(57)【要約】【課題】半導体製造工程等において、反応性を有する特殊ガスを吸い込むような場合に好適なスクロール形真空ポンプを提供する。【解決手段】固定スクロールに設けた渦巻状の固定ラップと、旋回スクロールに設けた渦巻状の旋回ラップを、圧縮室５内において相互に嵌入させるとともに、該旋回スクロールの端板の鏡面と当接する端面の外周側に凹設したダストシール溝部にダストシールを嵌入させ、固定スクロールに対して一定の偏心量で旋回させることにより、吸入孔から吸入した気体を、中心方向への移動に伴って圧縮して外部に排出させるスクロール形真空ポンプであって、前記ダストシール部より内周側に環状溝を設け、この環状溝に穿設した流入孔から不活性ガスを導入する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールに設けた渦巻状の固定ラップと、旋回スクロールに設けた渦巻状の旋回ラップを相互に嵌入させるとともに、旋回スクロール端板の鏡面と当接する固定スクロール端板の固定ラップよりも径方向外方に環状のダストシール部を設け、固定スクロールに対して一定の偏心量で旋回スクロールを旋回させることにより、吸入孔から吸入した気体を中心方向への移動に伴い圧縮して外部に排出させるスクロール形真空ポンプにおいて、前記ダストシール部より径方向内方に、外部から導入した不活性ガスの滞留部を設けたことを特徴とするスクロール形真空ポンプ。
【請求項２】
前記滞留部が、環状溝であることを特徴とする請求項１に記載のスクロール形真空ポンプ。
【請求項３】
前記環状溝に、不活性ガスの流入孔を開設したことを特徴とする請求項２に記載のスクロール形真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール形真空ポンプに関し、特に半導体製造工程等において、反応性を有する特殊ガスを吸い込むような場合に好適なスクロール形真空ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、化学工業や半導体産業などの分野において、反応性を有する特殊ガスを真空ポンプで吸引する事例が増加している。従来の真空ポンプでは、このような特殊ガスと接触する部品に腐食や摩耗が発生し、ポンプの寿命が著しく短くなるため、種々の対策がなされている。
【０００３】
例えば、半導体製造工程では、石英反応管内に半導体ウェーハを載置し、真空ポンプによって石英反応管内を真空状態に吸引し、しかる後にガス供給源から反応ガスを導入して半導体ウェーハ表面に絶縁膜や金属膜等を堆積させる方法が行われている。この工程で主に使用されるガスは、可燃性のSiH4、SiH2Cl2、爆発性のH2、NH3、CO、毒性のSiH4、NH3、CO、HCl、SiCl4、腐食性のNH3、HCl等であり、これらの反応性ガスが半導体製造装置の外部に漏洩すると重大な問題が発生することから、反応性ガスは１工程終了毎に製造ラインから排出し、無害化処理するのが基本である。
【０００４】
斯かる用途を対象とした真空ポンプとしては、特許文献１に記載のものが知られている。この真空ポンプはスクロール形であって、シングルラップ形式の旋回スクロールの背面側に空間を形成し、その背面側空間に対して、反応性ガスとは別に外部から窒素ガスを導入することにより、クランク軸の軸受や旋回スクロールを冷却するものである。この場合、外部から導入した窒素ガスは、旋回スクロールの端板の連通孔から圧縮室内部に移動し、圧縮された反応性ガスと共に外部に排出される。このような構造により、ポンプ作動中に軸受周囲に存在する腐食性ガス等の反応性ガスを不活性ガスで置換ないし希釈化されるので、前述した冷却効果と相まって、軸受の耐久性向上につながり、同時に圧縮室内部の不純物等を排出することも可能となる。
【０００５】
また、特許文献２、３に記載されたダブルラップ形式のスクロール形真空ポンプは、本出願人によるものである。すなわち、特許文献２に記載のスクロール形真空ポンプでは、窒素ガスを外部から駆動軸の内部に導入し、圧縮室内を通過した有害ガスを駆動軸内部で希釈し、さらにその下流側に設置した排出流体処理手段で無害化する構成である。これにより、駆動軸の摺動部分に漏洩した反応ガス、ならびに摺動部分から発生する微細な浮遊物も排出流体処理装置に送られ、同様に無害化処理されるので、可燃性、爆発性、毒性、腐食性等の反応性を有するガスが半導体製造ラインの環境内に漏洩することを防止できる。
【０００６】
また、特許文献３に記載のスクロール形真空ポンプは、圧縮室の中心部付近に開口する導入孔をハウジング外面に設け、さらにこの導入孔の近くに逆止弁を設けることにより、ポンプの運転を停止した際に、圧縮室内に導入する窒素ガス等の不活性ガスが密閉容器内に流入しないように構成したものである。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の各スクロール形真空ポンプは、いずれも圧縮室の中心部付近から不活性ガスを導入する構造であるため、ハウジング外面の吸入孔から不活性ガスの導入孔までの部分については、不活性ガスによる希釈化の効果が得られにくく、また不活性ガスの消費量が多いなど、耐久性や運用コストなどの面で改善の余地が多分に残されていた。
【０００８】
また、特許文献４に記載のスクロール形真空ポンプは、本出願人によるものであって、スクロールのラップの外周部からの漏れを防止するために、また外部からの粉塵等の侵入を防止するために、固定部と旋回部との間に、環状のダストシールが設けられている。
【０００９】
このダストシールは、固定スクロールと旋回スクロールの対向面に、両者の噛合部を囲むようにして設けた環状溝内に、両側片をもってＯリングを外側方より挟支する断面開脚Ｕ字状の可撓性を有する挟支リングを介して、リング状の摺動部材を嵌合させたものである。
【００１０】
上記特許文献４に記載のスクロール形真空ポンプは、従来のバックアップチューブに代わる新規な構成の部材を摺動部材の背後、すなわち内側に設けることにより、耐食性を高めるとともに、シール性を安定させることが可能となる利点はあるものの、製造コストなどの面で改善の余地が残されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６３−１０５２９４号公報
【特許文献２】特開２００１−２９８０１８号公報
【特許文献３】特開２００１−３０４１４８号公報
【特許文献４】特開２００５−３２０８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明者らは、上記従来技術の問題点に鑑み、特に半導体製造工程等で使用される反応性の特殊ガスに適用可能なスクロール形真空ポンプについて鋭意検討を重ねた結果、本発明に想到したのである。すなわち、本発明では、反応性ガスによる影響を経済的に低減して耐久性を向上させるとともに、反応性ガスを希釈化するための不活性ガスの消費量も併せて低減可能なスクロール形真空ポンプの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、固定スクロールに設けた渦巻状の固定ラップと、旋回スクロールに設けた渦巻状の旋回ラップを相互に嵌入させるとともに、旋回スクロール端板の鏡面と当接する固定スクロール端板の固定ラップよりも径方向外方に環状のダストシール部を設け、固定スクロールに対して一定の偏心量で旋回スクロールを旋回させることにより、吸入孔から吸入した気体を中心方向への移動に伴い圧縮して外部に排出させるスクロール形真空ポンプにおいて、前記ダストシール部より径方向内方に、外部から導入した不活性ガスの滞留部を設けた点に技術的特徴がある。
【００１４】
さらに、上記構成において、環状溝を滞留部とし、また外部から供給される不活性ガスの流入孔を当該環状溝に開設することも可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るスクロール形真空ポンプでは、上記構成を採用したことにより、腐食性ガス等の反応性ガスの吸引に適用した場合、以下のような効果が得られる。
（１）窒素ガス等の不活性ガスをラップの外周側から導入してそこに滞留させ、吸入孔から吸い込んだ反応性ガスとともに圧縮室内を移動させるので、反応性ガスが不活性ガスによって希釈化され、ダストシール、バックアップシール、バックアップチューブ、チップシール、ポンプ部材等の各部品を反応性ガスから効果的に保護することが可能となる。
（２)不活性ガスの流入孔を環状溝に開設すれば、吸入した反応性ガスと不活性ガスとが環状溝内で確実に混ざり合うので、その反応性がより希釈化されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るスクロール形真空ポンプの一例を示す一部縦断側面図である。
【図２】図１の要部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に示した実施例により、本発明に係るスクロール形真空ポンプの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、本発明の技術思想内での種々の変更実施はもちろん可能である。
【００１８】
図１は、本発明に係るスクロール形真空ポンプの一例として、シングルラップ形式のものを示した一部縦断側面図である。すなわち、スクロール形真空ポンプの基本構造は、ハウジング１内で旋回スクロール２を一定の偏心量をもって旋回させることにより、ハウジング１の外周部から吸入した気体を、旋回スクロール２と固定スクロール３を組み合わせて形成した圧縮室４へ移動させ、その中心方向に行くにしたがって圧縮した後、ハウジング１の中心部より吐出させるようにしたものである。
【００１９】
次に、個々の部材について、詳しく説明する。図１において、前部、すなわち図１の左端部に位置する固定スクロール３は、外周部の適所に吸入孔１１ａを有し、かつ中心部に吐出孔１１ｂを有する円形状の固定端板３ａの後面に、渦巻状の固定ラップ３ｂを立設し、同じく前面に、水平方向を向く緩い波状の等高の冷却フィン５を、ほぼ等間隔をもって立設して形成されている。
【００２０】
旋回スクロール２の後面には、ベアリングプレート６が重ね合わされている。ベアリングプレート６の後面の中心部には、駆動軸７の偏心軸部７ａをベアリング８を介して枢支する筒状ボス９が突設され、同じく外周部の３か所には、例えば公知のピンクランク式の自転防止機構１０を組み込んで、旋回スクロールが収容されているハウジング１に対し、旋回スクロール２が駆動軸７まわりに、偏心的に旋回しうるように構成されている。
【００２１】
固定スクロール３の前面にはカバープレート２１が当接され、適宜の締付けねじ２２で、締付け固定されている。
【００２２】
旋回スクロール２と、その後面に重ねられたベアリングプレート６とは、締付けねじ２３により一体化されている。
【００２３】
固定スクロール３の後面板２４は、ハウジング１の前面に重ねられ、両者は、ボルト２５とナット２６により締着されている。
【００２４】
前記固定ラップ３ｂおよび旋回ラップ２ｂの先端面には、それぞれ嵌溝３ｃ、２ｃが形成され、各嵌溝３ｃ、２ｃ内には、それぞれ、対向する旋回スクロール２の旋回側端板２ａ、および固定スクロール３の固定側端板３ａに摺接するシール部材Ｓが嵌設されている。
【００２５】
ダストシール部１２は、固定スクロール３の固定側端板３ａの前面には環状溝１１ｃを設け、この環状溝内にバックアップチューブ１１ｅを介して、摺動部材１１ｆを嵌合して構成されている。
【００２６】
摺動部材１１ｆとしては、低摩擦性、耐熱性および耐摩耗性が良好な自己潤滑性材料、例えばテフロン（登録商標）等のようなやや硬質の合成樹脂または二硫化モリブデン等の金属系の固体潤滑材が使用され、断面は、通常方形をなしている。
【００２７】
バックアップチューブ１１ｅは、シリコーンまたはフッ素ゴム等のシール性を有する弾性部材からなる環状のものである。
【００２８】
次に、本発明の要部である不活性ガスの滞留部について、図２を中心に詳しく説明する。
【００２９】
すなわち、図１の要部拡大図である図２に示したように、ダストシール部１２よりもやや内方に寄った固定側端板３ａの表面には、不活性ガスの流入孔１１ｄが開口している。なお、流入孔１１ｄは、配管２７を介して外部に接続される不活性ガス供給源とつながっている。流入孔１１ｄの位置と数は、これに限定されることはないが、吸入孔１１ａに近い位置、すなわち固定側端板３ａの最外周部分のほうが吸入したガスの希釈化により効果がある。
【００３０】
次に、上記のように構成したスクロール形真空ポンプを反応性ガスに適用した場合の使用方法について、図１を中心に説明する。吸入孔１１ａから吸い込まれた反応性ガスは、ハウジング１内に入ったとき、初めにダストシール部１２に到達する。このダストシール部１２の周囲の空間には、流入孔１１ｄから導入された窒素ガス等の不活性ガスが充満し、環状溝１１ｃを介して充満した状態となっている。これにより反応性ガスは、圧縮室４内に流入する前に、まずダストシール部１２で十分に希釈され、環状溝１１ｃを通過して圧縮室４内で圧縮され、中心部付近に設けられた吐出孔１１ｂから吐出される。したがって、反応性ガスを吸い込んでもポンプ内の各部が腐食されにくくなり、摺動部材１１ｆ、バックアップチューブ１１ｅ、シール部材Ｓなどの寿命も延びる。また、環状溝１１ｃに充満した不活性ガスは、その形状に基づくラビリンス効果により、環状溝１１ｃから抜けにくくなることから、不活性ガスの消費量が減少し、運転コストの低減につながる。さらに、動的シールから外部への反応性ガスのリークを防止し、これまで以上のクリーンな真空状態を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のスクロール形真空ポンプによれば、固定スクロールのダストシール部と固定ラップとの間に不活性ガスの滞留部を設けたことにより、特殊ガスの吸込みに対応可能なスクロール形真空ポンプを提供することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１：ハウジング、２：旋回スクロール、２ａ：旋回側端板、２ｂ：旋回ラップ、２ｃ：嵌溝、３：固定スクロール、３ａ：固定側端板、３ｂ：固定ラップ、３ｃ：嵌溝、４：圧縮室、５、冷却フィン、６：ベアリングプレート、７：駆動軸、７ａ：偏心軸部、８：ベアリング、９：筒状ボス、１０：自転防止機構、１１ａ：吸入孔、１１ｂ：吐出孔、１１ｃ：環状溝、１１ｄ：流入孔、１１ｅ：バックアップチューブ、１１ｆ：摺動部材、１２：ダストシール部、２１：カバープレート、２２，２３：締付けねじ、２４：後面板、２５：ボルト、２６：ナット、２７：配管、Ｓ：シール部材
【図１】
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【図２】
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