JPH06330886A - クライオトラップ付き真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ポンプケーシングに直接クライオトラップを
取付けることにより、装置の小型化及び簡素化を図るこ
とができ、更に、装置の小型化が図れるにもかかわら
ず、真空排気性能を向上することができるようにする。 【構成】 吸気口２及び排気口３を有するポンプケーシ
ング１内に回転自在に配置された動翼11を有するロータ
９と、該動翼11間に固定された静翼13を有するステータ
14と、動翼11及び静翼13よりも吸気口２側に設けられた
クライオパネル23を冷却するための冷凍機24を有するク
ライオトラップ22とを備えたクライオトラップ付き真空
ポンプにおいて、前記クライオトラップ22はポンプケー
シング１に取付けられ、クライオパネル23とステータ14
及びロータ９との間には、金網等の保護体26が設けられ
ていることにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置等に使
用されるクライオトラップ付き真空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、クライオトラップ付き真空ポンプ
として特開平2-294575号公報に記載のものが存在する。
同公報に記載の真空ポンプは、吸気口及び排気口を有す
るポンプケーシング内に回転自在に配置された複数の動
翼を有するロータと、該動翼間に固定された静翼を有す
るステータとからポンプ段が構成され、該ポンプ段より
も吸気口側には、該ポンプ段における排気に限度がある
水分子等の気体を排気することによりポンプ能力の向上
を図るべく、クライオパネル及び冷凍機からなるクライ
オトラップが設けられたものである。

【０００３】そして、このクライオトラップをポンプケ
ーシング側に取付ける際には、ポンプケーシング側の上
端に形成されたフランジに、クライオトラップが横方向
に挿通固定された別体のトラップ用ケーシングを取り付
け、該トラップ用ケーシングを真空チャンバーに接続し
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の真空ポンプ
は、前記ポンプケーシングに、クライオトラップを固定
している別体のトラップ用ケーシングを取り付ける構成
であるため、装置の大型化を余儀なくされると共に、ポ
ンプケーシングとトラップ用ケーシングとの接合部のシ
ール構造が必要となり、その構造が複雑になる欠点があ
った。

【０００５】また、トラップ用ケーシングをポンプケー
シングと真空チャンバーとの間に介在する構成であるた
め、ポンプ段と真空チャンバーとの距離が長くなる。こ
のため、配管のコンダクタンスが小さくなり、実効排気
速度が減少する問題がある。

【０００６】しかも、真空排気作業時には、ロータを回
転させるモータの熱により、該ロータが加熱されて膨張
する傾向にある。このため、動翼と静翼との間隔は、ロ
ータの膨張分も考慮して大きくしておかなければなら
ず、排気効率を優先した設計ができないという問題があ
った。

【０００７】本発明は、上記の如き従来の問題点に鑑み
てなされたもので、ポンプケーシングに直接クライオト
ラップを取付けることにより、装置の小型化及び簡素化
を図ることができ、更に、装置の小型化が図れるにもか
かわらず、真空排気性能を向上することができるクライ
オトラップ付き真空ポンプを提供することを課題とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明が、上記課題を解
決するために講じた技術的手段は、吸気口２及び排気口
３を有するポンプケーシング１内に回転自在に配置され
た動翼11を有するロータ９と、該動翼11間に固定された
静翼13を有するステータ14と、動翼11及び静翼13よりも
吸気口２側に設けられたクライオパネル23を冷却するた
めの冷凍機24を有するクライオトラップ22とを備えたク
ライオトラップ付き真空ポンプにおいて、前記クライオ
トラップ22はポンプケーシング１に取付けられ、クライ
オパネル23とステータ14及びロータ９との間には、金網
等の保護体26が設けられていることにある。

【０００９】更に、前記クライオパネル23の外径ｄは、
前記動翼11及び静翼13から構成するポンプ段６の内径Ｄ
以下に設定されていることにある。

【００１０】また、前記クライオパネル23は筒状の内側
パネル23a と外側パネル23b とから二重構造あるいは多
重に構成されていることにある。

【００１１】更に、前記クライオパネル23は、筒状で且
つ動翼11及び静翼13方向に向けて大径となるテーパー状
に形成されていることにある。

【００１２】

【作用】本発明の真空ポンプにおいて、ロータ９を回転
させて該ロータ９の動翼11とステータ14の静翼13の作用
により、真空用チャンバー内の気体を排気すると共に、
冷凍機24の作動により、クライオパネル23が冷却され
る。

【００１３】水分子は冷却されたクライオパネル23に凍
結捕集され、水分子の固化した状態（以下、氷という）
で成長するが、クライオパネル23と動翼11及び静翼13と
の間には、金網等の保護体26が設けられているので、該
保護体26は氷が動翼11側まで成長するのを阻止し、しか
も、保護体26は冷却されておらず常温であるため、氷が
保護体26に付着することもない。

【００１４】従って、氷は保護体26を越えて動翼11側ま
で成長することはなく、動翼11が氷により破損されるの
を防止することができる。

【００１５】また、クライオトラップ22をポンプケーシ
ング１に取付けることにより、クライオパネル23をロー
タ９及びステータ14に接近させることが可能となり、駆
動用モータにより加熱されたロータ９をクライオパネル
23にて冷却し、ロータ９の熱膨張を効果的に抑制するこ
とができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に従って
説明する。図２において、１はポンプケーシングで、そ
の上部には真空用チャンバー４に取付けられるフランジ
1aを有し、該フランジ1aには吸気口２が、該吸気口２と
反対側の下方には排気口３がそれぞれ形成されている。

【００１７】６は吸気口２側のターボ分子ポンプ段で、
７は該ターボ分子ポンプ段６よりも下方に配置されたね
じ溝ポンプ段をそれぞれ示し、回転自在なロータ９は、
吸気口２側の動翼11と排気口３側の筒状のねじ溝ロータ
15とを一体に形成した複合型のものである。

【００１８】即ち、ロータ９はポンプケーシング１側に
固定された駆動用モータのシャフト12に回転自在に取付
けられており、その上部の外周には複数の段にそれぞれ
前記動翼11が間隔を有して水平に突設されている。ま
た、前記ロータ９の動翼11よりも下方には、外周に螺旋
状のねじ溝が形成された前記筒状のねじ溝ロータ15が一
体的に垂下されている。

【００１９】前記ポンプケーシング１内周には、前記多
段の動翼11と交互に位置する静翼13、各静翼13間に介在
されたディスタンスピース13a 及び前記ねじ溝ロータ15
を囲繞するように、内周面がねじ溝ロータ15と僅かな隙
間を持ったステータ部17が設けられ、これら静翼13、デ
ィスタンスピース13a 及びステータ部17によりステータ
14が構成されている。

【００２０】また、前記動翼11及び静翼13により前記タ
ーボ分子ポンプ段６が構成されていると共に、ねじ溝ロ
ータ15およびステータ部17により前記ねじ溝ポンプ段７
が構成されている。尚、ねじ溝ポンプ段７において、ね
じ溝をステータ部17の内周面に設け、それに対向するロ
ータ15の外周面は単に円筒面とした構成でも良い。

【００２１】22は前記ポンプケーシング１上部に設けら
れたクライオトラップで、該クライオトラップ22は主に
水分子を凍結捕集するクライオパネル23をヘリウム冷凍
機24に接続されたクライオヘッド21で冷却するものであ
る。クライオパネル23は図１に示す如く、円筒状の冷却
板からなり、前記ポンプケーシング１のターボ分子ポン
プ段６の上方に形成された空間部25内に設けられてお
り、クライオパネル23の上面はポンプケーシング１のフ
ランジ1a面よりも下方に位置しており、該クライオパネ
ル23は可及的にターボ分子ポンプ段６に接近させるのが
好ましい。

【００２２】前記クライオヘッド21はポンプケーシング
１の上部壁を挿通した状態て該ポンプケーシング１に固
定され、冷凍機24はポンプケーシング１の外に突出して
いる。

【００２３】26は前記真空用チャンバー４側からターボ
分子ポンプ段６側に異物が落下するのを防止すると共
に、クライオパネル23に凍結捕集された氷が成長してポ
ンプ段６に到るのを防止するための金網（保護体）で、
クライオパネル23とポンプ段６との間に位置するように
ポンプケーシング１に取付けられている。

【００２４】次に、以上の構成における真空ポンプの使
用例について説明する。先ず、排気工程においては、前
記駆動用モータの作動によりロータ９が高速回転し、タ
ーボ分子ポンプ段６とねじ溝ポンプ段７との作用による
真空排気作用と、ヘリウム冷凍機24によりクライオパネ
ル23を冷却し水分子等の凍結捕集による真空排気作用と
が行われ、真空用チャンバー４内の気体が排出される。

【００２５】この排気工程時に、クライオパネル23には
氷が付着し成長し続けるが、クライオパネル23とターボ
分子ポンプ段６とが接近していることから、ターボ分子
ポンプ段６の中央の真空排気にあまり関与しない部分に
到達した水分子が反射してクライオパネル23側に入射さ
せることができ、水分子のクライオパネル23への凍結捕
集をより確実なものとすることができる。また、駆動用
モータ等の熱がロータ９に伝わっても、クライオパネル
23はロータ９を効果的に冷却するため、ロータ９が熱膨
張するのを防止する。

【００２６】氷が更に成長しても、クライオパネル23の
下方には常温の金網26が位置するので、氷の下方への成
長は該金網26に阻止され、氷が金網26を越えてターボ分
子ポンプ段６に到ることはなく、ロータ９の回転を阻害
することはない。

【００２７】更に、クライオパネル23の再生を行う際に
は、真空用チャンバー４とポンプとの間に設けた排気バ
ルブ（図示省略）を閉じることにより、真空用チャンバ
ー４内の真空引きを行わないため、無負荷に近い状態と
なり、ポンプケーシング１内の圧力は更に低下すること
となる。

【００２８】例えば、圧力が1.3 10^-8Ｐａまで低下した
場合、クライオパネル23の周囲の圧力を、凍結分子の飽
和圧力よりも低い圧力にすることができ、クライオパネ
ル23に付着していた氷はその表面から蒸発し、クライオ
パネル23より解氷放出された水分子はターボ分子ポンプ
段６等により排出され、クライオパネル23の再生作業を
別途行う必要がない。

【００２９】図３は本発明の第２実施例を示し、クライ
オパネル23の外径ｄはターボ分子ポンプ段６の内径（排
気機能を有さない中央部分）Ｄ以下に設定されており、
このクライオパネル23の外径ｄとターボ分子ポンプ段６
の外径Ｄ１との関係は、ｄ／Ｄ≦0.5 の関係に設けられ
ているのが好ましい。

【００３０】この場合には、ターボ分子ポンプ段６によ
る気体の排気は、動翼11と静翼13からなる環状部で行わ
れ、中央部分は機能しておらず、この中央部分にクライ
オパネル23を配置することにより、クライオパネル23に
付着する気体以外の気体の流れの抵抗となることはほと
んどなく、水分子をクライオパネル23により効率良く排
気でとると共に、他の気体も効果的にターボ分子ポンプ
段６及びねじ溝ポンプ段７により排気することができる
のである。

【００３１】図４は本発明の第３実施例を示し、前記ク
ライオパネル23を内側パネル23a と外側パネル23b とか
ら２重に構成したものであり、パネル面積を大きくする
ことにより水分子の凍結捕集量を多くできる利点があ
る。尚、内側パネル23a と外側パネル23b は２重以上の
多重に構成することも可能である。

【００３２】クライオパネル23は同径の筒状のものに限
定されるものではなく、例えば第４実施例として図１に
仮想線で示す如く、上方に向けて小径となるテーパー状
に形成したものであっても良く、特に、クライオパネル
23の傾斜角度αは０＜α＜45°に設定するのが効果的で
ある。また、クライオパネル23の形状は円筒以外に多角
形状等であっても良い。

【００３３】更に、図５は本発明の第５実施例を示し、
上記各実施例ではクライオパネル23を筒状に形成した
が、本実施例では、クライオパネル23を円板状のパネル
から構成している。即ち、クライオパネル23の外径ｄ
は、上記第２実施例と同様にターボ分子ポンプ段６の内
径Ｄ以下に設定されていると共に、該クライオパネル23
はクライオヘッド21に連結体23c を介して水平状態に連
結されている。

【００３４】このクライオパネル23は、付着する気体以
外の気体の流れの抵抗となることはほとんどなく、ター
ボ分子ポンプ段６の中央の真空排気にあまり関与しない
部分を利用して水分子をクライオパネル23側に入射させ
ることができ、水分子のクライオパネル23への凍結捕集
をより確実なものとすることができる利点がある。更
に、同図に仮想線で示す如く筒状のクライオパネル23を
該円板状のクライオパネル23に一体的に設けることも可
能である。

【００３５】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、上記実施例では、ポンプ段としてタ
ーボ分子ポンプ段６とねじ溝ポンプ段７とを備えたもの
を例示したが、ターボ分子ポンプ段６のみを備えたター
ボ分子ポンプであっても良いことは無論である。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明において、前記クラ
イオトラップはポンプケーシングに取付けられているの
で、クライオトラップを固定している別体のケーシング
をポンプケーシングに取り付ける構成である従来のもの
に比し、両ケーシングのシール構造が不要となり、装置
全体の簡素化及び小型化を図ることが可能となると共
に、動翼と静翼とで構成するポンプ段と真空チャンバー
との距離を短くでき、実効排気速度の減少を防止できる
利点がある。

【００３７】更に、ポンプケーシングにクライオトラッ
プを直接取り付けることにより、クライオパネルをロー
タ及びステータに接近させることが可能となり、クライ
オパネルはロータ温度の上昇も抑制することができる。
従って、動翼と静翼の間隔は、ロータの熱膨張を抑制す
ることにより、更に小さくすることが可能となり、排気
効率を重点においた設計ができ、真空排気効率の向上が
図れる。

【００３８】しかも、クライオパネルとロータ及びステ
ータとの間には、金網等の保護体が設けられているの
で、上記の如くクライオパネルを可及的にロータ及びス
テータに接近させることができるにもかかわらず、該ク
ライオパネルに凍結捕集された氷の成長を阻止して、ロ
ータの回転を阻害するのを防止することができる利点が
ある。

【００３９】また、クライオパネルの外径が、前記ポン
プ段の内径以下に設定されている場合には、動翼及び静
翼から構成されるターボ分子ポンプ段で排気される気体
の流れをクライオパネルが阻害することはほとんどな
く、水分子はクライオパネルで有効に排気できる上に、
他の気体もターボ分子ポンプ段で効率良く排気できる利
点がある。

【００４０】クライオパネルが筒状の内側パネルと外側
パネルとから成る二重構造あるいは多重に構成されてい
る場合には、更に有効に水分子をクライオパネルで排気
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部を示す断面図。

【図２】同全体断面図。

【図３】本発明の第２実施例を示す要部断面図。

【図４】本発明の第３実施例を示す要部断面図。

【図５】本発明の第５実施例を示す要部断面図。

【符号の説明】

１…ポンプケーシング、２…吸気口、３…排気口、11…
動翼、13…静翼、15…ロータ、14…ステータ、22…クラ
イオトラップ、23…クライオパネル、24…冷凍機、26…
金網（保護体）、ｄ…クライオパネルの外径、Ｄ…ポン
プ段の内径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井口 昌司 大阪市中央区北浜３−２−25 株式会社大 阪真空機器製作所内 (72)発明者 飯塚 元昭 大阪市中央区北浜３−２−25 株式会社大 阪真空機器製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気口（２）及び排気口（３）を有する
   ポンプケーシング（１）内に回転自在に配置された動翼
   （11）を有するロータ（９）と、該動翼（11）間に固定
   された静翼（13）を有するステータ（14）と、動翼（1
   1）及び静翼（13）よりも吸気口（２）側に設けられた
   クライオパネル（23）を冷却するための冷凍機（24）を
   有するクライオトラップ（22）とを備えたクライオトラ
   ップ付き真空ポンプにおいて、前記クライオトラップ
   （22）はポンプケーシング（１）に取付けられ、クライ
   オパネル（23）とロータ（９）及びステータ（14）との
   間には、金網等の保護体（26）が設けられてなることを
   特徴とするクライオトラップ付き真空ポンプ。
2. 【請求項２】 前記クライオパネル（23）の外径（ｄ）
   は、前記動翼11及び静翼（13）から構成するポンプ段
   （６）の内径（Ｄ）以下に設定されている請求項１に記
   載のクライオトラップ付き真空ポンプ。
3. 【請求項３】 前記クライオパネル（23）は筒状の内側
   パネル（23a ）と外側パネル（23b ）とからなる二重構
   造あるいは多重に構成されている請求項１又は２に記載
   のクライオトラップ付き真空ポンプ。
4. 【請求項４】 前記クライオパネル（23）は、筒状で且
   つ静翼（13）及び動翼（11）方向に向けて大径となるテ
   ーパー状に形成されている請求項１に記載のクライオト
   ラップ付き真空ポンプ。