(57)【要約】【課題】モレキュラードラッグポンプ部における反応生成物の堆積を防止する。【解決手段】ロータ３は、高真空側に設けられた複数段の回転翼３１と、低真空側に設けられた回転円筒部３２とを有し、ステータは、回転翼３１との間で第１のガス通路ＰＡ１を形成する複数段の固定翼２１と、回転円筒部３２との間で略円環状の第２のガス通路ＰＡ２を形成する固定円筒部２４とを有する。そして、第２のガス通路ＰＡ２の入口部にポンプ本体Ｔの外部からパージガスを供給するパージガス供給手段２６〜２８，１３，８１〜８３を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータの間のガス通路を介して高真空側から低真空側へ排気ガスを流すターボ分子ポンプであって、
前記ロータは、高真空側に設けられた複数段の回転翼と、低真空側に設けられた回転円筒部とを有し、
前記ステータは、前記回転翼との間で第１のガス通路を形成する複数段の固定翼と、前記回転円筒部との間で第２のガス通路を形成する固定円筒部とを有し、
前記第２のガス通路の排気ガス流入部にパージガスを供給するパージガス供給手段を備えることを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記第２のガス通路は略円環状に形成され、
前記パージガス供給手段は、
パージガス流入用のパージポートと、
前記第２のガス通路の排気ガス流入部の空間に面して周方向に複数設けられたガス吹出部と、
前記パージポートを介して流入するパージガスを前記複数のガス吹出部に導く複数のパージガス通路とを有することを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記パージガス供給手段は、さらに前記複数のパージガス通路に接続されたチャンバ室を有し、
前記チャンバ室を介して各パージガス通路にパージガスを供給することを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記ロータを回転可能に支持するベース部材と、
前記ベース部材に固定され、前記固定翼および前記固定円筒部の周囲に配設されたケース部材とを備え、
前記パージガス供給手段は、前記ベース部材に軸方向に延設され、かつ、前記固定円筒部に軸方向に延設されたパージガス通路を介して前記第２のガス通路の排気ガス流入部にパージガスを供給することを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記パージガス供給手段は、さらに前記ロータの回転軸部にもパージガスを供給することを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記パージガス供給手段は、ポンプ本体の外側からパージガスを供給するパージガス供給源を有することを特徴とするターボ分子ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ分子ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、塩素系や硫化フッ素系の反応生成物が堆積しやすいプロセスでターボ分子ポンプを使用する場合において、ポンプ内における反応生成物の堆積を防止するために、反応生成物が堆積しやすい低真空側をヒータで加熱し、低真空側を高温に維持するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、低真空側をヒータで加熱すると、ロータのクリープや強度低下を起こす原因になる。この点に関し、上記特許文献１記載のターボ分子ポンプでは、ポンプ内に断熱部材を設けてヒータからの熱によるロータの温度上昇を抑えるようにしているが、十分な温度抑制効果を得ることは難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるターボ分子ポンプは、ロータとステータの間のガス通路を介して高真空側から低真空側へ排気ガスを流すターボ分子ポンプであって、ロータは、高真空側に設けられた複数段の回転翼と、低真空側に設けられた回転円筒部とを有し、ステータは、回転翼との間で第１のガス通路を形成する複数段の固定翼と、回転円筒部との間で第２のガス通路を形成する固定円筒部とを有し、第２のガス通路の排気ガス流入部にパージガスを供給するパージガス供給手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、固定円筒と回転円筒部との間のガス通路の排気ガス流入部にパージガスを供給するようにしたので、低真空側を高温に加熱することなく、反応生成物の堆積を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
−第１の実施の形態−
以下、図１、２を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るターボ分子ポンプの全体構成を示す断面図である。ターボ分子ポンプは、例えば半導体製造装置や分析装置などに用いられる真空ポンプである。なお、説明の便宜上、以下では図示のようにターボ分子ポンプの上下方向を定義する。
【０００８】
図１に示すターボ分子ポンプのポンプ本体Ｔは、ベース１と、ベース１の上面に載置される略円筒形状のケーシング２と、ケーシング２内に回転可能に収容されるロータ３とを有する。ロータ３の回転軸３ａは、ベース１の内部に回転可能に支持されている。ケーシング２の上端フランジ部２ａは、図示しない半導体製造装置側の真空チャンバのフランジに、ボルトによって締結される。
【０００９】
ロータ３は、遠心力に耐えられるように比強度の高いアルミニウム合金によって構成されている。ロータ３の外周部には、上下方向に間隔をあけて複数段の回転翼３１が形成され、回転翼３１の下方には、略円筒形状の回転円筒部３２が設けられている。すなわち高真空側に回転翼３１が、低真空側に回転円筒部３２が設けられている。
【００１０】
ロータ３の各段の回転翼３１の間には、固定翼２１が交互に挿設され、回転翼３１と固定翼２１の間に、上下方向にガス通路ＰＡ１が形成されている。各段の固定翼２１はスペーサ２２を介して積層され、固定翼２１とスペーサ２２により積層体２３が形成されている。スペーサ２２は略リング形状をなし、固定翼２１は、周方向に２分割した半割れ形状をなしている。
【００１１】
回転円筒部３２の周囲には、回転円筒部３２の外周面に対向して固定円筒２４が配設され、回転円筒部３２と固定円筒２４の間に、上下方向に略円環状のガス通路ＰＡ２が形成されている。固定円筒２４の内周面には螺旋状溝２５が形成されている。以上の回転翼３１と固定翼２１はタービン翼部を構成し、回転円筒部３２と固定円筒２４はモレキュラードラッグポンプ部を構成する。
【００１２】
ベース１の上端面には周方向にわたってボルト締結用のフランジ面１１が形成され、さらにその内径側かつ上段に、周方向にわたってフランジ面１２が形成されている。フランジ面１２の外周部には位置決め用の段部１２ａが設けられ、この段部１２ａに位置決めされて、フランジ面１２上に固定円筒２４が載置されている。
【００１３】
固定円筒２４の上端外周部には、円環部２４１が形成されている。円環部２４１の上端面は、螺旋状溝２５の入口部２４２よりも上方に位置し、この円環部２４１の上方に固定翼２１とスペーサ２２が交互に積層されている。固定円筒２４の上面には、円環部２４１と螺旋状溝２５の入口部２４２の間に、周方向にわたって凹部２４３が形成され、凹部２４３の上方に凹状空間ＳＰ１が形成されている。
【００１４】
ベース１のフランジ面１１には、Ｏリング４１を介してケーシング２が載置され、このフランジ面１１を介してベース１とケーシング２がボルト４２で締結されている。ケーシング２は、積層体２３を覆うように積層体２３の外側に配設され、積層体２３の最上部は、ケーシング２の内壁面に設けられた段部２ｂに当接している。これによりベース１とケーシング２をボルト４２で締結した際に、積層体２３と固定円筒２４は、ボルト４２の締結力により段部２ｂを介してベース１のフランジ面１２に押し付けられて固定される。なお、ケーシング２は、ロータ３よりも強度の高い材質（例えばステンレス）により構成される。
【００１５】
ロータ３は、上下一対のラジアル磁気軸受け４およびスラスト磁気軸受け５により非接触支持され、モータ６により回転駆動される。モータ６は例えばＤＣブラシレスモータにより構成される。すなわち、回転軸３ａに永久磁石が内蔵され、回転軸３ａの周囲には回転磁界を形成するためのモータステータが配置されている。ベース１には非常用のメカニカルベアリング７が設けられ、磁気軸受け４，５に異常が生じた場合に、回転軸３ａはメカニカルベアリング７により支持される。
【００１６】
図２は、固定円筒２４の要部構成を示す斜視図である。なお、円環部２４１の図示は省略している。本実施の形態の特徴的構成として、固定円筒２４の上面には周方向等間隔に複数のガス吹出部２６が設けられている。図１に示すように、各ガス吹出部２６は、固定円筒２４内に軸方向に延設された複数のガス通路穴２７の開口端にそれぞれ設けられている。固定円筒２４の下端面には周方向にかけて溝部２８が設けられ、溝部２８によりベース１のフランジ面１２との間でチャンバ室ＳＰ２が形成されている。各ガス通路穴２７の下端は、それぞれチャンバ室ＳＰ２に連通している。
【００１７】
ベース１の周面には、パージガス流入用のパージポート８１が設けられ、ベース１にはパージポート８１からチャンバ室ＳＰ２にかけて軸方向に貫通穴１３が開口されている。なお、ベース１には貫通穴１３と干渉しないようにガス排気用の貫通穴１４も開口され、貫通穴１４に連通してベース１の周面に排気用フランジ１５が取り付けられている。
【００１８】
パージポート８１は開閉バルブ８２を介してパージガス供給源８３に接続されている。パージガス供給源８３は、パージガスが貯蔵されたタンク、あるいはタンクからのパージガスを圧送するポンプ等により構成される。パージガスとしては、窒素ガスやヘリウムガス、アルゴン、二酸化炭素、乾燥空気などを用いることができる。なお、開閉バルブ８２やパージガス供給源８３は、ポンプ本体Ｔの外側に取り付けるものである。
【００１９】
以上のように構成された第１の実施の形態の主要な動作を説明する。
モータ６の駆動によりロータ３を高速回転させると、ケース２の上端の吸気口２ｃからポンプ本体Ｔにガス分子が流入する。このガス分子は、回転翼３１と固定翼２１の間のガス通路ＰＡ１、および回転円筒部３２と固定円筒２４の間のガス通路ＰＡ２をそれぞれ経て圧縮され、貫通穴１４および排気フランジ１５を介して排気される。この排気ガスの流れにより吸気口２ｃ側が高真空状態となる。
【００２０】
このロータ３の回転中に、半導体製造装置内から塩素系や硫化フッ素系の反応生成物を吸引する場合がある。このような反応生成物は、一般に真空度が低くなるほど、すなわち圧力が高くなるほど昇華温度が高くなり、堆積しやすい。したがって、高真空のタービン翼部には反応生成物は堆積しないが、低真空のモレキュラードラッグポンプ部（例えば螺旋状溝２５）には反応生成物が堆積するおそれがある。このような反応生成物の堆積は、以下のように開閉バルブ８２を開放することにより防止できる。
【００２１】
すなわち開閉バルブ８２を開放すると、パージガス供給源８３からのパージガスがパージポート８１を介してポンプ内に吸引される。吸引されたパージガスは、貫通穴１３を介して固定円筒２４の底部のチャンバ室ＳＰ２内に導かれた後、各ガス通路２７を介してガス吹出部２６から凹状空間ＳＰ１に吹き出され、ガス通路ＰＡ１を通過したガスに合流する。
【００２２】
これによりガス通路ＰＡ２の入口で排気ガスが希釈されるため、ガス通路ＰＡ２において反応生成物が付着しにくくなり、固定円筒２４の表面に反応生成物が堆積することを防止できる。なお、開閉バルブ８２はユーザが手動で開閉してもよいし、ロータ３の回転に応じて自動で開閉するようにしてもよい。開閉バルブ８２を流量調整バルブとして、パージガスの流量を調整するようにしてもよい。
【００２３】
以上の第１の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ベース１の貫通穴１３、固定円筒２４のチャンバ室ＳＰ２、ガス通路２７およびガス吹出部２６を介して、パージガス供給源８３からのパージガスを固体円筒２４の上方の凹状空間ＳＰ１に供給するようにした。すなわちポンプ本体Ｔの外部からガス通路ＰＡ２の排気ガス流入部にパージガスを供給するようにした。これによりガス通路ＰＡ２の入口で排気ガスが希釈されるので、反応生成物の堆積を防止することができる。パージガスはタービン翼部の下流の低真空側に供給するので、半導体装置内の真空に悪影響を与えることもない。低真空側をヒータで加熱する必要がないので、ロータ３のクリープ変形は問題とならない。
【００２４】
（２）固定円筒２４に周方向に複数のガス吹出部２６と、このガス吹出部２６に連なる複数のガス通路穴２７を設けてパージガスを吹き出すようにしたので、周方向に均一にパージガスが吹き出され、周方向不均一な反応生成物の堆積を防止できる。
（３）パージガス供給源８３からのパージガスをチャンバ室ＳＰ２を経由して複数のパージガス通路２７に供給するようにしたので、単一の貫通穴１３を介して導かれたパージガスを各ガス通路２７に均一に分配できる。
（４）ベース１に軸方向に貫通穴１３を開口するとともに、この貫通穴１３に連通して固定円筒２４の底面に溝部２８を、溝部２８から軸方向にかけてガス通路穴２７をそれぞれ設け、ベース１の周面に取り付けたパージポート８１からパージガスを供給するようにした。これによりケース２にパージガス供給用の貫通穴を加工する必要がないため、組立時にケース２の周方向の位置合わせをする必要がなく、組立が容易である。また、ケース２の剛性の低下を抑えることができる。固定円筒２４はベース１のフランジ面１２に密接されているので、フランジ面１２からのパージガスの漏れも防止できる。
（５）固定円筒２４の上面の凹部２４３にガス吹出部２６を設けたので、ガス吹出部２６から吹き出したパージガスは凹状空間ＳＰ１を経由して螺旋状溝２５に流入することとなり、螺旋状溝２５に均一にパージガスを流入できる。
【００２５】
−第２の実施の形態−
図３を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、パージガス供給源８３からのパージガスをロータ３の回転軸３ａの周囲にも供給する点である。なお、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００２６】
図３は、第２の実施の形態に係るターボ分子ポンプの全体構成を示す断面図である。なお、図１と同一の箇所には同一の符号を付している。図３に示すようにベース１の内部には貫通穴１３から分岐して貫通穴１６が設けられ、貫通穴１６は回転軸３ａの下側の下方空間ＳＰ３に連通している。
【００２７】
第２の実施の形態では、パージガス供給源８３からのパージガスは凹状空間ＳＰ１だけでなく、貫通穴１６を介して下方空間ＳＰ３にも供給される。下方空間ＳＰ３に供給されたパージガスは回転軸３ａに沿って上方に流れ、回転軸３ａの上方空間ＳＰ４を経由し、貫通穴１４を介して排気フランジ１５から排気される。これにより回転軸３ａの周囲にパージガスが供給され、磁気軸受け４，５やモータ６の腐食を防止できる。貫通穴１６を貫通穴１３から分岐して設けると、パージポート８１を共有化でき、部品点数を節約できる。
【００２８】
なお、貫通穴１３から分岐して貫通穴１６を設けるのではなく、貫通穴１３とは独立して貫通穴１６を設けるようにしてもよい。この場合、パージポート８１とは別に、パージガス供給用のパージポートを設け、各パージポートを介して貫通穴１３，１６に別々にパージガス供給源８３からのパージガスを供給すればよい。これによりパージガスの供給量を別々に制御することができ、供給量を最適化できる。
【００２９】
なお、上記実施の形態では、パージガス供給源８３からのパージガスを複数のガス吹出部２６を介してガス通路ＰＡ２の排気ガス流入部（凹状空間ＳＰ１）に供給するようにしたが、パージガス供給手段の構成はこれに限らない。固体円筒２４に設けたガス通路２７（パージガス通路）の形状やベース１に設けた貫通穴１３の形状も上述したものに限らない。
【００３０】
高真空側に設けられた複数段の回転翼３１および低真空側に設けられた回転円筒部３２を有するロータ３と、回転翼３１との間でガス通路ＰＡ１（第１のガス通路）を形成する複数段の固定翼２１および回転円筒部３２との間でガス通路ＰＡ２（第２のガス通路）を形成する固定円筒部２４とを有するステータの構成は上述したものに限らない。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態のターボ分子ポンプに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るターボ分子ポンプの全体構成を示す断面図。
【図２】図１の固定円筒の斜視図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るターボ分子ポンプの全体構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１  ベース
１３，１６  貫通穴
２  ケース
２１  固定翼
２４  固定円筒
２６  ガス吹出部
２７  ガス通路穴
３  ロータ
３１  回転翼
３２  回転円筒部
８１  パージポート
８２  開閉弁
８３  パージガス供給源
ＰＡ１，ＰＡ２  ガス通路
ＳＰ２  チャンバ室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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