JP2635062B2 - 真空排気系用微粒子捕集装置 - Google Patents

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、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
前に捕集する真空排気系用微粒子捕集装置に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来、CVD（化学気相成長）等の多量にダスト等の微
粒子（粉）を発生する装置においては、真空ポンプ保護
のために、排気通路にメッシュを介在させて排気ガス中
のダスト等の微粒子を付着させる方法が採られていた。
しかし、真空中ではレイノズル数は小さく、上記のよう
な方法はほとんどブラウン効果に頼っているため捕集効
率が悪かった。

上記のような欠点を解消する手段として先に例えば第
３図に示すような熱泳動式の捕集装置を提案した（特願
昭62−97521号）。

第３図に示す捕集装置は外側円筒体１と内側円筒体２
とから成る二重円筒型の容器３を有し、この二重円筒型
の容器３に設けられた流入管４はバルブ５を介して例え
ば成膜装置の真空室６に接続され、また二重円筒型の容
器３に設けられた流出管７はバルブ８を介して低真空ま
たは中真空を形成し得る真空ポンプ９に接続され、上記
外側円筒体１と内側円筒体２との間に流入管４から流出
管７へ通じる気体の流路10が形成され、外側円筒体１は
その外側に加熱用ヒータ11を取り付けて高温壁として機
能させ、また内側円筒体２はその内部に冷却水パイプ12
を介して冷却水を供給することにより低温壁として機能
させると共に、捕集装置を通過するに必要な圧力差を小
さくし、また気体中の微粒子を全て捕集できるように、
外側円筒体１および内側円筒体２の断面積および長さを
適当に保つように構成されている。なお、第２図におい
て13はバルブ14、15を介して真空室６と真空ポンプ９と
を結ぶバイパス配管である。

このように構成された捕集装置において、真空ポンプ
９が作動されると、真空室６内のガスは流入管４、二重
円筒型の容器３内の気体の流路10および流出管７を通っ
て真空ポンプ９へと吸引されるが、気体の流路10は高温
壁と低温壁とを対向させて設けしかも流入管４より断面
積を大きく形成されているので、真空ポンプ９で吸引さ
れるガス中のダスト等の微粒子は、高温壁と低温壁との
温度勾配を有する流路10内で高温側から低温側へと熱泳
動現象によりある速度で移動して低温壁すなわち内側円
筒体２に付着する。この微粒子の移動速度は、圧力が低
いほど小さい温度勾配で同一の速度となるので、外側円
筒体１と内側円筒体２との間隔を大きく取り、温度勾配
が小さくなった場合つまり流路10の断面積を大きくした
場合であっても十分にガス中の微粒子を低温壁に吸着し
て捕集することができる。しかも、流路断面積は流入管
４の断面積より大きいので、微粒子収集のための圧力差
が小さくて済み、そのため比較的高い真空度の得られる
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。

［発明が解決しようとする問題点］ 先に提案した熱泳動を利用した捕集装置は、従来のも
のよりも効率が良いなど多くの長所を有しているが、ダ
スト等の微粒子がある程度付着すると、掃除をする必要
があり、そのためには分解して微粒子を除去する必要が
あった。

しかしながら、一般に半導体製造装置等、ダスト等の
粉を発生し易いプロセスで使用するガスは非常に活性
で、反応性に富んでいるために、通常は安全を確保する
ために全て最終段に除害装置を設けている。

このような系で、ダスト等の微粒子と一緒に未反応の
ままガスが吸着していた場合、装置を分解してそれを大
気にさらすということは甚だ危険である。そのため通常
はN₂ガスなどを用いて未反応の活性な成分を十分にパー
ジしている。従って吸着したダスト等の微粒子を除去に
非常に手間が掛かるという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような従来の熱泳動式の捕
集装置のもつ問題点を解決して、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しに十分に捕集で
き、製作が容易で比較的高い真空度の得られる真空ポン
プを使用でき、しかも装置を分解する必要なしに吸着微
粒子を除去できる保守の容易な真空排気系用微粒子捕集
装置を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明による真空排気系用微粒子捕集装置は、上述の
問題点を解決するために、真空室と真空ポンプとの間に
接続され、真空ポンプで吸引されるガス中の微粒子を、
高温壁と低温壁の温度勾配を有する流路内で熱泳動現象
により移動させて低温壁に付着させるようにした熱泳動
式微粒子トラップに、上記熱泳動式微粒子トラップ内へ
気体流を高い流速で吹き込む気体流発生装置と、上記気
体流発生装置から吹き込まれた気体流を排出させる排出
管とをそれぞれバルブを介して接続したことを特徴とし
ている。

［作用］ このように構成した本発明の真空排気系用微粒子捕集
装置においては、熱泳動式微粒子トラップのクリーニン
グが必要となった時に、熱泳動式微粒子トラップの真空
室側および真空ポンプ側のそれぞれのバルブを閉じて熱
泳動式微粒子トラップを切り離した状態で、バルブを介
して取り付けられた気体流発生装置から高い流速（少な
くとも10m/sec以上）で熱泳動式微粒子トラップ内へ吹
き込むことにより低温壁に付着したダスト等の微粒子は
ガスと共にその風力で取り除かれ、バルブを介して取り
付けられた排出管から排出され得る。排出管を通って排
出されるダスト等の微粒子やガスを含んだ気体流は除害
装置に運ばれ処理され得る。

こうしてクリーニング操作を行なった後、気体流発生
装置および排出管のバルブを閉じ、熱泳動式微粒子トラ
ップの真空室側および真空ポンプ側のそれぞれのバルブ
を開くことにより再び熱泳動式微粒子トラップによるダ
スト等の微粒子の捕集作業が開始され得る。

このように、本発明の装置ではCVDのような成膜プロ
セスで発生したダスト等の微粒子が捕集装置の低温壁に
多量に付着した段階において真空室と真空ポンプに通じ
る管路のバルブを閉じ、気体流発生装置および排出管に
通じる管路のバルブを開くことにより装置を分解せずに
低温壁に多量に付着したダスト等の微粒子の除去が行わ
れる。

［実施例］ 以下、添付図面の第１図および第２図を参照して本発
明の実施例について説明する。

第１図には本発明の一実施例による真空排気系用微粒
子捕集装置の要部を概略的に示し、微粒子トラップ本体
は第３図に示した熱泳動式微粒子トラップと実施質的に
同じ構造をもち、従って対応する部分は第３図で用いた
符号で示す。すなわち、第１図の装置において、熱泳動
式微粒子トラップ本体は外側円筒体１と内側円筒体２と
から成る二重円筒型の容器３で構成され、外側円筒体１
と内側円筒体２との間に流入管４から流出管７へ通じる
気体の流路10が形成され、外側円筒体１はその外側に加
熱用ヒータ11を取り付けて高温壁として機能させ、また
内側円筒体２はその内部に冷却水パイプ12を介して冷却
水を供給することにより低温壁として機能させると共
に、捕集装置を通過するに必要な圧力差を小さくし、ま
た気体中の微粒子を全て捕集できるように、外側円筒体
１および内側円筒体２の断面積および長さを適当に保つ
ように構成されている。すなわち気体の流路10は高温壁
と低温壁とを対向させて設けしかも流入管４より断面積
を大きく形成され、ガス中のダスト等の微粒子が、高温
壁と低温壁との温度勾配を有する流路10内で高温側から
低温側への熱泳動現象によりある速度で移動して低温壁
すなわち内側円筒体２に付着するようにされている。

本発明では、このように構成した熱泳動式微粒子トラ
ップ本体の上部にバルブ16を介して送風機17が接続さ
れ、この送風機17によりトラップ本体内の気体の流路10
に高い流速で空気を吹き込むようにされている。またト
ラップ本体の底部にはバルブ18を介して排出管19が接続
され、この排出管19は適当な除害装置（図示してない）
に接続される。

このように構成した図示し実施例の動作において、真
空室から吸い込んだガス中のダスト等の微粒子が低温壁
に多量に付着してトラップ本体内をクリーニングする必
要が生じた際には、真空排気系のバルブ５、８を閉じて
トラップ本体を真空排気系から切り離す。この状態で送
風機側のバルブ16および排出管側のバルブ18を開け、送
風機17により空気流をトラップ本体内の流路10に吹き込
む。この場合、トラップ本体内の流路10に吹き込まれる
空気流は低温壁に付着したダスト等の微粒子を剥がし取
るのに十分な力を与えることのてきる流速（例えば10m/
sec以上）をもつようにされる。トラップ本体内の流路1
0に吹き込まれた空気流によって低温壁から剥がされた
ダスト等の微粒子はこの空気流にのってトラップ本体の
底部から排出管19を通って除害装置へ運ばれる。

第２図には、取り扱うダスト等の微粒子が危険性のな
い場合に有利に用いられ得る本発明の変形例を示し、こ
の変形例では送風機20、バルブ21、トラップ本体22、バ
ルブ23およびフイルタ24から成る閉じたクリーニング系
として構成され、送風機20からトラップ本体22内に吹き
込まれた空気流によって剥がされたダスト等の微粒子は
フィルタ24において除去される。

ところで、図示実施例では、トラップ本体として二重
円筒型構造のものを用いているが、熱泳動式のものであ
ればいかなる形式のものでも使用できる。

また送風機の代わりに例えば高圧ガスを充填した高圧
ガス源を使用し、圧力差により風力を生じさせ、ある風
速以上でガスを吹き込むようにすることもできる。

さらに図示実施例ではクリーニング用ガスとして空気
を使用したが、好ましくは窒素等の不活性ガスが使用さ
れ得る。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明の真空排気系用微粒
子捕集装置によれば、熱泳動式微粒子トラップに対して
熱泳動式微粒子トラップ内へ気体流を高い流速で吹き込
む気体流発生装置と気体流発生装置から吹き込まれた気
体流を排出させる排出管とから成るクリーニング系を設
け、このクリーニング系をバルブの切替え操作で簡単に
クリーニングモードにすることができるようにしたこと
により、トラップ自体を分解する必要なしに安全かつ短
時間で内部のクリーニング作業を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による真空排気系用微粒子捕
集装置の要部を示す概略断面図、第２図は本発明の変形
例を示す概略線図、第３図は先に提案された捕集装置の
要部を示す概略断面図である。 図中 1:外側円筒体（高温壁） 2:内側円筒体（低温壁） 3:二重円筒型の容器（トラップ） 10:気体の流路 16:バルブ 17:送風機 18:バルブ 19:排出管 20:送風機 21:バルブ 22:トラップ本体 23:バルブ 24:フイルタ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空室と真空ポンプとの間に接続され、真
   空ポンプで吸引されるガス中の微粒子を、高温壁と低温
   壁の温度勾配を有する流路内で熱泳動現象により移動さ
   せて低温壁に付着させるようにした熱泳動式微粒子トラ
   ップと、この熱泳動式微粒子トラップにバルブを介して
   接続され、上記熱泳動式微粒子トラップ内へ気体流を高
   い流速で吹き込む気体流発生装置と、上記熱泳動式微粒
   子トラップにバルブを介して接続され、上記気体流発生
   装置から吹き込まれた気体流を排出させる排出管とから
   成ることを特徴とする真空排気系用微粒子捕集装置。
2. 【請求項２】熱泳動式微粒子トラップ内へ気体流を高い
   流速で吹き込む気体流発生装置が送風機から成る特許請
   求の範囲第１項に記載の真空排気系用微粒子捕集装置。
3. 【請求項３】送風機から熱泳動式微粒子トラップ内へ吹
   き込まれた気体流を排出させる排出管がフイルタ装置を
   介して上記送風機に接続される特許請求の範囲第２項に
   記載の真空排気系用微粒子捕集装置。
4. 【請求項４】熱泳動式微粒子トラップ内へ気体流を高い
   流速で吹き込む気体流発生装置が高圧不活性ガス源から
   成る特許請求の範囲第１項に記載の真空排気系用微粒子
   捕集装置。