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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Einfangvorrichtung bzw. Falle, die beispielsweise
in einem Evakuiersystem zum Evakuieren einer Vakuumkammer in einer
Halbleiterherstellungsvorrichtung verwendet wird.
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Ausgangspunkt
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Ein herkömmliches Evakuiersystem wird
unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
Eine Vakuumkammer 101 ist eine Prozesskammer zum Prozessieren
von Halbleiterelementen durch Prozesse, wie beispielsweise Ätzen oder
chemische Dampfabscheidung (CVD = Chemical Vapor Deposition). Die Prozesskammer 101 steht
mit einer Vakuumpumpe 103 über ein Rohr bzw. eine Leitung 102 in
Verbindung. Die Vakuumpumpe 103 wird verwendet zum Anheben
des Gasdrucks des aus der Prozesskammer 101 ausgegebenen
Gases auf einen atmosphärischen
Druck und in der Vergangenheit wurden ölgeschmierte Rotationspumpen
verwendet, aber moderne Pumpen sind hauptsächlich sogenannte Trockenpumpen.
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Wenn der für die Prozesskammer 101 benötigte Vakuumgrad
höher ist
als die Leistungsfähigkeit der
Trockenpumpe 103 ist eine Ultrahoch-Vakuumpumpe, wie beispielsweise
eine Turbomolekularpumpe stromaufwärts bezüglich der Trockenpumpe vorgesehen.
Ein Gaswascher 104 ist an einem stromabwärtigen Ort
der Vakuumpumpe 103 vorgesehen und in Abhängigkeit
von den Charakteristika des Abgases werden solche Gase, die nicht
direkt in die Atmosphäre
abgegeben werden können,
wie beispielsweise solche, die giftig oder explosiv sind, in dieser Vorrichtung
behandelt, und zwar beispielsweise durch solche Prozesse wie Adsorption,
Zersetzung und Absorption und nur die harmlosen Gase werden in die
Atmosphäre
abgegeben. Das Rohr 102 ist in den gewünschten Orten mit Ventilen
versehen.
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Bei solchen herkömmlichen Vakuumsystemen werden
dann, wenn das Reaktionsnebenprodukt eine Substanz mit einer hohen
Sublimationstemperatur enthält,
die Substanz einen festen Rest bei dem Vorgang des Druckanstiegs
hinterlassen und dieser wird sich in einigen Fällen in der Vakuumpumpe niederschlagen,
was zu einem Ausfall der Pumpe führen
kann.
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Wenn z. B. Aluminium einem Ätzprozess ausgesetzt
wird, unter Verwendung typischer Prozessgase, wie beispielsweise
BCl3, Cl2 dann wird
das Abgas aus der Prozesskammer 101 ein Reaktionsnebenprodukt
AlCl3 sowie einen Rest aus gasförmigen BCl3 und Cl2 enthalten.
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Von diesen Gasen schlägt sich
AlCl3 nicht an der Einlass- bzw. Ansaugseite
der Vakuumpumpe nieder, wo es einen niedrigen Partialdruck besitzt, aber
während
es unter Druck gesetzt wird zum Anheben des Partialdrucks schlägt es sich
an der Innenseite der Vakuumpumpe nieder und die festen Partikel
kleben an der Innenwand der Vakuumpumpe bzw. setzen sich daran fest.
Dieses Phänomen
ist ein Grund für
einen Pumpenausfall bzw. ein Pumpenversagen. Ähnliche Probleme werden angetroffen,
wenn Nebenprodukte, wie beispielsweise (NH4)2SiF6 und NH4Cl ausgebildet werden für die Herstellung eines SiN
Dünnfilms
durch CVD.
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Herkömmliche Abhilfeansätze umfassen
Folgendes:
- (1) Die Vakuumpumpe wird erwärmt, um
die Pumpe auf einer hohen Temperatur zu halten, so dass das Abgas
keine festen Partikel innerhalb der Pumpe abscheidet und durch die
Pumpe in einem gasförmigen
Zustand ausgestoßen
wird.
- (2) Eine Wasser gekühlte
Falle ist an einem stromaufwärtigen
Ort (Ansaugseite) der Vakuumpumpe vorgesehen, um ein Ausscheiden
bzw. Ausfällen
potentieller Partikel zu bewirken, bevor sie in die Vakuumpumpe
eintreten.
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Bei dem ersten Ansatz kann, obwohl
sie effektiv ist, beim Verhindern einer Abscheidung innerhalb der
Vakuumpumpe eine Abscheidung noch immer in einem Gaswascher auftreten,
der stromabwärts
bezüglich
der Vakuumpumpe angeordnet ist und die resultierende Blockierung
der Filterschichten repräsentiert
ernsthafte Betriebs- und Wartungsprobleme. Bei dem zweiten Ansatz
muss das System zum Reinigen der Fallen abgeschaltet werden, was zur
Folge hat, dass die Produktivität
des Systems beeinträchtigt
wird.
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Daher ist es wünschenswert zunächst in
der Lage zu sein, potentielle Partikel in dem ausgegebenen Abgas
einzufangen und den Zwischenkühler
automatisch zu regenerieren ohne die Notwendigkeit das System abzuschalten.
Ein solches System würde
eine lange Lebenszeit der Pumpe sicherstellen, einen Schutz für die Gaswascher
vorsehen und den Zeitverlust reduzieren, so dass die Betriebsverlässlichkeit
des Herstellungssystems verbessert wird. Es ist ferner wünschenswert,
dass das System in der Lage ist die Kosten für den Aufbau und den Betrieb der
Einfangsvorrichtung bzw. Falle zu reduzieren.
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GB-A-1 044 889, DE-A-1229984 und DE-A-4438874
zeigen unterschiedliche Fallensysteme, die für einen kontinuierlichen Betrieb
geeignet sind.
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Gemäß der Erfindung ist eine Falle
bzw. Einfangvorrichtung gemäß Anspruch
1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
sind in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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Die Erfindung
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, eine Falle bzw. eine Einfangvorrichtung vorzusehen, die
es ermöglicht,
das Einfang- und Regenerationsvorgänge gleichzeitig durchgeführt werden,
und zwar in einer solchen Art und Weise, dass das Prozesssystem
automatisch gesteuert werden kann ohne Abschalten des Systems für eine Regeneration
der Falle. Es ist ein weiteres Ziel eine Falle bzw. Einfangvorrichtung
vorzusehen, die solche Einfangvorgänge effizient durchführen kann,
um die Gesamtbetriebsverlässlichkeit
anzuheben durch Verbessern der Lebenszeit und Verringern der Kapital-
und Betriebskosten des Prozesssystems.
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Das Ziel wurde bei einer Falle bzw.
Einfangvorrichtung gemäß Anspruch
1 erreicht, so dass ein Einfangvorgang und ein Regenerationsvorgang gleichzeitig
durchgeführt
werden können,
und zwar jeweils in sowohl dem Abgaspfad als dem Regenerationspfad.
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Demgemäß eliminiert die Falle die
Notwendigkeit zum Abschalten des Systems zum Austausch der Falle
oder die Notwendigkeit Reservefallen bereitzuhalten, so dass die
hermetische Kammer kontinuierlich ohne Unterbrechung betrieben werden kann.
Gekoppelt mit einer geeigneten Austausch-Zeitsteuereinrichtung kann
das Prozesssystem vollständig
automatisch betrieben werden.
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Die hermetische Kammer kann eine
Halbleiterprozesskammer sein und je nach Notwendigkeit kann ein
Gaswascher vorgesehen sein zum Entgiften oder in einen sicheren
Zustand Bringen des ausgegebenen Gases. Es wird bevorzugt, dass
die Vakuumpumpe eine Trockenpumpe ist, bei der kein Schmiermittel
in dem Evakuierungsdurchlass verwendet wird, um eine Kontamination
durch Diffusion von Schmiermittelöldämpfen zu vermeiden.
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Die nicht weniger als zwei Fallenabschnitte können aneinander
verbunden sein, um sich in einer verriegelten Art und Weise zu bewegen
oder sie können
getrennt sein um unabhängig
voneinander bewegbar zu sein. Der Fallenabschnitt kann in einer Fallenkammer
aufgenommen sein, die in dem Evakuierungspfad angeordnet ist, und
eine Regenerationskammer zur Aufnahme eines anderen Fallenabschnitts
kann indem Regenerationspfad vorgesehen sein, so dass die hermetische
Integrität
des Systems beibehalten wird, während
die Fallenabschnitte ausgetauscht bzw. umgeschaltet werden. Die
Regenerationskammer kann mit Öffnungen
oder Anschlüssen versehen
sein, um verdampfte gasförmige
Spezien auszugeben bzw. auszustoßen.
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Die nicht weniger als zwei Fallenabschnitte können parallel
zu einer Strömungsrichtung
des ausgegebenen Gases angeordnet sein. Die Fallenabschnitte sind
geeignet in einer linearen Art und Weise bewegt zu werden.
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Die nicht weniger als zwei Fallenabschnitte können quer
zu einer Strömungsrichtung
des Abgaspfades oder einer Strömungsrichtung
des Regenerationspfades angeordnet sein.
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Der Fallenabschnitt kann eine temperaturgesteuerte
Falle sein und wird gekühlt,
wenn er mit dem Abgaspfad in Verbindung steht und wird erhitzt,
wenn er mit dem Regenerationspfad in Verbindung steht.
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Der Fallenabschnitt kann automatisch
umgeschaltet bzw. verschoben werden und zwar gemäß einem Steuersignal, das direkt
oder indirekt eine eingefangene Menge anzeigt.
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Wenn der Fallenabschnitt als eine
temperaturgesteuerte Falle arbeitet, kann die Temperatur gesteuert
werden durch Hindurchströmen
eines thermischen Mediums von einer externen Quelle, wie beispielsweise
gekühltes
Wasser oder ein anderes Kühlmittel
oder eine flüssige
Substanz (z. B. flüssiger Stickstoff)
wobei die Falle in der Lage ist, die Verdampfungswärme davon
zu verwenden. Eine thermoelektrische Kühlung basierend auf Peltier-Elementen
oder durch einen Impulsrohrkühler
kann eine Kühlung
vorsehen ohne die Verwendung eines Kühlmediums.
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In ähnlicher Weise kann der Regenerationsvorgang
durchgeführt
werden unter Verwendung eines thermischen Mediums oder elektrischer
Erwärmung,
thermoelektrischer Erwärmung
oder durch natürliche
Phänomene.
Freigegebene Gase können
zusammen mit dem thermischen Medium (üblicherweise gasförmig) wiedergewonnen
werden oder separat wiedergewonnen werden und in dem letzteren Fall
ist ein Pfad für
das thermische Medium für
eine Regeneration des Mediums separat vorgesehen. Die Falle ist mit
einer oder mehreren Prallplatten versehen, um den Kontakt zwischen
dem ausgegebenen Gas und dem Fallenabschnitt zu fördern durch
Vorsehen eines nicht linearen bzw. kurvigen Pfades und Vergrößern der
Kontaktoberfläche.
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Der Fallenabschnitt kann umgeschaltet
werden durch Verwendung eines Luftzylinders. In diesem Fall kann
der Antrieb durch eine Luftantriebssteuerung betätigt werden einschließlich Elektromagnetventilen
und Geschwindigkeitssteuerungen, so dass die Steuerung reguliert
werden kann durch einen Sequenzer oder durch Signale von einer Relaiseinrichtung.
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Die Fallenabschnitte können vollständig automatisch
betätigt
werden ohne irgendeinen Eingriff durch einen Menschen durch Auswahl
geeigneter Steuerverfahren, wie beispielsweise: Umschalten des Fallenabschnitts,
wenn durch Drucksensoren die Detektierung von unterschiedlichen
Drücken
zwischen vor und hinter der Falle liegenden Bereichen angezeigt
wird; oder noch einfacher können
sie nach einer vorgegebenen Betriebszeit der Fallenabschnitte umgeschaltet
werden. Wenn es nur einen Regenerationspfad für ein Abgas gibt sind beide
Einrichtungen für
die selbe Zeitdauer im Einsatz und somit ist es zweckmäßig die
zwei Einrichtungen so anzuordnen, dass die Regenerationskapazität höher ist
als die Einfangkapazität,
da der Regenerationsvorgang üblicherweise
eine längere
Zeitdauer erfordert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
der Falle bzw. Einfangvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung eines Vakuumsystems zur Verwendung mit
der Falle gemäß 1;
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3A und 3B vergrößerte Querschnittsansichten
des Fallenabschnitts gemäß
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1;
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4A und 4B vergrößerte Querschnittsansichten
des Fallenabschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung;
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5 eine
schematische Darstellung der Antriebsschaltung für den Luftzylinder;
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6 eine
Querschnittsansicht der Falle nach einem Umschaltvorgang;
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7A und 7B Querschnittsansichten
weiterer Beispiele, welche Dichtungsteile der Falle zeigen;
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8 eine
Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels der Falle gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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9 eine
schematische Darstellung eines herkömmlichen Vakuumsystems.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Falle bzw.
Einfangvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 beschrieben. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel
der Falle und 2 zeigt
ein Evakuiersystem das die Falle verwendet.
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Das System weist Folgendes auf: eine
hermetische Kammer 10 und eine Vakuumpumpe 12, die über einen
Abgaspfad 14 miteinander in Verbindung stehen, zwei benachbarte
Regenerationspfade 16 angeordnet rechts bzw. links bezüglich des
Abgaspfades 14 und zwei Fallenabschnitte 18, die
so angeordnet sind, dass sie austauschbar sind durch Bewegen in
einer Richtung quer zu dem Abgaspfad 14 und dem Regenerationspfad 16.
Die Vakuumpumpe 12 ist eine Einzelstufenpumpe, aber eine
mehrstufige Pumpe kann auch verwendet werden. Ein Gaswascher 20 ist
stromabwärts
bezüglich
der Vakuumpumpe 12 angeordnet.
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Ein Regenerationsgas aus einer Regenerationsgasquelle
(nicht gezeigt) wird an den Regenerationspfad 16 geliefert
zum Verdampfen der eingefangenen Prezipitate bzw. Abscheidungen
durch Erwärmen
und zum Transportieren des verdampften Gases durch einen Zweitpfad
und ein Dreiwegeschaltventil 22. Die stromabwärtige Seite
der Falle in dem Regenerationspfad 16 ist mit einem Gaswascher 24 versehen,
der weggelassen werden kann durch Teilen bzw. Mitverwenden des Gaswaschers 20.
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Unter Bezugnahme auf 1 umfasst die Falle ein rechteckiges
Gehäuse 26 das
den Abgaspfad 14 und den Regenerationspfad 16 überquert, eine
Verschiebewelle 28, welche das Gehäuse 26 quer überquert
und ein Luftzylinder 30 als ein Antriebsmittel zum Erzeugen
einer Hin- und Herbewegung entlang der Umsetz- bzw. Verschiebewelle 28. Das
Gehäuse 26 ist
in drei Räume
in Querrichtung aufgeteilt durch Trennwände 32, und zwar in
eine mittige Einfang- bzw. Fallenkammer 34 und zwei Regenerationskammern 36 auf
beiden Seiten und jede Kammer besitzt eine Anschlussverbindung 39 mit
einem Flansch 38 zur Verbindung mit entweder dem Abgaspfad 14 oder
dem Regenerationspfad 16.
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Die Verschiebewelle 28 besitzt
drei gleichmäßig beabstandete
Trennplatten 40, die aus einem thermisch isolierenden Material
aufgebaut sind und eine Vielzahl von Prallplatten 42 zwischen
den Trennplatten 40, die integral an der Verschiebewelle 28 befestigt
sind, z. B. durch Schweißen,
um eine gute thermische Leitung dazwischen sicherzustellen. Die Trennwände 32 des
Gehäuses 26 sind
mit einer Mittelöffnung 33 versehen
mit einer Größe, welche
erlaubt, dass die Prallplatten 42, nicht aber die Trennplatten 40,
dorthindurch passen. Ein Balgen 44 ist jeweils zwischen
den zwei Querendwänden
des Gehäuses 26 und
den gegenüberliegenden
zwei Trennplatten 40 vorgesehen, um eine hermetische Abdichtung
zwischen dem Regenerationspfad 16 und der Außenumgebung
vorzusehen. Der Kontakt zwischen der Trennwand 32 und den
Trennplatten 40 wird hergestellt über einen O-Ring, der gleich
oder ähnlich
zu dem in 7 gezeigten
ist, um eine hermetische Abdichtung zwischen der Fallenkammer 34 und
der Regenerationskammer 36 beizubehalten. Die Trennplatte 40 ist
aus einem stark thermisch isolierenden Material hergestellt, um
einen Wärmetransfer
zwischen der Fallenkammer 34 und der Regenerationskammer 36 zu
verhindern.
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Wie in 3A gezeigt,
ist die Verschiebewelle 28 ein zylindrisches Element, das
aus einem Material mit guter thermischer Leitfähigkeit besteht und dessen
Innenraum mit einer mittigen Trennplatte 40 abgeschlossen
ist. Die Verschiebewelle 28 besitzt Innenrohre 46,
die von beiden Enden der Verschiebewelle 28 in die Nähe der mittigen
Trennplatte 40 eingeführt
sind, wie in 3B dargestellt
ist. Der Raum zwischen den zwei Rohren bildet einen Durchlass 48 für ein thermisches
Medium, so dass ein thermisches Medium in das Innenrohr 46 eintritt
und beim Auftreffen auf die mittige Trennplatte 40 seine
Strömungsrichtung
umkehrt und durch den Außenraum
zu dem äußeren Ende
der Welle 28 strömt.
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Ein Kühlmedium, wie beispielsweise
flüssiger
Stickstoff, gekühlte
Luft oder gekühltes
Wasser, wird aus einem Versorgungsschlauch oder einer Leitung 50 geliefert,
durch den Durchlass 48 für thermisches Medium zirkuliert
und aus einem Auslassschlauch bzw. einer Leitung 52 ausgegeben,
der bzw. die an jedem Ende der Verschiebewelle 28 vorgesehen
ist. Von den zwei Durchlässen 48 für thermisches Medium,
die mit den Enden der Verschiebewelle 28 verbunden sind,
wird zu einem Zeitpunkt nur ein Durchlass verwendet zum Liefern
des Kühlmediums, und
zwar nur der Durchlass, der mit den Prallplatten 42 verbunden
ist, die in der Kühlkammer 34 angeordnet
sind, und das Kühlmedium
wird zu dem anderen Durchlass, der mit der Regenerationskammer 36 verbunden
ist, gesperrt und es kann statt dessen ein Heizmedium daran geliefert
werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die Schläuche 50, 52 mit
dem Ende eines Luftzylinders verbunden und daher benötigen sie
weniger Raum als in einem Fall, bei dem sie zwischen dem Luftzylinder 30 und
dem Gehäuse 26 verbunden
sind.
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5 zeigt
die Leitungsanordnung zum Liefern von Luftdruck an Luftzylinder 20.
Der Luftdruck von einer Luftquelle wird in einem Regulator 52 reduziert
und wird verwendet zum Betrieb des Zylinders 30 zum Bewegen
des Kolbens (nicht gezeigt) nach vorne oder nach hinten, und zwar
gemäß elektromagnetischer
Schaltsignale, die durch ein Elektromagnetventil 54 erzeugt
werden. Die Geschwindigkeit des Luftzylinders 30 wird durch
eine Geschwindigkeitssteuerung 56 reguliert. Das Elektromagnetventil 54 wird
gesteuert durch Steuersignale von beispielsweise einem Sequenzer
oder einem Relais und in diesem Fall tauscht es die Fallen nach
einer vorbestimmten Zeitperiode des Betriebs der Falle aus.
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Ein Temperatursensor 58 ist
an einem geeigneten Ort an den Prallplatten 42 in dem Fallenabschnitt 18 vorgesehen
und Drucksensoren 60 sind an Stellen vor und hinter dem
Fallenabschnitt 18 in dem Abgaspfad 14 vorgesehen.
Die Sensoren ermöglichen
das indirekte Überwachen
der Fallenleistung basierend auf Temperaturen und Drücken. Der
Temperatursensor 58 kann auch verwendet werden zum Steuern
einer Regeneration des Zuführmaterials durch
Differenzieren von Separationsparametern des Zuführmaterials gegenüber denen
anderer Abscheidungsprodukte.
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Als nächstes wird der Einfangvorgang
unter Verwendung der Falle beschrieben. Wenn die Falle, wie in 1 dargestellt, positioniert
ist, wird ein Kühlmedium,
wie beispielsweise flüssiger
Stickstoff, gekühlte
Luft oder gekühltes
Wasser, von dem Versorgungsschlauch 50 durch den Durchlass 48 für thermisches
Medium zu dem Fallenabschnitt 18 geliefert, der in der
Fallenkammer 34 positioniert ist, um die Prallplatten 42 durch
die Verschiebewelle 28 hindurch zu kühlen. Daher werden bestimmte
Elemente des Abgases in der Fallenkammer 34 abgeschieden bzw.
ausgefällt
und sie haften an den Prallplatten bzw. Umlenkplatten 42 an.
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Nach einer bestimmten Zeitperiode
des Fallenbetriebs wird der Luftzylinder 30 aktiviert,
was die Position des Fallenabschnitts aus der in 1 gezeigten Position zu der in 6 gezeigten Position verändert. Der
Fallenabschnitt 18, der in der Regenerationskammer 36 regeneriert
wurde, wird zu der Fallenkammer 34 verschoben und der Fallenabschnitt 18,
der in der Fallenkammer 36 angeordnet war, wird zu der
anderen Regenerationskammer 36 verschoben, so dass die
Einfangund Regenerationsvorgänge in
den jeweiligen Kammern 34, 36 durchgeführt werden.
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Bei der Durchführung des obengenannten Prozesses
gibt es, da die Trennplatte 40 aus einem thermisch isolierenden
Material hergestellt ist, zum thermischen Isolieren der Fallenkammer 34 und
der Regenerationskammer 36 nur einen geringen Verlust thermischer
Energie und die Einfang- und Regenerationsvorgänge können sehr effizient durchgeführt werden.
Da die Regenerationskammer 36 und die Verschiebewelle 28 ferner
hermetisch mit den Balgen 44 abgedichtet sind, kann ein
thermischer Energieverlust sowie ein Verlust der Prozesseffizienz
bewirkt durch Wärmetransfer
zwischen der Kammer 38 und der äußeren Umgebung minimiert werden.
Diese Anordnung stellt stabile Einfang- und Regenerationsvorgänge sowie
das Verhindern des Eindringens von Kontaminationselementen in den
Abgaspfad 14 sicher.
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4 zeigt
eine andere Art der Kühlung
der Prallplatten in der in 1 gezeigten
Falle. Der Raum zwischen der Verschiebewelle 28 und dem
Innenrohr 46 ist mit einer Kühleinrichtung 62 versehen, basierend
auf einer thermoelektrischen Kühleinrichtung
(Peltier-Einrichtung). Ein Strahlungsrohr 72 ist zwischen
der Verschiebewelle 48 und dem Innenrohr 46 vorgesehen
und die Strahlungsplatten 68 der Kühleinrichtung 42 sind
an dem Strahlungsrohr 72 befestigt und die Kühlplatten 66 sind
an der Verschiebewelle 28 befestigt mit einem Abstandshalter 74,
der aus einem thermisch gut leitenden Material, wie beispielsweise
Indium, hergestellt ist. Innerhalb desselben Raums wie die Kühlvorrichtung
ist eine Heizvorrichtung 64 für den Regenerationsvorgang
vorgesehen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Kühleinrichtung 62,
welche die thermoelektrischen Elemente 70 verwendet, aktiviert,
wenn der Fallenabschnitt 18 innerhalb einer Einfangposition
angeordnet ist und der Heizmediumdurchlass 48 ist mit einem Kühlgas, wie
beispielsweise Stickstoff, versehen, wohingegen die Heizvorrichtung 64 aktiviert
wird, wenn sich der Fallenabschnitt 18 in einer Regenerationsposition
befindet. Da das thermoelektrische Element eine Kühlung und
Erwärmung
nur durch Liefern elektrischer Energie vorsehen kann, ist das Fallensystem einfach,
die Installationskosten sind gering und die Wartung ist leicht.
Der Betrieb ist unkompliziert und umfasst z. B. eine relativ einfach
Kühlung
und An/Aus Temperatursteuerung. Ferner können die Kühl-/Heizeffekte umgekehrt werden
durch Umkehren der Polarität
einer Gleichstrom bzw. D. C. Quelle, und daher kann die Heizvorrichtung 64 eliminiert
werden durch Verwendung einer Polaritätsumschaltung an der Leistungsversorgung.
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Alternative Abdichtverfahren sind
in den 7A und 7B dargestellt. In 7A ist der Umfangsbereich
des Öffnungsabschnitts 33 der
Trennwand 32 als eine sich verjüngende Oberfläche 76 ausgebildet
und ein elastisches Element bzw. Füllelement 78 ist an
der Trennplatte 40 vorgesehen, um gegen die sich verjüngende Oberfläche 76 abzudichten.
Eine hermetische Abdichtung wird erzeugt durch die Wirkung der sich
verjüngenden
Oberfläche 76, die
gegen das elastische Element 78 drückt. Wenn die Haltbarkeit der
Dichtungsteile wichtig ist, kann eine härtere Substanz, wie beispielsweise
ein Metallmaterial bzw. ein Metallfüllelement, verwendet werden. 7B zeigt eine Art der Dichtung,
die durch einen gestuften Abschnitt 80 vorgesehen wird,
der an dem Umfang des Öffnungsabschnitts 33 vorgesehen ist
mit einem dazwischenliegenden O-Ring 74 zum Fördern des
Abdichtungseffekts.
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Der Temperatursensor 58,
der in dem Fallenabschnitt 18 vorgesehen ist, und der Drucksensor 60, der
in dem Abgaspfad 16 vorgesehen ist, erlauben eine Überwa chung
der Betriebsbedingungen innerhalb der Fallenkammer, so dass dann,
wenn sich eine abnormale Bedingung entwickelt, ein Warnsignal ausgegeben
werden kann zum raschen Einleiten von Abhilfe schaffenden Schritten.
Z. B. würde
ein abnormaler Anstieg der Temperatur in dem Fallenabschnitt 18 oder
ein Anstieg der Druckdifferenz einen Anstieg der thermischen Belastung
anzeigen in Folge der Abscheidung von Präzipitaten. Eine solche Warnung
kann z. B. durch Austausch der Falle behoben werden, und zwar selbst
vor dem Ablauf der zugewiesenen Zeit. Natürlich können solche Warnsignale verwendet
werden als Basis zum Austausche bzw. Schalten der Fallenabschnitte 18.
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Gemäß der Erfindung werden die
Fallenabschnitte durch eine Linearbewegung innerhalb des Gehäuses 26 ausgetauscht.
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8 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit einer Vielzahl von Fallenabschnitten 18,
die in Serie in der Abgasrichtung angeordnet sind. Bei diesem Fall
ist ein Regenerationspfad 16 parallel stromabwärts bezüglich des
Abgaspfades 14 angeordnet. Das Gehäuse erstreckt sich in der Abgasrichtung
und ist mit einer Vielzahl von Verschiebewellen (zwei in der Zeichnung)
versehen zum Erzeugen einer Hin- und Herbewegung durch einen Luftzylinder.
Eine Verschiebewelle ist jedem Fallenabschnitt 18 zugeordnet
und jeder Fallenabschnitt 18 kann unabhängig entweder zu einer Fallenkammer 34 oder
einer Regenerationskammer 36 bewegt werden.
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Obwohl dieses System in derselben
Art und Weise wie die vorhergehende Vorrichtung arbeitet, durch
Austausch des Fallenabschnitts 18 derart, dass er entweder
in der Fallenkammer 34 oder der Regenerationskammer 36 angeordnet
ist, ist dieses System vorteilhaft, da nur ein Regenerationspfad
erforderlich ist, so dass die Vorrichtung kompakter ausgebildet
sein kann. Das System bietet ferner eine Flexibilität hinsichtlich
der Anzahl von Fallenabschnitten 18, die eingestellt werden
kann in Abhängigkeit
von den Betriebsanforderungen des Systems. Wenn sich z. B. das Abgasvolumen
oder das Präzipitations- bzw.
Abscheidungsvolumen plötzlich
erhöht,
kann der Regenerationsvorgang temporär gestoppt werden, so dass
beide Fallenabschnitte in die Einfangposition gebracht werden. Dieser
Vorteil wird noch verstärkt
durch die Verwendung von wenigstens drei Fallenabschnitten. Hierdurch
wird die Auswahl der Platzierung der Fallenabschnitte in entweder
der Regenerations- oder Einfangposition erheblich erhöht.
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Der Betriebsablauf dieses Systems
unterscheidet sich von dem vorherigen System dahingehend, dass der
Regenerationsprozess durchgeführt wird
durch Auswaschen der Fallenabschnitte mit einer Reinigungslösung. Die
Regenerationskammer 36 ist mit einer Reinigungslösungsversorgungsleitung bzw.
einem Rohr 16a versehen, dass sich an dem oberen Teil öffnet und
ein Reinigungslösungsauslassrohr 16b ist
mit einem unteren Teil verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind eine Vielzahl von Versorgungsleitungen 16a vorgesehen
und zwar in entsprechenden Stellen der Fallenabschnitte 18.
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Bei dieser Falle bzw. Einfangvorrichtung
wird bei dem in 8 dargestellten
Zustand nach dem Austausch der Fallenabschnitte 18 eine
geeignete Reinigungslösung
zum Auflösen
der anhaftenden Substanzen durch die Einlassöffnung 16a eingeführt und
durch den Auslass 16b ausgelassen. Je nach Notwendigkeit
kann der Vorgang wiederholt werden und Lösung kann aufgespült werden,
eine Ultraschallreinigung kann vorgesehen werden oder die Reinigungskammer 16 kann
mit der Reinigungslösung
gefüllt
werden. Oder die Reinigungslösung kann
durch eine andere Art ausgetauscht werden zum Durchführen zusätzlicher
Reinigungs- oder Spülschritte.
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Um das Eindringen der Reinigungslösung in die
Vakuumpumpe und Peripheriegeräte
zu vermeiden werden die Fallenabschnitte mit einem Trocknungsgas
getrocknet.
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Eine solche Regenerationsvorrichtung
basierend auf Reinigungslösungen
erfordert nicht, dass die Regenerationskammer 36 bei erhöhten Temperaturen
arbeitet, und daher können
Maßnahmen
zum Verhindern einer Erwärmung,
welche die Leistung der Fallenkammer 34 verringern können, minimiert werden.
Ferner sind im Vergleich zu dem Regenerationsansatz basierend auf
dem Verdampfen der Präzipitate
die Regenerationskapazität
sowie die Prozessgeschwindigkeit höher.
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Ferner sind im Vergleich zu dem Verdampfungsansatz
Nachbehandlungen einfacher und insbesondere ist ein Recyceln der
regenerierten Substanzen und eine Speicherung bzw. Aufnahme derselben
einfacher.
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Die Konfiguration gemäß 8 besitzt ferner eine Waschkammer 36,
die unterhalb der Fallenkammer 34 angeordnet ist, so dass
es keine Gefahr gibt, dass die Reinigungslösung in die Fallenkammer 34 leckt
und daher ist diese Anordnung am Besten geeignet für die Regeneration
unter Verwendung von Lösungen.