JP4657463B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空ポンプに関し、例えば、半導体製造装置のプロセスガスの排気に使用するターボ分子ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の集積回路などの半導体製造技術の急激な進歩と生産量の増大に伴って、半導体製造装置のチャンバからプロセスガスを排気する真空ポンプの需要が高まっている。
一般にこのような真空ポンプとして単位時間あたりの排気量が多くかつ高真空が得られるターボ分子ポンプが使用されている。
【０００３】
半導体製造装置のチャンバからの排気系は、該チャンバの直下に配管を介してコンダクタンスバルブを接続し、該コンダクタンスバルブに更にターボ分子ポンプを接続して構成されている。ここで、コンダクタンスバルブは、チャンバの圧力を調節するためのバルブである。
このようにチャンバの直近にターボ分子ポンプを配置することにより、チャンバからターボ分子ポンプまでの配管を短くし、これによって配管によるコンダクタンス（排気ガスの移送の容易さ）の低下を抑制している。
なお、コンダクタンスバルブを介さずに、半導体製造装置のチャンバに直接ターボ分子ポンプを接続する場合もある。
【０００４】
半導体装置のチャンバ内では、プラズマ化した高温のプロセスガスを半導体の基板に照射し、これをエッチングするなどの作業が行われる。
これらのプロセスガスは、十分に冷却されることなく、コンダクタンスバルブを介してターボ分子ポンプにより排気される。
このため、チャンバに接続した配管およびコンダクタンスバルブが熱を帯び、この熱がターボ分子ポンプに伝導するという現象が起こる。
また、場合によっては、プロセスガスの反応性を高めるために該チャンバ自体を加熱している場合もあるほか、最近ではプロセスガスによる生成物の析出物を防ぐために、コンダクタンスバルブをヒーティングすることもある。
これらの原因による熱伝導により、ターボ分子ポンプの吸気口に形成されたフランジ部分の温度が６０［℃］を越える場合もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ターボ分子ポンプの内部では、放射状に配設されたロータ翼を多数備えたロータが、毎分数万回転程度の高速回転を行っている。
ロータ翼は機械的強度に富みかつ軽い素材であるアルミニウム合金などによって構成されている。
しかし、ロータ翼の許容温度は、例えば１２０［℃］から１５０［℃］と比較的低く、この許容温度を超えてターボ分子ポンプを長期間使用すると、高速回転による遠心力によりロータ翼のクリープ変形が進み、故障を招いたり、部品交換までの期間が短くなったりする。
また、排気ガスの流量が多いと、ガスを構成する分子とロータ翼との衝突及び摩擦によりロータ翼などの温度が上昇するので、許容温度以下でターボ分子ポンプを使用するために、排気ガスを連続してターボ分子ポンプに流せる量（許容流量）が制限されることがある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、真空ポンプの温度の上昇を抑制することにより、温度上昇による真空ポンプの劣化が生じにくい真空ポンプを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、外装体を構成するケーシングと、前記ケーシングに形成され、被排気容器に接続される吸気口と、前記ケーシングに形成された排気口と、前記吸気口から気体を吸引し、前記吸気口から吸引した気体を前記排気口から排気する排気手段と、前記吸気口の端面に着脱可能に配置され、前記吸気口を前記被排気容器から取り外したときに外れる熱の不良導体と、を具備したことを特徴とする真空ポンプを提供する。
請求項２記載の発明では、前記熱の不良導体は、一端が前記吸気口に接続され、他端が前記被排気容器に接続する管状に形成されている部材であることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプを提供する。
請求項３記載の発明では、前記真空ポンプは、前記吸気口が前記ケーシングの一端に形成され、前記排気口が前記ケーシングの他端の側に形成され、前記排気手段が、前記ケーシングに格納され、回転自在に軸支されたロータと、前記ロータの周囲に放射状に複数枚配設されたロータ翼と、前記ロータを駆動して前記ロータの軸線の周りに回転させる駆動手段と、前記ケーシングの内周面から前記ケーシングの中心に向かって複数枚配設されたステータ翼と、を具備したターボ分子ポンプであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空ポンプを提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の好適な第１の実施の形態について、図１から図４を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の排気系の構成を概略示した図である。
この排気系は、配管３２と、コンダクタンスバルブ３１、ターボ分子ポンプ１から構成されている。
配管３２の一端は、半導体製造装置のチャンバなどの真空装置の開口部に接合されており、真空装置内の高温のガスが配管３２の中を流れる。配管３２の他端にはフランジが形成されており、コンダクタンスバルブ３１のフランジが接合されている。
この接合部分は、両フランジの間にＯリング（オーリング）や金属性のガスケットなどをはさみ、ボルトの締め付け又はクランパなどにより接合されている。Ｏリング又はガスケットの作用により該接合部は真空シールされている。また、この接合部は溶接によって接合しても良い。
【０００９】
コンダクタンスバルブ３１は、例えば、バタフライ弁によって構成されたバルブである。バタフライ弁とは、円筒形の弁箱の中に流路内径と等しい径をもつ円板状の弁体３４を入れ，それを直径軸のまわりに回転して開閉を行うものである。コンダクタンスバルブ３１の外部から弁体３４を回転させて流路の断面積を調節するようになっている。また、図１ではコンダクタンスバルブ３１の内部に配置された弁体３４を図示している。
【００１０】
コンダクタンスバルブ３１は、コンダクタンス（ガスの流れ易さ）を調節するバルブであり、ターボ分子ポンプ１が排気ガスを吸引する程度を調節するために設置されている。
このようにして、ターボ分子ポンプ１が真空装置から排気ガスを吸引する程度を調整するコンダクタンスバルブ３１を開閉することによりチャンバ内の圧力を調節することができる。
【００１１】
ターボ分子ポンプ１は、ケーシングの内周面に多段に配設された多数のステータ翼と、ステータ翼と段違いに配設され、高速回転するロータ翼の作用により、フランジ２が形成された吸気口から排気ガスを吸引し、排気口１９から排出する。ターボ分子ポンプ１の構造については後に詳述する。
ターボ分子ポンプ１はメインの真空ポンプとして使用され、排気口１９には補助ポンプが接続されている。
補助ポンプによってターボ分子ポンプ１の排気口１９の内部の圧力を大気圧状態からターボ分子ポンプ１が正常に機能する真空状態に真空引きすることで、ターボ分子ポンプ１の性能が発揮され、チャンバ内の圧力状態を高真空とすることができる。
【００１２】
図２は、ターボ分子ポンプ１のフランジ２とコンダクタンスバルブ３１のフランジ３３の接合部の構造を示した断面図である。
なおこの図では図の煩雑化を避けるため、本来紙面裏側に見える開口部の淵の線などは示していない。また、フランジ３３をフランジ２から外した状態を示している。
フランジ２、３３には、図示しないボルト穴が同心円状に形成されており、両者が接合されているときは、フランジ３３は図中の矢線の方向に該ボルト穴に通した図示しないボルトにより固着されている。
【００１３】
フランジ２のフランジ面（接触面）には、円環状の溝が形成されており、この溝内にＯリング３８が装着されている。Ｏリング３８は断面が円の合成ゴム製リングであり、フランジ２、３３がボルトにより固着されると、双方のフランジから及ぼされる圧力により断面の円形がつぶれ、このときの合成ゴムの復元力により双方のフランジに密着する。また、図３（ａ）に示すようにＯリング３８を配置するための溝を形成するためにセンタリング３９、４０を用いることもあり、これによっても同様の効果が得られる。
【００１４】
センタリング３９、４０を用いない場合は、フランジ２にＯリング３８を装着するための円環状の溝を形成する必要があったが、センタリング３９、４０は互いにフラットな接合面を持つフランジの間にＯリング３８をはさんで両者を接合することができる。センタリング４０は円環の外側に向かって凸状の断面を有しており、凸部の段部がフランジ２、３３の内径にはまるようになっている。
【００１５】
ここで、図３（ａ）に示すセンタリング付きの場合には、センタリングを、例えば樹脂などの熱の不良導体で製作することが可能であり、これによって、フランジ３３から伝わってくる熱を断熱することが可能であった。
しかしながら図２に示すＯリング溝付きの場合には、センタリングが無いため、フランジ３３がフランジ２に直接接合されてしまう。この場合には、フランジ３３からの熱を遮断することができなかった。
そこで、図３（ｂ）に示すように、フランジ２のフランジ３３との接合面に熱の不良導体をコーティング、又はめっきすることでフランジ３３からの熱遮断を実現した。熱の不良導体の材料としては、例えば、フッ素系樹脂、セラミックスなどが挙げられる。
なお、コーティング（又はめっき）３６は、必ずしも必要なく、コーティング（又はめっき）３７だけでも効果を得ることができる。コーティング（又はめっき）３７だけを用いた場合は、コーティング（又はめっき）３６から排気系へガスが放出されるなどの問題を防ぐことができる。
【００１６】
フランジ２又はフランジ３３の端面をフランジ２又はフランジ３３を構成する物質より熱伝導率が小さい物質によってめっきしても良い。
また、本実施の形態では、フランジ２、３３の接合部をシールするのにＯリング３８を用いたが、これに限定するものではなく、Ｏリング３８の代わりにガスケットを用いても良い。
更に、フランジ２、３３の接合はボルトによらずクランパによって行っても良い。
【００１７】
以下にターボ分子ポンプ１の構造について説明する。
図４は、ターボ分子ポンプ１のロータ軸方向の断面を示した断面図である。
ケーシング１６は、円筒形の形状を有しており、ターボ分子ポンプ１の外装体を形成している。
【００１８】
ケーシング１６の中心には、ロータ軸３が設置されている。
紙面に向かってロータ軸３の上部と下部及び底部には、それぞれ磁気軸受部８、１２、２０が設けられている。ターボ分子ポンプ１が稼働しているときは、ロータ軸３は、磁気軸受部８、１２によってラジアル方向（ロータ軸３の径方向）に磁気浮上し非接触で支持され、磁気軸受部２０によってスラスト方向（ロータ軸３の軸方向）に磁気浮上し非接触で支持される。
これらの磁気軸受部は、いわゆる５軸制御型の磁気軸受を構成しており、ロータ軸３、及びロータ軸３に固着したロータ１１は、ロータ軸３の軸線周りの回転の自由度を有している。
【００１９】
磁気軸受部８では、４つの電磁石がロータ軸３の周囲に、９０°ごとに対向するように配置されている。これらの電磁石に対向するロータ軸３の部位に形成されたターゲットは、ケイ素鋼を積層して構成された強磁性体により形成され、これらの電磁石の磁力により吸引されるようになっている。
変位センサ９は、ロータ軸３のラジアル方向の変位を検出する。制御装置２５は、変位センサ９からの変位信号によってロータ軸３がラジアル方向に所定の位置から変位したことを検出すると、各電磁石の磁力を調節してロータ軸３を所定の位置に戻すように動作する。この電磁石の磁力の調節は、各電磁石の励磁電流をフィードバック制御することにより行われる。
【００２０】
変位センサ９、磁気軸受部８及び制御装置２５によるこのフィードバック制御によってロータ軸３は、磁気軸受部８において電磁石から所定のクリアランスを隔ててラジアル方向に磁気浮上し、空間中に非接触で保持される。
【００２１】
磁気軸受部１２の構成と作用は、磁気軸受部８と同様である。
磁気軸受部１２では、ロータ軸３の周囲に、９０°ごとに電磁石が４つ配置されており、これらの電磁石の磁力の吸引力により、ロータ軸３は、磁気軸受部１２でラジアル方向に非接触で保持される。
変位センサ１３は、ロータ軸３のラジアル方向の変位を検出する。
【００２２】
制御装置２５は、変位センサ１３からロータ軸３がラジアル方向の変位信号を受信すると、この変位を修正してロータ軸３を所定の位置に保持するように電磁石の励磁電流をフィードバック制御する。変位センサ１３、磁気軸受部１２及び制御装置２５によるこのフィードバック制御によってロータ軸３は、磁気軸受部１２でラジアル方向に磁気浮上し、空間中に非接触で保持される。
このように、ロータ軸３は、磁気軸受部８、１２の２カ所でラジアル方向に保持されるので、ロータ軸３はラジアル方向に所定の位置で保持される。
【００２３】
ロータ軸３の下端に設けられた磁気軸受部２０は、円板状の金属ディスク１８、電磁石１４、１５、変位センサ１７によって構成され、ロータ軸３をスラスト方向に保持する。
金属ディスク１８は、高透磁率材で構成されている。材料としては例えば強磁性体である鉄などがある。金属ディスク１８は、その中心においてロータ軸３に垂直に固定されている。金属ディスク１８の上には電磁石１４が設置され、下には電磁石１５が設置されている。電磁石１４は、磁力により金属ディスク１８を上方に吸引し、電磁石１５は、金属ディスク１８を下方に吸引する。制御装置２５は、この電磁石１４、１５が金属ディスク１８に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸３をスラスト方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。
【００２４】
変位センサ１７は、ロータ軸３のスラスト方向の変位を検出し、制御装置２５に送信する。制御装置２５は、変位センサ１３から受信した変位検出信号によりロータ軸３のスラスト方向の変位を監視する。
ロータ軸３がスラスト方向のどちらかに移動して所定の位置から変位した場合、制御装置２５は、この変位を修正するように電磁石１４、１５の励磁電流をフィードバック制御して磁力を調節し、ロータ軸３を所定の位置に戻すように動作する。制御装置２５のこのフィードバック制御により、ロータ軸３はスラスト方向に所定の位置で磁気浮上し、保持される。
以上に説明したように、ロータ軸３は、磁気軸受部８、１２によりラジアル方向に保持され、磁気軸受部２０によりスラスト方向に保持されるため、ロータ軸３の軸線周りの回転の自由度のみ有している。
【００２５】
ロータ軸３の軸線方向に、磁気軸受部８の上には保護ベアリング６が、磁気軸受部１２の下には保護ベアリング７がそれぞれ設けてある。
ロータ軸３は、磁気軸受部８、１２、２０により、磁気浮上し、空間に非接触で保持されているが、ロータ軸３の軸線周りの振れが生じるなどして、ロータ軸３が保持位置から大きくずれる場合がある。保護ベアリング６、７は、このような場合に、ロータ軸３が磁気軸受部８、１２、２０の電磁石に接触したり、モータ部１０で永久磁石が電磁石に接触するのを防ぐために設けられている。
ロータ軸３が所定の位置からある量以上移動すると、ロータ軸３は保護ベアリング６、７に接触し、ロータ軸３の移動は物理的に制限される。
【００２６】
ロータ軸３には、磁気軸受部８、１２の間にモータ部１０が設けてある。モータ部１０は、以下の構成によりＤＣブラシレスモータを構成している。
モータ部１０では、ロータ軸３の周囲に永久磁石が固着されている。
この永久磁石は、例えば、ロータ軸３の軸周り方向にＮ極とＳ極が１８０°ごとに配置されるように取り付けられている。
この永久磁石の周囲には、例えば該永久磁石から所定のクリアランスを経てて６個の電磁石が６０°ごとにロータ軸３の軸線に対して対称的に、また対向するように配置されている。
【００２７】
また、ロータ軸３の下端には、回転数センサ２３が取り付けられている。制御装置２５は、回転数センサ２３の検出信号によりロータ軸３の回転数を検出することができるようになっている。また、例えば変位センサ１３近傍に、ロータ軸３の回転の位相を検出する図示しないセンサが取り付けてあり、制御装置２５は、該センサと回転数センサ２３の検出信号を共に用いて永久磁石の位置を検出するようになっている。
【００２８】
制御装置２５は、検出した磁極の位置に従って、ロータ軸３の回転が持続するように電磁石の電流を次々に切り替える。即ち、制御装置２５は、６つの電磁石の励磁電流を切り替えることによりロータ軸３に固定された永久磁石の周りに回転磁界を生成し、永久磁石をこの回転磁界に追従させることによりロータ軸３を回転させる。
【００２９】
ロータ１１は、ボルト５によってロータ軸３に固定されており、ロータ軸３がモータ部１０によって駆動され回転するとこれに伴ってロータ１１も回転するようになっている。
ロータ１１には、ロータ翼２１が、ロータ軸３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して、ロータ１１から放射状に複数段取り付けてある。ロータ翼２１は、ロータ１１に固着されており、ロータ１１と共に高速回転するようになっている。
【００３０】
また、ケーシング１６には、ステータ翼２２が、ケーシング１６の内側に向けて、ロータ翼２１の段と互い違いに固定されてる。また、ステータ翼２２はロータ軸３の軸線に垂直な平面から所定の角度をもって、ケーシング１６に固定されている。
ロータ１１がロータ軸３と共にモータ部１０により駆動されて回転すると、ロータ翼２１とステータ翼２２の作用により、ガスが吸気口２４から吸引され、排気口１９から排気されるようになっている。
【００３１】
吸気口２４の周囲には、フランジ２が形成されており、ターボ分子ポンプ１を、半導体製造装置の真空漕などに接続できるようになっている。
制御装置２５は、ターボ分子ポンプ１のコネクタ４に接続されており、磁気軸受部８、１２、２０やモータ部１０の制御などを行っている。
【００３２】
以上のように構成された該排気系は以下のように動作する。
ターボ分子ポンプ１が作動すると、制御装置２５の制御を受けながら、ロータ１１は磁気軸受部８、１２、２０により所定位置に浮上する。次いでモータ部１０により、ロータ軸３が駆動されて、ロータ軸３の軸線周りに回転し、これに伴ってロータ１１が回転する。
これによってロータ翼２１も回転し、ロータ翼２１とステータ翼２２の作用により、真空装置内のガスが配管３２、コンダクタンスバルブ３１を介して吸気口２４から吸引され、排気口１９から排出される。また、補助ポンプも作動させておく。
【００３３】
真空装置内の真空度が十分高まったところで、半導体製造のためのプロセスを開始する。高温のプロセスガスが真空装置内に導入される。このガスは十分に冷却せずに配管３２を介してターボ分子ポンプ１により排気される。配管３２の温度が徐々に上昇し始め、配管３２の温度上昇に引き続きコンダクタンスバルブ３１の温度も上昇し始める。コンダクタンスバルブ３１のフランジ３３は、場合によっては６０［℃］程度の温度に達するが、フランジ３３とフランジ２の間がコーティング（又はめっき）３６、３７によって断熱されているために、ターボ分子ポンプ１にフランジ３３から伝わる熱は低減される。
【００３４】
本実施の形態では、ターボ分子ポンプ１に排気系を伝わってくる熱をフランジ２の接合面に設けたコーティング（又はめっき）３６、３７により断熱することができる。
このため、ロータ翼２１の温度上昇を低減することができ、温度上昇に伴うクリープの発生によってロータ翼２１や他の部品が劣化することを緩和することができる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
以下、第２の実施の形態について図５を用いて説明する。図５は、第２の実施の形態の排気系の構成を概略示した図である。
該排気系は、配管３２と、コンダクタンスバルブ３１、断熱部４１、ターボ分子ポンプ１から構成されている。
配管３２の一端は、例えば、半導体製造装置のチャンバなどの真空装置の開口部に接合されており、真空装置内の高温のガスを排気するための排気管となっている。配管３２、コンダクタンスバルブ３１及びターボ分子ポンプ１は、第１の実施の形態の物と同じである。第１の実施の形態では、フランジ３３とフランジ２をセンタリング３９、４０などを介して接続したが、第２の実施の形態では、フランジ３３とフランジ２を断熱部４１を介して接続する。
【００３６】
断熱部４１は、フランジ４２、４４及び断熱管４３によって構成されている。
フランジ４２、４３は、中心に円孔が形成され、それぞれフランジ３３、フランジ２とボルトにより接合するためのボルト穴が該円孔の周囲の同心円上に形成されている。
断熱管４３は、フランジ４２、４４の円孔部に接着剤、溶接またはろう付けなど、これらの部材の材質に適した手段にて接合されている。
【００３７】
コンダクタンスバルブ３１、フランジ３３、ターボ分子ポンプ１のケーシング１６及びフランジ２は、通常、ステンレス、鉄又はアルミニウムなどにより構成されているが、断熱部４１はこれらの物質よりも熱伝導率が小さい物質によって構成されている。このような物質として例えば樹脂、セラミックス、又は、クロムニッケル（１８Ｃｒ８Ｎｉ）等の金属などがある。
フランジ４２とフランジ３３は、フランジ４２、３３に形成したボルト穴に通した図示しないボルトを締めることにより接合されている。フランジ４２とフランジ３３の接合部にはＯリング又はガスケットがはさんであり、シールされている。
フランジ２とフランジ４４の接合は、フランジ４２、３３の接合と同様にＯリング又はガスケットをはさんでボルトの締め付けにより行われている。
また、これらの接合はボルトによらず、クランパを用いても良い。
【００３８】
第２の実施の形態では、ターボ分子ポンプ１が稼働し、半導体製造装置のチャンバなどの真空装置で使用された高温のプロセスガスを排気する場合に、配管３２、コンダクタンスバルブ３１を伝導してきた熱を断熱部４１により断熱し、ターボ分子ポンプ１への熱伝導を緩和することができる。また、第２の実施の形態では、断熱管４３が熱の伝導方向に対して長さを有し、かつ大気に露出しているので、熱が断熱管４３を伝導する間に断熱管４３の表面から周囲への放熱が行われ、優れた断熱効果を高めることができる。
このため、ターボ分子ポンプ１の吸気口からの熱伝導による温度上昇を抑制することができ、これによって、例えば温度上昇によるロータ翼のクリープなどの、ターボ分子ポンプ１の劣化を低減することができる。
また、コンダクタンスバルブ３１自体を熱の不良導体により構成し、断熱部４１に代わりに用いても良い。
【００３９】
（第３の実施の形態）
以下に第３の実施の形態について図６を用いて説明する。
図６は、第３の実施の形態に係るターボ分子ポンプ５０とターボ分子ポンプ５０に接続する排気系の一部を示した図である。
第３の実施の形態の排気系は、第１の実施の形態においてターボ分子ポンプ１をターボ分子ポンプ５０に置き換えたものである。
【００４０】
ターボ分子ポンプ５０の外装体は、ケーシング５１と吸気口を形成する吸気口部４７から構成されている。
ケーシング５１は、ステンレス、鉄、アルミなどを略円筒状に加工形成した部材であって、内部にロータなどのポンプ本体が収納されている。
吸気口部４７は、断熱部材で形成されており、接合部４９によってケーシング５１と接合されている。
ターボ分子ポンプ５０の構成は、吸気口部４７が断熱部材によって構成されている以外はターボ分子ポンプ１と同じである。
【００４１】
吸気口部４７は、例えば、ステンレスより熱伝導率の低いクロムニッケル（１８Ｃｒ８Ｎｉ）などにより構成されている。
吸気口部４７に形成されたフランジ４８は、中央に円孔を有し、該円孔の周囲にボルト穴が形成されている。フランジ４８とフランジ３３は、間にＯリングをはさんで、ボルト穴に通したボルトを締めることにより接合されている。フランジ４８とフランジ３３の接合部はＯリングによりシールされている。
【００４２】
第３の実施の形態では、コンダクタンスバルブ３１などを伝導してきた熱が吸気口部４７により断熱され、ターボ分子ポンプ５０への熱伝導を緩和することができる。
また、第３の実施の形態では、ターボ分子ポンプ１の吸気口２４付近の材質を断熱材に置き換えたので、排気系の排気路の全長は、従来の排気系の排気路と同一である。このため本実施の形態では、排気路の長さの増大に伴うコンダクタンスの低下が起こらないと共に、ターボ分子ポンプ１に排気系の配管から伝導してくる熱量を低減することができる。
以上のように、本実施の形態では、良好なコンダクタンスを維持したまま、ターボ分子ポンプ５０の排気口からの熱の流入を抑制することができる。
【００４３】
（第４の実施の形態）
以下、図７を用いて第４の実施の形態について説明する。図７は、第４の実施の形態の排気系の構成を示した図である。
この排気系は、配管３２と、コンダクタンスバルブ３１、冷却部５８、ターボ分子ポンプ１から構成されている。
配管３２の一端は、例えば、半導体製造装置のチャンバなどの真空装置の開口部に接合されており、真空装置内の高温のガスを排気するための排気管となっている。配管３２、コンダクタンスバルブ３１及びターボ分子ポンプ１は、第１の実施の形態のものと同じである。また、ターボ分子ポンプ１の排気口は図示しない補助ポンプに接続されている。
【００４４】
冷却部５８は、フランジ５５、５７、熱伝導管５６、水冷管６１により構成されている。
フランジ５５、５７及び熱伝導管５６は、例えば銅やアルミニウムなどの熱伝導率の良い物質によって形成されている。フランジ５５、５７は中央に円孔を有しており、この円孔の周囲には同心円上にボルト穴が形成されている。
熱伝導管５６は、排気ガスを輸送する配管であり、その両端にはフランジ５５、５７が溶接又はろう付けされている。
【００４５】
熱伝導管５６の周囲には水冷管６１が螺旋状に巻き付けて取り付けてあり、熱伝導管５６と水冷管６１を送水される冷水が熱交換できるようになってる。
水冷管６１には、電磁バルブ６２、図示しない送水ポンプ及び熱交換機が接続されている。送水ポンプは、水冷管６１に冷却水を送水し、これを水冷管６１内で循環させる。熱交換機は、冷却部５８において熱交換をし、温度が上昇した冷却水を再び冷却部５８に送り出して熱交換させるために冷却する。
【００４６】
電磁バルブ６２は、温度コントローラ６４に電気的に接続しており、温度コントローラ６４から送られてくる電気信号により電磁バルブ６２を開閉し、水冷管６１への冷却水の流れを調節する。
また、温度コントローラ６４は、温度センサ６３に接続されている。温度センサ６３は、ターボ分子ポンプ１のフランジ２に取り付けてあり、温度コントローラ６４は、フランジ２の温度をモニタしている。ここで温度センサ６３としては例えば熱電対などが考えられる。
【００４７】
ターボ分子ポンプ１を稼働して、例えば半導体製造装置の高温のプロセスガスを排気する場合、配管３２、コンダクタンスバルブ３１を熱が伝導してくる。そのため、電磁バルブ６２を閉じて水冷管６１内の冷却水の循環を止めると冷却部５８の温度が上昇し、ターボ分子ポンプ１へ熱が伝導する。一方電磁バルブ６２を開いて水冷管６１内に冷却水を循環させると、熱伝導管５６が冷却水により冷却され、ターボ分子ポンプ１への熱伝導を抑制することができる。
以上の構成により、温度コントローラ６４は、フランジ２の温度が所定の範囲、例えばＴ１からＴ２（Ｔ１＜Ｔ２とする）の範囲に入るように電磁バルブ６２を開閉して冷却部５８での熱交換を調節する。
【００４８】
（第５の実施の形態）
第４の実施の形態におけるフランジ５５、５７及び熱伝導管５６は、熱の良導体であったが、フランジ５５を熱の不良導体、フランジ５７と熱伝導管５６を熱の良導体とすることもできる。
チャンバ内でプロセスガスと反応した生成物は冷えた配管に触れると管内に付着する場合がある。この付着した生成物は、場合によっては逆流してチャンバ内のウエハ表面に粉塵として付着する可能性がある。ウエハ表面にこの様な粉塵が付着するとウエハに正しくパターンが形成できなくなるなどして半導体装置が正常に機能しなくなり、歩留まりが低下することも考えられる。
そこで、コンダクタンスバルブ３１、配管３２側は過剰に冷却しないよう熱の不良導体で形成したフランジ５５で熱絶縁し、かつ熱の良導体で形成された熱伝導管５６及びフランジ５７を冷却し、フランジ５７に接続したターボ分子ポンプ１のフランジ２を効率よく冷却することができる。
なお、第４の実施の形態と同様に温度コントロールすることも可能である。
【００４９】
図８は、温度コントローラ６４の動作を説明するためのフローチャートである。
水冷管６１に接続している送水ポンプ及び熱交換機は稼働しており、熱が配管３２、コンダクタンスバルブ３１を伝導して冷却部５８に流れ込んでいるものとする。
温度コントローラ６４の電源スイッチをオンすると動作が開始し、まず、電磁バルブ６２を閉状態にする（ステップ１０）。これによって水冷管６１内の冷却水が循環せず、冷却部５８を熱が伝導し、フランジ２の温度が上昇する。
【００５０】
次に、温度コントローラ６４は、電源スイッチがオフになっていないかどうか確認し、電源スイッチがオンなら（ステップ２０；Ｎ）、温度センサ６３の電圧からフランジ２の温度Ｔを計測する（ステップ３０）。
次に温度コントローラ６４は、温度Ｔと予め温度コントローラ６４の記憶部に記憶してある所定の温度Ｔ２を比較し、ＴがＴ２より大きい場合は（ステップ４０；Ｙ）、電磁バルブ６２を開き、水冷管６１内に冷却水を循環させる（ステップ５０）。これによりコンダクタンスバルブ３１から伝導してきた熱は冷却部５８で吸収され、フランジ２の温度は下降を始める。
【００５１】
次に、温度コントローラ６４の動作は、ステップ２０に戻り、電源スイッチがオフとなるか（ステップ２０；Ｙ）、又は、ＴがＴ２より小さくなるまで（ステップ４０；Ｎ）となるまで、ステップ２０からステップ５０までのループを繰り返す。この間フランジ２の温度は下降を続ける。
温度コントローラ６４が、ステップ４０にてＴがＴ２より小さいと判断すると（ステップ４０；Ｎ）、更にＴと予め温度コントローラ６４の記憶部に記憶してある所定の温度Ｔ１を比較する（ステップ６０）。ただし、Ｔ１はＴ２より小さい値である。
【００５２】
温度コントローラ６４の動作は、ＴがＴ１より大きい場合は（ステップ６０；Ｎ）、ステップ２０に戻り、以下、電源スイッチがオフとならない限り（ステップ２０；Ｎ）、ステップ２０からステップ６０までの動作を繰り返し、電磁バルブ６２の開状態を維持する。即ちこの間、フランジ２の温度は下降を続ける。
フランジ２の温度ＴがＴ１より小さくなると（ステップ６０；Ｙ）、温度コントローラ６４の動作は、ステップ１０に戻り、電磁バルブ６２が閉じられる（ステップ１０）。すると、水冷管６１内の冷却水の循環が停止し、フランジ２の温度Ｔが上昇を始める。以下、温度コントローラ６４は、電源スイッチがオフとなるか（ステップ２０；Ｙ）、又は、ＴがＴ２より高くなるまで（ステップ４０；Ｙ）、ステップ１０、２０、３０、４０、６０からなるループを繰り返し、電磁バルブ６２の閉状態を維持する。即ち、このループが行われている間は、フランジ２の温度は上昇する。
【００５３】
温度コントローラ６４は、以上の動作を電源スイッチがオフとなるまで（ステップ２０；Ｙ）繰り返し、フランジ２の温度はＴ１とＴ２の間で上昇及び下降を繰り返す。
以上のようにして、例えば、Ｔ１を４０［℃］、Ｔ２を５０［℃］とすると、フランジの温度は４０［℃］と５０［℃］間に制御される。
【００５４】
第４の実施の形態では、配管３２、コンダクタンスバルブ３１を伝導してターボ分子ポンプ１に流入する熱量を適正値に制御することができるので、ターボ分子ポンプ１のロータ翼２１の温度の異常上昇によるロータ翼２１の劣化と、ターボ分子ポンプ１の過剰冷却によるターボ分子ポンプ１内部の生成物の析出を防止することができる。
【００５５】
以上の第４の実施の形態では、冷却部５８の冷却手段として冷却水による水冷式としたが、これに限定するものではなく、空冷ファンを用いた空冷式などでも良い。
【００５６】
以上、第１の実施の形態から第５の実施の形態まで、真空ポンプとしてターボ分子ポンプを用いて説明したが、これに限定するものではなく、例えばロータリーポンプやイオンポンプなどの真空ポンプを真空装置から熱絶縁する場合にも適用できる。
本発明は、前記目的を達成するために、外装体を構成するケーシングと、前記ケーシングに形成され、被排気容器に接続される吸気口と、前記ケーシングに形成された排気口と、前記吸気口から気体を吸引し、前記吸気口から吸引した気体を前記排気口から排気する排気手段と、前記吸気口の端面に着脱可能に配置され、前記吸気口を前記被排気容器から取り外したときに外れる熱の不良導体と、を具備したことを特徴とする真空ポンプを提供する（第１の構成）。
第１の構成は、前記吸気口はフランジを備え、前記熱の不良導体は、前記フランジの開口面に形成されたコーティング又はめっきであるとすることができる（第２の構成）。
更に、第１の構成の前記熱の不良導体は、一端が前記吸気口に接続され、他端が前記被排気容器に接続する管状に形成されている部材であるとすることもできる（第３の構成）。以上第１の構成から第３の構成までの何れかの一に記載の熱の不良導体、例えば、セラミックス、樹脂、ガラス、熱伝導率の小さい金属などで形成することができる。
また、本発明は、外装体を構成するケーシングと、前記ケーシングに形成され、被排気容器に接続される吸気口と、前記ケーシングに形成された排気口と、前記吸気口から気体を吸引し、前記吸気口から吸引した気体を前記排気口から排気する排気手段と、を備え、前記吸気口から前記排気手段が格納された位置までのケーシングの部分の少なくとも一部がケーシングの周方向に全周に渡って熱の不良導体で構成されていることを特徴とする真空ポンプを提供する（第４の構成）。
更に、本発明は、前記目的を達成するために、外装体を構成するケーシングと、前記ケーシングに形成され、被排気容器に接続される吸気口と、前記ケーシングに形成された排気口と、前記吸気口から気体を吸引し、前記吸気口から吸引した気体を前記排気口から排気する排気手段と、前記吸気口に配置された熱の良導体と、前記熱の良導体を冷却する冷却手段と、を具備したことを特徴とする真空ポンプを提供する（第５の構成）。この熱の良導体は、例えばアルミニウムや銅などによって構成することができる。ここで、例えば、前記熱の良導体は、一端が前記吸気口に接続され、他端が前記被排気容器に接続する管状の形状を有する部材であり、前記冷却手段は、前記熱の良導体の周囲に冷却水を供給する冷却水供給手段、又は、前記良導体の周囲に空気の流れを供給する送風手段等を備えることにより構成することができる。前記良導体を空冷する場合は、例えば前記良導体の周囲に空冷用の冷却フィンを設けることもできる。更に前記冷却手段は水冷式又は空冷式に限らず、例えばペルチェ素子などのペルチェ効果を利用した装置や他の方法を用いて行うこともできる。
更に第５の構成で、前記熱の良導体が熱の不良導体を介して前記被排気容器に接続するように構成することにより、吸気口から真空ポンプに伝導する熱を低減することができると共に、前記被排気容器が前記冷却手段にて過剰冷却されるのを防ぐことができる（第６の構成）。
第１の構成から第６の構成までの何れかの一に記載の前記真空ポンプは、前記吸気口が前記ケーシングの一端に形成され、前記排気口が前記ケーシングの他端の側に形成され、前記排気手段が、前記ケーシングに格納され、回転自在に軸支されたロータと、前記ロータの周囲に放射状に複数枚配設されたロータ翼と、前記ロータを駆動して前記ロータの軸線の周りに回転させる駆動手段と、前記ケーシングの内周面から前記ケーシングの中心に向かって複数枚配設されたステータ翼と、を具備したターボ分子ポンプであるとすることができる（第７の構成）。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、配管を介した真空ポンプへの熱の流入による真空ポンプの温度上昇を抑制することができ、温度上昇に伴う部品の劣化を抑制した真空ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態の排気系の構成を概略示した図である。
【図２】 ターボ分子ポンプのフランジとコンダクタンスバルブのフランジの接合面の構造を示した断面図である。
【図３】 （ａ）ターボ分子ポンプのフランジとコンダクタンスバルブのフランジの接合面の構造の変形例を示した断面図である。
（ｂ）ターボ分子ポンプのフランジの端面をめっきした場合を示した図である。
【図４】 ターボ分子ポンプの断面図を示した図である。
【図５】 第２の実施の形態の排気系の構成を概略示した図である。
【図６】 第３の実施の形態のターボ分子ポンプと該ターボ分子ポンプに接続する排気系の一部を示した図である。
【図７】 第４の実施の形態の排気系の構成の概略を示した図である。
【図８】 温度コントローラの動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１ ターボ分子ポンプ
２ フランジ
３ ロータ軸
４ コネクタ
５ ボルト
６ 保護ベアリング
７ 保護ベアリング
８ 磁気軸受部
９ 変位センサ
１０ モータ部
１１ ロータ
１２ 磁気軸受部
１３ 変位センサ
１４ 電磁石
１５ 電磁石
１６ ケーシング
１７ 変位センサ
１８ 金属ディスク
１９ 排気口
２０ 磁気軸受部
２１ ロータ翼
２２ ステータ翼
２３ 回転数センサ
２４ 吸気口
２５ 制御装置
３１ コンダクタンスバルブ
３２ 配管
３３ フランジ
３４ 弁体
３６ コーティング又はめっき
３７ コーティング又はめっき
３８ Ｏリング
３９ センタリング
４０ センタリング
４１ 断熱部
４２ フランジ
４３ 断熱管
４４ フランジ
４７ 吸気口部
４８ フランジ
４９ 接合部
５０ ターボ分子ポンプ
５１ ケーシング
５５ フランジ
５６ 熱伝導管
５７ フランジ
５８ 冷却部
６１ 水冷管
６２ 電磁バルブ
６３ 温度センサ
６４ 温度コントローラ

Claims (3)

1. 外装体を構成するケーシングと、
   前記ケーシングに形成され、被排気容器に接続される吸気口と、
   前記ケーシングに形成された排気口と、
   前記吸気口から気体を吸引し、前記吸気口から吸引した気体を前記排気口から排気する排気手段と、
   前記吸気口の端面に着脱可能に配置され、前記吸気口を前記被排気容器から取り外したときに外れる熱の不良導体と、
   を具備したことを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記熱の不良導体は、一端が前記吸気口に接続され、他端が前記被排気容器に接続する管状に形成されている部材であることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記真空ポンプは、
   前記吸気口が前記ケーシングの一端に形成され、
   前記排気口が前記ケーシングの他端の側に形成され、
   前記排気手段が、
   前記ケーシングに格納され、回転自在に軸支されたロータと、
   前記ロータの周囲に放射状に複数枚配設されたロータ翼と、
   前記ロータを駆動して前記ロータの軸線の周りに回転させる駆動手段と、
   前記ケーシングの内周面から前記ケーシングの中心に向かって複数枚配設されたステータ翼と、
   を具備したターボ分子ポンプであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空ポンプ。

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