JPH04164187A - ターボ分子ポンプ - 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］ 本発明は、ドライエツチングを行う半導体製造装置など
に使用されるターボ分子ポンプに係り、特にポンプ本体
内に堆積し易い凝縮性ガスを排気する際、あるいは多量
のガスを排気する際に好適となる磁気軸受方式のターボ
分子ポンプに関するものである。

［従来の技術］ 第５図に従来の磁気軸受ターボ分子ポンプの一例を示す
。このポンプ本体Ｐはアルミ合金製のベース９及びケー
シング１を主体として構成されている。ケーシング１内
には高速回転可能にロータ２が配設されるとともに、ロ
ータ２外周に突設した回転翼２ａとケーシング１内周で
あって積層形ステータスペーサ１ｂ間から突設した固定
翼１ａとの間にタービンＴを形成し、吸気口３から吸入
したガス分子をこのタービンＴで叩き飛ばし、排気口４
に向かって圧縮排気し得るようになっている。また、こ
のロータ２にはタービンＴの下端外周に螺旋ねじ２ｂが
刻設してあり、ロータ２とステータスペーサ１ｂとの間
に閉じ込められるガスをその粘性を利用して排気口４に
まで強制連行し得るようになっている。なお、ロータ２
は、高速回転に耐えるため、アルミニウム合金などの金
属でつくられているのが通例である。また、ロータ２を
固着したシャフト５は、」−下一対のラジアル磁気軸受
６．７および軸端部のスラスト磁気軸受８によって完全
非接触に支持されている。６ａ、７ａ、８ａはこれらの
軸受６．７．８を制御するためのギャップセンサである
。また、Ｍはモータである。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、このような従来のターボ分子ポンプでは、凝
縮性ガスを排気する場合に反応生成物がポンプ本体Ｐ内
に付着、堆積するのを防止できないという問題を生じる
。すなわち、特に図示ターボ分子ポンプでは、軸受に非
接触軸受６．７．８を採用しているため稼動中にそれら
の摩擦抵抗がなく、これら各磁気軸受６．７．８におい
ても珪素鋼板製のコアを採用して渦電流損の低減化を図
ったり永久磁石が使われたりしており、排気抵抗に関し
ては１０−３〜１０−２Ｔｏｒｒ程度の吸気ガスを０．
０５〜０　、　５　Ｔｏｒｒ程度に圧縮する過程でのガ
スとタービンＴとの摩擦抵抗は僅かなものとなる。

このように、図示ポンプにおいては、全体として発熱の
要因が少なく、ポンプ本体Ｐの温度が昇温するとしても
長時間を要し、その上限もよほど多量のガスを排気しな
い限りそれほど高いものではない。しかして、このポン
プを例えば半導体デバイスのアルミニウムドライエツチ
ング等を行う半導体製造装置に適用し、エツチング後の
反応生成物である塩化アルミニウムＡＩ　Ｃρ３等の排
気を行わせると、この種のガスは蒸気圧特性上、同相と
なる析出温度が常温近傍（例えば５０〜６０°Ｃ）にあ
るため、このガスが比較的温度の低いポンプ本体Ｐ内に
取り込まれ、析出温度以下に冷却された場合に、流路に
臨む各部位に析出することになる。このような凝縮性を
有した物質のポンプ本体Ｐ内への付着、堆積は、一定の
使用期間内に多いときで３〜４ｍｍに達することもある
。

このため、このターボ分子ポンプをかかるＡΩＣρ３や
それと同等の現象を生じるガスの排気に用いると、通常
の場合に比べてより頻繁な分解清掃作業が必要となり、
メンテナンスと稼動効率上とにおいて極めて大きな不都
合を強いられる問題を生じる。また、特にロータ２外周
とケーシング１内周との間（すなわち、ねじ溝２ｂとス
テータスペーサ１ｂの間、および回転翼２ａと固定翼１
ａの間）では、この部位が１ｍｍ前後の極少隙間に保た
れていることもあって、堆積した反応生成物により両者
が固体接触する可能性が大きく、ポンプ自体の損傷又は
破損ともなりかねない。

一方、このターボ分子ポンプが多量のガスを排気する目
的に用いられる場合には、モータＭの発熱やガスとター
ビンＴとの摩擦抵抗による発熱が大きくなり、ポンプ温
度が使用中途々に」１昇することになる。このため、そ
れが不当に上昇した時に、モータＭや磁気軸受６．７．
８におけるコイルの絶縁破壊を生じる危険性がある。

その上、この種ポンプにおいて、排気が平衡状態に達し
た時のポンプ温度は排気するガスの流量とその種類、並
びにポンプ本体Ａの周囲温度に左右されるため、使用状
態によっては温度が低すぎたり高すぎたりする。このた
め、ギャップセンサ６ａ、７ａ、８ａに温度ドリフトを
生じ、これが大きくなった場合に磁気軸受６．７．８の
制御を精度良く行うことが困難になる。

本発明は、以上のような課題を有効に解決することを目
的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構
成を採用したものである。

すなわち、本発明に係るターボ分子ポンプは、ポンプ本
体を加熱するヒータと、前記ポンプ本体を冷却する三方
弁若しくはそれと同等の切換機能、すなわちポンプ本体
に対し冷却水を導入するかバイパスさせるかの切換機能
を有した水冷機構と、前記ポンプ本体の温度を検出する
温度検出手段と、この温度検出手段の検出値に基づいて
前記ヒータ又は水冷機構の少なくとも一方を制御する制
御手段とを具備してなることを特徴とする。

［作用］ このような構成において、制御手段によりヒータまたは
水冷機構を制御し、ポンプ本体の温度を一定の範囲に保
つようにすれば、流路部に凝縮性の物質が付着、堆積し
難い環境をつくり、その上コイル部の絶縁破壊やギャッ
プセンサの温度ドリフトを防止することが可能になる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照して説
明する。なお、第５図と共通ずる部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。

このターボ分子ポンプは、ベース９の下面に当接状態で
ヒータ１１と冷却水パイプ１２ｃを配置し、これととも
にベース９内に側方から温度検出手段たる測温抵抗体１
３を挿入している。ヒータ１１には例えばシーズヒータ
が用いられている。

冷却水パイプ１２ｃは、第２図に示すように三方弁１２
ａ、電磁弁１２ｂとともに水冷機構１２を構成している
。三方弁１２ａは電磁弁１２ｂによって駆動され、流路
入口１２ｅから導入した冷却水を前記冷却水パイプ１２
ｃに選択的に導入する役割を担う。ここで、前記三方弁
１２ａには前記冷却水パイプ１２ｃと並列にバイパス流
路１２ｄが接続され、冷却水源が共用されている。この
バイパス流路１２ｄは、例えばドライエツチング装置等
において他の機器の冷却用に用いられているものである
。このような構成の意義は、二方弁を用いた場合の不具
合、すなわち弁の開閉によって冷却水の流れを止めてし
まい、他の機器に流れる冷却水の流量や水圧に大きな影
響を与えることを回避する点にある。測温抵抗体１３は
、ポンプ本体Ｐの温度を検出するためのもので、ポンプ
本体Ｐはその主体をなすベース９及びケーシング１が通
常熱伝導率の良好なアルミ合金等でできているため、こ
れらのどこでも温度はほぼ一定となり、このため図示の
位置で得た検出値をもって凝縮性ガスが堆積し易い流路
部の温度と考えることができる。

さらに、本実施例では従来の電源装置１０の中に、本発
明に係る制御手段たる温度調節器１４を組み込んでいる
。そして、前記測温抵抗体１３の検出値をこの温度調節
器１４に入力するとともに、その検出値に基づいて前記
ヒータ１１及び前記電磁弁１２ｂに動作信号を出力する
ようにしている。

その制御の概要を第４図を参照して説明すると、この温
度調節器１３はポンプ本体Ａにとって望ましいと考えら
れる一定範囲の温度に対してその中間値を設定温度とし
て定めるようにしており、検出温度がこの設定温度を上
回った場合、その一定時間後に（タイマー作動による）
前記ヒータ１１をＯＦＦにし、かつ前記電磁弁１２ｂを
０Ｎ１０ＦＦ制御にして冷却水がポンプ本体Ａを流れる
方向に三方弁１２ａを切り換えるようにしている。

また、検出温度が前記設定温度を下回った場合には、そ
の一定時間後にヒータ１１をＯＮにし、かつ電磁弁１２
ｂを０Ｎ１０ＦＦして冷却水がポンプ本体Ａをバイパス
する方向に三方弁を切り換えるようにしている。

このような構成であると、短時間のうちにポンプ本体Ａ
を最適な温度範囲に昇温し、それを保ち続けることがで
きる。このため、そのような温度範囲に達した後に半導
体製造装置の処理室からＡｇＣ９３等の凝縮性ガスを流
入させ、排気するようにすれば、流路部に凝縮性の物質
が付着、堆積するのを大幅に減少させることが可能にな
る。また、これによれば、多量のガスを排気してもモー
タＭや磁気軸受６．７．８でコイルの絶縁破壊を生じる
ことを防止できる。その上、このような構成はギャップ
センサ６ａ、７ａ、８ａの温度ドリフトを解消し、常に
それが適正に作動できる環境にしておくことが可能にな
る。

なお、本発明は図示構造のものに限定されるものではな
い。例えば、温度検出手段として測温抵抗体のほかに熱
電対やサーミスタ、サーモスタットなどが利用できる。

また、水冷機構は二方弁を２つ組み合わせて三方弁と同
等の機能にしたもの等であってもよい。さらに、冷却水
の切り換えには電磁弁以外に電動弁なども使用すること
ができる。さらにまた、ねじ溝２ｂを有さす回転翼２ａ
のみを有したロータを用いることもできる。その他、本
発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

［発明の効果］ 本発明のターボ分子ポンプは、以上のような構成である
から、凝縮性の物質（反応生成物）等を含む気体を排気
する際に、その物質がポンプ内部に付着、堆積するのを
有効に防止若しくは低減することができる。しかも、ポ
ンプ内部の過熱によりモータや磁気軸受においてコイル
部の絶縁破壊を起こしたり、ギャップセンサの温度ドリ
フトを生じる等のトラブルも解消することができる。そ
の上、冷却水を制御することによって水圧、流量の変化
が他の機器に及ぼす影響を予め極小化しておくことがで
きる。これらの結果、このターボ分子ポンプはメンテナ
ンス頻度の極めて少ないものとして利用価値を有するこ
とになる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は全
体縦断面図、第２図は水冷機構の説明図、第３図は制御
系を説明する模式図、第４図は制御の概要を説明するグ
ラフである。第５図は従来例を示す第１図相当の断面図
である。 Ａ・・・ポンプ本体　　　　１１・・・ヒータ１２・・
・水冷機構　　　　１２ａ・・・三方弁１３・・・温度
検出手段（測温抵抗体）１４・・・制御手段（温度調節
器）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポンプ本体を加熱するヒータと、前記ポンプ本体を冷却
   する三方弁若しくはそれと同等の切換機能を有した水冷
   機構と、前記ポンプ本体の温度を検出する温度検出手段
   と、この温度検出手段の検出値に基づいて前記ヒータ又
   は水冷機構の少なくとも一方を制御する制御手段とを具
   備してなることを特徴とするターボ分子ポンプ。