KR101342306B1

KR101342306B1 - 터보 분자 펌프 및 터보 분자 펌프용 파티클 트랩

Info

Publication number: KR101342306B1
Application number: KR1020117018647A
Authority: KR
Inventors: 유키테루 세키타; 가즈마 구보타; 츠요시 모리야; 에이이치 스가와라
Original assignee: 가부시키가이샤 시마쓰세사쿠쇼; 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2013-12-16
Also published as: JP2010223213A; US8894355B2; JP5412239B2; KR20110104554A; CN102326002B; TW201033470A; TWI385307B; WO2010098192A1; US20110293401A1; CN102326002A

Abstract

터보 분자 펌프는, 다단의 회전 블레이드 (32) 가 형성되고 고속 회전하는 로터 (30) 와, 회전 블레이드 (32) 에 대해 펌프 축방향으로 교대로 배치된 복수의 고정 블레이드 (33) 와, 회전 블레이드 (32) 및 고정 블레이드 (33) 를 수용하고 흡기구 (21a) 가 형성된 펌프 하우징 (34) 과, 로터 (30) 의 흡기구측에 근접하여 형성되고 로터 (30) 의 회전 블레이드 근원보다 내경측 면에 대향하도록 배치되는 원반 (150) 과, 흡기구 (21a) 와 로터 (30) 사이에 배치되고 세선을 엮어 형성된 원통상의 그물 구조체 (153a, 153b) 를 구비하고, 로터에 의해 비산된 파티클을, 그물 구조체 (153a, 153b) 의 내부에 포착한다.

Description

터보 분자 펌프 및 터보 분자 펌프용 파티클 트랩{TURBO MOLECULAR PUMP AND PARTICLE TRAP FOR TURBO MOLECULAR PUMP}

본 발명은 터보 분자 펌프 및 터보 분자 펌프용 파티클 트랩에 관한 것이다.

터보 분자 펌프는, 반도체 생산 등의 에칭 프로세스나 CVD 프로세스에서 사용되고 있다. 그들 프로세스가 실행되는 진공실로부터 터보 분자 펌프 내로 반응 생성물 등의 파티클이 유입되면, 파티클은 고속 회전하는 로터에 의해 비산되고, 그 반도 (反跳) 파티클이 진공실까지 도달하는 경우가 있다. 그 결과, 반도 파티클이 웨이퍼 상에 부착되어, 반도체의 생산 수율을 악화시킨다는 문제가 있다.

이러한 반도 파티클의 진공실로의 역류를 저감시키는 구성으로서 특허문헌 1 내지 3 에 기재된 바와 같은 구성이 제안되어 있다. 특허문헌 1 에서는, 펌프 케이싱 내주면에 파티클을 포착하는 소실 (小室) 을 형성하고, 회전 블레이드에 의해 그 소실 방향으로 파티클을 비산하도록 되어 있다. 특허문헌 2 에서는, 펌프 케이싱 내에 고무재, 스펀지재, 코튼재 등으로 이루어지는 포착 부재나, 반발 계수가 작은 완충 부재를 형성하도록 되어 있다. 또, 특허문헌 3 에서는, 스테인리스 펠트나 불소 수지의 펠트로 이루어지는 면상체를 파티클 포착 기구로서 구비하도록 되어 있다.

: 일본 공개특허공보 2006-307823호 : 일본 공개특허공보 2007-211696호 : 일본 공개특허공보 2007-180467호

그러나, 소실이나 고무재, 스펀지재, 코튼재, 펠트 등의 포착 부재에서는, 파티클의 포착을 충분히 행할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 3 에 기재된 구성에서는, 흡기구 근방에 원반상의 포착 부재를 형성하고 있기 때문에, 포착 부재를 형성한 것에 따른 배기 속도 저하가 크다는 결점이 있다.

본 발명에 따른 터보 분자 펌프의 제 1 양태는, 다단의 회전 블레이드가 형성되고 고속 회전하는 로터와, 회전 블레이드에 대해 펌프 축방향으로 교대로 배치된 복수의 고정 블레이드와, 회전 블레이드 및 고정 블레이드를 수용하고 흡기구가 형성된 펌프 하우징과, 로터의 흡기구측에 근접하여 형성되고 로터의 회전 블레이드 근원보다 내경측 면에 대향하도록 배치되는 원반과, 흡기구와 로터 사이에 배치되고 세선을 엮어 형성된 원통상의 그물 구조체를 구비하고, 로터에 의해 비산된 파티클을, 그물 구조체의 내부에 포착한다.

또한, 원통상의 그물 구조체에 대해 방사상으로 배치되고, 펌프 흡기구에 대해 수직인 판상의 그물 구조체를 복수 구비하도록 해도 된다.

본 발명에 따른 터보 분자 펌프의 제 2 양태는, 다단의 회전 블레이드가 형성되고 고속 회전하는 로터와, 회전 블레이드에 대해 펌프 축방향으로 교대로 배치된 복수의 고정 블레이드와, 회전 블레이드 및 고정 블레이드를 수용하고 흡기구가 형성된 펌프 하우징과, 로터의 흡기구측에 근접하여 형성되고 로터의 회전 블레이드 근원보다 내경측 면에 대향하도록 배치되는 원반과, 펌프 하우징의 내벽을 따라 형성되고 세선을 엮어 형성된 그물 구조체를 구비한다.

또한, 원반과 그 원반을 둘러싸도록 형성됨과 함께 복수의 개구가 형성된 네트 영역을 가지고, 상기 흡기구를 통한 상기 펌프 하우징 내로의 이물질 침입을 방지하는 보호 네트를 구비하도록 해도 된다.

또, 그물 구조체를, 세선을 엮어 형성된 천 형상의 네트를 층상으로 배치한 것으로 구성해도 된다.

또한, 세선은 스테인리스 세선으로 구성되어 있어도 되고, 실리카의 비율이 6 ∼ 10 ％ 인 알루미나 실리카 섬유로 구성되어 있어도 된다.

본 발명에 따른 터보 분자 펌프의 제 3 양태는, 터보 분자 펌프의 흡기구 플랜지에 접속되는 제 1 플랜지 및 진공 장치측의 배기구 플랜지에 접속되는 제 2 플랜지를 구비하는 케이싱과, 케이싱 내에 배치되고 터보 분자 펌프의 로터에 의해 비산된 파티클을 내부에 포착하도록 세선을 엮어 형성된 원통상의 그물 구조체를 구비한다.

또, 터보 분자 펌프의 로터 상면에 대향하도록 제 1 플랜지측에 배치되고, 직경 치수가 터보 분자 펌프의 로터의 회전 블레이드 근원의 직경 이하인 원반을 구비하도록 해도 된다.

또한, 직경 치수가 터보 분자 펌프의 로터의 회전 블레이드 근원의 직경 이하인 원형 영역과, 그 원형 영역의 주위를 둘러싸도록 형성됨과 함께 복수의 개구가 형성된 네트 영역을 가지고, 흡기구 플랜지를 통한 터보 분자 펌프 내로의 이물질 침입을 방지하는 보호 네트를 구비하도록 해도 된다.

또, 원통상의 그물 구조체에 대해 방사상으로 배치되고, 제 1 및 제 2 플랜지의 축방향을 따른 판상의 그물 구조체를 복수 구비하도록 해도 된다.

본 발명에 따르면, 배기 속도의 저하를 억제하면서, 반도 파티클의 역류를 방지하는 터보 분자 펌프를 제공할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 터보 분자 펌프의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2 는 터보 분자 펌프 (10) 가 탑재된 CVD 성막 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 은 터보 분자 펌프의 배플 (15) 이 형성되어 있는 부분의 확대도이다.
도 4 는 배플 (15) 의 사시도이다.
도 5 는 흡기구측에서 본 배플 (15) 을 나타내는 도면이다.
도 6 은 적층 구조의 그물 구조체 (153) 를 설명하는 도면으로, 도 6 의 (a) 는 그물 구조체 (153) 의 분해 사시도, 도 6 의 (b)는 네트 (155) 를 나타내는 도면이다.
도 7 은 변형예를 나타내는 도면으로, 도 7 의 (a) 는 제 1 변형예를 나타내고, 도 7 의 (b) 는 제 2 변형예를 나타낸다.
도 8 은 펌프 케이싱 (34) 이 원통상인 경우의 그물 구조체 (153) 를 나타내는 도면으로, 도 8 의 (a) 는 그물 구조체 (153) 를 배플에 형성한 경우를 나타내고, 도 8 의 (b) 는 그물 구조체 (153) 를 펌프 케이싱 (34) 의 내주면에 형성한 경우를 나타낸다.
도 9 는 제 2 실시 형태를 나타내는 도면이다.
도 10 은 보호 네트 (101) 의 평면도이다.
도 11 은 보호 네트 (101) 를 케이싱 (102) 의 터보 분자 펌프측에 형성한 경우의, 파티클 트랩 유닛 (100) 의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12 는 파티클 트랩 유닛 (100) 의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 13 은 프레임 (152) 및 그물 구조체 (153) 의 변형예를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해 설명한다.

-제 1 실시 형태-

도 1 은 본 발명에 따른 터보 분자 펌프의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 펌프 케이싱 (34) 내에는 로터 (30) 가 자유롭게 회전할 수 있도록 형성되어 있다. 도 1 에 나타낸 터보 분자 펌프 (10) 는 자기 베어링식의 펌프이고, 로터 (30) 는 5 축 자기 베어링을 구성하는 전자석 (37, 38) 에 의해 비접촉 지지된다. 자기 베어링에 의해 자기 부상된 로터 (30) 는, 모터 (36) 에 의해 고속 회전 구동된다.

로터 (30) 에는, 복수 단의 회전 블레이드 (32) 와 원통상의 나사 로터 (31) 가 형성되어 있다. 한편, 고정측에는, 축방향에 대해 회전 블레이드 (32) 와 교대로 배치된 복수 단의 고정 블레이드 (33) 와, 나사 로터 (31) 의 외주측에 형성된 나사 스테이터 (39) 가 형성되어 있다. 각 고정 블레이드 (33) 는, 스페이서 링 (35) 을 개재하여 베이스 (40) 상에 재치 (載置) 된다. 흡기구 플랜지 (21) 가 형성된 펌프 케이싱 (34) 을 베이스 (40) 에 고정시키면, 적층된 스페이서 링 (35) 이 베이스 (40) 와 펌프 케이싱 (34) 사이에 협지되어 고정 블레이드 (33) 가 위치 결정된다.

베이스 (40) 에는 배기 포트 (41) 가 형성되고, 이 배기 포트 (41) 에 백 펌프가 접속된다. 로터 (30) 를 자기 부상시키면서 모터 (36) 에 의해 고속 회전 구동시킴으로써, 흡기구 (21a) 측의 기체 분자는 배기 포트 (41) 측으로 배기된다.

도 2 는, 터보 분자 펌프 (10) 가 탑재된 반도체 제조 장치 (1) 의 일례를 나타내는 도면으로, CVD 성막 장치의 개략 구성을 나타낸 것이다. 프로세스실 (2) 의 하부에 형성된 배기 포트 (4) 에는, 게이트 밸브 (5) 를 개재하여 터보 분자 펌프 (10) 가 장착되어 있다. 프로세스실 (2) 에는 가스 공급부 (6) 에 의해 프로세스 가스가 공급된다.

이러한 성막 장치에서는, 성막 프로세스의 화학 반응이나 기계 부품의 슬라이딩 등으로 인해, 서브미크론 오더의 파티클이 발생하는 경우가 많다. 이들 파티클이 흡기구 (21a) 를 통해 터보 분자 펌프 (10) 내로 유입되면, 고속 회전하는 로터에 의해 비산되게 된다. 상기 서술한 바와 같이, 이들 반도 파티클이 프로세스실까지 도달하면, 파티클이 웨이퍼 상에 부착되어, 반도체의 생산 수율 악화의 원인이 된다.

이와 같은 반도 파티클의 반도체 생산에 대한 악영향을 저감시키기 위해서, 본 실시 형태의 터보 분자 펌프 (10) 에서는, 흡기구 (21a) 로부터 유입된 파티클을 로터 (30) 에 입사하기 전에 포착하는 기구와, 로터 (30) 에서 비산된 반도 파티클을 포착하는 기구를 구비한 배플 (15) 을, 펌프 케이싱 (34) 내에 형성하였다.

도 3 및 도 4 는 배플 (15) 을 설명하는 도면이다. 도 3 은, 도 1 의 배플 (15) 이 형성되어 있는 부분의 확대도이다. 도 4 는, 배플 (15) 의 사시도이다. 배플 (15) 은, 펌프 케이싱 (34) 의 플랜지 (21) 에 부착되어 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 배플 (15) 은, 원반 (150), 지주 (支柱 ; 151), 프레임 (152), 그물 구조체 (153) 를 구비하고 있다. 프레임 (152) 은 리브 구조를 가지고 있고, 내측 링 (152a) 과 외측 링 (152b) 과 링 (152a 및 152b) 을 접속하는 방사상 리브 (152c) 를 구비하고 있다.

복수의 지주 (151) 는 내측 링 (152a) 의 내주면에 등간격으로 고정되어 있고, 각 지주 (151) 의 하단에는 원반 (150) 이 고정되어 있다. 지주 (151) 의 길이는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 원반 (150) 이 로터 (30) 의 상면 근방에 배치되도록 설정된다. 로터 (30) 는 자기 부상되어 고속으로 회전하는데, 가스 부하에 따라 축방향으로 약간 상하한다. 그래서, 원반 (150) 은, 로터 (30) 가 상하로 이동해도 로터 (30) 에 접촉하지 않을 정도의 위치에 배치된다. 또, 원반 (150) 이 회전 블레이드 (32) 의 상방을 막지 않도록, 원반 (150) 의 외경 치수는, 회전 블레이드 (32) 의 근원 부분의 직경 치수 이하로 설정된다.

판상의 그물 구조체 (153) 는, 부호 153a ∼ 153c 로 나타내는 바와 같이, 내측 링 (152a) 의 외주면, 외측 링 (152b) 의 내주면, 및 방사상 리브 (152c) 의 일방 면을 덮도록 형성되어 있다. 또한, 도 4 에 나타내는 그물 구조체 (153c) 의 배치는, 로터 (30) 가, 흡기구측에서 볼 때 시계 방향으로 회전하는 구성인 경우에 적용된다. 로터 (30) 가 반시계 방향으로 회전하는 구성인 경우에는, 그물 구조체 (153c) 를, 방사상 리브 (152c) 의 반대측 면이 덮이도록 부착하는 것이 바람직하다.

도 5 는, 흡기구측에서 본 배플 (15) 을 나타낸다. 파선은, 로터 (30) 의 1 단째의 회전 블레이드 (32) 를 나타낸다. 흡기구 (21a) 로부터 펌프 내로 낙하되고, 배플 (15) 을 통과한 파티클은, 중앙 부분의 원반 (150) 위에 낙하되거나 또는 원반 (150) 보다 외주측인 회전 블레이드 (32) 위에 낙하된다. 원반 (150) 위에 낙하된 파티클은 원반 위에 머무르므로, 장치측으로 되돌아가는 일은 없다.

한편, 회전 블레이드 (32) 상에 낙하된 파티클은, 고속 회전하는 회전 블레이드 (32) 에 의해 비산된다. 도 5 에서는, 회전 블레이드 (32) 는 화살표 (R) 와 같이 시계 방향으로 회전하고 있다. 회전 블레이드 (32) 에 낙하된 파티클은, 접선 방향으로 힘을 받으므로, 접선 방향으로 비산되는 경향이 크다. 도 5 에서는, 파티클이 단순히 접선 방향으로 비산된 경우의 궤적 (P) 을 몇가지 나타냈다. 이와 같이 접선 방향으로 비산되기 때문에, 반도 파티클은 외주측의 그물 구조체 (153b) 에 보다 많이 입사되는 것으로 생각된다.

그물 구조체 (153) 는, 후술하는 바와 같이 금속 와이어 등의 세선을 엮은 것으로 이루어지고, 메시의 크기는 파티클의 크기보다 크다. 그래서, 그물 구조체 (153) 에 입사된 반도 파티클은, 일부는 표면 부분의 와이어로 튀어 돌아가지만, 대부분은 구조체 내부로 침입하여, 내부에서 와이어와의 충돌을 반복하게 된다. 충돌을 반복함으로써 반도 파티클의 운동 에너지는 작아지고, 최종적으로는 그물 구조체 (153) 의 내부에 포착되게 된다.

도 6 의 (a) 는, 그물 구조체 (153) 의 일례를 나타낸 것이다. 그물 구조체 (153) 에는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2006-132741호에 기재된 메시 스프링을 구성하고 있는 천 형상의 네트 (155) 가 사용된다. 네트 (155) 는, 도 6 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 스테인리스 와이어 등의 금속 세선을, 편물기계에 의해 메리야스 뜨기한 것이다. 또한, 메리야스 뜨기한 네트를 크림핑 롤러 사이에 두고, 물결 형성한 것을 네트 (155) 로서 사용해도 된다. 금속 세선의 네트 대신에, 알루미나와 실리카로 이루어지는 알루미나 실리카 섬유를 엮어 천 형상으로 한 것을 사용해도 된다. 그 경우, 적당의 유연성을 얻기 위해서, 실리카의 비율을 6 ∼ 10 ％ 로 하는 것이 바람직하다. 또한, 금속 세선을 엮는 방법은 메리야스 뜨기에 한정되는 것이 아니라 평직 등이어도 된다.

본 실시 형태의 그물 구조체 (153) 는, 금속 와이어 등을 엮은 네트 (155) 로 구성되어 있기 때문에, 금속 섬유를 펠트상으로 한 종래의 포착 부재에 비해 간극이 크다. 그래서, 반도 파티클은 그물 구조체 (153) 의 내부까지 침입하기 쉬워, 확실하게 포착되게 된다.

한편, 펠트상의 포착 부재의 경우에는, 짧은 섬유를 압축시켜 펠트상으로 하기 때문에, 네트 (155) 에 비해 치밀한 구조가 되어, 반도 파티클은 포착 부재의 내부에까지 들어가기 어려워진다. 그래서, 고속 반도 파티클이 운동 에너지를 잃는 데에 충분한 충돌 횟수를 행하는 것이 어려워져, 포착률이 그물 구조체 (153) 에 비해 떨어지게 된다. 그 결과, 포착되지 않은 파티클은 다시 로터 (30) 에 의해 비산되게 되고, 그러한 반도를 반복하는 중에, 흡기구 (21a) 로부터 프로세스실측에 역류하게 된다. 즉, 포착률이 떨어진 종래의 구성에서는, 반도 파티클이 프로세스실로 역류되는 확률이 높아진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 그물눈이 성긴 네트 (155) 를 적층한 구조로 함으로써, 반도 파티클이 그물 구조체 (153) 의 보다 내부까지 들어가기 쉽다. 그 경우, 동일 그물눈의 것을 적층시켜도 되고, 표면에 가까운 것은 그물눈을 성기게 함과 함께, 파티클이 포착되는 내부 층의 그물눈에 대해 약간 촘촘하게 하도록, 그물눈의 성김을 층에 따라 바꿔도 된다. 또, 금속 메시 등의 비교적 평평한 네트를 적층시키는 경우에는, 금속 메시를 쭈글쭈글하게 한 후 적층시킴으로써 부피를 크게 하여, 반도 파티클을 내부에까지 들어가기 쉽게 하는 것이 바람직하다.

또, 원반 (150) 은, 로터 (30) 의 상면 (비회전 블레이드 부분) 에서 파티클이 비산되는 것을 방지하기 위해서 형성된 것이다. 본 실시 형태에서는, 원반 (150) 을 로터 (30) 의 상면 근방에 배치하고 있으므로, 원반 (150) 유무에 따른 컨덕턴스의 차이는 거의 없어, 원반 (150) 을 형성한 것에 따른 배기 속도의 저하를 방지할 수 있다. 또, 판상의 그물 구조체 (153) 는 면이 바로 옆을 향하도록 플랜지면에 대해 수직에 형성되어 있으므로, 흡기구 (21a) 에서 보았을 때의 개구율을 최대한 크게 할 수 있고, 배기 속도 저하를 억제할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 배플 (15) 은, 배기 속도의 저하를 최대한 억제하면서, 반도 파티클을 확실하게 포착할 수 있다.

도 7 은, 본 실시 형태의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 7 의 (a) 에 나타내는 제 1 변형예에서는, 배플 (15) 에 의한 컨덕턴스 저하를 더욱 작게 하여, 배기 속도를 더 중시하는 구성으로 한 것이다. 그래서, 도 4 에 나타낸 내측 링 (152a) 및 방사상 리브 (152c) 와, 그것들에 형성된 그물 구조체 (153a, 153c) 를 생략하였다. 외측 링 (152b) 으로부터는 방사상으로 복수의 지지 빔 (152d) 이 형성되고, 지주 (151) 는 이들의 지지 빔 (152d) 에 고정되어 있다.

도 5 에 나타낸 바와 같이, 로터 (30) 에 의해 비산된 반도 파티클은 외주 방향으로 진행되므로, 반도 파티클이 장치측으로 직접 침입하는 확률은 매우 작다. 즉, 몇회 펌프 내에서 반사된 것이 장치측으로 역류되는 것으로 생각된다. 그래서, 내측 링 (152a) 이나 방사상 리브 (152c) 에 형성되는 그물 구조체 (153a, 153c) 를 생략해도, 파티클 포착률의 저하는 작은 것으로 생각해도 된다.

도 7 의 (b) 에 나타내는 제 2 변형예에서는, 도 7 의 (a) 에 나타내는 외측 링 (152b) 및 그물 구조체 (153b) 대신에, 그물 구조체 (153d) 를 펌프 케이싱 (34) 의 내주면에 직접 형성하였다. 이 경우에도, 배기 속도의 저하를 최대한 억제할 수 있다.

상기 서술한 실시 형태에서는, 펌프 케이싱 (34) 이 플랜지 근방에서 잘록해지도록 직경이 작아졌는데, 도 8 에 나타낸 변형예에서는, 펌프 케이싱 (34) 이 원통상의 펌프에 적용한 경우를 나타낸다. 도 8 의 (a) 는 도 3 에 대응되고, 도 8 의 (b) 는 도 7 의 (b) 에 대응된다. 도 8 의 (b) 구조의 경우, 원반 (150) 과 펌프 케이싱 내주면에 배치된 그물 구조체 (153e) 가 형성되어 있지만, 도 7 의 (a) 과 같이 외측 링 (152b) 및 그물 구조체 (153b) 를 형성하는 경우와 거의 동일한 구조가 된다.

또한, 상기 서술한 실시 형태에서는, 배플 (15) 의 프레임 (152) 을 리브 구조로 했는데, 리브 구조가 아니어도 상관없다. 또, 원반 (150) 표면의 열방사율을 작게 하여, 프로세스실과 로터 (30) 사이의 열복사 영향을 저감시키도록 해도 된다.

-제 2 실시 형태-

도 9 는, 본 발명의 제 2 실시 형태를 나타내는 도면이다. 상기 서술한 제 1 실시 형태에서는, 파티클 포착용 배플 (15) 을 터보 분자 펌프의 펌프 케이싱 (34) 내에 형성하였다. 그러나, 모든 터보 분자 펌프가, 상기 서술한 바와 같은 배플 (15) 을 펌프 케이싱 내에 부착되는 구성으로 되어 있다고는 할 수 없다. 그래서, 이하에 설명하는 제 2 실시 형태에서는, 배플 (15) 을 펌프 케이싱 내에 부착되지 않은 구성을 갖는 터보 분자 펌프여도, 이후부터 부가적으로 장착할 수 있는 파티클 트랩 유닛에 대해 설명한다.

도 9 는, 터보 분자 펌프에 장착된 파티클 트랩 유닛 (100) 을 나타낸 것이다. 파티클 트랩 유닛 (100) 은, 프레임 (152), 그물 구조체 (153), 케이싱 (102) 및 보호 네트 (101) 로 구성된다. 프레임 (152) 및 그물 구조체 (153) 는, 도 4 에 나타낸 배플 (15) 의 프레임 (152) 및 그물 구조체 (153) 와 동일한 것이다. 즉, 파티클 트랩 유닛 (100) 은, 로터 (30) 에 의해 비산된 반도 파티클을 포착하고, 반도 파티클이 터보 분자 펌프측으로부터 장치측으로 역류되는 것을 방지한다.

프레임 (152) 은, 스크루 (105) 로 고정부 (152b) 를 케이싱 (102) 에 체결함으로써, 케이싱 (102) 에 고정되어 있다. 그물 구조체 (153) 는, 프레임 (152) 에 부착되어 있다. 케이싱 (102) 은, 터보 분자 펌프 (10) 의 플랜지 (21) 에 고정되는 플랜지 (102a) 와 장치측에 고정되는 플랜지 (102b) 를 구비하고 있다. 예를 들어, 도 2 에 나타내는 바와 같이 게이트 밸브 (5) 를 개재하여 프로세스실 (2) 에 터보 분자 펌프 (10) 를 접속하는 경우에는, 장치측의 플랜지 (102b) 는 게이트 밸브 (5) 에 접속된다. 터보 분자 펌프 (10) 를 직접 프로세스실 (2) 에 접속하는 경우에는, 플랜지 (102b) 는 프로세스실 (2) 에 접속된다. 즉, 파티클 트랩 유닛 (100) 은, 터보 분자 펌프 (10) 와 장치측 사이에 개재하도록 형성된다.

플랜지 (102b) 에는 시일재 (O 링) (106) 가 장착된다. 볼트 (104) 에 의해 플랜지 (102b) 를 게이트 밸브 (5) 에 체결하면, 시일재 (106) 에 의해 게이트 밸브 (5) 와 플랜지 (102b) 의 간극이 시일된다. 한편, 플랜지 (102a) 측에 있어서는, 시일재 (O 링) (21b) 는 터보 분자 펌프 (10) 의 플랜지 (21) 에 장착되어 있다. 플랜지 (102a) 와 플랜지 (21) 를 볼트 (103) 에 의해 체결하면, 플랜지 (102a) 와 플랜지 (21) 사이의 간극이, 시일재 (21b) 에 의해 시일된다.

도 10 은, 보호 네트 (101) 의 평면도이다. 보호 네트 (101) 는, 스테인리스재 등의 박판으로 형성되어 있다. 보호 네트 (101) 는, 부호 A 로 나타내는 원형 영역 (101a) 과 부호 B 로 나타내는 원고리 형상의 네트 영역 (101b) 을 가지고 있다. 네트 영역 (101b) 에는, 복수의 개구 (101d) 가 에칭에 의해 형성되어 있다. 도 10 에 나타내는 예에서는, 정육각형의 개구 (101d) 가 벌집 형상으로 형성되어 있다. 원형 영역 (101a) 은, 에칭시에 원형 마스킹을 실시함으로써 형성된다. 보호 네트 (101) 의 주변 부분에는, 스크루용 구멍 (101c) 이 형성되어 있다.

도 9 에 나타내는 구성의 경우에는, 보호 네트 (101) 는, 스크루 (107) 에 의해 터보 분자 펌프 (10) 의 플랜지 (21) 의 링부 (210) 에 고정되어 있지만, 케이싱 (102) 의 플랜지 (102a) 와 링부 (210) 사이의 간극에, 간단히 배치하는 것만이어도 된다. 또, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 케이싱 (102) 의 터보 분자 펌프측의 플랜지 (102a) 에 스크루로 고정시켜도 되고, 프레임 (152) 에 직접 고정시켜도 상관없다.

보호 네트 (101) 의 원형 영역 (101a) 의 직경은, 로터 (30) 의 회전 블레이드 (32) 의 근원 부분의 직경 치수 이하로 설정되어 있고, 회전 블레이드 (32) 에는 네트 영역 (101b) 이 대향하고 있다. 터보 분자 펌프 (10) 는 네트 영역 (101b) 을 통과한 기체를 배기시킨다. 네트 영역 (101b) 은 터보 분자 펌프 내에 이물질 (웨이퍼의 파편이나 장치측 부품의 일부 등) 이 낙하되어 회전 블레이드 (32) 나 고정 블레이드 (33) 가 손상되는 것을 방지하기 위해서 형성되어 있다. 또, 보호 네트 (101) 의 원형 영역 (101a) 은, 상기 서술한 원반 (150) 과 동일한 기능을 하는 것으로, 장치측으로부터의 파티클이 로터 (30) 의 상면에 낙하되는 것을 방지하고 있다.

또한, 상기 서술한 보호 네트 (101) 에서는, 박판재를 에칭 가공할 때에 원형 마스킹을 실시함으로써 원형 영역 (101a) 을 형성했는데, 전체를 네트상으로 에칭 가공한 후에, 원반을 중앙 부분에 부설하도록 해도 된다. 또, 금속 와이어를 짜넣은 네트를 보호 네트 (101) 로 사용하는 경우에도, 중앙 부분에 원반을 부설함으로써, 보호 네트 (101) 가 형성된다.

또한, 도 9 에 나타낸 예에서는, 파티클 트랩 유닛 (100) 에 보호 네트 (101) 를 포함하는 구성으로 하였다. 그러나, 전용 보호 네트를 갖는 터보 분자 펌프의 경우에는, 보호 네트 (101) 를 제외한 구성 부품에 의해 파티클 트랩 유닛 (100) 을 구성하도록 해도 된다.

도 12 는, 파티클 트랩 유닛 (100) 의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 12 에 나타내는 파티클 트랩 유닛 (100) 에서는, 도 9 의 보호 네트 (101) 대신에, 도 4 에 나타낸 원반 (150) 을 형성하였다. 원반 (150) 은 지주 (151) 에 의해 내측 링 (152a) 에 고정되어 있다. 원반 (150) 의 축방향 위치는, 실선으로 나타내는 바와 같이 케이싱 (102) 내여도 되고, 2 점 차선으로 나타내는 바와 같이 지주 (151) 를 펌프측으로 연장하여, 원반 (150) 이 로터 (30) 의 상방 근방에 배치되도록 해도 된다.

도 13 은, 케이싱 (102) 내에 배치되는 프레임 (152) 및 그물 구조체 (153) 의 변형예를 나타낸 것이다. 프레임 (152) 은, 내측 링 (152a) 의 내측에도 방사상 리브 (152e) 가 형성되어 있다. 그리고, 내측 링 (152a) 의 내주면측 및 방사상 리브 (152e) 에 그물 구조체 (153f, 153g) 를 부착하였다. 이와 같이, 로터 (30) 의 상면과 대향하는 위치에 그물 구조체 (153f, 153g) 를 형성함으로써, 원반 (150) 이나 원형 영역 (101a) 을 생략해도, 로터 상면에서 비산된 파티클을 그물 구조체 (153f, 153g) 로 포착하여, 장치측으로의 역류를 방지할 수 있다. 도 10 에 있어서 원형 영역 (101a) 을 생략한 경우에는, 부호 A 로 나타내는 영역에도 개구 (101d) 가 형성된다. 또, 도 13 에 나타내는 바와 같은 구조를 채용함으로써, 내측 링 (152a) 의 내측에 입사되는 기체 분자에 대한 배기 효율을 향상시킬 수 있어 배기 속도의 저하를 억제할 수 있다.

제 2 실시 형태에 나타내는 바와 같은 파티클 트랩 유닛 (100) 을 형성함으로써, 반도 파티클 대책이 실시되지 않은 터보 분자 펌프여도, 펌프를 교환하지 않고 반도 파티클에 대한 대책을 실시할 수 있다. 또, 이물질 혼입 방지용 보호 네트에 로터 상면으로의 파티클 낙하를 방지하는 원반을 일체로 형성함으로써, 부품 점수의 증가를 억제하여, 비용 상승 억제를 도모할 수 있다. 또한, 제 1 실시 형태에서도, 원반 (150) 대신에 도 10 에 나타내는 보호 네트 (101) 를 사용할 수 있다.

상기에서는, 여러 가지 실시 형태 및 변형예를 설명했는데, 본 발명은 이들 내용에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 고려되는 그 밖의 양태도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

다음 우선권 기초 출원의 개시 내용은 인용문으로서 여기에 도입된다.

일본 특허 출원 2009 년 제41318호 (2009 년 2 월 24 일 출원)

일본 특허 출원 2009 년 제251801호 (2009 년 11 월 2 일 출원)

Claims

다단의 회전 블레이드가 형성되고 고속 회전하는 로터와,
상기 회전 블레이드에 대해 펌프 축방향으로 교대로 배치된 복수의 고정 블레이드와,
상기 회전 블레이드 및 고정 블레이드를 수용하고 흡기구가 형성된 펌프 하우징과,
상기 로터의 흡기구측에 근접하여 형성되고 상기 로터의 회전 블레이드 근원보다 내경측 면에 대향하도록 배치되는 원반과,
상기 흡기구와 상기 로터 사이에 배치되고 세선을 엮어 형성된 원통상의 그물 구조체를 구비하고,
상기 로터에 의해 비산된 파티클을, 상기 그물 구조체의 내부에 포착하는 터보 분자 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 원통상의 그물 구조체에 대해 방사상으로 배치되고, 펌프 흡기구에 대해 수직인 판상의 그물 구조체를 복수 구비하는 터보 분자 펌프.
다단의 회전 블레이드가 형성되고 고속 회전하는 로터와,
상기 회전 블레이드에 대해 펌프 축방향으로 교대로 배치된 복수의 고정 블레이드와,
상기 회전 블레이드 및 고정 블레이드를 수용하고 흡기구가 형성된 펌프 하우징과,
상기 로터의 흡기구측에 근접하여 형성되고 상기 로터의 회전 블레이드 근원보다 내경측 면에 대향하도록 배치되는 원반과,
상기 펌프 하우징의 내벽을 따라 형성되고 세선을 엮어 형성된 그물 구조체를 구비한 터보 분자 펌프.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원반과 그 원반을 둘러싸도록 형성됨과 함께 복수의 개구가 형성된 네트 영역을 가지고, 상기 흡기구를 통한 상기 펌프 하우징 내로의 이물질 침입을 방지하는 보호 네트를 구비하는 터보 분자 펌프.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 그물 구조체는, 세선을 엮어 형성된 천 형상의 네트를 층상으로 배치한 것인 터보 분자 펌프.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세선은 스테인리스 세선으로 구성되어 있는 터보 분자 펌프.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세선은 실리카의 비율이 6 ∼ 10 ％ 인 알루미나 실리카 섬유로 구성되어 있는 터보 분자 펌프.
터보 분자 펌프의 흡기구 플랜지에 접속되는 제 1 플랜지 및 진공 장치측의 배기구 플랜지에 접속되는 제 2 플랜지를 구비하는 케이싱과,
상기 케이싱 내에 배치되고 상기 터보 분자 펌프의 로터에 의해 비산된 파티클을 내부에 포착하도록 세선을 엮어 형성된 원통상의 그물 구조체를 구비한 터보 분자 펌프용 파티클 트랩.
제 8 항에 있어서,
상기 터보 분자 펌프의 로터 상면에 대향하도록 상기 제 1 플랜지측에 배치되고, 직경 치수가 상기 터보 분자 펌프의 로터의 회전 블레이드 근원의 직경 이하인 원반을 구비하는 터보 분자 펌프용 파티클 트랩.
제 8 항에 있어서,
직경 치수가 상기 터보 분자 펌프의 로터의 회전 블레이드 근원의 직경 이하인 원형 영역과, 그 원형 영역의 주위를 둘러싸도록 형성됨과 함께 복수의 개구가 형성된 네트 영역을 가지고, 상기 흡기구 플랜지를 통한 터보 분자 펌프 내로의 이물질 침입을 방지하는 보호 네트를 구비하는 터보 분자 펌프용 파티클 트랩.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 원통상의 그물 구조체에 대해 방사상으로 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 플랜지의 축방향을 따른 판상의 그물 구조체를 복수 구비하는 터보 분자 펌프용 파티클 트랩.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 세선은 스테인리스 세선으로 구성되어 있는 터보 분자 펌프용 파티클 트랩.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 세선은 실리카의 비율이 6 ∼ 10 ％ 인 알루미나 실리카 섬유로 구성되어 있는 터보 분자 펌프용 파티클 트랩.