气体排气用泵系统和气体排气方法
【专利摘要】本发明提供一种能够抑制密封气体混入工艺气体并且也能够降低密封气体的使用量的气体排气用泵系统。本发明的气体排气用泵系统具有主体泵和副泵。主体泵包括：螺杆转子；旋转轴，其以旋转自如的方式卡合于用于使螺杆转子旋转的旋转驱动部件；夹持部件，其以使旋转轴旋转自如的方式夹持旋转轴；润滑油供给通路，其具有用于向夹持部件注入润滑油的注油口；密封壳体，其与旋转轴的外周面之间空开规定的间隙，该密封壳体覆盖旋转轴的没有被夹持部件夹持的部分的周围；密封构件，其以围绕旋转轴的整周的方式架设在旋转轴与密封壳体之间；密封气体供给通路，其具有用于向间隙供给密封气体的供给口；以及密封气体排气通路，其具有用于将密封气体自间隙向主体泵之外排出的密封气体吸口。副泵是用于对密封气体排气通路进行减压的泵。
【专利说明】气体排气用栗系统和气体排气方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及例如半导体装置、及液晶显示装置、太阳能电池、有机EL装置、LED等利用半导体相关技术的电子装置(以下称作“半导体应用电子装置”)的制造装置、或这些电子装置用的电子元件的制造装置中所使用的气体排气用泵系统和气体排气方法。
【背景技术】 [0002]以往，作为能够高速、长时间连续运转的气体排气用泵，例如，公知有在壳体内具有一对螺杆转子的容积输送型螺杆泵(参照非专利文献I)。其中，由于能够进行自分子流域至粘性流域为止的宽范围的排气、不选择气体种类而具有恒定的排气速度、极限压力(ultimate pressure)较高,因此期待面向变导程?变倾斜角螺杆气体排气用泵的廉价化的量产技术的确立和由此产生的商业化。
[0003]另一方面，在制造半导体装置、使用液晶、有机EL等的显示装置、太阳能电池装置等功能装置的制造装置、生产系统中，由于存在基于泵性能的适用范围的极限，所以大量使用多种多样的泵。上述泵的减压的适用范围广且排气性能不取决于排气的种类，因此不会导致如下那样的繁杂化:例如要针对每种气体种类更换泵；根据压力条件的变化而相应地替换安装泵；准备适合于具有多个排出位置的生产系统中的每个排出位置的泵。若不取决于排气速度，则只要使用同一种泵即可，不会产生要对于每个排气位置一一选定泵的麻烦。若将上述类型的低成本的泵商业化，则容易预想到其普及度显著、对产业的发展会产生很大贡献。
[0004]图1表示作为上述泵的一个例子的示意性说明图。图1所示的变导程?变倾斜角螺杆气体排气用泵100具有变导程.变倾斜角的阴螺杆转子101和阳螺杆转子102。两螺杆转子101、102以获得安全且顺畅的旋转运动为目的而设有期望的间隙，并使两螺杆转子101U02的齿槽啮合，从而形成螺杆阴阳齿槽啮合部104。在将阴阳的螺杆转子101、102分别固定于各自的旋转轴(阴螺杆转子的旋转轴未图示，附图标记105是阳螺杆转子的旋转轴)时，保持两者的啮合状态。并且，两转子101、102以各自的齿槽最前端与定子106的内壁之间设有规定的间隙的方式容纳在定子106内。
[0005]旋转轴105借助夹持部件、具体而言例如角接触轴承107(为了方便，在图中记载了 107a、107b、107c、107d这4个部位)旋转自如地安装于轴承主体116。阳螺杆转子102固定设置于旋转轴105，能够借助旋转轴105的旋转而进行旋转。在旋转轴105内设有润滑油供给通路109。润滑油111储存在设于底板110之下的规定位置的润滑油储存部112中。当经由未图示的旋转齿轮将未图示的马达的旋转力传递至旋转轴105而使其旋转时，利用由旋转轴105的旋转产生的离心力吸引润滑油111而使其沿润滑油供给通路109上升并将该润滑油111注入角接触轴承107。
[0006]防止润滑油扩散用的油密封构件113如图示那样以将旋转轴105与密封壳体108之间封堵的方式设于旋转轴105的整周，以避免润滑油111经过旋转轴105与密封壳体108之间的间隙向角接触轴承107以外的部位扩散。但是，推想仅靠油密封构件113并不充分的情况，因此，通过将N2等密封气体如附图的箭头所示那样经由密封气体供给通路114供给至旋转轴105与密封壳体108之间的间隙，从而谋求润滑油本身或者润滑油的蒸气不会向真空系统的上游侧扩散。密封气体自密封气体供给通路114供给并经由规定的通路而连同在成膜、蚀刻等半导体工艺中使用的气体一起自排出通路(未图示)向外部排出。
[0007]近来，从改善环境和资源的再利用的观点考虑，将所排出的气体供给至气体资源的再利用化处理系统而进行再利用化处理。
[0008]图1所示的螺杆泵是具有一对(双)螺杆转子的泵，但还存在单螺杆转子的螺杆泵，其具有一个螺杆转子，通过在螺杆转子的齿槽的齿前端面与定子的内壁面之间设有空隙的状态下使螺杆转子旋转而进行排气(参照专利文献I)。在该类型的泵中，有时为了防止用于使旋转轴高速且顺畅地持续旋转的润滑油的扩散，也与上述同样地使用密封气体。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开平6-81788号公报
[0012]非专利文献
[0013]非专利文献I 半導体.〒入7 4産業(二杉3革新的製造技術(上)(半导体?显不器工业中的革新的制造技术(上))”、Alliance Technology Group.LLC、pp.443-447
【发明内容】
[0014]发明要解决的问题
[0015]但是，由于在以密封气体流通路径的油密封构件113为交界的上游侧与下游侧之间产生压力差，因此会在上游侧与下游侧之间产生与该压力差相对应的密封气体的分流，由此，压力差越大，流入上游侧的气体量相应地越多。当下游侧在排出通路115处与外部大气压相连通时，该压力差达到最大，流入压力较低的上游侧的密封气体量也达到最大。也就是说，在泵内，工艺气体相对于密封气体的混合比例达到最大。当然，上游侧的真空度越高，混合比例的值相应地越大。
[0016]作为削减向上游侧流通的密封气体的量的方法之一,有如下一种想法:通过缩小旋转轴105与密封壳体108之间的间隙而减小该间隙空间的传导性，从而使上游侧与下游侧之间产生压力差。
[0017]但是，从机械加工精度的限制、在工作中产生的热量所导致的膨胀的观点考虑，需要使旋转轴105与密封壳体108之间的间隙的宽度为某一程度以上的宽度以确保旋转的安全性。为了确保基于该间隙的宽度的旋转的安全性，旋转轴105的转速越高，该间隙的宽度越需要有富余。当该间隙的宽度变大时，密封气体的每单位时间的流量增加而使流入到螺杆泵内的密封气体的量增加。这样一来，在工艺中使用的昂贵的气体资源的再利用化处理的回收效率降低，导致生产成本上升，从而造成半导体装置、功能装置的生产系统整体的成本上升。
[0018]尤其是，在将Xe、Kr气体等稀有气体的再利用系统引入该生产系统时，会显著增加再利用成本。从该方面考虑，就进一步降低流入到螺杆泵内的密封气体的量而言，上述方法并不能适当地解决问题。[0019]本发明是考虑到这样的问题点而做出的，其目的在于，提供能够抑制密封气体混入工艺气体且还能够降低密封气体的使用量的气体排气用泵系统和气体排气方法。
[0020]用于解决问题的方案
[0021]为了实现这样的目的，关于本发明的气体排气用泵系统的第I技术方案，其具有主体泵和副泵，其特征在于，上述主体泵包括:螺杆转子；旋转轴，其固定设置于上述螺杆转子，或与上述螺杆转子一体地成形，该旋转轴以旋转自如的方式卡合于用于使上述螺杆转子旋转的旋转驱动部件；夹持部件，其以使上述旋转轴旋转自如的方式夹持上述旋转轴；润滑油供给通路，其在一端具有用于向上述夹持部件注入润滑油的注油口 ；密封壳体，其与上述旋转轴的外周面之间空开规定的间隙，该密封壳体覆盖上述旋转轴的没有被上述夹持部件夹持的部分的周围；密封构件，其以围绕上述旋转轴的整周的方式架设在上述旋转轴与上述密封壳体之间，该密封构件抑制注入到上述夹持部件中的润滑油经由上述间隙进入上述主体泵的排气系统空间；密封气体供给通路，其具有用于向上述间隙供给密封气体的供给口 ；以及密封气体排气通路，其具有用于将供给到上述间隙中的密封气体自上述间隙向上述主体泵之外排出的密封气体吸口，上述副泵是用于对上述密封气体排气通路进行减压的泵。
[0022]另外，根据本发明的第I技术方案，气体排气用泵系统的第2技术方案的特征在于，在上述旋转轴的外周面和上述密封壳体的内周面中的至少一者上具有由结构式I示出的全氟烷氧基链烷烃(以下称作“PFA”)的膜。
[0023]
【权利要求】
1.一种气体排气用泵系统，其具有主体泵和副泵，其特征在于， 上述主体泵包括: 螺杆转子； 旋转轴，其固定设置于上述螺杆转子，或与上述螺杆转子一体地成形，该旋转轴以旋转自如的方式卡合于用于使上述螺杆转子旋转的旋转驱动部件； 夹持部件，其以使上述旋转轴旋转自如的方式夹持上述旋转轴； 润滑油供给通路，其在一端具有用于向上述夹持部件注入润滑油的注油口 ； 密封壳体，其与上述旋转轴的外周面之间空开规定的间隙，该密封壳体覆盖上述旋转轴的没有被上述夹持部件夹持的部分的周围； 密封构件，其以围绕上述旋转轴的整周的方式架设在上述旋转轴与上述密封壳体之间，该密封构件抑制注入到上述夹持部件中的润滑油经由上述间隙进入上述主体泵的排气系统空间； 密封气体供给通路，其具有用于向上述间隙供给密封气体的供给口 ；以及密封气体排气通路，其具有用于将供给到上述间隙中的密封气体自上述间隙向上述主体泵之外排出的密封气体 吸口， 上述副泵是用于对上述密封气体排气通路进行减压的泵。
2.根据权利要求1所述的气体排气用泵系统，其特征在于， 在上述旋转轴的外周面和上述密封壳体的内周面中的至少一者上具有由结构式I示出的全氟烷氧基链烷烃的膜，
3.一种气体排气用泵系统，其具有主体泵和副泵，其特征在于， 上述主体泵包括: 转子； 旋转轴，其固定设置于上述转子，或与上述转子一体地成形，该旋转轴以旋转自如的方式卡合于用于使上述转子旋转的旋转驱动部件； 夹持部件，其以使上述旋转轴旋转自如的方式夹持上述旋转轴； 润滑油供给通路，其在一端具有用于向上述夹持部件注入润滑油的注油口 ； 密封壳体，其与上述旋转轴的外周面之间空开规定的间隙，该密封壳体覆盖上述旋转轴的没有被上述夹持部件夹持的部分的周围； 密封构件，其以围绕上述旋转轴的整周的方式架设在上述旋转轴与上述密封壳体之间，该密封构件抑制注入到上述夹持部件中的润滑油经由上述间隙进入上述主体泵的排气系统空间；密封气体供给通路，其具有用于向上述间隙供给密封气体的供给口 ；以及密封气体排气通路，其具有用于将供给到上述间隙中的密封气体自上述间隙向上述主体泵之外排出的密封气体吸口， 上述副泵是用于对上述密封气体排气通路进行减压的泵。
4.根据权利要求3所述的气体排气用泵系统，其特征在于， 在上述旋转轴的外周面和上述密封壳体的内周面中的至少一者上具有由结构式I示出的全氟烷氧基链烷烃的膜，
5.一种气体排气方法，该气体排气方法使用了具有主体泵和副泵在内的气体排气用泵系统，其特征在于， 上述主体泵与上述工艺腔室处于连接关系，以便能够将工艺腔室内减压至大气压以下， 上述主体泵包括: 螺杆转子； 旋转轴，其固定设置于上述螺杆转子，或与上述螺杆转子一体地成形，该旋转轴以旋转自如的方式卡合于用于使上述螺杆转子旋转的旋转驱动部件； 夹持部件，其以使上述旋转轴旋转自如的方式夹持上述旋转轴； 润滑油供给通路，其在一端具有用于向上述夹持部件注入润滑油的注油口 ； 密封壳体，其与上述旋转轴的外周面之间空开规定的间隙，该密封壳体覆盖上述旋转轴的没有被上述夹持部件夹持的部分的周围； 密封构件，其以围绕上述旋转轴的整周的方式架设在上述旋转轴与上述密封壳体之间，该密封构件抑制注入到上述夹持部件中的润滑油经由上述间隙进入上述主体泵的排气系统空间； 密封气体供给通路，其在比上述密封构件靠上游侧的位置具有用于向上述间隙供给密封气体的供给口 ；以及 密封气体排气通路，其在上述密封构件的下游侧具有用于将供给到上述间隙中的密封气体自上述间隙向上述主体泵之外排出的密封气体吸口， 为了对上述密封气体排气通路进行减压，使上述副泵与上述密封气体排气通路处于连接关系， 该气体排气方法包括在使上述气体排气用泵系统运行时使上述主体泵的排气运行与上述副泵的减压运行连动的步骤。
6.一种气体排气方法，该气体排气方法使用了具有主体泵和副泵在内的气体排气用泵系统，其特征在于， 上述主体泵与上述工艺腔室处于连接关系，以便能够将工艺腔室内减压至大气压以下， 上述主体泵包括: 转子； 旋转轴，其固定设置于上述转子，或与上述转子一体地成形，该旋转轴以旋转自如的方式卡合于用于使上述转子旋转的旋转驱动部件； 夹持部件，其以使上述旋转轴旋转自如的方式夹持上述旋转轴； 润滑油供给通路，其在一端具有用于向上述夹持部件注入润滑油的注油口 ； 密封壳体，其与上述旋转轴的外周面之间空开规定的间隙，该密封壳体覆盖上述旋转轴的没有被上述夹持部件夹持的部分的周围； 密封构件，其以围绕上述旋转轴的整周的方式架设在上述旋转轴与上述密封壳体之间，该密封构件抑制注入到上述夹持部件中的润滑油经由上述间隙进入上述主体泵的排气系统空间； 密封气体供给通路，其在比上述密封构件靠上游侧的位置具有用于向上述间隙供给密封气体的供给口 ；以及 密封气体排气通路，其在上述密封构件的下游侧具有用于将供给到上述间隙中的密封气体自上述间隙向上述主体泵之外排出的密封气体吸口，
为了对上述密封气体排气通路进行减压，使上述副泵与上述密封气体排气通路处于连接关系， 该气体排气方法包括在使上述气体排气用泵系统运行时使上述主体泵的排气运行与上述副泵的减压运行连动的步骤。
【文档编号】F04C27/00GK103717902SQ201280038084
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年6月27日 优先权日:2011年8月2日
【发明者】大山健二, 阿久津功, 岩城征道, 大见忠弘 申请人:国立大学法人东北大学