(57)【要約】【課題】  吸気口フランジを介した熱流入があっても、ロータ温度の上昇を低減することができるターボ分子ポンプの提供。【解決手段】  ターボ分子ポンプ１は、ケーシング１３内に、複数段の動翼８が形成されたロータ２と、スペーサ１０Ａ，１０Ｂにより保持された静翼９を備えている。積層されたスペーサ１０Ａ，１０Ｂは、ケーシング１３の係止部１３ｂとベース４との間に挟持されている。スペーサ１０Ｂの下側のスペーサ接触面には溝１００が複数形成されていて、凹凸面となっている。そのため、スペーサ１０Ｂと下側のスペーサ１０Ａとの接触面積が減少し、スペーサ１０Ｂからスペーサ１０Ａへの熱伝達が抑制される。その結果、スペーサ１０Ｂより下側のスペーサ１０Ａおよび静翼９の温度上昇が抑えられ、それらからの輻射熱によるロータ２の温度上昇を抑制できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数段の動翼が形成されたロータと、
前記動翼に対して交互に配置される複数段の静翼と、
吸気口フランジが形成されたポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングのスペーサ係止部とポンプベースとの間に積層されるように挟持され、前記複数段の静翼を所定位置に保持する複数のスペーサとを備えたターボ分子ポンプにおいて、
前記複数段の静翼の一段分を挟む一対のスペーサの接触面の一方を凹凸面としたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項２】
複数段の動翼が形成されたロータと、
前記動翼に対して交互に配置される複数段の静翼と、
吸気口フランジが形成されたポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングのスペーサ係止部とポンプベースとの間に積層されるように挟持され、前記複数段の静翼を所定位置に保持する複数のスペーサとを備えたターボ分子ポンプにおいて、
前記スペーサ係止部の前記スペーサとの接触面を凹凸面としたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記スペーサと前記ポンプケーシングとの隙間と前記ロータが配設されている空間とを連通する溝を前記接触面に形成して、その接触面を凹凸面としたこと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、半導体製造装置や分析装置などの中真空から超高真空にわたる圧力範囲で使用されるターボ分子ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ分子ポンプでは、複数段の静翼に対して複数段の動翼を高速回転させることにより排気作用を得ている。静翼と動翼とは交互に配置されており、各静翼はリング状のスペーサによって上下に挟持されるように保持されている（例えば、特許文献１参照）。このようなターボ分子ポンプは、例えば、ドライエッチング装置やＣＶＤ装置などのように、高真空のプロセスチャンバ内で処理を行う装置に用いられる。この種のプロセスを行う装置では、ターボ分子ポンプの直上に、チャンバ圧力調整に用いられるコンダクタンス可変のＡＰＣバルブ（自動圧力調整バルブ）が設けられる。通常は、塩素系やフッ素系の反応生成物が堆積するのを防止するために、ＡＰＣバルブは８０℃〜１２０℃程度に加熱されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０３２９３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、ターボ分子ポンプはＡＰＣバルブの直下に設けられているため、ＡＰＣバルブの熱がポンプケーシング、スペーサ、静翼の順に伝達され、静翼からの熱輻射によってロータへと熱が伝えられる。その結果、ロータ温度が許容温度を越えてしまう場合があり、クリープによるロータ変形の速度が大きくなり、ロータ寿命の低下を招くという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明によるターボ分子ポンプは、複数段の動翼が形成されたロータと、動翼に対して交互に配置される複数段の静翼と、吸気口フランジが形成されたポンプケーシングと、ポンプケーシングのスペーサ係止部とポンプベースとの間に積層されるように挟持され、複数段の静翼を所定位置に保持する複数のスペーサとを備えたターボ分子ポンプに適用され、複数段の静翼の一段分を挟む一対のスペーサの接触面の一方を凹凸面としたことを特徴とする。
請求項２の発明は、複数段の動翼が形成されたロータと、動翼に対して交互に配置される複数段の静翼と、吸気口フランジが形成されたポンプケーシングと、ポンプケーシングのスペーサ係止部とポンプベースとの間に積層されるように挟持され、複数段の静翼を所定位置に保持する複数のスペーサとを備えたターボ分子ポンプに適用され、スペーサ係止部のスペーサとの接触面を凹凸面としたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、スペーサとポンプケーシングとの隙間とロータが配設されている空間とを連通する溝を接触面に形成して、その接触面を凹凸面としたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、静翼を挟む一対のスペーサの接触面の一方を凹凸面としてスペーサ間の接触面積を小さくしたり、スペーサ係止部のスペーサとの接触面を凹凸面としてスペーサとの接触面積を小さくしたことにより、ポンプケーシングからスペーサへの伝導熱を低減することができる。その結果、スペーサや静翼の温度上昇が抑えられ、静翼からの熱輻射によるロータ温度の温度上昇を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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、本発明によるターボ分子ポンプの一実施の形態を示す断面図である。図１に示すターボ分子ポンプ１は磁気軸受式のターボ分子ポンプであり、ロータ２とシャフト３とを結合した回転体は、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、モータ６によって数万ｒｐｍで回転される。シャフト３の浮上位置は、磁気軸受用に設けられたラジアルセンサ７１，７２およびスラストセンサ７３によって検出される。
【０００８】
ターボ分子ポンプ１のベース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２７，２８が設けられている。保護ベアリング２７，２８にはメカニカルベアリングが用いられ、電磁石５１〜５３による回転体の磁気浮上がオフされたときに回転体を支持する。回転体の回転数は回転数センサ１４により検出される。ベース４上には吸気口フランジ１３ａが形成されたケーシング１３が固定されている。
【０００９】
ロータ２の上部にはターボ分子ポンプ部の一方を構成する動翼８が軸方向（図示上下方向）に複数段形成されている。一方、ケーシング側にはターボ分子ポンプ部の他方を構成する静翼９が複数設けられている。動翼８および静翼９はそれぞれタービン翼から成り、静翼９の翼角度は、動翼８の翼角度と逆向きになっている。静翼９と動翼８とは交互に配置されており、各静翼９はリング状のスペーサ１０Ａ，１０Ｂによって上下に挟持されるように保持されている。その結果、静翼９は、静翼９と動翼８との隙間が数ｍｍ程度に保持されるように位置決めされる。なお、後述するようにスペーサ１０Ａとスペーサ１０Ｂとは下端部の形状が異なっている。
【００１０】
ロータ２の下部には、ネジ溝ポンプ部の一方を構成する円筒部１２が形成されている。一方、ベース４には、ネジ溝ポンプ部の他方を構成するステータ１１が設けられている。ネジ溝ポンプ部においては、ステータ１１の内周面または円筒部１２の外周面のいずれか一方にらせん溝が形成されている。不図示のボルトによりケーシング１３がベース４に固定されると、ケーシング１３内に積層されたスペーサ１０Ａ，１０Ｂは、ケーシング１３の係止部１３ｂとベース４との間に挟持されることになる。
【００１１】
スペーサ１０Ａ，１０Ｂとケーシング１３との間には隙間が形成され、その隙間とロータ配設空間とは、スペーサ１０Ｂに形成された溝（後述する）により連通している。ケーシング１３の吸気口フランジ１３ａは装置側に設けられたＡＰＣバルブ５に締結されている。
【００１２】
上述したように、反応生成物の堆積防止のために、ＡＰＣバルブ５が８０℃〜１２０℃程度に加熱されると、ＡＰＣバルブ５の熱は、ＡＰＣバルブ５に接続されたケーシング１３を介してスペーサ１０Ａ，１０Ｂへと伝達される。そして、積層されたスペーサ１０Ａ，１０Ｂを上側から下側へと熱が伝わるとともに、スペーサ１０Ａ，１０Ｂに挟まれた静翼９へも熱が伝わり静翼９の温度が上昇する。その結果、対向する静翼９からの熱輻射により動翼８が加熱され、ロータ２の温度が上昇する。なお、ロータ２およびシャフト３から成る回転体は磁気浮上しているため、ほとんど輻射でしか熱を逃がすことができず効率的な冷却が難しい。
【００１３】
そこで、本実施の形態では、以下に述べるような方法で静翼９に伝達される熱を低減するようにした。図２はスペーサ１０Ｂを説明する図であり、（ａ）は図１のＡ部拡大図、（ｂ）はＢ１矢視図、（ｃ）はスペーサ１０Ｂの一部を斜め下方から見た斜視図である。なお、図２（ａ）は図２（ｂ）のＢ２−Ｂ２断面図でもある。図２（ａ）に示すように、スペーサ１０Ｂの下端部分には外周側が下側に突出するような段差が形成され、スペーサ１０Ａの上端部分には内周側が上側に突出するような段差が形成されている。この段差寸法は上端部分よりも下端部分の方が大きく設定されていて、スペーサ１０Ａ，１０Ｂを重ねると内周部分に溝が形成される。静翼９はこの溝内に挟み込むように保持される。
【００１４】
スペーサ１０Ｂの下端部分には、溝１００がリング状スペーサ１０Ｂの全周にわたって複数形成されている。溝１００の上下方向寸法Ｈ１は、スペーサ１０Ａの上端部分の段差寸法Ｈ２よりも大きく設定されている。そのため、ケーシング１３とスペーサ１０Ａとの隙間は、溝１００を介してスペーサ１０Ａ，１０Ｂの内側の空間、すなわちロータ２が配設されている排気空間と連通し、真空排気される。
【００１５】
図３はスペーサ１０Ａを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はＣ矢視図である。スペーサ１０Ａは従来のターボ分子ポンプに用いられるスペーサと同様の形状をしており、溝１００が形成されていない点がスペーサ１０Ｂと異なっている。すなわち、スペーサ同士の接触面は上下両端面とも平面になっている。そのため、従来のターボ分子ポンプでは、スペーサ同士の接触面積が大きく、積層されたスペーサの上側から下側へと熱が伝わりやすく、スペーサや静翼の温度が上昇することによるロータ２の温度上昇という問題があった。
【００１６】
しかし、本実施の形態では図１，２に示すように、上から３段目のスペーサ１０Ｂに溝１００を形成して接触面を凹凸面としたことにより、３段目のスペーサ１０Ｂと４段目のスペーサ１０Ａとの接触面積が減少する。その結果、４段目よりも下側のスペーサ１０Ａや静翼９に対するＡＰＣバルブ５の熱の影響が低減され、４段目よりも下側のスペーサ１０Ａや静翼９の温度上昇を抑えることができ、ロータ２の温度上昇も抑制することができる。
【００１７】
また、従来のターボ分子ポンプでは、スペーサ１０Ａの一つに図３の二点鎖線で示すように貫通孔１０１を形成していたが、本実施の形態では図２に示すように溝１００によって積層したスペーサ１０Ａ，１０Ｂの外側（スペーサ１０Ａ，１０Ｂとケーシング１３との隙間）と内側（ロータ２が配設される空間）とが連通しているので、そのような貫通孔１０１をわざわざ設ける必要がない。本実施の形態では、いずれのスペーサ１０Ａにも貫通孔１０１は形成されていない。
【００１８】
図１に示した例では、スペーサ１０Ｂを３段目に配置したが、ＡＰＣバルブ５からの熱量に応じて最上段から最下段のいずれの位置に配置しても良い。さらに、３段目に設けられたスペーサ１０Ｂよりも上段のスペーサ１０Ａを、図４に示すようなスペーサ１０Ｃに置き換えるようにしても良い。スペーサ１０Ｃでは、スペーサ下端部の接触面に溝１０２を形成して、接触面を凹凸面とした。このようにすることにより、伝導熱による１および２段目の静翼９の温度上昇を抑制することができ、ロータ２の温度上昇をさらに低減することができる。なお、溝１０２の段差寸法Ｈ３は断熱効果が得られれば良いので、１ｍｍ程度と小さくてもかまわない。
【００１９】
また、スペーサ１０Ｂに代えてスペーサ１０Ｃを用いても良い。この場合には、スペーサ１０Ａの一つに貫通孔１０１が形成されたものを用いる必要があるが、貫通孔１０１が形成されたスペーサ１０Ａの配置にかかわらず、断熱用のスペーサ１０Ｃを所望の位置に配置することができる。
【００２０】
図５はスペーサ１０Ｃの他の例を示す図であり、スペーサ１０Ｄの一部を斜め下方から見た図である。スペーサ１０Ｄでは、下側の接触面に周方向に形成されたリング状の溝１０５を設けた。切り欠き１０６は、スペーサ１０Ｄとスペーサ１０Ａとを積層したときに溝１０５の領域が孤立したエアポケットとならないように、空気抜き用に形成したものである。切り欠き１０６によって、スペーサ１０Ｄとケーシング１３との隙間（図２参照）と溝１０５とが連通する。なお、上述した例では、スペーサ１０Ｂ，１０Ｃの下側の接触面に溝１００，１０２，１０５を形成したが、スペーサ１０Ｂ，１０Ｃの上側の接触面に溝１００，１０２，１０５を形成しても良いし、上下両面に形成しても良い。
【００２１】
さらに、全てのスペーサの形状を従来と同じスペーサ１０Ａと同一形状とし、図６に示すようにケーシング１３のスペーサ接触面を凹凸面とするようにしても良い。図６はケーシング１３とスペーサ１０Ａとの接触部の一部を示す図である。ケーシング１３の係止部１３ｂには複数の溝１０４が形成されている。
【００２２】
なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるターボ分子ポンプの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ部拡大図、（ｂ）はＢ矢視図、（ｃ）はスペーサ１０Ｂの斜視図である。
【図３】スペーサ１０Ａを説明する図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はＣ矢視部である。
【図４】スペーサ１０Ｃを説明する図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はＤ矢視部である。
【図５】スペーサ１０Ｄの一部を示す斜視図である。
【図６】ケーシング１３とスペーサ１０Ａとの接触部の一部を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ターボ分子ポンプ
２  ロータ
４  ベース
５  ＡＰＣバルブ
８  動翼
９  静翼
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  スペーサ
１３  ケーシング
１３ａ  吸気口フランジ
１３ｂ  係止部
１００，１０２，１０４，１０５  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006152958.tif 000006
【図５】
2006152958.tif 000007
【図６】
2006152958.tif 000008