JP3942344B2 - 切替式トラップ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造装置等の真空チャンバを真空に排気するために用いる真空排気システムにおいて用いられるトラップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真空排気システムを、図１２を参照して説明する。ここにおいて、真空チャンバ１０１は、例えばエッチング装置や化学気相成長装置（ＣＶＤ）等の半導体製造工程に用いるプロセスチャンバであり、この真空チャンバ１０１は、配管１０２を通じて真空ポンプ１０３に接続されている。真空ポンプ１０３は、真空チャンバ１０１からのプロセスの排ガスを大気圧まで昇圧するためのもので、従来は油回転式ポンプが、現在はドライポンプが主に使用されている。
【０００３】
真空チャンバ１０１が必要とする真空度が真空ポンプ１０３の到達真空度よりも高い場合には、真空ポンプ１０３の上流側にさらにターボ分子ポンプ等の超高真空ポンプが配置される。真空ポンプ１０３の下流には排ガス処理装置１０４が配備されており、プロセスの種類により毒性や爆発性があってそのまま大気に放出できないガス成分は、ここで吸着、分解、吸収等の処理が行われて無害なガスのみが大気に放出される。なお、配管１０２には必要に応じて適所にバルブが設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の真空排気システムにおいては、反応副生成物の中に昇華温度の高い物質がある場合、昇圧途中でガスが固形化し、真空ポンプ内に析出して真空ポンプの故障の原因になる欠点がある。
【０００５】
例えば、アルミニウムのエッチングを行うために、代表的なプロセスガスであるＢＣｌ３，Ｃｌ２を使用すると、プロセスチャンバからは、ＢＣｌ３，Ｃｌ２のプロセスガスの残ガスとＡｌＣｌ３の反応副生成物が真空ポンプより排気される。
【０００６】
このうち、ＡｌＣｌ３は、真空ポンプの吸気側では分圧が低いので析出しないが、加圧排気する途中で分圧が上昇し、真空ポンプ内で析出してポンプ内壁に付着し、真空ポンプの故障の原因となる。これは、ＳｉＮの成膜を行うＣＶＤ装置から生じる（ＮＨ４）２ＳｉＦ６やＮＨ４Ｃｌ等の反応副生成物の場合も同様である。
【０００７】
従来、この問題に対して、真空ポンプを加熱して真空ポンプ内部で固形化物質が析出しないようにし、ガスの状態で真空ポンプを通過させる等の対策が施されてきた。しかしこの対策では、真空ポンプ内での析出に対しては効果があるが、その結果として、その真空ポンプの下流に配置される排ガス処理装置で固形化物が析出し、充填層の目詰まりを生じさせる問題があった。
【０００８】
そこで、ポンプの上流、あるいは下流にトラップ装置を取り付け、このトラップ装置のトラップ部に生成物を付着させ、固形化物を生成する部分（成分）を先に除去して排気経路に設けられた各種機器を保護することが考えられる。しかし、従来のトラップ装置は、トラップ効率が一般に悪く、排気中の成分のおよそ６０％がトラップ部に付着することなくそのまま流れ、下流の配管や各種機器に付着していた。これは、トラップ装置の容器内壁とトラップ部との間のトラップ効率の悪い部分に排気が流れて処理されずに通過してしまうこと等の理由によると考えられる。
【０００９】
本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、真空チャンバ側で必要とするコンダクタンスを維持しながらトラップ効率を上げることができ、真空ポンプの長寿命化、除害装置の保護等を図って真空処理装置を安定に稼動させることができる切替式トラップ装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、気密チャンバから真空ポンプにより排気する排気経路と、該排気経路に隣接して配置された再生経路に跨って配置された略筒状の気密なトラップ・再生容器と、該トラップ・再生容器の内部に前記排気経路と前記再生経路との間を切替え可能に配置されたトラップ部とを備え、前記トラップ部の両側に、外周端面にシール材を装着した弁体が該トラップ部と一体に前記トラップ・再生容器の内周面を摺動するように配置されていることを特徴とする切替式トラップ装置である。
【００１１】
これにより、トラップ部の外径をトラップ・再生容器の内径に近い値に設定することができ、トラップ・再生容器内に流入した排ガスのトラップ部への接触効率を向上させることができる。従って、気密チャンバ内におけるプロセス及び真空ポンプの性能に影響のない排ガスのコンダクタンスを維持して所定の排気能力を確保しつつ、排ガス中の生成物のトラップ効率を高めることができる。また、トラップ部を排気経路から再生経路に切替える構造であるので、トラップの再生処理をインラインで行うことができ、トラップ再生のための作業が簡略化される。
【００１２】
チャンバは、例えば、半導体装置のプロセスチャンバであり、必要に応じて、プロセスガスを除害化する排ガス処理装置を設ける。真空ポンプとしては、油による逆拡散によるチャンバの汚染を防ぐために排気経路に潤滑油を用いないドライポンプを用いるのが好ましい。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記トラップ・再生容器の内部に、少なくとも２つのトラップ部が配置されて、前記排気経路におけるトラップ動作と前記再生経路における再生動作を並行して行なうことができることを特徴とする請求項１に記載の切替式トラップ装置である。
【００１４】
これにより、長時間の稼働においてもトラップの再生処理のために装置を止めたり、交換のトラップを用意する必要がなく、気密チャンバにおいて連続的に安定した処理を行なうことができる。また、適当な切替タイミング判定手段を用いて完全な自動化を図ることも容易である。
【００１５】
トラップ部を温度トラップとして構成する場合、外部から温度媒体をトラップ部に流通させる方法があり、温度媒体としては、液化ガスの気化熱（例えば液体窒素）、あるいは冷却水、冷媒などがある。また、熱電素子（ペルチェ素子）や、パルスチューブ冷凍機などを用いて温度媒体そのものを流さずにトラップ部で低温を発生させる方法もある。
【００１６】
一方、再生部においても同様に、熱媒体を用いる場合と、ヒータ、熱電素子、自然昇温などを用いる場合がある。再生においては、再生用の熱媒体（通常ガス）に再生したガス等を同伴させる場合と別々に回収する場合があり、後者の場合は再生媒体経路を別に設ける。
【００１７】
トラップ部の切替駆動は、エアーシリンダで行なうようにしてもよい。その場合は、ソレノイドバルブ、スピードコントローラで構成されたエアー駆動制御機器により制御するようにしてもよく、さらに、エアー駆動制御機器を、シーケンサあるいは、リレーによる制御信号により、制御するようにしてもよい。
【００１８】
トラップ部の切替を人手を介することなく完全に自動的に行なう方法としては、例えば、トラップ部の前後の差圧を検出するセンサを設けてこれの検出値が所定値になったときに切替を行なう方法、あるいはより実用的な方法として予め適当な切替時間を設定しておく方法がある。排気経路と再生経路が１対１である場合には、トラップと再生の時間は同一となるので、再生終了時間の方が短くなるように再生能力をトラップ能力よりも高めておくのが好ましい。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、前記シール材は、前記弁体の外周端面に前記トラップ・再生容器の内周面に向けて拡径自在に装着されていることを特徴とする請求項１または２記載の切替式トラップ装置である。これにより、シール材を拡径させトラップ・再生容器の内周面に密接させることで、弁体の停止時（シール時）における十分な気密性を確保し、弁体の移動時にはシール材を縮径させ弁体の外周端面からの突出量を少なくすることで、シール材の弁体移動時における摺動による負荷を減らしてシール材の耐久性を上げることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、前記シール材は、拡径した時にのみ前記トラップ・再生用容器の内周面に圧接し、それ以外は潰し量がゼロとなるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の切替式トラップ装置である。これにより、弁体の停止時（シール時）における十分な気密性を確保しつつ、弁体の移動時におけるシール部の負担を可能な限り減らすことができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、前記弁体の内部に、前記シール材を外方に押圧することで該シール材を拡径させる手段が備えられていることを特徴とする請求項３または４記載の切替式トラップ装置である。これにより、弁体の内部を有効に利用して、装置としてのコンパクト化を図ることができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、前記シール材を拡径する手段は、互いに対向して配置された一対の部材、または外周部に互いに対向して外方に向けて横断面Ｖ字状に拡がるテーパ面を有する一対の部材を互いに接離する方向に相対的に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項５記載の切替式トラップ装置である。これにより、一対の部材をメカ的に互いに近づけることで、鉛直面またはテーパ面を介してシール材を拡径させ、遠ざけることでシール材をその弾性力で縮径させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態の切替式トラップ装置を示すもので、このトラップ装置１０は、気密チャンバ１２を真空ポンプ１４により排気する排気経路１６と、この排気経路１６に隣接して配置された再生経路１８に跨って配置されている。真空ポンプ１４は、この例では一段であるが多段としてもよい。真空ポンプ１４の後段には、排ガスを除害するための排ガス処理装置２０が設けられている。再生経路１８は、洗浄液ライン２２と乾燥ガスライン２４とを有し、洗浄液ライン２２の注入側及び排出側に制御バルブ２６ａ，２６ｂが、乾燥ガスライン２４の吸気側及び排気側に制御バルブ２８ａ，２８ｂがそれぞれ設けられている。
【００２４】
切替式トラップ装置１０は、図２（ａ）に示すように、両端を塞板３０で気密的に閉塞した略円筒状のトラップ・再生容器３２と、トラップ・再生容器３２の軸線に沿ってこれを貫通する軸体３６と、トラップ・再生容器３２の内部に軸体３６に取り付けられて配置されたトラップ部３４と、この軸体３６を軸線に沿って往復移動させる駆動手段であるエアシリンダ（図示せず）を備えている。トラップ・再生容器３２には、排気経路１６に連なる吸気口３８と排気口４０、洗浄液ライン２２に連なる洗浄液注入ポート４２と排出ポート４４、乾燥ガスライン２４に連なるパージポート４６と排気ポート４８が設けられている。
【００２５】
軸体３６には、トラップ部３４の両側に位置して外径がトラップ・再生容器３２の内径よりわずかに小さく設定された一対の円板状の弁体５０，５０が固着されている。図２（ｂ）に示すように、この各弁体５０の外周端面には全周にわたるシール装着溝５１が形成され、これにシール材５２が装着されている。このシール材５２は、例えばＯリングあるいはキャップシール等が良い。この各シール材５２は、装着された時にシール装着溝５１とトラップ・再生容器３２の内周面によって圧縮されるような太さに設定され、シール材５２がトラップ・再生容器３２の内周面に密着することによって、トラップ・再生容器３２の内周面と弁体５０の外周面の間の隙間がシールされるようになっている。トラップ・再生容器３２の内周面をテフロン等でコーティングすることによって、より摺動し易くする事ができ、又耐薬品性を高くすることができる。
【００２６】
このような構造により、トラップ・再生容器３２の内部の一対の弁体５０，５０の間に、内部にトラップ部３４を有する気密なトラップ・再生室５４が区画形成される。トラップ・再生室５４は、トラップ部３４が排気経路１６に対応する排気位置にある時にはトラップ室としての役割を、トラップ部３４が再生経路１８に対応する再生位置にある時は再生室としての役割を果たすようになっている。
【００２７】
このように、シール材５２を弁体５０の外周端面に設けることで、トラップ・再生容器３２の側にトラップ位置と再生位置を区画するための部材を内周面から突出させて設ける必要が無い。従って、トラップ部３４の外径ｄ１をトラップ・再生容器３２の内径ｄ２にほぼ等しく設定しても、その移動を妨げられることがない。このように、トラップ部３４とトラップ・再生容器３２の間の隙間が小さいので、内部に導入された排ガスの内、トラップ部３４に接触せずにこれを迂回して流れてしまうものの割合を減少させることができ、トラップ効率を高めることができる。
【００２８】
トラップ部３４は、例えば軸体３６に溶接等によって取り付けられた複数のバッフル板で構成され、軸体３６の内部に導入された液体窒素のような液体、冷却された空気又は水等の冷却用熱媒体によって冷却されるようになっている。なお、トラップ部３４の所定位置に温度センサ（図示せず）が、また、排気経路１６のトラップ部３４の前後に圧力センサ（図示せず）が設けられ、これにより温度や差圧を検知することができるようになっている。
【００２９】
次に、前記のような構成の切替式トラップ装置の作用を説明する。図２に示すトラップ部３４が排気経路１６内に位置し、トラップ・再生室５４がトラップ室としての役割を果たす位置において、軸体３６内に液体窒素等の冷却用熱媒体を流すことによりトラップ部３４を冷却する。トラップ・再生室５４内に流入した排ガス中の特定の成分は、トラップ部３４に接触し、ここで析出し付着してトラップされる。
【００３０】
この時、トラップ部３４の外径ｄ１はトラップ・再生容器３２の内径ｄ２に近い値に設定されているので、内部に導入された排ガスの内、トラップ部３４を迂回して未接触のまま流出する量は少ない。従って、気密チャンバ１２内におけるプロセス及び真空ポンプ１４の性能に影響のない排ガスのコンダクタンスを維持しながら、排ガス中の生成物に対するトラップ効率を高めることができる。発明者等がＮＨ４Ｃｌのトラップを試験した結果、９８％のトラップ効率が得られ、しかもコンダクタンスは半導体製造装置の運用に問題のない値であることが確かめられている。
【００３１】
トラップ作業が完了すると、トラップ部３４の冷却を停止し、エアシリンダを作動させて、軸体３６を移動させ、トラップ部３４を再生経路１８側に移動させる。このようにしてトラップ・再生室５４に洗浄液ライン２２と乾燥ガスライン２４を連通させた状態で、洗浄液注入ポート４２から洗浄液をトラップ・再生室５４内に注入する。トラップされた生成物は、洗浄液に溶解したり、その物理作用により剥離し、さらにこれに同伴して除去され、排出ポート４４から排出される。洗浄完了後、乾燥ガスパージポート４６から乾燥用ガス、例えばＮ２ガスをトラップ・再生室５４内に供給し、トラップ部３４及びトラップ・再生室５４の内部を乾燥させ、乾燥ガスは排気ポート４８から排気される。乾燥が終了すると、トラップ部３４を排気経路１６側に戻し、次のトラップ処理を行なう。
【００３２】
もちろん、トラップ・再生室５４は、弁体５０に装着したシール材５２を介して気密に保たれており、トラップや再生の際に外部からの汚染要素が排気経路１６や再生経路１８に侵入することが防止される。
【００３３】
図３は、本発明の第２の実施の形態の切替式トラップ装置を示すもので、このトラップ装置１０は、トラップ・再生容器３２の内部の排気位置の両側に再生位置を設けたものである。排気位置には排気経路１６が、２つの再生位置にはそれぞれ再生経路１８が接続されている。軸体３６には２つのトラップ部３４，３４が設けられ、このトラップ部３４，３４の両側及び間に３個の弁体５０，５０，５０を配置している。弁体５０の外周面に形成されたシール装着溝５１（図２参照）にシール材５２が装着されている。これにより３つの弁体５０，５０，５０とトラップ・再生容器３２の内壁により、それぞれシール材５２によって気密にシールされた２つのトラップ・再生室５４，５４が区画形成されている。
【００３４】
この例では、制御バルブ２６ａ，２６ｂを備えた洗浄液ライン２２と制御バルブ２８ａ，２８ｂを備えた乾燥ガスライン２４とが合流した後、２つの再生経路１８，１８に分岐してトラップ装置１０内に流入し、更にこれらの２つの再生経路１８，１８がトラップ装置１０の下流側で合流した後、洗浄液ライン２２と乾燥ガスライン２４に分岐するようになっている。各再生経路１８，１８のトラップ装置１０の上流側及び下流側には、制御バルブ５６ａ，５６ｂ、５８ａ，５８ｂがそれぞれ設けられている。
【００３５】
この実施の形態によれば、図３に示す状態では、左側のトラップ部３４が左側の再生経路１８内に位置して再生を受け、右側のトラップ部３４が排気経路１６内に位置してトラップ動作を行なう。次に、軸体３６を移動させて、左側のトラップ部３４を排気経路１６内に位置させ、右側のトラップ部３４を右側の再生経路１８内に位置させて、それぞれトラップと再生動作を行なう。このように、再生とトラップ動作を切替えて行なうことにより、トラップの連続動作が可能となり、長時間の稼働においてもトラップの再生処理のために装置を止めたり、交換用のトラップを用意することなく、気密チャンバ１２の連続した処理を行うことができる。
【００３６】
図４乃至図７は、本発明の第３の実施の形態の切替式トラップ装置を示すもので、このトラップ装置１０は、図３に示すトラップ装置と基本的に同じである。すなわち、トラップ・再生容器３２の内部の排気位置の両側に再生位置が設けられ、排気位置には排気経路１６が、２つの再生位置にはそれぞれ再生経路１８が接続されている。軸体３６には２つのトラップ部３４，３４が設けられ、このトラップ部３４，３４の両側及び間に３個の弁体５０，５０，５０が配置され、この各弁体５０の外周端面にシール材５２が装着されている。これにより、３つの弁体５０，５０，５０とトラップ・再生容器３２の内壁により、それぞれシール材５２によって気密にシールされた２つのトラップ・再生室５４，５４が区画形成されている。
【００３７】
この例では、制御バルブ２６ａ，２６ｂを備えた洗浄液ライン２２と制御バルブ２８ａ，２８ｂを備えた乾燥ガスライン２４が個別にトラップ装置１０に接続されている。なお、この例にあっても、トラップ部３４の外径をトラップ・再生容器３２の内径に近づけることができるので、図６に示すように、そのクリアランスｄをより少なくして、トラップ効率を高めることができる。
【００３８】
ここで、弁体５０は、図７に詳細に示すように、一対の円板６０，６２を備え、この円板６０，６２は、軸体３６（図４乃至図６参照）を移動往復させる駆動手段であるシリンダ（図示せず）の駆動に伴って相対的に接離する方向に移動するように構成されている。そして、この一方の円板６０には、他方の円板６２に向かって延出する円筒部６４が設けられ、この円筒部６４の外周面に横断面尖塔状の移動リング６６が遊嵌され、更に弁体６０，６２間には円筒部６４の内周面に位置してパッキン６８が介装されている。
【００３９】
更に、円板６０の移動リング６６の一方のテーパ面６６ａと対向する位置には、該テーパ面６６ａと横断面Ｖ字状に外方に拡がるようにテーパ面６０ａが形成され、円板６２の他方のテーパ面６６ｂと対向する位置には、該テーパ面６６ｂと横断面Ｖ字状に外方に拡がるようにテーパ面６２ａが形成されている。そして、互いに対向するテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂに当接するように、２個のシール材５２，５２がそれぞれ配置されている。
【００４０】
これにより、図７（ａ）に示すように、一対の円板６０，６２が互いに離れる方向に移動した位置にいた時には、各シール材５２がテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂに囲まれた領域に、その外周端部が僅かに外方に突出するように収納され、この状態から一対の円板６０，６２が互いに近づく方向に移動すると、図７（ｂ）に示すように、各シール材５２がテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂで押圧されて拡径し、これによって、各シール材５２がテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂ及びトラップ・再生容器３２の内周面の３面で、いわゆる三角溝と同じような状態で密接して、ここを確実にシールし、しかも、２重シール構造が構成されるようになっている。
【００４１】
この実施の形態によるトラップ及び再生動作は、前記第２の実施の形態と同じであるが、シリンダ（図示せず）を駆動させて軸体３６を移動させる際に、この移動に先立って、各弁体５０の円板６０，６２を互いに離れる方向に移動させ、これによって、各シール材５２をテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂに囲まれた領域に収納する。そして、軸体３６の移動が完了した後、一対の円板６０，６２を互いに近づく方向に移動させ、これによって、各シール材５２をテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂで押圧して拡径し、各シール材５２をテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂ及びトラップ・再生容器３２の内周面の３面に密接させてシールする。
【００４２】
これにより、シール材５２を拡径させトラップ・再生容器３２の内周面に密接させることで、弁体５０の停止時（シール時）における十分な気密性を確保し、弁体５０の移動時にはシール材５２を縮径させ弁体５０の外周端面からの突出量を少なくすることで、シール材５２の弁体移動時における摺動による摩擦や、吸気口３８、排気口４０、洗浄液注入ポート４２及び排出ポート４４、乾燥ガスパージポート４６及び排気ポート４８等の段差部を通過する際の衝撃等の負荷を減らしてシール材５２の耐久性を上げることができる。
【００４３】
なお、この例では、２重シール構造を構成するようにした例を示しているが、この例における移動リングを省略し、一対の円板のテーパ面間に１個のシール材を挟み込んだ１重シール構造を採用しても良いことは勿論である。
【００４４】
図８は、シール材５２を拡径するようにした第２の例を示すもので、これは、弁体５０の内部にガスが流れるガス流通溝５０ａを設けるとともに、このガス流通溝５０ａと弁体５０の外周端面に設けたシール装着溝５１とを貫通孔５０ｂを介して連通させたものである。この例にあっては、停止時（シール時）にガス流通溝５０ａの内部に加圧ガスを導入し、このガス圧でシール材５２を外方に押圧し拡径させてトラップ・再生容器３２の内周面に密接させる。そして、弁体５０の移動時には、ガスの導入を解き、シール材５２をその弾性力で縮径させ、その外方への突出量を少なくすることで、摺動によるシール材５２への負担を減らすことができる。
【００４５】
図９は、シール材５２を拡径するようにした第３の例を示すもので、これは、円板状の本体７０の外周端面にリング状の円周溝７０ａを設け、この円周溝７０ａの内部に半割状のバイメタル７２を遊嵌して弁体５０を構成したものである。このバイメタル７２は、例えば加熱するか、或いは電気を流すことで外方に開くように構成されている。この例にあっては、停止時（シール時）にバイメタル７２を加熱するか、或いは電気を供給し、この外方へ開く力Ｆでシール材５２を外方に押圧し拡径させてトラップ・再生容器３２の内周面に密接させる。そして、弁体５０の移動時には、加熱或いは電気を供給を解き、シール材５２をその弾性力で縮径させ、その外方への突出量を少なくすることで、摺動によるシール材５２への負担を減らすことができる。
【００４６】
図１０は、シール材５２を拡径するようにした第４の例を示すものである。なお、同図は、図５における３個の弁体５０を全て示している。この各弁体５０は、一対の円板８０，８２を備えており、左右に位置する弁体５０にあっては、一対の円板８０，８２を互いに離れる方向に付勢するばね８４が介装されて、このばね８４の弾性力及び軸体３６（図５等参照）を往復動させる駆動手段であるシリンダの駆動に伴って、円板８０，８２が相対的に接離する方向に移動するように構成されている。
【００４７】
そして、円板８０，８２に挟まれた位置にリング状体８６が配置され、このリング状体８６の両側の各円板８０，８２に挟まれた位置にシール材５２がそれぞれ配置されている。更に、円板８０，８２の間には、パッキン８８が介装されている。
【００４８】
これにより、図１０（ａ）に示すように、一対の円板８０，８２が互いに離れる方向に移動した位置にある時には、各シール材５２がリング状体８６の両側の各円板８０，８２に囲まれた領域に潰れることなく、すなわちトラップ・再生容器３２の内周面に接触せず、かつフリーな状態で収納され、この状態から一対の円板８０，８２が互いに近づく方向に移動すると、図１０（ｂ）に示すように、各シール材５２がリング状体８６と各円板８０，８２で押圧されて拡径し、これによって、各シール材５２の外周端部がトラップ・再生容器３２の内周面に密接して、ここを確実にシールし、しかも、２重シール構造が構成されるようになっている。
【００４９】
この例にあっては、シリンダ（図示せず）を駆動させて軸体３６（図５等参照）を移動させる際に、この移動に先立って、各弁体５０の円板８０，８２を互いに離れる方向に移動させ、これによって、各シール材５２をフリーな状態でリング状体８６の両側の各円板８０，８２に挟まれた位置に収納する。そして、軸体３６の移動が完了した後、一対の円板８０，８２を互いに近づく方向に移動させ、これによって、各シール材５２をリング状体８６と各円板８０，８２で押圧して拡径し、各シール材５２の外周端部をトラップ・再生容器３２の内周面の密接させてシールする。
【００５０】
このように、シール材５２を拡径させトラップ・再生容器３２の内周面に密接させることで、弁体５０の停止時（シール時）における十分な気密性を確保し、しかも、弁体５０の移動時にシール材５２にかかる負担を可能な限り減らして、シール材５２の耐久性を更に向上させることができる。
【００５１】
図１１は、シール材５２を拡径するようにした第５の例を示すもので、これは、シール材５２をＯリング９０と該Ｏリング９０の外周部を覆って保護する被覆材９２で構成した、いわゆるキャップタイプのものを使用し、これによって、シールの耐久性を更に向上させたものである。他の構成は、図１０に示すものと同様である。
【００５２】
この例にあっても、図１１（ａ）に示すように、一対の円板８０，８２が互いに離れる方向に移動した位置にある時には、各シール材５２がリング状体８６の両側の各円板８０，８２に囲まれた領域に潰れることなく収納され、この状態から一対の円板８０，８２が互いに近づく方向に移動すると、図１１（ｂ）に示すように、各シール材５２がリング状体８６と各円板８０，８２で押圧されて拡径し、これによって、各シール材５２の外周端部がトラップ・再生容器３２の内周面に密接して、ここを確実にシールし、しかも、２重シール構造が構成されるようになっている。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、トラップ部の外径をトラップ・再生容器の内径に近い値に設定することができ、トラップ・再生容器内に流入した排ガスのトラップ部への接触効率を向上させることができる。従って、トラップ装置のコンダクタンスを維持して所定の排気能力を確保しつつ、排ガス中の生成物のトラップ効率を高めることができ、真空ポンプの長寿命化、除害装置の保護等を図りつつ、真空処理装置を安定に稼動させることができる。
【００５４】
しかも、シール材をトラップ・再生容器の内周面に向けて拡径自在に構成することで、弁体の停止時（シール時）における十分な気密性を確保するとともに、シール材の弁体移動時における摺動による負荷を減らしてシール材の耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のトラップ装置の全体の構成を示す模式図である。
【図２】図１のトラップ装置の要部を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のトラップ装置の全体の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態のトラップ装置の全体の構成を示す模式図である。
【図５】図４のトラップ装置の要部を示す断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】図４のトラップ装置に備えられているシール材拡径手段の要部を示す断面図で、（ａ）は弁体移動時を、（ｂ）は停止時（シール時）を示す。
【図８】本発明の第２のシール材拡張手段の要部を示す断面図である。
【図９】本発明の第３のシール材拡張手段を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図１０】本発明の第４のシール材拡径手段を示す断面図で、（ａ）は弁体移動時を、（ｂ）は停止時（シール時）を示す。
【図１１】本発明の第５のシール材拡径手段を示す断面図で、（ａ）は弁体移動時を、（ｂ）は停止時（シール時）を示す。
【図１２】従来の真空排気システムの構造を示す図である。
【符号の説明】
１０ トラップ装置
１２ 気密チャンバ
１４ 真空ポンプ
１６ 排気経路
１８ 再生経路
２０ 排ガス処理装置
２２ 洗浄液ライン
２４ 乾燥ガスライン
３２ トラップ・再生容器
３４ トラップ部
３６ 軸体
３８ 吸気口
４０ 排気口
４２ 洗浄液注入ポート
４４ 排出ポート
４６ 乾燥ガスパージポート
４８ 排気ポート
５０ 弁体
５０ａ ガス流通溝
５０ｂ 貫通孔
５１ シール装着溝
５２ シール材
５４ トラップ・再生室
６０ 円板
６０ａ 同、テーパ面
６２ 円板
６２ａ 同、テーパ面
６６ 移動リング
６６ａ，６６ｂ 同、テーパ面
７２ バイメタル
８０，８２ 円板
８６ リング状体
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造装置等の真空チャンバを真空に排気するために用いる真空排気システムにおいて用いられるトラップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真空排気システムを、図１２を参照して説明する。ここにおいて、真空チャンバ１０１は、例えばエッチング装置や化学気相成長装置（ＣＶＤ）等の半導体製造工程に用いるプロセスチャンバであり、この真空チャンバ１０１は、配管１０２を通じて真空ポンプ１０３に接続されている。真空ポンプ１０３は、真空チャンバ１０１からのプロセスの排ガスを大気圧まで昇圧するためのもので、従来は油回転式ポンプが、現在はドライポンプが主に使用されている。
【０００３】
真空チャンバ１０１が必要とする真空度が真空ポンプ１０３の到達真空度よりも高い場合には、真空ポンプ１０３の上流側にさらにターボ分子ポンプ等の超高真空ポンプが配置される。真空ポンプ１０３の下流には排ガス処理装置１０４が配備されており、プロセスの種類により毒性や爆発性があってそのまま大気に放出できないガス成分は、ここで吸着、分解、吸収等の処理が行われて無害なガスのみが大気に放出される。なお、配管１０２には必要に応じて適所にバルブが設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の真空排気システムにおいては、反応副生成物の中に昇華温度の高い物質がある場合、昇圧途中でガスが固形化し、真空ポンプ内に析出して真空ポンプの故障の原因になる欠点がある。
【０００５】
例えば、アルミニウムのエッチングを行うために、代表的なプロセスガスであるＢＣｌ３，Ｃｌ２を使用すると、プロセスチャンバからは、ＢＣｌ３，Ｃｌ２のプロセスガスの残ガスとＡｌＣｌ３の反応副生成物が真空ポンプより排気される。
【０００６】
このうち、ＡｌＣｌ３は、真空ポンプの吸気側では分圧が低いので析出しないが、加圧排気する途中で分圧が上昇し、真空ポンプ内で析出してポンプ内壁に付着し、真空ポンプの故障の原因となる。これは、ＳｉＮの成膜を行うＣＶＤ装置から生じる（ＮＨ４）２ＳｉＦ６やＮＨ４Ｃｌ等の反応副生成物の場合も同様である。
【０００７】
従来、この問題に対して、真空ポンプを加熱して真空ポンプ内部で固形化物質が析出しないようにし、ガスの状態で真空ポンプを通過させる等の対策が施されてきた。しかしこの対策では、真空ポンプ内での析出に対しては効果があるが、その結果として、その真空ポンプの下流に配置される排ガス処理装置で固形化物が析出し、充填層の目詰まりを生じさせる問題があった。
【０００８】
そこで、ポンプの上流、あるいは下流にトラップ装置を取り付け、このトラップ装置のトラップ部に生成物を付着させ、固形化物を生成する部分（成分）を先に除去して排気経路に設けられた各種機器を保護することが考えられる。しかし、従来のトラップ装置は、トラップ効率が一般に悪く、排気中の成分のおよそ６０％がトラップ部に付着することなくそのまま流れ、下流の配管や各種機器に付着していた。これは、トラップ装置の容器内壁とトラップ部との間のトラップ効率の悪い部分に排気が流れて処理されずに通過してしまうこと等の理由によると考えられる。
【０００９】
本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、真空チャンバ側で必要とするコンダクタンスを維持しながらトラップ効率を上げることができ、真空ポンプの長寿命化、除害装置の保護等を図って真空処理装置を安定に稼動させることができる切替式トラップ装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、気密チャンバから真空ポンプにより排気する排気経路と、該排気経路に隣接して配置された再生経路に跨って配置された略筒状の気密なトラップ・再生容器と、該トラップ・再生容器の内部に前記排気経路と前記再生経路との間を切替え可能に配置されたトラップ部とを備え、前記トラップ部の両側に、外周端面にシール材を装着した弁体が該トラップ部と一体に前記トラップ・再生容器の内周面を摺動するように配置されていることを特徴とする切替式トラップ装置である。
【００１１】
これにより、トラップ部の外径をトラップ・再生容器の内径に近い値に設定することができ、トラップ・再生容器内に流入した排ガスのトラップ部への接触効率を向上させることができる。従って、気密チャンバ内におけるプロセス及び真空ポンプの性能に影響のない排ガスのコンダクタンスを維持して所定の排気能力を確保しつつ、排ガス中の生成物のトラップ効率を高めることができる。また、トラップ部を排気経路から再生経路に切替える構造であるので、トラップの再生処理をインラインで行うことができ、トラップ再生のための作業が簡略化される。
【００１２】
チャンバは、例えば、半導体装置のプロセスチャンバであり、必要に応じて、プロセスガスを除害化する排ガス処理装置を設ける。真空ポンプとしては、油による逆拡散によるチャンバの汚染を防ぐために排気経路に潤滑油を用いないドライポンプを用いるのが好ましい。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記トラップ・再生容器の内部に、少なくとも２つのトラップ部が配置されて、前記排気経路におけるトラップ動作と前記再生経路における再生動作を並行して行なうことができることを特徴とする請求項１に記載の切替式トラップ装置である。
【００１４】
これにより、長時間の稼働においてもトラップの再生処理のために装置を止めたり、交換のトラップを用意する必要がなく、気密チャンバにおいて連続的に安定した処理を行なうことができる。また、適当な切替タイミング判定手段を用いて完全な自動化を図ることも容易である。
【００１５】
トラップ部を温度トラップとして構成する場合、外部から温度媒体をトラップ部に流通させる方法があり、温度媒体としては、液化ガスの気化熱（例えば液体窒素）、あるいは冷却水、冷媒などがある。また、熱電素子（ペルチェ素子）や、パルスチューブ冷凍機などを用いて温度媒体そのものを流さずにトラップ部で低温を発生させる方法もある。
【００１６】
一方、再生部においても同様に、熱媒体を用いる場合と、ヒータ、熱電素子、自然昇温などを用いる場合がある。再生においては、再生用の熱媒体（通常ガス）に再生したガス等を同伴させる場合と別々に回収する場合があり、後者の場合は再生媒体経路を別に設ける。
【００１７】
トラップ部の切替駆動は、エアーシリンダで行なうようにしてもよい。その場合は、ソレノイドバルブ、スピードコントローラで構成されたエアー駆動制御機器により制御するようにしてもよく、さらに、エアー駆動制御機器を、シーケンサあるいは、リレーによる制御信号により、制御するようにしてもよい。
【００１８】
トラップ部の切替を人手を介することなく完全に自動的に行なう方法としては、例えば、トラップ部の前後の差圧を検出するセンサを設けてこれの検出値が所定値になったときに切替を行なう方法、あるいはより実用的な方法として予め適当な切替時間を設定しておく方法がある。排気経路と再生経路が１対１である場合には、トラップと再生の時間は同一となるので、再生終了時間の方が短くなるように再生能力をトラップ能力よりも高めておくのが好ましい。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、前記シール材は、前記弁体の外周端面に前記トラップ・再生容器の内周面に向けて拡径自在に装着されていることを特徴とする請求項１または２記載の切替式トラップ装置である。これにより、シール材を拡径させトラップ・再生容器の内周面に密接させることで、弁体の停止時（シール時）における十分な気密性を確保し、弁体の移動時にはシール材を縮径させ弁体の外周端面からの突出量を少なくすることで、シール材の弁体移動時における摺動による負荷を減らしてシール材の耐久性を上げることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、前記シール材は、拡径した時にのみ前記トラップ・再生用容器の内周面に圧接し、それ以外は潰し量がゼロとなるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の切替式トラップ装置である。これにより、弁体の停止時（シール時）における十分な気密性を確保しつつ、弁体の移動時におけるシール部の負担を可能な限り減らすことができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、前記弁体の内部に、前記シール材を外方に押圧することで該シール材を拡径させる手段が備えられていることを特徴とする請求項３または４記載の切替式トラップ装置である。これにより、弁体の内部を有効に利用して、装置としてのコンパクト化を図ることができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、前記シール材を拡径する手段は、互いに対向して配置された一対の部材、または外周部に互いに対向して外方に向けて横断面Ｖ字状に拡がるテーパ面を有する一対の部材を互いに接離する方向に相対的に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項５記載の切替式トラップ装置である。これにより、一対の部材をメカ的に互いに近づけることで、鉛直面またはテーパ面を介してシール材を拡径させ、遠ざけることでシール材をその弾性力で縮径させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態の切替式トラップ装置を示すもので、このトラップ装置１０は、気密チャンバ１２を真空ポンプ１４により排気する排気経路１６と、この排気経路１６に隣接して配置された再生経路１８に跨って配置されている。真空ポンプ１４は、この例では一段であるが多段としてもよい。真空ポンプ１４の後段には、排ガスを除害するための排ガス処理装置２０が設けられている。再生経路１８は、洗浄液ライン２２と乾燥ガスライン２４とを有し、洗浄液ライン２２の注入側及び排出側に制御バルブ２６ａ，２６ｂが、乾燥ガスライン２４の吸気側及び排気側に制御バルブ２８ａ，２８ｂがそれぞれ設けられている。
【００２４】
切替式トラップ装置１０は、図２（ａ）に示すように、両端を塞板３０で気密的に閉塞した略円筒状のトラップ・再生容器３２と、トラップ・再生容器３２の軸線に沿ってこれを貫通する軸体３６と、トラップ・再生容器３２の内部に軸体３６に取り付けられて配置されたトラップ部３４と、この軸体３６を軸線に沿って往復移動させる駆動手段であるエアシリンダ（図示せず）を備えている。トラップ・再生容器３２には、排気経路１６に連なる吸気口３８と排気口４０、洗浄液ライン２２に連なる洗浄液注入ポート４２と排出ポート４４、乾燥ガスライン２４に連なるパージポート４６と排気ポート４８が設けられている。
【００２５】
軸体３６には、トラップ部３４の両側に位置して外径がトラップ・再生容器３２の内径よりわずかに小さく設定された一対の円板状の弁体５０，５０が固着されている。図２（ｂ）に示すように、この各弁体５０の外周端面には全周にわたるシール装着溝５１が形成され、これにシール材５２が装着されている。このシール材５２は、例えばＯリングあるいはキャップシール等が良い。この各シール材５２は、装着された時にシール装着溝５１とトラップ・再生容器３２の内周面によって圧縮されるような太さに設定され、シール材５２がトラップ・再生容器３２の内周面に密着することによって、トラップ・再生容器３２の内周面と弁体５０の外周面の間の隙間がシールされるようになっている。トラップ・再生容器３２の内周面をテフロン等でコーティングすることによって、より摺動し易くする事ができ、又耐薬品性を高くすることができる。
【００２６】
このような構造により、トラップ・再生容器３２の内部の一対の弁体５０，５０の間に、内部にトラップ部３４を有する気密なトラップ・再生室５４が区画形成される。トラップ・再生室５４は、トラップ部３４が排気経路１６に対応する排気位置にある時にはトラップ室としての役割を、トラップ部３４が再生経路１８に対応する再生位置にある時は再生室としての役割を果たすようになっている。
【００２７】
このように、シール材５２を弁体５０の外周端面に設けることで、トラップ・再生容器３２の側にトラップ位置と再生位置を区画するための部材を内周面から突出させて設ける必要が無い。従って、トラップ部３４の外径ｄ１をトラップ・再生容器３２の内径ｄ２にほぼ等しく設定しても、その移動を妨げられることがない。このように、トラップ部３４とトラップ・再生容器３２の間の隙間が小さいので、内部に導入された排ガスの内、トラップ部３４に接触せずにこれを迂回して流れてしまうものの割合を減少させることができ、トラップ効率を高めることができる。
【００２８】
トラップ部３４は、例えば軸体３６に溶接等によって取り付けられた複数のバッフル板で構成され、軸体３６の内部に導入された液体窒素のような液体、冷却された空気又は水等の冷却用熱媒体によって冷却されるようになっている。なお、トラップ部３４の所定位置に温度センサ（図示せず）が、また、排気経路１６のトラップ部３４の前後に圧力センサ（図示せず）が設けられ、これにより温度や差圧を検知することができるようになっている。
【００２９】
次に、前記のような構成の切替式トラップ装置の作用を説明する。図２に示すトラップ部３４が排気経路１６内に位置し、トラップ・再生室５４がトラップ室としての役割を果たす位置において、軸体３６内に液体窒素等の冷却用熱媒体を流すことによりトラップ部３４を冷却する。トラップ・再生室５４内に流入した排ガス中の特定の成分は、トラップ部３４に接触し、ここで析出し付着してトラップされる。
【００３０】
この時、トラップ部３４の外径ｄ１はトラップ・再生容器３２の内径ｄ２に近い値に設定されているので、内部に導入された排ガスの内、トラップ部３４を迂回して未接触のまま流出する量は少ない。従って、気密チャンバ１２内におけるプロセス及び真空ポンプ１４の性能に影響のない排ガスのコンダクタンスを維持しながら、排ガス中の生成物に対するトラップ効率を高めることができる。発明者等がＮＨ４Ｃｌのトラップを試験した結果、９８％のトラップ効率が得られ、しかもコンダクタンスは半導体製造装置の運用に問題のない値であることが確かめられている。
【００３１】
トラップ作業が完了すると、トラップ部３４の冷却を停止し、エアシリンダを作動させて、軸体３６を移動させ、トラップ部３４を再生経路１８側に移動させる。このようにしてトラップ・再生室５４に洗浄液ライン２２と乾燥ガスライン２４を連通させた状態で、洗浄液注入ポート４２から洗浄液をトラップ・再生室５４内に注入する。トラップされた生成物は、洗浄液に溶解したり、その物理作用により剥離し、さらにこれに同伴して除去され、排出ポート４４から排出される。洗浄完了後、乾燥ガスパージポート４６から乾燥用ガス、例えばＮ２ガスをトラップ・再生室５４内に供給し、トラップ部３４及びトラップ・再生室５４の内部を乾燥させ、乾燥ガスは排気ポート４８から排気される。乾燥が終了すると、トラップ部３４を排気経路１６側に戻し、次のトラップ処理を行なう。
【００３２】
もちろん、トラップ・再生室５４は、弁体５０に装着したシール材５２を介して気密に保たれており、トラップや再生の際に外部からの汚染要素が排気経路１６や再生経路１８に侵入することが防止される。
【００３３】
図３は、本発明の第２の実施の形態の切替式トラップ装置を示すもので、このトラップ装置１０は、トラップ・再生容器３２の内部の排気位置の両側に再生位置を設けたものである。排気位置には排気経路１６が、２つの再生位置にはそれぞれ再生経路１８が接続されている。軸体３６には２つのトラップ部３４，３４が設けられ、このトラップ部３４，３４の両側及び間に３個の弁体５０，５０，５０を配置している。弁体５０の外周面に形成されたシール装着溝５１（図２参照）にシール材５２が装着されている。これにより３つの弁体５０，５０，５０とトラップ・再生容器３２の内壁により、それぞれシール材５２によって気密にシールされた２つのトラップ・再生室５４，５４が区画形成されている。
【００３４】
この例では、制御バルブ２６ａ，２６ｂを備えた洗浄液ライン２２と制御バルブ２８ａ，２８ｂを備えた乾燥ガスライン２４とが合流した後、２つの再生経路１８，１８に分岐してトラップ装置１０内に流入し、更にこれらの２つの再生経路１８，１８がトラップ装置１０の下流側で合流した後、洗浄液ライン２２と乾燥ガスライン２４に分岐するようになっている。各再生経路１８，１８のトラップ装置１０の上流側及び下流側には、制御バルブ５６ａ，５６ｂ、５８ａ，５８ｂがそれぞれ設けられている。
【００３５】
この実施の形態によれば、図３に示す状態では、左側のトラップ部３４が左側の再生経路１８内に位置して再生を受け、右側のトラップ部３４が排気経路１６内に位置してトラップ動作を行なう。次に、軸体３６を移動させて、左側のトラップ部３４を排気経路１６内に位置させ、右側のトラップ部３４を右側の再生経路１８内に位置させて、それぞれトラップと再生動作を行なう。このように、再生とトラップ動作を切替えて行なうことにより、トラップの連続動作が可能となり、長時間の稼働においてもトラップの再生処理のために装置を止めたり、交換用のトラップを用意することなく、気密チャンバ１２の連続した処理を行うことができる。
【００３６】
図４乃至図７は、本発明の第３の実施の形態の切替式トラップ装置を示すもので、このトラップ装置１０は、図３に示すトラップ装置と基本的に同じである。すなわち、トラップ・再生容器３２の内部の排気位置の両側に再生位置が設けられ、排気位置には排気経路１６が、２つの再生位置にはそれぞれ再生経路１８が接続されている。軸体３６には２つのトラップ部３４，３４が設けられ、このトラップ部３４，３４の両側及び間に３個の弁体５０，５０，５０が配置され、この各弁体５０の外周端面にシール材５２が装着されている。これにより、３つの弁体５０，５０，５０とトラップ・再生容器３２の内壁により、それぞれシール材５２によって気密にシールされた２つのトラップ・再生室５４，５４が区画形成されている。
【００３７】
この例では、制御バルブ２６ａ，２６ｂを備えた洗浄液ライン２２と制御バルブ２８ａ，２８ｂを備えた乾燥ガスライン２４が個別にトラップ装置１０に接続されている。なお、この例にあっても、トラップ部３４の外径をトラップ・再生容器３２の内径に近づけることができるので、図６に示すように、そのクリアランスｄをより少なくして、トラップ効率を高めることができる。
【００３８】
ここで、弁体５０は、図７に詳細に示すように、一対の円板６０，６２を備え、この円板６０，６２は、軸体３６（図４乃至図６参照）を移動往復させる駆動手段であるシリンダ（図示せず）の駆動に伴って相対的に接離する方向に移動するように構成されている。そして、この一方の円板６０には、他方の円板６２に向かって延出する円筒部６４が設けられ、この円筒部６４の外周面に横断面尖塔状の移動リング６６が遊嵌され、更に弁体６０，６２間には円筒部６４の内周面に位置してパッキン６８が介装されている。
【００３９】
更に、円板６０の移動リング６６の一方のテーパ面６６ａと対向する位置には、該テーパ面６６ａと横断面Ｖ字状に外方に拡がるようにテーパ面６０ａが形成され、円板６２の他方のテーパ面６６ｂと対向する位置には、該テーパ面６６ｂと横断面Ｖ字状に外方に拡がるようにテーパ面６２ａが形成されている。そして、互いに対向するテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂに当接するように、２個のシール材５２，５２がそれぞれ配置されている。
【００４０】
これにより、図７（ａ）に示すように、一対の円板６０，６２が互いに離れる方向に移動した位置にいた時には、各シール材５２がテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂに囲まれた領域に、その外周端部が僅かに外方に突出するように収納され、この状態から一対の円板６０，６２が互いに近づく方向に移動すると、図７（ｂ）に示すように、各シール材５２がテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂで押圧されて拡径し、これによって、各シール材５２がテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂ及びトラップ・再生容器３２の内周面の３面で、いわゆる三角溝と同じような状態で密接して、ここを確実にシールし、しかも、２重シール構造が構成されるようになっている。
【００４１】
この実施の形態によるトラップ及び再生動作は、前記第２の実施の形態と同じであるが、シリンダ（図示せず）を駆動させて軸体３６を移動させる際に、この移動に先立って、各弁体５０の円板６０，６２を互いに離れる方向に移動させ、これによって、各シール材５２をテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂに囲まれた領域に収納する。そして、軸体３６の移動が完了した後、一対の円板６０，６２を互いに近づく方向に移動させ、これによって、各シール材５２をテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂで押圧して拡径し、各シール材５２をテーパ面６０ａ，６６ａ、６２ａ，６６ｂ及びトラップ・再生容器３２の内周面の３面に密接させてシールする。
【００４２】
これにより、シール材５２を拡径させトラップ・再生容器３２の内周面に密接させることで、弁体５０の停止時（シール時）における十分な気密性を確保し、弁体５０の移動時にはシール材５２を縮径させ弁体５０の外周端面からの突出量を少なくすることで、シール材５２の弁体移動時における摺動による摩擦や、吸気口３８、排気口４０、洗浄液注入ポート４２及び排出ポート４４、乾燥ガスパージポート４６及び排気ポート４８等の段差部を通過する際の衝撃等の負荷を減らしてシール材５２の耐久性を上げることができる。
【００４３】
なお、この例では、２重シール構造を構成するようにした例を示しているが、この例における移動リングを省略し、一対の円板のテーパ面間に１個のシール材を挟み込んだ１重シール構造を採用しても良いことは勿論である。
【００４４】
図８は、シール材５２を拡径するようにした第２の例を示すもので、これは、弁体５０の内部にガスが流れるガス流通溝５０ａを設けるとともに、このガス流通溝５０ａと弁体５０の外周端面に設けたシール装着溝５１とを貫通孔５０ｂを介して連通させたものである。この例にあっては、停止時（シール時）にガス流通溝５０ａの内部に加圧ガスを導入し、このガス圧でシール材５２を外方に押圧し拡径させてトラップ・再生容器３２の内周面に密接させる。そして、弁体５０の移動時には、ガスの導入を解き、シール材５２をその弾性力で縮径させ、その外方への突出量を少なくすることで、摺動によるシール材５２への負担を減らすことができる。
【００４５】
図９は、シール材５２を拡径するようにした第３の例を示すもので、これは、円板状の本体７０の外周端面にリング状の円周溝７０ａを設け、この円周溝７０ａの内部に半割状のバイメタル７２を遊嵌して弁体５０を構成したものである。このバイメタル７２は、例えば加熱するか、或いは電気を流すことで外方に開くように構成されている。この例にあっては、停止時（シール時）にバイメタル７２を加熱するか、或いは電気を供給し、この外方へ開く力Ｆでシール材５２を外方に押圧し拡径させてトラップ・再生容器３２の内周面に密接させる。そして、弁体５０の移動時には、加熱或いは電気を供給を解き、シール材５２をその弾性力で縮径させ、その外方への突出量を少なくすることで、摺動によるシール材５２への負担を減らすことができる。
【００４６】
図１０は、シール材５２を拡径するようにした第４の例を示すものである。なお、同図は、図５における３個の弁体５０を全て示している。この各弁体５０は、一対の円板８０，８２を備えており、左右に位置する弁体５０にあっては、一対の円板８０，８２を互いに離れる方向に付勢するばね８４が介装されて、このばね８４の弾性力及び軸体３６（図５等参照）を往復動させる駆動手段であるシリンダの駆動に伴って、円板８０，８２が相対的に接離する方向に移動するように構成されている。
【００４７】
そして、円板８０，８２に挟まれた位置にリング状体８６が配置され、このリング状体８６の両側の各円板８０，８２に挟まれた位置にシール材５２がそれぞれ配置されている。更に、円板８０，８２の間には、パッキン８８が介装されている。
【００４８】
これにより、図１０（ａ）に示すように、一対の円板８０，８２が互いに離れる方向に移動した位置にある時には、各シール材５２がリング状体８６の両側の各円板８０，８２に囲まれた領域に潰れることなく、すなわちトラップ・再生容器３２の内周面に接触せず、かつフリーな状態で収納され、この状態から一対の円板８０，８２が互いに近づく方向に移動すると、図１０（ｂ）に示すように、各シール材５２がリング状体８６と各円板８０，８２で押圧されて拡径し、これによって、各シール材５２の外周端部がトラップ・再生容器３２の内周面に密接して、ここを確実にシールし、しかも、２重シール構造が構成されるようになっている。
【００４９】
この例にあっては、シリンダ（図示せず）を駆動させて軸体３６（図５等参照）を移動させる際に、この移動に先立って、各弁体５０の円板８０，８２を互いに離れる方向に移動させ、これによって、各シール材５２をフリーな状態でリング状体８６の両側の各円板８０，８２に挟まれた位置に収納する。そして、軸体３６の移動が完了した後、一対の円板８０，８２を互いに近づく方向に移動させ、これによって、各シール材５２をリング状体８６と各円板８０，８２で押圧して拡径し、各シール材５２の外周端部をトラップ・再生容器３２の内周面の密接させてシールする。
【００５０】
このように、シール材５２を拡径させトラップ・再生容器３２の内周面に密接させることで、弁体５０の停止時（シール時）における十分な気密性を確保し、しかも、弁体５０の移動時にシール材５２にかかる負担を可能な限り減らして、シール材５２の耐久性を更に向上させることができる。
【００５１】
図１１は、シール材５２を拡径するようにした第５の例を示すもので、これは、シール材５２をＯリング９０と該Ｏリング９０の外周部を覆って保護する被覆材９２で構成した、いわゆるキャップタイプのものを使用し、これによって、シールの耐久性を更に向上させたものである。他の構成は、図１０に示すものと同様である。
【００５２】
この例にあっても、図１１（ａ）に示すように、一対の円板８０，８２が互いに離れる方向に移動した位置にある時には、各シール材５２がリング状体８６の両側の各円板８０，８２に囲まれた領域に潰れることなく収納され、この状態から一対の円板８０，８２が互いに近づく方向に移動すると、図１１（ｂ）に示すように、各シール材５２がリング状体８６と各円板８０，８２で押圧されて拡径し、これによって、各シール材５２の外周端部がトラップ・再生容器３２の内周面に密接して、ここを確実にシールし、しかも、２重シール構造が構成されるようになっている。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、トラップ部の外径をトラップ・再生容器の内径に近い値に設定することができ、トラップ・再生容器内に流入した排ガスのトラップ部への接触効率を向上させることができる。従って、トラップ装置のコンダクタンスを維持して所定の排気能力を確保しつつ、排ガス中の生成物のトラップ効率を高めることができ、真空ポンプの長寿命化、除害装置の保護等を図りつつ、真空処理装置を安定に稼動させることができる。
【００５４】
しかも、シール材をトラップ・再生容器の内周面に向けて拡径自在に構成することで、弁体の停止時（シール時）における十分な気密性を確保するとともに、シール材の弁体移動時における摺動による負荷を減らしてシール材の耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のトラップ装置の全体の構成を示す模式図である。
【図２】図１のトラップ装置の要部を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のトラップ装置の全体の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態のトラップ装置の全体の構成を示す模式図である。
【図５】図４のトラップ装置の要部を示す断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】図４のトラップ装置に備えられているシール材拡径手段の要部を示す断面図で、（ａ）は弁体移動時を、（ｂ）は停止時（シール時）を示す。
【図８】本発明の第２のシール材拡張手段の要部を示す断面図である。
【図９】本発明の第３のシール材拡張手段を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図１０】本発明の第４のシール材拡径手段を示す断面図で、（ａ）は弁体移動時を、（ｂ）は停止時（シール時）を示す。
【図１１】本発明の第５のシール材拡径手段を示す断面図で、（ａ）は弁体移動時を、（ｂ）は停止時（シール時）を示す。
【図１２】従来の真空排気システムの構造を示す図である。
【符号の説明】
１０ トラップ装置
１２ 気密チャンバ
１４ 真空ポンプ
１６ 排気経路
１８ 再生経路
２０ 排ガス処理装置
２２ 洗浄液ライン
２４ 乾燥ガスライン
３２ トラップ・再生容器
３４ トラップ部
３６ 軸体
３８ 吸気口
４０ 排気口
４２ 洗浄液注入ポート
４４ 排出ポート
４６ 乾燥ガスパージポート
４８ 排気ポート
５０ 弁体
５０ａ ガス流通溝
５０ｂ 貫通孔
５１ シール装着溝
５２ シール材
５４ トラップ・再生室
６０ 円板
６０ａ 同、テーパ面
６２ 円板
６２ａ 同、テーパ面
６６ 移動リング
６６ａ，６６ｂ 同、テーパ面
７２ バイメタル
８０，８２ 円板
８６ リング状体
Claims (6)
- 気密チャンバから真空ポンプにより排気する排気経路と、
該排気経路に隣接して配置された再生経路に跨って配置された略筒状の気密なトラップ・再生容器と、
該トラップ・再生容器の内部に前記排気経路と前記再生経路との間を切替え可能に配置されたトラップ部とを備え、
前記トラップ部の両側に、外周端面にシール材を装着した弁体が該トラップ部と一体に前記トラップ・再生容器の内周面を摺動するように配置されていることを特徴とする切替式トラップ装置。 - 前記トラップ・再生容器の内部に、少なくとも２つのトラップ部が配置されて、前記排気経路におけるトラップ動作と前記再生経路における再生動作を並行して行なうことができることを特徴とする請求項１に記載の切替式トラップ装置。
- 前記シール材は、前記弁体の外周端面に前記トラップ・再生容器の内周面に向けて拡径自在に装着されていることを特徴とする請求項１または２記載の切替式トラップ装置。
- 前記シール材は、拡径した時にのみ前記トラップ・再生用容器の内周面に圧接し、それ以外は潰し量がゼロとなるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の切替式トラップ装置。
- 前記弁体の内部には、前記シール材を外方に押圧することで該シール材を拡径させる手段が備えられていることを特徴とする請求項３または４記載の切替式トラップ装置。
- 前記シール材を拡径する手段は、互いに対向して配置された一対の部材、または外周部に互いに対向して外方に向けて横断面Ｖ字状に拡がるテーパ面を有する一対の部材を互いに接離する方向に相対的に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項５記載の切替式トラップ装置。
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- 2000-07-06 JP JP2000205634A patent/JP3942344B2/ja not_active Expired - Lifetime
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