CN114286895A - 涡轮分子真空泵 - Google Patents

Abstract

一种涡轮分子真空泵(1)，其包括定子(2)、构造成在定子(2)中围绕旋转轴线(I‑I)旋转的转子(3)、以及调节阀(13)，所述调节阀(13)构造成通过朝向或远离所述真空泵(1)的吸入孔口(6)的轴向位移来改变所述真空泵(1)的入口传输率。调节阀(13)的面向吸入孔口(6)的面(15)具有中空形式。

Description

涡轮分子真空泵

技术领域

本发明涉及一种涡轮分子真空泵，其特别是用于对借助于调节阀来控制其压力的用于制造半导体元件的封壳进行抽吸。

背景技术

在封壳中产生高度真空需要使用涡轮分子类型的真空泵，该真空泵包括定子，转子在该定子中被驱动而快速旋转，例如以超过每分钟九万转的速度旋转。

涡轮分子真空泵尤其用于半导体元件制造工艺中，以在尽可能没有颗粒的非常清洁的环境中保持封壳中的高度真空。事实上，悬浮在大气中的或由封壳中发生的过程产生的颗粒会妨碍硅晶片上的电子电路的生产。因此，必须将封壳中的颗粒浓度限制在非常低的阈值，以保证良好的生产率。随着所制造产品的几何形状的细度不断减小，这一点变得更加重要。

为了控制这些封壳内的压力，通常使用称为“摆”阀的具有可变传输率的调节阀，该调节阀布置在涡轮分子真空泵的吸入侧。阀的平坦圆盘在平行于真空泵入口的平面内移位，因此或多或少地覆盖真空泵的入口表面。阀的开度可以改变抽吸流量，从而改变封壳内的压力。然而，阀在其壳体中的运动会产生摩擦，尤其是在密封件处，这可能构成颗粒形成的来源。

这些由阀或由封壳内发生的过程产生的颗粒可能被高速旋转的涡轮分子真空泵的叶片撞击，而不是被吸入并驱动到排出端。然后这些颗粒可能在叶片上弹回并返回到封壳中，在这里它们会污染在其上生成电子电路的硅晶片。

已知一些涡轮分子真空泵包括集成式调节阀。在这些装置中，阀可以朝向和远离泵的吸入孔口被轴向地致动。与摆阀相比，这些装置的优点是更均匀地排出封壳中的抽吸流量，在打开位置不会降低传输率，并且产生的颗粒更少。实际上，与在摆阀的壳体中滑动的圆盘相比，集成阀的摩擦表面减小。此外，能够面向入口孔口轴向移位的集成阀形成一屏挡，从而可以减少颗粒通过在涡轮分子真空泵的叶片上的弹跳而返回到封壳中。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种涡轮分子真空泵，其能够改进在压力由调节阀控制的封壳、尤其是半导体元件制造封壳中的颗粒的抽吸。

为此，本发明的主题是一种涡轮分子真空泵，其包括定子、构造成在定子中绕旋转轴线旋转的转子、以及调节阀，所述调节阀构造成通过朝向或远离所述真空泵的吸入孔口的轴向位移来改变所述真空泵的入口传输率(inlet conductance)，其特征在于，调节阀的面向吸入孔口的面具有中空形式。

由于调节阀的面向吸入孔口的面具有中空形式，被真空泵的径向叶片撞击且在调节阀上弹跳的颗粒大部分朝向吸入孔口的中心被重新定向。这降低了颗粒返回到封壳内的概率。

此外，涡轮分子真空泵的径向叶片的位移速度与距中心的径向距离成比例。通过将弹跳的颗粒引向旋转轴线，颗粒的动能降低，这降低了多次弹跳的概率。

该涡轮分子真空泵可以单独地或组合地具有下文限定的一个或多个特征。

所述面的中空形式例如是圆锥形或凹形。

根据一个示例性实施例，只有所述面的周边是弯曲的或倾斜的。

调节阀的所述面的曲率角度例如在2°与20°之间，诸如5°与10°之间。

调节阀的中空面可以包括颗粒捕集器。

定子可以包括位于吸入孔口侧的入口环形凸缘，调节阀构造成与该凸缘配合以改变入口传输率并且该凸缘旨在连接到封壳。

入口环形凸缘的内壁可以具有绕旋转轴线呈回转形状的扩口形式。

入口环形凸缘的内壁的扩口形式例如是锥形的。

内壁的倾斜角度例如等于曲率角度。

内壁的倾斜角度例如在2°与20°之间，诸如5°与10°之间。

入口环形凸缘的直径可以为150mm或350mm。

入口环形凸缘的内壁可以包括颗粒捕集器。

涡轮分子真空泵可以包括位于定子外部并且构造成使调节阀移位的至少一个致动器。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从以下参照附图通过非限制性示例的方式给出的描述中显现，在附图中：

图1示出了涡轮分子真空泵的一个示例性实施例的示意性轴向截面图。

图2针对调节阀的另一位置示出了图1的涡轮分子真空泵的类似视图。

在这些图中，相同的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

以下实施例为示例。尽管这些描述涉及一个或多个实施例，但这并不必然意味着每次涉及都关于同一实施例，或者这些特征仅适用于单个实施例。不同实施例的简单特征也可以组合或互换以提供其它实施例。

图1和2示出了涡轮分子真空泵1的一个示例性实施例。

如本身已知的，涡轮分子真空泵1包括定子2，转子3在定子2中围绕旋转轴线I-I以高速轴向旋转，例如以每分钟超过三万转的速度旋转，诸如以每分钟超过九万转的速度旋转。

涡轮分子真空泵1包括涡轮分子级4和在抽吸气体的循环方向上位于涡轮分子级4下游的分子级5。抽吸气体首先在涡轮分子级4中流动，然后在分子级5中流动，然后经真空泵1的排出孔口8排出。

涡轮分子真空泵1的吸入孔口6位于涡轮分子级4的入口处，抽吸气体经该吸入孔口6进入。入口环形凸缘7例如环绕吸入孔口6以将真空泵1连接到封壳11，例如旨在接纳在其上制造电子电路的硅晶片的半导体封壳。半导体封壳11的基材保持器18在图1中被示意性示出。

这里的转子3一方面包括一级或多级径向叶片9a，其在涡轮分子级4中面向定子2的固定径向叶片9b旋转，另一方面包括Holweck裙部10，其在分子级5中面向定子2的螺旋沟槽旋转。

转子3和定子2的径向叶片9a、9b是倾斜的，以将抽吸气体分子引导到分子级5。

Holweck裙部10由光滑的圆筒体形成。定子2的螺旋沟槽使得能够将抽吸气体压缩并引导至排出孔口8。

转子3在定子2中被内部电机12驱动旋转，内部电机12例如布置在Holweck裙部10下方。可以将吹扫气体注入真空泵1以吹扫和冷却排出物和/或内部电机12。转子3由磁性或机械轴承侧向和轴向引导。

转子3例如由铝材制成为单一部件(一体式)。定子2例如由铝材制成。

涡轮分子真空泵1还包括调节阀13，调节阀13构造成通过朝向或远离真空泵1的吸入孔口6的轴向位移——也就是说，平行于转子3的旋转轴线I-I的位移——来修改真空泵1的入口传输率。

调节阀13具有能够关闭真空泵1的吸入孔口6的圆盘形式。调节阀13例如构造成与入口环形凸缘7配合以改变入口传输率。调节阀13的另一种定位示例在图2中用虚线示意性示出。

调节阀13的这种构型尤其可以使吸入孔口6尽可能靠近封壳11的内部容积。此外，能够面向入口孔口6轴向移位的调节阀13形成一屏挡，该屏挡使得可以减少颗粒通过在真空泵1的叶片上的弹跳而返回到封壳11内。

根据一个示例性实施例，真空泵1进一步包括构造成使调节阀13移位的至少一个致动器14。该至少一个致动器14例如位于定子2的外部。

例如，具有多个致动器14，其均匀分布在入口环形凸缘7周围，诸如两个或四个成对的径向相对的致动器14。

位于定子2外部的致动器14和能够轴向移位的调节阀13尤其使得可以限制可能是颗粒形成来源的摩擦现象。调节阀13还易于拆卸以进行维修。

调节阀13的面向吸入孔口6的面15具有中空形式。

面15的中空形式例如是凹形的，也就是说，在整个面15上弯曲，并且中空部的顶点与旋转轴线I-I重合。

根据另一示例，面15的中空形式是圆锥形的。

根据另一示例，仅面15的周边是弯曲的或倾斜的，例如锥形的，以形成具有中空形式的面15，面15的中心例如是平坦的。

由于面向吸入孔口6的调节阀13的面15具有中空形式，被真空泵1的径向叶片9a撞击且在调节阀13上弹跳的颗粒16大部分朝向吸入孔口6的中心被重新定向。这降低了颗粒16返回到封壳11内的概率。

此外，涡轮分子真空泵1的径向叶片9a的位移速度与距中心的径向距离成比例。通过将弹跳的颗粒16引向旋转轴线I-I，颗粒16的动能降低，这降低了多次弹跳的概率。

在与中空部的顶点相切的平面和穿过该顶点与面15的边缘的直线之间形成的调节阀13的面15的曲率角度α例如在2°与20°之间，诸如5°与10°之间(图1)。在典型的半导体封壳11的几何形状中，曲率角度α的所述值使得能够将撞击调节阀13的面15的颗粒16引向真空泵1的吸入孔口6。

根据一个示例性实施例，入口环形凸缘7的内壁17具有围绕旋转轴线I-I呈回转形状的扩口形式，例如锥形。漏斗形式的内壁17将撞击它的颗粒16引向调节阀13的面15，面15本身将弹跳的颗粒引向涡轮分子真空泵1的吸入孔口6。

锥形内壁17的倾斜角度γ有利地等于曲率角度α。它例如在2°与20°之间，诸如5°与10°之间。在典型的半导体封壳11的几何形状中，倾斜角度γ的这些值使得能够将撞击内壁17的颗粒16引向调节阀13的面15。

例如，还设想入口环形凸缘7的直径D为150mm或350mm。涡轮分子真空泵1因此具有与半导体封壳11的直径基本上相同的直径，该半导体封壳11旨在接纳在其上制造电子电路的硅晶片。这使得可以限制通过封壳与真空泵之间的连接部而发生的抽吸能力损失，并使封壳11中的抽吸均匀。

根据一个示例性实施例，调节阀13的中空面15包括颗粒捕集器19。颗粒因此可以被颗粒捕集器19吸附或者与颗粒捕集器19的接触使得能够显著减少它们的动能。

颗粒捕集器19例如包括至少部分地覆盖调节阀13的主体的粘合剂涂层，该主体例如由金属材料制成，诸如铝。该中空形式因此由调节阀13的主体限定，粘合剂涂层遵循主体的形式。

根据另一示例，颗粒捕集器19包括多孔陶瓷。在这种情况下，该中空形式由多孔陶瓷和/或调节阀13的主体限定。

可以设想入口环形凸缘7的内壁17包括颗粒捕集器19。

如上文所述，颗粒捕集器19例如包括至少部分覆盖入口环形凸缘7的主体的粘合剂涂层。内壁17的扩口形式因此由入口环形凸缘7的主体限定，粘合剂涂层遵循主体的形式。

根据另一示例，颗粒捕集器19包括多孔陶瓷。在这种情况下，该扩口形式由多孔陶瓷和/或内壁17的主体限定。

Claims (14)

1.一种涡轮分子真空泵(1)，包括：

-定子(2),

-转子(3)，所述转子(3)构造成在定子(2)中绕旋转轴线(I-I)旋转，

-调节阀(13)，所述调节阀(13)构造成通过朝向或远离所述真空泵(1)的吸入孔口(6)的轴向位移来改变所述真空泵(1)的入口传输率，

其特征在于，所述调节阀(13)的面向所述吸入孔口(6)的面(15)具有中空形式。

2.根据权利要求1所述的涡轮分子真空泵(1)，其特征在于，所述面(15)的中空形式是圆锥形的。

3.根据权利要求1所述的涡轮分子真空泵(1)，其特征在于，所述面(15)的中空形式是凹形的。

4.根据权利要求1所述的涡轮分子真空泵(1)，其特征在于，仅所述面(15)的周边是弯曲的或倾斜的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮分子真空泵(1)，其特征在于，所述调节阀(13)的面(15)的曲率角度(α)在2°与20°之间，例如在5°与10°之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮分子真空泵(1)，其特征在于，所述调节阀(13)的中空面(15)包括颗粒捕集器(19)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮分子真空泵(1)，其特征在于，所述定子(2)包括位于所述吸入孔口(6)侧的入口环形凸缘(7)，所述调节阀(13)构造成与所述入口环形凸缘(7)配合以改变入口传输率，并且所述入口环形凸缘(7)旨在连接到封壳(11)。

8.根据权利要求7所述的涡轮分子真空泵(1)，其特征在于，所述入口环形凸缘(7)的内壁(17)具有围绕旋转轴线(I-I)呈回转形状的扩口形式。

9.根据权利要求8所述的涡轮分子真空泵(1)，其特征在于，所述入口环形凸缘(7)的内壁(17)的扩口形式是锥形的。

10.根据权利要求8和9中任一项所述的涡轮分子真空泵(1)，其特征在于，所述内壁(17)的倾斜角度(γ)等于所述曲率角度(α)。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的涡轮分子真空泵(1)，其特征在于，所述内壁(17)的倾斜角度(γ)在2°与20°之间，例如在5°与10°之间。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的涡轮分子真空泵(1)，其特征在于，所述入口环形凸缘(7)具有150mm或350mm的直径(D)。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的涡轮分子真空泵(1)，其特征在于，所述入口环形凸缘(7)的内壁(17)包括颗粒捕集器(19)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮分子真空泵(1)，其特征在于，所述真空泵(1)包括至少一个致动器(14)，所述致动器(14)位于所述定子(2)外部并且构造成使所述调节阀(13)移位。

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