JPH0529798B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、排気口圧力が大気圧近傍の真空ポン
プに係り、特に半導体製造装置等のポンプ内に析
出、付着しやすいガスを扱う装置に好適な排気流
路を備えた真空ポンプに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、背圧が大気圧近傍の真空ポンプの例とし
て特開昭61−247893号がある。このポンプの構造
を第５図により説明する。この真空ポンプは吸気
口１１Ａおよび排気口１１Ｂを有するハウジング
１１と、このハウジング内に軸受２１を介して回
転自在に支持された回転軸１２と、吸気口１１Ａ
側から排気口１１Ｂ側に至る間のハウジング１１
内に順次配設された遠心圧縮ポンプ段１３および
円周流圧縮ポンプ段１４とを備えている。回転軸
１２はこれに連結したモータ１５により駆動され
るようになつている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のような従来の真空ポンプの定常運転状態
においては、遠心圧縮ポンプ段は主として分子
流、中間流中で働き、円周流圧縮ポンプ段１４は
数Torr以上の粘性流中で働く。円周流圧縮ポン
プ段１４に流入する気体は前記遠心圧縮ポンプ段
１３において十分圧縮されているため、体積流量
はほとんど零に近い。そのため、円周流圧縮ポン
プ段１４は締切状態に近い状態で運転されるの
で、流体損失によつて発生する損失、すなわち熱
がガスによつて外へ運ばれずに蓄積されて、円周
流ポンプ段１４の流路内温度が上昇する。排気口
に近くなるほどガス密度が高くなるので、温度上
昇も大きく最高200℃以上になる。このポンプを
活性なガスを用いる半導体製造装置に適用した場
合には問題が生じる。例えばSiCl₄ガスを使つた
アルミニウムプラズマエツチング装置では、反応
によつて多量のAlCl₃を発生する。AlCl₃の昇華
温度は圧力0.3Torrで約40℃、760Torrで178℃で
ある。

第６図に、第５図の真空ポンプをアルミニウム
プラズマエツチング装置へ適用した場合の系統図
を示す。エツチングは0.1Torr前後の圧力で行な
われるので、反応室３１とポンプ３４までの配管
３３内の圧力は約0.1Torrである。配管内温度も
数10℃以上なので反応室３１と配管３３への
AlCl₃の析出付着は少ない。ポンプ３４内も流体
損失により温度が高いのでAlCl₃の析出は少な
い。ところが第５図に示すポンプの排気流路１１
Ｃでは圧力がほぼ大気圧で体積流量が減るのでガ
ス流速が小さくなる。排気流路１１Ｃの壁温は通
常はポンプ部の温度よりかなり低いので、飽和状
態でポンプを通過してきたAlCl₃ガスは排気流路
１１Ｃの壁で急激に冷やされ、排気流路１１Ｃ内
にAlCl₃の粉末を析出し、遂には流路を閉塞させ
てしまうという問題があつた。

本発明の目的は、真空ポンプの排気口の壁面温
度の低下を少くして、AlCl₃粉末の析出付着を軽
減し、かつAlCl₃粉末が付着した場合の粉末の除
去を容易にした真空ポンプを提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、真空ポンプの排気流路の中に、排
気流路壁に全面接触せず、かつ熱の不良導体から
成る管を挿入することによつて達成される。

〔作用〕

真空ポンプ内部で熱せられ、高温になつたプロ
セスガス及び反応生成ガスは、飽和ガスの状態で
排気流路に挿入した管の内側、外側の両方を通つ
て排気口へ至る。挿入管の外側を流れるガスは、
排気流路壁にて冷やされるので反応生成物を析出
し、徐々に流路を埋めていき、遂には流路を閉塞
させる。一方層入管は熱の不良導体から成るの
で、挿入管内を流れるガスから挿入管壁への熱伝
達量が小さく、したがつてガスの温度低下もわず
かなので、挿入管内壁での反応生成物の析出付着
が非常に少くなり、析出物による流路の閉塞が起
りにくくなる。また挿入管を抜いて清掃すること
ができるので、ポンプのメンテナンスが容易にな
る。

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図と第２図によ
り説明する。第１図は本発明による真空ポンプの
全体構造図、第２図は本発明の真空ポンプ排気流
路の断面図である。第１図において、この真空ポ
ンプは、吸気口１１Ａおよび排気口１１Ｂを有す
るハウジング１１と、このハウジング内に軸受２
１を介して回転自在に支持された回転軸１２と、
吸気口１１Ａ側から排気口１１Ｂ側に至る間のハ
ウジング１１内に順次配設された遠心圧縮ポンプ
段１３および円周流圧縮ポンプ段１４とを備えて
いる。回転軸にはこれに連結したモータ１５によ
り駆動される。前記遠心圧縮ポンプ段１３は、表
面に複数の後退羽根を有し、かつ回転軸１２に取
付けられたオープン形羽根車１３Ａと、ハウジン
グ１１内壁に取付けられ、かつ前記羽根車１３Ａ
の裏面と対向する面に回転方向に対して内向きの
羽根を複数個設けた固定円板１３Ｂとを交互に直
列に配置した構成されている。

前記円周流圧縮ポンプ段は、回転軸１２に取付
けられ、かつ外周面に複数個の羽根を放射状に設
けた羽根車１４Ａと、ハウジング１１内壁に取付
けられ、かつ前記羽根車１４Ａの表面と対向する
面にＵ字状の溝を有する固定円板１４Ｂとを交互
に直列に配置して構成されている。各段の固定円
板１４ＢのＵ字状の溝は直列につながつている。
排気流路１１Ｃには、第２図に示す断面形状の、
熱の不良導体、たとえば石英から成る管１１Ｄが
挿入されている。

次に本実施例の作用について説明する。通常の
運転状態においては、遠心圧縮ポンプ段１３の入
口、すなわち真空ポンプの吸気口１１Ａの付近の
気体の流れは中間流、又は分子流となり、遠心圧
縮ポンプ段１３はジーグバーン分子ポンプとして
作用する。すなわち羽根を有する羽根車１３Ａ
は、ら旋溝を加工した回転円板として作用し、固
定円板１３Ｂの裏面（羽根を設けない面）との組
合せで、内径側から外径側へ向けて圧縮作用をす
るジーグバーン分子ポンプとして働く。また複数
個の羽根を設けた固定円板１３Ｂは、ら旋溝を加
工した固定円板として作用し、羽根車１３Ａの裏
面（羽根を設けない面）との組合せで、外径側か
ら内径側へ向けて圧縮作用をするジーグバーン分
子ポンプとして働く。また前記円周流圧縮ポンプ
段１４へ流入する気体は、前記遠心圧縮ポンプ段
１３において十分圧縮されているため、体積流量
はほとんど零に近い。すなわち円周流圧縮ポンプ
段１４は、締切状態に近い状態で運転されること
になるので、流体損失による熱がガスによつて排
出されにくく、円周流圧縮ポンプ段内のガス温度
は200から300℃という高温になる。ポンプに吸入
されるガスがアルミニウムプラズマエツチング装
置のように、高圧、低温で析出しやすいAlCl₃を
含むガスの場合は、ポンプに吸入されたガスは圧
力も上昇するが温度も上昇するのでポンプ内の各
段にはあまり析出付着しない。一方、排気流路１
１Ｃでは、流路壁と挿入管１１Ｄの隙間は流路壁
への熱の逃げによつてガスが冷やされ、析出物が
成長するが、挿入管１１Ｄの内側は保温された状
態であり、円周流ポンプ段１４からの高温のガス
はあまり冷やされずに吐出口１１Ｂへ排出され
る。したがつて挿入管１１Ｄすなわち排気流路１
１Ｃが析出物によつて閉塞しにくくなる。

なお挿入管１１Ｄの断面形状は、第３図、第４
図のような形状、すなわち排気流路１１Ｃ壁面と
の接触面積が小さな形ならばいずれでもよい。ま
た、挿入管１１Ｄを排気流路１１Ｃの中に宙吊り
にしてもよい。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明によれば、排気流路内に挿
入した熱の不良導体より成る管が排気流路壁に密
着しない状態にあるので、挿入管内のガスから挿
入管への熱の伝導がごくわずかとなり、挿入管内
のガスが冷やされることがない。よつて真空ポン
プ内から温度降下によつて析出堆積する性質を有
するガスが排気流路へ流れてくる場合でも挿入管
内に析出物が付着して流路を閉塞すること無く、
すなわち真空ポンプの機能が失なわれることは大
巾に軽減できる。また、定期的に挿入管を引き抜
いて清掃すれば、簡単なメンテナンスで運転を継
続することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例を示し、
第１図は本発明による真空ポンプの全体構造を示
す縦断面図、第２図から第４図は第１図の排気流
路の形状を示す断面図、第５図は従来の真空ポン
プの縦断面図である。第６図は本ポンプをドライ
エツチング装置へ適用した場合のシステム系統図
である。 １１……ハウジング、１１Ａ……吸気口、１１
Ｂ……排気口、１１Ｃ……排気流路、１１Ｄ……
挿入管、１２……回転軸、１３……遠心圧縮ポン
プ段、１４……円周流圧縮ポンプ段、３１……反
応室、３４……真空ポンプ、３６……スクラバ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気口圧力が、大気圧近傍の圧力である真空
   ポンプにおいて、排気流路内に、排気流路壁に全
   面接触せず、かつ熱の不良導体から成る管を挿入
   したことを特徴とする真空ポンプ。