JP2596376Y2

JP2596376Y2 - ターボ分子ポンプ装置

Info

Publication number: JP2596376Y2
Application number: JP1992080810U
Authority: JP
Inventors: 洋和田
Original assignee: セイコー精機株式会社
Priority date: 1992-11-24
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 1999-06-14
Anticipated expiration: 2007-11-24
Also published as: JPH0643293U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案はターボ分子ポンプ装置に
係り、例えば、半導体装置に接続され、プロセスガスの
排出等を行うターボ分子ポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、エッチング装置、ＣＶＤ
等の半導体製造装置では、ロータを磁気浮上させる非接
触回転のターボ分子ポンプ装置を用いてＳｉＨ₄、ＰＨ
₃、Ｂ₂Ｈ₆、Ａ_SＨ₃等のプロセスガスをチャンバ等
から排出している。

【０００３】このようなターボ分子ポンプ装置によって
チャンバ等から排出されるプロセスガスは、温度、５０
°Ｃ乃至６０°Ｃに低下すると気体から固体に変化し、
この生成物がターボ分子ポンプ装置の内壁等に堆積物と
して付着してしまうことが知られている。

【０００４】この状態のまま長期にわたって運転を続行
すると、ロータ翼およびステータ翼の堆積物が増大し
て、結果的にターボ分子ポンプ装置を動作させることが
できなくなることがある。このため、従来のターボ分子
ポンプ装置では、例えば外周部にヒータを巻付けると共
に、このヒーターの発熱制御を行うための制御回路を配
置している。そして、ターボ分子ポンプ装置の温度が低
い時、例えばターボ分子ポンプの立上げ時や、チャンバ
内が真空状態になっている無負荷時等に、ヒーターの通
電制御を行って装置の温度を５０°Ｃ乃至６０°Ｃ以上
に上昇させて、プロセスガスの堆積を防止している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかし、従来のターボ
分子ポンプ装置では、ヒータを巻付けることにより、ポ
ンプ本体が大型化するという欠点があった。また、ヒー
ターとその電源や制御回路等が必要であり、構成が複雑
となる欠点があった。

【０００６】本考案はこのような課題に鑑みてなされた
もので、簡単な構成によりプロセスガスの堆積を防止す
ることが可能なターボ分子ポンプ装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の考案で
は、少なくともステータ翼と、高周波モーターとロータ
翼を有するロータと、前記高周波モーターの電源とを備
えたターボ分子ポンプ装置において、ターボ分子ポンプ
装置内の所定位置の温度を検出する温度検出手段と、こ
の温度検出手段で検出された検出温度と所定の動作温度
とを比較する比較手段と、この比較手段で検出温度が動
作温度よりも低いと判断された場合に、装置内にガスを
供給するガス供給手段と、このガス供給手段によりガス
が供給される状態で高周波モータを駆動する駆動手段と
を、ターボ分子ポンプ装置に具備させて前記目的を達成
する。

【０００８】請求項２記載の考案では、請求項１記載の
ターボ分子ポンプ装置において、所定の動作温度を設定
する温度設定手段を、さらに具備させる。請求項３記載
の考案では、請求項１または請求項２記載のターボ分子
ポンプ装置において、ガス供給手段は、ターボ分子ポン
プ装置の排気口を閉じる開閉部を備え、この開閉部を閉
じた後にガスを供給する。

【０００９】

【作用】本考案のターボ分子ポンプ装置では、ターボ分
子ポンプ装置の検出温度と、所定の動作温度とを比較
し、検出温度が動作温度よりも低い場合に装置内にＮ₂
ガス等のガスを供給し、この状態で高周波モータを駆動
する。これによって、駆動電流が増大して高周波モータ
のコイルが発熱するため、装置温度を高くすることがで
きる。

【００１０】

【実施例】以下本考案のターボ分子ポンプ装置における
好適な実施例について、図１から図３を参照して詳細に
説明する。図１はターボ分子ポンプ装置の全体構成を表
したものである。

【００１１】このターボ分子ポンプ装置は、例えば半導
体製造装置内等に設置され、チャンバ等からプロセスガ
スの排出を行うものである。この例では、円筒状に形成
された外装体１０の上端部にフランジ１１が形成され、
ボルト等によって半導体製造装置に接続されるようにな
っている。

【００１２】外装体１０の内側に複数のステータ翼１２
が配置され、このそれぞれのステータ翼１２間に複数の
ロータ翼１４が配置されている。このロータ翼１４はロ
ータ１５の外周囲壁に設けられ、ロータ１５は磁性体の
ロータ軸１８に連動して回転するように、ボルト１９で
ロータ軸１８に固定されている。

【００１３】ロータ１５はいわゆる磁気軸受を利用して
おり、ロータ軸１８の上部には、２対の半径方向電磁石
２０がロータ軸１８を挟んで対向配置されており、２対
の半径方向電磁石は互いに直交するように配置されてい
る。この半径方向電磁石２０に隣接して、ロータ軸１８
を挟んで対向する２対の半径方向センサー２２が２対設
けられている。

【００１４】さらに、ロータ軸１８の下部には、同様に
２対の半径方向電磁石２４が配置され、この半径方向電
磁石２４にも、隣接して半径方向センサー２６が２対設
けられている。これら半径方向電磁石２０、２４に励磁
電流が供給されることによって、ロータ軸１８が磁気浮
上される。この励磁電流は、磁気浮上時に、半径方向セ
ンサー２２、２６からの位置検知信号に応じて制御さ
れ、これによってロータ軸１８が半径方向の所定位置に
保持されるようになっている。

【００１５】また、外装体１０の内側の半径方向センサ
ー２２と半径方向センサー２６との間には高周波モータ
３０が配置されている。この高周波モータ３０に通電さ
れることによって、ロータ軸１８および、これに固定さ
れたロータ翼１４が回転するようになっている。

【００１６】ロータ軸１８の下部には、磁性体で形成さ
れた円盤状の金属ディスク３１が固定されており、この
金属ディスク３１を挟み、且つ対向した一対づづの軸方
向電磁石３２、３４が配置されている。さらにロータ軸
１８の切断端部に対向して軸方向センサー３６が配置さ
れている。

【００１７】この軸方向電磁石３２、３４の励磁電流
は、軸方向センサー３６からの位置検知信号に応じて制
御され、これによりロータ軸１８が軸方向の所定位置に
保持されるようになっている。また、このロータ軸１８
の下端部には、ロータ軸の回転数を検出するための回転
センサー３８が配置されている。

【００１８】ターボ分子ポンプ装置の外装体１０の下部
には、半導体製造装置からのプロセスガス等を排出する
排気口５２、および、このプロセスガスの濃度をさげる
ための不活性ガス（Ｎ₂）を供給するパージポート５３
が配置されている。これら排気口５２およびパージポー
ト５３には、それぞれ電磁弁５５、５６が接続されてい
る。そして、排気口５２の近傍には、サーミスタ等の温
度センサー５０が配置されている。

【００１９】これらの各部は、パージポート５３の近傍
に配置された図示しないコネクタを通じて、磁気軸受コ
ントローラやメインコントローラ等を備えた信号処理系
にケーブルで接続されている。図２はターボ分子ポンプ
装置の電気的構成を表したものである。

【００２０】ターボ分子ポンプ装置は、主としてマイク
ロプロセッサユニット（ＭＰＵ）等を用いたシステムコ
ントローラ７０と、磁気浮上用コントローラ８０により
概略構成されている。システムコントローラ７０は、タ
ーボ分子ポンプ装置の全体制御を行うと共に本実施例に
よる判断動作等の各種制御を行うＣＰＵ（中央処理装
置）７０ａ、このＣＰＵ７０ａにおいて各種制御を実行
するためのプログラムやデータが格納されたＲＯＭ（リ
ード・オンリ・メモリ）７０ｂ、ワーキングメモリとし
て使用されるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）７
０ｃ、キーボードインタフェ−ス（Ｉ／Ｆ）７０ｄ、表
示器Ｉ／Ｆ７０ｅ、Ｉ／Ｏ７０ｆ、７０ｇ、７０ｈ、７
０ｉ、７０ｋを備えており、これらの各部はデータバス
等のバスライン７０ｊに接続されている。

【００２１】キーボ−ドＩ／Ｆ７０ｄには、各種の動作
指示等の操作を行うキーボード７４が接続されている。
また表示器Ｉ／Ｆ７０ｅには、キーボード７４からの操
作状態や、ロータ軸１８の浮上状態、さらにターボ分子
ポンプ装置の動作状態を表示するためのＣＲＴ、ＬＣＤ
等の表示器７６が接続されている。

【００２２】Ｉ／Ｏ７０ｆには磁気浮上用コントローラ
８０が接続されている。この磁気浮上用コントローラ８
０は、半径方向センサー２２、２６と軸方向センサー３
６からの位置検知信号が各々入力されるＰＩＤ（補正回
路）８２ａ〜８２ｅを備えており、これらＰＩＤ８２ａ
〜８２ｅの各出力端子には、増幅器８４ａ、〜８４ｅが
それぞれ接続されている。

【００２３】増幅器８４ａ〜８４ｄの出力端子には、一
対のコイルで構成される半径方向電磁石２０、２４が接
続されている。また、増幅部８４ｅの出力端子には、一
対のコイルとして構成される軸方向電磁石３２、３４が
接続されている。この磁気浮上用コントローラ８０は、
半径方向電磁石２０、２４に励磁電流を供給することに
よってロータ軸１８を半径方向に磁気浮上させると共
に、半径方向センサー２２、２６からの位置検知信号に
応じてロータ軸１８を半径方向所定位置に保持するよう
に増幅器８４ａ〜８４ｄの増幅率を変化させて、供給す
る励磁電流を変化させる制御を行う。

【００２４】同時に、磁気浮上用コントローラ８０は、
軸方向電磁石３２、３４に励磁電流を供給することによ
ってロータ軸１８を軸方向に磁気浮上させると共に、軸
方向センサー３６からの位置検知信号に応じてロータ軸
１８を軸方向所定位置に保持するように増幅器８４ｅの
増幅率を変化させて、供給する励磁電流を変化させる制
御を行う。

【００２５】Ｉ／Ｏ７０ｇには回転センサー３８が接続
されており、この回転センサー３８からのパルス信号が
ＣＰＵ７０ａで読み取られ、ロータ軸１８の回転数が検
出される。また、Ｉ／Ｏ７０ｈには、高周波モータ３０
を回転駆動させるモータドライバー７７が接続されてい
る。モータドライバ７７は、図示しないＡＣ電源をコン
バータで直流に変換した後、再びインバータにより３相
交流とし、負荷に応じた電流を高周波モータ３０に供給
するようになっている。

【００２６】Ｉ／Ｏ７０ｋには、電磁弁５５、５６が接
続されている。次に、このように構成されたターボ分子
ポンプ装置の温度を上昇させる動作について説明する。温度上昇動作の概要ターボ分子ポンプ装置の立上げ時や無負荷時などでは、
装置本体温度が一般に低い。そこで、温度センサー５０
でターボ分子ポンプ装置本体の温度を検出し、温度が低
い場合には、排気口５２を閉じて、Ｎ₂ガスをターボ分
子ポンプ装置内に導入する。導入されたＮ₂ガスは、図
面に太い実線の矢印で示される経路で、装置本体内に満
たされる。また、装置本体内は、図示しない半導体製造
装置からの白抜きの矢印で示した経路でプロセスガスも
満たされる。

【００２７】この状態でターボ分子ポンプ装置を運転す
ることによって、Ｎ₂ガスによる負荷がかかるため、高
周波モータ３０に供給される電流値が上昇する。これに
よって高周波モータ３０の温度が上昇し、ターボ分子ポ
ンプ装置の温度も６０°Ｃ以上となった時点で排気口５
２を開けてＮ₂ガスおよびプロセスガスを排気する。

【００２８】温度上昇動作の詳細図３はターボ分子ポンプ装置による温度上昇動作を表し
たものである。まず操作者は、ターボ分子ポンプ装置で
温度上昇動作を開始するための動作温度Ｔ１をプロセス
ガスの種類に応じてキーボード７４から入力する（ステ
ップ１１）。入力された動作温度Ｔ１は、キーボードＩ
／Ｆ７０ｄを介してＲＡＭ７０ｃに格納される。

【００２９】なお、この動作温度Ｔ１がプロセスガスの
種類によらずに一定でよい場合には、キーボード７４か
ら入力することなく、予めＲＯＭ７０ｂに格納しておく
ようにしてもよい。また、プロセスガスの種類に応じた
複数の動作温度Ｔ１をＲＯＭ７０ｂに格納しておき、操
作者は、キーボードからプロセスガスの種類を入力する
ようにしてもよい。

【００３０】動作温度Ｔ１がＲＡＭ７０ｃに格納される
と、ＣＰＵ７０ａは、温度センサー５０からＩ／Ｏ７０
ｉを介して供給される信号から、ターボ分子ポンプ装置
の装置温度Ｔ２を測定する（ステップ１２）。そして、
ＲＡＭ７０ｃから動作温度Ｔ１を読み出して装置温度Ｔ
２と比較する（ステップ１３）。

【００３１】装置温度Ｔ２が動作温度Ｔ１よりも低い場
合（ステップ１３；Ｙ）、ＣＰＵ７０ａは、Ｉ／Ｏ７０
ｋを介して電磁弁５５を閉動作させて排気口５２を閉じ
る（ステップ１４）と共に、電磁弁５６を開動作させて
パージポート５３からＮ₂ガスをターボ分子ポンプ装置
内に導入する（ステップ１５）。

【００３２】Ｎ₂ガスがターボ分子ポンプ装置に導入さ
れると、ＣＰＵ７０ａは、Ｉ／Ｏ７０ｆを介して磁気浮
上用コントローラ８０にロータ軸１８の磁気浮上を指示
する。磁気浮上用コントローラ８０は、ＣＰＵ７０ａか
らの指示を受けると、半径方向電磁石２０、２４および
軸方向電磁石３２、３４に励磁電流を供給してロータ軸
１８を磁気浮上させる（ステップ１６）。この場合、磁
気浮上用コントローラ８０では、半径方向センサ２２、
２６および軸方向センサ３６からの位置検知信号によ
り、ＰＩＤ８２ａ〜８２ｅおよび増幅部８４ａ〜８４ｅ
によって励磁電流を制御することにより、ロータ軸１８
が軸中心に保持される。

【００３３】また、ＣＰＵ７０ａは、Ｉ／Ｏ７０ｈを介
してモータドライバー７７に高周波モータ３０の回転開
始を指示する。高周波モータ３０はこの指示を受ける
と、変換した３相交流を出力して高周波モータ３０を回
転させる（ステップ１７）。この一連の動作により、タ
ーボ分子ポンプ装置内に満たされたＮ₂ガスがロータ翼
の回転抵抗を増大させる。これにより高周波モータ３０
の負荷抵抗が増大するため、供給される電流も増大し、
その結果、高周波モータ３０のコイルが発熱してターボ
分子ポンプ装置の装置温度Ｔ２が上昇する。

【００３４】そして、ＣＰＵ７０ａは、温度センサー５
０から供給される信号に基づいて温度上昇後の装置温度
Ｔ２を再び測定する（ステップ１８）。この温度上昇後
の装置温度Ｔ２とステップ１１で入力された動作温度Ｔ
１とを比較し（ステップ１９）、Ｔ２がＴ１未満の場合
（ステップ１９；Ｎ）にはステップ１８に戻って温度上
昇の監視を継続する。

【００３５】高周波モータ３０の発熱により装置温度Ｔ
２が動作温度Ｔ１よりも大きくなった場合（ステップ１
９；Ｙ）、動作温度Ｔ１以上の温度ではプロセスガスの
堆積は生じない。そこで、ＣＰＵ７０ａは、Ｉ／Ｏ７０
ｋを介して電磁弁５５を開動作させて排気口５２を開く
（ステップ２０）。

【００３６】そして、通常動作を行った後（ステップ２
１）処理を終了する。なお、ステップ１５でＮ₂ガスの
為に開いたパージポート５３の電磁弁５６については、
ステップ２１の通常動作における要求に応じて、以後の
開閉動作が行われる。

【００３７】以上説明した実施例では、排気口５２を電
磁弁５５で閉じた後に、Ｎ₂ガスをターボ分子ポンプ装
置内に導入したが、本考案では、この実施例に限定され
るものではない。例えば、パージポート５３から所定量
以上のＮ₂ガスを導入できる場合には、電磁弁５５の閉
動作を省略することも可能である。また、パージポート
５３からのＮ₂ガス量について調整できるものであれ
ば、必要に応じて、電磁弁５５の開閉と、導入Ｎ₂ガス
量の調整を行う。

【００３８】なお、ターボ分子ポンプ装置と半導体製造
装置との間にも電磁石弁等のバルブが配置されてる場
合、この電磁弁を閉じるか否かについてもパージポート
５３から導入されるＮ₂ガス量に応じて決定される。ま
た、以上説明した実施例において、サーミスタ等の温度
センサーを排気口５２の近傍に配置したが、この位置に
限定されるものではなく、例えば、プロセスガスが吸入
されるフランジ１１の内側や、ロータ軸１８の先端部等
に配置することも可能であり、ターボ分子ポンプ装置の
構造に応じて最適な位置が選択される。

【００３９】

【考案の効果】本考案のターボ分子ポンプ装置によれ
ば、検出温度と、設定した所定温度とを比較し、検出温
度が所定温度より低い場合に、ターボ分子ポンプ装置内
を不活性ガスで充満させた状態、すなわちガス負荷が増
大した状態で高周波モータを駆動する。このため、駆動
電流が増大して高周波モータのコイルが発熱するため、
簡単な構成によって装置温度を高くすることができる。

【００４０】加えて、ターボ分子ポンプ装置を半導体製
造装置等に利用する場合のプロセスガスの温度低下時に
反応で生じる生成物がステータ翼とロータ翼等に堆積す
ることを阻止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のターボ分子ポンプ装置に係る一実施例
を示す構成図である。

【図２】実施例の電気的構成を示すブロック図である。

【図３】実施例のターボ分子ポンプ装置による温度上昇
動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０外装体１２ステータ翼１３ロータ翼１５ロータ１８ロータ軸２０、２４半径方向電磁石２２、２６半径方向センサー３０高周波モータ３２、３４軸方向電磁石３６軸方向センサー５０温度センサー５２排気口５３パージポート５５、５６電磁弁７０システムコントローラ７４キーボード７７モータドライバー８０磁気浮上用コントローラ

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】少なくともステータ翼と、高周波モータ
とロータ翼を有するロータと、前記ロータを磁気軸受に
より浮上支持し、前記高周波モータの電源とを備えた磁
気軸受式ターボ分子ポンプにおいて、ターボ分子ポンプ装置内の所定位置の温度を検出する温
度検出手段と、この温度検出手段で検出された検出温度
と所定の動作温度とを比較する比較手段と、この比較手
段で検出温度が動作温度より低いと判断された場合に、
高周波モータ内にガスを供給するガス供給手段と、この
ガスが高周波モータ内を通って排気口から排気されるガ
ス流路と、前記ガス供給手段によりガスが供給される状
態で高周波モータを駆動する駆動手段とを具備すること
を特徴とするターボ分子ポンプ装置。