KR20060061336A

KR20060061336A - 진공 펌프

Info

Publication number: KR20060061336A
Application number: KR1020067001575A
Authority: KR
Inventors: 사토시 오쿠데라; 야스시 마에지마; 요시유키 사카구치
Original assignee: 비오씨 에드워즈 가부시키가이샤
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2006-06-07
Also published as: EP1653086B1; EP2228539A2; DE602004029470D1; JPWO2005015026A1; EP2228539A3; US7753661B2; EP1653086A1; WO2005015026A1; US20060140776A1; EP1653086A4; JP4906345B2

Abstract

로터를 회전시키는 전장부를 효율적으로 냉각하여 전장부의 온도를 알맞게 유지하는 진공 펌프와, 동일 구성이지만 크기 등의 형상이 다른 진공 펌프에서도 공통의 진공 펌프 구성 부품을 사용할 수 있는 진공 펌프를 제공한다.

본 제1 발명의 진공 펌프(100)는, 로터(101)를 회전시킴으로써 가스를 흡인·배기하여 진공 상태를 만들어내는 진공 펌프로서, 로터를 회전시키는 전장부(103a, 103b)가 수용되고, 또한 베이스(102b)와 일체로 형성되는 스테이터 칼럼(102a)의 벽 내에 수냉관(104)을 매설하여, 수냉관의 급수구측과 배수구측을 복수로 분기시키도록 하여, 진공 펌프의 중심부 부근에 배치되는 전장부의 아주 가까이에 수냉관을 설치한다.

본 제2 발명의 진공 펌프(200, 300)는, 회전날개를 배치한 로터(201, 301)를 회전시킴으로써 가스를 흡인·배기하여 진공 상태를 만들어내는 진공 펌프로서, 나사 펌프 스테이터(208, 308)에 의해 펌프 케이스(209, 309)를 지지시켜, 스테이터 칼럼(202a)의 벽 내에 수냉관을 매설한다.

Description

진공 펌프{VACUUM PUMP}

본 발명은, 반도체 제조 장치에 이용되는 진공 펌프에 관한 것으로서, 특히 수냉관이 스테이터 칼럼의 벽 내에 매설된 진공 펌프에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에서의 드라이 에칭 등의 프로세스와 같이, 고진공의 프로세스 챔버 내에서 작업 공정을 행하는 공정에서는, 그 프로세스 챔버 내의 가스를 배기하여 이 프로세스 챔버 내를 고진공하는 수단으로서, 진공 펌프가 사용된다.

진공 펌프는, 터보 분자 펌프나 나사홈 펌프 등, 여러 가지가 존재한다. 예를 들면, 종래의 진공 펌프에는, 터보 분자 펌프와 나사홈 펌프를 복합한 복합형 진공 펌프가 있다.

진공 펌프는, 회전날개와, 펌프 케이스의 상부 내주면에 다단으로 설치된 고정날개가, 로터가 회전됨으로써 터보 분자 펌프로서 기능한다. 터보 분자 펌프의 기능에 의해, 입사되어 온 가스에 하향의 운동량을 부여하여, 배기측으로 가스를 이송한다. 또, 진공 펌프는, 로터가 회전됨으로써, 나사홈과 로터가 나사홈 펌프로서 기능한다. 나사홈 펌프의 기능에 의해, 가스를 천이류로부터 점성류로 압축하여 가스 배기구측으로 이송한다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

예를 들면, 종래의 진공 펌프(500)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 베이스 (502b)의 상면에 스테이터 칼럼(502a)이 세워져 설치되어 있다. 스테이터 칼럼(502a)의 내부에는, 구동 모터(503a)나 자기 베어링(503b)과 같은 전장부가 배치되고, 또 스테이터 칼럼(502a)의 내부로부터 돌출된 로터(501)가 설치되어 있다. 로터(501)는, 자기 베어링(503b)에 의해 회전 가능하게 유지되고, 구동 모터(503a)에 의해 회전한다.

로터(501)의 상부 외주에는, 회전날개(506)가 다단으로 설치되어 있고, 이 회전날개(506)와, 진공 펌프(500) 상부 내주면에 다단으로 설치된 고정날개(507)가, 로터(501)가 회전함으로써 터보 분자 펌프로서 기능한다. 이 터보 분자 펌프에 의해, 입사되어 온 가스에 방향의 운동량을 부여하여, 배기측으로 가스를 이송한다.

또한, 진공 펌프(500)의 하부 내주면에는, 나사 스테이터(508)가 설치되고, 이 나사 스테이터(508)의 로터(501) 하부 외주에 대향하는 위치에는, 나사홈(508a)이 형성되어 있다. 로터(501)가 회전됨으로써, 이 나사홈(508a)과 로터(501)가 나사홈 펌프로서 기능한다. 이 나사홈 펌프에 의해, 가스를 천이류로부터 점성류로 압축하여 가스 배기구측으로 이송한다.

상술한 바와 같은 진공 펌프(500)는, 구동 모터(503a)나 자기 베어링(503b)과 같은 전장부를 전력에 의해 기능시키기 때문에, 전장부에서 열이 발생한다. 발생한 열에 의해 진공 펌프(500)에는, 구동 모터(503a)를 소손하여, 자기 베어링(503b)이 파괴된다는 우려가 있다.

그래서, 종래는, 진공 펌프(500)의 외측이나, 스테이터 칼럼(502a)의 하면이 나, 베이스(502b)의 외측에 수냉관(504)을 설치하고, 수냉관(504)에 냉각수나 열 교환 작용이 큰 액체나 기체와 같은 냉매를 흐르게 하여, 전장부를 냉각하였었다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

그러나, 종래의 진공 펌프(500)는, 상술한 바와 같이, 수냉관(504)을 진공 펌프(500)의 외측이나 스테이터 칼럼(502a)의 외측에 설치하기 때문에, 전장부와 수냉관(504)의 사이는, 크게 이격되어 있었다. 특히 전장부 중에서도 가장 발열 효과가 높은 구동 모터(503a)는, 진공 펌프(500)의 거의 중심에 배치되어, 수냉관(504)과의 이격은 크다. 전장부와 수냉관(504)의 사이가 크게 이격되어 있으면, 수냉관(504)의 냉각 효과가 전장부로 파급되는 동안에 냉각 효과의 로스가 발생하여, 전장부를 효과적으로 냉각할 수는 없었다.

수냉관(504)의 냉각력을 올리면, 냉각 효과의 로스가 발생해도 전장부에 냉각 효과를 파급시킬 수는 있다. 그러나, 그와 같이 하면, 전장부 이외의, 예를 들면, 나사 스테이터(508) 등의 가스 유로에도 냉각 효과가 파급되어, 가스의 액화나 고화가 촉진되어, 진공 펌프(500) 내에 가스 분자를 퇴적시켜 버릴 위험성이 있다. 가스 분자의 퇴적을 고려하면, 수냉관(504)의 냉각력을 올리는 것에는 한계가 있다. 결국, 진공 펌프(500)의 외측이나 스테이터 칼럼(502a)의 하면이나 베이스(502b)의 외측에 수냉관(504)을 설치한 것으로는, 전장부를 효율적으로 냉각하는 것은 곤란하였다.

또, 이 수냉관의 기능으로서, 회전날개나 로터의 온도 상승의 저지라는 것도 있다.

즉, 진공 펌프는, 프로세스 챔버 내의 가스 배기를 위해서 로터와 회전날개를 고속 회전시키지만, 이 때, 이 회전날개와 로터에는, 가스류와의 마찰열이나 압축열이 발생하여, 이상 고온으로 되어 내열 온도를 넘어 버릴 우려가 있다. 그래서, 이 회전날개나 로터의 온도 상승을 저지하기 위해서, 스테이터 칼럼을 냉각하여, 이 냉각된 스테이터 칼럼에 의해 로터나 회전날개의 열을 흡수시키는 것이다.

종래, 이 스테이터 칼럼을 냉각하기 위해서도 상기와 같은 방법, 즉 베이스(502b)의 외면에 수냉관(504)이 부착되어 있고, 이 수냉관(504)을 부착함으로써, 수냉관(504)의 냉각 효과를 베이스(502b)를 통해서, 스테이터 칼럼(502a)의 상부로 파급시키거나, 혹은, 스테이터 칼럼(502a)의 저면에 수냉관이 부착되어, 저면으로부터 상면으로 수냉관의 냉각 효과를 파급시킨다는 방법이 채용되어 있었다.

그러나, 이와 같은 방법으로는, 스테이터 칼럼(502a)의 상부, 특히 회전날개(506)의 하단 근처에서는, 수냉관(504)의 냉각 효과가 감소해 버린다.

한편, 수냉관(504)의 냉각 능력을 올림으로써 스테이터 칼럼(502a)에 냉각 효과를 파급시키는 것은 할 수 있지만, 수냉관(504)의 냉각 능력을 올리면 예를 들면 나사 스테이터(508)에도 냉각 효과가 전해지게 되어, 반도체 제조 공정에 의해는, 나사홈(508a)에 가스 분자를 퇴적되게 된다.

결국, 수냉관(504)의 냉각 능력을 올리는 데에는 한계가 있고, 냉각된 스테이터 칼럼(502a)에서 로터(501)측의 열을 흡열하기 위해서는, 스테이터 칼럼(502a)을 로터(501)의 내주면에 될 수 있는 한 근접시키는 것이 바람직하다.

그 때문에, 종래에서는, 스테이터 칼럼(502a)의 외주면 형상은, 로터(501)의 내주면 형상과 거의 동일 형상으로 되어 있었다.

따라서, 로터(501)의 형상이 다르면, 이것에 따라서, 이 스테이터 칼럼(502a)의 형상도 달라지고, 이 로터(502a)의 형상은, 진공 펌프마다 다르다. 동일하게, 펌프 케이스(509)의 구경, 이 펌프 케이스(509)를 지지하는 베이스(502b)의 크기, 로터(501)의 형상, 스테이터 칼럼(502a)의 형상 및 회전날개(506)의 길이나 폭이 배치되는 단수도, 진공 펌프마다 다르다. 이것은, 동일 구조의 진공 펌프에 대해서도 말할 수 있다.

이 각각의 이유에 대해서, 동일 기구의 진공 펌프가 기재된 도 8(a),(b)를 이용하여 이하에 설명한다.

도 8(a),(b)에 도시한 진공 펌프(600, 700)는, 터보 분자 펌프와 나사홈 펌프를 복합한 복합형의 진공 펌프이다. 이 진공 펌프(600, 700)는, 펌프 케이스(609, 709)의 하측 가장자리를 베이스(602b, 702b)에 의해 지지함으로써, 펌프 케이스(609, 709)와 베이스(602b, 702b)로 외장 케이스가 구성되어 있다. 펌프 케이스(609, 709)와 베이스(602b, 702b)는, 진공 펌프(600, 700)마다 그 크기가 거의 규정되어 있다.

진공 펌프(600, 700) 내에는, 로터(601, 701)가 배치되고, 베이스(602b, 702b)의 상면에 세워져 설치된 스테이터 칼럼(602a, 702a)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 로터(601, 701)는, 스테이터 칼럼(602a, 702a)로 덮어 씌워지는 형상이고, 스테이터 칼럼(602a, 702a)과 될 수 있는 한 근접되어 배치된다. 이 로터(601, 701)는, 진공 펌프마다 거의 형상이 규정된다. 따라서, 스테이터 칼럼 (602a, 702a)도 로터(601, 701)를 될 수 있는 한 근접하여 배치하기 때문에, 로터(601, 701)의 내주면 형상과 스테이터 칼럼(602a, 702a)의 외주면 형상이 거의 동일 형상이 되고, 스테이터 칼럼(602a, 702a)도 진공 펌프마다 거의 형상이 규정된다.

로터(601, 701)의 상부 외주에는, 회전날개(606, 706)가 다단으로 설치되어 있다. 다단으로 설치된 회전날개(606, 706)는, 도 8(a),(b)에 도시한 바와 같이, 단마다 회전날개(606, 706)의 길이나 폭이 다르다. 또, 도 8(a),(b)에 도시한 바와 같이, 같은 기구의 진공 펌프에서도 회전날개(606, 706)의 길이나 폭이 다르고, 또한 단수도 다르다.

펌프 케이스(609, 709)의 하부 내주면에는, 나사 펌프 스테이터(608, 708)가 맞닿아 설치되고, 이 나사 펌프 스테이터(608, 708)의 내주면, 즉 로터(601, 701)의 하부 외주에 대향하는 면에는, 나사홈(608a, 708a)이 천공설치되어 있다.

베이스(602b, 702b)의 외면에는, 수냉관(604A, 704A)이 부착되어 있다. 또, 진공 펌프에 의해는 스테이터 칼럼(602a, 702a)의 저면에 수냉관이 부착되는 경우도 있다. 수냉관(604A, 704A)에는, 냉각수나 열 교환 작용이 큰 액체나 기체와 같은 냉매가 흐른다.

우선, 회전날개(606, 706)를 단마다 길이나 폭을 바꾸어 배치하는 것은, 프로세스 챔버의 규모나 제조 프로세스에 따라, 진공 펌프가 요구되는 배기 속도나 압축비가 다르기 때문이다. 다단으로 설치된 회전날개(606, 706)를 단마다 길이나 폭을 조절함으로써, 진공 펌프의 배기 속도나 압축비, 또는 압축되는 과정에서의 가스의 유체 상태를 커스터마이즈할 수 있다. 따라서, 도 8(a),(b)에 도시한 바와 같이, 같은 기구의 진공 펌프(600, 700)에서도, 요구되는 배기 속도나 압축비의 차이로부터, 진공 펌프마다 회전날개(606, 706)의 길이나 폭이 다르고, 회전날개(606, 706)가 배치되는 단수도 다른 것이다.

예를 들면, 도 8(b)에 도시한 진공 펌프(700)는, 도 8(a)에 도시한 진공 펌프(600)보다 전체적으로 회전날개(706)의 길이가 길게 되어 있다. 도 8(a)의 진공 펌프(600)는, 회전날개(606)가 9단 배치되어 있지만, 도 8(b)에 도시한 진공 펌프(700)는, 회전날개(706)가 7단 배치되어 있다.

로터(601, 701)의 형상이 거의 규정되어 있는 것은, 응력 집중이 일어나는 것을 회피하기 위해서이다. 다단으로 설치된 회전날개(606, 706)가 단마다 길이나 폭이 다르면, 로터(601, 701)가 회전하고 있을 때의 인장력이 단마다 다르다. 그래서, 인장력에 대항하기 위해서 필요해지는 로터(601, 701)의 두께가 변화하기 때문에, 로터(601, 701)의 형상이 규정된다.

따라서, 도 8(a),(b)에 도시한 바와 같이, 같은 기구의 진공 펌프(600, 700)에서도, 회전날개(606, 706)의 길이나 폭이 다르고, 회전날개(606, 706)가 배치되는 단수도 다르기 때문에, 로터(601, 701)의 형상이 다르다.

예를 들면, 회전날개(606, 706)의 길이가 길면, 그만큼 응력 집중이 일어나기 쉽기 때문에, 긴 회전날개(606, 706)의 단이 배치된 개소의 로터(601, 701)의 두께는, 그 만큼 두꺼워진다. 반대로, 회전날개(606, 706)의 길이가 짧은 단이 배치된 로터(601, 701)의 두께는, 응력 집중보다 로터(601, 701)의 중량을 고려하여, 긴 회전날개(606, 706)가 배치된 개소의 로터(601, 701)의 두께에 비해서 얇아진다.

펌프 케이스(609, 709)의 구경이 거의 규정되어 있는 것은, 회전날개(606, 706)의 길이에 맞추어, 회전날개(606, 706)를 수용할 수 있도록 하기 위해서이고, 베이스(602b, 702b)의 크기도 거의 규정되어 있는 것은, 회전날개(606, 706)의 길이에 맞추어 규정된 펌프 케이스(609, 709)를 지지하기 위해서이다.

따라서, 도 8(a),(b)에 도시한 바와 같이, 같은 기구의 진공 펌프(600, 700)에서도, 회전날개(606, 706)의 길이나 폭이 다르고, 회전날개(606, 706)가 배치되는 단수도 다르기 때문에, 베이스(602b, 702b)의 크기도 다르다.

상술한 진공 펌프(600, 700)는, 펌프 케이스(609, 709)의 구경이 거의 규정되어 있고, 펌프 케이스(609, 709)의 하측 가장자리를 지지하는 베이스(602b, 702b)의 크기도 거의 규정된다. 또, 진공 펌프(600, 700)는, 로터(601, 701)의 형상이 거의 규정되어 있다. 또, 로터(601, 701)가 스테이터 칼럼(602a, 702a)과 될 수 있는 한 근접되어 배치되기 때문에, 스테이터 칼럼(602a, 702a)의 외주면 형상이 로터(601, 701)의 내주면 형상과 거의 동일 형상이 되고, 스테이터 칼럼(602a, 702a)의 외주면 형상도 거의 규정되어 있다. 또, 진공 펌프(600, 700)는, 다단으로 설치된 회전날개(606, 706)의 길이나 폭이, 단마다 다르다.

이와 같이, 진공 펌프(600, 700)를 구성하는 각 구성 부품은, 각각의 진공 펌프(600, 700)에 맞추어 개별로 다른 형상으로 제작된다.

특허문헌 1 : 일본국 특개 2003-184785호 공보(도 5)

특허문헌 2 : 일본국 특허 제3084622호 공보(제2페이지, 도 6)

이와 같이, 종래의 진공 펌프에서는, 진공 펌프의 외측이나 스테이터 칼럼의 하면이나 베이스의 외측에 수냉관을 배치하기 때문에, 냉각하지 않으면 안되는 전장부, 특히 구동 모터에 냉각 효과가 파급되기 어렵다는 문제점이 있었다.

전장부에 냉각 효과가 효율적으로 파급되지 않으면, 전장부의 소손·파괴와 같은 위험성이 있다. 또, 진공 펌프의 외측이나 스테이터 칼럼의 하면이나 베이스의 외측으로부터 냉각 효과를 전장부로 파급시키면, 가스 유로도 냉각되어, 진공 펌프 내에 가스 분자를 퇴적시켜, 퇴적물이 로터와 접촉하여 진공 펌프가 파손되거나 할 위험성이 있다.

그래서, 본 발명의 하나의 목적은, 로터를 회전시키는 전장부를 효율적으로 냉각하여 전장부의 온도를 알맞게 유지하는 진공 펌프를 제공하는 데에 있다.

또, 종래의 진공 펌프에서는, 진공 펌프마다 회전날개의 길이나 폭, 또한 단수가 다르기 때문에, 또, 회전날개나 회전날개의 길이나 폭, 또한 단수가 다르기 때문에 형상이 거의 규정된 로터를 냉각하기 위해서, 각 구성 부품을 진공 펌프에 맞추어 개별로 다른 형상으로 제작하였다.

각 구성 부품을 진공 펌프에 맞추어 개별로 다른 형상으로 제작하면, 그 제작비나 재고 관리에 대단히 비용을 요할 뿐만 아니라, 조립후의 진공 펌프에는, 각각 고유의 문제가 발생할 우려가 있어, 그 문제 특정에 시간을 요하였다.

그래서, 본 발명의 다른 목적은, 동일 구성이지만 크기 등의 형상이 다른 진공 펌프에서도 공통의 진공 펌프 구성 부품을 사용할 수 있는 진공 펌프를 제공하는 것으로, 진공 펌프 구성 부품의 공통화를 도모한 것이다.

도 1은 제1 발명에 따른 진공 펌프의 단면도이다.

도 2는 제1 발명에 따른 진공 펌프의 스테이터 칼럼의 수냉관 매설 위치에서의 수평 방향 단면도이다.

도 3은 제1 발명에 따른 진공 펌프의 수냉관의 선단측 단면 확대도이다.

도 4의 (a)는 제2 발명에 따른 진공 펌프의 단면도이고, (b)는 제2 발명에 따른 다른 형상의 진공 펌프의 단면도이다.

도 5는 도 4(a),(b)에 도시한 진공 펌프의 스테이터 칼럼의 수냉관 매설 위치에서의 수평 방향 단면도이다.

도 6은 제2 발명에 따른 다른 실시 형태의 진공 펌프의 단면도이다.

도 7은 제1 발명에 관한 종래의 진공 펌프의 단면도이다.

도 8의 (a)는 제2 발명에 관한 종래의 진공 펌프의 단면도이고, (b)는 제2 발명에 관한 종래의 다른 형상의 진공 펌프의 단면도이다.

상기 종래 기술의 과제의 하나를 해결하는 제1 발명에 따른 진공 펌프는, 로터를 회전시킴으로써 가스를 흡인·배기하여 진공 상태를 만들어내는 진공 펌프로서, 상기 로터를 회전시키는 전장부와, 상기 전장부가 수용되는 스테이터 칼럼과, 상기 스테이터 칼럼과 일체로 형성되는 베이스와, 상기 스테이터 칼럼의 벽 내에 매설되는 수냉관을 구비하고, 상기 수냉관의 급수구측과 배수구측은, 각각 복수로 분기되는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 「전장부」란, 적어도 로터를 회전시키는 구동 모터를 가리키고, 진공 펌프가 기계적 동작을 행할 때의 동력을 발생시키는 것이다. 또 베어링 기구가, 자기 베어링인 경우에는, 전자석을 배치하여, 전력에 의해 자장을 발생시켜 로터를 유지하기 때문에, 자기 베어링도 전장부에 포함된다.

「스테이터 칼럼의 벽 내」란, 스테이터 칼럼을 형성하는 소정의 두께를 갖는 벽의 두께 부분을 가리킨다.

여기에서,「복수로 분기」란, 복수개의 수냉관으로 나누어진 것으로, 복수개의 수냉관의 전부에 냉매가 흐르는 기능을 구비하고 있는 것이다.

상술한 바와 같은 구성에 의해, 진공 펌프의 중심부 부근에 배치되는 전장부의 아주 가까이에 수냉관을 설치할 수 있다. 따라서, 전장부만을 국지적으로 냉각하여 냉각 효과가 우수한 동시에, 다른 부재를 통해서 냉기를 파급시키는 것이 아니므로, 진공 펌프 내에 가스 분자를 퇴적시킬 위험성을 감소시킬 수 있다.

또한, 수냉관의 급수구 및 배수구를 각각 다른 방향으로 연통시킬 수 있다. 스테이터 칼럼에 수냉관을 매설하면, 스테이터 칼럼의 배치 위치 및 배치 방향의 규정성에 의해 수냉관의 급수구 및 배수구의 장소가 규정되어 버린다. 그러나, 본 발명에서는, 복수로 다른 방향으로 연장 설치된 사용의 편리성이 좋은 입구를 사용하면 되므로, 배관의 설치에 고심하지 않고, 사용의 편리성이 우수한 동시에, 스테이터 칼럼에 수냉관을 매설한 진공 펌프를 설비 상황에 관계없게 실용할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 진공 펌프는, 상기 수냉관은, 급수구측과 배수구측이 각각 두 갈래로 분기되어, 상기 베이스 내에 연장 설치되는 동시에, 급수구측과 배수구측의 각각의 두 갈래로 분기된 한 쪽이 상기 베이스의 측면으로부터 상기 진공 펌프 밖으로 연통되고, 또한 다른 쪽이 상기 베이스의 저면으로부터 상기 진공 펌프 밖으로 연통되도록 해도 된다.

여기에서,「두 갈래로 분기된 한 쪽」이란, 2개의 수냉관으로 나누어진 것 중 1개를 가리킨다.

상술한 바와 같은 구성에 의해, 수냉관의 급수구 및 배수구를 각각 진공 펌프의 옆쪽과 아래쪽으로 연통시킬 수 있다. 따라서, 반도체 제조 설비의 설치 상황에 따라서는, 측면의 급수구 및 배수구를 사용할 수 없어도, 저면에 배관을 접속할 수 있어, 배관의 설치에 고심하지 않고, 더욱 사용의 편리성이 우수한 동시에, 스테이터 칼럼에 수냉관을 매설한 진공 펌프를 설비 상황에 관계없게 실용할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 진공 펌프는, 로터를 회전시킴으로써 가스를 흡인·배기하여 진공 상태를 만들어내는 진공 펌프로서, 상기 로터를 회전시키는 전장부와, 상기 전장부가 수용되는 스테이터 칼럼과, 상기 스테이터 칼럼과 일체로 형성되는 베이스와, 상기 스테이터 칼럼의 벽 내에 매설되는 수냉관과, 상기 수냉관의 양 선단에 고정되고, 또한 상기 진공 펌프의 외장면에 동일면으로 매설되는 이음매를 구비한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성에 의해, 진공 펌프의 중심부 부근에 배치되는 전장부 의 아주 가까이에 수냉관을 설치할 수 있다. 따라서, 전장부만을 국지적으로 냉각하여 냉각 효과가 우수한 동시에, 다른 부재를 통해서 냉기를 파급시키는 것이 아니므로, 진공 펌프 내에 가스 분자를 퇴적시킬 위험성을 감소시킬 수 있다.

또한, 수냉관을 진공 펌프 외부로 돌출시키는 것이 아니므로, 배관의 설치시에, 수냉관을 변형시켜 버리거나, 스테이터 칼럼의 위치 어긋남을 일으키거나, 스테이터 칼럼을 손상시켜 버리는 등의 우려가 없고, 수냉관의 냉각 능력을 유지할 수 있는 동시에, 진공 펌프의 수명이 향상된다.

또, 본 발명에 따른 진공 펌프는, 상기 이음매와 상기 수냉관은, 동일 금속으로 형성되어 있도록 해도 된다.

상술한 바와 같은 구성에 의해, 이음매와 수냉관의 사이에 전위차는 없어지므로, 냉매를 흐르게 해도 전류가 흐르지 않아 부식되는 일이 없다. 따라서, 수냉관의 냉각 능력을 유지할 수 있는 동시에, 진공 펌프의 수명이 향상된다.

상기 종래 기술의 과제의 다른 하나를 해결하는 제2 발명에 따른 진공 펌프는, 가스를 흡인·배기하여 진공 상태를 만들어내는 진공 펌프로서, 상기 진공 펌프의 펌프 케이스와, 상기 펌프 케이스를 지지하는 나사 펌프 스테이터와, 상기 나사 펌프 스테이터를 지지하는 베이스와, 상기 베이스와 일체로 형성된 스테이터 칼럼과, 상기 스테이터 칼럼으로 덮어 씌워져 배치되는 로터와, 상기 로터의 외측 주위에 다단으로 설치되는 회전날개와, 상기 스테이터 칼럼의 벽 내에 매설되는 수냉관을 구비한 것을 특징으로 한다.

여기에서,「나사 펌프 스테이터」란, 로터와 상호 작용하는 스테이터이고, 로터와 상호 작용함으로써, 나사홈 펌프로서 기능하는 것이다. 이 경우, 물론 나사홈이 형성되지만, 나사홈의 형성은, 나사 펌프 스테이터측이어도 로터측이어도 된다.

여기에서,「스테이터 칼럼의 벽 내」란, 스테이터 칼럼을 형성하는 소정의 두께를 갖는 벽의 두께 부분을 가리킨다.

여기에서, 「덮어 씌워져 배치된다」에는, 로터의 내주면측에 스테이터 칼럼이 있으면 되고, 로터의 내주면과 스테이터 칼럼의 외주면의 거리는 불문한다. 따라서, 스테이터 칼럼의 대소에 상관없이, 로터의 내주면측에 대향하여 스테이터 칼럼이 있으면 된다.

또, 상기 펌프 케이스는, 상기 나사 펌프 스테이터와 체결 지지되는 체결부를 갖고, 상기 나사 펌프 스테이터는, 상기 나사 펌프 스테이터로부터 연장 설치되며, 또한 상기 펌프 케이스를 체결 지지하는 플랜지를 갖도록 해도 된다.

또, 상기 진공 펌프는, 상기 펌프 케이스와 상기 나사 펌프 스테이터와 상기 베이스에 의해 외장 케이스가 형성되어 있도록 해도 된다.

또, 본 발명에 따른 진공 펌프는, 상기 로터의 내주면 형상과 상기 스테이터 칼럼의 외주면 형상이 다르도록 해도 된다.

상술한 바와 같은 구성에 의해, 동일 구성이지만 요구되는 성능의 차이에 따라 크기 등의 형상이 다른 진공 펌프에서도, 로터 형상이나 펌프 케이스의 구경에 좌우되지 않고, 공통화되어 베이스와 스테이터 칼럼을 진공 펌프 구성 부품으로 할 수 있기 때문에, 제작비나 재고 관리에 드는 비용을 삭감할 수 있는 동시에, 고유 의 문제의 감소를 초래하여, 만일 문제가 있어도 문제 특정의 시간을 삭감할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 진공 펌프는, 상기 나사 펌프 스테이터의 외표면에 배치되는 수냉관을 더 구비하도록 해도 된다.

상술한 바와 같은 구성에 의해, 로터 형상의 차이에 좌우되지 않고 스테이터 칼럼의 공통화를 더 진행할 수 있고, 제작비나 재고 관리에 드는 비용을 더 삭감할 수 있는 동시에, 고유의 문제의 감소를 더 초래하여, 만일 문제가 있어도 문제 특정의 시간을 삭감할 수 있는 동시에, 로터나 회전날개의 온도 상승을 확실하게 저지할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 진공 펌프는, 상기 나사 펌프 스테이터의 외표면에 배치되는 히터를 더 구비하도록 해도 된다.

상술한 바와 같은 구성에 의해, 나사홈 펌프의 기능을 갖는 가스 유로를 따뜻하게 할 수 있고, 가스의 퇴적물의 생성을 방지하여, 진공 펌프의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이하, 제1 발명에 따른 진공 펌프의 알맞은 실시 형태에 대해서, 도 1 내지 도 3에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 진공 펌프의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 진공 펌프의 스테이터 칼럼의 수냉관 매설 위치에서의 수평 방향 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 진공 펌프의 수냉관의 선단측 단면 확대도이다.

실시예 1

도 1에 도시한 본 실시 형태에 따른 진공 펌프(100)는, 터보 분자 펌프와 나사홈 펌프의 복합형 펌프이다.

진공 펌프(100)의 펌프 케이스(109) 내에는, 구동 모터(103a)와 자기 베어링(103b)으로 이루어지는 전장부를 수용한 스테이터 칼럼(102a)이 배치되어 있다. 스테이터 칼럼(102a)의 저면에는, 베이스(102b)가 스테이터 칼럼(102a)과 일체로 형성되어 수평 방향으로 연장 설치되어 있다. 또, 스테이터 칼럼(102a)의 내부에는, 로터축(101a)이 배치되어 있고, 이 로터축(101a)은, 스테이터 칼럼(102a)의 상부로부터 돌출되어 있다. 로터축(101a)의 선단부에는, 로터(101)가 체결되어 있다.

로터축(101a)은, 자기 베어링(103b)에 의해 회전 가능하게 유지되고, 구동 모터(103a)에 의해 회전된다. 따라서, 로터(101)는, 로터축(101a)이 회전 가능하게 유지되어 회전됨으로써, 구동 모터(103a)와 자기 베어링(103b)으로 이루어지는 전장부에 의해 회전된다.

로터(101)는, 스테이터 칼럼(102a)의 외측 주위를 덮어 씌우는 단면 형상을 갖고 있고, 이 로터(101)의 상부 외측 주위에는, 회전날개(106)가 다단으로 배치되어 있다. 또, 펌프 케이스(109)의 내주면에 맞닿아 설치되어, 고정날개(107)가 다단으로 배치되어 있고, 회전날개(106)와 고정날개(107)는 교대로 배치되어 있다. 또한, 최하단의 고정날개(107)의 아래쪽에는, 펌프 케이스(109)의 내주면에 맞닿아 설치되어 나사 스테이터(108)가 배치되어 있고, 이 나사 스테이터(108)의 내주면에는, 나사홈(108a)이 형성되어 있다.

상술한 로터(101)의 내주면과 회전날개(106)와 고정날개(107)와 나사홈(108a)에 의해, 기체 이송 수단이 형성되고, 또 상술한 로터(101)와 내주면과 회전날개(106)와 고정날개(107)와 나사홈(108a)의 사이의 간극에는 가스 분자가 흘러, 가스 유로가 된다.

또, 스테이터 칼럼(102a)은, 주물에 의해 주조되어 있고, 스테이터 칼럼(102a)의 벽 내, 즉 스테이터 칼럼(102a)을 형성하는 벽의 두께 부분에는, 수냉관(104)이 주입(鑄入)되어 매설되어 있다. 수냉관(104)은, 예를 들면 스테인레스강에 의해 형성되어 주입되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 수냉관(104)은, 구동 모터(103a) 부근을 일주하도록 매설되어 있고, 양단측은, 각각 스테이터 칼럼(102a)으로부터 베이스(102b)측으로 연장 설치되어 급수구(104a)와 배수구(104b)로서 진공 펌프(100) 밖으로 연통한다. 이 때 베이스(102b)는, 스테이터 칼럼(102a)의 하면으로부터 일체로 연장 설치되어 있기 때문에, 수냉관(104)을 스테이터 칼럼(102a) 부분과 베이스(102b) 부분에서 따로따로 매설하여, 각 수냉관(104)의 개구를 위치 맞춤할 필요는 없다. 또, 물론, 실시 형태에서는, 수냉관(104)을 구동 모터(103a) 이외의 전장부도 가깝게 하기 위해서 스테이터 칼럼(102a)의 벽 내를 복수회 주회시켜도 된다.

수냉관(104)을 스테이터 칼럼(102a)의 벽 내에 매설하면, 진공 펌프(100)의 중심부 부근에 배치되는 전장부의 아주 가까이에 수냉관(104)을 설치할 수 있어, 전장부만을 국지적으로 냉각하는 동시에, 다른 부재를 통해서 냉각 효과를 파급시킬 필요가 없어진다.

베이스(102b)로 연장 설치된 수냉관(104)은, 그 한 선단이 급수구(104a)로서, 타단이 배수구(104b)로서, 진공 펌프(100) 밖으로 연통하지만, 도 3에 도시한 바와 같이, 진공 펌프(100) 밖으로 연통하기 전에, 급수구(104a)측과 배수구측(104b)측의 각각이 복수로 분기되어 있다. 본 실시 형태에서는, 급수구(104a)측과 배수구(104b)측의 각각이 두 갈래로 분기되고, 급수구(104a)측의 두 갈래로 분기된 수냉관(104)은, 각각 다른 방향으로 분기되어, 진공 펌프(100) 밖으로 연통된다. 본 실시 형태의 경우는, 베이스(102b)의 측면과 베이스(102b)의 저면의 방향으로 분기되어, 베이스(102b)의 측면과 베이스(102b)의 저면으로부터 진공 펌프(100) 밖으로 연통된다. 배수구(104b)측의 두 갈래로 분기된 수냉관(104)도 동일하게, 베이스(102b)의 측면과 베이스(102b)의 저면의 방향으로 분기되어, 베이스(102b)의 측면과 베이스(102b)의 저면으로부터 진공 펌프(100) 밖으로 연통된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 수냉관(104)의 양 선단은, 전장 코드 취출구(110)의 반대쪽으로부터 연통시키도록 하였지만, 전장 코드 취출구(110)의 양쪽으로부터 연통시키도록 해도 된다.

수냉관(104)의 양 선단을 복수로 분기시키도록 하면, 수냉관(104)의 급수구(104a) 및 배수구(104b)가 각각 다른 방향으로 연통되어, 이용자는, 사용의 편리성이 좋은 입구를 사용할 수 있고, 이것에 의해 수냉관(104)을 스테이터 칼럼(102a)에 매설한 진공 펌프(100)를 반도체 설비의 상황에 관계없게 실용할 수 있다.

특히, 수냉관(104)의 급수구(104a)측과 배수구(104b)측의 각각이 두 갈래로 분기되고, 급수구(104a)측의 두 갈래로 분기된 수냉관(104)은, 베이스(102b)의 측 면과 베이스(102b)의 저면의 방향으로 분기되고, 베이스(102b)의 측면과 베이스(102b)의 저면으로부터 진공 펌프(100) 밖으로 연통되며, 배수구(104b)측의 두 갈래로 분기된 수냉관(104)도 동일하게 분기시킴으로써, 반도체 제조 설비의 설치 상황에 따라서는, 측면의 급수구(104a) 및 배수구(104b)를 사용할 수 없어도, 저면에 배관을 접속할 수 있고, 설비 상황에 관계없게 실용 가능하다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 수냉관(104)의 두 갈래로 분기된 각각의 선단에, 이음매(105)가 용접으로 고정되어 있다. 이 이음매(105)는, 이음매(105)의 선단과 베이스(102b)의 외표면이 한 면이 되도록 베이스(102b)에 매설되어 있다. 또, 이 수냉관(104)과 이음매(105)는, 동일 금속으로 형성되어 있다. 수냉관(104)이 스테인레스강로 형성되어 있으면, 이음매(105)도 스테인레스강로 형성된다.

수냉관(104)의 선단에 이음매(105)를 고정하고, 이음매(105)의 선단과 베이스(102b)와 같은 진공 펌프(100)의 외장면과 한 면이 되도록 이음매(105)을 매설하면, 수냉관(104)을 진공 펌프(100) 외부로 돌출시키지 않기 때문에, 배관의 설치시에, 수냉관(104)을 변형시키거나, 스테이터 칼럼(102a)의 위치 어긋남을 일으키거나, 스테이터 칼럼(102a)을 손상시키는 등의 우려가 없어진다.

또, 이음매(105)를 수냉관(104)과 동일한 금속에 의해 형성하도록 하면, 이음매(105)와 수냉관(104)의 사이에 전위차는 없어져, 냉매를 흐르게 해도 전류가 흐르지 않아 부식되는 일이 없다.

본 실시 형태에 따른 진공 펌프(100)는, 상술한 바와 같이 구성되어 있고, 수냉관(104)에는, 냉각수나 열 교환 작용이 큰 액체나 기체와 같은 냉매가 흘러, 아주 가까운 전장부를 다른 부재를 거의 거치지 않고 냉각한다. 또, 급수구(104a)와 배수구(104b)가 각각 두 갈래로 분기되어 베이스(102b)의 측면과 저면으로부터 진공 펌프(100) 밖으로 연통되고, 이용자의 선택에 의해 한 쪽의 입구가 이음매(105)를 통해서 배관과 접속된다.

상술한 바와 같은 본 실시 형태의 구성을 취하는 진공 펌프(100)의 설치에 대해서 설명한다. 우선, 진공 펌프(100)는, 도시하지 않은 반도체 제조 장치의 프로세스 챔버에 펌프 케이스(109) 상부의 플랜지에 의해 중공 상태로 고정된다. 진공 펌프(100)가 고정되면, 분기된 수냉관(104)의 베이스(102b)의 측면으로부터 진공 펌프(100) 밖으로 연통된 입구에, 냉매를 공급하는 배관이 접속된다.

그러나, 프로세스 챔버에 진공 펌프(100)를 고정하면, 스테이터 칼럼(102a)의 배치 위치와 배치 방향은, 자동적으로 규정되게 된다. 동시에 스테이터 칼럼(102a)에 수냉관(104)을 매설하면, 스테이터 칼럼(102a)의 배치 위치와 배치 방향이 규정됨으로써, 수냉관(104)의 급수구(104a) 및 배수구(104b)의 배치 위치와 배치 방향도 규정된다. 반도체 제조 장치 설비의 설비 상황에 따라서는, 분기된 수냉관(104)의 베이스(102b)의 측면으로부터 진공 펌프(100) 밖으로 연통된 입구가 설비의 그늘에 숨어 버리거나, 배관의 배치 위치와 반대쪽이 되게 되어 배관과 접속할 수 없게 되는 경우가 있다. 무리하게 배관을 접속하려고 하면, 배관의 인장력 등에 의해 수냉관(104)을 손상시키거나, 스테이터 칼럼(102a)의 위치 어긋남을 발생시키거나 하여, 최악의 경우 진공 펌프(100)의 고장의 원인이 된다.

이와 같은 경우는, 분기된 수냉관(104)의 베이스(102b)의 저면으로부터 진공 펌프(100) 밖으로 연통되는 입구에 배관을 접속한다. 접속시에는, 배관을 이음매(105)에 끼워 넣어 고정함으로써 접속이 완료한다. 이 때, 이음매(105)는, 베이스(102b)의 외표면과 동일면으로 매설되어 있기 때문에, 배관의 인장력이나 이용자로부터 가해지는 힘 등이 수냉관(104)의 선단에 걸리는 일이 없고, 수냉관(104)이 뒤틀리는 걱정은 없다. 접속이 완료하면, 다른 쪽의 접속되지 않은 입구는, 덮개로 막혀짐으로써 진공 펌프(100)의 설치가 완료된다.

이와 같이, 진공 펌프(100)로의 배관의 접속은, 반도체 제조 설비의 설비 상황에 맞추어 측면이나 저면을 적절히 선택함으로써 접속 가능해진다.

다음에, 상술한 바와 같은 본 실시 형태의 구성을 취하는 진공 펌프(100)의 동작을 설명한다. 우선, 구동 모터(103a)를 작동시키면, 로터축(101a)과 이것에 체결된 로터(101) 및 회전날개(106)가 고속 회전한다.

그리고, 고속 회전하고 있는 최상단의 회전날개(106)가 입사된 가스 분자에 하향의 운동량을 부여한다. 이 하향 방향의 운동량을 갖는 가스 분자가 고정날개(107)에 의해 다음 단의 회전날개(106)측으로 이송된다. 이상의 가스 분자로의 운동량의 부여와 이송 동작이 반복되어 다단으로 행해짐으로써, 가스 분자는 나사홈(108a)측으로 순차적으로 이행하여 배기된다. 또한, 분자 배기 동작에 의해 나사홈(108a)측에 도달한 가스 분자는, 로터(101)의 회전과 나사홈(108a)의 상호 작용에 의해, 압축되어 배기측으로 이송되어 배기된다.

상술한 바와 같은 진공 펌프(100)의 동작에서, 특히 스테이터 칼럼(102a)에 매설된 수냉관(104)의 기능에 대해서 설명한다.

우선, 프로세스 챔버 내의 가스의 흡인을 개시할 때에, 본 발명의 진공 펌프(100)의 구동 모터(103a)와 자기 베어링(103b)과 같은 전장부에 전력을 공급한다. 전장부에 의해 전력이 공급되면, 로터(101)가 자기 베어링(103b)에 의해 로터축(101a)을 통해서 회전 가능하게 유지되고, 동시에 구동 모터(103a)에 의해 로터축(101a)을 통해서 회전된다.

구동 모터(103a)와 자기 베어링(103b)과 같은 전장부는, 프로세스 챔버 내를 진공 상태로 할 때까지 로터(101)를 수만 r.p.m으로 회전시키고, 이윽고 발열하기 시작한다. 동시에, 수냉관(104)에는, 냉매가 배관을 통해서 흐르게 된다. 스테이터 칼럼(102a)에 매설된 수냉관(104) 냉각 효과를 발휘하기 시작한다. 수냉관(104)을 흐르는 냉매는, 주로 아주 가까이에 있는 전장부를 냉각하여 흡열하도록 작용한다. 즉, 수냉관(104)의 냉각 효과는, 수냉관(104)이 스테이터 칼럼(102a)의 벽 내에 매설되어 있기 때문에, 우선 스테이터 칼럼(102a) 내부로 파급되어 아주 가까이에 있는 전장부의 냉각으로 향해지도록 작용한다. 따라서, 수냉관(104)의 냉각 능력은, 아주 가까이에 있는 전장부를 냉각하는 것만의 능력으로 충분하고, 스테이터 칼럼(102a)을 통해서 베이스(102b)나 나사 스테이터(108)에 냉각 효과를 파급시키는 일은 없다. 따라서, 전장부는 자신의 발열에 의해 온도를 상승시키지 않고, 안정한 온도를 유지하며, 또 다른 부재에 냉각 효과가 파급되기 어렵고, 수냉관(104)의 냉각 효과에 의해 가스 분자의 퇴적은 일어나기 어렵다.

다음에, 제2 발명에 따른 진공 펌프(200, 300, 400)의 알맞은 실시 형태에 대해서, 도 4 내지 도 6에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 4(a),(b)는 본 발명의 제2 발명에 따른 진공 펌프(200, 300)의 단면도로, 각각 다른 성능을 갖는 진공 펌프에서도 진공 펌프 구성 부품의 공통화가 도모된 것을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 진공 펌프(200, 300)의 스테이터 칼럼(202a)의 수냉관(204) 매설 위치에서의 수평 방향 단면도이며, 도 6은 본 발명의 제2 발명에 따른 진공 펌프의 나사 펌프 스테이터에 수냉관(204A) 및 히터(411)를 부착한 단면도이다.

실시예 2

도 4(a),(b)에 도시한 본 실시 형태에 따른 진공 펌프(200, 300)는, 터보 분자 펌프와 나사홈(208a, 308a) 펌프의 복합형 펌프이다.

이 진공 펌프(200, 300)는, 펌프 케이스(209, 309)와, 펌프 케이스(209, 309)를 지지하는 나사 펌프 스테이터(208, 308)와, 나사 펌프 스테이터(208, 308)를 지지하는 베이스(202b)에 의해 외장 케이스가 형성되어 있다. 나사 펌프 스테이터(208, 308)는, 베이스(202b)의 상면 가장자리 부분의 정위치에 세워져 설치되어, 베이스(202b)에 지지되어 있다. 펌프 케이스(209, 309)는 하측 가장자리에 체결부(209a, 309a)를 구비하고, 한 쪽 나사 펌프 스테이터(208, 308)는 상측 가장자리로부터 플랜지(208b, 308b)가 돌출되어 연장 설치되어 있으며, 이 플랜지(208b, 308b)는, 체결부(209a, 309a)까지 연장 설치된다.

진공 펌프에 의해는, 나사 펌프 스테이터를 베이스의 정위치에 세워서 설치함으로써 나사 펌프 스테이터의 위쪽에 펌프 케이스의 체결부가 없는 경우가 발생한다. 이것에 대해서, 이 진공 펌프(200, 300)는, 플랜지(208b, 308b)가, 체결부 (209a, 209a)까지 연장 설치됨으로써, 나사 펌프 스테이터(208, 308)를 베이스(202b)의 정위치에 세워서 설치해도, 플랜지(208b, 308b)와 체결부(209a, 309a)를 체결할 수 있고, 펌프 케이스(209, 309)가 나사 펌프 스테이터(208, 308)에 의해 지지된다.

베이스(202b)의 상면에는, 대략 통형상의 스테이터 칼럼(202a)이 일체로 형성되어 있고, 스테이터 칼럼(202a)의 내부에, 베어링 기구나 구동 모터가 수용되어 있다. 또, 스테이터 칼럼(202a)의 내부에는, 로터축(201a, 301a)이 배치되어 있고, 이 로터축(201a, 301a)은, 스테이터 칼럼(202a)의 상부로부터 돌출되어 있다.

로터축(201a, 301a)의 선단부에는, 로터(201, 301)가 체결되어 있다. 이 로터(201, 301)는, 스테이터 칼럼(202a)으로 덮어 씌워지는 형상을 갖고 있고, 이 로터(201, 301)의 상부 외측 주위에, 회전날개(206, 306)가 다단으로 배치되어 있다. 또, 펌프 케이스(209, 309)의 내주면에 맞닿아 설치되어, 고정날개(207, 307)가 다단으로 배치되어 있고, 회전날개(206, 306)와 고정날개(207, 307)는 교대로 배치되어 있다.

나사 펌프 스테이터(208, 308)의 내주면의 로터(201, 301)와 대향하는 위치에는, 나사홈(208a, 308a)이 형성되어 있다. 실시 형태에 따라서는, 나사 펌프 스테이터(208, 308)의 내주면이 아니라, 로터(201, 301)의 나사 펌프 스테이터(208, 308)와 대향하는 위치에 나사홈을 형성해도 된다.

스테이터 칼럼(202a)은, 베이스(202b)와 함께 일체로 주조된 주물이고, 스테이터 칼럼(202a)의 벽면, 즉 스테이터 칼럼(202a)을 형성하는 벽의 두께 부분에는, 수냉관(204)이 주입되어 매설되어 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 수냉관(204)은, 스테이터 칼럼(202a)을 일주하여 매설되어 있고, 양단이 베이스(202b)로 연장 설치되고, 일단이 급수구(204a), 타단이 배수구(204b)로서 베이스(202b)의 외표면으로부터 진공 펌프(200, 300) 밖으로 연통된다.

이와 같은 진공 펌프(200, 300)에서, 로터(201, 301)의 외주면과 회전날개(206, 306)와 고정날개(207, 307)와 나사홈(208a, 308a)에 의해, 기체 이송 수단이 형성되고, 또 로터(201, 301)의 외주면과 회전날개(206, 306)와 고정날개(207, 307)와 나사홈(208a, 308a)의 사이의 간극에는 가스 분자가 흘러, 가스 유로가 된다.

다음에, 상술한 바와 같은 본 실시 형태의 구성을 취하는 진공 펌프(200, 300)의 동작을 설명한다. 우선, 구동 모터를 작동시키면, 로터축(201a, 301a)과 이것에 체결된 로터(201, 301) 및 회전날개(206, 306)가 고속 회전한다.

그리고, 고속 회전하고 있는 최상단의 회전날개(206, 306)가 입사된 가스 분자에 하향의 운동량을 부여한다. 이 하향 방향의 운동량을 갖는 가스 분자가 고정날개(207, 307)에 의해 다음 단의 회전날개(206)측으로 이송된다. 이상의 가스 분자로의 운동량의 부여와 이송 동작이 반복하여 다단으로 행해짐으로써, 가스 분자는 나사홈(208a, 308a)측으로 순차적으로 이행하여 배기된다. 또한, 분자 배기 동작에 의해 나사홈(208a, 308a)측에 도달한 가스 분자는, 로터(201, 301)의 회전과 나사홈(208a, 308a)의 상호 작용에 의해, 압축되어 배기측으로 이송되어 배기된다.

상술한 바와 같이 도 4(a),(b)에 도시한 바와 같은 본 실시 형태의 진공 펌프(200, 300)는, 동일한 구성과 동일한 동작·기능을 갖지만, 도 4(a),(b)에 도시한 바와 같이 형상이 다르다.

구체적으로는, 회전날개의 길이가, 도 4(a)의 진공 펌프(200)에 비해서 도 4(b)의 진공 펌프(300)의 쪽이 길다. 회전날개의 단수가, 도 4(a)의 진공 펌프(200)가 9단인 것에 반해서, 도 4(b)의 진공 펌프(300)는 7단으로 적다.

도 4(a),(b)의 진공 펌프(200, 300)의 회전날개(206, 306)에 관한 차이는, 도 4(a),(b)의 진공 펌프(200, 300)에서 요구되는 성능이 다르기 때문이다.

또, 펌프 케이스의 구경이, 도 4(a)의 진공 펌프(200)에 비해서, 도 4(b)의 진공 펌프(300)의 쪽이 크다. 이 펌프 케이스(209, 309)의 구경의 차이는, 회전날개(206, 306)의 길이가 다른 것에 기인한다.

또, 로터(201, 301)의 형상, 특히 내주면 형상이 도 4(a)의 진공 펌프(200)와 도 4(b)의 진공 펌프(300)에서는 다르다. 이 로터(201, 301)의 형상의 차이는, 회전날개(206, 306)의 길이와 단수가 다른 것에 기인한다.

이와 같이, 도 4(a),(b)의 진공 펌프(200, 300)에서는, 요구되는 성능이 다르기 때문에, 펌프 케이스(209, 309)와, 회전날개(206, 306)의 길이 및 단수와, 로터(201, 301)의 형상이 다르다.

그러나, 도 4(a),(b)의 진공 펌프(200, 300)는, 펌프 케이스(209, 309)와, 회전날개(206, 306)의 길이 및 단수와, 로터(201, 301)의 형상이 다름에도 불구하고, 베이스(202b)와 이 베이스(202b)와 일체로 형성된 스테이터 칼럼(202a)은, 동 일 형상이고 동일 치수이다. 즉, 베이스(202b)와 이 베이스(202b)와 일체로 형성된 스테이터 칼럼(202a)은, 도 4(a),(b)의 진공 펌프(200, 300)에서 공통화되어 있다.

이하, 도 4(a),(b)의 진공 펌프(200, 300)에서, 펌프 케이스(209, 309)와, 회전날개(206, 306)의 길이 및 단수와, 로터(201, 301)의 형상이 다름에도 불구하고, 베이스(202b)와 이 베이스(202b)와 일체로 형성된 스테이터 칼럼(202a)이, 도 4(a),(b)의 진공 펌프(200, 300)에서 공통화된 이유를 설명한다.

본 실시 형태의 진공 펌프(200, 300)는, 상술한 바와 같이, 스테이터 칼럼(202a)의 벽 내에 수냉관(204)이 매설되어 있다. 수냉관(204)은, 급수구(204a)로부터 냉각수나 열 교환 작용이 큰 액체나 기체와 같은 냉매가 흘러, 배수구(204b)에서 빠지도록 되어 있다.

수냉관(204)은, 냉각 효과를 발휘하기 시작하면, 스테이터 칼럼(202a)에 매설됨으로써, 그 냉각 효과의 전부가 우선 스테이터 칼럼(202a)으로 파급된다. 따라서, 스테이터 칼럼(202a)은, 충분히 냉각된다.

충분히 냉각된 스테이터 칼럼(202a)은, 어느 정도 이격된 진공 펌프 구성 부품의 열도 충분히 흡열할 수 있다. 즉, 충분히 냉각된 스테이터 칼럼(202a)은, 로터(201, 301)가 스테이터 칼럼(202a)에서 어느 정도 이격되어 있어도, 로터(201, 301)나 회전날개(206, 306)의 열을 충분히 흡열할 수 있고, 로터(201, 301)나 회전날개(206, 306)의 온도 상승을 저지할 수 있다.

로터(201, 301)와 스테이터 칼럼(202a)을 어느 정도 이격할 수 있게 되면, 스테이터 칼럼(202a)의 외주면 형상은 로터(201, 301)의 내주면 형상에 맞추어 규정되지 않는다. 그래서, 도 4(a),(b)의 진공 펌프(200, 300)와 같이, 로터(201, 301)의 형상이 다른 진공 펌프(200, 300)에서도 스테이터 칼럼(202a)을 자유롭게 설계할 수 있고, 스테이터 칼럼(202a)은, 동일 치수, 동일 형상으로 공통화할 수 있다.

이와 같이 수냉관(204)을 스테이터 칼럼(202a)에 매설하면, 스테이터 칼럼(202a)의 외주면 형상이 로터(201, 301)의 내주면 형상에 규정되는 일이 없어져, 동일한 구성과 동일한 동작·기능을 갖지만 형상이 다른 진공 펌프(200, 300)에서도 공통화된 스테이터 칼럼(202a)을 사용할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 진공 펌프(200, 300)는, 상술한 바와 같이, 펌프 케이스(209, 309)를 지지하고, 또한 베이스(202b)에 의해 지지되는 나사 펌프 스테이터(208, 308)를 구비한다. 이 펌프 케이스(209, 309)와 나사 펌프 스테이터(208, 308)와 베이스(202b)에 의해 외장 케이스가 형성되어 있다. 요컨대, 펌프 케이스(209, 309)와 베이스(202b)는, 나사 펌프 스테이터(208, 308)를 통해서 체결되어 있다.

베이스(202b)는, 베이스(202b) 상면의 정위치에 나사 펌프 스테이터(208, 308)를 세워서 설치하여 지지한다.

베이스(202b)의 정위치에 세워져 설치된 나사 펌프 스테이터(208, 308)는, 펌프 케이스(209, 309)의 체결부(209a, 309a)와 나사 펌프 스테이터(208, 308)의 플랜지(208b, 308b)를 체결함으로써 펌프 케이스(209, 309)를 지지한다. 진공 펌 프마다 펌프 케이스의 구경은 다르다.

따라서, 펌프 케이스(209, 309)의 체결부(209a 309a)와 나사 펌프 스테이터(208, 308)의 플랜지(208b, 308b)를 체결시키기 위해서, 나사 펌프 스테이터(208, 308)는, 플랜지(208b, 308b)를 펌프 케이스(209, 309)의 체결부(209a, 309a)까지 소정 길이 연장 설치하여 형성되어 있다. 또한, 반대로 펌프 케이스(209, 309)의 체결부(209a, 309a)를 나사 펌프 스테이터(208, 308)의 플랜지(208b, 308b)까지 소정 길이 연장 설치해도 된다.

나사 펌프 스테이터(208, 308)의 플랜지(208b, 308b)가 펌프 케이스(209, 309)의 체결부(209a, 309a)까지 연장 설치되어 형성됨으로써, 베이스(202b) 상면의 정위치에 세워져 설치된 경우에도, 나사 펌프 스테이터(208, 308)는 펌프 케이스(209, 309)를 지지할 수 있다.

베이스(202b)는, 펌프 케이스(209, 309)를 지지하지 않고, 나사 펌프 스테이터(208, 308)를 정위치에 세워서 설치하여 지지하는 것과, 또한 나사 펌프 스테이터(208, 308)의 플랜지(208b, 308b)는, 펌프 케이스(209, 309)에 맞추어 소정 길이 연장 설치하여 조정하여 형성하는 것에 의해, 펌프 케이스(209, 309)의 구경에 규정된 베이스(202b)의 크기를 규정할 필요가 없어진다.

이것에 의해, 도 4(a),(b)의 진공 펌프(200, 300)와 같이, 펌프 케이스(209, 309)의 구경이 다른 진공 펌프에서도 베이스(202b)를 자유롭게 설계할 수 있고, 베이스(202b)는, 동일 치수, 동일 형상으로 공통화할 수 있다.

이와 같이 나사 펌프 스테이터(208, 308)에 펌프 케이스(209, 309)를 지지시 키도록 하면, 베이스(202b)의 크기가 펌프 케이스(209, 309)의 구경에 규정되지 않게 되어, 동일한 구성과 동일한 동작·기능을 갖지만 형상이 다른 진공 펌프에서도 공통화된 베이스(202b)를 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 펌프 케이스(209, 309)와, 회전날개(206, 306)의 길이 및 단수와, 로터(201, 301)의 형상이 다름에도 불구하고, 베이스(202b)와 이 베이스(202b)와 일체로 형성된 스테이터 칼럼(202a)은 공통화된다.

공통화된 베이스(202b)와 이 베이스(202b)와 일체로 형성된 스테이터 칼럼(202a)은, 하나의 부품으로서 용이하게 제작·관리할 수 있어, 제작비나 재고 관리에 드는 비용을 삭감할 수 있는 동시에, 고유의 문제의 감소를 초래하여, 만일 문제가 있어도 문제 특정의 시간을 삭감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 베이스(202b)와 스테이터 칼럼(202a)은 일체로 하여 형성되었지만, 베이스(202b)와 스테이터 칼럼(202a)을 따로따로 형성해도 각각에서 공통화는 도모할 수 있다. 베이스(202b)와 스테이터 칼럼(202a)을 일체로 하면, 그 만큼 비용 삭감에 공헌할 수 있는 것 외에, 수냉관(204)을 스테이터 칼럼(202a) 부분과 베이스(202b) 부분에서 따로따로 매설하여, 각 수냉관(204)의 개구를 위치 맞춤할 필요는 없어진다.

이상의 구성에 의해, 도 4(b)의 진공 펌프(300)는, 도 4(a)의 진공 펌프(200)에 비해서, 회전날개(306)의 길이가 길고, 회전날개(306)의 단수가 적으며, 펌프 케이스(309)의 구경이 크고, 로터(301)의 형상이 다름에도 불구하고, 도 4(a)의 베이스(202b)와 이 베이스(202b)와 일체로 형성된 스테이터 칼럼(202a)을 구성 부품으로서 사용할 수 있는 것이다. 즉, 베이스(202b)와 이 베이스(202b)와 일체로 형성된 스테이터 칼럼(202a)을 공통화할 수 있는 것이다.

실시예 3

또, 제2 발명의 다른 실시 형태에 따른 진공 펌프(400)에 대해서 도 6에 기초하여 설명한다.

도 6에 도시한 진공 펌프(400)는, 진공 펌프(400) 밖으로 노출하여, 외장 케이스의 일부로서 기능하고 있는 나사 펌프 스테이터(408)의 외표면에, 스테이터 칼럼(202a)에 매설한 수냉관(204)과는 다른 수냉관(204A)이나 히터(411)를 부착한 것이다.

우선, 나사 펌프 스테이터(408)의 외표면에 수냉관(204A)을 부착한 경우에 대해서 설명한다.

나사 펌프 스테이터(408)는, 나사 펌프 스테이터(408)에 형성된 나사홈(408a)과 로터(401) 하부에 의해 가스 유로가 설정되기 때문에, 스테이터 칼럼(202a)과 동일하게 로터(401)와 대향하고 있다. 즉, 로터(401) 하부는, 스테이터 칼럼(202a)과 나사 펌프 스테이터(408)의 사이에 개재되어 있다.

나사 펌프 스테이터(408)의 외표면에 부착된 수냉관(204A)은, 냉각 효과를 발휘하면, 나사 펌프 스테이터(408)를 냉각한다.

냉각된 나사 펌프 스테이터(408)는, 대향하고 있는 로터(401)의 열을 흡열하여, 냉각된 스테이터 칼럼(202a)에 의한 흡열과 함께, 로터(401)나 회전날개(406)의 온도 상승을 저지한다.

따라서, 스테이터 칼럼(202a)과 로터(401)는, 나사 펌프 스테이터(408)의 외표면에 수냉관(204A)을 부착한 경우에는, 더욱 근접시킬 필요가 없어져, 스테이터 칼럼(202a)과 로터(401)의 거리를 더 취할 수 있다. 스테이터 칼럼(202a)과 로터(401)의 거리를 더 취할 수 있으면, 스테이터 칼럼(202a)은, 로터(401)의 내주 형상이 어떠해도 더욱 자유롭게 설계할 수 있고, 스테이터 칼럼(202a)의 공통화를 더욱 진행시킬 수 있다.

또, 반도체 제조 공정에 따라서는, 포화 증기압 높고 액체나 기체로 변화하기 어려운 가스 분자가 진공 펌프(400)를 흐르는 프로세스도 있다. 이 경우, 진공 펌프(400) 내의 온도를 내리는 쪽이 로터(401)나 회전날개(406)의 온도 상승을 저지할 수 있다. 나사 펌프 스테이터(408)의 외표면에 수냉관(204A)을 부착하면, 나사 펌프 스테이터(408)가 진공 펌프(400) 내부와 직접 인접하고 있기 때문에, 진공 펌프(400) 내의 냉각 효과를 높여, 로터(401)나 회전날개(406)의 온도 상승을 확실하게 저지할 수 있다.

다음에 나사 펌프 스테이터(408)의 외표면에 히터(411)를 부착한 경우에 대해서 설명한다.

나사 펌프 스테이터(408)의 외표면에 부착된 히터(411)에 의해 발생한 열은, 나사 펌프 스테이터(408)를 따뜻하게 한다. 나사 펌프 스테이터(408)는, 가스 유로와 접하고 있어, 따뜻해진 나사 펌프 스테이터(408)는, 가스 유로에 열을 방사하여, 가스 유로를 따뜻하게 한다.

나사 펌프 스테이터(408)와 접하는 가스 유로에는, 천이류로부터 점성류가 된 가스가 존재하기 때문에 가스의 포화 증기압을 초과하여 가스 퇴적물이 퇴적하기 쉽지만, 나사 펌프 스테이터(408)로부터의 열 방사에 의해 따뜻해지면, 가스의 포화 증기압이 상승하여, 가스 퇴적물이 퇴적하지 않는다. 따라서, 가스의 퇴적물과 로터(401)가 접촉하여 진공 펌프(400)의 파괴가 발생할 우려가 없고, 진공 펌프(400)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 제1 발명의 진공 펌프에 있어서는, 로터를 회전시키는 전장부가 수용되고, 또한 베이스와 일체로 형성되는 스테이터 칼럼의 벽 내에 수냉관을 매설하여, 수냉관의 급수구측과 배수구측을 복수로 분기시키도록 하였기 때문에, 진공 펌프의 중심부 부근에 배치되는 전장부의 아주 가까이에 수냉관을 설치할 수 있어, 전장부만을 국지적으로 냉각하여 냉각 효과가 우수한 동시에, 진공 펌프 내에 가스 분자를 퇴적시킬 위험성을 감소시킬 수 있고, 또한 수냉관의 급수구 및 배수구를 각각 다른 방향으로 연통시킬 수 있으며, 복수로 다른 방향으로 연장 설치된 사용의 편리성이 좋은 입구를 사용하면 되므로, 배관의 설치에 고심하지 않고, 사용의 편리성이 우수한 동시에, 스테이터 칼럼에 수냉관을 매설한 진공 펌프를 설비 상황에 관계없이 실용할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 진공 펌프에 있어서는, 수냉관의 급수구와 배수구의 각각이 두 갈래로 분기되어, 또한 베이스 내에 연장 설치되는 동시에, 급수구의 분기된 한 쪽을 베이스의 측면으로부터 진공 펌프 밖으로 연통시키고, 다른 쪽을 베이스의 저면으로부터 진공 펌프 밖으로 연통시키고, 배수구도 동일하게 하였기 때문 에, 반도체 제조 설비의 설치 상황에 따라서는, 측면의 급수구 및 배수구를 사용할 수 없어도, 저면에 배관을 접속할 수 있어, 배관이 설치에 고심하지 않고, 또한 사용의 편리성이 우수한 동시에, 스테이터 칼럼에 수냉관을 매설한 진공 펌프를 설비 상황에 관계없게 실용할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 진공 펌프에 있어서는, 수냉관의 양 선단에 이음매를 고정하고, 이음매를 진공 펌프 외장면에 한 면에 매설하도록 하였기 때문에, 또한 배치의 설치시에, 수냉관을 변형시켜 버리거나, 스테이터 칼럼의 위치 어긋남을 일으키거나, 스테이터 칼럼을 손상시켜 버리는 등의 우려가 없고, 수냉관의 냉각 능력을 유지할 수 있는 동시에, 진공 펌프의 수명이 향상된다.

또, 본 발명에 따른 진공 펌프에 있어서는, 이음매와 수냉관을 동일 금속으로 형성하도록 하였기 때문에, 이음매와 수냉관의 사이에 전위차는 없어지고, 냉매를 흐르게 해도 전류가 흐르지 않아 부식되는 일이 없어져, 수냉관의 냉각 능력을 유지할 수 있는 동시에, 진공 펌프의 수명이 향상된다.

제2 발명의 진공 펌프에 있어서는, 펌프 케이스를 나사 펌프 스테이터의 플랜지에 의해 지지하도록 하고, 또한 스테이터 칼럼의 벽 내에 수냉관을 매설하도록 하였기 때문에, 동일 구성이지만 요구되는 성능의 차이에 따라 크기 등의 형상이 다른 진공 펌프에서도, 로터 형상이나 펌프 케이스의 구경에 좌우되지 않고, 공통화된 베이스와 스테이터 칼럼을 진공 펌프 구성 부품으로 할 수 있으므로, 제작비나 재고 관리에 드는 비용을 삭감할 수 있는 동시에, 고유의 문제의 감소를 초래하여, 만일 문제가 있어도 문제 특정의 시간을 삭감할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 진공 펌프에 있어서는, 펌프 케이스를 지지하는 나사 펌프 스테이터의 외표면에 수냉관을 부착하도록 하였기 때문에, 로터 형상의 차이에 좌우되지 않고 스테이터 칼럼의 공통화를 더욱 진행할 수 있으며, 제작비나 재고 관리에 드는 비용을 삭감할 수 있는 동시에, 고유의 문제의 감소를 더 초래하여, 만일 문제가 있어도 문제 특정의 시간을 삭감할 수 있는 동시에, 로터나 회전날개의 온도 상승을 확실하게 저지할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 진공 펌프에 있어서는, 펌프 케이스를 지지하는 나사 펌프 스테이터의 외표면에 히터를 부착하도록 하였기 때문에, 가스 퇴적물이 퇴적하기 쉬운 가스 유로인 나사홈을 갖는 나사 펌프 스테이터를 직접 따뜻하게 할 수 있고, 가스의 퇴적물의 생성을 방지하여, 진공 펌프의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims

로터를 회전시킴으로써 가스를 흡인·배기하여 진공 상태를 만들어내는 진공 펌프로서,

상기 로터를 회전시키는 전장부와,

상기 전장부가 수용되는 스테이터 칼럼과,

상기 스테이터 칼럼과 일체로 형성되는 베이스와,

상기 스테이터 칼럼의 벽 내에 매설되는 수냉관을 구비하고,

상기 수냉관의 급수구측과 배수구측은, 각각 복수로 분기되는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 수냉관은,

급수구측과 배수구측이 각각 두 갈래로 분기되어,

상기 베이스 내로 연장 설치되는 동시에,

급수구측과 배수구측의 각각의 두 갈래로 분기된 한 쪽이 상기 베이스의 측면으로부터 상기 진공 펌프 밖으로 연통되고, 또한 다른 쪽이 상기 베이스의 저면으로부터 상기 진공 펌프 밖으로 연통되는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
로터를 회전시킴으로써 가스를 흡인·배기하여 진공 상태를 만들어내는 진공 펌프로서,

상기 로터를 회전시키는 전장부와,

상기 전장부가 수용되는 스테이터 칼럼과,

상기 스테이터 칼럼과 일체로 형성되는 베이스와,

상기 스테이터 칼럼의 벽 내에 매설되는 수냉관과,

상기 수냉관의 양 선단에 고정되고, 또한 상기 진공 펌프의 외장면과 동일 면으로 매설된 이음매를 구비한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 3 항에 있어서, 상기 이음매와 상기 수냉관은, 동일 금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
가스를 흡인·배기하여 진공 상태를 만들어내는 진공 펌프로서,

상기 진공 펌프의 펌프 케이스와,

상기 펌프 케이스를 지지하는 나사 펌프 스테이터와,

상기 나사 펌프 스테이터를 지지하는 베이스와,

상기 베이스와 일체로 형성된 스테이터 칼럼과,

상기 스테이터 칼럼으로 덮어 씌워져 배치되는 로터와,

상기 로터의 외측 주위에 다단으로 설치되는 회전날개와,

상기 스테이터 칼럼의 벽 내에 매설되는 수냉관을 구비한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 5 항에 있어서, 상기 펌프 케이스는,

상기 나사 펌프 스테이터와 체결 지지되는 체결부를 갖고,

상기 나사 펌프 스테이터는,

상기 나사 펌프 스테이터로부터 연장 설치되고, 또한 상기 펌프 케이스를 체결 지지하는 플랜지를 갖는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 5 항에 있어서, 상기 진공 펌프는,

상기 펌프 케이스와 상기 나사 펌프 스테이터와 상기 베이스에 의해 외장 케이스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 5 항에 있어서, 상기 진공 펌프는,

상기 로터의 내주면 형상과 상기 스테이터 칼럼의 외주면 형상이 다른 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 5 항에 있어서, 상기 진공 펌프는,

상기 나사 펌프 스테이터의 외표면에 배치되는 수냉관을 더 구비한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 5 항에 있어서, 상기 진공 펌프는,

상기 나사 펌프 스테이터의 외표면에 배치되는 히터를 더 구비한 것을 특징 으로 하는 진공 펌프.