JPH0710324B2 - 真空排気系用微粒子捕集装置 - 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設置され、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
以前に収集する真空排気系用微粒子捕集装置に関する。

〔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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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、流れの状態は層流で乱流拡
散が期待できないため、ダスト（微粒子）の収集はブラ
ウン拡散効果の作用に頼つていた。

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
（消費）させることになつて、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。（それを回避するた
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
う問題点があつた。

上記のようにダストを十分に取去ることと、圧力差を小
さくすることは両立しないので、或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（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）との間に該ダス
ト収集装置（トラツプ）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ツプを中真
空ポンプと真空室との間に設置した場合、該中真空ポン
プの真空吸引力（到達真空度）が該トラツプの圧力差の
ために真空室に有効に作用しなくなるからである。従つ
て、該ダスト収集装置を通過するに必要な圧力差を十分
小さくなし得ないということは、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
得ることが出来なくなるという不都合をもたらすもので
あつた。更に又、ダスト除去のため油を用いた場合、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つた。

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つた。

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、構造が簡単
で、捕集効率のよい、熱泳動現象を利用した乾式捕集装
置を安価に提供す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、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、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た容器内に、上記流入管から
流出管へ気体が流れる流路を形成し、該流路に、高温面
と低温面を表裏両面に有する壁を、適当な間隔を隔て高
温面と他の壁の低温面とが互いに向き合うようにして配
置し、且つ上記流路の断面積を流入管の断面積より大き
く形成したことを特徴としている。

なお、実施に当つては、上記壁の表裏両面に形成される
高温面と低温面は、該壁に埋め込まれた電子冷却素子に
よつて形成するのが望ましい。

〔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、容器内の流路を経
て真空ポンプへ吸引されるが、該流路には、高温面と低
温面を表裏両面に有する壁を適当な間隔を隔てて設け、
且つ高温面と隣接する他の壁の低温面とが互いに向き合
うように配置されると共に、流入管よりも断面積が大き
く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、互いに向き合う高温面と低温面
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面に付着する。

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から、互いに向き合う高温面と低温
面の間隔を大きく取つて温度勾配が小さくなつた場合、
即ち流路面積を大きくした場合であつても、十分にガス
中の微粒子を低温面に吸着して収集することができる。
しかも該流路は、小型の容器内で微粒子を取り去るのに
十分な長い流路を確保することができ、流路断面積は流
入管の断面積より大きいので、微粒子収集のための圧力
差が小さくて済み、比較的高い真空度が得られる真空ポ
ンプにも使用でき、可及的に真空室内の圧力を低くする
ことが可能になる。

〔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捕集装置の縦
断面図である。

図において、１は、成膜装置等の真空室２に接続された
流入管３と、メカニカルブースタポンプ等の真空ポンプ
４に接続された流出管５とを備えた容器で、該容器１は
容器本体1aと蓋体1bとに分割して構成されており、該容
器１の内部には、流入管３から流出管５へ気体が流れる
流路６が形成されている。

上記流路６には、高温面と低温面を表裏両面に有する壁
７が間隔ｄを存して、高温面と隣接する他の壁の低温面
とが互いに向き合うようにして並設されており、これら
の各壁７は、容器本体1aの内面に平行状態に間隔を置い
て植設された複数個の板状の壁7aと、蓋体1bの内面に平
行状態に間隔を置いて植設された複数個の板状の壁7bと
からなり、これらの各壁7a,7bは、各間隔ｄ部を、植設
された各壁の先端部で互いに連通させて蛇行した流路６
を形成している。図中、８は真空ポンプ４と真空室２と
を容器１を迂回して側路するバイパス、9aは流入管３と
流出管５に設けられたバルブ、9bはバイパス８に設けら
れたバルブである。

第２図は、上記した壁７の要部拡大断面図であつて、壁
７の外壁71の内部に、ペルチエ効果を利用した電子冷却
素子72が埋め込まれている。該電子冷却素子72は、ｐ形
半導体Ｐとｎ形半導体Ｎとからなり、これらの両半導体
P,Nの両端面には、直流電源76にそれぞれ接続された分
離された２個の電導体73,73と、共通の電導体74とがそ
れぞれ接合されており、これらの各電動体73,74は、絶
縁体75を介して外壁71の内側に埋込まれている。このよ
うな構成で電導体74は吸熱接点となり、電導体73は発熱
接点となつている。

従つて、電子冷却素子72に図示のように直流電源76を印
加すると、電導体73,73の端面73aは高温面となり、電導
体74の端面74aは低温面となる。なお外壁71は、これら
高温面と低温面の温度差を短絡しないように、中間部を
熱絶縁するなどして構成されている。

次に、上記実施例のものの作用（作動）を説明するに、
バイパス８のバルブ9b,9bを閉鎖した状態で真空ポンプ
４を作動させると、流入管３に接続された真空室２か
ら、ガスが該流入管３及び容器１内の流路６を経て流出
管５へ流れ、真空ポンプ４に吸引される。該流路６に
は、例えば75℃の高温面と−25℃の低温面を表裏両面に
それぞれ有する壁7,7a,7bが、高温面と、隣接する他の
壁と低温面とが互いに向き合うように介在されているの
で、該流路６を流れるガスには両壁7a,7bに直角の温度
勾配を生じ、ガス中の微粒子は高温側から低温側へ向か
つて或る速度で熱泳動により移動し、低温面に付着す
る。この場合、流路６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が同一になる。従つ
て、低圧で流れるガスから微粒子を収集するために、高
温面と向き合つた壁の低温面との間隔ｄを或る程度大き
くすることができる。このことは、容器の横幅が自由に
とれる点と相俟つて、流路６の断面積を流入管３の断面
積よりも任意に大きくすることが可能となる。

従つてこの実施例によれば、ガスの流路６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２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４の運転、停止が屡々行われる場合に
は、流入管３、流出管５のバルブ9a,9aを閉じ、バイパ
ス８のバルブ9b,9bを開いてガスを流路６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ポ
ンプ４の運転、停止に伴なう圧力変動で舞い上つて流出
することを防ぐことができる。

また、容器本体1a及び蓋1bにそれぞれ植設された壁7a,7
bの低温面に付着した微粒子は、蓋1bを取り外すことに
より、簡単に除去することができる。

上記実施例における容器１の寸法は、流通するガスの流
量によつて変更されるが、SiH₄ガスを流量5SlM（標準気
圧で／分）、該容器内の圧力１〜10Torrの条件で流す
プラズマCVD装置の場合、該容器１の流さｌは約50cm、
高さ55cm横幅50cmに形成され、壁７の高さ50cm、横幅48
cmの板状のものを、例えば、蓋1bに５枚、容器本体1aに
４枚設けられる。また壁７は、埋め込まれた電子冷却素
子72により、高温面73aは約75℃に加熱され、低温面74a
は−25℃に冷却される。各壁７は、間隔ｄが4cmに設定
され、高温面と、隣接する他の壁の低温面とは互いに向
き合つている。この場合、該容器１内の圧力が5Torrで
あるとき、流入管３と流出管５の圧力差は10^-2Torr以下
になる。

なお、超微粒子製造装置では、流入管３を超微粒子が生
成する真空室へ接続し、流出管５を真空ポンプに接続し
て使用される。

第３図及び第４図は、本発明の他の実施例を示す縦断面
図及び横断面図であつて、図中、第１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。

この実施例では、容器１内に配設される、表裏両面に高
温面と低温面を有する壁7cが、総べて蓋体1bの内面（裏
面）に取付けるようにして、一定の狭い間隔（隙間）を
置いて流入管３と流出管５に平行状態に並設されている
点で、上記した実施例（第１図）と相違している。

この実施例によれば、容器１内に形成される流路6cは、
平行して形成されている１本のパス（通路）の集合から
なつており、これらの各パスで微粒子を吸着させるよう
になつているので、構成が更に簡単で、掃除も容易であ
る。

前記した実施例では、容器内に並設される複数個の壁に
電子冷却素子を埋め込んだ構造について説明したが、適
当な電流導入端子を設けることにより、電子冷却素子を
そのまま容器の壁として取付けてもよい。

また、上記各壁の表裏両面に形成される高温面と低温面
とを、該壁に埋め込まれた電子冷却素子によつて形成し
た構造について説明したが、加熱と冷却を別々に行な
い、加熱はヒータによつて、また冷却は水冷等によつて
行なうように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、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た容器内
に、上記流入管から流出管へ気体が流れる流路を形成
し、該流路に、高温面と低温面を有する壁を、適当な間
隔を置いて、高温面と隣接する他の壁の低温面とが互い
に対向するようにして配置し、且つ上記流路の断面積を
流入管の断面積より大きく形成したことにより、次のよ
うな効果を奏することができる。

（ｉ） 流入管から流入するガス中の微粒子を低温面に
付着させて、効率よく収集することができる。

（ii） 上記収集のために圧力差が生ずることが殆んど
ないので、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、該真空ポンプのもつ性能を劣化させ
ることなく真空室内を高真空化することが可能になる。

（iii） 油を使用せずに乾式で微粒子を収集できるの
で、真空室が汚れることがない。

（iv） 比較的簡単な構造からなるので、製作が容易で
安価ででき、保守も簡単に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は要
部の拡大断面図、第３図及び第４図は本発明の他の実施
例を示す縦断面図及び横断面図である。 １……容器、1a……容器本体、1b……蓋体、２……真空
室、３……流入管、４……真空ポンプ、５……流入管、
6,6c……流路、7,7a,7b,7c……壁、ｄ……間隔。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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た容器内に、上記流入管から流出
   管へ気体が流れる流路を形成し、該流路に、高温面と低
   温面を表裏両面に有する壁を、適当な間隔を置いて、高
   温面と隣接する他の壁の低温面とが互いに向き合うよう
   にして配置し、且つ上記流路の断面積を流入管の断面積
   より大きく形成したことを特徴とする真空排気系用微粒
   子捕集装置。
2. 【請求項２】上記壁は、該壁の内部に埋込まれた電子冷
   却素子によつて高温面と低温面が形成されているように
   なつている特許請求の範囲第１項記載の真空排気系用微
   粒子捕集装置。