JPS63278519A - 真空排気系用微粒子捕集装置 - 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
以前に収集する真窒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）真空排気する場合、真空ポンプの保
護の穴めに、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九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穴。また超微粒子製造
装置では、生成した超微粒子を捕果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
ためレイノルズ数が小さく、流れの状態は膚流で乱流拡
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、十分ダストを取シ除く九めには、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、排気ガスの通過の九めに大きな圧力差
が必要になる。ところが、この圧力差は５真空ボンゾに
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・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（真空室）と中真空ポ
ンプ（例えばメカニカルプースタポンゾ）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次場合、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々るからである。従
って、該ダスト収集装置を通過するβ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。

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次乾式捕集装
置を安価に提供することを技術的課題としている。

〔問題点を解決する九めの手段〕

本発明は、上記し九従米技術の問題点及び技術的課題を
解決する九めに、流入管と流出管を介して真空室と真空
ボ／グ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
し九ことを特徴としている。

なお、実施に当っては、上記壁の表裏両面に形成される
高温面と低温面は、核種に埋め込まれ良電子冷却素子に
よっ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、互いに同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
泳動現象によ構成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って温度勾配が小さくなつ九場合、
即ち流路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
入管の断面積よシ大きいので、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１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、ｌは、成膜装置等の真空室コに接続された
流入管３と、メカニカルブースタポンプ等の真空ポンプ
≠に接続された流出管ｊとを備えた容器で、該容器ｌは
容器本体／ａと蓋体／ｂとに分割して構成されており、
該容器ｌの内部には。

流入管３から流出管！へ気体が流れる流路ｔが形成され
ている。

上記流路乙には、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
とが互いに同き合うようにして並設されており、これら
の缶壁７は、容器本体ｉｓの内面に平行状態に間隔を置
いて植設され九複数個の板状の壁７１と、蓋体／ｂ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とからなシ、これらの缶壁７ａ、７ｂは、各間隔
ｄ部を、植設された缶壁の先端部で互いに連通させて蛇
行した流路ｔを形成している。図中、ｒは真空ポンプ≠
と真空室λとを容器／を迂回して側路するバイパス、り
１は流入管３と流出管ｊに設ケラレ九パルプ、りｂはバ
イパスｔ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って、壁
７の外壁７１の内部に、ペルチェ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７−２は、ｐ形半導体Ｐと口形半導体Ｎ
とからなシ、これらの両生導体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コ個の電導
体７Ｊ　、７３と、共通の電導体７μとがそれぞれ接合
されておシ、これらの各電動体７３．７≠は、絶縁体７
ｊ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７４ｔは吸熱接点となシ、電導体７３は
発熱接点となっている。

従って、電子冷却素子７２に図示のように直流電源７１
を印加すると、電導体７Ｊ　、７３の端面７Ｊ、は高温
面となり、電導体７４Ｌの端面７４Ａｍは低温面となる
。なお外壁７／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ｒのパルブタｂ、ｙｂを閉鎖した状態で真空ポ
ンプ≠を作動させると、流入管３に接続された真空室λ
から、ガスが該流入管３及び容器／内の流路６を経て流
出管ｊへ流れ、真空ポンプ≠に吸引される。該流路ｔに
は、例えば７３℃の高温面と−ＪｊＣの低温面を表裏両
面にそれぞれ有する壁７．７ｍ、７ｂが、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介在さ
れているので、該流路６を流れるガスには両壁７ａ、７
ｂに直角の温度勾配を生じ、ガス中の微粒子は高温側か
ら低温側へ同かつて成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、流路を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、高温面と向き合った壁の低温面との間隔ｄを
成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って、流路乙の断面積を流
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。

従ってこの実施例によれば、ガスの流路乙に流すために
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、真空ポンプ弘の運転、停止が屡々行われる場合に
は、流入管３、流出管！のバルブＰｍ。

り１を閉じ、バイパスｔのパルブタｂ、りｂｔ−開いて
ガスを流路６を迂回するように流すことによシ、容器ｌ
内から収集し九微粒子がポンプ弘の運転、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、容器本体ｌａ及び蓋／ｂにそれぞれ植設された壁
７ａ　、７ｂの低温面に付着した微粒子は。

蓋／ｂを堰り外すことによシ、藺単に除去することがで
きる。

上記実施例における容器／の寸法は、流通するガスの流
量に・よって変更されるが、旧市ガスを流量ｊｓ１Ｍ（
標準気圧で２７分）、該容器内の圧力／　−／　ＯＴｏ
ｒｒの条件で流すプラズマＯＶＤ　装置の場合、該容器
／の長さｔは約ＪＯｃｍ、高さよｊｅＭ横幅ｊＯｃｍに
形成され、壁７の高さｊＯｃｗｔ、横幅４Ａｒｃｍの板
状のものを、例えば、蓋／ｂＫ！枚、容器本体／ａにμ
枚設けられる。また壁７は、埋め込まれた電子冷却素子
７−２により、高温面７３１は約７ｊ℃に加熱され、低
温面７４ｔａは一２ｊ℃に冷却される。缶壁７は、間隔
ｄが参画に設定され、高温面と、ｌｊＩ接する他の壁の
低温面とは互いに向き合っている。この場合、該容器ｌ
内の圧力がＺＴｏｒｒであるとき、流入管３と流出管ｊ
の圧力差は／　０−”　Ｔｏｒｒ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！を真空ポンプに接続し
て使用される。

第３図及び第参図は、本発明の他の実施例を示す縦断面
図及び横断面図であって１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ｌ内に配設される１表裏両面に高
温面と低温面を有する壁７Ｃが、総べて蓋体／ｂ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ｆ３と流出管！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ｌ内に形成される流路６ｃは
、平行して形成されている７本のパス（通路）の集合か
らなっておシ、これらの各パスで微粒子を吸着させるよ
うになっているので、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、過
当な電流導入端子を設けることによシ、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、上記缶壁の表裏両面に形成される高温面と低温面
とを、核種に埋め込まれた電子冷却素子によって形成し
友構造について説明したが、加熱と冷却を別々に行ない
、加熱はヒータによって、ま念冷却は水冷等によって行
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
入管の断面積よシ大きく形成し元ことによシ、次のよう
な効果を奏することができる。

（１）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。

（１１）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ボンｆ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。

（１１０油を使用せずにｍ微粒子を収集できるので、真
空室が汚れることがない。

怜　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μ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。 ／・・・容器、／ａ・・・容器本体、／ｂ・・・蓋体、
２・・・真空室、３・・・流入管、弘・・・真空ポンプ
、！・・・流入管、ａ、ａｃ・・・流路、７，７ａ、７
ｂ、７ｃ・・・壁、ｄ・・く間隔。 第１図 第２図 第３図　　　　　　　第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、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。