[发明专利]真空泵

说明书

本发明涉及一种真空泵，特别是一种涡轮分子泵，和一种用于制造真空泵的方法。

真空泵，如特别是涡轮分子泵，适用于在真空室中制造高纯度真空，并且例如被使用于涂层和半导体技术，以便为要在其中执行的工艺步骤制造必需的真空。典型的半导体工艺由大量连续的工艺步骤组成，其中各种不同的工艺气体被引入真空室，这些工艺气体随后必需由真空泵抽掉。为了尽可能地减少决定这个方法经济性的周期，存在一个目标，即提高真空泵的运输量和运输效率，并且例如以被提高的转速驱动真空泵。

除了被提高的机械负荷之外，更高的运输量和转速导致泵部件的显著发热和因此所产生的热负荷。

现有技术中，提出了用于涡轮分子泵转子盘的不同的材料，这些材料应经受得住被提高的热负荷和机械负荷。例如US 6,095,754A描述了由金属基体和强化添加剂制成的复合材料应用于涡轮分子泵的转子盘的叶片。WO 2007/125104 A1描述了一种具有由铝合金制成的叶片的涡轮分子泵的转子或定子，该铝合金包括应经受得住被提高的温度的Al-Cu-Mg-Mn-可锻合金。

用于具有高气体负荷和高传送速度的工作的已知真空泵的适用性，例如在半导体技术中的适用性，也受限于上述材料的使用。例如对于半导体制造而言，在特殊工艺步骤中待传送气体的瞬时积累的量导致转子瞬时转数降低，这特别是在高转数时导致了旋转的泵组件的强材料负荷和温度提高。因此突然地发生高的机械和热负荷，其由于泵组件有限的热负荷能力和机械负荷能力可能导致已知真空泵过早的损坏和减少其使用寿命。

本发明的任务是，完成一种真空泵，其能够可靠地以高气体负荷和高传送速度工作，其同时具有高使用寿命并且还可成本合适地制造。特别是所述真空泵也应经受住同时且特别是循环地反复发生的高的机械负荷和热负荷，例如在半导体制造时，真空泵的使用寿命不会由此降低。

所述任务被具有权利要求1的特征的真空泵，特别是涡轮分子泵解决。

根据本发明，真空泵的至少一个组件包括一种材料或由该材料组成，所述材料包括金属和纳米微粒。

泵组件的强化通过纳米微粒添加物实现，其提高组件（例如涡轮分子泵的转子盘）的耐抗性，即针对在真空泵工作时伴随高气体负荷和传送速度出现的机械负荷和热负荷的耐抗性。同时泵组件保持其对于真空泵的使用而言合适的金属或类金属的材料属性。

特别地，泵组件具有由通过纳米微粒强化金属属性所提高的强度，即特别高的高温强度和疲劳强度。据信，纳米微粒阻碍了金属中的位错运动或晶格缺陷，因此确保了材料高的位错密度和相应高的强度。同时所述材料在高负荷时也具有少的蠕变延伸（Kriechdehnung），由此由蠕变变形引起的转子盘损坏的危险得以避免。

由此，一种真空泵被完成，其能以高的负荷和运输效率工作并且仍然具有高使用寿命。如下面更详细地解释的，该真空泵以简单的方法和以成本合适的方式制造，并因此是成本合适的。

此外，与已知真空泵相比，该真空泵的高负荷能力使得提高真空泵出口侧的压力，也就是说前级真空压力成为可能，该真空泵在其工作时将被运输的气体压缩至该压力。出于这个原因，能用更少的大功率前级真空泵（其被连接在真空泵出口上）工作，以便将气体从前级真空压力压缩到大气压。原则上甚至能完全放弃使用前级真空泵，也就是说真空泵特别是涡轮分子泵能被完成，其能够可靠地以高的泵功率工作，使得泵将被运输的气体直接压缩到大气压。

本发明的有利实施例在从属权利要求、说明书和附图中被说明。

对于纳米微粒，其可能涉及碳纳米微粒，特别是涉及碳纳米管。

优选地，真空泵具有定子和至少一个转子体，其中转子体对着定子被可旋转地安置。真空泵原则上能被设计为涡轮分子泵、霍尔维克泵（Holweckpumpe）、侧通道泵、滚动活塞泵或多个前述泵种类的组合或复合式真空泵。

金属在此处既被理解为纯金属，也就是说单一成分的金属合金，又被理解为传统意义上的合金，也就是说多组分金属合金。