TW201239201A - Protective filter for vacuum pump - Google Patents

Description

201239201 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種保護過濾器裝置，該保護過滤 置是含於從利用上游側的真空或是減壓（在本案專利 書中，包括兩者稱爲「減壓」。）的製造裝置所排出 氣中的微粉體，尤其是，除去含有於來自如單晶拉晶 或 CVD ( Chemical Vapor Deposition)裝置的半導體 裝置的排氣中的SiO微粉、a-Si微粉（非晶質狀的矽 )、反應生成物微粉等而將無塵排氣供應於下游側的 泵浦。 【先前技術】 一面流著惰性氣體，一面在減壓環境下運轉的利 壓的製造裝置是於排氣側設置減壓泵浦，一面連續地 發生於作動中的該裝置內的發生氣體，一面進行製造 ，惟有微粉體被含於排氣中時，則逐漸地積蓄於減壓 內而會破損減壓泵浦》 例如，如第1圖所示地，該製造裝置爲由柴克拉 法（Czochralki method)所成的單晶製造裝置時，則 製造原料的熔融純Si是在高溫環境下被收納於Si02 〇 在排氣中含有些微使熔融純Si及坩堝的Si〇2反 產生的SiO粉、a-Si微粉、反應生成物微粉等。此些 用熔融矽存在於石英坩堝內之期間進行著反應而發生 器裝 說明 的排 裝置 製造 微粉 減壓

用減 吸引 作業 泵浦 斯基 單晶 坩堝 應所 是利 SiO 201239201 。該SiO是含於被供應於爐內的惰性氣體而被供應至減壓 泵浦。 作爲所使用的減壓泵浦，有油旋轉泵浦或乾減壓栗浦 、機動升壓泵浦等。在任何減壓泵浦有轉子與外殻或轉子 彼此間之滑接部分，含有些微的上述SiO粉進入滑接部分 而會逐漸地摩耗或附著於該部分，造成將負載繼續施加於 轉子之旋轉，最後會停止運轉。若在作動中停止轉子的旋 轉時，則直到恢復原狀爲止對生產線上產生很大影響》 如此，雖有日本特開平9-175881 (專利文獻1)被提 案，惟在此揭示：於減壓泵浦的乾真空泵浦的前段使用「 水封罐」而將「濕氣」給予通過「水封罐」的含有SiO或 Si 〇2的排氣就能抑制「粉塵爆炸」。更進一步，於「水封 罐」的前段設置「緩衝罐」與「真空破壞閥」，以防止對 被封入在乾真空泵浦之故障或是停電所導致的緊急停止時 的「水封罐」的「封入水」的單晶製造裝置的逆流所導致 的「水蒸氣爆炸」，以解決使用「水封罐」時的問題點並 作爲擔保其安全性及確實性。 然而，因含有所發生的SiO或Si02的排氣是成爲「 氣泡」而會通過「封入水」，因此即使於該SiO或Si〇2 給予濕氣而作成能抑制「粉塵爆炸」也無法有效率地除去 該SiO或Si〇2之大部分者，也無法能抑制乾真空泵浦之 破損。 專利文獻1 :日本特開平9-175881 201239201 【發明內容】 隨著近年來以半導體爲主的單晶材料的 單晶製造裝置爲主以及其他有關的製造裝置 而生產線的停止是對企業給予極大損壞。在 不會被限定於上述單晶製造裝置，而也可對 壓的製造裝置、化學裝置、環境機器等。本 種問題而創作者，有效率地除去從製造裝置 減壓泵故障原因的排氣中的微粉體，可儘量 之損傷，謀求其壽命長作爲其目的。 申請專利範圍第1項的保護減壓泵浦用 A)，其特徵爲： 該裝置是由：固定外殻（1)、及旋轉B 滾子（40 )、以及連接管（7 )所構成， 該固定外殼（1)，是連接有可導入含 出氣體（H)的排氣管（3)，並於內部儲備 收集液（4 )， 該旋轉圓筒（2)，是被收容於固定外壳 有旋轉圓筒部（16)及設於旋轉圓筒部（16 部（19)，於內部塡充有微粒子收集用塡责 在固定外殻（1)內，一面使上述微粒子收 (5 )的一部分被浸漬於微粒子收集液（4 ) 轉，一面使被導入至固定外殼（1)內的排tt 面接觸於上述微粒子收集用塡充材料（5) 子收集液（4)且一面流進旋轉圓筒部（16 大口徑化，以 也愈大型化， 這一方面，也 於一般利用減 發明是鑒於此 被排出’成爲 避免減壓泵浦 過濾器裝置（ ϋ筒（2 )、及 有微粒子之排 有上述微粒子 δ ( 1 )內，具 )之周圍的筐 5材料（5 )， 集用塡充材料 且一面予以旋 i氣體（Η) — 之表面的微粒 )的內側，然 201239201 後使流入氣體（h)從設於旋轉圓筒部（16)之一端的開 口部（6 )排出， 該滾子（40)，是用來旋轉筐部（19)， 該連接管（7)，是開口在面對於旋轉圓筒部（16) 的開口部（6)，且被安裝於固定外殼（1)，並被連接於 減壓泵浦（C)。 申請專利範圍第2項是有關於微粒子收集液（4)， 微粒子收集液（4 )爲高黏性低蒸氣壓力特性液體，申請 專利範圍第3項、第4項是有關於該高黏性低蒸氣壓力特 性液體，在申請專利範圍第3項中，該高黏性低蒸氣壓力 特性液體爲甘油，申請專利範圍第4項中，該高黏性低蒸 氣壓力性液體爲高黏性低蒸氣壓力性油，作爲其特徵者。 在本發明中，從減壓下的排出氣體（H)將微粉體送 進減壓泵浦（C)之前，附著於微粒子收集液（4)並予以 除去，藉由此，防止對於減壓泵浦（C)內部之堆積或附 著，又可解決起因於此些所導致的閉塞或摩耗等的麻煩。 又，當將高黏性低蒸氣壓力特性液體作爲甘油時，在所收 集的微粉無毒性時，則如下所述地不必經特殊處理就可直 接予以廢棄。 【實施方式】 以下，將本發明的實施形態，從矽熔熔融液來製造半 導體矽單晶的情形作爲例子，依據圖式來詳述，惟本發明 是並未被限定於此些者，即使對象裝置（B)爲利用減壓 -8- 201239201 者，當然可適用於其排出氣體（Η)含有微粒子的情形。 第1圖是表示在常壓法所導致的單晶製造裝置（Β) 經由本發明的保護減壓泵浦用過濾器裝置（Α)來裝設減 壓泵浦（C)的例子的流程圖。第1圖的單晶製造裝置（Β )是使用於矽單晶或化合物半導體之GaAs單晶等的拉晶 裝置，在此舉製造半導體晶圓的最爲一般性之材料的單晶 砂晶棒。 將高純度又複晶的矽，因應於目的的各種摻雜劑放進 被收納於第1圖的處理室（50)內的石英玻璃製熔融坩堝 (51)，在氬氣環境中熔解此些，並於其表面浸漬於相當 於晶種的單晶（52 )，之後藉由緩慢地拉晶的方式，成長 具有與晶種單晶（52 )相同方位排列的單晶，作成大圓柱 狀的晶棒（5 3 )。 在此過程，在結晶成長時一面導入惰性的氬氣一面以 減壓泵浦（C)減壓處理室（50)內，排出發生於熔融液 (5 4 )表面的反應副生成物，並將處理室（5 0 )經常作成 清淨環境。作爲載體氣體流著氬氣，而且將處理室內壓力 調整成103〜104Pa[15〜20托（Torr)]，並將從熔融液（ 54)所生成的雖爲些微之SiO微粉或煙狀體（主體是SiO 微粉）除去並排出至爐外作成容易’藉由此，長足地提高 單晶晶棒（5 3 )的製造能力。換言之，熔融矽在石英坩堝 內熔融之期間，是在來自單晶製造裝置（B)的排出氣體 (H)中含有些微的SiO。尤其是，SiO是附著、堆積於排 氣系統之內面之故，因而若此些被剝離或遊離於開始運轉 -9- 201239201 時的爐內排氣時或運轉中進入減壓泵浦（C)內，則成爲 會損傷減壓泵浦（C)的可動部分。 保護減壓泵浦用過濾器裝置（A)是作爲例子，將實 施例1 (A1)表示於第2圖，並將第2實施例（A2)表示 於第3圖。以下，針對於實施例1加以說明。針對於實施 例2是與針對於實施例1相同部分援用實施例1的記載。 從單晶製造裝置（B)被導出，並將含有微粒子的排出氣 體（H)導入至保護過濾器裝置（A1)的排氣管（3)， 是被連接於保護過濾器裝置（A1)的固定外殼（1)。固 定外殼（1)是橫向的圓筒狀者，而於兩側面（10)的中 心部突設有朝外方突出的軸承收納部（11)，而在一方的 軸承收納部（11)的上方有上述排氣管（3)被連接於上 述側面（1 〇 )。在固定外殻（1 )的頂面安裝有供液管部 (12)，而在底面設有排液管部（13)。固定外殼（1) 是被支承於豎設在底座（15)的腳部（14) ^ 旋轉圓筒（2)，是由：旋轉圓筒部（16)、及圓筒 狀之筐部（19)所構成，該旋轉圓筒部（16)，是其兩端 被架設於固定外殼（1 )的兩軸承收納部（1 1 )之間，以 設於兩軸承收納部（11)內的軸受（17)及封口（18)， 該圓筒狀之筐體（19)，是設於旋轉圓筒部（16)的周圍 。旋轉圓筒部（16)是一端作成開口 [將該部分作爲開口 部（6)]’另一端被閉塞，而於該閉塞端之外面突設有旋 轉軸（2〇)。又’開口於筐部（19)內的複數縫隙狀（或 是未予圖示，但是爲圓孔）的通孔（21)是在周方向以一 -10- 201239201 定間隔被穿設於旋轉圓筒部（1 6 )的側面。通孔（2 1 )的 口徑是下述的微粒子收集用塡充材料（5)成爲未能進入 內部的大小。當然，雖未予圖示，惟於開口部（6)張掛 網’若進行從開口部（6))不會有微粒子收集用塡充材 料（5 )露出等的辦法，則可將微粒子收集用塡充材料（5 )塡充直到旋轉圓筒部（I6)內爲止。 筐體（19) ’是由：一對圓形側板（24)、及複數柱 材（25 )、以及圓筒狀網（26 )所構成，該—對圓形側板 (24)是隔著預定間隔被安裝於旋轉圓筒部（16)之側面 ’該複數柱材（25 )是以一定間隔被安裝於圓形側板（24 )之內面側外緣間，該圓筒狀網（26)是被張掛於柱材（ 25 )之內側。又，在圓筒狀網（26 )內塡充有微粒子收集 用塡充材料（5 )。 微粒子收集用塡充材料（5 )是以空心金屬球、樹脂 製球體、市面出售的「拉西非」環（rashig ring)、金屬 網或樹脂網之束、樹脂橡膠等所形成，將被供應於固定外 殻（1)的微粒子收集液（4)肩負於其表面，爲可增大與 通過筐部（19)的流入氣體（h)的氣體-液體接觸面積的 構件。在使用空心金屬球、樹脂製球體等時，於表面作成 凹凸或是後者時，作成粗糙連續氣泡較佳。又，使用樹脂 製之微粒子收集用塡充材料（5)時，藉由使用經進行電 漿所導致的表面改良處理者就可持續塡充材料表面的微粒 子收集液（4 )之濕潤狀態之故，因而可提昇微粒子之黏 貼捕捉效果。 -11 - 201239201 微粒子收集液（4)是可使用氟系油、聚氧矽系油或 是礦物油等高黏性低蒸氣壓性油，又不僅上述油，也可使 用如具有從植物所抽出的·低蒸氣壓特性的甘油的液體。若 使用該液體’則以水稀釋已使用的液體並可將沉澱SiO的 上澄清液經污水處理，且對環境有益處。 微粒子收集液（4)是在固定外殼（1)內，被儲存在 比連接管（7)之開口還要下方的位置，使筐部（19)的 下部成爲經常被浸漬。微粒子收集液（4)之循環，是進 行從被連接於排液管部（13)的回收泵浦（32)被送至儲 存收集液容器（30)，並以循環泵浦（31)從儲存收集液 容器（3 0 )吸引微粒子收集液（4 )，又供液到供液管部 (12)。一部分是被置換成新穎的微粒子收集液（4)。 在此成爲捕捉對象的微粒子，是如上所述的SiO微粉或是 煙狀體（主體是SiO之微粉），或是隨伴於此的Si 02微 粉或反應生成物微粒子，一般爲隨伴於從各種製造裝置所 排出的排出氣體（H)的粉塵等。 旋轉圓筒部（16)的旋轉軸（20)，是經由耦合（35 )被連接於鄰接所設置的具變速機之電動機（34)。具變 速機之電動機（34)，是被支承於豎設在底座（15)的電 動機支承腳（36)。 設於旋轉圓筒（2)之旋轉圓筒部（16)的一端的開 口部（6)，近接對面於此而使其一端開口的連接管（7) 被安裝於固定外殼（1)，另一端被連接於減壓泵浦（C) 。由第2圖可知，連接管（7)與固定外殼（1)的安裝部 -12- 201239201 位，是連接管（7)的開口端全周被焊接於軸承收 11)，使從連接管（7)的開口端與近接對面於此 圓筒部（1 6 )的開口端之間的些微間隙所漏出的流 (h )，藉由滑接於旋轉Η同部（16)所設置的封 )作成不會漏出於筐部（19 )側。同樣地，在電動 )側的軸承收納部（1 1 )側藉由滑接於旋轉圓筒部 所設置的封口（18)也不會使流入氣體（h)漏出 〇 當作動單晶拉晶裝置（B )及減壓泵浦（C )時 上所述地，通過排氣管（3)而含有微粒子的排出_ )流進固定外殻（1)內。在過濾器裝置（A)中藉 機（34)以預定旋轉數使旋轉圓筒（2)進行旋轉 因而微粒子收集用塡充材料（5)是依次浸漬通過 於固定外殻（1)下部的微粒子收集液（4)內，而 面附著微粒子收集液（4 )的狀態下，從微粒子收| )液面朝上方流出。 流進固定外殻（1 )的流入氣體（h )，是利用 浦（c)之吸引作用通過筐部（19)的柱材 圓筒狀網（26)之網眼，而在其內側氣體-液體接 塡充的微粒子收集用塡充材料（5)表面的微粒子 (4)並將其微粒子附著於微粒子收集液，在 地減少微粒子的狀態下經旋轉圓筒部（16 )的通孔 而進入旋轉圓筒部（16)，並經由連接管（7)被 減壓泵浦（C)。當旋轉圓筒（2)進行旋轉時，被 納部（ 的旋轉 入氣體 口（18 機（34 (16) 至外部 ，則如 L體（Η 由電動 之故， 被儲存 於其表 !液（4 減壓泵 之間、 觸於被 收集液 大幅度 (21 ) 供應於 塡充的 -13- 201239201 微粒子收集用塡充材料（5)，是在旋轉圓筒（2)內成爲 被攪拌之狀態，而附著於表面的微粒子收集液（4)之一 部分，是與修補的微粒子一起在微粒子收集液（4)的積 存中被洗掉，而附著有新的微粒子收集液（4)，成爲持 續收集微粒子。在此，若微粒子收集用塡充材料（5)爲 樹脂製而進行表面改良處理者，則可持續塡充材料表面的 微粒子收集液（4 )之濕潤狀態，並可維持高微粒子黏貼 捕捉效果。 又，在此所進行的上述氣體-液體接觸，並不是與通 常之水的氣體-液體接觸者，隨著旋轉圓筒（2)之旋轉使 塡充材料（5)自由地轉動旋轉圓筒（2)內，因微粒子收 集液（4)是高黏性，因此形成薄膜成爲塡補塡充材料（5 )間之間隙，或是拉多數紗線地流在塡充材料（5 )的表 面上之故，因而與只是通常之水者不相同，使氣體-液體 接觸之機會非常大而且微粒子的附著性極高之故，因而.以 高效率可予以除去。而且，具有「低蒸氣壓力特性」之故 ，因而使其蒸氣不會逆流在減壓下所使用的裝置（B)側 ，又不會有污染裝置（B)的情形。如此，被收集的微粒 子是被捲入在高黏性的微粒子收集液（4)內之故，因而 微粒子彼此間藉由微粒子收集液（4)會被隔離，因此發 火之連鎖被防止也不會產生如「粉塵爆炸」者。 被供應於減壓泵浦（C)的氣體（h)是在大幅度地減 少微粒子之狀態下被供應之故，因而以減壓泵浦（C )的 微粒子作爲原因之故障是大幅地減少。微粒子收集液（4 -14- 201239201 )是隨著使用而逐漸地增加收集微粒子量之 度會逐漸地上昇，惟其一部分是經常地被更 子收集液（4) ’而在穩定的狀態進行收集拐 第3圖是保護減壓泵浦用過濾器裝置（ 施例（A2 )，以電動機（34 )驅動的滾子（ 筒（2)予以旋轉，而將塡充材料（5)作爲 的情形。微粒子收集液（4 )是附著於樹脂 料（5)之表面，有效果地進行收集微粒子。 藉由此，例如，在矽單晶拉晶裝置使用 環境下，一面將單晶培育成爲晶棒一面拉晶 融矽與石英坩堝之反應在裝置內發生SiO或 此被排出的氬氣體被送進減壓泵浦。如在先 ，該SiO或Si02是附著於減壓泵浦內壁或 子表面而進入轉子彼此間之狹窄的間隙，成 問題或泵浦構造零件之摩耗損傷的發生原因 被減輕此些。又，若將含有SiO或Si〇2的 氣時，則成爲公害問題，而以減壓裝置後段 獲排氣時，所捕獲的SiO有產生粉塵爆炸之 先除去SiO，就可將粉塵爆炸防範於未然， 發生公害。又’在本發明裝置中收集SiO % 之微粒子收集液（4)是可使用至Cp = 5000 高於此以上，則與新液（Cp = 500程度）或 液體更換一部分而繼續使用。已使用液體之 用沉澱法或是離心分離法等來進行。 故，因而雖黏 換成新的微粒 t粒子。 A)的第2實 40 )把旋轉圓 稀疏的樹脂墊 墊製的塡充材 氬氣體的減壓 之際，藉由熔 Si02，含有於 前例子所述地 施以旋轉的轉 爲轉子之咬住 ，惟大幅度地 氣體放出至大 施以過濾器捕 虞，惟藉由事 且成爲可防止 5 Si〇2微粉體 程度，若黏性 是已使用再生 再生是也可應 -15- 201239201 【圖式簡單說明】 第1圖是表示本發明的流程圖。 第2圖是被使用於本發明的保護減壓泵浦用過濾器裝 置的第1實施例斷面圖。 第3圖是被使用於本發明的保護減壓泵浦用過濾器裝 置的第2實施例斷面圖。 【主要元件符號說明】 (Η):排出氣體 (CL) •旋轉中心部 (1 ):固定外殼 (2 ):旋轉圓筒 (3 ):排氣管 (4 ):微粒子收集液 (5):微粒子收集用塡充材料 (6 ):開口部 (7):連接管 -16-

Claims (1)

1. 201239201 七、申請專利範圍： 1. 一種保護減壓泵浦用過濾器裝置，其特徵爲： 該裝置是由：固定外殼、及旋轉圓筒、及滾子、以及 連接管所構成， 該固定外殼，是連接有可導入含有微粒子之排出氣體 的排氣管，並於內部儲備有上述微粒子收集液， 該旋轉圓筒，是被收容於上述固定外殼內，具有旋轉 圓筒部及設於上述旋轉圓筒部之周圍的筐部，於內部塡充 有微粒子收集用塡充材料，在上述固定外殼內，一面使上 述微粒子收集用塡充材料的一部分被浸漬於微粒子收集液 且一面予以旋轉，使被導入至上述固定外殼內的排出氣體 一面接觸於上述微粒子收集用塡充材料之表面的微粒子收 集液且一面流進上述旋轉圓筒部的內側，然後使流入氣體 從設於上述旋轉圓筒部之一端的開口部排出， 該滾子，是用以旋轉上述筐部， 該連接管，是開口在面對於上述旋轉圓筒部的上述開 口部，且被安裝於上述固定外殻，並被連接於減壓泵浦。 2. 如申請專利範圍第1項所述的保護減壓泵浦用過濾 器裝置，其中， 微粒子收集液爲具有高黏性低蒸氣壓力特性的液體。 3 .如申請專利範圍第2項所述的保護減壓泵浦用過濾 器裝置，其中， 高黏性低蒸氣壓力性液體爲甘油。 4.如申請專利範圍第2項所述的保護減壓泵浦用過濾 -17- 201239201 器裝置，其中， 高黏性低蒸氣壓力性液體爲高黏性低蒸氣壓力性油。 -18-