JPS63264118A - 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、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トラップ（収集装置
）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、排気通路にメツシュを介在させて該メツシ
ュに排気ガス中のダストを付着させるか、或いは該排気
通路の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（微粒子）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（
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。（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、該中真空ポ
ンプの真空吸引力（到達真空度）が該トラップの圧力差
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、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ういことは、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、超微粉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。

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、しかも保守の容易な真空排気系用
微粒子収集装置（ト　・ラップ）を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、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を備えた容器を、２重筒体に
よって構成し、該２重筒体の間を気体の流れる流路とし
、且つ２重筒体の一方の筒体を高温壁とし、他方の筒体
を低温壁とすると共に、該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総べて補集できる
ように上記２重筒体の断面積及び長さを適当に保持する
ようにし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、２重筒体間の流路
を経て真空ポンプへ吸引されるが、該流路は、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、
２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象に
より成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
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。

〔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ップの側
断面図である。

図において、１は成膜装置等の真空室１１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
２に接続された流出管４とにそれぞれ接続される２重円
筒からなる容器で、該容器１は、外筒６と内筒７とから
なり、これらの両筒６と７との間には、流路５が形成さ
れている。該流路５は、前記流入管３と流出管４とに、
それぞれ真空フランジ３ａ、４ａ等を介して気密を保っ
て接続され、また該流路５の流路断面積は、流入管３の
それよりも大きく形成されている。

上記外筒６の外壁には、加熱用ヒータ８が巻き付けられ
ており、図示しない熱電対などにより温度を測定して核
外筒６の温度をコントロールしている。また、内筒７の
内部には、容器１の蓋１ａを貫通して設けられた流入及
び流出用の冷却水パイプ９．９を経て冷却水が導入及び
導出されるようになっており、該内筒７を低温に保持し
ている。

図中、１２は真空ポンプ２と真空室１１とを２重円筒容
器ｌを迂回して側路するバイパス、１３は流入管３及び
流出管４に設けられたパルプ、１４はバイパス１２に設
けられたパルプである。

次に、作用について説明するに、バイパス１２のパルプ
１４．１４を閉鎖した状態で、真空ポンプ２を作動させ
ると、流入管３に接続された真空室１１から、ガスが該
流入管３及び２重円筒容器ｌ内の流路５を経て流出管４
へ流れ、真空ポンプ２に吸引される。上記流路５は、例
えば１２０℃の高温外筒６と、２０℃の低温内筒７との
間に形成れているので、該流路５を流れるガスには、両
筒６と７に直角の温度勾配が生じ、そのため、ガス中の
微粒子は、高温外筒側から低温内筒側へ向・かって成る
速度で熱泳動により移動し、低温の内筒７の壁面に付着
する。この場合、流路５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
って、低圧で流れるガスから微粒子を収集するために高
温の外筒６と低温の内筒７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、内筒（円筒）７の半径を
自由にとれる点と相俟って、流路５の断面積を流入管３
よりも任意に大きくすることが可能にな゛る。

従ってこの実施例によれば、ガスを流路５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１１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２の運転、停止がしばしば行われる場
合には、流入管３．流出管４のパルプ１３．１３を閉じ
、バイパス１２のパルプ１４゜１４を開いてガスを流路
５を迂回するように流すことにより、容器ｌ内から収集
した微粒子がポンプ２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、該
低温の内筒７及び容器ｌの壁に付着した微粒子は、内筒
７を取り外して、簡単に取り出すことができる。

上記実施例における容器１の寸法は、ガスの流量によっ
て変更されるが、Ｎ！　２００５ＩＣＣＩ１１　（標準
気圧でのｃｃ、／＋５ｉｎ）、０．５０ｓｃｃｍ、　Ｓ
ｉ、Ｎｈ５　ｓｅｃｍ、成膜装置内の圧力０．３　Ｔｏ
ｒｒで流したプラズマＣＶＤ装置に、第１図に示す装置
を適用した結果が、第２図に示されている。この場合の
温度は、高温の外筒壁が１１０℃、低温の内筒壁が１０
℃である。第２図の縦軸は成膜装置の圧力（Ｔｏｒｒ）
を、横軸は時間（分）をそれぞれ示し、図中、実線ａは
上記装置（トラップ）を利かせた場合を、また点線すは
利かせない場合をそれぞれ示している。

上記点ｇｂで示すように、上記装置を利かさない状態で
は、反応生成物（Ｓｉｎｇ）のために真空ポンプ２が目
詰まりを起こし、約１０分で排気しなくなり、圧力が１
０Ｔｏｒｒにまで上昇したが、上記装置を利かせた状態
では、実線ａで示すように、圧力の変動はなく、ポンプ
の目詰まりはなかった。

また、この実験終了後、該装置を分解したところ、内筒
７　（冷却面）に微粒子が多量にトラップされているの
が確認された。

第３図は、本発明の他の実施例を示す断面説明図であっ
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、２重円筒容器１の外筒６ａの外側に冷
却水パイプ８ａが巻き付けられ、内筒７ａの内部には、
ヒータ９ａが内蔵されている点で前記した実施例（第１
図）と相違している。

この実施例によれば、真空ポンプの運転時、容器１内の
微粒子は、高温に保持された内筒７ａより低温に保持さ
れた外筒６ａの内面へ向かって熱泳動され、核外筒６ａ
の内壁へ付着する。運転停止後、低温壁である外筒６ａ
の内壁面に付着した微粒子は、蓋１ａと内筒７ａを取り
除いたあと、該内壁面を清掃して取り出される。

前記した実施例では、本発明装置（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３を超微粒子を生成する真空
室へ接続し、流出管４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。また該高温側には、外部に保温材を取付けて放
熱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、第１実施例にお
けるジャケット式の代りに、第２実施例におけるように
冷却水パイプを巻き付けるようにしてもよい、また、該
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、本発明装置を凝縮しても危険のないガスを使用す
る系に使用する場合は、高温側を室温とし、低温側を液
体窒素などで冷却してもよい。

なお、本発明装置の容器を構成する２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
接続される容器を、高温壁と低温壁とからなる２重筒体
によって構成し、該２重筒体の間に流路を形成するよう
にしたことにより、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壁に付
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　）容器が２重筒体という簡単な構成からなるの
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側断面図、第２図は性
能比較線図、第３図は本発明の他の実施例を示す側断面
図である。 １・・・容器、２・・・真空ポンプ、３・・・流入管、
４・・・流出管、５・・・流路、６，６ａ・・・外筒、
７，７ａ・・・内筒、８．８ａ・・・ヒータ、９，９ａ
・・・冷却水パイプ、１１・・・真空室。 第１図 第２図 →時間（分）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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を２重筒体によっ
   て構成し、該２重筒体の間を気体の流れる流路とし、上
   記２重筒体の一方の筒体を高温壁とし、他方の筒体を低
   温壁としたことを特徴とする真空排気系用微粒子トラッ
   プ。 ２、前記一方の筒体が容器の外壁で構成され、該外壁に
   加熱手段が設けられており、前記他方の筒体が上記外壁
   のほぼ中央部に配設された内筒で構成され、該内筒の内
   部に冷却手段が設けられ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トラップ。 ３、前記流路の断面積が流入管の断面積より大きく形成
   されている特許請求の範囲第１項記載の真空排気系用微
   粒子トラップ。