JPH04127893U - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、真空ポンプの回転部と固定部に堆
積した堆積物を介して回転部と固定部との相対回転が抑
制されて運転不能となることを防止することを目的とす
る。 【構成】 本考案は、ロータ４の回転を非接触で支持す
る軸受１５、１６を備えた真空ポンプにおいて、ステー
タ側部材６、９およびロータ側部材５、８の少なくとも
一方に付着した堆積物２２の量を検出する検出手段２０
を設け、この検出手段２０が堆積物２２の量が所定値を
越えたことを検出したときは、制御手段がステータ側部
材６、９とロータ側部材５、８とが接触しない範囲内で
該両者間に相対的な変則回転を生じさせるよう制御する
ような構成としたものである。 【効果】 本考案によれば、ステータ側部材６、９の内
面に堆積した生成物２２がロータ側部材５、８の表面に
堆積した同様の生成物と互いに衝突してそれらの生成物
がかき落とされ、ガスと共に排出されて容易に除去する
ことができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、真空チャンバ等を真空にする真空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、例えばＩＣ製品等を製造する場合に、各工程を各作業室内において行っ ており、一作業室内で一工程が完了すると、被作業物をゲートバルブを経由して 次の作業室へ搬送している。ここで、一作業室においてはこの室内を真空にする 必要がある場合があり（真空チャンバ）、この場合には半導体製造装置に真空ポ ンプを使用していた。

【０００３】 このような真空ポンプとしては、例えば図６に示すような複合型ターボ分子ポ ンプがある。同図において、符号１０１はケーシングであり、このケーシング１ ０１には吸込口部１０２および吐出口部１０３が形成され、ケーシング１０１の 内側にはロータ１０４が収装されている。ロータ１０４には、ケーシング１０１ 内周壁面に向かってロータ翼１０５と、螺旋状のネジ溝部１０８（ネジ溝および ネジ山を含む）が形成され、このロータ翼１０５およびネジ溝部１０８に対向し て、ステータ翼１０６およびステータ１０９がケーシング１０１内周壁面に取り 付けられている。ロータ１０４はケーシング１０１内に収装されたモータ１０７ によって回転され、このことによりロータ翼１０５およびネジ溝部１０８がステ ータ翼１０６およびステータ１０９に対して相対的に高速回転する。

【０００４】 ここで、ロータ１０４をモータ１０７によって回転駆動させると、ロータ翼１ ０５およびネジ溝部１０８がステータ翼１０６およびステータ１０９に対して相 対的に高速回転するが、このロータ翼１０５およびネジ溝部１０８とステータ翼 １０６およびステータ１０９との協働によって、作業室内の半導体製造時のプロ セスガス等の分子を吸入口部１０２から吸込んでいる。吸い込まれた前記分子は ステータ１０９とロータ１０４の間を通り、さらにステータ１０９に固設された ベース１１０内の連通路１１１を通って、吐出口部１０３から排出している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来の真空ポンプにあっては、半導体製造時に作業 室（真空チャンバ）内でプロセスガスが使用された場合、プロセスガスによって は吸引されて排気される途中で反応して固体の生成物となり、この真空ポンプ内 に付着して堆積するものがあった。特に、プロセスガス（例えばＡｌエッチング 装置に用いられる塩素系ガスのＳｉＣｌ₄ 等）が水分の含有量の多い低真空領域 （７６０ｔｏｒｒ〜１０^-2ｔｏｒｒ）にあるときに反応は促進され、かつ温度が 低い（２０℃程度）とさらに促進され、固体生成物（例えばＡｌＣｌ₃ 等）とな って真空ポンプ内に多量に付着、堆積する。

【０００６】 ここで、モータ１０７はロータ１０４を高速回転させるために高温になりやす く、このために真空ポンプに冷却機構（図示せず）を設けている。このように冷 却機構を設けているので、排気されるプロセスガスは低温に冷やされる。また、 真空ポンプのロータ１０４のネジ溝部１０８とステータ１０９との間は吐出口部 １０３に近いので低真空領域となる。したがって、ネジ溝部１０８とステータ１ ０９との間は低真空領域であり、かつ低温となっているので、前記したようにプ ロセスガスは反応が一層促進されて固体生成物となり、このネジ溝部１０８とス テータ１０９とに多量に付着して堆積する。その結果、ネジ溝部１０８あるいは ステータ１０９に堆積した固体生成物によりネジ溝部１０８とステータ１０９間 の隙間が埋まり、回転できなくなるという虞があった。このため、固体生成物を 除去するために真空ポンプの分解を伴う補修作業の回数が増えて、真空ポンプの 寿命の短縮化の原因にもなっていた。上記従来例は翼部材とネジ溝部を兼ね備え た複合式の真空ポンプについて説明したが、翼部材のみから構成される真空ポン プにおいても同様の問題が存在する。そこで本考案は、このような問題点を解決 することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するために本考案は、ケーシング側に設けられたステータ側部 材と、前記ケーシング内に設けられ前記ステータ側部材に対向して設けられステ ータ側部材に対して相対回転するロータ側部材と、前記ロータ側部材の回転を非 接触で支持する軸受と、前記軸受の回転支持状態を制御する制御手段とを備えた 真空ポンプにおいて、前記ステータ側部材および前記ロータ側部材の少なくとも 一方に堆積した堆積物の量を検出する検出手段を設け、前記検出手段が前記堆積 物の量が所定値を越えたことを検出したときは、前記制御手段が前記ステータ側 部材と前記ロータ側部材とが接触しない範囲内で該両者間に相対的な変則回転を 生じさせるよう制御する構成としたものである。

【０００８】 このような構成の真空ポンプによれば、ステータ側部材およびロータ側部材の 少なくとも一方に堆積した堆積物の量が所定値を越えたことを検出手段が検出す ると、その検出信号を入力した制御手段がステータ側部材とロータ側部材との間 に相対的な変則回転を生じさせることにより、ステータ側部材およびロータ側部 材に付着した堆積物をかき落として容易に除去することができる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面に基づいて説明する。図１は、本考案によ る真空ポンプの一実施例を示す図である。同図において、符号１は複合型ターボ 分子ポンプのケーシングであり、このケーシング１は全体が略円筒状となってお り、このケーシング１の上方には真空チャンバとしての作業室（図示せず）の開 口部と接続する吸込口部２と、その下方には吐出口部３とが形成されている。ケ ーシング１内の軸線部にはロータ４が収装されており、このロータ４の図１中略 上半部には、ケーシング１内壁面に向かって複数のロータ翼５が形成されており 、またこのロータ翼５はロータ４の軸線方向に多段に形成されている。ケーシン グ１側にはロータ翼５と同じように複数形成されたステータ翼６がロータ翼５に 対向して配設されるとともに、多段のロータ翼５間に位置し、かつケーシング１ の略上半部に取り付けられている。また、ロータ４の略下半部の外周壁には螺旋 状のネジ溝およびネジ山を含むネジ溝部８が形成され、このネジ溝部８と対向し て略円筒状のステータ９が、ケーシング１の内周壁の略下半部に取り付けられて いる。ロータ翼５およびネジ溝部８が静止しているステータ翼６およびステータ ９に対して相対的に高速回転すると、上記作業室内のプロセスガス等の分子は吸 込口部２から強制的に吸い込まれ吐出口部３から排出される。

【００１０】 一方、ロータ４の半径内方には円筒状の支持部材としての固定筒１３が設けら れ、この固定筒１３の軸線部にはロータ軸１２がロータ４と一体的に回転するよ うに配設されている。固定筒１３の内側には、ロータ軸１２を回転駆動してロー タ翼５およびネジ溝部８をステータ翼６およびステータ９に対して回転させるモ ータ７と、ロータ軸１２を半径方向に磁気浮上させて無接触で回転支持する半径 方向電磁石１５と、ロータ軸１２を軸方向に磁気浮上させて無接触で回転支持す る軸方向電磁石１６とが設けられている。なお、ロータ軸１２の図中上端部およ び下端部の周囲には保護用ドライベアリング１７および１８が設けられている。

【００１１】 ここで、ロータ翼５およびネジ溝部８が静止しているステータ翼６およびステ ータ９に対して相対的に高速回転すると、前述したように作業室内のプロセスガ ス等の分子は吸込口部２から強制的に吸込まれ、ネジ溝部８のネジ溝とステータ ９との間を通って吐出口部３から排出される。この排気されるプロセスガスの下 流側、すなわちステータ９の図１中下端部内側には膜厚検出センサ２０が設けら れている。この膜厚検出センサ２０は図２に示すように、その検出面２０ａ側に 付着した堆積物２２の厚さを検出することができるようになっている。そして、 膜厚検出センサ２０はその検出信号を図示してない制御回路に入力し、その信号 を入力した制御回路はその信号に応じて、電磁石１５あるいは１６に出力する信 号によりロータ４の回転状態を変化させるようになっている。

【００１２】 このような真空ポンプにおいては、真空チャンバを真空にする場合に作動させ るわけだが、それには、まずモータ７を起動させてロータ４を回転駆動させ、ロ ータ翼５およびネジ溝部８を静止しているステータ翼６およびステータ９に対し て相対的に高速回転させる。このように、ロータ翼５およびネジ溝部８がステー タ翼６およびステータ９に対して相対回転すると、真空チャンバ内で半導体製造 時に用いられたプロセスガス等の分子は強制的に吸入口部２から吸引され、ステ ータ９とネジ溝部８のネジ溝との間を通って吐出口部３から排除される。

【００１３】 ここで、真空チャンバ内で例えばＣｌ系のプロセスガスが使用され、吐出口部 ３に近いネジ溝部８とステータ９との間は低真空領域となり、また冷却水路（図 示せず）によって冷却されているので低温となる。このような状況では、前述し たようにそのプロセスガスは反応が促進されて、例えばＡｌＣｌ₃ 等の固体生成 物２２（図２参照）がステータ９の内面やネジ溝部８のネジ溝やネジ山の表面に 堆積する。このような固体生成物２２は、運転時間が長くなるにつれて堆積量を 増大させて、前述したような種々の問題を生じさせる。このため、ステータ９の 内面に堆積した生成物２２の厚さが所定値を越えると、このことを検出したセン サ２０がその検出信号を前述した制御回路に入力し、その信号を入力した制御回 路は電磁石１５に信号を出力してロータ４の回転状態を変化させる。その回転状 態の変化は、たとえば図３に示すように、上下両端部が互に回転軸に対して逆方 向に位置するように傾いたままロータ４が回転するような振れ回り（変則回転） を生じさせる。このようにロータ４が振れ回りを伴って回転することにより、ス テータ９の内面に堆積した生成物２２がネジ溝部８の表面に堆積した同様の生成 物と互いに衝突してそれらの生成物がかき落とされ、ガスと共に排出されて容易 に除去することができる。

【００１４】 このような振れ回りを生じさせるには、制御回路から電磁石１５への出力信号 の位相を上下の電磁石１５間においてずらしたり、電磁石１５固有の隙間センサ の回転軸検出位置を電気的に可変としたり、あるいは真空ポンプに加振器を設け て機械的に振動等の外乱を与える等が考えられるが、その他どのような方法でも よい。しかし、このような振れ回りをロータ４に生じさせる場合、真空ポンプに 破損を生じさせないために、ロータ４のロータ翼５やネジ溝部８が、ケーシング １側のステータ翼６やステータ９に接触しない範囲内で行うことが必要である。 通常はロータ４は数μｍ程度以内の振れで定常回転をしているが、たとえばロー タ４のネジ溝部８のネジ山とステータ９との隙間は０．５〜１ｍｍ程度あるので 、その隙間以下で振れ回りを生じさせ、ネジ溝部８とステータ９とが互いに接触 しないようにする。

【００１５】 ロータ４の振れ回りの態様は、図４に示すようにロータ４が回転軸に平行で、 偏心した状態で回転するようにしてもよい。あるいは図５に示すように、ロータ ４が回転軸に沿って図中上下方向に往復移動するようにしてもよい。この場合は 、ロータ翼５やステータ翼６の表面に堆積した生成物の厚さを検出できるような センサを別の場所に設け、そのセンサが生成物の厚さが所定値を越えたことを検 出したときは、その信号を入力した制御回路が電磁石１６に信号を出力して、ロ ータ４を図中上下方向に往復移動させながら回転するようにすることになる。こ のような状態でロータ４が回転することにより、ステータ翼６の表面に堆積した 生成物はロータ翼５の表面に堆積した生成物と衝突して、互いにかき落とされて 容易に除去することができる。

【００１６】 なお、上記実施例においては複合式の真空ポンプについて説明したが、翼部材 だけから構成される真空ポンプ、あるいはネジ溝部のみの真空ポンプにも本考案 を適用することが可能である。また、上記実施例においては膜厚検出センサを用 いたが、その他、超音波式、あるいは光学式のもの等、堆積物の厚さを検出でき るものであればどのようなタイプのセンサを用いてもよい。さらに、上記実施例 においては堆積物の厚さを直接検出するセンサを用いたが、モータ７に流れる電 流値を測定することによりモータ７の負荷を検出し、その負荷が所定値以上にな ったときに堆積物の厚さが所定値以上になったと判断する等、間接的に検出する 手段を用いてもよい。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、ステータ側部材およびロータ側部材の少 なくとも一方に堆積した堆積物の量が所定値を越えると、そのことを検出した検 出手段がその検出信号を制御手段に入力し、このことにより制御手段が指令信号 を出力して、ステータ側部材とロータ側部材との間に相対的な変則回転を生じさ せることにより、ステータ側部材およびロータ側部材に付着した堆積物をかき落 として容易に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による真空ポンプの一実施例を示す全体
断面図である。

【図２】図１のセンサ２０部の拡大図である。

【図３】図１のロータ４の変則回転状態を示す概念図で
ある。

【図４】ロータ４の他の変則回転状態を示す概念図であ
る。

【図５】ロータ４のさらに他の変則回転の状態を示す概
念図である。

【図６】従来の真空ポンプを示す全体断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ４ ロータ ５ ロータ翼（ロータ側部材） ６ ステータ翼（ステータ側部材） ８ ネジ溝部（ロータ側部材） ９ ステータ（ステータ側部材） １５ 半径方向電磁石（軸受） １６ 軸方向電磁石（軸受） ２０ 膜厚検出センサ（検出手段） ２２ 生成物（堆積物）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング側に設けられたステータ側部
   材と、前記ケーシング内に設けられ前記ステータ側部材
   に対向して設けられステータ側部材に対して相対回転す
   るロータ側部材と、前記ロータ側部材の回転を非接触で
   支持する軸受と、前記軸受の回転支持状態を制御する制
   御手段とを備えた真空ポンプにおいて、前記ステータ側
   部材および前記ロータ側部材の少なくとも一方に堆積し
   た堆積物の量を検出する検出手段を設け、前記検出手段
   が前記堆積物の量が所定値を越えたことを検出したとき
   は、前記制御手段が前記ステータ側部材と前記ロータ側
   部材とが接触しない範囲内で該両者間に相対的な変則回
   転を生じさせるよう制御することを特徴とする真空ポン
   プ。