(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に噛み合うスクリューロータを収容する内筒部と、該内筒部の一側および他側に連通する吸入口及び吐出口とを有し、外壁面に冷却水室が設けられる主ケーシングと、該主ケーシングの一側に取付られ、外壁面に冷却水室が設けられる吸入側サイドケースと、上記主ケーシングの他側に取付られ、外壁面に冷却水室が設けられる吐出側サイドケースとを有する真空ポンプにおいて、
該吐出側サイドケースの冷却水室と上記主ケースの冷却水室とを連通する冷却水通路を設け、上記吐出側サイドケースの冷却水室の冷却水出口管を三方弁の入口に接続し、該三方弁の切替口を上記主ケースの冷却水室に接続し、上記三方弁の出口を上記吸入側サイドケースの冷却水室に接続し、吸入側サイドケースの冷却水室に接続する冷却水排出管に弁を設けたことを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
上記冷却水排出管に設けられる弁は絞り弁であることを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
【請求項３】
上記主ケーシングの温度が所定温度以上に上昇したことを検知する温度センサと、該温度センサの検知信号により、上記絞り弁の絞り操作を警告する警報装置を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の真空ポンプ。
【請求項４】
上記主ケーシングの温度が所定温度以上に上昇したことを検知する温度センサと、該温度センサの検知信号により、上記絞り弁の絞りを自動的に行う制御装置を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリュウロータ形式のドライ真空ポンプに関するものであり、例えば、半導体製造装置等に使用され、プロセスガスの反応からポンプ内部に生成物が体積するハードプロセスに対して好適なドライ真空ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は真空ポンプの構造を示す縦断面図であり、ポンプケーシングは、主ケーシング１と、主ケーシング１の右端面に取付られる吸入側サイドケース２と、主ケーシング１の左端面に取付られる吐出側サイドケース３と、吐出側サイドケース３の左側に取付られるギヤケース４により構成され、ギヤケース４の左端面にモータ５が取付られる。
【０００３】
主ケーシング１には、長手方向を貫通する内筒部１ａと、外部から内筒部１ａの右側に連通する吸入口６と、主ケーシング１の外壁面を冷却する冷却水室７が設けられる。
内筒部１ａには、相互に噛み合った２本のスクリューロータ８（図５では１本のみを示す）が収容される。
【０００４】
吸入側サイドケース２に設けられた２つの孔にそれぞれ軸受函９（図５では１個のみを示す）が嵌着され、軸受函９の内部に設けられたベアリング１０に、２本のスクリューロータ８の右端部の軸部８ａが回転可能に支承される。
吐出側サイドケース３に設けられた２つの孔にそれぞれ軸受函１１（図５では１個のみを示す）が嵌着され、軸受函１１の内部に設けられたベアリング１２に、２本のスクリューロータ８の左端部の軸部８ａが回転可能に支承される。
【０００５】
２本のスクリューロータ８は、内筒部１ａに収容され相互に噛み合う歯形部８ｂを有し、一方のスクリューロータ８は駆動側のスクリューロータであり、その左側の軸部８ａの外面にタイミングギヤ２４が嵌着され、その左側に挿着されたカプリング２５がモータ５の出力軸５ａに連結される。
他方の従動側のスクリューロータ８の左側の軸部８ａには、タイミングギヤ２４に噛み合うタイミングギヤ（図示しない）が設けられる。
スクリューロータ８が回転すると、吸入口６から吸引した流体（ガス）が吐出口１３より送出される。
【０００６】
真空ポンプは運転による発熱のために高温になり、軸封のオイルシールやリップシール並びにスクリュウロータの両端部を支承する軸受が高熱のために損傷したり、熱膨張によりスクリュウロータに焼付きが起こる等の不具合が生じるので冷却水による水冷が不可欠である。
従って、吐出側サイドケース３には、内筒部１ａに連通する吐出口１３が設けられ、吐出側サイドケース３の外壁面を冷却する冷却水室１９が設けられる。
ギヤケース４は筒状であり、外壁面に冷却水室１４が設けられ、モータ５の外壁面に冷却水室１５が設けられる。
【０００７】
真空ポンプの冷却水の流れは、図６に示すように、冷却水供給管１６からモータ５の冷却水室１５に供給されてモータ５を冷却した後に、接続管１７を経由してギヤケース４の冷却水室１４に送られてギヤケース４を冷却する。
ギヤケース４を冷却した冷却水は、接続管１８を経由して吐出側サイドケース３の冷却水室１９に送られ、吐出側サイドケース３を冷却した後に、接続管２０を経由して主ケーシング１の冷却水室７に送られ、主ケーシング１を冷却した後に、接続管２１を経由して吸入側サイドケース２の冷却水室２２に送られ、吸入側サイドケース２を冷却した後に、排出管２３より排出される。
このようにして、運転による発生熱が除去される。
【０００８】
半導体製造プロセスで使用されるドライ真空ポンプは、一般に、到達真空度が１Ｐａ（１０-3Torrオーダ）程の真空度が必要とされ、体気圧放出の場合の圧縮は１０5 オーダの圧縮比を必要とするので、大量の圧縮熱が発生する。
従って、一般の真空ポンプと同様に冷却水による水冷は不可欠であるが、次のような課題が残されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ドライ真空ポンプのケーシングを冷却すると、主ケーシング１を内を流れるプロセスガスが簡単に冷却されてしまい、ガス中に含まれるＡＬｃＬ，ＮＨ3 ＣＬ等が固化して内筒部１ａやスクリューロータ８に付着し、スクリューロータ８相互間の隙間およびスクリューロータ８と内筒部１ａとの隙間が無くなり、回転不能になる事態が発生する。
【００１０】
真空ポンプは半導体の製造段階で種々の用途に使用され、例えば、生成物が発生しない一般にクリーンと言われるプロセスを扱うロードロック用，スパッタリング用はライトプロセス用と言われており、この場合には従来技術で何ら問題は発生しないが、ウエハ上に薄膜を形成するＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）の中のNitride,Teosといったものや、Etchinｇ工程のＡＬエッチングでは生成物が発生する。
【００１１】
例えば、Nitride では
ＳｉＨ2 ＣＬ  ＋  ＮＨ3   →  Ｓｉ3 Ｎ4   ＋  ＮＨ4 ＣＬ
アルミエッチングでは
ＡＬ  ＋  ＣＬ2   →  ＡＬＣＬ2 
の反応で出来るＮＨ4 ＣＬ，ＡＬＣＬ2 の固形物が付着する。
ＮＨ4 ＣＬは、大気圧状態で、１８０℃以上になると固体からガスに昇華し、ＮＨ3 ＣＬは３３８℃前後で昇華する。
【００１２】
真空状態ではガスが希薄であり、生成物が発生しないので、Ｎ2 を真空度を破壊しない吐出側のスクリューロータにパージして生成物の発生を防止する方法も採られているが充分ではない。
又、ライトプロセスとハードプロセスとを同じ半導体プロセスを扱う場所で、種類の異なる真空ポンプを準備し、必要に応じて切り換えて扱うことは管理上からも大変である。
【００１３】
本発明は、Ｎ2 のパージ方法に加熱する方法を併用するもので、加熱方法も、従来からある電気ヒータ等で加熱するのではなく、真空ポンプ運転時の圧縮熱を制御して生成物の発生を抑制するものであり、且つ、１台の真空ポンプをワンタッチでライトプロセス用，ハードプロセス用に使い分けられる便利なドライ真空ポンプを提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、
相互に噛み合うスクリューロータを収容する内筒部と、該内筒部の一側および他側に連通する吸入口及び吐出口とを有し、外壁面に冷却水室が設けられる主ケーシングと、該主ケーシングの一側に取付られ、外壁面に冷却水室が設けられる吸入側サイドケースと、上記主ケーシングの他側に取付られ、外壁面に冷却水室が設けられる吐出側サイドケースとを有する真空ポンプにおいて、
該吐出側サイドケースの冷却水室と上記主ケースの冷却水室とを連通する冷却水通路を設け、上記吐出側サイドケースの冷却水室の冷却水出口管を三方弁の入口に接続し、該三方弁の切替口を上記主ケースの冷却水室に接続し、上記三方弁の出口を上記吸入側サイドケースの冷却水室に接続し、吸入側サイドケースの冷却水室に接続する冷却水排出管に弁を設けた。
【００１５】
上記冷却水排出管に設けられる弁は絞り弁とするとよい。
上記主ケーシングの温度が所定温度以上に上昇したことを検知する温度センサと、該温度センサの検知信号により、上記絞り弁の絞り操作を警告する警報装置を設けることができる。
或いは、上記主ケーシングの温度が所定温度以上に上昇したことを検知する温度センサと、該温度センサの検知信号により、上記絞り弁の絞りを自動的に行う制御装置を設けることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態の具体例を図面を参照して説明する。
図１は本発明のドライ真空ポンプの正面図、図２は図１の横断面図、図３は図１のＸ−Ｘ断面図、図４は冷却水の配管を説明する図面である。
ドライ真空ポンプの構造は従来例と同様であるので、主要部品には従来例と同一符号を付してその詳細説明を省略し、従来例との相違点のみを説明する。
【００１７】
吐出側サイドケース３の冷却水室１４と主ケーシング１の冷却水室７とを連通する冷却水通路２６を設け、吐出側サイドケース３の冷却水室１４に接続した冷却水出口管２７を三方弁２８の入口２８ａに接続する。
三方弁２８の切替口２８ｂに接続した管路２９の端部を主ケーシング１の冷却水室７に接続し、三方弁２８の出口２８ｃに接続した管路３０を吸入側サイドケース２の冷却水室２２に接続し、冷却水室２２に接続する冷却水排出管３１に、冷却水の背圧を調整する絞り弁３２を設ける。
【００１８】
三方弁２８の切替，絞り弁３２の操作を手動で行う場合には、主ケーシング１の温度が所定温度以上に上昇したことを温度センサ（図示しない）が検知したときに、警報を発する警報装置（図示しない）を設ける。
三方弁２８の切替，絞り弁３２の操作を自動で行う場合には、温度センサの検知信号により、三方弁２８の切替と絞り弁３２の制御を行う制御装置を設ける。
【００１９】
以上のように構成されたドライ真空ポンプの作用を、ライトプロセス使用時とハードプロセス使用時の順に説明する。
ライトプロセスの場合には、三方弁２８の切替口２８ｂを開き、入口２８ａを閉鎖した状態である。
このときの冷却水の流れは、冷却水供給管１６，モータ５の冷却水室１５，接続管１７，ギヤケース４の冷却水室１４，接続管１８，吐出側サイドケース３の冷却室１９の順に流れ、更に、冷却水通路２６を通って主ケーシング１の冷却水室７に流れる。
【００２０】
従って、主ケーシング１が冷却され、主ケーシング１を流れるガス温度は１５０℃前後になる。
冷却水室７を通過した冷却水は、管路２９内を矢印Ｆ方向に流れ、三方弁２８の切替口２８ｂを経由して矢印Ｇで示すように管路３０に流れ、管路３０より吸入側サイドケース２の冷却水室２２を通過し、冷却水排出管３１より排出される。
【００２１】
ハードプロセスを行うときには、三方弁２８の切替口２８ｂを閉じ、入口２８ａを開く。
これによって、冷却水は  吐出側サイドケース３の冷却室１９から冷却水出口管２７を通過し、矢印Ｈで示すように三方弁２８の入口２８ａを経由して管路３０に流れる。
主ケーシング１の冷却水室７内に停滞している水は、内筒部１ａ内のガスの圧縮熱によって１００℃に上昇すると、蒸発が始まって冷却水室７内の圧力が上昇し、上昇圧分だけ冷却水通路２６（図３参照）を通過して吐出側サイドケース３の冷却室１９に浸入し、吐出側サイドケース３内の冷却水に混入する。
【００２２】
このとき、絞り弁３２を閉めて圧損を加えると、冷却水室７内の蒸気圧温度は１００℃より更に高温になるので、主ケーシング１の温度を上昇させることができる。
主ケーシング１の温度を１００〜１２０度に加熱することにより、主ケーシング１内の吐出ガス温度を３５０℃付近にコントロールすることができる。
ガス内に含まれるＮＨ4 ＣＬ，ＡＬＣＬ2 等の昇華温度は３５０℃以下（７６０Torrにおいて）であるので、生成物が主ケーシング１内部で固化することはなく、従って、生成物の堆積によって運転が停止する問題は生じない。
【００２３】
又、絞り弁３２の調整により主ケーシング１の温度を必要以上に上昇させることを防止できるので、過度の加熱により真空ポンプの寿命を縮めたり、火傷をする危険性を防止することができる。
【００２４】
主ケーシング１の冷却水室７内に、冷却水室７の内部温度が所定温度以上になったことを検知する温度センサ（図示しない）を設け、この温度センサの検知信号で警報を発する警報装置を設けておけば、警報を受けた運転員が絞り弁３２を操作することにより、主ケーシング１内の吐出ガス温度を３５０℃付近にコントロールすることができる。
センサの検知信号を受けて絞り弁の開閉機構を自動的に制御する制御装置を設けらると、この運転員の手動絞り弁操作を自動化することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、以上述べたように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
(1) 本発明のドライ真空ポンプは、三方弁を切り換えることにより、ライトプロセス用とハードプロセス用に兼用することができる。
(2) ハードプロセスと使用する場合には、絞り弁の開度を調整して冷却水の背圧を調節し、ケーシング温度をコントロールすることができる。
ケーシング温度を適正温度にコントロールすることにより、生成物の堆積を防止することが可能になると共に、真空ポンプの過度の温度上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のドライ真空ポンプの正面図である。
【図２】図１の横断面図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】冷却水の配管を説明する図面である。
【図５】真空ポンプの内部構造を示す横断面図である。
【図６】従来の真空ポンプの冷却水の配管を説明する図面である。
【符号の説明】
１                  主ケーシング
１ａ                内筒部
３                  吐出側サイドケース
６                  吸入口
７                  冷却水室
８                  スクリューロータ
１４，１５，        冷却水室
１６                冷却水供給管
１７，１８          接続管
１９，２２          冷却水室
２０，２１          接続管
２６                冷却水通路
２７                冷却水出口管
２８                三方弁
３０                管路
３１                冷却水排出管
３２                絞り弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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