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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