JP2003028090A - 分子ポンプおよび真空排気装置 - Google Patents
分子ポンプおよび真空排気装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮性能に優れた分子ポンプの提供。
【解決手段】 ネジ溝51を有するドラッグポンプ部を
備えた分子ポンプにおいて、ネジ溝51のリード形状を
曲線y=−b・x0.5の一部分の曲線と同一形状とな
るようにした。このとき、前記部分曲線の座標原点側の
端部をネジ溝51のターボ分子ポンプ側とし、部分曲線
の他方の端部をネジ溝51の排気口側とする。ネジ溝5
1のリード角φをターボ分子ポンプ側から排気口側へと
小さくし、かつ、リード角φの変化率もターボ分子ポン
プ側から排気口側へと近づくにつれて小さくした。その
結果、リード角φの小さな部分の割合が増加して圧縮性
能が向上し、従来より排気速度の小さな補助ポンプを使
用することができる。
備えた分子ポンプにおいて、ネジ溝51のリード形状を
曲線y=−b・x0.5の一部分の曲線と同一形状とな
るようにした。このとき、前記部分曲線の座標原点側の
端部をネジ溝51のターボ分子ポンプ側とし、部分曲線
の他方の端部をネジ溝51の排気口側とする。ネジ溝5
1のリード角φをターボ分子ポンプ側から排気口側へと
小さくし、かつ、リード角φの変化率もターボ分子ポン
プ側から排気口側へと近づくにつれて小さくした。その
結果、リード角φの小さな部分の割合が増加して圧縮性
能が向上し、従来より排気速度の小さな補助ポンプを使
用することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドラッグポンプ機
構を有する分子ポンプおよびその分子ポンプを備える真
空排気装置に関する。
構を有する分子ポンプおよびその分子ポンプを備える真
空排気装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、エッチング装置やCVD装置など
の半導体製造装置ではプロセスガスを流しながら各プロ
セスが行われるため、大流量タイプの複合型ターボ分子
ポンプが用いられている。複合型ターボ分子ポンプは、
タービン翼を備えたターボ分子ポンプ部と、ネジ溝を備
えたドラッグポンプ部とで構成されている。ターボ分子
ポンプ部は吸気口から取り込んだガスを大気圧まで圧縮
することができないので、通常、ターボ分子ポンプ部の
排気口側に補助ポンプを接続し、排気したガスを補助ポ
ンプで大気圧まで圧縮するようにしている。
の半導体製造装置ではプロセスガスを流しながら各プロ
セスが行われるため、大流量タイプの複合型ターボ分子
ポンプが用いられている。複合型ターボ分子ポンプは、
タービン翼を備えたターボ分子ポンプ部と、ネジ溝を備
えたドラッグポンプ部とで構成されている。ターボ分子
ポンプ部は吸気口から取り込んだガスを大気圧まで圧縮
することができないので、通常、ターボ分子ポンプ部の
排気口側に補助ポンプを接続し、排気したガスを補助ポ
ンプで大気圧まで圧縮するようにしている。
【0003】半導体製造装置にターボ分子ポンプを用い
る場合には、オイルフリーという要請から補助ポンプと
して一般的にドライ真空ポンプが用いられている。ドラ
イ真空ポンプは電力消費量が大きいため、省エネルギー
の観点からより消費電力の小さな小型のドライ真空ポン
プを使用することが望まれている。
る場合には、オイルフリーという要請から補助ポンプと
して一般的にドライ真空ポンプが用いられている。ドラ
イ真空ポンプは電力消費量が大きいため、省エネルギー
の観点からより消費電力の小さな小型のドライ真空ポン
プを使用することが望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、排気速
度の小さな小型のドライ真空ポンプを使用した場合に
は、プロセスガスを流したときにターボ分子ポンプの排
気口圧力が高くなる傾向がある。そのため、従来のター
ボ分子ポンプでは圧縮能力が不足してターボ分子ポンプ
の吸気口側圧力、すなわち真空チャンバ内の圧力が上昇
し、所望のプロセス圧力にできないという課題があっ
た。
度の小さな小型のドライ真空ポンプを使用した場合に
は、プロセスガスを流したときにターボ分子ポンプの排
気口圧力が高くなる傾向がある。そのため、従来のター
ボ分子ポンプでは圧縮能力が不足してターボ分子ポンプ
の吸気口側圧力、すなわち真空チャンバ内の圧力が上昇
し、所望のプロセス圧力にできないという課題があっ
た。
【0005】本発明の目的は、圧縮性能に優れた分子ポ
ンプ、および、その分子ポンプを備えた真空排気装置を
提供することにある。
ンプ、および、その分子ポンプを備えた真空排気装置を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図1,2,5および10に対応付けて説明する。 (1)図1、2および5に対応付けて説明すると、請求
項1の発明は、ネジ溝51を有するドラッグポンプ部M
を備えた分子ポンプ1に適用され、ネジ溝51のリード
角φを吸気側から排気側へと近づくにつれて小さくし、
かつ、リード角φの変化率d2y/dx2を吸気側から
排気側へと近づくにつれて小さくしたことにより上述の
目的を達成する。 (2)請求項2の発明は、ネジ溝51を有するドラッグ
ポンプ部Mを備えた分子ポンプ1に適用され、xy座標
平面上における曲線y=−b・x0.5の一部分である
曲線CDをネジ溝51のリード形状とするとともに、一
部分の曲線CDの座標原点側の端部Cをネジ溝51の吸
気側とし、一部分の曲線CDの他方の端部Dをネジ溝5
1の排気側としたことにより上述の目的を達成する。た
だし、bは任意の正の実数とする。 (3)図10に対応付けて説明すると、請求項3の発明
による真空排気装置は、請求項1または2に記載の分子
ポンプ1と、分子ポンプ1の排気口3に接続される補助
ポンプ68とを備えて上述の目的を達成する。
図1,2,5および10に対応付けて説明する。 (1)図1、2および5に対応付けて説明すると、請求
項1の発明は、ネジ溝51を有するドラッグポンプ部M
を備えた分子ポンプ1に適用され、ネジ溝51のリード
角φを吸気側から排気側へと近づくにつれて小さくし、
かつ、リード角φの変化率d2y/dx2を吸気側から
排気側へと近づくにつれて小さくしたことにより上述の
目的を達成する。 (2)請求項2の発明は、ネジ溝51を有するドラッグ
ポンプ部Mを備えた分子ポンプ1に適用され、xy座標
平面上における曲線y=−b・x0.5の一部分である
曲線CDをネジ溝51のリード形状とするとともに、一
部分の曲線CDの座標原点側の端部Cをネジ溝51の吸
気側とし、一部分の曲線CDの他方の端部Dをネジ溝5
1の排気側としたことにより上述の目的を達成する。た
だし、bは任意の正の実数とする。 (3)図10に対応付けて説明すると、請求項3の発明
による真空排気装置は、請求項1または2に記載の分子
ポンプ1と、分子ポンプ1の排気口3に接続される補助
ポンプ68とを備えて上述の目的を達成する。
【0007】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態
の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態
に限定されるものではない。
では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態
の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態
に限定されるものではない。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図1は本発明による複合型ターボ分
子ポンプの断面図である。ターボ分子ポンプ1の吸気口
フランジ2aには、真空排気すべきチャンバー(不図
示)が接続される。一方、排気口フランジ3にはドライ
ポンプなどの補助ポンプ(不図示)が接続される。吸気
口フランジ2aが形成された外筒2の内部には、複数段
の回転翼4aとネジ溝51が形成された回転円筒部4b
とを有するロータ4が回転自在に配設されている。上下
に並んだ回転翼4aの間には固定翼5aが配設され、回
転円筒部4bの周囲を囲むように固定円筒部5bが配設
されている。後述するように、固定円筒部5bの内周面
にはネジ溝51が形成されている。
の形態を説明する。図1は本発明による複合型ターボ分
子ポンプの断面図である。ターボ分子ポンプ1の吸気口
フランジ2aには、真空排気すべきチャンバー(不図
示)が接続される。一方、排気口フランジ3にはドライ
ポンプなどの補助ポンプ(不図示)が接続される。吸気
口フランジ2aが形成された外筒2の内部には、複数段
の回転翼4aとネジ溝51が形成された回転円筒部4b
とを有するロータ4が回転自在に配設されている。上下
に並んだ回転翼4aの間には固定翼5aが配設され、回
転円筒部4bの周囲を囲むように固定円筒部5bが配設
されている。後述するように、固定円筒部5bの内周面
にはネジ溝51が形成されている。
【0009】複合型ターボ分子ポンプ1では、回転翼4
aと固定翼4bとがターボ分子ポンプ部Tを構成し、回
転円筒部4bと固定円筒部5bとがドラッグポンプ部M
を構成している。図1に示した複合型ターボ分子ポンプ
1は磁気軸受式のターボ分子ポンプであり、ロータ4は
ラジアル電磁石6A,6Bおよびアキシャル電磁石6C
により非接触支持され、高周波モータ7により回転駆動
される。ロータ4は、磁気浮上していないときには非常
用のメカニカルベアリング8により支持される。磁気浮
上時には、ロータ4とメカニカルベアリング8とは非接
触状態になる。
aと固定翼4bとがターボ分子ポンプ部Tを構成し、回
転円筒部4bと固定円筒部5bとがドラッグポンプ部M
を構成している。図1に示した複合型ターボ分子ポンプ
1は磁気軸受式のターボ分子ポンプであり、ロータ4は
ラジアル電磁石6A,6Bおよびアキシャル電磁石6C
により非接触支持され、高周波モータ7により回転駆動
される。ロータ4は、磁気浮上していないときには非常
用のメカニカルベアリング8により支持される。磁気浮
上時には、ロータ4とメカニカルベアリング8とは非接
触状態になる。
【0010】高周波モータ7によりロータ4が高速回転
駆動されると、吸気口フランジ2aからターボ分子ポン
プ1側に飛び込んだ気体分子は、ターボ分子ポンプ部T
によって圧縮されてドラッグポンプ部M側へと排気され
る。ドラッグポンプ部Mではターボ分子ポンプ部Tで圧
縮された気体を更に圧縮し、排気口フランジ3側へと排
気する。排気口フランジ3側に排気された気体は、排気
口フランジ3に接続されたドライポンプにより大気圧側
に排気される。
駆動されると、吸気口フランジ2aからターボ分子ポン
プ1側に飛び込んだ気体分子は、ターボ分子ポンプ部T
によって圧縮されてドラッグポンプ部M側へと排気され
る。ドラッグポンプ部Mではターボ分子ポンプ部Tで圧
縮された気体を更に圧縮し、排気口フランジ3側へと排
気する。排気口フランジ3側に排気された気体は、排気
口フランジ3に接続されたドライポンプにより大気圧側
に排気される。
【0011】図2は固定円筒部5bの内周面に形成され
たネジ溝51を示す展開図である。図2において、X軸
はネジ溝面の展開方向(円周方向)の長さを表してお
り、図示上方(y軸正側)がターボ分子ポンプ部側であ
り、図示下方が排気口側である。なお、展開したときの
角度(0〜360°)も参考に付した。固定円筒部5b
の内周面にはネジ溝51が複数形成されており、ネジ溝
間は凸部52となっている。図3は、図2のA−A断面
を示した図であり、51aはネジ溝51と凸部52との
境界である。φは境界51aの傾き角度であり、ネジ溝
51のリード角を表している。ターボ分子ポンプ部側の
リード角はφ1で排気口側のリード角はφ2であり、φ
1>φ2に設定されている。ネジ溝51の深さは排気口
側に近づくにつれて浅くなっている。
たネジ溝51を示す展開図である。図2において、X軸
はネジ溝面の展開方向(円周方向)の長さを表してお
り、図示上方(y軸正側)がターボ分子ポンプ部側であ
り、図示下方が排気口側である。なお、展開したときの
角度(0〜360°)も参考に付した。固定円筒部5b
の内周面にはネジ溝51が複数形成されており、ネジ溝
間は凸部52となっている。図3は、図2のA−A断面
を示した図であり、51aはネジ溝51と凸部52との
境界である。φは境界51aの傾き角度であり、ネジ溝
51のリード角を表している。ターボ分子ポンプ部側の
リード角はφ1で排気口側のリード角はφ2であり、φ
1>φ2に設定されている。ネジ溝51の深さは排気口
側に近づくにつれて浅くなっている。
【0012】《従来のネジ溝のリード角》ドラッグポン
プ部Mの排気性能は、ネジ溝51のリード角φ,ネジ溝
51の幅,ネジ溝51の深さ,回転円筒部4bと固定円
筒部5bとのギャップ寸法などに依存している。リード
角φは、この角度が小さくなるにつれてドラッグポンプ
部Mの圧縮性能が向上する。分子ポンプでは排気口側の
圧力と吸気口側(ターボ分子ポンプ側)の圧力との比を
圧縮比と称し、圧縮性能はこの圧縮比により判断され
る。従来、ネジ溝の加工し易さなどから当初はリード角
φを一定としていた。
プ部Mの排気性能は、ネジ溝51のリード角φ,ネジ溝
51の幅,ネジ溝51の深さ,回転円筒部4bと固定円
筒部5bとのギャップ寸法などに依存している。リード
角φは、この角度が小さくなるにつれてドラッグポンプ
部Mの圧縮性能が向上する。分子ポンプでは排気口側の
圧力と吸気口側(ターボ分子ポンプ側)の圧力との比を
圧縮比と称し、圧縮性能はこの圧縮比により判断され
る。従来、ネジ溝の加工し易さなどから当初はリード角
φを一定としていた。
【0013】その後、吸気口側のリード角φを比較的大
きくして気体分子を受け入れやすくし、排気口側のリー
ド角φを小さくして排気口側からドラッグポンプ部側に
逆流する気体分子を抑えたものが考え出された。このと
き、図3の境界51aの形状に対応するネジ溝のリード
形状は、展開図の固定円筒部軸方向をy、展開方向をx
とすると式(1)で表される。
きくして気体分子を受け入れやすくし、排気口側のリー
ド角φを小さくして排気口側からドラッグポンプ部側に
逆流する気体分子を抑えたものが考え出された。このと
き、図3の境界51aの形状に対応するネジ溝のリード
形状は、展開図の固定円筒部軸方向をy、展開方向をx
とすると式(1)で表される。
【数1】y=a・x2 …(1)
【0014】図4(a)は曲線y=a・x2を示したも
のであり、曲線y=a・x2上の傾き角がφ1のA点か
ら傾き角がφ2のB点までの曲線ABをネジ溝の形状と
していた。このとき、ネジ溝のリード角φはターボ分子
ポンプ部側(点A)のφ1から徐々に小さくなり、排気
口側(点B)でφ2となる。ところで、リード角φに関
して、曲線y=a・x2の一階微分dy/dxは曲線の
傾きtanφを表している(図4(b))。また、図4
(c)に示す二階微分d2y/dx2は傾きtanφの
変化率である。すなわち、曲線ABの傾きtanφの変
化率は2aで一定となっているので、リード角φの変化
率も一定となっている。このように、式(1)で表され
る従来のネジ溝は、リード角φの変化率が一定(=2
a)となってる。
のであり、曲線y=a・x2上の傾き角がφ1のA点か
ら傾き角がφ2のB点までの曲線ABをネジ溝の形状と
していた。このとき、ネジ溝のリード角φはターボ分子
ポンプ部側(点A)のφ1から徐々に小さくなり、排気
口側(点B)でφ2となる。ところで、リード角φに関
して、曲線y=a・x2の一階微分dy/dxは曲線の
傾きtanφを表している(図4(b))。また、図4
(c)に示す二階微分d2y/dx2は傾きtanφの
変化率である。すなわち、曲線ABの傾きtanφの変
化率は2aで一定となっているので、リード角φの変化
率も一定となっている。このように、式(1)で表され
る従来のネジ溝は、リード角φの変化率が一定(=2
a)となってる。
【0015】《本実施の形態におけるネジ溝形状》図5
は本実施の形態におけるネジ溝形状の一例を示す図であ
る。図5(a)は曲線y2=b2・xを図示したもので
あり、その下側半分はy=−b・x0.5と表される。
そして、上述したネジ溝51の境界51aの形状(リー
ド形状)を、点C(リード角φ1)から点D(リード角
φ2)までの曲線CDと同一形状となるようにした。図
5(b)は曲線y=−b・x0.5の一階微分dy/d
xを、図5(c)は曲線y=−b・x0.5の二階微分
d2y/dx2を示したものである。
は本実施の形態におけるネジ溝形状の一例を示す図であ
る。図5(a)は曲線y2=b2・xを図示したもので
あり、その下側半分はy=−b・x0.5と表される。
そして、上述したネジ溝51の境界51aの形状(リー
ド形状)を、点C(リード角φ1)から点D(リード角
φ2)までの曲線CDと同一形状となるようにした。図
5(b)は曲線y=−b・x0.5の一階微分dy/d
xを、図5(c)は曲線y=−b・x0.5の二階微分
d2y/dx2を示したものである。
【0016】図5(c)からも分かるように、曲線CD
においては、x(C)からx(D)に近づくにつれて曲線の傾
きtanφの変化率が小さくなっている。すなわち、曲
線の傾きtanφの変化率が一定である曲線ABに比べ
て、曲線CDの場合にはリード角φ2に近い傾きの部分
の割合が大きいことが分かる。なお、図2に示した各境
界51aの形状は全て同一であり、それらは曲線CDを
図2のx軸方向に平行移動することによりそれぞれ得ら
れる。
においては、x(C)からx(D)に近づくにつれて曲線の傾
きtanφの変化率が小さくなっている。すなわち、曲
線の傾きtanφの変化率が一定である曲線ABに比べ
て、曲線CDの場合にはリード角φ2に近い傾きの部分
の割合が大きいことが分かる。なお、図2に示した各境
界51aの形状は全て同一であり、それらは曲線CDを
図2のx軸方向に平行移動することによりそれぞれ得ら
れる。
【0017】図6は本実施の形態におけるネジ溝51の
リード形状(白丸で示した曲線)と、従来のようにリー
ド角の変化率が一定の曲線ABに基づくリード形状(黒
丸で示した曲線)とを示したものである。図6において
縦軸は固定円筒部5bの軸方向の寸法で図4および図5
のy軸に対応しており、横軸はネジ溝面を展開したとき
の展開方向の寸法でx軸に対応している。また、リード
形状の違いが分かり易いように、図6ではリード角φ1
の点Aおよび点Cを一致させて図示した。点A,Cのリ
ード角はそれぞれφ1=26°に設定されており、点
B,Dのリード角はそれぞれφ2=14°に設定されて
いる。
リード形状(白丸で示した曲線)と、従来のようにリー
ド角の変化率が一定の曲線ABに基づくリード形状(黒
丸で示した曲線)とを示したものである。図6において
縦軸は固定円筒部5bの軸方向の寸法で図4および図5
のy軸に対応しており、横軸はネジ溝面を展開したとき
の展開方向の寸法でx軸に対応している。また、リード
形状の違いが分かり易いように、図6ではリード角φ1
の点Aおよび点Cを一致させて図示した。点A,Cのリ
ード角はそれぞれφ1=26°に設定されており、点
B,Dのリード角はそれぞれφ2=14°に設定されて
いる。
【0018】図6に示すようにネジ溝の軸方向寸法を1
60(mm)とすると、本実施の形態の場合のリード形
状は曲線y=−b・x0.5においてb=12.8とし
たものになり、図5(a)の点Cのx座標はx(C)=1
70(mm)で、点Dのx座標はx(D)=656(m
m)となる。一方、一定変化リード角のリード形状(黒
丸で示した曲線)は、曲線y=a・x2においてa=
2.75×10−3としたものになり、図4(a)の点
Aのx座標はx(A)=−887(mm)で、点Bのx座
標はx(B)=−452(mm)となる。図6では点A,
Cのx座標を0としているので、図6における点Bおよ
び点Dのx座標はそれぞれx(B)=435(mm)、x
(D)=486(mm)となる。
60(mm)とすると、本実施の形態の場合のリード形
状は曲線y=−b・x0.5においてb=12.8とし
たものになり、図5(a)の点Cのx座標はx(C)=1
70(mm)で、点Dのx座標はx(D)=656(m
m)となる。一方、一定変化リード角のリード形状(黒
丸で示した曲線)は、曲線y=a・x2においてa=
2.75×10−3としたものになり、図4(a)の点
Aのx座標はx(A)=−887(mm)で、点Bのx座
標はx(B)=−452(mm)となる。図6では点A,
Cのx座標を0としているので、図6における点Bおよ
び点Dのx座標はそれぞれx(B)=435(mm)、x
(D)=486(mm)となる。
【0019】例えば、各々のリード形状に対してφ=1
4°〜16°の範囲を示すと、図6のそれぞれR1,R
2で示す範囲となる。従来の場合の範囲R1はリード形
状全体に対して約16%であるが、本実施の形態の範囲
R2は約33%となる。その結果、圧縮性能が従来の場
合よりも向上した。また、ターボ分子ポンプ部側のリー
ド角は従来と同様にφ1=26°としているため、気体
分子の受け入れ易さ(排気速度性能)に関してはほとん
ど変わらない。
4°〜16°の範囲を示すと、図6のそれぞれR1,R
2で示す範囲となる。従来の場合の範囲R1はリード形
状全体に対して約16%であるが、本実施の形態の範囲
R2は約33%となる。その結果、圧縮性能が従来の場
合よりも向上した。また、ターボ分子ポンプ部側のリー
ド角は従来と同様にφ1=26°としているため、気体
分子の受け入れ易さ(排気速度性能)に関してはほとん
ど変わらない。
【0020】上述した実施の形態では、リード形状を曲
線y=−b・x0.5の一部としたが、これに限らず、
図5(c)に示したように吸気口側(点C)から排気口
側(点D)に近づくにつれてリード角φの変化率が小さ
くなるような曲線であれば良い。例えば、図7に示すよ
うな曲線y=k・x4の一部(曲線EF)であっても良
い。図7において、(a)は曲線y=k・x4を示す図
であり、(b)は一階微分dy/dx、(c)は二階微
分d2y/dx2をそれぞれ示す。この場合も、点Eか
ら点Fに近づくにつれて、リード角φの変化率である二
階微分d2y/dx2が小さくなっている。
線y=−b・x0.5の一部としたが、これに限らず、
図5(c)に示したように吸気口側(点C)から排気口
側(点D)に近づくにつれてリード角φの変化率が小さ
くなるような曲線であれば良い。例えば、図7に示すよ
うな曲線y=k・x4の一部(曲線EF)であっても良
い。図7において、(a)は曲線y=k・x4を示す図
であり、(b)は一階微分dy/dx、(c)は二階微
分d2y/dx2をそれぞれ示す。この場合も、点Eか
ら点Fに近づくにつれて、リード角φの変化率である二
階微分d2y/dx2が小さくなっている。
【0021】図8は、上述した曲線ABのリード形状を
有する従来の複合型ターボ分子ポンプの排気性能と、曲
線CDのリード形状を有する本実施の形態の複合型ター
ボ分子ポンプの排気性能とを示す図である。図8では、
一定量の窒素ガスを排気チャンバ内に流入したときのタ
ーボ分子ポンプの吸気口圧力と排気口圧力との関係を示
している。なお、図8に例示したターボ分子ポンプは、
ドライエッチング装置等に用いられる2000(L/s
ec)クラスのポンプである。L10,L11は本実施
の形態のターボ分子ポンプに関するものであり、L2
0,L21は従来のターボ分子ポンプに関する。また、
L10およびL20は窒素ガスを1000(SCCM)
流入させた場合で、L11,L21は窒素ガスを500
(SCCM)流入させた場合である。
有する従来の複合型ターボ分子ポンプの排気性能と、曲
線CDのリード形状を有する本実施の形態の複合型ター
ボ分子ポンプの排気性能とを示す図である。図8では、
一定量の窒素ガスを排気チャンバ内に流入したときのタ
ーボ分子ポンプの吸気口圧力と排気口圧力との関係を示
している。なお、図8に例示したターボ分子ポンプは、
ドライエッチング装置等に用いられる2000(L/s
ec)クラスのポンプである。L10,L11は本実施
の形態のターボ分子ポンプに関するものであり、L2
0,L21は従来のターボ分子ポンプに関する。また、
L10およびL20は窒素ガスを1000(SCCM)
流入させた場合で、L11,L21は窒素ガスを500
(SCCM)流入させた場合である。
【0022】本実施の形態のターボ分子ポンプの場合、
上述したように圧縮性能が従来のターボ分子ポンプより
も向上しているため、排気口圧力を1200(Pa)程
度まで上昇させても、吸気口圧力(すなわちチャンバ内
圧力)を一定に保持することができる。一方、従来のタ
ーボ分子ポンプの場合には、排気口圧力が300(P
a)程度まで上昇すると、吸気口圧力が上昇し始める。
そのため、より大きな補助ポンプを使用して排気口圧力
を300(Pa)よりも低くしないと安定した排気が行
えないことが分かる。
上述したように圧縮性能が従来のターボ分子ポンプより
も向上しているため、排気口圧力を1200(Pa)程
度まで上昇させても、吸気口圧力(すなわちチャンバ内
圧力)を一定に保持することができる。一方、従来のタ
ーボ分子ポンプの場合には、排気口圧力が300(P
a)程度まで上昇すると、吸気口圧力が上昇し始める。
そのため、より大きな補助ポンプを使用して排気口圧力
を300(Pa)よりも低くしないと安定した排気が行
えないことが分かる。
【0023】例えば、排気速度300(L/min)の
補助ポンプを図8に示すと、P0,P1のようになる。
P0は、1000(SCCM)の窒素ガスをこの補助ポ
ンプで排気したときの補助ポンプの吸気口圧力、すなわ
ちターボ分子ポンプの排気口圧力を示している。また、
P1は、500(SCCM)の窒素ガスをこの補助ポン
プで排気したときの補助ポンプの吸気口圧力を示してい
る。P0は流量1000(SCCM)では補助ポンプの
吸気口圧力が400(Pa)程度となることを示してお
り、一方、P1は流量500(SCCM)では補助ポン
プの吸気口圧力が200(Pa)程度となることを示し
ている。すなわち、本実施の形態のターボ分子ポンプで
は、ガス流量が1000(SCCM)であっても300
(L/min)クラスの補助ポンプを使用することがで
きる。
補助ポンプを図8に示すと、P0,P1のようになる。
P0は、1000(SCCM)の窒素ガスをこの補助ポ
ンプで排気したときの補助ポンプの吸気口圧力、すなわ
ちターボ分子ポンプの排気口圧力を示している。また、
P1は、500(SCCM)の窒素ガスをこの補助ポン
プで排気したときの補助ポンプの吸気口圧力を示してい
る。P0は流量1000(SCCM)では補助ポンプの
吸気口圧力が400(Pa)程度となることを示してお
り、一方、P1は流量500(SCCM)では補助ポン
プの吸気口圧力が200(Pa)程度となることを示し
ている。すなわち、本実施の形態のターボ分子ポンプで
は、ガス流量が1000(SCCM)であっても300
(L/min)クラスの補助ポンプを使用することがで
きる。
【0024】一方、従来のターボ分子ポンプの場合、流
量が500(SCCM)であれば補助ポンプ吸気口圧力
はP1で示すように200(Pa)程度なので、300
(L/min)クラスの補助ポンプを使用することがで
きる。しかし、流量が1000(SCCM)のときの補
助ポンプ吸気口圧力はP0で示すように400(Pa)
程度なので、ターボ分子ポンプの吸気口圧力が上昇して
安定した排気を行うことができない。すなわち、流量1
000(SCCM)で使用する場合には、より排気速度
の大きな補助ポンプを使用してターボ分子ポンプの排気
口圧力を200(Pa)より低く下げる必要がある。
量が500(SCCM)であれば補助ポンプ吸気口圧力
はP1で示すように200(Pa)程度なので、300
(L/min)クラスの補助ポンプを使用することがで
きる。しかし、流量が1000(SCCM)のときの補
助ポンプ吸気口圧力はP0で示すように400(Pa)
程度なので、ターボ分子ポンプの吸気口圧力が上昇して
安定した排気を行うことができない。すなわち、流量1
000(SCCM)で使用する場合には、より排気速度
の大きな補助ポンプを使用してターボ分子ポンプの排気
口圧力を200(Pa)より低く下げる必要がある。
【0025】このようなターボ分子ポンプとドライ真空
ポンプとを組み合わせた真空排気装置をドライエッチン
グ装置に用いた場合のポンプ配置例を、図9および図1
0に示す。図9は従来のターボ分子ポンプ64を用いた
場合の図であり、補助ポンプとして1000〜3000
(L/min)のドライ真空ポンプ66が用いられる。
半導体製造工場は一般的に二層構造になっていて、二階
部分がクリーンルームで、一階部分が機械室になってい
る。エッチング装置60はプロセス室61,搬送室6
2,ロードロック室63を有しており、プロセス室61
にはバルブ69を介してターボ分子ポンプ64が接続さ
れている。
ポンプとを組み合わせた真空排気装置をドライエッチン
グ装置に用いた場合のポンプ配置例を、図9および図1
0に示す。図9は従来のターボ分子ポンプ64を用いた
場合の図であり、補助ポンプとして1000〜3000
(L/min)のドライ真空ポンプ66が用いられる。
半導体製造工場は一般的に二層構造になっていて、二階
部分がクリーンルームで、一階部分が機械室になってい
る。エッチング装置60はプロセス室61,搬送室6
2,ロードロック室63を有しており、プロセス室61
にはバルブ69を介してターボ分子ポンプ64が接続さ
れている。
【0026】従来、ターボ分子ポンプ64の補助ポンプ
であるドライ真空ポンプ66は体積および重量が大きい
ため、エッチング装置60と分離されて一階部分の機械
室に配設される。ターボ分子ポンプ64の排気口とドラ
イ真空ポンプ65の吸気口とは配管65により連結され
る。ドライ真空ポンプ66を機械室に配設しているので
配管65の短縮化には限度があり、ガスの流れに対する
配管抵抗を低減するために、可能な限り内径の大きな配
管65が用いられる。
であるドライ真空ポンプ66は体積および重量が大きい
ため、エッチング装置60と分離されて一階部分の機械
室に配設される。ターボ分子ポンプ64の排気口とドラ
イ真空ポンプ65の吸気口とは配管65により連結され
る。ドライ真空ポンプ66を機械室に配設しているので
配管65の短縮化には限度があり、ガスの流れに対する
配管抵抗を低減するために、可能な限り内径の大きな配
管65が用いられる。
【0027】一方、図10は本実施の形態のターボ分子
ポンプ1を用いた場合の配置を示す図である。上述した
ようにターボ分子ポンプ1は圧縮性能が従来のターボ分
子ポンプ64よりも向上しているので、排気速度100
〜500(L/min)の小型のドライ真空ポンプ68
を使用することができる。その結果、ターボ分子ポンプ
1だけでなくドライ真空ポンプ68もエッチング装置6
0内に組み込むことが可能となる。そのため、ターボ分
子ポンプ1の排気口とドライ真空ポンプ68の吸気口と
を連結する配管70の長さを短くすることができ、配管
径も従来の場合(図9)よりも小さくて良い。さらに、
従来は1000〜3000(L/min)クラスであっ
たドライ真空ポンプ66を、100〜500(L/mi
n)クラスの小型のドライ真空ポンプ68に置き換える
ことができるので、エッチング装置60のトータルの消
費電力を大幅に低減することができる
ポンプ1を用いた場合の配置を示す図である。上述した
ようにターボ分子ポンプ1は圧縮性能が従来のターボ分
子ポンプ64よりも向上しているので、排気速度100
〜500(L/min)の小型のドライ真空ポンプ68
を使用することができる。その結果、ターボ分子ポンプ
1だけでなくドライ真空ポンプ68もエッチング装置6
0内に組み込むことが可能となる。そのため、ターボ分
子ポンプ1の排気口とドライ真空ポンプ68の吸気口と
を連結する配管70の長さを短くすることができ、配管
径も従来の場合(図9)よりも小さくて良い。さらに、
従来は1000〜3000(L/min)クラスであっ
たドライ真空ポンプ66を、100〜500(L/mi
n)クラスの小型のドライ真空ポンプ68に置き換える
ことができるので、エッチング装置60のトータルの消
費電力を大幅に低減することができる
【0028】なお、上述した本実施の形態ではターボ分
子ポンプ部Tとドラッグポンプ部Mとを備えた複合型タ
ーボ分子ポンプを例に説明したが、本発明はドラッグポ
ンプ部のみから成る分子ポンプにも適用することができ
る。また、固定円筒部5bの回転円筒部4bと対向する
面(内周面)にネジ溝を形成したが、回転円筒部4b側
にネジ溝51を形成しても良い。さらに、ネジ溝51は
ドラッグポンプ部Mの上下方向全域に形成されていなく
ても良く、一部分に形成されていても良い。
子ポンプ部Tとドラッグポンプ部Mとを備えた複合型タ
ーボ分子ポンプを例に説明したが、本発明はドラッグポ
ンプ部のみから成る分子ポンプにも適用することができ
る。また、固定円筒部5bの回転円筒部4bと対向する
面(内周面)にネジ溝を形成したが、回転円筒部4b側
にネジ溝51を形成しても良い。さらに、ネジ溝51は
ドラッグポンプ部Mの上下方向全域に形成されていなく
ても良く、一部分に形成されていても良い。
【0029】また、図11(a)に示すように、ネジ溝
51が形成された固定円筒部5cをロータ4の回転円筒
部4bの内側に配設しても良い。さらに、図11(b)
に示すように、ネジ溝51が形成された固定円筒部5d
を回転円筒部4bの内外両側に設けても良い。
51が形成された固定円筒部5cをロータ4の回転円筒
部4bの内側に配設しても良い。さらに、図11(b)
に示すように、ネジ溝51が形成された固定円筒部5d
を回転円筒部4bの内外両側に設けても良い。
【0030】以上説明した実施の形態と特許請求の範囲
の要素との対応において、曲線CDは請求項2の一部分
を、点Cは座標原点側の端部を、点Dは他方の端部を、
排気口フランジは請求項3の排気口をそれぞれ構成す
る。
の要素との対応において、曲線CDは請求項2の一部分
を、点Cは座標原点側の端部を、点Dは他方の端部を、
排気口フランジは請求項3の排気口をそれぞれ構成す
る。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ネジ溝のリード角の変化率を吸気側から排気側へと近づ
くにつれて小さくしたので、排気口側のリード角の小さ
な部分の割合が従来より大きくなり、ポンプの圧縮性能
が向上する。その結果、排気速度の小さな小型の補助ポ
ンプを使用することが可能となる。
ネジ溝のリード角の変化率を吸気側から排気側へと近づ
くにつれて小さくしたので、排気口側のリード角の小さ
な部分の割合が従来より大きくなり、ポンプの圧縮性能
が向上する。その結果、排気速度の小さな小型の補助ポ
ンプを使用することが可能となる。
【図1】複合型ターボ分子ポンプの断面図である。
【図2】固定円筒部5bの内周面に形成されたネジ溝5
1を示す展開図である。
1を示す展開図である。
【図3】図2のA−A断面図である。
【図4】従来のリード形状を説明する図であり、(a)
は曲線y=a・x2を示す図、(b)は曲線y=a・x
2の一階微分dy/dxを示す図、(c)は曲線y=a
・x2の二階微分d2y/dx2を示す図である。
は曲線y=a・x2を示す図、(b)は曲線y=a・x
2の一階微分dy/dxを示す図、(c)は曲線y=a
・x2の二階微分d2y/dx2を示す図である。
【図5】本実施の形態におけるリード形状を説明する図
であり、(a)は曲線y=−b・x0.5を示す図、
(b)は曲線y=−b・x0.5の一階微分dy/dx
を示す図、(c)は曲線y=−b・x0.5の二階微分
d2y/dx2を示す図である。
であり、(a)は曲線y=−b・x0.5を示す図、
(b)は曲線y=−b・x0.5の一階微分dy/dx
を示す図、(c)は曲線y=−b・x0.5の二階微分
d2y/dx2を示す図である。
【図6】本実施の形態におけるリード形状と従来のリー
ド形状とを同一条件で示した図である。
ド形状とを同一条件で示した図である。
【図7】リード形状の他の例を説明する図であり、
(a)は曲線y=k・x4を示す図、(b)は曲線y=
k・x4の一階微分dy/dxを示す図、(c)は曲線
y=k・x4の二階微分d2y/dx2を示す図であ
る。
(a)は曲線y=k・x4を示す図、(b)は曲線y=
k・x4の一階微分dy/dxを示す図、(c)は曲線
y=k・x4の二階微分d2y/dx2を示す図であ
る。
【図8】本実施の形態の複合型ターボ分子ポンプの排気
性能を従来のものと比較して示した図である。
性能を従来のものと比較して示した図である。
【図9】従来の真空排気装置を示す図である。
【図10】本発明による真空排気装置を示す図である。
【図11】ドラッグポンプ部の変形例を示す図であり、
(a)は第1の変形例を、(b)は第2の変形例を示す
図である。
(a)は第1の変形例を、(b)は第2の変形例を示す
図である。
1,64 複合型ターボ分子ポンプ
2 外筒
3 排気口フランジ
4 ロータ
4a 回転翼
4b 回転円筒部
5a 固定翼
5b 固定円筒部
51 ネジ溝
51a 境界
52 凸部
60 エッチング装置
66,68 ドライポンプ
M ドラッグポンプ部
T ターボ分子ポンプ部
φ,φ1,φ2 リード角
Claims (3)
- 【請求項1】 ネジ溝を有するドラッグポンプ部を備え
た分子ポンプにおいて、 前記ネジ溝のリード角を吸気側から排気側へと近づくに
つれて小さくし、かつ、前記リード角の変化率を吸気側
から排気側へと近づくにつれて小さくしたことを特徴と
する分子ポンプ。 - 【請求項2】 ネジ溝を有するドラッグポンプ部を備え
た分子ポンプにおいて、 xy座標平面上における曲線y=−b・x0.5の一部
分を前記ネジ溝のリード形状とするとともに、前記一部
分の座標原点側の端部を前記ネジ溝の吸気側とし、前記
一部分の他方の端部を前記ネジ溝の排気側としたことを
特徴とする分子ポンプ。ただし、bは任意の正の実数と
する。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の分子ポンプ
と、前記分子ポンプの排気口に接続される補助ポンプと
を備えたことを特徴とする真空排気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210828A JP2003028090A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 分子ポンプおよび真空排気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210828A JP2003028090A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 分子ポンプおよび真空排気装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003028090A true JP2003028090A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19046238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001210828A Pending JP2003028090A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 分子ポンプおよび真空排気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003028090A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008102305A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-05-01 | Seiko Epson Corp | 画像表示装置 |
| WO2015045748A1 (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | エドワーズ株式会社 | ネジ溝ポンプ機構、該ネジ溝ポンプ機構を用いた真空ポンプ、並びに前記ネジ溝ポンプ機構に用いられるロータ、外周側ステータ及び内周側ステータ |
| JP2016217248A (ja) * | 2015-05-20 | 2016-12-22 | 株式会社島津製作所 | 真空ポンプおよび質量分析装置 |
-
2001
- 2001-07-11 JP JP2001210828A patent/JP2003028090A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008102305A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-05-01 | Seiko Epson Corp | 画像表示装置 |
| WO2015045748A1 (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | エドワーズ株式会社 | ネジ溝ポンプ機構、該ネジ溝ポンプ機構を用いた真空ポンプ、並びに前記ネジ溝ポンプ機構に用いられるロータ、外周側ステータ及び内周側ステータ |
| CN105556128A (zh) * | 2013-09-30 | 2016-05-04 | 埃地沃兹日本有限公司 | 螺纹槽泵机构、使用该螺纹槽泵机构的真空泵、及用于前述螺纹槽泵机构的转子、外周侧定子及内周侧定子 |
| KR20160061921A (ko) * | 2013-09-30 | 2016-06-01 | 에드워즈 가부시키가이샤 | 나사 홈 펌프 기구, 상기 나사 홈 펌프 기구를 이용한 진공 펌프, 및 상기 나사 홈 펌프 기구에 이용되는 로터, 외주측 스테이터 및 내주측 스테이터 |
| US20160222971A1 (en) * | 2013-09-30 | 2016-08-04 | Edwards Japan Limited | Thread groove pump mechanism, vacuum pump including thread groove pump mechanism, and rotor, outer circumference side stator, and inner circumference side stator used in thread groove pump mechanism |
| JPWO2015045748A1 (ja) * | 2013-09-30 | 2017-03-09 | エドワーズ株式会社 | ネジ溝ポンプ機構、該ネジ溝ポンプ機構を用いた真空ポンプ、並びに前記ネジ溝ポンプ機構に用いられるロータ、外周側ステータ及び内周側ステータ |
| EP3054165A4 (en) * | 2013-09-30 | 2017-04-19 | Edwards Japan Limited | Thread groove pump mechanism, vacuum pump using this thread groove pump mechanism, and rotor, outer-circumferential stator, and inner-circumferential stator used in this thread screw pump mechanism |
| US10253777B2 (en) * | 2013-09-30 | 2019-04-09 | Edwards Japan Limited | Thread groove pump mechanism, vacuum pump including thread groove pump mechanism, and rotor, outer circumference side stator, and inner circumference side stator used in thread groove pump mechanism |
| KR102185479B1 (ko) | 2013-09-30 | 2020-12-02 | 에드워즈 가부시키가이샤 | 나사 홈 펌프 기구, 상기 나사 홈 펌프 기구를 이용한 진공 펌프, 및 상기 나사 홈 펌프 기구에 이용되는 로터, 외주측 스테이터 및 내주측 스테이터 |
| JP2016217248A (ja) * | 2015-05-20 | 2016-12-22 | 株式会社島津製作所 | 真空ポンプおよび質量分析装置 |
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