JPH0512691U - ターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プロセスガス排気時にポンプ本体内に反応生成
物を付着、堆積させないために設けられる加熱機構の寿
命を引き伸ばす。 【構成】ポンプ本体１にコイル８を巻回したコア９を埋
設し、前記コイル８に、交流電源１１を接続する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体製造装置における真空排気及び反応ガス排気等に使用される ターボ分子ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、アルミドライエッチングを行なう半導体製造装置においては、製造過 程で反応生成物である塩化アルミニウムＡｌＣｌ₃ 等が発生し、前記反応生成物 がその昇華温度よりも低い温度で運転されるターボ分子ポンプに排気されること によりポンプ内に堆積して故障を引き起こす問題を生じる。その堆積防止方法と して、前記ターボ分子ポンプの内部の温度を高めるという方法が有効とされてい る。従来はヒータ加熱によって前記ターボ分子ポンプ内の温度を高めるという方 法がとられていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、ヒータは、ニクロム線等の抵抗加熱素材を使用する構造になってお り、熱の発生・停止にともなって、抵抗加熱素材の膨脹・収縮が引き起こされる 。このため、前記抵抗加熱素材の金属疲労が発生し、断線により加熱作用を失っ て、ポンプ内に再び反応生成物が堆積し始めるという問題を生じる。

【０００４】 本考案は、以上のような課題に着目してなされたものであって、ポンプ本体を 確実に加熱することが可能であり、その上信頼性も確実に向上させることができ るターボ分子ポンプを提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、かかる目的を達成するために、次のような構成を採用したものであ る。

【０００６】 すなわち、本考案に係るターボ分子ポンプは、コアにコイルを巻回し、前記コ イルに交流電源を接続して、前記コアによりポンプ本体を加熱させることを特徴 とする。

【０００７】

【作用】

一般に、コアに交流電源から交流電流を供給することによって、前記コア内部 に磁気ヒステリシスと渦電流が誘起され、前記磁気ヒステリシスがコア内にエネ ルギー損失を生じ熱を発生させる。また、前記渦電流は前記コアの電気抵抗とか ら該コア内にジュール熱を発生させる。そして、先ずコアを加熱し、前記コアか らの熱伝導により最終的にポンプ本体を加熱する。その結果、抵抗加熱素材を利 用する場合と比較してコイル自身の発熱が僅かであってもポンプ本体を有効加熱 できることになり、金属疲労により断線して加熱作用を失うという現象が防止さ れることになる。しかも、発生した磁束はコア内に閉じ込められ、外部に漏れな いので、ノイズ発生源となるような不具合も同時に解消されることになる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１、図２を参照して説明する。

【０００９】 このターボ分子ポンプは、図１に示すように、ポンプ本体１のベース２にシャ フト３を介して高速回転可能にロータ４を枢支するとともに、前記ロータ４の外 周に突設した回転翼４ａとロータ４を包囲する外筒５の内周に突設した固定翼５ ａとの間にタービンＴを形成し、吸気口６から吸入したガス分子を前記タービン Ｔで叩き飛ばし、排気口７に向かって圧縮し得るようになっている。前記ベース ２には、前記シャフト３を中心にして前記タービンＴを通過した後前記排気口７ の入口近傍に臨む円周溝２ａが刻設してあり、この円周溝２ａ内に、図２に示す ようなコイル８を巻回したコア９を埋設している。前記コア９には、鉄系（ニッ ケル、コバルト）の磁性材料で作られた素材を使用する。その他にも強磁性体で あるフェライト、希土類等磁気ヒステリシスが大きいものを使用することで、電 磁エネルギーを有効に前記コア９に加えることができる。また、前記コイル８に は、例えばポリイミド銅線と称される絶縁被覆銅線を使用する。その理由は、前 記絶縁被覆銅線が、２３０℃程度の比較的高い耐熱性を有していることによる。

【００１０】 そして、前記コイル８に、別置のポンプ制御電源１０に内蔵された交流電源１ １を接続し、この交流電源１１を該制御電源１０内の温度制御ユニット１２によ って制御するようにしている。このために、前記ポンプ本体１のベース２には温 度センサ１３が取り付けてあり、この温度センサ１３で感知した温度を該センサ １３からの信号ａを通じて前記温度制御ユニット１２に入力している。そして、 温度制御ユニット１２において、その温度が予め定めた設定温度（例えば６０℃ ）に保持されるように前記交流電源１１の電圧・電流・周波数を調節し、前記コ イル８の発熱量を制御するようにしている。

【００１１】 このような構成のものであると、図２に示すように、交流電源１１により、コ イル８に交流電流を流したときに、磁化されていないコア９に交流磁界Ｈが発生 し、前記交流磁界Ｈで磁化することにより、磁束密度Ｂは、これに従い、ある面 積を包んだ環線を描く。この際の磁束密度Ｂは、そのときの交流磁界Ｈのみから は定まらないで、それ以前に経てきた磁気的な経歴により発生するものである。 前記コア９内にこのようにして発生した磁気ヒステリシスには、交流磁界Ｈが１ サイクル毎に磁気エネルギー損失として熱エネルギーに変換されるものである。 また、磁束密度Ｂが変化することにより、前記コア９の周方向に垂直な断面内に 磁束の変化を打ち消す方向に渦電流ｉが誘起され、前記渦電流ｉと前記コア９の 電気抵抗ＲとからＲ×ｉ² で表されるジュール熱を発生する。その結果、前記磁 気ヒステリシスによる熱エネルギーと前記渦電流ｉにより発生するジュール熱に よって、先ずコア９が加熱され、しかる後、ポンプ本体１が加熱されて、ポンプ 本体１の温度を例えば設定温度である６０℃以上に維持することができる。その 結果、流路内を通過するプロセスガスに含まれる反応生成物が排気途中で固相温 度以下に冷却されることを有効に防止することができる。

【００１２】 しかして、このようなターボ分子ポンプであると、アルミドライエッチングを 行なう半導体製造装置等に搭載してその処理室から出るプロセスガスを排気して も、従来のように塩化アルミニウムＡｌＣｌ₃ 等が大量にポンプ内のロータ４と 外筒５の隙間や排気口７の入口近傍に付着、堆積することがなくなる。その結果 、頻繁な分解清掃作業を不要にし、固体接触によるポンプの損傷、破損などの危 険性を確実に低減化することが可能になる。しかも、本実施例の構成によると、 前記コイル８に銅損により発生する熱はヒータ熱に比べて僅かなものとなるので 、ヒータ加熱の場合のような金属疲労による断線を防止でき、ポンプ本体１に安 定した発熱を得ることが可能になる。このため、従来に比べて加熱機構の寿命を 引き伸ばし、メンテナンスを容易にすることができる。

【００１３】 なお、本考案は前記実施例に限定されるものではない。例えば、図３、図４に 示すコア１４は周方向に沿った等角位置の上下両面に切欠部１４ａを有しており 、前記切欠部１４ａにコイル８を巻回し、ベース２に埋設した後、その上面に電 熱を伝える蓋１５を載置するようにしている。この構造によると、伝熱性を良好 にするために前記コア１４の下面をベース２に密着させ上面に蓋１５を密着させ ても前記切欠部１４ａにコイル８が巻回されているためコイル断線の心配がない 。また、コアを、半割りのコア要素を接合して構成する方法がある。この場合に おいては、コイルの巻回を円環状のコアよりも容易に行なうことができ作業時間 の短縮をはかることができる。この場合、コアの断面に隙間が生じるが、接合面 を鏡面仕上げにしておけば隙間は微小になり、コア内に発生した磁束が外部に漏 れるという心配はなく、ノイズが発生することもない。さらに、本考案の適応対 象はオイル軸受方式に限らず、磁気軸受方式を採用したターボ分子ポンプであっ ても可能である。磁気軸受方式なら非接触であっても機械的な熱歪に影響されな いため、温度の許容範囲が例えば９０℃程度と高く、温度設定が容易になる。さ らに、また、本考案は前記実施例に示したコア埋設場所以外にもベ−ス２の下面 に埋設することができる。この場合には、反応生成物が付着し易場所から離れる ためコア９からの熱伝導の効果が若干低下するが、絶縁被覆が放出する微量のガ スにより排気が妨げられる不具合を回避することができる点で有効となる。

【００１４】

【考案の効果】

本考案に係るターボ分子ポンプは、以上説明したように、ポンプ本体に埋設し たコアに鉄損による熱を発生させ、その熱でポンプ本体を加熱するようにしたた め、プロセスガスを排気する際の反応生成物の付着、堆積を確実に防止すること ができ、その上、ヒータ加熱の場合のように金属疲労による断線で加熱機構の寿 命が尽きる事故を頻発することがない等の優れた効果が伴う。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す模式的な全体縦断面
図。

【図２】同実施例で使用したコアを示す構造図。

【図３】本考案の他の実施例に使用されるコアを示す断
面図。

【図４】同実施例のコアを示す平面図。

【符号の説明】

１…ポンプ本体 ９…コア ８…コイル 11…交流電源

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ本体にコイルを巻回したコアを埋設
   し、前記コイルに、交流電源を接続したことを特徴とす
   るターボ分子ポンプ。