JP2001221186A - 軸流真空ポンプ及び処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 真空ポンプ自体を大型化することなく高い真
空能力を備えた軸流真空ポンプや、大型の被処理基板を
処理することのできる処理装置を提供する。 【解決手段】 略紡錘型のロータ８６表面に、吸気側か
ら吐出側に向って相互に連続的に形成された、動翼型ポ
ンプ要素部分１２１、遷移用外周面部分１２２、ねじ溝
型ポンプ要素部分１２３からなるねじ要素部分を有する
ロータ８６を略円筒型のポンプケーシング８３内で高速
回転させるターボ分子ポンプ８２において、前記ロータ
８６を所定の比強度を有する高比強度材料で構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理基板を処理する処理装置に使用する真空ポンプに
係り、更に詳細には、ロータの回転軸方向に強力に真空
引きできる軸流真空ポンプ、及び、そのような軸流真空
ポンプを備えた処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体ウエハ等の被処理基板
に処理を施す処理装置、例えば、ＣＶＤやプラズマエッ
チング装置などの処理装置では被処理基板に処理を施す
際に処理チャンバ内の空気を排出して真空に近い状態を
形成する必要があるため、処理チャンバの排気口側に真
空ポンプを接続し、この真空ポンプを作動させて処理チ
ャンバ内に真空状態を作り出すのが一般的である。

【０００３】このような処理チャンバ内に真空状態を作
り出す目的で用いられる真空ポンプの中でも、真空引き
の能力が高く、高真空状態を短時間で形成することがで
きる軸流真空ポンプが広く用いられる。

【０００４】この軸流真空ポンプは、略円柱形のロータ
の表面に放射状に複数の羽根を設けたタービンのような
ロータを、内壁面に複数の羽根が固定された円筒型のポ
ンプケーシング内で回転させることによりロータの回転
軸方向に気体の流れを形成させるポンプであり、ロータ
を高速回転させることにより高度真空状態を短時間に形
成できるという特徴を備えている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体装置
の集積度向上の要請に伴い、基板が大型化する傾向にあ
り、基板が大型化するとそれを処理する処理装置の処理
チャンバも大型化するため、この大型化した処理チャン
バ内に真空状態を形成するためには、より高い真空引き
能力が求められる。

【０００６】ここで大型化した処理チャンバ内を短時間
で真空引きするには、真空ポンプの数を増やすか、真空
ポンプ自身の能力を向上させる必要がある。真空ポンプ
の数を増やすとコスト的に不利であるため、真空ポンプ
自身の能力を向上させる方が効率がよい。

【０００７】真空ポンプ自身の能力を向上するにはロー
タを大型化する方法と、ロータの回転数を上げる方法と
が考えられる。

【０００８】ロータを大型化すると、真空ポンプ全体が
大型化するため、製造コストが嵩み、消費電力量も増大
し、保守管理が大変になるという問題がある。また、処
理装置全体をコンパクト化したいという要請にも反す
る。

【０００９】一方、ロータの回転数を上げる方法では、
真空ポンプ自体は大型化されないため、製造コスト、消
費電力量、保守管理のいずれの問題も生じないが、回転
数を上げることによりロータの羽根に作用する遠心力が
著しく大きくなるため、従来の材料では、強度的にロー
タが耐えられないという問題がある。

【００１０】そのため、ジュラルミンなど強度の高い合
金を用いる方法が考えられるが、耐腐食性が低下した
り、ロータからコンタミネーションが生じるという問題
がある。

【００１１】本発明は上記従来の問題を解決するために
なされた発明である。

【００１２】即ち本発明は、真空ポンプ自体を大型化す
ることなく高い真空能力を備えた軸流真空ポンプを提供
することを目的とする。

【００１３】また本発明は真空ポンプを大型化すること
なく大型の被処理基板を処理することのできる処理装置
を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の軸流真空ポンプ
は、吸気口と吐出口とを備え、前記吸気口と吐出口との
間にロータを回転可能に収容するロータ室が形成された
ポンプケーシングと、比強度１６２ＭＰａ／ｍｍ²／ｇ
／ｃｍ³以上を有する高比強度材料で形成され、外周面
上に羽根を供えたロータと、前記ロータを２５０ｍ／ｓ
ｅｃ以上の周速度で回転させる手段と、を具備する。

【００１５】上記軸流真空ポンプの形式は、従来の非常
に多数枚の羽根を備えたロータを回転してポンプケーシ
ングの内周面上に形成された静止翼の間を通過させるタ
ービン型の真空ポンプであってもよいし、また、後述す
るねじ溝式のターボ分子ポンプであってもよく、更にそ
の他の既知の軸流真空ポンプであってもよい。

【００１６】ここで、比強度とは、ある材料の引張り強
度とその材料の比重との比である。

【００１７】この軸流真空ポンプにおいて、前記高比強
度材料としては、微晶質合金が挙げられる。

【００１８】また上記軸流真空ポンプにおいて、前記高
比強度材料としては、下記の組成：重量％で、アルミニ
ウム：８３％以上、遷移金属元素：４％以上、希土類元
素：１３％以上、残部：不可避的不純物、を含有する合
金を急冷して微細化することにより得られる超微細化組
織を有するアルミ合金が挙げられる。

【００１９】このアルミ合金は、平均粒径が０．２〜
０．５μｍのアルミニウム原子、平均粒径が０．０５〜
０．２μｍの遷移金属元素とアルミニウムの金属間化合
物、平均粒径が０．０５〜０．２μｍの希土類元素とア
ルミニウムの金属間化合物、を含む超微細化組織を有す
るアルミ合金である。

【００２０】このアルミ合金としては例えばナノアルミ
（登録商標）として市販されている合金が挙げられる。

【００２１】また、前記高比強度材料の例としては、Ｃ
ＦＲＰ、ＡＦＲＰ、セラミック、チタン、又はチタニウ
ム合金が挙げられる。

【００２２】上記軸流真空ポンプにおいて、前記ポンプ
ケーシングが円筒状断面を有するポンプケーシングであ
り、前記ロータが、前記ポンプケーシング内に同軸状態
に配置された単一の円柱状ロータであり、ロータ外周面
に形成された複数本のねじ要素によって規定されるねじ
溝部分を有し、前記ポンプケーシングと相俟ってねじ溝
式真空ポンプを構成するものであり、前記ロータの外周
面に形成されている前記複数本のねじ要素は、前記ロー
タ外周面における前記吸気口側の端から当該ロータの軸
線方向にそった所定の長さの吸気側外周面部分に形成さ
れているターボ分子ポンプの設計理論に基づく動翼型ポ
ンプ要素部分と、前記ロータ外周面における前記吐出口
側の端から当該ロータの軸線方向に沿った所定の長さの
吐出側外周面部分に形成されているねじ溝型ポンプ要素
部分とを備えており、各ねじ要素における前記動翼型ポ
ンプ要素部分と前記ねじ溝型ポンプ要素部分とが滑らか
に連続していることが好ましい。

【００２３】この軸流真空ポンプにおいて、前記ロータ
の前記吸気側外周面部分には、更に、第２の動翼型ポン
プ要素部分を規定する複数本の第２のねじ要素部分が形
成されていてもよい。

【００２４】また、上記軸流真空ポンプにおいて、前記
動翼型ポンプ要素部分と前記第２の動翼型ポンプ要素部
分の合計本数は、前記ねじ溝型ポンプ要素部分の本数の
整数倍であることが好ましい。

【００２５】上記軸流真空ポンプにおいて、前記動翼型
ポンプ要素部分の翼角は、前記ねじ溝型ポンプ要素部分
における吸気側の端の傾斜角と同一であるか、またはそ
れよりも大きいことが望ましい。

【００２６】また上記軸流真空ポンプにおいて、前記第
２の動翼型ポンプ要素部分の翼角は、前記動翼型ポンプ
要素部分の翼角よりも大きいことが望ましい。

【００２７】上記軸流真空ポンプにおいて、前記動翼型
ポンプ要素部分及び前記第２の動翼型ポンプ要素部分の
厚さは、前記ねじ溝型ポンプ要素部分の厚さよりも厚い
ことが望ましい。

【００２８】上記軸流真空ポンプにおいて、前記第２の
動翼型ポンプ要素部分の厚さは、前記動翼型ポンプ要素
部分の厚さよりも薄いことが望ましい。

【００２９】上記軸流真空ポンプにおいて、前記ロータ
外周面における前記吸気側外周部分と前記吐出側外周部
分との間には、遷移用外周面部分が形成されており、当
該遷移用外周面部分には、各ねじ要素における前記動翼
型ポンプ要素部分と前記ねじ溝型ポンプ要素部分との間
を滑らかに連続させている遷移用ねじ要素部分が形成さ
れていることが望ましい。

【００３０】上記軸流真空ポンプにおいて、前記ロータ
の前記吸気側外周面部分の外径寸法と前記吐出側外周面
部分の外径寸法とは異なっており、前記遷移用外周面部
分によって、前記吸気側外周面部分と前記吐出側外周面
部分とが滑らかに連続していることが望ましい。

【００３１】本発明の処理装置は、被処理基板を載置す
るサセプタと、前記サセプタを収容する処理チャンバ
と、前記処理チャンバ内に気体を供給する気体供給系
と、前記処理チャンバ内から気体を排出する排気配管
と、前記排気配管と前記処理チャンバとの間に介挿さ
れ、吸気口と吐出口とを備え、前記吸気口と吐出口との
間にロータを回転可能に収容するロータ室が形成された
ケーシングと、比強度１６２ＭＰａ／ｍｍ²／ｇ／ｃｍ³
以上の材料で形成され、外周面上に羽根を供えたロータ
と、前記ロータを２５０ｍ／ｓｅｃ以上の周速度で回転
させるモータと、を有する軸流真空ポンプと、を具備す
る。

【００３２】この処理装置において、前記高比強度材料
としては、微晶質合金が挙げられる。

【００３３】また上記処理装置において、前記高比強度
材料としては、下記の組成：重量％で、アルミニウム：
８３％以上、遷移金属元素：４％以上、希土類元素：１
３％以上、残部：不可避的不純物、を含有する合金を急
冷して微細化することにより得られる超微細化組織を有
するアルミ合金が挙げられる。

【００３４】このアルミ合金は、平均粒径が０．２〜
０．５μｍのアルミニウム原子、平均粒径が０．０５〜
０．２μｍの遷移金属元素とアルミニウムの金属間化合
物、平均粒径が０．０５〜０．２μｍの希土類元素とア
ルミニウムの金属間化合物、を含む超微細化組織を有す
るアルミ合金である。

【００３５】このアルミ合金としては例えばナノアルミ
（登録商標）として市販されている合金が挙げられる。

【００３６】また、前記高比強度材料の例としては、Ｃ
ＦＲＰ、ＡＦＲＰ、セラミック、チタン、又はチタニウ
ム合金が挙げられる。

【００３７】上記処理装置において、前記ポンプケーシ
ングが円筒状断面を有するポンプケーシングであり、前
記ロータが、前記ポンプケーシング内に同軸状態に配置
された単一の円柱状ロータであり、ロータ外周面に形成
された複数本のねじ要素によって規定されるねじ溝部分
を有し、前記ポンプケーシングと相俟ってねじ溝式真空
ポンプを構成するものであり、前記ロータの外周面に形
成されている前記複数本のねじ要素は、前記ロータ外周
面における前記吸気口側の端から当該ロータの軸線方向
にそった所定の長さの吸気側外周面部分に形成されてい
るターボ分子ポンプの設計理論に基づく動翼型ポンプ要
素部分と、前記ロータ外周面における前記吐出口側の端
から当該ロータの軸線方向に沿った所定の長さの吐出側
外周面部分に形成されているねじ溝型ポンプ要素部分と
を備えており、各ねじ要素における前記動翼型ポンプ要
素部分と前記ねじ溝型ポンプ要素部分とが滑らかに連続
していることが好ましい。

【００３８】この処理装置において、前記ロータの前記
吸気側外周面部分には、更に、第２の動翼型ポンプ要素
部分を規定する複数本の第２のねじ要素部分が形成され
ていてもよい。

【００３９】また、上記処理装置において、前記動翼型
ポンプ要素部分と前記第２の動翼型ポンプ要素部分の合
計本数は、前記ねじ溝型ポンプ要素部分の本数の整数倍
であることが好ましい。

【００４０】上記処理装置において、前記動翼型ポンプ
要素部分の翼角は、前記ねじ溝型ポンプ要素部分におけ
る吸気側の端の傾斜角と同一であるか、またはそれより
も大きいことが望ましい。

【００４１】また上記処理装置において、前記第２の動
翼型ポンプ要素部分の翼角は、前記動翼型ポンプ要素部
分の翼角よりも大きいことが望ましい。

【００４２】上記処理装置において、前記動翼型ポンプ
要素部分及び前記第２の動翼型ポンプ要素部分の厚さ
は、前記ねじ溝型ポンプ要素部分の厚さよりも厚いこと
が望ましい。

【００４３】上記処理装置において、前記第２の動翼型
ポンプ要素部分の厚さは、前記動翼型ポンプ要素部分の
厚さよりも薄いことをが望ましい。

【００４４】上記処理装置において、前記ロータ外周面
における前記吸気側外周部分と前記吐出側外周部分との
間には、遷移用外周面部分が形成されており、当該遷移
用外周面部分には、各ねじ要素における前記動翼型ポン
プ要素部分と前記ねじ溝型ポンプ要素部分との間を滑ら
かに連続させている遷移用ねじ要素部分が形成されてい
ることが望ましい。

【００４５】上記処理装置において、前記ロータの前記
吸気側外周面部分の外径寸法と前記吐出側外周面部分の
外径寸法とは異なっており、前記遷移用外周面部分によ
って、前記吸気側外周面部分と前記吐出側外周面部分と
が滑らかに連続していることが望ましい。

【００４６】本発明では、上記したような特定の高比強
度材料で形成されたロータを用いているのでロータを高
速度で回転させることができる。そのため、軸流真空ポ
ンプ自体を大型化することなく真空引き能力を著しく向
上させることができる。

【００４７】極めて苛酷な条件で使用しても耐久性が高
く、低コストでしかも保守管理が容易な軸流真空ポンプ
や処理装置が得られる。

【００４８】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の一実施形態について添付図面に基づいて説明する。

【００４９】図１は本実施形態に係るクラスタツール装
置を示す概略構成図である。このクラスタツール装置２
は、被処理基板としてのウエハＷに対して成膜処理、拡
散処理、エッチング処理等の隠しの処理を行う処理シス
テム４と、この処理システム４に対してウエハＷを搬
入、搬出させる搬送システム６とにより構成される。

【００５０】処理システム４は、真空引き可能に構成さ
れた移載室８と、ゲートバルブ１０Ａ〜１０Ｄを介して
連結された４つの処理チャンバ１２Ａ〜１２Ｄよりな
り、各チャンバ１２Ａ〜１２Ｄにおいて同種の或いは異
種の熱処理をウエハＷに対して施すようになっている。
各チャンバ１２Ａ〜１２Ｄ内には、ウエハＷを載置する
ためのサセプタ１４Ａ〜１４Ｄがそれぞれ設けられる。
また移載室８内には、屈伸及び旋回自在に構成された移
載アーム１６が設けられ、各処理チャンバ１２Ａ〜１２
Ｄや後述するロードロック室間とウエハＷの受け渡しを
行うようになっている。

【００５１】一方、搬送システム６は、キャリアカセッ
トを載置するためのカセットステージとウエハＷを搬送
して受け渡しを行うための搬送アーム２０を移動させる
搬送ステージよりなる。カセットステージには、容器載
置台２４が設けられ、ここに複数、図示例にあっては最
大４つのキャリアカセット２６Ａ〜２６Ｄを載置できる
ようになっている。各キャリアカセット２６Ａ〜２６Ｄ
には、最大例えば２５枚のウエハＷを等間隔で多段に載
置して収容できるようになっている。

【００５２】搬送ステージには、その中心部を長さ方向
に沿って延びる案内レール２８が設けられており、この
案内レール２８に上記搬送アーム２０がスライド移動可
能に支持されている。この案内レール２８には、移動機
構として例えばボールネジ（図示省略）が併設されてお
り、このボールネジに上記搬送アーム２０の基部が嵌装
されている。従って、このボールネジの端部に設けた駆
動モータを回転駆動することにより、搬送アーム２０は
案内レール２８に沿って移動することになる。

【００５３】また、搬送ステージ２２の他端には、ウエ
ハＷの位置決めを行う方向位置決め装置としてのオリエ
ンタ３６が設けられ、更に、搬送ステージの途中には、
上記移載室８との間を連結するために真空引き可能にな
された２つのロードロック室３８Ａ、３８Ｂが設けられ
る。各ロードロック室３８Ａ，３８Ｂ内には、ウエハＷ
を載置する被搬送体載置台が設けられると共に、各ロー
ドロック室３８Ａ，３８Ｂの前後には、移載室８或いは
搬送ステージ２２へ連通するためのゲートバルブ４２
Ａ，４２Ｂ及び４４Ａ，４４Ｂがそれぞれ設けられる。

【００５４】図２は本実施形態に係るプラズマエッチン
グ装置の概略構成を示した垂直断面図である。

【００５５】図２に示すように、このプラズマエッチン
グ装置５０は、例えばアルミニウムやステンレス鋼によ
り筒状に成形された処理チャンバ５１を有する。この処
理チャンバ５１は接地されている。

【００５６】処理チャンバ５１の天井５１Ｂは、絶縁部
材６０を介して処理チャンバ本体側に接続されており、
この天井５１Ｂにはサセプタ５２に対向させて平らな中
空構造のシャワーへッド６１が配設されている。このシ
ャワーヘッド６１下面のガス噴射面には、このシャワー
ヘッド６１内に導入された処理ガスやプラズマガスを処
理空間Ｓ、即ちシャワーヘッド６１下面とサセプタ５２
上面との間に形成される空間に向けて吐出する複数の吐
出孔６２，６２，…が穿孔されている。

【００５７】このシャワーヘッド６１は、導電性材料、
例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムや表面
処理されたステンレス鋼などにより形成されて上部電極
を構成し、その途中にはマッチング回路６３を介在させ
た給電線６４を介して、例えば１３．５６ＭＨｚの高周
波電圧を印加できるようになっている。

【００５８】シャワーヘッド６１の下端周辺部には、上
部電極に発生する高周波電界を内側の電極面に集めるた
めの断面Ｌ字状のシールドリング６５がシャワーヘッド
６１の周方向に沿って形成されている。

【００５９】シャワーヘッド６１上部のガス導入口６６
には、ガス導入管６７が接続されている。このガス導入
管６７は複数に分岐されており、プラズマガスとしての
Ａｒガスを貯留するＡｒガス源６８、処理ガスとしてＣ
ＨＦ₃とＣＨ₄のエッチングガスを貯留するエッチングガ
ス源６９，７０がそれぞれ接続されている。これらの各
ガスは、途中に介設したマスフローコントローラ７１や
開閉弁７２により流量が制御されつつ供給される。

【００６０】処理チャンバ５１の内部には、下部電極と
してアルミニウムやステンレス鋼等の導電性材料よりな
る略円盤状のサセプタ５２が配設されている。このサセ
プタ５２は、処理チャンバ底部５１Ａの中央部の開口５
３を介して挿入された昇降軸５４の上端に支持固定され
ており、昇降機構（図示省略）により昇降可能に配設さ
れている。プラズマエッチング装置５０の運転時には、
このサセプタ５２の上面にウエハＷが載置された状態で
エッチングが行われる。

【００６１】サセプタ５２の内部には通路状の冷却ジャ
ケット５５が設けられており、このジャケット５５内に
冷媒を流すことによりサセプタ５２、ひいてはその上に
載置したウエハＷを所望の温度に維持できるようになっ
ている。更にこのサセプタ５２の所定の位置には複数の
リフタ孔５６，５６，…が上下方向に貫通して穿孔され
ており、これらのリフタ孔５６，５６，…に対応して上
下方向に昇降可能にウエハリフタピン５７が配設されて
いる。このウエハリフタピン５７は処理チャンバ底部５
１Ａの開口部５３を通って上下動可能に取りつけられた
ピン昇降ロッド５８により一体的に昇降可能に取りつけ
られている。このウエハリフタピン５７の貫通部には、
サセプタ５２の裏面との間で金属製の伸縮ベローズ５９
が配設されており、ウエハリフタピン５７が気密性を維
持したまま上下動できるようになっている。図２中一点
鎖線で示した位置にサセプタ５２を保持した状態でウエ
ハリフトピン５７を上下動させることにより、ウエハＷ
を昇降するようになっている。このようなウエハリフト
ピン５７は通常ウエハＷ周縁部に沿って３本設けられて
いる。

【００６２】処理チャンバ５１の側壁の一部には、サセ
プタ５２を降下させた位置に対応してウエハ搬出入口７
３が配設されており、ここに真空引き可能に構成された
ロードロック３８との間を連通・遮断するゲートバルブ
４４が配設されている。

【００６３】サセプタ５２の裏面と処理チャンバ底部５
１Ａの開口部５３の周辺とは伸縮自在に構成された金属
製のベローズ７４が配設されている。このベローズ７４
により処理チャンバ５０内の気密性を維持したままサセ
プタ５２を昇降可能にしている。サセプタ５２は、この
ベローズ７４及び処理チャンバ５１を介して間接的に接
地されている。

【００６４】また、ウエハ搬出入口７３の反対側の側壁
には排気口８０が設けられており、この排気口８０には
真空配管８１が接続されている。この真空配管８１には
真空ポンプ８２が配設されており、この真空ポンプ８２
を作動させることにより処理チャンバ５１内の空気を排
出することによりこの処理チャンバ５１内をほぼ真空状
態にできるようになっている。

【００６５】以下、本実施形態に係る真空ポンプ８２に
ついて説明する。

【００６６】この真空ポンプ８２は軸流真空ポンプの一
種で、一般に「ターボ分子ポンプ」と呼ばれる種類の真
空ポンプである。なお、以下の説明では、真空ポンプ８
２を「ターボ分子ポンプ８２」というときがある。

【００６７】図３は本実施形態に係るターボ分子ポンプ
の概略構成を示した垂直断面図である。

【００６８】図３に示すように、このターボ分子ポンプ
８２は、円筒形のポンプケーシング８３を有しており、
ポンプケーシング８３の先端側には吸気口８４が形成さ
れ、その反対側には吐出口８５が形成されている。

【００６９】ポンプケーシング８３の内部には、同軸状
態に単一の円柱状のロータ８６が取りつけられており、
このロータ８６の外周面には後述する複数のねじ要素８
７（ｎ）が形成されている。各ねじ要素８７（ｎ）のね
じ山とケーシング内周面との間には、動作時において例
えば約０．２〜０．５ｍｍ程度の隙間が形成されるよう
になっている。

【００７０】ロータ８６は底部が塞がれた中空構造とな
っており、底部には同軸状態でロータ回転軸８８が取り
つけられ、このロータ回転軸８８の先端部分に、ロータ
押さえ板８９及びロータ締め付けボルト９０によって、
ロータ８６が固定されている。ロータ回転軸８８はモー
タ９１のロータと一体化されており、当該モータ９１に
よって回転される。またロータ回転軸８８は上部及び下
部ラジアル磁気受９２，９３によって回転可能に保持さ
れているとともに、その下端部分は、スラスト軸受け９
４によって回転可能に保持されている。

【００７１】これらのモータ９１及び各軸受け９２〜９
４はベアリングハウジング９５に取りつけられており、
このベアリングハウジング９５は、ポンプケーシング８
３の吐出側開口８５の側からさし込まれていると共に、
当該吐出側開口８５を封鎖している。このベアリングハ
ウジング９５にはポンプケーシング８３の吐出側開口８
５に連通した排気通路９５ａが形成されており、この排
気通路９５ａのポンプケーシング８３の側の開口端にポ
ンプ吐出口９６が形成されており、他方の開口端は大気
側に連通している。

【００７２】なお、図３中、９７は上部ラジアル変位セ
ンサ、９８は下部ラジアル変位センサ、９９はスラスト
変位センサをそれぞれ示す。これらのセンサからの出力
信号は、ベアリングハウジング９５に取り付けた電気コ
ネクタ１００を介して外部に取り出される。また、この
電気コネクタ１００を介して、モータ９１、各磁気軸受
けに対する給電、励磁が行なわれる。

【００７３】図３はロータ８６の斜視図であり、図４は
ロータ８６の外周面に形成されている複数のねじ要素８
７を示す図であり、（ａ）はロータ８６を先端側から見
た上面図であり、（ｂ）はそれを側方からみた場合の半
断面側面図であり、（ｃ）はその外周面を平面状に展開
した展開図である。

【００７４】図３及び図５を参照して説明すると、ロー
タ８６の外周面１１０は、当該ロータ８６の吸気口８４
の側の先端縁１１１ａから当該ロータの軸線８６ａの方
向に沿った所定の範囲の吸気側外周面部分１１１と、吐
出口９６の側の先端縁１１３ａから同じく軸線８６ａの
方向に沿った所定の範囲の吐出側外周面部分１１３とを
有し、これらの部分の間は、遷移用外周面部分１１２に
よって連続している。

【００７５】本実施形態では、５本のねじ要素８７
（ｎ）（ｎ＝１〜５）がロータ外周面１１０に形成され
ている。各ねじ要素８７（ｎ）において、吸気側外周面
部分１１１に形成されている部分は、ターボ分子ポンプ
の設計理論に基づいた動翼型ポンプ要素部分１２１であ
り、吐出側外周面部分１１３に形成されている部分は、
ねじ溝型ポンプ要素部分１２３である。これらの要素部
分１２１，１２３の間は、遷移用外周面部分１１２に形
成されている遷移用ねじ要素部分１２２によって滑らか
に連続している。

【００７６】本実施形態の各ねじ要素８７（ｎ）は次の
ように設計されたものである。まず、日本機械学会論文
集（Ｂ編）５１巻４７０号（昭６０−１０）「ねじみぞ
式粘性真空ポンプ」に記載されている設計方法により、
ねじ溝型ポンプ要素部分１２３の形状、寸法を求める。
この設計方法では、ねじ溝型ポンプ要素部分１２３の吸
気側の端（吐出側外周面部分１１１と遷移用外周面部分
１１２の境界位置）におけるアスペクト比は３以上、ね
じ溝比は約０．９、ねじ傾斜角α２は３０〜４０度の範
囲内となり、吐出口に向ってねじ溝比を０．５〜０．６
程度、ねじ傾斜角を次第に減じたねじ形状を決定する。
同時に、ねじ溝としての最適な溝深さ、溝幅、ねじ条数
も決定する。

【００７７】次に、動翼型ポンプ要素部分１２１の形状
・寸法を決定する。本実施形態では、特公昭５０−２７
２０４号公報に記載されているターボ分子ポンプの設計
理論に基づいて形状を求める。ここで、上記のように決
定されたねじ溝型ポンプ要素部分１２３のねじ条数に対
して、動翼型ポンプ要素部分１２１の枚数は、同一また
はその整数倍とする。また、翼角α１は、ねじ傾斜角α
２と同一またはそれよりも大きな角度とする。これらを
基本条件として、上記公告公報に記載の設計理論を適用
して、動翼型ポンプ要素部分１２１の円周方向の長さ、
軸方向の長さを決定する。

【００７８】また、動翼型ポンプ要素部分１２１の厚さ
ｔ１は、吸気口８４の開口面積の大きさ、ロータ８６の
回転数、及び排出気体の負荷に応じて発生する応力、発
熱に耐えることができるようにすると共に、使用材料の
機械的強度の余裕度も考慮して決定される。通常は、１
〜３ｍｍ程度の厚さとする。

【００７９】更に、当該動翼型ポンプ要素部分１２１の
スペーシングコード比Ｓ０は、一般的なターボ分子ポン
プの吸気側動翼と同様に０．９〜１．２程度の範囲とさ
れる。

【００８０】また、動翼の長さ（ロータ軸線８６ａに沿
って測った長さ）については、目標とする排気速度と、
動翼の回転による移動速度及び排出される気体分子の運
動速度から求められる比速度との関係に基づき、必要な
動翼長さが決定される。

【００８１】このようにしてねじ要素８７（ｎ）におけ
る吸気側の動翼型ポンプ要素部分１２１の幾何学的形状
を決定すると、従来におけるねじ溝式真空ポンプにおけ
るようなねじ溝型ポンプ要素のみが形成されている場合
に比べて、吸気口面積を大幅に広げることができる。そ
の結果、翼の幾何学的形状により気体分子の飛び込み確
率が決定される自由分子運動領域での排気速度を大幅に
増加でき、しかも、圧縮性能も維持することができる。

【００８２】次に、動翼型ポンプ要素部分１２１の吐出
側の端は、遷移用ねじ要素部分１２２を介して、すべり
流でも排気速度が大きいねじ溝型ポンプ要素部部分１２
３に繋がっている。ねじ溝型ポンプ要素部分１２３の厚
さｔ３が動翼型ポンプ要素部分１２１の厚さｔ１よりも
厚い場合には、図５（ｃ）に示すように、これらの要素
部分の間での急激な形状変化による気体の流れの乱れが
発生して排気効率が低下してしまうことがないように、
遷移用ねじ要素部分１２２は、動翼型ポンプ要素部分１
２１の側から徐々に厚さが増加して、ねじ溝型ポンプ要
素部分１２３に繋がっている。同様に、動翼型ポンプ要
素部分１２１の翼角α１とねじ溝型ポンプ要素部分１２
３の傾斜角α２が異なる場合においても、当該遷移用ね
じ要素部分１２２によって、緩やかな角度変化をもって
双方の要素部分１２１，１２３を繋ぐようにする。

【００８３】また、本実施形態の場合のように、動翼型
ポンプ要素部分１２１の根元径ｒ１に対して、ねじ溝型
ポンプ要素部分１２３の吸気側の端のねじ溝の底径ｒ２
が大きい場合には、遷移用外周面部分１１２の外径を、
吸気側外周面部分１１１から吐出側外周面部分１１３に
向けて漸増させることにより、これらの部分１１１，１
１３の間を緩やかな径変化をもって連結できる。換言す
れば、動翼型ポンプ要素部分１２１からねじ溝型ポンプ
要素部分１２３への形状変化を滑らかに移行させること
ができる。

【００８４】このように構成した本実施形態に係るター
ボ分子ポンプ８２では、吸気側に位置する動翼形ポンプ
要素部分１２３によって気体分子を取り込み、ある一定
の圧力までこの気体を圧縮する。圧縮された気体の体積
は小さくなるため、次のねじ溝ポンプ要素１２１で取り
込む気体の体積は、動翼ポンプ要素部分１２３における
場合よりも少なくて済む。ねじ溝ポンプ要素部分１２１
では、更に気体の圧縮を連続して行なうので、溝部の体
積も連続して小さくなる。

【００８５】本実施形態では、前述のように、ねじ溝型
ポンプ要素部分１２３から吐出される気体の圧力と体積
に応じたねじ溝要素が設計されている。従って、ねじ溝
式真空ポンプ全体としての排気性能（圧縮性能、排気速
度）を高めることができる。

【００８６】ここにおいて、動翼型ポンプ要素部分１２
１とねじ溝型ポンプ要素部分１２３との設計条件が適切
でない場合には次のような弊害が発生する。例えば、ね
じ溝型ポンプ要素部分１２３の気体取り込み量が少ない
と、この部分で気体の流れがつまり気味になり、再び動
翼型ポンプ要素部分１２１へ戻る気体量が増加し、同時
に、この部分でも圧力が上昇し、動翼型ポンプ要素部分
１２１でのポンプ機能が低下してしまう。この結果、圧
力が高くなるほど、圧縮性能、排気速度共に低下してし
まう。また、これとは逆に、ねじ溝型ポンプ要素部分１
２３の取り込み量が大きすぎた場合、動翼型ポンプ要素
部分１２１で圧縮された気体が、再び体積膨張するため
に、動翼ポンプ要素部分１２１での圧縮仕事が無駄にな
ってしまう。

【００８７】一方、公知のように、分子流と呼ばれる高
真空領域では、気体分子の動きは基体分子どうしの衝突
頻度が小さく、むしろ気体分子の周辺に存在する壁との
衝突頻度が気体分子の動きを支配する。このため、この
圧力領域では、ポンプの吸気口に飛び込んでくる気体分
子をどれだけの効率で排気口側へ送り出せるのかがポン
プの排気性能を向上させる上での重要な点となる。飛び
込む気体分子の量は吸気口の開口面積に比例するので、
排気速度を高めるためには、ポンプ吸気口の開口面積を
大きくすることが有用な手段である。しかしながら、む
やみに開口面積を拡大すると、飛び込む気体分子の増加
に伴い、戻る気体分子も増加するので、結果として、排
気速度が上がらず、圧縮性能が低下してしまうことにな
る。このため一定の排気効率と圧縮性能とを維持しなが
ら開口面積を拡大して、目標とする排気速度を得るため
には排気効率と圧縮性能とに対して理論的に確立された
ターボ分子ポンプの設計方法を採用することが有効であ
る。

【００８８】本実施形態に係るターボ分子ポンプ８２に
おいては、前述したようにそのロータ外周面に形成した
ねじ溝要素のうち吸気口側の部分に、ターボ分子ポンプ
の設計理論に基づいて決定された幾何学的形状を備えた
動翼型ポンプ要素部分が備わっている。従って、圧縮性
能を低下させることなく、吸気口開口面積を大幅に広げ
て、自由分子領域での排気速度を大幅に高めることがで
きる。そのため、低真空領域から高真空領域までの広い
圧力範囲で大きな排気速度を得ることのできるターボ分
子ポンプを提供することができる。

【００８９】なお、動翼型ポンプ要素部分１２１の軸方
向の長さは、スペーシング・コード比、及び翼枚数によ
って必要な長さが決定される。また、ねじ溝型ポンプ要
素部分１２３の軸方向長さについては、目標とする圧縮
性能により、必要な長さが決定される。このため、動翼
型ポンプ要素部分１２１の軸方向の長さは、動翼型ポン
プ要素部分及びねじ溝型ポンプ要素部分に要求される排
気性能により決定される。

【００９０】図６は本実施形態に係るターボ分子ポンプ
と従来型のねじ溝式真空ポンプのそれぞれにおける吸気
口圧力に対する排気速度の測定例を示すグラフである。
このグラフから分かるように、本実施形態に係るターボ
分子ポンプでは、高真空領域での排気特性が改善され
る。また、低真空領域では従来のねじ溝式真空ポンプと
同様な排気速度が維持されている。

【００９１】以上説明したように、本発明のターボ分子
ポンプにおいては、そのロータに形成されるねじ要素の
うち吸気側の部分を、ターボ分子ポンプの設計理論に基
づいて決定した幾何学的形状を備えた動翼型ポンプ要素
部分としている。従って、従来のねじ溝型真空ポンプ要
素の長所である低真空領域での大きな排気速度を有して
いるという特性を保持しつつ、高真空領域での排気速度
を大幅に増大させることができる。また、高真空領域で
の排気速度を高めるために、従来のターボ分子ポンプの
ような静止翼を持った複雑な構造を採用する必要がない
ので、大量の反応性気体の排気を行なう場合においても
優れた耐久性を維持することができる。

【００９２】次に本実施形態に係るターボ分子ポンプの
材質について説明する。

【００９３】本実施形態に係るターボ分子ポンプの回転
体に使用する材料としては比強度が高い材料、即ち高比
強度材料であることが求められる。

【００９４】ここで「比強度」とは、ある材料の引張り
強度とその材料の比重との比をいう。本実施形態のター
ボ分子ポンプの材料として求められる比強度は具体的に
は１６２ＭＰａ／ｍｍ²／ｇ／ｃｍ³以上であることが求
められる。

【００９５】またターボ分子ポンプの材料として求めら
れる比強度の下限を上記の値としたのは、この値を下回
ると、ターボ分子ポンプの回転体（ロータ）を所定の性
能が得られる周速度で安全を維持しながら回転させるこ
とができないという弊害が生じるからである。

【００９６】反対に比強度が高いと、安全率（＝材料強
度／回転体に発生する応力）が高くなり有利である。ま
た回転体に発生する応力は{応力≒比重×回転半径×
（角速度）²}であり、この比重が小さくなるか、又は、
材料強度が大きくなれば安全率が高くなる。この比重と
強度との関係が比強度という考え方である。

【００９７】上記の比強度を有する材料の中で好ましい
材料としては、例えば微晶質合金が挙げられる。ここで
微晶質合金とは、微細な結晶粒子を含むことで引張り強
度、ひいては比強度の高められた合金をいう。

【００９８】このような高比強度を有する合金として
は、例えば微晶質アルミ合金が挙げられる。

【００９９】この微晶質アルミ合金とは、例えば粒径が
約０．２μｍ（オングストローム）程度のアルミニウム
原子を主成分とし、このアルミニウム原子との直径差が
大きい元素やアルミニウム原子と引き合う元素としてＦ
ｅ，Ｎｉ等の遷移金属元素やＬａ，Ｃｅ等の希土類元素
を含有する合金を急冷して微細化することにより得られ
る超微細化組織を有するアルミ合金などをいう。

【０１００】更に詳細に説明すれば、下記の組成：重量
％で、アルミニウム：８３％以上、遷移金属元素：４％
以上、希土類元素：１３％以上、残部：不可避的不純
物、を含有する合金を急冷して微細化することにより得
られる超微細化組織を有するアルミ合金であることが好
ましい。

【０１０１】ここで、遷移金属元素及び希土類元素の含
有量を上記範囲としたのは、この範囲を下回ると、主材
のアルミニウム結晶粒の応力による移動を抑える、楔効
果を果たす遷移金属とアルミニウムの金属間化合物の量
が少なくなり、結果として引張り強度が低くなる、とい
う弊害を生じるからである。

【０１０２】反対にこの範囲を上回ると、引張り強度を
改善する効果が飽和するとともにコストの上昇を招く、
という弊害を生じるからである。

【０１０３】上記のようなアルミ合金は下記の組織：平
均粒径が０．２〜０．５μｍのアルミニウム原子、平均
粒径が０．０５〜０．２μｍの遷移金属元素とアルミニ
ウムの金属間化合物、平均粒径が０．０５〜０．２μｍ
の希土類元素とアルミニウムの金属間化合物、を含む超
微細化組織を有するアルミ合金であることが好ましい。

【０１０４】ここで、アルミニウム原子の平均粒径を上
記範囲としたのは、この範囲を上回ると、引張り強度が
低下し、耐熱強度も低下し易くなる、という弊害を生じ
るからである。

【０１０５】また、遷移金属元素とアルミニウムの金属
間化合物及び希土類元素とアルミニウムの金属間化合物
の平均粒径を上記範囲としたのは、この範囲を上回る
と、材料強度、特に耐クリープ性が低下する、という弊
害を生じるからである。

【０１０６】上記アルミ合金としては、具体的には例え
ばナノアルミ（登録商標）の商品名で市販されているア
ルミ合金が挙げられる。

【０１０７】更にその他の高比強度材料としては、ＣＦ
ＲＰ（カーボンファイバー強化樹脂），ＡＦＲＰ（アラ
ミド繊維強化樹脂）などのＦＲＰ、チタン、チタン合
金、セラミック類などが挙げられる。

【０１０８】このような高比強度材料を用いる結果、ロ
ータ８６を高速度で回転させることができる。

【０１０９】次に、以上のように構成されたプラズマエ
ッチング装置を用いて行われるエッチング処理について
説明する。

【０１１０】クラスタツール処理装置２を起動すると、
図示しない搬送ロボットが未処理のウエハＷを収容した
キャリアカセット２６Ｂを容器載置台２４の上にセット
する。

【０１１１】未処理のウエハＷが載置されたことをセン
サが検知すると、搬送アーム２０が作動してキャリアカ
セット２６内にアクセスし、未処理のウエハＷを取り出
す。その後ウエハＷはロードロック３８Ａ（３８Ｂ）に
載置される。ロードロック３８Ａ又は３８Ｂ内で減圧雰
囲気に調製された後、移載アーム１６がロードロック３
８Ａ（３８Ｂ）内にアクセスしてウエハＷを保持する。
ウエハＷを保持した移載アーム１６は移載室８内に移動
し、ウエハＷを移載室８内に搬入する。

【０１１２】移載室８内で移載アーム１６が回転し、プ
ラズマエッチング装置の正面を向いて停止する。しかる
後にプラズマエッチング装置の前のゲートバルブ４４が
開き、移載アーム１６が未処理のウエハＷを保持した状
態でプラズマエッチング装置の処理チャンバ５１内に進
入する。

【０１１３】一方、処理チャンバ５１内では、サセプタ
５２を図２の一点鎖線に示したように処理チャンバ５１
内の下方に下降させ、この状態で未処理のウエハＷをロ
ードロックＬＬ側からウエハ搬出入口７３を介して処理
チャンバ５１内に搬入し、サセプタ５２上に載置する。

【０１１４】次いで昇降軸５４を上方に移動させること
によりサセプタ５２を上昇させ、その上面に載置したウ
エハＷをシャワーヘッド６１の下面に接近させる。

【０１１５】そして、この状態でシャワーヘッド６１か
ら所定量のプラズマガスやエッチングガスを処理チャン
バ５１内に供給しつつ処理チャンバ５１内部を真空引き
する。この真空引きは処理チャンバのウエハ搬出入口７
３のゲートバルブ４４を閉鎖して処理チャンバ５１内を
密閉した後に行なう。ゲートバルブ４４を下降させてウ
エハ搬出入口７３を閉じ、処理チャンバ５１内が密閉さ
れたら、ターボ分子ポンプ８２が作動してロータ８６が
回転を開始し、短時間のうちに速やかに加速してロータ
８６の周速度が約２７０ｍ／ｓｅｃ．になる回転速度ま
でモータ９１を加速し、ほぼこの回転速度を維持する。

【０１１６】このモータ９１の回転、曳いてはロータ８
６の回転により処理チャンバ内の空気はほぼ完全に処理
チャンバ５１外に排出され、処理チャンバ５１内にはほ
ぼ真空状態にまで真空引きされる。

【０１１７】モータ９１を引き続きこの回転速度で回転
し続けることにより、処理チャンバ５１内をプロセス圧
に維持し、同時に下部電極であるサセプタ５２と上部電
極との間に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加
て処理空間Ｓにプラズマを発生させ、ウエハＷ表面に形
成されている例えば酸化膜のエッチング処理を行う。

【０１１８】エッチング処理を所定時間行なって所期の
エッチング処理が完了したら、処理チャンバ５１内の真
空度を移載室８の真空度より僅かに高い程度の真空度ま
で下げ、しかる後に上記とは逆の順序で処理チャンバ５
１内から処理後のウエハＷを取り出す。そして同様にし
て後続の処理チャンバ内にウエハＷを搬送し、その処理
チャンバ内で所定の処理を施す。一連の処理が完了した
後、処理が完了したウエハＷを最後の処理チャンバ内か
ら移載室８に取り出し、更に移載室８からロードロック
室３８を経由して再びキャリアカセット２６内に収容す
る。

【０１１９】このような高比強度材料を用いる結果、ロ
ータ８６を高速度で回転させることができる。

【０１２０】例えば、比強度１６２ＭＰａ／ｍｍ²／ｇ
／ｃｍ³の材料を用いてロータ８６を製造した場合、こ
のロータ８６は理論上、最大常温で５００ＭＰａ／ｍｍ
²の引張り強度まで耐え得ることができることになる。
安全面を考慮して最大２５０ＭＰａ／ｍｍ²の遠心力が
作用する条件で回転させる場合を想定すると、このロー
タの回転数は最大２４０００ｒ．ｐ．ｍを２６０００
ｒ．ｐ．ｍ．まで上昇させることが可能となる。ロータ
の回転数を８％上昇させると、ターボ分子ポンプの排気
速度が１５％上昇することが実測データより判明してい
る。

【０１２１】図７に真空度（圧力）とロータの外周縁部
の移動速度（周速度）及び排気速度との関係を表すグラ
フを示す。このグラフから分かるように、同一のポン
プ、ロータ直径において、ねじ溝式分子ポンプの周速度
を２６０ｍ／ｓｅｃ．から２８０ｍ／ｓｅｃ．（約８
％）へ上昇させると最大の排気速度で９５０リットル／
ｓｅｃ．から１１００リットル／ｓｅｃ．へと約１５％
向上している。同時にポンプの主要特性である圧縮性能
も向上することはグラフから明白である。

【０１２２】なお、本発明は上記実施形態の記載内容に
限定されない。例えば、上記実施形態では、シリコンウ
エハ用のプラズマエッチング装置を例にして説明した
が、それ以外の反応性ガス処理装置、例えばＣＶＤにも
使用することができ、ベローズ以外の処理チャンバやサ
セプタ、シャワーヘッドなどにも適用することができ
る。

【０１２３】更に、シリコンウエハと同様にＬＣＤ用ガ
ラス基板を処理する処理装置にも適用できることはいう
までもない。

【０１２４】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態について説明する。なお、以下本実施形態以降
の実施形態のうち先行する実施形態と重複する内容につ
いては説明を省略する。

【０１２５】図８はロータ８６の外周面に形成されてい
る複数のねじ要素８７（ｎ）の異なる例を示すものであ
り、（ａ）はロータ８６を先端側から見た上面図であ
り、（ｂ）はそれを側方から見た場合の半断面図であ
り、（ｃ）はその外周面を平面上に展開した展開図であ
る。

【０１２６】これらの図に示す例では、ロータ８６の吸
気側外周面部分１１１には、動翼型ポンプ要素部分１２
１に加えて、更に第２の動翼型ポンプ要素部分１２１Ａ
を規定する複数の第２のねじ要素８７Ａ（ｍ）が形成さ
れている。動翼型ポンプ要素部分１２１と第２の動翼型
ポンプ要素部分１２１Ａの合計本数は、ねじ溝型ポンプ
要素部分１２３の本数の整数倍とされる。図示の例では
合計本数は１０本（ｍ＝５）とされている。

【０１２７】この場合、第２の動翼型ポンプ要素部分１
２１Ａの翼角β１を、動翼型ポンプ要素部分１２１の翼
角α１よりも大きくすることが望ましい。また、当該第
２の動翼型ポンプ要素部分１２１Ａの厚さｔ３は、動翼
型ポンプ要素部分１２１の厚さｔ１よりも薄いことが望
ましい。このように翼角を大きくし、厚さを薄くするこ
とにより、又は、これらの一方を採用することにより、
吸気口８４の開口面積を広げることができるので、排気
速度を増大させることができる。

【０１２８】なお、上記実施形態では、ロータ８６の軸
受けとして磁気軸受けを採用しているが、これ以外の形
式の軸受けを採用してもよい。

【０１２９】（第３の実施形態）次に、図９及び図１０
に基づいて本発明の第３の実施形態について説明する。
図９は本実施形態に係る処理装置全体の概略構成を示し
た斜視図であり、図１０は本実施形態に係る処理装置の
搬送ユニットを処理室側からみた状態を示した斜視図で
ある。

【０１３０】本実施形態に係る処理装置では、図９に示
すように、所定の減圧下で比処理基板、例えばＬＣＤ用
ガラス基板Ｇに所定の処理、例えばエッチング処理、成
膜処理等を施す２室の処理チャンバ１３２を有する処理
ユニット１３３と、この処理ユニット１３３で処理する
ＬＣＤ用ガラス基板Ｇが例えば２５枚収容されたキャリ
アカセットＣを載置する３台の載置ユニット１３４と、
これらの両者１３３，１３４間に配設され且つＬＣＤ用
ガラス基板Ｇを搬送する搬送ユニット１３５とを備え、
搬送ユニット１３５を介してキャリアカセットＣ内のＬ
ＣＤ用ガラス基板Ｇを１枚ずつ取り出し、各処理チャン
バ１３２内へＬＣＤ用ガラス基板Ｇを搬入し、その内部
で所定の処理を施し、処理後には逆の経路を辿って処理
チャンバ１３２からキャリアカセットＣ内の元の場所へ
戻すようになっている。

【０１３１】上記処理チャンバ１３２の正面にはゲート
バルブユニット１３６及び接続ユニット１３７が互いに
気密を保持した状態で重ねて取りつけられ、接続ユニッ
ト１３７を解して処理チャンバ１３２と搬送ユニット１
３５とを直接接続している。

【０１３２】処理チャンバ１３２の上部には開閉可能な
蓋体１３８が取り付けられ、例えばメンテナンス時には
図９の矢印で示すように蓋体１３８を一点鎖線で示す位
置まで開き、処理チャンバ１３２を解放するようになっ
ている。処理ユニット１３３内には処理チャンバ１３２
の下部に配置されたターボ分子ポンプ１３９が配設さ
れ、このターボ分子ポンプ１３９により処理チャンバ１
３２内を真空引きし、所定の真空度を維持するようにな
っている。また、載置ユニット１３４及び搬送ユニット
１３５は何れも例えば基台１４０上に配置されている。
なお、載置ユニット１３４は図示しない昇降機構を内蔵
したものであってもよく、また、キャリアカセットＣの
高さ等を調整する調整機構を内蔵したものであってもよ
い。

【０１３３】上記搬送ユニット１３５は、図９、図１０
に示すように、ＬＣＤ用ガラス基板Ｇを搬送する多関節
型の搬送アーム１４１と、この搬送アーム１４１が収納
された略矩形状のロードロック室１４２と、このロード
ロック室１４２を処理チャンバ１３２と載置ユニット１
３４間で移動させる駆動ユニット１４３と、この駆動ユ
ニット１４３が処理チャンバ１３２及び載置ユニット１
３４との間で移動案内する一対のガイドレール１４４と
を備えている。駆動ユニット１４３は例えばロードロッ
ク室１４２を旋回させるモータ（図示省略）を主体にし
た旋回駆動機構１４５と、この旋回駆動機構１４５を昇
降させるラックアンドピニオンを主体にした昇降駆動機
構１４６とを備え、旋回駆動機構１４５によりロードロ
ック室１４２を処理チャンバ１３２と載置ユニット１３
４との間で例えば１８０度旋回させ、また昇降駆動機構
１４６を介してロードロック室１４２をキャリアＣ内の
任意のＬＣＤ用ガラス基板Ｇ及び処理チャンバ１３２の
ゲートバルブユニット１４６のそれぞれの高さに合わせ
て昇降させるようになっている。ロードロック室１４２
は、図９、図１０に示すように、旋回駆動機構１４５を
構成する基板１４５Ａ上に配設され、この基板１４５Ａ
を介して旋回するようになっている。

【０１３４】上述したように、本実施形態に係る処理装
置では従来の大気下の搬送機構、ロードロック室及び真
空下で搬送する搬送室を搬送ユニットとして纏め、簡素
化して処理装置をコンパクト化したため、処理装置全体
のフットプリントを格段に削減することができ、格段の
コスト低減化を実現できるという特有の効果が得られ
る。しかもＬＣＤ用ガラス基板Ｇの搬送プロセスも極め
て簡素化しているため、ＬＣＤ用ガラス基板Ｇのスルー
プットを格段に高めることができるという特有の効果も
得られる。

【０１３５】

【発明の効果】本発明によれば、上記したような特定の
高比強度材料で形成されたロータを用いているのでロー
タを高速度で回転させることができる。そのため、軸流
真空ポンプ自体を大型化することなく真空引き能力を著
しく向上させることができる。

【０１３６】また、苛酷な条件で使用しても耐久性が高
く、低コストでしかも保守管理が容易な軸流真空ポンプ
や処理装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るクラスタツール装置を示
す概略構成図である。

【図２】第１の実施形態に係るプラズマエッチング装置
の垂直断面図である。

【図３】第１の実施形態に係るターボ分子ポンプの垂直
断面である。

【図４】第１の実施形態に係るターボ分子ポンプのロー
タの斜視図である。

【図５】第１の実施形態に係るターボ分子ポンプのロー
タの展開図である。

【図６】第１の実施形態に係るターボ分子ポンプと従来
のねじ溝式真空ポンプの排気能力を示したグラフであ
る。

【図７】第１の実施形態に係るターボ分子ポンプの排気
速度と真空度との関係を示したグラフである。

【図８】第２の実施形態に係るターボ分子ポンプのロー
タの展開図である。

【図９】第３の実施形態に係る処理装置の斜視図であ
る。

【図１０】第３の実施形態に係る処理装置の斜視図であ
る。

【符号の説明】

８４…吸気口、 ９６…吐出口、 ５１…処理チャンバ、 ８６…ロータ、 ８３…ポンプケーシング、 ５２…サセプタ、 ６７…ガス供給配管（気体供給系）、 ８１…排気配管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｄ 29/02 Ｆ０４Ｄ 29/02 (72)発明者 河南 博 山梨県韮崎市穂坂町三ッ沢650 東京エレ クトロン株式会社総合研究所内 (72)発明者 岩根 松美 長野県佐久市根々井15−10 樫山工業株式 会社内 Ｆターム(参考） 3H022 AA01 BA04 CA51 DA13 DA16 DA20 3H031 DA07 EA00 FA01 FA02 FA03 FA34 FA37

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気口と吐出口とを備え、前記吸気口と
   吐出口との間にロータを回転可能に収容するロータ室が
   形成されたポンプケーシングと、 １６２ＭＰａ／ｍｍ²／ｇ／ｃｍ³以上の比強度を有する
   高比強度材料で形成され、外周面上に羽根を供えたロー
   タと、 前記ロータを２５０ｍ／ｓｅｃ以上の周速度で回転させ
   る手段と、 を具備する軸流真空ポンプ（注：上記空欄に数値をご記
   入下さい）。
2. 【請求項２】 請求項１記載の軸流真空ポンプであっ
   て、前記高比強度材料が、微晶質合金であることを特徴
   とする軸流真空ポンプ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の軸流真空ポンプで
   あって、前記高比強度材料が、下記の組成：重量％で、 アルミニウム：８３％以上、 遷移金属元素：４％以上、 希土類元素 ：１３％以上、 残部：不可避的不純物、 を含有する合金を急冷して微細化することにより得られ
   る超微細化組織を有するアルミ合金であることを特徴と
   する軸流真空ポンプ。
4. 【請求項４】請求項１〜３の何れか１項記載の軸流真空
   ポンプであって、前記高比強度材料が、下記の組織： 平均粒径が０．２〜０．５μｍのアルミニウム原子、 平均粒径が０．０５〜０．２μｍの遷移金属元素とアル
   ミニウムの金属間化合物、 平均粒径が０．０５〜０．２μｍの希土類元素とアルミ
   ニウムの金属間化合物、を含む超微細化組織を有するア
   ルミ合金であることを特徴とする軸流真空ポンプ。
5. 【請求項５】 請求項１記載の軸流真空ポンプであっ
   て、前記高比強度材料が、ＣＦＲＰ、ＡＦＲＰ、セラミ
   ック、チタン、又はチタニウム合金であることを特徴と
   する軸流真空ポンプ。
6. 【請求項６】 請求項１記載の軸流真空ポンプであっ
   て、 前記ポンプケーシングが円筒状断面を有するポンプケー
   シングであり、 前記ロータが、前記ポンプケーシング内に同軸状態に配
   置された単一の円柱状ロータであり、ロータ外周面に形
   成された複数本のねじ要素によって規定されるねじ溝部
   分を有し、前記ポンプケーシングと相俟ってねじ溝式真
   空ポンプを構成するものであり、 前記ロータの外周面に形成されている前記複数本のねじ
   要素は、 前記ロータ外周面における前記吸気口側の端から当該ロ
   ータの軸線方向にそった所定の長さの吸気側外周面部分
   に形成されているターボ分子ポンプの設計理論に基づく
   動翼型ポンプ要素部分と、 前記ロータ外周面における前記吐出口側の端から当該ロ
   ータの軸線方向に沿った所定の長さの吐出側外周面部分
   に形成されているねじ溝型ポンプ要素部分とを備えてお
   り、 各ねじ要素における前記動翼型ポンプ要素部分と前記ね
   じ溝型ポンプ要素部分とが滑らかに連続していることを
   特徴とする軸流真空ポンプ。
7. 【請求項７】 請求項６記載の軸流真空ポンプであっ
   て、前記ロータの前記吸気側外周面部分には、更に、第
   ２の動翼型ポンプ要素部分を規定する複数本の第２のね
   じ要素部分が形成されていることを特徴とする軸流真空
   ポンプ。
8. 【請求項８】 請求項７記載の軸流真空ポンプであっ
   て、前記動翼型ポンプ要素部分と前記第２の動翼型ポン
   プ要素部分の合計本数は、前記ねじ溝型ポンプ要素部分
   の本数の整数倍であることを特徴とする軸流真空ポン
   プ。
9. 【請求項９】 請求項７又は８に記載の軸流真空ポンプ
   であって、前記動翼型ポンプ要素部分の翼角は、前記ね
   じ溝型ポンプ要素部分における吸気側の端の傾斜角と同
   一であるか、またはそれよりも大きいことを特徴とする
   軸流真空ポンプ。
10. 【請求項１０】 請求項７〜９の何れか１項に記載の軸
    流真空ポンプであって、前記第２の動翼型ポンプ要素部
    分の翼角は、前記動翼型ポンプ要素部分の翼角よりも大
    きいことを特徴とする軸流真空ポンプ。
11. 【請求項１１】 請求項７〜１０の何れか１項に記載の
    軸流真空ポンプであって、前記動翼型ポンプ要素部分及
    び前記第２の動翼型ポンプ要素部分の厚さは、前記ねじ
    溝型ポンプ要素部分の厚さよりも厚いことを特徴とする
    軸流真空ポンプ。
12. 【請求項１２】 請求項７〜１１の何れか１項に記載の
    軸流真空ポンプであって、前記第２の動翼型ポンプ要素
    部分の厚さは、前記動翼型ポンプ要素部分の厚さよりも
    薄いことを特徴とする軸流真空ポンプ。
13. 【請求項１３】 請求項６〜１２の何れか１項に記載の
    軸流真空ポンプであって、前記ロータ外周面における前
    記吸気側外周部分と前記吐出側外周部分との間には、遷
    移用外周面部分が形成されており、 当該遷移用外周面部分には、各ねじ要素における前記動
    翼型ポンプ要素部分と前記ねじ溝型ポンプ要素部分との
    間を滑らかに連続させている遷移用ねじ要素部分が形成
    されていることを特徴とする軸流真空ポンプ。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の軸流真空ポンプで
    あって、前記ロータの前記吸気側外周面部分の外径寸法
    と前記吐出側外周面部分の外径寸法とは異なっており、
    前記遷移用外周面部分によって、前記吸気側外周面部分
    と前記吐出側外周面部分とが滑らかに連続していること
    を特徴とする軸流真空ポンプ。
15. 【請求項１５】 被処理基板を載置するサセプタと、 前記サセプタを収容する処理チャンバと、 前記処理チャンバ内に気体を供給する気体供給系と、 前記処理チャンバ内から気体を排出する排気配管と、 前記排気配管と前記処理チャンバとの間に介挿され、吸
    気口と吐出口とを備え、前記吸気口と吐出口との間にロ
    ータを回転可能に収容するロータ室が形成されたケーシ
    ングと、比強度１６２ＭＰａ／ｍｍ²／ｇ／ｃｍ³以上の
    材料で形成され、外周面上に羽根を供えたロータと、前
    記ロータを２５０ｍ／ｓｅｃ以上の周速度で回転させる
    モータと、を具備する軸流真空ポンプと、 を備えた処理装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載の処理装置であって、
    前記高比強度材料が、微晶質合金であることを特徴とす
    る処理装置。
17. 【請求項１７】 請求項１５又は１６記載の処理装置で
    あって、前記高比強度材料が、下記の組成：重量％で、 アルミニウム：８３％以上、 遷移金属元素：４％以上、 希土類元素 ：１３％以上、 残部：不可避的不純物、 を含有する合金を急冷して微細化することにより得られ
    る超微細化組織を有するアルミ合金であることを特徴と
    する処理装置。
18. 【請求項１８】請求項１５〜１７の何れか１項記載の処
    理装置であって、前記高比強度材料が、下記の組織： 平均粒径が０．２〜０．５μｍのアルミニウム原子、 平均粒径が０．０５〜０．２μｍの遷移金属元素とアル
    ミニウムの金属間化合物、 平均粒径が０．０５〜０．２μｍの希土類元素とアルミ
    ニウムの金属間化合物、 を含む超微細化組織を有するアルミ合金であることを特
    徴とする処理装置。
19. 【請求項１９】 請求項１５記載の処理装置であって、
    前記高比強度材料が、ＣＦＲＰ、ＡＦＲＰ、セラミッ
    ク、チタン、又はチタニウム合金であることを特徴とす
    る処理装置。
20. 【請求項２０】 請求項１５記載の処理装置であって、 前記ポンプケーシングが円筒状断面を有するポンプケー
    シングであり、 前記ロータが、前記ポンプケーシング内に同軸状態に配
    置された単一の円柱状ロータであり、ロータ外周面に形
    成された複数本のねじ要素によって規定されるねじ溝部
    分を有し、前記ポンプケーシングと相俟ってねじ溝式真
    空ポンプを構成するものであり、 前記ロータの外周面に形成されている前記複数本のねじ
    要素は、 前記ロータ外周面における前記吸気口側の端から当該ロ
    ータの軸線方向にそった所定の長さの吸気側外周面部分
    に形成されているターボ分子ポンプの設計理論に基づく
    動翼型ポンプ要素部分と、 前記ロータ外周面における前記吐出口側の端から当該ロ
    ータの軸線方向に沿った所定の長さの吐出側外周面部分
    に形成されているねじ溝型ポンプ要素部分とを備えてお
    り、 各ねじ要素における前記動翼型ポンプ要素部分と前記ね
    じ溝型ポンプ要素部分とが滑らかに連続していることを
    特徴とする処理装置。
21. 【請求項２１】 請求項２０記載の処理装置であって、
    前記ロータの前記吸気側外周面部分には、更に、第２の
    動翼型ポンプ要素部分を規定する複数本の第２のねじ要
    素部分が形成されていることを特徴とする処理装置。
22. 【請求項２２】 請求項２１記載の処理装置であって、
    前記動翼型ポンプ要素部分と前記第２の動翼型ポンプ要
    素部分の合計本数は、前記ねじ溝型ポンプ要素部分の本
    数の整数倍であることを特徴とする処理装置。
23. 【請求項２３】 請求項２１又は２２に記載の処理装置
    であって、前記動翼型ポンプ要素部分の翼角は、前記ね
    じ溝型ポンプ要素部分における吸気側の端の傾斜角と同
    一であるか、またはそれよりも大きいことを特徴とする
    処理装置。
24. 【請求項２４】 請求項２１〜２３の何れか１項に記載
    の処理装置であって、前記第２の動翼型ポンプ要素部分
    の翼角は、前記動翼型ポンプ要素部分の翼角よりも大き
    いことを特徴とする処理装置。
25. 【請求項２５】 請求項２１〜２４の何れか１項に記載
    の処理装置であって、前記動翼型ポンプ要素部分及び前
    記第２の動翼型ポンプ要素部分の厚さは、前記ねじ溝型
    ポンプ要素部分の厚さよりも厚いことを特徴とする処理
    装置。
26. 【請求項２６】 請求項２１〜２５の何れか１項に記載
    の処理装置であって、前記第２の動翼型ポンプ要素部分
    の厚さは、前記動翼型ポンプ要素部分の厚さよりも薄い
    ことを特徴とする処理装置。
27. 【請求項２７】 請求項２０〜２６の何れか１項に記載
    の処理装置であって、前記ロータ外周面における前記吸
    気側外周部分と前記吐出側外周部分との間には、遷移用
    外周面部分が形成されており、 当該遷移用外周面部分には、各ねじ要素における前記動
    翼型ポンプ要素部分と前記ねじ溝型ポンプ要素部分との
    間を滑らかに連続させている遷移用ねじ要素部分が形成
    されていることを特徴とする処理装置。
28. 【請求項２８】 請求項２７に記載の処理装置であっ
    て、前記ロータの前記吸気側外周面部分の外径寸法と前
    記吐出側外周面部分の外径寸法とは異なっており、前記
    遷移用外周面部分によって、前記吸気側外周面部分と前
    記吐出側外周面部分とが滑らかに連続していることを特
    徴とする処理装置。