TWI524006B - 真空幫浦 - Google Patents

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TWI524006B TW097114700A TW97114700A TWI524006B TW I524006 B TWI524006 B TW I524006B TW 097114700 A TW097114700 A TW 097114700A TW 97114700 A TW97114700 A TW 97114700A TW I524006 B TWI524006 B TW I524006B
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Description

真空幫浦
本發明係關於一種真空幫浦，以及用於真空幫浦之轉子組件。
用於將氣流從製程腔室抽出之真空幫浦一般為多段幫浦，其包括二個傳動軸，各自支承複數個轉子。該真空幫浦之外殼上具有一定子，使用幫浦時，傳動軸及轉子在該定子內轉動。該定子包括一進氣口、一出氣口及複數個抽排腔室，其中該等鄰接之抽排腔室由一橫向壁隔開。一氣流導管將來自一個抽排腔室之一腔室出口連接至相鄰下游抽排腔室之一腔室進口。每個抽排腔室裝納二個轉子使得該等轉子之間，及每個轉子與抽排腔室內壁之間有一小間隙。該等轉子一般具有魯氏(Roots)或Northey(爪式)外廓的其中一者，而該等轉子之外廓可沿傳動軸變化。
在諸如化學氣相沉積製程中，製程氣體被供給至一製程腔室中以在一基板表面上形成一沉積層。由於製程氣體在腔室內的停留時間相對較短，因此在沉積製程中，供給至腔室的氣體中只有一小部分被消耗掉。接著使用一真空幫浦將未消耗的製程氣體從製程腔室與從該製程所得之一或多個副產物一起抽出。
從製程腔室中抽出之氣流可含有一些會對幫浦造成損害之物種。例如，一些沉積製程會產生固體微粒，如二氧化矽微粒，其與未消耗之氣體一起從製程腔室中被抽出。另 外，某些沉積製程使用到汽化液體前驅物，如四乙基矽酸鹽(TEOS)，其可在幫浦中縮合及/或聚積。
如另一實例，若未消耗之製程氣體或副產物是可縮合的，則製程腔室與真空幫浦之間的真空管線內的低溫表面上的縮合，或是在真空幫浦自身內的縮合，會造成大量粉末或灰塵從幫浦中通過。
任何通過一雙軸式真空幫浦之固體或氣體物質在該幫浦的該等轉子之間會受到壓迫，且吾人觀察到，經過一段時間，該情況會對轉子造成損害，有些情形下，會使轉子液壓鎖定。對於Northey轉子而言，損害通常顯現為轉子邊緣膨脹，而這會減小該等轉子間以及該等轉子與定子之間的空隙大小。這會損害幫浦的未來可靠性，尤其要是該幫浦是在一較高溫度下操作，則該等轉子相對於定子之熱膨脹現在會導致在該等轉子間及/或一轉子與該定子之間產生接觸。
本發明提供一種用於一真空幫浦之Northey轉子，其包括二個相對、大致平行的面、定位於該等相對面之間的一圓周表面，及定位於該圓周表面上的複數個凹槽。
透過在轉子圓周表面上提供複數個凹槽，則通過真空幫浦的氣流中所夾帶的固體或液體物質可被容納於該等凹槽。如此，便可減小因固體或液體物質對轉子造成的損害量。相較於不具有凹槽之圓周表面的轉子，此可延長該等轉子的壽命。另外，在某些方向上，凹槽可切穿已累積在 幫浦內的任何物質。
本發明亦提供一對用於一真空幫浦之Northey轉子，每個轉子包括二個相對、大致平行的面、定位於該等相對面之間的一圓周表面、定位於該圓周表面上的複數個凹槽用以容納夾帶由轉子抽吸之氣流中的固體或液體物質。
該等轉子中之一者上之凹槽佈置係較佳與另一轉子上之凹槽佈置相異。這可減少轉子轉動期間凹槽的重疊程度，且因此減小抽吸期間相互重疊凹槽之間的氣漏量。
本發明進一步提供一對用於一真空幫浦之Northey轉子，每個轉子包括二個相對、大致平行的面、定位於該等相對面之間的一圓周表面、定位於該圓周表面上的一樣式之凹槽，且其中該等轉子中之一者上之樣式佈置與另一轉子上之樣式佈置不同。
該等凹槽具有規則或不規則的樣式。該樣式實例如下：該等凹槽可包括平行狹槽、十字方格形、人字形、之字形、曲線形及波浪形。下文所述之一實例中，該等凹槽具有十字方格形樣式，其中之相交樣式之凹槽大致成直角相交。該等凹槽可具有規則或不規則間距。
該等凹槽中有些可於上述轉子之相對面之間延伸。例如，其可在該等相對面之間大致成直角地延伸。如上述，在該等轉子中之一者上的凹槽佈置係較佳地異於另一轉子上之凹槽佈置，且因此一轉子上之成直角延伸之該等凹槽相對於另一轉子上之對應凹槽係較佳地角度錯位。
至少可將一個凹槽佈置為大致與該等相對面平行且與相 對面隔開。再者，此凹槽在該等轉子中之一者上的佈置係較佳地異於在另一轉子上之佈置，且因此每個轉子可具有相對於其面定位於一分別不同的位置處之凹槽。
如圖3及4所示，該等平行凹槽可係定位於進氣Northey轉子之突起爪(喙狀物)之前緣之圓周表面上的狹槽。將上述狹槽定位於喙狀物背面可使進氣轉子切斷累積在排氣轉子之凹陷部(喉部)之固體或液體物質，提供一路徑以使一部分上述物質在進氣轉子與排氣轉子嚙合時從其間之空隙排出，如此減低該等轉子可能的損害及/或液壓鎖定。
亦如圖3及4所示，上述之平行凹槽亦可為定位於一進氣Northey轉子之凹陷部(喉部)之下鉗口之圓周表面的狹槽，以提供一路徑給從該進氣轉子與該排氣轉子之間的快速閉合轉動空隙而排出之任何物質。
本發明亦提供一真空幫浦，其包括一裝納有二個轉子之腔室(至少一個轉子係如上述)，該等轉子定位於各自之軸上且經調適以於腔室內逆向轉動。
本發明進一步提供一真空幫浦，其包括一裝納二個Northey轉子之腔室，該等轉子定位於各自之軸上且經調適以於腔室內逆向轉動，每個轉子包括二個相對、大致平行的面、一定位於上述相對面之間的圓周表面，及定位於該圓周表面上的複數個凹槽，以容納通過幫浦之氣流中所夾帶的固體或液體物質。
本發明進一步提供一真空幫浦，其包括一裝納二個Northey轉子之腔室，該等轉子定位於各自之軸上且經調 適以於腔室內逆向轉動，每個轉子包括二個相對、大致平行的面、一定位於該等相對面之間的圓周表面，及一樣式之凹槽定位於該圓周表面上，且其中該等轉子中之一者上的樣式佈置與另一轉子上的樣式佈置不同。
本發明之較佳特徵現將參見附加圖示一起說明。
首先參見圖1，一真空幫浦包括一幫浦本體10，其使一抽排腔室12界定於其內。一對Northey轉子或"爪式"轉子14、16被安裝於各自之軸18、20上且經調適以繞其各自之軸18、20沿相反方向轉動，如圖1中箭頭所指示。在大致四分之一圓周上，每個轉子14、16含有一深凹陷部(或鉗口)22，接在其後係一突起爪(或喙狀物)24，而剩餘四分之三圓周大致係圓柱形。在轉動期間，一轉子14之爪24以一嚙合、不接觸方式進入另一轉子16之凹陷部22內，反之亦然。如圖1所指示，轉子14、16被安裝於腔室12內，轉子14、16的圓周表面26、28之間的徑向運轉間隙很小。
上述腔室12具有一入口(未顯示)及一出口(未顯示)，其被軸向地佈置於腔室12之相對二側上。當轉子14、16轉動時，其中一個轉子內之凹陷部22與上述之入口相對準，如此氣體被吸入腔室12。轉子14、16進一步轉動會閉合該入口以將一定量氣體捕集於腔室12內，該氣體在轉子14、16之間變成壓縮的，直到另一轉子內之凹陷部22與出口對準，以使壓縮的氣體量從腔室12釋放出去。
與氣體一起被夾帶進入腔室12之任何固體或液體物質可 沈澱或縮合於轉子之圓周表面26、28上。此物質會減小該等轉子之間的運轉間隙，且在極端情況下，還可致使轉子14、16相互碰觸，導致該固體物質變成在圓周表面26、28上滾動或散佈。該物質不斷累積可致使轉子14、16分離，而這可導致轉子損害，這種損害通常以轉子邊緣膨脹顯現。
現參見圖2，為減小在抽吸含有固體或液體物質之氣流期間所遭受的轉子損害量，所以每個轉子14、16之圓周表面上設置有複數個凹槽以容納進入腔室12之固體或液體物質。在本實例中，該等凹槽係為規則的十字方格樣式，包括一組於轉子的相對、大致平行的面32、34之間大致正交延伸之凹槽30，及至少一個與相對面32、34大致平行地延伸的凹槽36。如圖2所示，轉子14上之凹槽30、36之佈置相異於轉子16上之凹槽佈置。在本實例中，一轉子14上之凹槽30係相對於另一轉子16上之對應的凹槽30成角度偏移，且一轉子14上凹槽36與面34之間的間隔與另一轉子16上之凹槽36與面34的隔間大小不同。在轉子14、16轉動期間，這可使凹槽30、36的重疊程度減至最小，且由此降低轉子之間經由重疊凹槽的氣漏量。
現參見圖3及圖4，為減小抽吸含有固體或液體物質之氣流期間所遭受之液壓鎖定及/或轉子損害的可能性，故在突起爪(喙狀物)之前緣(21)之圓周表面(26)上及/或進氣Northey轉子(14)之凹陷部(22a)之下鉗口(23)之圓周表面上設置有若干呈深平行狹槽(40、42)之凹槽。該等狹槽(40、 42)為捕集於排氣轉子(16)之凹陷部(22b)內及/或二個轉子(14、16)之間的快速閉合空隙(如圖3箱形區域38所示)內的固體或液體物質提供一可排出的路徑，因而保護轉子。由於僅進氣轉子(14)上具有二組狹槽(40、42)，故對二個轉子(14、16)之間的密封(氣漏)之影響減至最小，而抽吸性能因固體或液體物質處理性能增加而僅極小地受到影響。圖4亦顯示，複數個凹槽30於轉子之相對、大致平行的面32、34之間大體成正交延伸，且二個凹槽36a及36b與相對面32、34大體平行地延伸。
10‧‧‧幫浦本體
12‧‧‧抽排腔室
14‧‧‧轉子
16‧‧‧轉子
18‧‧‧軸
20‧‧‧軸
21‧‧‧前緣
22‧‧‧凹陷部/鉗口
22a‧‧‧凹陷部
22b‧‧‧凹陷部
23‧‧‧下鉗口
24‧‧‧爪
26‧‧‧圓周表面
28‧‧‧圓周表面
30‧‧‧凹槽
32‧‧‧面
34‧‧‧面
36‧‧‧凹槽
36a‧‧‧凹槽
36b‧‧‧凹槽
38‧‧‧箱形區域
40‧‧‧狹槽
42‧‧‧狹槽
圖1係穿過一真空幫浦之截面圖；圖2係圖1之幫浦之轉子之透視圖；圖3亦為穿過一真空幫浦之截面圖；及圖4係圖3之幫浦的一轉子之透視圖。
14‧‧‧轉子
16‧‧‧轉子
26‧‧‧圓周表面
28‧‧‧圓周表面
30‧‧‧凹槽
34‧‧‧面
36‧‧‧凹槽

Claims (9)

  1. 一對用於一真空幫浦之Northey轉子(14、16)，每個轉子包括二個相對、大致平行的面、一定位於該等相對面之間的圓周表面(26、28)，其特徵在於該等轉子包含複數個定位於該圓周表面上的凹槽(30)用以容納由該等轉子抽吸的氣流中所夾帶的固體或液體物質，其中該等轉子中之一者上的該等凹槽佈置與另一轉子上的該等凹槽佈置不同，如此以使得在轉動期間，該等轉子間的該等凹槽的重疊程度減小，該等凹槽(30)在該等相對面之間大致成直角地延伸，且在一轉子上之成直角地延伸之該等凹槽，相對於另一轉子上之對應凹槽係角度錯位。
  2. 一對用於一真空幫浦之Northey轉子(14、16)，每個轉子包括二個相對、大致平行的面、一定位於該等相對面之間的圓周表面(26、28)，其特徵在於該等轉子包含複數個定位於該圓周表面上的凹槽(36)用以容納由該等轉子抽吸的氣流中所夾帶的固體或液體物質，其中該等轉子中之一者上的該等凹槽佈置與另一轉子上的該等凹槽佈置不同，如此以使得在轉動期間，該等轉子間的該等凹槽的重疊程度減小，該等凹槽(36)佈置為大致與該等相對面平行且隔開，其中該等大致平行凹槽在該等轉子中之一者上的佈置，係異於在另一轉子上之佈置，如此每個轉子具有相對於其面之定位於一分別不同位置處之平行凹槽。
  3. 如請求項1或2之一對Northey轉子，其中該等凹槽(30、 36)具有一規則樣式。
  4. 如請求項2之一對Northey轉子，進一步包含在該等相對面之間大致成直角地延伸的凹槽(30)，且在一轉子上之成直角地延伸之該等凹槽(30)，相對於另一轉子上之對應凹槽係角度錯位。
  5. 如請求項1之一對Northey轉子，進一步包含佈置為大致與該等相對面平行且隔開的凹槽(36)，其中該等大致平行凹槽(36)在該等轉子中之一者上的佈置，係異於在另一轉子上之佈置，如此每個轉子具有相對於其面之定位於一分別不同位置處之平行凹槽。
  6. 如請求項5之一對Northey轉子，其進一步包含定位於一進氣Northey轉子之突起爪之前緣之圓周表面上的複數個平行狹槽(40)。
  7. 如請求項5之一對Northey轉子，其進一步包含定位於一進氣Northey轉子之凹陷部之下鉗口之圓周表面的複數個平行狹槽(42)。
  8. 如請求項1、2、4、5、6及7中任一項之一對Northey轉子，其中該等凹槽(30、36)或該等狹槽(40、42)具有一不規則間距。
  9. 一種真空幫浦，其包括一裝納如請求項1至8中任一項之一對Northey轉子(14、16)之腔室，該等轉子定位於各自之軸上且經調適以於該腔室內逆向轉動。
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