Brevet FR2563873A3 — publié le 19851108

FR 2563873 A3 19851108 FR 8502197 A 19850215 I La présente invention concerne un perfectionnement à une pompe turbomoléculaire combinée. Une pompe turbomoléculaire de l'art antérieur, telle que celle décrite dans la publication de brevet japo- nais 47-33446, consiste en une pompe turbomoléculaire dont l'orifice de sortie est placé de façon coaxiale par rapport à une pompe de type hélicoïdal. La pompe turbomoléculaire de ce type présente les avantages qui consistent en ce que la faible valeur de la vitesse de pompage, qui est un défaut de la pompe du type hélicoïdal, est améliorée et sa mise en oeuvre est simpli- fiée par l'utilisation de la vitesse de pompage plus élevée qui est une caractéristique de la pompe turbomoléculaire, et par l'utilisation d'un gaz complètement comprimé qui est appliqué à la pompe du type hélicoïdal à partir de l'orifice d'entrée. Cependant, on peut faire fonctionner ce type de pompe turbomoléculaire avec son rapport de compression et son débit en correspondance avec le débit de la pompe du type hélicoïdal qui est placée au-dessous, lorsqu'on fait fonctionner la pompe turbomoléculaire dans une plage cor- respondant à un vide poussé, tandis que dans la plage de 1,3 à 130 Pa, le rendement de la pompe turbomoléculaire est normalement extrêmement réduit, ce qui fait qu'on ne peut pas améliorer son rapport de compression. Ainsi, comme le montre la figure 1, la faiblesse du débit, qui est un in- convénient de la pompe du type hélicoïdal devient apparen- te, ce qui fait que la vitesse de pompage est rapidement réduite. En outre, dans cette plage de vide, le rendement de la pompe de type rotatif est également faible. De plus, dans un autre élément de l'art antérieur, à savoir une pu- blication de brevet japonais 47-33447, on trouve la des- cription d'une structure comportant une plaquecirculaire tournante et une plaque circulaire fixe disposées en cou- ches alternées, portant des spirales supérieure et infé- rieure inverses, à la place de la pompe du type hélicoïdal. Cependant, même dans cette pompe, comme dans la pompe pré- citée, la circulation se fait du côté d'entrée vers le côté de sortie dans la direction d'enroulement de la spirale, ce qui fait que comme dans la pompe précitée, la vitesse de pompage est extrêmement réduite dans la plage dans laquelle le rapport de compression de la pompe turbomoléculaire est réduit. L'invention a pour but d'améliorer la vitesse de pompage dans la plage de 1,3 à 130 Pa. En effet, la plage de 1, 3 à 130 Pa est une plage de vide qui convient pour la fabrication de dispositifs à semiconducteurs par la circu- lation d'un gaz à faible pression dans le dépôt chimique en phase vapeur par plasma, l'attaque innique réactive, etc. L'invention vise à procurer une pompe turbomoléculaire com- binée qui convienne pour cette plage de vide. Pour atteindre ces buts, l'invention utilise une pompe turbomoléculaire combinée, dans laquelle il existe deux plaques circulaires tournantes à l'orifice d'entrée d'un rotor tournant et des plaques circulaires fixes qui sont disposées en couches alternées à la périphérie, et une rainure Ihélicoïdale est formée soit sur le rotor soit sur la partie cylindrique qui entoure le rotor, au voisinage de la circonférence du côté de sortie du rotor, et cette pompe est caractérisée en ce qu'il existe sur les deux surfaces de la plaque circulaire tournante ou de la plaque circulai- re fixe, une rainure en spirale dont le sens d'enroulement est le même, et la circonférence de chaque plaque circulai- re fixe peut communiquer avec l'orifice d'entrée tandis que la plaque circulaire tournante peut communiquer avec la rainure hélicofdale, du côté de son centre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un graphique d'une caractéristi- que d'une pompe turbomoléculaire combinée classique. La figure 2 est une coupe longitudinale montrant l'ensemble de la pompe turbomoléculaire conforme à l'inven- tion. La figure 3 est une vue en perspective d'une par- tie principale dans un état démonté. La figure 4 est un graphique montrant une carac- téristique conforme à l'invention. La pompe qui est représentée sur les figures 2 et 3 comprend un boîtier cylindrique 1, une embase 2 qui est montée hermétiquement sous le boîtier 1, et un couvercle 3 qui recouvre l'ouverture inférieure de l'embase 2. La partie supérieure du boîtier 1 est ouverte et une bride la est formée à sa partie périphérique, et la bride la est accouplée au trou de sortie d'une chambre à vide ou d'une structure analogue. Un connecteur 4 est monté sur une partie de l'embase 2 tandis qu'un tuyau de sortie 2a est fixé sur la partie opposée de l'embase. Le tuyau de sortie 2a est branché à une pompe rotative ou à un disposi- tif mécanique auxiliaire, etc. En outre, un carter de rotor est monté à l'intérieur de l'embase 2 et un rotor 6 est fixé par une vis sur un arbre de rotor 5a qui est extrudé à la partie supérieure du carter de rotor. Le carter de rotor 5 contient un moteur d'entra - nement prévu pour être connecté au connecteur 4, et un dis- positif de commande et des éléments analogues. A la péri- phérie intérieure du boîtier 1 se trouve un cylindre 7 qui comporte une rainure hélicoïdale 7a à sa périphérie inté- rieure, et ce cylindre est placé autour de la périphérie extérieure inférieure du rotor 6. En outre, des plaques circulaires tournantes 8 sont fixées à trois niveaux sur la partie supérieure du rotor 6, et trois plaques cirulai- res fixes 10, 11, 11 sont fixées par l'intermédiaire de bagues d'espacement 9 sur la périphérie intérieure du boi- tier 1, de façon à faire face aux plaques circulaires tournantes 8. Parmi les plaques circulaires fixes, la plaque fixe inférieure 10 comporte une rainure en spirale Q10a uni- quement sur sa surface supérieure, tandis que les plaques circulaires fixes 11 comportent respectivement une rainure en spirale 11a sur leur surface supérieure comme sur leur surface inférieure. Le sens d'enroulement de chaque rainure en spirale 10a, lla est le même sur les surfaces supérieures et inférieures. En outre, un certain nombre de rainures en forme d'encoches llb sont formées & la circonférence de chaque plaque circulaire fixe, pour permettre la communica- tion entre elles. Des rainures en forme d'encoches 9a sont également formées à la périphérie intérieure des bagues d'espacement 9 pour permettre la communication entre elles. Ainsi, l'ouverture supérieure du bottier 1 peut communiquer avec la périphérie extérieure du rotor 6. En outre, un cer- tain nombre de rainures de passage striées 6a sont formées sur la surface externe du rotor 6. Cette rainure de passage 6a est fermée par la plaque circulaire tournante supérieure 8 et elle communique à sa partie inférieure avec la rainure hélicoïdale 7a. Par conséquent, lorsque le rotor 6 de la pompe turbomoléculaire précitée est mis en rotation, un écoulement d'air provenant de l'orifice d'entrée est dirigé vers la totalité de la périphérie extérieure de chaque pla- que circulaire fixe 10, 11, par l'intermédiaire des rainu- res de passage 9a, llb et, sous l'effet de la rotation de la plaque tournante 8, il est chassé vers la partie inté- rieure de celle-ci, le long de la rainure en spirale q10a, lia, de façon à subir une compression, et il est dirigé vers la rainure hélicoïdale 7a du cylindre 7, par une rai- nure de passage 6a qui est formée à la circonférence du rotor 6 et, du fait de la rotation du rotor 6, cet air est encore comprimé davantage le long de la rainure hélicoïdale 7a et il est évacué à l'air libre par le tuyau de sortie 2a. En outre, le gaz qui est complètement comprimé en parcourant chaque rainure en spirale 11a et 10a dans la partie supérieure du rotor 6, est introduit dans la rainure hélicoïdale 7a, ce qui permet d'augmenter la vitesse de pompage même si le débit de la rainure hélicoïdale 7a est moindre. La figure 4 montre des valeurs observées de la vitesse de pompage en fonction de la pression à l'orifice d'entrée de la pompe turbomoléculaire qui est construite de la manière mentionnée cidessus. Cette figure montre que dans une plage de 1,3 à 130 Pa, la vitesse de pompage ne change absolument pas et qu'on peut maintenir une vitesse de pompage stable dans cette plage, ce qui n'est pas le cas avec une pompe combinée classique comprenant une pompe tur- bomoléculaire et une pompe à rainure hélicoïdale ou une pompe à spirale. En outre, dans le mode de réalisation considéré, une rainure en spirale est formée sur le côté de la plaque circulaire fixe, mais on peut obtenir le même effet si cet- te rainure est formée sur le côté de la plaque circulaire tournante. De plus, il en est également de même en ce qui concerne la rainure hélicoïdale à la partie inférieure de la plaque circulaire. Comme le montre la figure 4, l'invention permet d'obtenir un fonctionnement stable dans une plage dans la- quelle le rendement de la pompe turbomoléculaire est dimi- nué et dans laquelle on ne peut pas faire fonctionner ef- ficacement une pompe rotative ou autre. Par conséquent, une pompe turbomoléculaire com- binée conforme à l'invention convient pour un appareil de fabrication de semiconducteurs, pour effectuer des opéra- tions de fabrication consistant à faire circuler un cou- rant de gaz, comme dans le dépôt chimique en phase vapeur par plasma, l'attaque ionique réactive, etc. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATION Pompe turbomoléculaire combinée, comprenant des plaques circulaires tournantes (8) au niveau de l'ori- fice d'entrée d'un rotor (6) tournant et des plaques cir- culaires fixes (10,11) qui sont disposées en couches alternées à la circonférence du rotor (6), et une rainure hélicoidale (7a) qui est formée soit sur le rotor (6) soit sur une pièce cylindrique (7) qui entoure le rotor (6) au voisinage de la circonférence du côté de sortie du rotor (6), caractérisée en ce qu'il existe sur cha- cune des surfaces de la plaque circulaire tournante (8) ou de la plaque circulaire fixe (10,11), une rainure (6a) en spirale qui a le même sens d'enroulement, et en ce que la circonférence de chaque plaque circulaire fixe (10,11) peut communiquer avec l'orifice d'entrée tandis que la plaque circulaire tournante (8) peut communiquer, du côté de son centre, avec la rainure hélicoldale (6a).