WO2015141602A1 - 窒素昇温ユニット - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a nitrogen temperature raising unit that introduces normal temperature nitrogen gas into a predetermined container to raise its temperature and discharge it as high temperature nitrogen gas.
- a sublimable substance is supplied to a pipe by supplying heated nitrogen to the suction port of the vacuum auxiliary pump, mixing the heated nitrogen, and exhausting the heated exhaust gas into the exhaust gas passage.
- a means for preventing the precipitation in the inside is disclosed (paragraph 0013 of Patent Document 1).
- the same phenomenon may occur not only in the exhaust gas passage but also in a place where the pressure rises to atmospheric pressure.
- Applicant confirmed that a similar phenomenon occurred inside a dry vacuum pump that increased in pressure to atmospheric pressure.
- the sublimable substance solidified and accumulated inside the dry vacuum pump may cause various troubles such as blockage of the exhaust piping of the dry vacuum pump, rotation inhibition of the rotor, locking of the pump itself (moving stop), starting failure, etc. It is the cause.
- an object of the present invention is to provide a nitrogen temperature raising unit that can prevent solidification and deposition of sublimable substances inside a dry vacuum pump and can be mounted on already operating equipment.
- the nitrogen temperature raising unit of the present invention is a nitrogen temperature raising unit mounted on a nitrogen gas supply path from a nitrogen gas supply part to a dry vacuum pump, wherein the nitrogen gas supply part A first cylindrical pipe connected to a pipe communicating with the pipe, a second cylindrical pipe connected to a pipe communicating with the dry vacuum pump, and a cylindrical shape communicating with the first cylindrical pipe and the second cylindrical pipe And a heating element provided at the axial center position of the temperature rising container.
- the nitrogen heating unit of the present invention provides a nitrogen heating unit in which the heating element is a cylindrical sheathed heater.
- the nitrogen temperature rising unit of the present invention has a diameter of the second cylindrical tube that is the same as the diameter of the first cylindrical tube and is larger than the diameter of the temperature rising container. Provide a thin nitrogen heating unit.
- the nitrogen temperature raising unit of the present invention is a temperature raising unit that can convert room temperature nitrogen gas into high temperature nitrogen gas, solidification deposition of sublimable substances can be prevented inside the dry vacuum pump. Moreover, since the connection is easy, it can be mounted (easy) on equipment already in operation.
- the nitrogen temperature raising unit of the present invention is a cylindrical sheathed heater provided with a heating element at the axial center of the temperature raising vessel, so that the temperature of the inner space of the temperature raising vessel is uniformly raised, thereby causing temperature unevenness. A stable temperature rising effect can be expected. Moreover, it is excellent also in durability.
- the diameter of the second cylindrical tube is smaller than that of the temperature raising vessel, and therefore the temperature of nitrogen flowing through the second cylindrical tube is difficult to decrease. Moreover, since the diameter of the second cylindrical tube is the same as that of the first cylindrical tube, the temperature inside the temperature rising container is unlikely to decrease.
- FIG. 1 is an external view showing the overall configuration of the nitrogen temperature raising unit.
- FIG. 2 is an image diagram showing the internal structure of the temperature raising container.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing the internal structure (arrangement and shape of the heating element) of the temperature raising container.
- FIG. 4 is an image diagram showing the connection of the semiconductor manufacturing apparatus before the nitrogen heating unit is attached.
- FIG. 5 is an image diagram showing the connection of the semiconductor manufacturing apparatus after the nitrogen temperature raising unit is attached.
- the nitrogen heating unit of the present invention is mounted and used on the nitrogen gas supply path from the nitrogen gas supply unit for dilution to the dry vacuum pump.
- the nitrogen heating unit (1) has a cylindrical shape in which one end (the left end shown in FIG. 1) is open and the other end (the right end shown in FIG. 1) is closed.
- the temperature rising container (11) having two through holes on the outer peripheral side and having a hollow inside communicates with the first through hole (111) provided in the vicinity of one end of the temperature rising container. Both ends communicating with each other by connecting a first cylindrical tube (12) having a hollow cylindrical shape with both ends open and a hollow inside, and a second through hole (112) provided in the vicinity of the other end of the temperature rising vessel.
- the inner space of the temperature rising container (11) is maintained in a sealed state by welding and fixing the other end with the sealing fixture (16) (FIG. 1).
- the diameter of the first cylindrical tube (12) is smaller (thinner) than the diameter of the temperature rising container (11) in order to prevent a temperature drop in the temperature rising container.
- the diameter of the second cylindrical tube (13) is smaller (thinner) than the diameter of the temperature raising vessel (11) so as not to lower the temperature of nitrogen to the inside of the dry vacuum pump connected to the second cylindrical tube. is doing.
- first cylindrical tube (12) and the second cylindrical tube (13) adopt a cylindrical tube having the same diameter. This is because it is difficult to lower the temperature of the internal space of the temperature-raising vessel by making the diameter of the second cylindrical tube that discharges high-temperature nitrogen the same as the diameter of the first cylindrical tube into which normal-temperature nitrogen flows. is doing.
- any heating element can be used as long as the internal space of the heating container can be raised to a certain temperature, but the temperature of the internal space of the heating container is uniform. Therefore, it is preferable to use a cylindrical sheathed heater in view of preventing the temperature unevenness and improving durability, durability, and the like (FIG. 3).
- thermocouple As the temperature sensor (15), a thermocouple is employed in this embodiment.
- the base (17) has a shape that covers most of the temperature-raising vessel (11) by combining plates. This is designed so that nearby objects and maintenance personnel do not come into direct contact when the temperature of the outer peripheral side surface of the temperature-raising vessel rises, and it is easy to attach to existing equipment and manufacture. Considering that it is easy.
- the nitrogen supply pipe (22) connecting the nitrogen gas supply section (30) for dilution and the dry vacuum pump (31) is once cut (FIG. 4).
- the end of the pipe (221) on the nitrogen gas supply section side for dilution is connected to the first cylindrical pipe (12) (FIG. 5).
- the mounting of the nitrogen heating unit (1) is completed on the nitrogen gas supply path from the dilution nitrogen gas supply section (30) to the dry vacuum pump (31) (FIG. 5). State).
- nitrogen gas for dilution is supplied from the nitrogen gas supply unit at a flow rate of 15 liters / minute.
- nitrogen gas for dilution at room temperature is supplied from the nitrogen gas supply unit (30) to the nitrogen gas pipe (221).
- the room temperature nitrogen gas is introduced from the nitrogen gas pipe (221) into the internal space of the temperature raising vessel (11) through the first cylindrical pipe (12).
- the nitrogen gas introduced into the temperature raising vessel (11) rises in temperature while flowing in the temperature raising vessel (assuming about 100 to 200 degrees).
- the high-temperature nitrogen gas that has risen in temperature is discharged from the temperature-raising container (11) to the second cylindrical tube (13).
- the nitrogen gas discharged to the second cylindrical pipe (13) is introduced into the dry vacuum pump (31) through the pipe (222) on the dry vacuum pump side.
- the unreacted raw material gas and the post-reaction gas exhausted from the vacuum chamber (32) flow into the dry vacuum pump (31) through the chamber exhaust pipe (20).
- the unreacted source gas and the post-reaction gas containing the sublimable substance and the high-temperature nitrogen gas are mixed and diluted inside the dry vacuum pump (31).
- the temperature of the nitrogen gas for dilution is Because of the high temperature, the mixed gas can be maintained at a certain temperature, and even if the pressure is increased to atmospheric pressure, the sublimable substance does not solidify and the dry vacuum pump (21) is connected via the pump exhaust pipe (21). 31) to the outside.
- the nitrogen heating unit according to the present invention is an excellent nitrogen heating unit that prevents sublimation substances from solidifying and depositing inside the dry vacuum pump and can be easily mounted on a dry vacuum pump that is already in operation. Therefore, it has industrial applicability.
- Nitrogen Temperature Raising Unit 11 Temperature Raising Container 12 First Cylindrical Tube 13 Second Cylindrical Tube 14 Heating Element 15 Temperature sensor (thermocouple) 16 Sealing Fixture 17 Base 18 Thermostat 20 Exhaust Piping for Vacuum Chamber 21 Exhaust Piping for Dry Vacuum Pump 22 Connection Piping for Nitrogen Gas Supply Unit for Dilution and Dry Vacuum Pump 221 Piping for Nitrogen Gas Supply Unit Side for Dilution 222 Piping on the dry vacuum pump side 30 Nitrogen gas supply unit for dilution 31 Dry vacuum pump 32 Vacuum chamber
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Abstract
【課題】昇華性物質の凝固堆積を防止することができ、かつ、既に稼働中の設備に容易に装着が可能である窒素昇温ユニットを提供すること。 【解決手段】希釈用の窒素ガス供給部３０から供給する常温の窒素ガスが導入される第一円筒管１２と、前記第一円筒管と連通するとともに内部空間の軸心位置に発熱体１４を設ける昇温容器１１と、前記昇温容器と連通し昇温後の窒素ガスを排出する第二円筒管１３とからなり、前記窒素ガス供給部からドライ真空ポンプ３１に至るまでの窒素ガス供給路上に装着する窒素昇温ユニット１を提供する。
Description
本願発明は、常温の窒素ガスを所定の容器内に導入することにより、その温度を上昇させ高温の窒素ガスにして排出する窒素昇温ユニットに関するものである。
高真空に保たれているドライエッチング装置の内部では昇華性物質が生成しても気体として存在するが、大気圧へ圧力上昇する排気ガス通路においては、昇華性物質は固形物として堆積すること（特許文献１の０００６段落）及び、前記昇華性物質固形物の堆積により排ガス通路が閉塞に至ることが知られている（特許文献１の０００７段落）。
前記の問題を解決するための手段として、真空補助ポンプの吸気口に加熱された窒素を供給し、加熱窒素と混合され、昇温した排ガスを排ガス通路に排気することによって昇華性物質が、配管内で析出することを防止する手段が開示されている（特許文献１の００１３段落）。
確かに、特許文献１のドライエッチング排ガス処理装置（設備）を新規導入又は総入れ替えすれば、当該設備内で昇華性物質が凝固堆積することは軽減又は解消するものと思われるが、ドライエッチング排ガス処理装置（設備）等を新規導入又は総入れ替えすることは、少なくともコスト面において使用者の大きな負担となることが想定される。
ところで、排ガス通路に限らず大気圧へ圧力上昇する箇所では同様の現象が生じ得る。
出願人は、大気圧へ圧力上昇するドライ真空ポンプの内部で同様の現象が生じていることを確認した。前記ドライ真空ポンプの内部で凝固堆積した昇華性物質固形物は、前記ドライ真空ポンプの排気配管の閉塞、ロータの回転阻害、前記ポンプ自身のロック（可動停止）、起動不良等の様々な故障の原因となっている。
そこで、ドライ真空ポンプの内部で昇華性物質の凝固堆積を防止でき、かつ、既に稼働中の設備にも装着が可能な窒素昇温ユニットを提供することを課題とする。
本願発明の窒素昇温ユニットは、上述の課題を解決するために、窒素ガス供給部からドライ真空ポンプに至るまでの窒素ガス供給路上に装着する窒素昇温ユニットであって、前記窒素ガス供給部と連通する配管と連結する第一円筒管と、前記ドライ真空ポンプと連通する配管と連結する第二円筒管と、前記第一円筒管及び前記第二円筒管と連結することにより連通する円筒形状の昇温容器と、前記昇温容器の軸心位置に設ける発熱体と、からなる窒素昇温ユニットを提供する。
また、本願発明の窒素昇温ユニットは、上述の課題を解決するために、前記発熱体が、円筒形状のシーズヒータである窒素昇温ユニットを提供する。
また、本願発明の窒素昇温ユニットは、上述の課題を解決するために、前記第二円筒管の径が、前記第一円筒管の径と同一で、かつ、前記昇温容器の径よりも細い窒素昇温ユニットを提供する。
本願発明の窒素昇温ユニットは、常温の窒素ガスを高温の窒素ガスにできる昇温ユニットであるため、ドライ真空ポンプの内部で昇華性物質の凝固堆積を防止できる。また、その連結が容易であるため、既に稼働中の設備にも装着が可能（容易）である。
また、本願発明の窒素昇温ユニットは、発熱体が昇温容器の軸心位置に設ける円筒形状のシーズヒータであるため、前記昇温容器の内部空間の温度を均一的に上昇させ温度ムラを防止し安定した昇温効果が期待できる。また、耐久性にも優れる。
また、本願発明の窒素昇温ユニットは、第二円筒管の径が昇温容器よりも細いため、前記第二円筒管を流動する窒素の温度が低下し難い。また、前記第二円筒管の径が第一円筒管と同一であるため、前記昇温容器内部の温度が低下し難い。
既に稼働中の半導体製造装置の構成中、希釈用の窒素ガス供給部からドライ真空ポンプに至るまでの窒素ガス供給路上に、本願発明の窒素昇温ユニットを装着して使用する。
窒素昇温ユニットの構成について、図１から図３に従い説明する。
窒素昇温ユニット（１）は、一方の端部（図１で示す左側端部）が開放し、他方の端部（図１で示す右側端部）が閉塞した円筒形状で両端部近傍位置の外周側面に２つの貫通孔を有し内部が中空である昇温容器（１１）と、前記昇温容器の一方の端部近傍位置に設ける第１貫通孔（１１１）と連結することにより連通する両端部が開放した円筒形状で内部が中空である第一円筒管（１２）と、前記昇温容器の他方の端部近傍位置に設ける第２貫通孔（１１２）と連結することにより連通する両端部が開放した円筒形状で内部が中空である第二円筒管（１３）と、前記昇温容器の内部空間の軸心位置に設ける発熱体（１４）と、前記昇温容器の内部空間の前記第２貫通孔付近に設ける温度センサ（１５）と、前記昇温容器の開放側端部位置に取り付け固着する封止固定具（１６）と、前記昇温容器の外周側面の大部分を覆う架台（１７）と、前記昇温容器の外周側面に設けるサーモスタット（１８）と、で構成する（図１及び図２）。
前記昇温容器（１１）の内部空間は、他方の端部を前記封止固定具（１６）により溶接固定することにより、密封状態を維持している（図１）。
前記第一円筒管（１２）の径について、前記昇温容器内の温度低下を防止するために前記昇温容器（１１）の径よりも小さく（細く）している。
前記第二円筒管（１３）の径について、前記第二円筒管と連結するドライ真空ポンプの内部まで窒素の温度を低下させないために、前記昇温容器（１１）の径よりも小さく（細く）している。
また、前記第一円筒管（１２）と前記前記第二円筒管（１３）とは、同一径の円筒管を採用している。これは、高温の窒素を排出する前記第二円筒管の径を常温の窒素が流入する前記第一円筒管の径と同一にすることにより、前記昇温容器の内部空間の温度を低下し難くしている。
前記発熱体（１４）について、前記昇温容器の内部空間を一定程度の温度に上昇させることができればいかなる発熱体を利用することも可能であるが、前記昇温容器の内部空間の温度を均一的に上昇させ温度ムラを防止することや耐久性等を考慮すると、円筒形状のシーズヒータを利用することが好ましい（図３）。
前記温度センサ（１５）として、本実施例では熱電対を採用している。
前記架台（１７）について、板状体を組み合わせて前記昇温容器（１１）の大部分を覆う形状としている。これは、前記昇温容器の外周側面の温度が上昇した場合に、近傍の物や保守要員が直接接触をしないように配慮しているとともに、既存設備への取り付けが容易であること及び製造が容易であることにも考慮している。
次に、本願発明の窒素昇温ユニットを既に稼働中の半導体製造装置に装着する手順について図４及び図５に従い説明する。
希釈用の窒素ガス供給部（３０）とドライ真空ポンプ（３１）とをつなぐ窒素供給配管（２２）をいったん切断する（図４）。
前記切断をした窒素供給配管のうち、前記希釈用の窒素ガス供給部側の配管（２２１）の端部と第一円筒管（１２）とを連結する（図５）。
さらに、前記切断をした前記供給配管のうち、前記ドライ真空ポンプ側の配管（２２２）の端部と第二円筒管（１３）とを連結する（図５）。
前記切断及び連結作業により、前記希釈用の窒素ガス供給部（３０）からドライ真空ポンプ（３１）に至るまでの窒素ガス供給路上に、窒素昇温ユニット（１）の装着が完了する（図５の状態）。
次に、昇華性物質が凝固堆積せずにドライ真空ポンプ内部を通過する動作について、図５に従い説明する。なお、窒素ガス供給部からは１５リットル／分の流速で希釈用の窒素ガスが供給されるものとする。
まずは、発熱体（１４）への電源供給を開始し熱伝導により昇温容器（１１）の内部空間の温度を上昇させる。
次に、前記窒素ガス供給部（３０）から、常温の希釈用の窒素ガスを前記窒素ガス配管（２２１）に供給する。
前記常温の窒素ガスは、前記窒素ガス配管（２２１）から前記第一円筒管（１２）を介して前記昇温容器（１１）の内部空間に導入される。
前記昇温容器（１１）の内部に導入された窒素ガスは、当該昇温容器内を流動しながら温度上昇する（１００度から２００度程度を想定）。
前記温度上昇した高温の窒素ガスは、前記昇温容器（１１）から前記第二円筒管（１３）に排出される。
前記第二円筒管（１３）に排出された窒素ガスは、前記ドライ真空ポンプ側の配管（２２２）を介してドライ真空ポンプ（３１）の内部に投入される。
一方、真空チャンバー（３２）から排気される未反応原料ガス及び反応後ガスは、チャンバー排気配管（２０）を介して前記ドライ真空ポンプ（３１）の内部に流入する。
昇華性物質を包含する前記未反応原料ガス及び反応後ガスと前記高温の窒素ガスとが前記ドライ真空ポンプ（３１）の内部で混合され希釈化されるが、前記希釈用の窒素ガスの温度が高温であるため、混合ガスは一定程度の温度を保つことができ、大気圧へ圧力上昇されても昇華性物質は固体化しないまま、前記ポンプ排気配管（２１）を介して当該ドライ真空ポンプ（３１）の外部に排出される。
本願発明の窒素昇温ユニットは、ドライ真空ポンプの内部で昇華性物質が凝固堆積することを防止し、かつ、既に稼働中のドライ真空ポンプにも容易に装着可能である優れた窒素昇温ユニットであるから産業上の利用性を有する。
１ 窒素昇温ユニット
１１ 昇温容器
１２ 第一円筒管
１３ 第二円筒管
１４ 発熱体（シーズヒータ）
１５ 温度センサ（熱電対）
１６ 封止固定具
１７ 架台
１８ サーモスタット
２０ 真空チャンバーの排気配管
２１ ドライ真空ポンプの排気配管
２２ 希釈用の窒素ガス供給部とドライ真空ポンプとの接続配管
２２１ 希釈用の窒素ガス供給部側の配管
２２２ ドライ真空ポンプ側の配管
３０ 希釈用の窒素ガス供給部
３１ ドライ真空ポンプ
３２ 真空チャンバー
１１ 昇温容器
１２ 第一円筒管
１３ 第二円筒管
１４ 発熱体（シーズヒータ）
１５ 温度センサ（熱電対）
１６ 封止固定具
１７ 架台
１８ サーモスタット
２０ 真空チャンバーの排気配管
２１ ドライ真空ポンプの排気配管
２２ 希釈用の窒素ガス供給部とドライ真空ポンプとの接続配管
２２１ 希釈用の窒素ガス供給部側の配管
２２２ ドライ真空ポンプ側の配管
３０ 希釈用の窒素ガス供給部
３１ ドライ真空ポンプ
３２ 真空チャンバー
Claims (3)
- 窒素ガス供給部からドライ真空ポンプに至るまでの窒素ガス供給路上に装着する窒素昇温ユニットであって、
前記窒素ガス供給部と連通する配管と連結する第一円筒管と、
前記ドライ真空ポンプと連通する配管と連結する第二円筒管と、
前記第一円筒管及び前記第二円筒管と連結することにより連通する円筒形状の昇温容器と、
前記昇温容器の軸心位置に設ける発熱体と、
からなる窒素昇温ユニット。 - 前記発熱体が、円筒形状のシーズヒータである請求項１に記載の窒素昇温ユニット。
- 前記第二円筒管の径が、前記第一円筒管の径と同一で、かつ、前記昇温容器の径よりも細い請求項１又は請求項２に記載の窒素昇温ユニット。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014058174A JP2015185568A (ja) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | 窒素昇温ユニット |
| JP2014-058174 | 2014-03-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015141602A1 true WO2015141602A1 (ja) | 2015-09-24 |
Family
ID=54144571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2015/057602 WO2015141602A1 (ja) | 2014-03-20 | 2015-03-16 | 窒素昇温ユニット |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| WO (1) | WO2015141602A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
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| JP2020090922A (ja) * | 2018-12-05 | 2020-06-11 | 株式会社テクノス | 窒素昇温ユニット及び当該窒素昇温ユニットを利用してターボ分子ポンプの内部で昇華性物質が固形化すること又は堆積することを抑制又は防止する方法 |
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| JPS63264118A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-01 | Ulvac Corp | 真空排気系用微粒子トラツプ |
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-
2014
- 2014-03-20 JP JP2014058174A patent/JP2015185568A/ja active Pending
-
2015
- 2015-03-16 WO PCT/JP2015/057602 patent/WO2015141602A1/ja active Application Filing
Patent Citations (3)
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| JP2015185568A (ja) | 2015-10-22 |
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Ref document number: 15764924 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |