氣體排氣用泵系統(tǒng)和氣體排氣方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠抑制密封氣體混入工藝氣體并且也能夠降低密封氣體的使用量的氣體排氣用泵系統(tǒng)。本發(fā)明的氣體排氣用泵系統(tǒng)具有主體泵和副泵。主體泵包括：螺桿轉子；旋轉軸，其以旋轉自如的方式卡合于用于使螺桿轉子旋轉的旋轉驅動部件；夾持部件，其以使旋轉軸旋轉自如的方式夾持旋轉軸；潤滑油供給通路，其具有用于向夾持部件注入潤滑油的注油口；密封殼體，其與旋轉軸的外周面之間空開規(guī)定的間隙，該密封殼體覆蓋旋轉軸的沒有被夾持部件夾持的部分的周圍；密封構件，其以圍繞旋轉軸的整周的方式架設在旋轉軸與密封殼體之間；密封氣體供給通路，其具有用于向間隙供給密封氣體的供給口；以及密封氣體排氣通路，其具有用于將密封氣體自間隙向主體泵之外排出的密封氣體吸口。副泵是用于對密封氣體排氣通路進行減壓的泵。
【專利說明】氣體排氣用栗系統(tǒng)和氣體排氣方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及例如半導體裝置、及液晶顯示裝置、太陽能電池、有機EL裝置、LED等利用半導體相關技術的電子裝置(以下稱作“半導體應用電子裝置”)的制造裝置、或這些電子裝置用的電子元件的制造裝置中所使用的氣體排氣用泵系統(tǒng)和氣體排氣方法。
【背景技術】 [0002]以往，作為能夠高速、長時間連續(xù)運轉的氣體排氣用泵，例如，公知有在殼體內(nèi)具有一對螺桿轉子的容積輸送型螺桿泵(參照非專利文獻I)。其中，由于能夠進行自分子流域至粘性流域為止的寬范圍的排氣、不選擇氣體種類而具有恒定的排氣速度、極限壓力(ultimate pressure)較高,因此期待面向變導程?變傾斜角螺桿氣體排氣用泵的廉價化的量產(chǎn)技術的確立和由此產(chǎn)生的商業(yè)化。
[0003]另一方面，在制造半導體裝置、使用液晶、有機EL等的顯示裝置、太陽能電池裝置等功能裝置的制造裝置、生產(chǎn)系統(tǒng)中，由于存在基于泵性能的適用范圍的極限，所以大量使用多種多樣的泵。上述泵的減壓的適用范圍廣且排氣性能不取決于排氣的種類，因此不會導致如下那樣的繁雜化:例如要針對每種氣體種類更換泵；根據(jù)壓力條件的變化而相應地替換安裝泵；準備適合于具有多個排出位置的生產(chǎn)系統(tǒng)中的每個排出位置的泵。若不取決于排氣速度，則只要使用同一種泵即可，不會產(chǎn)生要對于每個排氣位置一一選定泵的麻煩。若將上述類型的低成本的泵商業(yè)化，則容易預想到其普及度顯著、對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會產(chǎn)生很大貢獻。
[0004]圖1表示作為上述泵的一個例子的示意性說明圖。圖1所示的變導程?變傾斜角螺桿氣體排氣用泵100具有變導程.變傾斜角的陰螺桿轉子101和陽螺桿轉子102。兩螺桿轉子101、102以獲得安全且順暢的旋轉運動為目的而設有期望的間隙，并使兩螺桿轉子101U02的齒槽嚙合，從而形成螺桿陰陽齒槽嚙合部104。在將陰陽的螺桿轉子101、102分別固定于各自的旋轉軸(陰螺桿轉子的旋轉軸未圖示，附圖標記105是陽螺桿轉子的旋轉軸)時，保持兩者的嚙合狀態(tài)。并且，兩轉子101、102以各自的齒槽最前端與定子106的內(nèi)壁之間設有規(guī)定的間隙的方式容納在定子106內(nèi)。
[0005]旋轉軸105借助夾持部件、具體而言例如角接觸軸承107(為了方便，在圖中記載了 107a、107b、107c、107d這4個部位)旋轉自如地安裝于軸承主體116。陽螺桿轉子102固定設置于旋轉軸105，能夠借助旋轉軸105的旋轉而進行旋轉。在旋轉軸105內(nèi)設有潤滑油供給通路109。潤滑油111儲存在設于底板110之下的規(guī)定位置的潤滑油儲存部112中。當經(jīng)由未圖示的旋轉齒輪將未圖示的馬達的旋轉力傳遞至旋轉軸105而使其旋轉時，利用由旋轉軸105的旋轉產(chǎn)生的離心力吸引潤滑油111而使其沿潤滑油供給通路109上升并將該潤滑油111注入角接觸軸承107。
[0006]防止?jié)櫥蛿U散用的油密封構件113如圖示那樣以將旋轉軸105與密封殼體108之間封堵的方式設于旋轉軸105的整周，以避免潤滑油111經(jīng)過旋轉軸105與密封殼體108之間的間隙向角接觸軸承107以外的部位擴散。但是，推想僅靠油密封構件113并不充分的情況，因此，通過將N2等密封氣體如附圖的箭頭所示那樣經(jīng)由密封氣體供給通路114供給至旋轉軸105與密封殼體108之間的間隙，從而謀求潤滑油本身或者潤滑油的蒸氣不會向真空系統(tǒng)的上游側擴散。密封氣體自密封氣體供給通路114供給并經(jīng)由規(guī)定的通路而連同在成膜、蝕刻等半導體工藝中使用的氣體一起自排出通路(未圖示)向外部排出。
[0007]近來，從改善環(huán)境和資源的再利用的觀點考慮，將所排出的氣體供給至氣體資源的再利用化處理系統(tǒng)而進行再利用化處理。
[0008]圖1所示的螺桿泵是具有一對(雙)螺桿轉子的泵，但還存在單螺桿轉子的螺桿泵，其具有一個螺桿轉子，通過在螺桿轉子的齒槽的齒前端面與定子的內(nèi)壁面之間設有空隙的狀態(tài)下使螺桿轉子旋轉而進行排氣(參照專利文獻I)。在該類型的泵中，有時為了防止用于使旋轉軸高速且順暢地持續(xù)旋轉的潤滑油的擴散，也與上述同樣地使用密封氣體。
[0009]現(xiàn)有技術文獻
[0010]專利文獻
[0011]專利文獻1:日本特開平6-81788號公報
[0012]非專利文獻
[0013]非專利文獻I 半導體.〒入7 4産業(yè)(二杉3革新的製造技術(上)(半導體?顯不器工業(yè)中的革新的制造技術(上))”、Alliance Technology Group.LLC、pp.443-447

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明要解決的問題
[0015]但是，由于在以密封氣體流通路徑的油密封構件113為交界的上游側與下游側之間產(chǎn)生壓力差，因此會在上游側與下游側之間產(chǎn)生與該壓力差相對應的密封氣體的分流，由此，壓力差越大，流入上游側的氣體量相應地越多。當下游側在排出通路115處與外部大氣壓相連通時，該壓力差達到最大，流入壓力較低的上游側的密封氣體量也達到最大。也就是說，在泵內(nèi)，工藝氣體相對于密封氣體的混合比例達到最大。當然，上游側的真空度越高，混合比例的值相應地越大。
[0016]作為削減向上游側流通的密封氣體的量的方法之一,有如下一種想法:通過縮小旋轉軸105與密封殼體108之間的間隙而減小該間隙空間的傳導性，從而使上游側與下游側之間產(chǎn)生壓力差。
[0017]但是，從機械加工精度的限制、在工作中產(chǎn)生的熱量所導致的膨脹的觀點考慮，需要使旋轉軸105與密封殼體108之間的間隙的寬度為某一程度以上的寬度以確保旋轉的安全性。為了確保基于該間隙的寬度的旋轉的安全性，旋轉軸105的轉速越高，該間隙的寬度越需要有富余。當該間隙的寬度變大時，密封氣體的每單位時間的流量增加而使流入到螺桿泵內(nèi)的密封氣體的量增加。這樣一來，在工藝中使用的昂貴的氣體資源的再利用化處理的回收效率降低，導致生產(chǎn)成本上升，從而造成半導體裝置、功能裝置的生產(chǎn)系統(tǒng)整體的成本上升。
[0018]尤其是，在將Xe、Kr氣體等稀有氣體的再利用系統(tǒng)引入該生產(chǎn)系統(tǒng)時，會顯著增加再利用成本。從該方面考慮，就進一步降低流入到螺桿泵內(nèi)的密封氣體的量而言，上述方法并不能適當?shù)亟鉀Q問題。[0019]本發(fā)明是考慮到這樣的問題點而做出的，其目的在于，提供能夠抑制密封氣體混入工藝氣體且還能夠降低密封氣體的使用量的氣體排氣用泵系統(tǒng)和氣體排氣方法。
[0020]用于解決問題的方案
[0021]為了實現(xiàn)這樣的目的，關于本發(fā)明的氣體排氣用泵系統(tǒng)的第I技術方案，其具有主體泵和副泵，其特征在于，上述主體泵包括:螺桿轉子；旋轉軸，其固定設置于上述螺桿轉子，或與上述螺桿轉子一體地成形，該旋轉軸以旋轉自如的方式卡合于用于使上述螺桿轉子旋轉的旋轉驅動部件；夾持部件，其以使上述旋轉軸旋轉自如的方式夾持上述旋轉軸；潤滑油供給通路，其在一端具有用于向上述夾持部件注入潤滑油的注油口 ；密封殼體，其與上述旋轉軸的外周面之間空開規(guī)定的間隙，該密封殼體覆蓋上述旋轉軸的沒有被上述夾持部件夾持的部分的周圍；密封構件，其以圍繞上述旋轉軸的整周的方式架設在上述旋轉軸與上述密封殼體之間，該密封構件抑制注入到上述夾持部件中的潤滑油經(jīng)由上述間隙進入上述主體泵的排氣系統(tǒng)空間；密封氣體供給通路，其具有用于向上述間隙供給密封氣體的供給口 ；以及密封氣體排氣通路，其具有用于將供給到上述間隙中的密封氣體自上述間隙向上述主體泵之外排出的密封氣體吸口，上述副泵是用于對上述密封氣體排氣通路進行減壓的泵。
[0022]另外，根據(jù)本發(fā)明的第I技術方案，氣體排氣用泵系統(tǒng)的第2技術方案的特征在于，在上述旋轉軸的外周面和上述密封殼體的內(nèi)周面中的至少一者上具有由結構式I示出的全氟烷氧基鏈烷烴(以下稱作“PFA”)的膜。
[0023]
【權利要求】
1.一種氣體排氣用泵系統(tǒng)，其具有主體泵和副泵，其特征在于， 上述主體泵包括: 螺桿轉子； 旋轉軸，其固定設置于上述螺桿轉子，或與上述螺桿轉子一體地成形，該旋轉軸以旋轉自如的方式卡合于用于使上述螺桿轉子旋轉的旋轉驅動部件； 夾持部件，其以使上述旋轉軸旋轉自如的方式夾持上述旋轉軸； 潤滑油供給通路，其在一端具有用于向上述夾持部件注入潤滑油的注油口 ； 密封殼體，其與上述旋轉軸的外周面之間空開規(guī)定的間隙，該密封殼體覆蓋上述旋轉軸的沒有被上述夾持部件夾持的部分的周圍； 密封構件，其以圍繞上述旋轉軸的整周的方式架設在上述旋轉軸與上述密封殼體之間，該密封構件抑制注入到上述夾持部件中的潤滑油經(jīng)由上述間隙進入上述主體泵的排氣系統(tǒng)空間； 密封氣體供給通路，其具有用于向上述間隙供給密封氣體的供給口 ；以及密封氣體排氣通路，其具有用于將供給到上述間隙中的密封氣體自上述間隙向上述主體泵之外排出的密封氣體 吸口， 上述副泵是用于對上述密封氣體排氣通路進行減壓的泵。
2.根據(jù)權利要求1所述的氣體排氣用泵系統(tǒng)，其特征在于， 在上述旋轉軸的外周面和上述密封殼體的內(nèi)周面中的至少一者上具有由結構式I示出的全氟烷氧基鏈烷烴的膜，
3.一種氣體排氣用泵系統(tǒng)，其具有主體泵和副泵，其特征在于， 上述主體泵包括: 轉子； 旋轉軸，其固定設置于上述轉子，或與上述轉子一體地成形，該旋轉軸以旋轉自如的方式卡合于用于使上述轉子旋轉的旋轉驅動部件； 夾持部件，其以使上述旋轉軸旋轉自如的方式夾持上述旋轉軸； 潤滑油供給通路，其在一端具有用于向上述夾持部件注入潤滑油的注油口 ； 密封殼體，其與上述旋轉軸的外周面之間空開規(guī)定的間隙，該密封殼體覆蓋上述旋轉軸的沒有被上述夾持部件夾持的部分的周圍； 密封構件，其以圍繞上述旋轉軸的整周的方式架設在上述旋轉軸與上述密封殼體之間，該密封構件抑制注入到上述夾持部件中的潤滑油經(jīng)由上述間隙進入上述主體泵的排氣系統(tǒng)空間；密封氣體供給通路，其具有用于向上述間隙供給密封氣體的供給口 ；以及密封氣體排氣通路，其具有用于將供給到上述間隙中的密封氣體自上述間隙向上述主體泵之外排出的密封氣體吸口， 上述副泵是用于對上述密封氣體排氣通路進行減壓的泵。
4.根據(jù)權利要求3所述的氣體排氣用泵系統(tǒng)，其特征在于， 在上述旋轉軸的外周面和上述密封殼體的內(nèi)周面中的至少一者上具有由結構式I示出的全氟烷氧基鏈烷烴的膜，
5.一種氣體排氣方法，該氣體排氣方法使用了具有主體泵和副泵在內(nèi)的氣體排氣用泵系統(tǒng)，其特征在于， 上述主體泵與上述工藝腔室處于連接關系，以便能夠將工藝腔室內(nèi)減壓至大氣壓以下， 上述主體泵包括: 螺桿轉子； 旋轉軸，其固定設置于上述螺桿轉子，或與上述螺桿轉子一體地成形，該旋轉軸以旋轉自如的方式卡合于用于使上述螺桿轉子旋轉的旋轉驅動部件； 夾持部件，其以使上述旋轉軸旋轉自如的方式夾持上述旋轉軸； 潤滑油供給通路，其在一端具有用于向上述夾持部件注入潤滑油的注油口 ； 密封殼體，其與上述旋轉軸的外周面之間空開規(guī)定的間隙，該密封殼體覆蓋上述旋轉軸的沒有被上述夾持部件夾持的部分的周圍； 密封構件，其以圍繞上述旋轉軸的整周的方式架設在上述旋轉軸與上述密封殼體之間，該密封構件抑制注入到上述夾持部件中的潤滑油經(jīng)由上述間隙進入上述主體泵的排氣系統(tǒng)空間； 密封氣體供給通路，其在比上述密封構件靠上游側的位置具有用于向上述間隙供給密封氣體的供給口 ；以及 密封氣體排氣通路，其在上述密封構件的下游側具有用于將供給到上述間隙中的密封氣體自上述間隙向上述主體泵之外排出的密封氣體吸口， 為了對上述密封氣體排氣通路進行減壓，使上述副泵與上述密封氣體排氣通路處于連接關系， 該氣體排氣方法包括在使上述氣體排氣用泵系統(tǒng)運行時使上述主體泵的排氣運行與上述副泵的減壓運行連動的步驟。
6.一種氣體排氣方法，該氣體排氣方法使用了具有主體泵和副泵在內(nèi)的氣體排氣用泵系統(tǒng)，其特征在于， 上述主體泵與上述工藝腔室處于連接關系，以便能夠將工藝腔室內(nèi)減壓至大氣壓以下， 上述主體泵包括: 轉子； 旋轉軸，其固定設置于上述轉子，或與上述轉子一體地成形，該旋轉軸以旋轉自如的方式卡合于用于使上述轉子旋轉的旋轉驅動部件； 夾持部件，其以使上述旋轉軸旋轉自如的方式夾持上述旋轉軸； 潤滑油供給通路，其在一端具有用于向上述夾持部件注入潤滑油的注油口 ； 密封殼體，其與上述旋轉軸的外周面之間空開規(guī)定的間隙，該密封殼體覆蓋上述旋轉軸的沒有被上述夾持部件夾持的部分的周圍； 密封構件，其以圍繞上述旋轉軸的整周的方式架設在上述旋轉軸與上述密封殼體之間，該密封構件抑制注入到上述夾持部件中的潤滑油經(jīng)由上述間隙進入上述主體泵的排氣系統(tǒng)空間； 密封氣體供給通路，其在比上述密封構件靠上游側的位置具有用于向上述間隙供給密封氣體的供給口 ；以及 密封氣體排氣通路，其在上述密封構件的下游側具有用于將供給到上述間隙中的密封氣體自上述間隙向上述主體泵之外排出的密封氣體吸口，
為了對上述密封氣體排氣通路進行減壓，使上述副泵與上述密封氣體排氣通路處于連接關系， 該氣體排氣方法包括在使上述氣體排氣用泵系統(tǒng)運行時使上述主體泵的排氣運行與上述副泵的減壓運行連動的步驟。
【文檔編號】F04C27/00GK103717902SQ201280038084
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年6月27日 優(yōu)先權日:2011年8月2日
【發(fā)明者】大山健二, 阿久津功, 巖城征道, 大見忠弘 申請人:國立大學法人東北大學