JPH0342009A - 真空排気系用微粒子トラツプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空室と真空ポンプとの間に設置され、真空
室内に存在するダスト等の微粒子を真空ポンプに到達す
る前に収集できるようにした真空排気系用微粒子トラッ
プに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、例えばダストを多量に発生する成膜装置の真空室
を真空ポンプにより真空排気する場合、真空ポンプの保
護のために、排気通路にメツシュを介在させて、このメ
ツシュに排気ガス中のダストを付着させるか、或いは排
気通路の油の中を回転するドラムを設け、このドラムの
表面又はドラム内に収容した小物体の表面に排気ガス中
のダストを付着させることが行われていた。また超微粒
子製造装置では、生成した超微粒子を捕集室に堆積させ
て収集していた。

上記のような従来のメツシュや油中を回転するドラムに
排気ガスを通過させるものでは、排気ガスが低圧である
ためレイノズル数が小さく、流れの状態は層流で乱流拡
散が期待できないため、ダスト（ｆ１粒子）の収集はブ
ラウン拡散効果の作用に頼っていた。

この場合、十分ダストを取り除くためには、排気通路を
狭く形成してダストを通路表面に付着させ易くし、且つ
成膜装置に必要な流量を確保して排気ガスを流す必要が
あり、その結果、排気ガスの通過のために大きな圧力差
が必要になる。ところが、この圧力差は、真空ポンプに
よる真空室に対する真空吸引力をそれだけ途中で減殺す
なわち消費させることになって、成膜装置の真空室の圧
力が上昇するという不利をもたらす、（これを回避する
ためには真空室との間に更に高真空ポンプが必要になる
。）そこで、余り圧力差を大きくしないように排気通路
の断面積を比較的大きく形成すると、そのため、排気ガ
ス中のダストを十分に除去することが困難になるという
問題点があった。

上記のように、ダストを十分に取去ることと、圧力差を
小さくすることとは両立しないので、成る点で妥協せざ
るを得ない、その結果、必要となる圧力差は余り小さく
することができないので、成膜装置の真空室と中真空ポ
ンプ例えばメカニカルブースタポンプとの間にダスト収
集用トラップを設置することが難しい場合が多くなる。

その理由は、圧力差の大きいトラップを中真空ポンプと
真空室との間に設置した場合、中真空ポンプの真空吸引
力（到達真空度）がトラップの圧力差のために真空室に
有効に作用しなくなるからである。

従って、ダスト収集用トラップを通過するに必要な圧力
差を十分小さくできないということは、成膜装置の真空
系に使用する真空ポンプの性能を劣化させないで高真空
状態を得ることができなくなるという不都合をもたらす
ものであった。更に又、ダスト除去のために油を用いた
場合、油成分が真空室へと流れ、成膜装置に悪影響を及
ぼして好ましくないという問題点もあった。

また、超微粒子はガスと共に真空ポンプに吸引され、収
集性が悪いという欠点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した従来技術の問題点及び技術的課題を解決するた
めに、先に特開昭６３−２６４１１８号公報において真
空室に接続される流入管と、真空ポンプに接続される流
出管とを備えた容器を、縦方向にのびる二重筒体で構成
し、この二重筒体の間を気体の流れる流路とし、且つ二
重筒体の一方の筒体を高温をとし、他方の筒体を低温壁
とすると共に、容器内を通過するに必要な圧力差を小さ
くし、又気体中の微粒子を全て捕集できるように二重筒
体の断面積及び長さを適当に保持するように構成した装
置を提案した。

しかしながら、先に提案した構造のものでは、捕集した
微粒子の除去または回収のために、その都度分解しなけ
ればならず、装置が縦型であるためにメンテナンスが非
常にめんどうである０例えば、捕集面を外ｌ１１１筒体
とした構造では、トラップ全体を分解し、洗浄しなけれ
ばならない、一方、捕集面を内ｌＰＩ筒体とした構造で
は、内１１１筒体だけを抜いて洗浄すればよいが、縦型
のため、操作性が悪いだけでなく、ＣｖＯ装置への利用
等半導体製造装置に利用する際には、クリーンルームで
使用される例が多いが、外熱式では、熱がクリーンルー
ム内へ逃げるため、環境を悪くするという問題が生じ、
好ましくない。

そこで、本発明は、低圧のガス中のダスト等の微粒子を
圧力差を高めることなく十分に収集することができ、構
造簡単、製作容易で、比較的高い真空度が得られる真空
ポンプを使用することができ、しかも保守の容易で周囲
の環境を熱から保護できる真空排気系用微粒子トラップ
を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明の真空排気系用微
粒子トラップは、真空室に接続される流入管と真空ポン
プに接続される流出管とにそれぞれ接続される容器を、
二重筒体で構成し、二重筒体間に気体の流れる流路を形
成し、二重筒体の内方の筒体を高温壁とし、外方の筒体
を低温壁とし、外方の筒体の低温壁の内側沿って低温シ
ールド部材を取り外し容易に設けたことを特徴としてい
る。

〔作　用〕 本発明は上記のように構成しているので、流入管を例え
ば成膜装置の真空室に接続し、流出管を低真空又は中真
空を形成し得る真空ポンプに接続して、真空ポンプを作
動させると、真空室内のガスは二重筒体間の流路を経て
真空ポンプへ吸引されるが、この流路は、高温壁と低温
壁とを対向させるようにして形成されているので、真空
ポンプで吸引されるガス中のダスト等の微粒子は、二重
筒体によって形成された高温壁と低温壁の温度勾配を有
する流路中で、高温側から低温側へと熱泳動現像により
成る速度で移動して低温壁の内側に設けられたシールド
部材に付着する。この微粒子の移動速度は、圧力が低い
程、小さい温度勾配で同一の速度となるので、高温をと
低温壁の間隔を大きく取って温度勾配が小さくなった場
合、つまり流路断面積を大きくした場合であっても、十
分にガス中の微粒子を低温壁のシールド部材に吸着して
収集することができる。

また、流路断面積を流入管の断面積よりも大きくした場
合、微粒子収集のための圧力差が小さくて済み、そのた
め、比較的高い真空度が得られる真空ポンプの吸込側に
取付けて使用できるので、可及的に真空室内の圧力を低
くすることが可能になる。

内方の筒体を高温壁とし、外方の筒体を低温壁としたこ
とにより、クリーンルーム等の周辺環境を熱から保護す
ることができる。

さらに横型構造を取ることにより　ＣＶＤ等の装置にメ
ンテナンス性よく直接組み込むことが可能となる。

さらにまた、ある程度微粒子がシールド部材の表面に（
−ｆｅするとクリーニングする必要が生じるが、この場
合には、装置の蓋を開けてシールド部材のみを容易にク
リーニングまたは交換することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図面には、本発明の一実施例による微粒子トラップを縦
断面図で示す。

図面において、１は水平方向にのびる二重円筒体からな
る容器で、この容器１は、同心状に配置された外方の筒
体２と内方の筒体３とから成り、これらの両筒体２．３
の間には、流路４が形成されている。外方の筒体２の一
端の軸方向開口部は真空フランジ５を介して気密を保っ
て流入管６に接続され、この流入管６は成膜装置等の真
空室７にパルプ８を介して接続され、また外方の筒体２
の横方向開口部は真空フランジ９を介して気密を保って
流出管１０に接続され、この流出管１０はメカニカルブ
ースタポンプ等の真空ポンプ１１にパルプ１２を介して
接続されている。また筒体２．３の間の流路４の流路断
面積は、流入管６のそれよりも大きく形成されている。

内方の筒体３は中空であり、内側には、加熱用ヒータ１
３が取り付けられており、この加熱用ヒータ１３は図示
してない熱電対等により温度を測定し、内方の筒体３の
温度を制御できるようにし、従って内方の筒体３は高温
壁として機能している。また、外方の筒体２の外測には
冷却水パイプ１４が巻き付けられており、外方の筒体２
を低温に保持し、外方の筒体２が低温壁としてｆｉ能す
るようにしている。

また、外方の筒体２の他端には真空フランジ１５を介し
て気密を保って支持フランジ１６が固定され、この支持
フランジ１６は高温壁を構成している内方の筒体３と接
続されているが、支持７ランジ１６の外周は冷却水パイ
プ１７が取り付けられ、冷却されているため、支持フラ
ンジ１６は内方の筒体３とは熱的に分離されており、そ
して支持フランジ１６の低温部分には外方の筒体２のほ
ぼ全内周面に沿ってのびる低温シールド部材１８が取り
付けられている。

さらに、円筒容器１を迂回して真空室７と真空ポンプ１
１とを直接結ぶバイパス１９がバルブ２０．２１を介し
て設けられ、装置のメンテナンス時等に使用され得る。

このように構成した図示装置の動作について以下説明す
る。

真空室７と真空ボン１１１とを直接結ぶバイパス１９の
バルブ２０．２１を閉鎖した状態で、真空ポンプ１１を
作動させると、流入管６に接続された真空室７から、ガ
スが流入管６及び二重円筒容器１内の流路４を経て流出
管１０へ流れ、真空ポンプ１１に吸引される。流路４は
、例えば１２０℃の高温に維持された内方の筒体３と、
２０℃の低温に維持されたシールド部材１８との間に画
定されているので、流路４を流れるガスには、内方の筒
体３とシールド部材１８とに直角の温度勾配が生じ、そ
のため、ガス中の微粒子は、高温の内方の筒体３側から
低温のシールド部材１８１Ｉ′！ｌへ向かって成る速度
で熱泳動により移動し、低温のシールド部材１８の壁面
に付着する。この場合、流路４内の圧力が低くなればな
る程、小さい温度勾配でも微粒子の移動速度は同一にな
る。従って、低圧で流れるガスから微粒子を収集するた
めに高温の内方の筒体３と低温のシールド部材１８との
間隔を成る程度大きくすることができる。このことは、
内方の筒体３の半径を自由にとれる点と相俟って流路４
の断面積を流入管６よりも任意に大きくすることが可能
になる。

従って、ガスを流路４に流すために必要な圧力差が十分
小さくなるので、低真空用の真空ポンプのみならず、比
較的高い真空度の得られる真空ポンプが使用できる。し
かも、これらの真空ポンプの性能を十分生かすことがで
きるので、真空室の圧力を比較的高い真空度とすること
が可能になる。

他方、真空ポンプの運転、停止がしばしば行われる場合
には、流入管６及び流出管１０のバルブ８．１２を閉じ
、バイパス１９のパルプ２０．２１を開いてガスを流路
４を迂回するように流すことにより、容器１内から収集
した微粒子が真空ポンプの運転、停止に伴なう圧力変動
で舞い上って流出することを防ぐことができる。

また、低温のシールド部材１８に付着した微粒子は、支
持７ランジ１６を外方の筒体２の真空フランジ１５から
取りはずすことにより簡単にシールド部材１８を交換し
たり、洗浄したりすることができる。

内方の筒体３が中空であり、支持フランジ１６のみの取
りはずしができるため、軽量で操作が容易となり、しか
も装置が横型であるので操作性よく作業を行うことがで
きる。

上記装置を半導体生産用プラズマＣＶＤ装置に取りつけ
てテストした結果、本トラップを装備しない場合は、微
粒子のために約１週間でポンプの油を交換しなければな
らなかったが、本トラップを装置することにより２ケ月
以上経ても油交換は不要であることが認められた。

ところで、図示実總例は横型であるが、当然縦型構造と
しても実施使用可能である。

前記した実ＩＦｉ例では、本トラップを成膜装置に用い
た場合について説明したが、超微粒子製造装置に適用す
る場合は、流入管６を超微粒子を生成する真空室へ接続
し、流出管１０を真空ポンプに接続すればよい。

また、高温壁の加熱手段は任意でよく、例えば高温壁に
ブロック式ヒータを被せたり、或いはヒータを埋設して
もよい、また高温側には、外部に保温材を取付けて敢然
を防止することができる。

一方、低温壁の冷却手段も任意でよく、ジャケット式冷
却水パイプを巻き付けるようにしてもよい、また、低温
壁は、水冷などの冷却をせず、室温でもよい、この場合
所定の温度差を保つように高温壁側を制御する。

また、本発明を′ｓ１縮しても危険のないガスを使用す
る系に実施する場合は、高温側を室温とし、低温間を液
体窒素などで冷却してもよい。

なお、本発明によるトラップの容器を構成する二重筒体
は円筒体が最も好ましいが、多角筒体等で形成すること
も可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、真空室に接続され
る流入管と真空ポンプに接続される流出管とにそれぞれ
接続される容器を、内側の筒体を高温壁とし外側の筒体
を低温壁とした二重筒体で梢或し、しかも外曲の筒体の
内周に沿って低温シールド部材を取り外し容易に設け、
この低温シールド部材に微粒子を付着させるように構成
したことにより、次のような効果を奏することができる
。

■流入管から流入するガス中の微粒子を低温シールド部
材に付着させて、効率よく収集することができる。

■容器が二重筒体及びシールド部材という簡単な構成か
ら成るので、製作が容易で安価にでき、しかも取り外し
容易なシールド部材で微粒子を捕集しているので保守も
簡単に行なうことができる。

■内方の筒体を高温壁とし、外方の筒体を低温壁とした
ことにより、クリーンルーム等の周辺環境を熟から保護
することができる。

■ある程度微粒子かシールド部材の表面に付着してクリ
ーニングする必要が生じた場合には、装置の若を開けて
シールド部材のみを容易にクリーニングまたは交換する
ことができ、極めてメンテナンス性の優れたトラップを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す概略断面図である。 図　　　中 １・・・容器、２・・・外方の筒体、３・・・内方の筒
体、４・・・流路、５・・・真空フランジ、６・・・流
入管、７・・・真空室、８・・・バルブ、９・・・真空
フランジ、１０・・・流出管、１１・・・真空ポンプ、
１２・・・バルブ、１３・・・加熱用ヒータ、１４・・
・冷却水パイプ、１５・・・真空フランジ、１６・・・
支持フランジ、１７・・・冷却水パイプ、１８・・・低
温シールド部材、１９・・・バイパス、２０．２１・・
・バルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　真空室に接続される流入管と真空ポンプに接続される
   流出管とにそれぞれ接続される容器を、二重筒体で構成
   し、二重筒体間に気体の流れる流路を形成し、二重筒体
   の内方の筒体を高温壁とし、外方の筒体を低温壁とし、
   外方の筒体の低温壁の内側に沿って低温シールド部材を
   取り外し容易に設けたことを特徴とする真空排気系用微
   粒子トラップ。