JP2003254284A

JP2003254284A - ポンプ装置

Info

Publication number: JP2003254284A
Application number: JP2002058421A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Kabasawa; 剛志樺澤; Satoshi Okudera; 智奥寺; Toru Miwata; 透三輪田; Manabu Nonaka; 学野中
Original assignee: BOC Edwards Technologies Ltd
Current assignee: Edwards Japan Ltd
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】ポンプを加熱せずに、プロセスガスの析出物
の生成を抑制すること。【解決手段】ターボ分子ポンプの管路の内部に、板状
部品を取り付け、これを周囲の管路より低温に保つこと
により、反応性生物を堆積させる。即ち、ターボ分子ポ
ンプ内のプロセスガスの流路に冷却トラップを設ける。
例えば、吸気口側配設されたターボ分子ポンプ部と、排
気口側配設されたねじ溝ポンプ部の間に冷却トラップを
設けた場合、プロセスガスの析出物が冷却トラップに堆
積されるため、ねじ溝ポンプ部でのプロセスガスの析出
を抑制することができる。一般に、プロセスガスは圧力
が高くなるほど高温で析出する傾向がある。そのため、
ポンプ内部にトラップを設けることにより、圧縮された
プロセスガスに冷却トラップを作用させることができ、
冷却トラップにプロセスガスを効率よく析出させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポンプ装置に関し、
例えば、半導体の製造に用いるターボ分子ポンプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造は、チャンバの中で基盤に
プロセスガスを作用させながら行われる。このチャンバ
の排気には、排気能力や真空度などの要求からターボ分
子ポンプが広く使用されている。ターボ分子ポンプは、
チャンバ内のプロセスガスなどを排気するほか、チャン
バ内を所定の圧力に保つために使用されている。

【０００３】半導体の製造に用いられるプロセスガスに
は各種のものがあるが、温度や圧力などの条件により、
管路部分に凝固し堆積する場合がある。そのため、ある
程度の時間ターボ分子ポンプを運転すると、管路部分に
堆積物が生じ、管路が詰まって性能が低下したり、ロー
タと堆積物が接触してポンプの運転に悪影響を与える場
合がある。

【０００４】そのため、管路でプロセスガスが凝固する
のを防ぐために、ポンプの周囲にヒータを設置し、管路
を高温に保温することが広く行われている。ヒータを用
いてポンプの温度を所定の値にコントロールすることに
より、ポンプ内でプロセスガスが凝固するのを低減する
ことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ヒータでポ
ンプを加熱すると、ポンプの内部温度が上昇するため、
ロータ部（ロータ軸とロータ翼などから成る回転体部
分）が過熱しやすくなる。すると、ロータ翼などの強度
が低下するため、ロータ部の回転速度を抑える必要がで
てくる。そのため、ポンプで排気可能なガス流量が低下
するという問題があった。また、特開平９−３１７６８
８号公報のポンプ装置のように、生成物対策として、ポ
ンプの排気要素の上流側に冷却トラップを設けたものも
ある。しかし、この方法では、生成物の析出に伴なうパ
ーティクルの発生が問題となる。即ち、トラップ部に析
出した細かい粉末が巻き上げられ、チャンバ内に侵入す
る可能性がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、ポンプを加熱せ
ずに、プロセスガスの析出物の生成を抑制することので
きるポンプ装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、一端の側に
吸気口が形成され、他端の側に排気口が形成されたケー
シングと、前記ケーシング内で回転自在に配設されたロ
ータ軸と、前記ロータ軸を軸支する軸受と、前記ロータ
軸を回転するモータと、前記ロータ軸に配設されるロー
タと、前記ロータと所定の間隙を隔てて、前記ケーシン
グの内周面に配設されたステータと、前記ロータと前記
ステータとの間隙に設けられ、軸方向に複数形成された
気体移送手段と、前記複数の気体移送手段の少なくとも
１つの間に形成された低温部と、を具備したことを特徴
とするポンプ装置を提供する。また、請求項２に記載の
発明では、前記複数形成された気体移送手段が、ロータ
側に形成されたロータ翼と、ステータ側に形成されたス
テータ翼から構成されたターボ分子ポンプ部と、ロータ
側かステータ側の少なくとも一方にらせん状のねじ溝が
形成されたねじ溝ポンプ部と、から構成されていること
を特徴とする請求項１に記載のポンプ装置を提供する。
請求項３に記載の発明では、前記低温部が、前記ターボ
分子ポンプ部と前記ねじ溝ポンプ部の間に形成されたこ
とを特徴とする請求項２に記載のポンプ装置を提供す
る。請求項４に記載の発明では、前記低温部が、前記ね
じ溝ポンプ部に形成されていることを特徴とする請求項
２、又は請求項３に記載のポンプ装置を提供する。請求
項５に記載の発明では、前記低温部が、気体移送手段に
取り付け可能な円環状のフランジ部と、前記フランジ部
の内周から、前記気体移送手段にて移送される排気ガス
の移送路に張り出したトラップ部と、前記フランジ部と
前記トラップ部のうち少なくとも一方に形成された、冷
却部と、を具備したことを特徴とする請求項１から請求
項４までのうちの何れか１の請求項に記載のポンプ装置
を提供する。請求項６に記載の発明では、前記排気口に
おける排気気体の温度と圧力をそれぞれＴ０、Ｐ０、圧
力Ｐ０での排気ガスの昇華温度と排気口温度Ｔ０との差
をδＴとし、圧力Ｐにおける前記排出気体の蒸気圧曲線
を表す関数をｆ（Ｐ）、前記低温部での前記排出ガスの
圧力をＰｔとした場合に、前記低温部の温度が[ｆ（Ｐ
ｔ）−δＴ]以下であることを特徴とする請求項１から
請求項５までのうちの何れか１の請求項に記載のポンプ
装置を提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図１から図４を参照して詳細に説明する。（１）実施形態の概要ターボ分子ポンプの管路の内部に、板状部品を取り付
け、これを周囲の管路より低温に保つことにより、反応
性生物を堆積させる。即ち、ターボ分子ポンプ内のプロ
セスガスの流路に低温部として冷却トラップを設ける。
例えば、吸気口側をロータ翼とステータ翼から成るター
ボ分子ポンプ部によって構成され、排気口側をねじ溝か
ら成るねじ溝ポンプ部によって構成されたターボ分子ポ
ンプの場合、冷却トラップを、例えばターボ分子ポンプ
部とねじ溝ポンプ部の間に設ける。

【０００９】プロセスガスの蒸気圧曲線から、一般にガ
スの圧力が高くなるほどプロセスガスが高温で固体凝固
する。ターボ分子ポンプ部とねじ溝ポンプ部の間にトラ
ップを設けると、この部位でのプロセスガスの圧力は、
ターボ分子ポンプ部によって高くなっているので、例え
ば、水冷によって冷却トラップを冷却することにより、
プロセスガスを凝固させることができ、フロンガスや液
体窒素などの特別な冷媒ガスを用いた大掛かりな冷却シ
ステムを必要としない。

【００１０】このように、ポンプ内に冷却トラップを設
けることにより、ポンプの内部を高温に保持する必要が
なくなるため、ポンプの放熱を促進することができる。
その結果、ロータ部の回転速度を大きくし、排気可能な
ガス流量を増加することができる。また、トラップが排
気流路の途中に設けられているため、吸気口側にトラッ
プを付ける場合と比較し、パーティクルの逆流を防止す
る効果が高い。

【００１１】（２）実施形態の詳細図１は、本実施の形態のターボ分子ポンプ１をチャンバ
６０に設置したところを示した図である。チャンバ６０
は、機密性を備えた容器であって、内部でドライエッチ
ングや積層など、半導体製造のための各種作業を行える
ようになっている。図示しないが、チャンバ６０には半
導体の製造に使用するプロセスガスの放出口が設けられ
ており、この放出口から放出されるプロセスガスによ
り、チャンバ６０内を所定の雰囲気にすることができ
る。

【００１２】ターボ分子ポンプ１は、コンダクタンスバ
ルブ５５を介して、チャンバ６０の下端面に吊り下げら
れた状態で設置されている。コンダクタンスバルブ５５
は、例えば、バタフライ弁によって構成された弁体を備
えたバルブである。バタフライ弁とは、円筒形の弁箱の
中に流路内径と等しい径をもつ円板状の弁体５６を入
れ，それを直径軸のまわりに回転して開閉を行うもので
ある。コンダクタンスバルブ５５の外部から弁体５６を
回転させて流路の断面積を調節することができる。ま
た、図１ではコンダクタンスバルブ５５の内部に配置さ
れた弁体５６を点線で図示している。

【００１３】コンダクタンスバルブ５５は、コンダクタ
ンス（ガスの流れ易さ）を調節するバルブであり、ター
ボ分子ポンプ１が排気ガスを吸引する程度を調節するた
めに設置されている。このようにして、ターボ分子ポン
プ１が真空装置から排気ガスを吸引する程度を調整する
コンダクタンスバルブ５５を開閉することによりチャン
バ内の圧力を調節することができる。

【００１４】ターボ分子ポンプ１は、磁気軸受部にて軸
支されたロータ部を高速回転することにより、チャンバ
６０内のガスを補助ポンプ側へ排気するためのポンプで
ある。磁気軸受部は、ロータ軸の周囲、及び底部に設置
した複数の電磁石（以下軸受電磁石と記す）の吸引力に
より、ロータ軸を磁気浮上させて所定の位置に保持する
ための装置である。また、ターボ分子ポンプ１は、吸気
口から排気口に至る管路の途中に、プロセスガスを凝固
するための冷却トラップが設けられている。

【００１５】制御装置５１は、磁気軸受部やロータ軸に
設けられたモータ部を制御するための装置である。磁気
軸受部に関しては、ロータ軸の変位をセンサによって検
出し、ロータ軸が所定の位置に保持されるように軸受電
磁石に供給する電流を制御する。モータ部に関しては、
ロータ軸の回転数をセンサによって検出し、モータ部を
構成するステータコイル（以下単にステータコイルと記
す）に供給する電流を調節する。

【００１６】送水装置５２は、ターボ分子ポンプ１に設
けられた冷却トラップに冷却水を供給する装置である。
送水装置５２によって供給される冷却水によって、冷却
トラップが冷却され、プロセスガスの反応生成物が冷却
トラップに析出する。なお、本実施の形態では、送水装
置５２によって、冷却水を供給することとしたが、本実
施の形態の冷却トラップでは、水道水程度の水温でもプ
ロセスガスを析出させることができるので、単に一般の
水道から水道水を供給し、冷却トラップから排出される
水は下水溝に排出するように構成することもできる。

【００１７】図２は、本実施の形態のターボ分子ポンプ
１の軸線方向の断面を示した図である。本実施の形態で
は、分子ポンプの一例として吸気口６側にターボ分子ポ
ンプ部が形成され、排気口１９側にねじ溝式ポンプ部が
形成されたターボ分子ポンプを用いることとする。

【００１８】ターボ分子ポンプ１の外装体を形成するケ
ーシング１６は、円筒状の形状をしており、その中心に
ロータ軸１１が設置されている。ケーシング１６は、後
に述べるスペーサ５と共にターボ分子ポンプ１の外装体
を形成している。スペーサ５の底部を成す基底部の中央
には略円筒形状をしたステータコラム４６が吸気口６の
側に形成されている。ステータコラム４６の内周面に
は、ロータ軸１１を支持するための磁気軸受部８、１２
とロータ軸１１を回転するためのモータ部１０が収納さ
れている。

【００１９】磁気軸受８、１２は、それぞれロータ軸１
１の軸線方向の上部と下部に設けられている。また、ロ
ータ軸１１の底部には、磁気軸受部２０が設けられてい
る。ロータ軸１１は、磁気軸受部８、１２によってラジ
アル方向（ロータ軸１１の径方向）に非接触で支持さ
れ、磁気軸受部２０によってスラスト方向（ロータ軸１
１の軸方向）に非接触で支持されている。これらの磁気
軸受部は、いわゆる５軸制御型の磁気軸受を構成してお
り、ロータ軸１１は軸線周りに回転するようになってい
る。

【００２０】磁気軸受部８では、例えば４つの軸受電磁
石がロータ軸１１の周囲に９０°ごとに対向するように
配置されている。ロータ軸１１上の磁気軸受部８を構成
する部位には電磁石ターゲット４８が形成されている。
電磁石ターゲット４８は、表面に絶縁皮膜を形成したケ
イ素鋼などの鋼板が多数積層された積層鋼板によって形
成されている。これは、磁気軸受部８で生じる磁場によ
り、ロータ軸１１上で渦電流が発生するのを抑制するた
めに設置されたものである。

【００２１】ロータ軸１１で渦電流が生じると、ロータ
軸１１が発熱すると共に渦電流損が発生し、効率が低下
することとなるが、電磁石ターゲット４８を積層鋼板で
構成することによりこれを防ぐことができる。磁気軸受
部８では、電磁石の磁力により電磁石ターゲット４８が
吸引され、ロータ軸１１は、ラジアル方向に磁気浮上す
る。

【００２２】磁気軸受部８の近傍には、ラジアルセンサ
９が形成されている。ラジアルセンサ９は、例えば、ロ
ータの周囲に配設されたコイルと、ロータ軸１１上に形
成されたラジアルセンサターゲット４７とから構成され
ている。コイルは制御装置５１（図１）の発信回路の一
部をなしており、コイルとラジアルセンサターゲット４
７との距離により信号の振幅が変化するため、これによ
ってロータ軸１１の変位を検知する。

【００２３】ラジアルセンサターゲット４７は、電磁石
ターゲット４８と同様に積層鋼板によって形成されてい
る。ラジアルセンサ９の信号に基づいて制御装置５１
は、磁気軸受部８で発生させる磁力をフィードバック制
御する。なお、ロータ軸１１の変位を検出するセンサと
して、他に静電容量式のものや光学式のものなどがあ
る。磁気軸受部１２とラジアルセンサ１３の構成と作用
はそれぞれ磁気軸受部８とラジアルセンサ９と同様であ
るので説明を省略する。

【００２４】ロータ軸１１の下端に設けられた磁気軸受
部２０は、円板状の金属ディスク２６、軸受電磁石１
４、１５、スラストセンサ１７によって構成されてい
る。金属ディスク２６は、鉄などの高透磁率材で構成さ
れており、その中心においてロータ軸１１に垂直に固定
されている。金属ディスク２６の上には軸受電磁石１４
が設置され、下には軸受電磁石１５が設置されている。
軸受電磁石１４は、磁力により金属ディスク２６を上方
に吸引し、軸受電磁石１５は、金属ディスク２６を下方
に吸引する。

【００２５】スラストセンサ１７は、ラジアルセンサ
９、１３と同様に、例えばコイルにより構成されてお
り、ロータ軸１１のスラスト方向の変位を検出してこれ
を制御装置５１に送信する。制御装置５１は、ラジアル
センサ１３から受信した信号によりロータ軸１１のスラ
スト方向の変位を検出することができるようになってい
る。

【００２６】ロータ軸１１がスラスト方向のどちらかに
移動して所定の位置から変位すると、制御装置５１はこ
の変位を修正するように軸受電磁石１４、１５の励磁電
流を調節し、ロータ軸１１を所定の位置に戻すように動
作する。制御装置５１は、このフィードバック制御によ
りロータ軸１１をスラスト方向の所定の位置に磁気浮上
させてこれを保持することができる。以上に説明したよ
うに、ロータ軸１１は、磁気軸受部８、１２によりラジ
アル方向に保持され、磁気軸受部２０によりスラスト方
向に保持されるため、軸線周りの回転の自由度を有する
ように軸支される。

【００２７】ロータ軸１１の、磁気軸受部８、１２の中
程にはモータ部１０が設けてある。本実施の形態では、
一例としてモータ部１０はＤＣブラシレスモータによっ
て構成されているものとする。ロータ軸１１のモータ部
１０を構成する部位の周囲には、永久磁石が固着されて
いる。この永久磁石は、例えば、ロータ軸１１の周りに
Ｎ極とＳ極が１８０°ごとに配置されるように固定され
ている。この永久磁石の周囲には、ロータ軸１１から所
定のクリアランスを経て、例えば６個の電磁石が６０°
ごとにロータ軸１１の軸線に対して対照的にかつ対向す
るように配置されている。

【００２８】一方、ターボ分子ポンプ１は、ロータ軸１
１の回転数と回転角度（位相）を検出する図示しないセ
ンサを備えており、これによって制御装置５１は、ロー
タ軸１１に固着された永久磁石の磁極の位置を検出する
ことができるようになっている。制御装置５１は、検出
した磁極の位置に従って、モータ部１０の電磁石の電流
を次々に切り替えて、ロータ軸１１の永久磁石の周囲に
回転磁界を生成する。ロータ軸１１に固着した永久磁石
はこの回転磁界に追従し、これによってロータ軸１１は
回転する。モータ部１０の外周面には、モータ部１０を
保護するためのステンレス製の円筒部材であるカラー４
９が設けられている。

【００２９】ロータ軸１１の上端にはロータ２４が複数
のボルト２５により取り付けられている。本実施の形態
では、一例として、ロータ２４の略中ほどから吸気口６
側、即ち、図中略上半分の部分は気体移送手段がロータ
翼２１やステータ翼２２などで構成されたターボ分子ポ
ンプ部となっており、図中略下半分の部分は気体移送手
段がねじ付スペーサであるスペーサ５などで構成された
ねじ溝式ポンプ部となっているものとする。なお、ター
ボ分子ポンプの構造はこれに限定するものではなく、例
えば、吸気口６側から排気口１９側までねじ溝式ポンプ
で構成されたものでも良い。

【００３０】ターボ分子ポンプ部においては、ロータ２
４は、アルミ合金などで構成されたロータ翼２１がロー
タ軸１１の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜し
て、ロータ２４から放射状に複数段取り付けてられてい
る。ロータ翼２１は、ロータ２４に固着されており、ロ
ータ軸１１と共に高速回転するようになっている。ケー
シング１６の吸気口側には、アルミ合金などで構成され
たステータ翼２２が、ロータ軸１１の軸線に垂直な平面
から所定の角度だけ傾斜して、ケーシング１６の内側方
向にロータ翼２１の段と互い違いに配設されている。

【００３１】スペーサ２３はリング状の部材であり、例
えばアルミニウム、鉄又はステンレスなどの金属によっ
て構成されている。スペーサ２３は、ステータ翼２２で
形成された各段の間に配設され、ステータ翼２２を所定
の位置に保持している。

【００３２】ロータ２４がモータ部１０により駆動され
てロータ軸１１と共に回転すると、ロータ翼２１とステ
ータ翼２２の作用により、吸気口６から排気ガスが吸気
される。吸気口６から吸気された排気ガスは、ロータ翼
２１とステータ翼２２の間を通り、冷却トラップ３０を
通過して、ねじ溝式ポンプ部へ送られる。

【００３３】冷却トラップ３０は、例えば、アルミニウ
ムやステンレスなどで形成された円環状の低温部であ
り、ターボ分子ポンプ部とねじ溝ポンプ部の間に挿入さ
れている。冷却トラップ３０は、内周側に張り出したト
ラップ部３３と、外周側に形成されたフランジ部３１、
及びフランジ部３１の内部に、全周に渡って形成された
水冷管部３２などから構成されている。水冷管部３２
は、送水装置５２から冷却水が供給され、冷媒を導通さ
せる導通路を形成している。フランジ部３１の上端面は
ケーシング１６の下端部に、下端面はスペーサ５の上端
部に、それぞれ同心に固定させれている。

【００３４】ねじ溝式ポンプ部は、ロータ下部２９、ス
ペーサ５などから構成されている。本実施の形態では、
ねじ溝はスペーサ５に形成されている。ロータ下部２９
は、ロータ２４の略下半部に形成された円筒状の外周面
を有する部分から構成されており、外周面がスペーサ５
の内周面に近接した領域まで張り出している。ねじ溝式
ポンプ部のステータはスペーサ５によって構成されてい
る。スペーサ５は、例えば、アルミニウム、ステンレ
ス、鉄などの金属によって構成された円筒状の部材であ
り、その内周面にらせん状の複数のねじ溝７が複数条形
成されている。

【００３５】ねじ溝７のらせんの方向は、ロータ２４の
回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、該分子が
排気口１９へ移送される方向である。ロータ２４がモー
タ部１０により駆動されて回転すると、ターボ分子ポン
プ部から送られてきた排気ガスは、ねじ溝７にガイドさ
れながら、排気口１９の方へ移送される。ターボ分子ポ
ンプ１の内部のガスの圧力は、吸気口６から排気口１９
にかけて増大するが、このように、ターボ分子ポンプ１
の吸気口６側をターボ分子ポンプ部で構成し、排気口１
９をねじ溝ポンプ部で構成することにより、高い圧縮比
を実現することができる。

【００３６】なお、本実施の形態では、ステータ側にね
じ溝７が形成されたねじ付スペーサが配置され、ロータ
下部２９の外周面は円筒状としたが、逆に、ロータの外
周面にねじ溝が形成してあるターボ分子ポンプとするこ
ともできる。

【００３７】スペーサ５の基底部の中央には、ステータ
コラム４６が、ねじ溝スペーサの内周面と同心に配設さ
せれている。このようにして、スペーサ５の基底部は、
ステータコラム４６を介してロータ部を支持する。

【００３８】スペーサ５の基底部には冷却水を循環させ
る水冷管１８が取り付けてあり、水冷管１８とスペーサ
５の基底部との間は熱交換が効率的に行われるようにな
っている。水冷管１８には、送水装置５２から冷却水が
供給される。スペーサ５の基底部に伝達してきた熱は、
水冷管１８内を循環する冷却水によりターボ分子ポンプ
１の外部へ効率よく放出することができるので、ターボ
分子ポンプ１が加熱して許容温度以上になるのを防ぐこ
とができる。

【００３９】図３は、冷却トラップ３０の構造の１例を
示した図である。冷却トラップ３０は、円環状の部材で
あり、トラップ部３３、フランジ部３１、及び水冷管部
３２などから構成されている。トラップ部３３は、フラ
ンジ部３１から内周方向に全周に渡って張り出してお
り、プロセスガスの流れる方向（軸線方向）に扇型の断
面を有する複数の貫通孔４０が形成されている。なお、
図では、貫通孔４０の空洞になっている部分は斜線にて
示してある。

【００４０】扇型の断面を有する貫通孔４０は、同心状
に、かつ径方向に他段に形成されている。即ち、径方向
に配設された板材と円周方向に配設された板材が格子状
に組み合わされた形状をしている。そのため、プロセス
ガスに接する部分の表面積が大きくなり、より多くの析
出物を析出させることができる。析出物は、貫通孔４０
の内周面及びトラップ部３３の上下端面に堆積する。

【００４１】フランジ部３１の上端面は、内周側に全周
に渡って凸部４１が形成してある。凸部４１の外径は、
ケーシング１６の内径にあわせて設定されており、ケー
シング１６の下端が凸部４１に勘合するようになってい
る。凸部４１とケーシング１６の内周が勘合することに
より、両者の位置決めが同心になされる。凸部４１をケ
ーシング１６に勘合させる場合は、フランジ部３１とケ
ーシング１６の間に、図示しないＯリングやガスケット
などのシール部材を介在させ、真空シールする。

【００４２】フランジ部３１の下端面には、全周に渡っ
て段部４２が形成されている。一方、スペーサ５の上端
面には、段部４２の内周面と勘合する凸部４５（図１）
が形成されている。段部４２の内周と凸部４５の外周が
勘合することにより、両者の位置決めが同心になされ
る。段部４２をスペーサ５の凸部４５に勘合させる場合
は、フランジ部３１とケーシング１６の間に、図示しな
いＯリングやガスケットなどのシール部材を介在させ、
真空シールする。

【００４３】水冷管部３２は、冷却水を水冷とラップ３
０に循環させるための水路であって、フランジ部３１の
上端面と下端面の中ほどに、フランジ部３１の全周に渡
って形成されている。貫通孔４０の外周を構成する部分
の熱が熱伝導により冷却水に伝達され、トラップ部３３
が冷却される。本実施の形態では、冷却水の水温は、室
温における水温とするが、プロセスガスの種類により、
更に低い温度が必要な場合は、水冷装置を設けて水温を
調節したり、あるいはフロンガスや液体窒素などの冷媒
を供給するようにしてもよい。

【００４４】図４は、あるプロセスガスの蒸気圧曲線の
１例をグラフとして示した図である。ただし、横軸は蒸
気圧を、縦軸は温度を表している。蒸気圧曲線６１は、
ターボ分子ポンプ１で排出するあるプロセスガスの蒸気
圧Ｔ＝ｆ（Ｐ）を表している。ここでＴは温度を、Ｐは
圧力をそれぞれ表している。蒸気圧曲線６１を境に図中
右側は固相、左側は気相となっている。このように、生
成物が堆積し始める温度は、ガスの圧力により変化す
る。

【００４５】点６６は、ターボ分子ポンプ１の吸気口６
での温度と圧力を表している。点６６は、気相側にある
ため、吸気口６ではこのプロセスガスが気体であること
がわかる。このプロセスガスは、ターボ分子ポンプ１の
内部で排気口１９側に移送されるにつれて圧縮され、排
気口１９では、点６７に示したＰ０となる。このプロセ
スガスは、圧縮される過程で、点６６において固体とな
って析出する。

【００４６】一方、トラップ部３３の温度をＴｔ、ま
た、トラップ部３３でのこのプロセスガスの圧力をＰｔ
とすると、このプロセスガスは、点７０（温度Ｔ１、圧
力Ｐｔ）において固相となり、トラップ部３３で析出す
る。

【００４７】そのため、トラップ部３３の温度Ｔｔをお
およそＴｔ＜Ｔ１とすると、トラップ部３３でこのプロ
セスガスを析出させることができる。

【００４８】ここで、圧力Ｐ０における、排気口１９で
のプロセスガスの温度と蒸気圧曲線６１上の点の温度の
差をδＴとする。一方、圧力Ｐｔにおいて、蒸気圧曲線
６１上の点７０からδＴだけ温度が下がった点を点７１
（温度Ｔ２）とする。なお、曲線６２（Ｔ＝ｆ’
（Ｐ））は、蒸気圧曲線６１を−δＴだけ平行移動した
ものである。トラップ部３３の温度を温度Ｔ２以下にす
ると、従来ポンプの管内で堆積していた堆積物と同程度
以上の量の堆積物をトラップ部３３に堆積させることが
期待できる。このため、従来管内に堆積していた堆積物
をトラップ部３３に集中的に堆積させることができる。

【００４９】なお、以上の説明は、特定のプロセスガス
に限定するものではなく、半導体製造に使用される各種
のプロセスガスに適用できるものである。これらのプロ
セスガスは、以上に説明したように、圧力が高いほど堆
積開始温度が低下するため、従来はポンプの中で最も圧
力の高い排気口付近に堆積していた。しかも、例えば、
ロータ部とステータ部（ステータ翼２２やスペーサ５な
ど）の間などのように、回転する部材と固定した部材の
隙間を最も狭くしたい部分に堆積しがちである。そこ
で、その上流側に、排気口付近より堆積しやすい温度ま
で冷却した部材を設置することで排気口付近への堆積を
防止することを目指したのが本実施の形態である。

【００５０】（実施の形態の変形例）実施の形態では、
冷却トラップ３０をターボ分子ポンプ部とねじ溝ポンプ
部の間に形成したが、冷却トラップを配設する部位はこ
れに限定するものではない。例えば、ターボ分子ポンプ
部を軸方向に２つ以上に分割し、これら分割されたター
ボ分子ポンプの間に冷却トラップ３０を配設しても良い
し、又は、ねじ溝ポンプ部を２つ以上に分割し、これら
分割されたねじ溝ポンプ部の間に冷却トラップ３０を配
設しても良い。

【００５１】本実施の形態及び本実施の形態の変形例よ
り、冷却トラップに選択的にプロセスガスの反応生成物
を堆積させ、排気要素部分に堆積しないようにすること
ができる。また、ヒータなどによりターボ分子ポンプ１
を加熱する必要がないので、昇温によるロータ翼２１の
強度の低下などが生じにくい他、モータ部１０など過熱
を避けたい部分の昇温を抑制することができる。堆積物
を冷却トラップ３０に集中的に生じさせることができる
ので、ターボ分子ポンプ１の保守、清掃が容易になる。

【００５２】以上、本発明の１実施形態について説明し
たが、本発明は説明した実施形態に限定されるものでは
なく、各請求項に記載した範囲において各種の変形を行
うことが可能である。例えば、ターボ分子ポンプ１を気
体移送手段が、ロータ翼とステータ翼で構成された全翼
タイプのターボ分子ポンプとしても良いし、また、気体
移送手段がねじ溝のみからなるねじ溝式の分子ポンプと
していも良い。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、ポンプを加熱せずに、
プロセスガスの析出物の生成を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態のターボ分子ポンプをチャンバに
設置したところを示した図である。

【図２】本実施の形態のターボ分子ポンプの軸線方向の
断面を示した図である。

【図３】冷却トラップの構造の１例を示した図である。

【図４】あるプロセスガスの蒸気圧曲線の１例をグラフ
として示した図である。

【符号の説明】

１ターボ分子ポンプ５スペーサ６吸気口７ねじ溝８磁気軸受部９ラジアルセンサ１０モータ部１１ロータ軸１２磁気軸受部１３ラジアルセンサ１４軸受電磁石１５軸受電磁石１６ケーシング１７スラストセンサ１８水冷管１９排気口２０磁気軸受部２１ロータ翼２２ステータ翼２３スペーサ２４ロータ２５ボルト２６金属ディスク２９ロータ下部３０冷却トラップ３１フランジ部３２水冷管部３３トラップ部４０貫通孔４１凸部４２段部４６ステータコラム４７ラジアルセンサターゲット４９カラー５１制御装置５２送水装置５５コンダクタンスバルブ５６弁体６０チャンバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三輪田透千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者野中学千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内Ｆターム(参考） 3H031 DA01 DA02 DA07 EA02 EA03 FA35 3H034 AA01 AA02 AA03 AA12 BB01 BB08 BB11 BB16 BB17 CC03 CC07 DD05 DD28 EE03 EE04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端の側に吸気口が形成され、他端の側
に排気口が形成されたケーシングと、前記ケーシング内で回転自在に配設されたロータ軸と、前記ロータ軸を軸支する軸受と、前記ロータ軸を回転するモータと、前記ロータ軸に配設されるロータと、前記ロータと所定の間隙を隔てて、前記ケーシングの内
周面に配設されたステータと、前記ロータと前記ステータとの間隙に設けられ、軸方向
に複数形成された気体移送手段と、前記複数の気体移送手段の間に、前記気体移送手段にて
移送される排気ガスの流路に張り出した少なくとも１つ
の低温部と、を具備したことを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】前記複数形成された気体移送手段は、ロータ側に形成されたロータ翼と、ステータ側に形成さ
れたステータ翼から構成されたターボ分子ポンプ部と、ロータ側かステータ側の少なくとも一方にらせん状のね
じ溝が形成されたねじ溝ポンプ部と、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
ポンプ装置。
【請求項３】前記低温部は、前記ターボ分子ポンプ部
と前記ねじ溝ポンプ部の間に形成されたことを特徴とす
る請求項２に記載のポンプ装置。
【請求項４】前記低温部は、前記ねじ溝ポンプ部に形
成されていることを特徴とする請求項２、又は請求項３
に記載のポンプ装置。
【請求項５】前記低温部は、円環状のフランジ部と、前記フランジ部の内周から、前記気体移送手段にて移送
される排気ガスの移送路に張り出したトラップ部と、前記フランジ部と前記トラップ部のうち少なくとも一方
に形成された、冷却部と、を具備したことを特徴とする請求項１から請求項４まで
のうちの何れか１の請求項に記載のポンプ装置。
【請求項６】前記排気口における排気気体の温度と圧
力をそれぞれＴ０、Ｐ０、圧力Ｐ０での排気ガスの昇華
温度と排気口温度Ｔ０との差をδＴとし、圧力Ｐにおけ
る前記排出気体の蒸気圧曲線を表す関数をｆ（Ｐ）、前
記低温部での前記排出ガスの圧力をＰｔとした場合に、前記低温部の温度が[ｆ（Ｐｔ）−δＴ]以下であること
を特徴とする請求項１から請求項５までのうちの何れか
１の請求項に記載のポンプ装置。