CN115066557A - 具有弯曲转子和定子叶片的轴流式真空泵 - Google Patents

具有弯曲转子和定子叶片的轴流式真空泵 Download PDF

Info

Publication number
CN115066557A
CN115066557A CN202180014387.4A CN202180014387A CN115066557A CN 115066557 A CN115066557 A CN 115066557A CN 202180014387 A CN202180014387 A CN 202180014387A CN 115066557 A CN115066557 A CN 115066557A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pump
vacuum pump
chamber
axial flow
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180014387.4A
Other languages
English (en)
Inventor
N·P·肖菲尔德
S·道德斯威尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Edwards Ltd
Original Assignee
Edwards Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Edwards Ltd filed Critical Edwards Ltd
Publication of CN115066557A publication Critical patent/CN115066557A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/048Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps comprising magnetic bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042Turbomolecular vacuum pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/321Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
    • F04D29/324Blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/38Blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/38Blades
    • F04D29/384Blades characterised by form
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/542Bladed diffusers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/542Bladed diffusers
    • F04D29/544Blade shapes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/20Rotors
    • F05D2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/301Cross-sectional characteristics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/70Shape
    • F05D2250/71Shape curved

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

一种用于在半导体制造工艺中排空室的轴流式真空泵包括具有多个转子叶片的转子以及具有多个定子叶片的定子,其中所述转子叶片和定子叶片具有弯曲形状。

Description

具有弯曲转子和定子叶片的轴流式真空泵
技术领域
本发明涉及一种用于在半导体制造工艺中排空室的轴流式真空泵。还提供一种包括轴流式真空泵的装置以及使用轴流式真空泵排空半导体制作室的方法。
背景技术
越来越需要在宽压力范围(0.005至5毫巴)内以非常高泵送速度操作半导体室。
真空泵通常被设计和配置成在特定压力范围内有效地操作。没有一个泵可以在所有压力范围内有效地操作。
在分子流态下的低压下,涡轮分子泵有效,而在粘性流态下的较高压力下,诸如罗茨鼓风机泵等初步泵有效。在其中分子和粘性流动两者都发生的压力下的过渡流态下,可以适当地使用牵引泵(拖曳泵,drag pump)。
越来越需要在如下压力范围内操作半导体室:所述压力范围对于涡轮泵在不过热的情况下承受压力的来说可能太高(通常是高于0.05毫巴的压力),但是由于连接管的传导性,对于远程安装的罗茨鼓风机来说太低以致无效(通常小于0.2毫巴)。
这需要使用安装在室下方的地下室中的非常大罗茨鼓风机和前级泵。这越来越成为问题,因为这些泵没有足够空间,并且管道系统中的传导损失降低所述室处的有效泵送性能。需要一种在此压力范围内提供高泵送速度的工具安装式真空助力器。
将期望提供一种如下泵:其具有足够大能力用于在半导体制造工艺中排空(至少部分)室并且通常在由牵引泵泵送的压力下有效地进行泵送。
发明内容
根据本发明,提供一种用于在半导体制造工艺中排空室的轴流式真空泵。所述轴流式真空泵包括具有多个转子叶片的转子以及具有多个定子叶片的定子。所述转子叶片和定子叶片具有弯曲截面形状。
在粘性流态下的压力下(例如1毫巴或更高),叶片的弯曲形状可以以与轴流式压缩机相同的方式压缩进入入口中的气体。在分子流态下的相对较低压力下(例如10-3毫巴或更低),弯曲叶片也可以用于朝向出口引导气体分子。此外,已经发现这种包含弯曲转子和定子叶片的轴流式真空泵在中真空或过渡态内(例如在1毫巴和10-3毫巴之间)以令人惊讶的效力操作。所述轴流式真空泵不仅在不同流态下显示功效,而且申请人还已经发现,这种泵可以以相对小占用空间产生高泵送速度,这将具有供用于半导体制造工艺中的相当大的优点。
虽然特别适用于这种半导体制造工艺中,但是将了解,本文中描述的轴流式真空泵也可以用于其他应用中,尤其是在期望在一系列压力形态内操作的情况下。
所述轴流式真空泵在定子与转子之间具有环形流动路径(转子叶片和定子叶片延伸到所述环形流动路径中),并且被配置成使得气体大致平行于转子轴线流过所述环形流动路径。
为了适于在半导体制造工艺中排空室,所述真空泵必须由适于在半导体制造的恶劣环境中使用的材料制成。例如,所述材料需要能够在130摄氏度或以上的高温下有效地操作。在实施例中,所述泵可以被配置成在150和200摄氏度的温度下操作。除在高温下操作以外,所述材料还需要能够在存在腐蚀性化合物的情况下有效地操作。在实施例中,所述泵被配置成泵送包括氟的气体。
所述轴流式真空泵包括多个转子和定子叶片,所述转子和定子叶片具有弯曲截面形状,诸如翼型形状。更具体来说,所述弯曲或翼型形状将包括在叶片的前部处(即,朝向泵的入口)的前缘,以及在叶片的后部处(即,朝向泵的出口或排气口)的后缘。弯曲压力表面和弯曲吸力表面在相对侧上从叶片的前缘延伸到后缘。所述翼型被配置成产生空气动力。发明人已经发现,使用弯曲形状的叶片、而非在标准涡轮分子泵中使用的笔直叶片允许泵在更大压力范围内操作,并且因此在比涡轮分子泵高的压力下有效。
所述转子和定子叶片可以被布置成相应泵送级,每一级包括包括多个转子叶片的转子级和包括多个定子叶片的定子级。因此,所述轴流式真空泵可以包括多个泵送级。
泵的特定转子级中的转子叶片可以具有与同一级中的其他转子叶片相同的形状和大小。类似地,定子叶片转子叶片可以具有与同一级中的其他转子叶片相同的形状和大小。然而,同一级内的转子叶片和定子叶片无需彼此具有相同形状,而是可以具有不同形状,如本领域中已知的。此外,一个级中的转子叶片可以具有与另一级中的转子叶片不同的形状。类似地,单个转子级可以包含具有不同形状的转子叶片。这同样适用于定子叶片。
在实施例中,所有转子叶片和所有定子叶片都可以具有翼型形状。然而,情况无需如此,并且在这方面,各种布置将是可能的。例如,结合多个弯曲转子和定子叶片,还可以在与弯曲叶片相同的泵送级内或者在泵的不同级中提供一个或多个笔直叶片。
在实施例中,马达耦接到转子,并且被配置成围绕其轴线驱动转子。所述马达可以是电动马达,诸如永磁马达。
转子可以通过磁性轴承被支撑成相对于定子旋转。磁性轴承被配置成使用磁悬浮支撑负载。这种轴承也可以被称为磁悬浮轴承。它们无需物理接触即可支撑负载,并且因此减少摩擦并消除对可能导致污染的润滑油的需求。与其他类型的接触式轴承相比,磁性轴承也产生较小振动,并且可能更可靠。使用磁性轴承允许真空泵定位在半导体加工室上或非常靠近于半导体加工室定位。所述泵与其正排空的室之间的长导管显著降低泵送效率、特别是在以低压进行泵送时。因此,使用磁性轴承允许所述轴流式真空泵在分子流态下有效地操作。
转子可以由不锈钢形成。在实施例中,定子也可以由不锈钢形成。定子和转子通常可以由相同材料或不同材料形成。例如,与铝相比,使用不锈钢允许所述泵在较高温度下使用。在较高温度下操作降低在泵送表面上形成冷凝物的风险,形成冷凝物可能在半导体制造期间因所产生副产物发生。在实施例中,转子和定子由高强度不锈钢形成。
在转子叶片的情况下,转子和定子叶片各自具有从转子朝向定子延伸的径向长度(在此情况下,所述径向长度被测量为转子与叶片的尖端之间的最大径向长度);或者在定子叶片的情况下,转子和定子叶片各自具有从定子朝向转子延伸的径向长度(在此情况下,所述径向长度被测量为最大径向长度)。泵的入口级包括具有第一径向长度的叶片,并且泵的相邻下游级包括具有第二径向长度的叶片。在实施例中,入口级中的转子和/或定子叶片比泵的下游级中的转子和/或定子叶片具有更大径向长度。例如,在实施例中,第一径向长度与第二径向长度的比为1.5:1或更大,例如2:1或更大。
在泵的入口级处使用具有较长径向长度的叶片,虽然在粘性流动期间无效,但是当在分子流态下操作时优化泵的性能。在泵的入口级处具有更大长度的叶片可以帮助捕获更多进入泵的气体分子并将其送入泵送通道中以前进通过泵。泵的入口历经最低压力,并且在这里,分子的捕获最具挑战性。
在实施例中,所述泵具有一个或多个入口级,其中相邻级之间的径向长度的比为2:1或更大,例如3:1或更大。所述泵还可以在入口级的下游具有多个压缩级,其中相邻级之间的比在1:1和1.5:1之间,例如1.2:1。在实施例中,入口级的数量少于常规级的数量。例如,所述泵可以具有一个或两个入口级以及4或更多个常规压缩级。
所述轴流式真空泵可以包括4和10之间个泵送级,每一泵送级包括一行转子叶片和一行定子叶片。
在实施例中,所述轴流式真空泵包括6和8之间个泵送级。所述泵送级中的一者或多者可以被配置成当在粘性流态下操作时实现1.1:1和1.5:1之间(例如1.2:1)的压缩比,并且当在分子流态下操作时实现2:1和4:1之间(例如3:1)的压缩比。
所述轴流式真空泵可以包括用于将一部分气体从泵的出口朝向泵的入口引导的旁通导管。所述旁通导管可以在所述泵的内部或外部。换句话说,所述旁通导管可以包括安装到泵的出口或出口导管并朝向泵的入口延伸的外部管,或者可以与泵成一体,诸如形成在定子或其外壳内用于以此方式引导气体的导管。
所述旁通导管可以包括卸压阀。所述卸压阀可以被配置成在50毫巴或更高的压力下(例如在50毫巴和200毫巴之间或80毫巴和120毫巴之间或大约100毫巴的压力下)打开。
同样,根据本发明,提供一种用于制造半导体设备的装置。所述装置包括用于在其中制造半导体设备的室、远离所述室定位并且被配置成从所述室排空气体的前级泵系统以及用于将所述前级泵系统流体地连接到所述室的前级管线(foreline)。所述装置进一步包括被配置成从所述室排空气体的根据上述实施例中的任一实施例的轴流式真空泵,其中所述轴流式真空泵连接在所述室与前级管线之间。
在实施例中,所述前级泵系统包括罗茨鼓风机和主泵。包括由另一个泵系统(诸如罗茨鼓风机和主泵)支持的轴流式真空泵的一组真空泵为待排空至在1毫巴和5×10-2毫巴之间的压力的真空室(诸如半导体加工室)提供有效泵送装置。这种压力适于若干半导体工艺,包括半导体器件制作工艺,诸如ALD(原子层沉积)工艺。
如上所述轴流式真空泵在相对低压力下提供相对高泵送速度,但是仅具有适中压缩比、特别是在其操作范围的较高压力下。然而,当结合罗茨鼓风机泵使用时,由于罗茨鼓风机和轴流式真空泵的互补性质,此组合可以在所述压力范围内提供所需压缩。在这方面,对罗茨鼓风机在排空半导体真空室方面的有效操作的约束是所需导管的长度,因为罗茨鼓风机无法安装在洁净室内。然而,使其与可以安装在所述室上或至少非常靠近于所述室安装在洁净室/制作工厂中并且在操作范围的较低压力下有效地排空的轴流式真空泵结合使用提供可以在1毫巴和5×10-2毫巴的完整压力范围内有效地排空半导体加工室的泵组合。
所述室可以容纳一个或多个用于形成半导体设备的工具。所述室可以定位在洁净室中。所述轴流式真空泵可以直接附接到所述室或至少非常靠近于所述室。例如,所述轴流式真空泵可以距所述室小于2米、或者优选地距所述室小于1米定位,例如所述泵可以定位在所述室上。所述轴流式真空泵可以定位在与所述室相同的房间中。所述室和轴流式真空泵两者都可以定位在洁净室中。使用较长导管来将所述真空泵连接到所述罗茨鼓风机和主泵,使得所述罗茨鼓风机和主泵远离所述半导体加工室定位。所述较长导管在那里允许罗茨鼓风机泵远离真空室和洁净室定位。
前级泵系统可以距所述室大于8米定位。在实施例中,所述前级泵系统可以定位在定位所述室的房间外部。例如,所述前级泵系统可以定位在与所述室的楼层分开的楼层上,诸如在所述室下方的辅助生产层(subfab)或地下室中。在实施例中,所述轴流式真空泵和室一起定位在同一楼层上,并且所述前级泵系统定位在下方的楼层上。
同样,根据本发明,提供一种排空半导体制作室的方法。所述方法包括:使用如在以上实施例中的任一实施例中所述的轴流式真空泵来从所述室排空气体;操作所述轴流式真空泵以泵送具有1毫巴或更高的压力的气体;操作所述轴流式真空泵以泵送具有在1毫巴和10-3毫巴之间的压力的气体;以及操作所述轴流式真空泵以泵送具有10-3毫巴或更低的压力的气体。
所述方法可以包括使用前级泵系统来从所述室排空气体,所述前级泵系统远离所述室和轴流式真空泵定位。
在实施例中,所述前级泵系统可以定位在定位所述室的房间外部。例如,所述前级泵系统可以定位在与所述室的楼层分开的楼层上,诸如在所述室下方的辅助生产层或地下室中。在实施例中,所述轴流式真空泵和室一起定位在同一楼层上,并且所述前级泵系统定位在下方的楼层上。
所述轴流式真空泵可以距所述室小于2米定位。在实施例中,所述轴流式真空泵距所述室小于1米定位,例如所述泵可以定位在所述室上。所述轴流式真空泵可以定位在与所述室相同的房间中。所述室和轴流式真空泵两者都可以定位在洁净室中。所述前级泵系统可以距所述室大于8米定位。
在实施例中,所述方法包括操作所述轴流式真空泵以泵送处于130摄氏度或更高的温度的气体。
附图说明
现在将参考附图进一步描述本发明的实施例,在附图中:
图1示出根据一实施例的半导体制作室和用于排空所述室的泵送装置;
图2示出根据本发明的一实施例的真空泵的示意性截面视图;
图3示出具有旁路配置的图2的真空泵;
图4示出用于图2的泵的压缩级的叶片的实例性截面轮廓;
图5示出用于图2的泵的压缩级的叶片的其他实例性截面轮廓;并且
图6图示排空半导体制作室的方法。
具体实施方式
图1是用于制造半导体设备的装置10的示意性图解。所图示装置10定位在两个楼层上。上部楼层12和下部楼层14,上部楼层12具有室16和轴流式真空泵18定位在其中的洁净室,前级泵系统20定位在下部楼层14中。室16和轴流式真空泵18经由前级管线22连接到前级泵系统20。虽然为简单起见仅图示两个楼层,但是将了解,装置10可以定位在更多楼层上、特别是在可能需要诸如排气管理和温度管理系统等额外设备的情况下。此外,每一楼层可以包括多个房间,所述装置的各种部件可以定位在所述房间中,如本领域中已知的。
在使用中,使用一个或多个工具(未示出)在室16内制造半导体设备。为了有效地制造半导体设备,所述室中的气体压力应该非常低。例如,在许多半导体工艺中,室16中的压力需要为10-2毫巴或更低。照此,轴流式真空泵18和前级泵系统20被配置成从室16排空气体以实现这种压力。
前级泵系统20包括罗茨鼓风机和主泵或用于支持轴流式真空泵18的其他类似装置。这种前级泵系统可能非常庞大并产生相当大噪声,照此,其与室16中的主要制造工艺分开定位,在所图示实例中,前级泵系统20定位在室16下方的楼层上、在所述制造设施的所谓‘辅助生产层’中。由于室16和前级泵系统20在不同楼层上,因此在室16与前级泵系统20之间存在相当大距离。照此,前级管线22为八米长或更长。前级泵系统20与室16之间的长气体流动路径特别是在低压下降低前级泵系统20的泵送效力。
轴流式真空泵18直接附接到室16。应了解,轴流式真空泵18也可以靠近于室16定位,使得小于2米的短导管在室16与轴流式真空泵18之间延伸。
靠近于室16附接的具有相对高泵送能力的轴流式真空泵18与可以在有效泵送范围的高压下有效地进行泵送的前级泵系统20的组合提供与已知系统相比以增加的泵送能力在所期望泵送范围内有效地进行泵送的一组泵。
图2示出用于图1的泵送装置10的实例性轴流式真空泵18的截面视图。
轴流式真空泵18包括转子30,转子30被配置成在使用期间围绕泵轴线32旋转,并且具有安装在其上的多个转子叶片34。泵18进一步包括定子38,定子38环绕转子30并且具有安装在其上的多个定子叶片36。转子30和定子38限定从泵的入口42延伸到出口44的环形流动路径40,转子叶片34和定子叶片36延伸到环形流动路径40中。环形流动路径40具有沿着轴向方向从入口42到出口44减小的截面积。
转子30通过磁性轴承46被支撑成相对于定子38旋转。虽然所图示实施例示出定位在转子30的出口端附近的单个磁性轴承46,但是将了解,可以使用包括一个或多个轴承的其他轴承配置。
转子30由在使用中能够在150至180摄氏度之间的温度下有效地操作的高强度不锈钢形成。
转子叶片34和定子叶片36布置成级50、52、54、56,如图2中所示。每一级50、52、54、56包括被配置成在使用中围绕轴线32旋转的一行转子叶片34和被配置成在使用中保持静止、固定到定子38的一行定子叶片36。所图示的真空泵18具有四个级50、52、54、56。包括入口转子叶片34和入口定子叶片36的入口级50定位在泵18的入口42处。各自包括一行转子叶片34和一行定子叶片36的三个其他压缩级52、54、56朝向泵18的出口44定位在入口级42的下游。虽然在图2中已经示出四个级,但是将了解,根据泵18的所期望压缩特性,可以存在更少或更多的级。
泵18的每一级具有从入口42朝向出口44减小的相关联体积,使得上游级将具有比级下游大的体积。此体积减小促进气体在粘性流态下的压缩。此体积减小可以通过沿着泵18的轴线32在从入口42到出口44的方向上减小定子38的内径和/或增加转子30的外径来实现。在所图示实例中,定子38的内径在入口级50中减小,但是在其他压缩级52、54、56中保持大致固定,并且转子30的外径在所有级中都增加。将了解的是,如下文更详细阐述的实现所期望体积减小的定子38和转子30几何形状的其他配置也在本发明的范围内。
因此,每一级50、52、54、56具有压缩比,所述压缩比被定义为所述级的体积与相邻下游级的体积的比。其他压缩级52、54、56(即,入口级的下游)的压缩比为大约1.2:1。与相邻下游级中的转子和定子叶片34、36的长度相比,所述级的压缩比将直接影响所述级的转子和定子叶片34、36的长度。更具体来说,每一行中的转子叶片34具有从转子30朝向定子38延伸的径向长度60,并且定子叶片36各自具有从定子38朝向转子30延伸的径向长度62。在压缩比为大约1.2:1的情况下,级之间的转子叶片(或定子叶片)的径向长度之间的比也为大约1.2:1。
相比之下,入口级50包括具有与相邻级的那些相比长得多的径向长度60的叶片34,使得所述比远高于在粘性流动期间实现所期望压力比将是最佳的比。更具体来说,入口级50具有大约3:1的压缩比以及转子和定子叶片长度60、62,使得入口级50的叶片长度60、62与泵18的相邻级52的叶片长度60的比为大约3:1。
将了解的是,可以提供多于一个具有较长叶片的入口级50,尽管以此方式配置的入口级的数量将少于常规压缩级的数量。
图2的轴流式真空泵具有旁路配置70以优化泵送性能。图3是泵18的示意性表示,其示出入口72、出口74和旁通导管76。入口导管72附接到泵18的入口40,使得来自室(未示出)的气体经由入口导管72被引导到泵18中,在一些实例中,入口导管72可以是所述室自身的一部分,使得泵18直接安装到所述室。出口导管74附接到泵18的出口44。出口导管74直接馈入泵送系统前级管线(未示出)或者可以前级管线自身的一部分,使得出口导管74朝向八米或更远的前级泵系统引导来自泵18的气体。旁通导管76在泵18的出口44处或相邻于泵18的出口44附接到出口导管74,并且被配置成将出口导管74中的一部分气体引导回到泵18的入口40。
旁通导管76包括定位在出口导管74与入口导管72之间的卸压阀78。卸压阀78被配置成在100毫巴下打开。将了解的是,根据系统的压力条件,所述卸压阀可以被配置成在50毫巴或更高的压力下(例如在50毫巴和200毫巴之间或80毫巴和120毫巴之间的压力下)打开。
图2的真空泵18不同于标准涡轮分子泵之处在于,转子和定子叶片34、36中的每一者具有大致弯曲截面形状,如以下图4和图5中更详细示出的。
图4示出用于图2的泵18的级的叶片34、36的实例性截面轮廓。所述级包括一行转子叶片34a和一行定子叶片36a。为简单起见,此处仅示出三个转子叶片34a和三个定子叶片36a,然而,将了解,在每一级处,围绕转子30的周向部分将安装多于三个叶片。
在图4的配置中,所述叶片沿着其弦长82a具有大致均匀厚度80a,使得其可以由弯折以形成弯曲轮廓的片材金属制成。更具体来说,所述弯曲形状将包括通常扁平的在叶片的前部处(即,朝向泵的入口)的前缘84a,以及也通常扁平的在叶片的后部处(即,朝向泵的出口或排气口)的后缘86a。弯曲压力表面88a和弯曲吸力表面90a在相对侧上从叶片的前缘84a延伸到后缘86a。
在图5的替代配置中,所述叶片经空气动力学优化以形成翼型截面形状。更具体来说,所述翼型形状包括通常弯曲的在叶片的前部处的前缘84b以及通常是尖的在叶片的后部处的后缘86b。弯曲压力表面88b和弯曲吸力表面90b在相对侧上从叶片的前缘84b延伸到后缘86b。所述截面轮廓的厚度80b在弦长82b上变化,使得其具有朝向前缘84b的较大厚度80b和朝向后缘86b的较小厚度80b。
图6图示使用如上所述装置排空半导体制作室的方法100。特别地,使用如图1中所示直接安装到半导体室16上或非常靠近于半导体室16安装的轴流式真空泵18,其中前级泵系统20从远离轴流式真空泵18的位置支持轴流式真空泵18。
方法100的步骤1 S1包括操作所述轴流式真空泵以泵送具有1毫巴或更高的压力的气体,步骤2 S2包括操作所述轴流式真空泵以泵送具有1毫巴和10-3毫巴之间的压力的气体,并且步骤3 S3包括操作所述轴流式真空泵以泵送具有10-3毫巴或更低的压力的气体。照此,使用轴流式真空泵来在粘性流态和分子流态以及两种流态之间的过渡态下泵送气体。
附图标记
10 装置
12 上部楼层
14 下部楼层
16室
18轴流式真空泵
20前级泵系统
22 前级管线
30 转子
32 轴线
34转子叶片
36定子叶片
38定子
40 环形流动路径
42 入口
44 出口
46 磁性轴承
50 入口级
52、54、56泵送级
60转子叶片径向长度
62定子叶片径向长度
70 旁路配置
72 入口导管
74 出口导管
76 旁通导管
78卸压阀
80 叶片厚度
82 弦长
84 前缘
86 后缘
88压力表面
90 吸力表面
S1 步骤1
S2 步骤2
S3 步骤3。

Claims (14)

1.一种用于在半导体制造工艺中排空室的轴流式真空泵,所述轴流式真空泵包括:
具有多个转子叶片的转子;以及
具有多个定子叶片的定子,其中所述转子叶片和定子叶片具有弯曲截面形状。
2.根据权利要求1所述的轴流式真空泵,其中所述转子通过磁性轴承被支撑成相对于所述定子旋转。
3.根据任一前述权利要求所述的轴流式真空泵,其中所述转子由不锈钢形成。
4.根据任一前述权利要求所述的轴流式真空泵,其中所述泵的入口级包括具有第一径向长度的叶片,并且所述泵的相邻下游级包括具有第二径向长度的叶片,其中第一径向长度与第二径向长度的比为2:1或更大。
5.根据任一前述权利要求所述的轴流式真空泵,其包括4和10之间个泵送级,每一泵送级包括一行转子叶片和一行定子叶片。
6.根据任一前述权利要求所述的轴流式真空泵,其包括用于将一部分气体从所述泵的出口朝向所述泵的入口引导的旁通导管。
7.根据权利要求6所述的轴流式真空泵,其中所述旁通导管包括卸压阀。
8.一种用于制造半导体设备的装置,其包括:
用于在其中制造半导体设备的室;
远离所述室定位并且被配置成从所述室排空气体的前级泵系统;
用于将所述前级泵系统流体地连接到所述室的前级管线;以及
被配置成从所述室排空气体的根据任一前述权利要求所述的轴流式真空泵,其中所述轴流式真空泵连接在所述室与前级管线之间。
9.根据权利要求8所述的装置,其中所述轴流式真空泵距所述室小于2米定位。
10.根据权利要求8或9所述的装置,其中所述前级泵系统距所述室大于8米定位。
11.一种排空半导体制作室的方法,其包括:
使用如在权利要求1至7中的任一权利要求中所述的轴流式真空泵来从所述室排空气体;
操作所述轴流式真空泵以泵送具有1毫巴或更高的压力的气体;
操作所述轴流式真空泵以泵送具有在1毫巴至10-3毫巴之间的压力的气体;以及
操作所述轴流式真空泵以泵送具有10-3毫巴或更低的压力的气体。
12.根据权利要求11所述的方法,其包括使用前级泵系统来从所述室排空气体,所述前级泵系统远离所述室和轴流式真空泵定位。
13.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述轴流式真空泵距所述室小于2米定位。
14.根据权利要求11至13中的任一权利要求所述的方法,其包括操作所述轴流式真空泵以泵送处于130摄氏度或更高的温度的气体。
CN202180014387.4A 2020-02-13 2021-02-10 具有弯曲转子和定子叶片的轴流式真空泵 Pending CN115066557A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB2001992.3 2020-02-13
GB2001992.3A GB2592043A (en) 2020-02-13 2020-02-13 Axial flow vacuum pump
PCT/GB2021/050301 WO2021161010A1 (en) 2020-02-13 2021-02-10 Axial flow vacuum pump with curved rotor and stator blades

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115066557A true CN115066557A (zh) 2022-09-16

Family

ID=69956420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180014387.4A Pending CN115066557A (zh) 2020-02-13 2021-02-10 具有弯曲转子和定子叶片的轴流式真空泵

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20230109154A1 (zh)
EP (1) EP4103844A1 (zh)
JP (1) JP2023513322A (zh)
KR (1) KR20220130166A (zh)
CN (1) CN115066557A (zh)
GB (1) GB2592043A (zh)
TW (1) TW202136649A (zh)
WO (1) WO2021161010A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023125364A (ja) * 2022-02-28 2023-09-07 エドワーズ株式会社 真空排気システム

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9717400D0 (en) * 1997-08-15 1997-10-22 Boc Group Plc Vacuum pumping systems
WO1999061799A1 (de) * 1998-05-26 1999-12-02 Leybold Vakuum Gmbh Reibungsvakuumpumpe mit chassis, rotor und gehäuse sowie einrichtung, ausgerüstet mit einer reibungsvakuumpumpe dieser art
JP3047292B1 (ja) * 1998-11-24 2000-05-29 セイコー精機株式会社 ターボ分子ポンプ及び真空装置
US7077159B1 (en) * 1998-12-23 2006-07-18 Applied Materials, Inc. Processing apparatus having integrated pumping system
KR100384907B1 (ko) * 1999-03-05 2003-05-23 동경 엘렉트론 주식회사 진공 장치
DE19914282A1 (de) * 1999-03-30 2000-10-05 Leybold Vakuum Gmbh Sperrgas-Ventileinrichtung
DE10053664A1 (de) * 2000-10-28 2002-05-08 Leybold Vakuum Gmbh Mechanische kinetische Vakuumpumpe
DE10053663A1 (de) * 2000-10-28 2002-05-08 Leybold Vakuum Gmbh Mechanische kinetische Vakuumpumpe mit Rotor und Welle
US6503050B2 (en) * 2000-12-18 2003-01-07 Applied Materials Inc. Turbo-molecular pump having enhanced pumping capacity
DE10103230A1 (de) * 2001-01-25 2002-08-01 Leybold Vakuum Gmbh Turbomolekularvakuumpumpe mit Rotor-und Statorschaufeln
US6508621B1 (en) * 2001-07-26 2003-01-21 Hewlett-Packard Company Enhanced performance air moving assembly
JP4484470B2 (ja) * 2002-10-23 2010-06-16 エドワーズ株式会社 分子ポンプ、及びフランジ
US20050186099A1 (en) * 2004-02-19 2005-08-25 Graeme Huntley Active vibration reduction
US7140847B2 (en) * 2004-08-11 2006-11-28 The Boc Group, Inc. Integrated high vacuum pumping system
JP4519185B2 (ja) * 2008-07-22 2010-08-04 株式会社大阪真空機器製作所 ターボ分子ポンプ
JP6353195B2 (ja) * 2013-05-09 2018-07-04 エドワーズ株式会社 固定円板および真空ポンプ
JP6228839B2 (ja) * 2013-12-26 2017-11-08 エドワーズ株式会社 真空排気機構、複合型真空ポンプ、および回転体部品
JP6287475B2 (ja) * 2014-03-28 2018-03-07 株式会社島津製作所 真空ポンプ
GB2533933A (en) * 2015-01-06 2016-07-13 Edwards Ltd Improvements in or relating to vacuum pumping arrangements
JP6692635B2 (ja) * 2015-12-09 2020-05-13 エドワーズ株式会社 連結型ネジ溝スペーサ、および真空ポンプ
GB201620225D0 (en) * 2016-11-29 2017-01-11 Edwards Ltd Vacuum pumping arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
EP4103844A1 (en) 2022-12-21
US20230109154A1 (en) 2023-04-06
WO2021161010A1 (en) 2021-08-19
KR20220130166A (ko) 2022-09-26
TW202136649A (zh) 2021-10-01
JP2023513322A (ja) 2023-03-30
GB202001992D0 (en) 2020-04-01
GB2592043A (en) 2021-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100529414C (zh) 泵送设备
JP5751737B2 (ja) ポンプ装置
EP2064449B1 (en) Molecular drag pumping mechanism
US4668160A (en) Vacuum pump
EP2481077B1 (en) Mass spectrometer system
CA2563306A1 (en) Vacuum pump
JP2002515568A (ja) ステータとロータを備えた摩擦真空ポンプ
JP2003525379A (ja) 摩擦真空ポンプ
EP1091019A1 (en) Vacuum exhaust system
JP4584420B2 (ja) 真空ポンプ
JP2005180438A (ja) 第一段のターボファンと第二段の軸流分子ポンプとを備えた超高速真空ポンプ装置
CN115066557A (zh) 具有弯曲转子和定子叶片的轴流式真空泵
TW200528640A (en) Vacuum pump
CN101392751B (zh) 大抽速型高真空干式真空泵
US6464451B1 (en) Vacuum pump
CN110770444A (zh) 多级旋转活塞泵
US11143191B2 (en) Drag pump and a set of vacuum pumps including a drag pump
TW202120792A (zh) 泵單元
TW200400325A (en) Evacuation-equipment
KR100339550B1 (ko) 터보 압축기의 디퓨져 구조
JPH02264196A (ja) ターボ真空ポンプ
CN114901951A (zh) 真空泵、用于抽空半导体处理腔室的真空泵组以及抽空半导体处理腔室的方法
RU2237824C1 (ru) Вакуумный газоротационный насос
JP3969947B2 (ja) 真空排気システム
JPS6385289A (ja) 真空ポンプ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination