JPH01305197A

JPH01305197A - Molecular type vacuum pump

Info

Publication number: JPH01305197A
Application number: JP13489488A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Hagiwara; 萩原　茂喜; Bunichi Taniguchi; 谷口　文一; Takao Matsumoto; 隆夫松本; Ryuichi Sakamoto; 隆一坂本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-05-31
Publication date: 1989-12-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、主として半導体製造分野におけるウェハーチ
ャンバーの真空引きなどに使用される分子式真空ポンプ
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a molecular vacuum pump used primarily for evacuation of wafer chambers in the field of semiconductor manufacturing.

（従来の技術）従来、この種分子式真空ポンプは、例えば特公昭４７−
３３４４６号公報に記載され、かつ第６図に示したごと
く、円周上に複数の羽根（ａ）をもった動翼（Ａ）と、
同じく円周上に複数の羽根（ｂ）をもった静翼（Ｂ）と
を交互に配列した軸流形ポンプ要素（Ｐ）を備え、前記
動翼（Ａ）を支持するロータ（Ｒ）を高速回転させて、
吸気口（Ｌ）から排気口（Ｈ）に向けて真空引きを行う
ようにしている。(Prior art) Conventionally, this type of molecular vacuum pump has been developed, for example, by
As described in Japanese Patent No. 33446 and shown in FIG. 6, a rotor blade (A) having a plurality of blades (a) on the circumference;
The rotor (R) is equipped with an axial pump element (P) in which stator blades (B) having a plurality of blades (b) are arranged alternately on the circumference, and a rotor (R) that supports the rotor blades (A). Rotate at high speed,
Vacuuming is performed from the intake port (L) to the exhaust port (H).

（発明が解決しようとする課題）ところで以上のごとき分子式真空ポンプにおいては、前
記動翼（Ａ）や静翼（Ｂ）の外表面における分子滞留時
間の大小が排気性能に大きな影雷を与えるのである。(Problem to be Solved by the Invention) However, in the above-mentioned molecular vacuum pump, the magnitude of the residence time of molecules on the outer surfaces of the rotor blades (A) and stationary blades (B) has a large impact on the exhaust performance. be.

即ち、超高真空においては、前記動翼（Ａ）や動翼（Ｂ
）の外表面に分子が衝突して吸着され、一定時間滞留し
た後に脱離エネルギー（Ｅｄ）を受取って、前記外表面
から脱離される。That is, in ultra-high vacuum, the rotor blade (A) and the rotor blade (B
Molecules collide with and are adsorbed on the outer surface of ), and after staying for a certain period of time, receive desorption energy (Ed) and are desorbed from the outer surface.

前記脱離エネルギー（Ｅ　ｄ）は、分子の種類によって
異なり、例えば水分子の場合には、Ｅｄ　（Ｈ２Ｏ）＝
１２．６Ｋｃａ　ｌ／ｍｏ　Ｉまた、油分子の場合には
、Ｅｄ　（Ｏｉ　１）＝２４．０Ｋｃａｌ／ｍｏｌである
。The desorption energy (E d) varies depending on the type of molecule; for example, in the case of water molecules, Ed (H2O)=
12.6 Kcal/mol I Also, in the case of oil molecules, Ed (Oi 1) = 24.0 Kcal/mol.

しかして以上のような水分子や油分子の前記動翼（Ａ）
や静翼（Ｂ）の外表面に対する平均滞留時間（τ）は、
次式によって計算される。However, the moving blade (A) of water molecules and oil molecules as described above
The average residence time (τ) on the outer surface of the stator blade (B) is
It is calculated by the following formula.

ｒ　（ｓ　ｅｃ）＝：ｒｏｅ　ｅｘｐ　（Ｅｄ／ＲＴ）
尚、上記式において、τ。＝１０−”〜１０−”の定数
、Ｒ＝ガス定数（例えば水の場合１．９９Ｘ１０−’　
）、Ｔ＝絶対温度（Ｋ）　である。r (sec)=:roe exp (Ed/RT)
In addition, in the above formula, τ. = constant from 10-" to 10-", R = gas constant (for example, in the case of water, 1.99X10-'
), T=absolute temperature (K).

以上の式から、前記水分子の常温（２０℃）における平
均滞留時間ｒ　（Ｈ２Ｏ）＝２．０４Ｘ１０−’　　（ｓｅｃ）と
なり、また前記油分子の常温（２０℃）における平均滞
留時間ｒ　（Ｏｆ　り：＝１．０５Ｘ１０’　　（ｓｅｃ）と
なる。From the above equation, the average residence time of the water molecules at room temperature (20°C) r (H2O) = 2.04X10-' (sec), and the average residence time of the oil molecules at room temperature (20°C) r (Of = 1.05X10' (sec).

以上のような動翼（Ａ）や静翼（Ｂ）の外表面における
平均滞留時間（τ）を少なくすることにより、前記分子
式真空ポンプの排気性能を高め得るのである。By reducing the average residence time (τ) on the outer surfaces of the rotor blades (A) and stationary blades (B) as described above, the exhaust performance of the molecular vacuum pump can be improved.

しかして、前記動翼（＾）や静翼（Ｂ）の外表面におけ
る平均滞留時間（τ）を少なくするためには、前記動ｇ
　（Ａ）や静翼（Ｂ）の温度を高くすることが考えられ
る。Therefore, in order to reduce the average residence time (τ) on the outer surface of the moving blade (^) and the stationary blade (B), the moving g
It is conceivable to raise the temperature of (A) and the stationary blade (B).

第５図は、縦軸に平均滞留時間（τ）を、また横軸に温
度（’Ｃ）をとった前記水分子と油分子との脱離エネル
ギー特性をそれぞれ示しており、この図から明らかなご
とく、例えば前記水分子を常温２０℃（τ→１０−’　
　ｓｅｃのオーダー）から２００℃にまで高めると、そ
の平均滞留時間が（τ）”ＦＩＯ−”　　（ｓｅｃ）の
オーダーにまで低下し、また前記油分子を常温２０℃（
τ＋１０４ｓｅｃのオーダー）から２００℃にまで高め
ると、その平均滞留時間が（τ）’ｑｌＯ−”　　（ｓ
ｅＣ）のオーダーにまで低下されるのである。Figure 5 shows the desorption energy characteristics of the water molecules and oil molecules, with the vertical axis representing the average residence time (τ) and the horizontal axis representing the temperature ('C). For example, the water molecules are heated at room temperature 20°C (τ → 10-'
When the oil molecules are heated to 200°C (on the order of sec), the average residence time decreases to the order of (τ)"FIO-" (sec).
When the temperature is increased from (on the order of τ+104 sec) to 200°C, the average residence time is
eC).

以上のように前記動翼（Ａ）や静翼（Ｂ）を高温化する
ことにより、これら６翼（Ａ）（Ｂ）の外表面における
平均滞留時間を少なくして、分子式真空ポンプの排気性
能を高め得るのである。As described above, by increasing the temperature of the rotor blades (A) and stationary blades (B), the average residence time on the outer surfaces of these six blades (A) and (B) is reduced, and the pumping performance of the molecular vacuum pump is improved. It is possible to increase the

ところで前記分子式真空ポンプに使用される動翼（Ａ）
は、高速回転（おおむね３００００ｒｐｍ程度）される
ことから、通常では前記６翼（Ａ）（Ｂ）を高速化対応
可能とするため、これら両者を軽量のアルミニウム材料
で形成するようにしており、従って該材料の熱的強度か
ら１５０℃程度が限界であって、それ以上の高温化は困
難であり、これらのことが原因で、前記す子穴真空ポン
プの排気性能を著しく向上させることはできなかったの
である。By the way, the rotor blade (A) used in the molecular vacuum pump
is rotated at high speed (approximately 30,000 rpm), so in order to enable the above-mentioned six blades (A) and (B) to respond to higher speeds, both of them are usually made of lightweight aluminum material. Due to the thermal strength of the material, the limit is about 150°C, and it is difficult to raise the temperature higher than that, and for these reasons, it has not been possible to significantly improve the exhaust performance of the hollow vacuum pump. It was.

本発明は以上のような問題に鑑みてなしたものであり、
その目的は、前記動翼や静翼の外表面における分子滞留
時間を小として、排気性能を著しく高めることができる
分子式真空ポンプを提供しようとするものである。The present invention was made in view of the above problems, and
The purpose is to provide a molecular vacuum pump that can significantly improve exhaust performance by reducing the residence time of molecules on the outer surfaces of the rotor blades and stationary blades.

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明では、吸気口（２）
と排気口（３）との間に、動ｇ（５）と静翼（８）とを
交互に配列した軸流形ポンプ要素（７）を設けた分子式
真空ポンプにおいて、前記動翼（５）及び静翼（８）の
少なくとも一方に、分子に脱離エネルギーを与える吸着
抑制手段を施したことを特徴とするものである。(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, the present invention provides an intake port (2).
In a molecular vacuum pump, an axial flow type pump element (7) in which movable g (5) and stator vanes (8) are arranged alternately is provided between the movable blade (5) and the exhaust port (3). The present invention is characterized in that at least one of the stationary blades (8) is provided with an adsorption suppressing means that imparts desorption energy to molecules.

（作用）前記吸着抑制手段で前記動翼（５）及び静翼（６）に脱
離エネルギーを与えることにより、これら６翼（５）（
８）の外表面において、分子が鏡面反射に近い速度で反
射されることとなり、従って、該分子の滞留時間が小と
なって、前記６翼（５）（６）による排気性能が高めら
れるのである。(Function) By applying desorption energy to the rotor blade (5) and stationary blade (6) with the adsorption suppressing means, these six blades (5) (
At the outer surface of 8), the molecules are reflected at a speed close to specular reflection, and therefore the residence time of the molecules is shortened, and the exhaust performance by the six blades (5) and (6) is enhanced. be.

（実施例）実施例について、図面を参照して説明する。(Example) Examples will be described with reference to the drawings.

第４図は、分子式真空ポンプの全体構造を示しており、
概略円筒形状をなすケーシング（１）の上部側に、フラ
ンジ（２０）を介してウェハーチャンバー（Ｃ）に接続
される吸気口（２）を形成し、かつ前記ケーシング（１
）の下部側に排気Ｌ１（３）を形成すると共に、これら
吸気口（２）と排気口（３）との間で、前記ケーシング
（１）の内方上部位置に、ロータ（４）に一体に固定さ
れた複数枚の動ｇ（５）と、前記ケーシング（１）側に
固定された複数枚の静翼（６）とを交互に配列して成る
軸流形ポンプ要素（７）を配設している。Figure 4 shows the overall structure of a molecular vacuum pump.
An air intake port (2) connected to the wafer chamber (C) via a flange (20) is formed on the upper side of the casing (1) having a generally cylindrical shape, and the casing (1)
), and an exhaust L1 (3) is formed at the lower side of the casing (1) between the intake port (2) and the exhaust port (3), and is integrated with the rotor (4) at the inner upper position of the casing (1). An axial pump element (7) is arranged in which a plurality of movable blades (5) fixed to the casing (1) and a plurality of stationary vanes (6) fixed to the casing (1) are alternately arranged. It is set up.

また、前記ケーシング（１）の内部で前記ポンプ要素（
７）の下部側に、概略円筒形状をなす架橋（８１）を介
してモータ（８）を配設し、該モータ（８）の駆動軸（
９）を前記ロータ（４）に連動連結させて、前記モータ
（８）に伴う前記ロータ（４）の高速回転（３００００
ｒｐｍ以上）により、前記動翼（５）を分子速度に近い
周速度（２００〜４００ｍ／ｓ　ｅ　ｃ）で回転させて
、前記ウェハーチャンバー（Ｃ）内の真空引きを行うよ
うにしている。Further, the pump element (
A motor (8) is disposed on the lower side of the motor (8) via a generally cylindrical bridge (81), and the drive shaft (
9) is interlocked and connected to the rotor (4), and the rotor (4) is rotated at high speed (30,000 rpm) along with the motor (8).
rpm or more), the rotor blade (5) is rotated at a circumferential speed (200 to 400 m/sec) close to the molecular speed, and the inside of the wafer chamber (C) is evacuated.

更に、前記軸流形ポンプ要素（７）を構成する静翼（６
）は、第２図及び第３図に示したごとく、円環状をなす
リング（６１）の外周部位に、所定の傾斜角度をもつ複
数の羽根（６２）を−・体に突設して形成されており、
また前記動翼（５）は、その各羽根を前記外ｇ（６）の
各羽根（０２）に対し傾斜角度を異ならしめて形成され
る。Furthermore, stator vanes (6) constituting the axial pump element (7)
) is formed by protruding from the body a plurality of blades (62) having a predetermined inclination angle on the outer periphery of an annular ring (61), as shown in FIGS. 2 and 3. has been
Further, the rotor blade (5) is formed such that each blade thereof has a different inclination angle with respect to each blade (02) of the outer g (6).

尚、前記リング（６１）は、中央で二分割しており、組
付時、各部材［３１ａ）　　（８ｌ　ｂ）を動ｇ（５）
の外周から挿入できるようにしている。The ring (61) is divided into two parts at the center, and when assembled, each member [31a] (8l b) is
It is designed so that it can be inserted from the outer periphery.

しかして以りのような分子式真空ポンプにおいて、前記
軸流形ポンプ要素（７）を構成する動翼（５）と静翼（
６）との少なくとも一方側に、分子に脱離エネルギーを
与える吸着抑制手段を施したのである。However, in such a molecular vacuum pump, the moving blade (5) and the stationary blade (
At least one side of the molecule 6) is provided with an adsorption suppressing means that imparts desorption energy to the molecule.

前記吸着抑制手段としては、例えば第１図で明らかにし
たごとく、前記静翼（６）をアルミニウム材料で形成し
て、該静翼（６）における各羽根（６２）の外表面に、
フロン樹脂やセラミックなどのコーティング７！（１０
）を塗着すると共に、このコーティングＦｌ（１０）の
外表面に、さらにアルミニウム電極層（１１）をスパッ
タリング手段などで塗着して、前記アルミニウム電極層
（１１）と羽根（６２）との間に圧電素子を構成し、こ
れらアルミニウム電極Ｊｉｍ（１１）と羽根（６２）と
の間に、交流電源（１２）を接続するのである。As the adsorption suppressing means, for example, as shown in FIG. 1, the stator blade (6) is formed of an aluminum material, and the outer surface of each blade (62) in the stator blade (6) is
Coatings such as fluorocarbon resin and ceramics 7! (10
), and further apply an aluminum electrode layer (11) on the outer surface of this coating Fl (10) by sputtering or the like to form a gap between the aluminum electrode layer (11) and the blade (62). A piezoelectric element is constructed, and an AC power source (12) is connected between the aluminum electrode Jim (11) and the blade (62).

斯くして、前記交流電源（１２）で前記アルミニウム電
極層（１１）と羽根（６２）との間に所定周波数の交流
電圧をかけることにより、同図矢印で示したような超音
波振動が前記羽根（６２）に発生して、この羽根（６２
）に脱離エネルギーが付与され、該羽根（６２）におけ
る分子の滞留時間が小となって、該羽根（６２）の外表
面において分子が鏡面反射に近い速度で反射されること
となり、従って、前記分子式真空ポンプの排気性能が向
上されるのである。Thus, by applying an AC voltage of a predetermined frequency between the aluminum electrode layer (11) and the blade (62) using the AC power source (12), ultrasonic vibrations as shown by the arrows in the figure are generated. It occurs on the blade (62), and this blade (62
), the residence time of the molecules in the blade (62) becomes small, and the molecules are reflected at the outer surface of the blade (62) at a speed close to specular reflection, so that The evacuation performance of the molecular vacuum pump is improved.

また、以上のごとき吸着抑制手段と、前述した動ｇ（５
）と静翼（６）との高温化とを併用することにより、前
記分子滞留時間を一層小として、前記分子式真空ポンプ
の排気性能を著しく高め得るのである。In addition, the adsorption suppressing means as described above and the above-mentioned dynamic g (5
) and raising the temperature of the stationary blade (6), the molecular residence time can be further reduced and the exhaust performance of the molecular vacuum pump can be significantly improved.

（発明の効果）以上説明したように、本発明の分子式真空ポンプでは、
軸流形ポンプ要素（７）を構成する動翼（５）と静翼（
６）との少なくとも一方側に、分子に脱離エネルギーを
与える吸着抑制手段を施したから、前記動翼（５）や静
翼（θ）の外表面における分子滞留時間を小となすこと
ができて、前記分子式真空ポンプの排気性能を高め得る
に至ったのである。(Effect of the invention) As explained above, in the molecular vacuum pump of the present invention,
A moving blade (5) and a stator blade (
6) is provided with an adsorption suppressing means that imparts desorption energy to molecules, so that the residence time of molecules on the outer surfaces of the rotor blade (5) and stationary blade (θ) can be reduced. As a result, it has become possible to improve the evacuation performance of the molecular vacuum pump.

[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の要部を示す側断面図、第２図は軸流形
ポンプ要素を構成する静翼の平面図、第３図は第２図Ｘ
−Ｘ線の断面図、第４図は分子式真空ポンプの全体構造
を示す縦断面図、第５図は水分子と油分子との温度変化
による脱離エネルギー特性を示す図面、第６図は従来例
を示す縦断面図である。（２）・・・・・吸気口（３）・φ・・・排気口（５）・・・・・動翼（６）・・・・・静翼（７）・・・拳・軸流形ポンプ要素Fig. 1 is a side sectional view showing the main parts of the present invention, Fig. 2 is a plan view of the stationary vane constituting the axial pump element, and Fig. 3 is Fig. 2
-X-ray cross-sectional view, Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view showing the overall structure of a molecular vacuum pump, Figure 5 is a diagram showing the desorption energy characteristics due to temperature changes between water molecules and oil molecules, and Figure 6 is a conventional It is a longitudinal cross-sectional view showing an example. (2)...Intake port (3)・φ...Exhaust port (5)...Moving blade (6)...Stator blade (7)...Fist/axial flow shaped pump element

Claims

[Claims]

1) Between the intake port (2) and the exhaust port (3), there is a rotor blade (5)
An axial pump element (7) in which stator vanes (6) are arranged alternately.
) in the molecular vacuum pump provided with the rotor blade (5).
A molecular vacuum pump characterized in that at least one of the stator vanes (6) is provided with physical adsorption suppressing means for imparting desorption energy to molecules.