JP2003148379A - ターボ分子ポンプ - Google Patents
ターボ分子ポンプInfo
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- JP2003148379A JP2003148379A JP2001350749A JP2001350749A JP2003148379A JP 2003148379 A JP2003148379 A JP 2003148379A JP 2001350749 A JP2001350749 A JP 2001350749A JP 2001350749 A JP2001350749 A JP 2001350749A JP 2003148379 A JP2003148379 A JP 2003148379A
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Abstract
ターボ分子ポンプを提供すること。 【解決手段】 動翼と静翼とを備えた軸流段部と、ロー
タに螺旋状のねじ溝が形成されたねじ溝段部とを備えた
ターボ分子ポンプにおいて、前記軸流段部を冷却する冷
却水が流動する上部冷却水路(軸流段部側冷却水路)4
0と、前記ねじ溝段部を冷却する冷却水が流動する下部
冷却水路(ねじ溝段部側冷却水路)41と、前記ねじ溝
段部を加熱するヒータ42と、前記下部冷却水路41へ
の冷却水の流動を開閉する開閉弁50とが設けられてい
る。
Description
において用いられるターボ分子ポンプの構造に関する。
処理等からなる様々な工程により実現される。光学的処
理の代表例としては、ウェハ面への回路パターン焼き付
けを行う露光処理が挙げられ、化学的処理では例えば、
ウェハ面において薄膜を作製する等の表面処理、エッチ
ング処理、洗浄処理等が挙げられる。また、これらの処
理を実現するためには、光学的処理においては露光装
置、化学的処理においては様々な化学薬品やこれを安全
に取り扱うための各種機器が用いられる。これら様々な
工程又は各種装置及び機器においては、半導体の更なる
高集積化等への要求が高まりつつある中で、それぞれが
技術的に高度な水準を要求されており、また更なる発展
をも図るべく関係各所にて鋭意研究、開発が進行するこ
ととなっている。
的処理である表面処理工程に注目すれば、上述した薄膜
製造技術として、半導体プロセスにおいては必須となっ
た技術としてCVD(Chemical Vapor Deposition)技
術がある。このCVDとは、ウェハ等の基板上に対して
原料ガスを供給し、当該基板上でのガスの吸着及び化学
反応を経て、その基板上に所望の薄膜を形成する技術で
ある。この技術は、ゲートの薄膜化、配線間容量低減等
の半導体高集積化を実現するためには欠くことのできな
いものとなっている。
ズマCVD等は真空雰囲気かで行われ、真空排気系が必
要となる。
ら低真空域まで減圧するロータリポンプと、低真空域か
ら高真空域まで減圧するデフュージョンポンプ、ターボ
分子ポンプ等、複数のポンプにより構成されたものが利
用される。なお、ターボ分子ポンプとは、周知のよう
に、高速で回転するロータにより気体分子を圧縮しつつ
排気するような構成を備えたものである。ここでロータ
としては、これが上述したように非常に高速で回転する
部材であるため、軽量かつ応力強度の高いアルミニウム
合金をその材質として選択されるのが一般的である。
に説明する。図3に示すように、ターボ分子ポンプP
は、上半部1a及び下半部1bとからなるケーシング1
内部に各種部品が備えられた構成となっている。このケ
ーシング1においては、その上半部1aに吸気口1c、
下半部1bに排気口1dが、それぞれ形成されている。
ケーシング1内部においては、上部に軸流段部PA、下
部にねじ溝段部PBが設けられている。軸流段部PAは主
として後述する多段に設けられた動翼5および静翼3と
により構成され、ねじ溝段部PBにおいてははロータ4
に螺旋状のねじ溝13が形成されている。
は、ロータ4が配設されている。ロータ4は、鉛直に立
設されたロータシャフト4aと、当該ロータシャフト4
a周囲に放射状に配置された動翼5とを備えた構成とな
っている。また、ケーシング上半部1aには静翼3が固
定されている。ロータ4には、動翼5の下方にねじ溝1
3が形成されたねじ溝ロータ部14が形成されている。
ねじ溝ロータ部14にはケーシング上半部1aと対向す
る面にねじ溝13が形成されており、ねじ溝13の山部
とケーシング上半部1aとの間にわずかな隙間が形成さ
れている。
ラスト磁気ディスク6が備えられている。このスラスト
磁気ディスク6の上下面には、これに対向した形でスラ
スト磁気軸受け8が設けられている。また、ロータシャ
フト4aとケーシング下半部1bとの対向面における上
方及び下方には、それぞれラジアル磁気軸受け7a、7
bが設けられている。さらに、ロータシャフト4a上端
部にラジアル用上部保護軸受けとして設けられたボール
ベアリング9、同下端ネック部にはラジアル及びスラス
ト用下部保護軸受けとして設けられたボールベアリング
10が設けられている。そして、ケーシング下半部1b
には、ロータ駆動用モータ11が設けられている。真空
排気の際にはモータ11を駆動してロータ4を回転させ
る。ロータ4の回転により動翼5と静翼3との間で第1
の圧縮が行われたあと、ねじ溝段部PBのねじ溝13に
よって第2の圧縮が行われ、排気口1d方向へ流れて真
空排気される。
ターボ分子ポンプにおいては、塩化アルミニウムなどの
析出温度が常温に近いガスを排気する場合には、流量が
少ない場合において低温になりやすく、ねじ溝段部PB
に付着物が溜まりやすい。特にねじ溝段部PBに溜まり
やすい理由は、この部位において圧力が高くなるためで
ある。このため、定期的にメンテナンスをして付着物の
除去を行わなければねじ溝の破損を招いてしまうという
問題がある。その一方で、ターボ分子ポンプを大流量用
途に用いる場合、風損が大きいために発熱量が大きくな
り、軸流段の温度がクリープ許容温度以上となって損傷
・寿命の低下を招いてしまうという問題があった。
あり、内部温度を適切に維持することを可能とするター
ボ分子ポンプを提供することを目的とする。
は、動翼と静翼とを備えた軸流段部と、ロータまたはス
テータに螺旋状のねじ溝が形成されたねじ溝段部とを備
えたターボ分子ポンプにおいて、前記軸流段部を冷却す
る冷却水が流動する軸流段部側冷却水路と、前記ねじ溝
段部を冷却する冷却水が流動するねじ溝段部側冷却水路
と、前記ねじ溝段部を加熱するヒータと、前記ねじ溝段
部側冷却水路への冷却水の流動を開閉する開閉弁とが設
けられていることを特徴とする。
いねじ溝ポンプ段をヒータによって加熱することで、付
着を防止する。その一方、温度が高くなりすぎると損傷
してしまうため、冷却水路によって冷却を可能とする。
のターボ分子ポンプにおいて、前記軸流段部側冷却水路
と前記ねじ溝段部側冷却水路とが並列に接続され、前記
開閉弁を開閉することで、冷却水が前記軸流段部側冷却
水路のみに流動する場合と前記軸流段部側冷却水路と前
記ねじ溝段部側冷却水路の双方に流動する場合とに切り
替えられることを特徴とする。
も、軸流段部側冷却水路には冷却水が流動される。この
ため、完全に冷却水の流動を止めることにより生ずる他
の機器に流れる冷却水の流量や水圧に大きな影響を与え
ることを回避することができる。また、軸流段部は常に
軸流段部側冷却水路によって冷却されているため、損傷
が防止される。
2に記載のターボ分子ポンプにおいて、前記ねじ溝段部
の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検
出結果に基づいて前記ヒータ及び開閉弁を制御する制御
部とが設けられていることを特徴とする。
の温度を監視しつつねじ溝段部の加熱・冷却を行うこと
が可能である。
て、図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形
態について示した図である。ターボ分子ポンプ20は、
上部ケーシング21a、下部ケーシング21bおよびベ
ース21cとにより構成されたケーシング21内部に各
種部品が備えられた構成となっている。このケーシング
21においては、その上部ケーシング21aに吸気口2
1d、ベースに排気口21eが、それぞれ形成されてい
る。ケーシング21内部においては、上部に軸流段部2
0a、下部にねじ溝段部20bとが設けられている。軸
流段部20aは主として後述する多段に設けられた動翼
25および静翼23とにより構成され、ねじ溝段部20
bにおいてはロータ24に螺旋状のねじ溝33が形成さ
れている。
は、ロータ24が配設されている。ロータ24は、鉛直
に立設されたロータシャフト24aと、当該ロータシャ
フト24a周囲に放射状に配置された動翼25とを備え
た構成となっている。また、上部ケーシング21aには
静翼23が固定されている。ロータ24には、動翼25
の下方にねじ溝33が形成されたねじ溝ロータ部35が
形成されている。
スラスト磁気ディスク26が備えられている。このスラ
スト磁気ディスク26の上下面には、これに対向した形
でスラスト磁気軸受け28が設けられている。また、ロ
ータシャフト24aと下部ケーシング21bとの対向面
における上方及び下方には、それぞれラジアル磁気軸受
け27a、27bが設けられている。さらに、ロータシ
ャフト24a上端部にラジアル用上部保護軸受けとして
設けられたボールベアリング29、同下端ネック部には
ラジアル及びスラスト用下部保護軸受けとして設けられ
たボールベアリング30が設けられている。そして、下
部ケーシング21bには、ロータ駆動用モータ31が設
けられている。
流段部側冷却水路)40、下部冷却水路(ねじ溝段部側
冷却水路)41、さらにヒータ42がケーシング21の
外側であって周方向に取り囲んで取り付けられている。
上部冷却水路40の高さ方向の位置は、軸流段部20a
とねじ溝段部20bとの中間付近、下部冷却水路41は
ねじ溝段部20bの下端付近、ヒータ42は下部冷却水
路41の近傍に設けられている。上部冷却水路40と下
部冷却水路41はそれぞれ金属製の配管であり、ケーシ
ング21に固定されている。ヒータ42はラバーヒータ
などが使用可能である。
の系統図とを模式的に示した。冷却水は不図示の供給源
から供給され、分岐してそれぞれ上部冷却水路40と下
部冷却水路41に並列に供給されるようになっている。
下部冷却水路41には開閉弁50が介装されている。さ
らに、ねじ溝段部20b内のガス温度を計測する温度セ
ンサ(温度検出手段)51(たとえば熱電対など)が設
けられており、この検出出力が入力される制御部55が
設けられている。制御部55はまた、開閉弁50を開閉
する制御を行い、さらに、ヒータ42をオン/オフする
制御も行うようになっている。上部冷却水路40と下部
冷却水路41から排水された冷却水は合流した後に排出
される。
においては、真空排気の際にはモータ31を駆動してロ
ータ24を回転させる。ロータ24の回転により動翼2
5と静翼23との間で第1の圧縮が行われたあと、ねじ
溝段部20bのねじ溝33で第2の圧縮が行われる。
じ溝段部20b内部のガス温度を監視している。そし
て、例えば基準温度を70度としている場合、一定より
高い場合(例えば75度を超える場合)、下部冷却水路
41の開閉弁50を開として、冷却水を下部冷却水路4
1に流すことで、それ以上の温度上昇を防ぐ。そしてガ
ス温度が基準温度にまで下がったときに開閉弁を閉とす
る。また、ガス温度が一定より低い場合(例えば65度
より下がった場合)にはヒータ42をオンにして加熱を
行う。そしてガス温度が基準温度にまで上がったときに
ヒータ42をオフにする。このようにして制御部55が
冷却と加熱とを制御することにより、ねじ溝段部20b
が適切な温度に維持される。したがって、温度が低い場
合に発生する付着が防止され、また、温度が高い場合に
発生する損傷を防止することができる。
水が供給されている。もし常時冷却水を供給していない
場合、ねじ溝段部20bに設けられた温度センサ51だ
けを監視していたのでは軸流段部20aの温度が予想外
に高くなるおそれがあるが、本例においては常に軸流段
部20aを冷却しているので、たとえヒータ加熱時にお
いても軸流段部20aの温度がクリープ許容温度以上と
なるおそれがない。
なく、ねじ溝段部20bのみを加熱すればよいので、大
容量である必要はない。さらに、本実施形態によれば適
切に温度制御が可能であるため、3段ねじ溝構造を有す
る大流量ターボ分子ポンプでも損傷を防ぐことができ
る。また、開閉弁50で開閉しても、上部冷却水路40
には常に冷却水が流動しているため、完全に冷却水の流
動を止めることにより生ずる他の機器に流れる冷却水の
流量や水圧に大きな影響を与えることを回避することが
できる。さらにまた、三方弁を用いることなく、開閉弁
(二方弁)50を用いることでコストを大幅に抑えるこ
とができる。
軸流段部20aであればよく、その設置位置、設置部位
は上記実施形態に限定されるものではない。また、下部
冷却水路41が冷却する部分およびヒータ42が加熱す
る部分はねじ溝段部20b、特にねじ溝段部20b下部
であればよく、その設置位置、設置部位は上記実施形態
に限定されるものではない。
効果を得ることができる。請求項1に記載の発明によれ
ば、付着物が溜まりやすいねじ溝ポンプ段をヒータによ
って加熱することで、付着を防止することができる。ま
た、温度が高くなりすぎると損傷してしまい寿命の低下
を招いてしまうため、冷却水路によって冷却することで
損傷を防止することができる。請求項2に記載の発明に
よれば、ねじ溝段部側冷却水路は必要に応じて開閉され
るが、軸流段部側冷却水路は常に冷却される。これによ
り熱による軸流段部の損傷を防止することができる。請
求項3に記載の発明によれば、制御部がねじ溝部の温度
を監視することで、ねじ溝段部の温度低下による付着物
と、温度上昇による損傷をともに防止することができ
る。
ポンプの縦断面図である。
路とを模式的に示した図である。
視図である。図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 動翼と静翼とを備えた軸流段部と、ロー
タまたはステータに螺旋状のねじ溝が形成されたねじ溝
段部とを備えたターボ分子ポンプにおいて、 前記軸流段部を冷却する冷却水が流動する軸流段部側冷
却水路と、前記ねじ溝段部を冷却する冷却水が流動する
ねじ溝段部側冷却水路と、前記ねじ溝段部を加熱するヒ
ータと、前記ねじ溝段部側冷却水路への冷却水の流動を
開閉する開閉弁とが設けられていることを特徴とするタ
ーボ分子ポンプ。 - 【請求項2】 請求項1に記載のターボ分子ポンプにお
いて、 前記軸流段部側冷却水路と前記ねじ溝段部側冷却水路と
が並列に接続され、前記開閉弁を開閉することで、冷却
水が前記軸流段部側冷却水路のみに流動する場合と前記
軸流段部側冷却水路と前記ねじ溝段部側冷却水路の双方
に流動する場合とに切り替えられることを特徴とするタ
ーボ分子ポンプ。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載のターボ分子ポ
ンプターボ分子において、 前記ねじ溝段部の温度を検出する温度検出手段と、該温
度検出手段の検出結果に基づいて前記ヒータ及び開閉弁
を制御する制御部とが設けられていることを特徴とする
ターボ分子ポンプ。
Priority Applications (1)
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JP2001350749A JP3930297B2 (ja) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | ターボ分子ポンプ |
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- 2001-11-15 JP JP2001350749A patent/JP3930297B2/ja not_active Expired - Lifetime
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