JP2003322094A - 真空排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は反応生成ガスが固体化して生成される
反応生成物が堆積することにより、排気経路を塞いでし
まうために生じる不良による稼働時間の制限や、メンテ
ナンス期間を長くすることができるスクリュー式ドライ
真空ポンプを提供することを目的とする。 【構成】ハウジング内に設けられるロータ室に互いに噛
合う一対のスクリューロータを回転自在に設け、ハウジ
ング内壁と前記一対のスクリューロータの歯溝で形成さ
れる気体の移送室を形成するとともに移送室に連通する
吸引口と排出口を有し、吸引口から移送室に気体を吸引
して排出口から気体を排出するスクリュー式真空ポンプ
の前記排出口をハウジングの側面に形成しすることによ
り大きな排気口を空けることができ、堆積物により穴が
ふさがるまでの時間を延ばすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、例えば半導体製品
や電子部品等の製造工程において表面処理等を行う場合
に、処理チェンバー内より吸い込まれたガスが、真空ポ
ンプの運転を危うくするガス状の成分を含有しているよ
うな、吸込口と吐出し口とを備えたオイルフリーのスク
リュー式ドライ真空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製品の製造プロセスにおいて、被
処理体の表面にポリＳｉ膜、シリコン窒化膜、シリコン
酸化膜等の膜を形成するための化学気相成長装置（ＣＶ
Ｄ）やエッチング装置等の反応ガスを流して表面処理を
行う装置がある。

【０００３】例えば化学気相成長装置（ＣＶＤ）は反応
室、この反応室内を加熱するためのヒータ、前記反応室
の下側に設けられた炉口フランジ、炉口フランジに接続
された原料ガス供給系、前記反応室の室内頂部に接続さ
れる排気系からなり、多数の被処理体を登載した石英ボ
ートを反応室内の所定位置に収納し、反応室内を減圧下
及び加熱下で原料ガス供給系よりＳｉＨ４、ＳｉＨ２Ｃ
ｌ２、ＮＨ３などの原料ガスを供給し、被処理体表面に
ポリＳｉ膜、シリコン窒化膜等の反応生成膜を形成させ
るものである。

【０００４】上記の化学気相成長装置（ＣＶＤ）やエッ
チング装置には、真空チャンバの内部に配置されたウエ
ハに向けて半導体製造を行うのに必要なガスを流してウ
エハに対する処理を行うが、真空チャンバ内の処理後の
ガスは、全て真空ポンプで真空チャンバから吸気された
後、ポンプ出口を通って大気もしくは処理装置へ排気さ
れていた。

【０００５】半導体製造プロセスにおいては、プロセス
チェンバー内に油分子が漏洩するのを嫌うため、オイル
フリーのドライ真空ポンプが用いられる。従来、このよ
うな半導体製造装置用真空ポンプとしては排気効率を上
げるためにスクリュー式ポンプやターボ分子ポンプ等の
ドライ真空ポンプを単体で使用する以外にも、複数のポ
ンプを組合せた多段式真空ポンプが用いられている。ス
クリュー式ドライ真空ポンプは図４に示すように、ケー
シング１００の中に２本の平行なシャフト１０１，１０
２が支持され、これには互いに噛合うスクリュー溝を有
するスクリューロータ１０３，１０４が固着されてい
る。一方のシャフト１０１はモータ１０５によって回転
駆動され、この回転はシャフト１０１の他端に形成され
たギア１０６により他のシャフト１０２に伝達される。
ケーシング１００には、吸引口１０７及び排出口１０８
を備えている。以上の構成によりスクリューロータ１０
３，１０４を同期して反転させることにより、スクリュ
ーロータ１０３，１０４とケーシング１００に閉じ込め
た気体を回転により軸方向に移動して排気する。該スク
リュー形真空ポンプの作用は、吸引口１０７からロータ
内へ気体を吸入する吸込過程と、ロータ内部で気体を移
送する移送過程と、排出口１０８から気体を吐出する吐
出過程とからなっている。

【０００６】これらの過程中でポンプ内での固形物の生
成が問題になってくるが、この析出と形成は、ポンプに
より排出したいガス成分同士の化学的な反応、表面にお
けるガス成分の反応および／または触媒効果に基づいて
行われ得る。このような化学的な反応の他に、圧力上昇
または冷却に基づく凝集状態変化によっても固形物形成
が生じ得る。

【０００７】また、従来のスクリュー式ドライ真空ポン
プの排気口１０８は図５に示すように、排気効率を上げ
るためにハウジング内の底部に設けていた。従ってスク
リューロータを回転自在に固定するための軸受１０９等
が配置されているため排気口の断面形状は大きさの制約
があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、半導体
製造装置においては、ウエハの大口径化や成膜の高品質
化のために多量のガスを使用する傾向にある。半導体製
造装置の真空チャンバに導入されるガスは、その一部が
反応に寄与しているだけであり、残りの大部分は未反応
のまま排出されてしまっている。残った反応生成ガスは
全て真空ポンプ内を通ることになり、真空ポンプから排
気される反応生成ガスは圧力上昇により排気構内で凝固
しやすくなっている。特にスクリュー式ドライ真空ポン
プのような気体を圧縮して排気する機能を有する真空ポ
ンプにおいては、排気直前における圧縮工程で反応生成
ガスが圧力上昇し、排気口付近で凝集状態変化によって
固形生成物が生じてしまう。従来、スクリュー式ドライ
真空ポンプの排気口はスクリューを収納したハウジング
の排気側底面から排出されることが一般的であった。し
かし排気面から排出する場合はスクリューロータを固定
するための軸受や潤滑油の排気室への漏洩を防止するた
めのシール機構等の構造があるため排気口の面積を大き
くすることができなかった。そのため、前記固形生成物
が該排気口に付着し蓄積された場合、短期間に該排気口
を塞いでしまい、真空ポンプの可使時間が減少してしま
うという問題があった。

【０００９】また、従来の排気口では前記排気口を油で
満たされた潤滑室から完全に遮断し、真空ポンプ外へ排
気を導入するための排気通路を形成する必要があった。
このため、反応生成ガスが該排気通路を流れることによ
り生成凝固物が該通路内に付着してしまい、排気口の断
面積が狭くなり、排気能力を低下してしまう。これら付
着堆積物を除去するためには軸受や潤滑油の排気室への
漏洩を防止するためのシール機構等の複雑な構造の中を
断面積の狭い排気通路が通っているためメンテナンスの
ための時間が長くなってしまうという問題もあった。

【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、反応生成ガスが固体化して生成される反応生成物が
堆積することにより、排気経路を塞いでしまうために生
じる不良による稼働時間の制限や、メンテナンス期間を
長くすることができるスクリュー式ドライ真空ポンプを
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題を解決するためにハウジング内に設けられるロータ室
に互いに噛合う一対のスクリューロータを回転自在に設
け、ハウジング内壁と前記一対のスクリューロータの歯
溝で形成される気体の移送室を形成するとともに前記移
送室に連通する吸引口と排出口を有し、吸引口から前記
移送室に気体を吸引して排出口から気体を排出するスク
リュー式真空ポンプにおいて、前記排出口をハウジング
の側面に形成したことを特徴とする。

【００１２】このような構成にすることにより、従来の
ようにハウジングの排出側底部に排気口を設けスクリュ
ーロータを支えるための軸受や潤滑油の排気室への漏洩
を防止するためのシール機構等があることにより排気口
の面積を制限されることがなくなり、従来の排気口の面
積と比較して大きな穴を空けることができるようにな
る。従って、生成物が蓄積され真空ポンプの性能を劣化
させるくらいに穴を塞いでしまうまでの時間を長くする
ことができる。よって排気口に蓄積された生成物を除去
するためのメンテナンスの期間を長くすることができ
る。つまり、真空ポンプの連続運転時間を延ばすことが
可能となる。また、ポンプ外へ排気するための排気経路
を無くすことができるので排気口付近の排気経路に生成
物が蓄積することが無くなる。

【００１３】前記一対のスクリューロータの軸直角方向
から見た時、軸方向の位置関係において、前記排出口の
少なくとも一部が、前記一対のスクリューロータに重な
るように形成したことを特徴とする。このような構成に
することにより、排気口を設けるために真空ポンプが軸
方向に長くなる事を抑えることができる。

【００１４】前記排出口は前記移送室の少なくとも一つ
が前記ハウジングの内壁に接している面の内側に形成さ
れていることを特徴とする。このような構成にすること
により、真空ポンプの性能をほとんど落とすことなくハ
ウジング側面の排気口の穴の面積を大きくできる。

【００１５】前記排出口の位置をスクリューロータの排
出側最端部近傍に形成したことを特徴とする。このよう
な構成にすることにより、メンテナンス時に排気口に堆
積した生成物の除去が容易になり、更にはハウジング内
底部の堆積物の除去も容易にできる。

【００１６】前記移送室端面が前記一対のスクリューロ
ータの排出側最端面に達した以降に前記移送室の一部が
排出口につながるようにしたことを特徴とする。このよ
うな構成にすることにより、真空ポンプの性能をほとん
ど落とすことなくハウジング側面の排気口の穴の面積を
大きくできる。

【００１７】前記排出口は、前記一対のスクリューロー
タの排気側端面から軸方向に排出側ハウジング端部まで
の任意の部分を開口していることを特徴とする。このよ
うな構成にすることにより、真空ポンプの性能をほとん
ど落とすことなくハウジング側面の排気口の穴の面積を
さらに大きくできる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面に基づいて説明する。図１、２は本発明の第一実
施形態に係るスクリュー式ドライ真空ポンプを示す図で
ある。

【００１９】図１、２は本実施例における真空ポンプの
概略の内部構造を示す要部正面断面図と要部側面断面図
である。吸気口１１ａおよび排気口１１ｂを形成したハ
ウジング１１と、このハウジング１１内に所定のクリア
ランス（微小隙間）をもって非接触噛合状態で互いに噛
み合うよう平行に収納された一対のスクリューロータ２
１、２２と、これらハウジング１１およびスクリューロ
ータ２１、２２の間に介装された軸受２３ａ、２３ｂお
よび軸穴封止用のシール部材２４ａ、２４ｂと、両ロー
タ２１、２２を逆方向に同期回転させるようスクリュー
ロータ２１、２２に一体的に装着された同期歯車２５お
よびロータ２２の一端に連結されたモータ等の駆動手段
（図示せず）と、を具備している。

【００２０】スクリューロータ２１とスクリューロータ
２２とは、ハウジング１１の内壁面に対して所定のクリ
アランス、例えば５０ミクロンの隙間を隔てる外径寸法
および軸方向長さを有しており、ハウジング１１と両ス
クリューロータ２１、２２との間には、スクリューロー
タ２１、２２の噛合部分で互いに仕切られ、かつスクリ
ューロータ２１、２２の回転によって回転軸の軸方向に
移送される複数の螺旋形状の作業室３１が形成されてい
る。

【００２１】これらの作業室３１は、スクリューロータ
２１、２２の回転に伴って、図１中の左端側の移送区間
でその容積を増大させるとともに、その容積増大中に図
２に示すようにハウジング１１の吸気口１１ａに連通
し、吸気完了後に図１中の右側に移送され、図１中の右
端側の移送区間ではその容積を減少させる。そして、作
業室の容積が所定容積以下になる圧縮完了域で、図１中
の右端側の作業室が排気口１１ｂに連通し、排気がなさ
れるようになっている。

【００２２】図に示すようにハウジングの側面に排気口
１１ｂを設けることにより、ハウジング底面に排気口を
設けた場合に比べて排気口の面積を大きくできるため反
応生成ガスにより生成される堆積物により穴がふさがる
までの時間を大幅に延ばすことができる。また、底面に
排気口がある場合は真空ポンプの外部に排気を行う場
合、油が満たされている軸受等が配置されている部屋と
完全に分離するための排気通路が必要になり堆積物の蓄
積される経路が長くなりそれだけ排気口及び排気通路を
塞いでしまう可能性が大きくなるが、ハウジングの側面
に穴をあけた場合、この部分に直接外部の排気通路を接
続することができるので内部の排気通路内で堆積物が蓄
積される心配が無くなる。さらに、排気口がポンプのハ
ウジングに剥き出しになっているのでメンテナンス時の
堆積物の除去等が容易になり、よってメンテナンス時間
も短くすることができる。

【００２３】図３は本発明の第二実施形態に係るスクリ
ュー式ドライ真空ポンプを示す図である。

【００２４】図３は本実施例における真空ポンプの概略
の内部構造を示す要部正面断面図である。吸気口２１１
ａおよび排気口２１１ｂを形成したハウジング２１１
と、このハウジング２１１内に所定のクリアランス（微
小隙間）をもって非接触噛合状態で互いに噛み合うよう
平行に収納された一対のスクリューロータ２２１、２２
２と、これらハウジング１１およびスクリューロータ２
２１、２２２の間に介装された軸受２２３ａ、２２３ｂ
および軸穴封止用のシール部材２２４ａ、２２４ｂと、
両ロータ２２１、２２２を逆方向に同期回転させるよう
スクリューロータ２２１、２２２に一体的に装着された
同期歯車２２５およびロータ２２２の一端に連結された
モータ等の駆動手段２３１と、を具備している。

【００２５】スクリューロータ２２１とスクリューロー
タ２２２とは、ハウジング２１１の内壁面に対して所定
のクリアランス、例えば５０ミクロンの隙間を隔てる外
径寸法および軸方向長さを有しており、ハウジング１１
と両スクリューロータ２２１、２２２との間には、スク
リューロータ２２１、２２２の噛合部分で互いに仕切ら
れ、かつスクリューロータ２２１、２２２の回転によっ
て回転軸の軸方向に移送される複数の螺旋形状の作業室
２３１が形成されている。

【００２６】これらの作業室２３１は、スクリューロー
タ２２１、２２２の回転に伴って、図３中の左端側の移
送区間でその容積を増大させるとともに、その容積増大
中にハウジング２１１の吸気口２１１ａに連通し、吸気
完了後に図３中の右側に移送され、図３中の右端側の移
送区間ではその容積を減少させる。そして、作業室の容
積が所定容積以下になる圧縮完了域で、図３中の右端側
の作業室が排気口２１１ｂに連通し、排気がなされるよ
うになっている。

【００２７】図に示すようにハウジングの側面に排気口
２１１ｂを設けることにより、ハウジング底面に排気口
を設けた場合に比べて排気口の面積を大きくできるため
反応生成ガスにより生成される堆積物により穴がふさが
るまでの時間を大幅に延ばすことができる。また、底面
に排気口がある場合は真空ポンプの外部に排気を行う場
合、油が満たされている軸受等が配置されている部屋と
完全に分離するための排気通路が必要になり堆積物の蓄
積される経路が長くなりそれだけ排気口及び排気通路を
塞いでしまう可能性が大きくなるが、ハウジングの側面
に穴をあけた場合、この部分に直接外部の排気通路を接
続することができるので内部の排気通路内で堆積物が蓄
積される心配が無くなる。さらに、排気口がポンプのハ
ウジングに剥き出しになっているのでメンテナンス時の
堆積物の除去等が容易になり、よってメンテナンス時間
も短くすることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば以下
のような優れた効果が得られる。 （１）スクリュー式ドライ真空ポンプの排気口に反応生
成ガスが流れて堆積物が蓄積しても、従来の底面に排気
口を配置したものと比較して、より大きな穴を空けるこ
とができるので堆積物で穴がふさがってしまうまでの時
間を伸ばすことができるのでメンテナンスの期間を延ば
すことも可能となり、その分連続運転ができるようにな
る。 （２）また、メンテナンスの時に、従来の底面に排気口
を配置したものと比較して、側面から直接排気できるの
で堆積物が蓄積されていても堆積物の除去が容易にでき
メンテナンスの時間を大幅に短くすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態に係る真空排気装置の要
部正面断面図である。

【図２】本発明の第一実施形態に係る真空排気装置の要
部側面断面図である。

【図３】本発明の第二実施形態に係る真空排気装置の要
部正面断面図である。

【図４】従来の実施形態に係る真空排気装置の要部正面
断面図である。

【図５】従来の実施形態に係る真空排気装置の要部側面
断面図である。

【符号の説明】

１１ ハウジング １１ａ 吸気口 １１ｂ 排気口 ２１、２２ スクリューロータ ２３ａ、２３ｂ 軸受 ２４ａ、２４ｂ シール ２５ 同期歯車

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング内に設けられるロータ室に互い
   に噛合う一対のスクリューロータを回転自在に設け、ハ
   ウジング内壁と前記一対のスクリューロータの歯溝で形
   成される気体の移送室を形成するとともに前記移送室に
   連通する吸引口と排出口を有し、吸引口から前記移送室
   に気体を吸引して排出口から気体を排出するスクリュー
   式真空ポンプにおいて、前記排出口をハウジングの側面
   に形成したことを特徴とするスクリュー式真空ポンプ。
2. 【請求項２】前記一対のスクリューロータの軸直角方向
   から見た時、軸方向の位置関係において、前記排出口の
   少なくとも一部が、前記一対のスクリューロータに重な
   るように形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載のスクリュー式真空ポンプ。
3. 【請求項３】前記排出口は前記移送室の少なくとも一つ
   が前記ハウジングの内壁に接している面の内側に形成さ
   れていることを特徴とする請求項２に記載のスクリュー
   式真空ポンプ。
4. 【請求項４】前記排出口の位置をスクリューロータの排
   出側最端部近傍に形成したことを特徴とする請求項２又
   は３に記載のスクリュー式真空ポンプ。
5. 【請求項５】前記移送室端面が前記一対のスクリューロ
   ータの排出側最端面に達した以降に前記移送室の一部が
   排出口につながるようにしたことを特徴とする請求項２
   又は３に記載のスクリュー式真空ポンプ。
6. 【請求項６】前記排出口は、前記一対のスクリューロー
   タの排気側端面から軸方向に排出側ハウジング端部まで
   の任意の部分を開口していることを特徴とする請求項
   ２、３、４又は５に記載のスクリュー式真空ポンプ。