特許 7345300 真空ポンプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-07

(45)【発行日】2023-09-15

(54)【発明の名称】真空ポンプ装置

(51)【国際特許分類】

   F04D 19/04 20060101AFI20230908BHJP

【ＦＩ】

F04D19/04 G

F04D19/04 C

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019129673

(22)【出願日】2019-07-11

(65)【公開番号】P2021014814

(43)【公開日】2021-02-12

【審査請求日】2022-05-09

(73)【特許権者】

【識別番号】508275939

【氏名又は名称】エドワーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114971

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 修

(72)【発明者】

【氏名】榎本 良弘

【審査官】北村 一

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－０９３８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３０４１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０７１２７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ １９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータとステータとを備え、吸気口に入ってくるガス分子を排気口から排出する真空ポンプ部と、
弁体と弁座とを備え、前記真空ポンプ部の回転軸方向に沿って前記弁体が前記弁座に対して昇降する昇降式ゲートバルブ部とを備え、
前記ステータは、前記真空ポンプ部の回転軸に沿った貫通孔を備え、
前記弁体を支持する支持部材の少なくとも一部が、前記貫通孔に配置されており、
前記ガス分子が前記貫通孔の上部開口部に入ることを防止するように略円筒形状のベローズが設けられていること、
を特徴とする真空ポンプ装置。

【請求項2】

前記支持部材を昇降させる昇降装置をさらに備え、
前記支持部材は、前記弁体の略中心に接続されており、
前記昇降装置は、前記貫通孔内部に配置されていること、
を特徴とする請求項１記載の真空ポンプ装置。

【請求項3】

前記昇降式ゲートバルブ部が開状態であるとき、前記弁体と前記弁座との間の流路幅は、周方向において略均一であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の真空ポンプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空ポンプ装置および昇降式ゲートバルブに関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば半導体製造装置などのプロセスチャンバの下部には、当該チャンバ内の圧力を調整するために、ゲートバルブと真空ポンプ装置が設けられている。

【0003】

ある真空ポンプ装置は、回転軸方向に弁体を昇降させる昇降式のゲートバルブを備えている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１１－６２８８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ゲートバルブが開状態である場合、ゲートバルブの開度に拘わらず、チャンバ内のガスは、周方向において均等に排気されることが好ましい。そのため、周方向において不均一にガスの流れを阻害するような構造部材を配置せずに、真空ポンプの中心部分に、弁体を支持する支持部材を配置することが好ましい。

【0006】

しかしながら、真空ポンプの中心部分にそのような支持部材を配置しようとすると、上述の真空ポンプ装置のように、真空ポンプ装置のロータと支持部材との間の間隙からガスが漏洩しないように、封止のための設備や構造が必要となるため、真空ポンプ装置の構造が複雑になってしまう。

【0007】

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、比較的簡単な構造で均等排気を実現可能な真空ポンプ装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る真空ポンプ装置は、ロータとステータとを備え、吸気口に入ってくるガス分子を排気口から排出する真空ポンプ部と、弁体と弁座とを備え、真空ポンプ部の回転軸に沿って弁体が弁座に対して昇降する昇降式ゲートバルブ部とを備える。そして、ステータは、真空ポンプ部の回転軸方向に沿った貫通孔を備え、弁体または弁座を支持する支持部材の少なくとも一部が、貫通孔に配置されており、上述のガス分子が上述の貫通孔の上部開口部に入ることを防止するように略円筒形状のベローズが設けられている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、比較的簡単な構造で均等排気を実現可能な真空ポンプ装置および昇降式ゲートバルブが得られる。

【0011】

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の実施の形態１に係る真空ポンプ装置の構成を示す断面図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態２に係る真空ポンプ装置の構成を示す断面図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態３に係る真空ポンプ装置の構成を示す断面図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態４に係る真空ポンプ装置の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

【0014】

実施の形態１．

【0015】

図１は、本発明の実施の形態１に係る真空ポンプ装置の構成を示す断面図である。図１に示す真空ポンプ装置は、真空ポンプ部１と、昇降式ゲートバルブ部２とを備える。

【0016】

真空ポンプ部１は、インナステータ１１とアウタロータ１２とを備える。インナステータ１１は、ステータ翼１１ａを備え、アウタロータ１２は、ロータ翼１２ａを備える。ステータ翼１１ａとロータ翼１２ａとによりターボ分子ポンプ部１３が構成され、ターボ分子ポンプ部１３の後段にネジ溝ポンプ部１４が形成されている。なお、ネジ溝ポンプ部１４は形成されていなくてもよい。

【0017】

また、インナステータ１１には、コイル１１ｂが設けられており、アウタロータ１２には、コイル１２ｂが設けられており、コイル１１ｂ，１２ｂによってモータが形成され、このモータによってアウタロータ１２が回転する。また、インナステータ１１およびアウタロータ１２の一方または両方において、軸受１５およびシール部１６が設けられている。

【0018】

真空ポンプ部１の上端の吸気口１７は、略円環状の形状を有し、周方向において略均一な幅を有する。吸気口１７に入ってくるガス分子が真空ポンプ部１によって下部の排気口１８から排出される。

【0019】

さらに、インナステータ１１は、真空ポンプ部１の回転軸方向（つまり、アウタロータ１２の回転軸であり、インナステータ１１の中心軸）に沿った貫通孔１１ｃを備える。つまり、インナステータ１１は、真空ポンプ部１の中央に配置されており、貫通孔１１ｃは、インナステータ１１の中央に形成されている。

【0020】

他方、昇降式ゲートバルブ部２は、弁体２１と弁座２２とを備え、真空ポンプ部１の回転軸方向に沿って弁体２１が弁座２２に対して昇降する。弁座２２は、チャンバ３に接続可能となっている。

【0021】

そして、実施の形態１では、弁体２１を支持する支持部材２３の少なくとも一部が、貫通孔１１ｃに配置されている。

【0022】

具体的には、円柱状の支持部材２３は、略円盤状の弁体２１の略中心に接続されており、インナステータ１１の中心部分における上部開口部１１ｄを介して、貫通孔１１ｃの内部に延びている。

【0023】

そして、貫通孔１１ｃの内部には昇降装置２４が配置されており、昇降装置２４は、支持部材２３を昇降させる。例えば、支持部材２３および昇降装置２４は、シャフトモータなどといったアクチュエータであり、昇降装置２４は、電気的に制御され、電磁力によって支持部材２３を昇降させ、これにより、弁体２１を昇降させる。

【0024】

さらに、弁体２１とインナステータ１１との間には、回転軸方向に伸縮自在なベローズ２５が設けられており、ベローズ２５は、略円筒蛇腹形状を有し、貫通孔１１ｃの上部開口部１１ｄを気密封止する。

【0025】

昇降装置２４によって弁体２１が降下して弁座２２に接触することで、昇降式ゲートバルブ部２が閉状態となり、昇降装置２４によって弁体２１が上昇して弁座２２から離間することで、昇降式ゲートバルブ部２が開状態となり、さらに、昇降装置２４によって、弁体２１の位置を調整することで、昇降式ゲートバルブ部２の開度が調整される。

【0026】

また、弁座２２の開口部は弁体２１の形状に合わせた形状を有し、昇降式ゲートバルブ部２が閉状態であるとき、弁体２１と弁座２２との間の空隙がなくなり、昇降式ゲートバルブ部２が開状態であるとき、弁体２１と弁座２２との間の流路幅は、周方向において略均一となっている。これにより、均等排気が実現される。

【0027】

次に、実施の形態１に係る真空ポンプ装置の動作について説明する。

【0028】

当該真空ポンプ装置はチャンバ３に接続され、図示せぬ制御装置は、昇降装置２４を制御して、弁体２１を上昇または降下させ、昇降式ゲートバルブ部２の開度を調整する。このとき、弁体２１の昇降に合わせてベローズ２５が伸縮する。

【0029】

昇降式ゲートバルブ部２が開状態であるとき、円盤状の弁体２１の周囲が開口しており、周方向において均一な吸気口１７まで、周方向において均一なガス流路が形成される。これにより、真空ポンプ部１によって均等排気が実現される。

【0030】

例えば、弁体２１の上方に円盤状のステージが配置されステージ上にプロセス対象物が載置されている場合、周方向において周囲のガス圧分布が略均一になり、チャンバ３内のプロセスで不要となったガスが真空ポンプ部１によって均等に排気される。

【0031】

以上のように、上記実施の形態１によれば、真空ポンプ部１は、アウタロータ１２とインナステータ１１とを備え、昇降式ゲートバルブ部２は、弁体２１と弁座２２とを備え、真空ポンプ部１の回転軸方向に沿って弁体２１が弁座２２に対して昇降する。そして、インナステータ１１は、真空ポンプ部１の回転軸方向に沿った貫通孔１１ｃを備え、弁体２１を支持する支持部材２３の少なくとも一部が、貫通孔１１ｃに配置されている。

【0032】

これにより、回転しないインナステータ１１に貫通孔１１ｃを形成することで、真空ポンプ部１の中心部分に支持部材２３を配置することができるため、比較的簡単な構造で均等排気が実現される。

【0033】

実施の形態２．

【0034】

実施の形態２に係る真空ポンプ装置では、真空ポンプ部１のターボ分子ポンプ部１３の構造が実施の形態１と異なる。

【0035】

図２は、本発明の実施の形態２に係る真空ポンプ装置の構成を示す断面図である。図２に示すように、実施の形態２では、インナステータ１１は、中間筒１１ｅを備え、中間筒１１ｅの内周側と外周側の両方に、ステータ翼１１ａおよびロータ翼１２ａが配置されており、実施の形態１のシール部１６のようなシール部が設けられていない。

【0036】

なお、実施の形態２に係る真空ポンプ装置のその他の構成および動作については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

【0037】

実施の形態３．

【0038】

図３は、本発明の実施の形態３に係る真空ポンプ装置の構成を示す断面図である。

【0039】

図３に示すように、実施の形態３における昇降式ゲートバルブ部２では、弁座４１は、略円盤状の形状を有し、弁体４２は、略円筒状の形状を有し、弁座４１を支持する支持部材４３が弁座４１の略中心に接続されており、支持部材４３の少なくとも一部が、インナステータ１１の貫通孔１１ｃに配置されている。貫通孔１１ｃは上部開口部３１を備え、支持部材４３は、貫通孔１１ｃの上部開口部３１を貫通しており、支持部材４３は、昇降しないため固定されており、上部開口部３１の壁面と支持部材４３との間隙は固定的に気密封止されている。

【0040】

また、この実施の形態３では、弁座４１は、チャンバ３内に配置されるステージとして使用される。

【0041】

そして、実施の形態３では、弁体４２は、真空ポンプ部１の外側に配置され、真空ポンプ部１の回転軸方向に沿って昇降する。

【0042】

また、真空ポンプ部１の外周部には、弁体４２を収容可能な外周収容部４４が設けられており、外周収容部４４内に、弁体４２を昇降させる昇降装置４５が設けられている。

【0043】

昇降装置４５は、電気的に制御され、例えばシャフトモータと同様の原理で、電磁力によって弁体４２を昇降させるアクチュエータである。

【0044】

この実施の形態３では、昇降装置４５によって弁体４２が上昇して弁座４１に接触することで、昇降式ゲートバルブ部２が閉状態となり、昇降装置４５によって弁体４２が降下して弁座４１から離間することで、昇降式ゲートバルブ部２が開状態となり、さらに、昇降装置４５によって、弁体４２の位置を調整することで、昇降式ゲートバルブ部２の開度が調整される。

【0045】

なお、弁座４１の底面に突起を設け、弁座４１と弁体４２との接触面をテーパ状としてもよい。また、弁座４１の側面に弁体４２が接触することで流路を閉塞し、昇降式ゲートバルブ部２を閉状態とするようにしてもよい。その場合も、弁座４１と弁体４２との接触面をテーパ状としてもよい。

【0046】

また、弁体４２の上部開口部は弁座４１の形状（この実施の形態では、弁座４１の底面の形状、ここでは平面）に合わせた形状を有し、昇降式ゲートバルブ部２が閉状態であるとき、弁座４１と弁体４２との間の空隙がなくなり、昇降式ゲートバルブ部２が開状態であるとき、弁座４１と弁体４２との間の流路幅は、周方向において略均一となっている。これにより、均等排気が実現される。

【0047】

なお、実施の形態３における真空ポンプ部１の構成は、実施の形態１と同様である。また、実施の形態３における真空ポンプ部１の構成は、実施の形態２と同様としてもよい。

【0048】

次に、実施の形態３に係る真空ポンプ装置の動作について説明する。

【0049】

図示せぬ制御装置は、昇降装置４５を電気的に制御して、弁体４２を上昇または降下させ、昇降式ゲートバルブ部２の開度を調整する。

【0050】

昇降式ゲートバルブ部２が開状態であるとき、円盤状のステージである弁座４１の周囲が開口しており、周方向において均一な吸気口１７まで、周方向において均一なガス流路が形成される。これにより、真空ポンプ部１によって均等排気が実現される。

【0051】

つまり、ステージとしての弁座４１の周辺のガス圧分布が周方向において略均一になり、チャンバ３内のプロセスで不要となったガスが真空ポンプ部１によって均等に排気される。

【0052】

以上のように、上記実施の形態３によれば、真空ポンプ部１は、アウタロータ１２とインナステータ１１とを備え、昇降式ゲートバルブ部２は、弁体４２と弁座４１とを備え、真空ポンプ部１の回転軸方向に沿って弁体４２が弁座４１に対して昇降する。そして、インナステータ１１は、真空ポンプ部１の回転軸方向に沿った貫通孔１１ｃを備え、弁座４１を支持する支持部材４３の少なくとも一部が、貫通孔１１ｃに配置されている。

【0053】

これにより、回転しないインナステータ１１に貫通孔１１ｃを形成することで、真空ポンプ部１の中心部分に支持部材４３を配置することができるため、比較的簡単な構造で均等排気が実現される。

【0054】

実施の形態４．

【0055】

図４は、本発明の実施の形態４に係る真空ポンプ装置の構成を示す断面図である。

【0056】

実施の形態４では、昇降式ゲートバルブ部２は、略円環状の形状を有する弁体６１を備え、また、実施の形態３と同様の弁座４１および支持部材４３を備える。

【0057】

また、真空ポンプ部１の外周部には、弁体６１の支持部材６２を収容可能な外周収容部６３が設けられており、外周収容部６３内に、支持部材６２、つまり弁体６１を昇降させる昇降装置６４が設けられている。支持部材６２および昇降装置６４は、例えばシャフトモータであって、昇降装置６４は、電気的に制御され、電磁力によって支持部材６２を昇降させるアクチュエータである。

【0058】

実施の形態４では、弁体６１は、真空ポンプ部１の外側に配置され、真空ポンプ部１の回転軸方向に沿って昇降し、上昇すると、弁座４１とチャンバ３の内壁３ａとに接触しガス流路を閉塞する。なお、弁座４１と弁体６１との接触面をテーパ状としてもよい。同様に、チャンバ３の内壁３ａに突起を設け、チャンバ３の内壁３ａと弁体６１との接触面をテーパ状としてもよい。

【0059】

また、弁体６１が降下し昇降式ゲートバルブ部２が開状態であるとき、弁座４１と弁体６１との間の流路幅は、周方向において略均一となっている。これにより、均等排気が実現される。

【0060】

なお、実施の形態４に係る真空ポンプ装置のその他の構成および動作については実施の形態３と同様であるので、その説明を省略する。

【0061】

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

【0062】

例えば、上記実施の形態１～４に係る真空ポンプ装置は、アウターローター型の真空ポンプ装置であるが、インナーローター型の真空ポンプ装置としてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本発明は、例えば、真空ポンプ装置に適用可能である。

【符号の説明】

【0064】

１ 真空ポンプ部
２ 昇降式ゲートバルブ部（昇降式ゲートバルブの一例）
３ チャンバ
１１ インナステータ（ステータの一例）
１１ｃ 貫通孔
１２ アウタロータ（ロータの一例）
２１，４２，６１ 弁体
２２，４１ 弁座
２３，４３ 支持部材
２４，４５，６４ 昇降装置
２５ ベローズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】