JPH04121468A - 真空排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、真空排気装置にかかわり、とくに、電子デ
バイスや液晶などの半導体製造設備のようなプロセスガ
スをあつかう設備における真空排気系の粗引き真空ポン
プとして好適な真空排気装置に関している。

［従来の技術］ この種の真空排気装置において、スクリュウ形の真空ポ
ンプのような容積形ポンプからなるポンプ本体と、Ｎ２
ガスなどの不活性ガスをポンプ本体内に供給する不活性
ガス供給系とを具備し、ポンプ本体が半導体製造設備の
ような設備における処理、反応などをおこなうチャンバ
にある空気をプロセスガスといっしょに吸い出すととも
に、定量の不活性ガスをポンプ本体におけるロータシャ
フトのシール部分に供給し、軸シールを確実にさせると
ともに、Ｎ２ガスをシャフトシール部分を経由してポン
プ本体内に供給して、ポンプ作動室の温度を上昇させ、
ロータ表面やケーシング内面などに付着するプロセスガ
スの生成物を昇華させるようにしているものは、すでに
提供されている。

［発明が解決しようとする課８］ このような真空排気装置では、飽和蒸気圧線か異なる他
のプロセスガスを使用したときに、プロセスガスの生成
物かポンプ本体のロータやケーシングに付着し、ポンプ
本体のオーバーホールをはん雑に必要としている。すな
わち。この種の真空排気装置では、プロセスガスの各々
ごとに、このガスの生成物が付着しないポンプ作動室温
度と、プロセスガスにたいするＮ２ガスの希釈量とを設
定して、生成物がロータ表面やケーシング内面なとに付
着しないようにする必要がある。が、従来の真空排気装
置では、排気ガスの量にかかわりなく、Ｎ２ガスの供給
量かほぼ一定しているため、プロセスガスの種類によっ
ては、飽和蒸気圧線の過飽和領域にて運転されている状
態がつづくと、きわめて短期間のうちに、プロセスガス
の生成物がロータの表面やポンプケーシングの内面に付
着し、ポンプ本体の交換やオーバホールをたびたび必要
する。

さらに、この種の真空排気装置は、半導体製造設備のよ
うに人体に有毒なプロセスガスを使用している設備に組
み込まれることが多く、このような場合、ガス抜きを十
分におこなわなければならず、ガス抜きをしても、まだ
危険をともなう恐れがあるため、ポンプ本体の取り外し
にかなりの手間を必要としている。

本発明は、プロセスガスの生成物がポンプ本体に付着し
ない、あるいは、付着しても、これを最小にさせること
ができる、この種の真空排気装置を提供するものである
。

［課題を解決するための手段］ 本発明の真空排気装置は、ポンプ本体におけるポンプ作
動室の温度を検出する第一の手段と、ガス供給源からポ
ンプ作動室に流れる不活性ガスの流量を調整するために
、不活性ガス供給系に配設された第二の手段と、検出さ
れた温度に比例する不活性ガスをポンプ作動室へ供給さ
せるために第一の手段と第二の手段とのあいだに配設さ
れた第三の手段とを具備していることを特徴としている
。

ポンプ作動室温度の検出は、ポンプ作動室温度を直接に
検出するだけでなく、ポンプ本体の排気ポートや排気管
における排気ガス温度、ポンプの構成要素の温度などを
検出するようにさせてもよい。これは、たとえば、第一
の手段かポンプ本体の排気ポートに配置され、第三の手
段が第一の手段から伝達される熱によって熱膨張あるい
は熱収縮するワックスによって、第二の手段がこのワッ
クスによって開度を変化させられる弁によって構成する
ことができる。

この真空排気装置は、さらに、プロセスガスの存否を検
出するために、ポンプ本体の吸気ポートにつながれる設
備に配設された第四の手段と、ガス供給源からポンプ作
動室への不活性ガスの流れを通過あるいは阻止するため
に、第二の手段と直列に配設された第五の手段と、第四
の手段が存在を検出したときに第五の手段を開放させる
第六の手段を具備させることもできる。

プロセスガスの存否は、電子デバイスや液晶などの半導
体製造設備における反応や処理をおこなうチャンバなど
にたいするプロセスガス供給配管にある弁の開閉状態を
検出することによって、具体的には、たとえば、第一の
手段が前記設備へのプロセスガスの供給を制御する電磁
弁からなり、第二の手段が電磁弁からなり、第三の手段
が前者の電磁弁の開放信号によって、後者の電磁弁を開
放させることによってなされる。が、これは、電子デバ
イスや液晶などの半導体製造設備における反応や処理を
おこなうチャンバやチャンバにたいするプロセスガスの
供給配管などにおけるプロセスガスの存在を直接に検出
することによってなさせるようにしてもよい。

また、本発明の真空排気装置は、プロセスガスの存否を
検出するために、ポンプ本体の吸気ポートにつながれる
設備に配設された第一の手段と、ガス供給源からポンプ
作動室への不活性ガスの流れを通過あるいは阻止するた
めに、不活性ガス供給系に配設された第二の手段と、第
一の手段か存在を検出したときに第二の手段に不活性ガ
スの通過をなさせる第三の手段を具備していることを特
徴としている。

これにおいても、プロセスガスの存否は、たとえば電子
デバイスや液晶などの半導体製造設備における反応や処
理をおこなうチャンバ、チャンバにたいするプロセスガ
スの供給配管などにおけるプロセスガスの存在を直接に
検出しても、供給配管における弁の開閉状態を検出する
ことによってなされてもよい。

［作用コ 最初の真空排気装置では、第一の手段か所定温度よりも
低い温度を検出すると、第三の手段が第二の手段にポン
プ作動室に多くの不活性ガスを供給し、逆に、検出温度
が高ければ、第二の手段がポンプ作動室に供給される不
活性ガスの流量をすくなくして、ポンプ作動室の温度お
よびガス分圧を一定に維持するため、プロセスガスの飽
和蒸気圧線にもとずいて、プロセスガスの生成物が昇華
する領域にある温度にポンプ作動室温度およびガス分圧
を設定することによって、プロセスガスの種類にかかわ
らず、プロセスガス生成物がポンプケーシング、ロータ
、排気管などに付着するのを防止される。

真空排気装置が第四の手段ないし第六の手段を具備させ
られていると、第一の手段によって検出された温度が所
定温度よりも低ければ、第二の手段がポンプ作動室に供
給する不活性ガスの流量をおおくし、逆に、検出温度が
高ければ、不活性ガスの流量を少なくなるように作動し
て、ポンプ作動室の温度およびガス分圧をプロセスガス
の飽和蒸気圧線にもとすいてプロセスガスの生成物が昇
華する領域にある温度にさせる。が、ポンプ作動室にた
いする不活性ガスの供給は、第四の手段がプロセスガス
の存在を第六の手段に伝達し、第五の手段が不活性ガス
をポンプ作動室に流入することを許容しているときのみ
になされる、つまり、プロセスガスが半導体製造設備の
チャンバなどに存在しているときのみになされる。

もうひとつの真空排気装置では、プロセスガスが半導体
製造設備などのチャンバなどに存在してい２−一一、箪
＝の１ｅＭ、−？、ｔａｉＭＥ’ｌＥしｒ−Ｉ；：、’
４を第二の手段が不活性ガスをポンプ作動室に送り込み
、プロセスガスが半導体製造設備のチャンバなどに存在
しなくなると、第三の手段がこれを第一の手段に伝達し
、第二の手段がポンプ作動室への不活性ガスの供給をと
める。不活性ガスはポンプ作動室に供給されると断熱圧
縮され、ポンプ作動室温度を上昇させる。このため、不
活性ガスを断熱圧縮したときに得られるポンプ作動室温
度がプロセスガスの生成物の付着しない領域にあるよう
にすることによって、ポンプ作動室内のプロセスガス生
成物は昇華され、ポンプケーシングやロータに付着しな
い。そして、この真空排気装置では、プロセスガスが半
導体製造設備のチャンバなどに存在しているときのみに
、ポンプ作動室にたいする不活性ガスの供給がなされる
。

し実施例コ 本発明の真空排気装置の実施例は、以下に、第１図ない
し第４図とともに説明する。

この真空排気装置は、第１図に示すように、ス々１１−
．つ丑乏の盲つ＋゛）７°六）＾ｆＫスギ・ノゴ素汁１
凸を具備している。ポンプ本体１０はたかいにかみ合う
ふたつのロータ１１およびケーシング１２を具備してい
る。

ロータは、図面において、片方のロータのみが示されて
いて、もうひとつのロータは図面の紙面の背後に平行に
配置されている。これらのロータは、たがいに接触しな
いようにケーシング１２の内部に配置され、各々のシャ
フト１３をケーシング１２にある軸受１４．１５に保持
されているとともに、オイルシール１７およびブツシュ
１６によってシャフトをシールされている。

ロータ１１の回転は電動機１８とタイミングギア１９ａ
１アイドルギア１９ｂ１それにプルギア１９ｃからなる
伝動機構とによってなされている。

タイミングギア１９ａはロータのシャフト１３に取り付
けられている。図示を省略されたロータのシャフトには
これにかみ合うタイミングギアか取り付けられている。

アイドルギア１９ｂはこれらのタイミングギアと一体に
形成されたピニオンギア１９ｄにかみ合っている。アイ
ドルギアのシャフト２０はケーシング１２にある軸受２
１．２２によって保持されている。プルギア１９ｃがこ
のアイドルギアにかみ合っている。プルギアは電動機１
８の出力シャフトに固定されている。

また、ケーシング１２には、ロータ１１の上端側に位置
して吸気ポート２３を、ロータの下端側に位置して排気
ポート２４をそれぞれ設けられている。吸気ポート２３
には吸気管２５が挿入され、排気ポート２４にはサイレ
ンサをもつ排気管２６かフランジ結合されている。

この真空排気装置において、ポンプ本体におけ、盃ロー
タのスクリュウとケーシングとのあいたに形成されるポ
ンプ作動室１０ａにたいする不活性ガスの供給は、温度
検出器２７および流量調整弁２８によってなされている
。不活性ガスはたとえばＮ２ガスである。

温度検出器２７は、排気管２６におけるポンプ本体１０
の排気ポート側端部に、検出部分を排気ポート２４の内
部に位置させて取り付けられている。流量調整弁２８は
管２９ａ、２９ｂによってポンプ本体１０およびＮ２ガ
スの供給源に接続されている。管２９ａにおけるポンプ
本体側の端部は、ケーシング１２におけるロータ１１の
下端側附近、つまり排気側附近にある孔に挿入されてい
て、流量調整弁２８を経由して、Ｎ２ガスをポンプ作動
室１０ａに供給することかできるようにさせられている
。

これらの温度検出器２７および流量調整弁２８は連動し
て作動するものからなっている。より具体的には、温度
検出器２７、流量調整弁２８の弁室およびこれらをむす
ぶ管３０かワックスによって満たされていて、排気ポー
ト２４を流れる排気ガスの温度変化によってワックスを
膨張あるいは収縮させ、流量調整弁２８にある弁体を動
かして、供給源からポンプ作動室に流れるＮ２ガス量を
変化させるものからなっている。

この真空排気装置は、吸気管２５か電子デバイスや液晶
などの製造設備において反応、処理などをおこなうチャ
ンバ、たとえば、プラズマエツチング装置の処理室に、
排気管２６が適当するガス処理装置にそれぞれ接続され
る。

電動機１８が作動すると、プルギア１９ｃかピニオンギ
ア１９ｄを回転させ、ピニオンギアかタイミングギア１
９ａの各々を回転させて、ふたつのロータ１１を同期し
て回転させる。ロータか回転すると、処理室の内部にあ
るエツチングガスが吸気管２５をとおってケーシング１
２の内部に吸い込まれ、ロータ１１かエツチングガスを
移送、圧縮、排気する。排気ガスは排気ポート２４から
排気管２６に送り出され、サイレンサをつうじて外部に
放出される。

ポンプ作動室１０ａの温度は、この運転中、軸受、ギア
、軸シールなとにおける機械的損失とポンプ作動室１０
ａに吸い込まれた微小空気あるいはプロセスガスの断熱
圧縮熱とによって、一定温度まで上昇する。従来の真空
排気装置において、この温度は、チャンバおよび吸気管
２５の到達真空度および周囲温度の変化によって異なり
、運転条件によってもかわるため、一定していない。か
、本発明による真空排気装置では、運転状態にかかわり
なく、ポンプ作動室温度か一定に保たれる。

詳しく説明する。

本発明による真空排気装置は、ポンプ本体１０か作動す
ると、温度検出器２７がポンプ本体における排気ポート
２４を流れる排気ガスの温度を検出する。この排気ガス
温度はポンプ作動室１０ａの温度に比例している。流量
調整弁２８の開度は検出温度が高いと大きくなり、多量
のＮ２ガスをガス供給源から管２９ａ、２９ｂを経由し
てポンプ作動室１０ａに送り込まれ、検出温度が低いと
、流量調整弁２８の開度が小さくなり、少量のＮ。

ガスがポンプ作動室１０ａに送り込まれる。多量のＮ２
ガスがポンプ本体の作動室１０ａに流入すると、ポンプ
作動室の温度は、断熱圧縮によって第２図に実線で示す
ように上昇し、逆に、Ｎ２ガスの流入量か少ないと、第
２図に破線で示すように低下し、これらによって、ポン
プ作動室１０ａがエツチングガスの生成物を昇華させる
のに必要な温度に維持され、ロータ１１、ケーシング１
２なとにたいするエツチングガスの生成物の付着が防止
される。

第３図は本発明の真空排気装置の他の実施例を示してい
る。

この真空排気装置において、ポンプ本体１０は前述の実
施例と同様に構成され、ポンプ本体の吸気ポートが吸気
管１２５によって電子デバイスや液晶などの製造設備に
おける処理、反応などをおこなうチャンバ１２１に、た
とえば、エツチング装置の処理室に接続されているとと
もに、排気ポートにサイレンサをもつ排気管１２６が取
り付けられている。

処理室１３１は管１３２によってエツチングガスの供給
源に接続されている。管１３２には電磁弁１３３が設け
られている。この電磁弁は、制御装置１３４からの信号
によって開いて、エツチングガスを処理室１２１にみち
びくことができるようにさせている。

温度検出器１２７が、検出部分を排気ポートの内部に位
置させて、排気管１２６におけるポンプ本体１０の排気
ポート側に取り付けられている。

流量調整弁１２８は管１２９ａ、１２９ｂによってポン
プ本体およびＮ２ガスの供給源に接続されている。管１
２９ａにおけるポンプ本体側の端部は、前述の実施例と
同様に、ポンプケーシングにおけるロータの下端側附近
、つまり、排気側附近にある孔に挿入され、流量調整弁
１２８が開くことよって、Ｎ２ガスを供給源からポンプ
作動室にみちびくことができるようにさせている。か、
管１２９ｂには、さらに、弁１２８とＮ２ガスの供給源
とのあいだに位置して、電磁弁１３５が接続されている
。この電磁弁は、電磁弁１３３が開いたときのみに、制
御装置１３４によって開かれるようになっている。

この真空排気装置では、電磁弁１３３が開かれると、エ
ツチングガスが供給源から処理室１３１に流入する。同
時に、電磁弁１３５が開き、流量調整弁１２８がＮ２ガ
スをポンプ作動室に供給することができる状態になる。

ポンプ本体１０が作動し、処理室１３１にあるエツチン
グガスがポンプ本体によって排気されると、検出器１２
７がポンプ本体１０からの排気ガスの温度を検出する。

検出温度が高いと、流量調整弁１２８の開度が大きくな
り、多量のＮ２ガスが供給源からポンプ作動室に供給さ
れる。検出温度が低いと、流量調整弁１２８の開度が小
さくなり、少量のＮ２ガスがポンプ作動室に供給される
。

多量のＮ２ガスがポンプ作動室に流入すると、ポンプ作
動室の温度が断熱圧縮によって上昇し、これが少なけれ
ば、ポンプ作動室の温度が低下するため、ポンプ本体１
０がいかなる運転状態にあっても、排気温度が一定に保
たれ、ポンプ作動室の温度が一定に維持されるとともに
、エツチングガスの生成物が昇華される。これらに際し
て、Ｎ。

ガスは、エツチングガスが供給される時間帯にのみにポ
ンプ本体１０の作動室に供給されるため、Ｎ２ガス使用
量を減少させることができる。

第４図は本発明の真空排気装置の他の実施例を示してい
る。

この真空排気装置では、電子デバイスや液晶などの製造
設備における処理、反応などをおこなうチャンバ、たと
えばエツチング装置における処理室２３１が、管２３２
によってエツチングガスの供給源に接続されている。こ
の管には弁２３３か設けられている。弁２３３は電磁弁
からなっていて、制御装置２３０からの信号によって開
き、エツチングガスを処理室２３１にみちびくことがで
きるようにさせている。

ポンプ本体１０はポンプ作動室が管２２９ａによって電
磁弁２２８に接続されている。電磁弁は管２２９ａによ
ってＮ２ガスの供給源につなかれている。電磁弁２２８
は、管２３２にある電磁弁２３３が開いたときのみに開
くように、制御装置２３０によって制御されている。

この真空排気装置では、電磁弁２３３が開くと、処理室
２３１にエツチングガスが流入する。同時に、電磁弁２
２８が開かれ、Ｎ、ガスかポンプ作動室に流入する。Ｎ
２ガスがポンプ作動室に流入すると、ポンプ作動室の温
度が断熱圧縮によって上昇し、排気温度が一定になり、
ポンプ作動室の温度が一定に保たれ、エツチングガスの
生成物か昇華される。このように、Ｎ２ガスがエツチン
グガスを供給している時間帯にのみにポンプ作動室に供
給され、二〇Ｎ２ガスの再圧縮によるポンプ作動室温度
の上昇とガス分圧の低下とによって、エツチングガスの
生成物がポンプケーシングやロータに付着するのを防止
するようにしているので、前述の実施例に比較して、Ｎ
２ガス量の使用量を減少させることができる。

以上説明した真空排気装置において、不活性ガスはＮ２
ガスのみについて説明したが、他の不活性ガスを採用す
ることかできる。さらに、第１図および第３図に関連す
る実施例において、温度検出器２７．１２７は、排気管
２６．１２６おけるポンプ本体１０の排気ポートの附近
に配置されているが、排気管２６．１２６における出口
側附近に配置し、排気温度の降下度合いを考慮した量の
不活性ガスをポンプ作動室に供給するようにさせてもよ
く、そうすることによって、プロセスガスの生成物が排
気管に付着するの防止することもできる ［発明の効果］ 請求項１の発明によれば、ポンプ本体の作動室の温度が
一定に保たれ、ガス分圧が温度との関係から一定に保た
れ、しかも不活性ガスがプロセスガスを希釈して、プロ
セスガスの生成物かポンプケーシング、ロータ、排気管
などに付着しないため、あるいは、付着しても最小量と
させることかできるので、ポンプ本体のオーバホール間
隔を長くさせ、この真空排気装置が組み込まれる設備の
稼働率や信頼性をいちじるしく向上させることかできる
。さらに、使用されるプロセスガスの種類に応じて、プ
ロセスガスの飽和蒸気圧線からこのガスの生成物か付着
しない領域の温度を選定することができるので、プロセ
スガスの種類にかかわらず、生成物がポンプ本体の作動
室に付着するのを防止することができる。

請求項２の発明によれば、プロセスガスの生成物がポン
プケーシングやロータなどに付着するのを防止すること
ができるばかりか、プロセスガスが半導体製造設備など
に存在するときのみに、不活性ガスがポンプ作動室に供
給されるため、より生金の不活性ガス量でもって、プロ
セスガス生成物の付着防止をおこなうことができる。

請求項３の発明によれば、ポンプ作動室にたいする不活
性ガスの供給および不活性ガスの圧縮によって、ポンプ
作動室の温度が上昇しかつガス分圧か低下して、プロセ
スガス生成物がケーシングやロータに付着を防止するこ
とができるとともに、プロセスガスか供給されている時
間帯のみに、不活性ガスがポンプ作動室に供給されるの
で、不活性ガスの使用量を最小にさせることかできる。

きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空排気装置の一実施例を示していて
、第１図は縦断面図、第２図は本発明の排気温度を従来
のそれとの関係を示す説明図である。第３図は本発明の
真空排気装置の他の実施例を示す説明図である。第４図
は本発明の真空排気装置のさらに他の実施例を示す説明
図である。 １０・・・ポンプ本体、１０ａ・・・ポンプ作動室、２
７・・・第一の手段、２８・・・第二の手段、３ｏ・・
・第三の手段、　１３３・・・第四の手段、１３４・・
・第六の手段、１３５・・第五の手段、　２２８・・第
二の手段、２３０・・・第三の手段、２３３・・・第一
の手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、容積形真空ポンプからなるポンプ本体と、不活性ガ
   スをポンプ本体内に供給する不活性ガス供給系とを具備
   している、プロセスガスを吸排気する真空排気系の粗引
   き真空ポンプとして使用される真空排気装置において、
   ポンプ本体におけるポンプ作動室の温度を検出する第一
   の手段と、ガス供給源からポンプ作動室に流れる不活性
   ガスの流量を調整するために、不活性ガス供給系に配設
   された第二の手段と、検出された温度に比例する不活性
   ガスをポンプ作動室へ供給させるために第一の手段と第
   二の手段とのあいだに配設された第三の手段とを具備し
   ていること、を特徴とする真空排気装置。 ２、プロセスガスの存否を検出するために、ポンプ本体
   の吸気ポートにつながれる設備に配設された第四の手段
   と、ガス供給源からポンプ作動室への不活性ガスの流れ
   を通過あるいは阻止するために、第二の手段と直列に配
   設された第五の手段と、第四の手段が存在を検出したと
   きに第五の手段を開放させる第六の手段を具備している
   請求項１に記載の真空排気装置。 ３、容積形真空ポンプからなるポンプ本体と、不活性ガ
   スをポンプ本体内に供給する不活性ガス供給系と具備し
   ている、プロセスガスを吸排気する真空排気系の粗引き
   真空ポンプとして使用される真空排気装置において、プ
   ロセスガスの存否を検出するために、ポンプ本体の吸気
   ポートにつながれる設備に配設された第一の手段と、ガ
   ス供給源からポンプ作動室への不活性ガスの流れを通過
   あるいは阻止するために、不活性ガス供給系に配設され
   た第二の手段と、第一の手段が存在を検出したときに第
   二の手段に不活性ガスの通過をなさせる第九の手段を具
   備していること、を特徴とする真空排気装置。