JPH0710323B2 - 真空排気系用微粒子トラツプ - Google Patents

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装置され、該真
空室に存するダスト等の微粒子を真空ポンプに到達する
以前に捕集する真空排気系用の微粒子トラツプ（捕集装
置）に関する。

〔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、排気通路にメツシユを介在させて該メツシ
ユに排気ガス中のダストを付着させるか、或いは該排気
通路に油の中を回転するドラムを設け、該ドラムの表面
又はドラム内に収め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。

ところが、上記のような従来のメツシユや油中を回転す
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ルズ数が小さく、流れの状態が層
流で乱流拡散が期待できないため、ダストの捕集はブラ
ウン拡散効果の作用に頼つていた。従つて、捕集効率は
甚だしく低かつた。またこの場合、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るため、排気
ガスの通過のために大きな圧力差が必要になる。そのた
め真空吸引力が減殺されて真空室の圧力が上昇するとい
う不利をもたらす。しかし、必要となる圧力差を余り小
さくできないので、真空室と中真空ポンプとの間にトラ
ツプを設置することが難しい場合が多くなり、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した。

上記の不都合を改善するために、本出願人は、先に第２
図に示すような真空室11へ接続される流入管３と真空ポ
ンプ２へ接続される流出管４とにそれぞれ接続される容
器１内に、高温壁６と低温壁７とを２重円筒状に対向し
て設け、これら両対向壁の間を流入管３から流出管４へ
気体の流れる流路５とし、該流路５の断面積を前記流入
管３の断面積より大きく形成し、真空ポンプ２で吸引さ
れるガス中のダスト等の微粒子を高温壁６と低温壁７の
温度勾配を有する流路５中で高温側から低温側へと熱泳
動現象により或る速度で移動させて低温壁に付着して捕
集させるようにした真空排気系微粒子トラツプを提案し
た。（特開昭63−264118号）。なお、図中3a,4aは真空
フランジ、８はヒータ、９は冷却水パイプ、12はバイパ
ス、13,14はバルブである。

また、上記対向して設けられる高温壁と低温壁とを、第
３図に示すように、ヒータ18を埋設した蓋体1cに、互い
に平行状態に植設された複数枚の板状体16と、冷却槽19
で冷却された容器本体1bに、上記高温の板状体16と間隔
ｄを置いて平行状態に植設された複数枚の板状体17とに
よつて構成し、これら高温又は低温の両板状体16と17間
の間隔ｄを両端部で交互に連通させて蛇行した流路５を
形成するようにしたものも既に提案されている（特願昭
62−20382号）。なお、第３図中、第２図に記載した符
号と同一の符号は同一ないし同類部分を示し、また、19
a,19bは冷却槽19への冷却水の流入管と流出管を示す。

上記した熱泳動現象を利用した熱泳動式微粒子トラツプ
においては、排気系の配管に高温壁と低温壁を設け、そ
の間を通過する微粒子に熱泳動を作用させて、低温壁に
微粒子を付着させるようになつている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

先に提案された上記した熱泳動式トラツプは、何れも高
温壁はヒータなどによつて加熱し、低温壁は水冷（第２
図、第３図）や空冷式つまり室温のままのものであつ
た。

このような装置を設計する場合、高温壁と低温壁間の温
度勾配と、これら両壁の長さ、つまりトラツプの有効長
さを設定しなければならない。

そこで、運転するためには、必要な温度勾配になるよう
に通常低温側の温度を予め測定し、高温側の温度を決定
する必要がある。

しかしながら、水冷の場合には季節により水の温度が変
化したり、空冷の場合には室温がその日の中でも大幅に
変化する。そのため、低温側の温度が上がつた場合に
は、所定の性能が出ない。また、低温側が更に低くなつ
た場合は、性能的には向上するが、オーバースペツクと
なつて省エネルギとならない。

従つて、その都度又は運転中に定期的に温度を測定しな
ければならないことになるが、このことは操作として非
常に繁雑であるという問題点があつた。

本発明は、周囲の影響の変化に拘らず、高温壁と低温壁
の温度差を一定に保つて、常に一定の性能が得られる熱
泳動式トラツプを得ることを技術的課題としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、先に提案された熱泳動式トラツプの問題点及
び技術的課題を解決するために、流入管と流出管を介し
て真空室を真空ポンプにそれぞれ接続される容器内に高
温壁と低温壁とを対向して設け、これら両対向壁の間を
流入管から流出管へ気体が流れる流路とした熱泳動式微
粒子トラツプにおいて、高温壁と低温壁の両温度を検出
する温度検出装置と、これらの検出された両壁温度から
求められた温度差と予め入力し記憶された設計時の必要
な温度差とを比較して、所定の性能を得るのに必要な一
方の壁面つまり高温壁又は低温壁の何れか一方の壁面、
通常は高温壁の温度を算出する演算装置と、該演算装置
より出力された信号により上記一方の壁面の熱源を制御
する熱源制御装置とを備えたことを特徴としている。

上記熱源制御装置は、高温壁を加熱する熱源（例えばヒ
ータなど）を制御する制御装置と、低温壁を冷却する冷
却熱源（冷凍機など）を制御する制御装置を含んでい
る。

〔作 用〕

本発明は上記のように構成されているので、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、該真空ポンプ
を作動させると、真空室内のガスは各トラツプ内の流路
を経て真空ポンプへ吸引されるが、これらの流路は何れ
も高温壁と低温壁とを対向させ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、
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象により或る速度で移動して低温
壁に付着する。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、高温壁と
低温壁の間隔を大きく取つて温度勾配が小さくなつた場
合、つまり流路断面積を大きくした場合であつても、十
分にガス中の微粒子を低温壁に吸着して収集することが
できる。そして各トラツプの容器内の流路断面積を流入
管の断面積よりも大きくした場合、微粒子収集のための
圧力差が小さくして済むので、比較的高い真空度の得ら
れる真空ポンプの吸込側に取付けて使用できる。

上記の作用において、高温壁と低温壁の両温度は何れも
温度検出装置により検出される。一方当該微粒子トラツ
プが所定の性能を得るのに必要な高温壁と低温壁との温
度差は、予め設計時に、（温度勾配×壁間距離）によつ
て求められており、この数値は演算装置に入力され記憶
されている。

該演算装置では、上記実際に検出された高温壁と低温壁
の両温度から求められた温度差と、既に入力・記憶され
ている温度差とを比較演算し、両温度差が等しくなるよ
うに電源制御装置によつて何れか一方の壁面、通常は高
温壁の温度が制御される。

従つて、仮に、検出された温度差が予め入力．記憶され
ている温度差より小さいときは、高温壁の温度が上昇す
るように、又は低温壁の温度が降下して両温度差が一定
になるように熱源が制御される。逆に、上記の検出され
た温度差の方が大きいときは、高温壁の温度が降下する
ように又は低温壁の温度が上昇して両温度差が一定にな
るように熱源が制御される。

このようにして、両壁の温度差が一定に保持されるの
で、当該熱泳動式トラツプは常に一定の性能を発揮す
る。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す微粒子トラツプの要
部断面説明図であつて、図中、第２図に記載した符号と
同一の符号は同一ないし同類部分を示すものとする。

図において、１は、図示しない真空室に接続される流入
管３と図示しない真空ポンプに接続される流出管４とに
それぞれ接続される容器で、該容器１は、ヒータ８が巻
き付けられた高温の外筒６と、冷却水パイプ９を内蔵し
た低温の内筒７の二重円筒からなり、これら両筒６と７
との間には流路５が形成され、該流路５は真空フランジ
を介して流入路３と流出路４に接続されている。

21は、高温の外筒６と低温の内筒７の両温度をそれぞれ
検出する温度検出装置であつて、外筒６と内筒７の両壁
面に別々に取付けられた熱電対21a,21bにそれぞれ接続
されており、該熱電対21a,21bによつて検出された両壁
面の温度値は、演算装置22へ入力される。

演算装置22には、高温壁と低温壁の所定の性能を得るの
に必要な温度差を（温度勾配×壁間距離）より、予め設
計時に計算或いは実験により求められて入力され記憶さ
れており、この予め入力．記憶されている温度差と、上
記温度検出装置21より入力された外筒６と内筒７のそれ
ぞれの温度から算出して求められた温度差とを比較演算
し、これらの両温度差が等しくなるように、電源制御装
置23によつて外筒６の熱源ヒータ８の供給電力が制御さ
れるようになつている。

上記電源制御装置23は、ON/OFF制御、比例制御、PID制
御など、公知の何れの制御装置を採用してもよい。

次に、上記各装置による制御手順を例を挙げて説明す
る。

例えば、当該微粒子トラツプで所定の性能を得るため
に、高温壁と低温壁の温度差が100℃必要であるとす
る。つまり温度勾配×壁間距離＝100℃ 従つて、冷却水温度が20℃ならば高温壁は120℃に加熱
する必要がある。

従来はこれだけの設定であつたが、この実施例では、次
のように動作する。

（ｉ）先ず、演算装置（コンピユータ）22に必要な温度
差100℃を入力．記憶させておく。

（ii）次に、熱電対12a,12bにより、高温壁と低温壁の
温度を測定して温度検出装置21に入力する。

（iii）上記入力された両温度の温度差を演算装置22に
より演算する。

（iv）この演算された温度差が、前記（ｉ）により予め
設定された温度差より大きければ、電源制御装置23によ
り、ヒータ８への電力供給を停止し、また小さければ電
力を供給する。

（ｖ）上記のように、120℃と20℃で動作していたとす
るが、断水等の事故により低温部が30℃に上昇したとす
る。この場合、演算装置22により温度差は90℃となる
が、その結果として、電源制御装置23によりヒータ８へ
電力を供給する信号が出され、検出温度差が100℃にな
るように、高温壁が130℃になるまで信号が出され続け
る。

（vi）このようにして、高温壁130℃、低温壁30℃とし
て、当該トラツプは所定の性能が得られる。

上記した実施例において、外筒を加熱し、内筒を冷却す
る構造について説明したが、内筒を加熱し、外筒を冷却
するようにしてもよく、また、高温壁と低温壁を第３図
に示すように所定距離を隔てて並設された平行隔壁によ
つて構成してもよい。

また、加熱及び冷却手段はヒータ及び水冷に限らず、例
えば蒸気加熱や空冷方式でもよい。

上記した実施例では、高温壁を加熱するヒータの電力を
制御する構造について説明したが、低温壁を冷却するの
に冷凍機等を使用する場合は、該冷凍機の冷却能力つま
り使用電力を制御するようにしてもよい。

また、ヒータの断線により加熱できないなどの信号も演
算装置（コンピユータ）に入れることができるので、そ
のための保護回路が他にも入れられる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、流入管と流出管
を介して真空室と真空ポンプにそれぞれ接続される容器
内に、高温壁と低温壁とを対向して設け、これら両対向
壁間を流入管から流出管へ気体が流れる流路とした熱泳
動式微粒子トラツプにおいて、高温壁と低温壁の両温度
を検出する温度検出装置と、これらの両壁温度から求め
た温度差と、予め入力．記憶された必要な温度差とを比
較して、所定の性能を得るのに必要な一方の壁面の温度
を算出する演算装置と、該演算装置より出力された信号
により上記一方の壁面の熱源を制御する制御装置とを備
えたことにより、周囲の影響の変化に拘らず高温壁と低
温壁との温度差を一定に保つことができ、これによつて
熱泳動式トラツプの性能を常に一定に保持することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す微粒子トラツプの要部
断面説明図、第２図及び第３図は先に提案された熱泳動
式微粒子トラツプの縦断面図である。 １……容器、３……流入管、４……流出管、５……流
路、６……外筒、７……内筒、８……ヒータ、９……冷
却水パイプ、21……温度検出装置、21a,21b……熱電
対、22……演算装置、23……熱源制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空室へ接続される流入管と真空ポンプへ
   接続される流出管とにそれぞれ接続される容器内に、高
   温壁と低温壁とを対向して設け、これら両対向壁の間
   を、上記流入管から流出管へ気体が流れる流路とし、気
   体中の微粒子を高温側から低温側へ熱泳動現象により移
   動させて低温壁へ付着させるようにした熱泳動式微粒子
   トラツプにおいて、高温壁と低温壁の両温度を検出する
   温度検出装置と、これらの検出された両壁温度から求め
   られた温度差と、予め入力し記憶された設計時の必要な
   温度差とを比較して、所定の性能を得るのに必要な何れ
   か一方の壁面の温度を算出する演算装置と、該演算装置
   より出力された信号により前記一方の壁面の温度を制御
   する温度制御装置とを備えたことを特徴とする真空排気
   系用微粒子トラツプ。
2. 【請求項２】前記温度検出装置が熱電対からなつている
   特許請求の範囲第１項記載の真空排気用微粒子トラツ
   プ。
3. 【請求項３】前記何れか一方の壁面が高温壁である特許
   請求の範囲第１項記載の真空排気用微粒子トラツプ。