KR20160110169A

KR20160110169A - 진공 펌프

Info

Publication number: KR20160110169A
Application number: KR1020160027815A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 시오카와
Original assignee: 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2016-03-08
Publication date: 2016-09-21
Also published as: JP6630174B2; JP2016169728A

Abstract

[과제] 로터 사이 등의 간극으로 이물이 침입하는 것을 억제할 수 있고, 또한, 낮은 도달 압력이 얻어지는 진공 펌프를 제안한다.
[해결 수단] 진공 펌프는, 제 1 축선 방향으로 연장되어 형성되는 2개의 회전축과, 로터 케이싱, 로터, 차폐부를 구비한다. 로터 케이싱에는, 2개의 회전축을 따라서 설치된 로터실과, 로터실에 연통하는 흡입구와, 로터실에 연통하는 토출구가 형성되어 있다. 로터는, 2개의 회전축에 장착되고, 로터실에 배치된다. 차폐부는, 흡기구로부터 로터실에 흡입된 기체가 로터 사이의 간극으로 직접 향하는 것을 방해하도록 구성되고, 흡기구와 로터실 내부와의 사이에 설치된다.

Description

진공 펌프{VACUUM PUMP}

본 발명은 진공 펌프에 관한 것이다.

반도체 디바이스 및 액정 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, 드라이 진공 펌프를 진공 챔버에 접속하여, 진공 챔버 내에 도입된 프로세스 가스를 진공 펌프에 의해서 배기한다. 진공 펌프에 의해서 배기되는 프로세스 가스에는, 진공 챔버 내에서의 반응 등에 의해 고형화된 물질, 또는, 고형화되기 쉬운 물질이 이물(異物)로서 혼입되어 있는 경우가 있다.

드라이 진공 펌프에서는, 로터와 로터 사이, 또는, 로터와 케이싱 사이의 간극(클리어런스)이 작게 설계되어 있다. 따라서, 고형화물이 펌프 내부에 침입하면, 펌프 내부의 이들 간극에 퇴적되거나 또는 펌프 내부에 말려 들어가서, 로터의 회전이 저해될 우려가 있다. 이 때문에, 드라이 진공 펌프의 흡입구에는, 고형화물이 펌프 내부에 침입하는 것을 억제하는 트랩 또는 필터가 설치되는 경우가 있다.

일본 공개특허 특개평5-332285호 공보

드라이 진공 펌프의 흡입구에 있어서 프로세스 가스의 흡입이 저해되면, 드라이 진공 펌프가 접속되어 있는 진공 챔버의 도달 압력이 높아져 버린다. 이 때문에, 드라이 진공 펌프의 흡입구에 설치하는 트랩 등은, 큰 트랩을 설치하거나, 또는 트랩을 복수 단(段) 설치하는 등과 같은 연구가 이루어지고, 제조 프로세스 장치의 대형화 및 고가액화의 원인이 되고 있다. 또, 트랩 등에 고형화물이 퇴적하여 막힘을 일으키면, 드라이 진공 펌프의 프로세스 가스의 흡입이 저해되므로, 트랩 등의 청소 또는 교환 등의 메인터넌스가 빈번하게 필요하게 되는 경우도 있다.

또, 드라이 진공 펌프로서는 스크류식, 루츠식 및 클로식 등이 알려져 있고, 일반적으로 스크류식의 진공 펌프 쪽이 루츠식 및 클로식의 진공 펌프보다 이물에 의한 영향이 작다. 그러나, 특히, 프로세스 가스로서 수소 등의 경(輕) 가스가 이용되는 경우 등에는, 루츠식 및 클로식의 진공 펌프 쪽이 스크류식의 진공 펌프보다 낮은 도달 압력이 얻어진다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 로터 사이 등의 간극으로 이물이 침입하는 것을 억제할 수 있고, 또한, 낮은 도달 압력이 얻어지는 진공 펌프를 제안하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 진공 펌프는, 제 1 축선 방향으로 연장되어 형성되는 2개의 회전축과, 로터 케이싱, 로터, 차폐부를 구비한다. 로터 케이싱에는, 2개의 회전축을 따라서 설치된 로터실(室)과, 로터실에 연통(連通)하는 흡입구와, 로터실에 연통하는 토출구가 형성되어 있다. 로터는, 2개의 회전축에 장착되고, 로터실에 배치된다. 차폐부는, 흡기구로부터 로터실에 흡입된 기체가 로터 사이의 간극으로 직접 향하는 것을 방해하도록 구성되고, 흡기구와 로터실 내부와의 사이에 설치된다.

이 진공 펌프에 의하면, 흡기구와 로터실 내부와의 사이에 차폐부가 설치되고, 이 차폐부에 의해서, 흡기구로부터 로터실에 흡입된 기체가 로터 사이의 간극으로 직접 향하는 것이 방해된다. 이에 의해, 로터 사이의 간극에서의 이물의 퇴적 또는 펌프 내부로의 말려 들어감을 억제할 수 있다.

또, 로터는 루츠식 또는 클로식의 로터여도 된다.

이렇게 하면, 특히, 프로세스 가스로서 수소 등의 경 가스가 이용되는 경우 등에, 진공 펌프에 의한 낮은 도달 압력을 실현할 수 있다.

또, 차폐부는, 흡기구로부터 로터실 내부를 향하여 보았을 때에, 로터끼리의 간극의 바로 앞에 설치되어도 된다.

이렇게 하면, 로터끼리의 간극으로 이물이 직접 향하는 것을 억제할 수 있다.

또, 차폐부는, 로터의 상류로서, 흡입구로부터 로터실 내부를 향하여 보았을 때에 2개의 회전축의 사이에 설치되어도 된다.

또, 차폐부는, 상류측이 좁고 하류측이 넓은 테이퍼 형상을 가져도 되고, 상류를 향하여 볼록하게 되는 곡면 형상을 가져도 된다.

이렇게 하면, 로터끼리의 간극으로 이물이 직접 향하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

또, 로터실은, 서로 기체 유로에 의해 접속된 다단(多段)의 로터실을 가져도 되고, 로터는, 다단의 로터실의 각각에 배치되는 다단의 로터를 가져도 된다. 그리고, 차폐부는, 흡기구와, 다단의 로터실 중 초단(初段)의 로터실 내부와의 사이에 설치되어도 된다.

이렇게 하면, 초단의 로터실 내부에 있어서의 로터끼리의 간극으로 이물이 직접 향하는 것을 억제할 수 있다.

또, 다단의 로터실에 있어서의 단 사이를 접속하는 기체 유로에 배치된 트랩 또는 필터 중 적어도 일방(一方)을 갖는 이물 포착부를 더 구비해도 된다.

이렇게 하면, 기체 유로의 이물 포착부에 의해서 기체에 포함되는 이물을 포착할 수 있다. 또, 이물을 포착하는 이물 포착부가 다단의 로터실에 있어서의 단 사이에 설치되어 있으므로, 챔버로부터 초단의 로터실로의 흡기에 대하여 이물 포착부에 의한 방해는 없고, 낮은 도달 압력을 얻을 수 있다. 또, 이물 포착부는, 흡기구보다 압력이 큰 초단의 로터실의 하류에 설치되어 있으므로, 간이한 구성의 이물 포착부를 이용할 수 있다. 또한, 이물 포착부에 이물이 퇴적된 경우에도 초단의 로터실의 흡기에 부여하는 영향은 작으므로, 이물 포착부의 메인터넌스의 빈도를 적게 할 수 있다.

또, 이물 포착부는, 다단의 로터실 중 초단의 로터실과 다음 단의 로터실을 접속하는 기체 유로에 배치되어도 된다.

또, 로터 케이싱과 다단의 로터와의 간극, 또는, 다단의 로터실의 각각에 있어서의 다단의 로터끼리의 간극은, 이물 포착부의 상류보다 하류에서 작게 형성되어 있어도 된다.

이렇게 하면, 이물 포착부보다 상류에 있어서, 이물의 퇴적 또는 펌프 내부로의 말려 들어감을 억제할 수 있고, 또한, 진공 펌프에 의한 낮은 도달 압력을 실현할 수 있다.

또, 진공 펌프는, 이물 포착부의 상류에 있어서의 기체 유로에 설치되고, 압력을 검출하는 압력 센서를 더 구비해도 된다.

이렇게 하면, 압력 센서의 검출에 기초하여, 이물 포착부의 메인터넌스의 타이밍을 예측할 수 있다.

또, 이물 포착부는 망(網) 형상 또는 다공질 형상의 필터를 가져도 된다.

이렇게 하면, 기체 유로에 흐르는 이물을 적절하게 포착할 수 있다.

또, 흡기구는, 비승화성의 이물을 포함한 기체가 발생하는 챔버에 접속되어도 된다.

도 1은 본 실시 형태의 진공 펌프 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 2는 본 실시 형태의 진공 펌프 장치를 다른 단면으로부터 나타낸 개략 구성도이다.
도 3은 본 실시 형태의 제 1 단 로터실 내의 개략 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 실시 형태의 제 2 단 로터실 내의 개략 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5는 이물 포착부의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 6은 이물 포착부의 다른 일례를 나타낸 개략도이다.
도 7은 제 1 변형례의 진공 펌프 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 8은 제 2 변형례의 진공 펌프 장치의 개략 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 1은 본 실시 형태의 진공 펌프 장치를 나타낸 개략 구성도이다. 도 2는 본 실시 형태의 진공 펌프 장치를 다른 단면으로부터 나타낸 개략 구성도이다. 본 실시 형태의 진공 펌프 장치는, 예를 들면, CVD 처리가 행해지는 진공 챔버(도시 생략)에 접속되고, 진공 챔버로부터 기체를 배출한다. 본 실시 형태의 진공 펌프 장치는, 진공 챔버 내의 기체에 고체의 이물이 포함되는 진공 챔버에 대하여 적절하게 이용할 수 있고, 특히 고체의 이물이 비승화성인 경우에 적절하게 이용할 수 있지만, 이것에 한정되지는 않는다. 또, 본 실시 형태의 진공 펌프 장치는, 수소 등의 가벼운 기체가 발생하는 진공 챔버에 대하여 적절하게 이용할 수 있지만, 이것에 한정되지는 않는다.

도 1은, 진공 펌프 장치(100)가 갖는 한 쌍의 펌프 로터(310, 410) 중 일방의 펌프 로터(310)의 축선(AR1)을 포함하는 단면을 나타내고 있다. 도 2는, 진공 펌프 장치(100)가 갖는 한 쌍의 펌프 로터(310, 410)의 쌍방의 회전 중심 축선(AR1, AR2)을 포함하는 단면을 나타내고 있다. 단, 도 1에서는, 도면 보기의 용이함을 고려하여, 펌프 로터(310)의 도시를 생략하고 있다. 또, 도 1에서는, 진공 펌프 장치(100)를 구성하는 압력 센서(620) 및 제어부(700)의 블럭도에 대해서도 합쳐서 나타내고 있다.

도 1, 2에 나타낸 바와 같이, 진공 펌프 장치(100)는, 한 쌍의 주축(2개의 회전축)(300, 400)과, 한 쌍의 펌프 로터(310, 410)와, 모터(200), 케이싱(500), 이물 포착부(600), 압력 센서(620), 제어부(700)를 구비하고 있다.

주축(300, 400)은 축선(AR1, AR2) 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 주축(300, 400)은, 베어링(302, 402)에 의해서 케이싱(500)에 축 지지되어 있다. 주축(300, 400)에는, 한 쌍의 타이밍 기어(380, 480)가 장착되어 있고, 주축(300, 400)은, 모터(200)로부터의 동력에 의해서 동기하여 회전한다. 주축(300, 400)에는, 주축(300, 400)의 회전에 따라서 일체로 회전하도록, 펌프 로터(310, 410)가 각각 장착되어 있다.

한 쌍의 펌프 로터(310, 410)는, 다단의 압축단을 구성한다. 펌프 로터(310)는, 주축(300)에 각각 간격을 두고 장착된 제 1 단 로터(초단의 로터)(312), 제 2 단 로터(다음 단의 로터)(314) 및 제 3 단 로터(316)(최종단의 로터)를 구비하고 있다. 또, 펌프 로터(410)는, 주축(400)에 각각 간격을 두고 장착된 제 1 단 로터(초단의 로터)(412), 제 2 단 로터(다음 단의 로터)(414) 및 제 3 단 로터(최종단의 로터)(416)를 구비하고 있다.

케이싱(500)에는, 다단의 로터실(520), 흡기구(510), 배기구(540), 기체 유로(530, 532)가 형성되어 있다. 또, 케이싱(500)에는, 흡기구(510)와 제 1 단 로터실(522) 내부와의 사이에, 즉, 제 1 단 로터(312, 412)의 상류에 차폐부(580)가 설치되어 있다.

다단의 로터실(520)은, 제 1 단 로터실(초단의 로터실)(522), 제 2 단 로터실(다음 단의 로터실)(524), 제 3 단 로터실(최종단의 로터실)(526)을 구비한다. 제 1 단 로터실(522), 제 2 단 로터실(524) 및 제 3 단 로터실의 각각에는, 펌프 로터(310, 410)의 제 1 단 로터(312, 412), 제 2 단 로터(314, 414) 및 제 3 단 로터(316, 416)가 각각 대응하여 수용된다. 제 1 단 로터실(522)은, 진공 챔버(도시 생략)에 접속되는 흡기구(510)와 연통하고, 제 3 단 로터실(526)은, 배기구(540)와 연통하고 있다. 또, 제 1 단 로터실(522)과 제 2 단 로터실(524)은, 로터실(520)의 외주측에 설치되어 있는 기체 유로(530)를 개재하여 접속되어 있다. 마찬가지로, 제 2 단 로터실(524)과 제 3 단 로터실(526)은, 로터실(520)의 외주측에 설치되어 있는 기체 유로(532)를 개재하여 접속되어 있다. 이러한 구성에 의해, 흡기구(510)로부터 제 1 단 로터실(522)에 프로세스 가스가 흡입되면, 기체 유로(530), 제 2 단 로터실(524), 기체 유로(532), 제 3 단 로터실(526)의 순서로 프로세스 가스가 보내져, 최종적으로 배기구(540)로부터 외부로 배출된다.

도 3은, 본 실시 형태의 제 1 단 로터실 내의 개략 구성을 나타낸 단면도이다. 도 3에서는, 제 1 단 로터실(522) 내의 축선(AR1, AR2)에 수직인 단면을 나타내고 있다. 제 1 단 로터실(522) 내에는, 제 1 단 로터(312, 412)가 서로 대향하여 배치되어 있다. 제 1 단 로터(312, 412)끼리의 사이, 및 제 1 단 로터(312, 412)와 케이싱(500)의 내면과의 사이에는, 미소한 간극(CF1, CF2)이 형성되어 있다. 제 1 단 로터(312, 412)는, 주축(300, 400)의 회전에 따라서 서로 반대 방향으로 회전하고, 흡기구(510)로부터 유입된 기체를 압송한다. 이 때, 기체는, 제 1 단 로터(312, 412)끼리의 사이를 통과하지 않고, 제 1 단 로터(312, 412)와 케이싱(500)의 내면과의 사이를 통과하도록 압송된다(도 3 중 굵은 선 화살표 참조).

제 1 단 로터(312, 412)로의 기체 입구에는, 차폐부(580)가 설치되어 있다. 차폐부(580)는, 흡기구(510)로부터 제 1 단 로터실(522)의 기체 출구를 향하여 보았을 때에(도 3 중 방향 AD를 따라서 보았을 때에), 제 1 단 로터(312, 412)끼리의 간극(CF1)(시일 부위)이 덮이도록 배치되어 있다. 환언하면, 차폐부(580)는, 흡기구(510)로부터 제 1 단 로터실(522)의 기체 출구를 향하여 보았을 때에, 주축(300, 400)끼리의 사이에 설치되어 있다. 이 차폐부(580)는, 흡기구(510)로부터 제 1 단 로터실(522)의 기체 출구를 향하여 보았을 때에, 제 1 단 로터(312, 412)의 경계를 시인(視認)할 수 없게 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 차폐부(580)는, 케이싱(500)과 일체로 형성되어도 되고, 케이싱(500)과는 별도의 부재로서 준비되어 케이싱(500)에 대하여 조립되어도 된다.

차폐부(580)는, 흡기구(510)로부터 제 1 단 로터실(522) 내에 흡입되는 기체를, 제 1 단 로터(312, 412)끼리의 간극(CF1)으로부터 멀어지는 방향으로 안내한다. 차폐부(580)는, 기체가 적절하게 안내되도록, 재료 및 형상이 설계되면 된다. 예를 들면, 차폐부(580)는, 상류측이 좁고 하류측이 넓은 테이퍼 형상의 부재를 이용해도 되고, 상류를 향하여 볼록하게 되는 곡면 형상의 부재를 이용해도 된다. 이러한 차폐부(580)에 의해서, 흡기구(510)로부터 제 1 단 로터실(522) 내에 흡입된 기체가, 제 1 단 로터(312, 412)끼리의 간극(CF1)으로 직접 향하는 것을 억제할 수 있다. 기체가 통과하는 길은 아닌 제 1 단 로터(312, 412)끼리의 간극(CF1)으로 이물이 말려 들어간 경우, 제 1 단 로터(312, 412)가 서로 멀어지는 방향으로 밀려, 제 1 단 로터(312, 412)와 케이싱(500)이 접촉할 우려가 있다. 이에 비하여, 본 실시 형태에 의하면, 차폐부(580)에 의해서, 제 1 단 로터(312, 412)끼리의 간극(CF1)으로 이물이 말려 들어가는 것을 억제할 수 있어, 진공 펌프 장치(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 실시 형태의 제 2 단 로터실 내의 개략 구성을 나타낸 단면도이다. 또한, 도 1은 도 3, 4 중의 Ⅰ-Ⅰ 화살표에서 본 도면에 해당한다. 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 2 단 로터실(524)에서는, 제 1 단 로터실(522)과 마찬가지로, 제 2 단 로터(314, 414)가 서로 대향하여 배치되어 있다. 또, 제 2 단 로터(314, 414)끼리의 사이, 및, 제 2 단 로터(314, 414)와 케이싱(500)의 내면과의 사이에는, 미소한 간극(CL1, CL2)이 형성되어 있다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 제 2 단 로터실(524)에 있어서의 제 2 단 로터(314, 414)의 간극(CL1)은, 제 1 단 로터실(522)에 있어서의 제 1 단 로터(312, 412)의 간극(CF1)보다 작아져 있다. 환언하면, 제 1 단 로터(312, 412)의 간극(CF1)은, 제 2 단 로터(314, 414)의 간극(CL1)보다 크게 형성되어 있다. 이것은, 차폐부(580)와 마찬가지로, 기체가 통과하는 길은 아닌 제 1 단 로터(312, 412)끼리의 간극(CF1)에, 이물의 말려 들어감이 발생하는 것을 억제하기 위함이다. 또, 진공 챔버에 접속되는 제 1 로터실(522)에서는, 간극(CF1)을 크게 형성하더라도, 진공 펌프 장치(100)의 성능에의 영향이 작은 것에 기초한다. 따라서, 이러한 구성에 의해, 진공 펌프 장치(100)의 성능을 확보할 수 있음과 함께, 제 1 단 로터(312, 414)의 간극(CF1)에 의해 이물의 퇴적 또는 말려 들어감이 발생하는 것을 더 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제 2 단 로터실(524)에 있어서의 제 2 단 로터(314, 414)와 케이싱(500)의 내면과의 간극(CL2)은, 제 1 단 로터실(522)에 있어서의 제 1 단 로터(312, 412)와 케이싱(500)과의 간극(CF2)보다 작아져 있다. 환언하면, 제 1 단 로터(312, 412)와 케이싱(500)과의 간극(CF2)은, 제 2 단 로터(314, 414)와 케이싱(500)과의 간극(CL2)보다 크게 형성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 진공 펌프 장치(100)의 성능을 확보할 수 있음과 함께, 제 1 단 로터실(522) 내에서 이물의 퇴적 또는 말려 들어감이 발생하는 것을 보다 현저하게 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 이물 포착부(600)보다 하류인 제 3 단 로터실(526) 내의 간극도, 제 2 단 로터실(524) 내의 간극(CL1, CL2)과 마찬가지로, 제 1 단 로터실(522)의 간극(CF1, CF2)보다 작게 형성되어 있다.

설명을 도 1로 되돌아간다. 이물 포착부(600)는, 프로세스 가스에 포함되는 이물(예를 들면, 고형화물)을 포착한다. 이물 포착부(600)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제 1 단 로터실(522)과 제 2 단 로터실(524)을 접속하는 기체 유로(530)에 설치되어 있다. 즉, 제 1 단 로터실(522)로부터 토출된 기체는, 이물 포착부(600)를 통과하여 제 2 단 로터실(524)로 유입된다.

이물 포착부(600)는, 예를 들면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 통 형상의 케이싱(640)과, 케이싱(640)에 수용된 필터(650)를 구비한다. 필터(650)은, 다공질 또는 망 형상체에 의해서 형성할 수 있다. 필터(650)는, 프로세스 가스에 포함되는 이물이 적절하게 포착되고, 또한, 필터(650)를 통과하는 저항을 허용할 수 있는 범위가 되도록 설계되면 된다. 예를 들면, 필터(650)는, 프로세스 가스에 포함되는 이물에 기초하여, 이물보다 작은 구멍이 형성된 다공질체를 이용할 수 있다. 또, 이물 포착부(600)는, 프로세스 가스가 통과할 때의 저항이 작아지도록, 저항이 작은 필터를 다단으로 설치해도 된다. 또, 도 6에 나타낸 바와 같이, 이물 포착부(600)는, 케이싱(640)과, 구멍(662)이 형성된 복수의 필터(660)를 구비해도 된다. 도 6에 나타낸 예에서는, 각 필터(660)는, 각 구멍(662)이 프로세스 가스의 흐름 방향에 대하여 다른 위치에 배치되도록, 통 형상의 케이싱(640) 내에 수용되어 있다. 도 6에 나타낸 예에서는, 각 필터(660)에는, 1개의 구멍(662)이 형성되어 있지만, 2 이상의 구멍(662)이 형성되어도 된다. 이 경우에는, 예를 들면, 인접하는 필터(660)에 있어서, 각 구멍(662)이 프로세스 가스의 흐름 방향에 대하여 다른 위치에 배치되도록, 각 필터(660)가 통 형상의 케이싱(640) 내에 수용되어도 된다.

압력 센서(620)는, 이물 포착부(600)의 상류에 설치되고, 기체 유로(530)의 압력을 검출한다. 즉, 압력 센서(620)는, 제 1 단 로터실(522)과 이물 포착부(600) 사이에 설치되어 있다. 압력 센서(620)는, 제 1 단 로터실(522)의 배기 압력 및 이물 포착부(600)의 흡기 압력을 검출하게 된다. 압력 센서(620)는, 검출한 기체 유로(530)의 압력 신호를 제어부(700)에 송신한다.

제어부(700)는, 진공 펌프 장치(100)의 동작 전반을 제어하는 것 외에, 데이터 기억부(710), 데이터 해석부(720), 통지부(730)로서도 기능한다. 제어부(700)는, 본 실시 형태에서는, CPU와 메모리를 갖는 정보 처리 장치로서 구성되어 있고, 메모리에 기억된 프로그램을 CPU가 실행함으로써, 소요의 기능을 실현한다. 단, 제어부(700)의 기능의 적어도 일부는, 전용의 하드웨어 회로에 의해서 실현되어도 된다. 또, 제어부(700)의 각 기능은, 2 이상의 장치에 분산되어 배치되어 있어도 된다.

데이터 기억부(710)는, 압력 센서(620)로부터의 검출 신호를 수신하여 일정 기간 기억한다. 데이터 기억부(710)는, 압력 센서(620)의 압력 검출의 초기값이 기억된다. 이러한 초기값에는, 이물 포착부(600)의 내부에 이물의 부착이 없는 상태에서의 진공 펌프 장치(100)의 정격 운전 시, 즉, 이물 포착부(600)를 교환 또는 메인터넌스하였을 때에 진공 펌프 장치(100)를 구동하여 압력 센서(620)에 의해 실제로 검출된 값이 사용된다. 초기값의 측정 및 기억은, 진공 펌프 장치(100)의 출하 전에 행해도 되고, 진공 펌프 장치(100)를 사용 장소에 설치한 후(예를 들면, 시운전 시)에 행해도 된다. 또한, 초기값은, 미리 설계상 설정된 값을 이용해도 된다.

데이터 해석부(720)는, 압력 센서(620)로부터의 검출 신호에 기초하여, 이물 포착부(600)의 이물의 퇴적 상태를 해석한다. 본 실시 형태에서는, 데이터 해석부(720)는, 데이터 기억부(710)에 기억되어 있는 일정 기간(예를 들면, 1시간)의 압력의 검출값이, 데이터 기억부(92)에 의해서 기억된 초기값으로부터 소정 정도 멀어져 있는지 여부를 판단한다. 그리고, 압력의 검출값 중 적어도 1개가 초기값으로부터 소정 정도 멀어져 있는 경우에는, 데이터 해석부(720)는, 이물 포착부(600)의 메인터넌스 또는 교환이 필요하다고 판단한다. 단, 데이터 해석부(720)는, 순간값을 대신하여, 또는 더하여 평균값을 이용하여 해석을 행해도 된다.

통지부(730)는, 데이터 해석부(720)에 의한 해석 결과를 통지한다. 통지는, 임의의 방법으로 행하는 것이 가능하며, 예를 들면, 제어부(700) 자신이 소리나 화면 표시에 의한 경보를 행해도 되고, 중앙제어실에 경보 신호를 송신해도 된다. 진공 펌프 장치(100)의 이용자는, 통지부(730)에 의한 통지에 기초하여, 이물 포착부(600)의 교환 또는 메인터넌스의 타이밍을 예측할 수 있다.

진공 펌프 장치(100)에서는, 모터(200)를 구동하면, 타이밍 기어(380) 및 펌프 로터(310)가 회전 구동된다. 타이밍 기어(380, 480)가 서로 맞물림으로써, 펌프 로터(410)도 회전 구동된다. 한 쌍의 펌프 로터(310, 410)는, 로터실(520)의 내면과의 사이, 및 제 1 단 로터(312, 412), 제 2 단 로터(314, 414) 및 제 3 단 로터(316, 416)끼리의 사이에 근소한 간극을 유지하여, 비접촉으로 역방향으로 동기 회전한다. 한 쌍의 펌프 로터(310, 410)의 회전에 따라서, 흡기구(510)로부터 도입된 프로세스 가스는, 제 1 단 로터(312, 412), 제 2 단 로터(314, 414) 및 제 3 단 로터(316, 416)에 의해 압축 이송되어, 배기구(540)로부터 배출된다.

이상으로 설명한 본 실시 형태의 진공 펌프 장치(100)에서는, 프로세스 가스에 포함되는 이물을 포착하는 망 형상 또는 다공질 형상의 이물 포착부(600)가 제 1 단 로터실(522)과 제 2 단 로터실(524)과의 사이의 기체 유로(530)에 배치되어 있다. 이에 의해, 진공 챔버로부터 제 1 단 로터실(522)로의 흡기에 대하여 이물 포착부(600)에 의한 방해는 없다. 따라서, 진공 펌프 장치(100)에 의한 진공 챔버 내의 도달 압력을 낮게 할 수 있다. 또, 이물 포착부(600)는, 흡기구(510)보다 압력이 큰 제 1 단 로터실(522)의 하류에 설치되어 있으므로, 간이한 구성의 이물 포착부(600)를 이용할 수 있다. 또한, 이물 포착부(600)에 이물이 퇴적된 경우에도 제 1 단 로터실(522)의 흡기에 주는 영향은 작아, 이물 포착부(600)의 메인터넌스의 빈도를 적게 할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 진공 펌프 장치(100)에서는, 2개의 회전축을 따른 다단의 로터실(520)을 접속하는 기체 유로(530)에 이물 포착부(600)가 설치되어 있다. 이 때문에, 예를 들면 부스터 펌프의 후단에 메인 펌프가 접속되는 시스템에 있어서 부스터 펌프와 메인 펌프 사이에 이물 포착부(600)를 설치하는 것과 비교하여, 시스템을 구성하는 요소를 적게 할 수 있다. 따라서, 제어계를 포함하여 간이한 구성으로 할 수 있고, 값싸면서도 컴팩트한 구성으로 할 수 있다.

더욱이, 본 실시 형태의 진공 펌프 장치(100)에서는, 이물 포착부(600)와 제 1 단 로터실(522)과의 사이에 압력 센서(620)가 구비되어 있으므로, 압력 센서(620)의 검출에 기초하여, 이물 포착부(600)의 메인터넌스의 타이밍을 예측할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 진공 펌프 장치(100)는, 흡기구(510)로부터 제 1 단 로터실(522)의 기체 출구(배기구)를 향하여 보았을 때에, 제 1 단 로터(312, 412)끼리의 사이의 간극을 덮는 차폐부(580)를 구비하고 있다. 이에 의해, 제 1 단 로터(312, 412)끼리의 간극(CF1)으로 이물이 직접 향하는 것을 억제할 수 있어, 진공 펌프 장치(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기한 실시 형태의 진공 펌프 장치(100)에서는, 루츠식의 진공 펌프 장치로 하였지만, 클로식의 진공 펌프 장치로 해도 된다. 또, 진공 펌프 장치(100)는, 3단의 압축단을 갖는 것으로 하였지만, 2단 또는 4단 이상의 압축단을 갖는 다단식의 진공 펌프 장치로 해도 되고, 다단식이 아니라 단일 단의 압축단을 갖는 진공 펌프 장치로 해도 된다.

상기한 실시 형태의 진공 펌프 장치(100)에서는, 제 1 단 로터실(522)과 제 2 단 로터실(524)과의 사이의 기체 유로(530)에 이물 포착부(600)를 설치하는 것으로 하였다. 그러나, 이물 포착부(600)는, 다단의 로터실(520)의 단 사이를 접속하는 기체 유로에 설치되면 된다. 예를 들면, 도 7의 변형례의 진공 펌프 장치(100A)에 나타낸 바와 같이, 제 2 단 로터실(524)과 제 3 단 로터실(526) 사이의 기체 유로(532)에 이물 포착부(600A)가 설치되는 것으로 해도 된다. 이것은, 진공 챔버에 가까운 상류에서는, 로터실(520)에 있어서의 케이싱(500)과 펌프 로터(310, 410)와의 간극, 및, 펌프 로터(310, 410)끼리의 간극을 크게 형성하더라도, 펌프 장치(100A)의 성능에의 영향이 적은 것에 기초한다. 이 때문에, 이물 포착부(600A)를 다단의 로터실(520)의 단 사이의 기체 유로에 설치하여, 이물 포착부(600A)보다 상류를 이물에 의한 영향이 작은 설계로 하고, 하류를 펌프 장치(100A)의 성능을 확보할 수 있는 설계로 하면 된다.

상기한 실시 형태의 진공 펌프 장치(100)에서는, 2개의 주축(300, 400)을 따른 다단의 펌프 로터(310, 410) 및 로터실(520)에 대하여 설명하였다. 그러나, 진공 챔버를 진공으로 하는 복수 단의 압축단을 구비하는 진공 펌프 시스템에 있어서 이물 포착부(600)을 형성해도 된다. 도 8은, 변형례의 진공 펌프 시스템의 개략 구성을 나타낸 블럭도이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 진공 펌프 시스템(100B)에서는, 진공 챔버(10)를 진공으로 하는 복수 단의 압축단(20)을 구비한다. 그리고, 진공 챔버(10)에 접속되는 초단의 압축단(20A)과, 다음 단의 압축단(20B)과의 사이의 기체 유로(40)에 이물 포착부(600)가 설치되어 있다. 여기서, 초단의 압축단(20A)으로서는, 제 1 펌프 장치(예를 들면, 부스터 펌프)이고, 다음 단 이후의 압축단으로서는, 다단의 압축단을 구비하는 제 2 펌프 장치(예를 들면, 메인 펌프)여도 된다. 이 경우에도, 상기한 실시 형태와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

상기한 실시 형태의 진공 펌프 장치(100)에서는, 이물 포착부(600)는, 망 형상 또는 다공질 형상의 필터(650)를 갖는 것으로 하였다. 그러나, 이물 포착부(600)는, 이러한 예에 한정되지 않고, 트랩 또는 필터 중 적어도 일방을 갖는 것이면 된다. 또, 이물 포착부(600)로서는, 부직포 등, 불규칙하게 구멍이 형성되어 있는 소재로 구성되어도 된다.

상기한 실시 형태의 진공 펌프 장치(100)에서는, 압력 센서(620)로부터의 검출 신호에 기초하여 제어부(700)가 이물 포착부(600)의 메인터넌스의 타이밍을 통지하는 것으로 하였지만, 단지 압력 센서(620)의 검출값만이 기억 또는 통지되어도 된다. 또, 압력 센서(620)를 설치하지 않고, 진공 챔버의 도달 압력 등에 기초하여 이물 포착부(600)의 메인터넌스의 타이밍이 해석되어도 된다. 또, 미리 정한 소정 기간마다 이물 포착부(600)의 메인터넌스가 행해지는 것으로 해도 된다.

상기한 실시 형태의 진공 펌프 장치(100)에서는, 제 1 단 로터(312, 314)의 상류에 차폐부(580)를 설치하는 것으로 하였지만, 이러한 차폐부(580)를 구비하지 않아도 된다. 이에 추가하여, 차폐부(580)는, 단일 단의 진공 펌프 장치에도 적용 가능하다. 또, 차폐부(580)는, 흡기구(510)와 제 1 단 로터실(522) 내부와의 사이에만 설치되어도 되고, 예를 들면 도 7에 나타낸 바와 같이, 복수의 로터실(520)의 상류에 설치되어도 된다. 또한, 차폐부(580)는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 이물 포착부(600)보다 상류의 로터실(520)에 설치되고(차폐부(580, 580A) 참조), 하류의 로터실(520)에는 설치되지 않는 것으로 해도 된다.

상기한 실시 형태의 진공 펌프 장치(100)에서는, 제 2 단 로터(314, 414)의 간극(CL1)은, 제 1 단 로터(312, 412)의 간극(CF1)보다 작은 것으로 하였다. 또, 펌프 로터(310, 410)의 지름 방향(주축(300, 400)의 축선(AR1, AR2)에 수직인 방향)에 있어서, 제 2 단 로터(314, 414)와 케이싱(500)과의 간극(CL2)은, 제 1 단 로터(312, 412)와 케이싱(500)과의 간극(CF2)보다 작은 것으로 하였다. 그러나, 이 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 주축(300, 400)의 축선(AR1, AR2) 방향에 있어서의 제 2 단 로터(314, 414)와 케이싱(500)과의 간극(CL3)은, 제 1 단 로터(312, 412)와 케이싱(500)과의 간극(CF3)보다 작게 형성되어 있어도 된다(도 2 참조). 또, 제 1 단 로터(312, 412)끼리의 간극(CF1), 제 1 단 로터(312, 412)와 케이싱(500)과의 간극(CF2, CF3) 중 적어도 하나가, 제 2 단 로터(314, 414)끼리의 간극(CL1), 제 2 단 로터(314, 414)끼리의 간극(CL2, CL3)보다 크게 형성되어 있어도 된다. 이러한 구성에 의해서도, 실시 형태의 진공 펌프 장치(100)와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

이상으로, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 설명해 왔지만, 상기한 발명의 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 균등물이 포함되는 것은 물론이다. 또, 상술한 과제 중 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위, 또는, 효과의 적어도 일부를 나타내는 범위에 있어서, 실시 형태 및 변형례의 임의의 조합이 가능하고, 특허 청구 범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합 또는 생략이 가능하다.

10: 진공 챔버
20: 복수 단의 압축단
20A: 초단의 압축단
20B: 다음 단의 압축단
40: 기체 유로
100: 진공 펌프
300, 400: 주축
310, 410: 펌프 로터
312, 412: 제 1 단 로터
314, 414: 제 2 단 로터
316, 416: 제 3 단 로터
500: 케이싱
510: 흡기구
520: 로터실
522: 제 1 단 로터실
524: 제 2 단 로터실
526: 제 3 단 로터실
530, 532: 기체 유로
540: 배기구
580: 차폐부
600: 이물 포착부
620: 압력 센서
640: 케이싱
650: 필터
660: 필터
662: 구멍
700: 제어부

Claims

제 1 축선 방향으로 연장되어 형성되는 2개의 회전축과,
상기 2개의 회전축을 따라서 설치된 로터실, 상기 로터실에 연통하는 흡기구, 및 상기 로터실에 연통하는 배기구가 형성된 로터 케이싱과,
상기 2개의 회전축에 장착되고, 상기 로터실에 배치되는 로터와,
상기 흡기구로부터 상기 로터실에 흡입된 기체가 상기 로터 사이의 간극으로 직접 향하는 것을 방해하도록 구성된, 상기 흡기구와 상기 로터실 내부와의 사이에 설치된 차폐부를 구비하는 진공 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 로터는, 루츠식 또는 클로식의 로터인 진공 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 차폐부는, 상기 흡기구로부터 상기 로터실 내부를 향하여 보았을 때에, 상기 로터끼리의 간극의 바로 앞에 설치된 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 차폐부는, 상기 로터의 상류로서, 상기 흡입구로부터 상기 로터실 내부를 향하여 보았을 때에 상기 2개의 회전축의 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 차폐부는, 상류측이 좁고 하류측이 넓은 테이퍼 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 차폐부는, 상류를 향하여 볼록하게 되는 곡면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 로터실은, 서로 기체 유로에 의해 접속된 다단의 로터실을 갖고,
상기 로터는, 상기 다단의 로터실의 각각에 배치되는 다단의 로터를 갖고,
상기 차폐부는, 상기 흡기구와, 상기 다단의 로터실 중 초단의 로터실 내부와의 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 7 항에 있어서,
상기 다단의 로터실에 있어서의 단 사이를 접속하는 기체 유로에 배치된 트랩 또는 필터 중 적어도 일방을 갖는 이물 포착부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 8 항에 있어서,
상기 이물 포착부는, 상기 다단의 로터실 중 초단의 로터실과 다음 단의 로터실을 접속하는 기체 유로에 배치되는 진공 펌프.
제 8 항에 있어서,
상기 로터 케이싱과 상기 다단의 로터와의 간극, 또는, 상기 다단의 로터실의 각각에 있어서의 상기 다단의 로터끼리의 간극은, 상기 이물 포착부의 상류보다 하류에서 작게 형성되어 있는 진공 펌프.
제 8 항에 있어서,
상기 이물 포착부의 상류에 있어서의 상기 기체 유로에 설치되고, 압력을 검출하는 압력 센서를 더 구비하는 진공 펌프.
제 8 항에 있어서,
상기 이물 포착부는, 망 형상 또는 다공질 형상의 필터를 갖는 진공 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 흡기구는, 비승화성의 이물을 포함한 기체가 발생하는 챔버에 접속되는 진공 펌프.