WO2010134427A1 - ドライ真空ポンプ - Google Patents

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WO2010134427A1
WO2010134427A1 PCT/JP2010/057776 JP2010057776W WO2010134427A1 WO 2010134427 A1 WO2010134427 A1 WO 2010134427A1 JP 2010057776 W JP2010057776 W JP 2010057776W WO 2010134427 A1 WO2010134427 A1 WO 2010134427A1
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WO
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chamber
gas
exhaust
shaft
vacuum pump
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PCT/JP2010/057776
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大坪　栄一郎
祥史 丸山
英晃 井上
亮介 喜多
浩一 水島
Original Assignee
三菱重工業株式会社
株式会社アルバック
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    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings

Definitions

  • the present invention relates to a dry vacuum pump for exhausting a vacuum processing chamber.
  • Dry vacuum pumps have a structure in which liquids such as oil do not come into contact with the gas to be exhausted, and are often used when high in-system cleanliness is required in the field of semiconductor manufacturing.
  • a power source such as an electromagnetic motor
  • an amorphous silicon or crystalline silicon thin film is formed on a substrate by using a plasma CVD technique using silane (SiH 4 ) and hydrogen gas (H 2 ) as main source gases.
  • SiH 4 silane
  • H 2 hydrogen gas
  • the technique to do is common (for example, refer patent document 2).
  • a non-contact type shaft seal mechanism may be provided with a path through which an inert gas flows (for example, (See Patent Document 3).
  • a mixed gas of silane gas and hydrogen gas is mainly used as a source gas when forming an amorphous silicon film or a crystalline silicon thin film.
  • hydrogen gas is also generated by a decomposition reaction of silane. Therefore, the exhaust target gas (exhaust gas) exhausted from the vacuum processing chamber contains a large amount of hydrogen gas.
  • a dry vacuum pump used for sucking and discharging a gas to be exhausted including hydrogen gas from a vacuum processing chamber includes an electromagnetic motor as a drive source thereof, and the electromagnetic motor includes a permanent magnet material as a constituent material.
  • Permanent magnet materials are typically iron-neodymium-based materials, and permanent magnet materials are prone to rust due to moisture, so corrosion resistance has been improved by nickel plating or the like.
  • permanent magnet materials absorb hydrogen, so they form hydrogen compounds and become brittle due to heat generation, etc., leading to a decrease or collapse of magnetic force, and are susceptible to so-called hydrogen erosion. There is a concern that the excitation power will be reduced.
  • hydrogen gas since hydrogen gas has a small molecular size and is easy to diffuse, the hydrogen gas diffuses from the exhaust chamber of the dry vacuum pump to the inside of the electromagnetic motor through the seal portion of the rotating shaft of the rotor, and further to the surface of the permanent magnet. It has been found that there is a risk of causing erosion by hydrogen through the thin nickel plating and plating pinholes applied to.
  • the present invention provides a dry vacuum pump that can prevent malfunction of a drive source (electromagnetic motor) due to hydrogen gas contained in an exhaust target gas (exhaust gas) guided from a vacuum processing chamber.
  • the purpose is to provide.
  • a dry vacuum pump according to a first aspect of the present invention includes a shaft that is rotationally driven by an electromagnetic motor, and is attached to the shaft and provided in an exhaust chamber, and sucks an exhaust target gas in the vacuum processing chamber into the exhaust chamber.
  • a dry vacuum pump for exhausting a vacuum processing chamber provided with an exhaust rotor, the exhaust chamber defining the exhaust chamber between the exhaust chamber and an adjacent chamber located next to the exhaust chamber
  • An exhaust chamber side seal that seals between the partition wall portion and the shaft; and an adjacent chamber side seal that seals between the adjacent chamber partition wall portion and the shaft that partitions the adjacent chamber, the exhaust chamber side seal and the A gas introduction space to which a seal gas is supplied is provided between the adjacent chamber side seal, and the exhaust chamber side seal and the adjacent chamber side seal are respectively located on the exhaust chamber partition wall side or the adjacent chamber partition.
  • annular base fixed to the part side, and a pair of annular lip parts extending from the base part to the shaft side, the pair of lip parts going from the base part to the shaft side As the distance between them gradually increases, the respective tip portions can be elastically contacted with the shaft.
  • An exhaust chamber side seal and an adjacent chamber side seal are provided between the exhaust chamber and the adjacent chamber, and a seal gas is supplied between these seals.
  • the seal gas is ejected from the exhaust chamber side seal to the exhaust chamber side and from the adjacent chamber side seal to the adjacent chamber side.
  • the exhaust chamber side seal and the adjacent chamber side seal include a pair of lip portions, and the respective front end portions can be elastically contacted with the shaft. Therefore, since sealing can be performed by the two lip portions, more reliable sealing is performed.
  • each lip portion has a shape extending so that the distance between the lip portions gradually increases toward the shaft side, and these lip portions are connected to a base portion that can be regarded as common. Accordingly, when one lip portion is inclined with respect to the base portion, the other lip portion is also inclined through the noble portion, and therefore, is inclined in the same direction as this inclination direction. That is, when the lip portion in contact with the exhaust chamber or the adjacent chamber is inclined so as to be separated from the shaft, the lip portion in contact with the gas introduction space to which the seal gas is supplied comes close to the shaft. On the contrary, when the lip portion in contact with the exhaust chamber or the adjacent chamber is inclined so as to be close to the shaft, the lip portion in contact with the gas introduction space to which the seal gas is supplied is separated from the shaft.
  • the “neighboring chamber” means a chamber located next to the exhaust chamber, and examples thereof include a lubrication chamber and a bearing chamber. Therefore, the present invention is suitable for a seal between the exhaust chamber and the lubrication chamber and a seal between the exhaust chamber and the bearing chamber.
  • the electromagnetic motor chamber that houses the electromagnetic motor is provided at a position sandwiching the adjacent chamber with respect to the exhaust chamber, and the adjacent chamber stores lubricating oil. It is assumed that the exhaust target gas contains hydrogen gas.
  • Hydrogen gas erodes the permanent magnet material of the electromagnetic motor and degrades the magnetic performance.
  • the exhaust chamber side seal and the adjacent chamber side seal of the above invention are provided between the exhaust chamber and the adjacent chamber (lubricating chamber), so that the adjacent chamber (lubricating chamber) is sandwiched between the exhaust chamber and the exhaust chamber.
  • the exhaust target gas is prevented from leaking up to the electromagnetic motor chamber. Therefore, it can avoid that the permanent magnet of an electromagnetic motor is eroded by hydrogen gas.
  • the base and the pair of lip portions are integrally formed.
  • the pair of the lip portions be separate members, and the base portions of the lip portions are fixed to each other and assembled to form the base portion.
  • each of the pair of lip portions is a separate member, it is easy to manufacture each lip portion, and even a complicated shape can be manufactured.
  • each lip is made of polytetrafluoroethylene at a portion in contact with the shaft.
  • the contact portion with the shaft is made of polytetrafluoroethylene, the friction coefficient with the shaft is lowered, and the wear amount of the sliding portion of the lip portion can be reduced. Thereby, the reliability of a seal
  • sticker can be ensured over a long term.
  • a dry vacuum pump includes an electromagnetic motor housed in an electromagnetic motor chamber, a shaft that is rotationally driven by the electromagnetic motor, a shaft that is attached to the shaft and provided in the exhaust chamber, A dry vacuum pump that exhausts a vacuum processing chamber including a rotor that sucks and discharges a target gas including hydrogen gas in the chamber into the exhaust chamber, and introduces an inert gas into the electromagnetic motor chamber, Purge means for exhausting the gas in the electromagnetic motor chamber is provided.
  • Hydrogen gas erodes the permanent magnet material of the electromagnetic motor and degrades the magnetic performance. If the gas to be exhausted contains hydrogen gas, the exhaust chamber and the electromagnetic motor chamber are connected via the shaft, so that hydrogen may enter the electromagnetic motor chamber from the exhaust chamber. Therefore, in the dry vacuum pump according to the second aspect of the present invention, a purge means is provided for introducing an inert gas into the electromagnetic motor chamber and exhausting the gas in the electromagnetic motor chamber. As a result, even if hydrogen gas enters the electromagnetic motor chamber, it can be exhausted, and the introduction of inert gas lowers the hydrogen gas partial pressure, so that a large amount of hydrogen erodes the permanent magnet material of the electromagnetic motor. There is nothing. Therefore, it can avoid that the permanent magnet of an electromagnetic motor is eroded by hydrogen gas.
  • a lubricating chamber for storing lubricating oil is provided between the exhaust chamber and the electromagnetic motor chamber, and is introduced into the electromagnetic motor chamber by the purge means.
  • the inert gas is preferably exhausted through the lubrication chamber.
  • the exhaust target gas containing hydrogen gas first enters the lubrication chamber adjacent to the exhaust chamber.
  • An inert gas introduced from the electromagnetic motor chamber is introduced into the lubrication chamber and exhausted.
  • the hydrogen gas encounters the inert gas in the lubrication chamber and is exhausted before entering the electromagnetic motor chamber. Therefore, it is possible to prevent hydrogen gas from entering the electromagnetic motor chamber as much as possible.
  • a dry vacuum pump includes an electromagnetic motor housed in an electromagnetic motor chamber, a shaft that is rotationally driven by the electromagnetic motor, and a vacuum treatment that is attached to the shaft and provided in the exhaust chamber.
  • a vacuum provided with a rotor that sucks and discharges an exhaust target gas including hydrogen gas in the chamber into the exhaust chamber, and a lubrication chamber that is provided between the exhaust chamber and the electromagnetic motor chamber and stores lubricating oil.
  • Hydrogen gas erodes the permanent magnet material of the electromagnetic motor and degrades the magnetic performance. If the gas to be exhausted contains hydrogen gas, the exhaust chamber, the lubrication chamber, and the electromagnetic motor chamber are connected via the shaft, so hydrogen may enter the electromagnetic motor chamber from the exhaust chamber via the lubrication chamber. There is. Therefore, in the dry vacuum pump according to the third aspect of the present invention, a purge that introduces an inert gas into the lubrication chamber from the outside of the electromagnetic motor chamber and exhausts the gas in the lubrication chamber by a gas introduction passage formed in the shaft. Means were provided.
  • the hydrogen gas can be exhausted before entering the electromagnetic motor chamber, and the hydrogen gas partial pressure is reduced by introducing the inert gas.
  • a large amount of hydrogen does not erode the permanent magnet material of the electromagnetic motor. Therefore, it can avoid that the permanent magnet of an electromagnetic motor is eroded by hydrogen gas.
  • the inert gas since the inert gas is introduced into the lubrication chamber from the outside of the electromagnetic motor chamber by the gas introduction passage formed in the shaft, the inert gas can be introduced into the lubrication chamber without drawing the piping into the electromagnetic motor chamber. And a simple configuration is realized.
  • the purge means includes a gas exhaust passage connected to an exhaust line for exhausting the exhaust target gas from the exhaust chamber, and the gas exhaust
  • the passage is preferably provided with a check valve that allows a gas flow toward the exhaust line and prohibits a reverse flow.
  • the purge unit includes a gas discharge passage connected to an exhaust line for exhausting the exhaust target gas from the exhaust chamber,
  • the gas discharge passage is preferably provided with an oil trap that captures the lubricating oil toward the exhaust line.
  • the exhaust chamber side seal and the adjacent chamber side seal are provided between the exhaust chamber and the adjacent chamber, and the seal gas is supplied between the seals.
  • the exhaust chamber side seal and the adjacent chamber side seal have a pair of lip portions, and the respective tip portions can be elastically contacted with the shaft, sealing can be performed by two lip portions. As a result, more reliable sealing is performed.
  • each lip portion has a shape extending so that the distance between the lip portions gradually increases toward the shaft side, and since these lip portions are connected to a base portion that can be regarded as common, the circumferential direction of the seal Even if a pressure distribution is generated, the seal gas flow rate is adjusted so as to improve non-uniformity at each circumferential position, so that high sealing performance can be exhibited. Further, since the exhaust chamber side seal and the adjacent chamber side seal are provided between the exhaust chamber and the lubrication chamber, the exhaust target gas leaks to the electromagnetic motor chamber located between the exhaust chamber and the lubrication chamber. It is prevented. Therefore, it can avoid that the permanent magnet of an electromagnetic motor is eroded by hydrogen gas.
  • the permanent magnet of the electromagnetic motor is made of hydrogen gas. Erosion can be avoided, and malfunction of the electromagnetic motor can be prevented.
  • FIG. 6 is a cross-sectional perspective view showing a configuration of a seal member that constitutes the cup seal of FIG. 5. It is sectional drawing which showed the effect
  • FIG. 10 is a side sectional view showing an internal structure of the dry vacuum pump of FIG. 9. It is the sectional side view which showed the internal structure of the dry vacuum pump which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 shows an outline of a vacuum processing system using the dry vacuum pump 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • a plasma CVD apparatus (vacuum processing apparatus) 101 includes a film forming chamber 103, and a dry vacuum pump 1 is provided in a system for evacuating the film forming chamber 103.
  • the film forming chamber 103 forms a film on a large area glass substrate (not shown) exceeding 1 m 2 .
  • gas supply channels 104 and 105 for supplying silane gas (SiH 4 ), hydrogen gas (H 2 ), and cleaning gas (NF 3 ), which are main source gases, into the film forming chamber 103, respectively. , 106 are connected.
  • the film forming chamber 103 is provided with an exhaust system 61 for exhausting gas.
  • the exhaust system 61 includes an exhaust passage 110 provided with a high vacuum turbo molecular pump (TMP) 109 and a passage 112 provided with a flow rate adjusting valve (CV) 111.
  • a dry vacuum pump (DP) 1 is interposed in the flow path 113 downstream from the junction S of the exhaust flow path 110 and the flow path 112.
  • an exhaust line 62 is provided on the downstream side of the dry vacuum pump 1.
  • the exhaust line 62 includes a combustible exhaust line 117 that exhausts a combustible gas such as silane gas and hydrogen gas, and a combustion support exhaust line 118 that exhausts a combustion support gas such as nitrogen trifluoride gas (NF 3 ). Branch off.
  • the combustible exhaust line 117 is provided with a combustible exhaust valve 119a, and the combustion supporting exhaust line 118 is provided with a combustion supporting exhaust valve 119b.
  • the combustible exhaust line 117 is used with the combustible exhaust valve 119a opened and the combustion support exhaust valve 119b closed.
  • the combustible exhaust valve 119a is closed, the combustion supporting exhaust valve 119b is opened, and the combustion supporting exhaust line 118 is opened.
  • the plasma CVD apparatus 101 is provided with a vacuum gauge (V) 120 for measuring the pressure in the film forming chamber 103.
  • V vacuum gauge
  • plasma CVD apparatus 101 feed the film gas made containing a starting gas consisting of SiH 4 while roughing evacuation by the dry vacuum pump 1 from atmospheric into the film forming chamber 103 is depressurized, Plasma is generated by high-frequency power supplied from a high-frequency power source (not shown), and a film is formed on a substrate such as glass that is supported and heated in the film-forming chamber 103.
  • substrate the large area glass substrate exceeding 1 m ⁇ 2 > is mentioned, for example.
  • the source gas is diluted with hydrogen gas.
  • the film quality can be improved by diluting the hydrogen gas 20 times or more with respect to the silane gas.
  • the MV 121 and the TV 122 are opened, the RV 123 is closed, and the turbo molecular pump 109 and the dry vacuum pump 1 perform high vacuum evacuation.
  • a substrate (not shown) is set in the film forming chamber 103, receives a film forming recipe instruction, and performs a film forming process according to the film forming recipe.
  • the film forming pressure is 1000 to 3000 Pa, and the silane gas that is a film forming raw material gas per 1 m 2 of the substrate is used.
  • the flow rate is 0.5 to 2.0 SLM / m 2
  • the hydrogen gas flow rate is 10 SLM / m 2 or more.
  • the MV 121 and the TV 122 are closed and the RV 123 is opened, and the raw film forming gas is introduced into the film forming chamber 103 while performing roughing vacuum evacuation by the dry vacuum pump 1 and measured by the vacuum gauge (V) 120.
  • the flow regulating valve (CV) 111 is adjusted so that the pressure in the film forming chamber 103 is equal to the pressure in the film forming chamber 130 of the film forming recipe instruction value, and the pressure in the film forming chamber 103 is adjusted.
  • plasma discharge is started, thereby forming a film. After the predetermined film formation is performed, the plasma discharge is stopped and the film forming raw material gas is stopped.
  • the MV 121 and the TV 122 are opened and the RV 123 is closed, high vacuum evacuation is performed by the turbo molecular pump 109 and the dry vacuum pump 1, the film-formed substrate is carried out, and the film-forming process is completed.
  • the dry vacuum pump 1 may be used by improving the vacuum exhaust capability by combining a mechanical booster pump such as a roots pump and an exhaust system in series.
  • FIG. 2 is a plan cross-sectional view of the dry vacuum pump 1 according to the present embodiment as viewed from above.
  • FIG. 3 shows a side sectional view of the dry vacuum pump 1 as seen from the side.
  • the dry vacuum pump 1 according to the present embodiment is configured as a roots type dry vacuum pump, but the present invention is not limited to this, and for example, other types of dry vacuum such as a scroll type, a rotary blade type, etc. It can also be applied to mechanical booster pumps such as pumps and roots pumps.
  • the dry vacuum pump 1 includes an electromagnetic motor 3 that is a drive source, a lubrication chamber (adjacent chamber) 12 disposed on the side of the electromagnetic motor 3, and a side of the lubrication chamber 12. And the sealing mechanism 11 disposed between the lubricating chamber 12 and the exhaust chamber 13.
  • the lubrication chamber 12 is formed by a motor cover (adjacent chamber partition wall) 8 and a side cover 9, and the exhaust chamber 13 is formed by a cylinder (exhaust chamber partition wall) 7 and a side cover 9.
  • the lubrication chamber 12 and the exhaust chamber 13 constitute a main housing part of the dry vacuum pump 1.
  • the lubrication chamber 12 houses the rotation transmission mechanism 4, and the exhaust chamber 13 houses the first rotor (rotor) 6.
  • the electromagnetic motor 3 is disposed adjacent to the motor cover 8.
  • a first shaft (shaft) 5 is connected to the rotating shaft of the electromagnetic motor 3.
  • the first shaft 5 passes through the lubrication chamber 12 and extends through the side cover 9 to the exhaust chamber 13.
  • the location where the first shaft 5 communicates with the lubrication chamber 12 and the exhaust chamber 13 is such that the first seal mechanism 11 suppresses the movement of gas between the lubrication chamber 12 and the exhaust chamber 13 as the first shaft 5 rotates. Is sealed.
  • the rotation transmission mechanism 4 is connected to the first shaft 5 in the lubrication chamber 12, and the first rotor 6 is connected to the first shaft 5 in the exhaust chamber 13.
  • the lubricating chamber 12 contains lubricating oil F (see FIG. 3) for lubricating the rotation transmission mechanism 4.
  • the dry vacuum pump 1 includes a second shaft (shaft) 14, a second rotor (rotor) 15, and a second seal mechanism 16 in addition to the above configuration (see FIG. 2).
  • the second shaft 14 is connected to the rotation transmission mechanism 4 in the lubrication chamber 12 and extends through the side cover 9 to the exhaust chamber 13 in parallel with the first shaft 5.
  • the location where the second shaft 14 communicates with the lubrication chamber 12 and the exhaust chamber 13 is such that the second seal mechanism 16 suppresses the movement of gas between the lubrication chamber 12 and the exhaust chamber 13 as the second shaft 14 rotates. Is sealed.
  • a second rotor 15 is connected to the second shaft 14 in the exhaust chamber 13.
  • the dry vacuum pump 1 has a bearing chamber 17 on the opposite side (right side in FIG. 2) of the exhaust chamber 13 when viewed from the lubrication chamber 12.
  • the bearing chamber 17 is formed by a second side cover 18 attached to the side opposite to the side cover 9 of the cylinder 7 and a bearing cover 19 attached to the second side cover 18.
  • the first shaft 5 and the second shaft 14 pass through the second side cover 18 and are rotatably supported in the bearing chamber 17.
  • the bearing chamber 17 accommodates a first bearing 20 that rotatably supports the first shaft 5 and a second bearing 21 that rotatably supports the second shaft 14.
  • the first bearing 20 and the second bearing 21 are, for example, ball bearings.
  • the electromagnetic motor 3 is accommodated in the electromagnetic motor chamber 10 and generates rotational power for rotating the first rotor 6.
  • the electromagnetic motor 3 may have a general structure as a power source for the dry vacuum pump 1.
  • the electromagnetic motor 3 has a stator and a rotor, and a permanent magnet material is used for either the stator or the rotor.
  • the permanent magnet material is preferably relatively inexpensive and possesses strong magnetic properties.
  • a rare earth magnet is used.
  • a rare earth iron-based magnet material such as iron-neodymium is used, and in order to improve durability against erosion due to formation of rust, corrosion, or a hydrogen compound that absorbs hydrogen on the surface of the magnet body.
  • a plating layer made of metal such as nickel is applied.
  • the electromagnetic motor 3 and the lubrication chamber 12 are provided on the side where the gas is compressed in the exhaust space 26 of the exhaust chamber 13 (the side close to atmospheric pressure).
  • the electromagnetic motor 3 By arranging the electromagnetic motor 3 in this way, airtight management of the electromagnetic motor chamber 10 can be facilitated.
  • pressure fluctuations occur such as when the dry vacuum pump 1 is started and stopped, the pressure difference between the lubrication chamber 12 and the exhaust chamber 13 is small, so that the effect of further ensuring the sealing characteristics in the first seal mechanism 11 is obtained. is there.
  • the number of electromagnetic motors 3 is not limited to one, and a plurality of electromagnetic motors may be provided.
  • the rotation transmission mechanism 4 is lubricated by the lubricating oil F, transmits the rotational power generated by the electromagnetic motor 3 to the first shaft 5 and the second shaft 14, and synchronizes the first rotor 6 and the second rotor 15 in opposite directions. Rotate.
  • the rotation transmission mechanism 4 includes a first timing gear 22, a second timing gear 23, a first bearing 24 and a second bearing 25.
  • the first timing gear 22 is attached to the first shaft 5 and transmits rotational power to the second timing gear 23.
  • the first bearing 24 includes an outer ring fixed to the side cover 9, an inner ring fixed to the first shaft 5, and a bearing ball disposed therebetween, and the first shaft 5 can be rotated to the side cover 9. To support.
  • the second timing gear 23 is attached to the second shaft 14, receives rotational power from the first timing gear 22, and rotates the second shaft 14.
  • the second bearing 25 includes an outer ring fixed to the side cover 9, an inner ring fixed to the second shaft 14, and a bearing ball disposed therebetween, and the second shaft 14 can rotate to the side cover 9.
  • the structure of the rotation transmission mechanism 4 is not limited to these, For example, a reduction gear etc. may be included.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the first rotor 6 and the second rotor 15. As shown in FIGS. 2 and 3, the first rotor 6 is arranged in series along the shaft 5 in multiple stages (six stages in the illustrated example), and the second rotor 15 is arranged in series along the second shaft 14. They are arranged in multiple stages (six stages in the illustrated example).
  • the first rotor 6 at each stage is arranged in pairs with the second rotor 15 at each stage.
  • Each of the first rotor 6 and the second rotor 15 is formed in a three-leaf shape, and when the first shaft 5 and the second shaft 14 are rotated, they can be rotated with a small distance from the paired rotor portions. It has become.
  • Each pair of the first rotor 6 and the second rotor 15 is disposed in a pair of six exhaust spaces 26 formed in the cylinder 7, and the exhaust spaces 26 are sequentially connected by an exhaust passage 26 a that communicates with the exhaust space in the subsequent stage.
  • the exhaust space 26 in the foremost stage is connected to an intake hole 7 a formed in the cylinder 7, and the exhaust space 26 in the last stage (most downstream stage) is connected to an exhaust hole 7 b formed in the cylinder 7. (See FIG. 3).
  • the intake hole 7a is connected via an exhaust system 61 to a film forming chamber 103 of a plasma CVD apparatus as a vacuum processing chamber for manufacturing a thin film.
  • the exhaust hole 7 b is connected to the exhaust line 62.
  • the film forming chamber 103 is configured as a film forming chamber for forming an amorphous silicon film or a crystalline silicon film on a substrate.
  • the film forming chamber mainly containing silane gas (SiH 4 ) and hydrogen gas (H 2 ) is formed into the film forming chamber whose pressure is reduced from the atmospheric pressure while performing roughing vacuum evacuation by the dry vacuum pump 1.
  • the distance d between the plasma discharge electrode for supplying high frequency power of 40 MHz to 100 MHz and the substrate surface is set to 3 mm to 10 mm, and the hydrogen gas is diluted 20 times or more with respect to the silane gas.
  • the flow rate of the source gas, silane gas is 0.5 to 2.0 SLM / m 2
  • the hydrogen gas flow rate is 20 SLM / m 2 or more, which is approximately 20 to 100 SLM / m 2 .
  • a part of the silane gas is consumed for film formation, so that hydrogen gas generated by decomposition of the silane gas is also added, the flow rate of the hydrogen gas exhausted to the exhaust line 62 is further increased, and the hydrogen gas partial pressure in the exhaust target gas is It is very big.
  • the first seal mechanism 11 and the second seal mechanism 16 seal the continuity between the lubricating oil F and the exhaust target gas at a location where the first shaft 5 and the second shaft 14 communicate with the lubrication chamber 12 and the exhaust chamber 13.
  • the side cover 9 is formed with a gas introduction hole 9a for supplying a seal gas to the location.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the first seal mechanism 11, and is an enlarged view of the vicinity of the first seal mechanism 11 of FIG.
  • the first seal mechanism 11 has a first seal (lubricating chamber side seal) 27 and a second seal (exhaust chamber side seal) 28.
  • the first seal 27 is disposed between the side cover 9 and the first shaft 5, and the second seal 28 is disposed between the cylinder 7 and the first shaft 5.
  • a gap G communicating with the gas introduction hole 9 a is formed between the cylinder 7 and the side cover 9, and a gas introduction space 29 is formed by the first seal 27 and the second seal 28.
  • portions of the side cover 9 and the cylinder 7 facing the gas introduction space 29 constitute a partition wall.
  • the first seal mechanism 11 has a slinger 30 attached to the first shaft 5 in the lubrication chamber 12.
  • FIG. 6A is a perspective view showing a configuration of the seal member A.
  • the seal member A is configured by an annular cup seal (lip seal) whose inner peripheral portion elastically contacts the outer periphery of the shaft 5.
  • the seal member A includes a fixed part a, a base part b, and two lip parts c.
  • a fixed portion a is formed on the outer peripheral side of the annular seal member A
  • a base b is formed so as to protrude from the fixed portion a in the radial direction of the ring, and the two directions are inclined with respect to the radial direction from the base b
  • the two lip portions c are formed so as to protrude in the direction of (2).
  • the pair of lip portions c have a structure that projects in opposite directions while being along the axial direction of the first shaft 5.
  • the lip c is formed to be elastically deformable so as to approach or separate from the other lip c.
  • the seal member A may be composed of a plurality of members.
  • the fixed part a, the base part b, and the lip part c are formed of a material such as fluorine rubber that has resistance to the exhaust gas including hydrogen and the lubricating oil F and has elasticity. Further, the seal member A has a sliding member d disposed at a position where each lip portion c contacts the first shaft 5 and a support member e inserted into the fixed portion a and the base portion b.
  • the sliding member d is made of a material having a lower coefficient of friction than the lip portion C such as polytetrafluoroethylene, for example, reduces the contact resistance between the seal member A and the first shaft 5, and provides a gap between the first shaft 5 and the sliding member d. Make even. Since the friction coefficient is low, it is preferable because the amount of wear of the sliding member d can be reduced and reliability can be secured over a long period of time.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating a configuration of the sliding member d. As shown in the figure, after the seal member A is attached to the dry vacuum pump 1 as the first seal 27 and the second seal 28, the dry vacuum pump 1 is idled, whereby each sliding member d is attached to the shaft. 5 and is used in a state in which the caddy portion having a high surface pressure of the sliding member d is smoothed as shown in the figure below.
  • the support member e is made of, for example, metal, and maintains the strength and shape of the seal member A.
  • the support member e may be omitted.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the arrangement of the first seal 27 and the second seal 28.
  • the first seal 27 is disposed between the side cover 9 and the first shaft 5 and mainly prevents leakage of the lubricating oil F (or its vapor) from the lubrication chamber 12 to the exhaust chamber 13.
  • the second seal 28 is disposed between the cylinder 7 and the first shaft 5, and mainly has a function of restricting invasion of gas to be exhausted (particularly hydrogen gas) from the exhaust chamber 13 to the lubrication chamber 12.
  • the first seal 27 is fixed to the side cover 9, the second seal 28 is fixed to the cylinder 7, and the fixed portions a are fixed.
  • the lip portions c are in elastic contact with the first shaft 5.
  • the lip portion c facing the lubrication chamber 12 is a first lip 31, and the lip portion c facing the gas introduction space 29 is a second lip 32.
  • the lip portion c facing the gas introduction space 29 is a third lip 33, and the lip portion c facing the exhaust chamber 13 is a fourth lip 34.
  • the first lip 31 moves closer to the first shaft 5 when the pressure in the lubrication chamber 12 is higher than the gas introduction space 29, and the first shaft 5 when the pressure in the lubrication chamber 12 is lower than the gas introduction space 29. It is possible to elastically deform in the direction away from the. Similarly, the second lip 32, the third lip 33, and the fourth lip 34 are relatively low in the direction of approaching the first shaft 5 when the pressure in the space facing each lip is relatively high. In this case, it can be elastically deformed in a direction away from the first shaft 5.
  • the slinger 30 rotates with the first shaft 5 and suppresses the liquid lubricating oil F from reaching the first seal 27 due to centrifugal force.
  • the arrangement of the slinger 30 is arbitrary.
  • the dry vacuum pump 1 of the present embodiment is configured as described above. Next, the operation of the dry vacuum pump 1 will be described.
  • the first shaft 5 connected to the electromagnetic motor 3 rotates, and the first timing gear 22 rotates accordingly.
  • the second timing gear 23 is rotated by the first timing gear 22, and the second shaft 14 connected to the second timing gear 23 rotates. That is, the first shaft 5 and the second shaft 14 rotate in the reverse direction at the same speed.
  • the first rotor 6 and the second rotor 15 rotate.
  • the first timing gear 22, the second timing gear 23, the first bearing 24, and the second bearing 25 are lubricated by the lubricating oil F.
  • each exhaust space 26 When the first rotor 6 and the second rotor 15 are rotated, a region in which the volume is expanded and a region in which the volume is compressed are formed in each exhaust space 26. For this reason, gas is sucked from the exhaust passage on the side where the volume is expanded, and the gas is discharged to the exhaust passage on the side where the volume is compressed. Thereby, in each exhaust space 26, the exhaust gas containing hydrogen is sucked from the film forming chamber 103 through the upstream exhaust space 26 or the intake hole 7a, and the gas is discharged into the subsequent exhaust space 26 or the exhaust hole 7b.
  • the gas is compressed in each exhaust space 26 sequentially than the exhaust space 26 in the previous stage, even if the pressure in the exhaust target system is sufficiently lower than the atmospheric pressure, the exhaust can be finally pressurized to the atmospheric pressure or exhausted. Is possible. In this case, particularly in a situation where the pressure in the exhaust target system is high, such as at the start of exhaust, the gas may be pressurized to atmospheric pressure or higher in the region where the volume is compressed.
  • the film forming chamber 103 is evacuated to a predetermined vacuum level or maintained at a predetermined vacuum level.
  • the dry vacuum pump 1 of the present embodiment includes the first seal mechanism 11 and the second seal mechanism 16, it is possible to prevent the lubricating oil F or its vapor from being mixed into the exhaust target gas, Suppresses contamination in the exhaust target system.
  • the exhaust target gas in the exhaust chamber 13 is suppressed from entering the lubrication chamber 12, the electromagnetic motor 3 is suppressed from being exposed to the exhaust target gas. Thereby, even when a large amount of hydrogen is contained in the exhaust target gas, it is possible to suppress the deterioration of the permanent magnet material constituting the electromagnetic motor 3.
  • the first seal mechanism 11 and the second seal mechanism 16 supply the seal gas and have a pair of lip portions c that extend in opposite directions while being along the axial direction of the shaft, so that the exhaust target gas can be in the lubrication chamber.
  • the electromagnetic motor 3 is further effectively prevented from entering the gas 12 and being exposed to the exhaust target gas.
  • the operation of the first seal mechanism 11 will be described.
  • the operation of the second seal mechanism 16 is the same as that of the seal mechanism 11.
  • the pressure of the gas introduction space 29 increases.
  • the seal gas seal gas supply source
  • Inert gas includes nitrogen gas and argon gas, but the price of nitrogen gas is low, and even if mixed into the exhaust chamber 13, the molecular weight is large, so the reduction in exhaust capacity of the dry vacuum pump can be suppressed to a minimum. preferable.
  • the gas introduction space 29 is adjusted to a flow rate that is higher than the maximum pressure of the exhaust space 26 to be described later (pressure at which a sufficient flow rate of seal gas is obtained).
  • the flow rate of the seal gas is, for example, 5 SLM to 10 SLM for nitrogen gas, and approximately 1/10 to approximately 1/20 of the exhaust target gas flow rate.
  • the seal gas When the first shaft 5 rotates, with respect to the first seal 27, the seal gas is caught in the sliding portion between the second lip 32 and the first shaft 5 to push up the second lip 32, and the seal gas is discharged from the formed gap. Leaks.
  • the seal gas that has flowed out is further wound around the sliding portion between the first lip 31 and the first shaft 5 to push up the first lip 31, and the seal gas flows out into the lubrication chamber 12 through the formed gap. That is, the seal gas is ejected from the gas introduction space 29 through the gap between the first seal 27 and the first shaft 5 into the lubrication chamber 12.
  • the seal gas when the first shaft 5 rotates, the seal gas is caught in the sliding portion between the third lip 33 and the first shaft 5 to push up the third lip 33 and seal gas from the formed gap. Leaks. The seal gas that has flowed out is further caught in the sliding portion between the fourth lip 34 and the first shaft 5 to push up the fourth lip 34, and the seal gas flows out from the formed gap. That is, the seal gas is ejected from the gas introduction space 29 to the exhaust chamber 13 through the gap between the second seal 28 and the first shaft 5.
  • the lubricating oil F and its vapor in the lubrication chamber 12 are sealed by the seal gas ejected from the gap between the first seal 27 and the gap between the second seal 28 formed between the first shaft 5 and the first seal 5. It is possible to more effectively prevent the gas to be exhausted in the exhaust chamber 13 from passing through the second seal 28 and entering the gas introduction space 29.
  • one end of the gas discharge passage 53 is connected to the motor cover 8 that partitions the internal space of the electromagnetic motor 3 and the lubrication chamber 12, and the other end of the gas discharge passage 53 is exhausted. It may be connected to line 62.
  • the gas discharge passage 53 can be used to discharge the seal gas introduced from the gas introduction space 29 and leaked into the lubrication chamber 12 and the exhaust target gas leaked into the lubrication chamber 12 into the exhaust line 62.
  • the gas discharge passage 53 may include a check valve 54 and an oil trap 55.
  • the check valve 54 allows a gas flow from the lubrication chamber 12 toward the exhaust line 62 and prohibits the reverse flow. This prevents the gas to be exhausted from the film forming chamber (vacuum processing chamber) 70 discharged from the exhaust hole 7 b of the exhaust chamber 13 from entering the lubrication chamber 12 through the gas discharge passage 53.
  • the oil trap 55 is provided in the middle of the gas discharge passage 53 between the lubrication chamber 12 and the check valve 54.
  • the oil trap 55 carries over the lubricating oil F in the lubrication chamber 12 together with the seal gas (nitrogen gas) introduced from the gas introduction space 29 and leaked into the lubrication chamber 12 and the exhaust target gas leaked into the lubrication chamber 12. This is to prevent entry into the exhaust line 62.
  • the oil trap 55 for example, an appropriate one such as a filter or a water-cooled trap can be used.
  • the pressure in the exhaust chamber 13 fluctuates.
  • the volume in each exhaust space 26 decreases or increases due to the rotation of the first rotor 6 and the second rotor 15.
  • the exhaust target gas is compressed to a relatively high pressure and is adjacent to the second seal 28. Therefore, the final stage exhaust space 26 has a high pressure region and a high pressure.
  • a low region (low pressure region) is generated around the second seal 28.
  • the fourth lip 34 deforms in a direction approaching the shaft 5 when the pressure in the facing space is high, and deforms in a direction away from the shaft 5 when the pressure in the facing space is low. That is, the gap in the portion facing the high pressure region of the fourth lip 34 is reduced, and the gap in the portion facing the low pressure region is increased. If the flow rate of the seal gas from the portion facing the low pressure region is larger than the flow rate of the seal gas from the portion facing the high pressure region, the third lip 33 corresponding to the circumferential position of the portion is the fourth lip. 34, the gap between the third lip 33 and the shaft 5 is reduced, and the flow rate is restricted. That is, there is an effect that the flow rate of the seal gas to the high pressure region (which hardly flows out) is relatively increased, and the flow rate of the seal gas is made uniform over the entire circumference of the second seal 28.
  • the gap between the portion of the fourth lip 34 facing the low pressure region and the first shaft 5 is larger than the gap between the portion facing the high pressure region and the shaft 5.
  • the seal gas around the second seal 28 is not limited according to the flow rate. For this reason, a large amount of the seal gas flows out from the portion facing the low pressure region, the flow rate from the portion facing the high pressure region decreases, or the outflow stops. For this reason, the sealing performance with respect to the exhaust target gas (particularly hydrogen gas) may be lowered.
  • Exhaust gas (especially hydrogen gas) leaks from the high-pressure region via the gas introduction space 29 to the lubrication chamber 12 together with the seal gas, and the exhaust gas (especially hydrogen gas) passes through the surface of the shaft 5 to be an electromagnetic motor. There is a possibility of entering in three directions.
  • the pressure difference between the high pressure region and the gas introduction space 29 is relatively large with respect to the pressure difference between the low pressure region and the gas introduction space 29.
  • the gap between the portion of the third lip 33 facing the high pressure region and the first shaft 5 is larger than the gap between the portion facing the low pressure region and the first shaft 5, and the exhaust target gas from the high pressure region. The sealing performance against the ingress of is reduced.
  • the third lip 33 and the fourth lip 34 are provided on the second seal 28, even when the pressure of the exhaust target gas is not uniform over the entire circumference, the third lip 33 and the fourth lip 34. By cooperating, it is possible to further prevent the exhaust target gas from entering the gas introduction space 29.
  • the pressure of the exhaust target gas may change over time due to the progress of vacuum exhaust in the system.
  • the sealing performance is lowered due to pressure fluctuation, or the pressure in the gas introduction space 29 is reduced.
  • the seal mechanism 11 including the third lip 33 and the fourth lip 34 it is possible to prevent the exhaust target gas from entering the gas introduction space 29 according to the pressure fluctuation as described above.
  • the first lip 31 of the first seal 27 prevents the lubricating oil F and its vapor from reaching the second lip 32.
  • the second lip 32 comes into contact with the lubricating oil F, so that the lubricating oil F infiltrates the sliding portion between the second lip 32 and the shaft 5 and transmits a minute scratch.
  • the lubricating oil F or its vapor may enter the gas introduction space 29 from penetration due to surface tension or from a location where the pressure balance is slightly lost.
  • the pressure balance between the lubricating chamber 12 and the exhaust chamber 13 fluctuates, the lubricating oil F or its vapor may enter the gas introduction space 29.
  • the seal mechanism 11 having the first lip 31 and the second lip 32 it is possible to prevent the lubricating oil F or its vapor from entering the gas introduction space 29 according to the pressure fluctuation as described above. It is.
  • the seal mechanism 11 and the second seal mechanism 16 have lip structures that protrude in opposite directions while being along the axial direction of the shaft, so that the first seal 27 is lubricated with the lubricating oil. F and its vapor are prevented from entering the gas introduction space 29, and the second seal 28 prevents the exhaust target gas from entering the gas introduction space 29. That is, it is possible to seal the lubricating oil F in the lubricating chamber 12 and the exhaust target gas in the exhaust chamber 13 with high sealing performance.
  • the present embodiment it is possible to prevent the exhaust target gas (particularly hydrogen) from entering the lubrication chamber 12 from the exhaust chamber 13, so that the permanent magnet material of the electromagnetic motor 3 becomes the exhaust target gas. There is no exposure. For this reason, hydrogen erosion of the permanent magnet material of the electromagnetic motor 3 by a large amount of hydrogen gas contained in the exhaust target gas is effectively prevented, and the reliability of the electromagnetic motor 3 is significantly improved.
  • the dry vacuum pump 1 of the first embodiment is provided with a purge mechanism (purge means) 40, and the description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.
  • the purge mechanism (purge means) 50 will be described below.
  • the purge mechanism 40 includes a gas introduction unit 50 and a gas discharge passage 53.
  • the purge mechanism 40 is for diluting hydrogen in the exhaust target gas leaked into the lubrication chamber 12 through the seal mechanisms 11 and 16 with an inert gas and does not react with the gas component of the exhaust target gas. Is used.
  • nitrogen gas such as nitrogen gas or argon gas is preferable because it is inexpensive and has a large molecular weight even if mixed in the exhaust chamber 13, so that a reduction in exhaust capability of the dry vacuum pump can be suppressed to a small extent.
  • nitrogen gas is used.
  • the gas introduction part 50 is formed in a part of the container of the electromagnetic motor chamber 10 that houses the electromagnetic motor 3, and is introduced into the internal space of the electromagnetic motor 3.
  • One end of the gas introduction unit 50 is connected to a nitrogen gas introduction source 51 installed outside the electromagnetic motor chamber 10.
  • the nitrogen gas introduced from the nitrogen gas introduction source 51 is introduced into the lubrication chamber 12 from the internal space of the electromagnetic motor 3 via the gas introduction part 50.
  • Nitrogen gas is always introduced into the lubrication chamber 12 from the internal space of the electromagnetic motor 3 during the operation of the dry vacuum pump 1. Thereby, the internal space of the electromagnetic motor 3 and the lubrication chamber 12 are always maintained in a nitrogen gas atmosphere.
  • the internal space of the electromagnetic motor 3 with the gas introduction part 50 is connected to the motor cover 8 that partitions the lubrication chamber 12, and the other end of the gas discharge passage 53 is connected to the exhaust line 62.
  • the gas discharge passage 53 passes nitrogen gas (purge gas) introduced into the lubrication chamber 12, seal gas introduced from the gas introduction space 29 and leaked into the lubrication chamber 12, and exhaust target gas leaked into the lubrication chamber 12 into the exhaust line 62. It is for discharging.
  • the purge mechanism 40 further includes a check valve 54 and an oil trap 55.
  • the check valve 54 and the oil trap 55 are each installed in the gas discharge passage 53.
  • the check valve 54 allows the gas flow from the lubrication chamber 12 toward the exhaust line 62 and prohibits the reverse flow. This prevents the gas to be exhausted from the film forming chamber (vacuum processing chamber) 103 discharged from the exhaust hole 7 b of the exhaust chamber 13 from entering the lubrication chamber 12 through the gas discharge passage 53.
  • the oil trap 55 is provided in the middle of the gas discharge passage 53 between the lubrication chamber 12 and the check valve 54.
  • the oil trap 55 includes the nitrogen gas (purge gas) discharged from the lubrication chamber 12, the seal gas introduced from the gas introduction space 29 and leaked into the lubrication chamber 12, and the exhaust target gas leaked into the lubrication chamber 12. This is to prevent the lubricating oil F from carrying over and entering the exhaust line 62.
  • an appropriate one such as a filter or a water-cooled trap can be used as the oil trap 55.
  • the exhaust gas containing hydrogen from the film forming chamber 103 sucked into the exhaust chamber 13 may be used.
  • the target gas may enter the lubrication chamber 12 via the seal mechanisms 11 and 16.
  • the exhaust target gas including hydrogen gas that has entered the lubrication chamber 12 comes into contact with the electromagnetic motor 3, and the permanent magnet material constituting the electromagnetic motor 3 erodes by contact with the hydrogen gas, and the excitation force is caused by destruction or the like. There is concern about the decline.
  • the function as a drive source of the dry vacuum pump 1 is deteriorated, and in the worst case, the function is malfunctioned.
  • the purge mechanism 40 reduces the hydrogen concentration of the exhaust target gas that has entered the lubrication chamber 12, thereby adversely affecting the electromagnetic motor 3 described above. Try to avoid. That is, in this embodiment, during the operation of the dry vacuum pump 1, the purge gas (nitrogen gas) is introduced from the nitrogen gas introduction source 51 through the gas introduction unit 50 into the internal space of the electromagnetic motor 3 and the lubrication chamber 12. The purge gas thus discharged is discharged to the exhaust line 62 through the gas discharge passage 53.
  • nitrogen gas nitrogen gas
  • the internal space of the electromagnetic motor 3 and the inside of the lubrication chamber 12 can be maintained in a nitrogen gas atmosphere, and even if an exhaust gas including hydrogen gas enters the lubrication chamber 12 via the seal mechanisms 11 and 16, It is possible to suppress the hydrogen gas concentration in the internal space of the motor 3 and the lubrication chamber 12 to a predetermined value or less.
  • the flow rate of nitrogen gas which is a purge gas introduced into the internal space of the electromagnetic motor 3 and the lubrication chamber 12, is selected, for example, by mixing helium into the exhaust target gas and the internal space of the electromagnetic motor 3 or the lubrication chamber. It is possible to select an appropriate flow rate by connecting a helium leak detector in 12 and measuring a change in the concentration of helium.
  • the nitrogen gas flow rate as the purge gas introduced through the gas introduction unit 50 is varied from 1 SLM to 3 SLM, and the concentration of helium is measured with a helium leak detector. As a result, the helium concentration became a very low and constant concentration. For this reason, 1.0 SLM was selected in order to effectively use nitrogen gas.
  • the flow rate of the purge gas is not particularly limited, and can be set to an appropriate value in consideration of the internal space of the electromagnetic motor 3 and the volume of the lubrication chamber 12, the amount of hydrogen gas entering the lubrication chamber 12, and the like.
  • the check valve 54 having the above-described configuration is installed in the gas discharge passage 53, the gas to be exhausted from the film forming chamber 103 discharged to the exhaust line 62 through the exhaust hole 7b. Intrusion into the lubrication chamber 12 through the gas discharge passage 53 is prevented. Thereby, the nitrogen gas atmosphere in the lubrication chamber 12 can be maintained.
  • the oil trap 55 is installed in the gas discharge passage 53, the lubricating oil F in the lubricating chamber 12 is prevented from being discharged together with the purge gas to the exhaust line 62. As a result, contamination of the exhaust line 62 with oil can be prevented, and a clean exhaust system can be constructed.
  • the purge mechanism (purge means) 40 includes a gas introduction passage 52 and a gas discharge passage 53.
  • the purge mechanism 40 is for diluting hydrogen in the exhaust target gas leaked into the lubrication chamber 12 through the seal mechanisms 11 and 16 with an inert gas, and a case where nitrogen gas is used as the inert gas. explain.
  • the gas introduction passage 52 is formed in the rotating shaft (rotor) of the electromagnetic motor 3 and the shaft center portion of the shaft 5.
  • One end of the gas introduction passage 52 is connected to a nitrogen gas introduction source 51 installed outside the electromagnetic motor 3 through a gas introduction portion 50 formed in the container of the electromagnetic motor chamber 10, and the other end of the gas introduction passage 52. Faces the outer periphery of the shaft 5 located in the lubrication chamber 12.
  • the nitrogen gas introduced from the nitrogen gas introduction source 51 is introduced into the lubrication chamber 12 through the gas introduction passage 52.
  • Nitrogen gas is always introduced into the lubrication chamber 12 during the operation of the dry vacuum pump 1. Thereby, the lubrication chamber 12 is always maintained in a nitrogen gas atmosphere.
  • the gas introduction part 50 and the gas introduction passage 52 of the axial end part of the shaft 5 is installed with a small gap so that the shaft 5 can rotate.
  • Most of the purge gas introduced from the gas introduction unit 50 may be introduced into the gas introduction passage 52 and a part of the interior of the electromagnetic motor chamber 10 may be purged.
  • the gas discharge passage 53 supplies nitrogen gas (purge gas) introduced into the lubrication chamber 12, seal gas introduced from the gas introduction space 29 and leaked into the lubrication chamber 12, and exhaust target gas leaked into the lubrication chamber 12 into the exhaust line 62. It is for discharging.
  • the gas introduction passage 52 is provided in the rotating shaft of the electromagnetic motor 3 and the axial center portion of the shaft 5, it is not necessary to install a pipe around the electromagnetic motor 3.
  • the periphery of the shaft 5 can always be covered with nitrogen gas, and the exhaust target including hydrogen into the electromagnetic motor 3 can be obtained. This has the advantage that gas can be effectively prevented from entering.
  • Hydrogen gas in the exhaust target gas leaked from the exhaust chamber to the lubrication chamber through the seal mechanisms 11 and 16 is directly diluted by the purge mechanism, and hydrogen of the exhaust target gas including hydrogen gas leaked from the exhaust chamber side to the lubrication chamber Since the gas partial pressure is also lowered, it becomes possible to more effectively prevent the permanent magnet material constituting the electromagnetic motor 3 from being eroded by hydrogen. Thus, the malfunction of the drive source due to hydrogen contained in the exhaust gas can be prevented.
  • first lip 31 and the second lip 32 of the first seal 27 and the third lip 33 and the fourth lip 34 of the second seal 28 have been described as an integral structure.
  • the lip 32, the third lip 33, and the fourth lip 34 may be manufactured as separate bodies, and these may be combined to form the first seal 27 and the second seal 28.
  • the first lip 31 and the second lip 32, and the third lip 33 and the fourth lip 34 are influenced by the deformation of the corresponding lips, and are in close contact with each other so as to adjust the gap with the shaft. It is preferable that they can be considered.
  • each lip as a separate body, the manufacturing becomes easy and the cost can be reduced.
  • first lip 31 and the second lip 32 of the first seal 27 and the third lip 33 and the fourth lip 34 of the second seal 28 are not necessarily the same size.
  • the first lip 31 and the second lip 32 and the third lip 33 and the fourth lip 34 are lip having a strong elastic force and a small pressure difference depending on the operation of the dry vacuum pump 1. May be made as a flexible lip.
  • the first lip 31 and the second lip 32, and the third lip 33 and the fourth lip 34 may be manufactured separately.
  • the first seal mechanism 11 and the second seal mechanism 16 are used as seals for the lubrication chamber 12 and the exhaust chamber 13, but the present invention is not limited thereto, and the bearing chamber (adjacent chamber) 17 and the exhaust chamber 13 It may be used as a seal. Thereby, especially when the degree of vacuum in the exhaust target system is not large, it is possible to prevent the lubricating oil or the like filled in the bearing chamber 17 from leaking into the exhaust chamber 13.
  • the seal installed between the lubrication chamber 12 and the exhaust chamber 13 is configured by the seal mechanisms 11 and 16 having the above configuration.
  • the above seal may be configured.
  • the arrangement of the second seal 28 on the exhaust chamber 13 side may be omitted.

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Abstract

　排気室(１３)と潤滑室(１２)との間には、排気室(１３)を区画するシリンダ(７)と第１シャフト(５)との間をシールする第２シール(２８)と、潤滑室(１２)を区画するサイドカバー(９)と第１シャフト(５)との間をシールする第１シール(２７)とが備えられている。また、第２シール２(８)と第１シール(２７)との間には、シールガスが供給されるガス導入空間(２９)が設けられている。第２シール(２８)及び第１シール(２７)は、それぞれ、基部と、基部から第１シャフト(５)側へと延在する一対の円環状のリップ(３１,３２,３３,３４)とを備えている。一対のリップ(３１,３２又は３３,３４)は、基部から第１シャフト(５)側へと向かうにつれて互いの間隔が漸次拡大するように延在するとともに、それぞれの先端部が、第１シャフト(５)に対して弾性的に接触可能とされている。

Description

ドライ真空ポンプ
　本発明は、真空処理室を排気するドライ真空ポンプに関する。
　ドライ真空ポンプは、その内部において排気対象気体にオイル等の液体が接触しない構造を有し、半導体製造分野等の高い系内清浄度が要求される場合等に多く用いられる。ドライ真空ポンプには多くの形態が存在するが、電磁モータ等の動力源で発生した回転動力により排気対象気体を吸引及び排出するロータを回転させ、系内を排気するものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
　一方、近年においてはシリコン系薄膜太陽電池の開発、製造が盛んに行われている。この種の薄膜製造用には、シラン（ＳｉＨ４）と水素ガス（Ｈ２）を主な原料ガスに用いたプラズマＣＶＤ技術を用いることで、基板上にアモルファスシリコンや結晶質シリコン薄膜を成膜する手法が一般的である（例えば、特許文献２参照）。
　一方、真空ポンプのギアボックスと排気室との間の潤滑油流出および反応ガス類の流入を防止するために、非接触型軸シール機構に不活性ガスが流れる経路を設けることがある（例えば、特許文献３参照）。
特開２００５－１７１７６６号公報 特開２００６－２１６９２１号公報 特開２００３－１７２２６１号公報
　上述のような薄膜製造用のプラズマＣＶＤ装置においては、アモルファスシリコン膜や結晶質シリコン薄膜の成膜時に、原料ガスに主としてシランガスと水素ガスの混合ガスを用いる。また、プラズマＣＶＤ装置の真空処理室（製膜室など）内では、シランの分解反応によっても水素ガスが生成される。したがって、真空処理室から排気される排気対象気体（排気ガス）は多量の水素ガスを含む状況にある。
　一方、真空処理室から水素ガスを含む排気対象気体を吸引及び排出するために用いられるドライ真空ポンプは、その駆動源として電磁モータを備えており、この電磁モータは構成材料として永久磁石材料を含む。永久磁石材料は鉄―ネオジム系材料が代表的であり、永久磁石材料は水分による錆が発生しやすいため、ニッケルメッキなどにより耐食性改善が行われている。また、永久磁石材料は水素を吸蔵するので水素化合物を形成し、発熱他で脆化して磁力の低下や崩壊に至ることがあり、いわゆる水素による浸食を受け易いことが知られており、電磁モータの励磁力低下が懸念される。
　さらに、水素ガスは分子サイズが小さく拡散しやすいため、水素ガスは、ドライ真空ポンプの排気室からロータの回転シャフトのシール部分を通過して電磁モータ内部へと拡散し、さらには永久磁石の表面に施した薄いニッケルメッキやメッキ層のピンホールを透過して、水素による浸食を生じさせる危惧があることが判明した。
　したがって、薄膜製造用のプラズマＣＶＤ装置の真空処理室（製膜室など）の排気手段としてドライ真空ポンプを用いる場合、排気対象気体（排気ガス）中に含まれる大量の水素ガスによる電磁モータの永久磁石材料機能不全を回避することが重要な課題であり、このため、永久磁石材料と水素ガスが直接接触しない対策が望まれている。
　特に、結晶質シリコン系薄膜製造に見られるような、シランガスを多量の水素ガスで希釈する高希釈率製膜条件にて、１ｍ２を超える大面積基板へ製膜処理をする場合は、真空排気ポンプの内容量に対する排気対象気体中の水素ガスの割合が増加するため、一層に水素ガスによる電磁モータの永久磁石材料機能不全を発生することが懸念される。
　また、特許文献３にあるような真空ポンプにおいては、排気室からギアボックスへの反応ガス類の流入を防止するために、非接触型軸シール機構に不活性ガスが流れる経路を設けているが、不活性ガス量を多く投入することによりコストアップを招くとともに、排気能力が低下するという課題がある。また、排気室の圧力変動に対してシール特性を確保するには、不活性ガス流量をますます増加させる必要がある。
　以上から、接触型シール機構を採用した上で、排気室の圧力変動に対しても十分にシール特性の優れたシール機構が望まれている。
　以上のような事情に鑑み、本発明は、真空処理室から導かれる排気対象気体（排気ガス）に含まれる水素ガスによる駆動源（電磁モータ）の機能不全を防止することができるドライ真空ポンプを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明のドライ真空ポンプは以下の手段を採用する。
　本発明の第１の態様にかかるドライ真空ポンプは、電磁モータによって回転駆動されるシャフトと、該シャフトに取り付けられるとともに排気室内に設けられ、真空処理室内の排気対象気体を該排気室内に吸引しかつ排出するロータと、を備えた真空処理室を排気するドライ真空ポンプであって、前記排気室と、該排気室の隣に位置する隣室との間には、該排気室を区画する排気室区画壁部と前記シャフトとの間をシールする排気室側シールと、該隣室を区画する隣室区画壁部と前記シャフトとの間をシールする隣室側シールとを備え、前記排気室側シールと前記隣室側シールとの間には、シールガスが供給されるガス導入空間が設けられ、前記排気室側シール及び前記隣室側シールは、それぞれ、前記排気室区画壁部側または前記隣室区画壁部側に固定された円環状の基部と、該基部から前記シャフト側へと延在する一対の円環状のリップ部とを備え、一対の前記リップ部は、前記基部から前記シャフト側へと向かうにつれて互いの間隔が漸次拡大するように延在するとともに、それぞれの先端部が、前記シャフトに対して弾性的に接触可能とされている。
　排気室と隣室との間に、排気室側シール及び隣室側シールを設け、これらシール間にシールガスを供給することとした。シールガスは、排気室側シールから排気室側に、また、隣室側シールから隣室側に噴出する。これにより、排気室内の排気対象気体が隣室側に漏出することを防止でき、また、隣室内の物質（例えば、潤滑オイルやその蒸気）が排気室側に漏出することを防止できる。
　また、排気室側シール及び隣室側シールは、一対のリップ部を備え、それぞれの先端部が、シャフトに対して弾性的に接触可能とされている。したがって、２つのリップ部によってシールを行うことができるので、より確実なシールが行われることになる。
　さらに、各リップ部は、シャフト側へと向かうにつれて互いの間隔が漸次拡大するように延在する形状とされており、これらリップ部は共通とみなせる基部に接続されている。したがって、一方のリップ部が基部に対して傾斜すると、他方のリップ部も貴部を介して傾斜することになるので、この傾斜方向と同方向に傾斜することになる。すなわち、排気室または隣室に接するリップ部がシャフトから離間するように傾斜すると、これに対応してシールガスが供給されるガス導入空間に接するリップ部がシャフトに近接するようになる。これとは逆に、排気室または隣室に接するリップ部がシャフトに近接するように傾斜すると、これに対応してシールガスが供給されるガス導入空間に接するリップ部がシャフトから離間するようになる。このように、一方のリップ部がシャフトから離間してシャフトとの間隙が大きくなっても、このリップ部の周方向位置に対応する他方のリップ部がシャフトに近接してシャフトとの間隙が小さくなるので、シールガスの流出量が各周方向位置にて不均一を改善するように調整されることになる。したがって、シールの周方向に圧力分布が生じていても、各周方向位置にてシールガス流量が調整されるので、高いシール性能が発揮されることになる。
　なお、本発明において、「隣室」とは、排気室の隣に位置する室を意味し、例えば、潤滑室や軸受室が挙げられる。したがって、本発明は、排気室と潤滑室とのシールや、排気室と軸受室とのシールに好適である。
　本発明の第１の態様に係るドライ真空ポンプでは、前記電磁モータを収容する電磁モータ室は、前記排気室に対して前記隣室を挟んだ位置に設けられ、前記隣室は、潤滑オイルが貯留される潤滑室とされ、前記排気対象気体には、水素ガスが含まれていることを想定する。
　水素ガスは、電磁モータの永久磁石材を浸食して磁気性能を低下させる。本発明では、上記発明の排気室側シール及び隣室側シールを、排気室と隣室（潤滑室）との間に設けることとしたので、排気室に対して隣室（潤滑室）を挟んで位置する電磁モータ室までは排気対象ガスが漏出することが防止される。したがって、電磁モータの永久磁石が水素ガスによって浸食されることを回避することができる。
　また、本発明の第１の態様に係るドライ真空ポンプでは、前記基部と一対の前記リップ部とは、一体にて構成されていることが好ましい。
　基部と一対のリップ部とを一体にて構成することとしたので、取り扱いとメンテナンスが容易になる。
　さらに、本発明の第１の態様に係るドライ真空ポンプでは、一対の前記リップ部をそれぞれ別部材とし、これらリップ部の基端部を互いに固定して組み付けることによって前記基部と構成することが好ましい。
　一対のリップ部のそれぞれを別部材としたので、各リップ部の製作が容易となり、複雑な形状でも製作が可能となるので、コストダウンが実現される。
　さらに、本発明の第１の態様に係るドライ真空ポンプでは、各前記リップは、前記シャフトと接触する部位がポリテトラフルオロエチレンとされていることが好ましい。
　シャフトとの接触部位をポリテトラフルオロエチレンとしたので、シャフトとの摩擦係数が低下し、リップ部の摺動部分の摩耗量を低減できる。これにより、シールの信頼性を長期にわたり確保することができる。
　本発明の第２の態様にかかるドライ真空ポンプは、電磁モータ室内に収容された電磁モータと、該電磁モータによって回転駆動されるシャフトと、該シャフトに取り付けられるとともに排気室内に設けられ、真空処理室内の水素ガスを含む排気対象気体を該排気室内に吸引しかつ排出するロータとを備えた真空処理室を排気するドライ真空ポンプであって、前記電磁モータ室内に不活性ガスを導入するとともに、該電磁モータ室内のガスを排気するパージ手段が設けられている。
　水素ガスは、電磁モータの永久磁石材を浸食して磁気性能を低下させる。排気対象気体に水素ガスが含まれていると、シャフトを介して排気室と電磁モータ室とが接続されているため、排気室から電磁モータ室内に水素が侵入するおそれがある。
　そこで、本発明の第２の態様に係るドライ真空ポンプでは、電磁モータ室内に不活性ガスを導入するとともに、電磁モータ室内のガスを排気するパージ手段を設けることとした。これにより、電磁モータ室内に水素ガスが侵入したとしても排気することができ、また、不活性ガスの導入によって水素ガス分圧が低下するため、多量の水素が電磁モータの永久磁石材を浸食することがない。したがって、電磁モータの永久磁石が水素ガスによって浸食されることを回避することができる。
　本発明の第２の態様に係るドライ真空ポンプでは、前記排気室と前記電磁モータ室との間には、潤滑オイルが貯留される潤滑室が設けられ、前記パージ手段によって前記電磁モータ室内に導入された不活性ガスは、前記潤滑室内を通過して排気されることが好ましい。
　水素ガスを含んだ排気対象気体は、先ず、排気室に隣接する潤滑室内へと侵入する。潤滑室内には、電磁モータ室から導かれた不活性ガスが導入され、排気されるようになっている。このように、水素ガスは電磁モータ室に侵入する前に潤滑室で不活性ガスと出会い排気されることになる。したがって、水素ガスが電磁モータ室内に侵入することを可及的に防止することができる。
　本発明の第３の態様に係るドライ真空ポンプは、電磁モータ室内に収容された電磁モータと、該電磁モータによって回転駆動されるシャフトと、該シャフトに取り付けられるとともに排気室内に設けられ、真空処理室内の水素ガスを含む排気対象気体を該排気室内に吸引しかつ排出するロータと、前記排気室と前記電磁モータ室との間に設けられ、潤滑オイルが貯留される潤滑室とを備えた真空処理室を排気するドライ真空ポンプであって、前記シャフトに形成されたガス導入通路によって前記電磁モータ室の外部から前記潤滑室内に不活性ガスを導入するとともに、該潤滑室内のガスを排気するパージ手段が設けられている。
　水素ガスは、電磁モータの永久磁石材を浸食して磁気性能を低下させる。排気対象気体に水素ガスが含まれていると、シャフトを介して排気室、潤滑室および電磁モータ室が接続されているため、排気室から潤滑室を介して電磁モータ室内に水素が侵入するおそれがある。
　そこで、本発明の第３の態様に係るドライ真空ポンプでは、シャフトに形成されたガス導入通路によって電磁モータ室の外部から潤滑室内に不活性ガスを導入するとともに、潤滑室内のガスを排気するパージ手段を設けることとした。これにより、排気室から潤滑室内に水素ガスが侵入したとしても電磁モータ室内に侵入する前に水素ガスを排気することができ、また、不活性ガスの導入によって水素ガス分圧が低下するため、多量の水素が電磁モータの永久磁石材を浸食することがない。したがって、電磁モータの永久磁石が水素ガスによって浸食されることを回避することができる。
　また、シャフトに形成されたガス導入通路によって電磁モータ室の外部から潤滑室内に不活性ガスを導入することとしたので、電磁モータ室内に配管を引き回すことなく潤滑室内に不活性ガスを導入することができ、簡便な構成が実現される。
　本発明の第２の態様または第３の態様に係るドライ真空ポンプでは、前記パージ手段は、前記排気室から前記排気対象気体を排気する排気ラインへ接続されたガス排出通路を備え、該ガス排出通路には、前記排気ラインへ向かうガスの流れを許容するとともに逆方向の流れを禁止する逆止弁が設けられていることが好ましい。
　逆止弁を設けることより、排気室から排気ラインへ排出された排気対象気体が、ガス排出通路を介して潤滑室あるいは電磁モータ室へ侵入することを防止できる。
　また、本発明の第２の態様または第３の態様に係るドライ真空ポンプでは、前記パージ手段は、前記排気室から前記排気対象気体を排気する排気ラインへ接続されたガス排出通路を備え、該ガス排出通路には、前記排気ラインへ向かう前記潤滑オイルを捕捉するオイルトラップが設けられていることが好ましい。
　オイルトラップを設けることより、パージガスと共に潤滑オイルが排気ラインに漏出することを防止し、クリーンな排気システムを維持することができる。
　本発明のドライ真空ポンプによれば、排気室と隣室との間に、排気室側シール及び隣室側シールを設け、これらシール間にシールガスを供給することとしたので、排気室内の排気対象気体が隣室側に漏出することを防止でき、また、隣室内の物質（例えば、潤滑オイルやその蒸気）が排気室側に漏出することを防止できる。
　また、排気室側シール及び隣室側シールは、一対のリップ部を備え、それぞれの先端部が、シャフトに対して弾性的に接触可能としたので、２つのリップ部によってシールを行うことができるので、より確実なシールが行われることになる。
　また、各リップ部は、シャフト側へと向かうにつれて互いの間隔が漸次拡大するように延在する形状とされており、これらリップ部は共通とみなせる基部に接続されているので、シールの周方向に圧力分布が生じていても、各周方向位置にてシールガス流量が不均一を改善するように調整されるので、高いシール性能を発揮することができる。
　また、排気室側シール及び隣室側シールを、排気室と潤滑室との間に設けることとしたので、排気室に対して潤滑室を挟んで位置する電磁モータ室までは排気対象ガスが漏出することが防止される。したがって、電磁モータの永久磁石が水素ガスによって浸食されることを回避することができる。
　あるいは、本発明のドライ真空ポンプによれば、電磁モータ室内に不活性ガスを導入するとともに、電磁モータ室内のガスを排気するパージ手段を設けることとしたので、電磁モータの永久磁石が水素ガスによって浸食されることを回避することができ、電磁モータの機能不全を防止することができる。
本発明の第１実施形態に係るドライ真空ポンプが用いられる真空処理系統を示した概略構成図である。 図１のドライ真空ポンプの内部構造を示した平面断面図である。 図１のドライ真空ポンプの内部構造を示した側断面図である。 図１のドライ真空ポンプの排気室の構成を示した断面図である。 図１のドライ真空ポンプのカップシールの詳細を示す拡大断面図である。 図５のカップシールを構成するシール部材の構成を示した断面斜視図である。 シール部材の要部の作用を示した断面図である。 図５のカップシールの詳細を示した拡大断面図である。 シールガス流量による潤滑室への水素ガスの侵入試験結果を示した図表である。 本発明の第２実施形態に係るドライ真空ポンプの内部構造を示した平面断面図である。 図９のドライ真空ポンプの内部構造を示した側断面図である。 本発明の第３実施形態に係るドライ真空ポンプの内部構造を示した側断面図である。
　以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
　図１には、本発明の第１実施形態に係るドライ真空ポンプ１を用いた真空処理系統の概略が示されている。
　プラズマＣＶＤ装置（真空処理装置）１０１は、製膜室１０３を備えており、この製膜室１０３内を真空排気する系統にドライ真空ポンプ１が設けられている。製膜室１０３は、１ｍ２を超える大面積ガラス基板（不図示）に対して製膜を行なう。製膜室１０３には、主な原料ガスであるシランガス（ＳｉＨ４）および水素ガス（Ｈ２）、ならびにクリーニングガス（ＮＦ３）をそれぞれ製膜室１０３内に供給するガス供給流路１０４，１０５，１０６が接続されている。また、製膜室１０３には、ガスを排気する排気系統６１とが設けられている。
　排気系統６１は、高真空用のターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）１０９が設けられた排気流路１１０と、流量調整弁（ＣＶ)１１１が設けられた流路１１２とを備えている。排気流路１１０と流路１１２との合流点Ｓよりも下流の流路１１３には、ドライ真空ポンプ(ＤＰ)１が介装されている。さらに、ドライ真空ポンプ１の下流側には、排気ライン６２が設けられている。この排気ライン６２は、シランガスおよび水素ガス等の可燃ガスを排気する可燃系排気ライン１１７と、三フッ化窒素ガス（ＮＦ３）等の支燃系ガスを排気する支燃系排気ライン１１８とに分岐される。可燃系排気ライン１１７には可燃系排気弁１１９ａが、支燃系排気ライン１１８には支燃系排気弁１１９ｂが設けられている。
　製膜を実施する為に、原料ガスのシランガスおよび水素ガスを供給する場合は、可燃系排気弁１１９ａを開、支燃系排気弁１１９ｂを閉として、可燃系排気ライン１１７を用いる。
　製膜室１０３内をセルフクリーニングする為にクリーニングガスの三フッ化窒素ガスを供給する場合は、可燃系排気弁１１９ａを閉、支燃系排気弁１１９ｂを開として、支燃系排気ライン１１８を用いる。

　また、プラズマＣＶＤ装置１０１には、製膜室１０３の圧力を計測する真空計（Ｖ）１２０が設けられている。 
　このように構成されたプラズマＣＶＤ装置１０１では、ドライ真空ポンプ１による粗引き真空排気を行いながら大気圧から減圧された製膜室１０３内へＳｉＨ４からなる原料ガスを含む製膜ガスを送り込み、図示されていない高周波電源により供給される高周波電力によってプラズマを生じさせ、製膜室１０３内に支持されて加熱されたガラス等の基板に製膜を施す。基板としては、例えば、１ｍ２を超える大面積ガラス基板が挙げられる。
　原料ガスは、水素ガスを用いて希釈され、例えば、結晶質シリコン膜形成にはシランガスに対して２０倍以上に水素ガス希釈することによって膜質の向上を実現できる。
　プラズマＣＶＤ装置１０１は、製膜処理の指示を受けると、ＭＶ１２１とＴＶ１２２を開とするとともにＲＶ１２３を閉とし、ターボ分子ポンプ１０９およびドライ真空ポンプ１による高真空排気を行なう。
　基板（不図示）を製膜室１０３内にセットし、製膜レシピ指示を受け、製膜レシピにしたがって製膜処理を行なう。 
　例えば、結晶質シリコン膜の形成において、製膜速度２．０～２．５ｎｍ／ｓを得るにあたり、製膜圧力は１０００～３０００Ｐａであり、基板１ｍ２あたりの製膜用原料ガスであるシランガスの流量は０．５～２．０ＳＬＭ／ｍ２、水素ガスの流量は１０ＳＬＭ／ｍ２以上の大流量となる。
　次いで、ＭＶ１２１とＴＶ１２２を閉とするとともにＲＶ１２３は開とし、ドライ真空ポンプ１による粗引き真空排気を行ないながら、製膜原料ガスを製膜室１０３内に導入し、真空計(Ｖ)１２０によって計測した製膜室１０３内の圧力が製膜レシピ指示値の製膜室１３０内の圧力となるよう流量調整弁(ＣＶ)１１１を調整し、製膜室１０３内の圧力を調整する。
　次いで、プラズマ放電を開始され、これにより製膜が施される。
　所定の製膜が行われた後、プラズマ放電を停止し、また、製膜原料ガスを停止する。ＭＶ１２１とＴＶ１２２を開とするとともにＲＶ１２３を閉とし、ターボ分子ポンプ１０９およびドライ真空ポンプ１による高真空排気を行ない、製膜処理した基板を搬出し、製膜処理を終了する。
　なお、ドライ真空ポンプ１は、ルーツ型ポンプ等のメカニカルブースタポンプと排気系統を直列に組み合わせて真空排気能力を向上させて使用しても良い。
　図２には、本実施形態に係るドライ真空ポンプ１を上面から見た平面断面図が示されている。図３には、ドライ真空ポンプ１を側面から見た側断面図が示されている。
　本実施形態に係るドライ真空ポンプ１は、ルーツ型ドライ真空ポンプで構成されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、スクロール型、回転翼型等の他の形態のドライ真空ポンプ、ルーツ型ポンプ等のメカニカルブースタポンプにも適用可能である。
　同図に示すように、ドライ真空ポンプ１は、駆動源である電磁モータ３と、この電磁モータ３の側方に配置された潤滑室（隣室）１２と、この潤滑室１２の側方に配置された排気室１３と、潤滑室１２と排気室１３との間に配置されたシール機構１１とを有する。
　潤滑室１２は、モータカバー（隣室区画壁部）８とサイドカバー９によって形成され、排気室１３は、シリンダ（排気室区画壁部）７とサイドカバー９によって形成されている。潤滑室１２及び排気室１３は、ドライ真空ポンプ１の主要な筐体部を構成する。
　潤滑室１２には回転伝達機構４が収容され、排気室１３には第１ロータ（ロータ）６が収容されている。電磁モータ３はモータカバー８に隣接して配置されている。電磁モータ３の回転軸には第１シャフト（シャフト）５が接続されている。第１シャフト５は潤滑室１２を縦貫し、サイドカバー９を貫通して排気室１３に延伸している。第１シャフト５が潤滑室１２と排気室１３を連通する箇所は、第１シール機構１１によって、第１シャフト５の回転に伴い潤滑室１２と排気室１３の間でガスの移動を抑制するようにシールされている。潤滑室１２の室内において第１シャフト５に回転伝達機構４が接続され、排気室１３の室内において第１シャフト５に第１ロータ６が接続されている。また、潤滑室１２には回転伝達機構４を潤滑するための潤滑オイルＦ（図３参照）が収容されている。
　本実施形態に係るドライ真空ポンプ１は、上記構成に加え、第２シャフト（シャフト）１４と、第２ロータ（ロータ）１５と、第２シール機構１６とを有する（図２参照）。第２シャフト１４は、潤滑室１２の室内において回転伝達機構４に接続され、第１シャフト５と平行に、サイドカバー９を貫通して排気室１３に延伸している。第２シャフト１４が潤滑室１２と排気室１３を連通する箇所は、第２シール機構１６によって、第２シャフト１４の回転に伴い潤滑室１２と排気室１３の間でガスの移動を抑制するようにシールされている。排気室１３の室内において第２シャフト１４に第２ロータ１５が接続されている。
　また、本実施形態に係るドライ真空ポンプ１は、潤滑室１２からみて排気室１３の反対側（図２において右側）に、軸受室１７を有する。軸受室１７は、シリンダ７のサイドカバー９と反対側に取り付けられた第２サイドカバー１８と、第２サイドカバー１８に取り付けられた軸受カバー１９によって形成されている。第１シャフト５及び第２シャフト１４は、第２サイドカバー１８を貫通し、軸受室１７の室内で回転可能に支持されている。軸受室１７は第１シャフト５を回転可能に支持する第１軸受２０と、第２シャフト１４を回転可能に支持する第２軸受２１を収容する。第１軸受２０及び第２軸受２１は例えばボールベアリング等である。
　電磁モータ３は、電磁モータ室１０内に収容されており、第１ロータ６を回転させるための回転動力を発生させる。電磁モータ３はドライ真空ポンプ１の動力源として一般的な構造のものを用いることができる。典型的には、電磁モータ３は、固定子と回転子とを有し、固定子と回転子の何れか一方に、永久磁石材が用いられる。永久磁石材は比較的安価で強い磁気特性を保有するものが好ましく、例えば希土類磁石が使用される。永久磁石材としては、例えば、鉄－ネオジム系等の希土類鉄系磁石材が用いられ、磁石体表面には錆や腐食や水素吸蔵する水素化合物を形成による浸食への耐久性を向上させるために、ニッケルなど金属によるメッキ層を施してある。
　電磁モータ３及び潤滑室１２は、図２及び図３に示すように、排気室１３の排気空間２６で気体が圧縮される側（大気圧に近い側）に設けられている。このように電磁モータ３を配置することで、電磁モータ室１０の気密管理を容易にすることができる。また、ドライ真空ポンプ１の起動停止時など圧力変動が発生する際には、潤滑室１２と排気室１３との圧力差が少ないため、第１シール機構１１におけるシール特性をより確実にする効果がある。
　なお、電磁モータ３は１基に限られず、複数基が設けられていてもよい。
　回転伝達機構４は、潤滑オイルＦにより潤滑され、電磁モータ３で発生した回転動力を第１シャフト５及び第２シャフト１４へ伝達し、第１ロータ６及び第２ロータ１５を互いに逆方向に同期回転させる。回転伝達機構４は、第１タイミングギア２２、第２タイミングギア２３、第１ベアリング２４及び第２ベアリング２５を含む。第１タイミングギア２２は第１シャフト５に取り付けられ、第２タイミングギア２３に回転動力を伝達する。第１ベアリング２４はサイドカバー９に固定された外輪と、第１シャフト５に固定された内輪と、これらの間に配置されたベアリングボールとを含み、第１シャフト５をサイドカバー９に回転可能に支持する。第２タイミングギア２３は第２シャフト１４に取り付けられ、第１タイミングギア２２から回転動力を伝達され、第２シャフト１４を回転させる。第２ベアリング２５はサイドカバー９に固定された外輪と、第２シャフト１４に固定された内輪と、これらの間に配置されたベアリングボールとを含み、第２シャフト１４をサイドカバー９に回転可能に支持する。回転伝達機構４の構成はこれらに限定されず、例えば減速ギア等を含んでもよい。
　第１ロータ６及び第２ロータ１５は、回転することによって排気対象気体を吸引及び排出する。図４は、第１ロータ６及び第２ロータ１５の構成を示す横断面図である。図２及び図３に示したように、第１ロータ６はシャフト５に沿って直列に多段（図示の例では６段）で配列され、第２ロータ１５は第２シャフト１４に沿って直列に多段（図示の例では６段）で配列されている。
　各段の第１ロータ６は各段の第２ロータ１５と対になって配置されている。それぞれの第１ロータ６及び第２ロータ１５は３葉の形状に形成され、第１シャフト５及び第２シャフト１４が回転すると、対になっているロータ部と微小な間隔を空けて回転可能となっている。
　それぞれの第１ロータ６及び第２ロータ１５の対は、シリンダ７内に形成された６つの排気空間２６に一対ずつ配置され、排気空間２６は順次後段の排気空間に連通する排気通路２６ａによって接続されている。また、最前段（最上流段）の排気空間２６はシリンダ７に形成された吸気孔７ａに接続され、最後段（最下流段）の排気空間２６はシリンダ７に形成された排気孔７ｂに接続されている（図３参照）。
　吸気孔７ａは、排気系統６１を介して、薄膜製造用の真空処理室としてのプラズマＣＶＤ装置の製膜室１０３に接続されている。排気孔７ｂは、排気ライン６２に接続されている。製膜室１０３は、基板上にアモルファスシリコン膜や結晶質シリコン膜を製膜するための製膜室として構成される。製膜室１０３では、ドライ真空ポンプ１による粗引き真空排気を行いながら大気圧より減圧された製膜室内へ主として、シランガス（ＳｉＨ４）および水素ガス（Ｈ２）からなる原料ガスを含む製膜ガスを送り込み、図示されていない高周波電源により供給される高周波電力によってプラズマを生じさせ、製膜室１０３内に支持されて加熱されたガラス等の基板に製膜を施す。このとき、製膜室１０３にはシランガス（ＳｉＨ４）の分解と多量の水素ガス（Ｈ２）の投入により、大量の水素ガスがドライ真空ポンプ１によって排気ライン６２へ排気される。
　製膜室１０３の他に基板予熱室なども多量の水素ガス（Ｈ２）の投入を行なうことから、同様に本実施形態のドライ真空ポンプ１が利用可能である。
　例えば、結晶質シリコン膜形成には、４０ＭＨｚ～１００ＭＨｚの高周波電力を供給するプラズマ放電電極と基板表面との距離ｄを３ｍｍ～１０ｍｍに設定して、シランガスに対して２０倍以上に水素ガス希釈した原料ガスを供給することによって、製膜速度と膜質の向上を実現できる。１ｍ２を超える大面積基板の結晶質シリコン膜の形成において、製膜速度２．０～２．５ｎｍ／ｓを得るには、製膜圧力１０００～３０００Ｐａであり、基板１ｍ２あたりの製膜用原料ガスであるシランガスの流量は０．５～２．０ＳＬＭ／ｍ２、水素ガスの流量は２０ＳＬＭ／ｍ２以上必要となり、おおよそ２０～１００ＳＬＭ／ｍ２である。シランガスの一部は製膜に消費されることにより、シランガスの分解で生じた水素ガスも加わり、排気ライン６２へ排気される水素ガス流量は更に増加し、排気対象気体中の水素ガス分圧は非常に大きくなっている。
　第１シール機構１１及び第２シール機構１６は、第１シャフト５及び第２シャフト１４が潤滑室１２及び排気室１３を連通する箇所において、潤滑オイルＦ及び排気対象気体の導通をシールする。サイドカバー９には、当該箇所にシールガスを供給するためのガス導入孔９ａが形成されている。
　次に第１シール機構１１及び第２シール機構１６について説明する。
　第１シール機構１１と第２シール機構１６の構成は同一であるため、第１シール機構１１について説明する。
　図５は、第１シール機構１１の構成を示す断面図であり、図３の第１シール機構１１の近傍を拡大した図である。
　同図に示すように、第１シール機構１１は、第１シール（潤滑室側シール）２７と、第２シール（排気室側シール）２８とを有する。第１シール２７はサイドカバー９と第１シャフト５の間に配置され、第２シール２８はシリンダ７と第１シャフト５の間に配置されている。
　シリンダ７とサイドカバー９の間には、ガス導入孔９ａと連通する隙間Ｇが形成され、第１シール２７及び第２シール２８によってガス導入空間２９が形成されている。本実施形態に係るドライ真空ポンプ１において、サイドカバー９とシリンダ７の、ガス導入空間２９に臨む部分が隔壁を構成する。
　また、上記構成に加え、第１シール機構１１は、潤滑室１２の室内において第１シャフト５に取り付けられたスリンガ３０を有する。
　第１シール２７及び第２シール２８はそれぞれ同一の構成を有し、例えば図６Ａに示すシール部材Ａで構成される。図６Ａはシール部材Ａの構成を示す斜視図である。シール部材Ａは、その内周部がシャフト５の外周に弾性的に接触する円環状のカップシール（リップシール）で構成されている。
　図６Ａに示すようにシール部材Ａは、固定部ａと基部ｂと二つのリップ部ｃとを備えている。円環状のシール部材Ａの外周側に固定部ａが形成され、固定部ａから円環の径方向に突出するように基部ｂが形成され、基部ｂから径方向に対して斜めとなる二方向に突出するように（ハの字となるように）二つのリップ部ｃが形成される。すなわち、一対のリップ部ｃは、第１シャフト５の軸方向に沿いながら、互いに反対方向に張り出す構造を有している。リップ部ｃは他方のリップ部ｃと接近しあるいは離間するように弾性変形可能に形成される。
　なお、シール部材Ａは、複数の部材から構成されてもよい。
　固定部ａ、基部ｂ及びリップ部ｃは、水素を含む排気対象気体及び潤滑オイルＦに対して耐性を有するとともに弾力性を有する、例えばフッ素ゴム等の材料によって形成される。
　また、シール部材Ａは、各リップ部ｃの、第１シャフト５と当接する箇所に配置された摺動部材ｄと、固定部ａ及び基部ｂに挿入された支持部材ｅを有する。
　摺動部材ｄは、例えばポリテトラフルオロエチレン等のリップ部Ｃよりも摩擦係数の低い材料からなり、シール部材Ａと第１シャフト５との接触抵抗を低減させ、第１シャフト５との隙間を均等にする。摩擦係数が低いので、摺動部材ｄの摩耗量を低減できて、長期にわたり信頼性を確保できるので好ましい。図６Ｂは、摺動部材ｄの構成を示す図である。同図に示すように、シール部材Ａが第１シール２７及び第２シール２８としてドライ真空ポンプ１に取り付けられた後、ドライ真空ポンプ１が空運転されることにより、各摺動部材ｄはシャフト５と摺動し、下図のように摺動部材ｄの面圧の高いカド部分が平滑化された状態で使用される。
　支持部材ｅは例えば金属からなり、シール部材Ａの強度や形状を維持する。なお、支持部材ｅは省略されてもよい。
　図７は、第１シール２７及び第２シール２８の配置を示す縦断面図である。
　同図に示すように、第１シール２７は、サイドカバー９と第１シャフト５との間に配置され、主として、潤滑室１２から排気室１３への潤滑オイルＦ（又はその蒸気）の漏出を規制する機能を有する。第２シール２８は、シリンダ７と第１シャフト５との間に配置され、主として、排気室１３から潤滑室１２への排気対象気体（特に水素ガス）の侵入を規制する機能を有する。
　第１シール２７はサイドカバー９に、第２シール２８はシリンダ７に、それぞれの固定部ａが固定され、各リップ部ｃは第１シャフト５に弾接している。
　第１シール２７の二つのリップ部ｃのうち、潤滑室１２に面するリップ部ｃを第１リップ３１、ガス導入空間２９に面するリップ部ｃを第２リップ３２とする。また、第２シール２８の二つのリップ部ｃのうち、ガス導入空間２９に面するリップ部ｃを第３リップ３３、排気室１３に面するリップ部ｃを第４リップ３４とする。
　第１リップ３１は、潤滑室１２の圧力がガス導入空間２９より高い場合には第１シャフト５へ接近する方向へ、潤滑室１２の圧力がガス導入空間２９より低い場合には第１シャフト５から離間する方向へ弾性変形することが可能である。同様に、第２リップ３２、第３リップ３３及び第４リップ３４は、それぞれ各リップが面する空間の圧力が相対的に高い場合には第１シャフト５へ接近する方向へ、相対的に低い場合には第１シャフト５から離間する方向へ弾性変形することが可能である。
　スリンガ３０は、第１シャフト５と共に回転し、遠心力により液体の潤滑オイルＦが第１シール２７に到達することを抑制する。なお、スリンガ３０の配設は任意である。
　本実施形態のドライ真空ポンプ１は以上のように構成される。次に、ドライ真空ポンプ１の動作を説明する。
　電磁モータ３が回転を開始すると、電磁モータ３に接続された第１シャフト５が回転し、第１タイミングギア２２がそれに伴って回転する。第２タイミングギア２３が第１タイミングギア２２によって回転され、第２タイミングギア２３に接続された第２シャフト１４が回転する。即ち、第１シャフト５及び第２シャフト１４が同速度で逆方向に回転する。第１シャフト５及び第２シャフト１４の回転に伴って、第１ロータ６及び第２ロータ１５が回転する。
　潤滑室１２の室内では、第１タイミングギア２２、第２タイミングギア２３、第１ベアリング２４及び第２ベアリング２５が潤滑オイルＦによって潤滑される。
　第１ロータ６及び第２ロータ１５が回転すると、各排気空間２６の室内で容積が拡張される領域及び圧縮される領域が形成される。このため、容積が拡張される側の排気通路から気体が吸引され、容積が圧縮される側の排気通路へ気体が排出される。これにより、各排気空間２６において、前段の排気空間２６もしくは吸気孔７ａを介して製膜室１０３から水素を含む排気気体が吸引され、後段の排気空間２６もしくは排気孔７ｂに当該気体が排出される。各排気空間２６において順次前段の排気空間２６よりも気体が圧縮されるので、排気対象系内の圧力が大気圧よりも十分小さくなっても、最終的に大気圧以上に加圧し排気することが可能である。この際、特に排気開始時点等の排気対象系内の圧力が高い状況において、上記容積が圧縮される領域では気体が大気圧以上に加圧される場合がある。
　以上のようにして、製膜室１０３が所定の真空度まで排気され、または所定の真空度で維持される。後述するように、本実施形態のドライ真空ポンプ１は、第１シール機構１１及び第２シール機構１６を備えているため、排気対象気体に潤滑オイルＦまたはその蒸気が混入することが抑制され、排気対象系内の汚染を抑制する。また、排気室１３内の排気対象気体が、潤滑室１２に侵入することが抑制されるため、電磁モータ３が排気対象気体に曝されることを抑制する。これにより、排気対象気体に多量の水素が含まれている場合においても、電磁モータ３を構成する永久磁石材の劣化を抑制することが可能となる。
　第１シール機構１１及び第２シール機構１６において、シールガスを供給するとともに、シャフトの軸方向に沿いながら、互いに反対方向に張り出す一対のリップ部ｃを有することで、排気対象気体が潤滑室１２に侵入して電磁モータ３が排気対象気体に曝されることを更に効果的に防止する。
　次に、第１シール機構１１の動作について説明する。なお、第２シール機構１６の動作もシール機構１１と同様である。
　ガス導入空間２９にシールガスが充填されると、ガス導入空間２９の圧力が上昇する。シールガス（シールガス供給源）は、排気対象気体のガス成分と反応をしない不活性ガスを用いる。不活性ガスとしては、窒素ガスやアルゴンガスなどがあるが、窒素ガスは価格が安価であるとともに、排気室１３に混入しても分子量が大きいためドライ真空ポンプの排気能力低下を少なく抑えられるので好ましい。
　シールガスの導入により、ガス導入空間２９が、後述する排気空間２６の最大圧力よりも高い圧力（十分なシールガスの流量が得られる圧力）になるような流量に調節される。
　図８に、排気対象気体として水素ガスを１００ＳＬＭ排気させて、シールガスとして窒素ガスを用いた場合のシールガス流量による水素ガスの潤滑室１２への漏れ濃度を計測した結果を示す。シールガス（窒素ガス）流量がない場合（０ＳＬＭ）では、潤滑室１２の水素濃度は６０ｐｐｍであったが、シールガス（窒素ガス）を５ＳＬＭ以上導入することで、潤滑室１２の水素濃度は計測限界以下となり、水素ガスが潤滑室１２に侵入すること防止されていることが確認された。またシールガス流量を増加することで、潤滑室１２の圧力が上昇しすぎると、潤滑オイルＦがガス排出通路５３を経由してオイルトラップ５５で捕獲できなかった微量のオイルミスト分が排気ライン６２へ排出されることが危惧されるので、必要以上に潤滑室１２の圧力を上昇させないことが好ましい。
　シールガスの流量は、１ｍ２を超える大面積基板の結晶質シリコン膜の形成においては、例えば窒素ガスが５ＳＬＭ～１０ＳＬＭであり、排気対象気体流量の略１／１０～略１／２０である。
　第１シャフト５が回転すると、第１シール２７については、シールガスが第２リップ３２と第１シャフト５との摺動箇所に巻き込まれて第２リップ３２を押し上げ、形成された隙間からシールガスが流出する。流出したシールガスがさらに第１リップ３１と第１シャフト５との摺動箇所に巻きこまれて第１リップ３１を押し上げ、形成された隙間から潤滑室１２へシールガスが流出する。即ち、シールガスが、ガス導入空間２９から第１シール２７と第１シャフト５との隙間を通過して潤滑室１２へ噴出する。
　第２シール２８についても、第１シャフト５が回転すると、シールガスが第３リップ３３と第１シャフト５との摺動箇所に巻き込まれて第３リップ３３を押し上げ、形成された隙間からシールガスが流出する。流出したシールガスがさらに第４リップ３４と第１シャフト５との摺動箇所に巻き込まれて第４リップ３４を押し上げ、形成された隙間からシールガスが流出する。即ち、シールガスがガス導入空間２９から第２シール２８と第１シャフト５との隙間を通過して排気室１３へ噴出する。
　このように、第１シャフト５との間に形成される第１シール２７の隙間と第２シール２８の隙間から噴出するシールガスにより、潤滑室１２内の潤滑オイルＦ及びその蒸気が第１シール２７を通過して、あるいは排気室１３内の排気対象気体が第２シール２８を通過してガス導入空間２９に進入することが更に効果的に防止される。
　一方、図３に示したように、ガス排出通路５３の一端を、電磁モータ３の内部空間と潤滑室１２を区画するモータカバー８に接続し、また、ガス排出通路５３の他端を、排気ライン６２に接続してもよい。ガス排出通路５３は、ガス導入空間２９から導入し潤滑室１２に漏出したシールガス、及び潤滑室１２に漏出した排気対象気体を排気ライン６２へ排出するに利用できるものである。
　さらに、ガス排出通路５３は、逆止弁５４と、オイルトラップ５５とを備えてもよい。
　逆止弁５４は、潤滑室１２から排気ライン６２へ向かうガスの流れを許容し、その逆の流れは禁止する。これにより、排気室１３の排気孔７ｂから排出された製膜室（真空処理室）７０の排気対象気体がガス排出通路５３を介して潤滑室１２へ侵入することが防止される。
　オイルトラップ５５は、潤滑室１２と逆止弁５４の間のガス排出通路５３の途中に設けられる。オイルトラップ５５は、ガス導入空間２９から導入し潤滑室１２に漏出したシールガス（窒素ガス）、および潤滑室１２に漏出した排気対象気体とともに、潤滑室１２内の潤滑オイルＦがキャリーオーバーして排気ライン６２へ侵入することを防止するためのものである。オイルトラップ５５としては、例えば、フィルタ、水冷トラップなど、適宜のものを用いることができる。
　ここで、ドライ真空ポンプ１が系内の真空排気を開始すると、排気室１３内の圧力が変動するという重要な現象がある。上述のように、ドライ真空ポンプ１では、第１ロータ６及び第２ロータ１５の回転により各排気空間２６内の容積が減少し、あるいは増大する領域が発生する。最終段の排気空間２６は排気対象気体が相対的に高い圧力に圧縮されていて、第２シール２８と隣接しているため、最終段の排気空間２６の圧力が高い領域（高圧領域）と圧力が低い領域（低圧領域）が第２シール２８の周囲に発生する。これらの領域は、第１ロータ６及び第２ロータ１５の回転に伴って移動し、その圧力も増減する。このため、円環状の第２シール２８にかかる圧力は第２シール２８の全周に渡って均等ではないことが、詳細な圧力変動の検討で判明した。
　ここで第４リップ３４は、面する空間の圧力が高いとシャフト５へ接近する方向へ変形し、面する空間の圧力が低いとシャフト５から離間する方向へ変形する。即ち、第４リップ３４のうち高圧領域に面する部分の隙間は小さくなり、低圧領域に面する部分の隙間は大きくなる。低圧領域に面する部分からのシールガスの流量が高圧領域に面する部分からのシールガスの流量に比べて大きくなろうとすると、当該部分の周方向位置に対応する第３リップ３３が第４リップ３４の変形に影響されて、第３リップ３３とシャフト５との隙間が小さくなり流量が制限される。即ち、（流出しにくい）高圧領域へのシールガスの流量が相対的に増加し、第２シール２８の全周に渡ってシールガス流量が均一化される効果がある。
　第３リップ３３が配設されない構造の場合は、第４リップ３４の低圧領域に面する部分と第１シャフト５との隙間が、高圧領域に面する部分とシャフト５との隙間より大きくなった状態で、第２シール２８の周囲におけるシールガスが流量に応じて制限されない。このため、シールガスは低圧領域に面する部分から多量に流出し、高圧領域に面する部分からの流量が減少し、もしくは流出が停止する。このため、排気対象気体（特に水素ガス）に対するシール性が低下する可能性がある。排気対象気体（特に水素ガス）が高圧領域からガス導入空間２９を経由して、シールガスとともに潤滑室１２へと漏出し、シャフト５の表面を伝って排気対象気体（特に水素ガス）が電磁モータ３方向への進入する可能性が生じる。
　第４リップ３４が配設されない構造の場合は、高圧領域とガス導入空間２９との圧力差は低圧領域とガス導入空間２９との圧力差に対して相対的に大きくなる。これにより第３リップ３３の高圧領域に面する部分と第１シャフト５との隙間は、低圧領域に面する部分と第１シャフト５との隙間に比べて大きくなり、高圧領域からの排気対象気体の進入に対するシール性が低下する。
　このように、第２シール２８に第３リップ３３と第４リップ３４を設けることで、かかる排気対象気体の圧力が全周に渡って均等でない場合においても、第３リップ３３及び第４リップ３４が協働することによって、排気対象気体のガス導入空間２９への進入をさらに防止することが可能である。
　排気対象気体の圧力が第２シール２８の全周に渡って均等である場合でも、例えば系内の真空排気の進行によって排気対象気体の圧力が時間変化する場合が考えられる。この場合、第３リップ３３あるいは第４リップ３４のいずれか一方しか配設されていない構造の場合は圧力変動によりシール性が低下し、もしくはガス導入空間２９の圧力が減少する。これに対し、第３リップ３３及び第４リップ３４を備えたシール機構１１では圧力変動に応じて上述のように、排気対象気体のガス導入空間２９への進入を防止することが可能である。
　第１シール２７の第１リップ３１は、潤滑オイルＦ及びその蒸気が第２リップ３２に到達することを防止する。第１リップ３１が存在しない構造の場合は、第２リップ３２が潤滑オイルＦと接触するため、潤滑オイルＦが第２リップ３２とシャフト５との摺動箇所に浸潤し、微小キズを伝った表面張力による浸透や、わずかに圧力バランスが崩れた箇所から潤滑オイルＦあるいはその蒸気がガス導入空間２９に進入するおそれがある。また、潤滑室１２と排気室１３の圧力バランスが変動した場合に、潤滑オイルＦあるいはその蒸気がガス導入空間２９に進入する場合がある。これに対し、第１リップ３１及び第２リップ３２を備えたシール機構１１では圧力変動に応じて上述のように、潤滑オイルＦあるいはその蒸気のガス導入空間２９への進入を防止することが可能である。
　以上のように、本実施形態に係るシール機構１１及び第２シール機構１６は、シャフトの軸方向に沿いながら、互いに反対方向に張り出すリップ構造を有することで、第１シール２７が、潤滑オイルＦ及びその蒸気がガス導入空間２９に進入することを防止し、第２シール２８が、排気対象気体がガス導入空間２９に進入することを防止する。即ち、潤滑室１２内の潤滑オイルＦと排気室１３内の排気対象気体を高いシール性を持ってシールすることが可能である。
　以上のように、本実施形態によれば、排気室１３から潤滑室１２への排気対象気体（特に水素）の侵入を防止することができるため、電磁モータ３の永久磁石材が排気対象気体に曝されることはない。このため、排気対象気体に含まれる多量の水素ガスによる電磁モータ３の永久磁石材の水素浸食が効果的に阻止され、電磁モータ３の信頼性が格段に高められる。
［第２実施形態］
　第２実施形態は、第１実施形態のドライ真空ポンプ１にパージ機構（パージ手段）４０を設けたものであり、第１実施形態と重複する部分はその説明を省略する。
　以下に、パージ機構（パージ手段）５０について説明する。
　図９及び図１０に示すように、パージ機構４０は、ガス導入部５０と、ガス排出通路５３とを有する。パージ機構４０は、シール機構１１、１６を介して潤滑室１２に漏出した排気対象気体中の水素を不活性ガスで希釈するためのものであり、排気対象気体のガス成分と反応しない不活性ガスを用いる。不活性ガスとしては、窒素ガスやアルゴンガスなどの窒素ガスは価格が安価であるとともに、排気室１３に混入しても分子量が大きいためドライ真空ポンプの排気能力低下を少なく抑えられるので好ましい。本実施形態では窒素ガスを用いる。
　ガス導入部５０は、電磁モータ３を収納する電磁モータ室１０の容器に一部に形成され、電磁モータ３の内部空間に導入されている。ガス導入部５０の一端は、電磁モータ室１０の外部に設置された窒素ガス導入源５１に接続される。これにより、窒素ガス導入源５１から導入された窒素ガスは、ガス導入部５０を介して電磁モータ３の内部空間から潤滑室１２内へ導入される。窒素ガスは、ドライ真空ポンプ１の動作中、常時、電磁モータ３の内部空間から潤滑室１２へ導入される。これにより、電磁モータ３の内部空間および潤滑室１２は常時、窒素ガス雰囲気に維持される。
　ガス導入部５０のある電磁モータ３の内部空間は潤滑室１２を区画するモータカバー８に接続され、また、ガス排出通路５３の他端は、排気ライン６２に接続されている。ガス排出通路５３は、潤滑室１２に導入された窒素ガス（パージガス）、ガス導入空間２９から導入し潤滑室１２に漏出したシールガス、及び潤滑室１２に漏出した排気対象気体を排気ライン６２へ排出するためのものである。
　パージ機構４０は、さらに、逆止弁５４と、オイルトラップ５５とを備える。逆止弁５４及びオイルトラップ５５は、それぞれ、ガス排出通路５３に設置される。
　逆止弁５４は、潤滑室１２から排気ライン６２へ向かうガスの流れを許容し、その逆の流れは禁止する。これにより、排気室１３の排気孔７ｂから排出された製膜室（真空処理室）１０３の排気対象気体がガス排出通路５３を介して潤滑室１２へ侵入することが防止される。
　オイルトラップ５５は、潤滑室１２と逆止弁５４の間のガス排出通路５３の途中に設けられる。オイルトラップ５５は、潤滑室１２から排出される窒素ガス（パージガス）、ガス導入空間２９から導入し潤滑室１２に漏出したシールガス、および潤滑室１２に漏出した排気対象気体とともに、潤滑室１２内の潤滑オイルＦがキャリーオーバーして排気ライン６２へ侵入することを防止するためのものである。オイルトラップ５５は、例えば、フィルタ、水冷トラップなど、適宜のものを用いることができる。
　排気室１３とガス導入空間２９の間の圧力関係、あるいは、ガス導入空間２９と潤滑室１２の間の圧力関係によっては、排気室１３内に吸引された製膜室１０３からの水素を含む排気対象気体が、シール機構１１、１６を介して潤滑室１２へ侵入するおそれがある。この場合、潤滑室１２へ侵入した水素ガスを含む排気対象気体が電磁モータ３に接触し、電磁モータ３を構成する永久磁石材が当該水素ガスとの接触により水素浸食し破壊などにより励磁力が低下することが懸念される。この場合、ドライ真空ポンプ１の駆動源としての機能が低下し、最悪の場合、機能不全に陥る。
　これを防止するため、本実施形態では、ドライ真空ポンプ１の動作中、パージ機構４０によって潤滑室１２の内部に侵入した排気対象気体の水素濃度を低下させることで、上述した電磁モータ３に対する悪影響を回避するようにしている。すなわち、本実施形態では、ドライ真空ポンプ１の動作中、窒素ガス導入源５１からガス導入部５０を介してパージガス(窒素ガス)を電磁モータ３の内部空間および潤滑室１２へ導入しつつ、導入したパージガスをガス排出通路５３を介して排気ライン６２へ排出する。これにより、電磁モータ３の内部空間および潤滑室１２の内部を窒素ガス雰囲気に維持でき、シール機構１１、１６を介して水素ガスを含む排気対象気体が潤滑室１２内へ侵入したとしても、電磁モータ３の内部空間および潤滑室１２内の水素ガス濃度を所定以下に抑えることが可能となる。
　本実施形態において、電磁モータ３の内部空間および潤滑室１２内へ導入するパージガスである窒素ガス流量の選定は、たとえば、排気対象気体にヘリウムを混入して、電磁モータ３の内部空間または潤滑室１２内にヘリウムリークディテクタを接続して、ヘリウムの濃度の変化を計測することで、適切な流量を選定することが可能である。
　本実施形態において、ガス導入部５０を介して導入したパージガスとしての窒素ガス流量を１ＳＬＭ～３ＳＬＭで変化させて、ヘリウムリークディテクタでヘリウムの濃度を計測したところ、窒素ガス流量を１．０ＳＬＭ以上とすることで、ヘリウム濃度が極めて低い一定濃度となった。このため、窒素ガスを有効に利用するために、１．０ＳＬＭを選定した。
　パージガスの流量は特に限定されず、電磁モータ３の内部空間および潤滑室１２の容積や潤滑室１２へ侵入する水素ガス量等を勘案して適宜の値に設定することができる。
　また、本実施形態では、ガス排出通路５３に上述した構成の逆止弁５４を設置しているので、排気孔７ｂを介して排気ライン６２へ排出された製膜室１０３からの排気対象気体がガス排出通路５３を介して潤滑室１２へ侵入することが防止される。これにより、潤滑室１２内の窒素ガス雰囲気を維持することができる。
　さらに、本実施形態では、ガス排出通路５３中にオイルトラップ５５を設置しているため、潤滑室１２内の潤滑オイルＦがパージガスとともに排気ライン６２へ排出されることが防止される。これにより、排気ライン６２のオイルによる汚染を防止し、クリーンな排気システムを構築することができる。
［第３実施形態］
　第３実施形態は、第２実施形態のガス導入部５０にガス導入通路５２を設けたものであり、第２実施形態と重複する部分はその説明を省略する。
　図１１に示すように、パージ機構（パージ手段）４０は、ガス導入通路５２と、ガス排出通路５３とを有する。パージ機構４０は、シール機構１１、１６を介して潤滑室１２に漏出した排気対象気体中の水素を不活性ガスで希釈するためのものであり、不活性ガスには窒素ガスを利用する場合を説明する。
　ガス導入通路５２は、電磁モータ３の回転軸（回転子）及びシャフト５の軸心部に形成されている。ガス導入通路５２の一端は、電磁モータ室１０の容器に形成されたガス導入部５０を介して電磁モータ３の外部に設置された窒素ガス導入源５１に接続され、ガス導入通路５２の他端は、潤滑室１２に位置するシャフト５の外周部に臨んでいる。これにより、窒素ガス導入源５１から導入された窒素ガスは、ガス導入通路５２を介して潤滑室１２内へ導入される。窒素ガスは、ドライ真空ポンプ１の動作中、常時、潤滑室１２へ導入される。これにより、潤滑室１２は常時、窒素ガス雰囲気に維持される。
　なお、シャフト５が回転可能であるよう、ガス導入部５０とシャフト５の軸端部のガス導入通路５２の間は、少ない隙間をもって設置されている。ガス導入部５０から導入されたパージガスの多くがガス導入通路５２へと導入されて、一部は電磁モータ室１０内部をパージしてもよい。
　ガス排出通路５３の一端は潤滑室１２を区画するモータカバー８に接続され、ガス排出通路５３の他端は、排気ライン６２に接続されている。ガス排出通路５３は、潤滑室１２に導入された窒素ガス（パージガス）、ガス導入空間２９から導入し潤滑室１２へ漏出したシールガス、及び潤滑室１２に漏出した排気対象気体を排気ライン６２へ排出するためのものである。
　第３実施形態では、電磁モータ３の回転軸及びシャフト５の軸心部にガス導入通路５２を設けているため、電磁モータ３周りに配管を設置する必要がないので配管の引き回しが簡素になるという利点がある。また、回転するシャフト５の周囲から潤滑室１２内に向けて窒素ガスが直接的に導入されるため、シャフト５の周囲を常に窒素ガスで被覆でき、電磁モータ３内への水素を含む排気対象気体の侵入を効果的に防止できるという利点を有する。シール機構１１、１６を介して排気室から潤滑室に漏出した排気対象気体中の水素ガスがパージ機構によって直接的に希釈され、排気室側から潤滑室に漏出した水素ガス含む排気対象気体の水素ガス分圧も低くなるので、電磁モータ３を構成する永久磁石材の水素による浸食をさらに効果的に防止することが可能となる。
　このように、排気対象気体に含まれる水素による駆動源の機能不全を防止することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変更が可能である。
　例えば、第１シール２７の第１リップ３１と第２リップ３２、および第２シール２８の第３リップ３３と第４リップ３４は、一体構造として説明をしてきたが、第１リップ３１と第２リップ３２、および第３リップ３３と第４リップ３４をそれぞれ各別体として製作して、これらを組み合わせて第１シール２７と第２シール２８として構成してもよい。
　このとき、第１リップ３１と第２リップ３２、および第３リップ３３と第４リップ３４は各対応するリップの変形に影響されて、シャフトとの隙間を調整するよう、密着して一体構造とみなせるようになっていることが好ましい。また、各リップを組み合わせる際に、相互間の位置決め可能な嵌め込み構造を設けてがあれば、第１シール２７と第２シール２８を精度よく構成できるので、さらに好ましい。
　このように、各リップをそれぞれ別体として製作することで、製作が容易になり、コストダウンが可能となる。
　また、例えば、第１シール２７の第１リップ３１と第２リップ３２、および第２シール２８の第３リップ３３と第４リップ３４は、必ずしも同じサイズである必要がない。第１リップ３１と第２リップ３２、および第３リップ３３と第４リップ３４は、ドライ真空ポンプ１の運用に応じて、圧力差の大きなところを弾性力の強いリップで、圧力差の小さいところを柔軟なリップとして製作してもよい。
　このとき、各リップはサイズが異なることから、第１リップ３１と第２リップ３２、および第３リップ３３と第４リップ３４をそれぞれ別体として製作してもよい。
　ドライ真空ポンプ１の運用に応じて、圧力差に対する各リップ構造を設けることで、より一層にシール特性が向上する。したがって、排気対象気体に含まれる多量の水素ガスによる電磁モータ３の永久磁石材の水素浸食がより一層に阻止され、電磁モータ３の信頼性がより一層に高められる。
　さらに例えば、上記実施形態では、第１シール機構１１及び第２シール機構１６は、潤滑室１２及び排気室１３のシールとして用いたが、これに限られず軸受室（隣室）１７と排気室１３のシールとして用いてもよい。これにより特に、排気対象系内の真空度が大きくない場合、軸受室１７に充填された潤滑オイル等が排気室１３に漏出することを防止することが可能である。
　さらに例えば、上記実施形態では、潤滑室１２と排気室１３との間に設置されるシールを上記構成のシール機構１１、１６で構成したが、これに限られず、端面の断面が円形のＯリングで上記シールを構成してもよい。また、シール機構１１、１６において、排気室１３側の第２シール２８の配置を省略してもよい。
　１　ドライ真空ポンプ
　３　電磁モータ
　４　回転伝達機構
　５　シャフト
　６，１５　ロータ
　１１，１６　シール機構
　１２　潤滑室
　１３　排気室
　２９　ガス導入空間
　３１　第１リップ
　３２　第２リップ
　３３　第３リップ
　３４　第４リップ
　４０　パージ機構
　５０　ガス導入部
　５１　パージガス（窒素ガス）導入源
　５２　ガス導入通路
　５３　ガス排出通路
　５４　逆止弁
　５５　オイルトラップ
　６１　排気系統
　６２　排気ライン
　１０１　真空処理装置（プラズマＣＶＤ装置）
　１０３　真空処理室（製膜室）
　１０４，１０５，１０６　ガス供給流路 
　１１０　排気流路
　１１１　流量調整弁
　１１２，１１３　流路
　１１７　可燃系排気ライン
　１１８　支燃系排気ライン
　１２０　真空計
　Ｆ　潤滑オイル

Claims (14)

  1. 　電磁モータによって回転駆動されるシャフトと、
    　該シャフトに取り付けられるとともに排気室内に設けられ、真空処理室内の排気対象気体を該排気室内に吸引しかつ排出するロータと、
    を備えたドライ真空ポンプにおいて、
    　前記排気室と、該排気室の隣に位置する隣室との間には、該排気室を区画する排気室区画壁部と前記シャフトとの間をシールする排気室側シールと、該隣室を区画する隣室区画壁部と前記シャフトとの間をシールする隣室側シールとを備え、
    　前記排気室側シールと前記隣室側シールとの間には、シールガスが供給されるガス導入空間が設けられ、
    　前記排気室側シール及び前記隣室側シールは、それぞれ、前記排気室区画壁部側または前記隣室区画壁部側に固定された円環状の基部と、該基部から前記シャフト側へと延在する一対の円環状のリップ部とを備え、
    　一対の前記リップ部は、前記基部から前記シャフト側へと向かうにつれて互いの間隔が漸次拡大するように延在するとともに、それぞれの先端部が、前記シャフトに対して弾性的に接触可能とされていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
  2. 　前記基部と一対の前記リップ部とは、一体にて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のドライ真空ポンプ。
  3. 　一対の前記リップ部をそれぞれ別部材とし、これらリップ部の基端部を互いに固定して組み付けることによって前記基部と構成することを特徴とする請求項１又は２に記載のドライ真空ポンプ。
  4. 　各前記リップは、前記シャフトと接触する部位がポリテトラフルオロエチレンとされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のドライ真空ポンプ。
  5. 　前記電磁モータを収容する電磁モータ室は、前記排気室に対して前記隣室を挟んだ位置に設けられ、
    　前記隣室は、潤滑オイルが貯留される潤滑室とされ、
    　前記排気対象気体には、水素ガスが含まれていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のドライ真空ポンプ。
  6. 　前記排気室から前記排気対象気体を排気する排気ラインへ接続されたガス排出通路をさらに備え、該ガス排出通路には、前記排気ラインへ向かう前記潤滑オイルを捕捉するオイルトラップが設けられていることを特徴とする請求項５に記載のドライ真空ポンプ。
  7. 　前記排気室から前記排気対象気体を排気する排気ラインへ接続されたガス排出通路をさらに備え、該ガス排出通路には、前記排気ラインへ向かうガスの流れを許容するとともに逆方向の流れを禁止する逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のドライ真空ポンプ。
  8. 　電磁モータ室内に収容された電磁モータと、
    　該電磁モータによって回転駆動されるシャフトと、
    　該シャフトに取り付けられるとともに排気室内に設けられ、真空処理室内の水素ガスを含む排気対象気体を該排気室内に吸引しかつ排出するロータと、
    を備えたドライ真空ポンプにおいて、
    　前記電磁モータ室内に不活性ガスを導入するとともに、該電磁モータ室内のガスを排気するパージ手段が設けられていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
  9. 　前記排気室と前記電磁モータ室との間には、潤滑オイルが貯留される潤滑室が設けられ、
    　前記パージ手段によって前記電磁モータ室内に導入された不活性ガスは、前記潤滑室内を通過して排気されることを特徴とする請求項８に記載のドライ真空ポンプ。
  10. 　電磁モータ室内に収容された電磁モータと、
    　該電磁モータによって回転駆動されるシャフトと、
    　該シャフトに取り付けられるとともに排気室内に設けられ、真空処理室内の水素ガスを含む排気対象気体を該排気室内に吸引しかつ排出するロータと、
    　前記排気室と前記電磁モータ室との間に設けられ、潤滑オイルが貯留される潤滑室と、
    を備えたドライ真空ポンプにおいて、
    　前記シャフトに形成されたガス導入通路によって前記電磁モータ室の外部から前記潤滑室内に不活性ガスを導入するとともに、該潤滑室内のガスを排気するパージ手段が設けられていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
  11. 　前記排気室と前記電磁モータ室との間には、潤滑オイルが貯留される潤滑室が設けられ、
    　前記排気対象気体には、水素ガスが含まれていることを特徴とする請求項８に記載のドライ真空ポンプ。
  12. 　前記排気対象気体には、水素ガスが含まれていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のドライ真空ポンプ。
  13. 　前記パージ手段は、前記排気室から前記排気対象気体を排気する排気ラインへ接続されたガス排出通路を備え、該ガス排出通路には、前記排気ラインへ向かう前記潤滑オイルを捕捉するオイルトラップが設けられていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のドライ真空ポンプ。
  14. 　前記パージ手段は、前記排気室から前記排気対象気体を排気する排気ラインへ接続されたガス排出通路を備え、該ガス排出通路には、前記排気ラインへ向かうガスの流れを許容するとともに逆方向の流れを禁止する逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項８から１３のいずれかに記載のドライ真空ポンプ。
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