JP2008535642A - トラップ装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、真空ポンプによって包囲体から引かれるガス流から種を取り除くためのトラップ装置に関する。トラップ装置は、ケーシング(28)と複数のカートリッジ(38)を有する。ケーシング(28)は、包囲体からガス流を受け入れるために包囲体に接続可能な入口(16)と、ケーシング(28)からガス流を排出するために真空ポンプに接続可能な出口(20)を有する。各カートリッジ(38)は、ケーシング(28)を通過するガスのための流路を構成するために、ケーシング(28)のそれぞれの孔(36)を通してケーシング(28)に取り外し可能に挿入可能である。各流路は、カートリッジ(38)の入口と出口との間に延び、各カートリッジ(38)は、その中を通過するガスから種をカートリッジ(38)内に集まる固体材料として取り除くための手段を収容する。

Description

本発明はトラップ装置に関し、より具体的には、真空ポンプによって包囲体から引かれるガス流から種を取り除くためのトラップ装置に関する。
化学気相成長法等の半導体処理の間、プロセスチャンバに堆積ガス供給して、基板の表面上に堆積層を形成する。チャンバ内における堆積ガスの滞留時間は比較的短いため、チャンバに供給されたガスのうちのごく一部だけが、堆積プロセス中に消費される。その結果、真空ポンプによってチャンバから送出される未消費のガス分子は、非常に反応性が高い状態で真空ポンプを通過することになる。
多くの半導体処理は、固体の、凝縮性の又は昇華性の化合物を用い又は生成する。例えば、低圧力の化学気相成長窒化シリコン（ＬＰＣＶＤ窒化物）処理は、基板を絶縁するための窒化シリコンの均一な層を生じさせるために、ジクロロシラン又はトリクロロシラン等のクロロシラン及びアンモニアを用いる傾向がある。かかる処理は非常に厚い窒化シリコンの膜を生成する傾向があり、その結果、通常、３時間から８時間の非常に長い堆積サイクルを要する。この処理の副産物は、例えば、大気圧において１２０℃で昇華するアンモニウムヘキサクロロシリケート等のアンモニウムクロロシリケート鎖体塩を含む。
未消費のプロセスガス又は副産物が凝縮性である場合、より低い温度を有する表面上における昇華により、真空ポンプ内に粉末即ち塵の蓄積を生じさせることがあり、粉末即ち塵は、真空ポンプの回転子要素と固定子要素との間に延びる空間を効果的に充填して、送出性能の損失、最終的には真空ポンプの故障につながる場合がある。
このことを鑑みて、凝縮性の種が真空ポンプ内で凝縮せずに真空ポンプを通過する温度以上の温度まで加熱した真空ポンプの出口に、冷却トラップ装置を設けることが通例である。このようなトラップは、トラップの流路内に設置された水冷式コイルを有することが通例である。ガス流は、流路を通って流れる際、水冷式コイルに接触し、それにより、ガス流を冷却し、ガス流内の沸点の低い種をトラップの内側で凝縮させる。
このようなトラップを用いることに関連する問題は、比較的ほんの短い期間の後で、微粒子の凝縮物が流路内及びコイル上に蓄積し得ることである。この固形物の堆積が中断されることなく続く場合には、トラップは完全に塞がれかねない。その結果、トラップ内から凝縮物を取り除くためにトラップは定期的に点検されねばならず、中断時間及び生産の損失を引き起こす。さらに、トラップを清掃する人間が凝縮物に曝されることになり、凝縮物の化学的性質によっては特に危険となり得る。
さらに、真空ポンプを加熱することによって、ガス流の温度が、ガス流内の未反応の種が固体材料に変換される温度より高い温度まで加熱されることがある。例えば、高温の真空ポンプを通過する六フッ化タングステンは、真空ポンプ内にタングステンの堆積物を生じさせる場合があり、これは送出機構の損傷につながる場合がある。
本発明の好ましい実施形態の少なくとも１つの目的は、真空ポンプの入口に接続可能であり、ポンプの迅速且つ安全な運用を可能にするトラップ装置を提供することにある。
第１の態様において、本発明は、真空ポンプによって包囲体から引かれるガス流から種を取り除くためのトラップ装置であって、ケーシングと複数のカートリッジとを有し、ケーシングは、ガス流を受け入れるための入口と、ガス流をケーシングから排出するための出口とを有し、複数のカートリッジは、ケーシングの中を通過するガスのための複数の流路を構成するように、ケーシングに設けられた各カートリッジのための孔を通してケーシングに取り外し可能に挿入可能であり、流路の各々は、各カートリッジの入口と出口との間に延び、各カートリッジは、その中を通過するガスから種をカートリッジ内に集まる固体材料として取り除くための手段を収容する、トラップ装置を提供する。
トラップのケーシングから容易に取り除して清掃できる複数のカートリッジを有することにより、トラップを定期的に点検する際の速度及び簡便性を大幅に改善することができる。例えば、カートリッジの１つの清掃を必要とする時、そのカートリッジをトラップから取り外し、新しいカートリッジと交換することは容易である。次いで、交換したカートリッジを清掃に適した場所に運ぶことが可能である。さらに、微粒子がカートリッジ内に保持されるため、点検中に使用者が凝縮物に曝されるレベルは最小にされる。さらに、それぞれのカートリッジ内に位置する複数の取り除く手段を使用することにより、取り除く手段の表面積を最大にすることが可能である。
好ましい実施形態においては、各カートリッジは、その中を通過するガスから種をカートリッジ内に集まる凝集物として凝縮させるための手段を有する。従って、本発明の第２の態様においては、真空ポンプによって包囲体から引かれるガス流から凝縮性の種を取り除くためのトラップ装置であって、ケーシングと複数のカートリッジとを有し、ケーシングは、ガス流を受け入れるための入口と、ガス流をケーシングから排出するための出口とを有し、複数のカートリッジは、ケーシングを通過するガスのための複数の流路を構成するように、ケーシングに設けられた各カートリッジのための孔を通してケーシングに取り外し可能に挿入可能であり、流路の各々は、各カートリッジの入口と出口との間に延び、各カートリッジは、その中を通過するガスから種をカートリッジ内に集まる凝縮物として凝縮させるための手段を収容する、トラップ装置を提供する。
凝縮させるための手段は、カートリッジの中を通過するガスを、ガス内の凝縮性の種が凝縮して凝縮物になる温度又はそれより低い温度まで冷却するための手段を有することが好ましい。例えば、各カートリッジは、その中を通過するガスを冷却するための冷却剤の流れをカートリッジ内で伝達させる又は案内するためのダクトを有する。冷却剤は、液体冷却剤であることが好ましく、水であることが好ましく、所望の場合には、冷却剤を冷やしてもよい。真空ポンプの入口に低温のトラップを設けることにより、凝縮性の種が真空ポンプ内で凝縮することを防止するので、真空ポンプを加熱する必要がなくなり、従って、ガス流の他の未反応の種が真空ポンプ内で固体材料に変換されることを助長する危険性もなくなる。
１つの実施形態においては、凝縮させるための手段は、ダクトと熱的に接触する複数の冷却フィンを有し、複数の冷却フィンは、カートリッジの中を通って流れるガスが冷却フィン上を通過するように配置される。別の実施形態では、ダクトは螺旋状ダクトであり、流路は、ダクトに沿ってその周りに延びる第１部分と、ダクトの長手方向軸線に沿って延びる第２部分とを有する。各カートリッジは、それに入るガスを流路の第１部分と第２部分のうちの少なくとも一方に差し向けるための少なくとも１つのバッフルを有することが好ましい。バッフルは、ダクトの周りに延びてカートリッジを第１チャンバと第２のチャンバとに分離するリング形態であることが好ましい。ガスは、カートリッジ入口から第１チャンバに入り、ダクトの外側に沿って流れ、次いで、カートリッジの端部で方向を変え、螺旋状ダクトの内側に沿って流れて第２チャンバに入り、第２のチャンバの出口からカートリッジを出る。ガスが螺旋状ダクトの内面と外面の両方に接触することにより、螺旋状ダクトの低温の表面へのガスの露出を最大にする。ダクトの清掃を容易にするために、ダクトの外側を覆う金属性スリーブを設置して、螺旋状ダクトの外面ではなくスリーブの外面に凝縮物が形成されるようにするのがよい。
トラップに入るガス流の温度を下げるための二次的な冷却コイルをケーシングの基部に取り付けてもよい。
カートリッジ内のガス流から種を取り除くために異なる種類の機構を用いてもよい。例えば、別の好ましい実施形態においては、各カートリッジは、カートリッジの中を通過するガスを、ガス内の未反応の種が固体材料に変換される温度又はそれより高い温度まで加熱するための手段を有する。従って、本発明は第３の態様において、真空ポンプによって包囲体から引かれるガス流から種を取り除くためのトラップ装置であって、ケーシングと複数のカートリッジとを有し、ケーシングは、ガス流を受け入れるための入口と、ガス流をケーシングから排出するための出口とを有し、各カートリッジは、ケーシングの中を通過するガスのための複数の流路を構成するように、ケーシングのそれぞれの孔を通してケーシングに取り外し可能に挿入可能であり、各流路は、それぞれのカートリッジの入口と出口との間に延び、各カートリッジは、その中を通過するガスを加熱するための手段を収容する、トラップ装置を提供する。
加熱するための手段は、ヒーターと、ヒーターに熱的に接触するように配置された複数のフィンを都合よく有するのがよく、カートリッジの中を通って流れるガスが複数のフィンの上を流れるように配置される。例えば、加熱するための手段は、ヒーターを収容するダクトを含み、フィンはダクト上に取り付けられる。このダクトは、カートリッジの長さ方向に沿って延びることが好ましい。複数のフィンは、カートリッジの中を通って流れるガスのための蛇行する流路を構成するように配置されてもよいし、任意その他の構成で配置されてもよい。
さらに別の好ましい実施形態においては、各カートリッジは、その中を通過するガスから微粒子を取り除くための少なくとも１つのフィルタ要素を有する。従って、本発明は第４の態様において、真空ポンプによって包囲体から引かれるガス流から微粒子を取り除くためのトラップ装置であって、ケーシングと複数のカートリッジとを有し、ケーシングは、ガス流を受け入れるための入口と、ガス流をケーシングから排出するための出口とを有し、複数のカートリッジは、ケーシングの中を通過するガスのための複数の流路を構成するように、ケーシングに設けられた各カートリッジのための孔を通してケーシングに取り外し可能に挿入可能であり、流路の各々は、各カートリッジの入口と出口との間に延び、各カートリッジは、その中を通過するガスから微粒子を取り除くための少なくとも１つのフィルタ要素を収容する、トラップ装置を提供する。
前述の少なくとも１つのフィルタ要素は、装置を通過するガス流のための蛇行する流路を構成することが好ましい。トラップを通過するガス流のための蛇行する流路、例えば螺旋状又は正弦曲線状の経路を構成するようにフィルタ要素を配置することにより、ガス流は、ケーシングの入口から出口に向かって通過する際、繰り返し且つ強制的に方向転換させられる。ガス流内の微粒子は、ガス流が方向転換するたびに、ガス流から外向きに投げ出され、フィルタ要素によって捕捉される。フィルタ要素は、このようにして、カートリッジの入口から出口まで次第に詰まっていく。フィルタ要素が完全に詰まった場合であっても、ガス流は、それに含まれる微粒子のいかなるフィルタ処理なしに、カートリッジの中を通ってケーシングの出口まで流れることが可能であり、送出性能が損失することはない。
各カートリッジは、その長手方向軸線に沿って間隔をおいて配置された複数のフィルタ要素を収容し、複数のフィルタ要素は、それらの間に前述の流路を構成するのがよい。
清掃を容易にするために、カートリッジの少なくとも一部は、取り除くための手段の少なくとも一部を露出させるように分離可能であることが好ましい。例えば、取り除くための手段にアクセスできるように、カートリッジの第１チャンバの本体をカートリッジの残りの部分から取り外せるようにするのがよい。
ケーシングは、それに入ったガスをその入口からカートリッジに差し向けるための少なくとも１つのバッフル手段を有することが好ましい。好ましい実施形態においては、バッフルは、複数の開口を有するプレートの形態であり、各開口は、それぞれのカートリッジを受け入れる。プレートは、ケーシングの内において、ケーシングの入口及びカートリッジの入口と流体連通状態にある第１のプレナムチャンバを、カートリッジの出口及びケーシングの出口と流体連通状態にある第２のプレナムチャンバから隔絶させることが好ましい。
本発明は第５の態様において、ガス流を受け入れるための入口及び送出されるガス流を排出するための出口を有する真空ポンプと、真空ポンプの入口に接続された出口を有する前述のトラップ装置とを有する真空ポンプ装置を提供する。
カートリッジの１つ又は２つ以上の詰まりの表示を提供するために、トラップ装置の前後にわたる圧力差を検出し、検出した圧力差の大きさに応じて警報を発するための手段を有するのがよい。
トラップ装置は、そのモジュール性のため、カートリッジの中を通過するガス流の性質に応じて、異なるカートリッジがケーシングに挿入されるのがよい。例えば、１つのガス流に対して、ガス流から微粒子を取り除くためのフィルタ要素を収容するカートリッジを用いることが望ましいことがあり、別のガス流には、ガス流内の凝縮性の種を凝縮させる手段を収容するカートリッジを用いることがより望ましいことがある。従ってトラップは、単一のケーシングと、様々な組のカートリッジとを有し、各組はそれぞれ、ガス流から種を取り除くためのそれ自体の機構を有していてもよく、それにより、トラップの中を通過するガス流に適合するように迅速且つ容易にトラップをカスタマイズすることができる。
従って、本発明は第６の態様において、ケーシングと、ガス流から種を取り除くための複数組のカートリッジとを有し、ケーシングは、ガス流を受け入れるための入口と、ガス流を前記ケーシングから排出するための出口と、複数の孔とを有し、これら複数の孔の各々は、各カートリッジを受け入れ、各カートリッジは、ケーシングに設けられた各カートリッジのための孔を通して前記ケーシングに取り外し可能に挿入可能であり、ケーシングを通過するガスのための流路をカートリッジの入口と出口との間に構成し、複数組のカートリッジの各組はそれぞれ、ガス流から種をカートリッジ内に集まる固体材料として取り除くための異なる機構を有する、部品キットを提供する。
複数組のカートリッジを有するのではなく、ガス流から種を取り除くための複数の異なる機構の組を有し、各機構が、カートリッジに取り外し可能に挿入可能なインサートとして構成されてもよい。従って、本発明は第７の態様において、ケーシングと、複数のカートリッジとを有し、ケーシングは、ガス流を受け入れるための入口と、前記ガス流を前記ケーシングから排出するための出口と、複数の孔とを有し、これら複数の孔の各々は、各カートリッジを受け入れ、各カートリッジは、ケーシングに設けられた各カートリッジのための孔を通してケーシングに取り外し可能に挿入可能であり、ケーシングを通過するガスのための流路をカートリッジの入口と出口との間に構成し、更に、カートリッジのための複数組のインサートを有し、各インサートは、ガス流から種を取り除くための手段を有し、複数組のインサートの各組はそれぞれ、異なる機構によってガス流から種を取り除く、部品キットを提供する。
本発明の第１の態様から第４の態様までに関して上述した特徴は、本発明の第６の態様及び第７の態様に等しく適用可能であり、またその逆も成立する。
これより、添付の図面を参照して、本発明の好ましい特徴を説明する。
図１を参照すると、処理システム、例えば半導体又はフラットパネルディスプレイ装置などのための処理システムは、プロセスチャンバ１０を含み、このプロセスチャンバ１０は、１種類又は２種類以上のプロセスガスを受け入れるための少なくとも１つの入口と、消費されなかったプロセスガスを排出するための出口１２とを有しており、消費されなかったプロセスガスは、プロセスチャンバ１０内で実施された処理によって生じた副産物を含んでいる。プロセスチャンバ１０からの出口１２は、プロセスチャンバ１０から排出されたガス流から種を取り除くためのトラップ装置１８の入口１６に導管１４によって接続されている。トラップ１８は、出口２０を有し、この出口２０は、プロセスチャンバ１０からガス流を引くための真空ポンプ２４の入口２２に接続されている。真空ポンプ２４は、必要に応じ、バッキングポンプの入口又は洗浄装置の入口に接続された排出部２６を有している。
図２は、トラップ１８の一例の斜視図である。トラップ１８は、円筒形のケーシング２８を有し、このケーシング２８は、その側壁３０に形成され且つ導管１４に接続されるフランジ付きの入口１６と、その端壁３２から延び且つ真空ポンプ２４の入口２２に接続されるフランジ付きの出口２０とを有している。図３に示すように、ケーシング２８は、複数の孔３６を有する蓋３４を有し、複数の孔３６の各々は、ケーシング２８に取り外し可能に挿入可能であり且つトラップ１８の中を通過するガス流から１つ又はそれ以上の種を取り除くためのカートリッジ３８を受け入れるためのものである。図示した実施形態において、蓋３４は、ケーシング２８の長手方向軸線の周りに等間隔に配置された６つの円形孔３６を有している。しかしながら、孔３６の数、孔２６の寸法、及び／又は孔２６の形状、従ってケーシング２８に挿入可能なカートリッジ３８の数、寸法、及び／又は形状は、例えば、真空ポンプ２４の寸法、及びトラップ１８に入るガス流に含まれるガスに応じて、変えることができる。図２に戻ると、ケーシング２８は、さらに、側壁３０に形成されたポート４０を有し、このポート４０を通して、パージガス、熱電対、圧力ゲージ、又は他のセンサのうちの１つ又はそれ以上をケーシング２８に挿入することができる。
各カートリッジ３８は、それをケーシング２８内に取り付けるための蓋４２を有している。図４において、蓋をより詳細に示す。各カートリッジ３８は、スクリューねじ等の任意適当な手段又は図示のように蓋４２の図示の下面４６に設けられた弾力性のあるＬ字形状フィンガー４４によって蓋４２に固定され、Ｌ字形状フィンガー４４は、それに対応し且つカートリッジ３８に設けられた１つ又はそれ以上の凹部又は孔内に位置している。カートリッジ３８がケーシング２８に完全に挿入されたときにカートリッジ３８がその蓋４２によってケーシング２８内に吊り下げられるように、蓋４２は、ケーシング２８の孔３６の直径よりも大きい直径を有している。次いで、カートリッジ３８の蓋４２は、ケーシング２８の蓋３４にクランプなどの任意適当な手段によって固定されるのがよい。蓋４２の下面４６にＯリングシール（図示せず）を受け入れるための溝４８が形成され、蓋４２がケーシング２８に固定されたときに蓋３４の図示の上面５０と気密シールを形成するのがよい。
これより図５を参照すると、各カートリッジ３８は、少なくとも１つの入口５４と、少なくとも１つの出口５６とを有する細長いカートリッジケーシング又は本体５２を有している。本体５２は、カートリッジ３８の中を通過するガス流から種を取り除くための機構を収容している。この実施形態においては、本体５２は、ガス流を冷却するための機構を収容し、この機構は、ガス流内の凝縮性の種を凝縮させて、固体凝縮物をカートリッジ３８の本体５２内に形成する。この機構は、カートリッジ３８の長さ方向に沿ってカートリッジ３８の長手方向軸線６０の周りに延びる螺旋状ダクト５８によって構成される。螺旋状ダクト５８の両端部は、螺旋状ダクト５８の内面及び外面を冷却するための冷却剤を螺旋状ダクト５８に供給するための配管（図示せず）に接続され、この配管は、カートリッジ３８の蓋４２を貫通している。カートリッジ３８は、その入口５４と出口５６との間において螺旋状ダクト５８の周りに且つ軸線方向に配置されたリング形態のバッフル６２を更に有している。
図６は、ケーシング２８に挿入された多数のカートリッジ３８を図示する。ケーシング２８はその内部を、その長手方向軸線とほぼ直交して配置されたプレート６４を有し、このプレート６４は、ケーシング２８の内部を、入口１６からガス流を受け入れるための第１の環状プレナムチャンバ６６と、出口２０に向かって流れるガスが通過する第２のプレナムチャンバ６８とに分割している。プレート６４は、蓋３４の孔３６とほぼ同軸に配置され且つカートリッジ３８を受け入れる一連の第１の孔７０と、第２のプレナムチャンバ６８からのガスが排出される第２の中央孔７２とを有している。カートリッジ３８の入口５４は、カートリッジ３８がケーシング２８に完全に挿入されたときに第１の環状プレナムチャンバ６６とのみ流体連通状態になるように配置され、カートリッジ３８の出口５６は、カートリッジ３８がケーシング２８に完全に挿入されたときに第２のプレナムチャンバ６８とのみ流体連通状態になるように配置される。その結果、多数のカートリッジ３８は、第１の環状プレナムチャンバ６６から第２のプレナムチャンバ６８に通過するガスのための複数の個別の流路を構成する。
図６に示すように、トラップ１８のフランジ付きの出口２０は、第１の環状プレナムチャンバ６６の中心を貫通する円筒形ダクト７４の一方の端部によって構成され、円筒状ダクト７４の他方の端部は、プレート６４の第２の孔７２からのガスを受け入れるようにプレート６４に取り付けられている。
使用中、ガス流は、入口１６からケーシング２８の第１のプレナムチャンバ６６に入り、カートリッジ３８にその入口５４から入る。各カートリッジ３８内において、バッフル６２は、カートリッジ３８に入るガスを、螺旋状ダクト５８の外面とカートリッジ３８の本体５２の内面との間を（図示の）下方に差し向ける。ガスは、カートリッジ３８の底部で方向転換し、螺旋状ダクト５８の内側に沿って（図示の）上方に流れる。ガスがカートリッジ３８の中を通過する際、ガスは、螺旋状ダクト５８の低温の外面及び内面によって冷却される。ガス内の凝縮性の種は、螺旋状ダクト５８の表面上に生じる固体材料として、ガス流から凝縮される。ガスは、カートリッジ３８の上部において出口５６から排出され、第２のプレナムチャンバ６８に入る。次いで、ガス流は、第２の孔７２を通過して円筒形ダクト７４に入り、この円筒形ダクト７４は、ガス流をトラップ１８の出口２０に伝達させ又は差し向ける。
トラップ１８のカートリッジ３８の１つ又は２つ以上の交換のタイミングを、プロセスチャンバ１０内での処理を中断しないように、プロセスチャンバ１０で行われる処理に合わせるのがよい。その代わりに又はそれに加えて、トラップの前後にわたる圧力降下を監視して検出するための手段を設けてもよく、かかる検出するための手段は、圧力降下がカートリッジの１つ又は２つ以上の詰まりを示す所定の値に達したとき、カートリッジ３８の交換が必要なことを使用者に知らせる警報を発する。１つのカートリッジ３８の交換が必要なとき、カートリッジ３８の蓋４２をケーシング２８の蓋３４に固定しているクランプを解放し、カートリッジ３８をケーシング２８から持ち上げることによって、カートリッジ３８をケーシング２８から容易に取り外すことができる。ガス流からの固体凝縮物は、カートリッジ３８の本体５２内に保持されるので、この固体材料に使用者を曝すことを最小にする。次いで、新しいカートリッジ３８をケーシング２８に挿入する。次いで、交換したカートリッジ３８を、螺旋状ダクト５８の清掃及び／又は螺旋状ダクトの交換に適した場所に運ぶのがよい。カートリッジ３８の本体５２の一部を取り外し可能にして、使用者が螺旋状ダクト５８の内面及び外面にアクセスできるようにしてもよい。
トラップ１８のモジュール性のため、トラップ１８がカートリッジ３８の様々な組を有し、各組がそれぞれ、ガス流から種を取り除くための様々な機構を有するのがよい。このことは、真空ポンプ２４によって包囲体から引かれるガス流の性質に応じて、トラップ１８を容易にカスタマイズすることを可能にする。図７〜図１０は、トラップの中を通過するガス流から種を取り除くための幾つかの変形例のカートリッジ及び／又は機構を図示する。
まず図７を参照すると、カートリッジ８０は、細長い本体８２を有し、本体８２は、その一方の端部に、ケーシング２８の第１のプレナムチャンバ６６からガスを受け入れるための少なくとも１つの入口８４を有し、その他方の端部に、カートリッジ８０からケーシング２８の第２のプレナムチャンバ６８にガスを排出するための少なくとも１つの出口８６を有している。このカートリッジ８０は、カートリッジ８０の中を通過するガスを加熱するための機構を有し、かかる加熱するための機構は、ガス流内の未反応の種、例えば、基板上の銅薄膜のＣＶＤに用いられる六フッ化タングステン又は銅前駆体を、固体材料に変換する。この加熱するための機構は、カートリッジ８０の長さ方向に沿って軸線方向に延び且つ加熱されるダクト８８を有し、このダクト８８は、カートリッジ８０の中を通過するガスを加熱するために加熱されたバッフルを構成するようにダクト８８に対してほぼ直交し且つそれに取り付けられた複数の金属フィン９０を有する。ダクト８８は、任意適当な手段、例えば、ダクト８８内に設置された電気ヒーターによって加熱される。カートリッジ８０の蓋９４に設けられた孔９２は、ヒーターが外部電源に接続されるることを可能にする。使用中、カートリッジ８０内の高温は、未反応の銅前駆体を銅に変換させることを促進し、銅は、ダクト８８及びフィン９９上に銅薄膜として生じる。
図８は、図７のカートリッジ８０内に用いるのに適した変形例の取り除き機構を図示する。この機構は、ダクト１００を有し、このダクト１００は、それから半径方向に延びる複数の金属フィン１０２を有している。ダクト１００は、図７の実施形態と同様、フィン１０２を加熱し且つカートリッジ８０を通過するガスを加熱するためのヒーターを受け入れてもよいし、図５の実施形態の螺旋状ダクト５８と同様、フィン１０２を冷却し且つカートリとッジ８０の中を通過するガスを冷却するための冷却剤の流れを受け入れてもよい。他の変形例では、金属フィン１０２の各々が、ダクト１００に沿って間隔をおいた複数の短いフィンと置き換えられてもよい。
図９は、細長い本体１１２を有するカートリッジ１１０を概略的に図示し、本体１１２は、その一方の端部に、少なくとも１つの入口１１４を一端に有し、その他方の端部に、少なくとも１つの出口１１６を有している。このカートリッジ１１０は、その中を通過するガス流に含まれる微粒子を捕捉するためのフィルタ機構を有している。図１０を参照すると、カートリッジ１１０は、この実施例においては、カートリッジ１１０の長さ方向に沿って延びるシャフト１２０に取り付けられた複数のフィルタ要素１１８を有している。フィルタ要素１１８は、任意適当な材料、例えば多孔性ステンレス鋼で形成されるのがよい。隣接したフィルタ要素１１８の対向する表面の間に、カートリッジ１１０に入るガス流のための蛇行する流路を定めるように、フィルタ要素１１８は、形状決めされ且つシャフト１２０に取り付けられている。ガス流がカートリッジ１１０内の流路に沿って流れるとき、ガス流は、出口１１６に向かって流れながら、フィルタ要素１１８によって強制的に且つ連続的に方向転換させられる。ガス流が方向転換する際、ガス流内の微粒子は、ガス流から外向きに投げ出され、そのとき、微粒子は、フィルタ要素１１８によって捕捉され、ガス流に戻れなくなる。使用中、フィルタ要素１１８は、カートリッジ１１０の入口１１４から出口１１６まで次第に詰まっていく。フィルタ要素１１８が完全に詰まったときでも、ガスの通路は制限されないままであり、従って、真空ポンプ２４の性能が損なわれることはない。カートリッジ１１０によって実施されるフィルタ処理の程度を変えるために、フィルタ要素１１８の間隔を調節してカートリッジ１１０内のフィルタ要素１１８のピッチ及び／又は数を変えることができ、従って、プロセスガスの流れの性質及び必要な点検の間隔に応じて、カートリッジ１１０をカスタマイズすることができる。図７に図示した実施形態のフィン９０も、同様に調節してもよい。
従って、トラップ装置１８は、複数のカートリッジの組を有し且つ各組がガス流から種を取り除くための異なる機構を収容するのがよい。例えば、トラップ装置１８は、４つのカートリッジの組を有し、これらの組は、ガス流を冷却するための機構、ガス流を加熱するための機構、比較的粗いフィルタ要素の組、及び比較的細かい目のフィルタ要素の組を有する。図２に示したトラップ装置について、各組は少なくとも６つのカートリッジを有しているが、好ましくはそれ以上の、例えば６つの他のカートリッジが清掃されている間に使用できる少なくとも６つの交換用カートリッジを有する少なくとも１２のカートリッジを有していてもよい。
図２に戻ると、カートリッジはトラップ１８に対して垂直方向に挿入される。図１１は、カートリッジがトラップ装置に対して水平方向に挿入されるトラップ装置２００を図示する。トラップ装置２００は、ケーシング２０２を有し、このケーシング２０２は、その図示の上壁２０６に形成され且つ導管１４に接続されるフランジ付きの入口２０４と、その底壁２１０から延び且つ真空ポンプ２４の入口２２に接続されるフランジ付きの出口２０８とを有する。ケーシング２０２は、その側壁に設けられた取り外し可能な蓋３１２を有し、蓋２１２は、ケーシング２０２に取り外し可能に挿入可能なカートリッジの組を受け入れるための複数の孔を有している。図示の実施形態では、蓋２１２は、ケーシング２０２の長手方向軸線２１６の周りに等間隔に配置され且つカートリッジの組を受け入れるための６つの円形の孔を有している。各カートリッジは、それを蓋２１２に解放可能に固定するために、図４に示した蓋４２と同様の蓋を有するのがよい。
図示の実施例では、カートリッジの組は、ガス流から未反応の種を取り除くために、図７に示したものと同様のガス流を加熱するための複数のカートリッジ８０を有している。従って、ガス流から種を取り除くためにカートリッジ８０に用いられる機構を再度詳細に説明しない。変形例として、図５〜図１０を参照して上述した他の任意のカートリッジをトラップ装置２００と共に用いてもよい。
ケーシング２０２の長手方向軸線に対してほぼ直交して配置されたプレート２２２によって、ケーシング２０２の内部は、２つの隣接したプレナムチャンバ２１８、２２２に分割される。第１のプレナムチャンバ２１８は、入口２０４からガスを受け入れ、第２のプレナムチャンバ２２０は、ガスの流れを出口２０８に伝達させ又は差し向ける。プレート２２２は、蓋２１２の孔３６とほぼ同軸に配置され且つカートリッジ８０を受け入れるための一連の孔２２４を有している。トラップ装置１８におけるように、各カートリッジ８０がケーシング２０２に完全に挿入されたとき、カートリッジ８０の入口８４は、第１のプレナムチャンバ２１８とのみ流体連通状態になり、カートリッジ８０の出口８６は、第２のプレナムチャンバ２２０とのみ流体連通状態になる。その結果、カートリッジ８０は、第１のプレナムチャンバ２１８から第２のプレナムチャンバ２２０に流れるガスに複数の個別の流路を構成する。
使用中、ガス流は、入口２０４から第１のプレナムチャンバ２１８に入り、カートリッジ８０にその入口８４から入る。カートリッジ８０の中を流れる際、ガスは、カートリッジ８０内に位置する高温のバッフルによって加熱され、それにより、未反応の種がバッフルの表面上に堆積物を形成する。ガスは、カートリッジ８０の出口８６から排出されて第２のプレナムチャンバ２２０に入り、第２のプレナムチャンバは、ガス流をトラップ２００の出口２０８に伝達させ又は差し向ける。トラップ装置１８に関して上述したように、１つ又は２つ以上のカートリッジ８０を交換するとき、必要であれば、蓋２１２を取り外すことによって、少なくとも第２のプレナムチャンバ２２０を定期的に清掃することができる。
プロセスチャンバ１０から出されるガス流の性質に応じて、ガス流から種を取り除くために２つの異なるトラップ機構を用いることが望ましい場合もあろう。図１２は、図１１に示したトラップ装置２００の変形例を示し、ここでは、ケーシング２０２の底壁２１０とガス出口２０８との間に導管２４０が延びている。導管２４０は、第１の下方に延びる導管部分２４２を有し、この第１の導管部分２４２は、第２のプレナムチャンバ２００からガス流を受け入れ、分岐部分２４４まで延びている。分岐部分２４４において、第１の導管部分２４２は、第２の導管部分２４６と第３の下向きに延びる導管部分２４８とに分岐され、第２の導管部分２４６は、第１の導管部分２４２から外向きに延び且つ第１の導管部分２４２からガス出口２０８にガス流を伝達させる又は案内するためのものであり、第３の導管部分２４８は、先ふさがり型のトラップ装置２５０で終端する。先ふさがりのトラップ２５０は、ガス流が第１の導管部分２４２から第２の導管部分２４６に流れながら方向転換するときに投げ出された、不完全な反応による微粒子又はゴミを収集する。例えば先ふさがりのトラップ２５０を空にする間、先ふさがりのトラップ２５０をガス流から選択的に隔絶させるために、ゲート弁が、先ふさがりのトラップ２８０と導管２４０との間に設けられてもよい。
変形例として、ある範囲の大きさの異なる微粒子をガス流から取り除くために、比較的粗い目のフィルタ要素と比較的細かい目のフィルタ要素の両方を用いることが望ましい場合もあるし、ガス流から凝縮性の種を凝縮させる機構と未反応の種を取り除くためにガス流を加熱するための機構の両方を用いることが望ましい場合もある。図１３は、ガス流から種を取り除く任意の２つの異なる機構を交換可能に収容することができるトラップ装置３００の実施例を概略的に図示する。図２に示したトラップ装置１８と同様、トラップ装置３００は、ケーシング３０２を有し、ケーシング３０２は、その図示の上壁３０６に形成され且つ導管１４に接続されるフランジ付きの入口３０４と、その底壁３１０から延び且つ真空ポンプ２４の入口２２に接続されるフランジ付きの出口３０８とを有している。ケーシング３０２は、側壁３１２、３１４を有し、側壁３１２、３１４は各々、ケーシング３０２に取り外し可能に挿入可能なカートリッジの組を受け入れるための複数の孔を有している。図示の実施形態では、側壁３１２は、ケーシング３０２の長手方向軸線３１６の周りに等間隔に配置され且つ第１のカートリッジの組３１８を受け入れるための６つの円形の孔を有し、同様に、側壁３１４は、ケーシング３０２の長手方向軸線３１６の周りに等間隔に配置され且つ第２のカートリッジの組３２０を受け入れるための６つの円形の孔を有している。カートリッジを側壁３１２、３１４に解放可能に固定するために、各カートリッジは、図４に示した蓋４２と同様の蓋を有するのがよい。
図示の実施例では、第１のカートリッジの組３１８は、図５に示したものと同様、トラップ装置３００の中を通過するガス流から凝縮性の種を取り除くための複数のカートリッジ３８を有し、第２のカートリッジの組３２０は、図７に示したものと同様、ガス流を加熱して、ガス流から未反応の種を取り除くための複数のカートリッジ８０を有する。従って、ガス流から種を取り除くために２つのカートリッジの組３１８、３２０において用いられるそれぞれの機構を再度詳細には説明しない。
ケーシング３０２の内部は、２つのほぼ環状のプレナムチャンバ３２２、３２４に分割される。第１のプレナムチャンバ３２２は、トラップ装置３００の入口３０４からガスを受け入れるように配置され、且つ、カートリッジ３８を受け入れるために側壁３１２の孔とほぼ同軸に配置された一連の第１の孔を有し、一連の第１の孔は、カートリッジ３８がケーシング３０２に完全に挿入されたときにカートリツジ３８の入口５４のみが第１のプレナムチャンバ３２２と流体連通状態になるように配置されている。第２のプレナムチャンバ３２４は、第１のカートリッジの組３１８から排出されたガスを受け入れるように配置され、且つ、カートリッジ８０を受け入れるために側壁３１４の孔とほぼ同軸に配置された一連の第２の孔を有し、一連の第２の孔は、カートリッジ８０がケーシング３０２に完全に挿入されたときにカートリッジ８０の入口８４のみが第２のプレナムチャンバ３２４と流体連通状態になるように配置されている。ケーシング３０２は、第１のカートリッジの組３１８から排出されたガスを第２のプレナムチャンバ３２４に伝達させるポート部３２６と、第２のカートリッジの組３２０から排出されたガスを出口３０８に伝達させるポート部３２６とを有している。
使用中、ガス流は、入口３０４から第１のプレナムチャンバ３２２に入り、カートリッジ３８にその入口５４から入る。カートリッジ３８の中を流れる際、ガスは、カートリッジ３８内に位置する螺旋状ダクトの低温の外面及び内面によって冷却され、それにより、ガス内の凝縮性の種を、螺旋状ダクトの表面上に生じる固体材料としてガス流から凝縮させる。ガスは、カートリッジ３８の出口５６から排出され、ポート部３２６に入り、ポート部は、ガス流を第２のプレナムチャンバ３２４に伝達し又は案内する。次いで、ガス流は、カートリッジ８０にその入口８４から入る。カートリッジ８０の中を流れる際、ガスは、カートリッジ８０内に位置する高温のバッフルによって加熱され、それにより、未反応の種がバッフルの表面上の堆積物になる。ガスは、カートリッジ８０の出口８６から排出され、ポート部３２８に入り、ポート部は、ガス流をトラップ３００の出口３０８に伝達し又は案内する。
ガス流の性質が変更された場合、２組のカートリッジのうちの一方又は両方を、異なるカートリッジの組と交換してもよい。例えば、第１のカートリッジの組を、図９に示したカートリッジ１１０のようなフィルタ要素を含むカートリッジの組、又は、ガス流から未反応の種を取り除くためのさらに別のカートリッジ８０の組と交換してもよい。ガス流を加熱して、未反応の種を取り除いてから、ガス流を冷却して、凝縮性の種を取り除くことが望ましいこともあり、その場合、ガス流が、加熱されたカートリッジ８０を通過してから冷却されたカートリッジ３８を通過するように、第１のカートリッジの組及び第２のカートリッジの組を入れ替えてもよい。従って、例えば４つの異なるカートリッジの組が設けられ且つ各組が少なくとも１２のカートリッジを有する場合、トラップ装置３００内のカートリッジの配置に関して、１６の異なる選択肢を使用者に与えることが可能である。
処理システムの一例の概略図である。 図１のシステムにおける使用に適したトラップ装置の斜視図である。 トラップのカートリッジの１つをケーシングから部分的に取り外した図２のトラップ装置の斜視図である。 図２のトラップのカートリッジの１つの蓋の斜視図である。 カートリッジの中を流れるガス流から種を取り除くための機構を表すようにケーシングの一部を取り外した、図２のトラップにおける使用に適したカートリッジの第１の実施形態の斜視図である。 図５の複数のカートリッジを組み入れた、図２及び図３のトラップの断面図である。 カートリッジの中を流れるガス流から種を取り除くための機構を表すようにケーシングの一部を取り外した、図２のトラップにおける使用に適したカートリッジの第２の実施形態の斜視図である。 カートリッジの中を流れるガス流から種を取り除くための別の機構の斜視図である。 図２のトラップにおける使用に適したカートリッジの第３の実施形態の斜視図である。 図７のカートリッジのトラップ機構の斜視図である。 図１のシステムにおける使用に適した別のトラップ装置の概略断面図である。 図１のシステムにおける使用に適した更に別のトラップ装置の概略断面図である。 図１のシステムにおける使用に適した更に別のトラップ装置の概略断面図である。

Claims (33)

  1. 真空ポンプによって包囲体から引かれたガス流から種を取り除くためのトラップ装置であって、
    ケーシングを有し、このケーシングは、前記ガス流を受け入れるための入口と、前記ガス流を前記ケーシングから排出するための出口と、を有し、
    更に、複数のカートリッジを有し、
    前記複数のカートリッジは、前記ケーシングを通過するガスのための複数の流路を構成するように、前記ケーシングに設けられた各カートリッジのための孔を通して前記ケーシングに取り外し可能に挿入可能であり、
    前記流路の各々は、各カートリッジの入口と出口との間を延び、
    各カートリッジは、その中を通過する前記ガスから種を前記カートリッジ内に集まる固体材料として取り除くための手段を収容する、トラップ装置。
  2. 前記取り除くための手段の各々は、前記カートリッジの中を通過する前記ガスから種を前記カートリッジ内に集まる凝縮物として凝縮させるための手段を有する、請求項１に記載のトラップ装置。
  3. 真空ポンプによって包囲体から引かれたガス流から凝縮性の種を取り除くためのトラップ装置であって、
    ケーシングを有し、このケーシングは、前記ガス流を受け入れるための入口と、前記ガス流をケーシングから排出するための出口と、を有し、
    更に、複数のカートリッジを有し、
    前記複数のカートリッジは、前記ケーシングを通過するガスのための複数の流路を構成するように、前記ケーシングに設けられた各カートリッジのための孔を通して前記ケーシングに取り外し可能に挿入可能であり、
    前記流路の各々は、各カートリッジの入口と出口との間を延び、
    各カートリッジは、その中を通過する前記ガスから種を前記カートリッジ内に集まる凝縮物として凝縮させるための手段を収容する、トラップ装置。
  4. 前記凝縮させるための手段は、前記カートリッジの中を通過する前記ガスを、前記ガス内の凝縮性の種が凝縮して凝縮物になる温度又はそれより低い温度まで冷却するための冷却手段を有する、請求項２又は３に記載のトラップ装置。
  5. 前記凝縮させるための手段は、前記カートリッジの中を通過する前記ガスを冷却するための冷却剤の流れを前記カートリッジ内で伝達させるためのダクトを有する、請求項２〜４のいずれか１項に記載のトラップ装置。
  6. 前記冷却剤は、液体冷却剤であり、好ましくは水である、請求項５に記載のトラップ装置。
  7. 前記凝縮させるための手段は、前記ダクトと熱的に接触する複数の冷却フィンを有し、これらの複数の冷却フィンは、前記カートリッジの中を流れるガスが前記複数の冷却フィンの上を通過するように配置される、請求項５又は６に記載のトラップ装置。
  8. 前記凝縮させるための手段は、螺旋状ダクトを含み、
    前記流路は、前記螺旋状ダクトに沿って且つその周りに延びる第１の部分と、前記螺旋状ダクトの長手方向軸線に沿って延びる第２の部分とを有する、請求項５又は６に記載のトラップ装置。
  9. 前記カートリッジの各々は、それに入るガスを前記流路の第１の部分と第２の部分の一方に差し向けるためのバッフル手段を有する、請求項８に記載のトラップ装置。
  10. 前記取り除くための手段の各々は、前記カートリッジの中を通過する前記ガスから微粒子を取り除くための少なくとも１つのフィルタ要素を有する、請求項１に記載のトラップ装置。
  11. 真空ポンプによって包囲体から引かれるガス流から微粒子を取り除くためのトラップ装置であって、
    ケーシングを有し、このケーシングは、前記ガス流を受け入れるための入口と、前記ガス流をケーシングから排出するための出口と、を有し、
    更に、複数のカートリッジを有し、
    前記複数のカートリッジは、前記ケーシングを通過するガスのための複数の流路を構成するように、前記ケーシングに設けられた各カートリッジのための孔を通して前記ケーシングに取り外し可能に挿入可能であり、
    前記流路の各々は、各カートリッジの入口と出口との間を延び、
    各カートリッジは、その中を通過する前記ガスから微粒子を取り除くための少なくとも１つのフィルタ要素を収容する、トラップ装置。
  12. 前記少なくとも１つのフィルタ要素は、前記トラップ装置を通過するガス流のための蛇行する流路を構成する、請求項１０又は１１に記載のトラップ装置。
  13. 前記少なくとも１つのフィルタ要素は、前記ガス流のための正弦曲線状の流路を構成する、請求項１２に記載のトラップ装置。
  14. 各カートリッジは、その長手方向軸線線に沿って間隔をおいた複数のフィルタ要素を収容し、前記複数のフィルタ要素は、その間に前記流路を構成する、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のトラップ装置。
  15. 前記取り除くための手段の各々は、前記ガス内の未反応種が固体材料に変換される温度又はそれよりも高い温度まで前記カートリッジの中を通過するガスを加熱するための手段を有する、請求項１に記載のトラップ装置。
  16. 真空ポンプによって包囲体から引かれるガス流から種を取り除くためのトラップ装置であって、
    ケーシングを有し、このケーシングは、前記ガス流を受け入れるための入口と、前記ガス流をケーシングから排出するための出口と、を有し、
    更に、複数のカートリッジを有し、
    前記複数のカートリッジは、前記ケーシングを通過するガスのための複数の流路を構成するように、前記ケーシングに設けられた各カートリッジのための孔を通して前記ケーシングに取り外し可能に挿入可能であり、
    前記流路の各々は、各カートリッジの入口と出口との間を延び、
    各カートリッジは、その中を通過するガスを加熱するための手段を収容する、トラップ装置。
  17. 前記加熱するための手段は、ヒーターと、前記ヒーターに熱的に接触するように配置された複数のフィンと、を有し、
    前記複数のフィンは、前記カートリッジの中を通って流れるガスが前記複数のフィンの上を通過するように配置される、請求項１５又は１６に記載のトラップ装置。
  18. 前記加熱するための手段は、前記ヒーターを収容するダクトを有し、
    前記複数のフィンは、前記ダクトに取り付けられる、請求項１７に記載のトラップ装置。
  19. 前記ダクトは、前記カートリッジの長さ方向に沿って延びる、請求項１８に記載のトラップ装置。
  20. 前記複数のフィンは、前記カートリッジの中を通って流れるガスのための蛇行する流路を構成するように配置される、請求項１８又は１９に記載のトラップ装置。
  21. 前記カートリッジの少なくとも一部分は取り外し可能である、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のトラップ装置。
  22. 前記ケーシングは、その入口から前記ケーシングに入るガスを前記カートリッジ差し向けるためのバッフル手段を有する、請求項１〜請求項２１のいずれか１項に記載のトラップ装置。
  23. 前記ケーシングのバッフル手段は、プレート部材を有し、このプレート部材は、前記カートリッジを受け入れるための複数の開口を有する、請求項２２に記載のトラップ装置。
  24. 各カートリッジの入口及び出口は、前記カートリッジが前記ケーシングに完全に挿入されたときに前記カートリッジの入口及び出口が前記バッフル手段の両側に位置するように配置される、請求項２２又は２３に記載のトラップ装置。
  25. 前記ケーシング内において、前記バッフル手段は、前記ケーシングの入口及び前記カートリッジの入口と流体連通状態にある第１のプレナムチャンバを、前記カートリッジの出口及び前記ケーシングの出口と流体連通状態にある第２のプレナムチャンバから分離する、請求項２２〜請求項２４のいずれか１項に記載のトラップ装置。
  26. 前記ケーシングは、少なくとも３つのカートリッジを受け入れるように構成される、請求項１〜請求項２５のいずれか１項に記載のトラップ装置。
  27. 前記複数のカートリッジは、前記ケーシングの長手方向軸線の周りに配置される、請求項１〜請求項２６のいずれか１項に記載のトラップ装置。
  28. 前記カートリッジは、前記ケーシングの長手方向軸線の周りに実質的に等間隔に配置される、請求項２７に記載のトラップ装置。
  29. 前記ケーシングの入口は、前記ケーシングの側壁に設置され、
    前記ケーシングの出口は、前記ケーシングの端壁に設置される、請求項１〜２８のいずれか１項に記載のトラップ装置。
  30. ガス流を受け入れるための入口と、ポンプ送りされるガス流を排出するための出口と、を有する真空ポンプと、
    前記真空ポンプの入口に接続された出口を有する請求項１〜２９のいずれか１項に記載のトラップ装置と、を有する真空ポンプ装置。
  31. 前記トラップ装置の前後にわたる圧力差を検出するための手段と、
    検出された圧力差の大きさに応じて警報を発するための手段と、を有する請求項３０に記載の真空ポンプ装置。
  32. ケーシングを有し、このケーシングは、ガス流を受け入れるための入口と、前記ガス流を前記ケーシングから排出するための出口と、複数の孔とを有し、これら複数の孔の各々は、各カートリッジを受け入れ、
    更に、前記ガス流から種を取り除くための複数組のカートリッジを有し、各カートリッジは、前記ケーシングに設けられた各カートリッジのための孔を通して前記ケーシングに取り外し可能に挿入可能であり、前記ケーシングを通過するガスのための流路を前記カートリッジの入口と出口との間に構成し、
    前記複数組のカートリッジの各組はそれぞれ、前記ガス流から種を前記カートリッジ内に集まる固体材料として取り除くための異なる機構を有する、部品キット。
  33. ケーシングを有し、このケーシングは、ガス流を受け入れるための入口と、前記ガス流を前記ケーシングから排出するための出口と、複数の孔とを有し、これら複数の孔の各々は、各カートリッジを受け入れ、
    更に、複数のカートリッジを有し、各カートリッジは、前記ケーシングに設けられた各カートリッジのための孔を通して前記ケーシングに取り外し可能に挿入可能であり、前記ケーシングを通過するガスのための流路を前記カートリッジの入口と出口との間に構成し、
    更に、前記カートリッジのための複数組のインサートを有し、各インサートは、前記ガス流から種を取り除くための手段を有し、
    前記複数組のインサートの各組はそれぞれ、異なる機構によって前記ガス流から種を取り除く、部品キット。
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