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JP3739628B2 - Scroll fluid machine that can be used in semiconductor production lines - Google Patents
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JP3739628B2 - Scroll fluid machine that can be used in semiconductor production lines - Google Patents

Scroll fluid machine that can be used in semiconductor production lines Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハを載置する反応室内を減圧して、該反応室内に反応ガスを導入して化学処理する半導体製造ラインに使用可能なスクロール流体機械に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、石英反応管内に半導体ウェーハを載置し、真空ポンプによって前記石英反応管内を真空に吸引し、しかる後にガス供給源から反応ガスを導入して半導体ウェーハ表面に絶縁膜や金属膜等を堆積させる半導体製造方法が知られている。
ところが、この工程において主に使用されるガスは、可燃性のSiH、SiHCL、爆発性のH、NH、CO、毒性のSiH、NH、CO、HCL、SiCL、腐食性のNH、HCL等であり、これらのガスが半導体製造装置外に漏洩すると問題を発生することから、反応ガスは1工程終了毎に排出流体処理装置に排出されて無害化処理される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、真空ポンプは、石英反応管内の気体を取り込み圧縮する密閉圧縮室と該密閉圧縮室を圧縮駆動する駆動部分との間は動的シール部材により外部とは本来気密に保持されているはずであるが、動的シール部材が劣化するとシール状態が不完全となり、密閉圧縮室が最終に圧縮された状態では内部圧力が最大となって駆動部分との差圧によって反応ガスが密閉圧縮室から駆動部分に漏洩する恐れがある。
【0004】
また、前記駆動部分にはグリスを有したベアリングが配置され、動的シール部材でグリスの漏洩を防止する構成を用いるが、このグリスの劣化、ベアリングの金属部分同士の接触などから微細な浮遊物が発生し、それらが固化し大きくなりベアリング及び動的シール部材に当接してこれらの部材の耐久性を落とすという問題がある。
【0005】
よって、駆動部分に漏洩した反応ガス、及びベアリング部分から発生する微細な浮遊物は不純物として半導体製造工程中に排除することが望まれる。
【0006】
本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み、半導体ウェーハを載置する反応室内を減圧して、該反応室内に反応ガスを導入して化学処理する半導体製造ラインにおいて減圧中もしくは化学処理中に発生する不純物を排除する半導体製造ラインに使用可能なスクロール流体機械を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、固定スクロールと旋回スクロールとを備え、旋回スクロール端板の中央部分に当接する偏芯部分を有した回転駆動軸により固定スクロールラップに対して旋回スクロールラップが旋回公転する形式のスクロール流体機械において、
前記回転駆動軸を、外部からガス体を導入し、該ガス体を排出可能に形成するとともに、
前記回転駆動軸と対面する前記旋回スクロールと前記回転駆動軸との間に設けたベアリングに前記ガス体を供給可能に構成し、
前記ガス体によりスクロール機構の冷却とともに前記ベアリング周辺の不純物を排出することを特徴とする。
【0008】
かかる技術によると、前記減圧手段内において互いに対面摺動する駆動部材と相手方部材との摺動部分に前記反応ガスとは別のガス体を導入して、導入したガス体によって、摺動部分から発生する微細な浮遊物を排出するので、摺動部分の耐久性が向上するとともに、スクロール機構の冷却を行うことができる。
【0009】
そして、本第1発明は、前記回転駆動軸の一方から前記ガス体を導入し、他方から前記ガス体を排出するガス体通路を前記回転駆動軸の延設方向に沿って形成するとともに、前記ガス体通路から前記ベアリングに分岐通路を形成し、
前記ガス体通路に外部からガス体の供給を制御する供給制御手段と、前記ガス体通路から前記ガス体を排除する排除制御手段とを設け、
前記供給制御手段により前記ガス体を導入後は、前記排除制御手段の動作が停止するまでは前記供給制御手段は停止しているように構成する。
【0010】
かかる技術手段によると、前記ガス体通路に外部からガス体の供給を制御する供給制御手段と、前記ガス体通路から前記ガス体を排除する排除制御手段とを設け、前記供給制御手段により前記ガス体を導入後は、前記排除制御手段の動作が停止するまでは前記供給制御手段は停止しているので、ガス体の供給中に排除をすることはなく、前記供給制御手段と排除制御手段は交互に行うこととなり、前記ベアリング部分の奥までガス体を浸入させることができるとともに、奥の微細な浮遊物を排除することができる。
【0013】
また、本第2発明は、ダブルラップ形式の旋回スクロールと、該旋回スクロールの端板鏡面に対面して両側に配置された固定スクロールとを備え、前記旋回スクロール端板の中央部分に当接する偏芯部分を有した回転駆動軸により固定スクロールラップに対して旋回スクロールラップが旋回公転する形式のスクロール流体機械において、
前記回転駆動軸と対面する前記旋回スクロール及び前記固定スクロールと前記回転駆動軸との間に設けたベアリング及びシール部材を配置し、
前記回転駆動軸の一方からガス体を導入し、他方から前記ガス体を排出するガス体通路を前記回転駆動軸の延設方向に沿って形成するとともに、前記ガス体通路から分岐通路を形成し、前記ベアリング及びシール部材に前記ガス体を供給可能に構成し、
前記ガス体通路に外部からガス体の供給を制御する供給制御手段と、前記ガス体通路から前記ガス体を排除する排除制御手段とを設け、
前記供給制御手段により前記ガス体を導入後は、前記排除制御手段の動作が停止するまでは前記供給制御手段は停止していることを特徴とする。
【0014】
かかる技術によると、ダブルラップ形式のスクロール機械であるために流体の取り込み量が多く、真空ポンプとして用いた場合は、速く所定の真空レベルに到達することができる。
また、前記回転駆動軸の一方からガス体を導入し、他方から前記ガス体を排出するガス体通路を前記回転駆動軸の延設方向に沿って形成しているので、スクロール機構の冷却を行うことができる。
また、前記ガス体通路から分岐通路を形成し、前記ベアリング及びシール部材に前記ガス体を供給可能に構成しているので、導入したガス体によって、摺動部分から発生する微細な浮遊物を排出して、摺動部分及びシール部材の耐久性が向上する。
そして、前記供給制御手段により前記ガス体を導入後は、前記排除制御手段の動作が停止するまでは前記供給制御手段は停止しているので、前記ガス体に供給中に排除をすることはなく、前記供給制御手段と排除制御手段は交互に行うこととなり、前記ベアリング部分の奥までガス体を浸入させることができるとともに、奥の微細な浮遊物を排除することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【0018】
図1は、オイルフリー真空ポンプの第1実施の形態を示す基本構成図である。
同図において、ポンプ本体1Aの回転軸22は右端を図示しないモータの駆動軸の先端部であるモータ軸頭2に連結され、モータの回転力によりモータ軸芯13を中心に回転可能に設けられている。
この回転軸22の中央部分は、その外周がモータ軸芯13よりは幾分膨らんだ偏芯部22Ahを有し、その偏芯部22Ahの両端部はハウジング5A及び24Aの軸受部33A及び34Aに回転可能に支持されている。
【0019】
固定スクロールを構成するハウジング5A及び24Aは、それぞれ円蓋状をなし、ケーシングとして機能するその周壁をシール部材32を介して当接させてその内部に密閉空間を形成している。
ハウジング24Aには、ラップ摺動面24Abが軸方向垂直に設けられ、その摺動面24Abには、その中央部分に、前述の回転軸22Aの偏芯部22Ahを外れた、偏芯しない部分が回転可能に嵌合する開口部が設けられ、その開口部近傍を先端として渦巻状のラップ7Aが植設され、該ラップ7Aの上縁には溝が設けられ、該溝には相手側摺動面と接触して密閉状態を完全にするフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール14が嵌入されている。
【0020】
前記ラップ7Aの先端の近傍の摺動面4Adに吐出孔24Acが開設され、該吐出孔24Acから吐出通路24Adを通ってハウジング24Aの外周面に設けた吐出口部9Aaから外部に圧縮気体が排出されるように構成されている。
【0021】
また、ハウジング24Aの周壁部分には、120゜ずつ円周方向3箇所に3対の公転機構37が設けられている。
この公転機構37は、後述する旋回スクロールと連結している。
また、ハウジング24Aの外周部には、吸入口部8Aが設けられ、該吸入口部8Aは図示しない、真空にしようとする容器と連結され、その容器から開口部8Aを介して、前記容器内の気体が吸引される。
【0022】
一方、ハウジング5Aには、ラップ摺動面5Abが軸方向垂直に設けられ、その摺動面5Abには、吐出孔5Acが開設され、該吐出孔5Acから吐出通路5Adを通ってハウジング5Aの外周面に設けた吐出口部9Abから外部に圧縮気体が排出されるように構成されている。
また、摺動面5Abの中央部分に、前述の回転軸22Aの偏芯部22Ahを外れた、偏芯しない部分が回転可能に嵌合する開口部が設けられ、その開口部近傍を周端として渦巻状のラップ6Aが植設され、該ラップ6Aの上縁には溝が設けられ、該溝には相手側摺動面と接触して密閉状態を完全にするチップシール14が嵌入されている。
【0023】
ハウジング5A及び24Aが形成する内部空間には、旋回スクロール3Aが公転可能に嵌挿される。
旋回スクロール3Aは、円盤状に形成されたプレートの摺動面3Ad及び3Aeに前記ハウジング5A、24Aに設けられた固定スクロールラップ6A、7Aと嵌合可能なラップ26A及び27Aが植設されている。
【0024】
旋回スクロール3Aの中央部分には、前述した回転軸22Aの偏芯部分22Ahが回転可能に嵌合する開口部3Aaが開設され、該開口部3Aaにはリングスペーサ41を中心にベアリング39及び40が配置され、その両側にはグリスの漏洩を防止する動的シール部材23、25(図6)が配置されている。
よって、リングスペーサ41と回転軸22Aとの空間へは、通路22Acからガスの流入、流出が可能であり、ガスの流出より流入が多い場合は、ガス溜まり部分42として作用する。
【0025】
また、軸受部33Aは、ベアリング44が配置され、その両側にはグリスの漏洩を防止する動的シール部材17、21(図5)が配置されている。
よって、ベアリング44と動的シール部材21との間の空間へは、通路22Adからガスの流入、流出が可能であり、ガスの流出より流入が多い場合は、ガス溜まり部分43として作用する。
【0026】
前記旋回スクロール3Aの開口部3Aaは、偏芯部分22Aaとの嵌合部を構成するとともに、この嵌合部の外周側は、前記回転軸22Aの偏芯部分22Aaの全長に亙ってラップ26Aa及び27Aaが外周側に向かって螺旋状に植設形成されている。
前記嵌合部に隣接して互いに連通する吐出通路3b、3cが設けられている。そして、該吐出通路3b、3c内には固定ラップと旋回ラップにより形成される最終密閉空間から連通して開口する開口孔3g、3hが設けられている。
【0027】
また、図6に示すように、ハウジング24Aの前述した軸受部34Aには回転軸22Aを支持するベアリング35が配設されている。該ベアリング35の近傍から、該軸受部34Aの外周側に向かって導入路38が設けられ、該導入路38は導入通路36aと連通し、該導入通路36aを有する導入管36は、大気よりも高圧の窒素ガスを収納した第2ガス供給源49(不図示)と連結され、該ガス供給源49から圧縮ガスが導入可能に構成されている。
【0028】
前記ベアリング35に並んで回転軸22A方向に、動的シール部材30、31が前記導入路38と略同じ断面積を有するリング状のガス溜まり部分24Afを形成して、該ガス溜まり部分24Af離間して配置されている。
その溜まり部分24Afは図8に示すように、動的シール部材30と図示しない動的シール部材31と間のリング状に形成され、ガス供給源からの窒素ガスは前記前記溜まり部分24Afに供給される。
【0029】
一方、回転軸22Aは、回転軸線13に沿って図1上に中心通路22Aaは設けられ、左方側に排出可能に構成されている。
図5において、回転軸22Aの左端部22Aeは軸心に垂直断面がDカット(D形状にカット)されるとともに、左端からネジ部22Afが設けられ、このDカット部22Agには冷却ファン28が押さえ板11を介して押さえリング12によって固着されている。該押さえリング12には回転軸22Aの中心通路22Aaと連通する中心通路12aが設けられている。
【0030】
また、ジョイントリング10の端部10cは、動的シール部材16を介して押さえリング12のフランジ部と押さえ板11との間に挟持されるとともに、フランジ部10bは、複数の空気流通孔を有するカバー18に当接保持され、ネジ部10aにはジョイント筒4が静的シール部材15を介してネジ固着されている。よって、回転軸22Aは冷却ファン28、押さえ板11、ジョイントリング12は一体で回転するが、押さえリング12からジョイントリング10へは回転力は伝達されない。
【0031】
また、ジョイントリング10のネジ部10aにはジョイント4が静的シール部材15を介してネジ止めされている。該ジョイント4は押さえリング12の中心通路12aと連通する中心通路4aが設けられている。そして、このジョイント4は後述するポンプ55と接続している。
【0032】
また、ハウジング24Aの外側の回転軸22Aには、この真空ポンプを冷却するファン29が設けられ、このファンを保護するカバー19が複数の空気流通孔を有してハウジング24Aに取付られている。
また、旋回スクロール3Aの外周部には、前述したようにハウジング24Aに一端が支持され、120゜ずつ円周方向3箇所に3対の公転機構37の他端が支持され、該公転機構37を介して前記ハウジングに設けた固定スクロールラップとは偏心した回転中心を有して公転するように配置される。
【0033】
このように構成されたスクロール流体機械1Aは、後述する第2ガス供給源49からの窒素ガスが旋回スクロール3Aを駆動する回転軸22Aの中心通路22Aaに供給される。
そして、ジョイント4(図5)より下流側に配置されたポンプ55(図9)が駆動しない状態においては、図6に示すようにガス溜まり24Afを経由して回転軸22Aの中心通路22Aaに窒素ガスが供給され、中心通路22Acからガス溜まり42に供給され、ベアリング39、40の周囲に充満する。
【0034】
そして、図5に示すように、中心通路22Aaから通路22Adを通ってガス溜まり43に浸入し、ベアリング44の周囲に充満し、また、押さえリング12とジョイント4との間の空隙58に浸入する。
【0035】
この状態で、後述するポンプ55が動作を開始すると、窒素ガスが供給されている状態のままで、回転軸22Aの中心通路22Aa内の窒素ガスは図1において、左方に排出される。その排出されるガス流に吸引されて空隙58内のガス、ベアリング44、39、40の周囲の窒素ガスは排出される。
また、ガス溜まり24Af内のガスは通路38より流入するガス量より排出されるガス流が多い場合には、排出される。
【0036】
よって、ポンプ55の停止時に窒素ガスをベアリング周辺、シール部材周辺に流入し、ガス溜まり24Af内から排出されるガス量が通路38よりの流入するガス量より多くするか、また、前記ポンプ55の駆動時には窒素ガスの流入を停止することにより、ポンプ55の駆動時に窒素ガスをベアリング周辺、シール部材周辺のガスを排出することができる。
【0037】
図9は、本第1実施の形態にかかる真空ポンプを半導体製造工程のCVD装置に用いた概略ブロック構成図である。
CVD法においては、ウェーハ表面にSiN膜等の絶縁膜や金属膜の導電性膜を堆積することができるが、この工程において主に使用されるガスは、可燃性のSiH、SiHCL、爆発性のH、NH、CO、毒性のSiH、NH、CO、HCL、SiCL、腐食性のNH、HCL等であり、これらのガスの処理が問題である。
【0038】
図9において、半導体ウェーハ45を載置した石英反応管47は、自動圧力制御装置52と電磁バルブ53を介して、内部ガスを吸入排気する真空ポンプ1Aに接続され、石英反応管47からの有害ガスは真空ポンプ1Aから化学処理装置56に排出され、真空ポンプ1A内の流体圧縮室からベアリング等を通って漏洩するガスは無害なガスで希釈化してポンプ55を介して化学処理装置56に排出されるように構成されている。
【0039】
真空ポンプ1Aは、石英反応管47内の残留ガスを減らすことによって多量の反応ガスを供給して反応時間を短縮するために、10−3〜10−2Torr程度の短時間の排気能力を有するものが望ましい。
また、化学処理装置56は未反応ガス及び反応生成物をフィルタにより吸収したり、分解、酸化または希釈化して外部に排気するように構成される。
【0040】
第1ガス供給源48は、内部に反応ガスを収納するとともに反応ガスの供給を制御する弁手段を有し、また、自動圧力制御装置52は内部に真空計を備え、真空の程度により第1電気制御回路50を介して第1ガス供給源48を動作させて反応ガスを供給し、また、電磁バルブ53を適宜駆動して真空ポンプ1Aへのバルブの開閉を行う。
【0041】
また、第2ガス供給源49は、大気よりも高圧の窒素ガスを供給可能に構成され、電磁バルブ54を介して前述した真空ポンプ1Aのハウジング24Aに設けた導入路38に連結され、旋回スクロール3Aを駆動する回転軸22Aの中心通路22Aaに窒素ガスを供給可能に構成されている。
【0042】
そして、第1ガス供給源48、収納ヒータ46及び電磁バルブ53は第1電気制御回路50により制御され、真空ポンプ1A、第2ガス供給源49及びポンプ55は第2電気制御回路51により制御可能に構成される。
【0043】
次に、上述のごとく構成された本第1実施の形態にかかるスクロール機構の流体動作を説明する。
図9において、ベース57と石英反応管47を離間させて石英反応管47の内部にウェーハ45を載置する。第1電気制御回路50により電磁バルブ53を開成させ、第2電気制御回路51により真空ポンプ1Aを駆動する。
【0044】
図1において、回転軸22Aが回転すると、旋回スクロール3Aが公転し、石英反応管47からガスを吸入し、固定スクロールラップ6A、7Aの外周からガスを旋回スクロール3Aのラップ26A及び27Aによって、それらの固定スクロールラップ及び旋回スクロールラップによって形成する密閉空間に取り込み、この密閉空間によって圧縮される。
【0045】
この密閉空間の動作を図4を用いて固定スクロールラップ7Aと旋回スクロールラップ27Aとにより説明すると、固定スクロールラップ7Aと旋回スクロールラップ27Aとにより取り込まれ圧縮された圧縮空間R(a)内の圧縮ガスは旋回スクロールの駆動により圧縮空間R(b)を経て、圧縮空間R(a)が吐出孔3gと連通し、吐出通路3cに排出される。
【0046】
また、固定スクロールラップ7Aと旋回スクロールラップ27Aとにより取り込まれ圧縮された圧縮空間S(b)内の圧縮ガスは旋回スクロールの駆動により圧縮空間S(a)を経て、圧縮空間S(b)が吐出孔3gと連通し、吐出通路3cに排出される。
吐出通路3cは吐出孔24Acに連通し、該吐出孔24Acから吐出通路24Adを通ってハウジング24Aの外周面に設けた吐出口部9Aaから外部の化学処理装置56に吐出ガスが排出される。
【0047】
一方、ポンプ55が動作を停止しているので、電磁バルブ54が開成すると、第2ガス供給源49から流入される圧縮窒素ガスは、導入管36(図6)から導入通路38に入り、ガス溜まり24Afから回転軸22Aの中心通路22Aaに導入される。そして、窒素ガスは通路22Acを通ってガス溜まり42からベアリング39、40の周囲に充満し、また、通路22Adを通ってガス溜まり43からベアリング44の周囲に充満し、空隙58へも浸入する。
【0048】
この状態で、電磁バルブ54を閉成し、ポンプ55を動作させると、回転軸22Aの中心通路22Aa内の窒素ガスは図1において、左方に排出される。そして、その排出されるガス流に吸引されて空隙58内のガス、ベアリング44、39、40の周囲の窒素ガスは排出される。
そして、ポンプ55により窒素ガスは外部の化学処理装置56に排出される。
【0049】
この結果、スクロールラップが形成する密閉圧縮室に僅かな漏洩があり、その漏洩ガスがベアリング、シール部材に到達しても、ベアリング及びシール部材等を腐食させたり、真空ポンプ外部に漏洩することを防止することができる。
また、ポンプ55は間欠的に駆動し、回転軸22A内において、旋回スクロール3Aが発生する熱を冷却することができる。
【0050】
石英反応管47の真空の程度は、自動圧力調整装置52により制御される。真空ポンプ1Aが所定の真空度に石英反応管47内の気体を吸引すると、第1電気制御回路50に真空引き完了信号が送られ、第1電気制御回路50は電磁バルブ53を閉成し、ヒータ46を駆動するとともに、第1ガス供給源48を駆動して反応ガスを石英反応管47に供給する。
【0051】
自動圧力調整装置52は、石英反応管47内の真空度を観察して真空の程度により第1電気制御回路50を介して第1ガス供給源48を動作させて反応ガスを供給し、また、電磁バルブ53を適宜駆動して真空ポンプ1Aへのバルブの開閉を行う。そして、ウェーハの膜堆積に適した真空度より下回ると、すなわち反応ガスの圧力が所定値より上昇すると、電磁バルブ53を開成して真空ポンプ1Aにより反応ガスを吸引して石英反応管47内の圧力を一定に制御する。
【0052】
所定時間が経過すると、第1ガス供給源48とヒータ45の駆動が停止し、真空ポンプ1Aにより石英反応管47内の反応ガスが所定真空度になるまで吸入され、電磁バルブ53が閉成され、真空ポンプ1Aの駆動が停止し、膜形成作業が終了して、ウェーハ45が石英反応管47から取り出され、石英反応管47内部が洗浄される。
【0053】
つぎに、第2実施の形態にかかるオイルフリー真空ポンプを説明する。第1実施の形態との相違点は、第1実施の形態の圧縮流体の吐出通路がハウジングに二つ設けているのに対して、第2実施の形態においては、一つである点、回転軸に設けた希釈用の圧縮ガスの導入形態が両者異なる点、第2実施の形態においては旋回スクロールの密閉圧縮室に希釈用の圧縮ガスが導入される点である。
【0054】
図10は、オイルフリー真空ポンプの第2実施の形態を示す基本構成図である。
同図において、ポンプ本体1Bの回転軸22Bは右端を図示しないモータの駆動軸の先端部であるモータ軸頭2に連結され、モータの回転力によりモータ軸芯13を中心に回転可能に設けられている。
この回転軸22Bの中央部分は、その外周がモータ軸芯13よりは幾分膨らんだ偏芯部22Baを有し、その偏芯部22Baの両端部はハウジング5B及び24Bの軸受部33B及び34Bに回転可能に支持されている。
【0055】
固定スクロールを構成するハウジング5B及び24Bは、それぞれ円蓋状をなし、ケーシングとして機能するその周壁をシール部材32を介して当接させてその内部に密閉空間を形成している。
ハウジング24Bには、ラップ摺動面24Bbが軸方向垂直に設けられ、その摺動面24Bbには、その中央部分に、前述の回転軸22Bの偏芯部22Baを外れた、偏芯しない部分が回転可能に嵌合する開口部が設けられ、その開口部近傍を先端として渦巻状のラップ7Bが植設され、該ラップ7Bの上縁には溝が設けられ、該溝には相手側摺動面と接触して密閉状態を完全にするフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール14が嵌入されている。
【0056】
一方、ハウジング5Bには、ラップ摺動面5Bbが軸方向垂直に設けられ、その摺動面5Bbには、吐出孔5Bcが開設され、該吐出孔5Bcから吐出通路5Bdを通ってハウジング5Bの外周面に設けた吐出口部9Bから外部に圧縮気体が排出されるように構成されている。
また、摺動面5Bbの中央部分に、前述の回転軸22Bの偏芯部22Bhを外れた、偏芯しない部分が回転可能に嵌合する開口部が設けられ、その開口部近傍を周端として渦巻状のラップ6Bが植設され、該ラップ6Bの上縁には溝が設けられ、該溝には相手側摺動面と接触して密閉状態を完全にするチップシール14が嵌入されている。
【0057】
ハウジング5B及び24Bが形成する内部空間には、旋回スクロール3Bが公転可能に嵌挿される。
旋回スクロール3Bは、円盤状に形成されたプレートの摺動面3Bd及び3Beに前記ハウジング5B、24Bに設けられた固定スクロールラップ6B、7Bと嵌合可能なラップ26B及び27Bが植設されている。
【0058】
旋回スクロール3Bの中央部分には、前述した回転軸22Bの偏芯部分22Bhが回転可能に嵌合する開口部3Baが開設され、該開口部3Baにはリングスペーサ60(図15)を中心にベアリング39及び40が配置され、その両側にはグリスの漏洩を防止する動的シール部材23、25が配置されている。
また、軸受部33Bは、ベアリング44(図14)が配置され、その両側にはグリスの漏洩を防止する動的シール部材17、21が配置されている。
【0059】
前記旋回スクロール3Bの開口部3Ba(図15)は、回転軸22Bの偏芯部分22Bhとの嵌合部を構成するとともに、この嵌合部の外周側は、前記回転軸22Bの偏芯部分22Bhの全長に亙ってラップ26B及び27Bが外周側に向かって螺旋状に植設形成されている。
【0060】
旋回スクロール3Bの鏡板には、前記リングスペーサ60に設けた開口部60aと連通する通路3mが、前記ラップ26B及び27Bを交差するように外周側に向かって設けられ、その外摺側は二股に分岐して、それぞれ通路3i及び3jとして、旋回スクロール3Bの軸受部を形成する本部ランド3Bnと隣接するラップ26B、27Bとの間に連通している。
【0061】
この構成をさらに詳しく説明すると、図16に示すように、通路3j(3i)は本部ランド3Bnと隣接するラップ27B(26B)に近接する位置で開口孔3g(3h)とは回転軸22Bを挟んで反対側に配設されている。
そして、不活性の窒素ガスが供給される中心通路22Baの先端から折曲した通路22Bbの先端側には、回転軸22Bの外周とリングスペーサ60との間にはガス溜まり59が形成されている。
【0062】
よって、窒素ガスが供給されると、このガス溜まり59の延設方向及びベアリングのローラピンの延設方向に窒素ガスは浸入し、該当ガス溜まり59から通路3mを通ってラップ27B(26B)と本部ランド3Bnとの間に供給される。
【0063】
また、図15に示すように前記嵌合部に隣接して互いに連通する吐出通路3kが設けられている。そして、該吐出通路3k内には固定ラップと旋回ラップにより形成される最終密閉空間から連通して開口する開口孔3g、3hが設けられている。
また、ハウジング24Bの軸受部34Bには回転軸22Bを支持するベアリング35が配置され、該ベアリング35に並んでグリスの漏洩を防止する動的シール部材30が配設されている。
【0064】
一方、回転軸22Bは、回転軸線13に沿って図10上に前述した中心通路22Baが設けられ、左方側のジョイント4から圧縮された窒素ガスが導入可能に構成されている。そして、この中心通路22Baの断面積は通路3mの断面積より大きく形成されている。
図14において、回転軸22Bの左端部22Beは軸心に垂直断面がDカット(D形状にカット)されるとともに、左端からネジ部22Bfが設けられ、このDカット部22Bgには冷却ファン28が押さえ板11を介して押さえリング12によって固着されている。該押さえリング12には回転軸22Bの中心通路22Baと連通する中心通路12aが設けられている。そして、この中心通路12aの断面積は回転軸22bの中心通路22Baの断面積と等しいかそれより大きく形成される。
【0065】
また、ジョイントリング10の端部10cは、動的シール部材16を介して押さえリング12のフランジ部と押さえ板11との間に挟持されるとともに、フランジ部10bは、複数の空気流通孔を有するカバー18に当接保持され、ネジ部10aにはジョイント筒4が静的シール部材15を介してネジ固着されている。よって、回転軸22Bは冷却ファン28、押さえ板11、ジョイントリング12は一体で回転するが、押さえリング12からジョイントリング10へは回転力は伝達されない。
【0066】
また、ジョイントリング10のネジ部10aにはジョイント4が静的シール部材15を介してネジ止めされている。該ジョイント4は押さえリング12の中心通路12aと連通する中心通路4aが設けられている。尚、この中心通路4aの断面積は、中心通路12aの断面積と等しいかそれより大きく形成される。そして、このジョイント4は後述する電磁バルブ54を介して第2ガス供給源49に接続している。
【0067】
また、回転軸22Bは、中心通路22Baから分岐した複数の通路22Bdがベアリング44の一端に向かって設けられ、そして、中心通路22Baの断面積が通路3mの断面積より大きいので、前記第2ガス供給源49から所定圧力で窒素ガスが供給されると、容易に通路22Bdを通ってベアリング44側に窒素ガスが供給される。そして、動的シール部材17及び21間にベアリング44の周囲に圧縮された窒素ガスを充満可能に構成されている。
【0068】
また、図10に示すように、ハウジング24Bの外側の回転軸22Bには、この真空ポンプを冷却するファン29が設けられ、このファンを保護するカバー19が複数の空気流通孔を有してハウジング24Bに取付られている。
また、旋回スクロール3Bの外周部には、図示しないが120゜ずつ円周方向3箇所に3対の公転機構が支持され、該公転機構を介して前記ハウジングに設けた固定スクロールラップとは偏心した回転中心を有して公転するように配置される。
【0069】
このように構成されたスクロール流体機械1Bは、後述する第2ガス供給源49からの窒素ガスが旋回スクロール3Bを駆動する回転軸22Bの中心通路22Baに供給される。
そして、図14に示すように通路22Bdからベアリング44側に窒素ガスが供給され、さらに図15、16に示すように通路22Bbからガス溜まり59に窒素ガスが供給され、ベアリング39、40の周囲に充満する。
【0070】
そして、図15、16に示すように、通路3mから通路3j、3iを通ってラップ27B(26B)と本部ランド3Bnとの間に窒素ガスが供給される。
この状態で、真空ポンプ1Bが動作を開始すると、固定スクロールラップと旋回スクロールラップとで形成される密閉空間に始めは負圧であり、窒素ガスが供給されている状態のままで、窒素ガスと残存気体を吐出口5Bcから吐出するが、前記密閉空間は反応管の気体を取り込み、それを圧縮するにつれて窒素ガスの取り込みは少なくなり、反応管の真空度が進むにつれて窒素ガスの取り込み量が増加する。そして、反応管が所定の真空度に達すると第2ガス供給源49からの窒素ガスの供給が停止する。窒素ガスの供給が停止すると、各ベアリング部の周囲にただよっていた窒素ガスは負圧となるスクロールラップ側に吸引され、吐出口5Bcから吐出される。
【0071】
図17は、本第2実施の形態にかかる真空ポンプを半導体製造工程のCVD装置に用いた概略ブロック構成図である。
図17において、半導体ウェーハ45を載置した石英反応管47は、自動圧力制御装置52と電磁バルブ53を介して、内部ガスを吸入排気する真空ポンプ1Bに接続され、石英反応管47からの有害ガスは真空ポンプ1Bから排出流体処理装置56に排出され、真空ポンプ1B内の流体圧縮室から圧縮される反応ガスは排出流体処理装置56に排出されるように構成されている。
【0072】
真空ポンプ1Bは、石英反応管47内の残留ガスを減らすことによって多量の反応ガスを供給して反応時間を短縮するために、10−3〜10−2Torr程度の短時間の排気能力を有するものが望ましい。
また、排出流体処理装置56は未反応ガス及び反応生成物をフィルタにより吸収したり、分解、酸化または希釈化して外部に排気するように構成される。
【0073】
第1ガス供給48は、内部に反応ガスを収納するとともに反応ガスの供給を制御する弁手段を有し、また、自動圧力制御装置52は内部に真空計を備え、真空の程度により第1電気制御回路50を介して第1ガス供給源48を動作させて反応ガスを供給し、また、電磁バルブ53を適宜駆動して真空ポンプ1Bへのバルブの開閉を行う。
【0074】
また、第2ガス供給源49は、大気よりも高圧の窒素ガスを供給可能に構成され、電磁バルブ54を介して前述した真空ポンプ1Bのジョイント4を経由して、旋回スクロール3Bを駆動する回転軸22Bの中心通路22Baに窒素ガスを供給可能に構成されている。
【0075】
そして、第1ガス供給源48、収納ヒータ46及び電磁バルブ53は第1電気制御回路50により制御され、真空ポンプ1B及び、第2ガス供給源49は第2電気制御回路51により制御可能に構成される。
【0076】
次に、上述のごとく構成された本第2実施の形態にかかるスクロール機構の流体動作を説明する。
図17において、ベース57と石英反応管47を離間させて石英反応管47の内部にウェーハ45を載置する。第1電気制御回路50により電磁バルブ53を開成させ、第2電気制御回路51により真空ポンプ1Bを駆動する。
【0077】
図10において、回転軸22Bが回転すると、旋回スクロール3Bが公転し、石英反応管47からガスを吸入し、固定スクロールラップ6B、7Bの外周からガスを旋回スクロール3Bのラップ26B及び27Bによって、それらの固定スクロールラップ及び旋回スクロールラップによって形成する密閉空間に取り込み、この密閉空間によって圧縮される。
【0078】
この密閉空間の動作を図13を用いて固定スクロールラップ7Bと旋回スクロールラップ27Bとにより説明すると、固定スクロールラップ7Bと旋回スクロールラップ27Bとにより取り込まれ圧縮された圧縮空間R′(b)内の圧縮ガスは旋回スクロールの駆動により圧縮空間R′(b)を経て、圧縮空間R′(b)が吐出孔3gと連通し、吐出通路3kに排出される。
【0079】
また、固定スクロールラップ7Bと旋回スクロールラップ27Bとにより取り込まれ圧縮された圧縮空間S′(a)内の圧縮ガスは旋回スクロールの駆動により圧縮空間S′(b)を経て、圧縮空間S′(a)が吐出孔3gと連通し、吐出通路3kに排出される。
【0080】
そして、(a)のごとく窒素ガスの通路3j(3i)が固定スクロールラップ7B(6B)によって塞がっているときは窒素ガスの供給は中断されるが、(b)のごとく固定スクロールラップ7B(6B)が外れているときは圧縮空間S′に供給され圧縮空間S′(a)で吐出孔3gから吐出される。
【0081】
一方、真空ポンプ1Bの駆動に同期して、電磁バルブ54が開成すると、第2ガス供給源49から流入される圧縮窒素ガスは、旋回スクロール3Bを駆動する回転軸22Bの中心通路22Baに供給される。
そして、図14に示すように通路22Bdからベアリング44側に窒素ガスが供給され、さらにその途中の通路4aから空隙58に浸入し、図15、16に示すように通路22Bbからガス溜まり59に窒素ガスが供給され、ベアリング39、40の周囲に充満する。
【0082】
そして、図15、16に示すように、通路3mから通路3j、3iを通ってラップ27B(26B)と本部ランド3Bnとの間に窒素ガスが供給される。
真空ポンプ1Bが動作を開始してから窒素ガスの供給を開始すると、固定スクロールラップと旋回スクロールラップとで形成される密閉空間に始めは負圧であり、窒素ガスが供給されていない状態のままで、残存気体と取り込んだ空気を吐出口5Bcから吐出するが、窒素ガスの供給によって前記密閉空間は窒素ガスを取り込みを始める。
【0083】
始め窒素ガスの取り込みが少ないが、真空ポンプ1Bの反応管からの気体取り組みがすすみ、反応管の真空度が進むにつれて窒素ガスの取り込み量が増加する。そして、反応管が所定の真空度に達すると電磁バルブ54が閉鎖され、第2ガス供給源49からの窒素ガスの供給が停止する。
窒素ガスの供給が停止すると、各ベアリング部の周囲にだだよっていた窒素ガスは負圧となるスクロールラップ側に吸引され、吐出口5Bcから吐出される。
そして、真空ポンプ1Bの動作が停止する。吐出された窒素ガス及び/または反応ガスは外部の排出流体処理装置56に排出される。
【0084】
この結果、スクロールラップが形成する密閉圧縮室に僅かな漏洩があり、その漏洩ガスがベアリング、シール部材に到達しても、ベアリング及びシール部材等を腐食させたり、真空ポンプ外部に漏洩することを防止することができる。
また、窒素ガスは回転軸22B内を流通するので、旋回スクロール3Bが発生する熱を冷却することができる。
【0085】
石英反応管47の真空の程度は、自動圧力調整装置52により制御される。真空ポンプ1Bが所定の真空度に石英反応管47内の気体を吸引すると、第1電気制御回路50に真空引き完了信号が送られ、第1電気制御回路50は電磁バルブ53を閉成し、ヒータ46を駆動するとともに、第1ガス供給源48を駆動して反応ガスを石英反応管47に供給する。
【0086】
自動圧力調整装置52は、石英反応管47内の真空度を観察して真空の程度により第1電気制御回路50を介して第1ガス供給源48を動作させて反応ガスを供給し、また、電磁バルブ53を適宜駆動して真空ポンプ1Bへのバルブの開閉を行う。そして、ウェーハの膜堆積に適した真空度より下回ると、すなわち反応ガスの圧力が所定値より上昇すると、電磁バルブ53を開成して真空ポンプ1Bにより反応ガスを吸引して石英反応管47内の圧力を一定に制御する。
【0087】
所定時間が経過すると、第1ガス供給源48とヒータ46の駆動が停止し、電磁バルブ54が開成し、窒素ガスの供給と同時に真空ポンプ1Bにより石英反応管47内の反応ガスが所定真空度になるまで吸入され、電磁バルブ54が閉成され、窒素ガスの供給が停止し、その後所定時間後に電磁バルブ53が閉成され、真空ポンプ1Bの駆動が停止し、膜形成作業が終了して、ウェーハ45が石英反応管47から取り出され、石英反応管47内部が洗浄される。
【0088】
【発明の効果】
以上記載したごとく、本発明のスクロール流体機械を用いることにより、ガス体導入手段により導入した前記ガス体を、前記減圧手段から排出される空気及び/または前記反応ガスの圧縮流体と混合状態で排出するので、特別に前記ガス体専用のガス体排出手段を設ける必要はなく、構成が単純化する。
そして、前記減圧手段内において互いに対面摺動する駆動部材と相手方部材との摺動部分に前記反応ガスとは別のガス体を導入して、導入したガス体と、減圧手段により排出される空気及び/または前記反応ガスの圧縮流体とを前記排出流体処理手段に供給しているので、減圧手段の上流側の不純物は減圧手段の圧縮・吐出工程で前記排出流体処理装置に送られて無害化処理され、摺動部分に漏洩した反応ガス、及び摺動部分から発生する微細な浮遊物も前記排出流体処理装置に送られて無害化処理されるので、可燃性、爆発性、毒性、腐食性等の反応ガスが半導体処理ラインの環境内に漏洩することを防止することができる。
【0089】
特に、本第発明においては、減圧手段内において互いに対面摺動する駆動部材と相手方部材との摺動部分に前記反応ガスとは別のガス体を導入して、導入したガス体によって、摺動部分から発生する微細な浮遊物を排出するので、摺動部分の耐久性が向上するとともに、スクロール機構の冷却を行うことができる。
【0090】
また、本第発明は、ダブルラップ形式のスクロール機械であるために流体の取り込み量が多く、真空ポンプとして用いた場合は、速く所定の真空レベルに到達することができる。
また、前記回転駆動軸の一方からガス体を導入し、他方から前記ガス体を排出するガス体通路を前記回転駆動軸の延設方向に沿って形成しているので、スクロール機構の冷却を行うことができる。
また、前記ガス体通路から分岐通路を形成し、前記ベアリング及びシール部材に前記ガス体を供給可能に構成しているので、導入したガス体によって、摺動部分から発生する微細な浮遊物を排出して、摺動部分及びシール部材の耐久性が向上することができる。
そして、前記供給制御手段により前記ガス体を導入後は、前記排除制御手段の動作が停止するまでは前記供給制御手段は停止しているので、前記ガス体に供給中に排除をすることはなく、前記供給制御手段と排除制御手段は交互に行うこととなり、前記ベアリング部分の奥までガス体を浸入させることができるとともに、奥の微細な浮遊物を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るオイルフリースクロール流体機械の第1実施の形態を示す基本構成図である。
【図2】 図1における旋回スクロールの左側面図である。
【図3】 図1における旋回スクロールの右側面図である。
【図4】 旋回スクロールラップと固定スクロールラップとの圧縮動作を説明する説明図である。
【図5】 図1の要部拡大図である。
【図6】 図1の要部拡大図である。
【図7】 図6のA−A断面図である。
【図8】 図6のB−B断面図である。
【図9】 本発明のスクロール流体機械を用いた半導体製造装置の実施形態を示すブロック構成図である。
【図10】 本発明に係るオイルフリー流体機械の第2実施の形態を示す基本構成図である。
【図11】 図10における旋回スクロールの右側面図である。
【図12】 図1における旋回スクロールの左側面図である。
【図13】 旋回スクロールラップと固定スクロールラップとの圧縮動作を説明する説明図である。
【図14】 図10の要部拡大図である。
【図15】 図10の要部拡大図である。
【図16】 図15のC−C断面図である。
【図17】 本発明のスクロール流体機械を用いた半導体製造装置の第2実施の形態を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
8A 真空ポンプ(減圧手段)
45 半導体ウェーハ
47 石英反応管
56 排出流体処理装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a semiconductor production line in which a reaction chamber in which a semiconductor wafer is placed is decompressed and a reaction gas is introduced into the reaction chamber to perform chemical treatment.Used forThe present invention relates to a usable scroll fluid machine.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, a semiconductor wafer is placed in a quartz reaction tube, the inside of the quartz reaction tube is sucked into a vacuum by a vacuum pump, and then a reaction gas is introduced from a gas supply source to form an insulating film or a metal film on the surface of the semiconductor wafer. Semiconductor manufacturing methods for deposition are known.
  However, the main gas used in this process is flammable SiH.4, SiH2CL2Explosive H2, NH3, CO, toxic SiH4, NH3, CO, HCL, SiCL4Corrosive NH3Since these gases cause problems when these gases leak out of the semiconductor manufacturing apparatus, the reaction gas is discharged to the discharged fluid processing apparatus and detoxified at the end of each step.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the vacuum pump should be inherently airtight by the dynamic seal member between the sealed compression chamber that takes in and compresses the gas in the quartz reaction tube and the drive portion that compresses and drives the sealed compression chamber. However, when the dynamic seal member deteriorates, the sealed state becomes incomplete, and when the sealed compression chamber is finally compressed, the internal pressure becomes maximum and the reaction gas is driven from the sealed compression chamber by the differential pressure with the drive part. There is a risk of leakage.
[0004]
  In addition, a bearing having grease is disposed in the drive portion, and a structure that prevents the leakage of grease by a dynamic seal member is used. However, fine floating substances are used due to deterioration of the grease and contact between metal portions of the bearing. Is generated, solidifies and becomes large, abuts against the bearing and the dynamic seal member, and decreases the durability of these members.
[0005]
  Therefore, it is desirable to eliminate the reaction gas leaked to the drive part and the fine suspended matter generated from the bearing part as impurities during the semiconductor manufacturing process.
[0006]
  In view of the shortcomings of the prior art, the present invention generates a pressure in a semiconductor manufacturing line in which a reaction chamber in which a semiconductor wafer is placed is depressurized and a reaction gas is introduced into the reaction chamber for chemical processing. Semiconductor manufacturing line that eliminates impuritiesToIt is to provide a scroll fluid machine that can be used.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  Summary of the present inventionIn a scroll fluid machine having a fixed scroll and an orbiting scroll, the orbiting scroll wrap orbits and revolves with respect to the fixed scroll wrap by a rotary drive shaft having an eccentric portion that comes into contact with the center portion of the orbiting scroll end plate. ,
  The rotary drive shaft is formed such that a gas body is introduced from the outside so that the gas body can be discharged,
  The gas body can be supplied to a bearing provided between the orbiting scroll and the rotary drive shaft facing the rotary drive shaft,
  The gas body cools the scroll mechanism and discharges impurities around the bearing.
[0008]
  According to such a technique, a gas body different from the reaction gas is introduced into the sliding portion between the driving member and the counterpart member that slide against each other in the decompression means, and the introduced gas body causes the sliding portion to move from the sliding portion. Since the generated fine floating matter is discharged, the durability of the sliding portion is improved and the scroll mechanism can be cooled.
[0009]
  And this 1st invention isA gas body passage for introducing the gas body from one of the rotation drive shafts and discharging the gas body from the other is formed along the extending direction of the rotation drive shaft, and from the gas body passage to the bearing. Form a branch passage,
  A supply control means for controlling supply of a gas body from the outside to the gas body passage; and an exclusion control means for removing the gas body from the gas body passage;
  After the gas body is introduced by the supply control means, the supply control means is stopped until the operation of the exclusion control means is stopped.The
[0010]
  According to this technical means, a supply control means for controlling supply of a gas body from the outside to the gas body passage and an exclusion control means for removing the gas body from the gas body passage are provided, and the gas is controlled by the supply control means. After the body is introduced, the supply control means is stopped until the operation of the exclusion control means is stopped. Therefore, the supply control means and the exclusion control means are not excluded during the supply of the gas body. Since this is performed alternately, the gas body can be infiltrated to the back of the bearing portion, and fine floating matter at the back can be eliminated.
[0013]
  Also,The second inventionComprises a double wrap type orbiting scroll and fixed scrolls arranged on both sides facing the mirror surface of the orbiting scroll, and has an eccentric portion that abuts against the central portion of the orbiting scroll end plate. In the scroll fluid machine of the type in which the orbiting scroll wrap orbits with respect to the fixed scroll lap by the drive shaft,
  A bearing and a seal member provided between the orbiting scroll and the fixed scroll and the rotary drive shaft facing the rotary drive shaft;
  A gas body passage for introducing a gas body from one of the rotation drive shafts and discharging the gas body from the other is formed along the extending direction of the rotation drive shaft, and a branch passage is formed from the gas body passage. The gas body can be supplied to the bearing and the seal member,
  A supply control means for controlling supply of a gas body from the outside to the gas body passage; and an exclusion control means for removing the gas body from the gas body passage;
  After the gas body is introduced by the supply control means, the supply control means is stopped until the operation of the exclusion control means is stopped.
[0014]
  According to such a technique, since it is a double wrap type scroll machine, a large amount of fluid is taken in, and when used as a vacuum pump, a predetermined vacuum level can be reached quickly.
  Further, since the gas body passage for introducing the gas body from one of the rotary drive shafts and discharging the gas body from the other is formed along the extending direction of the rotary drive shaft, the scroll mechanism is cooled. be able to.
  Further, a branch passage is formed from the gas body passage so that the gas body can be supplied to the bearing and the seal member, so that the fine suspended matter generated from the sliding portion is discharged by the introduced gas body. Thus, durability of the sliding portion and the seal member is improved.
  Then, after the gas body is introduced by the supply control means, the supply control means is stopped until the operation of the exclusion control means stops, so that the gas body is not excluded during the supply. The supply control means and the exclusion control means are alternately performed, so that the gas body can be infiltrated to the back of the bearing portion and fine floating matters at the back can be excluded.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, and the like of the components described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified. Absent.
[0018]
  FIG. 1 is a basic configuration diagram showing a first embodiment of an oil-free vacuum pump.
  In the figure, the rotary shaft 22 of the pump body 1A is connected to the motor head 2 which is the tip of the motor drive shaft (not shown) at the right end, and is provided to be rotatable about the motor shaft 13 by the rotational force of the motor. ing.
  The central portion of the rotating shaft 22 has an eccentric portion 22Ah whose outer periphery is slightly swelled from the motor shaft 13, and both end portions of the eccentric portion 22Ah are connected to the bearing portions 33A and 34A of the housings 5A and 24A. It is rotatably supported.
[0019]
  The housings 5 </ b> A and 24 </ b> A constituting the fixed scroll each have a circular lid shape, and a peripheral wall functioning as a casing is brought into contact with each other via a seal member 32 to form a sealed space therein.
  The housing 24A is provided with a lap sliding surface 24Ab perpendicular to the axial direction, and the sliding surface 24Ab has a central portion that is out of the eccentric portion 22Ah of the rotating shaft 22A and is not eccentric. An opening that is rotatably fitted is provided, and a spiral wrap 7A is implanted with the vicinity of the opening as a tip. A groove is provided on the upper edge of the wrap 7A. A chip seal 14 having a self-lubricating property such as a fluorine-based resin that is brought into contact with the surface and completes the sealed state is inserted.
[0020]
  A discharge hole 24Ac is formed in the sliding surface 4Ad near the tip of the wrap 7A, and the compressed gas is discharged from the discharge hole 24Ac through the discharge passage 24Ad to the outside through the discharge port portion 9Aa provided on the outer peripheral surface of the housing 24A. It is configured to be.
[0021]
  In addition, three pairs of revolution mechanisms 37 are provided at three positions in the circumferential direction at 120 ° on the peripheral wall portion of the housing 24A.
  The revolution mechanism 37 is connected to a turning scroll described later.
  A suction port portion 8A is provided on the outer peripheral portion of the housing 24A, and the suction port portion 8A is connected to a container (not shown) to be evacuated, and is connected to the inside of the container through the opening portion 8A. Gas is aspirated.
[0022]
  On the other hand, the housing 5A is provided with a lap sliding surface 5Ab perpendicular to the axial direction, and a discharge hole 5Ac is formed in the sliding surface 5Ab, and the outer periphery of the housing 5A passes through the discharge passage 5Ad from the discharge hole 5Ac. The compressed gas is configured to be discharged from the discharge port portion 9Ab provided on the surface to the outside.
  In addition, an opening is provided in the central portion of the sliding surface 5Ab so that the eccentric portion 22Ah of the rotating shaft 22A is off and the non-eccentric portion is rotatably fitted, with the vicinity of the opening as a peripheral end. A spiral wrap 6A is implanted, and a groove is provided on the upper edge of the wrap 6A, and a chip seal 14 is fitted in the groove to contact the mating sliding surface and complete the sealing state. .
[0023]
  The orbiting scroll 3A is removably inserted into the internal space formed by the housings 5A and 24A.
  In the orbiting scroll 3A, laps 26A and 27A that can be fitted to the fixed scroll wraps 6A and 7A provided on the housings 5A and 24A are planted on sliding surfaces 3Ad and 3Ae of a plate formed in a disk shape. .
[0024]
  In the central portion of the orbiting scroll 3A, an opening 3Aa is formed in which the eccentric portion 22Ah of the rotary shaft 22A described above is rotatably fitted, and bearings 39 and 40 are centered on the ring spacer 41 in the opening 3Aa. Dynamic seal members 23 and 25 (FIG. 6) for preventing leakage of grease are disposed on both sides thereof.
  Accordingly, gas can flow into and out of the space between the ring spacer 41 and the rotary shaft 22A from the passage 22Ac, and when there is more inflow than outflow of gas, it acts as the gas reservoir portion 42.
[0025]
  Further, the bearing portion 33A is provided with bearings 44, and dynamic seal members 17 and 21 (FIG. 5) for preventing grease leakage are arranged on both sides thereof.
  Therefore, gas can flow into and out of the space between the bearing 44 and the dynamic seal member 21 from the passage 22Ad, and when there is more inflow than gas outflow, it acts as the gas reservoir portion 43.
[0026]
  The opening 3Aa of the orbiting scroll 3A constitutes a fitting portion with the eccentric portion 22Aa, and the outer peripheral side of the fitting portion is a wrap 26Aa over the entire length of the eccentric portion 22Aa of the rotating shaft 22A. And 27Aa are formed in a spiral manner toward the outer peripheral side.
  Discharge passages 3b and 3c communicating with each other are provided adjacent to the fitting portion. The discharge passages 3b and 3c are provided with opening holes 3g and 3h that open from the final sealed space formed by the fixed wrap and the swirl wrap.
[0027]
  As shown in FIG. 6, a bearing 35 for supporting the rotary shaft 22A is disposed on the bearing portion 34A of the housing 24A. An introduction path 38 is provided from the vicinity of the bearing 35 toward the outer peripheral side of the bearing portion 34A. The introduction path 38 communicates with the introduction path 36a, and the introduction pipe 36 having the introduction path 36a is more than the atmosphere. The gas supply source 49 is connected to a second gas supply source 49 (not shown) containing high-pressure nitrogen gas so that compressed gas can be introduced from the gas supply source 49.
[0028]
  Along with the bearing 35, the dynamic seal members 30, 31 form a ring-shaped gas reservoir portion 24Af having substantially the same cross-sectional area as the introduction passage 38 in the direction of the rotary shaft 22A, and are separated from the gas reservoir portion 24Af. Are arranged.
  As shown in FIG. 8, the reservoir portion 24Af is formed in a ring shape between a dynamic seal member 30 and a dynamic seal member 31 (not shown), and nitrogen gas from a gas supply source is supplied to the reservoir portion 24Af. The
[0029]
  On the other hand, the rotation shaft 22A is provided with a central passage 22Aa on the FIG. 1 along the rotation axis 13, and is configured to be discharged to the left side.
  In FIG. 5, the left end portion 22Ae of the rotating shaft 22A has a D-section (cut into a D shape) perpendicular to the shaft center, and is provided with a screw portion 22Af from the left end. It is fixed by a pressing ring 12 via a pressing plate 11. The holding ring 12 is provided with a central passage 12a communicating with the central passage 22Aa of the rotary shaft 22A.
[0030]
  Further, the end portion 10c of the joint ring 10 is sandwiched between the flange portion of the pressing ring 12 and the pressing plate 11 via the dynamic seal member 16, and the flange portion 10b has a plurality of air circulation holes. The joint cylinder 4 is screwed and fixed to the screw portion 10 a via the static seal member 15. Therefore, although the rotating shaft 22A rotates together with the cooling fan 28, the pressing plate 11, and the joint ring 12, the rotational force is not transmitted from the pressing ring 12 to the joint ring 10.
[0031]
  Further, the joint 4 is screwed to the threaded portion 10 a of the joint ring 10 via a static seal member 15. The joint 4 is provided with a central passage 4 a communicating with the central passage 12 a of the holding ring 12. The joint 4 is connected to a pump 55 described later.
[0032]
  A rotating shaft 22A outside the housing 24A is provided with a fan 29 that cools the vacuum pump, and a cover 19 that protects the fan is attached to the housing 24A with a plurality of air flow holes.
  Further, as described above, one end is supported by the housing 24A on the outer peripheral portion of the orbiting scroll 3A, and the other ends of the three pairs of revolution mechanisms 37 are supported at three positions in the circumferential direction by 120 °. The fixed scroll wrap provided on the housing is arranged so as to revolve with an eccentric rotation center.
[0033]
  In the scroll fluid machine 1A configured as described above, nitrogen gas from a second gas supply source 49 described later is supplied to the central passage 22Aa of the rotary shaft 22A that drives the orbiting scroll 3A.
  In a state where the pump 55 (FIG. 9) disposed downstream of the joint 4 (FIG. 5) is not driven, as shown in FIG. 6, nitrogen is introduced into the central passage 22Aa of the rotary shaft 22A via the gas reservoir 24Af. Gas is supplied and supplied to the gas reservoir 42 from the central passage 22Ac, and the bearings 39 and 40 are filled.
[0034]
  Then, as shown in FIG. 5, the gas enters the gas reservoir 43 from the central passage 22 </ b> Aa through the passage 22 </ b> Ad, fills the periphery of the bearing 44, and enters the gap 58 between the holding ring 12 and the joint 4. .
[0035]
  In this state, when a later-described pump 55 starts operating, the nitrogen gas in the central passage 22Aa of the rotating shaft 22A is discharged to the left in FIG. 1 while the nitrogen gas is being supplied. The gas in the gap 58 and the nitrogen gas around the bearings 44, 39, and 40 are discharged by being sucked by the discharged gas flow.
  Further, the gas in the gas reservoir 24Af is discharged when the amount of gas discharged is larger than the amount of gas flowing in from the passage 38.
[0036]
  Therefore, when the pump 55 is stopped, nitrogen gas flows into the periphery of the bearing and the seal member, and the amount of gas discharged from the gas reservoir 24Af is larger than the amount of gas flowing in from the passage 38. By stopping the inflow of nitrogen gas at the time of driving, the nitrogen gas can be discharged around the bearing and the gas around the seal member when the pump 55 is driven.
[0037]
  FIG. 9 is a schematic block configuration diagram in which the vacuum pump according to the first embodiment is used in a CVD apparatus in a semiconductor manufacturing process.
  In the CVD method, an insulating film such as a SiN film or a conductive film such as a metal film can be deposited on the wafer surface. The gas mainly used in this process is flammable SiH.4, SiH2CL2Explosive H2, NH3, CO, toxic SiH4, NH3, CO, HCL, SiCL4Corrosive NH3, HCL, etc., and the treatment of these gases is a problem.
[0038]
  In FIG. 9, a quartz reaction tube 47 on which a semiconductor wafer 45 is placed is connected to a vacuum pump 1 </ b> A that sucks and exhausts internal gas via an automatic pressure control device 52 and an electromagnetic valve 53. The gas is discharged from the vacuum pump 1A to the chemical processing device 56, and the gas leaking from the fluid compression chamber in the vacuum pump 1A through the bearings is diluted with harmless gas and discharged to the chemical processing device 56 through the pump 55. It is configured to be.
[0039]
  The vacuum pump 1A supplies a large amount of reaction gas by reducing the residual gas in the quartz reaction tube 47 to shorten the reaction time.-3-10-2Those having a short-time exhaust capability of about Torr are desirable.
  Further, the chemical treatment device 56 is configured to absorb unreacted gas and reaction products with a filter, or to decompose, oxidize or dilute them and exhaust them to the outside.
[0040]
  The first gas supply source 48 has a valve means for containing the reaction gas inside and controlling the supply of the reaction gas, and the automatic pressure control device 52 has a vacuum gauge inside, and the first gas supply source 48 has a first degree depending on the degree of vacuum. The first gas supply source 48 is operated via the electric control circuit 50 to supply the reaction gas, and the electromagnetic valve 53 is appropriately driven to open and close the valve to the vacuum pump 1A.
[0041]
  Further, the second gas supply source 49 is configured to be able to supply nitrogen gas having a pressure higher than that of the atmosphere, and is connected to the introduction path 38 provided in the housing 24A of the vacuum pump 1A described above via the electromagnetic valve 54, thereby turning the scroll. Nitrogen gas can be supplied to the central passage 22Aa of the rotary shaft 22A that drives 3A.
[0042]
  The first gas supply source 48, the storage heater 46, and the electromagnetic valve 53 are controlled by the first electric control circuit 50, and the vacuum pump 1A, the second gas supply source 49, and the pump 55 can be controlled by the second electric control circuit 51. Configured.
[0043]
  Next, the fluid operation of the scroll mechanism according to the first embodiment configured as described above will be described.
  In FIG. 9, the base 45 and the quartz reaction tube 47 are separated from each other, and the wafer 45 is placed inside the quartz reaction tube 47. The electromagnetic valve 53 is opened by the first electric control circuit 50, and the vacuum pump 1A is driven by the second electric control circuit 51.
[0044]
  In FIG. 1, when the rotary shaft 22A rotates, the orbiting scroll 3A revolves, sucks gas from the quartz reaction tube 47, and gas is discharged from the outer periphery of the fixed scroll wraps 6A and 7A by the wraps 26A and 27A of the orbiting scroll 3A. Are taken into a sealed space formed by the fixed scroll wrap and the orbiting scroll wrap and compressed by the sealed space.
[0045]
  The operation of the sealed space will be described with reference to FIG. 4 using the fixed scroll wrap 7A and the orbiting scroll wrap 27A. The compression space R taken in and compressed by the fixed scroll wrap 7A and the orbiting scroll wrap 27A.1The compressed gas in (a) is compressed into the compression space R by driving the orbiting scroll.2After (b), the compression space R3(A) communicates with the discharge hole 3g and is discharged to the discharge passage 3c.
[0046]
  Further, the compression space S taken in and compressed by the fixed scroll wrap 7A and the orbiting scroll wrap 27A.1The compressed gas in (b) is compressed into the compression space S by driving the orbiting scroll.2After (a), the compression space S3(B) communicates with the discharge hole 3g and is discharged to the discharge passage 3c.
  The discharge passage 3c communicates with the discharge hole 24Ac, and discharge gas is discharged from the discharge hole 24Ac through the discharge passage 24Ad to the external chemical treatment device 56 from the discharge port portion 9Aa provided on the outer peripheral surface of the housing 24A.
[0047]
  On the other hand, since the operation of the pump 55 is stopped, when the electromagnetic valve 54 is opened, the compressed nitrogen gas introduced from the second gas supply source 49 enters the introduction passage 38 from the introduction pipe 36 (FIG. 6), and the gas It is introduced into the central passage 22Aa of the rotating shaft 22A from the pool 24Af. The nitrogen gas passes through the passage 22Ac and fills around the bearings 39 and 40 from the gas reservoir 42. The nitrogen gas also passes through the passage 22Ad and fills around the bearing 44 from the gas reservoir 43, and also enters the gap 58.
[0048]
  In this state, when the electromagnetic valve 54 is closed and the pump 55 is operated, the nitrogen gas in the central passage 22Aa of the rotating shaft 22A is discharged to the left in FIG. Then, the gas in the gap 58 and the nitrogen gas around the bearings 44, 39, and 40 are discharged by being sucked by the discharged gas flow.
  Then, the nitrogen gas is discharged to the external chemical treatment device 56 by the pump 55.
[0049]
  As a result, there is a slight leak in the sealed compression chamber formed by the scroll wrap, and even if the leaked gas reaches the bearing and seal member, it will corrode the bearing and seal member and leak outside the vacuum pump. Can be prevented.
  Further, the pump 55 can be intermittently driven to cool the heat generated by the orbiting scroll 3A within the rotating shaft 22A.
[0050]
  The degree of vacuum in the quartz reaction tube 47 is controlled by the automatic pressure adjusting device 52. When the vacuum pump 1A sucks the gas in the quartz reaction tube 47 to a predetermined degree of vacuum, a evacuation completion signal is sent to the first electric control circuit 50, and the first electric control circuit 50 closes the electromagnetic valve 53, The heater 46 is driven and the first gas supply source 48 is driven to supply the reaction gas to the quartz reaction tube 47.
[0051]
  The automatic pressure adjusting device 52 observes the degree of vacuum in the quartz reaction tube 47 and operates the first gas supply source 48 via the first electric control circuit 50 according to the degree of vacuum to supply the reaction gas. The electromagnetic valve 53 is appropriately driven to open and close the valve to the vacuum pump 1A. When the degree of vacuum is lower than that suitable for film deposition on the wafer, that is, when the pressure of the reaction gas rises above a predetermined value, the electromagnetic valve 53 is opened and the reaction gas is sucked by the vacuum pump 1A to The pressure is controlled to be constant.
[0052]
  When the predetermined time has elapsed, the driving of the first gas supply source 48 and the heater 45 is stopped, the reaction gas in the quartz reaction tube 47 is sucked in by the vacuum pump 1A until the predetermined vacuum degree is reached, and the electromagnetic valve 53 is closed. Then, the driving of the vacuum pump 1A is stopped, the film forming operation is completed, the wafer 45 is taken out from the quartz reaction tube 47, and the inside of the quartz reaction tube 47 is cleaned.
[0053]
  Next, an oil-free vacuum pump according to a second embodiment will be described. The difference from the first embodiment is that there are two compressed fluid discharge passages in the housing in the first embodiment, whereas in the second embodiment there is one, the rotation The introduction form of the compressed gas for dilution provided on the shaft is different from each other. In the second embodiment, the compressed gas for dilution is introduced into the sealed compression chamber of the orbiting scroll.
[0054]
  FIG. 10 is a basic configuration diagram showing a second embodiment of the oil-free vacuum pump.
  In the figure, the rotary shaft 22B of the pump main body 1B is connected to the motor shaft head 2 which is the tip of the motor drive shaft (not shown) at the right end, and is provided to be rotatable about the motor shaft core 13 by the rotational force of the motor. ing.
  The central portion of the rotating shaft 22B has an eccentric portion 22Ba whose outer periphery is slightly swelled from the motor shaft 13, and both end portions of the eccentric portion 22Ba are connected to the bearing portions 33B and 34B of the housings 5B and 24B. It is rotatably supported.
[0055]
  Each of the housings 5B and 24B constituting the fixed scroll has a circular lid shape, and a peripheral wall that functions as a casing is brought into contact with each other via a seal member 32 to form a sealed space therein.
  The housing 24B is provided with a lap sliding surface 24Bb perpendicular to the axial direction, and the sliding surface 24Bb has a central portion that is out of the eccentric portion 22Ba of the rotating shaft 22B and is not eccentric. An opening that fits rotatably is provided, and a spiral wrap 7B is planted with the vicinity of the opening as a tip, and a groove is provided on the upper edge of the wrap 7B. A chip seal 14 having a self-lubricating property such as a fluorine-based resin that is brought into contact with the surface and completes the sealed state is inserted.
[0056]
  On the other hand, the housing 5B is provided with a lap sliding surface 5Bb perpendicular to the axial direction, and a discharge hole 5Bc is formed in the sliding surface 5Bb, and the outer periphery of the housing 5B passes through the discharge passage 5Bd from the discharge hole 5Bc. The compressed gas is discharged to the outside from the discharge port portion 9B provided on the surface.
  In addition, an opening is provided in the central portion of the sliding surface 5Bb so that the eccentric portion 22Bh of the rotating shaft 22B can be rotated and a portion that is not eccentric can be rotatably fitted. A spiral wrap 6B is implanted, and a groove is provided at the upper edge of the wrap 6B. A tip seal 14 is fitted in the groove to make contact with the mating sliding surface and complete the sealing state. .
[0057]
  The orbiting scroll 3B is fitted into the internal space formed by the housings 5B and 24B so as to be able to revolve.
  In the orbiting scroll 3B, laps 26B and 27B that can be fitted to the fixed scroll wraps 6B and 7B provided in the housings 5B and 24B are planted on sliding surfaces 3Bd and 3Be of a plate formed in a disk shape. .
[0058]
  In the central portion of the orbiting scroll 3B, an opening 3Ba is formed in which the eccentric portion 22Bh of the rotary shaft 22B described above is rotatably fitted, and the opening 3Ba has a bearing centering on the ring spacer 60 (FIG. 15). 39 and 40 are arranged, and dynamic seal members 23 and 25 for preventing leakage of grease are arranged on both sides thereof.
  The bearing portion 33B is provided with bearings 44 (FIG. 14), and dynamic seal members 17 and 21 for preventing grease leakage are arranged on both sides thereof.
[0059]
  The opening 3Ba (FIG. 15) of the orbiting scroll 3B constitutes a fitting portion with the eccentric portion 22Bh of the rotating shaft 22B, and the outer peripheral side of this fitting portion is the eccentric portion 22Bh of the rotating shaft 22B. The wraps 26B and 27B are planted in a spiral shape toward the outer peripheral side over the entire length.
[0060]
  The end plate of the orbiting scroll 3B is provided with a passage 3m communicating with the opening 60a provided in the ring spacer 60 toward the outer peripheral side so as to intersect the laps 26B and 27B, and the outer sliding side is bifurcated. The branch branches and communicates as the passages 3i and 3j between the head lands 3Bn forming the bearings of the orbiting scroll 3B and the adjacent laps 26B and 27B.
[0061]
  This configuration will be described in more detail. As shown in FIG. 16, the passage 3j (3i) is located near the lap 27B (26B) adjacent to the main land 3Bn and the opening hole 3g (3h) sandwiches the rotation shaft 22B. It is arranged on the opposite side.
  A gas reservoir 59 is formed between the outer periphery of the rotary shaft 22B and the ring spacer 60 on the distal end side of the passage 22Bb bent from the distal end of the central passage 22Ba to which inert nitrogen gas is supplied. .
[0062]
  Therefore, when nitrogen gas is supplied, the nitrogen gas penetrates in the extending direction of the gas reservoir 59 and the extending direction of the roller pin of the bearing, and the lap 27B (26B) and the main part are passed from the corresponding gas reservoir 59 through the passage 3m. It is supplied between the land 3Bn.
[0063]
  Further, as shown in FIG. 15, a discharge passage 3k that is adjacent to the fitting portion and communicates with each other is provided. The discharge passage 3k is provided with opening holes 3g and 3h which open from the final sealed space formed by the fixed wrap and the swirl wrap.
  A bearing 35 that supports the rotary shaft 22B is disposed on the bearing portion 34B of the housing 24B, and a dynamic seal member 30 that prevents leakage of grease is disposed along with the bearing 35.
[0064]
  On the other hand, the rotary shaft 22B is provided with the central passage 22Ba described above on FIG. 10 along the rotary axis 13 so that compressed nitrogen gas can be introduced from the joint 4 on the left side. The sectional area of the central passage 22Ba is formed larger than the sectional area of the passage 3m.
  In FIG. 14, the left end portion 22Be of the rotating shaft 22B has a D-section (cut into a D shape) perpendicular to the axis, and is provided with a screw portion 22Bf from the left end. A cooling fan 28 is provided in the D cut portion 22Bg. It is fixed by a pressing ring 12 via a pressing plate 11. The holding ring 12 is provided with a central passage 12a communicating with the central passage 22Ba of the rotary shaft 22B. The sectional area of the central passage 12a is formed to be equal to or larger than the sectional area of the central passage 22Ba of the rotating shaft 22b.
[0065]
  Further, the end portion 10c of the joint ring 10 is sandwiched between the flange portion of the pressing ring 12 and the pressing plate 11 via the dynamic seal member 16, and the flange portion 10b has a plurality of air circulation holes. The joint cylinder 4 is screwed and fixed to the screw portion 10 a via the static seal member 15. Therefore, although the rotating shaft 22B rotates together with the cooling fan 28, the pressing plate 11, and the joint ring 12, the rotational force is not transmitted from the pressing ring 12 to the joint ring 10.
[0066]
  Further, the joint 4 is screwed to the threaded portion 10 a of the joint ring 10 via a static seal member 15. The joint 4 is provided with a central passage 4 a communicating with the central passage 12 a of the holding ring 12. The cross-sectional area of the central passage 4a is formed to be equal to or larger than the cross-sectional area of the central passage 12a. The joint 4 is connected to a second gas supply source 49 via an electromagnetic valve 54 described later.
[0067]
  The rotating shaft 22B has a plurality of passages 22Bd branched from the central passage 22Ba toward one end of the bearing 44, and the sectional area of the central passage 22Ba is larger than the sectional area of the passage 3m. When nitrogen gas is supplied from the supply source 49 at a predetermined pressure, the nitrogen gas is easily supplied to the bearing 44 side through the passage 22Bd. The dynamic seal members 17 and 21 are configured to be filled with nitrogen gas compressed around the bearing 44.
[0068]
  As shown in FIG. 10, a fan 29 for cooling the vacuum pump is provided on the rotary shaft 22B outside the housing 24B, and a cover 19 for protecting the fan has a plurality of air circulation holes. It is attached to 24B.
  In addition, on the outer peripheral portion of the orbiting scroll 3B, three pairs of revolution mechanisms are supported at three locations in the circumferential direction at 120 °, not shown, and are eccentric from the fixed scroll wrap provided on the housing via the revolution mechanism. It is arranged to revolve with a center of rotation.
[0069]
  In the scroll fluid machine 1B configured as described above, nitrogen gas from a second gas supply source 49 described later is supplied to the central passage 22Ba of the rotary shaft 22B that drives the orbiting scroll 3B.
  Then, nitrogen gas is supplied from the passage 22Bd to the bearing 44 side as shown in FIG. 14, and nitrogen gas is supplied from the passage 22Bb to the gas reservoir 59 as shown in FIGS. To charge.
[0070]
  Then, as shown in FIGS. 15 and 16, nitrogen gas is supplied from the passage 3m through the passages 3j and 3i between the wrap 27B (26B) and the main land 3Bn.
  In this state, when the vacuum pump 1B starts operating, a negative pressure is initially applied to the sealed space formed by the fixed scroll wrap and the orbiting scroll wrap, and nitrogen gas is supplied while nitrogen gas is being supplied. Residual gas is discharged from the discharge port 5Bc. The sealed space takes in the gas in the reaction tube, and as the gas is compressed, the intake of nitrogen gas decreases. As the degree of vacuum in the reaction tube increases, the amount of nitrogen gas taken in increases. To do. Then, when the reaction tube reaches a predetermined degree of vacuum, the supply of nitrogen gas from the second gas supply source 49 is stopped. When the supply of nitrogen gas stops, around each bearingI was just waitingNitrogen gas is sucked to the side of the scroll wrap that has a negative pressure, and is discharged from the discharge port 5Bc.
[0071]
  FIG. 17 is a schematic block configuration diagram in which the vacuum pump according to the second embodiment is used in a CVD apparatus in a semiconductor manufacturing process.
  In FIG. 17, a quartz reaction tube 47 on which a semiconductor wafer 45 is placed is connected to a vacuum pump 1 </ b> B that sucks and exhausts internal gas via an automatic pressure control device 52 and an electromagnetic valve 53. The gas is discharged from the vacuum pump 1B to the discharged fluid processing device 56, and the reaction gas compressed from the fluid compression chamber in the vacuum pump 1B is discharged to the discharged fluid processing device 56.
[0072]
  The vacuum pump 1B supplies a large amount of reaction gas by reducing the residual gas in the quartz reaction tube 47 to shorten the reaction time.-3-10-2Those having a short-time exhaust capability of about Torr are desirable.
  Further, the discharged fluid processing device 56 is configured to absorb unreacted gas and reaction products with a filter, or to decompose, oxidize or dilute them and exhaust them to the outside.
[0073]
  The first gas supply 48 has a valve means for containing the reaction gas inside and controlling the supply of the reaction gas, and the automatic pressure control device 52 is provided with a vacuum gauge inside, and the first electric supply 48 depends on the degree of vacuum. The first gas supply source 48 is operated via the control circuit 50 to supply the reaction gas, and the electromagnetic valve 53 is appropriately driven to open and close the valve to the vacuum pump 1B.
[0074]
  The second gas supply source 49 is configured to be able to supply nitrogen gas having a pressure higher than that of the atmosphere, and rotates to drive the orbiting scroll 3B via the electromagnetic valve 54 and the joint 4 of the vacuum pump 1B described above. Nitrogen gas can be supplied to the central passage 22Ba of the shaft 22B.
[0075]
  The first gas supply source 48, the storage heater 46 and the electromagnetic valve 53 are controlled by the first electric control circuit 50, and the vacuum pump 1B and the second gas supply source 49 can be controlled by the second electric control circuit 51. Is done.
[0076]
  Next, the fluid operation of the scroll mechanism according to the second embodiment configured as described above will be described.
  In FIG. 17, the base 45 and the quartz reaction tube 47 are separated from each other, and the wafer 45 is placed inside the quartz reaction tube 47. The electromagnetic valve 53 is opened by the first electric control circuit 50, and the vacuum pump 1B is driven by the second electric control circuit 51.
[0077]
  In FIG. 10, when the rotary shaft 22B rotates, the orbiting scroll 3B revolves and sucks gas from the quartz reaction tube 47, and gas is supplied from the outer periphery of the fixed scroll wraps 6B and 7B by the wraps 26B and 27B of the orbiting scroll 3B. Are taken into a sealed space formed by the fixed scroll wrap and the orbiting scroll wrap and compressed by the sealed space.
[0078]
  The operation of this sealed space will be described using the fixed scroll wrap 7B and the orbiting scroll wrap 27B with reference to FIG. 13. The compression space R taken in and compressed by the fixed scroll wrap 7B and the orbiting scroll wrap 27B.1The compressed gas in ′ (b) is compressed into the compression space R by driving the orbiting scroll.2′ (B), compression space R3'(B) communicates with the discharge hole 3g and is discharged to the discharge passage 3k.
[0079]
  Further, the compression space S taken in and compressed by the fixed scroll wrap 7B and the orbiting scroll wrap 27B.1The compressed gas in ′ (a) is compressed into the compression space S by driving the orbiting scroll.2′ (B), the compression space S3'(A) communicates with the discharge hole 3g and is discharged to the discharge passage 3k.
[0080]
  When the nitrogen gas passage 3j (3i) is blocked by the fixed scroll wrap 7B (6B) as shown in (a), the supply of nitrogen gas is interrupted, but as shown in (b), the fixed scroll wrap 7B (6B) is interrupted. ) Is out of compression space S2′ Is supplied to the compression space S3It is discharged from the discharge hole 3g at ′ (a).
[0081]
  On the other hand, when the electromagnetic valve 54 is opened in synchronization with the driving of the vacuum pump 1B, the compressed nitrogen gas flowing in from the second gas supply source 49 is supplied to the central passage 22Ba of the rotary shaft 22B that drives the orbiting scroll 3B. The
  Then, nitrogen gas is supplied from the passage 22Bd to the bearing 44 side as shown in FIG. 14, and further enters the gap 58 from the passage 4a on the way, and nitrogen is supplied from the passage 22Bb to the gas reservoir 59 as shown in FIGS. Gas is supplied and fills around the bearings 39, 40.
[0082]
  Then, as shown in FIGS. 15 and 16, nitrogen gas is supplied from the passage 3m through the passages 3j and 3i between the wrap 27B (26B) and the main land 3Bn.
  When the supply of nitrogen gas is started after the vacuum pump 1B starts operating, the sealed space formed by the fixed scroll wrap and the orbiting scroll wrap is initially at a negative pressure and remains in a state in which no nitrogen gas is supplied. Then, the remaining gas and the air taken in are discharged from the discharge port 5Bc, but the sealed space starts to take in the nitrogen gas by the supply of the nitrogen gas.
[0083]
  At first, the intake of nitrogen gas is small, but the gas approach from the reaction tube of the vacuum pump 1B is promoted, and the intake amount of nitrogen gas increases as the degree of vacuum of the reaction tube advances. When the reaction tube reaches a predetermined degree of vacuum, the electromagnetic valve 54 is closed and the supply of nitrogen gas from the second gas supply source 49 is stopped.
  When the supply of the nitrogen gas is stopped, the nitrogen gas that has settled around each bearing portion is sucked to the scroll wrap side where the negative pressure is reached and discharged from the discharge port 5Bc.
  Then, the operation of the vacuum pump 1B is stopped. The discharged nitrogen gas and / or reaction gas is discharged to an external discharge fluid processing device 56.
[0084]
  As a result, there is a slight leak in the sealed compression chamber formed by the scroll wrap, and even if the leaked gas reaches the bearing and seal member, it will corrode the bearing and seal member and leak outside the vacuum pump. Can be prevented.
  Moreover, since nitrogen gas distribute | circulates the inside of the rotating shaft 22B, the heat which the turning scroll 3B generate | occur | produces can be cooled.
[0085]
  The degree of vacuum in the quartz reaction tube 47 is controlled by the automatic pressure adjusting device 52. When the vacuum pump 1B sucks the gas in the quartz reaction tube 47 to a predetermined degree of vacuum, a vacuuming completion signal is sent to the first electric control circuit 50, and the first electric control circuit 50 closes the electromagnetic valve 53, The heater 46 is driven and the first gas supply source 48 is driven to supply the reaction gas to the quartz reaction tube 47.
[0086]
  The automatic pressure adjusting device 52 observes the degree of vacuum in the quartz reaction tube 47 and operates the first gas supply source 48 via the first electric control circuit 50 according to the degree of vacuum to supply the reaction gas. The electromagnetic valve 53 is appropriately driven to open and close the valve to the vacuum pump 1B. When the degree of vacuum is less than that suitable for film deposition on the wafer, that is, when the pressure of the reaction gas rises above a predetermined value, the electromagnetic valve 53 is opened and the reaction gas is sucked in by the vacuum pump 1B. The pressure is controlled to be constant.
[0087]
  When the predetermined time elapses, the driving of the first gas supply source 48 and the heater 46 is stopped, the electromagnetic valve 54 is opened, and simultaneously with the supply of nitrogen gas, the reaction gas in the quartz reaction tube 47 is supplied to the predetermined vacuum degree by the vacuum pump 1B. The electromagnetic valve 54 is closed, the supply of nitrogen gas is stopped, the electromagnetic valve 53 is closed after a predetermined time, the driving of the vacuum pump 1B is stopped, and the film forming operation is completed. The wafer 45 is taken out from the quartz reaction tube 47 and the inside of the quartz reaction tube 47 is cleaned.
[0088]
【The invention's effect】
  As described above, by using the scroll fluid machine of the present invention,Since the gas body introduced by the gas body introduction means is discharged in a mixed state with the air discharged from the decompression means and / or the compressed fluid of the reaction gas, a special gas body discharge means dedicated to the gas body is provided. There is no need, and the configuration is simplified.
  Then, a gas body different from the reaction gas is introduced into a sliding portion between the driving member and the counterpart member that slides face to face in the decompression means, and the introduced gas body and the air discharged by the decompression means And / or the compressed fluid of the reaction gas is supplied to the exhaust fluid processing means, so that impurities on the upstream side of the decompression means are sent to the exhaust fluid treatment device in the compression / discharge process of the decompression means and rendered harmless. Treated and leaked reaction gas leaked to the sliding part and fine suspended matter generated from the sliding part are also sent to the exhaust fluid treatment device to be detoxified, so that it is flammable, explosive, toxic and corrosive Or the like can be prevented from leaking into the environment of the semiconductor processing line.
[0089]
  In particular,Book number1In the present invention, a gas body different from the reaction gas is introduced into the sliding portion of the driving member and the counterpart member that slide against each other in the decompression means, and is generated from the sliding portion by the introduced gas body. Since the fine suspended matter is discharged, the durability of the sliding portion is improved and the scroll mechanism can be cooled.
[0090]
  In addition, this book2Since the invention is a double wrap type scroll machine, the amount of fluid taken in is large, and when used as a vacuum pump, it can reach a predetermined vacuum level quickly.
  Further, since the gas body passage for introducing the gas body from one of the rotary drive shafts and discharging the gas body from the other is formed along the extending direction of the rotary drive shaft, the scroll mechanism is cooled. be able to.
  Further, a branch passage is formed from the gas body passage so that the gas body can be supplied to the bearing and the seal member, so that the fine suspended matter generated from the sliding portion is discharged by the introduced gas body. Thus, durability of the sliding portion and the seal member can be improved.
  Then, after the gas body is introduced by the supply control means, the supply control means is stopped until the operation of the exclusion control means stops, so that the gas body is not excluded during the supply. The supply control means and the exclusion control means are alternately performed, so that the gas body can be infiltrated to the back of the bearing portion and fine floating matters at the back can be excluded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram showing a first embodiment of an oil-free scroll fluid machine according to the present invention.
FIG. 2 is a left side view of the orbiting scroll in FIG.
3 is a right side view of the orbiting scroll in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the compression operation of the orbiting scroll wrap and the fixed scroll wrap.
FIG. 5 is an enlarged view of a main part of FIG. 1;
6 is an enlarged view of a main part of FIG.
7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
8 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 9 is a block configuration diagram showing an embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus using the scroll fluid machine of the present invention.
FIG. 10 is a basic configuration diagram showing a second embodiment of the oil-free fluid machine according to the present invention.
11 is a right side view of the orbiting scroll in FIG.
12 is a left side view of the orbiting scroll in FIG. 1. FIG.
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the compression operation of the orbiting scroll wrap and the fixed scroll wrap.
14 is an enlarged view of a main part of FIG.
15 is an enlarged view of a main part of FIG.
16 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
FIG. 17 is a block diagram showing a second embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus using the scroll fluid machine of the present invention.
[Explanation of symbols]
  8A vacuum pump (pressure reduction means)
  45 Semiconductor wafer
  47 Quartz reaction tube
  56 Discharged fluid treatment device

Claims (2)

固定スクロールと旋回スクロールとを備え、旋回スクロール端板の中央部分に当接する偏芯部分を有した回転駆動軸により固定スクロールラップに対して旋回スクロールラップが旋回公転する形式のスクロール流体機械において、
前記回転駆動軸を、外部からガス体を導入し、該ガス体を排出可能に形成するとともに、
前記回転駆動軸と対面する前記旋回スクロールと前記回転駆動軸との間に設けたベアリングに前記ガス体を供給可能に構成し、
前記ガス体によりスクロール機構の冷却とともに前記ベアリング周辺の不純物を排出し、
更に前記回転駆動軸の一方から前記ガス体を導入し、他方から前記ガス体を排出するガス体通路を前記回転駆動軸の延設方向に沿って形成するとともに、前記ガス体通路から前記ベアリングに分岐通路を形成し、
前記ガス体通路に外部からガス体の供給を制御する供給制御手段と、前記ガス体通路から前記ガス体を排除する排除制御手段とを設け、
前記供給制御手段により前記ガス体を導入後は、前記排除制御手段の動作が停止するまでは前記供給制御手段は停止していることを特徴とするスクロール流体機械。
In a scroll fluid machine having a fixed scroll and an orbiting scroll, the orbiting scroll wrap is orbitally revolved with respect to the fixed scroll wrap by a rotary drive shaft having an eccentric portion that comes into contact with the central portion of the orbiting scroll end plate.
The rotary drive shaft is formed such that a gas body is introduced from the outside so that the gas body can be discharged,
The gas body can be supplied to a bearing provided between the orbiting scroll and the rotary drive shaft facing the rotary drive shaft,
The gas body cools the scroll mechanism and discharges impurities around the bearing ,
Furthermore, a gas body passage for introducing the gas body from one of the rotation drive shafts and discharging the gas body from the other is formed along the extending direction of the rotation drive shaft, and from the gas body passage to the bearing. Form a branch passage,
A supply control means for controlling supply of a gas body from the outside to the gas body passage; and an exclusion control means for removing the gas body from the gas body passage;
After the introduction of the gas body by the supply control means, the supply control means is stopped until the operation of the exclusion control means is stopped .
ダブルラップ形式の旋回スクロールと、該旋回スクロールの端板鏡面に対面して両側に配置された固定スクロールとを備え、前記旋回スクロール端板の中央部分に当接する偏芯部分を有した回転駆動軸により固定スクロールラップに対して旋回スクロールラップが旋回公転する形式のスクロール流体機械において、
前記回転駆動軸と対面する前記旋回スクロール及び前記固定スクロールと前記回転駆動軸との間に設けたベアリング及びシール部材を配置し、
前記回転駆動軸の一方からガス体を導入し、他方から前記ガス体を排出するガス体通路を前記回転駆動軸の延設方向に沿って形成するとともに、前記ガス体通路から分岐通路を形成し、前記ベアリング及びシール部材に前記ガス体を供給可能に構成し、
前記ガス体通路に外部からガス体の供給を制御する供給制御手段と、前記ガス体通路から前記ガス体を排除する排除制御手段とを設け、
前記供給制御手段により前記ガス体を導入後は、前記排除制御手段の動作が停止するまでは前記供給制御手段は停止していることを特徴とするスクロール流体機械。
A rotary drive shaft having a double wrap type orbiting scroll and fixed scrolls arranged on both sides facing the mirror surface of the orbiting scroll end plate and having an eccentric portion abutting against a central portion of the orbiting scroll end plate In the scroll fluid machine of the type in which the orbiting scroll wrap orbits and revolves with respect to the fixed scroll wrap,
A bearing and a seal member provided between the orbiting scroll and the fixed scroll and the rotary drive shaft facing the rotary drive shaft;
A gas body passage for introducing a gas body from one of the rotation drive shafts and discharging the gas body from the other is formed along the extending direction of the rotation drive shaft, and a branch passage is formed from the gas body passage. The gas body can be supplied to the bearing and the seal member,
A supply control means for controlling supply of a gas body from the outside to the gas body passage; and an exclusion control means for removing the gas body from the gas body passage;
After the introduction of the gas body by the supply control means, the supply control means is stopped until the operation of the exclusion control means is stopped.
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