JP3134261B2 - Exhaust device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ターボ分子ポンプを主体として構成され、
プロセスガスを排気する場合に特に好適となる排気装置
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention mainly includes a turbo molecular pump,
The present invention relates to an exhaust device particularly suitable for exhausting a process gas.
[従来の技術] 近時、ターボ分子ポンプを用いた排気装置を半導体製
造装置に利用する機会が増えてきた。半導体製造装置で
は、クリーンな質の真空が要求されるため、オイルが混
入しないよう、ターボ分子ポンプの軸受方式はベアリン
グを用いたものよりも磁気軸受を用いたものの方が好ま
れる。[Related Art] In recent years, opportunities to use an exhaust device using a turbo-molecular pump in a semiconductor manufacturing apparatus have increased. In semiconductor manufacturing equipment, a vacuum of clean quality is required, so that a turbo molecular pump using a magnetic bearing is preferred to a bearing using a magnetic bearing rather than using a bearing so that oil is not mixed.
しかして、磁気軸受を使用したターボ分子ポンプにお
いては、回転体は磁気軸受の作用によって浮上し、完全
非接触で回転する。このポンプの内部の発熱源として
は、モータ、電磁石の発熱排気流体の粘性抵抗によ
る回転体との摩擦発熱があるが、高真空ポンプでありポ
ンプ内部の気体密度が小さいためによる発熱は小さ
く、また、による発熱もそれ自体微少である。このた
め、この方式によるターボ分子ポンプは、特に冷却機構
を設けずとも、常温で運転する限り、その温度上昇は小
さいという特徴がある。Thus, in a turbo-molecular pump using a magnetic bearing, the rotating body floats by the action of the magnetic bearing, and rotates without contact. As a heat source inside the pump, there is a frictional heat generated by a motor and a rotating body due to a viscous resistance of an exhaust fluid generated by an electromagnet, but the heat generated by a high vacuum pump and a small gas density inside the pump is small, and , And the heat generation by itself is very small. For this reason, the turbo molecular pump according to this method is characterized in that the temperature rise is small as long as the turbo molecular pump is operated at room temperature without providing a cooling mechanism.
一方、このターボ分子ポンプとともに直列排気系を構
成する補助ポンプは、従来の油回転真空ポンプ等に代わ
ってオイル汚染の心配がないドライポンプ(ルーツ型、
ターボ型、スクリュー型など)を使用することが多くな
っている。このドライポンプは低真空領域で使用される
ため前述のターボ分子ポンプとは異なり、ポンプ内の気
体密度が高く、回転体との粘性摩擦による発熱が大きく
なるのが特徴である。このため、従来では冷却水による
液体循環機構を設けて内部を温調するようにしている。
この液体循環機構は、使用目的やポンプの種類によって
も異なるが、補助ポンプが通常の状態で使用されると
き、冷却水の入口温度を20〜25℃に設定しておくのが通
例であり、これに対して冷却水の出口温度は、補助ポン
プの容量などによっても変わってくるが、一般に60〜70
℃程度になって排出されることが多い。On the other hand, an auxiliary pump that constitutes a series exhaust system together with this turbo molecular pump is a dry pump (roots type,
Turbo type, screw type, etc.) are increasingly used. Since this dry pump is used in a low-vacuum region, it is characterized by a high gas density in the pump and a large amount of heat generation due to viscous friction with the rotating body, unlike the above-described turbo-molecular pump. Therefore, conventionally, a liquid circulation mechanism using cooling water is provided to control the temperature inside.
This liquid circulation mechanism differs depending on the purpose of use and the type of pump, but when the auxiliary pump is used in a normal state, it is customary to set the inlet temperature of the cooling water to 20 to 25 ° C, On the other hand, the outlet temperature of the cooling water varies depending on the capacity of the auxiliary pump, etc.
It is often discharged at around ℃.
[発明が解決しようとする課題] ところで、このような排気装置を近時の半導体製造装
置に適用すると、ターボ分子ポンプ内に反応生成物が付
着、堆積するという問題を生じる。例えば、半導体製造
装置がアルミドライエッチングに用いられるものである
場合、チェンバ内に定常的に流した塩素系プロセスガス
(CCl4、BCl3、Cl2など)を排気する際にこのプロセス
ガスがAlと反応することによってできる反応生成物AlCl
3もそのガス中に混在してくるが、このAlCl3は蒸気圧特
性上、固相となる温度がターボ分子ポンプの使用温度以
下にある場合が多く、ポンプ内に取り込まれた際に昇華
によって固化し、ポンプ内に付着、堆積し易い。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, when such an exhaust device is applied to a recent semiconductor manufacturing apparatus, there arises a problem that a reaction product adheres and accumulates in the turbo molecular pump. For example, when a semiconductor manufacturing apparatus is used for aluminum dry etching, when a chlorine-based process gas (such as CCl 4 , BCl 3 , or Cl 2 ) constantly flowing into a chamber is exhausted, the process gas is formed of Al. Reaction product AlCl formed by reacting with
3 also come to coexist in the gas, this AlCl 3 vapor pressure characteristics on, often temperatures as a solid phase is below a working temperature of the turbo-molecular pump, by sublimation when taken into the pump It solidifies and easily adheres and accumulates in the pump.
このような問題は磁気軸受方式に限らず、ベアリング
方式であってもそれを焼損から保護するために水冷や空
冷によってポンプ室を昇華温度以下に引き下げている場
合には同様の事情が生じる。Such a problem is not limited to the magnetic bearing system, and the same situation occurs when the pump chamber is lowered to a sublimation temperature or lower by water cooling or air cooling in order to protect the bearing system from burning.
以上のような不具合を避けるためには、反応生成物が
付着し易い部位をヒータによって加熱すればよいのであ
るが、安直にヒータを用いると、長年の使用を通じて配
線の劣化やショートを招くことが容易に予想でき構成上
もヒータをON、OFFさせるための制御機構が必要になる
など、メンテナンスやコスト面における不都合が増大す
る。In order to avoid the above problems, it is only necessary to heat the portion where the reaction product is likely to adhere by using a heater.However, if the heater is used in a straightforward manner, the wiring may be deteriorated or short-circuited through many years of use. Inconveniences in terms of maintenance and cost are increased, for example, a control mechanism for turning on and off the heater is required in view of the configuration and the configuration is required.
本発明は、簡単な構成により、このような課題を適切
に解決することを目的としている。An object of the present invention is to appropriately solve such a problem with a simple configuration.
[課題を解決するための手段] 本発明は、かかる目的を達成するために、次のような
手段を講じたものである。[Means for Solving the Problems] The present invention employs the following means to achieve the above object.
すなわち、本発明の排気装置は、ターボ分子ポンプ
と、補助ポンプとにより排気系路を介して直列排気系を
構成する排気装置であって、補助ポンプに液体循環機構
を設けるとともにターボ分子ポンプのベースにも液体循
環機構を設けて両液体循環機構間を接続し、補助ポンプ
の液体循環機構に流通させた冷媒を引き続きターボ分子
ポンプの液体循環機構に導入して排気口近傍を温調する
ようにしていることを特徴とする。That is, the exhaust device of the present invention is an exhaust device in which a series exhaust system is constituted by a turbo molecular pump and an auxiliary pump via an exhaust system path. A liquid circulation mechanism is also provided to connect the two liquid circulation mechanisms, and the refrigerant circulated through the liquid circulation mechanism of the auxiliary pump is continuously introduced into the liquid circulation mechanism of the turbo molecular pump so that the temperature near the exhaust port is controlled. It is characterized by having.
[作用] このような構成であると、補助ポンプの液体循環機構
を流通する間に冷熱を与えることによって昇温した冷媒
が、ターボ分子ポンプの液体循環機構に導入されると、
上述したようにターボ分子ポンプの内部温度は補助ポン
プの内部温度よりも相対的に低温側にあるため、その冷
媒により逆にポンプ内に熱が持ち込まれる形となる。ま
た、ターボ分子ポンプと補助ポンプとが直列排気系を構
成しているために、排気口近傍が負圧となり、反応生成
物の昇華温度を下げることとなる。この結果、ポンプ内
温度、特にベース温度が上昇し、反応生成物の昇華によ
る反応生成物の排気口近傍への付着、堆積を妨げる方向
に作用することになる。また、このような構成である
と、ターボ分子ポンプの温度が軸受やモータ等の発熱に
よって冷媒の温度以上に上がった場合に、冷媒は本来の
冷却機能を発揮できることになる。[Operation] With such a configuration, when the refrigerant, which has been heated by giving cold heat while flowing through the liquid circulation mechanism of the auxiliary pump, is introduced into the liquid circulation mechanism of the turbo-molecular pump,
As described above, since the internal temperature of the turbo-molecular pump is relatively lower than the internal temperature of the auxiliary pump, heat is introduced into the pump by the refrigerant. Further, since the turbo-molecular pump and the auxiliary pump constitute a series exhaust system, the pressure near the exhaust port becomes negative, and the sublimation temperature of the reaction product is lowered. As a result, the temperature inside the pump, especially the base temperature, rises, and acts in such a direction as to hinder the adhesion and deposition of the reaction product near the exhaust port due to the sublimation of the reaction product. In addition, with such a configuration, when the temperature of the turbo-molecular pump rises above the temperature of the refrigerant due to heat generated by a bearing, a motor, or the like, the refrigerant can exhibit its original cooling function.
[実施例] 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
この排気装置は、第1図に示すように、磁気軸受ター
ボ分子ポンプ1の排気口1bと補助ポンプたるドライポン
プ2の吸気口2aとバルブ32を介設した排気系路1によっ
て接続し、ターボ分子ポンプ1の吸気口1aを排気目的で
あるチェンバ(エッチング室)4にバルブ31を介設した
排気系路1によって接続している。ドライポンプ2は、
先に述べたように液体循環機構(ウォータジャケット)
2cを有しており、冷却水源5から20〜25℃程度の冷却水
を導入して内部を冷却し、60〜70℃程度の温水となって
流出させるように用いられている。The exhaust system, as shown in FIG. 1, connected by an exhaust system path 1 which is interposed an inlet 2a and the valve 3 2 between the exhaust port 1b auxiliary pump serving dry pump 2 of the magnetic bearing turbo-molecular pump 1, An intake port 1a of the turbo molecular pump 1 is connected to a chamber (etching chamber) 4 for exhausting by an exhaust system 1 having a valve 31 interposed therebetween. Dry pump 2
Liquid circulation mechanism (water jacket) as described above
The cooling water source 5 is used to introduce cooling water of about 20 to 25 ° C. from the cooling water source 5 to cool the inside, and to flow out as warm water of about 60 to 70 ° C.
一方、前記ターボ分子ポンプ1の具体的な構成例は第
2図に示されており、ベース11の底部に液体循環機構た
るウォータジャケット1cを埋設している。このウォータ
ジャケット1cが設けられたベース11は、アルミ合金など
の熱伝動率の良好な部材でつくられたもので、ケーシン
グ15を支持すると同時に、上下ラジアル磁気軸受12、13
およびスラスト磁気軸受14を一体に被包している。この
ため、ベース11の温度は反応生成物が付着し易い領域A
に熱的につながり、また、各磁気軸受12、13、14に熱的
につながっている。そして、そのウォータジャケット1c
の一端を前記ドライポンプ2のウォータジャケット2cに
接続し、他端を装置外に引き回して循環後の水を排出し
得るようにしている。On the other hand, a specific configuration example of the turbo molecular pump 1 is shown in FIG. 2, in which a water jacket 1c as a liquid circulation mechanism is embedded in the bottom of the base 11. The base 11 provided with the water jacket 1c is made of a member having a good heat transfer coefficient, such as an aluminum alloy, and supports the casing 15 while simultaneously supporting the upper and lower radial magnetic bearings 12, 13.
And the thrust magnetic bearing 14 are integrally enclosed. For this reason, the temperature of the base 11 is in the region A where the reaction product is likely to adhere.
To the magnetic bearings 12, 13, and 14. And that water jacket 1c
Is connected to the water jacket 2c of the dry pump 2 and the other end is drawn out of the apparatus so that the water after circulation can be discharged.
しかして、このように構成される排気装置を用い、ガ
スボンベ6バルブ6aを開いた状態でチェンバ4内を排気
しながらアルミドライエッチングを開始すると、ターボ
分子ポンプ1内に未反応プロセスガスとともにAlCl3が
流入してくる。ターボ分子ポンプ1内は次段のドライポ
ンプ2に直列に接続されているために負圧になってお
り、このAlCl3のターボ分子ポンプ1内の気圧における
昇華温度を、通常の使用状態で50℃前後とすると、ドラ
イポンプ2からこのターボ分子ポンプ1のウォータジャ
ケット1cに流入する水は60〜70℃に昇温しており、ポン
プ内部は全体がこの温水に近い温度に引き上げられる。
このため、AlCl3が固相になる割合は極めて小さくな
り、大半はガス状のままでこのターボ分子ポンプ1を通
過し、次段のドライポンプ2に向かう排気流路1に流出
していくことになる。この結果、この排気装置を用いる
と、AlCl3がターボ分子ポンプ1内のうち、特に反応生
成物が付着し易い排気口1b近傍の領域Aへ付着、堆積す
ることを有効に防止することが可能になる。しかも、こ
のような構成であれば、ヒータのように長年の使用を通
じて配線の劣化やショートを招くことがなく、構成上も
制御機構などが不要であって、メンテナンスやコスト面
での問題を持ち込まずに済むことになる。さらに、この
ような構成であると、ターボ分子ポンプ1の温度が何ら
かの原因で例えば100℃前後の使用限界温度に近くなっ
た場合に(実際にこのような可能性があるのはベアリン
グによる支持構造を採用した場合に多いが)、ドライポ
ンプ2からターボ分子ポンプ1に流入した水は冷却水と
しての機能を有効に発揮し、軸受を焼損から適切に保護
できることにもなる。When the aluminum dry etching is started using the exhaust device configured as described above while exhausting the inside of the chamber 4 with the gas cylinder 6 valve 6a opened, the AlCl 3 gas is introduced into the turbo molecular pump 1 together with the unreacted process gas. Comes in. Since the inside of the turbo-molecular pump 1 is connected in series to the dry pump 2 at the next stage, it has a negative pressure, and the sublimation temperature of this AlCl 3 at the atmospheric pressure in the turbo-molecular pump 1 is set to 50 in normal use. If the temperature is around 0 ° C., the temperature of the water flowing from the dry pump 2 into the water jacket 1 c of the turbo-molecular pump 1 has risen to 60 to 70 ° C., and the inside of the pump is entirely raised to a temperature close to this hot water.
For this reason, the ratio of AlCl 3 becoming a solid phase becomes extremely small, and most of the gas passes through this turbo-molecular pump 1 in a gaseous state, and flows out to the exhaust passage 1 toward the next-stage dry pump 2. become. As a result, by using this exhaust device, it is possible to effectively prevent AlCl 3 from adhering to and accumulating in the region A near the exhaust port 1b where reaction products are particularly likely to adhere in the turbo molecular pump 1. become. In addition, such a configuration does not cause deterioration or short-circuiting of wiring over many years of use unlike a heater, does not require a control mechanism in the configuration, and introduces problems in terms of maintenance and cost. You don't have to. Further, with such a configuration, when the temperature of the turbo-molecular pump 1 becomes close to the use limit temperature of, for example, about 100 ° C. for some reason (in fact, there is a possibility that the turbo molecular pump 1 has a bearing supporting structure. However, the water flowing from the dry pump 2 into the turbo molecular pump 1 effectively exerts a function as cooling water, and the bearing can be appropriately protected from burning.
なお、上記実施例では磁気軸受方式のターボ分子ポン
プについて説明したが、本発明はこれに限定されず、ボ
ールベアリングを用いたもの等にも適用できるのは勿論
である。また、上記実施例では補助ポンプをドライポン
プとして説明したが、使用上問題がなければ油回転真空
ポンプやメカニカルブースタポンプ等も対象とし得る。
この場合、これらのポンプを同一の条件下に使用すると
冷却水の出口温度が若干低くなることが予想されるが、
この場合は流量に絞りを入れるなどすれば簡単に対応す
ることができる。さらに、上記実施例においてターボ分
子ポンプ1と補助ポンプ2の間の排気流路(配管)1に
AlCl3等の反応生成物が付着し易い場合には、本発明を
利用して補助ポンプ2の液体循環機構2cから流出した冷
却水でこの部位を加熱することも有効となる。その他、
冷媒に水以外のものを用いたり、液体循環機構がパイプ
を引き回して構成されているもの等、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で種々変形が可能である。なお、前記実施
例の冷却水温度の推移は一例として示したものであり、
排気装置の能力や使用目的などによってこれが異なった
値になるのは言うまでもない。In the above embodiment, the turbo-molecular pump of the magnetic bearing type has been described. Further, in the above embodiment, the auxiliary pump is described as a dry pump. However, if there is no problem in use, an oil rotary vacuum pump, a mechanical booster pump, or the like may be used.
In this case, if these pumps are used under the same conditions, the outlet temperature of the cooling water is expected to be slightly lower,
In this case, it is possible to easily cope with the situation by reducing the flow rate. Further, in the above embodiment, the exhaust passage (pipe) 1 between the turbo molecular pump 1 and the auxiliary pump 2 is provided.
When a reaction product such as AlCl 3 easily adheres, it is also effective to use the present invention to heat this part with cooling water flowing out from the liquid circulation mechanism 2c of the auxiliary pump 2. Others
Various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, such as using a refrigerant other than water as the refrigerant, or a liquid circulation mechanism configured by drawing a pipe. Note that the transition of the cooling water temperature in the embodiment is shown as an example,
It goes without saying that this value differs depending on the performance of the exhaust system and the purpose of use.
[発明の効果] 本発明の排気装置は、以上のような構成であるから、
ターボ分子ポンプ内の気圧を大気圧よりも負圧にすると
ともに、補助ポンプを冷却した後の冷媒でターボ分子ポ
ンプ内のベースを温調し、ポンプ内の排気口近傍を、反
応生成物が昇華し難く、かつ軸受を有効に冷却し得る温
度に保持できる効果が得られる。しかも、ヒータを用い
る場合に比べれば、メンテナンスサイクルが伸び、コス
ト的にも安価なもので済む。[Effect of the Invention] Since the exhaust device of the present invention has the above configuration,
The pressure inside the turbo-molecular pump is made lower than the atmospheric pressure, and the temperature of the base inside the turbo-molecular pump is adjusted with the refrigerant after cooling the auxiliary pump, and the reaction products sublime near the exhaust port inside the pump. This is advantageous in that the bearing can be maintained at a temperature at which the bearing can be effectively cooled. Moreover, as compared with the case where a heater is used, the maintenance cycle is extended and the cost can be reduced.
図面は本発明の一実施例を示し、第1図は模式的な回路
図、第2図はターボ分子ポンプの概略的な断面図であ
る。 1……ターボ分子ポンプ 1c……液体循環機構(ウォータジャケット) 2……補助ポンプ(ドライポンプ) 2c……液体循環水冷機構(ウォータジャケット)The drawings show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic circuit diagram, and FIG. 2 is a schematic sectional view of a turbo-molecular pump. 1. Turbo molecular pump 1c Liquid circulation mechanism (water jacket) 2. Auxiliary pump (dry pump) 2c Liquid circulation water cooling mechanism (water jacket)
Claims (1)
排気系路を介して直列排気系を構成する排気装置であっ
て、補助ポンプに液体循環機構を設けるとともにターボ
分子ポンプのベースにも液体循環機構を設けて両液体循
環機構間を接続し、補助ポンプの液体循環機構に流通さ
せた冷媒を引き続きターボ分子ポンプの液体循環機構に
導入して排気口近傍を温調するようにしていることを特
徴とする排気装置。1. An exhaust system comprising a series exhaust system including a turbo-molecular pump and an auxiliary pump through an exhaust system, wherein a liquid circulation mechanism is provided in the auxiliary pump and a liquid is circulated also in a base of the turbo-molecular pump. A mechanism is provided to connect the two liquid circulation mechanisms, and the refrigerant circulated through the liquid circulation mechanism of the auxiliary pump is successively introduced into the liquid circulation mechanism of the turbo-molecular pump to control the temperature near the exhaust port. Exhaust device characterized.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02263589A JP3134261B2 (en) | 1990-09-29 | 1990-09-29 | Exhaust device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02263589A JP3134261B2 (en) | 1990-09-29 | 1990-09-29 | Exhaust device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04140498A JPH04140498A (en) | 1992-05-14 |
| JP3134261B2 true JP3134261B2 (en) | 2001-02-13 |
Family
ID=17391650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02263589A Expired - Fee Related JP3134261B2 (en) | 1990-09-29 | 1990-09-29 | Exhaust device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3134261B2 (en) |
-
1990
- 1990-09-29 JP JP02263589A patent/JP3134261B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04140498A (en) | 1992-05-14 |
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