(57)【要約】【課題】  追加の部品を設けなくとも、ロータの表面に施された耐食処理に影響を与えることなく回転体のバランス取りを行うことができるターボ分子ポンプ。【解決手段】  回転翼８および円筒部１２が形成されたロータ２は、ボルト２７によって回転軸３のフランジ部３ａに固定されている。さらに、回転軸３の他端にターゲット７５を用いてロータディスク７６を固定することにより、回転体１００が形成される。一体とされた回転体１００は、いったんバランス取りが行われる。そして、ロータ２の耐食処理を施した後に、再びバランス取りが行われる。この再バランス取りの際には、ロータ２は削らずに、ボルト２７のヘッド部を削るようにする。さらに、２面修正を行う場合には、ボルト３１のヘッドやロータディスク７６の側面を削る。【選択図】        図６
2006022771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に耐食処理が施されたロータと回転軸とをボルトで締結して一体とした回転体を備えたターボ分子ポンプにおいて、
前記ボルトのヘッドにバランス修正削除部を設け、そのバランス修正削除部を削除することによりアンバランスが修正されてい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、
前記回転体のバランス修正時に一部が削除される耐食性バランス修正部材を前記回転体の軸方向に沿って所定の間隔で設け、前記バランス修正削除部と前記耐食性バランス修正部材を削除することによりアンバランスが修正されていることを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項３】
表面に耐食処理が施されたロータを回転軸に固定して一体とした回転体と、前記回転体を磁気浮上させるラジアル磁気軸受およびスラスト磁気軸受とを備えたターボ分子ポンプにおいて、
前記ロータと前記回転軸とを締結するとともに、ボルトヘッドにバランス修正削除部が形成されたバランス修正用ボルトを備え、そのバランス修正削除部およびスラスト磁気軸受用ロータディスクの周面を削除することによりアンバランスが修正されていることを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項４】
表面に耐食処理が施されたロータを回転軸に固定して一体とした回転体を備えたターボ分子ポンプにおいて、
前記ロータと前記回転軸とを締結するボルトの座金として用いられるバランス修正部材を備え、そのバランス修正部材を削除することによりアンバランスが修正されてい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、ＣＶＤ装置やエッチング装置等に用いられ、腐食性ガスを排気するターボ分子ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造に用いられるドライエッチング装置やＣＶＤ装置等においては、プロセスガスとして塩素系やフッ素系の腐食性ガスが用いられることが多い。これらの装置のプロセスチャンバ排気には、一般的にターボ分子ポンプが用いられている。ターボ分子ポンプのロータは高速回転され、通常はアルミ合金で形成されている。そのため、上述したような装置で用いられるターボ分子ポンプにおいては、腐食性ガスに対するロータの耐食性を向上させるために、ロータ表面に例えばニッケルリン合金メッキのような耐食処理が施されている。
【０００３】
ところで、回転体が高速回転するターボ分子ポンプでは、ポンプ組立製造段階において回転体のバランス取りを行なう必要がある。バランス取りの際のバランス修正は、一般に、ロータの外周面や内周面の一部をドリル等により削り取ることにより行われている。しかし、上述したように腐食性ガスを排気するターボ分子ポンプの場合には、ロータ表面には上述したように腐食防止皮膜が形成されているため、ロータ表面を削り取った際に腐食防止皮膜まで削り取られてしまうことになる。そのため、腐食防止皮膜が削り取られた領域に熱硬化性樹脂を塗布して、ロータの腐食を防止するようにしたターボ分子ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、ロータの上部にバランス修正用の部材を付加する真空ポンプが知られている（例えば、特許文献２参照）。バランス修正時には、ロータではなくて付加した部材を削り取るようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１０９２号公報
【特許文献２】特開平５−３２１８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、熱硬化性樹脂を塗布する場合、膜厚管理が難しく、膜厚の薄い部分から腐食が生じやすい。さらに、ロータ温度が上昇した場合には、ロータと熱硬化性樹脂との熱膨張率の違いにより境界面に隙間が生じやすく、境界面から腐食が進行するというおそれもあった。また、バランス修正後に熱硬化性樹脂を塗布しているので、樹脂塗布によってバランスが崩れてしまうという問題があった。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の真空ポンプでは、バランス修正部材はロータ上において吸気口に最も近い部分に配置されているため、回転軸の重心から最も離れた位置に設置されることになり、バランス修正の効率が悪いという欠点を有している。また、回転軸が長い回転体の場合には、一面修正ではバランス修正ができないというおそれもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、表面に耐食処理が施されたロータと回転軸とをボルトで締結して一体とした回転体を備えたターボ分子ポンプに適用され、ボルトのヘッドにバランス修正削除部を設け、そのバランス修正削除部を削除することによりアンバランスが修正されていることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、回転体のバランス修正時に一部が削除される耐食性バランス修正部材を回転体の軸方向に沿って所定の間隔で設け、バランス修正削除部と前記耐食性バランス修正部材を削除することによりアンバランスが修正されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、表面に耐食処理が施されたロータを回転軸に固定して一体とした回転体と、回転体を磁気浮上させるラジアル磁気軸受およびスラスト磁気軸受とを備えたターボ分子ポンプに適用され、ロータと回転軸とを締結するとともに、ボルトヘッドにバランス修正削除部が形成されたバランス修正用ボルトを備え、そのバランス修正削除部およびスラスト磁気軸受用ロータディスクの周面を削除することによりアンバランスが修正されていることを特徴とする。
請求項４の発明は、表面に耐食処理が施されたロータを回転軸に固定して一体とした回転体を備えたターボ分子ポンプに適用され、ロータと回転軸とを締結するボルトの座金として用いられるバランス修正部材を備え、そのバランス修正部材を削除することによりアンバランスが修正されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、締結用ボルトや座金をバランス修正用部材として用いているため、部品点数の増加を抑制できるとともに、それらの部材はロータ重心付近にあるためバランス修正を効率よく行うことができる。
また、請求項２および３では、さらに耐食性バランス修正部材やスラスト磁気軸受用ロータディスクをバランス修正に用いているので、バランス修正における２面修正を容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は磁気軸受式ターボ分子ポンプ１の概略構成を示す断面図である。ターボ分子ポンプ１のケーシング１３内には、回転翼８および円筒部１２が形成されたロータ２と、固定翼９およびネジステータ１１，２３とが設けられている。
【００１１】
回転翼８はロータ２の回転軸方向に沿って複数段形成されており、各固定翼９は上下に並んだ回転翼８の間にそれぞれ配設されている。各固定翼９は、スペーサ１０によって上下に挟持されるように保持されている。スペーサ１０は、固定翼９の保持機能とともに、固定翼９間のギャップを所定間隔に維持する機能を有している。これらの回転翼８と固定翼９とにより、ターボ分子ポンプ１のタービン翼段が構成される。
【００１２】
一方、タービン翼段の後段（図示下方）には、ロータ２の円筒部１２と、円筒部１２の外周側および内周側に設けられたネジステータ１１，２３とにより構成されるドラッグポンプ段が設けられている。吸気口１３ａから吸入されたガスは、タービン翼段およびドラッグポンプ段の順に送られ、ベース４に形成された排気口４ａからポンプ外へと排出される。排気口４ａには油回転ポンプ等の補助ポンプが接続される。
【００１３】
ロータ２はボルト２７によって回転軸３の上端に形成されたフランジ部３ａに締結されている。ロータ２はアルミ合金で形成されており、腐食性ガスを排気するターボ分子ポンプ１の場合には、ロータ２の表面にニッケルリン合金メッキ等による腐食防止皮膜が形成されている。
【００１４】
ロータ２が取り付けられた回転軸３は、ベース４に設けられたラジアル電磁石５１，５２およびスラスト電磁石５３によって非接触支持されている。スラスト電磁石５３は、回転軸３の下部に設けられたロータディスク７６を上下から挟むように配置されている。回転軸３の浮上位置は、ベース４に設けられたラジアル変位センサ７１，７２およびスラスト変位センサ７３によって検出される。
【００１５】
７５はスラスト変位センサ７３のターゲットであり、透磁率の大きな材料で形成されている。ターゲット７５には、回転軸３の下端部分に形成された雄ネジと螺合する雌ネジが形成されている。ロータディスク７６を回転軸３に挿入しターゲット７５を回転軸３の下端にネジ締めして固定することにより、ロータディスク７６も固定されることになる。ロータディスク７６には透磁率の大きな材料が用いられ、スラスト電磁石５３で発生した磁束がロータディスク７６に集中するように構成されている。すなわち、ロータディスク７６とスラスト電磁石５３とで磁気回路が構成され、回転軸方向の磁気浮上力が発生する。
【００１６】
ベース４には、ロータ２を回転駆動するモータ６、保護ベアリング２８が設けられている。保護ベアリング２８にはメカニカルベアリングが用いられ、電磁石５１〜５３による回転軸３の磁気浮上がオフされたときに回転軸３を支持する。回転体の重心位置は、ラジアル電磁石５１の軸方向中心になるように設計されている。そのため、ロータ２と回転軸３を締結するボルト２７の設置場所は回転体の重心に近い。
【００１７】
次いで、回転体のバランス取りについて説明する。ターボ分子ポンプ１の回転体１００は、図２に示すようにロータ２，回転軸３，ロータディスク７６およびターゲット７５により構成される。まず、回転体１００全体でのバランス取りを行う前に、回転軸３単体でのバランス取りをバランサーを用いて行う。回転軸３のバランス取りが完了したならば、ボルト２７を用いて回転軸３のフランジ部３ａにロータ２を固定する。さらに、ロータディスク７６およびターゲット７５を回転軸３の一方の端部に固定する。
【００１８】
このようにして回転体１００が組み上がったならば、回転体１００を図２に示すような姿勢でバランサーに装着してバランス取りを行う。通常、回転体のバランス取りを行う場合には２面修正と呼ばれる方法がとられ、回転軸方向の２カ所でバランスの修正を行う。図２に示す回転体１００の場合、回転体１００の右側においてはロータ２の一部をドリル等で削ることによりバランス修正を行い、回転体１００の左側においてはロータディスク７６の一部を削り取ることによりバランス修正を行う。もちろん、回転軸３やターゲット７５、ロータ２の円筒部１２を削り取っても良い。
【００１９】
回転体１００全体でのバランス取りが完了したならば、メッキ処理を行ってロータ３に腐食防止膜を形成する。このメッキ処理は、図２のように回転体１００が組上がった状態で行う。ロータ２に腐食防止膜が形成されるとロータ２に質量が新たに付加されたことになるので、それによって回転体１００のバランスが崩れる。そこで、メッキ処理後に、回転体１００のバランス取りを再度行う。
【００２０】
再バランス取りの場合、ロータ２には腐食防止膜が形成されているので、右側のバランス修正を行う際には図３に示すようにボルト２７のヘッドに設けられた削除部２７ａ（斜線部分）を削り取るようにする。図３において（ａ）は図２のＡ−Ａ矢視図であり、（ｂ）はフランジ部３ａの部分を示す側面図である。通常、腐食防止膜形成により生じるアンバランス量は僅かであるため、ほとんどの場合はボルト２７の一本を削ることによってバランス修正が可能である。しかし、一本のボルト２７で修正するには削除量が多すぎる場合には、他のボルト２７も削って調整を行う。
【００２１】
ボルト２７は、標準的なヘッドの厚みにさらに削除部２７ａの厚みを付加したものである。また、ロータ２を回転軸３にボルト締結する場合には、各ボルト２７は所定の締め付けトルクとなるように管理されているので、必要なボルト寸法よりも大きな余裕のあるボルト２７を使用し、必要管理トルクにおいてボルトヘッドが塑性変形しない程度の厚さを基準の厚さとし、残りの厚さ部分を削除部２７ａとしても良い。ボルト２７に代えてフランジ部３ａの一部を削り取る場合には、強度上必要な所定厚さにバランス修正用の厚さ分を加えたものをフランジ部３ａの設定厚さとしておけば、強度的に問題ない。
【００２２】
ボルト２７の材質としては、効率よくバランス修正ができるように鋼のように比重が大きいものが良い。前述したように、腐食性のガスはタービン翼段およびドラッグポンプ段を通って排気口４ａへと移送される。そのため、腐食性のガスがボルト２７の領域まで逆流することはほとんどない。そのため、ボルト２７の材質として、必ずしも耐食性に優れた材料を用いる必要はなく、鉄系でもかまわない。ただし、腐食の可能性を考慮してステンレス等を用いても良い。なお、ボルト２７の一部を削り取る代わりに、回転軸３のフランジ部３ａの一部を削り取っても良い。左側のバランス修正を行う場合には、ロータディスク７６の一部を削り取るようにする。
【００２３】
一方、ロータディスク７６の一部を削り取る場合には、図４に示すような形態で削除する。図４において（ａ）はロータディスク７６の正面図、（ｂ）は側面図である。符号７６ａは削除部分を示す。上述したように、ロータディスク７６はスラスト電磁石５３とともに磁気回路を構成しており、軸受性能を発揮するためにスラスト電磁石５３から出た磁束の全てがロータディスク７６に入るようにすることが必要である。そのため、ロータディスク７６の表裏両面の形状が変化しないように、側面の一部７６ａを削除するようにする。
【００２４】
ところで、ターボ分子ポンプの回転体の固有振動数は、定格回転数よりも高く設計されている。これは、ターボ分子ポンプの回転体を剛体として取り扱うことが可能であることを示している。回転体を剛体と見なせる場合は、上記のようにボルト２７やロータディスク７６の一部を削る、いわゆる２面修正することで回転体のバランス修正が可能となる。
【００２５】
［変形例１］
変形例１では、図５の（ａ），（ｂ）に示すようにバランス修正用リング３０をボルト２７の座金として兼用するようにした。バランス修正の際には、このバランス修正用リング３０の一部をドリル等で削り取るようにする。符号３０ａは削除部分を示しており、図５では孔になっている。リング３０はボルト２７によって共締めされ、鉄やステンレスなどで形成される。
【００２６】
［変形例２］
図６は第２の変形例を示す図であり、図２と同様の断面図である。上述した変形例１ではバランス修正用のリング３０をフランジ部３ａに取り付けたが、図６に示す例では、バランス修正用のボルト３１をロータ２の上面に設けた。図７の（ａ）は図６のＢ矢視図であり、（ｂ）はボルト３１付加部分の断面図である。ボルト３１は軸対称に８本取り付けられており、アンバランス量に応じてボルト３１のヘッドの一部を削り取る。斜線を施した部分が削除部分である。
【００２７】
図６に示す回転体１００の場合、ボルト２７，３１およびロータディスク７６を用いてバランス修正の際の２面修正を行うことができる。具体的には、ボルト２７とボルト３１との組み合わせ、ボルト２７とロータディスク７６との組み合わせ、ボルト３１とロータディスク７６との組み合わせで２面修正を行う。
【００２８】
［変形例３］
図８は第３の変形例を説明する図であり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ図７の（ａ），（ｂ）と同様の部分を示す図である。図８に示す変形例では、ロータ２にバランス修正用円板３２をボルト３３を用いて取り付けた。アンバランス量に応じてバランス修正用円板３２の一部を削り取るようにする。
【００２９】
変形例１〜３ではバランス修正用リング３０，ボルト３１，バランス修正用円板３２をバランス修正部材として設けたが、上述したボルト２７と同様に比重の大きな材料を用いるとともに、腐食性ガスに曝されるので耐食性に優れた材料、例えばステンレスを用いるのが好ましい。また、腐食防止膜によるアンバランスはロータ２に発生するので、バランス修正部材はロータ２の軸方向中央部に設けるのが好ましい。ロータ２と回転軸３との締結はロータ２の重心位置に近いところで行われるので、フランジ部３ａの近傍に設けるのが好ましい。なお、一回目のバランス取りは、バランス修正用リング３０，ボルト３１，バランス修正用円板３２を回転体１００に取り付けた後に行われる。
【００３０】
変形例２，３では、バランス修正部材であるボルト３１およびバランス修正用円板３２は、ロータ２と回転軸３との締結方法に関係無く適用できる。すなわち、ロータ２と回転軸３とをボルト締結する代わりに、圧入等により一体とした場合にも適用できる。
【００３１】
上述したように、本実施の形態では、バランス修正時にロータ２に形成された腐食防止膜を削り取ることがないので、ロータ２の耐食性に影響を与えることなく回転体１００のバランス取りを行うことができる。耐食性に優れた回転体を提供することができる。また、従来のように、バランス修正後に熱硬化性樹脂を塗布するようなことがないので、バランスの崩れという問題は生じない。
【００３２】
ロータ２と回転軸３とを締結するボルト２７や、座金として用いられるバランス修正用リング３０をバランス修正時に削るようにしたので、新たに部品を追加する必要がない。さらに、これらの部材はロータ締結部の近傍に設けられており、ロータ重心の近くに設けられる。そのため、バランス修正が効率的に行われる。
【００３３】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ボルト２７はバランス修正用ボルトを、ボルト３１，バランス修正用リング３０およびバランス修正用円板３２は耐食性バランス修正部材をそれぞれ構成する。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】磁気軸受式ターボ分子ポンプの概略構成を示す断面図である。
【図２】回転体１００を示す断面図である。
【図３】（ａ）は図２のＡ−Ａ矢視図であり、（ｂ）はフランジ部３ａの部分を示す側面図である。
【図４】（ａ）はロータディスク７６の正面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】第１の変形例を説明する図であり、（ａ）はフランジ部３ａに取り付けられたバランス修正用リング３０を示す正面図で、（ｂ）は側面図である。
【図６】第２の変形例を説明する図であり、回転体１００の断面を示す図である。
【図７】（ａ）は図６のＢ矢視図であり、（ｂ）はロータ２のボルト３１部分の断面図である。
【図８】第３の変形例を説明する図であり、（ａ）はロータ２に取り付けられたバランス修正用円板３２を示す正面図で、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ターボ分子ポンプ
２  ロータ
３  回転軸
３ａ  フランジ部
２７，３１  ボルト
２７ａ  削除部
３０  バランス修正用リング
３２  バランス修正用円板
５１，５２  ラジアル電磁石
５３  スラスト電磁石
７５  ターゲット
７６  ロータディスク
【図１】
2006022771.tif 000003
【図２】
2006022771.tif 000004
【図３】
2006022771.tif 000005
【図４】
2006022771.tif 000006
【図５】
2006022771.tif 000007
【図６】
2006022771.tif 000008
【図７】
2006022771.tif 000009
【図８】
2006022771.tif 000010