KR20010042294A

KR20010042294A - 진공펌프

Info

Publication number: KR20010042294A
Application number: KR1020007010837A
Authority: KR
Inventors: 호시도시야스; 요시무라마사시
Original assignee: 다치바나 하루미; 다이코 기카이 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 2001-05-25
Also published as: JPH11280681A; KR100347228B1; DE19882987C2; TW362137B; DE19882987T1; US6315535B1; JP3831113B2; WO1999050561A1

Abstract

주 케이싱(1)의 냉각수실(7)과 토출측 사이드 케이스(3)의 냉각수실(14)을 연통하는 냉각수 통로(26)를 설치하고, 냉각수실(14)에 접속하는 냉각수 출구관(27)을 3방 밸브(28)의 입구(28a)에 접속하고, 냉각수실(7)에 접속하는 관로(29)를 3방 밸브(28)의 전환구(28b)에 접속하고, 3방 밸브(28)의 출구(28c)에 접속하는 관로(30)를 흡입측 사이드 케이스(2)의 냉각수실(22)에 접속하고, 냉각수실(22)에 설치한 냉각수 배출관(31)에 냉각수에 배압을 가하는 스로틀 밸브(32)를 설치하였다.

Description

진공펌프{VACUUM PUMP}

도 5는 진공펌프의 구조를 도시하는 종단면도이고, 펌프케이싱은 주 케이싱(1)과, 주 케이싱(1)의 우측끝면에 부착되는 흡입측 사이드 케이스(2)와, 주 케이싱(1)의 좌측끝면에 부착되는 토출측 사이드 케이스(3)와, 토출측 사이드 케이스(3)의 좌측에 부착되는 기어 케이스(4)에 의해 구성되고, 기어 케이스(4)의 다른 끝면에 모터(5)가 부착된다.

주 케이싱(1)에는 길이 방향을 관통하는 내통부(1a)와, 외부로부터 내통부(1a)의 우측으로 연통하는 흡입구(6)와, 주 케이싱(1) 외벽면을 냉각하는 냉각수실(7)이 설치된다.

내통부(1a)에는 상호 맞물린 2개의 스크류 로터(8; 도 5에는 1개만 도시)가 수용된다.

흡입측 사이드 케이스(2)에 설치된 2개의 구멍에 각각 축받이함(9; 도 5에는 1개만 표시)이 끼워 붙임되고, 축받이함(9)의 내부에 설치된 베어링(10)에 2개의 스크류 로터(8) 우측끝부의 축부(8a)가 회전 가능하게 지지된다.

토출측 사이드 케이스(3)에 설치된 2개의 구멍에 각각 축받이함(11; 도 5에는 1개만 도시)이 끼워 붙임되고, 축받이함(11) 내부에 설치된 베어링(12)에 2개의 스크류 로터(8)의 좌측끝부의 축부(8a)가 회전가능하게 지지된다.

2개의 스크류 로터(8)는 내통부(1a)에 수용되어 상호에 맞물리는 치형부(齒刑部; 8b)를 가지고, 한쪽의 스크류 로터(8)는 구동측의 스크류 로터이고, 그 좌측의 축부(8a)의 외면에 타이밍기어(24)가 끼워 붙임되고, 그 좌측에 끼워 붙임된 커플링(25)이 모터(5)의 출력축(5a)에 연결된다.

다른쪽의 종동축의 스크류 로터(8) 좌측의 축부(8a)에는 타이밍기어(24)에 맞물리는 타이밍기어(도시하지 않음)가 설치된다.

스크류 로터(8)가 회전하면 흡입구(6)에서 흡인한 유체(가스)가 토출구(13)에서 송출된다.

진공펌프는 운전에 의한 발열 때문에 고온이 되고, 축봉(軸封)의 오일시일이나 립시일 및 스크류 로터 양끝부를 지지하는 축받이가 고열 때문에 손상되거나 열팽창에 의해 스크류 로터에 타서 들러붙음이 일어나는 등의 결함이 생기므로 냉각수에 의한 수냉이 불가결이다.

따라서, 토출측 사이드 케이스(3)에는 내통부(1a)에 연통하는 토출구(13)가 설치되고, 토출측 사이드 케이스(3)의 외벽면을 냉각하는 냉각수실(19)이 설치된다.

기어 케이스(4)는 통형상이고, 외벽면에 냉각수실(14)이 설치되고, 모터(5) 외벽면에 냉각수실(15)이 설치된다.

진공펌프의 냉각수 흐름은 도 6과 같이, 냉각수 공급관(16)로부터 모터(5)의 냉각수실(15)에 공급되어 모터(5)를 냉각한 후에 접속관(17)을 경유하여 기어 케이스(4)의 냉각수실(14)로 이송되어 기어 케이스(4)를 냉각한다.

기어 케이스(4)를 냉각한 냉각수는 접속관(18)을 경유하여 토출측 사이드 케이스(3)의 냉각수실(19)로 이송되어 토출측 사이드 케이스(3)를 냉각한 후에, 접속관(20)을 경유하여 주 케이싱(1)의 냉각수실(7)로 이송되고, 주 케이싱(1)을 냉각한 후에, 접속관(21)을 경유하여 흡입측 사이드 케이스(2)의 냉각수실(22)로 이송되어 흡입측 사이드 케이스(2)를 냉각한 후에, 배출관(23)에서 배출된다.

이와 같이 하여, 운전에 의한 발생열이 제거된다.

반도체 제조 프로세스에 사용되는 드라이 진공펌프는 일반적으로, 도달진공도가 1Pa(10^-3Torr 오더)정도의 진공도가 필요하고, 대기압 방출의 경우의 압축은 10⁵오더의 압축비를 필요로 하므로, 대량의 압축열이 발생한다.

따라서, 일반적인 진공펌프와 같이 냉각수에 의한 수냉은 불가결이나, 다음과 같은 과제가 남는다.

드라이 진공펌프 케이싱을 냉각하면, 주 케이싱(1)내를 흐르는 프로세스 가스가 간단히 냉각되어 버리고, 가스 중에 함유되는 ALcL, NH₃CL 등이 고화하여 내통부(1a)나 스크류 로터(8)에 부착하고, 스크류 로터(8) 상호간의 간극 및 스크류 로터(8)와 내통부(1a)간의 간극이 없어지고, 회전 불가능이 되는 사태가 발생한다.

진공펌프는 반도체 제조단계에서 각종 용도에 사용되고, 예컨대, 생성물이 발생하지 않는 일반적으로 클린이라 일컫는 프로세스를 취급하는 로드 로그용, 스패터링용은 라이트 프로세스용이라 불리우고, 이 경우에는 종래기술로 아무 문제가 발생하지 않으나 웨이퍼상에 박막을 형성하는 CVD(Chemical Vapour Deposition) 중의 Nitride, Teos라고 하는 것이나 Etching 공정의 AL 에칭으로는 생성물이 발생한다.

예를 들면, Nitride는

SiH₂CL + NH₃→ Si₃N₄+ NH₄CL

알루미늄 에칭은

AL + CL₂→ ALCL₂

의 반응으로 생기는 NH₄CL, ALCL₂의 고형물이 부착한다.

NH₄CL은 대기압 상태로, 180℃ 이상이 되면 고체에서 가스로 승화하고, NH₃CL은 338℃ 전후에서 승화한다.

진공상태에서는 가스가 희박하고, 생성물이 발생하지 않으므로 N₂를 진공도를 파괴하지 않는 토출측의 스크류 로터에 퍼지하여 생성물의 발생을 방지하는 방법도 채용되고 있으나 충분치는 않다.

또, 라이트 프로세스와 하드 프로세스를 같은 반도체 프로세스를 취급하는 장소에서 종류가 다른 진공펌프를 구비하여 필요에 따라 바꾸어 취급하는 것은 관리상으로도 큰일이다.

본 발명은 N₂의 퍼지방법에 가열하는 방법을 병용하는 것으로, 가열 방법도 종래 있던 전기 히터 등으로 가열하는 것이 아니라, 진공펌프 운전시의 압축열을 제어하여 생성물 발생을 억제하는 것이고, 또 1대의 진공펌프를 원터치로 라이트 프로세스용, 하드 프로세스용으로 구분해서 사용하는 편리한 드라이 진공펌프를 제공하는 것이다.

본 발명은 스크류 로터형식의 드라이 진공펌프에 관한 것으로, 예를 들면, 반도체 제조장치 등에 사용되고, 프로세스 가스의 반응으로 펌프내부에 생성물이 퇴적하는 하드 프로세스에 대하여 적합한 드라이 진공펌프에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 드라이 진공펌프의 정면도,

도 2는 도 1의 횡단면도,

도 3은 도 1의 X-X선 단면도,

도 4는 냉각수 배관을 설명하는 도면,

도 5는 진공펌프의 내부구조를 도시하는 횡단면도, 그리고

도 6은 종래의 진공펌프의 냉각수의 배관을 설명하는 도면.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

서로 맞물리는 스크류 로터를 수용하는 내통부와, 이 내통부 일측 및 타측에 연통하는 흡입구 및 토출구를 가지고, 외벽면에 냉각수실이 설치되는 주 케이싱과, 이 주 케이싱 일측에 부착되고, 외벽면에 냉각수실이 설치되는 흡입측 사이드 케이스와, 상기 주 케이싱 타측에 부착되고 외벽면에 냉각수실이 설치되는 토출측 사이드 케이스를 갖는 진공펌프에 있어서,

이 토출측 사이드 케이스의 냉각수실과 상기 주 케이스의 냉각수실을 연통하는 냉각수통로를 설치하고, 상기 토출측 사이드 케이스의 냉각수실의 냉각수 출구관을 3방 밸브의 입구에 접속하고, 이 3방 밸브 전환구를 상기 주 케이스의 냉각수실에 접속하고, 상기 3방 밸브 출구를 상기 흡입측 사이드 케이스의 냉각수실에 접속하고, 흡입측 사이드 케이스의 냉각수실에 접속하는 냉각수 배출관에 밸브를 설치하였다.

상기 냉각수 배출관에 설치되는 밸브는 스로틀 밸브로 하면 좋다.

상기 주 케이싱의 온도가 소정 온도 이상으로 상승한 것을 검지하는 온도센서와, 이 온도센서의 검지 신호에 따라 상기 스로틀 밸브의 스로틀 조작을 경고하는 경보장치를 설치할 수 있다.

또는, 상기 주 케이싱의 온도가 소정온도 이상으로 상승한 것을 검지하는 온도센서와, 이 온도센서의 검지신호에 의해, 상기 스로틀 밸브의 스로틀을 자동적으로 행하는 제어장치를 설치할 수 있다.

발명의 실시형태의 구체예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 드라이 진공펌프의 정면도, 도 2는 도 1의 횡단면도, 도 3은 도 1의 X-X 단면도, 도 4는 냉각수의 배관을 설명하는 도면이다.

드라이 진공펌프의 구조는 종래예와 동일하므로, 주요 부품에는 종래예와 동일 부호를 부기하여 그 상세설명은 생략하고, 종래예와의 상위점만을 설명한다.

토출측 사이드 케이스(3)의 냉각수실(14)과 주 케이싱(1)의 냉각수실(7)을 연통하는 냉각수 통로(26)를 설치하고, 토출측 사이드 케이스(3)의 냉각수실(14)에 접속한 냉각수 출구관(27)을 3방 밸브(28)의 입구(28a)에 접속한다.

3방 밸브(28)의 전환구(28b)에 접속한 관로(29)의 끝부를 주 케이싱(1)의 냉각수실(7)에 접속하고, 3방 밸브(28)의 출구(28c)에 접속한 관로(30)를 흡입측 사이드 케이스(2)의 냉각수실(22)에 접속하고, 냉각수실(22)에 접속하는 냉각수 배출관(31)에 냉각수의 배압을 조정하는 스로틀 밸브(32)를 설치한다.

3방 밸브(28)의 전환, 스로틀 밸브(32)의 조작을 수동으로 행한 경우는, 주 케이싱(1)의 온도가 소정온도 이상으로 상승한 것을 온도센서(도시하지 않음)가 검지했을 때에 경보를 발하는 경보장치(도시하지 않음)를 설치한다.

3방 밸브(28)의 전환, 스로틀 밸브(32)의 조작을 자동으로 행할 경우는 온도센서의 검지신호에 의해 3방 밸브(28) 전환과 스로틀 밸브(32) 제어를 행하는 제어장치를 설치한다.

이상과 같이 구성된 드라이 진공펌프의 작용을 라이트 프로세스 사용시와 하드 프로세스 사용시의 순으로 설명한다.

라이트 프로세스의 경우는 3방 밸브(28)의 전환구(28b)를 열고, 입구(28a)를 폐쇄한 상태이다.

이때의 냉각수 흐름은 냉각수공급관(16), 모터(5)의 냉각수실(15), 접속관(17), 기어 케이스(4)의 냉각수실(14), 접속관(18), 토출측 사이드 케이스(3)의 냉각실(19) 순으로 흐르고, 또 냉각수통로(26)를 지나 주 케이싱(1)의 냉각수실(7)로 흐른다.

따라서, 주 케이싱(1)이 냉각되고, 주 케이싱(1)을 흐르는 가스 온도는 150℃ 전후가 된다.

냉각수실(7)을 통과한 냉각수는 관로(29)내를 화살표(F) 방향으로 흐르고, 3방 밸브(28)의 전환구(28b)를 경유하여 화살표(G)로 표시한 바와 같이 관로(30)로 흐르고, 관로(30)에서 흡입측 사이드 케이스(2)의 냉각수실(22)을 통과하여 냉각수 배출관(31)에서 배출된다.

하드 프로세스를 행할 때는 3방 밸브(28)의 전환구(28b)를 닫고, 입구(20a)를 연다.

이에 따라, 냉각수는 토출측 사이드 케이스(3)의 냉각수실(19)로부터 냉각수출구관(27)을 통과하여 화살표(H)로 표시한 바와 같이 3방 밸브(28)의 입구(28a)를 경유하여 관로(30)로 흐른다.

주 케이싱(1)의 냉각수실(7)내에 정체해 있는 물은 내통부(1a)내의 가스의 압축열에 의해 100℃로 상승하면, 발열이 시작하여 냉각수실(7)내의 압력이 상승하고, 상승압분만큼 냉각수통로(26; 도 3 참조)를 통과하여 토출측 사이드 케이스(3)의 냉각수실(19)에 침입하고, 토출측 사이드 케이스(3) 내의 냉각수에 혼입된다.

이때, 스로틀 밸브(32)를 닫아 압손(壓損)을 가하면, 냉각수실(7)내의 증기압 온도는 100℃에서 더욱 고온이 되므로, 주 케이싱(1)의 온도를 상승시킬 수 있다.

주 케이싱(1)의 온도를 100∼120℃로 가열함으로써 주 케이싱(1)내의 토출가스온도를 350℃ 부근으로 콘트롤할 수 있다.

가스내에 함유되는 NH₄CL, ALCL₂등의 승화온도는 350℃ 이하(760 Torr에 있어서)이므로, 생성물이 주 케이싱(1) 내부에서 고화되는 일은 없고, 따라서, 생성물 퇴적에 의해 운전이 정지되는 문제는 생기지 않는다.

또, 스로틀 밸브(32)의 조정에 의해 주 케이싱(1)의 온도를 필요 이상으로 상승시키는 것을 방지할 수 있으므로, 과도한 가열에 의해 진공펌프 수명을 단축하거나 화상을 입을 위험성을 방지할 수 있다.

주 케이싱(1)의 냉각수실(7)내에 냉각수실(7)의 내부온도가 소정온도 이상이 된 것을 검지하는 온도센서(도시하지 않음)를 설치하고, 이 온도센서의 검지신호로 경보를 발하는 경보장치를 설치해 두면, 경보를 받은 운전자가 스로틀 밸브(32)를 조작함으로써 주 케이싱(1)내의 토출가스 온도를 350℃ 부근으로 콘트롤할 수 있다.

센서의 검지신호를 받아 스로틀 밸브의 개폐기구를 자동적으로 제어하는 제어장치를 설치하면, 이 운전자의 수동 스로틀 밸브 조작을 자동화할 수 있다.

본 발명은 이상 설명 바와 같이 구성되어 있으므로, 이하와 같은 효과를 가져온다.

(1) 본 발명의 드라이 진공펌프는 3방 밸브를 전환함으로써 라이트 프로세스용과 하드 프로세스용으로 겸용할 수 있다.

(2) 하드 프로세스로 사용할 경우는 스로틀 밸브의 개방정도를 조정하여 냉각수의 배압을 조절하고 케이싱 온도를 콘트롤할 수 있다.

케이싱 온도를 적정온도로 콘트롤함으로써 생성물 퇴적으로 방지할 수 있음과 동시에 진공펌프의 과도한 온도상승을 방지할 수 있다.

Claims

서로 맞물리는 스크류 로터를 수용하는 내통부와, 이 내통부의 일측 및 타측에 연통하는 흡입구 및 토출구를 가지고, 외벽면에 냉각수실이 설치된 주 케이싱과, 이 주 케이싱의 일측에 부착되고 외벽면에 냉각수실이 설치되는 흡입측 사이드 케이스와, 상기 주 케이싱의 타측에 부착되고, 외벽면에 냉각수실이 설치되는 토출측 사이드 케이스를 갖는 진공펌프에 있어서,

이 토출측 사이드 케이스의 냉각수실과 상기 주 케이스의 냉각수실을 통과하는 냉각수 통로를 설치하고, 상기 토출측 사이드 케이스의 냉각수실의 냉각수 출구관을 3방 밸브의 입구에 접속하고, 이 3방 밸브의 전환구를 상기 주 케이스의 냉각수실에 접속하고, 상기 3방 밸브의 출구를 상기 흡입측 사이드 케이스의 냉각수실에 접속하고, 흡입측 사이드 케이스의 냉각수실에 접속하는 냉각수 배출관에 밸브를 설치하는 것을 특징으로 하는 진공펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 냉각수 배출관에 설치되는 밸브는 스로틀 밸브인 것을 특징으로 하는 진공펌프.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 주 케이싱의 온도가 소정온도 이상으로 상승하는 것을 검지하는 온도센서와, 이 온도센서의 검지신호에 따라 상기 스로틀 밸브의 스로틀조작을 경고하는 경보장치를 설치하는 것을 특징으로 하는 진공펌프.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 주 케이싱의 온도가 소정온도 이상으로 상승하는 것을 검지하는 온도센서와, 이 온도센서의 검지신호에 따라 상기 스로틀 밸브의 스로틀을 자동적으로 행하는 제어장치를 설치한 것을 특징으로 하는 진공펌프.