JPH11247790A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異物の侵入を阻止する保護ネットを取り付け
ても排気速度の低下しない真空ポンプを提供する。 【解決手段】 ケーシング２に内設した回転体、すなわ
ちたとえばターボ機構５Ｙ、６の回転作動によってケー
シング２の吸気口２Ｐから排気口１Ｐへの排気を行う真
空ポンプＰに設けられる吸気口２Ｐからの異物がターボ
機構に侵入するのを阻止する保護ネット１５を、吸気口
２Ｐのターボ機構側端部位におけるスペーサ７１とケー
シング２との間に挟持させる。これにより、吸気口２Ｐ
は保護ネットを取り付けるためのフランジを内方に突設
する必要がなくなり吸気口２Ｐの径は最大となり排気速
度の低下は解消される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置等
において使用される真空ポンプ、たとえばターボ分子ポ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】ターボ分子ポンプをはじめとする高速回
転形の真空ポンプにおいては、半導体製造装置に組み込
まれて使用される場合、半導体ウエハの破片やネジ等の
異物を吸引することがある。このような異物が侵入する
と回転体すなわち回転翼や固定翼が破損して危険である
とともに排気機能が低下したり破壊される。そのために
従来よりこのような異物が吸気口からポンプ機器内の回
転体に侵入しないよう真空ポンプの吸気口部に異物侵入
防止（阻止）用の保護ネットを配設している。

【０００３】図２は、このような保護ネットＮを配設し
たターボ分子ポンプＰの構成を示す縦断面図である。

【０００４】まず、ターボ分子ポンプＰの構成を図２に
したがって説明する。１はターボ分子ポンプの基体をな
すベースで、中央上部には回転駆動機構を保持するため
の突出部１Ｔが形成されるとともに、周囲にはケーシン
グ２の基部が挿着されている。このベース１とケーシン
グ２は一体的に構成され、ターボ分子ポンプの主体を形
成している。このベース１の突出部１Ｔの中央孔部に
は、高速回転可能な高周波電動機３が挿設されている。
この高周波電動機３によってその回転子と結合された回
転軸４が高速回転駆動されるが、９、１０はこの回転軸
４を非接触の形で軸受する磁気軸受である。回転軸４の
上端にはロータ５が取り付けられている。このロータ５
にはケーシング２の内周側に向けて回転翼５Ｙが一定の
間隔を有して放射状に展設されている。他方、ケーシン
グ２の内周側にはリング状のスペーサ７１、７２、…７
Ｎが積層状に多段配設されているとともに、この各スペ
ーサ７１、７２、…７Ｎ間に基部が挟持されて保持され
た固定翼６がロータ５の外周側に向けて、すなわち内方
側に向けて延設されている。このようにこの回転翼５Ｙ
と固定翼６は、それぞれ交互に内側と外側から突設され
て重なり合っており、かつ、互いに向きを反対にしてそ
の面がロータ軸に対して傾斜していて、いわゆるターボ
機構を構成している。なお、通常このスペーサ７１、７
２、…７Ｎと固定翼６は半割り状のものを組み合わせて
使用される。したがって、ロータ５が高周波電動機３に
て高速回転されると、吸気口２Ｐの気体（ガス分子）を
回転翼５Ｙと固定翼６とがたがいにたたきつけて下方位
へと排出する排気機能を行う。ロータ５の外径は下方位
にいくにしたがって大きく、したがって回転翼５Ｙと固
定翼６との重なり量は下方位にいくにしたがって短く、
容量が小さくなって圧縮排気できるように構成されてい
る。さらにロータ５の下方の円筒部にはネジ溝５Ｎが形
成されていて、このネジ溝５Ｎの回転によってターボ機
構により排出されてきたガス分子を粘性流により、さら
に強く排出していき、排気口１Ｐへ排出することにな
る。

【０００５】なお、図２において８は磁気軸受９や玉軸
受１２を保持する軸受用保持枠で、突出部１Ｔに植設さ
れており、また１１はロータ５等を支持するスラスト磁
気軸受である。さらに、ケーシング２の開口部である吸
気口２Ｐの部位には、この真空ポンプＰを被排気室、た
とえば半導体製造装置における反応チャンバ（図示せ
ず）に接続する配管１３を取り付けるためのフランジ部
２Ｆが設けられているとともに、配管１３との接合を気
密に行うためのシール部材、具体的にはガスケット１４
を嵌着させる環状溝２Ｍが形成されている。

【０００６】以上のような構成であるから、高周波電動
機３を高速回転駆動すると、ロータ５および回転翼５Ｙ
の回転によってターボ機構が作動し、吸気口２Ｐの気体
（ガス分子）を下方へと排出し排気口１Ｐへ排気する。
この場合、ロータ５は磁気軸受９、１０にて浮上してお
り、非接触状態で高速回転が保障され高速排気が行われ
る。この排気機能によって反応チャンバは排気され高真
空域となる。ただ、この真空ポンプＰは高真空域におい
て排気機能を有するもので低真空領域では油回転ポンプ
により排気され、したがって反応チャンバ等はこれらの
両真空ポンプによって排気が行われることになる。

【０００７】一方、排気が行われる反応チャンバ内に
は、成膜されるウエハが取り付けられるが、その破片と
かビス、小ネジ、ワッシャ等小物部品が残存することが
ある。これらの異物が反応チャンバの排気行程において
配管を介して、真空ポンプＰに吸引されることがある。
この場合はこれら破片等の異物が侵入して回転翼５Ｙや
固定翼６に当接すると、回転翼５Ｙや固定翼６が破損す
る場合があり、危険であると同時に排気機能が低下し、
あるいは停止することになる。小物のゴミなどが侵入す
ると真空ポンプＰ内に推積することになり回転体の回転
を不能にすることもある。このように異物の侵入は真空
ポンプＰの排気機能を低下させ、または不能にすると半
導体製造に大きな支障をきたすことになり、そこで従来
は図２に示すように異物が吸引されないよう吸気口２Ｐ
の上端部位に保護ネット１５を配設している。この保護
ネット１５はメッシュ（金網）が張架されたもので通気
を許容するが異物の侵入を阻止するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この保護ネット１５
は、図３に示すように通常厚さ０．３ｍｍから１．０ｍ
ｍ程度で角孔１〜５ｍｍ程度の網目状の金網（メッシ
ュ）１５Ｎが使用される。あるいは蜂の巣状の六角孔の
あいた金属板を使用する場合もある。このような保護ネ
ット１５は吸気口２Ｐの部位に装着するために周囲に環
状の板（リング）１５Ｒが取り付けられ、このリング１
５Ｒが配管１３とケーシング２のフランジ部２Ｆとによ
って挟持される。この装着方法としては図２に示される
方法以外にリング１６をフランジ部２Ｆに嵌着させ、こ
のリング１６によって保護ネット１５を固定する方式
（図４）や、保護ネット１５の端部に突出状のフック１
７を設け、このフック１７をフランジ部２Ｆに形成した
凹部２Ｂに係止させて固定する方式（図５）なども採用
されている。ところが、このように保護ネット１５を吸
気口２Ｐ部位に装着する場合、保護ネットの装着を維持
するためのネット支持用フランジ２Ｋが必要となる。こ
のネット支持用フランジ２Ｋは、吸気口２Ｐ部位におい
て内方に突設する形で設置される。したがって、吸気口
２Ｐはケーシング２の吸気口部の内径Ｌより小径に絞ら
れたフランジ２Ｋの内径Ｄとなる。

【０００９】このようにネット支持用フランジ２Ｋを内
方に突設せざるを得ない理由は、つぎのとおりである。
すなわち、内方に突設しないでケーシング２の開口径を
そのままにして段部のみを設け、この段部に保護ネット
１５を支持させることも考えられるが、その場合はこの
段部を形成するためにガスケット１４用の環状溝２Ｍ
を、より外方位置に偏位させて設けることになる。とこ
ろが、この環状溝２Ｍを外方に設置させると、このフラ
ンジ部２Ｆの機械的強度が低下する。フランジ部２Ｆを
大径とし、かつケーシング２の円筒部を厚くすることに
より、この機械的強度を維持することができるが、この
場合は真空ポンプＰを大径大形化、重量化することにな
り、軽量小型化に反する。したがって、内方に突出する
形のネット支持用フランジ２Ｋを設け、このフランジ部
２Ｋに保護ネット１５を装着しているのが現状である。

【００１０】しかしながら、このようなネット支持用フ
ランジ２Ｋの突設は、吸気口２Ｐの開口径が内径Ｄとな
り、Ｌ＞Ｄの関係から、それだけ真空ポンプＰの排気速
度が低下する要因となっている。本発明は、このような
問題点を解決する真空ポンプを提供せんとするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明が提供する真空ポ
ンプは、上記課題を解決するために、保護ネットを従来
のように吸気口の入口側端部位置にて保持させるのでは
なく、ケーシングにおける吸気口の回転体側端部位に保
護ネットを配置する構成としたものである。すなわち、
具体的には固定翼をケーシングとの間で挟持保持するス
ペーサであって、最も吸気口側のスペーサとケーシング
との間に保護ネットを挟持させ、吸気口以外の位置に保
護ネットを配置させたものである。したがって、吸気口
の部位においては内方に向けてのフランジ等を突設する
ことがなくなり、吸気口径は最大径がそのまま排気通路
として利用でき高排気速度を保障する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例は図１に示すと
おりである。

【００１３】図１は図２と同様、本発明真空ポンプの縦
断面を示す図で、図２と同一の符号で示される構成部品
は図２と同一の機能を有するものであり、したがって、
これら図２と同一の構成、部品の機能、作動についての
詳細な説明は省略する。

【００１４】図１に示すように、保護ネット１５はケー
シング２と最上段スペーサ７１との間にそのリング１５
Ｒが挟持されて保持されている。

【００１５】この挟持はケーシング２にターボ機構を内
設する組立行程に先立って行われることになるが、最上
段のスペーサ７１をケーシング２の段部に嵌挿させるに
先立って保護ネット１５を内挿するだけで設置が実現で
きる。この場合、各段のスペーサ７１、７２、…７Ｎの
全高さは保護ネット１５の厚さ分だけ異なるので、最上
段のスペーサ７１の高さを小さくするか、あるいはケー
シング２の側の段部位置を吸気口２Ｐ側へ偏位させる必
要がある。図１の実施例は後者の例を基本としスペーサ
７１の高さを若干変えた例で、保護ネット１５とターボ
機構（ロータ５や回転翼５Ｙ）との間隔を一定距離とる
よう工夫した実施例である。これは大きなウエハ破片が
吸引されたとき、その破片の運動量が大きくて保護ネッ
ト１５の網目部分が若干ターボ機構側に変形してもター
ボ機構に保護ネット１５が接触することがないよう安全
を配慮したためである。

【００１６】保護ネット１５の形状を頑丈な剛性体で構
成した場合は、破片の運動量が大きくても偏倚しないよ
うにでき、この場合はターボ機構に近接して配置できる
から、このような場合には最上段スペーサ７１の高さを
保護ネット１５の厚さ分だけ小さく形成して構成するこ
とも可能である。

【００１７】このような保護ネット１５の配置により、
吸気口２Ｐに異物が入ってきたとき、異物は保護ネット
１５に捕らえられターボ機構側への侵入が阻止される。

【００１８】本発明の特徴は、以上詳述したとおりであ
るが、上記ならびに図示実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を生かした種々の変形実施例を包含す
るものである。

【００１９】まず、本発明が適用される真空ポンプの種
類であるが、図示例のようなターボ分子ポンプの例に限
定されるものではなく、ケーシングに内設された回転体
の回転作動により排気機能を発揮する真空ポンプであれ
ばいかなる真空ポンプにも適用でき、たとえばモレキュ
ラードラッグポンプ等の真空ポンプにおいても適用でき
る。すなわち、ケーシングの吸気口における内方の回転
体側端部位におけるケーシングに保護ネットを配置する
モレキュラードラッグポンプである。

【００２０】また、適用する真空ポンプがターボ分子ポ
ンプの場合であっても、図示例のようにロータの回転支
承を磁気軸受方式で行うポンプに限定されず、玉軸受方
式のターボ分子ポンプにも本発明が適用できることは明
白である。また、磁気軸受方式、玉軸受方式のいずれに
も関係なく、固定翼の保持方法は図示例のように多段の
スペーサによる方式に限定されず、１個の支持枠にて保
持する方式とすることもできる。さらに図示例はネジ溝
付きのロータと組み合わせた、いわゆるハイブリッド方
式のターボ分子ポンプであるが、このネジ溝付きのロー
タを有しない単能形のターボ分子ポンプにも本発明は採
用できる。このようにターボ分子ポンプについては、そ
の形式や部分的機構の差異に関係なくすべてのターボ分
子ポンプに本発明を実施可能である。保護ネットの形
状、材質、大きさ等についても上記した内容に限定され
るものではなく、材料の進歩により種々の保護ネットを
採用でき、本発明はこれらすべての変形実施例を包含す
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明が提供する真空ポンプは以上詳述
したとおりであり、排気速度の低下を最小限に抑えて異
物が回転体へ侵入するのを確実に防ぐことができ、異物
侵入による回転体の破損、排気機能の低下、破壊をなく
することができる。すなわち、保護ネットを排気系路に
介在させる以上保護ネット自体の抵抗による排気速度の
低下は免れないとしても、従来のように保護ネットを設
置させるために排気口の内径が縮小されることはなく、
排気口縮小化による排気速度低下は解消される。また図
示実施例の場合、回転体の熱をケーシング側へ効率よく
伝達し冷却増進の効果を有する。すなわち、回転体の作
動によって回転体（ターボ機構等）は熱を発生するが、
その熱が輻射熱として放熱されると、保護ネットは回転
体に近く、しかも保護ネットがケーシングに挟持される
形であるため、保護ネットに伝えられた熱はケーシング
へ伝達されやすくなる。したがって回転体の熱はケーシ
ングを介して放熱され、全体としては真空ポンプの冷却
が増進される。さらに図示例の場合、保護ネットの設置
方法が簡略、かつ容易であり、経済的な真空ポンプを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空ポンプの縦断面を示す図である。

【図２】従来の真空ポンプの縦断面を示す図である。

【図３】保護ネットの外観を示す図である。

【図４】従来の保護ネットの保持方法を示す図である。

【図５】従来の保護ネットの保持方法を示す図である。

【符号の説明】

１……ベース １Ｔ……突出部 １Ｐ……排気口 ２……ケーシング ２Ｐ……吸気口 ２Ｍ……環状溝 ２Ｋ……保護ネット支持用フランジ ２Ｆ……フランジ ３……高周波電動機 ４……回転軸 ５……ロータ ５Ｙ……回転翼 ５Ｎ……ネジ溝 ６……固定翼 ７１、７２、…７Ｎ……スペーサ ８……軸受保持枠 ９、１０……磁気軸受 １１……スラスト磁気軸受 １２……玉軸受 １３……配管 １４……ガスケット １５……保護ネット １５Ｒ……保護ネットの環状の板 １５Ｎ……金網

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングに内設された回転体の回転作
   動によって気体の排気機能が行われ前記ケーシングの吸
   気口からの気体を排気口に排出する真空ポンプにおい
   て、ケーシングにおける吸気口の回転体側端部位に、吸
   気口からの異物が回転体側に侵入するのを阻止する保護
   ネットを配置したことを特徴とする真空ポンプ。
2. 【請求項２】 ケーシング内に回転可能にロータを配設
   するとともに、このロータ外周に突設した回転翼と前記
   ケーシングの内周のスペーサから突設した固定翼とによ
   ってターボ機構を構成し、このターボ機構の作動によっ
   て吸気口からの気体を排気口に排気するターボ機構形の
   真空ポンプにおいて、吸気口からの異物が前記ターボ機
   構の側に侵入するのを阻止する保護ネットを吸気口に最
   も近い側のスペーサとケーシングとの間に挟持させて配
   置したことを特徴とする真空ポンプ。