[发明专利]拖曳泵和包括拖曳泵的真空泵组

说明书

公开了一种用于泵送气体的拖曳泵和一种包括该拖曳泵的真空泵组。该拖曳泵包括：转子，所述转子构造成在定子部件内旋转并且将待泵送气体从气体入口驱动至气体出口；磁轴承，所述磁轴承用于将转子可旋转地安装在泵内；其中，转子和定子部件的构造成接触待泵送气体的至少一部分构造成在高于130℃的温度下操作。

技术领域

本发明涉及拖曳泵领域，尤其涉及用于降低涡轮分子泵的排放口处的压力的拖曳泵的说明性示例。本发明还涉及用于在半导体处理腔室中提供真空的真空泵组的领域。

背景技术

涡轮分子泵用于提供半导体制造所需的高真空。半导体工艺越来越需要泵和泵送线路保持在高温以防止工艺副产物冷凝。冷凝物形成的风险随着气体流过泵送系统以及压力的增加而增加。

涡轮分子泵是昂贵的泵，其设计成用于洁净室以及用于在高尖端速度下操作。它们的转子可旋转地安装在磁轴承上，以避免需要润滑并减少振动，这使得它们适合于洁净室操作。然而，涡轮分子泵在较高压力下不能很好地操作，因此通常这些泵包括一些形式的辅助泵（backing pump）级以降低涡轮级的排放口处的压力。这些辅助级通常包括拖曳级，该拖曳级位于涡轮分子级的下游并集成在泵内且安装在同一轴上。泵也可以具有远离洁净室的另外的（一个或多个）辅助泵。

在涡轮分子泵具有拖曳泵辅助级的情况下，该级的转子由铝形成，作为与涡轮分子转子成一体的转子，转子被机械加工成单件。选择铝是因为其具有高的强度重量比，这对于涡轮分子泵的高尖端速度操作是重要的。

辅助泵不适合于洁净室操作，并定位成远离洁净室，并且经由泵送线路或管道连接到洁净室泵。为了避免或至少减少工艺副产物的冷凝，这些连接管道应当保持在高温下。

如前所述，涡轮分子泵通常由铝制成，铝在高于130 ℃时会失去其大部分强度。这将涡轮泵操作限制到130 ℃，这可能不足以防止泵的排放级中的冷凝。排放级通常是拖曳级，通常是霍尔维克（Holweck）类型的级。涡轮级在足够低的压力下操作，以便在130 ℃下没有冷凝问题。然而，拖曳级有时可能会冷凝工艺副产物，并且这可能导致堵塞。

通常相当长（例如10 m）且具有相对大的直径（例如100 mm）的管道连接用于将洁净室内的涡轮分子泵连接到远离洁净室的罗茨鼓风机（roots blower）和干式辅助泵。该管道以及罗茨鼓风机和辅助泵二者都被加热到高温，通常160 ℃以避免冷凝。吹扫气体也被引入辅助泵中以稀释气流并减少冷凝问题。

大直径管道的购买和安装成本高，并且加热成本高。

希望提供一种适于洁净室操作并能抵抗工艺副产物冷凝且不会过度昂贵的泵。

发明内容

第一方面提供了一种用于泵送气体的拖曳泵，所述拖曳泵包括：转子，所述转子构造成在定子部件内旋转；磁轴承，用于利用磁悬浮将所述转子可旋转地安装在所述泵内；其中，至少所述转子和定子部件的构造成接触所述待泵送气体的那部分构造成在高于130 ℃的温度下操作，并且所述转子至少部分地由钢制成。

本发明的发明人认识到，如果高真空泵的拖曳泵级被从涡轮分子泵中去除并构造成单独的泵，则可以解决该拖曳泵级中的冷凝物问题。这将允许泵由更多选择的材料制造，并且因此将允许泵构造成用于更高温度的操作。然而，由于需要额外的轴和马达，因此存在对这样做的技术偏见。此外，为了使两个泵有效地操作，在这些低压下将泵连接起来所需的泵送线路将需要具有显著大的直径并且被加热以减少冷凝。此外，如果单独的泵像单独的辅助泵那样常规地位于洁净室的外部，则这些泵送线路或管道将需要具有显著大的长度，从而增加了管道和加热二者的成本。然而，发明人还认识到，为了使这种泵有效并且为了降低与泵送线路和这种线路的加热相关联的成本，泵可以通过使其设置有磁轴承而构造成适于洁净室操作。磁轴承允许泵在没有润滑且振动减小的情况下操作。

因此，提供了一种适合在较高温度下和在洁净室内使用的单独的拖曳泵，从而作为高真空涡轮分子泵的辅助泵而言，该泵是理想的。