８】
一方特開２００２−８５９４５号公報では多孔外筒とハウジングの対抗面に円周方向に沿って数カ所に処理液導入口からフィルタエレメント底面まで延長した互いに嵌合してほぼ液密の通路を形成する溝部材を形成し、フィルタエレメント底面の周りに処理液の一部を導くことにより滞留を減少することが提案されている。しかしこの構造ではハウジングと多孔外筒の対抗面に複雑な構造を形成する必要があるだけでなく。フィルタエレメントの底部には直接の流路がないので処理液の滞留部にはその周辺を流れる処理液の滞留部への対流により滞留が緩和されるだけのことであり完全には滞留を無くすることはできない。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−６６８３６号公報
【特許文献２】
特開２００２−８５９４５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、流体中の異物を効率よく除去するフィルタ、特にフィルタ内部において滞留することによって濾過液に悪影響をもたらすような処理液に適用するカートリッジ型フィルタを提供することを目的とする。
本発明はまた、滞留を生じないようにするための流路手段が、より単純な構造で構成されているフィルタを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、多孔内筒、該多孔筒の周りに配置された濾過材（例えばフィルタ膜の両面に液体の流通を妨げないネットを沿わせ一緒にプリーツ状に折り曲げられ両側縁を封着したもの）、該濾過材の周りに配置された多孔外筒及び前記濾過材の上下端を封着する上下蓋部より形成されたフィルタエレメントと、前記フィルタエレメントの周面及び底面を囲んで設けられた気密ハウジングと、処理液導入口及び濾過液導出口とを有し、前記ハウジングの上端を気密に閉鎖するヘッドとを備えたフィルタにおいて、
前記フィルタエレメントと前記ハウジングの間には、前記フィルタエレメントと前記ハウジングとの間に内側流路及び外側流路それぞれを形成するカップ状の好ましくは無孔の案内部材であって底部中央に開口が設けられている案内部材が配置されており、前記処理液導入口は少なくとも前記外側流路に連通しており、前記多孔内筒の内部流路は前記濾過液導出口に連通していることを特徴とするフィルタにより解決される。この場合処理液は外側流路だけでなく内側流路の上端からも導入することができる。なお必要なら前記ヘッドは前記内外側流路と前記処理液導入口の間の空間に通じるガスベント口を有することができる。
【００１２】
【作用】
上記の本発明のフィルタは本質的に滞留を生じない構造を有する。
処理液導入口から導入された処理液は、カップ状の案内部材内面とフィルタエレメントの多孔外筒との間に形成された環状の内側流路、並びに案内部材外面とハウジングの内面との間に形成された環状の外側流路に分流する。これらの流路への処理液の分配割合は、外側流路から滞留を防止するのに十分な処理液の流量が得られる程度に定められていれば任意に設計できる。外側流路に流れる処理液はカップ状の案内部材の底部下面側に回り込み、中心に向けて放射状に流れ、次いでカップの底部開口を通してフィルタエレメントの下面を外側に向けて放射状に流れ、内側流路に流れる。内側流路の上下から内側流路に流入する処理液はフィルタエレメントの多孔外筒から濾過材を透過し、次いで多孔内筒を経て濾過液として内部流路に流入し、濾過液導出口から精製流として出て行く。
本発明の著しい作用は、フィルタの使用中にフィルタエレメントの下面に沿った流れが常時存在して滞留が全く生じないことである。
さらに、本発明では適当な寸法のカップ状案内部材をフィルタエレメントの周りに挿入するだけでよく、フィルタエレメントやハウジングを特殊な形状に加工する必要が無く、在来の製造設備がそのまま使用できる利点がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施例によるフィルタを詳しく説明する。
図１乃至図４に本発明のフィルタの一実施例として、本発明の使い捨て型フィルタ（以下単に「フィルタ」と呼ぶ）の外観及び断面構造を示す。図５〜９は本発明のフィルタに使用するカップ状案内部材を示す。図１０〜図１１はフィルタエレメントの構造を示す。
実施例では使い捨て型フィルタを例示するが、ヘッドを交換型にする場合にも本発明は等しく適用できる。
【００１４】
図１〜図４に示す本発明のフィルタ１は、図１０〜図１１に示すように多孔内筒（コアとも呼ばれる）３、多孔外筒（スリーブとも呼ばれる）５、上蓋部７及び下蓋部９、及び多孔内筒３と多孔外筒５と上下蓋部７、９により画定される空間に収納されたプリーツ状の濾過材１１とを具備したフィルタエレメント１０を有する。プリーツ状の濾過材１１は例えばフィルタ膜とその両面を支持する一対のネットとの積層体をプリーツ状に折り込んで円筒状にしそれらの両側縁を溶着したものであり、濾過材１１の上下端部は熱溶着等の方法で上下蓋部７、９に封着されている。
図１〜４のように、フィルタ１はさらにフィルタエレメント１０の周面及び底面を囲繞するハウジング１５と、ガスベント口１７、処理液導入口１９及び濾過液導出口２１を備えたヘッド２３とを有する。ハウジング１５の上縁部とヘッド２３の下縁部の突き合わせ部で熱溶着された溶着部２５により一体化されている。なお、交換型の場合にはハウジング１５の上縁部とヘッド２３の下縁部はＯリング等のシール材を介在してボルト、ボルト−ナット又は締め付金具等の締着手段により着脱自在に封着される。
【００１５】
上記フィルタ膜としては、処理液中の除去すべき異物の大きさにより所望の大きさの孔を有する素材であればいかなる材質のものでもよく、例えば、フォトレジスト液の濾過を行う場合には、０．０５〜０．２μｍ程度の微細孔を有する、四フッ化エチレン樹脂（以下ＰＴＦＥと記す）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＳＵＳ、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル（以下ＰＦＡと記す）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）等の材質のフィルタ膜が用いられ、多孔支持材シートとしては、ネット状、多孔質シート状、不織布状で用いられ、例えば、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（以下ＥＴＦＥと記す）、ＰＶＤＦ等の熱可塑性フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロプレン、ＳＵＳ等の材質が好ましく用いられる。また、シリコンウエハ用のリンス液等、半導体装置製造に用いられる薬剤の濾過を行う場合には、０．０５〜１．０μｍ程度の微細孔を有する上記材質のフィルタ膜が用いられる。
【００１６】
ガスベント口１７は処理液中においてガスを含んだまま濾過を行うのを防止するよう、処理液導入流路と接続されて設けられているものである。
【００１７】
ハウジング１５と多孔外筒５及びハウジング１５と上下蓋部７、９との間、すなわち、フィルタエレメントの上面、底面、多孔外筒５の外周面との間に所定の間隙を設けることで、処理液もしくは濾過液のための流路を確保するように構成されている。
図３及び図４に示したように、処理液導入口１９は多孔外筒５とハウジング１５の間に形成される間隙の上端部に連通しており、多孔内筒３の内部通路は上端で濾過液導出口２１に連通している。
【００１８】
多孔内筒３、多孔外筒５、ハウジング１５、ヘッド２３、及び下記の円筒状部材３０の材質としては、例えば、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ等の熱可塑性フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロプレン、等の材料が用いられる。交換型の場合にはハウジングをステンレス鋼で製作することができる。
【００１９】
本発明に従い、フィルタエレメント１０の多孔外筒５とハウジング１５の内壁との間の空隙には、以下に詳しく説明するカップ状案内部材２７が、図３及び図４に示したように挿入されており、それにより案内部材２７の外面とハウジング１５の内面との間に処理液のための外側流路Ａが形成され、案内部材２７の内面とフィルタエレメント１０の多孔外筒５の外面との間に処理液のための内側流路Ｂが形成される。
【００２０】
図５〜９を参照するに、案内部材２７は円筒部３０と中心開口を有するディスク状底部３２から構成されており、円筒部３０の内面には軸線方向に延びるスペーサリブ３５が円周方向に等間隔で複数個形成されている。スペーサリブ３５は案内部材２７を多孔外筒５に対して適正に位置決めすることにより外側流路Ａと内側流路Ｂを確保する。
案内部材の底部３２の上面には支持リブ３１が放射状に形成されており、それによりフィルタエレメント１０の下蓋部９と案内部材の底部３２との間に所定の流路を確保すると共に、処理液を放射状外向きに案内することにより処理液の均等な分布を達成する。案内部材の底部の下面にはスペーサリブ３３が設けられ、底部３２とハウジング１５の底部との間に処理液を導くための外側流路Ａの一部を形成する。案内部材２７は好ましくは無孔の部材から形成されるが、外側流路Ａに十分な流路が確保できるなら内側流路Ｂへのある程度のバイパスが生じる構造でもよい。
【００２１】
組み立てにおいて、上記構成のヘッド２３の突出部３９（図３）をヒーター等により溶かし、フィルタエレメント１０の突出部３７（図３、図１０、図１１）を同様にヒーター等により溶かして、これらを圧接することにより互いに接合され熱溶着が完成し気密封止される。この結合は使い捨て型の場合には溶着でもよいし、Ｏリング等のシール材を用いて封着してもよい。この状態で前記のフィルタエレメント１０にカップ状案内部材２７を先ず被せる。このときフィルタエレメントの上蓋部７の外周はカップ状案内部材の複数のリブ３５がなす内周面の寸法と合うようになっているので被せたときに脱落することなく嵌合する。この嵌合によりリブ３５の無い前記案内部材の内側部分と前記上蓋部７とにより導入路が確保される。ここで、この導入路は濾過する液の通路であるが、液中に溶け込んだガス等を除去する脱気のための排出口（ガスベント１７）に通じている。最終的にハウジング１５を前記カップ状案内部材に被せて本発明のフィルタが完成する。フィルタエレメント１０の下蓋部９はハウジング１５の底部内面との間に所定の間隔を持って座着する。フィルタエレメント１０の多孔外筒５は、案内部材２７のスペーサリブ３１と３５により案内部材に対して所定距離離間して内側流路Ｂを確保する。また封着部２５で上記したヘッドとハウジングとを同様に溶着することにより使い捨て型のカートリッジフィルタが完成する。この嵌合により外側流路Ａも適正に確保できる。このとき内側流路Ｂの上端部が処理液導入口１９に通じていることが望ましい。これによりフィルタエレメント１０の周りには能率的に処理液が導入される。なお、ヘッドとハウジング又はハウジングを繰り返して使用する用途では封着部２５を溶着によらないでＯリングを介在させて締着具で締め付ける。
【００２２】
本発明の構成によれば、処理液導入口１９から導入された処理液は、カップ状の案内部材２７とフィルタエレメント１０の多孔外筒５の外周の間に形成された環状の内側流路Ｂと案内部材２７の円筒部３０の外周とハウジング１５の内面との間に形成された環状の外側流路Ａに分流する。これらの流路への処理液の分配割合は、外側流路Ａに処理液の滞留を防止するに十分な処理液流量が得られる程度に定められているので、外側流路Ａを下降する処理液は案内部材２７の底部３２の下面側に回り込み、中心に向けて放射状に流れ、次いで案内部材２７の底部開口２９を通してフィルタエレメントの下蓋部９の下面を外側に向けて放射状に流れ、内側流路Ｂに流入する。上下から内側流路Ｂに流入する処理液はフィルタエレメントの多孔外筒５から濾過材１１を透過し、次いで多孔内筒５を経て濾過液として内部通路に流入し、濾過液導出口２１から濾過液として出て行く。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のフィルタによると、フィルタの使用中にフィルタエレメントの下面に沿った流れが常時存在して滞留が全く生じない効果がある。
さらに、本発明では適当な寸法の案内部材をフィルタエレメントの周りに挿入するだけでよく、フィルタエレメントやハウジングを特殊な形状に加工する必要が無く、在来の製造設備がそのまま使用できる利点がある。
このように、処理液が本発明のフィルタに導入されることにより、ハウジング１５の底部には処理液の滞留が全然生じない。特に処理液が半導体装置の製造に用いられるフォトレジスト液である場合には長時間の滞留によりゲル化しやすいものがゲルにならず、つまり異物となって濾過後のフォトレジスト液に残存しないからフォトエッチングの際などに不良の発生を防止することが可能となる。
本発明は、フォトレジスト液や半導体製造用薬剤に適用できるだけでなく、種々の液体に使用することができ、例えば、硝酸、硫酸などの強酸や水等、濾過を必要とする種々の液体にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の使い捨て型のフィルタの斜視図である。
【図２】本発明の使い捨て型のフィルタの平面図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】図２と同様な断面を含む同フィルタの斜視図である。
【図５】本発明のフィルタの一部を構成する案内部材の斜視図である。
【図６】図５と同様であるが一部を点線で示した斜視図である。
【図７】案内部材の平面図である。
【図８】図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面図である。
【図９】案内部材の底面図である。
【図１０】図３に示したフィルタエレメントの全体斜視図である。
【図１１】図１０のフィルタエレメントの内部構造を示す破断斜視図である。
【符号の説明】
１  フィルタ
３  多孔内筒
５  多孔外筒
７  上蓋部
９  下蓋部
１０  フィルタエレメント
１１  濾過材
１５  ハウジング
１７  ガスベント口
１９  処理液導入口
２１  濾過液導出口
２３  ヘッド
２５  溶着部
２７  案内部材
２９  中央開口
３０  円筒部
３１  リブ
３２  底部
３３  リブ
３５  リブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004330133.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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