JPH04137297U - 磁気軸受式ターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的簡単な構成で、半導体製造装置等に利
用する際のプロセスガスの温度低下時に反応で生じる生
成物の部材への堆積を阻止する。 【構成】 回転センサー３８からの回転検知信号が入力
されるシステムコントローラ７０でロータ軸１８の非回
転が検出され、さらに、磁気浮上用コントローラ８０か
らのシステムコントローラ７０でロータ軸１８の非浮上
を検出したロータ１５の未作動時に、ロータ軸１８の浮
上中より大なる電流を半径方向電磁石２０、２４と、軸
方向電磁石３２、３４に供給してコイルを発熱させ、そ
の発熱により温度上昇を行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は半導体製造装置等に利用する磁気軸受式ターボ分子ポンプに関し、特 に、ロータの未作動時にも温度上昇を行うようにして、半導体製造装置等に利用 する場合の温度低下時にプロセスガスの反応で発生する生成物の部材への堆積を 阻止する磁気軸受式ターボ分子ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、半導体製造装置等、例えば、エッチング装置、ＣＶＤ等ではロータを磁 気浮上させる非接触回転の磁気軸受式ターボ分子ポンプを用いてＳｉＨ₄ 、ＰＨ ₃ 、Ｂ₂ Ｈ₆ 、Ａ₅ Ｈ₃ 等のプロセスガスを排出している。 半導体製造装置に配置された磁気軸受式ターボ分子ポンプは、この磁気軸受式 ターボ分子ポンプを流通するプロセスガスが温度が５０°乃至６０°に低下する と反応して生成物が発生し、この生成物が隣接した内壁等に付着することが知ら れている。

【０００３】 この場合、メンテナンスや休業等で運転停止を度々行うとロータ翼およびステ ータ翼の堆積物が増大して、結果的に磁気軸受式ターボ分子ポンプを起動できな い場合があった。 このため、磁気軸受式ターボ分子ポンプにはヒーターと、このヒーターの発熱 制御を行うための制御回路が設けられている。

【０００４】 このヒーターの通電を制御して、例えば、プロセスガスが存在しているままで 運転停止した場合に、磁気軸受式ターボ分子ポンプの温度が低下しないようにし ている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来例の磁気軸受式ターボ分子ポンプは、ヒーターと、制 御回路が必要であり、構成が複雑となる欠点があった。 本考案は、上記課題に鑑みてなされ、比較的簡単な構成で半導体製造装置等に 利用する際の温度低下時に、プロセスガスの反応で発生する生成物の部材への堆 積が阻止できる優れた磁気軸受式ターボ分子ポンプを提供することを目的とする 。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案の磁気軸受式ターボ分子ポンプは、ステー タ翼と、磁気軸受とロータ軸およびロータ翼を有するロータと、モータ機構と、 温度上昇手段とを備える磁気軸受式ターボ分子ポンプであって、温度上昇手段は 、ロータ軸の非回転を検出する第１の検出手段と、ロータ軸の非浮上を検出する 第２の検出手段と、第１の検出手段でロータの非回転が検出されるとともに第２ の検出手段でロータ軸の非浮上が検出される際に、ロータ軸の浮上中より大なる 値の電流を電磁石に供給して発熱させるための電流制御手段とを備えるものであ る。

【０００７】

【作用】

上記のように構成される本考案の磁気軸受式ターボ分子ポンプでは、第１の検 出手段でロータ軸の非回転が検出されるとともに、第２の検出手段でロータ軸の 非浮上が検出されるロータの未作動時の温度低下時に、ロータ軸の浮上中より大 なる電流を電磁石に供給して発熱させ、その発熱により温度上昇を行うようにし ている。

【０００８】 このため、比較的簡単な構成で、半導体製造装置等に利用する際のプロセスガ スの温度低下時に反応で生じる生成物の部材への堆積が阻止できる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の磁気軸受式ターボ分子ポンプに係る一実施例の構成を図面をも とに詳細に説明する。 図１は実施例の全体構成を示しており、半導体製造装置等内に設置されてプロ セスガスの排出を行うものである。

【００１０】 この例は、円筒状の外装体１０の内側に複数のステータ翼１２が配置されてお り、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。 ロータ翼１４はロータ１５の外周囲壁に設けられ、磁性体のロータ軸１８にボ ルトで固定されており、このロータ軸１８に連動して回転する。 ロータ１５は、周知の磁気軸受けを利用しており、ロータ翼１４をロータ軸１ ８にボルトで固定した近傍のロータ軸１８の周囲に、ロータ軸１８を挟み、且つ ９０°間隔で対向した一対づつの合計４個からなる半径方向電磁石２０が配置さ れるとともに、この半径方向電磁石２０のそれぞれの前記ボルトの反対側の位置 に隣接して、一対づつの合計４個からなる半径方向センサー２２が設けられてい る。

【００１１】 さらに、半径方向電磁石２０から離間した位置に、半径方向電磁石２０と同様 構成の一対づつの合計４個からなる半径方向電磁石２４が配置され、この半径方 向電磁石２４の半径方向センサー２２側にも隣接して一対づつの合計４個からな る半径方向センサー２６が設けられている。 この半径方向電磁石２０、２４に励磁電流が供給されてロータ軸１８が磁気浮 上し、この浮上時における半径方向センサー２２、２６の位置検知信号によって 、ロータ軸１８を所定位置に保持するように励磁電流を制御するようになってい る。

【００１２】 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 間に高周波モータ３０が設けられている。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、すなわち、ロータ翼１４が回転する。 また、ロータ軸１８には円盤状の磁性体の金属ディスク３１が設けられており 、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、３ ４が設けられている。さらにロータ軸１８の切断端部に隣接して、外装体１０の 一部をなす部材に軸方向センサー３６が配置されている。

【００１３】 この軸方向電磁石３２、３４の励磁電流を軸方向センサー３６からの位置検知 信号によって、ロータ軸１８を軸方向で所定位置に保持するように励磁電流を制 御するようになっている。 また、このロータ軸１８の端部には、ロータ軸の回転数を検出するための磁気 感応式パルスゼネレーター等の回転センサー３８が配置されている。この回転セ ンサー３８はロータ軸１８の端部に磁石が固定され、その近傍の外装体１０の一 部をなす部材に検知コイルが配置された周知の構成である。

【００１４】 これらの各部は、軸方向電磁石３２、３４の近傍に設けられたコネクタ４４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る信号処理系に接 続されている。 図２は上記における電気的構成を示している。 この例はマイクロプロセッサ（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とで概略構成されている。

【００１５】 システムコントローラ７０は、ＣＰＵ７０ａ、プログラムを格納したＲＯＭ７ ０ｂ、ワーキング用ＲＡＭ７０ｃ、キーボードインタフェ−ス（Ｉ／Ｆ）７０ｄ 、表示器Ｉ／Ｆ７０ｅ、Ｉ／Ｏ７０ｆ、７０ｇ、７０ｈを備えており、これらは 内部バスライン７０ｊに接続されている。 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。

【００１６】 また表示器Ｉ／Ｆ７０ｅには、キーボード７４からの操作状態や浮上状態、さ らに動作状態を表示するためのＬＣＤ等の表示器７６が接続されている。 Ｉ／Ｏ７０ｆは磁気浮上用コントローラ８０と接続され、この磁気浮上用コン トローラ８０は、一対づつの半径方向センサー２２、２６と軸方向センサー３６ からの位置検知信号が各々入力されるＰＩＤ（補正回路）８２ａ、８２ｂ、８２ ｃ、８２ｄ、８２ｅが設けられている。

【００１７】 さらにＰＩＤ８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ、８２ｅのそれぞれの出力端に 増幅器８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ、８４ｅが接続されている。 増幅器８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄの出力部に一対ずつのコイルで構成さ 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の出力部に は、一対ずつのコイルで構成される軸方向電磁石３２、３４が接続されている。

【００１８】 この磁気浮上用コントローラ８０はロータ軸１８が磁気浮上する際に、半径方 向センサー２２、２６からの位置検知信号に基づいて、磁気浮上したロータ軸１ ８を所定位置で保持するように増幅器８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄの増幅率 を変化させて半径方向電磁石２０、２４に供給する励磁電流を変化させる制御を 行う。

【００１９】 同時に、磁気浮上用コントローラ８０は、磁気浮上した際のロータ軸１８の軸 方向の所定位置に保持するように軸方向センサー３６からの位置検知信号にもと づいて増幅器８２ｅ増幅率を変化させ、軸方向電磁石３２、３４に供給する励磁 電流を変化させる制御を行う。 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３ ８からのパルス信号をＣＰＵ７０ａで読み取り、ロータ軸１８の回転数を検知す る。また、Ｉ／Ｏ７０ｈはモータドライバー７７に接続されている。

【００２０】 なお、上記構成にあって、第１の検出手段は回転センサー３８とシステムコン トローラ７０のＩ／Ｏ７０ｇ、ＣＰＵ７０ａが対応し、また、第２の検出手段は 磁気浮上用コントローラ８０とシステムコントローラ７０のＩ／Ｏ７０ｆ、ＣＰ Ｕ７０ａが対応する。さらに、電流制御手段は、モータドライバー７７とシステ ムコントローラ７０のＩ／Ｏ７０ｈ、ＣＰＵ７０ａが対応する。

【００２１】 次に、上記の構成における温度上昇の制御動作について説明する。 この制御は、ロータ１５の未作動時の温度低下でプロセスガスの反応による生 成物がロータ翼１４およびステータ翼１２に堆積するのを阻止するため半径方向 電磁石２０、２４と軸方向電磁石３２、３４のそれぞれのコイルに、ロータ軸１ ８の浮上中の励磁電流より大きい値の電流を通電して、その発熱により温度上昇 を行うものである。

【００２２】 先ず、全体の動作の後、磁気浮上用コントローラ８０の通電制御で半径方向電 磁石２０、２４と、軸方向電磁石３２、３４に、それぞれ増幅器８４ａ、８４ｂ 、８４ｃ、８４ｄ、８４ｅを通じて励磁電流が供給されて作動し、ロータ軸１８ が外装体１０内で浮上して所定位置に保持される。 続いて、ＣＰＵ７０ａの制御によりＩ／Ｏ７０ｈを通じてモータードライバー ７７が駆動され、このモータードライバー７７内の図示しないインバータ部から 所定の電圧が高周波モータ３０に印加される。この通電によりロータ軸１８が回 転する。同時に、回転センサー３８からのパルス信号をＩ／Ｏ７０ｇを通じてＣ ＰＵ７０ａがポーリング、割り込み処理等で取り込む。

【００２３】 ここでロータ翼１４が回転して半導体製造装置等におけるプロセスガスの排出 が行われる。 次に、図３のフローチャートに示す制御を行う。 ステップ（Ｓ）１００では、Ｉ／Ｏ７０ｇを通じてＣＰＵ７０ａが回転センサ ー３８からの回転検知信号を取り込む。

【００２４】 Ｓ１０１では、回転検知信号の有無を判断する。すなわち、高周波モータ３０ に通電されて、ロータ軸１８が回転しているか否かを判断する。回転中のＹｅｓ の場合は、図示しないヒーター等が作動しており、所定の高温であり、プロセス ガスの反応による生成物が発生しないとして、Ｓ１００にリターンして以降の処 理を繰り返す。回転していないＮｏの場合は次のＳ１０２に進む。

【００２５】 Ｓ１０２では、磁気浮上用コントローラ８０から、半径方向電磁石２０、２４ と、軸方向電磁石３２、３４に通電中の制御信号をＩ／Ｏ７０ｆを通じてＣＰＵ ７０ａが取り込む。 Ｓ１０３では、Ｓ１０２で取り込んだ制御信号からロータ軸１８が浮上中か否 かをＣＰＵ７０ａで判断する。通電中のＹｅｓの場合は、Ｓ１００にリターンす る。すなわち、半径方向電磁石２０、２４と、軸方向電磁石３２、３４に磁気浮 上用コントローラ８０から通電中である。この場合、図示しないヒーター等が作 動しており、所定の高温であり、プロセスガスの反応による生成物はし発生しな いとしてＳ１００にリターンして以降の処理を繰り返す。Ｎｏの場合は、次のＳ １０４に進む。

【００２６】 Ｓ１０４では、磁気浮上用コントローラ８０内の増幅器８４ａ、８４ｂ、８４ ｃ、８４ｄの増幅率を変化させて、通常の浮上時よりも半径方向電磁石２０、２ ４と、軸方向電磁石３２、３４に大電流を供給するように制御を行う。 この大電流の通電の制御は、回転検知信号がシステムコントローラ７０に入力 された場合のロータ１５の未動作時に停止される。さらに、この大電流の通電の 制御は半径方向電磁石２０、２４と、軸方向電磁石３２、３４に対する通電電流 を磁気浮上用コントローラ８０を通じてシステムコントローラ７０が検知した場 合のロータ１５の未動作時にも停止されることになる。

【００２７】 このようにして、ロータ１５の未作動時に半径方向電磁石２０、２４と軸方向 電磁石３２、３４のそれぞれのコイルに、ロータ軸１８の浮上中の励磁電流より 大きい値の電流を通電する。これによって、コイル部材が抵抗で発熱して温度が 上昇して、ロータ１５の未作動時に温度低下が生じることなく、プロセスガスの 反応による生成物がロータ翼１４およびステータ翼１２に堆積するのを阻止する ことができる。

【００２８】 この場合、半径方向電磁石２０、２４と軸方向電磁石３２、３４のそれぞれの コイルに電流を通電する制御を行うのみであり構成が簡単である。 なお、上記実施例では、半径方向電磁石２０、２４と軸方向電磁石３２、３４ 全部に大電流を供給したが、いずれか一つに大電流を通電するようにしても同様 の作用効果が得られる。

【００２９】 また、温度センサーを外装体１０内に配置し、この温度センサーからの検知信 号をシステムコントローラ７０に入力して半径方向電磁石２０、２４と軸方向電 磁石３２、３４への通電電流の値を制御し、あるいは間歇的に通電を行うように して、一定温度に保持する温度制御を行うこともできる。

【００３０】

【考案の効果】

本考案の磁気軸受式ターボ分子ポンプは、上記説明から明らかなように、ロー タの非回転とロータ軸の非浮上が検出されるロータの未作動時の温度低下時にロ ータ軸の浮上中より大なる電流を電磁石に供給して発熱させ、その発熱により温 度上昇を行うようにしたので、比較的簡単な構成で、半導体製造装置等に利用す る際のプロセスガスの温度低下時に反応で生じる生成物の部材への堆積が阻止で きるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の磁気軸受式ターボ分子ポンプに係る一
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線図であ
る。

【図３】図２に示すモータドライバーのフローチャート
図である。

【符号の説明】

１２ ステータ翼 １４ ロータ翼 １５ ロータ １８ ロータ軸 ２０、２４ 半径方向電磁石 ３０ 高周波モータ ３２、３４ 軸方向電磁石 ３８ 回転センサー ７０ システムコントローラ ７０ａ ＣＰＵ ７０ｆ、７０ｇ、７０ｈ Ｉ／Ｏ ７７ モータドライバー ８０ 磁気浮上用コントローラ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータ翼と、磁気軸受とロータ軸およ
   びロータ翼を有するロータと、モータ機構と、温度上昇
   手段とを備える磁気軸受式ターボ分子ポンプであって、
   上記温度上昇手段は、上記ロータ軸の非回転を検出する
   第１の検出手段と、上記ロータ軸の非浮上を検出する第
   ２の検出手段と、上記第１の検出手段で上記ロータの非
   回転が検出されるとともに、第２の検出手段で上記ロー
   タ軸の非浮上が検出される際に、上記ロータ軸の浮上中
   より大なる値の電流を電磁石に供給して発熱させるため
   の電流制御手段と、を備えることを特徴とする磁気軸受
   式ターボ分子ポンプ。