KR100688900B1 - 배출가스 여과장치, 보조여과장치 및 트랩장치 - Google Patents

배출가스 여과장치, 보조여과장치 및 트랩장치 Download PDF

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Abstract

진공펌프를 손상시키지 않고 배출가스중의 고화성분 및 고형물의 수집효율을 향상시킴과 동시에 필터의 그물눈의 조기 막힘을 방지한다.
배기경로(48a)에는 진공펌프(14)와 배출가스 여과장치(50)가 설치된다. 이 배출가스 여과장치는 트랩장치(18), 프리필터(52) 및 필터(20)에 의해 구성된다. 프리필터는 용기내의 배출가스의 유통경로를 제어함으로써, 배기경로내를 유통하는 배출가스의 유속을 저감시킨다. 이들 진공펌프, 트랩장치, 프리필터 및 필터는 기밀용기(10)측으로부터 이 순서로 소요에 따라서 배관을 통해서 접속되고 상술한 배기경로를 구성한다.
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기밀용기, 배기경로, 진공펌프, 배출가스 여과장치, 트랩장치, 필터, 용기, 가스유입구, 가스유출구, 냉각관.

Description

배출가스 여과장치, 보조여과장치 및 트랩장치{EXHAUST GAS FILTRATION APPARATUS, AUXILIARY FILTRATION APPARATUS AND TRAP APPARATUS}
도 1은 실시형태의 배출가스 여과장치의 구성을 도시하는 도면,
도 2는 제 1의 실시형태의 프리필터의 구성을 도시하는 도면,
도 3은 제 1의 실시형태의 프리필터의 구성을 도시하는 도면
도 4는 지지판의 구성을 도시하는 도면,
도 5는 제 2의 실시형태의 프리필터의 구성을 되시하는 도면,
도 6은 제 3의 실시형태의 트랩장치의 구성을 도시하는 도면,
도 7은 냉각기구의 구성을 도시하는 도면,
도 8은 제 3의 실시형태의 트랩장치의 동작설명에 제공되는 도면,
도 9는 제 3의 실시형태의 트랩장치의 변형예를 도시하는 도면,
도 10은 제 4의 실시형태의 트랩장치의 구성을 도시하는 도면,
도 11은 제 4의 실시형태의 트랩장치의 동작설명에 제공되는 도면,
도 12는 제 4의 실시형태의 트랩장치의 변형예를 도시하는 도면,
도 13은 종래의 배출가스 여과장치를 도시하는 도면,
도 14는 전형적인 트랩장치의 구성을 도시하는 도면,
도 15는 전형적인 트랩장치의 구성을 도시하는 도면, 및
도 16은 전형적인 필터의 구성을 도시하는 도면.
(부호의 설명)
10 : 기밀용기
12a, 12b, 48a, 48b, 48c : 배기경로
14, 14a, 14b : 진공펌프
16, 50 : 배출가스 여과장치
18 : 트랩장치
20 : 필터
22, 36, 54, 86 : 용기
24, 56a, 88 ; 가스유입구
26, 58a, 90 : 가스유출구
28 : 차폐판
30, 32, 34, 82, 106 : 냉각관
30a, 32a, 34a, 106a : 냉각매체 유입구
30b, 32b, 34b, 106b : 냉각매체유출구
38 : 제 1의 개구
40 : 제 2의 개구
42 : 필터메시
44 : 메시
46 : 프레임
46a, 96, 98, 100, 112 : 개구
52 : 프리필터
56 : 배출가스 유입관
58 : 배출가스 유출관
60 : 필터엘리먼트
62 : 여과영역
62a : 제 1 여과영역
62b : 제 2 여과영역
64 : 제 1 확산영역
64a : 배출가스 유입영역
64b : 배출가스 유출영역
66 : 제 2 확산영역
68 : 지주
70 : 금속울
72 : 지지판
74 : 유입구개구
76 : 유츌구개구
78 : 지주개구
80 : 유통개구
84 : 격벽
92, 92a : 축체
108a, 108b : 중공부
94, 110 : 박판
102 : 냉각기구
104 : 봉형상부재
104a, 104b : 절결부
114 : 단차
본 발명은 반도체소자나 전자부품을 제조하는 과정에서 사용되는 가스처리실의 배기경로에 설치되는 것으로서, 배출가스중의 고화성분 및 고형물을 제거하기 위한 배출가스 여과장치에 관한 것이다.
예를 들면 반도체소자나 전자부품의 제조에 사용되는 플라스마 CVD장치에서는 기밀용기내에서 플라스마 CVD 프로세스를 일으켜서 기판에 a －Si막 이나 SiN막 등을 성막한다. 이 때 기판 이외에 기밀용기의 내벽 등에도 박막이 퇴적한다. 통상 내벽 등에 퇴적한 박막은, NF3 가스를 사용한 플라스마 클리닝에 의해 제거된다. 이 과정에서 기밀용기내에 Si2F6(NH4)3·F＊를 주체로한 가스상태의 생성물이 발생된다. 플라스마 클리닝중에도 기밀용기는 계속해서 배기되기 때문에, 배기경로로 되는 배 관 등에 Si2F6(NH4)3·F＊를 주체로한 분말상태의 고형물이 석출 및 퇴적한다. 고형물이 축적하면 배관막힘이 야기된다. 이것을 방지하기 위하여 배출가스중의 고화성분(냉각 또는 고밀도화(압력의 상승)에 의해 상태가 고체로 변화하는 가스상태의 생성물) 및 고형물을 제거하는 것을 목적으로 한 배출가스 여과장치가 배기경로에 설치된다.
도 13은 종래의 배출가스 여과장치를 도시하는 블록도이다. 도 13(A)에는 기밀용기(10)와 이 기밀용기의 배기경로(12a)가 도시된다. 이 배기경로(12a)에는 진공펌프(14) 및 배출가스 여과장치(16)가 설치된다. 이 종래의 배출가스 여과장치(16)는 트랩장치(18) 및 필터(20)에 의해 구성된다. 이들 진공펌프(14), 트랩장치(18) 및 필터(20)는 기밀용기(10)측으로부터 이 순서로 소요에 따라서 배관을 통하여 접속되고 상술한 배기경로(12a)를 구성한다.
또 도 13(B)에 도시하는 배기경로(12b)는 기밀용기(10) 측으로부터 트랩장치 (18), 필터(20) 및 진공펌프(14)가 이 순서로 소요에 따라서 배관을 통하여 접속된 것이다. 이와 같이 배출가스 여과장치(16)와 진공펌프(14)의 배치순을 도 13(A)의 경우와 반대로 하여 사용하는 경우도 있다.
상술한 트랩장치(18)로서는 예를 들면 도 14 및 도 15에 도시하는 구성의 것이 알려져 있다. 도 14 및 도 15는 전형적인 트랩장치의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 14에 도시하는 트랩장치는 양단에 개구를 가진 원통형상의 용기(케이싱) (22)를 구비한다. 이 용기(22)의 한 쪽의 개구는 가스유입구(24)로서, 및 이 용기 (22)의 다른 쪽 개구는 가스유출구(26)로서 각각 사용된다. 용기(22)의 내부에는 일단이 폐색된 원통형상의 차폐판(28)이 설치된다. 차폐판(28)은 용기(22)의 내부 중앙부근에 폐색된 측을 가스유입구(24)로 향한 상태로 설치된다. 이 차폐판(28)의 내측에 냉각매체 유입구(30a) 및 냉각매체 유출구(30b)를 구비한 냉각관(30)이 설치된다. 또 용기(22)의 벽면에 냉각매체 유입구(32a) 및 냉각매체 유출구(32b)를 구비한 냉각관(32)이 설치된다. 이들 냉각관(30, 32)에는 물 등의 냉각매체를 순환시킨다.
기밀용기로부터 배기된 배출가스는 가스유입구(24)로부터 용기(22) 내부로 유입하고 용기(22)의 내벽과 차폐판(28) 사이를 통과하여 가스유출구(26)로부터 후단(後段)의 배기경로로 유출된다. 이 배출가스는 열을 띠고 있다. 한편 용기(22) 및 차폐판(28)은 냉각관(30, 32)에 의해 배출가스의 온도보다도 낮은 온도로 냉각되어 있다. 그 때문에 용기(22)내에서 배출가스는 고체화되고, 기밀용기내에서 발생된 생성물이 고형물로서 석출한다. 이 고형물은 용기(22)의 벽면이나 차폐판(28)의 표면에 축적된다.
또 도 15에 도시하는 트랩장치는 냉각매체 유입구(34a) 및 냉각매체 유출구(34b)를 구비한 냉각관(34)을 용기(22)의 내부에 구비한다. 이 냉각관(34)은 복수회 절곡된 형상으로 되어 있기 때문에 배출가스와 냉각관(34)의 접촉면적이 증대하여 고화성분 및 고형물의 수집효율이 향상된다.
다음에 상술한 필터(20)의 전형적인 구성예를 도 16에 도시한다. 도 16(A)는 필터의 구성예를 도시하는 단면도이다. 도 16(B)는 이 필터의 일부를 분해하여 도시하는 사시도이다.
도 16에 도시하는 필터는 2개의 개구(38, 40)를 가진 원통형상의 용기(36)를 구비한다. 이 용기(36)의 제 1의 개구(38)는 가스유입구로서, 및 이 용기(36)의 제 2의 개구(40)는 가스유출구로서 각각 사용된다. 이 예에서는 제 2의 개구(40)가 용기(36)의 일단에 형성되고, 제 1의 개구(38)가 용기(36)의 타단 근처의 원통면에 형성되어 있다.
그리고 용기(36)의 내부에 필터메시(42)가 설치되어 있다. 이 필터메시(42)는 스테인리스제의 평직철강선경(平織金剛線徑:세로 가로 번갈아 짜는 방식의 철강망의 선경)메시(이하 단순히 메시로 약칭한다)(44)를, 스테인리스제의 원통형상의 프레임 (46)의 외측에 감은 것이다(도 16(B)에 화살표(a)로 도시하는 방향으로 프레임(46)을 삽입한 상태로 된다.). 이 필터메시(42)는 그 내측(프레임(46)측)이 제 2의 개구(40)와 연결됨과 동시에 그 외측(메시(44)측)이 제 1의 개구(38)와 연결하도록 배치된다. 프레임(46)의 원통면에는 복수의 개구(46a)가 형성되어 있으므로 제 1의 개구(38)에 유입된 배출가스는 필터메시(42)의 메시(44)를 통과하여 제 2의 개구(40)에 도달한다. 배출가스중의 고형물은 메시(44)에 의해 포획된다.
또 제 1의 개구(38)를 가스유출구로서 사용하고, 제 2의 개구(40)를 가스유입구로서 사용해도 좋다. 이 경우는 제 2의 개구(40)에 배출가스가 유입되고 배출가스는 필터메시(42)의 메시(44)를 통과하여 제 1의 개구(38)로부터 외부로 유출된다.
그렇지만 종래의 배출가스 여과장치에는 다음과 같은 문제가 있다.
(1) 상술한 트랩장치에서는 배출가스중의 고화성분 또는 고형물을 완전히 제거할 수 없다. 고화성분 또는 고형물을 제거하기 위해서는 배출가스를 냉각할 필요가 있고, 배출가스중의 고화성분 또는 고형물을 트랩장치의 냉각부와 접촉시키지 않으면 안된다. 그 때문에 냉각부의 근방을 유통하지 않는 미분(微粉)의 생성물(고형물)을 제거하는 것은 곤란하다. 또 비록 접촉했다 하더라도 유통속도가 빠른 미분의 생성물은 퇴적 및 축적이 곤란하다.
(2) 트랩장치에서 포획되지 않는 상술한 바와 같은 생성물은 트랩장치의 후단에 설치된 필터로 제거된다. 그러나 이 필터는 미세하고 면밀한 구조로 이루어지는 섬유부재이기 때문에 미분의 생성물을 제거할 수는 있으나 약간의 제거량으로 그물눈의 막힘을 일으키고 배기경로의 컨덕턴스를 현저히 저하시키고 만다. 컨덕턴스의 저하가 어느 정도까지 진행하면 배출가스 여과장치의 구성부품의 세척 혹은 교환이 필요하게 된다. 따라서 필터를 사용함으로써 배출가스 여과장치 및 이것을 사용하는 반도체 제조장치 등의 연속사용시간을 단축하고 만다.
(3) 상기 (2)의 문제를 해결하는데에는 필터에 유입되는 미분의 생성물의 양을 저감시키는 것이 필요하다. 트랩장치의 수집효율이 그 내부를 유통하는 배출가스의 유통속도에 반비례하는 점에 착안하면, 배기경로내의 임의의 위치에서 컨덕턴스를 의도적으로 저감시키는 것이 유효하다고 고려된다. 그러나 상기 (2)의 문제가 해결되는 레벨까지 컨덕턴스를 저감시키면, 진공펌프에 가해지는 부하가 크게되어 진공펌프의 손상이라고 하는 새로운 문제가 발생되고 만다.
(4) 또 종래의 트랩장치에서는 가스유입구 근방의 냉각관상에 국소적으로 고형물이 축적되고 가스유입구로부터 이격된 냉각관상에는 거의 고형물의 축적은 보이지 않았다. 따라서 고형물의 축적에 의한 가스유로의 컨덕턴스의 감소는, 유입구 근방에서 국소적으로 진행된다. 이 때문에 트랩장치를 교환, 세척하기까지의 사용시간이 단축되고 또 수집효율의 면에서도 충분한 성능을 얻을 수 없다.
본 출원은 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것이며, 따라서 본 출원의 발명의 목적은 배출가스중의 고화성분 및 고형물의 수집효율의 향상이 기대되고, 게다가 진공펌프를 손상시키지 않고 연속사용시간의 연장이 가능한 배출가스 여과장치 및 보조여과장치를 제공하는데 있다.
또 본 출원의 다른 목적은 가스유입구 근방 이외의 개소에서의 고형물의 축적을 촉진시킴으로써 장치의 사용시간을 연장하고 또한 고형물의 수집효율이 향상되는 트랩장치를 제공하는데 있다.
이 목적의 달성을 도모하기 위하여 본 출원의 배출가스 여과장치의 발명에 의하면 진공펌프에 의해 배기되는 기밀용기의 배기경로에 순차로 배치된 트랩장치 및 필터를 포함하고 이 배기경로에 배출된 배출가스중의 고화성분 및 고형물을 제거하는 배출가스 여과장치에 있어서, 트랩장치 및 필터 사이의 배기경로에 배치되는 보조여과장치를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 보조여과장치를 구비함으로써 트랩장치가 수집축적하는 것이 곤란 했던 고형물의 일부는 필터의 전단(前段)에서 이 보조여과장치에 의해 제거된다. 따라서 필터의 그물눈의 조기 막힘을 방지할 수 있고, 배출가스 여과장치 전체의 수명을 연장하는 것이 가능하게 된다.
또 보조여과장치를 구비함으로써 배기경로의 컨덕턴스를 진공펌프가 손상시키지 않는 정도로까지 의도적으로 저감시킬 수 있다. 그 결과 트랩장치내의 배출가스의 유속이 저하하고, 즉 트랩장치내의 배출가스의 체재시간이 연장되고, 트랩장치에서의 고화성분 및 고형물의 수집효율이 향상된다.
또 본 출원의 보조여과장치의 발명에 의하면 진공펌프에 의해 배기되는 기밀용기의 배기경로에 배치되고 이 배기경로에 배출된 배출가스중의 고형물을 제거하는 장치로서, 용기, 배출가스유입관, 배출가스 유출관 및 필터엘리먼트를 구비한다.
본 발명에서는 이 필터엘리먼트를 띠 형상 또는 사 형상의 부재를 다수 한데 모은 해면(海綿)형상의 집합체로 한다.
또 본 발명에서는 용기의 내부와 배기경로가 배출가스 유입관 및 배출가스 유출관에 의해 연결되고 있다.
또한 본 발명에서는 용기의 내부에 여과영역, 제 1 확산영역 및 제 2 확산영역이 구획형성되어 있어, 이들 제 1 및 제 2 확산영역이 여과영역에 설치된 필터엘리먼트에 의해 분리되어 있다.
또한 본 발명에서는 배출가스 유입관의 끝부가 가스유입구로서 제 1 및 제 2 확산영역의 어느 한 쪽에 배치됨과 동시에 배출가스 유출관의 끝부가 가스유출구로 서 제 1 및 제 2 확산영역의 어느 한 쪽에 배치된다.
또한 본 발명에서는 가스유입구로부터 가스유출구에 이르는 배출가스의 유통경로를 배출가스가 적어도 한번은 필터엘리먼트 내를 통과하도록 구성하고 있다.
통상 이 보조여과장치는 트랩장치와 필터 사이에 배치된다. 이 보조여과장치에 장비된 필터엘리먼트는 주로 트랩장치로 제거되지 않는 미분생성물(고형물)로서 필터의 그물눈의 막힘의 원인으로 되는 비교적 큰 것을 포획하는 부재이다.
이와 같은 보조여과장치에 의하면 배출가스는 배출가스 유입관을 거쳐서 제 1 또는 제 2 확산영역으로 유입된다. 그 후 배출가스는 필터엘리먼트를 통과하고 제 1 또는 제 2 확산영역내에 배치된 가스유출구에 도달한다. 그리고 배출가스는 배출가스 유출관에 의해 후단의 배기경로에 도출된다. 이 과정에서 배출가스내의 고형물이 제거된다.
또 필터엘리먼트를 배치함으로써 배기경로의, 필터엘리먼트를 배치한 위치의 컨덕턴스가 저감한다. 이 때문에 그 컨덕턴스가 저감된 위치의 전단에서의 배기경로 내를 유통하는 배출가스의 유속이 저감된다. 그 결과 당해 보조여과장치의 전단에 설치된 다른 여과장치에서의 고화성분 및 고형물의 수집효율이 향상된다.
본 발명의 보조여과장치에 있어서, 바람직하게는 배출가스의 유통경로의 일부분을 기밀용기로부터 배출가스가 배기되는 방향에 대하여 반대방향으로 배출가스가 흐르는 경로로 하면 좋다.
이 구성에 의하면 가스유입구로부터 가스유출구로 배출가스가 유통하는 방향은 가스유입구로부터 용기내로 배출가스가 유입하는 방향 및 용기내로부터 가스유 출구에 배출가스가 유출되는 방향에 대하여 거의 반대방향으로 된다. 따라서 보조여과장치의 전단의 배기경로내를 유통하는 배출가스의 유속이 더 저감되고 그 결과, 당해 보조여과장치의 전단에 설치된 다른 여과장치에서의 고화성분 및 고형물의 수집효율의 더 이상의 향상이 기대된다.
또 본 발명의 보조여과장치의 적합한 예에 의하면 가스유입구를 제 1 확산영역내에 배치함과 동시에 가스유출구를 제 2 확산영역내에 배치하고, 배출가스 유출관은 용기의 제 2 확산영역측의 격벽을 통하여 배기경로에 결합되고 배출가스 유출관은 용기의 제 1 확산영역측의 격벽을 통하여 배기경로에 결합되면 좋다.
이 구성에 의하면 배출가스의 유통경로의 일부분이 기밀용기로부터 배출가스가 배기되는 방향에 대하여 반대방향으로 배출가스가 흐르는 경로로 된다.
또 본 발명의 보조여과장치의 다른 적합한 예에 의하면 제 1 확산영역을 배출가스 유입영역과 배출가스 유출영역으로 분리함과 동시에 여과영역을 제 1 및 제 2 여과영역으로 분리하는 격벽을 용기내에 구비하고, 가스유입구를 배출가스 유입영역내에 배치함과 동시에 가스유출구를 배출가스 유출영역내에 배치하고, 배출가스 유입관은 용기의 제 2 확산영역측의 격벽을 통해서 배기경로에 결합되고, 배출가스 유출관은 용기의 제 1 확산영역측의 격벽을 통해서 배기경로에 결합되면 좋다.
이 구성에 의하면 배출가스의 유통경로의 일부분이 기밀용기로부터 배출가스가 배기되는 방향에 대하여 반대방향으로 배출가스가 흐르는 경로로 된다.
또 본 발명의 보조여과장치에 있어서, 바람직하게는 필터엘리먼트를, 개구를 가진 복수의 지지판 사이에 복수의 금속편을 실질적으로 동일하게 채워넣는 것이 적합하다.
또한 본 발명의 보조여과장치의 실시에서 필터엘리먼트를 냉각하기 위한 냉각기구를 구비하는 것이 바람직하다.
또 본 발명에 관한 발명의 발명자는 고형물의 발생이 온도뿐만 아니라 압력에도 의존하는 것에 착안하여 하기와 같은 독특한 구성의 트랩장치에 생각이 미치게 되었다.
즉 본 출원에 관한 발명의 트랩장치에 의하면 진공펌프에 의해 배기되는 기밀용기의 배기경로에 배치되어 있고 이 배기경로내에서 고체화되는 가스를 고형물로서 제거하기 위한 트랩장치에 있어서, 이 트랩장치는 배기경로에 접속되는 가스의 유로를 내부에 가진 용기에 의해 구성되어 있고, 유로중의 가스의 유속이 당해 유로의 위치에 따른 소정의 유속으로 제어되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 유로의 위치에 따라서 가스의 유속이 제어되므로, 유속이 비교적 작은 곳에서는 고형물의 축적이 촉진된다. 한편 유속이 비교적 큰 곳에서는 고형물의 축적을 피하게 된다. 따라서 유로중의 소정의 위치에 고형물을 축적시키는 것이 가능함과 동시에 유로의 컨덕턴스를 저하시키고 싶지 않은 곳에는 고형물을 축적시키지 않도록 할 수 있다. 따라서 가스유입구 근방 이외의 개소에서 고형물의 축적을 촉진시킬 수 있고, 이것에 의해 장치의 사용시간이 연장되고, 게다가 고형물의 수집효율이 향상된다.
본 발명의 트랩장치의 적합한 예에 의하면 전술한 유로가 나선형상으로 뻗어 있는 주 유로와 이 주 유로의 일부로부터 분기되어 당해 주 유로의 다른 부분에 접속되는 부 유로로 구성된다.
이와 같이 구성하면 주 유로와 부 유로의 합류점에 있어서, 주 유로로 흐르는 가스는 부 유로로부터 흘러 들어가는 가스에 의해 완행된다. 그것에 의해 장치내에서의 가스의 체류시간이 연장되고 고형물의 축적이 촉진된다. 또 주 유로에서는 장치의 사용시간의 증가에 따라 고형물의 축적이 진행되고 유로단면적이 감소되는데, 가스는 부 유로를 통과하여 후단의 주 유로로 유출하므로, 주 유로의 후단도 유효하게 사용된다. 따라서 장치의 사용시간을 종래에 비교하여 연장시킬 수 있다.
또 본 발명의 트랩장치에 있어서, 바람직하게는 전술한 주 유로가 용기의 내부에 설치된 축체의 표면에 접속된 박판에 의해 형성되어 있고, 전술한 부 유로가 박판의 소정의 위치에 형성된 개구에 의해 형성되면 좋다.
또 본 발명의 트랩장치의 다른 적합한 예에 의하면 전술한 유로가 복수의 환상의 제 1 유로와 각 제 1 유로의 사이를 접속하는 제 2 유로로 구성되어 있고 제 1 유로의 유로단면적을 소정의 위치에서 변화시키고 있다.
이와 같이 구성하면 가스는 각각의 제 1 유로 및 제 2 유로내로 유입한다. 제 2 유로에서 제 1 유로로 유입된 가스는 2계통으로 분류(分流)된다. 소정의 제 1 유로에는 유로단면적이 변화하는 바가 있으며, 가스는 유로단면적이 작은 측과 유로단면적이 큰 측으로 각각 진행된다. 유로단면적이 작은 측에서는 유로단면적이 큰 측에 비교하여 가스의 유속이 빠르게 된다. 따라서 유로단면적이 작은 측에서는 고형물이 축적되기 어렵고, 한편 유로단면적이 큰 측에서는 고형물이 축적되기 쉽 다. 이와 같이 고형물의 축적이 촉진되는 개소와 컨덕턴스의 저하를 방지하는 개소를 소정의 위치에 설정할 수 있다. 그러므로 고형물의 축적을 비 국소적으로 발생시키는 것이 가능 하며, 후단의 제 1 유로도 유효하게 사용되게 된다. 따라서 장치의 사용시간이 종래에 비교하여 길게 된다.
또 본 발명의 트랩장치에 있어서, 바랍직하게는 전술한 제 1 유로가 용기의 내부에 설치된 축체의 표면에 접속된 복수매의 박판에 의해 형성되어 있어, 전술한 제 2 유로가 박판의 소정의 위치에 형성된 개구에 의해 형성되어 있고, 박판의 소정의 위치에 단차를 형성함으로써 제 1 유로의 유로 단면적을 변화시키면 좋다.
또 상술한 박판은 요철형상 또는 파형형상으로 절곡되어 있는 것이 바람직하다. 박판의 표면적이 증대되고 고형물의 축적이 가능하게 되는 유효면적이 증가하기 때문이다. 또 가스의 유로가 연장되어 장치의 사용시간의 연장 및 고형물의 수집효율의 향상이 도모된다.
더욱 바람직하게는 박판의 표면에 요철구조가 형성되어 있으면 좋다. 이를 위해서는 예를 들면 박판의 표면에 블라스트(blast)가공을 시행하여 요철면을 형성하는 것이 적합하다. 이 결과 박판의 표면적이 증대된다.
더우기 상술한 축체의 내부에 냉각기구가 설치되어 있으면 바람직하다.
(실시형태)
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관하여 설명한다. 또한 도면은 본 발명이 이해될 수 있는 정도로 각 구성성분의 형상, 치수 및 배치관계를 개략적으로 도시하고 있다. 이하의 설명에 사용되는 각 도면에서 동일한 구성성분에 관해 서는 동일한 부호를 붙여서 도시한다. 또 이하에 기재하는 수치조건이나 재료 등은 단순한 일예에 불과하다. 따라서 본 발명은 이 실시형태에 하등 한정되지 않는다.
본 실시형태의 배출가스 여과장치는 진공펌프에 의해 배기되는 기밀용기의 배기경로에 배치되고, 이 배기경로에 배출된 배출가스내의 고화성분(가스상태의 생성물) 및 고형물을 제거하는 장치이다.
도 1은 실시형태의 배출가스 여과장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 1(A)에는 기밀용기(10)와 이 기밀용기의 배기경로(48a)가 도시된다. 이 배기경로(48a)에는 진공펌프(14)와 이 실시형태의 배출가스 여과장치(50)가 설치된다. 이 배출가스 여과장치(50)는 트랩장치(18), 프리필터(보조여과장치, 전치여과장치라고도 한다)(52) 및 필터(20)에 의해 구성된다. 이 배출가스 여과장치(50)는 종래의 배출가스 여과장치를 구성하는 트랩장치 및 필터 사이에 새롭게 프리필터(52)를 설치한 점에 특색을 갖는다. 이들 진공펌프(14), 트랩장치(18), 프리필터(52) 및 필터(20)는 기밀용기(10)측으로부터 이 순서로 소요에 따라 배관을 통하여 접속되어 상술한 배기경로(48a)를 구성하고 있다.
또 도 1(B)에 도시하는 배기경로(48b)는 기밀용기(10) 측으로부터 배출가스 여과장치(50) 및 진공펌프(14)가 이 순서로, 소요에 따라서 배관을 통하여 접속된 것이다. 이와 같이 배출가스 여과장치(50)와 진공펌프(14)의 배치순서를 도 1(A)의 경우와 반대로 하여 사용하는 경우도 있다.
또한 도 1(C)에 도시하는 배기경로(48c)는, 기밀용기(10)측으로부터 진공펌프(14a), 배출가스 여과장치(50) 및 진공펌프(14b)가 이 순서로, 소요에 따라서 배 관을 통하여 접속된 것이다. 이와 같이 배출가스 여과장치(50)의 전단 및 후단의 양방에 진공펌프를 설치하는 경우도 있다. 일반적으로 전단의 진공펌프(14a)로서는 예를 들면 터보분자펌프 등의 중 진공 및 고 진공의 진공상태를 만들어 내는데 적합한 펌프가 사용되고, 후단의 진공펌프(14b)로서는 예를 들면 드라이펌프 등과 같이 대기압으로부터 진공상태를 만들어 내는데 적합한 펌프가 사용된다.
상술한 트랩장치(18)로서는 예를 들면 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한 것을 사용할 수 있다. 이 밖에도 후술하는 제 3 및 제 4의 실시형태의 트랩장치를 사용할 수 있다. 또 상술한 필터(20)로서는 예를 들면 도 16을 참조하여 설명한 것을 사용할 수 있다.
(제 1의 실시형태)
다음에 상술한 프리필터(52)의 제 1 구성예에 관하여 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 2는 제 1의 실시형태의 프리필터의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 3에 도시하는 단면도는 도 2에 도시하는 프리필터의 여과영역(62)의 부분을, 배출가스 유입관(56) 및 배출가스 유출관(58)의 뻗는 방향에 대하여 수직으로 절단한 절단단면을 도시하고 있다. 또 도 4는 도 2에 도시하는 지지판(72)의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 2에 도시하는 바와 같이 이 프리필터는 주로 용기(54), 배출가스 유입관(56), 배출가스 유출관(58) 및 필터엘리먼트(60)를 구비하고 있다.
용기(54)는 양단에 각각 1개씩 개구를 가진 원통형상의 용기이다. 이 용기(54)의 한쪽 개구에는 배출가스 유입관(56)이 끼워 통하고 있고 다른 쪽 개구 에는 배출가스 유출관(58)이 끼워 통하고 있다. 용기(54)의 내부와 배기경로는 이들 배출가스 유입관(56) 및 배출가스 유출관(58)에 의해 연결되어 있다. 이들 배출가스 유입관(56) 및 배출가스 유출관(58)이 끼워 통하게 되는 용기(54)의 개구 부분에는 용기(54)내의 기밀성이 유지되도록 소정의 밀봉이 실시되어 있다.
또 용기(54)의 내부에 여과영역(62), 제 1 확산영역(64) 및 제 2 확산영역(66)이 구획형성되어 있다. 이들 제 1 및 제 2 확산영역(64, 66)은 여과영역(62)에 설치된 필터엘리먼트(60)에 의해 분리되어 있다. 이 필터엘리먼트(60)는 띠 형상 또는 사 형상의 부재를 다수 한데 모은 해면형상의 집합체에 의해 구성된다. 이와 같은 필터엘리먼트(60)는 배출가스 내의 고형물을 포획하는 기능을 가지고 있다. 이 필터엘리먼트(60)는 용기(54)의 중앙부근에서 복수개의 지주(68)에 의해 지지되어 있다.
상술한 배출가스 유입관(56) 및 배출가스 유출관(58)은 용기(54) 내를 직선적으로 뻗도록 각각 설치된다. 또 배출가스 유입관(56)은 용기(54)의 제 2 확산영역(66)측의 격벽을 통하여 배기경로에 결합되고, 배출가스 유출관(58)은 용기(54)의 제 1 확산영역(64)측의 격벽을 통하여 배기경로에 결합된다.
그리고 상술한 배출가스 유입관(56)의 끝부는 가스유입구(56a)로서 제 1 확산영역(64)내에 배치된다. 또 상술한 배출가스 유출관(58)의 끝부는 가스유출구(58a)로서 제 2 확산영역(66)내에 배치된다.
따라서 가스유입구(56a)로부터 가스유출구(58a)에 이르는 배출가스의 유통경로는 배출가스가 적어도 한번은 필터엘리먼트(60) 내를 통과하도록 구성되어 있다.
또한 이 배출가스의 유통경로의 일부분, 특히 배출가스가 필터엘리먼트(60)를 통과할 때의 경로는 기밀용기(10)로부터 배출가스가 배기되는 방향에 대해서 반대방향으로 배출가스가 흐르는 경로로 되어 있다. 즉 가스유입구(56a)로부터 가스유출구(58a)에 배출가스가 유통하는 방향은 가스유입구(56a)로부터 용기(54)내로 배출가스가 유입되는 방향, 및 용기(54)내로부터 가스유출구(58a)로 배출가스가 유출되는 방향에 대해서 대략 반대방향으로 되어 있다.
다음에 상술한 필터엘리먼트(60)의 구체적 구성에 관하여 설명한다. 이 예의 필터엘리먼트(60)는 개구를 가진 복수의 지지판(72) 사이에 복수의 금속편을 실질적으로 동일하게, 배출가스의 유통이 가능하게 되는 정도로 채워넣은 것이다. 도 2 및 도 3에 도시하는 예에서는 동일형상의 2매의 지지판(72) 사이의 공간에 금속편의 집합체인 금속 울(wool)(70)이 채워져 있다.
금속울(70)을 구성하는 금속편은 스테인리스 등의 금속을 임의의 길이로, 2mm의 폭 및 0.1mm 정도의 두께의 띠 형상으로 절삭가공한 것이다. 이와 같은 금속 울(70)은 철제 수세미와 같은 해면형상의 구조를 가지고 있다. 금속편의 형상은 상술한 예에 한정되지 않고, 임의의 형상으로 할 수 있다. 예를 들면 사(絲) 형상으로 해도 좋고 또 나선형상으로 감겨있는 것이라도 좋다. 또한 금속편 대신에 유리편을 사용해도 좋다.
이와 같은 금속울(70)의 내부는 배출가스의 유통이 가능하며, 또한 금속울(70)과 배출가스의 접촉면적은 매우 크다. 그 때문에 트랩장치로 제거되지 못했던 배출가스 내의 고형물을 금속울(70)로 포획하여 제거할 수 있다.
지지판(72)은 원반형상의 스테인리스판으로 이루어진다. 지지판(72)에는 복수의 관통구멍이 형성되어 있다. 먼저 지지판(72)의 원반 중앙부에는 배출가스 유입관(56)이 끼워 통하는 원형형상의 유입구개구(74)가 형성되어 있다. 또 지지판(72)에는 배출가스 유출관(58)이 끼워 통하는 원형형상의 유출구개구(76)가 형성되어 있다. 또한 지지판(72)에는 필터엘리먼트(60)를 지지하기 위한 지주(68)가 끼워 통하게 되는 복수개, 이 예에서는 4개의 지주개구(78)가 형성되어 있다. 또한 지지판(72)에는 배출가스를 통과시키기 위한 다수의 유통개구(80)가 형성되어 있다.
이 지지판(72)의 외경(원반의 직경)은 용기(54)의 내경과 동일하게 되어 있다. 그리고 2매의 지지판(72)은 서로 평행하게 용기(54)의 내부에 끼워맞춤된 상태로 설치된다. 또 지지판(72)을 용기(54)내에 설치한 상태에서는 상술한 지지판(72)의 개구(74, 76, 및 78)에 각각 배출가스 유입관(56), 배출가스 유출관(58) 및 지주(68)가 끼워 통하게 된다. 또한 2매의 지지판(72) 사이로서, 배출가스 유입관(56), 배출가스 유출관(58) 및 지주(68) 사이에 금속울(70)이 도 3에 도시하는 바와 같이 채워 넣어진다(단 도 3에서는 지주(68)의 도시를 생략하고 있다).
또 이 프리필터에는, 필터엘리먼트(60)에서 고화성분의 석출효과를 얻는 목적에서, 필터엘리먼트(60) 즉 지지판(72) 및 금속울(70)을 냉각하기 위한 냉각기구가 구비되어 있다. 이 냉각기구로서 물 등의 냉각매체를 순환시키기 위한 냉각관(82)이 사용된다. 냉각관(82)은 용기(54)의 외측 표면에 설치되어 용기(54)의 격벽을 통하여 필터엘리먼트(60)를 냉각하는 구조로 되어 있다.
다음에 이 프리필터의 동작에 관해 설명한다.
먼저 배출가스 유입관(56)에 트랩장치로부터 배출된 배출가스가 유입된다. 배출가스는 배출가스 유입관(56)의 가스유입구(56a)를 거쳐 용기(54)내의 제 1 확산영역(64)으로 유입된다. 가스유입구(56a)로부터 제 1확산영역(64)로 배출가스가 유입하는 때에, 이 배기가스가 흐르는 방향은, 여과영역(62)으로부터 제 1확산영역(64)로 향하는 방향이다.
다음에 제 1 확산영역(64)에서 배출가스가 확산된다. 확산된 배출가스는 유입시의 방향과 반대방향으로 흐르고 여과영역(62)에 설치된 필터엘리먼트(60) 내를 통과하여 제 2 확산영역(66)에 이른다. 이 과정에서 필터엘리먼트(60)로부터 배출가스 내의 고화성분 및 고형물이 제거된다.
계속해서 제 2 확산영역(66)내의 배출가스는 가스유출구(58a)를 거쳐서 배출가스 유출관(58)에 의해 용기(54)의 외부로 유출된다.
이와 같이 이 프리필터에 의하면 배출가스의 유통경로에 필터엘리먼트(60)가 배치되기 때문에 이 프리필터 전단의 트랩장치내를 유통하는 배출가스의 유속이 저감되고 그 결과 트랩장치에서의 배출가스의 체재시간이 길게 된다. 그러므로 트랩장치에서의 고화성분 및 고형물의 수집효율이 향상된다.
또한 이 프리필터에 의하면 배출가스가 필터엘리먼트(60) 내를 유통하는 방향이 가스유입구(56a)로부터 용기(54)내로 배출가스가 유입하는 방향, 및 용기(54)내로부터 가스유출구(58a)로 배출가스가 유출하는 방향에 대해서 대략 반대방향으로 제어된다. 그 때문에 프리필터 전단의 트랩장치내를 유통하는 배출가스의 유속이 더 저감되므로 트랩장치에서의 고화성분 및 고형물의 수집효율이 더 향상된다.
(제 2의 실시형태)
다음에 상술한 프리필터(52)의 제 2 구성예에 관해 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 제 2의 실시형태의 프리필터의 구성을 도시하는 단면도이다. 이하 이 제 2 구성예의 제 1 구성예와 상이한 점에 관해 주로 설명한다.
이 구성예의 프리필터는 제 1 확산영역(64)을 배출가스 유입영역(64a)과 배출가스 유출영역(64b)으로 분리하기 위한 격벽(84)을 용기(54)내에 구비하고 있다. 이 격벽(84)은 배출가스 유입관(56) 및 배출가스 유출관(58)에 평행한 상태로 이들 배출가스 유입관(56)과 배출가스 유출관(58) 사이에 설치된다.
그리고 가스유입구(56a)가 배출가스 유입영역(64a)내에 배치되고 가스유출구 (58a)가 배출가스 유출영역(64b)내에 배치된다.
또 상술한 격벽(84)에 의해 여과영역(62)도 제 1 여과영역(62a) 및 제 2 여과영역(62b)으로 2 분리된다. 배출가스 유입관(56)은 배출가스 유입영역(64a)측의 제 1 여과영역(62a) 내를 뻗도록 설치되어 있다.
따라서 가스유입구(56a)로부터 가스유출구(58a)에 이르는 배출가스의 유통경로는 배출가스가 적어도 한번은 필터엘리먼트(60) 내를 통과하도록 구성된다.
또한 이 배출가스의 유통경로의 일부분, 특히 배출가스가 제 1 여과영역(62a)을 통과할 때의 경로는 기밀용기(10)로부터 배출가스가 배기되는 방향에 대하여 반대방향으로 배출가스가 흐르는 경로로 되어 있다. 즉 유입구(56a)로부터 가스유출구(58a)로 배출가스가 유통하는 방향은 가스유입구(56a)로부터 용기 (54)내로 배출가스가 유입하는 방향, 및 용기(54)내로부터 가스유출구(58a)로 배출 가스가 유출하는 방향에 대하여 대략 반대방향으로 되어 있다.
다음에 이 프리필터의 동작에 관하여 설명한다.
먼저 배출가스 유입관(56)에 트랩장치로부터 배출된 배출가스가 유입된다. 배출가스는 배출가스 유입관(56)의 가스유입구(56a)를 겨쳐서 용기(54)내의 배출가스 유입영역(64a)으로 유입된다. 가스유입구(56a)로부터 제 1확산영역(64)로 배출가스가 유입하는 때에, 이 배기가스가 흐르는 방향은, 여과영역(62)으로부터 제 1확산영역(64)로 향하는 방향이다.
다음에 배출가스 유입영역(64a)에서 배출가스가 확산된다. 확산된 배출가스는 유입시의 방향과 반대방향으로 흐르고, 제 1 여과영역(62a)에 설치된 필터엘리먼트(60)내를 통과하고, 제 2 확산영역(66)에 이른다. 이 과정에서 필터엘리먼트(60)로부터 배출가스 내의 고화성분 및 고형물이 제거된다.
계속해서 제 2 확산영역(66)내의 배출가스는 제 2 여과영역(62b)에 설치된 필터엘리먼트(60) 내를 통과하고 배출가스 유출영역(64b)에 이른다. 이 과정에서 필터엘리먼트(60)로부터 배출가스중의 고화성분 및 고형물이 더 제거된다.
계속해서 배출가스 유출영역(64b)내의 배출가스는 가스유출구(58a)를 거쳐서 배출가스 유출관(58)에 의해 용기(54)의 외부로 유출된다.
이와 같이 이 프리필터에 의하면 배출가스의 유통경로에 필터엘리먼트(60)가 배치되기 때문에 이 프리필터 전단의 트랩장치내를 유통하는 배출가스의 유속이 저감되고, 그 결과 트랩장치에서의 배출가스의 체재시간이 길게된다. 그러므로 트랩장치에서의 고화성분 및 고형물의 수집효율이 향상된다.
또한 이 프리필터에 의하면 배출가스가 제 1 여과영역(62a)에 설치된 필터엘 리먼트(60) 내를 유통하는 방향이, 가스유입구(56a)로부터 용기(54)내로 배출가스가 유입하는 방향, 및 용기(54)내로부터 가스유출구(58a)로 배기가스가 유출되는 방향에 대하여 대략 반대방향으로 제어된다. 이 때문에 트랩장치내를 유통하는 배출가스의 유속이 더 저감되므로, 트랩장치에서의 고화성분 및 고화물의 수집효율이 더 향상된다.
또한 이 제 2 구성예의 프리필터는 배출가스 유입관(56)이 트랩장치측의 배기경로에 결합되고 배출가스 유출관(58)이 필터측의 배기경로에 결합된 상태로 사용되는데 이들을 반대로 해서 사용해도 좋다. 즉 배출가스 유입관(56)이 필터측의 배기경로에 결합되고 배출가스 유출관(58)이 트랩장치측의 배기경로에 결합되어도 좋다.
이상 설명한 배출가스 여과장치에서는 프리필터와 함께 트랩장치가 사용된다 . 따라서 트랩장치의 배기구 측에 프리필터를 편입시켜 놓도록 해도 적절하다.
또 기밀용기내에서 행해지는 CVD 등의 프로세스조건(특히 설정온도나 사용가스의 종류)에 따라서는 고화성분이 발생하지 않고, 고형물(고화성분을 발생해도 즉시 고형물로 상태변화한다)만이 발생하는 경우가 있다. 이 경우는 트랩장치를 사용하지 않고 프리필터 및 필터만으로 배출가스 여과장치를 구성해도 좋다.
(제 3의 실시형태)
다음에 제 3의 실시형태의 트랩장치에 관하여 설명한다. 도 6은 제 3의 실시형태의 트랩장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 6(A)는 트랩장치의 사시도를 나타내며 도 6(B)는 트랩장치의 측면도를 나타낸다.
도 6에 도시하는 트랩장치는 양단에 개구를 가진 원통형상의 용기 (케이싱)(86)에 의해 구성되어 있다. 용기(86)의 한 쪽 개구가 가스유입구(88)로서 사용되고 용기(86)의 다른 쪽 개구가 가스유출구(90)로서 사용된다. 이들 가스유입구(88) 및 가스유출구(90)는 각각 배기경로에 접속된다. 또 용기(86)의 내부의 가스유입구(88)와 가스유출구(90) 사이에 상술한 배기경로에 접속되는 가스(가스혼합물)의 유로가 형성되어 있다. 이 트랩장치는 가스유입구(88), 유로 및 가스유출구(90)가 수평방향으로 배열하도록 상술한 배기경로 내에 설치된다.
그리고 이 실시형태의 트랩장치는 상술한 유로 내의 가스의 유속이 당해 유로의 위치에 따른 소정의 유속으로 제어되도록 되어 있다. 그때문에 제 3의 실시형태에서는 상술한 유로가 나선형상으로 뻗는 주 유로와 이 주 유로의 일부로부터 분기되어 당해 주 유로의 다른 부분에 접속하는 부 유로로 구성된다. 제 3의 실시형태에서는 상술한 주 유로가 박판(94)에 의해 형성된다. 이 박판(94)은 용기(86)의 내부에 설치된 원통형상의 축체(92)의 표면에 접속되어 있다. 또 상술한 부 유로는 박판(94)의 소정의 위치에 형성된 개구(96)(도 6(B))에서는 도시가 생략되어 있다)에 의해 형성된다.
상술한 축체(92)는 당해 축체(92)의 중심축이 용기(86)의 중심축과 일치하게 하는 위치에 설치되어 있다. 축체(92)의 일단은 용기(86)의 가스유입구(88)측의 벽부에 접속되어 있고, 축체(92)의 타단은 용기(86)의 가스유출구(90)측의 벽부에 접속되어 있다. 축체(92)의 내부는 가스유입구(88) 및 가스유출구(90)에 각각 통하고 있다. 또 축체(92)의 양단근방의 벽면에는 개구(98, 100)가 각각 형성되어 있다. 따라서 이들 개구(98, 100)는 가스유입구(88) 및 가스유출구(90)에 각각 통하고 있다. 더욱이 도 6에서는 도시를 생략하고 있는데, 축체(92)의 내부의 개구(98, 100) 사이에 냉각기구(102)가 설치되어 있다. 개구(98, 100) 사이의 축체(92)의 내부는 이 냉각기구(102)에 의해 봉쇄되어 있다. 이 때문에 가스유입구(88)에 들어온 가스는 축체(92)의 내부를 흘러서 가스유출구(90)로 도출되는 일은 없다. 즉 가스유입구(88)에 들어온 가스는 가스유입구(88)측의 개구(98)를 거쳐서 용기(86)의 내부에 도입되고, 용기(86) 내의 유로를 통과하여, 가스유출구(90)측의 개구(100)를 거쳐서 가스유출구(90)로부터 배기경로에 도출된다.
또 상술한 박판(43)은 가스유입구(88) 측으로부터 가스유출구(90) 측에 걸쳐 축체(92)를 중심으로 나선형상으로 뻗는 1매의 판이다. 이 박판(94)의 인접하는 판 사이의 공간이 상술한 주 유로로서 사용된다. 가스유입구(88)측으로부터 용기(86)내에 도입된 가스는 가스유출구(90) 측으로 향해서 주 유로를 따라서 축체(92)를 중심으로 나선형상으로 흐르게 되어 있다.
또 상술한 바와 같이 박판(94)의 소정의 위치에 형성된 개구(96)에 의해 부 유로가 형성되어 있다. 결국 이 부 유로는 주 유로의 일부로부터 분기되어 당해 주 유로의 다른 부분에 접속되는 유로로 되어 있다. 가스유입구(88) 측으로부터 용기(86)내에 도입된 가스는 가스유출구(90) 측을 향하혀 주 유로를 따라서 흐름과 동시에 가스의 일부는 부 유로측에도 분류되고 축체(92)의 축방향을 따라서 흐르도록 되어 있다.
여기서 상술한 냉각기구(102)에 관해서 도 7를 참조하여 설명한다. 도 7은 냉각기구의 구성을 도시하는 단면도이다. 또한 도면중 단면을 나타내는 해칭(hatching)은 생략하고 있다. 또 도 7에 도시하는 단면은 도 6(B)에 도시하는 축체(92)의 중심축을 포함하는 위치(도 6(B)의 I-I선의 위치)의 절단면에 상당하는 단면이다.
도 7(A)에 도시하는 바와 같이 상술한 냉각기구(102)는 원주형상의 봉형상부재(104)에 의해 구성된다. 이 봉형상부재(104)는 축체(92)의 내부에 끼워맞춤하는 형상으로 되고, 그 양단에 절결부(104a, 104b)가 각각 형성되어 있다. 이들 절결부(104a, 104b)는 봉형상부재(104)가 축체(92)의 내부에 끼워맞춤되었을 때에, 축체(92)의 개구(98, 100)가 각각 절결부(104a, 104b)의 위치에 맞추게 되도록 형성되어 있다. 이 때문에 봉형상부재(104)가 축체(92)의 내부에 삽입되었다 하더라도, 가스유입구(88)와 개구(98) 사이, 및 가스유출구(90)와 개구(100) 사이는 각각 연결된 상태로 된다. 도 7에서는 봉형상부재(104)가 축체(92)의 내부에 끼워맞춤되었을 때의 개구(98, 100)의 위치를 각각 점선(a, b)에 의해 도시하고 있다.
또 봉형상부재(104)의 내부에는 냉각관(106)이 매설되어 있다. 이 냉각관(106)의 양단부분은 봉형상부재(104)의 외부에 도출되어 있고, 각각이 냉각매체 유입구(106a) 및 냉각매체 유출구(106b)로서 사용된다. 축체(92)내에 설치된 봉형상부재(104)는 그 길이방향이 수평방향과 일치하고 있으며, 냉각매체 유입구(106a) 및 냉각매체 유출구(106b)는 연직방향으로 배열된 상태로 설치된다. 또 그 상태에서는 상측에 냉각매체 유출구(106b)가 배치되고, 하측에 냉각매체 유입구(106a)가 배치되도록 한다. 이 냉각관(106) 내에는 물 등의 냉각매체가 흐른 다. 이것에 의해 봉형상부재(104)가 냉각되고, 이 부재(104)에 접촉하는 축체(92)가 냉각된다. 또한 이 축체(92)에 접속된 박판(94)이 냉각되고 박판(94)의 온도는 가스의 온도보다도 낮고 가스의 고체화에 적합한 온도로 조정된다.
더욱이 상술한 예에서는 축체(92)와 냉각기구(102)를 별체로 하였는데, 이들 축체(92) 및 냉각기구(102)는 일체구조이더라도 관계없다. 예를 들면 도 7(B)에 도시하는 바와 같이 상술한 축체(92) 대신에 내부에 냉각관(106)이 매설된 내부가 조밀한 봉형상부재의 축체(92a)를 사용해도 좋다. 도 7(B)에 도시하는 축체(92a)의 양단에는 각각 축체(92a)의 축방향을 따라서 뻗어 있는 중공부(108a, 108b)가 형성되어 있고, 이들 중공부(108a, 108b)는 각각 가스유입구(88) 및 가스유출구(90)에 통하고 있다. 또 축체(92a)의 벽면에는 중공부(108a, 108b)에 통하는 개구가 형성되어 있고, 상술한 중공부(108a, 108b)는 용기(86)의 내부에 각각 통하고 있다. 이와 같은 축체(92a)를 용기(86)의 내부에 설치하면 축체(92)와 냉각기구(102)를 별체로 구성된 상술한 예와 동일한 것이 실현된다.
다음에 상술한 구성의 트랩장치의 동작에 관하여 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 제 3의 실시형태의 트랩장치의 동작설명에 제공되는 도면이다. 도 8은 상술한 용기(86)내의 유로를 도시하는 것이다. 도면중의 상하의 수평방향으로 뻗는 2개의 선분(線分)은 용기(86)를 도시하고 있고, 이들 선분 사이에 서로 평행하게 배열되는 복수의 선분은 박판(94)을 나타내고 있다. 도면중 축체(92) 등의 다른 구성성분은 도시를 생략하고 있다. 또 도면중 좌측이 가스유입구(88)측으로 되어 있고, 도면중 우측이 가스유출구(90)측으로 되어 있다. 또한 도면중의 화살표기호는 가스 가 흐르는 방향을 표시하고 있다.
용기(86)내로 도입된 가스는 유로를 통과하여 가스유입구(88)측으로부터 가스유출구(90)측으로, 즉 도면중 좌측으로부터 도면중 우측을 향해서 흐르고 간다. 주 유로를 흐르는 가스는 도면중의 기호(a, b, c, d, e, ,f, g 및 h)로 표시된 개소의 근방을, 이 순서대로 통과해 간다. 주 유로를 흐르는 가스의 일부는 박판(94)으로 형성된 개구(96) 즉 부 유로를 통과하여 주 유로의 다른 부분으로 유출된다. 이 부 유로로부터 유출된 가스의 일부는 주 유로로 흐르는 가스를 완행시킨다. 그러므로 부 유로와 주 유로의 합류부 근방에서는 가스의 체류시간이 연장되고 그 결과 고형물의 축적이 촉진된다. 도면중 점선기호에 의해 고형물의 축적이 촉진되는 개소를 표시하고 있다.
이와 같이 가스는 박판(94)의 개구(96)를 통과하여 후단으로 유출되어 가므로, 박판(94)의 전체가 고형물의 축적을 위하여 유효하게 사용된다. 결국 고형물의 축적촉진개소는 박판(94)의 개구(96)의 위치에 대응하여 유로 전체에 걸쳐서 분산하게 된다. 장치의 사용시간에 따라 고형물의 축적이 진행되어 유로단면적이 감소하는데 종래와 같이 국소적으로 축적이 진행되는 일은 없고 장치의 사용시간이 연장된다.
또한 도 8중의 박판(94) 대신에 요철형상이나 파형형상으로 절곡된 박판(94a)을 사용하면 좋다. 도 9는 제 3의 실시형태의 트랩장치의 변형예를 도시하는 측면도이다. 예를 들면 박판(94a)의 단면을 도 9에 도시하는 바와 같은 연속된 V자 형상이나 연속된 U자 형상이나 사인(sine)파형상 등으로 되도록 절곡한다. 또한 박판(94a)의 표면에 요철구조를 형성해 놓으면 좋다. 예를 들면 박판(94a)의 표면에 블라스트가공을 시행함으로써 박판(94a)의 표면이 요철면으로 형성된다. 이와 같이 박판(94a)의 표면적이 크게 되도록 하면, 고형물의 축적이 가능하게 되는 유효면적이 증대하고 동시에 가스의 유로가 연장된다. 따라서 장치의 사용시간을 더 연장시킬 수 있음과 동시에 고형물의 수집효율을 보다 향상시킬 수 있다.
(제 4의 실시형태)
다음에 제 4의 실시형태의 트랩장치에 관하여 설명한다. 도 10은 제 4의 실시형태의 트랩장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 10(A)는 트랩장치의 사시도를 나타내고 도 10(B)는 트랩장치의 측면도를 나타내고 있다. 또한 제 3의 실시형태에서 설명한 것과 동일한 구성성분에 관해서는 도 10 중 동일번호로 도시되고 있다.
제 4의 실시형태의 트랩장치는 양단에 개구를 가진 원통형상의 용기(케이싱) (86)에 의해 구성되어 있다. 용기(86)의 한 쪽 개구가 가스유입구(88)로서 사용되고, 용기(86)의 다른 쪽 개구가 가스유출구(90)로서 사용된다. 이들 가스유입구 (88) 및 가스유출구(90)는 각각 배기경로에 접속된다. 또 용기(86)의 내부의, 가스유입구(90)와 가스유출구(90) 사이에, 상술한 배기경로에 접속되는 가스의 유로가 형성되어 있다.
그리고 이 실시형태의 트랩장치는 상술한 유로 내의 가스의 유속이 당해 유로의 위치에 따른 소정의 유속으로 제어되도록 되어 있다. 그 때문에 제 4의 실시형태에서는 상술한 유로가 복수의 환상의 제 1 유로와 각 제 1 유로 사이를 접속하는 제 2 유로로 구성된다. 또 이 제 1 유로의 유로 단면적을 소정의 위치에서 변형 시키고 있다. 제 4 의 실시형태에서는 상술한 제 1 유로가 복수매의 박판(110)에 의해 형성된다. 이들의 박판(110)은 용기(86)의 내부에 설치된 원통형상의 축체(92)의 표면에 접속되어 있다. 또 상술한 제 2 유로는 박판(110)의 소정의 위치에 형성된 개구(112)(도 10(B)에서는 도시가 생략되어 있다)에 의해 형성된다. 또한 박판(110)의 소정의 위치에 단차(114)를 형성함으로써 제 1 유로의 유로단면적을 변화시키고 있다.
상술한 축체(92)에 관해서는 제 3의 실시형태의 항에서 설명했으므로 여기서는 그 설명을 생략한다. 또 축체(92)의 내부에는 제 3의 실시형태의 항에서 도 7을 참조하여 설명한 것과 동일한 냉각기구가 설치되어 있다. 또 축체(92)의 양단부에는 제 3의 실시형태에서 설명한 바와 같이 개구(98, 100)가 각각 형성되어 있다. 또한 도 10에서는 개구(100)의 도시가 생략되어 있다.
상술한 각 박판(110)은 축체(92)를 중심으로 환상으로 뻗어 있는 판이다. 각 박판(110)은 가스유입구(88) 측으로부터 가스유출구(90)측에 걸쳐 축체(92)를 따라서 배열되어 있다. 인접하는 박판(110) 사이의 공간이 상술한 제 1 유로로서 사용된다.
또 상술한 바와 같이 박판(110)의 소정의 위치에 형성된 개구(112)에 의해 제 2 유로가 형성되어 있다. 요컨대 이 제 2 유로는 제 1 유로의 일부로부터 분기되어 당해 제 1 유로에 인접하는 다른 제 1 유로에 접속되는 유로로 되어 있다. 따라서 가스유입구(88)측으로부터 용기(86)내에 도입된 가스는 가스유출구(90)측으로 향해서 각 제 1 유로를 거쳐서 제 2 유로를 따라서 흐른다.
또 박판(110)의 적어도 일부를 절곡함으로써 박판(100)에 단차(114)가 형성되어 있다. 이와 같이 단차(114)가 형성된 곳에서는 인접하는 박판(110) 사이의 간극의 크기가 변화되고 있다. 따라서 제 1 유로의 유로단면적은 단차(114)를 형성한 부분에서 변화하도록 되어 있다. 단차(114)의 부분에서는 제 1 유로의 컨덕턴스가 변화되고 결국 가스의 흐름속도가 변화된다.
다음에 상술한 구성의 트랩장치의 동작에 관해 도 11을 참조하여 설명한다. 도 11은 제 4 실시형태의 트랩장치의 동작설명에 제공되는 도면이다. 도 11은 상술한 용기(86)내의 유로를 도시하는 것이다. 도면중의 상하의 수평방향으로 뻗어 있는 2개의 선분은 용기(86)를 나타내고 있고, 이들 선분의 사이로 서로 평행하게 배열되는 복수의 선분은 박판(110)을 도시하고 있다. 도면중 축체(92) 등의 다른 구성성분은 도시를 생략하고 있다. 또 도면중 좌측이 가스유입구(88)측으로 되어 있고, 도면중 우측이 가스유출구(90)측으로 되어 있다. 도면중의 화살표 기호는 가스가 흐르는 방향을 표시하고 있다.
용기(86)내에 도입된 가스는 유로 즉 각 제 1 유로 및 제 2 유로를 통과하여 가스유입구(88) 측으로부터 가스유출구(90) 측으로, 즉 도면중 좌측으로부터 도면중 우측을 향해서 흘러 간다. 제 2 유로로부터 제 1 유로에 유출된 가스는 2계통으로 분류되고, 예를 들면 도면중 기호 (a, b)로 도시하는 서로 반대방향으로 가스는 흘러간다. 제 1 유로의 유로단면적은 박판(110)의 단차(114)가 있는 곳에서 변화하고 있다. 유로단면적이 큰 곳에서는 가스유속이 빨라지고 고형물의 축적이 진행하기 어렵다. 따라서 이 부분에서는 컨덕턴스의 감소가 방지된다. 한편 유로단면적이 작은 곳에서는 가스유속이 늦어 지고 고형물의 축적이 촉진된다. 도면중 점선기호에 의해 고헝물의 축적이 촉진되는 개소를 도시하고 있다.
이와 같이 가스는 박판(110)의 개구(112)를 통과하여 후단으로 유출하여 가므로 박판(110)의 전체가 고형물의 축적을 위하여 유효하게 사용된다. 결국 고형물의 축적촉진개소는 박판(110)의 단차(114)의 위치에 대응해서 유로 전체에 걸쳐 분산하게 된다. 장치의 사용시간에 따라서 고형물의 축적이 진행되어 유로단면적이 감소하는데 종래와 같이 국소적으로 축적이 진행되지는 않고 장치의 사용시간이 연장된다.
또한 도 10 중의 박판(110)의 대신에 요철형상이나 파형형상으로 절곡된 박판(110a)을 사용하면 좋다. 도 12는 제 4의 실시형태의 트랩장치의 변형예를 도시하는 측면도이다. 예를 들면 박판(110a)의 단면을, 도 12에 도시하는 바와 같은 연속된 V자형상이나 연속된 U자형상나 사인파형상 등으로 되도록 절곡한다. 또한 박판(110a)의 표면에 요철구조를 형성해 놓으면 좋다. 예를 들면 박판(110a)의 표면에 블라스트가공을 시행함으로써 박판(110a)의 표면이 요철면으로 형성된다. 이와 같이 박판(110a)의 표면적이 크게되도록 하면 고형물의 축적이 가능하게 되는 유효면적이 증대하고 또한 가스의 유로가 연장된다. 따라서 장치의 사용시간을 더 연장할 수 있게 됨과 동시에 고형물의 수집효율을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명의 배출가스 여과장치에 의하면 트랩장치 및 필터 사이의 배기경로에 배치되는 보조여과장치를 더 구비하고 있다.
이와 같은 보조여과장치를 구비함으로써 트랩장치가 수집축적하기 곤란했던 고형물의 일부를 필터의 전단에서 이 보조여과장치에 의해 제거할 수 있게 된다. 따라서 필터의 그물눈의 조기막힘을 방지할 수 있어 배출가스 여과장치 전체의 수명을 연장하는 것이 가능하게 된다.
또 보조여과장치를 구비하면 배기경로의 컨덕턴스를 진공펌프가 손상시키지 않는 정도로까지 저감시킬 수 있다. 그 결과 트랩장치내의 배출가스의 유속이 저하하고, 즉 트랩장치내의 배출가스의 체재시간이 연장되어 트랩장치에서의 고화성분 및 고형물의 수집효율이 향상된다.
또 본 발명의 보조여과장치에 의하면 배출가스의 유통경로에 필터엘리먼트가 배치되어 이 필터엘리먼트로 배출가스내의 고형물이 제거된다. 또 필터엘리먼트를 배치함으로써 배기경로의 필터엘리먼트를 배치한 위치의 컨덕턴스가 저감된다. 이 때문에 그 컨덕턴스가 저감된 위치의 전단에서의 배기경로내를 유통하는 배출가스의 유속이 저감된다. 그 결과 당해 보조여과장치의 전단에 설치된 다른 여과장치에서의 고화성분 및 고형물의 수집효율이 향상된다.
또 본 발명의 트랩장치에 의하면 트랩장치는 배기경로에 접속되는 가스의 유로를 내부에 가진 용기에 의해 구성되어 있고 유로중의 가스의 유속이 당해 유로의 위치에 따른 소정의 유속으로 제어된다.
이와 같이 유로의 위치에 따라 가스의 유속이 제어되므로 유속이 비교적 작은 곳에서는 고형물의 축적이 촉진된다. 한편 유속이 비교적 큰 곳에서는 고형물의 축적을 피하게 된다. 따라서 유로내의 소정의 위치에 고형물을 축적시킬 수 있음과 동시에 유로의 컨덕턴스를 저하시키고 싶지 않은 곳에는 고형물을 축적시키지 않도록 할 수 있다. 그러므로 가스유입구 근방 이외의 개소에서 고형물의 축적을 촉진시킬 수 있어, 이것에 의해 장치의 사용시간이 연장되고 게다가 고형물의 수집효율이 향상된다.
본 발명의 트랩장치를 예를 들면 반도체제조용의 플라스마CVD장치에 적용하면 이 CVD장치의 운전효율이나 생산성의 향상을 도모할 수 있다.

Claims (17)

  1. 진공펌프에 의해 배기되는 기밀용기의 배기경로에 순차로 배치된 트랩장치 및 필터를 포함하고, 이 배기경로에 배출된 배출가스내의 고화성분 및 고형물을 제거하는 배출가스 여과장치에 있어서,
    상기 트랩장치 및 필터 사이의 배기경로에 배치되는 보조여과장치를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배출가스 여과장치.
  2. 진공펌프에 의해 배기되는 기밀용기의 배기경로에 배치되고, 이 배기경로에 배출된 배출가스내의 고형물을 제거하는 장치로서,
    용기, 배출가스 유입관, 배출가스 유출관 및 필터엘리먼트를 구비하고,
    이 필터엘리먼트를, 띠 형상 또는 사 형상의 부재를 다수 한데 모은 해면형상의 집합체로 하고,
    상기 용기의 내부와 상기 배기경로가 상기 배출가스 유입관 및 배출가스 유출관에 의해 연결되어 있으며,
    상기 용기의 내부에 여과영역, 제 1 확산영역 및 제 2 확산영역이 구획형성되어 있고, 이들 제 1 및 제 2 확산영역이 상기 여과영역에 설치된 상기 필터엘리먼트에 의해 분리되어 있으며,
    상기 배출가스 유입관의 끝부가 가스유입구로서 상기 제 1 및 제 2 확산영역의 어느 한 쪽에 배치됨과 동시에, 상기 배출가스 유출관의 끝부가 가스유출구로서 상기 제 1 및 제 2 확산영역의 어느 한 쪽에 배치되고,
    상기 가스유입구로부터 상기 가스유출구에 이르는 배출가스의 유통경로를, 배출가스가 적어도 한번은 상기 필터엘리먼트 내를 통과하도록 구성한 것을 특징으로 하는 보조여과장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 배출가스의 유통경로의 일부분을, 상기 기밀용기로부터 배출가스가 배기되는 방향에 대하여 반대방향으로 배출가스가 흐르는 경로로 한 것을 특징으로 하는 보조여과장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 가스유입구를 상기 제 1 확산영역내에 배치함과 동시에, 상기 가스유출구를 상기 제 2 확산영역내에 배치하고,
    상기 배출가스 유입관은 상기 용기의 상기 제 2 확산영역측의 격벽을 통하여 상기 배기경로에 결합되며,
    상기 배출가스 유출관은 상기 용기의 상기 제 1 확산영역측의 격벽을 통하여 상기 배기경로에 결합되는 것을 특징으로 하는 보조여과장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 확산영역을 배출가스 유입영역과 배출가스 유출영역으로 분리함과 동시에 상기 여과영역을 제 1 및 제 2 여과영역으로 분리하는 격벽을 상기 용기내에 구비하고,
    상기 가스유입구를 상기 배출가스 유입영역내에 배치함과 동시에 상기 가스 유출구를 상기 배출가스 유출영역내에 배치하며,
    상기 배출가스 유입관은 상기 용기의 상기 제 2 확산영역측의 격벽을 통하여 상기 배기경로에 결합되고,
    상기 배출가스 유출관은 상기 용기의 상기 제 1 확산영역측의 격벽을 통하여 상기 배기경로에 결합되는 것을 특징으로 하는 보조여과장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 필터엘리먼트를, 개구를 가진 복수의 지지판 사이에 복수의 금속편을 실질적으로 동일하게 채워넣은 것으로 하는 것을 특징으로 하는 보조여과장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 필터엘리먼트를 냉각시키기 위한 냉각기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 보조여과장치.
  8. 진공펌프에 의해 배기되는 기밀용기의 배기경로에 배치되어 있고, 이 배기경로내에서 고체화되는 가스를 고형물로서 제거하기 위한 트랩장치에 있어서,
    이 트랩장치는 상기 배기경로에 접속되는 가스의 유로를 내부에 가진 용기에 의해 구성되어 있고,
    상기 유로내의 가스의 유속이 당해 유로의 위치에 따른 소정의 유속으로 제어되는 것을 특징으로 하는 트랩장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 유로가 나선형상으로 뻗어 있는 주 유로와 이 주 유로의 일부로부터 분기되어 당해 주 유로의 다른 부분에 접속하는 부 유로로 구성되는 것을 특징으로 하는 트랩장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 주 유로가 상기 용기의 내부에 설치된 축체의 표면에 접속된 박판에 의해 형성되어 있고,
    상기 부 유로가 상기 박판의 소정의 위치에 형성된 개구에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 트랩장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 유로가 복수의 환상의 제 1 유로와 상기 각각의 제 1 유로 사이를 접속하는 제 2 유로로 구성되어 있고,
    상기 제 1 유로의 유로단면적을 소정의 위치에서 변화시킨 것을 특징으로 하는 트랩장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 유로가 상기 용기의 내부에 설치된 축체의 표면에 접속된 복수매의 박판에 의해 형성되어 있고.
    상기 제 2 유로가 상기 박판의 소정의 위치에 형성된 개구에 의해 형성되어 있으며,
    상기 박판의 소정의 위치에 단차를 형성함으로써, 상기 제 1 유로의 유로단면적을 변화시키고 있는 것을 특징으로 하는 트랩장치.
  13. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 박판을 요철형상으로 절곡하고 있는 것을 특징으로 하는 트랩장치.
  14. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 박판을 파형형상으로 절곡하고 있는 것을 특징으로 하는 트랩장치.
  15. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 박판의 표면에 요철구조를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 트랩장치
  16. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 박판의 표면에 블라스트가공을 시행하여 요철면을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 트랩장치.
  17. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 축체의 내부에 냉각기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 트랩장치.
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