KR100665385B1 - 트랩 장치 - Google Patents

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KR100665385B1
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

트랩 장치는 진공 펌프를 통해 밀폐형 밀봉 챔버를 배기시키기 위한 배출 경로, 상기 배출 경로와 상기 배출 경로 근처에 배치된 재생 경로를 가로질러 연장된 밀폐형 트랩 컨테이너, 트랩 컨테이너상에 배치되어 배출 가스에서의 생성물을 부착하고 배출 가스로부터 생성물을 제거하며, 상기 배출 경로 또는 상기 재생 경로에 선택적으로 위치되는 트랩 유닛, 상기 트랩 유닛의 양측에 배치되고 상기 트랩 유닛과 일체로 이동되는 밸브 요소, 및 상기 트랩 유닛이 이동될 때, 상기 밸브 요소의 외주면상에 장착되어 상기 트랩 유닛의 내주면위로 슬라이드 하도록 하는 밀봉 재료를 포함한다.

Description

트랩 장치{TRAP APPARATUS}
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 트랩 장치를 구비한 배기 시스템을 나타내는 시스템 다이어그램.
도 2A는 도 1에 도시된 트랩 장치의 측단면도.
도 2B는 도 2A에 도시된 트랩 장치의 부분 확대도.
도 3은 도 1에 도시된 트랩 장치의 정단면도.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 트랩 장치의 정단면도.
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 트랩 장치의 정단면도.
도 6은 본 발명의 제 4실시예에 따른 트랩 장치를 구비한 배기 시스템을 나타내는 시스템 다이어그램.
도 7은 본 발명의 제 5실시예에 따른 트랩 장치를 구비한 배기 시스템을 나타내는 시스템 다이어그램.
도 8은 도 7에 도시된 트랩 장치의 주요 부분을 나타내는 단면도.
도 9는 도 8의 선 A-A를 따라 자른 단면도.
도 10A는 도 8에 도시된 트랩 장치에서 밸브 요소가 작동 상태일 경우 상기 트랩 장치 내에 배치된 밀봉 재료를 방사상으로 팽창시키는 수단을 나타낸 단면도.
도 10B는 도 8에 도시된 트랩 장치에서 밸브 요소가 정지 상태(밀봉 상태)일 경우 상기 트랩 장치 내에 배치된 밀봉 재료를 방사상으로 팽창시키는 수단을 나타낸 단면도.
도 11은 본 발명에 따른 밀봉 재료를 방사상으로 팽창시키는 제 2수단의 주요 부분을 나타낸 단면도.
도 12A는 본 발명에 따른 밀봉 재료를 방사상으로 팽창시키는 제 3수단의 단면도.
도 12B는 도 12A의 선 B-B를 따라 자른 단면도.
도 13A는 본 발명에 따른 밀봉 재료를 밸브 요소가 작동 상태일 경우 방사상으로 팽창시키는 제 4수단의 단면도.
도 13B는 밸브 요소가 정지 상태(밀봉 상태)일 경우 밀봉 재료를 방사상으로 팽창시키는 제 4수단의 단면도.
도 14A는 본 발명에 따른 밀봉 재료를 밸브 요소가 작동 상태일 경우 방사상으로 팽창시키는 제 5수단의 단면도.
도 14B는 밸브 요소가 정지 상태(밀봉 상태)일 경우 밀봉 재료를 방사상으로 팽창시키는 제 5수단의 단면도.
도 15는 도 1내지 도 3에 도시된 배기 시스템에서의 트랩핑 효율 및 컨덕턴스(conductance)를 측정한 결과를 나타낸 그래프.
도 16은 종래의 배기 시스템을 나타내는 시스템 다이어그램.
본 발명은 반도체 제조 장치 등에 사용되는 진공 챔버의 배기를 위한 배기 시스템용 트랩 장치에 관한 것이다.
종래의 배기 시스템이 도 16과 관련하여 후술될 것이다. 도 16에서, 밀폐형 밀봉 챔버(201)가 에칭 장치 또는 화학 기상 증착(CVD) 장치등과 같은 반도체 제조 공정에 사용되는 처리실을 구성한다. 상기 밀폐형 밀봉 챔버(201)는 배출 경로(202)를 통해 진공 펌프(203)와 연결된다. 상기 진공 펌프(203)는 밀폐형 밀봉 챔버(201)내에서 공정중에 배출되는 가스의 압력을 높혀 대기압에 이르게 한다. 이러한 진공 펌프(203)로서는 이제까지 로터리 펌프가 사용되었다. 현재는 진공 펌프(203)로서 주로 드라이 펌프가 사용된다.
만일 밀폐형 밀봉 챔버(201)에서 요구되는 진공의 정도가 진공 펌프(203)의 최대 진공 이상이면, 터보 분자 펌프와 같은 초고진공 펌프가 추가적으로 상기 진공 펌프(203)의 상류에 배치된다. 배출 가스 처리 장치(204)가 상기 진공 펌프(203)의 하류에 배치된다. 상기 배출 가스 처리 장치(204)에서, 공정 형태에 따라 독성이 있거나 폭발성이 있어 직접 대기 중에 배출할 수 없는 가스 성분은 흡수 또는 분해 과정을 거쳐 처리된다. 단지 무해한 가스만이 상기 배출 가스 처리 장치(204)로 부터 대기 중으로 배출된다. 필수 밸브가 배출 경로(202)의 소정 위치에 제공된다.
종래 배기 시스템은 하기와 같은 단점을 가진다.
종래 배기 시스템에서, 반응 부산물이 높은 승화점을 갖고 있는 물질일 경 우, 압력이 증가되는 동안 그러한 물질의 기체가 응결되어 진공 펌프에 증착된다. 이것은 진공 펌프의 손상을 초래하는 경향이 있다.
예를 들어, 알루미늄 에칭을 위한 처리 가스로서 일반적으로 BCl3 또는 Cl2을 사용할 경우, 처리실에서는 잔류한 처리 가스인 BCl3 또는 Cl2와 함께 반응 부산물인 AlCl3를 진공 펌프를 통해 배출한다. AlCl3는 그 부분 압력이 낮기 때문에 진공 펌프의 흡입구에 증착되지 않는다. 하지만, AlCl3가 압력하에서 배출되는 동안에는 그 부분 압력이 상승하여 진공 펌프의 내벽에 AlCl3가 증착 및 부착되며, 진공 펌프에 손상을 입히는 결과를 초래한다. 이와 동일한 문제점이 SiN 막의 증착시 CVD 장치 내에서 생성되는 (NH4)2SiF6 및 NH4Cl과 같은 반응 부산물에서도 발생된다.
이전까지는 진공 펌프를 가열하여 반응 부산물이 가스 상태로 진공 펌프를 통과하도록 함으로써 진공 펌프에 고체 물질이 증착되지 않게 하려는 시도가 있었다. 이러한 시도는 진공 펌프에 고체 물질이 증착되는 것을 방지하는 데 효과가 있었다. 하지만, 그것은 진공 펌프의 하류에 배치된 배출 가스 처리 장치에 고체 물질이 증착되어 쌓임으로써 배출 가스 처리 장치내에 채워진 층을 막아버리는 문제가 있다.
이에 대한 한 가지 해결책으로서 펌프의 상류 또는 하류에 트랩 장치를 장착하는 방법이 있다. 상기 트랩 장치는 그 내부에 배치된 트랩 유닛에 생성물을 부착시키고, 따라서 고체 물질이 발생될 부분(성분)을 미연에 제거하여 배출 경로에 설 치된 여러 장치를 보호한다. 하지만, 일반적으로 종래의 트랩 장치는 낮은 트랩핑 효율을 가져, 트랩 장치를 통해 흐르는 배출 가스 성분의 약 60%는 트랩 유닛에 부착되지 않고 하류의 관 및 장치에 부착된다. 이것의 주된 이유는 트랩 장치 내의 트랩 유닛과 컨테이너의 내벽 사이의 낮은 트랩핑 효율을 갖는 부분을 통해 배출 가스가 흘러 트랩 장치에 부착되지 않고 통과하기 때문이다.
본 발명은 상기 결점의 관점에서 구상되었다. 따라서 본 발명의 목적은 박막 증착 등과 같은 공정에서 트랩핑 효율을 증가시키면서도 밀폐형 밀봉 챔버부의 필수 컨덕턴스(necessary conductance)가 유지되고, 독성 물질 제거 장치를 보호하여 진공 펌프의 수명을 연장시키고, 또한 설비비와 운전비를 절약할 수 있는 트랩 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1형태에 따르면, 진공 펌프를 통해 밀폐형 밀봉 챔버의 배기를 위한 배출 경로와; 상기 배출 경로 및 이 배출 경로 부근에 위치한 재생 경로를 가로질러 연장된 밀봉된 트랩 컨테이너와; 상기 트랩 컨테이너 내에 배치되어 배출 가스 내의 생성물을 부착시키고 배출 가스로부터 상기 생성물을 제거하며 상기 배출 경로 또는 상기 재생 경로에 선택적으로 위치되는 트랩 유닛과; 상기 트랩 유닛의 양측면상에 배치되어 상기 트랩 유닛과 함께 일체로 작동가능한 밸브 요소와; 상기 트랩 유닛의 작동시 상기 트랩 컨테이너의 내주면으로 슬라이드 하도록 상기 밸브 요소의 외주면 상에 탑재된 밀봉 재료를 포함하여 이루어진 트랩 장치가 제공 된다.
상기 구성에 따르면, 상기 트랩 유닛의 외경이 상기 트랩 컨테이너의 내경과 근사한 값으로 설계될 수 있어, 트랩 컨테이너 내로 유입된 배출 가스가 트랩 유닛에 부착되는 효율이 증가된다. 따라서, 배출 가스의 생성물에 대한 트랩핑 효율이 증가될 수 있으면서도 밀폐형 밀봉 챔버또는 진공 펌프에서의 공정 수행에 걸림돌이 없도록 배출 가스 컨덕턴스 및 소정 배기 능력이 유지된다. 또한, 상기 트랩 유닛이 배출 경로 또는 재생 경로에 선택적으로 위치될 수 있으므로, 트랩의 재생이 인-라인 방식으로 수행되어 트랩 재생 작업이 단순해진다.
상기 밀폐형 밀봉 챔버는 반도체 제조 장치 등을 위한 처리실을 구성할 수 있다. 필요하다면, 처리 가스로부터 독성 물질을 제거하는 배출 가스 처리 장치가 제공된다. 진공 펌프로는 기름의 역확산(back-diffusion)에 의한 챔버의 오염을 막기 위해 배출 경로에서 윤활유를 사용하지 않는 드라이 펌프로 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2형태에 따르면, 트랩 컨테이너 내에 적어도 두 개의 트랩 유닛이 배치되어 배출 경로에서의 트랩핑 작업과 재생 경로에서의 재생 작업이 동시에 수행되도록 한 트랩 장치가 제공된다.
상기 구성에 따르면, 트랩 유닛의 재생을 위해 작업을 중단할 필요가 없고 오랜 기간을 작동한 경우에도 트랩 유닛의 교체를 위한 준비가 필요없으므로, 밀폐형 밀봉 챔버내에서의 안정된 작업을 계속 수행할 수 있다. 또한, 스위칭의 시기를 조절하는 적절한 수단을 사용함으로써 쉽게 시스템 전체를 자동화시킬 수 있다.
상기 트랩 유닛이 온도 트랩 유닛으로 사용될 경우, 외부에서부터 열매체가 트랩 유닛 내에 유입될 것이다. 액화 가스(예를 들어 액화 질소)의 기화열, 냉각수, 또는 냉각제가 열매체로 사용된다. 다른 방법으로는, 어떠한 열매체도 흘려 보내지 않고도 상기 트랩 유닛이 낮은 온도가 되도록 열전 소자(펠티어 소자), 펄스 관 냉각기 등과 같은 것이 사용될 수 있다.
트랩 유닛의 경우에 재생 부에서는 가열 매체가 사용되거나, 대안적으로 가열기, 열전 소자, 또는 자발적 온도 상승등이 사용될 수 있다. 재생 작업에서, 재생용 가열 매체(일반적으로 기체)는 재생된 가스 등을 따를 것이다. 대안적으로, 가열 매체와 재생된 가스는 서로 분리되어 회복된다. 이 경우에 매체 재생 경로가 개별적으로 제공된다.
공기 실린더가 트랩 유닛을 스위칭하고 구동할 수 있다. 이 경우에, 솔레노이드 밸브 및 속도 제어기를 포함하는 공기 구동 제어 유닛이 제어용으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 공기 구동 제어 유닛은 릴레이를 통해 시퀀서(sequencer) 또는 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
수작업을 포함하지 않는 완전히 자동화된 방식으로 트랩 유닛의 스위칭을 수행하는 방법, 예를 들어 트랩 유닛에 유입되기 전후의 압력차를 검출하는 센서를 통해서 상기 검출된 값이 소정 값에 이르면 스위칭을 수행하는 방법과, 더 실용적인 방법으로서 적합한 스위칭 시기를 미리 정해놓는 방법이 제공된다. 하나의 재생 경로에 대하여 하나의 배출 경로가 제공될 경우에는, 트랩핑 시간이 재생 시간과 일치하므로, 재생 능력이 트랩핑 능력보다 우수하게 하여 재생 작업이 트랩핑 작업 보다 빨리 완료되도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3형태에 따르면, 밸브 요소의 외주면 상에 밀봉 재료가 장착되어 트랩 컨테이너의 내주면을 향해 팽창될 수 있도록 한 트랩 장치가 제공된다. 상기 밀봉 재료는 방사상으로 팽창되어 트랩 컨테이너의 내주면에 접촉되도록 가까와짐으로서 밸브 요소가 정지 상태(밀봉 상태)에 있을 때 충분한 밀봉을 보장할 수 있다. 상기 밸브 요소가 이동되는 때에는, 상기 밀봉 재료가 방사상으로 수축되어 밸브 요소의 외주면으로부터 돌출된 밀봉 재료 부분이 감소된다. 따라서, 밸브 요소의 이동 시에 슬라이드 되도록 유발되는 부하가 감소될 수 있어 밀봉 재료의 내구성이 증가될 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 밀봉 재료는 단지 방사상으로 팽창될 경우에만 트랩 컨테이너의 내주면과 접촉하는 압력을 받는다. 상기 구성에 따르면, 밸브 요소가 정지 상태(밀봉 상태)에 있을 때 충분한 밀봉이 성취될 수 있다. 밸브 요소가 이동할 때, 밀봉 구획상의 하중은 최소화된다.
본 발명의 제 4형태에 따르면, 상기 밸브 요소가 밀봉 재료를 바깥 쪽으로 가압함으로써 밀봉 재료를 방사상으로 팽창시키는 수단으로 구성되는 트랩 장치가 제공된다. 상기 구성에 따르면, 상기 밸브 요소의 내부가 효과적으로 실용화될 수 있고, 따라서 트랩 장치의 소형화가 성취될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 밀봉 재료를 방사상으로 팽창시키는 수단은, 서로 마주보는 한쌍의 부재 또는, 서로 멀어지거나 더 가까와지는 테이퍼진 면을 갖는 한쌍의 부재로서 상기 테이퍼진 면이 수평 단면에서 바깥쪽으로 연장 한 V자 형상인, 한 쌍의 부재를 상대적으로 이동시킨다.
상기 구성에 따르면, 한 쌍의 부재를 기계적으로 서로 근접 시킴으로써 밀봉 재료가 수직면 또는 테이퍼진 면을 통해 방사상으로 팽창되도록 허용한다. 또한, 한 쌍의 부재를 서로 멀어지도록 이동시킴으로써 밀봉 재료의 탄성력에 의해 밀봉 재료가 방사상으로 수축될 수 있게 한다.
본 발명의 제 5형태에 따르면, 밀폐형 밀봉 챔버를 진공 펌프를 통해 배기하기 위한 배기 통로와; 입구 및 출구를 구비하며 상기 배출 경로의 일부를 구성하고 있는 밀봉된 트랩 컨테이너와; 상기 트랩 컨테이너 내에 배치되어 배출 가스 내의 생성물을 부착시키고 배출 가스로부터 상기 생성물을 제거하는 트랩 유닛과; 상기 트랩 컨테이너의 흡입구에 배치되어 배출 가스가 트랩 유닛의 내부로 흐를 수 있도록 상기 흡입구에 흐르는 배출 가스의 흐름을 조절하는 스로틀부(throttle section)를 포함하여 구성된 트랩 장치가 제공된다.
상기 구조에 따르면, 배출 가스의 흐름은 상기 트랩 유닛의 내부로 향하도록 상기 스로틀부에서 조절되고, 상기 트랩 컨테이너로 상기 흡입구를 통해 유입되며, 다음에 다시 흩어져 트랩 컨테이너를 통해 흐른다. 따라서, 배출 가스의 대부분이 트랩 유닛과 접촉하도록 확실히 유도될 수 있어 컨덕턴스를 많이 낮추지 않으면서도 트랩핑 효율을 증가시킨다. 상기 스로틀부의 개구 영역은 트랩 컨테이너 내 흡입구의 통로 영역의 약 80% 내지 90%를 차지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 6형태에 따르면, 밀폐형 밀봉 챔버를 진공 펌프를 통해 배기하기 위한 배출 경로와; 흡입구 및 배출구를 구비하며 상기 배출 경로의 일부를 구성 하고 있는 밀봉된 트랩 컨테이너와; 상기 트랩 컨테이너 내에 배치되어 배출 가스 내의 생성물을 부착시키고 배출 가스로부터 상기 생성물을 제거하는 트랩 유닛과; 상기 트랩 컨테이너의 배출구에 배치되어 상기 배출구에서 배출 가스의 흐름을 억제하기 위한 억제부(suppression section)를 포함하여 구성된 트랩 장치가 제공된다.
상기 구성에 따르면, 트랩 컨테이너 내부로 유도된 배출 가스의 흐름이 억제될 수 있고, 이에 따라 트랩 컨테이너의 출구로부터의 흐름이 원활하지 않게 된다. 따라서, 배출 가스가 상기 트랩 컨테이너의 내부에 오랫 동안 머물게 되고, 이에 따라 배출 가스가 트랩 유닛과 오랫 동안 접촉하여 트랩핑 효율이 증가될 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 트랩 유닛을 굽은 트랩 표면을 갖는 배플 플레이트(baffle plate)로 구성할 수 있다. 상기 구성에 따르면, 굽은 트랩 통로는 배출 가스에서의 가스 분자가 트랩 표면과 충돌할 확률을 증가시켜 트랩 효율을 높히도록 형성된다.
이 경우에, 상기 트랩 표면은 원호(arc)의 형태로 하여 그 원호의 중심축이 배출 경로와 교차되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 따르면, 굽은 트랩 표면을 갖는 배플 플레이트가 상대적으로 단순한 방식으로 형성된다.
본 발명의 상술한 내용과 함께 또 다른 목적, 특징, 및 장점이 실시예의 형태로 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하여 첨부된 도면을 참조하여 하기의 내용으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 트랩 장치가 첨부된 도면을 참조하여 이하에 서술 될 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사하거나 대응되는 부분에는 유사하거나 대응되는 도면 번호가 붙어 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 트랩 장치를 나타낸다. 트랩 장치(10)는, 밀폐형 밀봉 챔버(12)를 진공 펌프(14)에 의해 배기하기 위한 배출 경로(16) 및 상기 상기 배출 경로(16)의 부근에 배치된 재생 경로(18)를 가로질러 뻗어 있다. 본 실시예에서 상기 진공 펌프(14)는 1단(single stage) 진공 펌프이다. 대안적으로는 다단 진공 펌프가 사용될 수 있다. 배출 가스로부터 독성 물질을 제거하기 위한 배출 가스 처리 장치(20)가 상기 진공 펌프(14)의 하류에 배치된다. 상기 재생 경로(18)는 세정 용액 라인(22) 및 건조 가스 라인(24)을 포함한다. 상기 세정 용액 배관(22)에는 그의 입구와 출구에 각각 제어 밸브(26a, 26b)가 제공된다. 상기 건조 가스 배관(24)에는 그의 입구와 출구에 각각 제어 밸브(28a, 28b)가 제공된다.
도 2A 및 도 2B에 도시된 바와 같이, 상기 트랩 장치(10)는 양단이 보호벽(30)에 의해 밀봉되어 닫혀있는 거의 원통형의 트랩 컨테이너(32)와, 상기 트랩 컨테이너의 축을 따라 트랩 컨테이너를 관통하는 샤프트(36)와, 상기 트랩 컨테이너의 내부에 배치되어 상기 샤프트(36) 상에 탑재된 트랩 유닛(34)과, 상기 트랩 컨테이너의 축을 따라 상기 샤프트(36)에 상응하는 구동 수단으로서의 공기 실린더(도시되지 않음)를 포함하여 구성된다. 배출 경로(16)와 통하는 흡입 배관(38) 및 배출 배관(40)은 각각 입구(38a) 및 출구(40a)를 통해 상기 트랩 컨테이너(32)에 연결된다. 또한, 상기 트랩 컨테이너(32)에는 세정 용액 라인(22)과 통하는 세 정 용액 입구(42) 및 세정 용액 출구(44)와, 건조 가스 라인(24)과 통하는 건조 가스 정화구(46) 및 건조 가스 배출구(48)가 함께 제공된다.
한 쌍의 디스크형 밸브 요소(50, 50)가 상기 샤프트(36)상에 고정되어 있다. 각각의 밸브 요소(50)는 상기 트랩 유닛(34)의 양측에 위치되고 트랩 컨테이너(32)의 내경보다 약간 작은 외부 직경을 갖고 있다. 도 2B에 도시된 바와 같이, 각각의 밸브 요소(50)의 외주면 전체에 걸쳐 밀봉 실장 홈(seal mounting groove)(51)이 형성되어 상기 밀봉 실장 홈(51)상에 밀봉 재료(52)가 장착된다. 예를 들어, O-링 또는 캡 실(cap seal)이 밀봉 재료로 사용되는 것이 바람직하다. 각각의 밀봉 재료(52)는 상기 밀봉 실장 홈(51)에 탑재된 때 상기 트랩 컨테이너(32)의 내주면과 밀봉 실장 홈(51)에 의해 압축될 만큼의 두께를 갖는다. 상기 밀봉 재료(52)와 상기 트랩 컨테이너(32)의 내주면이 인접함에 따라 트랩 컨테이너(32)의 내주면과 상기 밸브 요소(50)의 외주면 사이의 틈을 봉합할 수 있게 된다. 상기 트랩 컨테이너(32)의 내주면을 테플론(Teflon)등과 같은 재료로 코팅해주면, 상기 밸브 요소(50)가 미끄러져 들어가기가 더욱 용이해 지고 또한 화학적 저항도 강화된다.
상기 구성에 따르면, 트랩 유닛(34)을 구비한 밀봉된 트랩/재생 챔버(54)가 상기 트랩 컨테이너(32) 내의 한 쌍의 밸브 요소(50) 사이에 형성된다. 상기 트랩/재생 챔버(54)는 상기 트랩 유닛(34)이 배출 경로(16)에 대응하는 배출 지점에 위치될 경우에는 트랩 챔버로서 작용하는 한편, 상기 트랩 유닛(34)이 재생 경로(18)에 대응하는 재생 지점에 위치될 경우에는 재생 챔버로서 작용한다.
따라서, 상기 밸브 요소(50)의 외주면 상에 제공된 상기 밀봉 재료(52)는 트 랩 위치와 재생 위치 사이를 정의하기 위해 상기 트랩 컨테이너의 내주면으로부터 안 쪽으로 돌출되는 부재가 필요하지 않게 한다. 이에 따라, 비록 상기 트랩 유닛(34)의 외경(d1)이 상기 트랩 컨테이너(32)의 내경(d2)과 사실상 동일하더라도 상기 트랩 유닛(34)의 이동은 방해받지 않는다. 상기 트랩 유닛(34)과 상기 트랩 컨테이너(32) 사이의 공간은 대단히 좁기 때문에, 유입된 가스 전체 중에서 상기 트랩 유닛(34)과 접촉되지 않고 트랩 유닛(34)을 그냥 통과해서 흐르는 배출 가스의 비율이 감소될 수 있다. 이것은 트랩핑 효율를 증가시킬 수 있다.
온도 센서(Tc)가 상기 트랩 유닛(34)의 소정 위치에 제공되고, 압력 센서(P)가 상기 트랩 유닛(34)의 상류 또는 하류 배출 경로(16)에 제공된다. 이들 센서에 의해 온도차 및 압력차가 검출된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 트랩 유닛(34)은, 서로 축방향으로 대향하는 관계로 상기 샤프트(36) 상에 장착된 한 쌍의 단부 플레이트(56) 및, 상기 한 쌍의 단부 플레이트(56) 사이에 연장된 배플 플레이트(58a, 58b, 58c)를 포함하여 이루어진다. 복수 개의 배플 플레이트(58a, 58b, 58c)(도 3에 도시된 실시예에서는 총 6개의 플레이트)가 수평방향으로 대칭되는 방식으로 배치되어 있으므로, 인접한 배플 플레이트(58a, 58b, 58c)의 사이 사이, 배플 플레이트(58a)와 상기 샤프트(36)의 사이 및 배플 플레이트(58c)와 상기 트랩 컨테이너(32)의 내벽의 사이에 각각의 트랩 통로(60a, 60b, 60c, 60d)가 형성되어 트랩 컨테이너(32)의 상부와 하부 사이를 통하게 한다. 본 실시예에서, 상기 배플 플레이트(58a, 58b, 58c)는 수평 단면 이 대략적으로 반원형을 갖고, 상기 샤프트(36)와 동심이 되도록 배치된다. 따라서, 상기 트랩 통로(60a, 60b, 60c, 60d)가 상기 샤프트(36)를 둘러싸는 바이패스로서 형성된다.
안쪽의 배플 플레이트(58a, 58b)의 상단 및 하단에는 수직으로 연장된 가이드부(62)가 제공된다. 상기 배플 플레이트(58a, 58b, 58c) 및 단부 플레이트(56)는 열 전도성이 양호한 재료로 이루어진다. 상기 배플 플레이트(58a, 58b, 58c)는 상기 단부 플레이트(56)를 통해 샤프트(36)에 열을 전달함으로써 냉각된다.
상기 샤프트(36)는 그 내부에 형성된 열매체 통로(64)를 구비한다. 열매체는 액화 질소 같은 액체, 냉 공기 또는 냉각수를 포함하며, 상기 열매체 통로(64)에 공급된다.
한 쌍의 조절판(68)이 트랩 컨테이너(32)의 입구(38a)에 배치되어, 입구(38a)를 폭 방향으로 좁아지게 하는 스로틀부로서의 오리피스(66)를 형성한다. 상기 오리피스(66)(스로틀부)의 폭(A)은 최외각 배플 플레이트(58c)의 개구폭과 거의 일치하도록 설계된다. 상기 조절판(68) 사이의 폭(A)과 흡입구 배관(38)의 폭(B)의 비(A/B) 즉, 면적 감소는 약 80% 내지 90%이다.
이와 같이 구성된 트랩 장치의 작동이 아래에 서술된다. 도 2A에 도시된 바와 같이, 트랩 유닛(34)이 배출 경로(16) 지점에 위치될 경우에는 상기 트랩/재생 챔버(54)가 트랩 챔버로서 역할한다. 액화 질소와 같은 열매체가 샤프트(36) 내의 열매체 통로(64)를 따라 흘러 상기 트랩 유닛(34)을 냉각시킨다.
진공 펌프(14)가 작동되면, 밀폐형 밀봉 챔버(12)로 부터 배출된 가스가 배 출 경로(16)를 통해 트랩 컨테이너(32) 내부로 유입된다. 배출 가스는 입구 배관(38)을 따라 흐르고 조절판(68)에 의해 형성된 오리피스(66)(스로틀부)에 이른다. 상기 오리피스(66)에서 배출 가스의 흐름 폭이 좁아짐과 동시에 배출 가스의 유속이 증가한다. 그 다음에, 배출 가스는 상기 트랩 컨테이너(32) 내부로 흐르게 된다.
상기 오리피스(66)를 지나쳐 흐르는 배출 가스는 흐름 폭이 좁아진 채 하류로 흐른다. 배출 가스의 일부는 중심부에 제공된 트랩 통로(60a, 60b, 60c)를 따라 흐른다. 나머지 배출 가스는 최외각 배출 경로(60d)를 따라 흐른다. 배플 플레이트(58a, 58b, 58c)에 의해 형성된 굽은 트랩 통로(60a, 60b, 60c, 60d)를 따라 흐른 배출 가스는 상기 배플 플레이트(58a, 58b, 58c)와 충돌하면서 냉각된다. 배출 가스 중에서 쉽게 응결될 수 있는 성분은 상기 배플 플레이트(58a, 58b, 58c)의 내면과 외면에서 증착되고 부착된다.
본 실시예에서는 상기 오리피스(66)에 의해 배출 가스의 흐름 폭이 좁아지기 때문에, 전체 배기 가스 중에서 중심부의 트랩 통로(60a, 60b, 60c)를 따라 흐르는 부분이 증가된다. 바깥 쪽에 주어진 트랩 통로(60d)에는, 트랩 컨테이너(32)와 마주한 단지 하나의 배플 플레이트(58c)만이 있어 배출 가스를 증착시킬 만한 냉각이 잘 이루어지지 않는다. 따라서, 상기 트랩 통로(60d)에서의 트랩핑 효율은 다른 트랩 통로(60a, 60b, 60c)에 비해 낮다. 따라서, 전체 배기 가스에서 중심부의 트랩 통로(60a, 60b, 60c)를 따라 흐르는 부분이 증가될수록 트랩 유닛의 총 트랩핑 효율은 향상될 수 있다.
또한, 상기 오리피스(66)를 지나쳐 흐르는 배출 가스는 폭 방향으로 퍼지는 속도 성분을 갖는다. 따라서, 상기 트랩 유닛(34)의 상부에서 배플 플레이트(58a, 58b, 58c)의 안 쪽으로 배출 가스가 충돌할 확률이 증가된다. 이것은 트랩 유닛 전체에 있어서의 부착 효율을 향상시킬 수 있다.
또 본 실시예에서는 상기 트랩 통로(60a, 60b, 60c, 60d)가 원호의 형태로 굽어져 있기 때문에, 배출 가스의 가스 분자가 상기 배플 플레이트(58a, 58b, 58c)의 내면과 외면으로 구성된 트랩 표면과 충돌할 확률이 증가되고, 이에 따라 가스 분자의 트랩핑 효율이 높아진다. 이러한 트랩핑 작용은 냉각에 의한 가스 분자의 트랩핑 뿐만아니라 흡착에 의해 트랩 표면에 입자를 트랩핑하는 데에도 효과적이다.
또한, 상기 트랩 유닛(34)의 외경(d1)이 상기 트랩 컨테이너(32)의 내경(d2)에 근사한 값으로 설계될 수 있어, 유입된 전체 배출 가스에 대한 상기 트랩 유닛(34)과 접촉하지 않고 그냥 통과하여 흐르는 배출 가스의 비율이 작아진다. 따라서, 트랩 장치의 컨덕턴스가 유지되면서도 배출 가스 생성물의 트랩핑 효율이 증가될 수 있다. 본 발명자는 NH4Cl의 트랩핑을 실험하였다. 그 결과, 트랩핑 효율은 98%에 달할 수 있었다. 또한, 이 경우에서 컨덕턴스의 등급이 충분이 양호하여 반도체 제조 장치의 작동과 결부된 어떠한 문제도 부과되지 않는다는 것이 명확해 졌다.
상기 트랩핑 작업이 완수되면 상기 트랩 유닛(34)의 냉각이 멈추고, 공기 실 린더가 상기 샤프트(36)를 이동시키도록 작동됨에 따라 상기 트랩 유닛(34)이 재생 경로(18) 쪽으로 이동된다. 세정 용액 라인(22)과 건조 가스 라인(24)이 트랩/재생 챔버(54)와 통하게 되는 상태에서, 세정 용액이 세정 용액 입구(42)로부터 트랩/재생 챔버(54)의 내부로 유입된다. 트랩핑된 생성물은 상기 세정 용액에 용해되거나 세정 용액의 물리 작용에 의해 상기 배플 플레이트으로부터 분리되어 세정 용액을 뒤따르게 되고, 세정 용액 출구(44)로 배출된다. 세정이 완료된 다음, 건조 가스 정화구(46)를 통해 건조 가스 예를 들어, N2가스가 트랩/재생 챔버(54) 내부에 공급되어 트랩 유닛(34)과 상기 트랩/재생 챔버(54)의 내부를 건조시킨다. 그 다음에, 상기 건조 가스는 건조 가스 배출구(48)로 배출된다. 건조가 완료된 다음, 상기 트랩 유닛(34)은 다음 트랩핑 작업을 위해 배출 경로(16)쪽으로 복귀된다.
상기 트랩/재생 챔버(54)는 밸브 요소(50) 상에 탑재된 밀봉 재료(52)에 의해 밀봉된 상태가 유지되고, 따라서 트랩핑 또는 재생 작업을 하는 동안 외부로부터 배출 경로(16) 또는 재생 경로(18)로 침입하는 오염물질을 차단한다.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 트랩 장치를 나타낸다. 본 실시예에서는, 한 쌍의 조절판(72)이 트랩 컨테이너 내의 배출구(40a)에 배치되어 배출 가스의 흐름을 억제시키는 억제부로서의 출구(70)를 형성한다. 상기 출구(70)에서 배출구 (40a)의 폭이 좁아짐에 따라 배출구(40a)를 통해 흐르는 배출 가스의 흐름이 억제된다. 나머지 다른 구조는 본 발명의 제 1실시예의 구조와 같다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 밀폐형 밀봉 챔버(12)로부터 배출된 배출 가스가 흐르고 트랩 컨테이너(32)내로 흘러 이를 관통한 다음, 출구(40a)로 배출된다. 이 때에, 배출 가스의 흐름은 오리피스(억제부)(70)에 의해서 억제된다. 이러한 구성을 가지면, 배출 가스가 더 오랜 시간 동안 트랩 컨테이너(32)의 내부에 남게 된다. 또한, 중심부상에 위치된 트랩 통로(60a, 60b, 60c)를 통하여 흐르는 배출 가스의 비율을 증가시키고 양호한 트랩핑 효율을 갖도록하는 상술된 효과 뿐만 아니라, 트랩 유닛(34)내에서 배플 플레이트(58a,58b,58c)의 내부 및 외부 표면상의 트랩 표면에 배출 가스가 접촉하는 시간을 연장시키는 효과로 트랩핑 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 트랩 장치를 도시한다. 이 트랩 장치는, 제 2 실시예에서의 오리피스(스로틀부)(62) 대신, 트랩 컨테이너(32)에 있는 입구(38a)의 우측과 좌측벽에 형성되어 배출 가스의 흐름과 수직 방향으로 흐름 제어 가스를 공급하는 흐름 제어 가스 포트(80)를 포함한다. 흐름 제어 가스 포트(80)는 소정의 압력 및 유속 조건에서 질소와 같은 비활성 가스를 공급하는 흐름 제어 가스원에 연결된다. 흐름 제어 가스 포트(80)로부터 공급된 압력 및 흐름 제어 가스의 유속은 유속 제어 가스가 가장 바깥쪽의 트랩 통로(60d)를 통해서만 흐르도록 설정된다. 다른 구조는 본 발명의 제 2 실시예의 구조와 동일하다.
본 실시예에 따르면, 밀폐형 밀봉 챔버로부터 배출된 배출 가스는 트랩 컨테이너(32)의 입구(38a)에서 우측과 좌측의 흐름 제어 가스 포트(80)로부터 도입된 소정의 압력 및 유속을 갖는 흐름 제어 가스와 함께 트랩 컨테이너(32)로 흐른다. 따라서, 배출 가스는 주로 중심측상의 트랩 통로(60a, 60b, 60c)를 통해 흐르고, 가장 바깥쪽의 트랩 통로(60d)를 통해서는 거의 흐르지 않는다. 이와 달리, 흐름 제어 가스는 주로 가장 바깥쪽의 트랩 통로(60d)를 통해 흐르고, 트랩 통로(60d)의 내부측상에 위치된 트랩 통로(60a, 60b, 60c)를 통해서는 거의 흐르지 않는다.
따라서, 실질적인 트랩핑 능력을 갖고 있지 않은, 트랩 컨테이너(32)의 벽측면상에 있는 가장 바깥쪽의 트랩 통로(60d)를 통하여 흐르는 배출 가스가 거의 없으므로, 트랩핑 효율이 낮아지는 것을 막을 수 있다. 제 2 실시예의 경우에서와 같이, 배출 가스는 트랩 컨테이너(32)를 통하여 흐르고 출구(40a)로부터 배출할 때 오리피스(억제부)에 의한 흐름 억제때문에 트랩 컨테이너(32)의 내부에 더 오래 남을 수 있을 뿐만 아니라, 제 3 실시예에서의 상술된 효과는 트랩핑 효과를 더욱 증가시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 트랩 장치를 도시한다. 트랩 장치(10)에서, 재생 위치는 트랩 컨테이너(32)의 배출 위치의 양측에 제공된다. 배출 경로(16)는 배출 위치에 연결되고, 재생 경로(18)는 두 개의 재생 위치에 연결된다. 샤프트(36)는 두 개의 트랩 유닛(34, 34)을 가지며, 또한 좌측 트랩 유닛(34)의 좌측면, 우측 트랩 유닛(34)의 우측면, 및 두 개의 트랩 유닛(34,34)사이에 각각 배치된 세 개의 밸브 (50,50,50)를 갖는다. 각각의 밸브 요소(50)의 외주면상에 제공된 밀봉 재료(52)는 밀봉 실장 홈(도 2B 참조)상에 장착된다. 따라서, 세 개의 밸브(50, 50, 50)와 트랩 컨테이너(32)의 내부 벽은 상기 밀봉 재료(52)에 의해 각각 밀폐형으로 밀봉되는 두 개의 트랩/재생 챔버(54, 54)를 형성한다.
본 실시예에서, 제어 밸브(26a,26b)를 구비한 세정액 라인(22)은 제어 밸브(28a,28b)를 구비한 건조 가스 라인(24)과 결합하고, 그 후, 상기 결합 라인은 트랩 장치(10)로 들어가는 두 개의 재생 경로(18,18)로 분기된다. 분기된 재생 경로는 트랩 장치(10)의 하류면에서 서로 결합하고, 그 후 상기 결합 경로는 세정액 라인(22)과 건조 가스 라인(24)으로 분기된다. 제어 밸브(82a,82b,84a,84b)는 재생 경로(18,18)상의 트랩 장치(10)의 상류 및 하류에 제공된다.
본 실시예에 따르면, 도 6에서 도시된 상태에서, 좌측 트랩 유닛(34)이 좌측 재생 경로(18)내에 위치되고 재생된다. 우측 트랩 유닛(34)은 배출 경로(16)내에 위치되고 트랩핑을 수행한다. 그 후, 샤프트(36)가 이동되어 좌측 트랩 유닛(34)이 배출 경로(16)내에 위치되도록 하고 트랩핑을 수행하며, 우측 트랩 유닛(34)은 우측 재생 경로(18)내에 위치되고 재생된다. 따라서, 재생 동작 및 트래핑 동작 사이에서의 스위칭은 연속적인 트랩핑 동작을 허용하고, 오랜 시간동안 동작하는 경우에서도 트랩 유닛(34)의 재생을 위해 장치를 정지시키고 배치를 위해 트랩 유닛을 준비시키는 필요성을 없애고, 밀봉형 밀봉 챔버(12)의 연속적인 처리를 허용할 수 있다.
도 7 내지 10B는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 트랩 장치를 도시한다. 도 7 내지 10B에 도시된 트랩 장치(10)의 구조는 도 6에 도시된 트랩 장치의 구조와 기본적으로 동일하다. 특별히, 재생 위치는 트랩 컨테이너(32)에 있는 배출 위치의 양측에 제공된다. 배출 경로(16)는 배출 위치에 연결되고, 재생 경로(18)는 두 개의 재생 위치에 연결된다. 샤프트(36)는 두 개의 트랩 유닛(34,34)을 가지며, 또한 좌측 트랩 유닛(34)의 좌측면, 우측 트랩 유닛(34)의 우측면, 및 두 개의 트랩 유 닛(34,34) 사이에 각각 배치되는 세 개의 밸브 요소(50,50,50)를 갖는다. 밀봉 재료(52)는 각각의 밸브 요소(50)의 외주면상에 제공된 밀봉 실장 홈(51)상에 장착된다. 따라서, 세 개의 밸브 요소(50,50,50) 및 트랩 컨테이너(32)의 내부벽은 밀봉 재료(52)에 의해 각각 밀폐형으로 밀봉된 두 개의 트랩 /재생 챔버(54, 54)를 형성한다.
본 실시예는 제어 밸브(26a,26b)를 구비한 세정액 라인(22)과 제어 밸브 (28a,28b)를 구비한 건조 가스 라인(24)이 트랩 장치(10)에 개별적으로 연결된다. 본 실시예에서, 트랩 장치의 외부 지름은 트랩 컨테이너(32)의 내부 지름과 근사값이 되도록 설계될 수 있다. 따라서, 도 9 에서 도시된 바와 같이, 틈새(d)는 트랩핑 효율을 증가시키도록 더 작게 만들어 질 수 있다.
도 10A 및 10B에서 상세히 도시된 바와 같이, 밸브 요소(50)는 한쌍의 디스크(90, 92)를 갖는다. 이 디스크(90,92)는, 샤프트(36)(도 7 내지 도 9 참조)를 이동시키고 왕복시키기 위한 구동 수단에 의해 실린더(도시 안됨)를 구동함으로써 디스크 (90,92)가 각각 서로 접촉되거나 분리되는 방향으로 이동될 수 있다. 이들 디스크중 하나인 디스크(90)는 다른 디스크(92)를 향하여 연장되는 원통형부(94)을 갖는다. 횡단면 모양을 갖는 가동링(96)은 원통형부(94)의 외주면에 헐겁게 맞물림된다. 또한, 원통형부(94)의 내주면상에 위치되도록 각각의 디스크(90,92)사이에 패킹(98)이 삽입된다.
또한, 디스크(90)내에서는 가동링(96)중 하나의 테이퍼 표면(96a)을 마주보는 부분에 테이퍼 표면(90a)이 형성되어, 테이퍼 표면(90a 및 96a)들에 의해 형성 된 공간이 바깥쪽으로 갈수록 넓어져 수평형의 단면에서 V자 형상을 형성한다. 또한 디스크(90)내에서는 디스크(92)의 다른 테이퍼 표면(96b)을 마주보는 부분에 테이퍼 표면(92a)이 형성되어, 테이퍼 표면(92a 및 96b)들에 의해 형성된 공간이 바깥쪽으로 갈수록 넓어져 수평형의 단면에서 V자 형상을 형성한다. 서로 마주보는 테이퍼 표면(90a 및 96b) 및 서로 마주보는 테이퍼 표면(92a 및 96b)에 대하여 접촉하도록 밀봉 재료(52,52)가 각각 배치된다.
따라서, 도 10A에서 도시된 바와 같이, 한 쌍의 디스크(90,92)가 서로 멀어지도록 이동될 때에는, 밀봉 재료(52)들중 하나가 테이퍼 표면(90a 및 96a)에 의해 둘러싸인 영역에서 수용되고, 다른 밀봉 재료(52)는 테이퍼 표면(92a 및 96b)에 의해 둘러싸인 영역에서 수용된다. 이러한 경우에, 밀봉 재료는 밀봉 재료(52)의 외주면이 바깥쪽으로 약간 돌출되도록 수용된다. 그 후, 도 10B에서 도시된 바와 같이, 한쌍의 디스크(90,92)가 서로 가까와지도록 이동될 때에는, 밀봉 재료(52)가 테이퍼 표면(90a, 96a, 92a,96a)에 대하여 프레스되고 방사상으로 팽창되어, 밀봉 재료 (52)중 하나는, 이른바 삼각형 홈의 경우와 같이, 테이퍼 표면(90a, 96a) 및 트랩 컨테이너(32)의 내주면(32)으로 이루어지는 3표면과 더 가깝게 접촉된다. 이와 같이, 다른 밀봉 재료(52)는 테이퍼 표면(92a, 96b) 및 트랩 컨테이너(32)의 외주면이 이루는 3표면과 더 가깝게 접촉된다. 따라서, 신뢰도 있는 밀봉과 이중 밀봉 구조가 달성될 수 있다.
본 실시예에서, 트랩핑 동작 및 재생 동작은 기본적으로 도 6에서 도시된 제 4 실시예와 동일한 방식으로 수행된다. 그러나, 샤프트(36)를 이동하기 위해 실린 더(도시 안됨)가 구동되기 이전에, 밸브 요소(50)의 디스크(90,92)가 서로 멀어지도록 이동되어, 테이퍼 표면(90a,96a)에 의해 둘러싸인 영역 및 테이퍼 표면(92a, 96b)에 의해 둘러싸인 영역안으로 밀봉 재료(52)가 각각 수용된다. 샤프트(36)가 이동된 후에는, 한쌍의 디스크(90,92)가 서로 가까와지도록 이동되어, 밀봉 재료(52)가 각각 테이퍼 표면(90a, 96b) 및 테이퍼 표면(92a, 96b)에 대하여 프레스되고 방사상으로 팽창된다. 따라서, 밀봉 재료(52)는 테이퍼 표면(90a, 96a)및 트랩 컨테이너(32)의 내주면이 이루는 3표면 및 테이퍼 표면(92a, 96b)및 트랩 컨테이너(32)의 내주면이 이루는 3표면과 가깝게 접촉되어 밀봉을 수행한다.
상술한 바와 같이, 밀봉 재료(52)가 방사상으로 팽창되고 트랩 컨테이너 (32)의 내주면과 가깝게 접촉하면 밸브 요소(50)가 정지 상태(밀봉 상태)에 있을 때 충분한 밀폐형 밀봉이 달성될 수 있다. 또한, 밸브 요소(50)가 이동될 때에는, 밀봉 재료(52)가 방사상으로 수축되어, 밸브 요소(50)의 외주면으로부터의 돌출이 감소된다. 따라서, 밸브요소(50)가 움직이는 순간에 슬라이딩에 의해 발생되는 밀봉 재료(52)의 마찰과, 밀봉 재료(52)가 입구 파이프(38), 출구 파이프(40), 세정액 입구 포트(42), 세정액 출구 포트(44), 건조 가스 퍼지 포트(46), 건조 가스 배출 포트(48)와 같은 다른 부분들 사이를 통과할 때 발생되는 충격과 같은 부하가 감소되어, 밀봉 재료(52)의 내구성이 증가될 수 있다.
본 실시예에서는, 이중 밀봉 구조가 형성된다. 그러나, 본 실시예에서 이용된 가동링은 생략될 수도 있으며, 이는 한쌍의 디스크에 있는 각각의 테이퍼 표면 사이에 단일의 밀봉 재료가 배치되는 단일의 밀봉 구조를 형성한다.
도 11은 제 5 실시예의 제 2 수정 실시예이다. 도 11에서 도시된 바와 같이, 밀봉 재료(52)는 방사상으로 팽창될 수 있다. 도 11에서, 밸브 요소(50)는 그 안에 가스 흐름 홈(50a)을 갖고, 가스 흐름 홈(50a)은 스루-홀(50b)을 통해 밸브 요소 (50)의 외주면상에 제공된 밀봉 실장 홈(51)과 연결되어 있다. 본 수정 실시예에서는, 밸브 요소(50)가 정지 상태(밀봉 상태)에 있을 때, 밀봉 재료(52)를 바깥쪽으로 프레스 하기 위해 가압 가스가 가스 흐름 홈(50a)안에 도입되고, 그 가스 압력으로 밀봉 재료(52)를 방사상으로 팽창시켜, 밀봉 재료가 트랩 컨테이너(32)의 내주면과 가깝게 접촉하도록 한다. 밸브 요소(50)가 이동될 때에는 가스의 도입이 정지되고, 밀봉 재료(52)의 탄성력에 의해 밀봉 재료가 방사상으로 수축되어 밀봉 재료가 바깥쪽으로 돌출하는 부분을 감소시키므로, 슬라이딩에 의해 발생되는 밀봉 재료(52)상의 부하를 감소시킨다.
도 12A 및 도 12B는 제 5 실시예의 제 3 수정 실시예를 도시한다. 도 12A 및 도 12B에서 도시된 바와 같이, 밀봉 재료(52)는 방사상으로 팽창될 수 있다. 링형 원주홈(100a)은 디스크형체(100)의 외주면상에 제공되고, 반으로 분할된 바이메탈 (102)은 밸브 요소(50)를 구성하기 위해 원주홈(100a)의 내부에 헐겁게 맞물려있다. 예를 들어, 바이메탈(102)은 가열되거나 전류가 공급됨으로써 바깥쪽으로 개방된다. 본 수정 실시예에서, 밸브 요소(50)가 정지 상태(밀봉 상태)에 있을 때, 바이메탈(102)은 가열되거나 전류가 공급되어, 힘(F)에 의해 바깥쪽으로 개방된다. 따라서, 밀봉 재료(52)는 바이메탈(102)의 힘(F)에 의해 바깥쪽으로 프레스되고, 방사상으로 확대되어 트랩 컨테이너(32)의 내주면과 가깝게 접촉하게 된다. 그 후, 밸브 요소(50)가 이동될 때, 가열 또는 전류의 공급이 정지되고, 그 탄성력에 의해 방사상으로 수축되어 밀봉 재료의 외향 돌출부가 감소되므로, 슬라이딩에 의해 발생되는 밀봉 재료(52)상의 부하를 감소시킨다.
도 13A 및 도 13B는 제 5 실시예의 제 4 수정 실시예를 도시한다. 도 13A 및 도 13B 에서 도시된 바와 같이, 밀봉 재료(52)는 방사상으로 팽창될 수 있다. 도 13A 및 도 13B에서, 도 8에 도시된 세 개의 밸브 요소(50)가 모두 도시된다. 각각의 밸브 요소(50)는 한쌍의 디스크(110,112)를 포함한다. 우측상에 위치된 밸브 요소 (50)와 좌측에 위치된 밸브 요소(50)는 디스크(110,112)가 서로 멀어져 이동하도록 디스크(110,112)에 힘을 인가하기 위해 디스크(110,112) 사이에 삽입된 스프링 (114)을 갖는다. 따라서, 상기 디스크(110,112)는 스프링(114)의 탄성힘과 샤프트(36)(도 8 참조)를 왕복시키기 위한 구동 수단으로서의 실린더 구동에 의해서 서로에 대해 멀어지도록 이동하고 또한 가까와지도록 이동한다.
각각의 두 디스크(110, 112)사이의 위치에 링(116)이 배치된다. 밀봉 재료(52)는 링(116)과 디스크(110,112)사이의 위치에서 각각 배치된다. 또한, 디스크(110,112)사이에 패킹(118)이 삽입된다.
도 13A에서 도시된 바와 같이, 한쌍의 디스크(110, 112)가 서로 멀어지게 이동하는 상태에서는, 링(116)과 디스크(110,112)의 양측면에 의해 형성된 영역에서 밀봉 재료(52)가 붕괴될 없이 각각 수용된다. 특히, 밀봉 재료(52)는 트랩 컨테 이너(32)의 내주면에 접촉되지 않고 자유 상태로 수용된다. 그 후, 도 13B에서 도시된 바와 같이, 한쌍의 디스크(110 ,112)가 서로 더 가까이 이동될 때에는, 밀봉 재 료(52)가 링(116)과 디스크(110,112)에 의해 각각 프레스되고, 방사상으로 팽창되어, 각각의 밀봉 재료(52)의 외주면이 트랩 컨테이너(32)의 내주면과 가깝게 접촉되도록 한다. 따라서, 신뢰도 있는 밀봉과 이중 밀봉 구조가 달성될 수 있다.
본 수정 실시예에서는, 샤프트(36)(도 8 참조)를 이동하기 위해 실린더(도시 안됨)가 구동 되기 전에, 각각의 밸브 요소(50)에 있는 디스크(110,112)가 서로 멀어지게 이동되어, 링(116)과 디스크(110,112)의 양측면에 의해 형성된 영역안으로 밀봉 재료가 각각 자유상태로 수용된다. 샤프트(36)가 이동된 후에는 한쌍의 디스크(110,112)는 서로 더 가까와지도록 이동하여, 밀봉 재료(52)는 링(116)과 디스크(110,112)에 의해 각각 프레스되고 방사상으로 팽창된다. 따라서, 각각의 밀봉 재료(52)의 외주면은 트랩 컨테이너(32)의 내주면과 가깝게 접촉되어 밀봉을 수행한다.
상술한 바와 같이, 밀봉 재료(52)는 방사상으로 팽창되고 트랩 컨테이너(32)의 내주면과 가깝게 접촉하여, 밸브 요소(50)가 정지 상태(밀봉 상태)에 있을 때 충분한 밀폐형 밀봉이 달성될 수 있다. 또한, 밸브 요소(50)가 이동될 때, 밀봉 재료(52)상의 부하가 최소화되어 밀봉 재료(52)의 내구성이 증가될 수 있다.
도 14A 및 14B는 제 5실시예의 제 5 수정 실시예를 도시한다. 도 14A 및 도 14B에서 도시된 바와 같이, 밀봉 재료(52)는 방사상으로 팽창될 수 있다. 밀봉 재료(52), 즉, 이른바 캡형 밀봉 재료는, 0-링(120)과, 상기 0-링(120)의 외주면 부분을 커버하고 0-링(120)을 보호하기 위한 커버링 재료(122)를 포함한다. 캡형 밀봉 재료는 더욱 향상된 내구성을 갖는다. 다른 구조는 도 13A 및 도 13B에서 도시 된 구조와 동일하다.
도 14A 에서 도시된 바와 같이, 한쌍의 디스크(110,112)가 서로 멀어져 이동하는 상태에서, 밀봉 재료(52)는 링(116)과 디스크(110,112)의 양측면에 형성된 영역안으로 붕괴됨 없이 각각 수용된다. 그 후, 도 14B에서 도시된 바와 같이, 한쌍의 디스크(110,112)가 서로 더 가깝게 이동될 때, 밀봉 재료(52)는 링(116)과 디스크 (110,112)에 의해 각각 프레스되고, 방사상으로 팽창하여, 각각의 밀봉 재료(52)의 외주면이 트랩 컨테이너(32)의 내주면에 더 가깝게 접촉하도록 한다. 따라서, 신뢰도 있는 밀봉과 이중 밀봉 구조가 달성될 수 있다.
(예시)
도 1 내지 도 3에서 도시된 트랩 장치에서, 조절 플레이트(68,68)에 의해 형성되는, 오리피스(스로틀부)(66)에서 폭 ×길이는 46 ×125mm(예시 1), 46 ×95mm (예시 2), 및 46 ×75mm(예시 3)이었고, 가장 바깥쪽의 배플 플레이트(58c)는 외부 지름(D)이 117mm이고, 길이가 61mm 였다. 트랩 장치에서, NH4Cl의 트랩 효율 및 컨덕턴스가 측정되었다. 이런 경우에, 2.5 L/min의 유속으로 샤프트(36)에서 열 매체 경로(64)안으로 25℃ 물이 냉각액으로서 공급된다.
그 결과, 예시 1에서, 트랩핑 효율은 80% 이고, 컨덕턴스는 초기 단계에서 는 34,200 L/min 이고 트랩 동작 후에는 27,500 L/min이었다. 예시 2에서, 트랩핑 효율은 83%이고, 컨덕턴스는 초기 단계에서는 32,100 L/min 이고 트랩 동작 후에는 26,800 L/min이었다. 예시 3에서, 트랩핑 효율은 88% 이고, 컨덕턴스는 초기상태에 서는 30,200 L/min 이고 트랩핑 동작 후에는 24,200 L/min이었다. 이 결과는 도 15에 도시화되어 있다..
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 트랩 유닛을 가진 트랩 컨테이너로 흐르는 배출 가스의 접촉 효율이 개선될 수 있다. 따라서, 배출 가스의 컨덕턴스가 유지되면서도 배출 가스내의 생성물에 대한 트랩핑 효율이 증가될 수 있다. 따라서, 이 트랩 장치를 사용하는 배기 시스템에서, 진공 펌프의 유효 수명이 증가될 수 있고, 유독성 물질 제거 장치는 진공 펌프의 수행에 영향을 미치지 않고 동작 신뢰도를 증가시키도록 보호되어서, 전체 시스템의 설비 비용 및 운영 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 소정의 바람직한 실시예가 상세히 도시화되고 및 설명되었지만, 다양한 변화와 수정은 본 명세서에 첨부된 청구 범위의 권리 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 이해되어야만 한다.

Claims (12)

  1. 트랩 장치에 있어서,
    진공 펌프를 통해 밀폐형 밀봉 챔버를 배기시키기 위한 배출 경로;
    상기 배출 경로와 상기 배출 경로 부근에 배치된 재생 경로에 가로질러 연장된 밀폐형 밀봉 트랩 컨테이너;
    상기 트랩 컨테이너안에 배치되어, 배출 가스에 있는 생성물을 부착하고 상기 배출 가스로부터 상기 생성물을 제거하며, 상기 배출 경로 또는 상기 재생 경로에 선택적으로 위치되는 트랩 유닛;
    상기 트랩 유닛의 양측에 배치되고 상기 트랩과 함께 일체로 이동되는 밸브 요소; 및
    상기 밸브 요소의 외주면상에 장착되어, 상기 트랩 유닛이 이동될 때 상기 트랩 컨테이너의 내주면위로 슬라이드 하도록 하는 밀봉 재료를 포함하여 이루어지는 트랩 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 배출 경로에서의 트랩핑 동작과 상기 재생 경로에서의 재생 동작을 동시에 수행하도록 적어도 두 개의 트랩 유닛이 상기 트랩 컨테이너에 배치되는 것을 특징으로 하는 트랩 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는, 상기 트랩 컨테이너의 내주면을 향해 팽창되도록 상기 밸브 요소의 외주면상에 장착되는 것을 특징으로 하는 트랩 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는, 상기 밀봉 재료가 방사상으로 팽창될 때에만 상기 트랩 컨테이너의 내주면에 접촉하여 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 트랩 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 밸브 요소는 상기 밀봉 재료를 바깥쪽으로 프레스 함으로써 상기 밀봉 재료를 방사상으로 팽창시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 트랩 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 밀봉 재료를 방사상으로 팽창시키기 위한 상기 수단은,
    서로 마주보는 한쌍의 부재, 또는 서로 멀어지거나 더 가까와지는 테이퍼 표면을 구비한 한쌍의 부재를 상대적으로 이동시키고,
    상기 테이퍼 표면은 서로 마주 보며 또한 수평 단면에서 바깥쪽으로 갈수록 넓어지는 V자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 트랩 장치.
  7. 트랩 장치에 있어서,
    진공 펌프를 통해 밀폐형 밀봉 챔버를 배기시키기 위한 배출 경로;
    입구와 출구를 구비하고, 상기 배출 경로의 일부를 구성하는 밀폐형 밀봉 트랩 챔버;
    트랩 컨테이너 내에 배치되어, 배출 가스에 있는 생성물을 부착하고 상기 배출 가스로부터 상기 생성물을 제거시키는 트랩 유닛; 및
    상기 트랩 컨테이너의 흡입 포트에 배치되어, 상기 배출 가스가 상기 트랩 유닛의 내부를 향해 흐르도록 상기 흡입 포트내에서의 배출 가스 흐름을 조절하는 스로틀부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랩 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 트랩 유닛이 곡선 모양의 트랩 표면을 갖는 배플 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랩 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 트랩 표면이 원호 모양이고, 상기 원호의 축선이 상기 배출 경로를 가로지는 것을 특징으로 하는 트랩 장치.
  10. 트랩 장치에 있어서,
    진공 펌프를 통해 밀폐형 밀봉 챔버를 배기시키기 위한 배출 경로;
    입구 및 출구를 구비하며, 상기 배출 경로의 일부를 구성하는 밀폐형 밀봉 트랩 컨테이너;
    상기 트랩 컨테이너에 배치되어, 배출 가스에서의 생성물을 부착하고 상기 배출 가스로부터 상기 생성물을 제거시키기 위한 트랩 유닛; 및
    상기 배출 포트에서 배출 가스의 흐름을 억제하기 위해 상기 트랩 컨테이너의 배출 포트에 배치된 억제부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랩 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 트랩 유닛이 곡선 모양의 트랩 표면을 갖는 배플 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랩 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 트랩 표면이 원호 모양이고, 상기 원호의 축선이 상기 배출 경로를 가로지르는 것을 특징으로 하는 트랩 장치.
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