JPH05195957A - 真空ポンプ - Google Patents

真空ポンプ

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JPH05195957A
JPH05195957A JP4009736A JP973692A JPH05195957A JP H05195957 A JPH05195957 A JP H05195957A JP 4009736 A JP4009736 A JP 4009736A JP 973692 A JP973692 A JP 973692A JP H05195957 A JPH05195957 A JP H05195957A
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vacuum pump
rotors
transfer type
housing
momentum transfer
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JP4009736A
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Daisuke Ito
大輔 伊藤
Teruo Maruyama
照雄 丸山
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/005—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of dissimilar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C25/00—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids
    • F04C25/02—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids for producing high vacuum
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
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    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/40—Electric motor
    • F04C2240/402—Plurality of electronically synchronised motors

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大気から高真空まで１台で引ける真空ポンプ
のコンパクト性を損なわないで、従来の真空ポンプでは
得ることができない２つの性能（例えば、高真空・大き
な排気速度）の両方を同時に得ることができる真空ポン
プを提供する。 【構成】 吐出口１１側に容積式真空ポンプ構造部分
Ａ，吸入口１０側に高真空を得ることができる運動量移
送式真空ポンプ構造部分Ｂ，吸入口２０側に大きな排気
速度を得ることができる運動量移送式真空ポンプ構造部
分Ｃ（ＢとＣは相異なるである）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造設備の真空
チャンバー等の排気に用いられる真空ポンプに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造プロセスにおけるＣＶＤ装
置，ドライエッチング装置，スパッタリング装置，蒸着
装置等には、真空環境を作り出すための真空ポンプが必
要不可欠である。近年、半導体プロセスのクリーン化・
高真空化等の動向に伴い、真空ポンプに対する要求水準
はますます高度になってきている。
【０００３】図４は従来の容積式真空ポンプの一種であ
るスクリュータイプの真空ポンプを示すものである。図
３において、２１はハウジング，２２は第１回転軸，２
３は第２回転軸，２４と２５はそれぞれ回転軸２２と２
３に支持された筒型ロータ、２６と２７はそれぞれロー
タ２４と２５の外周部に形成されたねじ溝である。従来
のスクリュータイプの真空ポンプは、ハウジング２１内
に第１回転軸２２と第２回転軸２３が平行に備えられ、
その回転軸上にロータ２４と２５を備えており、各ロー
タ２４と２５にねじ溝２６と２７を備えて、スクリュー
が形成されていて、自ら（２６または２７）の凹部
（溝）を相手（２７または２６）の凸部（山）と噛み合
せることにより、両者の間に密閉空間を作り出してい
る。前記両ロータ２４と２５が回転すると、その回転に
伴い、前記密閉空間の容積が変化して、吸入作用と吐出
作用を行う。
【０００４】図５は従来の運動量移送式真空ポンプの一
種であるタービン翼を持つねじ溝式真空ポンプを示すも
のである。図４において、３１はハウジング，３２は筒
型ロータ，３３はタービン翼，３４はねじ溝である。従
来のタービン翼を持つねじ溝式真空ポンプはハウジング
３１内にロータ３２が備えられており、ロータ３２の側
方部分の上部にはタービン翼３３が、下部にはねじ溝３
４が備えられており、それぞれ気体分子に運動量を与え
て、吸入作用と吐出作用を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来の容積式真空ポンプでは、大気圧に近い粘性流の領
域で排気するが、得られる作動範囲は１０-1Ｐａ程度ま
での低真空度にしか達しない。一方、上記の従来のター
ビン翼を持つねじ溝式真空ポンプの構成では、得られる
作動範囲が１０-8Ｐａ程度まで達するが、大気圧に近い
粘性流の領域で排気することができない。そこで、従来
はまずロータリポンプ（容積式真空ポンプの一種）で１
０0〜１０-1Ｐａ程度まで粗引きした後にターボ ポンプ
（運動量移送式真空ポンプの一種）で所定の高真空度に
達するようにしている。
【０００６】しかし、近年の半導体プロセスの複合化に
伴い、複数個の真空チャンバーを独立させて真空排気す
る、いわゆるマルチチャンバー方式が主流を占めるよう
になっている。このマルチチャンバー化に対応するため
にはチャンバー１つ１つに真空設備を必要とするが、こ
のように２種類以上の真空ポンプをすべてのチャンバー
に用いると、真空排気系装置が大型化してしまうという
問題点があった。
【０００７】そこで、本発明者の一人は複数個の組み合
わせからなる容積式真空ポンプ構成部分の１軸の上に運
動量移送式真空ポンプ構造部分を形成し、かつ、この複
数個の軸を同期制御することにより、大気圧から高真空
圧まで引ける広帯域用真空ポンプを既に提案し、出願中
である。
【０００８】本発明は、前記提案をさらに改良して、真
空ポンプの性能向上、すなわち、コンパクト性を損わな
いで、従来の真空ポンプでは相矛盾して得ることができ
ない２つの性能（例えば、高真空・大きな排気速度）の
両方を同時に得ることができる広帯域用真空ポンプを提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の真空ポンプは、ハウジング内に収納された
複数個のロータと、これらのロータの回転軸を支持する
軸受と、前記ハウジングに形成された流体の吸入口およ
び吐出口と、前記複数個のロータをそれぞれ独立して回
転駆動するモータと、前記モータの回転角および回転数
を検知する検出手段と、この検出手段からの信号によっ
て前記複数個のモータの回転を同期制御することにより
前記ロータおよびハウジングで形成される密閉空間の容
積変化を利用して流体の吸入および排気を行う真空ポン
プにおいて、前記複数個のロータのそれぞれの回転軸上
の吐出側に容積式真空ポンプ構造部分、吸入口側に複数
個の運動量移送式真空ポンプ構造部分を形成するととも
に、この複数個の運動量移送式真空ポンプは、それぞれ
の圧力・流量特性が異なっていることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の真空ポンプでは、複数個のロータとハ
ウジングで構成される容積式真空ポンプの各軸上に、圧
力・流量特性の異なる複数個の運動量移送式真空ポンプ
構造部分を設けているので、１台の真空ポンプでは従来
得ることができなかった性能（高真空・大きな排気速
度）を同時に得ることができる。
【００１１】例えば、運動量移送式真空ポンプ構造部分
の１つを高真空を得るようなポンプ形状にし、もう１つ
を大きな排気速度を得るようなポンプ形状にする。各運
動量移送式真空ポンプ構造部分の吸入口をそれぞれ独立
して設けて、最初、すべての吸入口を開放することによ
り、大きな排気速度を得ることができる。
【００１２】また、運動量移送式真空ポンプ構造部分の
形状の一部をタービン翼にすることにより、さらに超高
真空を得ることができる。しかる後、大きな排気速度を
得るポンプの吸入口を閉じて、高真空を得るポンプの吸
入口を開放したままでさらに排気を続けると、高真空を
得ることができる。
【００１３】
【実施例】
（実施例１）以下、本発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。
【００１４】図１および図２において、Ａは容積式真空
ポンプ構造部分、Ｂ・Ｃは運動量移送式真空ポンプ構造
部分で、Ｂは高真空を得ることができる“高真空向き運
動量移送式真空ポンプ構造部分”、Ｃは大きな排気速度
を得ることができる“大排気速度向き運動量移送式真空
ポンプ構造部分”、１はハウジング、２はハウジング１
に納められた第１回転軸、３はハウジング１内の第１回
転軸２に平行な第２回転軸、４は第１回転軸２に対応す
る筒型ロータ、５は第２回転軸３に対応する筒型ロー
タ、６は第１回転軸２に対応する第１室、７は第２回転
軸３に対応する第２室、８は第１室６と第２室７が下側
で連通する連通部、９は第１室６と第２室７が上側で連
通する連通部、１０は運動量移送式真空ポンプ構造部分
Ｂ・Ｃの上側にある吸入口、１１は容積式真空ポンプ構
造部分Ａの側方部分にある吐出口、１２は第１回転軸２
に対応する容積式真空ポンプ構造部分Ａのねじ溝、１３
は第２回転軸３に対応する容積式真空ポンプ構造部分Ａ
のねじ溝、１４は“高真空向き運動量移送式真空ポンプ
構造部分”Ｂ（以下、高真空ポンプＢと略す）のねじ
溝、１５は“大排気速度向き運動量移送式真空ポンプ構
造部分”Ｃ（以下、大排気速度ポンプＣと略す）のねじ
溝である。
【００１５】以上のように構成された広帯域用真空ポン
プは、ハウジング１を１つ備え、このハウジング内が第
１室６・第２室７に分かれている。第１室６には第１回
転軸２が鉛直方向に立った状態で納められており、第２
室には第１回転軸２と平行に第２回転軸３が納められて
いる。各回転軸２・３は軸受４６・４７によって支持さ
れている。両回転軸２・３の各上端部１８・１９は閉じ
ていて、この閉じた部分で両回転軸２・３の上端近傍で
支持された各筒型ロータ４・５が外側から結合されてい
る。ロータ４・５の外側下部にはそれぞれねじ溝１２・
１３があり、第１室６・第２室７の下側連通部８の上側
で互いに噛み合うように備えられている。これらのねじ
溝１２・１３の間に形成された密閉空間は、両回転軸２
・３の回転により周期的に容積を変化させて、排気作用
を起こす。すなわち、ハウジング１内には、ねじ溝１２
を持つロータ４とねじ溝１３を持つロータ５から形成さ
れる容積式真空ポンプ構造部分Ａが備えられている。こ
の容積式真空ポンプ構造部分Ａの上部にあるロータ４と
第１室６の内壁およびロータ５と第２室７の内壁との間
隔はそれぞれ極めて微小で、両回転軸２・３の高速回転
により、この微小間隔部にある気体分子に回転運動量を
与えて、この気体分子を容積式真空ポンプ構造部分Ａに
送る。ロータ４・５の外側上部にはそれぞれねじ溝１４
・１５があり、気体分子にドラッグ作用を与える。すな
わち、ハウジング１内の容積式真空ポンプ構成部分Ａの
上部にはねじ溝１４を持つロータ４から形成された高真
空ポンプＢとねじ溝１５を持つロータ５から形成された
大排気速度ポンプＣが備えられている。これらポンプＢ
・Ｃは比較的大気圧に近い圧力の気体でも圧送効果があ
る粘性ポンプとしての作用もある。容積式真空ポンプ構
造部分Ａの中央上部には連通部９が形成されている。ポ
ンプＢ・Ｃの上部には吸入口１０があり、容積式真空ポ
ンプ構造部分Ａの側方部分には吐出口１１がある。ロー
タ４・５の外側最下部にはねじ溝同士の接触防止用ギア
４２・４３が設けられている。これらのギア４２・４３
は２つの回転軸２・３が同期回転する時は互いに接触し
ないが、同期がずれた時、ねじ溝１２・１３の接触をの
前にギア４２・４３が接触することにより、ねじ溝１２
・１３の接触を防ぐ。第１回転軸２・第２回転軸３はそ
れぞれサーボモータ５２・５３によって数万rpmの高速
で回転する。この回転はハウジング１の下部に備えられ
たロータリエンコーダ５４・５５によって位置および速
度が検出され、この時の検知信号により第１回転軸２・
第２回転軸３の同期回転制御がなされる。
【００１６】この実施例１では、図３のモデルのよう
に、ポンプ構成部分Ｂ・Ｃの上部にそれぞれ開閉式のバ
ルブ１６・１７が設けられている。これらバルブ１６・
１７を開けて粗引きを行って大きな排気速度を得た後、
大排気速度ポンプＣに対応するバルブ１７のみを閉めて
高真空を得る。なお、各ポンプＢ・Ｃは（表１）で示さ
れるパラメータで設計した。ポンプの使用条件は、回転
数２万rpm，吐出圧力１paであった。
【００１７】従来、高真空を得るようにポンプ形状を選
択する(例えば、溝深さを小さくする)と、大きな排気速
度が犠牲になり、大きな排気速度を得るようにポンプの
形状を選択する(例えば、溝深さを大きくする)と、高真
空が犠牲になる。また、高真空と大きな排気速度の双方
を得るためにロータ径を大きくすると、コンパクト性が
損われ、回転軸の固有振動数が低下するので、高速回転
が困難になる。本発明は、従来ポンプが抱えていた上記
の問題点を解決するもので、本実施例による真空ポンプ
は、１つのハウジング内に容積式真空ポンプ構造部分の
上部に構造が異なる２つの運動量移送式真空ポンプ構造
部分とを有するため、（表１）の性能から明らかなよう
に、高真空と大きな排気速度を、ポンプのコンパクト性
を失わないで同時に得ることができる。
【００１８】
【表１】
【００１９】（実施例２）運動量移送式真空ポンプ構造
部分Ｂ・Ｃのねじ溝１４・１５の少なくとも一方にター
ビン翼を用いると、到達圧力がより一層低く（超高真空
に）なる。
【００２０】（実施例３）運動量移送式真空ポンプ構造
部分Ｂ・Ｃのねじ溝１４・１５のそれぞに、各分子量に
適したタービン翼を用いると、広い範囲の分子量の気体
に対して、高真空を得ることができる。この場合、吸入
口は１つでよい。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明は、１つのハウジ
ング内に容積式真空ポンプ構造部分と構造が異なる複数
個の運動量移送式真空ポンプ構造部分とを有するため、
例えば、１台の小型真空ポンプで粗引き段階から高真空
度に達することができ、かつ、大きな排気速度を得るこ
とができる等の特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における真空ポンプの断
面図
【図２】本発明の第１の実施例における真空ポンプの側
面図
【図３】本発明の第１の実施例における真空ポンプのモ
デル図
【図４】従来の技術におけるスクリュータイプの真空ポ
ンプの展開図
【図５】従来の技術におけるタービン翼を持つねじ溝式
真空ポンプの展開図
【符号の説明】
Ａ 容積式真空ポンプ構造部分 Ｂ “高真空向き運動量移送式真空ポンプ構造部分” Ｃ “大排気速度向き運動量移送式真空ポンプ構造部
分” １ ハウジング ２ 第１回転軸 ３ 第２回転軸 ４ 軸２に対応する筒型ロータ ５ 軸３に対応する筒型ロータ ６ 軸２に対応する第１室 ７ 軸３に対応する第２室 ８ 下側の連通部 ９ 上側の連通部 １０ 吸入口 １１ 吐出口 １２ 軸２に対応する容積式真空ポンプ構造部分のねじ
溝 １３ 軸３に対応する容積式真空ポンプ構造部分のねじ
溝 １４ “高真空向き運動量移送式真空ポンプ構造部分”
Ｂのねじ溝 １５ “大排気速度向き運動量移送式真空ポンプ構造部
分”Ｃのねじ溝 １６ 軸２に対応するバルブ １７ 軸３に対応するバルブ １８ 軸２に対応する上端部 １９ 軸３に対応する上端部 ２０ 吸入口 ２１ ハウジング ２２ 第１回転軸 ２３ 第２回転軸 ２４ 軸２２に対応する筒型ロータ ２５ 軸２３に対応する筒型ロータ ２６ 軸２２に対応するねじ溝 ２７ 軸２３に対応するねじ溝 ３１ ハウジング ３２ 筒型ロータ ３３ タービン翼 ３４ ねじ溝 ４２ 軸２に対応するねじ溝同士の接触防止用ギア ４３ 軸３に対応するねじ溝同士の接触防止用ギア ４６ 軸受 ４７ 軸受 ４８ チャンバー ５２ 軸２に対応するサーボモータ ５３ 軸３に対応するサーボモータ ５４ 軸２に対応するロータリエンコーダ ５５ 軸３に対応するロータリエンコーダ
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０４Ｄ 19/04 Ｄ 8914−3Ｈ Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ 7353−4Ｍ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジング内に収納された複数個のロー
    タと、これらのロータの回転軸を支持する軸受と、前記
    ハウジングに形成された流体の吸入口および吐出口と、
    前記複数個のロータをそれぞれ独立して回転駆動するモ
    ータと、前記モータの回転角および回転数を検知する検
    出手段と、この検出手段からの信号によって前記複数個
    のモータの回転を同期制御することにより前記ロータお
    よびハウジングで形成される密閉空間の容積変化を利用
    して流体の吸入および排気を行う真空ポンプにおいて、
    前記複数個のロータのそれぞれの回転軸上の吐出側に容
    積式真空ポンプ構造部分、吸入口側に複数個の運動量移
    送式真空ポンプ構造部分を形成するとともに、この運動
    量移送式真空ポンプはそれぞれの圧力・流量特性が異な
    っていることを特徴とする真空ポンプ。
  2. 【請求項２】 運動量移送式真空ポンプ構造部分の少な
    くとも１つが気体分子に運動量を与える手段として、少
    なくとも一部にタービン翼を備えた構造である請求項１
    記載の真空ポンプ。
  3. 【請求項３】 複数個のロータの回転軸の少なくとも１
    つが回転位置検出センサを備え、それぞれの回転軸は回
    転位置検出センサにより検出された回転位置検出信号を
    用いて同期回転するように制御されている請求項１また
    は２記載の真空ポンプ。
JP4009736A 1992-01-23 1992-01-23 真空ポンプ Pending JPH05195957A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4009736A JPH05195957A (ja) 1992-01-23 1992-01-23 真空ポンプ
KR1019930000653A KR960009870B1 (ko) 1992-01-23 1993-01-20 진공펌프
US08/006,500 US5352097A (en) 1992-01-23 1993-01-21 Vacuum pump
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Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4009736A JPH05195957A (ja) 1992-01-23 1992-01-23 真空ポンプ

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JP4009736A Pending JPH05195957A (ja) 1992-01-23 1992-01-23 真空ポンプ

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