JP2008064072A - 真空系用トラップ - Google Patents

Abstract

【課題】真空容器、真空ポンプ、真空ポンプと真空容器を連結する排気管を備えた真空系の排気管に着脱容易に取り付けられ、保守管理が容易なダスト吸着用トラップの提供。
【解決手段】端部にフランジ（６，８）を取り付けたダスト吸引管（５）の所定箇所に、内部にメタルメッシュフィルタ（１２）を固定し両端開口した枝管（１１）を溶接して一体とし、ケーシング（２）内に収容し、ダスト吸引管（５）の延長部（７）をケーシング（２）から貫通させ、その開口端部を着脱可能なクランプ（９）で気密封止し、延長部（７）の内部にカートリッジに充填したダスト吸着剤（１０）を封入し、延長部（７）に窓（１３）を取り付けダスト吸着剤（１０）を外部から視認可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空系用トラップに関する。より詳細に述べれば、本発明は、真空容器と、真空ポンプと、真空容器と真空ポンプを連結する排気管を備えた真空系において、真空ポンプより上流の排気管に直列に接続して、真空容器に発生するダストを除去して真空ポンプへ侵入するのを防止するトラップに関する。

通常、技術用語としての「ダスト」は、空気中に浮遊する直径が０．２〜１０μ程度の顕微鏡で観察される微粒子と定義されているが、広義には、さらに小さい気体状粒子や凝結核(condensation nucleus)を含める場合もある。従って、本明細書で使用する用語「ダスト」は、たとえば蛍光灯等管球の排気工程で発生する蛍光体の一部が剥落した微粒子、水銀(Hg)、ガス状水銀(Hg)、あるいは液晶パネル製造時にパネルに真空注入されずに残存した液晶、もしくは各種薄膜製造過程で基板上に成長しなかった気化源由来の微粒子や未反応ガスで、真空ポンプに入ると真空ポンプを汚染させる物質の総称として使用する。

近年、真空技術は、管球の排気、液晶パネルの製造、薄膜製造等多種多様な産業分野で応用されてきている。本発明のトラップは、主として蛍光ランプ、液晶パネル、薄膜製造分野に適用される。

蛍光ランプは、ハロリン酸カルシウム等各種蛍光体をガラス管の内壁に塗布し、両端にフィラメントを封じ、このフィラメントに熱電子放射物質であるオキサイドを塗布し、管内の空気を真空ポンプで除去した後、アルゴン等不活性ガスと水銀を封入する一連の作業工程の間、蛍光体の一部が剥落した微粒子、或いは封入した水銀の一部がガス状になって、排気管を介して真空ポンプの内部に侵入することがある。

液晶パネルの製造工程で、間隙が１００分の数ミリ以下という薄いパネル内に液晶を注入するには、リークバルブに付き、真空容器内で、液晶皿にパネルを乗せ、一端大気圧以下に減圧した後、リークバルブを解除して大気を導入して液晶を押して注入している。この工程で、真空容器を排気するときに、液晶が排気管に侵入することがある。

また、真空技術応用産業の別の主要分野として、真空薄膜製造分野がある。真空薄膜製造には、現在、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、気相成長法があるが、いずれも、原理は、ガラス等基板に、所定の材料を気化させて薄膜として形成するものである。

この薄膜製造過程で基板上に成長しなかった気化源由来の微粒子や未反応ガスが、排気管を経て真空ポンプへ侵入しないように除去しなければならない。

当該技術分野でも幾つかの解決方法が提案されているのでその概略を説明する。

特許文献１は、プリント基板等を製造する方法において、重合体を真空下に加熱して重合体の脱気を行う真空ベーキング槽において、真空ベーキング槽内に、重合体から脱気されたガス成分を捕集するガストラップを設けて、重合体の逆汚染を防止すると共に真空ベーキング槽の清浄化を図り、ロータリポンプにガス成分が侵入するのを防止する技術を開示している。

この従来技術は、トラップが真空槽内に設けてあるので、保守点検或いは交換作業が簡単ではない。

特許文献２は、真空排気手段と真空チャンバを備えた、たとえば半導体製造装置などにおいて、真空チャンバ内の摩擦駆動によるダスト発生部の近傍にダスト吸引手段を設けた真空装置を開示している。

この従来技術では、ダスト吸引手段が、真空チャンバと真空ポンプを結ぶ配管とは別にバイパスを設けることが必要であり、また場合によってダスト吸引手段専用の吸引ポンプを必要とするので、機構が複雑がなり、全体のコストを引き上げるという欠点がある。

特許文献３は、真空ポンプのケーシングを、上部ケーシングと下部ケーシングを一体化した構成とし、下部ケーシング内にガス流路に連通してトラップ部となる空間部を設け、この空間部にトラップ部材を入れた真空ポンプを開示している。

この従来技術では、トラップ部材を交換するにも、真空ポンプを分解する必要があるので、保守点検が煩雑となる。

ところで、現在真空応用技術の発展に伴って、真空ポンプも多種多様なタイプが開発されているが、本発明は、これら総てのポンプに適用することができる。

特に、油回転真空ポンプは、使用される圧力範囲が１．０１×１０^５Ｐa（大気圧）〜１．０１×１０^−２Pa台の広い範囲で有効に作動し、小型の割に排気速度が大きいので、広く使用されている。

ただし、油を使用するので、到達圧力で連続運転すると油蒸気が逆流し真空容器を油で汚染するという欠点がある。これを防止するために、油回転真空ポンプの吸気側から、わずかに、窒素ガスなどの不活性ガスを注入することがあるが、この方法の場合、常時排気が行われていることになるために、油回転真空ポンプの排気側からオイルミストが発生し、雰囲気が汚染される。さらに、窒素ガスが流れる分だけ、到達圧力が高くなる。

また、別法として真空容器と油回転真空ポンプとの間に液体窒素トラップを取り付けて、真空容器内部に残留する凝縮性気体を凝縮し、真空容器内部へ逆流する油蒸気を吸着することが提案されている。然しながら、この方法の場合、装置が大型になり、保守管理に大幅なコストが掛かること、トラップ内部の液体窒素が蒸発すると、吸着されていた凝縮性気体が脱離して、真空容器内の圧力が一時的に悪くなるという欠点がある。

また、油回転真空ポンプの吸引口に水冷バッフルを取り付けて、油蒸気が真空容器へ逆流するのを凝縮させて、油による汚染を防止したり、油回転真空ポンプと真空容器の間に遮断バルブなどを設置する方法が提案されているが、いずれも効果が限定されている。

そこで、斯界では、各種真空応用技術において、真空ポンプから油蒸気が真空容器へ逆流するのを簡単な装置で防止する方法、或いは代表的な真空応用技術である蛍光ランプの製造過程で発生する蛍光体の一部が剥落した微粒子或いは封入した水銀の一部が排気管を介して真空ポンプに侵入するのを簡単な装置で防止する方法が望まれている。
特開平５−５７８１０号 特開２００５−２９０４９９号 特開２００６−１４４５９０号

発明が解決しようとする課題は、たとえば管球の排気、液晶パネルへの液晶の注入、真空薄膜製造のように各種真空技術で使用する真空容器と真空ポンプを備えた装置において、真空容器内で発生する微粒子やガスが真空ポンプ内に入り込むのを防止するため、真空ポンプより上流の排気管に取り付けることができ、保守点検が簡単なトラップを提供することである。

発明が解決しようとする別の課題は、たとえば管球の排気、液晶パネルへの液晶の注入、各種真空技術で使用する真空容器と真空ポンプを備えた装置において、真空容器内で発生する微粒子やガスを吸着する吸着剤を充填したカートリッジを着脱容易に気密装入することができるような構造にして保守点検、特に吸着材料の交換を容易にしたトラップを提供することである。

本発明者は、上記課題を解決するに当たって、主として下記の諸点を検討した。
１．トラップは、真空容器のなるべく直下で、真空容器と真空ポンプを連結する排気管に直列に着脱可能に気密接続することができる構造にすること。
２．トラップは、少なくとも１．０１×１０^−２Paの真空圧に耐える材料で、耐える構造にすること。
３．トラップは、真空容器で発生したダストを直接真空容器外部へ吸引して排除するダスト吸引管と、前記吸引管に気密接続されている枝管を具備していて、枝管を介して吸引管と真空容器を真空にする構造とすること。
４．ダスト吸引管には、真空容器で発生したダストを吸着する吸着剤を充填したカートリッジを着脱可能に装入できるような構造にすること。
５．枝管には、金属製フィルターを配設してダストが真空ポンプに侵入するのを防止すること。

かくて、完成された本発明により、上記課題は、次の各項に記載した発明により解決される。
１．真空容器と、真空ポンプと、真空ポンプと真空容器を連結する排気管を備えた真空系において、真空ポンプより上流の排気管に直列に接続して、真空容器で発生するダストを除去して真空ポンプへ侵入するのを防止する真空系用トラップであって、真空系用トラップが、ケーシングと、真空容器で発生するダストを吸引するダスト吸引管と、ダスト吸引管に気密接続された枝管を具備していて、
（１）ケーシングが、真空容器側に形成された第１開口部と、真空ポンプ側に形成された第２開口部を備えていて、第２開口部の周囲に壁体が立設され、その外周縁にフランジが形成されていて、排気管とフランジ式管継ぎ手構造で気密接続されるようになっていること、
（２）ダスト吸引管の一方の端部の外周縁にフランジが形成されていて、真空容器に配管された排気管とフランジ式管継ぎ手構造で気密接続されるようになっていて、前記第１開口部からケーシングに挿入され、その延長部がケーシングを貫通していること、
（３）ダスト吸引管の延長部の開口端部の外周縁にフランジが形成されていて、着脱可能な所定の手段で気密封止されるようになっていて、延長部の内部にダスト吸着剤が封入されていること、
（４）ケーシング内で、ダスト吸引管に枝管が連通接続されていて、枝管の内部に金属製フィルタが配設されていることを特徴とし、真空ポンプの作動時に全体が気密構造となる真空系用トラップ。

２．前記１項において、真空容器が管球製造用のものである。

３．前記１において、真空容器が液晶製造用のものである。

４．前記１〜３項のいずれか１項において、ダスト吸着剤をカートリッジ式とする。

５．前記１〜４項のいずれか１項において、ダスト吸引管のケーシングから貫通した延長部分に窓を設け前記ダスト吸着剤を観察できるようにする。

６．前記１〜５のいずれか１項において、枝管を複数個設ける。

請求項１記載の発明によれば、下記に例示する効果を奏功する。
１．真空ポンプの作動時には気密構造となるケーシング内において、真空容器内で発生するダストをを吸引してケーシング外へ導入するダスト吸引管に、枝管が取り付けられているので、真空ポンプを作動させることにより、枝管を介して真空容器およびダスト吸引管が真空状態になる。そのことにより、ダスト吸引管が、一種の粉粒体の真空輸送装置となり、真空容器から直接、効率よくダストを吸引する。

２．ダスト吸引管により、真空容器から吸引したダストの一部は枝管に逆流するが、枝管の内部に配設されている金属製フィルタによりトラップされ、真空ポンプへ侵入するのが阻止される。

３．ダスト吸引管が真空容器から吸引したダストの中で、特に分子状ガスは、ケーシングを貫通するダスト吸引管の延長部に封入されたダスト吸着剤により吸着される。

４．ケーシングを貫通したダスト吸引管の延長部の開口端部が、着脱可能な所定の手段で気密封止されるようになっているので、必要に応じてダスト吸着剤を交換したり、内部の清掃等、いわゆる保守管理が容易にできる。

５．トラップ自体が着脱可能に排気管に気密接続されるので、必要に応じて取り外してケーシングの内部、枝管の内部、ダスト吸引管の内部等を洗浄することができる。

請求項２記載の発明によれば、本発明のトラップを、たとえば蛍光ランプ等管球製造用の真空容器に取り付けることにより、ハロリン酸カルシウム等各種蛍光体の一部が剥落したダスト、或いはガス状になった封入水銀の一部をトラップすることができるので、それらが排気管を介して真空ポンプの内部に侵入するのを防止することができる。

請求項３記載の発明によれば、本発明のトラップを、液晶パネルの製造に使用する真空系に取り付けることにより、液晶パネルの製造工程で、間隙が１００分の数ミリ以下という薄いパネル内に液晶を真空注入するに当たり、真空容器を一端大気圧以下に減圧する際に、液晶が排気管に侵入するのを防止することができる。

請求項４記載の発明によれば、下記に例示する効果を奏功する。
１．ダスト吸着剤がカートリッジ式なので、吸着能力が無くなった時点で速やかに交換できる。

２．ダスト吸着剤を充填したカートリッジを、本発明のトラップ専用の形状・構造にし、いわゆる純正部品とするすることにより、他のダスト吸着剤を使用することを排除し、そのことにより、本発明のトラップの能力と信頼性を高めることに寄与する。

請求項５記載の発明によれば、ダスト吸引管のケーシングから貫通した延長部に窓を設けダスト吸着剤を観察できるようにすることにより、ダスト吸着剤に変色インジケータを混入しておけば、色の変化により吸着剤の能力が失効したことが視認でき、吸着剤を経済的且つ有効に使用することができる。

請求項６記載の発明によれば、枝管を複数個設けることにより、枝管を介して真空容器およびダスト吸引管を真空にする効率が向上し、枝管が１個の場合に比べて、それぞれの枝管に掛かる負荷が軽減される。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例の断面図である。図２は、本発明の別の実施例の一部断面を示す斜視図である。図３は、図１の面I-I'に沿った断面図である。図４は、本発明の主要部品であるダスト吸引管と枝管を示す斜視図である。図５は、本発明のトラップを薄膜製造装置に取り付けた状態を示す断面図である。

図１に示すように、本発明のトラップ１は、主要部材としてケーシング２を備えている。

ケーシング２は、使用時においては真空になるので、真空圧（負圧）が均等に掛かるという点から、壁面を曲面で構成することが好ましい。従って、たとえば、断面が楕円形の形状とすることが好ましい。

ケーシング２は、真空容器１７（図５）側に形成された第１開口部（図示）せず）と、真空ポンプ２４（図５）側に形成された第２開口部（図示せず）を備えている。第２開口部の周囲には壁体３が立設され、その外周縁にフランジ４が形成されていて、排気管２５（図５）のフランジ２６（図５）とフランジ式管継ぎ手構造で気密接続されるようになっている。

５はダスト吸引管である。ダスト吸引管５の一方の端部の外周縁にフランジ６が形成されていて、真空容器１７に配管された排気管２２（図５）のフランジ２３（図５）とフランジ式管継ぎ手構造で気密接続されるようになっていて、第１開口部からケーシング２に挿入され、その延長部７がケーシング２を貫通している。

ダスト吸引管５の延長部７の開口端部の外周縁にはフランジ８（図３，４）が形成されていて、着脱可能な所定の手段９で気密封止されるようになっている。ケーシング２を貫通したダスト吸引管５の延長部７の開口端を着脱可能に気密封止する手段としては、たとえば、開口端の外周縁に形成されたフランジ８（図３，４）をガスケットを介在させて、ステンレススティール製の蓋体と一緒にボルトで固定する方法、或いは開口端をガスケットを介在させてステンレススティール製の蓋体で封止しクランプ９で締結する方法等任意に採用することができる。

ケーシング２を貫通したダスト吸引管５の延長部７の内部には、ダスト吸着剤１０を封入する。

ダスト吸着剤１０に関して説明する。本明細書では、前述したように、「ダスト」を、たとえば蛍光灯等管球の排気工程で発生する蛍光体の一部が剥落した微粒子、水銀(Hg)、ガス状水銀(Hg)、液晶、各種薄膜製造過程で基板上に成長しなかった気化源由来の微粒子や未反応ガスで、真空ポンプに入ると真空ポンプを汚染させる物質の総称として使用している。従って、ダスト吸着剤１１は、微粒子および平均径が約３．７４×１０^−７ｍｍ＝約０．３７４ｎｍ＝約０．３７４ｍμ＝約３．７４Åのガス状分子も同時に吸着することができるものを使用する。

ダスト吸着剤１０が、真空容器１７（図５）から排出されたガス状汚染物質を吸着するメカニズムを説明する。この場合、（イ）ガスと吸着剤の間のファンデルワース力が主体となって起こる物理吸着、（ロ）ガスと吸着剤の間に化学結合が形成されて起こる化学吸着、および（ハ）細孔の入口径が２．０ｎｍ（２０Å）以下のマイクロポアに分子が入り込むと、ケルビン式に従う蒸気圧の下で分子が細孔を急激に充填するミクロポアフィリングという３つの現象が複合的に起こって、ガスが吸着剤に吸着される。

このような吸着現象に寄与する吸着剤としては、ゼオライト、炭素起源吸着材、シリカゲル、アルミナなどの金属酸化物、或いは各種粘土鉱物が例示される。特に、本発明では、ゼオライト、炭素起源吸着材、シリカゲルのような多孔性物質が好ましい。これらの多孔性物質は、表面積が大きいため高い吸着量が得られ、特に凝縮性の分子では細孔内へのミクロ細孔充填や毛細管凝縮により大きな吸着量を示すからである。

本発明で使用されるゼオライトとしては、直径が約３Å（０．３ｎｍ）の３次元の細孔をもつＡ型ゼオライト、直径が約７．３Å（０．７４ｎｍ）の３次元の細孔をもつＸ型ゼオライト、直径が約３Å（０．７１ｎｍ）の１次元の細孔をもつＬ型ゼオライト、直径が０．７６×０．６４ｎｍ、および０．５５×０．５５ｎｍの２種類の３次元の細孔をもつベータ型ゼオライト、直径が０．６５×０．７０ｎｍの１次元の細孔をもつモイルデナイト型ゼオライト等が例示される。

上述したゼオライトは、ユニオン・カーバイド社(Union Carbide Corporation)が、モレキュラー・シーブ(Molecular Sieve)（登録商標）として製造している合成ゼオライトが利用できる。即ち、ユニオン・カーバイド社は、モレキュラー・シーブ（登録商標）として、細孔径が３Å、４Å、５Å、１３Åの合成ゼオライトを製造している。このモレキュラー・シーブ（登録商標）のうち細孔径が４Åのものを使用すれば、平均径が約３．７４Åのガス状分子を捕集することができ、また細孔径が５Åのものを使用すれば、平均径が約３．７４Åのガス状分子を十分に捕集することができ、さらに細孔径が１３Åのものを使用すれば、平均径が約３．７４Åのガス状分子を余裕をもって完全に捕集することができるので好ましい。

本明細書で使用する用語「炭素起源吸着材」を、「主として元素『炭素』から構成されていて、炭素原子の結合様式および集合様式により１０ｎｍ以下の細孔を有するガス吸着能がある材料」と定義する。近年、「炭素材料」或いは「カーボンファミリー」という用語が使用されてきているが、それらと同義である。

炭素起源吸着材として、代表的なものは、従来からガス吸着材として広く使用されている粉状、粒状或いはペレット化した活性炭である。特に、本発明では、１０^−１〜１０^３ｎｍ（１〜１０Å）の細孔径を有する活性炭が好ましい。活性炭の表面は本質的に無極性であり無極性分子に対して良い吸着性を示すが、カルボキシル基、フェノール性水酸基、ラクトン基、キノン基などの極性基も存在するので極性分子も吸着することができる。

さらに、炭素起源吸着材としては、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、等方性ピッチ系炭素繊維、メソフェーズピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維等炭素繊維、カーボンナノフィラメント、カーボンナノチューブ、カーボンナノワイヤー等が例示される。

本発明で吸着材として使用されるシリカゲルは、比表面積が約２００〜１０００ｍ^２／ｇ，細孔径が約２〜５０ｎｍの範囲のものが好ましい。表面にはシラノール基が存在するので、無極性分子よりも極性分子を良く吸着する。

本発明で、吸着材として使用される金属酸化物としては、アルミナ、アルミナゲル、或いは活性アルミナ等が代表的である。

ケーシング２内において、枝管１１がダスト吸引管５に取り付けられている。このような構造になっているので、真空ポンプを作動させると、枝管１１を介して真空容器１７（図５）およびダスト吸引管５が真空状態になる。そのことにより、ダスト吸引管５が、一種の粉粒体の真空輸送装置となり、真空容器１７（図５）から直接、効率よくダストを吸引する。

枝管１１の内部には、金属製フィルタ１２を配設する。金属製フィルタ１２は、真空容器１７からダスト吸引管５が吸引したダストが逆流するのを防止するための装置で、較的長期間使用できるものが好ましい。金属製フィルタ１２としては、ステンレス鋼製金網や焼結金属フィルタが好ましい。ステンレス鋼製金網のなかでも積層金網焼結体が好ましい。積層金網焼結体は、ステンレス鋼製金網を数枚積層して真空炉で高温焼結した濾過材である。剥離目開きもなく、加工性、耐久性に優れているので、特に好ましい。積層金網焼結体の濾過径は、２、５、１０，２０，４０，６０，１００，１５０，２００μ等種々選択できるが、濾過径が余り小孔になると真空ポンプの排気速度が低下するので、排気速度を考慮して選択することが必要である。実験の結果、濾過径が４０μ以上のものが好ましいことがわかった。

その他のフィルタとしては、金属粉体を色々の形状に焼き固めた焼結金属濾過材がある。これも多種多様な焼結金属があるが、本発明で好ましく使用されるものは、たとえば、青銅（ブロンズ）球粉体を焼結した密度（g/cm3)が５．４〜５．８，空隙率（％）が３８〜４３，耐熱温度（℃）が−１００〜＋３００、および濾過径（μ）が１，２、５、１０，２０，４０，６０，１００，１２０および１５０のタイプ；叉はステンレス鋼異形粉体体を焼結した密度（g/cm3)が４．３〜５．０，空隙率（％）が３８〜４３，耐熱温度（℃）が−２５０〜＋５５０、および濾過径（μ）が１，２、５、１０，２０，４０および６０のタイプ：叉は，ステンレス鋼球体粉を焼結した密度（g/cm3)が５．０〜５．４，空隙率（％）が３８〜４３，耐熱温度（℃）が−２５０〜＋５５０、および濾過径（μ）が１，２、５、１０，２０，４０および６０のタイプのものがある。いずれの場合でも、余り濾過径が小さくなると真空ポンプの排気速度が低下するので、排気速度を考慮して選択することが必要である。実験の結果、濾過径が４０μ以上のものが好ましいことがわかった。

なお、枝管１１は１個より複数個設けることが好ましい。枝管１１を複数個設けることにより、枝管を介して真空容器およびダスト吸引管６を真空にする効率が向上し、枝管が１個の場合に比べて、それぞれの枝管に掛かる負荷を軽減することができる。

図２は、本発明の図１で示した実施例の斜視図で、図１に示した実施例のダスト吸引管５、枝管１１の取り付け状態を分かりやすく示してある。図３は、図１の面I-I'に沿った断面図である。

窓１３は、ダスト吸引管５のケーシング２から貫通した延長部分７を所定の大きさで切開して、たとえば「PYREX」（米国コーニング社の登録商標）１５を嵌め込んだ金属製フレーム１４をボルト１６で延長部分７に締結することが好ましい。このようにすることにより、窓１３の交換、或いは洗浄作業等必要に応じて取り外すことができる。「PYREX」（登録商標）の他に、窓１３に使用する材料としては、アクリル、または強度、耐久性が高いホウケイ酸ガラスが好ましい。

このように、ケーシング２を貫通したダスト吸引管の延長部７に窓１３を設け、ダスト吸着剤１０に、ダスト吸着剤１０の吸着能力が失効したら変色する染料を混入しておけば、色の変化により吸着剤１０の能力が失効したことが視認でき、吸着剤１０を経済的且つ有効に使用することができる。

ダスト吸着剤１０は、カートリッジに充填してあるので、ダスト吸引管５の延長部７の開口端部を気密封止している着脱可能な手段９、たとえばクランプを解除して、カートリッジごと挿入し、また抜き出すことができる。

図４は、ダスト吸引管５に３個の枝管１１を取り付けた状態を示す斜視図である。ここで、本発明のトラップを製造する方法を説明する。予め、端部にフランジ６，８（図４）を一体に取り付けたダスト吸引管５を製造しておく。一方、内部にメタルメッシュフィルタ１２を固定し、両端開口した枝管用パイプを３個製造し、ダスト吸引管５の所定の箇所を切開し、３個の枝管用パイプをそれぞれ溶接して、枝管１２付きダスト吸引管５とする。次いで、所定の形状に成形した２個の椀形部品に収容して両者を溶接し、ケーシング２の真空ポンプ側の開口部に壁体３（図１，２）を立設し、その外周縁にフランジ４（図１，２）を形成することにより本発明のトラップが製造される。

図５は、本発明の窓１３付きトラップ１を、薄膜製造装置の真空系に取り付けた状態を示す断面図である。 図５において、１７は真空容器（ベルジャ）である。１８は気密用オーリングである。１９は、蒸着、スパッタ、イオンプレーティング、気相成長等に利用するアルミニウム、タングステン等の薄膜材料が入った気化源である。２０はガラス等基板である。２１は、真空容器内へ電力、液体配管、機械的運動などを導入するための端子(feed through)である。

本発明の窓１３付きトラップ１のダスト吸引管５は、ダスト吸引管５のフランジ６と、排気管２２のフランジ２３がフランジ式管継ぎ手構造で気密接続されている。一方、ダスト吸引管５のフランジ４が、排気管２５のフランジ２６とフランジ式管継ぎ手構造で気密接続されている。ケーシング２を貫通したダスト吸引管５の延長部７の内部にはカートリッジに充填したダスト吸着剤１０が挿入され、その開口端部は、ガスケットを介してステンレスティール製の蓋をし、クランプ９で気密封止されている。ダスト吸引管５には３本の枝管１１が取り付けれていて、その内部にはメタルメッシュフィルタ１２が配設されている。

このように各装置を配設し、真空ポンプ２４を作動させると、真空容器１７内の空気（点線矢印）が、排気管２２、ダスト吸引管５、枝管１１、ケーシング２，および排気管２５を経て排気される。真空容器１７が所定の真空度に達した時点で、気化源１９を機能させ、薄膜材料を原子或いは分子状（実線矢印）にして、音速から音速の１０^３倍程度の速度で、ガラス基板２０に衝突させる。原子や分子が基板２０に到達すると、急速冷却され液体を経て固体となり薄膜２７が形成される。

この際、基板２０に付着しなかったガス状物質や、一旦基板２０に付着して剥落したダストは、ダスト吸引管５から吸引され、ダスト吸着剤１０により吸着される。ダスト吸着剤１０には、その吸着能の程度を示す染料（顔料）を混入してあるので、窓１３からその吸着効果を視認することができる。一方、ダスト吸引管５から逆流して枝管１１に向かうダストは、枝管１１の内部に配設されたメタルメッシュフィルタ１２のよりトラップされるので、排気管２５を経て真空ポンプ２４に侵入するのが防止される。

次に、本発明のトラップ１を構成するケーシング２，ダスト吸引管５、枝管１１，排気管２２，２５等の材料に付いて説明する。本発明のトラップ１は、少なくとも１．０１×１０^−２Paの真空度で使用するので、その真空圧に耐える材料、たとえば、ステンレス鋼或いは炭素鋼が好ましい。特に、ステンレス鋼が好ましく、炭素鋼は、安価である以外には使用メリットがない。

次に、本発明で採用するフランジ式管継ぎ手構造に関して説明する。フランジには連結面が平面座型の平面座型フランジと、ガスケット溝のあるガスケット溝付きフランジがある。平面座型フランジどうし或いはガスケット溝付きフランジどうしでは良好な真空シールが得られない。必ず、平面座型フランジとガスケット溝付きフランジの組合せを必要とする。従って、本発明では、ダスト吸引管５のフランジ６と排気管２２のフランジ２３を気密接続する場合は、排気管２２のフランジ２３には、ガスケット溝付きフランジを使用することが好ましく、ケーシング２の開口部に立設された壁体３の外周縁に形成されたフランジ４と排気管２５のフランジ２６を気密接続する場合は、排気管２５のフランジ２６には、ガスケット溝付きフランジを使用することが好ましい。

以上、説明した本発明の真空系用トラップは、真空系の排気管に着脱可能に装着してあるので、吸着効果が低下した場合には、排気管とのフランジ式管継ぎ手構造を解除して排気管から取り外し、クランプ１０を解除してカートリッジ式吸着剤１１を抜き出した後、トラップ全体を、硝酸、フッ化水素酸および水を等量混合した洗浄液、或いは酢酸ブチル等有機溶剤に浸漬（ジッピング）して洗浄すればよい。

本発明の真空系用トラップは、下記に例示する産業分野で利用できる。
１．管球製造分野。たとえば、蛍光ランプの製造工程で、蛍光体をガラス管の内壁に塗布し、両端にフィラメントを封じ、このフィラメントに熱電子放射物質であるオキサイドを塗布し、管内の空気を真空ポンプで除去した後、アルゴン等不活性ガスと水銀を封入する一連の作業工程の間、蛍光体の一部が剥落した微粒子、或いは封入した水銀の一部がガス状になって、排気管を介して真空ポンプの内部に侵入することがあるが、本発明の真空系用トラップを真空系に取り付けることにより、これらの欠点を改良することができる。従って、真空ポンプが汚染されることが無くなり、真空ポンプをオーバーホールして内部を除染する頻度が低減化され、管球製造に要するトータルコストを引き下げ、且つ作業環境の劣悪化の防止に寄与する。

２．液晶パネル製造分野。本発明のトラップを、液晶パネルの製造に使用する真空系に取り付けることにより、液晶パネルの製造工程で、間隙が１００分の数ミリ以下という薄いパネル内に液晶を真空注入するに当たり、真空容器を一端大気圧以下に減圧する際に、液晶が排気管に侵入するのを防止することができる。

３．各種真空薄膜製造分野。たとえば、現在、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、気相成長による薄膜製造において、基板から剥落した微粒子、基板に付着しなかった気化源由来の微粒子や未反応ガスが、排気管を経て真空ポンプへ侵入することがあるが、本発明の真空系用トラップを真空系に取り付けることにより、これらの欠点を改良することができる。従って、真空ポンプが汚染されることが無くなり、真空ポンプをオーバーホールして内部を除染する頻度が低減化され、各種真空薄膜製造に要するトータルコストを引き下げ、且つ作業環境の劣悪化の防止に寄与する。

４．本発明の真空系用トラップは、真空容器からダストを吸引するダスト吸引管と、ダスト吸引管に気密接続されていて、真空容器とダスト吸引管を排気する枝管とがケーシング内に収容されていて、２１０ｍｍ（高さ）×７６ｍｍ（径）、ダスト吸引管のケーシングからの延長部の長さ約９０ｍｍと極めてコンパクトなな構造となっている。従って、既存の真空技術応用分野の真空系の排気管の大幅な改良、変更なしに取り付けることができ、取り付けた後も各種の作業の障害にならないので、殆どの真空技術応用分野でそのまま使用することができる。の真

本発明の一実施例の断面図である。 本発明の別の実施例の斜視図である。 図１の面I-I'に沿った断面図である。 本発明の主要部品であるダスト吸引管と枝管の接合状態を示す斜視図である。 本発明のトラップを薄膜製造装置に取り付けた状態を示す断面図である。

符号の説明

１ トラップ
２ ケーシング
３ 壁体
４ フランジ
５ ダスト吸引管
６ フランジ
７ ダスト吸引管延長部
８ フランジ
９ 封止手段
１０ ダスト吸着剤
１１ 枝管
１２ メタルメッシュフィルタ
１３ 窓
１４ フレーム
１５ 「PYREX」（登録商標）ガラス
１６ ボルト
１７ 真空容器
１８ オーリング
１９ 気化源
２０ 基板
２１ 端子
２２ 排気管
２３ フランジ
２４ 真空ポンプ
２５ 排気管
２６ フランジ
２７ 薄膜

Claims (6)

1. 真空容器と、真空ポンプと、真空ポンプと真空容器を連結する排気管を備えた真空系において、真空ポンプより上流の排気管に直列に接続して、真空容器で発生するダストを除去して真空ポンプへ侵入するのを防止する真空系用トラップであって、真空系用トラップが、ケーシングと、真空容器で発生するダストを吸引するダスト吸引管と、ダスト吸引管に気密接続された枝管を具備していて、
   （１）ケーシングが、真空容器側に形成された第１開口部と、真空ポンプ側に形成された第２開口部を備えていて、第２開口部の周囲に壁体が立設され、その外周縁にフランジが形成されていて、排気管とフランジ式管継ぎ手構造で気密接続されるようになっていること、
   （２）ダスト吸引管の一方の端部の外周縁にフランジが形成されていて、真空容器に配管された排気管とフランジ式管継ぎ手構造で気密接続されるようになっていて、前記第１開口部からケーシングに挿入され、その延長部がケーシングを貫通していること、
   （３）ダスト吸引管の延長部の開口端部の外周縁にフランジが形成されていて、着脱可能な所定の手段で気密封止されるようになっていて、延長部の内部にダスト吸着剤が封入されていること、
   （４）ケーシング内で、ダスト吸引管に枝管が連通接続されていて、枝管の内部に金属製フィルタが配設されていることを特徴とし、真空ポンプの作動時に全体が気密構造となる真空系用トラップ。
2. 前記真空容器が管球製造用のものである請求項１に記載の真空系用トラップ。
3. 前記真空容器が液晶製造用のものである請求項１に記載の真空系用トラップ。
4. 前記ダスト吸着剤がカートリッジ式である請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空系用トラップ。
5. 前記ダスト吸引管のケーシングから貫通した延長部分に窓を設け前記ダスト吸着剤を観察できるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空系用トラップ。
6. 枝管を複数個設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の真空系用トラップ。

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