(57)【要約】【課題】多段式のメインポンプの熱を効率良くブースタポンプに伝達することが可能な真空ポンプ装置を提供すること。【解決手段】真空ポンプ装置は、第１ハウジングＨ１内に多段式の第１ポンプ機構Ｐ１を収容してなるメインポンプ１１の上に、第２ハウジングＨ２内に第２ポンプ機構Ｐ２を収容してなるブースタポンプ６１が載置固定されてなる。メインポンプ１１とブースタポンプ６１とは、当該ブースタポンプ６１をガス流に関する上流側として直列に連結されている。第１ハウジングＨ１と第２ハウジングＨ２とは、メインポンプ１１の上においてブースタポンプ６１を支持する支持部６７を介して熱的に結合されている。支持部６７は、第１ハウジングＨ１に対しては、第１ポンプ機構Ｐ１の最後段のポンプ室５５を取り囲む部位４６と熱的に直結されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ハウジング内に多段式の第１ポンプ機構を収容してなるメインポンプと、第２ハウジング内に第２ポンプ機構を収容してなるブースタポンプとが、当該ブースタポンプをガス流に関する上流側として直列に連結されてなる真空ポンプ装置であって、
前記第１ハウジングと第２ハウジングとは結合部材を介して熱的に結合されており、当該結合部材は、第１ハウジングに対しては、第１ポンプ機構の最後段を取り囲む部位と熱的に直結されていることを特徴とする真空ポンプ装置。
【請求項２】
前記結合部材は、第１ハウジング及び第２ハウジングの少なくとも一方に一体形成されている請求項１に記載の真空ポンプ装置。
【請求項３】
前記結合部材は第１ハウジングと別体とされており、当該結合部材は、第１ハウジングにおいて第１ポンプ機構の最後段を取り囲む部位の外面に当接されることで、当該部位と熱的に直結されている請求項１又は２に記載の真空ポンプ装置。
【請求項４】
前記結合部材は、メインポンプ及びブースタポンプの一方の上において他方を支持する架台を兼ねている請求項１〜３のいずれかに記載の真空ポンプ装置。
【請求項５】
前記結合部材の内部には、ブースタポンプの排気側とメインポンプの吸入側とを連通する連通路が形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の真空ポンプ装置。
【請求項６】
前記メインポンプ及びブースタポンプが取り扱うガスは、半導体加工装置で発生した気体反応生成物である請求項１〜５のいずれかに記載の真空ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体製造プロセスに用いられ、半導体加工装置内から反応生成物を排気するための真空ポンプ装置に関し、特に、メインポンプとブースタポンプとが、当該ブースタポンプをガス流に関する上流側として直列に連結されてなる真空ポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の真空ポンプ装置においては、ブースタポンプ内の温度がメインポンプよりも低くなることから、当該ブースタポンプ内において反応生成物が固化しそして堆積する問題がある。ガス流路における反応生成物の堆積は、真空ポンプ装置の性能低下につながる。
【０００３】
このような問題を解決するには、ブースタポンプ内の温度を高めればよい。そのためには、例えば、メインポンプの上にブースタポンプを載置し、当該メインポンプの上においてブースタポンプを支持する連結部材によって、メインポンプのハウジングとブースタポンプのハウジングとを熱的に結合すればよい（例えば、特許文献１参照。）。このようにすれば、メインポンプのハウジングの熱が連結部材を介してブースタポンプのハウジングに伝達され、ブースタポンプ内の温度を高めることができる。
【０００４】
また、真空ポンプとしては、排気を多段で行う多段式のポンプ機構を備えたものが存在する（例えば、特許文献２参照。）。多段式真空ポンプのハウジングは、ポンプ機構の最後段つまり最も高温となる部分を取り囲む部位が、その他の部位よりも高温となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１１３１８０号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平８−２９６５５７号公報（第３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記特許文献１においては、真空ポンプ装置全体のコンパクト化を目的として前述した構成を採用しており、メインポンプの熱が連結部材を介してブースタポンプに伝達される作用効果についてはなんら述べられていない。従って、特許文献１においては、当然ながら、メインポンプとして多段式のポンプ機構を備えたものを採用した場合においてブースタポンプ内の温度を効果的に高めるための好適構成については、なんら言及されていない。
【０００７】
つまり、メインポンプとして多段式のポンプ機構を備えたものを採用した場合には、当該ポンプ機構の最後段が発する熱を、如何に効率良くブースタポンプに伝達することができるのかが、ブースタポンプ内の温度を効果的に高める上で重要なポイントとなる。この点について言及したものは従来なかった。
【０００８】
本発明の目的は、多段式のメインポンプの熱を効率良くブースタポンプに伝達することが可能な真空ポンプ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明の真空ポンプ装置は、メインポンプの第１ハウジングとブースタポンプの第２ハウジングとが、結合部材を介して熱的に結合されている。従って、メインポンプの熱が、当該ポンプのハウジング及び結合部材を介してブースタポンプのハウジングに伝達される。
【００１０】
そして、本発明において前記結合部材は、第１ハウジングに対しては、多段式の第１ポンプ機構の最後段つまり最も高温となる部分を取り囲む部位と熱的に直結されている。従って、メインポンプの第１ポンプ機構において最後段が発した熱は、当該ポンプのハウジングから結合部材へと直接取り出されることとなる。よって、ブースタポンプ内の温度を効果的に高めることができる。
【００１１】
請求項２の発明は請求項１において、前記結合部材は、第１ハウジング及び第２ハウジングの少なくとも一方に一体形成されている。このようにすれば、結合部材と、当該部材と一体のハウジングとの間の熱伝導が効率良く行われ、ブースタポンプ内の温度をさらに効果的に高めることができる。また、結合部材を、メインポンプ及びブースタポンプと別個に備える必要がなく、真空ポンプ装置の部品点数を低減することができる。
【００１２】
請求項３の発明は請求項１又は２において、前記結合部材と、第１ハウジングにおいて第１ポンプ機構の最後段を取り囲む部位との熱的な直結の好適態様の一例について言及するものである。すなわち、前記結合部材は第１ハウジングと別体とされている。当該結合部材は、第１ハウジングにおいて第１ポンプ機構の最後段を取り囲む部位の外面に当接されることで、当該部位と熱的に直結されている。
【００１３】
請求項４の発明は請求項１〜３のいずれかにおいて、前記結合部材は、メインポンプ及びブースタポンプの一方の上において他方を支持する架台を兼ねている。従って、他方のポンプを支持するための専用の架台を備えなくともよく、真空ポンプ装置の部品点数を低減することができる。
【００１４】
請求項５の発明は請求項１〜４のいずれかにおいて、前記結合部材の内部には、ブースタポンプの排気側とメインポンプの吸入側とを連通する連通路が形成されている。従って、この連通路を形成するための専用の配管を必要とせず、真空ポンプ装置の部品点数を低減することができる。
【００１５】
請求項６の発明は請求項１〜５のいずれかにおいて、前記メインポンプ及びブースタポンプが取り扱うガスは、半導体加工装置で発生した気体反応生成物である。従って、前述したように、メインポンプの発熱を利用してブースタポンプ内を高温とすることで、当該ブースタポンプ内における反応生成物の固化又は液化を防止することができ、この反応生成物の固化又は液化に起因した真空ポンプ装置の性能低下を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。
（真空ポンプ装置の概要）
図１及び図２に示すように、本実施形態の真空ポンプ装置は、半導体製造プロセスに用いられ、図示しない半導体加工装置内から気体反応生成物（例えば、塩化アンモニウム。以下、ガスとする）を排気するためのものである。真空ポンプ装置は、大気圧より起動可能なメインポンプ１１と、このメインポンプ１１を必要とするブースタポンプ６１とからなっている。メインポンプ１１とブースタポンプ６１とは、当該ブースタポンプ６１をガス流に関する上流側（半導体加工装置側）として直列に連結されている。
【００１７】
（メインポンプの構成）
図１及び図２に示すように、前記メインポンプ１１においてロータハウジング１２の前（図１の右方）端にはフロントハウジング１３が接合されており、ロータハウジング１２の後（図１の左方）端にはリヤハウジング１４が接合されている。これらロータハウジング１２、フロントハウジング１３及びリヤハウジング１４は、多段ルーツ式の第１ポンプ機構Ｐ１を収容する第１ハウジングＨ１をなしている。
【００１８】
前記ロータハウジング１２、フロントハウジング１３及びリヤハウジング１４は、それぞれ鉄系の金属材料により構成されている。鉄系の金属材料は、例えばアルミニウム系の金属材料と比較して熱膨張率が小さい。従って、第１ハウジングＨ１を鉄系金属製とすることで、熱影響による各部のクリアランスの変動を小さくすることができ、ガス漏れ等の防止に有効となる。
【００１９】
次に、前記第１ポンプ機構Ｐ１について詳述する。
前記ロータハウジング１２は、シリンダブロック１５と複数の隔壁１６とからなっている。フロントハウジング１３と隔壁１６との間の空間、隣合う隔壁１６の間の空間、及び隔壁１６とリヤハウジング１４との間の空間は、それぞれポンプ室５１，５２，５３，５４，５５となっている。隔壁１６には、隣合うポンプ室５１，５２，５３，５４，５５を連通する通路１７が形成されている。
【００２０】
前記フロントハウジング１３とリヤハウジング１４とには、回転軸１９及び回転軸２０が、それぞれ回転可能に支持されている。両回転軸１９，２０は互いに平行に配置されている。回転軸１９，２０は隔壁１６に挿通されている。回転軸１９には、三つ葉状をなす複数（本実施形態においては５つ）のロータ２３が、一体形成されている。回転軸２０には、三つ葉状をなす同数（図２において一つのみ表れている）のロータ２８が、一体形成されている。複数のロータ２３，２８は、回転軸１９，２０の軸線方向に見て同形同大の形状をなしてはいるが、厚みはリヤハウジング１４側のものほど小さくなってゆくようにしてある。
【００２１】
前記ポンプ室５１内には、ロータ２３，２８が僅かの隙間を保って互いに噛合した状態で収容されており、各ポンプ室５２〜５５内にも同様に、対応するロータ２３，２８が互いに噛合した状態で収容されている。ポンプ室５１〜５５の容積の大きさは、この順に小さくなってゆくようにしてある。
【００２２】
図１に示すように、前記リヤハウジング１４には、歯車装置３９及び軸継ぎ手４０を収容するギヤハウジング３８が接合されている。ギヤハウジング３８には電動モータＭが組み付けられている。電動モータＭの駆動力は、軸継ぎ手４０を介して回転軸１９に伝えられるとともに、軸継ぎ手４０から歯車装置３９を介して回転軸２０（図２参照）に伝えられる。回転軸２０（ロータ２８）は、歯車装置３９の介在によって、回転軸１９（ロータ２３）とは異なる方向に回転される。
【００２３】
前記シリンダブロック１５において、第１ポンプ機構Ｐ１の最前段（ポンプ室５１及び当該ポンプ室５１に収容されるロータ２３，２８によって構成される部分）のポンプ室５１を取り囲む部位（周壁）４５の上部には、吸入口２１がポンプ室５１に連通するように形成されている。吸入口２１には、ブースタポンプ６１の排気側が接続されている。シリンダブロック１５において、第１ポンプ機構Ｐ１の最後段（ポンプ室５５及び当該ポンプ室５５に収容されるロータ２３，２８によって構成される部分）のポンプ室５５を取り囲む部位（周壁）４６の下部には、排気口２２がポンプ室５５に連通するように形成されている。
【００２４】
そして、前記吸入口２１からポンプ室５１に導入されたブースタポンプ６１からのガスは、当該ポンプ室５１内のロータ２３，２８の回転によって、隔壁１６の通路１７を経由して隣のポンプ室５２へと移送される。以下、同様にガスは、ポンプ室の容積が小さくなってゆく順、即ちポンプ室５１，５２，５３，５４，５５の順に移送される。ポンプ室５５へ移送されたガスは、排気口２２から図示しない排ガス処理装置に向けて排出される。
【００２５】
（ブースタポンプの構成）
図１及び図２に示すように、前記メインポンプ１１とブースタポンプ６１との構成上の大きな違いは、当該メインポンプ１１が排気を多段で行う多段（本実施形態においては五段）ルーツポンプよりなり、ブースタポンプ６１が排気を単段で行う単段ルーツポンプよりなることである。従って、ブースタポンプ６１に関しては、メインポンプ１１との相違点についてのみ説明し、メインポンプ１１と同一又は相当部材には同じ番号を付して説明を省略する。
【００２６】
すなわち、前記ブースタポンプ６１において、ロータハウジング１２、フロントハウジング１３及びリヤハウジング１４は、単段ルーツ式の第２ポンプ機構Ｐ２を収容する第２ハウジングＨ２をなしている。ロータハウジング１２は隔壁１６を有していない。ロータハウジング１２内において、フロントハウジング１３とリヤハウジング１４との間の空間が、メインポンプ１１のポンプ室５１より遙かに容積が大きなポンプ室６２となっている。ブースタポンプ６１の回転軸１９及び回転軸２０には、それぞれ双葉状のロータ６３，６４が一つのみ形成されている。そして、このロータ６３，６４は、僅かの隙間を保って互いに噛合した状態でポンプ室６２に収容されている。
【００２７】
前記ブースタポンプ６１においてシリンダブロック１５の上部には、吸入口６５がポンプ室６２に連通するように形成されている。吸入口６５には、半導体加工装置の排気側配管が接続されている。シリンダブロック１５の下部には、排気口６６がポンプ室６２に連通するように形成されている。従って、吸入口６５からポンプ室６２に導入された半導体加工装置からのガスは、ロータ６３，６４の回転によって、排気口６６からメインポンプ１１に向けて排出される。
【００２８】
（ブースタポンプの支持構造）
図１及び図２に示すように、前記ブースタポンプ６１においてシリンダブロック１５の下部には、結合部材としての支持部６７が一体に突出形成されている。ブースタポンプ６１においてリヤハウジング１４の下部には、支持突部６８が一体に突出形成されている。メインポンプ１１においてリヤハウジング１４の上部には、ゴム製のブッシュ４７が取着されている。
【００２９】
前記ブースタポンプ６１は、支持部６７を以てメインポンプ１１のシリンダブロック１５の上面（平面）１５ａに載置固定されるとともに、支持突部６８がブッシュ４７に載置されることで、メインポンプ１１の上に載置固定されている。つまり、ブースタポンプ６１の支持部６７は、メインポンプ１１の上においてブースタポンプ６１を支持する架台の役目をなしている。
【００３０】
前記支持部６７の内部には、ブースタポンプ６１の排気側（排気口６６）とメインポンプ１１の吸入側（吸入口２１）とを連通する連通路６９が形成されている。従って、支持部６７は、ブースタポンプ６１の排気口６６に接続される排気フランジ７０と、メインポンプ１１の吸入口２１に接続される吸入フランジ７１と、両フランジ７０，７１間を連結する連結部７２とが一体化されてなる。吸入フランジ７１は、シリンダブロック１５において第１ポンプ機構Ｐ１の最前段のポンプ室５１を取り囲む部位４５の上面４５ａに接合されている。連結部７２は、連通路６９の形状に沿うようにして、吸入フランジ７１側に先細る形状をなしている。
【００３１】
このように、前記メインポンプ１１の上に支持部６７を介してブースタポンプ６１を載置固定することで、メインポンプ１１とブースタポンプ６１とは、シリンダブロック１５同士が支持部６７を介して熱的に結合されることとなる。従って、メインポンプ１１の熱が、当該ポンプ１１のシリンダブロック１５を介して、ブースタポンプ６１の支持部６７からシリンダブロック１５に伝達され、当該ブースタポンプ６１内（連通路６９内も含む）の温度が高められることとなる。ブースタポンプ６１内の温度を高めることは、当該ポンプ６１内における反応生成物の固化防止につながる。
【００３２】
さて、前述したように、本実施形態においては、メインポンプ１１として多段ルーツポンプを採用している。従って、メインポンプ１１のシリンダブロック１５は、第１ポンプ機構Ｐ１の最後段つまり最も高温となる部分を取り囲む部位４６が、その他の部位（例えば最前段を取り囲む部位４５）よりも高温となる。従って、メインポンプ１１の発熱を利用してブースタポンプ６１内の温度を高めることをより効果的とするためには、前述したメインポンプ１１のシリンダブロック１５における高温部位４６の熱を、ブースタポンプ６１のシリンダブロック１５へと効率良く伝達する必要がある。
【００３３】
そこで、本実施形態においては、前記ブースタポンプ６１の支持部６７を、メインポンプ１１のシリンダブロック１５の高温部位４６と熱的に直結している。すなわち、支持部６７において吸入フランジ７１には、平板状の熱取出部７３が、リヤハウジング１４側に向かって延在するようにして一体に突設されている。この熱取出部７３は、メインポンプ１１のシリンダブロック１５の上面１５ａに対して、高温部位４６の上面４６ａを含む当該上面４６ａと部位４５の上面４５ａとの間の領域に直接当接されている。
【００３４】
従って、前記メインポンプ１１の第１ポンプ機構Ｐ１において、最後段が発した熱は、シリンダブロック１５の高温部位４６から熱取出部７３を介して、支持部６７へ直接取り出されることとなる。よって、ブースタポンプ６１内の温度を効果的に高めることができ、当該ポンプ６１内における反応生成物の固化防止がより確実となる。
【００３５】
上記構成の本実施形態においては次のような効果を奏する。
（１）上述したように、メインポンプ１１の第１ポンプ機構Ｐ１において最後段が発した熱を、効率良くブースタポンプ６１に伝達することができ、当該ポンプ６１内の温度を効果的に高めることができる。従って、ブースタポンプ６１内における反応生成物の固化防止がより確実となり、ガス流路における反応生成物の堆積に起因した真空ポンプ装置の性能低下を確実に防止し得る。
【００３６】
（２）支持部６７は、ブースタポンプ６１のシリンダブロック１５に一体形成されている。従って、支持部６７とブースタポンプ６１のシリンダブロック１５との間の熱伝導が効率良く行われ、ブースタポンプ６１内の温度をさらに効果的に高めることができる。また、ポンプ１１，６１と別個に支持部６７を備える必要がなく、真空ポンプ装置の部品点数を低減することができる。
【００３７】
（３）支持部６７は、メインポンプ１１の上においてブースタポンプ６１を支持する架台を兼ねている。従って、ブースタポンプ６１を支持するための専用の架台を備えなくともよく、真空ポンプ装置の部品点数を低減することができる。
【００３８】
（４）支持部６７の内部には、ブースタポンプ６１の排気口６６とメインポンプ１１の吸入口２１とを連通する連通路６９が形成されている。従って、この連通路６９を形成するための専用の配管を必要とせず、真空ポンプ装置の部品点数を低減することができる。
【００３９】
（５）支持部６７の吸入フランジ７１に熱取出部７３を突設することで、当該支持部６７と、メインポンプ１１のシリンダブロック１５の上面１５ａとの当接が、第１ポンプ機構Ｐ１の最前段に対応した部位４５の上面４５ａから、最後段に対応した部位４６の上面４６ａまでの広い面積で行われることとなる。従って、メインポンプ１１の上における、支持部６７によるブースタポンプ６１の支持が安定的に行われることとなる。
【００４０】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。・上記一実施形態において支持部６７は、ブースタポンプ６１のシリンダブロック１５に一体形成されていた。これを変更し、例えば、図３に示すように、支持部６７を、メインポンプ１１のシリンダブロック１５に一体形成すること。又は、図４に示すように、支持部６７を、メインポンプ１１のシリンダブロック１５及びブースタポンプ６１のシリンダブロック１５とは別体とすること。或いは、図示しないが、支持部６７を、メインポンプ１１のシリンダブロック１５及びブースタポンプ６１のシリンダブロック１５に一体形成すること。
【００４１】
・上記一実施形態において、支持部６７とメインポンプ１１のシリンダブロック１５との接合部分に、熱伝導グリースを介在させること。このようにすれば、支持部６７とメインポンプ１１のシリンダブロック１５との密着性が向上し、両者１５，６７間の熱伝導性を向上させることができて、ブースタポンプ６１内の高温化をより効果的に行い得る。なお、前記介在物としては熱伝導グリース以外にも、銅ペースト又は樹脂シート或いはゴムシート等が挙げられる。
【００４２】
・上記一実施形態において支持部６７から熱取出部７３を分離し、この分離した熱取出部７３を、ブースタポンプ６１のシリンダブロック１５において支持部６７とは別個に突設すること。この場合、熱取出部７３のみを結合部材として把握することができる。このようにすれば、熱取出部７３の熱を、ブースタポンプ６１のシリンダブロック１５に直接伝達することができ、当該ポンプ６１内の温度をさらに効率良く高めることができる。
【００４３】
・上記一実施形態において、支持部６７及び支持突部６８並びにブッシュ４７を削除し、メインポンプ１１の上にブースタポンプ６１を直接載置すること。この場合、メインポンプ１１のシリンダブロック１５に対して直接接合されることとなるブースタポンプ６１のシリンダブロック１５を、結合部材として把握することができる。このようにすれば、メインポンプ１１のシリンダブロック１５の高温部位４６が、ブースタポンプ６１のシリンダブロック１５に直接当接されることとなり、メインポンプ１１の第１ポンプ機構Ｐ１において最後段が発した熱を、さらに効率良くブースタポンプ６１に伝達することができる。また、この態様は、真空ポンプ装置の小型化にも有効である。
【００４４】
・上記一実施形態を変更し、ブースタポンプ６１の第２ハウジングＨ２において、少なくともシリンダブロック１５（それと一体の支持部６７も含む）を、熱伝導性に優れるアルミニウム系の金属材料により構成すること。このようにすれば、熱取出部７３の熱を、ブースタポンプ６１のシリンダブロック１５に効率良く伝達することができ、当該ポンプ６１内の温度をさらに効率良く高めることができる。
【００４５】
上記実施形態から把握できる技術的思想について記載すると、前記結合部材と第１ハウジングとの接合部分には、両者間を密着させて熱伝導性を向上させるための熱伝導性向上手段（例えば熱伝導グリース等）が介在されている請求項３に記載の真空ポンプ装置。
【００４６】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、多段式のメインポンプの熱を効率良くブースタポンプに伝達することができ、ブースタポンプ内の温度を効果的に高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空ポンプ装置の縦断面図。
【図２】図１の１−１線断面図。
【図３】別例を示す真空ポンプ装置の断面部分図。
【図４】別の別例を示す真空ポンプ装置の断面部分図。
【符号の説明】
１１…メインポンプ、４６…第１ハウジングにおいて第１ポンプ機構の最後段を取り囲む部位、４６ａ…部位４６の外面の一部である上面、５５…第１ポンプ機構の最後段を構成するポンプ室、６１…ブースタポンプ、６７…結合部材としての支持部、６９…連通路、７３…支持部を構成する熱取出部、Ｈ１…第１ハウジング、Ｈ２…第２ハウジング、Ｐ１…第１ポンプ機構、Ｐ２…第２ポンプ機構。
【図１】
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【図２】
2004100594.tif 000004
【図３】
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【図４】
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