JPH08164315A - 低圧系から微粉を除去する方法、真空装置、及び真空装置用微粉フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低圧系の移送管路において微粉や、非常に細
かい微粉さえも除去する方法を提供し、またそれに応じ
て、その非常に細かい微粉さえ除去することができる微
粉ろ過設備を備えた真空装置を提供する。 【構成】 本発明の方法は、微粉を集める領域に向けて
力の場を適用して低圧系からの移送管路に沿って流れる
ガスＧから微粉を除去するための方法であって、上記の
力の場を上記の微粉を集める領域でヒートシンク６を用
いて熱勾配により適用することを特徴とし、本発明の真
空装置では、移送管路に少なくとも一つの熱伝導効果ろ
過フィルター１を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的に言えば、微粉
（ダスト）を捕集する領域に向けて力の場が適用され
る、低圧系からの移送管路（吸気管路）に沿って流れる
ガスから微粉を取り除くための方法と、少なくとも１台
の真空ポンプが真空室につながれている、移送管路を含
む真空処理装置と、そしてそのような真空装置のための
微粉フィルターエレメントに関する。もっと具体的に言
えば、本発明の方法、装置及びフィルターは、ＰＥＣＶ
Ｄを応用して微粉をろ過することに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】プラズ
マに支援される化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）は、固体の
表面に薄膜を成長させるために使用されている。この技
術では、膜材料を構成するのに必要な化学物質が気体の
形態で、すなわち１種類の反応性ガスとしてあるいは何
種類かの反応性ガスの混合物として、ＰＥＣＶＤ反応器
に導入される。これによれば、反応器は、一方では反応
性ガスを入れる前に反応室を排気し、そして処理中にお
いては主として薄膜で被覆されるべき固体上に堆積しな
かった反応生成物を排気する吸気装置の作用によって、
減圧に維持される。

【０００３】新たに流入する反応性ガスの活性化は、反
応容器において低圧での放電にさらすことによりなされ
る。流入反応性ガスは放電で反応して、とりわけ表面被
覆すべき固体上に堆積する反応生成物を生成する。これ
により、適当な反応性ガスが流入するにつれて、定めら
れた化学組成の固体膜が作られる。このようなＰＥＣＶ
Ｄにより合成することができる非常に様々な物質が存在
する。

【０００４】例として、次に掲げる表は合成される物
質、それらの用途、そしてそのような合成のために反応
容器に流入する出発反応性ガスを示している。

【０００５】

【表１】

【０００６】他の真空処理法におけるように、しかしな
がらＰＥＣＶＤ処理にとって殊に重大であるが、活性化
学ラジカルは、固体薄膜を形成する代わりに、反応容器
の容積内で固体微粉集団を生じさせることがある。微粉
が作られる速度は特定のプロセスによる。比較的不安定
なガス分子に基づく非常に活性な化学種は、ほかのもの
よりもプラズマ中で微粉を発生させやすい。

【０００７】例えば、メタンプラズマは大量の微粉を発
生させない一方で、ベンゼンあるいはアセチレンといっ
たような不飽和の出発ガスは、プラズマで核形成された
すすを生じさせることになる。大きな堆積速度には強力
なプラズマが必要であり、そして強力なプラズマ放電は
強度のより小さいプラズマ放電よりも微粉を生じさせや
すい。速い堆積速度が体系的に、装置の生産性を向上さ
せるための目標になるにつれて、微粉の発生が、生産に
当てられるＰＥＣＶＤ装置においてしばしば見られ、そ
してこれが堆積速度を更に向上させるための上の方の制
限のうちの一つになることがある。

【０００８】ＰＥＣＶＤでは、微粉の粒子径はプロセス
条件に応じて変わり得る。一つの重要なパラメーター
は、反応容器へ流入し、そこを通過し、そしてそこから
流出するガス流量であり、これはガスの抵抗力（drag f
orce）が微粉の排出速度（extraction rate)を決定する
からである。プラズマ微粉は細かいものから非常に細か
いものまであり、直径の範囲は10〜100nm である。

【０００９】ＰＥＣＶＤ反応器が適当に設計されていれ
ば、微粉は、基材上に及び／又は反応器の壁のいずれか
の部分に集まることを決して許されない。実際に、微粉
の薄い層を生じさせると、集合した微粉の機械的な凝集
力が非常に不十分なため、微粉の集団（クラスター）は
振動あるいは機械的な運動によりほぐされることがあ
り、そして基材の汚染が起きる。更に、ＰＥＣＶＤで作
られる微粉は非常に小さな寸法であるから、集合した微
粉の有効表面はかなりのものであり、集合した微粉の層
は吸収されるガスの大きな貯蔵体となりかねない。

【００１０】このようなガスの貯蔵体は、ＰＥＣＶＤ反
応器の化学含有量の急速な変化を妨げることがあり、ド
ーピング物又は反応物の一部が残る原因になりかねず、
単一のＰＥＣＶＤ反応器で堆積させることで電子活性デ
バイス、例えば太陽電池あるいは薄膜トランジスタのよ
うなものを製造するのに必要とされる層を連続して成長
させる能力に影響を及ぼすことがある。

【００１１】従って、微粉を反応器の排気口に向けて流
しそこから追い出すためにガスの抵抗の利点を利用して
ＰＥＣＶＤ反応器を適切に設計するのに大きな注意が払
われている。それにより、微粉のうちの大部分は反応容
器からガス移送管路に持ち運ばれ、従って微粉の問題は
反応容器から移送管路系に移されている。

【００１２】ガスの移送管路では、微粉が移送管路の壁
や弁のシール等に付着するのを防ぐことは不可能であ
る。微粉は、ブラウン運動と熱伝導（thermophoresis）
によってガス流から制御されずに壁の方へ移動する。実
際に、プロセスガスは、ＰＥＣＶＤ法については通常室
温よりも高く、例えば 150〜300 ℃である反応器温度で
反応器から出てきて、そして室温にある移送管路に流入
する。従って、熱伝導は大体均一に分散した微粉のうち
の一部分を、管路の壁の方且つその全面へ押しやる。そ
れにもかかわらず、一部の微粉はポンプ系にやって来
る。

【００１３】微粉が移送管路の弁類のシール部に付着す
るにつれて、これは弁の動作不良や、あるいは漏れさえ
も引き起こす。移送管路の壁への微粉の蓄積は、その蓄
積が管路の直径を有意に減少させず且つ移送系の全体の
コンダクタンスが低下しないようなものである限りは、
それほどの被害にならない。とは言うものの、微粉の蓄
積は大量の吸収ガスに関して深刻な二次的影響を及ぼす
ことがある。脱ガスは、初期の圧力降下作業を長くし且
つ困難にする。脱着されたガスが反応器の方やその中に
逆流することは、ＰＥＣＶＤ法による層堆積プロセスの
汚染源となりかねず、そして、危険なガスが微粉に吸着
されて保守の条件下で脱着されるならば、保守を行う間
に作業員の健康を危険にさらすこともある。

【００１４】微粉は更に、移送系自体に影響を及ぼすこ
とがある。ルーツブロワーは微粉に対してあまり敏感で
はないものの、機械的に妨害されることがあり、非常に
大量の微粉を蓄積させると機械的な前段ポンプは微粉に
対して非常に敏感になる。それは油中に蓄積して粘稠な
混合物を形成し、そしてこれは潤滑効果を有意に低下さ
せる。微粉が硬質のセラミック粒子からなる、例えば酸
化ケイ素あるいは窒化ケイ素といったようなものの粒子
からなる場合には、この研摩性の微粉はポンプを急速に
侵食（エロージョン）する。微粉のこれらのマイナスの
効果は、ポンプ油を油フィルターを通して循環させるこ
とで低下させることができるが、この解決策はその効果
を遅らせるに過ぎず、油フィルターを定期的に変えるこ
とを伴う。

【００１５】上述の移送管路において機械的な微粉ろ過
を行うことが知られている。それによれば、ろ材は紙あ
るいは多孔質のステンレス鋼でよい。ＰＥＣＶＤ反応容
器の移送管路においてそのようなろ過を行う場合には、
この技術は、非常に細かい微粉は効率的なろ過のために
ろ材が多孔質であって孔が非常に小さいことを余儀なく
するため、どちらかと言うと不便である。これは、コン
ダクタンスを不十分にし、またそのような機械的フィル
ターをまたぐ圧力損失を大きくする。結論は、系を運転
するのにより大きなポンプを使用しなくてはならないと
いうことであり、そのため機械的フィルターの設置は設
置されるべきポンプがより大きなものになるため装置系
の値段を有意に上昇させる。

【００１６】その上、殊にＰＥＣＶＤでは、微粉が非常
に大量に作りだされ、そのためフィルターの有効面積が
過度に大きくない限りは、機械的フィルターは急速に詰
まるであろう。従って、機械的フィルターは、ＰＥＣＶ
Ｄ反応器の工場の移送管路に、あるいは同じような量の
微粉及び／又は同じように細かい微粉を発生させる工場
に取り付けるのに、十分適してはいない。

【００１７】真空用途において微粉をろ過するためのも
う一つの知られている技術はサイクロンによるろ過であ
る。この原理のろ過は、非常に大量の微粉を取り扱うこ
とができ、それによりフィルターのフローコンダクタン
スを合理的な範囲内に保つことができる。それでも、サ
イクロンろ過の効力は微粉の粒子寸法が小さくなるにつ
れて劇的に低下する。ＰＥＣＶＤ法での処理で遭遇する
10nm程度の小さな微粉粒子については、サイクロンのフ
ィルター効率は非常に不十分になる。

【００１８】第三の知られている微粉ろ過技術、すなわ
ち静電ろ過は、ガスに大きな電界をかけることを必要と
し、そしてこれは低圧系においては容易に放電のきっか
けとなり得るので、低圧用途すなわち低圧系にとって十
分に適してはいない。

【００１９】本発明の目的は、低圧系の移送管路におい
て微粉や、非常に細かい微粉さえも除去する方法を提供
することであり、またそれに応じて、その非常に細かい
微粉さえ除去することができる微粉ろ過設備を備えた真
空装置を提供することである。

【００２０】それによれば、移送管路のフローコンダク
タンスはろ過設備により有意の影響を受けず、その上、
このろ過設備は工場の値段を有意に上昇させず、また現
場で又は現場の外で清掃すること、及び／又は交換する
ことが容易である。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この目的は、低圧系から
の移送管路（吸気管路）に沿って流れるガスから微粉を
除去するための方法であり、微粉を集める領域に向けて
力の場が適用される方法において、上記の力の場を上記
の微粉を集める領域でヒートシンクを用いて熱勾配によ
り適用することを特徴とする方法によって達成される。
これによって、ここに明らかにされるように、そのよう
な方法は知られている熱伝導の現象を、選択的に移送管
路に沿った予め定められたろ過領域において、活用す
る。

【００２２】真空装置においては、上述の目的は移送管
路に少なくとも一つの熱伝導効果ろ過フィルターを配置
することによって達成される。

【００２３】本発明の方法の好ましい態様は次のとおり
である。 （１）前記熱勾配を前記管路に沿ってのガスの流動方向
に関して実質的に横断方向に適用することを特徴とする
方法。 （２）前記熱勾配の効果を前記ヒートシンクに向けてキ
ャリヤガスを注入して向上させることを特徴とする方
法。 （３）前記熱勾配を前記注入キャリヤガスを予熱して向
上させることを特徴とする方法。 （４）前記捕集領域の微粉を、前記管路に反応性ガスを
流し、この管路においてプラズマ放電を発生させ、捕集
された微粉を当該プラズマ放電で活性化された当該反応
性ガスと反応させてガス状反応生成物を生じさせる、プ
ラズマに支援される蒸気蒸発によりクリーニングし、そ
してこのガス状反応生成物を吸気して当該管路から除去
することを特徴とする方法。

【００２４】また、本発明の装置の好ましい態様は次の
とおりである。 （ａ）前記少なくとも一つの微粉フィルターが前記少な
くとも１台の真空ポンプの上流に配置されていることを
特徴とする装置。 （ｂ）前記管路に沿って熱源とヒートシンクを設けて、
このヒートシンク及び熱源に隣接した当該管路に沿って
ガスの流動方向を横切る方向成分を少なくとも持つ熱勾
配を形成することを特徴とする装置。 （ｃ）少なくとも一つの加熱される要素、好ましくは電
気的に加熱される要素を備え、好ましくはその温度が負
のフィードバック制御ループで制御されることを特徴と
する装置。 （ｄ）前記管路に沿う少なくとも一つの冷却要素が、好
ましくは、冷却用液媒体で、好ましくは水で操作される
ことを特徴とする装置。 （ｅ）前記熱源が少なくとも一つの加熱要素により形成
され、また前記ヒートシンクがこの加熱要素よりも低い
温度レベルに保持される少なくとも一つの要素により形
成されていて、この加熱要素が、当該加熱要素が機械的
に取り付けられる取り付け領域を除いて、周囲から熱的
に絶縁されて前記管路に沿って配置され、好ましくは全
面を当該管路内のガス流に暴露されていることを特徴と
する装置。 （ｆ）前記捕集領域が前記管路内のもしくはそれに沿っ
た取り外しできる要素により形成され、及び／又は前記
管路が少なくとも前記捕集領域を有する取り外しできて
交換可能な部分を含み、あるいは前記管路が前記捕集領
域をその場でクリーニングするためにそこを通って近づ
くことができる取り外しのできる壁部分を含むことを特
徴とする装置。 （ｇ）前記ヒートシンクの反対の位置に前記管路へ通じ
るガス注入構造を有することを特徴とする装置。 （ｈ）前記ガス注入構造が、前記熱源により好ましく形
成される加熱構造を含むことを特徴とする装置。 （ｉ）プラズマ放電電極、好ましくはヒートシンクによ
り形成されるものが、前記管路に配置されていることを
特徴とする装置。

【００２５】本発明の方法と本発明の装置は、プラズマ
に支援される化学気相成長（plasmaenhanced chemical
vapor deposition)処理系、いわゆるＰＥＣＶＤ系にお
いて使用するのに特に適している。

【００２６】

【実施例及び作用効果】次に、図面に示された例によっ
て本発明を説明する。低圧ガスに含まれた微粉粒子は種
々の力を受ける。ガスの微視的性質は、微粉粒子がガス
分子の統計学的に変化する衝撃に対応するランダムな変
動する力を受けることを示唆する。このランダムな作用
は、微粉粒子のブラウン運動を引き起こす。

【００２７】ガスが熱的に平衡していず、且つ微粉粒子
の周囲のガスに温度勾配が存在する場合には、「高温」
側からやってくる分子は「低温」側からやってくる分子
よりも大きな平均速度を有する。結果として、これらの
分子が微粉粒子に衝突すると、「高温」分子によってよ
り大きな運動量の移動が起きる。最終の結果は、低温
側、ヒートシンクの方へ粒子を押す力になる。

【００２８】準静的条件においては、熱伝導はガス中の
微粉粒子を一定の相対速度で移動させ、ドリフト速度Ｖ
_d は熱的な勾配に比例する。 Ｖ_d ≒０．４Ｖ_a Ｌ／Λ （１） この式において、Ｖ_a は平均分子速度であり、Ｌは平均
自由行程であり、Λ＝Ｔ／（ｄＴ／ｄｘ）は幾何学的ス
ケール長さ当たりの温度勾配である。この表現は、微粉
粒子寸法がガス中における平均自由行程より小さい場合
のみに有効である。

【００２９】上記の式から、熱伝導ドリフト速度はガス
圧力に逆比例することが明らかである（平均自由行程に
より）。熱伝導の力は、大気圧ではどちらかと言えば無
視してよいが、0.1 〜１mbarの範囲内の圧力で運転する
ＰＥＣＶＤのような低圧の操作では非常に重要な力にな
る。

【００３０】図１は、温度Ｔ₂ の高温プレートと温度Ｔ
₁ の低温プレートとの間隙を横切って層流のガス流Φに
より運ばれる微粉粒子の軌跡を示している。微粉粒子は
高温側から出発し、そして熱伝導ドリフトの作用を受け
て低温側に到達する。ガス流が距離ｈだけ隔てられた２
枚の平行プレート間を層流で流される場合、平均流速Ｖ
_g は、 Ｖ_g ＝Φ／（ｈｗ） （２） であり、この式のｈｗは直交流（rectangular flow）の
断面積である。この熱勾配の間隙においては、熱伝導の
力が微粉を速度Ｖ_d で移動させる。この空間内に入って
くる全ての微粉粒子は、プレートの長さｘがプレート間
の平均滞留時間ｔ＝ｘ／Ｖ_g がドリフト時間ｔ＝ｈ／Ｖ
_d より長いか又はこれに等しくなるような場合に、集め
られる。最終の結果は次のように表すことができる。 φ_T ≧２．５λΦＴ／Ｖ_a Ｌ （３） この式のφ_T は２枚のプレート間のガスを通過する熱エ
ネルギーの流れであり、λはガスの熱伝導率であり、Ｔ
は２枚のプレート間の平均の絶対温度である。分析の結
果は、所定のガス流について、圧力又は微粉捕集装置の
形状寸法に依存しない所定の限界値がエネルギー流にあ
るということである。ガスがその流れの断面で熱エネル
ギーの横断流にさらされ、且つこのエネルギーがこの所
定の限界値を超える場合には、全ての微粉粒子が低温プ
レートにより集められよう。

【００３１】表２は、典型的なガスの運動学的パラメー
ターと熱伝導ドリフト速度の計算値を示している。平均
のガス温度は４００Ｋ（１２７℃）である。ドリフト速
度の値は、５cmの間隔をあけた高温プレートと低温プレ
ート（それぞれ５００Ｋ及び３００Ｋ）について示され
ている。温度勾配のスケール長さは１０cmであり、圧力
は１mbarである。

【００３２】 表 ２ 質量 Ｖ_a １mbarでのＬ Ｖ_d ガス （a.u.） (m/s) (m) (m/s) Ｈ₂ 2 2043 1.6×10^-4 1.3 Ｎ₂ 28 548 8.9×10^-5 0.19 Ａｒ 40 459 8.9×10^-5 0.16

【００３３】表２に示されているように、熱伝導による
典型的なドリフト速度は、ガスが５cmにわたって２００
°の温度勾配にさらされる場合に、典型的なＰＥＣＶＤ
条件において 0.1〜１m/s の範囲である。この場合、微
粉について必要なスイープ（sweep)時間は 0.5〜0.05ｓ
の範囲である。

【００３４】プロセスガス流が 600sccm又は10mbar l/s
であるとすれば、１mbar及び４００Ｋでの実際の体積流
量はほぼ15リットル／秒である。５×１５cm² の長方形
の流路（duct）での平均ガス流速は１mbarでＶ_g ＝２m/
s である。この長方形流路が高温プレートと低温プレー
トの間の容積であるとすれば、流路の長さはガスの滞留
時間が熱伝導ドリフト時間より長くなるようなものでな
ければならない。水素について言えば、流路は１０cmの
長さでなければならず、一方、もっと重いガスについて
はほぼ１ｍの長さでなければならない。

【００３５】式（３）は、ガスの熱的特性についての微
視的表現を導入して書き直すことができる。次の表現が
得られる。 φ_T ≧１．２５εＴＣ_v ｐΦ （４） この式中、ε＝０．２５（９γ−５）はγ、一定圧力で
のガス比熱の一定体積でのそれに対する比に関係してい
る。このパラメーターεは、ガスの種類に応じて１と
２．５の間にとどまる（貴ガスについては２．５で、非
常に多原子のガスについては１に低下する）。群Ｃ_v ｐ
Φは単位時間当たりに流れるガスの比熱である。言い換
えれば、系を横切って伝わる熱エネルギーは系を横切っ
て流れるガスを平均温度Ｔまで加熱するのに要するエネ
ルギーの数倍である。

【００３６】再び 600sccmを想定すれば、系を横切って
流れるべき熱エネルギーは10〜15Ｗより大きいと計算さ
れる。この最初の近似値は、流路内の温度プロファイル
へのガス熱容量の影響を考慮に入れていない。それはま
た、系から出てゆく加熱されたガスのエンタルピーによ
るエネルギー損失も考慮していない。この概略の計算値
は、熱伝導微粉フィルターの良好な運転をもたらすのに
必要とされるエネルギーの大きさのオーダーの推測値で
あると考えるべきである。主要な結果は、実際の条件
（ 600sccmのガス流量）については、微粉フィルターは
≒100 Ｗのエネルギー消費量のはずであるというもので
あって、このような合理的な値はこの概念を非常に実際
的にする。

【００３７】図２（Ａ）〜（Ｃ）と図３（Ａ）〜（Ｂ）
は、本発明のフィルターの好ましい態様を模式的に示し
ている。フィルター１は、ＰＥＣＶＤ反応容器から真空
ポンプまでのガス移送管路に取り入れられるものであ
る。それは好ましくは、移送管路（図示せず）の残りと
同じ標準直径のフランジ３を有する。既存の系に都合よ
く合わせるためには、図２（Ａ）と（Ｃ）及び図３
（Ａ）と（Ｂ）の態様に示したように、同軸に整合した
入口／出口を持つのが好ましい。

【００３８】加熱要素５はプロセスガスＧと直接接触す
る。それらは、装置を流れるであろう種々のプロセスガ
スに腐食されない材料から作られる。温度は安全な値に
制限される。この温度の限界値は、加熱要素５の機械的
強度とそれらの周囲の状況により定められよう。それは
また、この加熱器でのＣＶＤ（化学気相成長）について
の限界値未満に制限されることもある。実際に、ＣＶＤ
は、加熱要素５においてＣＶＤのための温度限界値に到
達する場合にはこの加熱器に固体の膜を堆積することに
なろう。そのようなＣＶＤは、微粉捕集装置を早いうち
に詰まらせることになることがあろうし、何らかの保守
の問題を生じさせることがあろう。

【００３９】加熱要素５は標準的に、一例として図２
（Ａ）に示したように、温度センサー７、負のフィード
バック温度制御ループ10の調節可能なパワーユニット９
で、温度調節される。実際には、加熱器の実際の温度は
エネルギー入力とガスによる冷却とで定まる。ガスの圧
力又は消費量の変動は、それが調節されない限りは加熱
器の温度に大きく影響を及ぼすことがある。最後に、加
熱器は最小限の熱的慣性を有しよう。急速な冷却は急速
な保持操作のために好ましいものであり、また後に検討
するように、自動クリーニング工程に急速に入るために
好ましいものである。

【００４０】冷却要素６もガスと接触する。それらは加
熱要素５によって供給されたエネルギーを除去する。そ
れらの温度はできる限り低く保たれる。とは言うもの
の、化学蒸気の凝縮は、それが操作にとってあるいは物
質にとっての危険のもとになりかねない場合には避ける
べきである。大部分の場合には水冷却が適合する。微粉
は冷却プレートに堆積し、それゆえこれはヒートシンク
且つ微粉捕集領域として働く。人手による保守が考えら
れる場合には、容易に微粉を除去するため冷却プレート
に容易に近づくのを、例えば移送管路の取り外しできる
壁部分により保証する。

【００４１】ろ過されるガスは、加熱要素５と冷却要素
６の間の間隙により画定された流路を流れる。流路の寸
法は移送管路全体のコンダクタンスを制限しないように
設計される。微粉は冷却プレートで均一に捕集され、そ
れにより、微粉が許容可能な値を超えて蓄積することに
より流れを制限するのを前後の保守あるいは清掃作業の
間ずっと防止する。

【００４２】図２（Ａ）の単純な場合を除いて、冷却要
素は、部屋と過度に熱い管路の壁への熱損失を制限する
ために構造体の外側部分に配置される。図２（Ｃ）及び
図３（Ｂ）は、熱伝導流路をそれぞれ並列及び直列に組
み合わせるのを示している。図３（Ａ）によるフィルタ
ーは、微粉で一杯になった水冷式のベル型ジャーを取り
外すことで容易に分解して保守するのを可能にする。

【００４３】ＰＥＣＶＤでは、非常にしばしば、プロセ
スガスは移送の前に中性ガスと混合される。安全が理由
の一つであることがあり、ガスの注入はまたＰＥＣＶＤ
反応器の圧力を調節するのに利用されることもある。こ
のために、移送管路でプロセスガスと混合される中性ガ
スの流量を質量流量制御器で調節し、この調節は反応器
圧力からのフィードバックで制御される。そのようなガ
スの注入又は特別に供給されるろ過を向上させる中性ガ
スの注入を、微粉を抵抗力により、更に熱伝導によっ
て、低温要素の方へ導くために本発明の熱伝導フィルタ
ーで利用することができる。微粉を同伴した化学ガスの
流動線は、図４に示したように、流入してくる中性ガス
により冷却要素に非常に近い方へ絞り込まれる。更に、
中性ガスが予熱される場合には、熱伝導を速くするよう
に熱勾配が効果的に増大する。予熱は、好ましくは、図
４に示したように加熱要素自体によって直接行われる。
更に図４に示したように、中性ガスはまた、化学ガスが
過度に腐食性である場合に加熱要素５を腐食から保護す
る。

【００４４】例えば図２、３、４に示したようなＰＥＣ
ＶＤ微粉フィルターの保守は、安全でないガスを使用す
る場合に危険でないとしても非常にきたない作業であ
る。微粉フィルターを新型のＰＥＣＶＤ系に取り付ける
場合には、そのような系ではＰＥＣＶＤ反応容器の保守
のためにプラズマクリーニングを利用しよう。このエッ
チクリーニング処理の間には、活性化されたフッ素に富
むガスが微粉フィルターを横断して流れる。あいにくな
ことに、反応器のクリーニングで使用されるエッチング
ガスは、そのようなガスが移送管路に沿って流れながら
微粉フィルターに蓄積した微粉を急速にエッチングする
のに十分活性ではない。

【００４５】従って、図５に示したように微粉フィルタ
ー内に補助的な電極12が取り付けられる。それにより、
プロセスガスが再励起され、そして微粉を除去するため
微粉フィルター内に活性エッチング化学種が維持され
る。微粉は、反応容器内で作られたガスと同じ種類のガ
ス状生成物に変えられる。このガスは、化学スクラバー
（燃焼及び／又は不活性化する化合物との化学反応）の
方へ送られて排除される。唯一の必要条件は、反応器か
らやって来てフィルターに入るガスはフッ素に富んだま
までなければならないということである。これは、反応
器に過剰のガスを流すかあるいはフィルターの入口から
補助的なガス入口を通して付加的なガスを加えることで
容易に達成することができる。フィルター内に微粉の形
態で存在している固体の量は、反応器自体において膜と
して堆積した固体の量よりも少ない。結果として、フィ
ルターでのエッチングが反応器自体でのエッチクリーニ
ング処理の唯一の変動となり、そして同じポンプと流量
計を用いて同じ時に両方のクリーニング作業を行うのが
一番簡単で且つ経済的である。とは言うものの、それ自
身の反応性ガス流入口とそれ自身の移送系を有するエッ
チングプラズマによって微粉フィルターをクリーニング
することも可能である。

【００４６】図５の補助的な電極12は水で冷却され、そ
して同時に熱伝導フィルターにおける冷却要素６の一つ
である。この電極は、系の上流に、微粉が初めに堆積す
るレベルに配置される。プラズマクリーニングは複雑な
技術ではないこと、また電極に給電する発電機13は複雑
である必要がないことに注目されたい。幹線周波数、例
えば50Hzでも運転する低周波放電の場合に一番安い経費
の系を使用することができる。しかしながら、最適なエ
ッチクリーニング速度のため及び蓄積した微粉による放
電の妨害に対して最もよく耐えるために、ＲＦ又はマイ
クロ波範囲の周波数のようなより高い周波数が除外され
るものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法及び装置の原理を説明するため熱
伝導の原理を模式的に示す図である。

【図２】本発明の方法により運転し、本発明の装置に配
置される、本発明の微粉フィルターの三つの好ましい態
様（（Ａ）〜（Ｃ））を模式的に示す図である。

【図３】本発明の方法により運転し、本発明の装置に配
置される、本発明の微粉フィルターの別の二つの好まし
い態様（（Ａ）、（Ｂ））を模式的に示す図である。

【図４】本発明の装置において本発明の改良された微粉
ろ過方法を実施する本発明のフィルターの更に改良され
た態様を模式的に説明する図である。

【図５】プラズマに支援されるクリーニング設備を備え
た更に別のフィルターの態様を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１…フィルター ３…フランジ ５…加熱要素 ６…冷却要素 ７…温度センサー １０…温度制御ループ １２…補助電極

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低圧系からの移送管路に沿って流れるガ
   スから微粉を除去するための方法であり、微粉を捕集す
   る領域に向けて力の場が適用される方法において、当該
   力の場を当該捕集領域においてヒートシンクを用いて熱
   勾配により適用することを特徴とする微粉除去方法。
2. 【請求項２】 前記熱勾配を前記管路に沿ってのガスの
   流動方向に関して実質的に横断方向に適用することを特
   徴とする、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記熱勾配の効果を前記ヒートシンクに
   向けてキャリヤガスを注入して向上させることを特徴と
   する、請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】 前記熱勾配を前記注入キャリヤガスを予
   熱して向上させることを特徴とする、請求項３記載の方
   法。
5. 【請求項５】 前記捕集領域の微粉を、前記管路に反応
   性ガスを流し、この管路においてプラズマ放電を発生さ
   せ、捕集された微粉を当該プラズマ放電で活性化された
   当該反応性ガスと反応させてガス状反応生成物を生じさ
   せる、プラズマに支援される蒸気蒸発によりクリーニン
   グし、そしてこのガス状反応生成物を吸気して当該管路
   から除去することを特徴とする、請求項１から４までの
   いずれか一つに記載の方法。
6. 【請求項６】 プラズマ支援化学気相成長（ＰＥＣＶ
   Ｄ）処理系で使用される、請求項１から５までのいずれ
   か一つに記載の方法。
7. 【請求項７】 真空室につながれた少なくとも１台の真
   空ポンプを備えた、移送管路を含む真空処理装置であっ
   て、この移送管路に少なくとも一つの熱伝導効果微粉フ
   ィルターが配置されていることを特徴とする真空処理装
   置。
8. 【請求項８】 前記少なくとも一つの微粉フィルターが
   前記少なくとも１台の真空ポンプの上流に配置されてい
   ることを特徴とする、請求項７記載の装置。
9. 【請求項９】 前記管路に沿って熱源（５）とヒートシ
   ンク（６）を設けて、このヒートシンク及び熱源に隣接
   した当該管路に沿ってガスの流動方向を横切る方向成分
   を少なくとも持つ熱勾配を形成することを特徴とする、
   請求項７又は８記載の装置。
10. 【請求項１０】 少なくとも一つの加熱される要素
    （５）、好ましくは電気的に加熱される要素を備え、好
    ましくはその温度が負のフィードバック制御ループで制
    御されることを特徴とする、請求項７から９までのいず
    れか一つに記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記管路に沿う少なくとも一つの冷却
    要素（６）が、好ましくは、冷却用液媒体で、好ましく
    は水で操作されることを特徴とする、請求項７から１０
    までのいずれか一つに記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記熱源が少なくとも一つの加熱要素
    （５）により形成され、また前記ヒートシンクがこの加
    熱要素よりも低い温度レベルに保持される少なくとも一
    つの要素（６）により形成されていて、この加熱要素
    が、当該加熱要素（５）が機械的に取り付けられる取り
    付け領域を除いて、周囲から熱的に絶縁されて前記管路
    に沿って配置され、好ましくは全面を当該管路内のガス
    流に暴露されていることを特徴とする、請求項７から１
    １までのいずれか一つに記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記捕集領域が前記管路内のもしくは
    それに沿った取り外しできる要素により形成され、及び
    ／又は前記管路が少なくとも前記捕集領域を有する取り
    外しできて交換可能な部分を含み、あるいは前記管路が
    前記捕集領域をその場でクリーニングするためにそこを
    通って近づくことができる取り外しのできる壁部分を含
    むことを特徴とする、請求項７から１２までのいずれか
    一つに記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記ヒートシンクの反対の位置に前記
    管路へ通じるガス注入構造を有することを特徴とする、
    請求項７から１３までのいずれか一つに記載の装置。
15. 【請求項１５】 前記ガス注入構造が、前記熱源により
    好ましく形成される加熱構造を含むことを特徴とする、
    請求項１４記載の装置。
16. 【請求項１６】 プラズマ放電電極（12）、好ましくは
    ヒートシンクにより形成されるものが、前記管路に配置
    されていることを特徴とする、請求項７から１５までの
    いずれか一つに記載の装置。
17. 【請求項１７】 プラズマ支援化学気相成長（ＰＥＣＶ
    Ｄ）処理系で使用される、請求項７から１６までのいず
    れか一つに記載の装置。
18. 【請求項１８】 ガス供給管路にインライン取り付けさ
    れる取り付け用部材（３）を備えたガス管路を含み、且
    つ更に、ヒートシンク要素（６）と、当該管路のガス流
    路に関してこのヒートシンク要素の反対の位置の熱源要
    素（５）とを含む、請求項７から１６までのいずれか一
    つに記載の真空処理装置のための微粉フィルターエレメ
    ント。
19. 【請求項１９】 少なくとも前記熱源要素が電気エネル
    ギーを供給される要素である、請求項１８記載のフィル
    ターエレメント。
20. 【請求項２０】 前記ヒートシンク要素（６）の反対側
    のガス注入管路、及び／又はプラズマ放電電極（１２）
    を含む、請求項１８又は１９記載のフィルターエレメン
    ト。