特許 6321997 除害装置、該除害装置で使用される掻き取り部及び軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6321997

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】除害装置、該除害装置で使用される掻き取り部及び軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F23J 1/04 20060101AFI20180423BHJP

   F23G 7/06 20060101ALI20180423BHJP

   F16C 17/10 20060101ALI20180423BHJP

【ＦＩ】

   F23J1/04ZAB

   F23G7/06 D

   F23G7/06 101Z

   F16C17/10 B

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-39119(P2014-39119)

(22)【出願日】2014年2月28日

(65)【公開番号】特開2015-161498(P2015-161498A)

(43)【公開日】2015年9月7日

【審査請求日】2017年1月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】508275939

【氏名又は名称】エドワーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105201

【弁理士】

【氏名又は名称】椎名 正利

(72)【発明者】

【氏名】小林 健一郎

(72)【発明者】

【氏名】田中 正宏

(72)【発明者】

【氏名】阿部 光智

【審査官】 渡邉 聡

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５５−１０６０２４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５２−０７０２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０２２０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−１３５０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３３９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１６４２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４９５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２６１３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０５３３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１８５６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｊ １／０４

Ｆ１６Ｃ １７／１０

Ｆ２３Ｇ ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転自在のシャフトと、
該シャフトを支持するシャフト軸受と、
外部よりパージガスを導入するパージガス導入手段と、
前記シャフトに備えられた掻き取り部と、
該掻き取り部が配設された燃焼室と、
該燃焼室に排ガスを導入する排ガス導入手段と、
前記排ガスを燃焼させる燃焼手段とを備え、
前記パージガス導入手段で導入された前記パージガスが、前記シャフト軸受の内部を流れ、前記排ガスの前記シャフト軸受の前記内部への侵入を防止することを特徴とする除害装置。

【請求項2】

前記シャフト軸受の内壁に縮径部を備え、
前記シャフトは軸端部の径が段差部を有して細く形成され、
該段差部が前記縮径部に対して当接されたことを特徴とする請求項１記載の除害装置。

【請求項3】

前記シャフト軸受の内壁に縮径部を備え、
前記シャフトは軸端部の径がテーパー部を有して細く形成され、
該テーパー部が前記縮径部に対して当接されたことを特徴とする請求項１記載の除害装置。

【請求項4】

前記シャフト軸受の前記内部と外部間を連通する通気孔を備え、
該通気孔を通じて前記パージガスが前記シャフト軸受の前記内部より前記外部に向けて吐出されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の除害装置。

【請求項5】

回転自在のシャフトと、
該シャフトを支持するシャフト軸受と、
外部よりパージガスを導入するパージガス導入手段と、
燃焼室に排ガスを導入する排ガス導入手段と、
該排ガスを燃焼させる燃焼手段とを備え、
前記パージガス導入手段で導入された前記パージガスが、前記シャフト軸受の内部を流れ、前記排ガスの前記シャフト軸受の前記内部への侵入を防止する除害装置で使用される掻き取り部であって、
該掻き取り部は前記燃焼室に配設され、該燃焼室に付着した生成物を除去することを特徴とする掻き取り部。

【請求項6】

回転自在のシャフトと、
該シャフトを支持するシャフト軸受と、
外部よりパージガスを導入するパージガス導入手段と、
前記シャフトに備えられた掻き取り部と、
該掻き取り部が配設された燃焼室と、
該燃焼室に排ガスを導入する排ガス導入手段と、
前記排ガスを燃焼させる燃焼手段とを備え、
前記パージガス導入手段で導入された前記パージガスが、前記シャフト軸受の内部を流れ、前記排ガスの前記シャフト軸受の前記内部への侵入を防止する除害装置で使用される軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は除害装置、該除害装置で使用される掻き取り部及び軸受装置に係わり、特にスクレーパを駆動するシャフト回りの隙間を通じて燃焼室から排ガスが漏れるのを防止しシール効果を高めると共に、シャフト回りを冷却することでシャフトの焼きつきを防止可能な除害装置、該除害装置で使用される掻き取り部及び軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子、液晶パネル、太陽電池の製造工程では、化学気相反応を利用して成膜するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理やエッチング処理等が行われ、プロセスチャンバにおいて各種のガスが使用されている。

【0003】

このガスとしては、例えば、半導体素子、液晶パネル、太陽電池の製膜材料ガスであるシラン（ＳｉＨ₄）、ＮＨ₃、Ｈ₂や、プラズマＣＶＤ装置等の密閉チャンバ内を例えばプラズマでクリーニングする際のクリーニングガスとして使用するＮＦ₃、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、ＳＦ₆、ＣＨＦ₃、ＣＦ₆等のガス状フッ化物、窒素（Ｎ₂）等の不活性ガスがある。

【0004】

そして、図８に示すように、プロセスチャンバ１には、この有害な排ガスを除去するべく真空引きのためにターボ分子ポンプ３及びドライポンプ５が直列に接続されている。そして、ドライポンプ５で運転開始時にある程度真空引きした後に、更にターボ分子ポンプ３で必要な低圧にまで真空引きするように構成されている。但し、ＣＶＤ処理等の場合には、ターボ分子ポンプ３が省略された形で構成されるケースが一般的である。

【0005】

ドライポンプ５から出力された有害な排ガスは、燃焼式除害装置１０で燃焼分解されるようになっている。このとき、排ガスは、セントラルスクラバー１１により多少の減圧をされつつ燃焼式除害装置１０内に誘導される。
そして、例えば、シランや３フッ化窒素を無害化する場合は、燃焼分解による生成物としてシリカ(ＳｉＯ₂)粉末やフッ酸（ＨＦ）が発生する。
また、ＣＶＤ処理如何によってはＷ₂Ｏ₅（酸化タングステン）の発生することがある。

【0006】

このＷ₂Ｏ₅（酸化タングステン）やＳｉＯ₂は微細な粉体であり、燃焼式除害装置１０の燃焼室の内壁に付着し易い。そして、この付着した粉体を掻き取るため、燃焼式除害装置１０の燃焼室には特許文献１に示すようなスクレーパの配設されることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１０−２４９５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、このようにスクレーパを配設した場合、このスクレーパを支持するシャフト回りの隙間を通じて燃焼式除害装置１０の燃焼室から排ガスが燃焼室外部に少しずつ漏れてしまう恐れがあった。

【0009】

そして、この場合には、漏れた高温の排ガスによりシャフトを支持するベアリングが腐食したり、シャフトとシャフト支持部間が焼きつきにより摩耗や溶解し、更には固着してしまう等の問題を生じる恐れがあった。

【0010】

本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、スクレーパを駆動するシャフト回りの隙間を通じて燃焼室から排ガスが漏れるのを防止しシール効果を高めると共に、シャフト回りを冷却することでシャフトの焼きつきを防止可能な除害装置、該除害装置で使用される掻き取り部及び軸受装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

このため本発明（請求項１）は除害装置の発明であって、回転自在のシャフトと、該シャフトを支持するシャフト軸受と、外部よりパージガスを導入するパージガス導入手段と、前記シャフトに備えられた掻き取り部と、該掻き取り部が配設された燃焼室と、該燃焼室に排ガスを導入する排ガス導入手段と、前記排ガスを燃焼させる燃焼手段とを備え、前記パージガス導入手段で導入された前記パージガスが、前記シャフト軸受の内部を流れ、前記排ガスの前記シャフト軸受の前記内部への侵入を防止することを特徴とする。

【0012】

外部より導入されたパージガスは、シャフト軸受の内部を流れる。このため、シャフト軸受のシール効果が高くなる。そして、このパージガスの冷却効果によりシャフトがシャフト軸受に焼きつくことを低減できる。また、パージガスにより常に環境が清浄化されるためシャフト回りの部品が腐食するのを低減できる。

【0013】

また、本発明（請求項２）は除害装置の発明であって、前記シャフト軸受の内壁に縮径部を備え、前記シャフトは軸端部の径が段差部を有して細く形成され、該段差部が前記縮径部に対して当接されたことを特徴とする。

【0014】

縮径部は、シャフト軸受の内壁部分を突設させ、角部を有するように形成してもよいし、テーパーで形成してもよい。
シャフトの段差部が縮径部に対して当接されることで、シャフト回りに隙間は生じ難い。従って、ガス等の漏れにくい構造にできる。

【0015】

更に、本発明（請求項３）は除害装置の発明であって、前記シャフト軸受の内壁に縮径部を備え、前記シャフトは軸端部の径がテーパー部を有して細く形成され、該テーパー部が前記縮径部に対して当接されたことを特徴とする。

【0016】

シャフトのテーパー部が縮径部に対して当接されることで、シャフト回りに隙間は生じ難い。従って、ガス等の漏れにくい構造にできる。

【0017】

更に、本発明（請求項４）は除害装置の発明であって、前記シャフト軸受の前記内部と外部間を連通する通気孔を備え、該通気孔を通じて前記パージガスが前記シャフト軸受の前記内部より前記外部に向けて吐出されることを特徴とする。

【0018】

確実にパージガスの通り道を作ることでパージガスの流れが安定する。このため、シャフト軸受のシール作用が安定する。そして、このパージガスの冷却効果によりシャフトがシャフト軸受に焼きつくことを確実に防止できる。また、シャフト回りの部品が腐食するのを安定して防止できる。

【0019】

更に、本発明（請求項５）は掻き取り部の発明であって、回転自在のシャフトと、該シャフトを支持するシャフト軸受と、外部よりパージガスを導入するパージガス導入手段と、燃焼室に排ガスを導入する排ガス導入手段と、該排ガスを燃焼させる燃焼手段とを備え、前記パージガス導入手段で導入された前記パージガスが、前記シャフト軸受の内部を流れ、前記排ガスの前記シャフト軸受の前記内部への侵入を防止する除害装置で使用される掻き取り部であって、該掻き取り部は前記燃焼室に配設され、該燃焼室に付着した生成物を除去することを特徴とする。

【0020】

このことによりスクレーパの掻き取り部の動作は安定して円滑に行える。

【0021】

更に、本発明（請求項６）は軸受装置の発明であって、回転自在のシャフトと、該シャフトを支持するシャフト軸受と、外部よりパージガスを導入するパージガス導入手段と、前記シャフトに備えられた掻き取り部と、該掻き取り部が配設された燃焼室と、該燃焼室に排ガスを導入する排ガス導入手段と、前記排ガスを燃焼させる燃焼手段とを備え、前記パージガス導入手段で導入された前記パージガスが、前記シャフト軸受の内部を流れ、前記排ガスの前記シャフト軸受の前記内部への侵入を防止する除害装置で使用されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0022】

以上説明したように本発明によれば、シャフトを支持するシャフト軸受と、外部よりパージガスを導入するパージガス導入手段を備え、パージガスがシャフト軸受の内部を流れるように構成したので、シャフト軸受のシール効果が高くなる。そして、このパージガスの冷却効果によりシャフトがシャフト軸受に焼きつくことを低減できる。また、パージガスにより常に環境が清浄化されるためシャフト回りの部品が腐食するのを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施形態である燃焼式除害装置の構成図（正面図）

【図2】本発明の実施形態である燃焼式除害装置の構成図（側面図）

【図3】シャフト軸受の構成図その１

【図4】シャフトの外形図その１

【図5】回転スクレーパ羽根回りの構造を示す図

【図6】シャフト軸受の構成図その２

【図7】シャフトの外形図その２

【図8】排ガス処理のフロー図

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態である燃焼式除害装置１０の構成図を図１及び図２に示す。図１は正面断面図、図２は側面外形図である。図１及び図２において、排ガス導入管９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、ドライポンプ５に接続されている。排ガス導入管９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、それぞれ導入管ベース部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄに立設されている。

【0025】

導入管ベース部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは下面にフランジ２５を有する燃焼室上層部２３に固着されている。このフランジ２５には燃焼室３０上端のフランジ３１がボルトで固定されている。燃焼室３０は略円筒形であり、側部には燃料・空気供給口３３が配設されている。

【0026】

また、燃焼室３０下端のフランジ３５には排ガス導出路４０上端のフランジ４１がボルトで取り付けられている。排ガス導出路４０は下方に向けて次第に径が狭くなるように構成されており、内壁には水噴霧口４３が配設され内側に向けて水が噴霧されるようになっている。排ガス導出路４０の下部には排ガス管路４５が連設され、燃焼室３０を通った排ガスが次工程のセントラルスクラバー１１に送られるようになっている。

【0027】

燃焼室上層部２３の底部には凹部２７が形成され、この凹部２７の中心には貫通穴２９が設けられており、この貫通穴２９にはシャフト軸受５０が嵌装されている。このシャフト軸受５０の拡大図を図３に示す。図３（ａ）はシャフト軸受５０の正面図であり、中心線から左半分が外形、右半分が断面を示す。図３（ｂ）はシャフト軸受５０の底面図である。

【0028】

図３において、シャフト軸受５０の外筒５１は円筒状であり、上部外周にＯリング溝５３が形成され図示しないＯリングが配設されるようになっている。外筒５１の下部にはテーパー５９（縮径部に相当する）が施されている。テーパー５９の断面は線形であるが、その形状は線形には限らない。テーパー５９の下端には小径の穴５５が形成されている。穴５５回りのテーパー５９を貫通する４カ所には通気孔５７が軸方向に均等配置されている。但し、通気孔５７の数は４箇所に限らない。１カ所あるいは５箇所以上であってもよい。

【0029】

そして、この穴５５には図４に示すようなシャフト６０の軸下端部６１が通されている。シャフト６０のメインシャフト部６３は軸下端部６１より径が大きく形成され、このメインシャフト部６３と軸下端部６１の境には図４中の部分拡大図に示すようにテーパー６９が形成されている。テーパー６９はテーパー５９の通気孔５７よりも内側に配設されている。

【0030】

軸下端部６１には板状の１枚の回転スクレーパ羽根７１（掻き取り部に相当する）の端部が取り付けられている。この回転スクレーパ羽根７１は回転されることでＷ₂Ｏ₅（酸化タングステン）やＳｉＯ₂等の微細な粉体を掻き落とすようになっている。回転スクレーパ羽根７１の一部には、図５に示すように切欠き溝７２が形成され、凹部２７より突出した温度計７３に対し回転中に衝突しないようになっている。

【0031】

また、このメインシャフト部６３の上部にはメインシャフト部６３よりも径の小さい段差を有する軸上端部６５が形成されている。軸下端部６１、メインシャフト部６３及び軸上端部６５は共に円柱形状であり、軸下端部６１及びメインシャフト部６３の下部がシャフト軸受５０内に収納されている。また、メインシャフト部６３の上部及び軸上端部６５とはハウジング７５内に収納されている。このハウジング７５はシャフト軸受５０と連設されている。

【0032】

ハウジング７５の中間部にはパージガス導入口７７が配設され、外部より例えば窒素ガスが導入されるようになっている。メインシャフト部６３の上部外周にはベアリング７９が配設され、更にその上方にはシール８１が施されている。軸上端部６５は、フレキシブルシャフト８３の下端部とカップリングされている。フレキシブルシャフト８３の上端には手動ハンドル８５が取り付けられている。

【0033】

次に、本発明の実施形態の動作を説明する。
燃焼式除害装置１０の燃焼室３０に配設された回転スクレーパ羽根７１は定期的に手動ハンドル８５により回転される。但し、手動ハンドル８５に代えてモータにより自動駆動とされてもよい。

【0034】

シャフト軸受５０の外筒５１にテーパー５９を配設し、シャフト６０側にもテーパー６９を形成し当接させる構造としたので、シャフト６０回りに隙間が生じ難い。従って、隙間を通じて燃焼室３０から高温の排ガスは漏れ難く、熱膨張等の原因により軸下端部６１がシャフト軸受の円筒状の内壁と焼きつくという可能性は小さくなる。

【0035】

また、シャフト軸受については、図３の例に代えて図６に示すように軸受部分にテーパー５９を設けずに穴５５回りの外筒５１の内壁５４部分を厚く円筒状に突設させ、角部を有するように構成（縮径部に相当する）することも可能である。そして、この場合には、シャフト６０側にはテーパー６９に代えて、図７のように矢印Ａで示す箇所で段差に伴う角部を有するようにしてもよい。この矢印Ａで示すメインシャフト部６３の角部は、通気孔５７よりも内側に当接させる。

【0036】

このように段差面同士を当接させた場合であってもシャフト６０回りに隙間が生じ難く、テーパー５９とテーパー６９とを当接させた場合と同様に軸下端部６１がシャフト軸受の円筒状の内壁と焼きつくという可能性を小さくできる。

【0037】

更に、シャフト軸受については、テーパー５９を配設し、シャフト６０側には段差に伴う角部を有するようにしてもよいし、あるいは、シャフト軸受については外筒５１の内壁５４部分を厚く円筒状に突設させ、角部を有するように構成し、シャフト６０側にはテーパー６９を配設してもよい。

【0038】

パージガス導入口７７を通じて外部よりパージガスとして導入された窒素ガスは、外筒５１の内壁５２に設けられた通気孔５７を通じて燃焼室３０に吐出される。このため、ベアリング７９にまで排ガスが伝わることは無く、ベアリング７９やシール８１が高温にさらされたり腐食したりするおそれは無くなる。

【0039】

この窒素ガスは新鮮なものが図４の場合にテーパー６９付近に流れ、一方、図７の場合に矢印Ａで示すメインシャフト部６３の角部付近に流れることになるため、このテーパー付近や角部付近は常に冷却され、また、排ガスがこのテーパー付近や角部付近から侵入することは無くなる。従って、シャフト軸受のシール効果が高く、軸下端部６１がシャフト軸受の円筒状の内壁５２と焼きつくということは無くなる。
実験によれば、窒素ガスを１０リットル／ｍｉｎ流したときに、窒素ガスを流さなかったときに比べ軸受温度を２７０℃から８０℃位にまで下げることができた。

【符号の説明】

【0040】

１０ 燃焼式除害装置
２３ 燃焼室上層部
２７ 凹部
２９ 貫通穴
３０ 燃焼室
３３ 燃料・空気供給口
４０ 排ガス導出路
４５ 排ガス管路
５０ シャフト軸受
５１ 外筒
５２、５４ 内壁
５５ 穴
５７ 通気孔
５９、６９ テーパー
６０ シャフト
６１ 軸下端部
６３ メインシャフト部
６５ 軸上端部
７１ 回転スクレーパ羽根
７５ ハウジング
７７ パージガス導入口
７９ ベアリング
８１ シール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】