粒子捕捉材及びその製造方法
【課題】繊維の破片の発生が効果的に抑制された粒子捕捉材を提供する
【解決手段】第一のフッ素樹脂から形成され開口１１が形成された第一の基部材１０と、第二のフッ素樹脂から形成され前記開口１１の一方側を覆うように配置された第二の基部材２０と、１又は複数の無機繊維シート４０を含み前記第一の基部材１０と前記第二の基部材２０とに挟まれた無機繊維層と、を有し、前記無機繊維層において、１又は複数の前記無機繊維シートの一部が前記開口から露出し、前記一部を囲む前記無機繊維シート４０の外周部には、融点が前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い第三のフッ素樹脂が含浸されている粒子捕捉材とする。
【解決手段】第一のフッ素樹脂から形成され開口１１が形成された第一の基部材１０と、第二のフッ素樹脂から形成され前記開口１１の一方側を覆うように配置された第二の基部材２０と、１又は複数の無機繊維シート４０を含み前記第一の基部材１０と前記第二の基部材２０とに挟まれた無機繊維層と、を有し、前記無機繊維層において、１又は複数の前記無機繊維シートの一部が前記開口から露出し、前記一部を囲む前記無機繊維シート４０の外周部には、融点が前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い第三のフッ素樹脂が含浸されている粒子捕捉材とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子捕捉材及びその製造方法に関し、特に、粒子を捕捉するための無機繊維を含む粒子捕捉材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置のように、内部の雰囲気を真空に維持しつつ、当該内部で所定の処理が行われる装置においては、汚染の原因となる粒子を捕捉する必要がある。そこで、従来、例えば、特許文献１において、ステンレスフェルト又はフッ素樹脂のフェルトから成る綿状体を粒子捕捉材として用いることが記載されている。このような粒子捕捉材を装置に取り付ける場合には、例えば、当該装置の形状に合わせて当該粒子捕捉材を切断したり、当該粒子捕捉材に固定用のビス穴を形成する等、当該粒子捕捉材に必要な加工が施される。
【特許文献１】特開２００７−１８０４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来、粒子捕捉材が粒子を捕捉するための繊維を含む場合、当該粒子捕捉材に切断や穴あけ等の加工を施すことにより、当該粒子捕捉材から当該繊維の破片が発生して汚染源となってしまうことがあった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、繊維の破片の発生が効果的に抑制された粒子捕捉材及びその製造方法を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る粒子捕捉材は、第一のフッ素樹脂から形成され開口が形成された第一の基部材と、第二のフッ素樹脂から形成され前記開口の一方側を覆うように配置された第二の基部材と、１又は複数の無機繊維シートを含み前記第一の基部材と前記第二の基部材とに挟まれた無機繊維層と、を有し、前記無機繊維層において、１又は複数の前記無機繊維シートの一部が前記開口から露出し、前記一部を囲む前記無機繊維シートの外周部には、融点が前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い第三のフッ素樹脂が含浸されていることを特徴とする。本発明によれば、繊維の破片の発生が効果的に抑制された粒子捕捉材を提供することができる。
【０００６】
また、前記無機繊維シートの前記外周部には、前記第一の基部材側及び前記第二の基部材側の両方から前記第三のフッ素樹脂が含浸されていることとしてもよい。こうすれば、外周部からの繊維片の発生をより確実に回避することができる。また、前記第三のフッ素樹脂から形成され前記第一の基部材の前記開口に対応する開口が形成された溶融シートを溶融させることにより、前記無機繊維シートの前記外周部に前記第三のフッ素樹脂が含浸されていることとしてもよい。こうすれば、粒子を捕捉するために露出させる無機繊維シートの一部の形状や面積を確実に制御することもできる。また、前記第一の基部材は、前記第一のフッ素樹脂の多孔質体であり、前記第二の基部材は、前記第二のフッ素樹脂の多孔質体であり、前記第一の基部材及び前記第二の基部材と前記無機繊維層とは前記第三のフッ素樹脂により接着していることとしてもよい。こうすれば、粒子捕捉材の柔軟性を高めることができるとともに、第一の基部材及び第二の基部材と無機繊維層との強固な接着をより確実に達成することもできる。また、前記第一のフッ素樹脂及び前記第二のフッ素樹脂は、いずれもポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であり、前記第三のフッ素樹脂は、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）であることとしてもよい。こうすれば、粒子捕捉材からのアウトガスの発生を効果的に回避できるとともに、当該粒子捕捉材の耐薬品性及び耐熱性を向上させることもできる。
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る粒子捕捉材の製造方法は、第一のフッ素樹脂から形成され開口が形成された第一の基部材と、第二のフッ素樹脂から形成され前記開口の一方側を覆うように配置された第二の基部材と、の間に、融点が前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い第三のフッ素樹脂から形成され前記第一の基部材の前記開口に対応する開口が形成された溶融シートを少なくとも一対配置するとともに、前記一対の溶融シートの間に、一部が前記第一の基部材の前記開口から露出するように無機繊維シートを配置して積層体を形成する積層工程と、前記積層体を、前記第三のフッ素樹脂の融点以上、前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い温度で加熱しながらプレスすることにより、前記溶融シートを溶融させて、前記一部を囲む前記無機繊維シートの外周部に、前記第三のフッ素樹脂を含浸させる加熱プレス工程と、を含むことを特徴とする。本発明によれば、繊維の破片の発生が効果的に抑制された粒子捕捉材の製造方法を提供することができる。
【０００８】
また、前記積層工程において、前記第一の基部材と前記第二の基部材との間に、各々が一対の前記溶融シートに挟まれた複数の無機繊維シートを配置し、前記加熱プレス工程において、前記複数の無機繊維シートの各々の前記外周部分に、前記第一の基部材側及び前記第二の基部材側の両方から前記第三のフッ素樹脂を含浸させることとしてもよい。こうすれば、外周部からの繊維片の発生がより確実に回避された粒子捕捉材の製造方法を提供することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の一実施形態に係る粒子捕捉材（以下、「本捕捉材」という。）、及び粒子捕捉材の製造方法（以下、「本製造方法」という。）について図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１は、本捕捉材１の外観の一例を示す説明図である。図２は、図１に示す本捕捉材１の断面を示す説明図である。図３は、図１に示す本捕捉材１の製造に用いられる部材の外観を示す説明図である。図４は、図３に示す部材の断面を示す説明図である。図５は、本製造方法における加熱プレスの一例を示す説明図である。なお、以下の説明において、２つ以上の同様の要素については、これらの要素を互いに区別しない場合には単に数字のみを付して示し（例えば、「４０」）、これらの要素を互いに区別する場合には、当該数字に小文字のアルファベットを付して示す（例えば、「４０ａ」、「４０ｂ」）こととする。
【００１１】
図１及び図２に示すように、本捕捉材１は、第一の基部材（以下、「上基部材１０」という。）と、第二の基部材（以下、「下基部材２０」という。）と、当該上基部材１０と下基部材２０とに挟まれた無機繊維層３０と、を有している。この本捕捉材１は、図３及び図４に示すように、上基部材１０と、下基部材２０と、２つの無機繊維シート４０と、３つの溶融シート５０と、を積層して製造される。
【００１２】
上基部材１０は、第一のフッ素樹脂から形成されている。また、下基部材２０は、第二のフッ素樹脂から形成されている。第一のフッ素樹脂及び第二のフッ素樹脂としては、それぞれ本捕捉材１に要求される特性に応じて選択される適切なフッ素樹脂を用いることができる。第一のフッ素樹脂と第二のフッ素樹脂とは同じ種類のフッ素樹脂とすることができ、又は互いに異なる種類のフッ素樹脂とすることもできる。
【００１３】
具体的に、第一のフッ素樹脂及び第二のフッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、充填材含有ＰＴＦＥ（ガラスファイバー等の充填材を混合したＰＴＦＥ）からなる群から選択される１種類のフッ素樹脂又は２種類以上を組み合わせたフッ素樹脂を用いることができる。これらの中でも特にＰＴＦＥを好ましく用いることができる。第一のフッ素樹脂及び第二のフッ素樹脂としてＰＴＦＥを用いる場合には、上基部材１０及び下基部材２０からのアウトガスの発生を効果的に回避することができる。
【００１４】
上基部材１０及び下基部材２０は、本捕捉材１に要求される特性に応じて選択される適切な成形方法により形成することができる。具体的に、上基部材１０及び下基部材２０は、例えば、それぞれ第一のフッ素樹脂の多孔質体及び第二のフッ素樹脂の多孔質体とすることができる。第一のフッ素樹脂の多孔質体及び第二のフッ素樹脂の多孔質体は、例えば、延伸法により成形することができる。すなわち、例えば、第一のフッ素樹脂及び第二のフッ素樹脂がＰＴＦＥである場合には、ナフサ等の助剤を添加した乳化重合ＰＴＦＥの微粉末から押出機及びカレンダーロールを用いて予備成形体を成形し、当該予備成形体を延伸し、さらに高温で熱処理することにより、ＰＴＦＥの多孔質シートを成形することができる。上基部材１０及び下基部材２０が多孔質体である場合、本捕捉材１は柔軟性を備えることができる。
【００１５】
上基部材１０には、開口１１が形成されている。すなわち、本実施形態において、上基部材１０は、その中央に矩形の開口１１が形成された枠状の成形体である。一方、下基部材２０に上基部材１０の開口１１に対応する開口は形成されていない。すなわち、本実施形態において、下基部材２０は、上基部材１０の開口１１の一方側を覆うように配置することのできる板状の成形体である。なお、上基部材１０及び下基部材２０の厚さは、本捕捉材１に要求される特性に応じて任意に設定することができる。例えば、上基部材１０及び下基部材２０の厚さを無機繊維シート４０及び溶融シート５０のいずれよりも大きくすることにより、当該上基部材１０及び下基部材２０は、本捕捉材１の骨格を構成する支持部材として好ましいものとなる。
【００１６】
無機繊維シート４０は、無機繊維から形成されている。無機繊維シート４０を構成する無機繊維は、本捕捉材１に要求される特性に応じて選択される適切な無機繊維を用いることができる。具体的に、無機繊維としては、例えば、アルミナ繊維、ガラス繊維、シリカ繊維を用いることができる。無機繊維シート４０には、上基部材１０の開口１１に対応する開口は形成されていない。すなわち、本実施形態において、無機繊維シート４０は、上基部材１０の開口１１の一方側を覆うように配置することのできる織布又は不織布である。なお、無機繊維シート４０の厚さは、本捕捉材１に要求される特性に応じて任意に設定することができるが、例えば、上基部材１０及び下基部材２０の厚さより小さくすることができる。
【００１７】
溶融シート５０は、第三のフッ素樹脂から形成されている。第三のフッ素樹脂は、その融点が第一のフッ素樹脂の融点及び第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低いフッ素樹脂である。第三のフッ素樹脂としては、本捕捉材１に要求される特性に応じて選択される適切なフッ素樹脂を用いることができる。
【００１８】
具体的に、第三のフッ素樹脂としては、例えば、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）からなる群から選択される１種類のフッ素樹脂又は２種類以上を組み合わせたフッ素樹脂を用いることができる。これらの中でもＥＴＦＥ、ＦＥＰを好ましく用いることができ、特にＥＴＦＥを好ましく用いることができる。第三のフッ素樹脂としてＥＴＦＥを用いる場合には、無機繊維層３０からのアウトガスの発生を効果的に回避することができる。
【００１９】
さらに、第一のフッ素樹脂及び第二のフッ素樹脂としてＰＴＦＥを用い、第三のフッ素樹脂としてＥＴＦＥを用いる場合には、本捕捉材１からのアウトガスの発生を確実に回避することができる。また、この場合、本捕捉材１は、優れた耐薬品性及び耐熱性を備えることもできる。このため、例えば、本捕捉材１に対して洗浄等の目的で薬品処理や熱処理を施すことができる。
【００２０】
溶融シート５０は、本捕捉材１に要求される特性に応じて選択される適切な成形方法により形成することができる。具体的に、溶融シート５０は、例えば、第三のフッ素樹脂のフィルム成形により形成されたフィルム状の成形体とすることができる。
【００２１】
溶融シート５０には、上基部材１０の開口１１に対応する開口５１が形成されている。すなわち、本実施形態において、溶融シート５０は、その中央に、上基部材１０の開口１１と同一形状の矩形の開口５１が形成された枠状のシートである。なお、溶融シート５０の厚さは、本捕捉材１に要求される特性に応じて任意に設定することができるが、例えば、上基部材１０及び下基部材２０の厚さより小さくすることができる。また、この溶融シート５０の厚さを無機繊維シート４０と同程度とすることにより、当該無機繊維シート４０に適切な量の第三のフッ素樹脂を含浸させることができる。
【００２２】
本製造方法に含まれる第一の工程（以下、「積層工程」という。）においては、まず、図３及び図４に示す部材を、同図に示す順に積み重ねて、図５に示すような積層体６０を形成する。すなわち、本実施形態においては、上基部材１０と下基部材２０との間に、各無機繊維シート４０が一対の溶融シート５０によって挟まれるよう、溶融シート５０と無機繊維シート４０とを交互に配置する。
【００２３】
具体的に、上基部材１０側に配置される無機繊維シート（以下、「上繊維シート４０ａ」という。）は、当該上基部材１０側に配置される溶融シート（以下、「上溶融シート５０ａ」という。）と、中間に配置される溶融シート（以下、「中溶融シート５０ｃ」という。）と、の間に配置される。一方、下基部材２０側に配置される無機繊維シート（以下、「下繊維シート４０ｂ」という。）は、当該下基部材２０側に配置される溶融シート（以下、「下溶融シート５０ｂ」という。）と、中溶融シート５０ｃと、の間に配置される。
【００２４】
また、上繊維シート４０ａの一部は、上基部材１０の開口１１から露出するよう配置される。すなわち、本実施形態においては、上繊維シート４０ａのうち、上基部材１０の開口１１に対応する中央の矩形部分（以下、「中央部４１ａ」という。）が、当該開口１１から露出する。本捕捉材１においては、この上繊維シート４０ａの中央部４１ａと、当該中央部４１ａに対応する下繊維シート４０ｂの中央の矩形部分（以下、「中央部４１ｂ」という。）と、が粒子を捕捉する部分として機能する。
【００２５】
本製造方法に含まれる第二の工程（以下、「加熱プレス工程」という。）おいては、上述の積層体６０を加熱しながらプレスする処理（以下、「加熱プレス」という。）を行う。図５に示す例においては、離型紙として用いる一対の樹脂フィルム７０ａ，７０ｂを積層体６０の上方側（上基部材１０側）及び下方側（下基部材２０側）に配置し、当該一対の樹脂フィルム７０ａ，７０ｂの上方側及び下方側に一対の金属板７１ａ，７１ｂを配置し、さらに当該一対の金属板７１ａ，７１ｂの上方側及び下方側に一対の加熱プレス器具７２ａ，７２ｂを配置している。また、一対の金属板７１の間であって積層体６０の周囲には、加熱プレス後の当該積層体６０の厚さ（積層方向における長さ）を制限するためのスペーサ−７３ａ，７３ｂが配置されている。
【００２６】
加熱プレス工程においては、まず、加熱プレス器具７２により金属板７１を加熱して、積層体６０を、第三のフッ素樹脂の融点以上、第一のフッ素樹脂の融点及び第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い温度で加熱する。具体的に、例えば、第一のフッ素樹脂及び第二のフッ素樹脂がＰＴＦＥであり、第三のフッ素樹脂がＥＴＦＥである場合には、加熱時の温度は、ＥＴＦＥの融点以上であって、ＰＴＦＥの融点未満となる。この加熱によって、積層体６０を構成する部材のうち、溶融シート５０のみを選択的に溶融させることができる。
【００２７】
加熱プレス工程においては、さらに、一対の加熱プレス器具７２により、溶融シート５０を溶融させる上記の加熱下で、部材が積層される方向に積層体６０を圧縮する。すなわち、このプレスによって、上基部材１０と下基部材２０との間で、溶融した一対の溶融シート５０と、当該一対の溶融シート５０に挟まれた無機繊維シート４０と、は所定の圧力で圧接される。なお、スペーサー７３ａ，７３ｂを用いることにより、例えば、プレスされる面積が互いに異なる複数の積層体６０を一対の加熱プレス器具７２ａ，７２ｂの間に配置して同時に加熱プレスする場合において、各積層体６０の潰される量（プレスにより減じられる厚さ）を一定としつつ、一定の荷重でプレスすることができる。また、積層体６０を加熱プレスする方法は、加熱プレス器具７２を用いる方法に限られず、例えば、所定の重りを載せた積層体６０を電気炉の中で加熱することにより、溶融シート５０を溶融させるとともに、当該重りによる荷重によって当該積層体６０をプレスする方法を用いることもできる。
【００２８】
このような加熱プレスによって、無機繊維シート４０のうち中央部４１を囲む枠状の部分（以下、「外周部４２」という）に、第三のフッ素樹脂を含浸させる。具体的に、本実施形態においては、各無機繊維シート４０の外周部４２に、上方側及び下方側の両方から第三のフッ素樹脂を含浸させる。
【００２９】
すなわち、上繊維シート４０ａの外周部４２ａには、上方側から上溶融シート５０ａを構成する第三のフッ素樹脂が含浸されるとともに、下方側からは中溶融シート５０ｃを構成する第三のフッ素樹脂が含浸される。一方、同様に、下繊維シート４０ｂの外周部４２ｂには、上方側から中溶融シート５０ｃを構成する第三のフッ素樹脂が含浸されるとともに、下方側からは下溶融シート５０ｂを構成する第三のフッ素樹脂が含浸される。
【００３０】
この結果、本実施形態においては、各無機繊維シート４０の外周部４２には、当該各無機繊維シート４０の厚さ方向の全域に第三のフッ素樹脂を含浸させることができる。こうして、無機繊維シート４０と溶融シート５０とが一体化された無機繊維層３０を形成することができる。
【００３１】
図６には、図２に示す本捕捉材１の断面のうち無機繊維層３０の断面を選択的に示す。図６に示すように、無機繊維層３０は、上基部材１０の開口１１から露出して粒子を捕捉する捕捉部３１と、当該捕捉部３１を囲む外周部３２と、を有している。
【００３２】
捕捉部３１は、無機繊維シート４０の中央部４１を積層することにより形成されている。また、外周部３２は、第三のフッ素樹脂が含浸された無機繊維シート４０の外周部４２を積層することにより形成されている。
【００３３】
この無機繊維層３０の外周部３２においては、その積層方向の全域に第三のフッ素樹脂が含浸されている。すなわち、この外周部３２においては、上基部材１０側の端面（以下、「外周部上面３３」という。）から、下基部材２０側の端面（以下、「外周部下面３４」という。）まで、第三のフッ素樹脂が充填されている。
【００３４】
このような本製造方法により製造される本捕捉材１においては、無機繊維の破片の発生を効果的に抑制することができる。すなわち、無機繊維層３０において、各無機繊維シート４０の外周部４２には第三のフッ素樹脂が含浸されている。このため、例えば、本捕捉材１の外周部４２の一部を切断する場合や、当該外周部４２に貫通穴を形成する場合においても、当該外周部４２からの無機繊維の破片の発生を効果的に回避することができる。したがって、例えば、いったん製造した本捕捉材１の一部を、設置する環境に応じて切断して、その形状及び大きさを任意に調整することができる。
【００３５】
特に、本実施形態においては、各無機繊維シート４０の外周部４２の上方側及び下方側の両方から第三のフッ素樹脂が含浸され、無機繊維層３０の上方端３３から下方端３４まで第三のフッ素樹脂が充填されている。このため、本捕捉材１においては、無機繊維層３０に含まれている無機繊維のほつれ、及び無機繊維の破片の飛散を確実に防止することができる。
【００３６】
また、本捕捉材１において、上基部材１０及び下基部材２０と無機繊維層３０とは、第三のフッ素樹脂により接着されている。すなわち、本製造方法においては、加熱プレスによって、第三のフッ素樹脂を無機繊維シート４０の外周部４２に含浸させるとともに、上基部材１０及び下基部材２０と当該外周部４２とを第三のフッ素樹脂により溶着することもできる。
【００３７】
具体的に、上基部材１０と、無機繊維層３０の外周部上面３３と、は加熱プレス時に溶融された上溶融シート５０ａの第三のフッ素樹脂により接着される。一方、下基部材２０と、無機繊維層３０の外周部下面３４と、は加熱プレス時に溶融された下溶融シート５０ｂの第三のフッ素樹脂により接着される。
【００３８】
ここで、例えば、上基部材１０が第一のフッ素樹脂の多孔質体であり、下基部材２０が第二のフッ素樹脂の多孔質体であり、当該上基部材１０及び下基部材２０と無機繊維層３０とが第三のフッ素樹脂により接着している場合には、いわゆるアンカー効果によって、高い接着力を実現することができる。すなわち、この場合、加熱プレス時に、上基部材１０及び下基部材２０の表面に開口している孔内に、溶融された第三のフッ素樹脂の一部が浸入することにより、上基部材１０及び下基部材２０がＰＴＦＥの非多孔質体である場合に比べて、より低い加熱温度で当該上基部材１０及び下基部材２０と無機繊維シート４０とを強固に接着することができる。
【００３９】
さらに、上基部材１０及び下基部材２０がＰＴＦＥの多孔質体である場合には、上基部材１０及び下基部材２０がＰＴＦＥの非多孔質体である場合に比べて、加熱時の変形率（熱膨張率又は熱収縮率）が小さい。このため、上基部材１０及び下基部材２０の変形によって、無機繊維層３０の捕捉部３１に含まれる無機繊維シート４０にしわが発生することを効果的に回避することができる。
【００４０】
また、上基部材１０及び下基部材２０が多孔質体である場合には、上基部材１０及び下基部材２０が非多孔質体である場合に比べて、本捕捉材１の柔軟性を向上させることができる。このため、本捕捉材１を、湾曲した表面等、比較的複雑な形状の表面に沿って適切に設置することもできる。また、下基部材２０には開口が形成されていないことにより、他の表面に対する本捕捉材１の設置を容易に且つ確実に行うことができる。
【００４１】
また、本捕捉材１は、第三のフッ素樹脂から形成され上基部材１０の開口１１に対応する開口５１が形成された溶融シート５０を用いて製造されるため、捕捉部３１の面積を確実に制御することができる。
【００４２】
すなわち、例えば、第三のフッ素樹脂の分散液（ディスパージョン）、又は第三のフッ素樹脂の粉末を用いた場合には、当該溶液又は粉末が無機繊維シート４０の外周部４２のみならず中央部４１にまで浸出してしまう。これに対し、第三のフッ素樹脂から形成された溶融シート５０を用いる場合には、当該第三のフッ素樹脂を無機繊維シート４０の外周部４２にのみ選択的に含浸させることができる。したがって、本製造方法によれば、粒子を捕捉できる所望の面積の捕捉部３１を備えた本捕捉材１を確実に製造することができる。
【００４３】
本捕捉材１の用途は、微粒子の捕捉を目的とする用途であれば特に限られない。例えば、本捕捉材１は、内部の雰囲気が真空等の低圧に維持される装置において、当該低圧雰囲気下で発生する微粒子を捕捉するために好ましく用いることができる。すなわち、本捕捉材１は、例えば、半導体の製造において、エッチング、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）等の処理を行う真空処理装置の内部に設置することができる。
【００４４】
具体的に、本捕捉材１は、例えば、半導体処理装置において、エッチング等の真空処理を行う真空処理室、当該真空処理室への半導体ウエハの搬入及び搬出を行うにあたって当該真空処理室の真空度が低下することを回避するために設けられる真空予備室、当該真空処理室又は真空予備室に接続された排気管の内部に設置することができる。
【００４５】
図７には、本捕捉材１が設置された半導体製造装置８０の一例を示す。図７に示す半導体製造装置８０は、半導体ウエハＷの処理を行う処理室８１と、当該処理室８１から延びる排気管８２と、を備えている。処理室８１内には、半導体ウエハＷを載置するステージを有する下部電極部８３と、当該下部電極部８３に対向する上部電極部８４と、が設けられている。
【００４６】
処理室８１においては、下部電極部８３及び上部電極部８４に高周波電力を印加してプラズマを発生させることにより、半導体ウエハＷのエッチングを行うことができる。この半導体製造装置８０内の雰囲気は、エッチングに適した真空雰囲気に維持される。そして、半導体製造装置８０内で発生した汚染源となる微粒子を回収するため、排気管８２はポンプ等の吸引装置（不図示）に接続される。
【００４７】
しかしながら、排気管８２を通って排出された微粒子は、例えば、吸引装置の一部に衝突して跳ね返る等の原因により、再び処理室８１に戻ってくる場合がある。そこで、図７に示すように、複数の本捕捉材１ａ，１ｂ，１ｃを、排気管８２の内面８５に沿って配置する。
【００４８】
そして、半導体製造装置８０内で発生した微粒子を、本捕捉材１の捕捉部３１（図１及び図６参照）で捕捉する。すなわち、例えば、上基部材１０の開口部１１から、本捕捉材１の捕捉部３１に衝突した微粒子は、無機繊維シート４０の中央部４１を構成する無機繊維により捕捉され、無機繊維層３０内に保持される。
【００４９】
次に、本捕捉材１及び本製造方法の具体的な実施例について説明する。
【００５０】
［実施例］
上基部材１０としては、ＰＴＦＥの延伸法により成形された長方形の多孔質シート（８０ｍｍ×１２０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ）を用いた。この上基部材１０には、長方形の開口１１（２０ｍｍ×６０ｍｍ）が形成されていた。すなわち、この上基部材１０は、幅が３０ｍｍの枠状のシートであった。下基部材２０としては、上基部材１０と同様の長方形のＰＴＦＥ多孔質シート（８０ｍｍ×１２０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ）であって開口が形成されていないものを用いた。
【００５１】
無機繊維シート４０としては、アルミナ繊維から形成された長方形のシート（８０ｍｍ×１２０ｍｍ、厚さ０．１２ｍｍ）を３つ用いた。溶融シート５０としては、ＥＴＦＥのフィルム成形により形成され、長方形の開口５１（２０ｍｍ×６０ｍｍ）が形成された長方形のフィルム（８０ｍｍ×１２０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ）を４つ用いた。
【００５２】
そして、上基部材１０と下基部材２０との間に、３つの無機繊維シート４０の各々が一対の溶融シート５０で挟まれるように、当該溶融シート５０と無機繊維シート４０とを交互に配置し、図５に示したような積層体６０を形成した。
【００５３】
さらに、この積層体６０を図５に示すような加熱プレス器具７２に挟んだ。なお、樹脂フィルム７０としてはポリイミドフィルム（厚さ０．１ｍｍ）を用い、金属板７１としてはステンレス板（厚さ５．０ｍｍ）を用い、スペーサー７３としてはステンレス板（厚さ１．５ｍｍ）を用いた。
【００５４】
加熱プレスにおいては、まず、加熱温度２６０℃にて１９トンの力で積層体６０に加熱プレスを施した。次いで、加圧状態を維持したまま、加熱温度を３０分かけて２６０℃から２９０℃に上昇させた。２９０℃の加熱温度を３０分間維持した後、加熱温度を６０分かけて２９０℃から３０℃に低下させた。その後、３０℃にてプレスを解除した。加熱プレス後の本捕捉材１の厚さは約１．２ｍｍであった。
【００５５】
図８には、製造された本捕捉材１のうち、無機繊維層３０の外周部３２を切断した断面を撮影した電子顕微鏡写真の一例を示す。図８に示すように、上基部材１０としてのＰＴＦＥ多孔質シートＰ１と、下基部材２０としてのＰＴＦＥ多孔質シートＰ２と、の間に、当該上基部材１０側の無機繊維シートＡ１、真ん中の無機繊維シートＡ２、当該下基部材２０側の無機繊維シートＡ３が積層されていることが確認された。
【００５６】
また、ＰＴＦＥ多孔質シートＰ１と無機繊維シートＡ１との間で溶融された溶融シートＥ１、当該無機繊維シートＡ１と無機繊維シートＡ２との間で溶融された溶融シートＥ２、当該無機繊維シートＡ２と無機繊維シートＡ３との間で溶融された溶融シートＥ３、及び当該無機繊維シートＡ３とＰＴＦＥ多孔質シートＰ２との間で溶融された溶融シートＥ４の痕跡が認められた。これらの４つの溶融シートＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４は、加熱プレスによって無機繊維シートＡ１，Ａ２，Ａ３の無機繊維間及びＰＴＦＥ多孔質シートＰ１，Ｐ２の孔内に含浸されていた。また、本捕捉材１の外周部３２には、その積層方向の全域にＥＴＦＥが含浸されていた。
【００５７】
なお、本発明は上述の例に限られない。すなわち、本捕捉材１に含まれる無機繊維シート４０の数は、２又は３に限られず、１又は２以上の任意の数とすることができる。また、上基部材１０及び下基部材２０は、多孔質の成形体に限られず、例えば、いずれも非多孔質の成形体とすることができ、又は一方が多孔質体で他方が非多孔質体とすることもできる。また、本捕捉材１及び捕捉部３１の形状は矩形に限られず、例えば、他の多角形、円形、楕円形とすることができる。また、本捕捉材１は、図７に示すように装置の内面に沿って設置されるものに限られず、例えば、装置内に立設することもできる。
【００５８】
また、本製造方法は、複数対の溶融シート５０を用いるものに限られず、例えば、積層された複数の無機繊維シート４０を一対の溶融シート５０で挟み、加熱プレスによって当該複数の無機繊維シート４０の外周部４２に第三のフッ素樹脂を含浸させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施形態に係る粒子捕捉材の外観の一例を示す説明図である。
【図２】図１に示す粒子捕捉材の断面を示す説明図である。
【図３】図１に示す粒子捕捉材の製造に用いられる部材の外観を示す説明図である。
【図４】図３に示す部材の断面を示す説明図である。
【図５】本実施形態に係る粒子捕捉材の製造方法における加熱プレスの一例を示す説明図である。
【図６】図２に示す粒子捕捉材の断面のうち無機繊維層の断面を選択的に示す説明図である。
【図７】本実施形態に係る粒子捕捉材が設置された半導体製造装置の一例を示す説明図である。
【図８】本実施形態に係る粒子捕捉材の断面の電子顕微鏡写真の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 粒子捕捉材、１０ 上基部材、１１ 開口、２０ 下基部材、３０ 無機繊維層、３１ 捕捉部、３２ 外周部、３３ 外周部上面、３４ 外周部下面、４０ 無機繊維シート、４１ 中央部、４２ 外周部、５０ 溶融シート、５１ 開口、６０ 積層体、７０ 樹脂シート、７１ 金属板、７２ 加熱プレス器具、７３ スペーサー、８０ 半導体製造装置、８１ 処理室、８２ 排気管、８３ 下部電極部、８４ 上部電極部、８５ 排気管内面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子捕捉材及びその製造方法に関し、特に、粒子を捕捉するための無機繊維を含む粒子捕捉材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置のように、内部の雰囲気を真空に維持しつつ、当該内部で所定の処理が行われる装置においては、汚染の原因となる粒子を捕捉する必要がある。そこで、従来、例えば、特許文献１において、ステンレスフェルト又はフッ素樹脂のフェルトから成る綿状体を粒子捕捉材として用いることが記載されている。このような粒子捕捉材を装置に取り付ける場合には、例えば、当該装置の形状に合わせて当該粒子捕捉材を切断したり、当該粒子捕捉材に固定用のビス穴を形成する等、当該粒子捕捉材に必要な加工が施される。
【特許文献１】特開２００７−１８０４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来、粒子捕捉材が粒子を捕捉するための繊維を含む場合、当該粒子捕捉材に切断や穴あけ等の加工を施すことにより、当該粒子捕捉材から当該繊維の破片が発生して汚染源となってしまうことがあった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、繊維の破片の発生が効果的に抑制された粒子捕捉材及びその製造方法を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る粒子捕捉材は、第一のフッ素樹脂から形成され開口が形成された第一の基部材と、第二のフッ素樹脂から形成され前記開口の一方側を覆うように配置された第二の基部材と、１又は複数の無機繊維シートを含み前記第一の基部材と前記第二の基部材とに挟まれた無機繊維層と、を有し、前記無機繊維層において、１又は複数の前記無機繊維シートの一部が前記開口から露出し、前記一部を囲む前記無機繊維シートの外周部には、融点が前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い第三のフッ素樹脂が含浸されていることを特徴とする。本発明によれば、繊維の破片の発生が効果的に抑制された粒子捕捉材を提供することができる。
【０００６】
また、前記無機繊維シートの前記外周部には、前記第一の基部材側及び前記第二の基部材側の両方から前記第三のフッ素樹脂が含浸されていることとしてもよい。こうすれば、外周部からの繊維片の発生をより確実に回避することができる。また、前記第三のフッ素樹脂から形成され前記第一の基部材の前記開口に対応する開口が形成された溶融シートを溶融させることにより、前記無機繊維シートの前記外周部に前記第三のフッ素樹脂が含浸されていることとしてもよい。こうすれば、粒子を捕捉するために露出させる無機繊維シートの一部の形状や面積を確実に制御することもできる。また、前記第一の基部材は、前記第一のフッ素樹脂の多孔質体であり、前記第二の基部材は、前記第二のフッ素樹脂の多孔質体であり、前記第一の基部材及び前記第二の基部材と前記無機繊維層とは前記第三のフッ素樹脂により接着していることとしてもよい。こうすれば、粒子捕捉材の柔軟性を高めることができるとともに、第一の基部材及び第二の基部材と無機繊維層との強固な接着をより確実に達成することもできる。また、前記第一のフッ素樹脂及び前記第二のフッ素樹脂は、いずれもポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であり、前記第三のフッ素樹脂は、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）であることとしてもよい。こうすれば、粒子捕捉材からのアウトガスの発生を効果的に回避できるとともに、当該粒子捕捉材の耐薬品性及び耐熱性を向上させることもできる。
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る粒子捕捉材の製造方法は、第一のフッ素樹脂から形成され開口が形成された第一の基部材と、第二のフッ素樹脂から形成され前記開口の一方側を覆うように配置された第二の基部材と、の間に、融点が前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い第三のフッ素樹脂から形成され前記第一の基部材の前記開口に対応する開口が形成された溶融シートを少なくとも一対配置するとともに、前記一対の溶融シートの間に、一部が前記第一の基部材の前記開口から露出するように無機繊維シートを配置して積層体を形成する積層工程と、前記積層体を、前記第三のフッ素樹脂の融点以上、前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い温度で加熱しながらプレスすることにより、前記溶融シートを溶融させて、前記一部を囲む前記無機繊維シートの外周部に、前記第三のフッ素樹脂を含浸させる加熱プレス工程と、を含むことを特徴とする。本発明によれば、繊維の破片の発生が効果的に抑制された粒子捕捉材の製造方法を提供することができる。
【０００８】
また、前記積層工程において、前記第一の基部材と前記第二の基部材との間に、各々が一対の前記溶融シートに挟まれた複数の無機繊維シートを配置し、前記加熱プレス工程において、前記複数の無機繊維シートの各々の前記外周部分に、前記第一の基部材側及び前記第二の基部材側の両方から前記第三のフッ素樹脂を含浸させることとしてもよい。こうすれば、外周部からの繊維片の発生がより確実に回避された粒子捕捉材の製造方法を提供することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の一実施形態に係る粒子捕捉材（以下、「本捕捉材」という。）、及び粒子捕捉材の製造方法（以下、「本製造方法」という。）について図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１は、本捕捉材１の外観の一例を示す説明図である。図２は、図１に示す本捕捉材１の断面を示す説明図である。図３は、図１に示す本捕捉材１の製造に用いられる部材の外観を示す説明図である。図４は、図３に示す部材の断面を示す説明図である。図５は、本製造方法における加熱プレスの一例を示す説明図である。なお、以下の説明において、２つ以上の同様の要素については、これらの要素を互いに区別しない場合には単に数字のみを付して示し（例えば、「４０」）、これらの要素を互いに区別する場合には、当該数字に小文字のアルファベットを付して示す（例えば、「４０ａ」、「４０ｂ」）こととする。
【００１１】
図１及び図２に示すように、本捕捉材１は、第一の基部材（以下、「上基部材１０」という。）と、第二の基部材（以下、「下基部材２０」という。）と、当該上基部材１０と下基部材２０とに挟まれた無機繊維層３０と、を有している。この本捕捉材１は、図３及び図４に示すように、上基部材１０と、下基部材２０と、２つの無機繊維シート４０と、３つの溶融シート５０と、を積層して製造される。
【００１２】
上基部材１０は、第一のフッ素樹脂から形成されている。また、下基部材２０は、第二のフッ素樹脂から形成されている。第一のフッ素樹脂及び第二のフッ素樹脂としては、それぞれ本捕捉材１に要求される特性に応じて選択される適切なフッ素樹脂を用いることができる。第一のフッ素樹脂と第二のフッ素樹脂とは同じ種類のフッ素樹脂とすることができ、又は互いに異なる種類のフッ素樹脂とすることもできる。
【００１３】
具体的に、第一のフッ素樹脂及び第二のフッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、充填材含有ＰＴＦＥ（ガラスファイバー等の充填材を混合したＰＴＦＥ）からなる群から選択される１種類のフッ素樹脂又は２種類以上を組み合わせたフッ素樹脂を用いることができる。これらの中でも特にＰＴＦＥを好ましく用いることができる。第一のフッ素樹脂及び第二のフッ素樹脂としてＰＴＦＥを用いる場合には、上基部材１０及び下基部材２０からのアウトガスの発生を効果的に回避することができる。
【００１４】
上基部材１０及び下基部材２０は、本捕捉材１に要求される特性に応じて選択される適切な成形方法により形成することができる。具体的に、上基部材１０及び下基部材２０は、例えば、それぞれ第一のフッ素樹脂の多孔質体及び第二のフッ素樹脂の多孔質体とすることができる。第一のフッ素樹脂の多孔質体及び第二のフッ素樹脂の多孔質体は、例えば、延伸法により成形することができる。すなわち、例えば、第一のフッ素樹脂及び第二のフッ素樹脂がＰＴＦＥである場合には、ナフサ等の助剤を添加した乳化重合ＰＴＦＥの微粉末から押出機及びカレンダーロールを用いて予備成形体を成形し、当該予備成形体を延伸し、さらに高温で熱処理することにより、ＰＴＦＥの多孔質シートを成形することができる。上基部材１０及び下基部材２０が多孔質体である場合、本捕捉材１は柔軟性を備えることができる。
【００１５】
上基部材１０には、開口１１が形成されている。すなわち、本実施形態において、上基部材１０は、その中央に矩形の開口１１が形成された枠状の成形体である。一方、下基部材２０に上基部材１０の開口１１に対応する開口は形成されていない。すなわち、本実施形態において、下基部材２０は、上基部材１０の開口１１の一方側を覆うように配置することのできる板状の成形体である。なお、上基部材１０及び下基部材２０の厚さは、本捕捉材１に要求される特性に応じて任意に設定することができる。例えば、上基部材１０及び下基部材２０の厚さを無機繊維シート４０及び溶融シート５０のいずれよりも大きくすることにより、当該上基部材１０及び下基部材２０は、本捕捉材１の骨格を構成する支持部材として好ましいものとなる。
【００１６】
無機繊維シート４０は、無機繊維から形成されている。無機繊維シート４０を構成する無機繊維は、本捕捉材１に要求される特性に応じて選択される適切な無機繊維を用いることができる。具体的に、無機繊維としては、例えば、アルミナ繊維、ガラス繊維、シリカ繊維を用いることができる。無機繊維シート４０には、上基部材１０の開口１１に対応する開口は形成されていない。すなわち、本実施形態において、無機繊維シート４０は、上基部材１０の開口１１の一方側を覆うように配置することのできる織布又は不織布である。なお、無機繊維シート４０の厚さは、本捕捉材１に要求される特性に応じて任意に設定することができるが、例えば、上基部材１０及び下基部材２０の厚さより小さくすることができる。
【００１７】
溶融シート５０は、第三のフッ素樹脂から形成されている。第三のフッ素樹脂は、その融点が第一のフッ素樹脂の融点及び第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低いフッ素樹脂である。第三のフッ素樹脂としては、本捕捉材１に要求される特性に応じて選択される適切なフッ素樹脂を用いることができる。
【００１８】
具体的に、第三のフッ素樹脂としては、例えば、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）からなる群から選択される１種類のフッ素樹脂又は２種類以上を組み合わせたフッ素樹脂を用いることができる。これらの中でもＥＴＦＥ、ＦＥＰを好ましく用いることができ、特にＥＴＦＥを好ましく用いることができる。第三のフッ素樹脂としてＥＴＦＥを用いる場合には、無機繊維層３０からのアウトガスの発生を効果的に回避することができる。
【００１９】
さらに、第一のフッ素樹脂及び第二のフッ素樹脂としてＰＴＦＥを用い、第三のフッ素樹脂としてＥＴＦＥを用いる場合には、本捕捉材１からのアウトガスの発生を確実に回避することができる。また、この場合、本捕捉材１は、優れた耐薬品性及び耐熱性を備えることもできる。このため、例えば、本捕捉材１に対して洗浄等の目的で薬品処理や熱処理を施すことができる。
【００２０】
溶融シート５０は、本捕捉材１に要求される特性に応じて選択される適切な成形方法により形成することができる。具体的に、溶融シート５０は、例えば、第三のフッ素樹脂のフィルム成形により形成されたフィルム状の成形体とすることができる。
【００２１】
溶融シート５０には、上基部材１０の開口１１に対応する開口５１が形成されている。すなわち、本実施形態において、溶融シート５０は、その中央に、上基部材１０の開口１１と同一形状の矩形の開口５１が形成された枠状のシートである。なお、溶融シート５０の厚さは、本捕捉材１に要求される特性に応じて任意に設定することができるが、例えば、上基部材１０及び下基部材２０の厚さより小さくすることができる。また、この溶融シート５０の厚さを無機繊維シート４０と同程度とすることにより、当該無機繊維シート４０に適切な量の第三のフッ素樹脂を含浸させることができる。
【００２２】
本製造方法に含まれる第一の工程（以下、「積層工程」という。）においては、まず、図３及び図４に示す部材を、同図に示す順に積み重ねて、図５に示すような積層体６０を形成する。すなわち、本実施形態においては、上基部材１０と下基部材２０との間に、各無機繊維シート４０が一対の溶融シート５０によって挟まれるよう、溶融シート５０と無機繊維シート４０とを交互に配置する。
【００２３】
具体的に、上基部材１０側に配置される無機繊維シート（以下、「上繊維シート４０ａ」という。）は、当該上基部材１０側に配置される溶融シート（以下、「上溶融シート５０ａ」という。）と、中間に配置される溶融シート（以下、「中溶融シート５０ｃ」という。）と、の間に配置される。一方、下基部材２０側に配置される無機繊維シート（以下、「下繊維シート４０ｂ」という。）は、当該下基部材２０側に配置される溶融シート（以下、「下溶融シート５０ｂ」という。）と、中溶融シート５０ｃと、の間に配置される。
【００２４】
また、上繊維シート４０ａの一部は、上基部材１０の開口１１から露出するよう配置される。すなわち、本実施形態においては、上繊維シート４０ａのうち、上基部材１０の開口１１に対応する中央の矩形部分（以下、「中央部４１ａ」という。）が、当該開口１１から露出する。本捕捉材１においては、この上繊維シート４０ａの中央部４１ａと、当該中央部４１ａに対応する下繊維シート４０ｂの中央の矩形部分（以下、「中央部４１ｂ」という。）と、が粒子を捕捉する部分として機能する。
【００２５】
本製造方法に含まれる第二の工程（以下、「加熱プレス工程」という。）おいては、上述の積層体６０を加熱しながらプレスする処理（以下、「加熱プレス」という。）を行う。図５に示す例においては、離型紙として用いる一対の樹脂フィルム７０ａ，７０ｂを積層体６０の上方側（上基部材１０側）及び下方側（下基部材２０側）に配置し、当該一対の樹脂フィルム７０ａ，７０ｂの上方側及び下方側に一対の金属板７１ａ，７１ｂを配置し、さらに当該一対の金属板７１ａ，７１ｂの上方側及び下方側に一対の加熱プレス器具７２ａ，７２ｂを配置している。また、一対の金属板７１の間であって積層体６０の周囲には、加熱プレス後の当該積層体６０の厚さ（積層方向における長さ）を制限するためのスペーサ−７３ａ，７３ｂが配置されている。
【００２６】
加熱プレス工程においては、まず、加熱プレス器具７２により金属板７１を加熱して、積層体６０を、第三のフッ素樹脂の融点以上、第一のフッ素樹脂の融点及び第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い温度で加熱する。具体的に、例えば、第一のフッ素樹脂及び第二のフッ素樹脂がＰＴＦＥであり、第三のフッ素樹脂がＥＴＦＥである場合には、加熱時の温度は、ＥＴＦＥの融点以上であって、ＰＴＦＥの融点未満となる。この加熱によって、積層体６０を構成する部材のうち、溶融シート５０のみを選択的に溶融させることができる。
【００２７】
加熱プレス工程においては、さらに、一対の加熱プレス器具７２により、溶融シート５０を溶融させる上記の加熱下で、部材が積層される方向に積層体６０を圧縮する。すなわち、このプレスによって、上基部材１０と下基部材２０との間で、溶融した一対の溶融シート５０と、当該一対の溶融シート５０に挟まれた無機繊維シート４０と、は所定の圧力で圧接される。なお、スペーサー７３ａ，７３ｂを用いることにより、例えば、プレスされる面積が互いに異なる複数の積層体６０を一対の加熱プレス器具７２ａ，７２ｂの間に配置して同時に加熱プレスする場合において、各積層体６０の潰される量（プレスにより減じられる厚さ）を一定としつつ、一定の荷重でプレスすることができる。また、積層体６０を加熱プレスする方法は、加熱プレス器具７２を用いる方法に限られず、例えば、所定の重りを載せた積層体６０を電気炉の中で加熱することにより、溶融シート５０を溶融させるとともに、当該重りによる荷重によって当該積層体６０をプレスする方法を用いることもできる。
【００２８】
このような加熱プレスによって、無機繊維シート４０のうち中央部４１を囲む枠状の部分（以下、「外周部４２」という）に、第三のフッ素樹脂を含浸させる。具体的に、本実施形態においては、各無機繊維シート４０の外周部４２に、上方側及び下方側の両方から第三のフッ素樹脂を含浸させる。
【００２９】
すなわち、上繊維シート４０ａの外周部４２ａには、上方側から上溶融シート５０ａを構成する第三のフッ素樹脂が含浸されるとともに、下方側からは中溶融シート５０ｃを構成する第三のフッ素樹脂が含浸される。一方、同様に、下繊維シート４０ｂの外周部４２ｂには、上方側から中溶融シート５０ｃを構成する第三のフッ素樹脂が含浸されるとともに、下方側からは下溶融シート５０ｂを構成する第三のフッ素樹脂が含浸される。
【００３０】
この結果、本実施形態においては、各無機繊維シート４０の外周部４２には、当該各無機繊維シート４０の厚さ方向の全域に第三のフッ素樹脂を含浸させることができる。こうして、無機繊維シート４０と溶融シート５０とが一体化された無機繊維層３０を形成することができる。
【００３１】
図６には、図２に示す本捕捉材１の断面のうち無機繊維層３０の断面を選択的に示す。図６に示すように、無機繊維層３０は、上基部材１０の開口１１から露出して粒子を捕捉する捕捉部３１と、当該捕捉部３１を囲む外周部３２と、を有している。
【００３２】
捕捉部３１は、無機繊維シート４０の中央部４１を積層することにより形成されている。また、外周部３２は、第三のフッ素樹脂が含浸された無機繊維シート４０の外周部４２を積層することにより形成されている。
【００３３】
この無機繊維層３０の外周部３２においては、その積層方向の全域に第三のフッ素樹脂が含浸されている。すなわち、この外周部３２においては、上基部材１０側の端面（以下、「外周部上面３３」という。）から、下基部材２０側の端面（以下、「外周部下面３４」という。）まで、第三のフッ素樹脂が充填されている。
【００３４】
このような本製造方法により製造される本捕捉材１においては、無機繊維の破片の発生を効果的に抑制することができる。すなわち、無機繊維層３０において、各無機繊維シート４０の外周部４２には第三のフッ素樹脂が含浸されている。このため、例えば、本捕捉材１の外周部４２の一部を切断する場合や、当該外周部４２に貫通穴を形成する場合においても、当該外周部４２からの無機繊維の破片の発生を効果的に回避することができる。したがって、例えば、いったん製造した本捕捉材１の一部を、設置する環境に応じて切断して、その形状及び大きさを任意に調整することができる。
【００３５】
特に、本実施形態においては、各無機繊維シート４０の外周部４２の上方側及び下方側の両方から第三のフッ素樹脂が含浸され、無機繊維層３０の上方端３３から下方端３４まで第三のフッ素樹脂が充填されている。このため、本捕捉材１においては、無機繊維層３０に含まれている無機繊維のほつれ、及び無機繊維の破片の飛散を確実に防止することができる。
【００３６】
また、本捕捉材１において、上基部材１０及び下基部材２０と無機繊維層３０とは、第三のフッ素樹脂により接着されている。すなわち、本製造方法においては、加熱プレスによって、第三のフッ素樹脂を無機繊維シート４０の外周部４２に含浸させるとともに、上基部材１０及び下基部材２０と当該外周部４２とを第三のフッ素樹脂により溶着することもできる。
【００３７】
具体的に、上基部材１０と、無機繊維層３０の外周部上面３３と、は加熱プレス時に溶融された上溶融シート５０ａの第三のフッ素樹脂により接着される。一方、下基部材２０と、無機繊維層３０の外周部下面３４と、は加熱プレス時に溶融された下溶融シート５０ｂの第三のフッ素樹脂により接着される。
【００３８】
ここで、例えば、上基部材１０が第一のフッ素樹脂の多孔質体であり、下基部材２０が第二のフッ素樹脂の多孔質体であり、当該上基部材１０及び下基部材２０と無機繊維層３０とが第三のフッ素樹脂により接着している場合には、いわゆるアンカー効果によって、高い接着力を実現することができる。すなわち、この場合、加熱プレス時に、上基部材１０及び下基部材２０の表面に開口している孔内に、溶融された第三のフッ素樹脂の一部が浸入することにより、上基部材１０及び下基部材２０がＰＴＦＥの非多孔質体である場合に比べて、より低い加熱温度で当該上基部材１０及び下基部材２０と無機繊維シート４０とを強固に接着することができる。
【００３９】
さらに、上基部材１０及び下基部材２０がＰＴＦＥの多孔質体である場合には、上基部材１０及び下基部材２０がＰＴＦＥの非多孔質体である場合に比べて、加熱時の変形率（熱膨張率又は熱収縮率）が小さい。このため、上基部材１０及び下基部材２０の変形によって、無機繊維層３０の捕捉部３１に含まれる無機繊維シート４０にしわが発生することを効果的に回避することができる。
【００４０】
また、上基部材１０及び下基部材２０が多孔質体である場合には、上基部材１０及び下基部材２０が非多孔質体である場合に比べて、本捕捉材１の柔軟性を向上させることができる。このため、本捕捉材１を、湾曲した表面等、比較的複雑な形状の表面に沿って適切に設置することもできる。また、下基部材２０には開口が形成されていないことにより、他の表面に対する本捕捉材１の設置を容易に且つ確実に行うことができる。
【００４１】
また、本捕捉材１は、第三のフッ素樹脂から形成され上基部材１０の開口１１に対応する開口５１が形成された溶融シート５０を用いて製造されるため、捕捉部３１の面積を確実に制御することができる。
【００４２】
すなわち、例えば、第三のフッ素樹脂の分散液（ディスパージョン）、又は第三のフッ素樹脂の粉末を用いた場合には、当該溶液又は粉末が無機繊維シート４０の外周部４２のみならず中央部４１にまで浸出してしまう。これに対し、第三のフッ素樹脂から形成された溶融シート５０を用いる場合には、当該第三のフッ素樹脂を無機繊維シート４０の外周部４２にのみ選択的に含浸させることができる。したがって、本製造方法によれば、粒子を捕捉できる所望の面積の捕捉部３１を備えた本捕捉材１を確実に製造することができる。
【００４３】
本捕捉材１の用途は、微粒子の捕捉を目的とする用途であれば特に限られない。例えば、本捕捉材１は、内部の雰囲気が真空等の低圧に維持される装置において、当該低圧雰囲気下で発生する微粒子を捕捉するために好ましく用いることができる。すなわち、本捕捉材１は、例えば、半導体の製造において、エッチング、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）等の処理を行う真空処理装置の内部に設置することができる。
【００４４】
具体的に、本捕捉材１は、例えば、半導体処理装置において、エッチング等の真空処理を行う真空処理室、当該真空処理室への半導体ウエハの搬入及び搬出を行うにあたって当該真空処理室の真空度が低下することを回避するために設けられる真空予備室、当該真空処理室又は真空予備室に接続された排気管の内部に設置することができる。
【００４５】
図７には、本捕捉材１が設置された半導体製造装置８０の一例を示す。図７に示す半導体製造装置８０は、半導体ウエハＷの処理を行う処理室８１と、当該処理室８１から延びる排気管８２と、を備えている。処理室８１内には、半導体ウエハＷを載置するステージを有する下部電極部８３と、当該下部電極部８３に対向する上部電極部８４と、が設けられている。
【００４６】
処理室８１においては、下部電極部８３及び上部電極部８４に高周波電力を印加してプラズマを発生させることにより、半導体ウエハＷのエッチングを行うことができる。この半導体製造装置８０内の雰囲気は、エッチングに適した真空雰囲気に維持される。そして、半導体製造装置８０内で発生した汚染源となる微粒子を回収するため、排気管８２はポンプ等の吸引装置（不図示）に接続される。
【００４７】
しかしながら、排気管８２を通って排出された微粒子は、例えば、吸引装置の一部に衝突して跳ね返る等の原因により、再び処理室８１に戻ってくる場合がある。そこで、図７に示すように、複数の本捕捉材１ａ，１ｂ，１ｃを、排気管８２の内面８５に沿って配置する。
【００４８】
そして、半導体製造装置８０内で発生した微粒子を、本捕捉材１の捕捉部３１（図１及び図６参照）で捕捉する。すなわち、例えば、上基部材１０の開口部１１から、本捕捉材１の捕捉部３１に衝突した微粒子は、無機繊維シート４０の中央部４１を構成する無機繊維により捕捉され、無機繊維層３０内に保持される。
【００４９】
次に、本捕捉材１及び本製造方法の具体的な実施例について説明する。
【００５０】
［実施例］
上基部材１０としては、ＰＴＦＥの延伸法により成形された長方形の多孔質シート（８０ｍｍ×１２０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ）を用いた。この上基部材１０には、長方形の開口１１（２０ｍｍ×６０ｍｍ）が形成されていた。すなわち、この上基部材１０は、幅が３０ｍｍの枠状のシートであった。下基部材２０としては、上基部材１０と同様の長方形のＰＴＦＥ多孔質シート（８０ｍｍ×１２０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ）であって開口が形成されていないものを用いた。
【００５１】
無機繊維シート４０としては、アルミナ繊維から形成された長方形のシート（８０ｍｍ×１２０ｍｍ、厚さ０．１２ｍｍ）を３つ用いた。溶融シート５０としては、ＥＴＦＥのフィルム成形により形成され、長方形の開口５１（２０ｍｍ×６０ｍｍ）が形成された長方形のフィルム（８０ｍｍ×１２０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ）を４つ用いた。
【００５２】
そして、上基部材１０と下基部材２０との間に、３つの無機繊維シート４０の各々が一対の溶融シート５０で挟まれるように、当該溶融シート５０と無機繊維シート４０とを交互に配置し、図５に示したような積層体６０を形成した。
【００５３】
さらに、この積層体６０を図５に示すような加熱プレス器具７２に挟んだ。なお、樹脂フィルム７０としてはポリイミドフィルム（厚さ０．１ｍｍ）を用い、金属板７１としてはステンレス板（厚さ５．０ｍｍ）を用い、スペーサー７３としてはステンレス板（厚さ１．５ｍｍ）を用いた。
【００５４】
加熱プレスにおいては、まず、加熱温度２６０℃にて１９トンの力で積層体６０に加熱プレスを施した。次いで、加圧状態を維持したまま、加熱温度を３０分かけて２６０℃から２９０℃に上昇させた。２９０℃の加熱温度を３０分間維持した後、加熱温度を６０分かけて２９０℃から３０℃に低下させた。その後、３０℃にてプレスを解除した。加熱プレス後の本捕捉材１の厚さは約１．２ｍｍであった。
【００５５】
図８には、製造された本捕捉材１のうち、無機繊維層３０の外周部３２を切断した断面を撮影した電子顕微鏡写真の一例を示す。図８に示すように、上基部材１０としてのＰＴＦＥ多孔質シートＰ１と、下基部材２０としてのＰＴＦＥ多孔質シートＰ２と、の間に、当該上基部材１０側の無機繊維シートＡ１、真ん中の無機繊維シートＡ２、当該下基部材２０側の無機繊維シートＡ３が積層されていることが確認された。
【００５６】
また、ＰＴＦＥ多孔質シートＰ１と無機繊維シートＡ１との間で溶融された溶融シートＥ１、当該無機繊維シートＡ１と無機繊維シートＡ２との間で溶融された溶融シートＥ２、当該無機繊維シートＡ２と無機繊維シートＡ３との間で溶融された溶融シートＥ３、及び当該無機繊維シートＡ３とＰＴＦＥ多孔質シートＰ２との間で溶融された溶融シートＥ４の痕跡が認められた。これらの４つの溶融シートＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４は、加熱プレスによって無機繊維シートＡ１，Ａ２，Ａ３の無機繊維間及びＰＴＦＥ多孔質シートＰ１，Ｐ２の孔内に含浸されていた。また、本捕捉材１の外周部３２には、その積層方向の全域にＥＴＦＥが含浸されていた。
【００５７】
なお、本発明は上述の例に限られない。すなわち、本捕捉材１に含まれる無機繊維シート４０の数は、２又は３に限られず、１又は２以上の任意の数とすることができる。また、上基部材１０及び下基部材２０は、多孔質の成形体に限られず、例えば、いずれも非多孔質の成形体とすることができ、又は一方が多孔質体で他方が非多孔質体とすることもできる。また、本捕捉材１及び捕捉部３１の形状は矩形に限られず、例えば、他の多角形、円形、楕円形とすることができる。また、本捕捉材１は、図７に示すように装置の内面に沿って設置されるものに限られず、例えば、装置内に立設することもできる。
【００５８】
また、本製造方法は、複数対の溶融シート５０を用いるものに限られず、例えば、積層された複数の無機繊維シート４０を一対の溶融シート５０で挟み、加熱プレスによって当該複数の無機繊維シート４０の外周部４２に第三のフッ素樹脂を含浸させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施形態に係る粒子捕捉材の外観の一例を示す説明図である。
【図２】図１に示す粒子捕捉材の断面を示す説明図である。
【図３】図１に示す粒子捕捉材の製造に用いられる部材の外観を示す説明図である。
【図４】図３に示す部材の断面を示す説明図である。
【図５】本実施形態に係る粒子捕捉材の製造方法における加熱プレスの一例を示す説明図である。
【図６】図２に示す粒子捕捉材の断面のうち無機繊維層の断面を選択的に示す説明図である。
【図７】本実施形態に係る粒子捕捉材が設置された半導体製造装置の一例を示す説明図である。
【図８】本実施形態に係る粒子捕捉材の断面の電子顕微鏡写真の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 粒子捕捉材、１０ 上基部材、１１ 開口、２０ 下基部材、３０ 無機繊維層、３１ 捕捉部、３２ 外周部、３３ 外周部上面、３４ 外周部下面、４０ 無機繊維シート、４１ 中央部、４２ 外周部、５０ 溶融シート、５１ 開口、６０ 積層体、７０ 樹脂シート、７１ 金属板、７２ 加熱プレス器具、７３ スペーサー、８０ 半導体製造装置、８１ 処理室、８２ 排気管、８３ 下部電極部、８４ 上部電極部、８５ 排気管内面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のフッ素樹脂から形成され開口が形成された第一の基部材と、
第二のフッ素樹脂から形成され前記開口の一方側を覆うように配置された第二の基部材と、
１又は複数の無機繊維シートを含み前記第一の基部材と前記第二の基部材とに挟まれた無機繊維層と、
を有し、
前記無機繊維層において、１又は複数の前記無機繊維シートの一部が前記開口から露出し、前記一部を囲む前記無機繊維シートの外周部には、融点が前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い第三のフッ素樹脂が含浸されている
ことを特徴とする粒子捕捉材。
【請求項２】
前記無機繊維シートの前記外周部には、前記第一の基部材側及び前記第二の基部材側の両方から前記第三のフッ素樹脂が含浸されている
ことを特徴とする請求項１に記載された粒子捕捉材。
【請求項３】
前記第三のフッ素樹脂から形成され前記第一の基部材の前記開口に対応する開口が形成された溶融シートを溶融させることにより、前記無機繊維シートの前記外周部に前記第三のフッ素樹脂が含浸されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載された粒子捕捉材。
【請求項４】
前記第一の基部材は、前記第一のフッ素樹脂の多孔質体であり、
前記第二の基部材は、前記第二のフッ素樹脂の多孔質体であり、
前記第一の基部材及び前記第二の基部材と前記無機繊維層とは前記第三のフッ素樹脂により接着している
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載された粒子捕捉材。
【請求項５】
前記第一のフッ素樹脂及び前記第二のフッ素樹脂は、いずれもポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であり、
前記第三のフッ素樹脂は、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載された粒子捕捉材。
【請求項６】
第一のフッ素樹脂から形成され開口が形成された第一の基部材と、
第二のフッ素樹脂から形成され前記開口の一方側を覆うように配置された第二の基部材と、の間に、
融点が前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い第三のフッ素樹脂から形成され前記第一の基部材の前記開口に対応する開口が形成された溶融シートを少なくとも一対配置するとともに、
前記一対の溶融シートの間に、一部が前記第一の基部材の前記開口から露出するように無機繊維シートを配置して積層体を形成する積層工程と、
前記積層体を、前記第三のフッ素樹脂の融点以上、前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い温度で加熱しながらプレスすることにより、前記溶融シートを溶融させて、
前記一部を囲む前記無機繊維シートの外周部に、前記第三のフッ素樹脂を含浸させる加熱プレス工程と、
を含む
ことを特徴とする粒子捕捉材の製造方法。
【請求項７】
前記積層工程において、前記第一の基部材と前記第二の基部材との間に、各々が一対の前記溶融シートに挟まれた複数の無機繊維シートを配置し、
前記加熱プレス工程において、前記複数の無機繊維シートの各々の前記外周部分に、前記第一の基部材側及び前記第二の基部材側の両方から前記第三のフッ素樹脂を含浸させる
ことを特徴とする請求項６に記載された粒子捕捉材の製造方法。
【請求項１】
第一のフッ素樹脂から形成され開口が形成された第一の基部材と、
第二のフッ素樹脂から形成され前記開口の一方側を覆うように配置された第二の基部材と、
１又は複数の無機繊維シートを含み前記第一の基部材と前記第二の基部材とに挟まれた無機繊維層と、
を有し、
前記無機繊維層において、１又は複数の前記無機繊維シートの一部が前記開口から露出し、前記一部を囲む前記無機繊維シートの外周部には、融点が前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い第三のフッ素樹脂が含浸されている
ことを特徴とする粒子捕捉材。
【請求項２】
前記無機繊維シートの前記外周部には、前記第一の基部材側及び前記第二の基部材側の両方から前記第三のフッ素樹脂が含浸されている
ことを特徴とする請求項１に記載された粒子捕捉材。
【請求項３】
前記第三のフッ素樹脂から形成され前記第一の基部材の前記開口に対応する開口が形成された溶融シートを溶融させることにより、前記無機繊維シートの前記外周部に前記第三のフッ素樹脂が含浸されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載された粒子捕捉材。
【請求項４】
前記第一の基部材は、前記第一のフッ素樹脂の多孔質体であり、
前記第二の基部材は、前記第二のフッ素樹脂の多孔質体であり、
前記第一の基部材及び前記第二の基部材と前記無機繊維層とは前記第三のフッ素樹脂により接着している
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載された粒子捕捉材。
【請求項５】
前記第一のフッ素樹脂及び前記第二のフッ素樹脂は、いずれもポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であり、
前記第三のフッ素樹脂は、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載された粒子捕捉材。
【請求項６】
第一のフッ素樹脂から形成され開口が形成された第一の基部材と、
第二のフッ素樹脂から形成され前記開口の一方側を覆うように配置された第二の基部材と、の間に、
融点が前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い第三のフッ素樹脂から形成され前記第一の基部材の前記開口に対応する開口が形成された溶融シートを少なくとも一対配置するとともに、
前記一対の溶融シートの間に、一部が前記第一の基部材の前記開口から露出するように無機繊維シートを配置して積層体を形成する積層工程と、
前記積層体を、前記第三のフッ素樹脂の融点以上、前記第一のフッ素樹脂の融点及び前記第二のフッ素樹脂の融点のいずれよりも低い温度で加熱しながらプレスすることにより、前記溶融シートを溶融させて、
前記一部を囲む前記無機繊維シートの外周部に、前記第三のフッ素樹脂を含浸させる加熱プレス工程と、
を含む
ことを特徴とする粒子捕捉材の製造方法。
【請求項７】
前記積層工程において、前記第一の基部材と前記第二の基部材との間に、各々が一対の前記溶融シートに挟まれた複数の無機繊維シートを配置し、
前記加熱プレス工程において、前記複数の無機繊維シートの各々の前記外周部分に、前記第一の基部材側及び前記第二の基部材側の両方から前記第三のフッ素樹脂を含浸させる
ことを特徴とする請求項６に記載された粒子捕捉材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２４１００８（Ｐ２００９−２４１００８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９３４０４（Ｐ２００８−９３４０４）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
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