KR20200054983A - 드래그 펌프 및 드래그 펌프를 포함하는 진공 펌프 세트 - Google Patents

드래그 펌프 및 드래그 펌프를 포함하는 진공 펌프 세트 Download PDF

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에드워즈 리미티드
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Abstract

가스를 펌핑하기 위한 드래그 펌프 및 이 드래그 펌프를 포함하는 진공 펌프 세트가 개시되어 있다. 드래그 펌프는, 스테이터 구성요소 내에서 회전하고 가스 입구로부터 가스 출구로 펌핑될 가스를 구동시키도록 구성된 로터와, 펌프 내에 로터를 회전 가능하게 장착하기 위한 자기 베어링을 포함하며, 펌핑될 가스와 접촉하도록 구성된 로터 및 스테이터 구성요소의 적어도 일부분은 130℃ 초과의 온도에서 작동하도록 구성된다.

Description

드래그 펌프 및 드래그 펌프를 포함하는 진공 펌프 세트
본 발명은 드래그 펌프(drag pump) 분야 및 터보분자 펌프의 배기구에서의 압력을 감소시키기 위한 드래그 펌프에 대한 예시적인 예와 관련된다. 본 발명은 또한 반도체 처리 챔버에서 진공을 제공하기 위한 진공 펌프 세트의 분야와 관련된다.
터보분자 펌프는 반도체 제조에 필요한 고진공을 제공하는데 사용된다. 반도체 프로세스는 프로세스 부산물이 응축되는 것을 방지하기 위해 펌프 및 펌핑 라인을 고온으로 유지하는 것을 점점 더 요구하고 있다. 가스가 펌핑 시스템을 통해 유동하고 압력이 증가함에 따라 응축물 형성 위험이 증가한다.
터보분자 펌프는 클린 룸에서 사용하고 높은 선단 속도로 작동하도록 설계된 고가의 펌프이다. 이 펌프의 로터는 윤활에 대한 필요성을 회피하고 진동을 감소시키기 위해 자기 베어링(magnetic bearing) 상에 회전 가능하게 장착되며, 이에 의해 클린 룸 작동에 적합하게 된다. 그러나, 터보분자 펌프는 보다 높은 압력에서 잘 작동하지 않으며, 그래서 일반적으로 이들 펌프는 터보 스테이지의 배기구에서의 압력을 감소시키기 위해 일부 형태의 배킹 펌프 스테이지(backing pump stage)를 포함한다. 이들 배킹 스테이지는 일반적으로 터보분자 스테이지의 하류에서 펌프 내에 통합되고 동일한 샤프트 상에 장착된 드래그 스테이지를 포함한다. 펌프는 또한 클린 룸으로부터 멀리 떨어진 추가의 배킹 펌프(들)를 가질 수도 있다.
터보분자 펌프가 드래그 펌프 배킹 스테이지를 갖는 경우, 이러한 스테이지의 로터는 터보분자 로터와 일체형인 로터로서 알루미늄으로 형성되며, 로터는 하나의 피스(piece)로 기계가공된다. 알루미늄은 터보분자 펌프의 높은 선단 속도 작동에 중요한 높은 강도 대 중량비를 가지므로 선택된다.
배킹 펌프는 클린 룸 작동에 적합하지 않으며, 클린 룸으로부터 멀리 떨어져 위치되고, 펌핑 라인 또는 파이프를 통해 클린 룸 펌프에 연결된다. 프로세스 부산물의 응축을 회피하거나 적어도 감소시키기 위해서는, 이러한 연결 파이프는 고온으로 유지되어야 한다.
이전에 언급된 바와 같이, 터보분자 펌프는 일반적으로 130℃ 초과에서 강도를 많이 상실하는 알루미늄으로 제조된다. 이것은 터보 펌프 작동을 130℃로 제한하며, 이는 펌프의 배기 스테이지에서 응축을 방지하기에 충분하지 않을 수 있다. 배기 스테이지는 일반적으로 드래그 스테이지, 통상적으로 홀벡형 스테이지(Holweck type stage)이다. 터보 스테이지는 130℃에서 응축 문제를 갖지 않을 정도로 충분히 낮은 압력에서 작동한다. 그러나, 드래그 스테이지는 때때로 프로세스 부산물을 응축시킬 수 있으며, 이것은 막힘(blockage)을 초래할 수 있다.
클린 룸 내의 터보분자 펌프를 클린 룸으로부터 멀리 떨어진 루츠 블로어(roots blower) 및 건식 배킹 펌프에 연결하기 위해, 종종 상당히 길고(이를테면, 10m) 비교적 큰 직경(이를테면, 100㎜)을 갖는 파이프 연결부가 사용된다. 이러한 파이프와, 루츠 블로어 및 배킹 펌프 모두는 응축을 회피하기 위해 고온, 전형적으로 160℃로 가열된다. 가스 스트림을 희석시키고 응축 문제를 감소시키기 위해 퍼지 가스가 또한 배킹 펌프 내로 도입된다.
큰 직경의 파이프는 구입 및 설치 비용이 많이 들고, 가열 비용이 많이 든다.
클린 룸 작동에 적합하고 프로세스 부산물의 응축에 대한 저항성을 가지며 지나치게 비싸지 않은 펌프를 제공하는 것이 바람직하다.
제 1 양태는 가스를 펌핑하기 위한 드래그 펌프를 제공하며, 상기 드래그 펌프는, 스테이터 구성요소 내에서 회전하도록 구성된 로터와, 상기 펌프 내에서 자기 부상을 사용하여 상기 로터를 회전 가능하게 장착하기 위한 자기 베어링을 포함하며, 펌핑될 상기 가스와 접촉하도록 구성된 상기 로터 및 스테이터 구성요소의 적어도 일부분은 130℃ 초과의 온도에서 작동하도록 구성되고, 상기 로터는 강철로 적어도 부분적으로 제조된다.
본 발명의 발명자는, 고진공 펌프의 드래그 펌프 스테이지에서의 응축물 문제가, 이러한 스테이지가 터보분자 펌프로부터 제거되고 별도의 펌프로서 구성된다면 해결될 수 있다는 것을 인식하였다. 이것은 펌프가 보다 다양하게 선택된 재료로 제조될 수 있게 하고, 따라서 보다 높은 온도에서 작동하도록 구성될 수 있게 한다. 그러나, 추가 샤프트와 모터가 필요하기 때문에 이를 행하는데 기술적인 편견이 있다. 또한, 2개의 펌프가 효과적으로 작동하기 위해서는, 이러한 저압에서 펌프를 연결하는데 필요한 펌핑 라인이 상당한 직경을 갖고 응축을 감소시키도록 가열될 필요가 있다. 또한, 별도의 배킹 펌프의 경우에 통상적인 바와 같이 별도의 펌프가 클린 룸 외부에 위치되어야 한다면, 이러한 펌핑 라인 또는 파이프는 상당한 길이를 가질 필요가 있으며, 이는 배관 및 가열 비용 모두를 증가시킬 것이다. 그러나, 본 발명자는 또한, 그러한 펌프가 효과적이며 펌핑 라인 및 그러한 라인의 가열과 연관된 비용이 감소되도록 하기 위해, 펌프에 자기 베어링을 제공함으로써 펌프가 클린 룸 작동에 적합하도록 구성될 수 있다는 것을 인식하였다. 자기 베어링은 윤활 없이 그리고 감소된 진동으로 펌프가 작동될 수 있게 한다.
따라서, 보다 높은 온도에서 그리고 클린 룸 내에서 사용하기에 적합한 별도의 드래그 펌프가 제공되며, 따라서 이 펌프는 고진공 터보분자 펌프를 위한 배킹 펌프로서 이상적이다.
일부 실시예에서, 펌핑될 상기 가스와 접촉하도록 구성된 상기 로터 및 스테이터 구성요소의 부분은 150℃ 초과, 바람직하게는 160℃ 내지 180℃의 온도에서 작동하도록 구성된다.
150℃ 초과의 온도 및 일부 실시예에서는 160℃ 내지 180℃의 온도를 유지하는 것은 펌프가 보다 높은 압력에서 반도체 프로세스 가스와 함께 효과적으로 작동하게 하여 배킹 펌프에 대한 파이프의 직경이 감소될 수 있게 한다.
일부 실시예에서, 상기 로터는 석출 경화된 스테인리스강으로 적어도 부분적으로 제조된다. 일부 실시예에서, 대부분의 로터는 강철로 형성된다. 일부 실시예에서, 스테이터는 또한 석출 경화된 스테인리스강으로 제조된다.
로터는 고온에서 작동할 수 있는 강철로 부분적으로 제조될 수 있으며, 보다 높은 온도에서 작동 가능한 로터를 형성하는데 특히 효과적인 하나의 강철은 석출 경화된 강철이다. 강철은 알루미늄보다 고온에 대한 높은 저항성을 가지며, 쉽게 입수 가능하고, 적합한 기계적 특성을 갖고 있다. 강철의 강도 대 중량 특성은 알루미늄만큼 양호하지 않지만, 터보분자 펌프보다 높은 압력에서 작동하고 동일한 샤프트 상에 장착되지 않기 때문에, 보다 낮은 회전 속도로 작동될 수 있어, 강철이 로터의 제조에 사용될 수 있게 한다.
일부 실시예에서, 상기 펌프는 펌핑될 상기 가스와 접촉하도록 구성된 상기 로터 및 스테이터 구성요소의 적어도 일부분이 작동 동안에 130℃ 초과의 온도로 유지되도록 상기 드래그 펌프를 가열하도록 구성된 히터를 포함한다.
프로세스 부산물이 응축되지 않는 온도로 프로세스 가스가 유지되도록 하기 위해, 스테이터 및 로터의 온도를 130℃ 초과, 바람직하게는 150℃ 초과, 일부 실시예에서는 160℃ 내지 180℃로 유지하도록 히터가 제공될 수 있다. 이러한 온도는 강철 구성요소를 약화시키지 않으며, 프로세스 가스 부산물을 드래그 펌프의 작동 압력에서 응축 온도 초과로 유지하기에 충분하다.
일부 실시예에서, 상기 드래그 펌프는 상기 드래그 펌프의 모터를 포함하는 영역으로부터 상기 로터 및 스테이터를 열적으로 격리시키도록 구성된 적어도 하나의 단열 부재를 더 포함한다.
로터와 스테이터는 이러한 보다 높은 온도에서 작동하도록 구성될 수 있지만, 샤프트를 지지하는 모터 및 베어링은 이들의 손상 및 수명 단축을 회피하도록 보다 높은 작동 온도로부터 보호되어야 한다. 이를 행하기 위해, 하나 이상의 단열 부재가 이들 구성요소 사이에 열적 격리를 제공하기 위한 열 차단부(thermal break)로서 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 단열 부재는 상기 스테이터 구성요소와 상기 펌프의 베이스 사이의 단열 부재와, 상기 로터와 상기 로터의 구동 샤프트 사이의 단열 부재를 포함한다.
스테이터 구성요소는 펌프의 베이스 상에 장착될 수 있고, 이들 2개의 구성요소 사이에 단열 부재가 사용되어 이들 사이의 열 유동을 감소시킬 수 있다. 이러한 단열 부재는 다수의 형태를 가질 수 있고, 예를 들어 세라믹 개스킷(ceramic gasket)일 수 있다. 다른 열 경로는 로터와 구동 샤프트 사이에 있으며, 이러한 영역에서의 열 전도를 저지하기 위해 이들 2개의 구성요소 사이에 단열 부재가 배치될 수 있다.
추가적으로, 로터 및 스테이터 구성요소와 펌프의 모터 영역 사이에 열 차폐부(thermal shield)가 배치될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 드래그 펌프는 적어도 하나의 드래그 스테이지 및 적어도 하나의 재생 스테이지를 포함한다.
드래그 펌프는 하나 이상의 드래그 스테이지만으로 형성될 수 있지만, 일부 실시예에서는 일반적으로 이러한 펌프에서 최종 스테이지(들)로서 위치된 적어도 하나의 재생 스테이지를 추가로 포함한다. 때때로 측면 채널(side channel) 또는 주변 유동 펌핑 스테이지로 불리는 재생 펌핑 스테이지는 대부분의 드래그 펌프보다 높은 압력에서 효과적으로 작동할 수 있고, 그에 따라 드래그 펌프의 나중 스테이지에 이것을 제공함으로써, 보다 높은 배기 압력으로 작동하는 드래그 펌프가 제공될 수 있다. 이러한 보다 높은 배기 압력은 하류 배킹 펌프 중 하나 이상이 필요하지 않게 할 수 있으며, 그에 따라 진공 펌프 세트에서 다수의 펌프가 감소될 수 있고 그에 대응하여 펌프 세트의 전체 비용이 감소될 수 있다. 또한, 배기 스테이지에 보다 높은 압력을 제공함으로써, 이러한 펌프로부터 후속 배킹 펌프로 가스를 전달하는데 필요한 파이프의 단면이 보다 작아진다. 후속 배킹 펌프가 일반적으로 클린 룸 내에 있지 않으므로 이러한 펌프로부터 멀리 떨어져 있을 수 있다는 것을 감안하면, 그러한 크기 감소는 비용을 상당히 절감할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 재생 스테이지의 로터는 강철로 적어도 부분적으로 형성된다. 일부 실시예에서, 상기 로터의 대부분은 강철로 형성된다.
재생 펌프는 일반적으로 높은 선단 속도로 작동하고 따라서 통상적으로 알루미늄으로 제조되는 펌프이다. 드래그 펌프의 최종 스테이지로서의 재생 스테이지의 사용은 보다 높은 배기 압력으로 작동할 수 있게 한다.
드래그 펌프의 하나 이상의 드래그 스테이지는 다수의 상이한 구성을 포함할 수 있지만, 일부 실시예에서는 하나 이상의 홀벡 펌프 스테이지 또는 하나 이상의 시그반 펌프 스테이지 또는 이들 각각의 하나 이상의 조합을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 재생 스테이지 및 상기 적어도 하나의 드래그 스테이지는 동일한 구동 샤프트 상에 장착된다.
재생 스테이지(들) 및 드래그 스테이지(들)를 동일한 구동 샤프트 상에 장착하는 것은 펌프 스테이지 각각에 대해 동일한 구동 모터 및 자기 베어링을 사용하는 간단하고 보다 저렴한 펌프 디자인을 허용한다.
일부 실시예에서, 펌프는 직렬로 배열된 적어도 2개의 드래그 스테이지를 포함한다.
상기에서 언급된 바와 같이, 펌프는 단일 드래그 스테이지로서 형성될 수 있지만, 많은 실시예에서는 펌프를 가로질러 보다 큰 압력차를 허용하도록 직렬로 배열된 2개 이상의 드래그 스테이지를 포함한다. 고진공의 입구를 제공하고 따라서 터보분자 펌프를 위한 효과적인 배킹 펌프일 수 있지만 출구에서의 압력이 증가할 수 있는 펌프는 보다 작은 직경의 파이프에 연결될 수 있으며, 필요한 추가 배킹 펌프의 용량 및/또는 개수의 감소를 허용한다.
일부 실시예에서, 상기 드래그 펌프는 병렬로 배열된 적어도 2개의 드래그 스테이지를 포함하며, 드래그 스테이지 각각은 각각의 가스 입력부로부터 가스를 수용하도록 작동 가능하다.
보다 높은 온도에서 작동하도록 작동 가능한 드래그 펌프를 제공하는 것은 강철과 같은 재료가 가스와 접촉하는 구성요소 중 적어도 일부에 사용될 수 있게 하기 위해 작동 속도가 감소되는 것을 필요로 할 수 있다. 그러한 재료는 매우 높은 선단 속도 작동에 필요한 강도 대 중량비를 갖지 않을 수 있으며, 따라서 그러한 속도로 작동할 수 있는 터보분자 펌프를 지원하기에 충분한 가스 유동을 제공하기 위해, 드래그 스테이지가 병렬로 배열되고 각각의 스테이지가 각각의 가스 입력부로부터 가스를 수용하도록 작동 가능한 것이 유리할 수 있다. 이러한 방식으로, 가스 유량이 증가될 수 있고, 효과적인 펌프가 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 드래그 펌프는 상기 입력부에 인접한 로터 블레이드를 포함하며, 상기 로터 블레이드는 가스를 상기 펌프 내로 가압하도록 경사진 블레이드를 갖는 터보분자 펌프 스테이지를 포함한다.
이전에 언급된 바와 같이, 아마도 보다 낮은 회전 속도로 충분한 가스 유동을 제공하고 가스를 펌프에 도입하기 위한 효과적인 입구를 제공하는 것은 어려운 과제일 수 있다. 펌프 내로의 가스 유동을 개선하는 하나의 방법은 펌프의 입력부 상에 터보분자 펌프의 하나 이상의 스테이지를 제공하는 것일 수 있다. 터보분자 펌프 스테이지는 가스를 펌프 내로 가압하고 입구에서의 가스 유동을 돕도록 경사진 블레이드를 갖는다.
일반적으로, 단일의 터보분자 펌프 스테이지가 있을 수 있지만, 일부 실시예에서는 2개 또는 3개의 터보분자 펌프 스테이지가 있을 수 있다. 이러한 스테이지의 로터는 펌프의 온도에서 작동하도록 구성되고, 강철로 적어도 부분적으로 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 드래그 펌프는 입구에서의 0.1 내지 0.5 mbar와 출구에서의 0.5 내지 3 mbar 사이에서 작동하도록 구성된다.
드래그 펌프는, 터보분자 펌프를 위한 직접적인 배킹 펌프로서 적합하지만, 큰 직경의 파이프에 대한 필요성을 회피하며 배킹 펌프 요구사항을 감소시키고 아마도 종래의 루츠 블로어 및 일차 펌프 대신에 단일의 일차 펌프를 허용하기에 충분히 높은 출구 압력을 제공하게 작동하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 펌핑 시스템의 전체 비용이 감소될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 드래그 펌프는 80㎜ 내지 160㎜ 직경의 파이프에 연결되도록 구성된 입구를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 드래그 펌프는 30㎜ 내지 60㎜ 직경의 파이프에 연결되도록 구성된 배기구를 포함한다.
이전에 설명된 바와 같이, 드래그 펌프를 터보분자 펌프에 연결하는 파이프는 큰 직경을 가질 필요가 있을 수 있고, 따라서 큰 입구가 제공된다. 출구의 보다 높은 압력은 보다 작은 직경의 파이프를 허용하고, 따라서 보다 작은 출구를 허용한다. 드래그 펌프가 클린 룸 내에서 작동하기에 적합하도록 구성되고 자기 베어링을 갖기 때문에, 보다 큰 직경의 파이프는 보다 작은 직경의 파이프보다 상당히 짧아질 수 있고, 그에 따라 이러한 배열은 비용 효과적인 배열이 된다.
일부 실시예에서, 상기 드래그 펌프는 적어도 하나의 고진공 터보분자 펌프를 위한 배킹 펌프로서 작동하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 드래그 펌프는 2개 이상의 고진공 터보분자 펌프를 위한 배킹 펌프로서 작동하도록 구성된다.
드래그 펌프를 별도의 펌프로서 제공함으로써, 추가적인 베어링 세트 및 모터가 요구된다. 이를 위한 추가 비용은 추가 배킹 펌프에 대한 필요성을 감소시키고 보다 작은 파이프 및 보다 낮은 가열 요구사항을 허용함으로써 상쇄될 수 있다. 펌프 비용을 감소시키는 다른 방법은 2개 이상의 고진공 터보분자 펌프 사이에서 드래그 펌프를 공유하는 것이며, 적합한 크기설정 및 작동 파라미터가 이것을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태는 반도체 처리 챔버 내에 고진공을 제공하기 위한 펌프 세트를 제공하며, 상기 펌프 세트는 프로세스 챔버를 진공 배기시키기 위한 적어도 하나의 고진공 터보분자 펌프와, 드래그 펌프를 포함하며, 상기 드래그 펌프는, 스테이터 구성요소 내에서 회전하고 가스 입구로부터 가스 출구로 펌핑될 가스를 구동시키도록 구성된 로터와, 상기 펌프 내에서 자기 부상을 사용하여 상기 로터를 회전 가능하게 장착하기 위한 자기 베어링을 포함하며, 상기 드래그 펌프는 적어도 하나의 제 1 도관을 통해 상기 적어도 하나의 터보분자 펌프의 배기구에 연결된다.
로터가 자기 베어링을 사용하여 장착되도록 드래그 펌프를 형성하는 것은 드래그 펌프를 클린 룸에 장착하기에 적합하게 하며, 그에 따라 이 펌프는 터보분자 펌프에 근접하지만 터보분자 펌프와는 별개로 위치될 수 있다. 이것은 드래그 펌프가 터보분자 펌프와는 별개이면서 저압에서 효과적인 배킹 펌프로서 사용될 수 있게 한다. 이것은 드래그 펌프가 상이한 온도에서 상이한 회전 속도로 작동하고 터보분자 펌프와 다른 재료로 형성될 수 있게 한다.
일부 실시예에서, 상기 드래그 펌프는 상기 단락에서 설명된 바와 같은 제 1 양태에 따른 드래그 펌프를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 펌프 세트는 적어도 하나의 다른 도관을 통해 상기 드래그 펌프의 입구를 상기 진공 챔버와 선택적으로 연결시키거나 격리시키고 상기 드래그 펌프의 입구를 상기 터보분자 펌프의 배기구와 격리시키거나 연결시키도록 구성된 밸브 수단을 포함한다.
드래그 펌프를 별도의 펌프로 갖는 것은 드래그 펌프가 터보분자 펌프와 별도로 작동될 수 있게 한다. 따라서, 적절한 도관 및 밸브를 사용함으로써, 드래그 펌프는 진공 챔버를 직접적으로 진공 배기시키는데 사용되고, 드래그 펌프가 배킹 펌프로서 연결된 상태에서 보다 높은 진공으로 진공 배기시키기 위해 터보분자 펌프를 챔버에 연결하기 전에 초기 진공을 제공하는데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 클린 룸 내에서 작동하기에 적합한 펌핑 세트가 제공되며, 이 펌핑 세트는 펌프가 종래의 조합된 터보분자 및 드래그 펌프인 경우보다 높은 압력으로부터 챔버를 진공 배기시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 펌프 세트는 제 2 파이프에 의해 상기 드래그 펌프의 배기구에 연결된 배킹 펌프를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 제 1 파이프는 상기 제 2 파이프보다 짧으며, 더 큰 직경을 갖는다.
이전에 언급된 바와 같이, 드래그 펌프가 가스 출력부의 압력을 증가시키므로, 따라서 드래그 펌프를 다른 배킹 펌프에 연결하는 파이프는 드래그 펌프를 터보분자 펌프에 연결하는 파이프보다 작은 직경을 가질 수 있다. 또한, 드래그 펌프가 클린 룸 내에서 작동하도록 구성되므로, 이러한 파이프는 보다 큰 직경의 펌프보다 짧을 수 있고, 따라서 비용을 절감할 수 있다.
다른 특정의 바람직한 양태는 첨부된 독립 청구항 및 종속 청구항에 기재되어 있다. 종속 청구항의 특징은 청구범위에 명시적으로 제시된 것 이외의 조합으로 그리고 적절하게 독립 청구항의 특징과 조합될 수 있다.
장치 특징이 기능을 제공하도록 작동 가능한 것으로 설명되는 경우, 이것은 그러한 기능을 제공하거나 그러한 기능을 제공하도록 적합화되거나 구성되는 장치 특징을 포함한다는 것이 이해될 것이다.
이제, 본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다:
도 1은 일 실시예에 따른 드래그 펌프를 도시하고,
도 2a는 종래 기술에 따른 고진공 반도체 프로세스 챔버를 진공 배기시키기 위한 진공 펌프 세트를 도시하고,
도 2b는 일 실시예에 따른 고진공 반도체 프로세스 챔버를 진공 배기시키기 위한 진공 펌프 세트를 도시하며,
도 3은 다른 실시예에 따른 진공 펌프 세트를 개략적으로 도시한다.
실시예들을 보다 상세하게 논의하기 전에, 먼저 개요가 제공될 것이다.
실시예들은 응축 가능한 생성물을 함유하는 프로세스 가스 스트림의 펌핑을 가능하게 하기 위해 진공 펌프의 시스템에 사용하기 위한 드래그 펌프를 제공한다. 이것은 응축을 회피하기에 충분히 높은 온도로 상이한 펌프를 가열함으로써 달성된다. 재생 배기 스테이지(regenerative exhaust stage)를 갖는 새로운 고온 드래그 펌프가 터보 펌프를 보조하는데 사용된다. 새로운 펌프는 보다 높은 온도 및 응력을 견디기 위해 강철 구조를 갖는 로터를 사용할 수 있다.
실시예들은 또한 반도체 처리 시스템의 진공 챔버에 진공을 생성 및 유지하는데 사용하기 위한 별도의 드래그 펌프 및 터보분자 펌프를 포함하는 펌프 세트를 제공한다.
실시예들에서, 터보 펌프는 통합된 드래그 스테이지 없이 사용된다. 이러한 터보 펌프는 130℃ 이하의 온도로 작동될 수 있으며, 응축을 겪지 않는다. 이러한 온도 초과에서, 알루미늄은 강도를 상실한다. 새로운 디자인의 제 2 펌프는 터보 펌프에 매우 근접하여 장착되며, 일부 실시예에서 드래그 스테이지 및 재생 스테이지 모두를 갖는다. 이러한 펌프는 보다 높은 작동 온도, 전형적으로 150℃ 내지 180℃를 견디도록 강철 섹션으로 제조된 로터를 갖는다.
펌프가 고온에서 효과적으로 작동될 수 있게 하기 위해, 모터 및 베어링 구성요소로의 열 유동을 감소시키기 위한 열 차단부 구성체가 있을 수 있다. 로터의 상부 플랜지로부터 구동 스핀들로의 열 유동을 제한하기 위해 구동 스핀들의 상부에 하나의 단열 부재가 위치될 수 있다. 고온 펌프 스테이터와 냉각기 베이스 및 구동 칼럼(drive column) 사이에 제 2 단열 부재가 위치될 수 있다. 로터로부터 중앙 구동 칼럼으로의 열 전달을 감소시키기 위해 열 차폐부가 사용될 수 있다.
반도체 프로세스 챔버를 위한 진공 시스템에서 사용되는 경우, 긴 파이프가 이러한 펌프를 건식 배킹 펌프에 연결시킨다. 그러한 종래의 배킹 펌프 시스템에 사용되는 루츠 블로어는 새로운 드래그/재생 펌프의 배기 압력이 부스터를 필요로 하지 않을 정도로 충분히 높으므로 필요하지 않다. 파이프는 통상적으로 사용되는 직경과 비교하여 상대적으로 작은 직경, 이를테면 100㎜의 직경과는 대조적으로 40㎜ 내지 50㎜의 직경을 가질 수 있다. 이것은 비용 및 가열 전력을 절감시킨다.
이러한 펌프는 낮은 유량을 갖는 응용에서 2개 이상의 터보 펌프를 보조하는데 사용될 수 있다.
드래그 스테이지가 없기 때문에, 터보 펌프가 보다 콤팩트하게 제조될 수 있다.
온툴 부스터(On Tool Booster) 또는 드래그 펌프는 반도체 처리에 사용되는 터보 펌프와 유사한 자기 베어링 시스템을 갖는 자기 부상 기계이다.
로터 구조는 고강도 강철 구성요소로 이루어진다. 전형적인 디자인은 실린더를 사용하여 배기구에서 다양한 시그반(Siegbahn) 또는 홀벡(Holweck) 드래그 스테이지 및 하나 이상의 재생 스테이지를 지지한다. 실린더 자체는 중앙 구동 샤프트에 연결되는 상부 플랜지 상에 지지된다. 상부 플랜지는 이중 입구 시그반 디스크(dual inlet Siegbahn disk)를 제공하는데 사용될 수 있다.
저압에서 속도를 증대시키고 가스 유입을 돕기 위해 하나 이상의 강철 터보 스테이지가 입구에 추가될 수 있지만, 별도의 터보 펌프가 일반적으로 사용되고 추가의 입구 터보 스테이지가 필요하지 않은 것으로 고려된다.
전형적인 펌프에서, 알루미늄에 비해 강철의 강도 대 중량의 비가 감소하기 때문에, 선단 속도는 알루미늄으로 제조된 펌프보다 낮을 것이다. 이에 대응하기 위해, 입구 드래그 스테이지는 도 1에 도시된 바와 같이 2개의 시그반 스테이지와 같은 2개 이상의 병렬 스테이지일 수 있다. 이것은 추가의 시그반 또는 홀벡 스테이지에 의해 직렬로 이어진다. 마지막으로, 전형적으로 2 개의 스테이지로 구성된 재생 섹션이 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 드래그 펌프를 도시하고 있다. 드래그 펌프는 터보분자 펌프로부터 출력된 가스를 도입하기 위한 입구(6)를 갖는다. 가스는 2개의 병렬 시그반 스테이지(8) 내로 유동한다. 시그반 스테이지(8)는 디스크 주위에 배열된 나선형 경로와, 이러한 나선형 경로를 따라 가스를 가압하는 로터(31)를 포함한다. 이러한 실시예에서는, 로터의 위 및 아래에 두 세트의 나선형 경로가 있으며 로터의 회전이 이들 나선형 경로 각각을 따라 가스를 가압한다는 점에서 2개의 병렬 시그반 스테이지가 존재한다. 따라서, 가스는 상하로 있는 2개의 입력부(10, 12) 내로 입력되고, 스테이터(20, 22)의 나선형 경로는 회전하는 로터(31)에 의해 가스가 가압되는 경로를 형성한다.
다음에, 가스는 홀벡 스테이지인 후속 스테이지로 전달된다. 홀벡 스테이지는 스테이터 구성요소(30) 상에 나선형 경로를 가지며, 가스는 로터(32)의 수직 부분에 의해 이들 경로를 따라 이러한 스테이지(34)의 출구를 향해 그리고 펌프의 재생 스테이지 내로 구동된다.
이들 스테이지의 측벽에는 재생 스테이지(37)로의 입구가 있으며, 도시되어 있지 않다. 로터(31, 32)로부터 연장되는 블레이드(36)의 회전은 가스를 외부 재생 스테이지의 원형 통로 주위로 그리고 내부 재생 스테이지 내로 구동시킨 후에, 배기구를 통해 외부로 구동시킨다.
구동 샤프트(54)는 로터를 장착하고 그 자체가 자기 베어링(56) 상에 장착되어, 작동 동안에 자기 부상되고, 오일 윤활을 필요로 하지 않으며, 진동을 거의 발생시키지 않는다.
펌프를 가열하기 위한 히터(58)가 있으며, 이것은 펌핑된 가스와 접촉하는 스테이터 및 로터 구성요소에 열을 제공하고, 프로세스 부산물의 응축을 회피하거나 적어도 감소시키기 위해 130℃ 초과의 온도로 스테이터 및 로터 구성요소를 유지한다. 펌프의 베이스와 스테이터 사이 및 구동 샤프트와 로터 사이에는 각각 열 차단부(thermal break)(50, 52)가 있다. 이것은 구동 샤프트 및 다른 모터 구성요소를 로터 및 스테이터의 온도보다 낮은 온도로 유지하는 것을 돕는다. 또한, 스테이터 및 로터로부터 구동 샤프트 및 모터를 보호하는 열 차폐부(53)가 있다.
이러한 실시예에서, 홀벡 스테이지는 단일 스테이지이며, 일부 실시예에서는 로터의 회전에 의해 가스를 지향시키는 2개의 나선형 스테이터 구성요소가 존재하도록 수직 로터 실린더의 양측 상의 다중 스테이지, 아마도 2개의 스테이지일 수 있다. 냉각부(55)가 자기 베어링 조립체(56)에 제공된다.
도 2는 제조 플랜트에서 반도체 챔버를 진공 배기시키기 위한 펌프 세트 내에서의 이러한 펌프의 배열을 도시하고 있다. 도 2a는 종래 기술의 펌프 세트를 도시하며, 드래그 펌프는 터보분자 펌프(60)와 일체형이고, 이러한 펌프의 보다 낮은 작동 온도에서 작동하며, 부산물의 응축을 회피하기 위해 낮은 배기 압력을 갖는다. 이러한 펌프 세트는 클린 룸으로부터 멀리 떨어져 위치된 부스터 루츠 블로어 펌프(64) 및 건식 일차 펌프(66)를 향해 저압 가스를 배기하기 위해 길고 넓은 직경의 파이프(62)를 구비한다.
도 2b는 일 실시예에 따른 드래그 펌프(61)를 포함하는 상이한 배열을 도시하고 있다. 이러한 배열에서, 드래그 펌프 스테이지 및 하나 이상의 재생 스테이지 모두를 포함하는 드래그 펌프(61)는 터보분자 펌프(60a)와는 별도의 펌프로서 구성된다. 드래그 펌프(61)는 자기 베어링과 함께 구성되며, 따라서 클린 룸 내에 위치될 수 있고, 그에 따라 클린 룸과 터보분자 펌프 사이에 보다 짧은 파이프가 필요하다. 또한, 드래그 펌프(61)는 별도의 펌프이므로 터보분자 펌프(60a)와는 상이한 재료로 구성될 수 있어, 보다 높은 온도 및 따라서 보다 높은 압력에서 작동할 수 있게 된다. 그러므로, 드래그 펌프에 의해 출력된 배기 가스는 종래 기술의 터보/드래그 펌프에 의해 출력된 것보다 상당히 높은 온도 및 압력을 갖는다. 따라서, 이러한 펌프를 추가 배킹 펌프에 연결하기 위해 보다 적은 가열 요구사항을 갖는 보다 작은 직경의 파이프가 사용될 수 있다. 또한, 별도의 드래그 펌프의 출력부에서의 보다 높은 압력으로 인해, 종래의 시스템에서 사용되는 루츠 블로어 펌프가 생략될 수 있다.
따라서, 추가 모터 및 자기 베어링이 필요하기 때문에 드래그 스테이지를 별도의 펌프로서 제공하기 위해 비용을 추가하는 것이 고려될 수 있지만, 그것은 보다 높은 작동 온도 및 따라서 작동 압력을 허용하고, 그에 따라 보다 낮은 열 요구사항을 갖는 보다 작은 직경의 연결 파이프를 허용한다. 또한, 일부 실시예에서, 그것은 종래의 배킹 펌프 시스템의 루츠 블로어 펌프와 같은 배킹 펌프 중 하나 이상이 생략되게 할 수 있다.
도 3은 다른 실시예를 위한 펌프 세트를 도시하고 있다. 이러한 실시예에서, 진공 챔버(90)를 진공 배기시키도록 구성된 터보분자 펌프(60a)가 있다. 또한, 도관 및 밸브(80)를 통해 터보분자 펌프(60a)의 배기구에 연결되고 다른 도관 및 밸브(80)를 통해 진공 챔버(90)에 연결된 드래그 펌프(61)가 있다. 진공 챔버(90)와 터보분자 펌프(60a) 사이에는 밸브(80)가 있다.
밸브는 드래그 펌프를 진공 챔버에 연결하고 터보분자 펌프를 진공 챔버로부터 격리시키도록 설정될 수 있다. 밸브는 또한, 챔버가 드래그 펌프와의 직접 연결로부터 격리되지만 터보분자 펌프와 연결되고, 터보분자 펌프 배기구가 드래그 펌프에 의해 보조되도록 드래그 펌프에 연결되도록 설정될 수 있다.
사실상, 터보분자 펌프(60a)와 별도인 펌프로서 드래그 펌프(61)를 제공함으로써, 드래그 펌프는 터보분자 펌프와 독립적으로 챔버를 진공 배기시키는데 사용될 수 있다. 따라서, 드래그 펌프는 터보 펌프가 단독으로 작용하는 경우보다 높은 압력일 때 챔버를 진공 배기시키는데 사용될 수 있다. 챔버 압력이 특정 값으로 떨어지는 경우, 밸브가 전환될 수 있고, 드래그 펌프(61)에 의해 보조되는 터보 펌프(60a)가 보다 높은 진공을 생성 및 유지하는데 사용될 수 있다.
드래그 펌프는 터보 펌프의 재료와 상이하고 보다 높은 고온에 대한 저항성을 갖는 재료로 제조될 수 있지만, 펌프 세트의 실시예들에서는 터보 펌프와 유사한 재료로 형성될 수도 있다.
본 발명의 예시적인 실시예가 첨부 도면을 참조하여 상세하게 개시되었지만, 본 발명은 정확한 실시예에 한정되지 않는다는 것과, 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 규정된 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변경 및 변형이 당업자에 의해 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
6 : 입구
8 : 병렬 시그반 스테이지
10, 12 : 병렬 시그반 스테이지로의 가스 입구
20, 22 : 시그반 스테이지 스테이터
30 : 홀벡 스테이지 스테이터
31 : 로터의 시그반 부분
32 : 로터의 홀벡 스테이지 부분
34 : 홀벡 스테이지로부터의 가스 출구
36 : 재생 스테이지의 로터 블레이드
37 : 재생 스테이지
50, 52 : 단열 부재
53 : 열 차폐부
54 : 로터 구동 샤프트
55 : 냉각부
56 : 자기 베어링 조립체
60 : 조합된 터보분자 및 드래그 펌프
60a : 터보분자 펌프
61 : 드래그/재생 펌프
62 : 연결 파이프
64 : 루츠 블로어 펌프
66 : 건식 일차 펌프
80 : 밸브
90 : 진공 챔버

Claims (23)

  1. 가스를 펌핑하기 위한 드래그 펌프에 있어서,
    스테이터 구성요소 내에서 회전하고 가스 입구로부터 가스 출구로 펌핑될 가스를 구동시키도록 구성된 로터와,
    상기 펌프 내에서 자기 부상을 사용하여 상기 로터를 회전 가능하게 장착하기 위한 자기 베어링을 포함하며,
    펌핑될 상기 가스와 접촉하도록 구성된 상기 로터 및 스테이터 구성요소의 적어도 일부분은 130℃ 초과의 온도에서 작동하도록 구성되고, 상기 로터는 강철로 적어도 부분적으로 제조되는
    드래그 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    펌핑될 상기 가스와 접촉하도록 구성된 상기 로터 및 스테이터 구성요소의 부분은 150℃ 초과의 온도에서 작동하도록 구성되는
    드래그 펌프.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 로터는 석출 경화된 스테인리스강으로 적어도 부분적으로 제조되는
    드래그 펌프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드래그 펌프는 펌핑될 상기 가스와 접촉하도록 구성된 상기 로터 및 스테이터 구성요소가 작동 동안에 130℃ 초과의 온도로 유지되도록 상기 드래그 펌프를 가열하도록 구성된 히터를 포함하는
    드래그 펌프.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드래그 펌프는 상기 드래그 펌프의 모터를 포함하는 영역으로부터 상기 로터 및 스테이터 구성요소를 열적으로 격리시키도록 구성된 적어도 하나의 단열 부재를 더 포함하는
    드래그 펌프.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 단열 부재는 상기 스테이터 구성요소와 상기 펌프의 베이스 사이의 단열 부재와, 구동 샤프트와 그 위에 장착된 상기 로터 사이의 단열 부재를 포함하는
    드래그 펌프.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드래그 펌프는 적어도 하나의 드래그 스테이지 및 적어도 하나의 재생 스테이지를 포함하는
    드래그 펌프.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 재생 스테이지의 로터는 강철로 적어도 부분적으로 형성되는
    드래그 펌프.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 드래그 스테이지는 홀벡 펌프 스테이지 및 시그반 펌프 스테이지 중 적어도 하나를 포함하는
    드래그 펌프.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 재생 스테이지 및 상기 적어도 하나의 드래그 스테이지는 동일한 구동 샤프트 상에 장착되는
    드래그 펌프.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    직렬로 배열된 적어도 2개의 드래그 스테이지를 포함하는
    드래그 펌프.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드래그 펌프는 병렬로 배열된 적어도 2개의 드래그 스테이지를 포함하고, 상기 드래그 스테이지 각각은 각각의 가스 입력부로부터 가스를 수용하도록 작동 가능한
    드래그 펌프.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력부에 인접한 로터 블레이드를 포함하며, 상기 로터 블레이드는 가스를 상기 펌프 내로 가압하도록 경사진 블레이드를 갖는 터보분자 펌프 스테이지를 포함하는
    드래그 펌프.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드래그 펌프는 입구에서의 0.1 내지 0.5 mbar와 출구에서의 0.5 내지 3 mbar 사이에서 작동하도록 구성되는
    드래그 펌프.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드래그 펌프는 80㎜ 내지 160㎜ 직경의 파이프에 연결되도록 구성된 입구를 포함하는
    드래그 펌프.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드래그 펌프는 30㎜ 내지 60㎜ 직경의 파이프에 연결되도록 구성된 배기 출구를 포함하는
    드래그 펌프.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드래그 펌프는 적어도 하나의 고진공 터보분자 펌프를 위한 배킹 펌프로서 작동하도록 구성되는
    드래그 펌프.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 드래그 펌프는 2개 이상의 고진공 터보분자 펌프를 위한 배킹 펌프로서 작동하도록 구성되는
    드래그 펌프.
  19. 반도체 처리 챔버 내에 고진공을 제공하기 위한 펌프 세트에 있어서,
    프로세스 챔버를 진공 배기시키기 위한 적어도 하나의 고진공 터보분자 펌프와,
    드래그 펌프를 포함하며,
    상기 드래그 펌프는,
    스테이터 구성요소 내에서 회전하고 가스 입구로부터 가스 출구로 펌핑될 가스를 구동시키도록 구성된 로터와,
    상기 펌프 내에서 자기 부상을 사용하여 상기 로터를 회전 가능하게 장착하기 위한 자기 베어링을 포함하며,
    상기 드래그 펌프는 적어도 하나의 제 1 파이프를 통해 상기 적어도 하나의 터보분자 펌프의 배기구에 연결되는
    펌프 세트.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 드래그 펌프는 제 17 항 또는 제 18 항에 기재된 드래그 펌프를 포함하는
    펌프 세트.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    적어도 하나의 다른 파이프를 통해 상기 드래그 펌프의 입구를 상기 진공 챔버와 선택적으로 연결시키거나 격리시키고 상기 드래그 펌프의 입구를 상기 터보분자 펌프의 배기구와 격리시키거나 연결시키도록 구성된 밸브 수단을 포함하는
    펌프 세트.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 파이프에 의해 상기 드래그 펌프의 배기구에 연결된 배킹 펌프를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 제 1 파이프는 상기 제 2 파이프보다 짧으며, 더 큰 직경을 갖는
    펌프 세트.
  23. 제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 터보분자 펌프는 상기 드래그 펌프보다 낮은 온도에서 작동하도록 구성되는
    펌프 세트.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2579665B (en) * 2018-12-12 2021-05-19 Edwards Ltd Multi-stage turbomolecular pump

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6375386A (ja) * 1986-09-18 1988-04-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ハイブリツド真空ポンプ
JPH0674796B2 (ja) * 1987-08-07 1994-09-21 日本原子力研究所 マルチチヤンネル型真空ポンプ
FR2634829B1 (fr) * 1988-07-27 1990-09-14 Cit Alcatel Pompe a vide
JPH0734234Y2 (ja) * 1989-07-06 1995-08-02 ダイキン工業株式会社 複合形真空ポンプ
GB9318801D0 (en) 1993-09-10 1993-10-27 Boc Group Plc Improved vacuum pumps
JP3510007B2 (ja) 1995-06-13 2004-03-22 日本原子力研究所 分子ポンプ
DE19702456B4 (de) * 1997-01-24 2006-01-19 Pfeiffer Vacuum Gmbh Vakuumpumpe
JPH10288189A (ja) * 1997-04-16 1998-10-27 Daikin Ind Ltd ターボ型ドライ真空ポンプ
JP3788558B2 (ja) 1999-03-23 2006-06-21 株式会社荏原製作所 ターボ分子ポンプ
DE19929519A1 (de) 1999-06-28 2001-01-04 Pfeiffer Vacuum Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Mehrkammer-Vakuumanlage
JP2002115692A (ja) * 2000-10-04 2002-04-19 Osaka Vacuum Ltd 複合真空ポンプ
US6896764B2 (en) 2001-11-28 2005-05-24 Tokyo Electron Limited Vacuum processing apparatus and control method thereof
JP3827579B2 (ja) 2002-01-25 2006-09-27 株式会社荏原製作所 真空ポンプ
JP2004116319A (ja) 2002-09-24 2004-04-15 Boc Edwards Technologies Ltd 真空ポンプ
FR2845737B1 (fr) 2002-10-11 2005-01-14 Cit Alcatel Pompe turbomoleculaire a jupe composite
GB0229353D0 (en) 2002-12-17 2003-01-22 Boc Group Plc Vacuum pumping system and method of operating a vacuum pumping arrangement
GB0229355D0 (en) 2002-12-17 2003-01-22 Boc Group Plc Vacuum pumping arrangement
JP2004270653A (ja) * 2003-03-12 2004-09-30 E-Beam Corp 真空排気装置
JP2005042709A (ja) * 2003-07-10 2005-02-17 Ebara Corp 真空ポンプ
JP2005307859A (ja) * 2004-04-21 2005-11-04 Ebara Corp ターボ真空ポンプ
FR2859250B1 (fr) 2003-08-29 2005-11-11 Cit Alcatel Pompe a vide
GB0322889D0 (en) 2003-09-30 2003-10-29 Boc Group Plc Vacuum pump
GB0409139D0 (en) * 2003-09-30 2004-05-26 Boc Group Plc Vacuum pump
US20050186099A1 (en) 2004-02-19 2005-08-25 Graeme Huntley Active vibration reduction
JP2005240952A (ja) 2004-02-27 2005-09-08 Ebara Corp 磁気軸受装置及びターボ型真空ポンプ
JP2007231938A (ja) * 2006-02-06 2007-09-13 Boc Edwards Kk 真空装置、真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法、ロードロックチャンバー内の水蒸気分圧の上昇防止方法、および、真空装置用真空ポンプ
US10001126B2 (en) 2009-08-21 2018-06-19 Edwards Japan Limited Vacuum pump
JP5897005B2 (ja) * 2011-06-17 2016-03-30 エドワーズ株式会社 真空ポンプとそのロータ
DE102011119506A1 (de) * 2011-11-26 2013-05-29 Pfeiffer Vacuum Gmbh Schnell drehender Rotor für eine Vakuumpumpe
JP5956754B2 (ja) * 2012-01-06 2016-07-27 株式会社荏原製作所 真空排気システム
JP6009193B2 (ja) * 2012-03-30 2016-10-19 株式会社荏原製作所 真空排気装置
JP6077804B2 (ja) 2012-09-06 2017-02-08 エドワーズ株式会社 固定側部材及び真空ポンプ
JP6287475B2 (ja) * 2014-03-28 2018-03-07 株式会社島津製作所 真空ポンプ
CN204224700U (zh) 2014-11-02 2015-03-25 深圳市摩尔真空技术有限公司 一种大型高真空抽气系统
JP6641734B2 (ja) 2015-06-12 2020-02-05 株式会社島津製作所 ターボ分子ポンプ

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Publication number Publication date
GB201715151D0 (en) 2017-11-01
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CN111094752A (zh) 2020-05-01
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