JP2015503697A - 真空ポンプ用アダプタおよび関連するポンピング装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、真空ポンプに対するアダプタに関し、このアダプタは、環状入力フランジ（１５）と、出力カプリング（１６）とを備え、環状入力フランジ（１５）は、チャンバの吐出孔に結合するようになっており、出力カプリング（１６）は、少なくとも２つの円筒状ハウジング（２１）を備え、少なくとも部分的に、それぞれのターボ分子真空ポンプ（３）のケース（４）に対するポンプケーシングを形成している。前記ターボ分子真空ポンプ（３）は、それぞれの円筒状貫通ハウジング（２１）の中に収容されるようになっている。本発明はまた、ポンピング装置に関し、このポンピング装置は、上記で説明した真空ポンプ（３）に対するアダプタと、少なくとも部分的に、それぞれの円筒状出力ハウジング（２１）の中に収容された、少なくとも２つのターボ分子真空ポンプ（３）を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、高真空を生成するためにチャンバに接続されるターボ分子真空ポンプに関する。

チャンバ内を高真空にするためには、急速に高真空を生成させ、維持することができるポンプを使用する必要がある。通常、ターボ分子型真空ポンプが一般に使用されるが、ターボ分子型真空ポンプは、ケースを収容するポンプケーシングを備え、そのケース内において、ロータが高速回転（毎分３万回を超える速度）で駆動される。

ポンプケーシングは、吸入孔を備え、この吸入孔は、ロータと同軸であり、チャンバの出口孔に連なっている。一般に、ポンプは、チャンバの単一の固定体に固定され、その支持体には、ポンプの吸入孔と対応する、固定体の吐出孔を囲んでいる単一ゾーンが設けられている。従って、ポンプケーシングは、吸入孔を取り囲む同軸環状結合フランジを備え、この同軸環状結合フランジは、固定体または中間結合体に、ねじ止めして固定されている。この中間結合体自体は、固定体に結合され、これにより、真空ポンプは固定体に固定されている。

半導体製造プロセス等の特定のプロセスには、大量のガス流を吸収することができるターボ分子真空ポンプが必要である。例えば、４５０ｍｍエッチングプロセスにおいて、５〜７ｍｔｏｒｒのチャンバ内真空を得るためには、２０００〜２５００ ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ（毎分当り標準立方センチメートル））のガス流を吸収することができるターボ分子真空ポンプが必要である。この量の流れを吸収するためには、真空ポンプは、約６０００ｌ／ｓよりも大きい排気容量を有していなければならない。

現在、このような排気容量を有するターボ分子真空ポンプは少ない。このような性能を達成するための１つの解決策は、複数のターボ分子真空ポンプを、１つのチャンバに並列に接続することにより、各ポンプの性能を合計させることである。

しかし、真空ポンプの位置、および出力結合のあり方によって、チャンバ内のガス速度の均一性が大きく失われることは明らかである。ガスの速度は、真空ポンプの吸入孔のレベルでも、一般的に不均一であり、かつ真空ポンプのチャンバに対する結合の相乗効果によって、この不均一性は、強調される。チャンバ内におけるガス速度の不均一性は、プロセスチャンバの基板のレベルにおいて、大きな問題を引き起こす。プロセスチャンバの基板のレベルにおいては、ガスの圧力分布と、基板表面を流れるガスの流れとは、高度に均一であることが必要である。

別の欠点は、チャンバ内を支配する圧力を調節することの困難さである。圧力を調整するためには、通常、可変コンダクタンス制御バルブが使用される。制御バルブは、チャンバの出力開口と、ターボ分子真空ポンプの入力開口との間に結合される。バルブの開放の制御によって、チャンバ内に存在する気体の流れに応じて調節されるべきチャンバの圧力を、多少は調節することができる。チャンバに結合された複数の真空ポンプを使用した場合には、真空ポンプの配置によってチャンバ内の圧力が異なり、個々のバルブの制御は、その違いに依存することを考えると、同時に複数の制御バルブを調節することは困難であることが分かる。この更なる困難さによって、チャンバ内部の排気速度の不均一性は大となる。

本発明の目的の１つは、従来技術における上記した問題の幾つかを解決するようになっている真空ポンプ用のアダプタと、それを具備するポンピング装置とを提供することである。

本発明の目的は、真空ポンプ用のアダプタであって、環状入力フランジと出力カプリングとを備えており、環状入力フランジは、チャンバの吐出孔と結合されるようになっており、出力カプリングは、少なくとも２つの円筒状ハウジングを備えており、円筒状ハウジングは、それぞれのターボ分子真空ポンプのケースに対する、少なくともポンプケーシングの一部を形成しており、かつ前記ターボ分子真空ポンプは、それぞれの円筒状ハウジングの中に収容されるようになっていることを特徴とするアダプタを提供することにある。

本発明のアダプタは、次に示す特徴を、単独か、または組み合わせて備えていることがある。
− 出力カプリングは、第１のシリーズのねじ孔を備え、第１のシリーズのねじ孔は、前記円筒状ハウジングの各外部開口部の周囲に配置されている。アダプタは、第１の追加の固定ねじを備え、第１のシリーズのねじ孔と、前記第１の追加的固定ねじとは、ターボ分子真空ポンプのポンプケーシングを、アダプタに固着させるようになっている。
− 円筒状ハウジングは、ほぼ同一の容積を有し、出力カプリング内に、ほぼ対称的に配置されている。
− 円筒状ハウジングの軸線は、環状入力フランジの軸線に対して傾斜している。
− 環状入力フランジと出力カプリングとを接合するアダプタの部分は、円錐台状である。
− 円錐台部の基部の直径は、ターボ分子真空ポンプの吸入孔の直径の突起部が内接する円の直径とほぼ等しい。
− 出力カプリングは、前記円筒状ハウジングの間に突起している中央ドームを有する。
− アダプタは、中央管状通路を備え、中央管状通路は、環状入力フランジと同軸であり、前記円筒状ハウジングの間の出力カプリングの中央を貫通している。

本発明の目的はまた、ポンピング装置に関し、このポンピング装置は、前述の真空ポンプ用アダプタを備え、それぞれの円筒状ハウジングの中に少なくとも部分的に収容された、少なくとも２つのターボ分子真空ポンプを備えていることを特徴としている。

本発明のポンピング装置は、次に示す特徴を、単独か、またはそれらの組み合わせで備えている。
− ターボ分子真空ポンプは、それぞれのポンプケーシングを備え、ポンプケーシングは、それぞれ、同軸環状フランジを備え、同軸環状フランジの内部には、第１および第２のシリーズの同軸の貫通孔が配置されている。前記第１のシリーズの貫通孔は、前記第１シリーズのねじ孔および出力カプリングの第１の固定ねじのそれぞれと相互作用し、これにより、ターボ分子真空ポンプのポンプケーシングを、出力カプリングに固着させている。
前記第２のシリーズのスルーホールは、ケースの中に配置された第２のシリーズのねじ孔および出力カプリングの第２の固定ねじのそれぞれと相互作用し、これにより、ターボ分子真空ポンプのポンプケースを出力カプリングに固着させている。
− 同軸環状フランジとアダプタとの間で、第１の固定ネジによって与えられる結合力は、同軸環状フランジとケースとの間に第２の固定ねじによって与えられる結合力よりも大きい。
− それぞれの環状ギャップが、前記円筒状ハウジングの基部で、円筒状ハウジングとターボ分子真空ポンプのケースの第１の末端の周辺部との間に配置されている。
− ターボ分子真空ポンプは、それぞれ、ターボ分子ステージと分子ステージとを備え、円筒状出力ハウジングは、ターボ分子真空ポンプの少なくともターボ分子ステージを収容するようになっている。
− ポンピング装置は、少なくとも２つの第１の出力シールを備えている。第１の出力シールは、円筒状出力ハウジングのそれぞれの基部と、それぞれのターボ分子真空ポンプのケースの第１の末端との間に挿入されている。
− ポンピング装置は、少なくとも２つの第２の出力シールを備えている。第２の出力シールは、ポンプケーシングの同軸環状フランジと、それぞれのターボ分子真空ポンプのケースの第２の末端との間に挿入されている。

従って、本ポンピング装置によって、ターボ分子真空ポンプの個々のポンプ容量を合成することにより、高い排気容量を得ることができる。

本発明の同軸環状フランジは、従来の真空ポンプとは異なり、結合フランジは、ターボ分子真空ポンプの下側位置に配置され、ケースの少なくとも一部分は、アダプタの内部に収容されている。従来の真空ポンプにおいては、結合フランジは、吸入孔のレベルに配置されている。

同軸環状フランジを下側に配置することは、多くの利点を有する。

第１に、ターボ分子真空ポンプとアダプタとの間の結合によって、ターボ分子真空ポンプの吸入孔の周囲よりも更に遠くに、アダプタを配置することが可能となる。
従って、それぞれのターボ分子真空ポンプの吸入孔として、様々な吸入孔を使用することができ、互いに近づけて、チャンバの吐出孔に近く配置することができる。同時に、アダプタの厚さを低減することができ、これにより、アダプタの圧力損失を低減することができる。
更に、ターボ分子真空ポンプの近傍に設置することにより、環状入力フランジのレベルでの排気の均一性を向上させることができる。

更に、ターボ分子真空ポンプを遠隔で結合させることにより、アダプタのブロックの中に、円筒状出力ハウジングと同軸で、円筒状出力ハウジングとターボ分子真空ポンプの入力開口の周辺部との間に、環状空隙を設けることが容易になる。この環状空隙によって、自由空間が設けられ、この自由空間によって、ターボ分子真空ポンプのクラッシュが発生した場合に、アダプタに、その結果としてチャンバに、過度の荷重を伝達することなくケースは変形することができる。

更なる利点は、より低い位置に同軸環状フランジを配置することにより、同軸環状フランジと、寸法が最適化されたアダプタとの間の出力結合のために、固定ネジを利用することができることである

従来技術のソケットヘッドねじの径よりも大径の固定ネジを利用することにより、クラッシュ時にそれらの剪断を防止することができるとともに、従来技術よりも大径の固定ネジを使用することにより、クラッシュ時に固定ネジに加えられる荷重を低減することもできる。

アダプタの幾何学的形状を最適化することにより、ターボ分子真空ポンプをチャンバの極近傍に配置することができ、これにより、圧力損失を低減させ、デッドゾーンを最大にすることができる。その結果得られる排気速度は、理論的排気速度と比較して、わずかに８％低いだけである。また、ターボ分子真空ポンプをチャンバの極近傍に配置することにより、ポンピング装置の物理寸法を低減することもできる。

以上説明したように、動作時には、アダプタの環状入力フランジの断面のレベルで、非常に高い均一性の排気速度が達成される。これにより、チャンバの内部で、高い均一性を有する排気が可能になる。特に、プロセスチャンバのチャンバの場合には、基板のレベルにおいて、高い均一性を有する排気が可能になる。

また、チャンバの吐出孔において、最大の排気速度を得ることができる。これにより、チャンバの出力部であるいずれの孔も、好適に利用することができる。

更に、複数のポンプを結合する単一のアダプタを使用することにより、チャンバの吐出孔の断面は、一定となり、この一定の断面は、全てのターボ分子真空ポンプを統一するものであり、１個の制御バルブを使用するだけですむ。そのため、チャンバ内部の制御が容易になり、生産コスト、および保守コストを低減させることができる。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して行う以下の説明から理解されると思う。なお、これらの説明は、限定的な目的のためではなく、単なる例として提供するものである。

本発明の第１の実施の形態におけるポンピング装置を上方から見た図である。 図１に示すポンピング装置を下方から見た斜視図である。 図１および図２に示すポンピング装置の一部を断面して示す斜視図である。 図１〜図３におけるポンピング装置のアダプタの断面図である。 アダプタの別の例の部分断面形におけるガスの流れのシミュレーション結果を示す図であり、排気されるガス速度の振幅およびベクトルは、ｍ／ｓ単位で示してある。 出力カプリングの中における２つのターボ分子真空ポンプの配置を示す略図である。 出力カプリングの中における３つのターボ分子真空ポンプの配置を示す図である。 出力カプリングの中における４つのターボ分子真空ポンプの配置を示す図である。 出力カプリングの中における５つのターボ分子真空ポンプの配置を示す図である。 本発明の第２の実施形態におけるポンピング装置の一部を断面して示す斜視図である。

全図において、同一の要素には、同一の符号を付してある。

図１〜図４は、ポンピング装置１の第１の実施形態を示す。

ポンピング装置１は、真空ポンプ用のアダプタ２、及び少なくとも２つのターボ分子真空ポンプ３を備えている。図示の例においては、真空ポンプの数は、３である。

各ターボ分子真空ポンプ３は、同様のものであり、それぞれ、公知の要領で固定部を備えている。固定部の内部においては、ロータ５が、回転軸Ｉ（図３の断面図を参照）の周りに高速で軸回転している。

図示の例においては、各ターボ分子真空ポンプ３は、それぞれ、ターボ分子ステージ１３と分子ステージ１４とを備えている。

ターボ分子ステージ１３のレベルでは、固定部は、第１の末端部に、回転軸と同軸の入力開口６を含むケース４を備え、吸入孔６より排気ガス７が流入するようになっている。

例として示す実施形態においては、ロータ５は、ターボタイプのブレードロータの上流部分と下流部分とを備え、上流部分は、ターボ分子ステージ１３のレベルにおいて、ガスの流れの方向にあり、下流部分は、分子ステージ１４において、ガスの流れの方向に向く、ホルベック（ＨＯＬＷＥＣＫ）型のスカートの形状をしている。

ロータ５は、固定部の中で、内部モータによって駆動され、磁気ベアリング１１または機械ベアリング１２によって、横方向にガイドされている。排気ガス７は、真空ポンプからの吐出孔８から排出される（矢印９）。

アダプタ２は、ターボ分子真空ポンプ３と結合し、ターボ分子真空ポンプ３をチャンバの壁に固着するようになっている。これにより、チャンバ（半導体製造プロセス用のチャンバ等（図示せず））の内部に、制御された真空を生成することができる。

この目的のために、アダプタ２は、環状入力フランジ１５と出力カプリング１６とを備えている。環状入力フランジ１５および出力カプリング１６は、アダプタ２の円錐台部１７によって接続されている。円錐台部１７によって、出力カプリング１６の直径を、環状入力フランジ１５の直径と比較して大とすることができ、これにより、出力カプリング１６には、複数のターボ分子真空ポンプを収容することができる。ターボ分子真空ポンプは、比較的短い距離にわたって、デッドゾーンを制限する形状をしている（この例では、円錐台部１７の角度は、４５°程度であり、厚さは、６５ｍｍ程度である）。

環状入力フランジ１５は、チャンバの吐出孔の周囲において、チャンバの壁に結合されるようになっている。環状入力フランジ１５は、チャンバの吐出孔（図３における軸線Ａ）と同軸であり、鉛管形状を有する。鉛管形状の内径は、チャンバの吐出孔の直径（この例では、４５０ ｍｍ）に対応している。ポンピング装置１は、更に、環状入力フランジ１５に配置されたスロート１８に位置する入力シールを備え、入力シールは、出力開口の周囲で、環状入力フランジ１５とチャンバの壁との間に挿入されるようになっており、これにより、チャンバのアダプタ２に対する結合をシールすることができる。この変形例実施形態においては、ポンピング装置は、入力シールキャリアリングを備え、この入力シールキャリアリングの周囲に、環状入力フランジ１５が取り付けられている。入力シールキャリアリングは、環状入力フランジ１５の内部エッジ、および吐出孔のエッジと相互作用するようになっており、環状入力フランジ１５の内部エッジと吐出孔のエッジとの間に入力シールキャリアリングが挿入されて、環状入力フランジ１５を支持し、その中心位置決めを行うことができる。

適用可能な規格においては、ねじ孔は、出力開口の周囲に分布して、チャンバの壁に設けられている。しかし、貫通孔１９は、アダプタ２の環状入力フランジ１５の上に設けられている。また、固定ねじ２０（ソケットヘッドねじ等）は、ねじ軸部が貫通孔１９を通過し、関連するねじ孔にネジ止めされ、これにより、環状入力フランジ１５をチャンバの壁に固着して、アダプタ２をチャンバに固定するようになっている。

出力カプリング１６は、少なくとも２つの円筒状出力ハウジング２１を備えている（図４）。この例では、それらの数は、３であり、各ターボ分子真空ポンプ毎に、１つを備えている。

円筒状ハウジング２１は、貫通ハウジングであり、従って、この貫通ハウジングは、排気ガスに対して、出力カプリング１６の中で、複数のバイパス出力口を形成している。これらの円筒状ハウジング２１は、それぞれのターボ分子真空ポンプ３のケース４に対して、少なくとも部分的なポンプケーシングを形成している。これらは、ターボ分子真空ポンプ３の回転軸線Ｉと同軸である。

円筒状ハウジング２１は、例えばアルミニウム材料からなる単一ブロックのアダプタ２の中に設けられている。

図３に示す実施形態から理解できるように、円筒状ハウジング２１は、ターボ分子ステージ１３のケース４の全長に対応する厚さを有し（この例では、１３８ｍｍ程度）、これにより、ターボ分子真空ポンプのターボ分子ステージ１３を収容することができる。

円筒状ハウジング２１は、ほぼ同一の容積を有し、３つの同一のターボ分子真空ポンプを収容することができる。円筒状ハウジング２１が出力結合の中で、バイパスの形状に配置されていることを考えると、３つのターボ分子真空ポンプの個々の排気能力は、合成されて、より大きな排気能力を得ることができる。

更に、円筒状ハウジング２１は、出力カプリング１６の中に、ほぼ対称に配置されている。

円錐台部１７の基部の内径は、ターボ分子真空ポンプ３の吸入孔６の直径の突起が内接している円の直径にほぼ等しい。

図１〜図４は、３個のターボ分子真空ポンプ３を備えるポンピング装置１を示しているが、２個、３個、４個、または５個のターボ分子真空ポンプを一体化した、他の実施形態も可能である。

図６ａ〜図６ｄは、円筒状ハウジング２１が対称的に配置されている例を示す。この場合には、出力カプリング１６は、概ね円筒状をなし、環状入力フランジ１５と同軸であり、円筒状ハウジング２１の軸線は、平行であり、ターボ分子真空ポンプ３の吸入孔６は、ほぼ同一平面上にあり、チャンバの入力開口を含む平面に平行である。これらの例においては、円錐台部１７の基部の内径は、円Ｃの直径とほぼ等しい。円Ｃの内部には、ターボ分子真空ポンプ３の吸入孔６の直径の突起が内接している。

図１〜図４の実施形態に示すように、物理的寸法を小さくするためには、円筒状ハウジング２１の軸線は、環状入力フランジ１５の軸線に対して傾斜している。

アダプタ２が３つ以上の円筒状ハウジング２１を備えている場合においては、出力カプリング１６は、前記円筒状ハウジング２１の間に突起している中央ドーム２２を備えることができる。実際、本発明の発明者は、出力カプリング１６の中に中央ドーム２２を配置することにより、これを実現することができた。これにより、内部で排気速度が低下する中央デッドゾーンは圧縮され、これにより、局所的に堆積物を生成させるか、または、正しく排気することができなかった２つの異なる気体を反応させることができるようになった。

中央ドーム２２は、例えば、概ねベルの形状を有し、ベルの基部の直径は、ターボ分子真空ポンプ３の吸入孔６の直径に接している。中央ドーム２２を配置することにより、ターボ分子真空ポンプ３のどちらか一方に向けてガスを案内することができ、これによって、中央デッドゾーンは圧縮されている。

図７に示す変形した実施形態においては、中央ドームを設けるのではなくて、アダプタ２’が中央管状通路２３を備えている。中央管状通路２３は、環状入力フランジ１５と同軸であり、アダプタ２’の一端から他端まで、出力カプリング１６’の中心で、前記円筒状ハウジング２１の間を通過している。

中央管状通路２３は、中央ドーム２２と同様に、排気速度を低下させる中央デッドゾーンを圧縮することができる。中央管状通路２３の直径は、ターボ分子真空ポンプ３の吸入孔６の径に接する。中央管状通路２３は、デッドゾーンを圧縮することに加えて、中央管状通路２３が両側で封止された後には、この中央管状通路２３は、プロセスチャンバの場合で、チャンバの内部に位置する基板キャリア（例えば、チャンバの出力開口と直交して配置されている）の操作に対して使用する場合に（加熱／冷却手段、電極、窒素等を使用する場合に）、サービス通路を設けようとする際に、特に役立つ。

更に、各円筒状出力ハウジング２１は、環状内部ストップ２４を有している。この環状内部ストップ２４は、ハウジング２１の底部にあり、ターボ分子真空ポンプ３のケース４の第１の末端（入力側）が当接している。

ターボ分子真空ポンプ３は更に、ポンプケーシング２５を備え、ポンプケーシング２５には、分子ステージ１４が収容されている。

ポンプケーシング２５は、環状フランジ２７を備えている。環状フランジ２７は、ロータ５の回転軸Ｉと同軸であり、このフランジの中に、一連の、第１および第２の同軸の貫通孔が配置されている。第２のシリーズの貫通孔は、第１のシリーズの貫通孔に対して内部にある。同軸環状フランジ２７は、ターボ分子ステージ１３と分子ステージ１４との間のインタフェースとほぼ同じレベルに配置されている。これにより、環状フランジ２７を、アダプタ２の円筒状出力ハウジング２１に接続することができる。

従来の真空ポンプとは異なり、同軸の環状フランジ２７は、ターボ分子真空ポンプ３より低い位置で、ポンプケーシング２５のレベルで、分子ステージの後部に配置されている。ターボ分子ステージ１３は、アダプタ２の内部に収容されている。従来の真空ポンプにおいては、結合フランジは、入力開口のレベルに配置されている。

出力カプリング１６は、第１のシリーズ（この例では、第１のシリーズは３つ）のねじ孔を備え、第１のシリーズのねじ孔は、円筒状出力ハウジング２１の外部開口２８の周囲に、それぞれ配置されている。

アダプタ２は、同様に、第１および第２の相補的な固定ネジ２９ａ、２９ｂ（例えばソケットヘッドねじ）を備えている。

第１の固定ねじ２９ａは、そのねじ軸部が、ターボ分子真空ポンプ３の同軸環状フランジ２７の第１のシリーズの貫通孔を通過するようになっており、出力カプリング１６の関連するねじ孔の第１のシリーズの中にねじ止めされ、同軸環状フランジ２７を出力カプリング１６の壁にクランプ止めすることにより、ターボ分子真空ポンプ３のポンプケーシング２５を、アダプタ２に固定することができる。

第２固定ネジ２９ｂのねじ軸部は、ターボ分子真空ポンプ３の同軸環状フランジ２７の第２のシリーズの貫通孔を通過するようになっており、ケース４の第２の末端に配置された、関連するねじ孔の第２のシリーズの中に、円筒ハウジング２１の中のそれぞれの外部開口２８のレベルでねじ止めされ、これにより、ポンプケーシング２５はケース４に固定されている。

なお、第１の固定ねじ２９ａは、ターボ分子真空ポンプ３のクラッシュに耐えるような寸法とされている。

これを行うために、第１の固定ねじ２９ａは、従来技術のソケットヘッドねじの直径よりも大きい直径を有し、クラッシュ時に剪断しないようになっている。

更に、第１の固定ねじ２９ａは、従来技術におけるよりも大径とされている（例えば３１０ｍｍではなくて、３３５ ｍｍ）。すなわち、同軸環状フランジ２７の直径は、従来技術で標準化されている結合フランジの直径よりも大きな直径を有している。これにより、クラッシュ時に、これらの固定ねじ２９ａに加えられる荷重を軽減させることができるようになっている。

従って、第１の固定ネジ２９ａは、環状フランジ２７とアダプタ２との間の結合力が、環状フランジ２７とケース４との間の第２の固定ねじ２９ｂによる結合力よりも大となるように、寸法決めされている。

排気装置１は、更に、少なくとも２つ（図では３つ）の第１の出力シール３０と、少なくとも２つ（図では３つ）の第２の出力シール３１を備えている。

第１の出力シール３０は、円筒状出力ハウジング２１に対する環状内部ストップ２４と、ケース４の中に配置されたスロートの中の、ターボ分子真空ポンプ３のケース４の第１の末端との間に挿入されている。これにより、ポンプ３の吸入孔６の周囲において、ターボ分子真空ポンプ３のアダプタ２に対する結合をシールすることができる。１つの変形例実施形態においては、ポンピング装置は、出力シールキャリアリングを備え、出力シールキャリアリングの周囲に、環状の出力シール３０が取り付けられている。出力シールキャリアリングは、ケース４の第１の末端、および円筒状出力ハウジングの内部エッジと相互作用するようになっており、出力シールキャリアリングは、それらの間に挿入され、これにより、環状の出力シール３０の支持と中心決めが行われている。

第２の出力シール３１は、ポンプケーシング２５の同軸の環状フランジ２７と、ケース４の第２の末端との間で、円筒状出力ハウジング２１のそれぞれの外部開口２８のレベルに挿入されている。

円筒状ハウジング２１と同軸の環状空隙３２は、円筒状ハウジング２１の環状内部ストップ２４と、ターボ分子真空ポンプ３のケース４の第１の末端の周辺部との間に配置されている。環状空隙３２は、例えば、２５〜４０ｍｍの軸線方向長さにわたって、３〜１０ｍｍの範囲の半径方向の厚さを有する。

円筒状ハウジング２１とケース４の第１の末端との間に介在する第１の出力シール３０により、環状空隙３２内に排気ガスが入り込むこと、並びにそれにより、この空間内に堆積物が形成されることとを防止することができる。

ロータ５が全速力で運転されている際に、偶発的なロータ５の不均衡が発生した場合には、ロータは、円筒状ハウジング２１を激しく打つ可能性がある。これにより、ロータには、横方向または半径方向に作用する力が加えられ、ロータは、円筒状ハウジング２１の壁を激しくこする可能性がある。これにより、ロータには、同軸の回転トルクが加えられる。ロータ５が高速で回転している間に、ロータの中に蓄積された相当量のエネルギーにより、ロータ５によってケース４に加えられる機械的荷重は、非常に高いものになる。
環状空隙３２によって、ケース４に対する自由空間が生じ、第２の固定ねじ２９ｂの剪断力によって、ケース４にも、同様に回転力が加えられることとなる。この力は、第１の固定ねじ２９ａによる力よりは弱く、従って、円筒状出力ハウジング２１の中で、変形することができる。ポンプケーシング２５の同軸環状フランジ２７と、ケース４の第２の末端との間に介在する第２の出力シール３１によって、このクラッシュによって生ずる破片は、ターボ分子真空ポンプ３の中に残り、そのため、ターボ分子真空ポンプ３のクラッシュの際における、チャンバに対する荷重の伝達は抑制される。

ターボ分子真空ポンプ３は、円筒状ハウジング２１内に設置された後には、確実にアダプタ２に取り付けられる。ターボ分子真空ポンプ３は、部分的に、窪んだ状態でチャンバに密閉された様式でチャンバに結合される。同軸の環状フランジ２７を下側に設置することにより、それぞれのターボ分子真空ポンプ３の種々の入力開口６を互いに近づけて配置することができ、吸入孔６をチャンバの吐出孔に近づけることができる。アダプタ２の厚さを低減できることにより、圧力損失を低減することができる。ターボ分子真空ポンプ３の吸入孔６を互いに近づけて配置することにより、環状入力フランジのレベルにおける排気の均一性を改善することができる。

図５は、上記のアダプタと同様の構造のアダプタにおける気体の流れをシミュレーションした結果を示す。しかし、この場合には、中央ドームは、使用してはいない。

図５に示すシミュレーションから理解できるように、排気速度が、ターボ分子真空ポンプ３の吸入孔６のレベルで、実質的に不均一であっても、排気の間には、排気速度は、２回まで変動はするが、アダプタ２”’の環状入力フランジ１５の断面のレベルにおける排気速度は、良好な均質性が達成されている（至る所で２５ｍ／ｓ程度）。この場合のアダプタでは、中央ドームを使用していないので、デッドゾーン（ガス速度がゼロ）が入力開口６の間に見られる。

このように、チャンバ内における（特に、プロセスチャンバの場合のチャンバの基板のレベルにおける）良好な排気の均一性が保たれる。更に、アダプタ２の形状により、吐出孔において、最大均一排気速度を達成することができている。これにより、チャンバの出力における、これまでに利用可能なすべての吐出孔に対して、このアダプタを使用することができる。

このようにアダプタ２の最適化された形状によって、ターボ分子真空ポンプ３をチャンバの極近傍に設置することができ、これにより、圧力損失を低減させ、デッドゾーンを最大にして、運転の最適化を図ることができる。その結果得られる排気速度は、理論的排気速度と比較して、わずか８％低下するだけである。また、ターボ分子真空ポンプ３をチャンバの極近傍に設置することにより、ポンピング装置１の寸法を小とすることができる。

更に、複数のターボ分子真空ポンプ３を結合する単一のアダプタ２を使用することにより、全てのターボ分子真空ポンプ３を一括するチャンバの吐出孔において、単一の断面を使用するだけでよいことになり、単一の制御バルブを接続するだけでよく、これによって、チャンバ内の制御が容易になり、生産コストおよび保守コストを削減することができる。

１ ポンピング装置
２、２’、２” アダプタ
３ ターボ分子真空ポンプ
４ ケース
５ ロータ
６ 吸入孔
７ 排気ガス
８ 吐出孔
９ 矢印
１０ 内部モータ
１１ 磁気ベアリング
１２ 機械ベアイング
１３ ターボ分子ステージ
１４ 分子ステージ
１５ 環状入力フランジ
１６、１６’ 出力カプリング
１７ 円錐台部
１８ スロート
１９ 貫通孔
２０ 固定ねじ
２１ 円筒状ハウジング
２２ 中央ドーム
２３ 中央管状通路
２４ 環状内部ストップ
２５ ポンプケーシング
２７ 環状フランジ
２８ 外部開口
２９ａ 固定ねじ
２９ｂ 固定ねじ
３０ 出力シール
３１ 出力シール
３２ 環状空隙
Ａ 回転軸
Ｃ 円
Ｉ 回転軸線

Claims (15)

1. 真空ポンプ用アダプタであって、
   環状入力フランジ（１５）と、出力カプリング（１６）とを備え、環状入力フランジ（１５）は、チャンバの吐出孔に結合するようになっており、出力カプリング（１６）は、少なくとも２つの円筒状ハウジング（２１）を備え、少なくとも部分的に、それぞれのターボ分子真空ポンプ（３）のケース（４）に対するポンプケーシングを形成し、前記ターボ分子真空ポンプ（３）は、それぞれの円筒状ハウジング（２１）の中に収容されるようになっていることを特徴とするアダプタ。
2. 出力カプリング（１６）は、前記円筒状ハウジング（２１）の各外部開口（２８）の周囲に配置された、第１のシリーズのねじ孔を備え、アダプタ（２、２’）は、第１の追加的固定ねじ（２９ａ）を備え、第１のシリーズのねじ孔、および前記第１の追加的固定ねじ（２９ａ）は、ターボ分子真空ポンプ（３）のポンプケーシング（２５）を、アダプタ（２、２ ’）に固定するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のアダプタ。
3. 円筒状ハウジング（２１）は、
   ほぼ同一の容積を有し、出力カプリング（１６）の中で、ほぼ対称に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のアダプタ。
4. 円筒状ハウジング（２１）の軸線（Ｉ）は、環状入力フランジ（１５）の軸線（Ａ）に対して傾斜していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアダプタ。
5. 環状入力フランジ（１５）と出力カプリング（１６）とを結合している、アダプタ（２）の部分は、円錐台部（１７）となっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアダプタ。
6. 円錐台部（１７）の基部の内径は、ターボ分子真空ポンプ（３）の吸入孔（６）の直径上の突起が内接する円の直径とほぼ等しいことを特徴とする、請求項５に記載のアダプタ。
7. 出力カプリング（１６）は、前記円筒状ハウジング（２１）の間に突出している中央ドーム（２２）を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のアダプタ。
8. 中央管状通路（２３）を備え、中央管状通路（２２）は、環状入力フランジ（１５）と同軸で、前記円筒状ハウジング（２１）の間で出力カプリング（１６）の中心を通過していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のアダプタ。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の真空ポンプ用アダプタ（２、２‘）と、それぞれの円筒状出力ハウジング（２１）内に少なくとも部分的に収容されている少なくとも２つのターボ分子真空ポンプ（３）とを備えることを特徴とするポンピング装置。
10. 請求項２に記載の真空ポンプ用アダプタ（２、２’）を備えるポンピング装置において、ターボ分子真空ポンプ（３）は、それぞれポンプケーシング（２５）を備え、ポンプケーシング（２５）は、それぞれ同軸の環状フランジ（２７）を備え、同軸の環状フランジ（２７）の内部に、第１および第２のシリーズの同軸貫通孔が配置され、前記第１のシリーズの貫通孔は、前記第１のシリーズのねじ孔、および出力カプリング（１６）の第１の固定ねじ（２９ａ）のそれぞれと相互作用し、ターボ分子真空ポンプ（３）のポンプケーシング（２５）を出力カプリング（１６）に固着させ、前記第２のシリーズの貫通孔は、前記第２のシリーズのねじ孔、および出力カプリング（１６）の第２の固定ねじ（２９ｂ）のそれぞれと相互作用し、ターボ分子真空ポンプ（３）のケース（４）を出力カプリング（１６）に固着させていることを特徴とする、請求項９に記載のポンピング装置。
11. 第１の固定ネジ（２９ａ）によって与えられる同軸環状フランジ（２７）とアダプタ（２、２’）との間の結合力は、第２の固定ネジ（２９ｂ）によって与えられる、前記同軸環状フランジ（２７）とケース（４）との間の結合力よりも大であることを特徴とする、請求項１０に記載のポンピング装置。
12. それぞれの環状空隙（３２）は、円筒状ハウジング（２１）の基部において、前記円筒状ハウジング（２１）と、ターボ分子真空ポンプ（３）のケース（４）の第１の末端の周辺部との間に設けられていることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のポンピング装置。
13. ターボ分子真空ポンプ（３）は、それぞれ、ターボ分子ステージ（１３）および分子ステージ（１４）を備え、円筒状ハウジング（２１）は、ターボ分子真空ポンプ（３）の、少なくともターボ分子ステージ（１３）を収容するようになっていることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか１項に記載のポンピング装置。
14. 円筒状ハウジング（２１）のそれぞれの基部と、それぞれのターボ分子真空ポンプ（３）のケース（４）の第１の末端との間に挿入されるようになっている、少なくとも２つの出力シール（３０）を備えていることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか１項に記載のポンピング装置。
15. ポンプケーシング（２５）の同軸環状フランジ（２７）と、それぞれのターボ分子真空ポンプ（３）のケース（４）の第２の末端との間に挿入されるようになっている、少なくとも２つの出力シール（３１）を備えていることを特徴とする、請求項１４に記載のポンピング装置。

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