(57)【要約】【課題】内側ねじステータへの反応生成物の堆積を抑制可能な真空ポンプを提供する。【解決手段】ねじステータ６０は、熱的に結合された外側ねじステータ４１と内側ねじステータ５１とを備えている。ロータ下部円筒部４Ｂには、外側ねじステータ５１側と内側ねじステータ４１側とを連通するガス通路連通用開口部７６が形成されている。外側ねじステータ４１と内側ねじステータ５１とは、それぞれ、断熱材７０により、ベース１３の上部および中央筒部１４とは断熱されている。ベース１３の下部には、ベース下部冷却パイプ７４が設けられている。【選択図】図２
2015190404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ円筒部とステータとを備えるねじ溝排気部を有し、吸気口から吸い込まれたガスを排気ポートから排気する真空ポンプにおいて、
ポンプ容器を構成するベースと、
前記ロータ円筒部を有するロータと、
前記ロータ円筒部の内周面との間に前記ねじ溝排気部の内側ガス排気通路を形成する内側ステータと、
前記ロータ円筒部の外周面との間に前記ねじ溝排気部の外側ガス排気通路を形成するとともに、前記内側ステータに熱的に結合された外側ステータと、
前記ロータに設けられ、前記外側ガス排気通路と前記内側ガス排気通路とを上流側で連通する連通用開口部と、
前記外側ガス排気通路と前記内側ガス排気通路を通過して合流したガスをねじ溝排気部から前記排気ポートに向けて排気する排気口と、
前記ベースを冷却するベース冷却装置とを備える真空ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
前記ベースは、中央筒部と外筒部とを有し、  
前記内側ステータは断熱材を介して前記中央筒部に保持され、
前記外側ステータは断熱材を介してあるいは断熱材を介さずに前記外筒部に保持されている真空ポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の真空ポンプにおいて、
前記内側ステータと前記外側ステータは径が互いに異なる筒状部材であり、前記各筒状部材はガス排気通路下流側において熱的に接続され、この熱的接続部には前記ねじ溝排気部の前記排気口が形成されている真空ポンプ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空ポンプにおいて、
前記ベースは、中央筒部と外筒部とを有し、
前記中央筒部には前記ロータを回転駆動するモータのモータステータが設けられ、
前記ベース冷却装置は前記中央筒部を冷却する下部ベース冷却装置を含む真空ポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載の真空ポンプにおいて、
前記ネジ溝排気部とは別にタービン翼排気部を有し、
前記ベース冷却装置は、前記タービン翼排気部を冷却する上部ベース冷却装置を含む真空ポンプ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の真空ポンプにおいて、
ステータ昇温装置をさらに備え、
前記ステータ昇温装置は、前記外側ステータを昇温するためのステータ昇温用ヒータ、および前記外側ステータの温度を検出するステータ昇温用温度センサを有し、前記ステータ昇温用温度センサの検出結果により前記ステータ昇温用ヒータの出力調整を行って前記外側ステータおよび前記内側ステータを温度調整する真空ポンプ。
【請求項７】
請求項６に記載の真空ポンプにおいて、
前記ステータ昇温装置は、さらに、シール部材を介して前記ベースに取り付けられた熱伝導部材を有し、前記ステータ昇温用ヒータおよび前記ステータ昇温用温度センサは、前記熱伝導部材に設けられている真空ポンプ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の真空ポンプにおいて、
前記ネジ溝排気部の前記外側ステータおよび前記内側ステータの軸方向長さは同一である真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内外周に二重の排気通路を有するねじ溝排気部を有する真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造工程におけるドライエッチングやＣＶＤ等のプロセスのように、高真空のプロセスチャンバ内で処理を行う工程では、プロセスチャンバ内のガスを排気する手段として、例えば、ターボ分子ポンプのような真空ポンプが用いられる。
この種のプロセスでは、プロセスチャンバ内に大量のガスを供給することによりプロセスの高速化が図られる。大流量のガスの排気性能を高める為に、ロータの外側と内側にねじステータを配置する構造が知られている。
【０００３】
従来のターボ分子ポンプの一例として下記の構造を備えているものがある。
ロータは、ロータ軸とロータ筒部とを有し、ベースにはロータ軸を挿通する開口が形成された中央筒部が設けられている。ロータ筒部の外側にベースに固定された外側ねじステータが配置され、ロータ筒部の内側に内側ねじステータが配置されている。ロータ筒部には、外側ねじステータ側と内側ねじステータ側とを連通するガス通路連通用の貫通孔が形成されている。ロータは、ロータ軸に設けられたモータロータと中央筒部に設けられたモータステータとを有するモータにより駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１２／０３２８６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には図示されていないが、通常、ベースにはモータステータを冷却するための冷却ジャケットが設けられている。上記構造では、内側ねじステータが、モータステータと共に冷却されてしまい、反応生成物が内側ねじステータに堆積する恐れがある。反応生成物が堆積すると、ポンプを停止したときに、駆動時の遠心力により増大していたロータ筒部の径が縮小して内側ねじステータに堆積している反応生成物に固着するため、再起動に支障が生じる。
また、断続排気時または真空装置の立ち上げ直後の大量排気のときには、モータステータの温度が上昇するので、ベース下部に設けられた冷却ジャケットを駆動してモータステータを冷却する。このとき、反応生成物が急激に増加し、運転時において、反応生成物がロータ筒部と内側ねじステータの隙間に大量に堆積するので、ポンプが停止する恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明は、ロータ円筒部とステータとを備えるねじ溝排気部を有し、吸気口から吸い込まれたガスを排気ポートから排気する真空ポンプに適用され、以下の構成を備えることにより上記課題を解決する。
すなわち本発明による真空ポンプは、ポンプ容器を構成するベースと、前記ロータ円筒部を有するロータと、前記ロータ円筒部の内周面との間に前記ねじ溝排気部の内側ガス排気通路を形成する内側ねじステータと、前記ロータ円筒部の外周面との間に前記ねじ溝排気部の外側ガス排気通路を形成するとともに、前記内側ステータに熱的に結合された外側ステータと、前記ロータに設けられ、前記外側ガス排気通路と前記内側ガス排気通路とを上流側で連通する連通用開口部と、前記外側ガス排気通路と前記内側ガス排気通路を通過して合流したガスをねじ溝排気部から前記排気ポートに向けて排気する排気口と、前記ベースを冷却するベース冷却装置とを備える。
（２）本発明の真空ポンプにおいて、前記ベースは中央筒部と外筒部とを有し、好ましくは内側ステータは断熱材を介して前記中央筒部に保持され、前記外側ステータは断熱材を介して前記外筒部に保持される。あるいは、好ましくは前記内側ステータは断熱材を介して前記中央筒部に保持され、前記外側ステータは断熱材を介することなく前記外筒部に保持される。
（３）これらの真空ポンプにおいて、前記内側ステータと前記外側ステータは径が互いに異なる筒状部材であり、前記筒状部材はガス排気通路下流側において熱的に接続され、好ましくは、この熱的接続部には前記ねじ溝排気部の前記排気口が形成される。
（４）これらの真空ポンプにおいて、前記ベースは中央筒部と外筒部とを有し、前記中央筒部には前記ロータを回転駆動するモータのモータステータが設けられ、好ましくは、前記ベース冷却装置は前記中央筒部を冷却する下部ベース冷却装置を含む。あるいは、好ましくは、本発明の真空ポンプは前記ネジ溝排気部とは別にタービン翼排気部を有し、前記ベース冷却装置は、前記タービン排気部を冷却する上部ベース冷却装置も含む。
（５）これらの真空ポンプにおいて、好ましくは、ステータ昇温装置をさらに備え、前記ステータ昇温装置は、前記外側ステータを昇温するためのステータ昇温用ヒータ、および前記外側ステータの温度を検出するステータ昇温用温度センサを有し、前記ステータ昇温用温度センサの検出結果により前記ステータ昇温用ヒータの出力調整を行って前記外側ステータおよび前記内側ステータを温度調整する。
（６）ステータ昇温装置は、好ましくは、シール部材を介して前記ベースに取り付けられた熱伝導部材をさらに備え、前記ステータ昇温用ヒータおよび前記ステータ昇温用温度センサは、前記熱伝導部材に設けられる。
（７）本発明の真空ポンプにおいて、好ましくは、前記ねじ溝排気部の外側ステータおよび前記内側ステータの軸方向長さは同一である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、内側ステータと外側ステータが互いに熱的に結合されているので、温度が高いいずれかのステータから熱移動が生じて昇温され、内側および外側ステータに反応生成物が堆積することを抑制することができる。
このような効果は、内側ステータと外側ステータがともにベースから断熱されている真空ポンプ、いずれか一方がベースから断熱されている真空ポンプ、内側ステータと外側ステータがともにベースから断熱されていない真空ポンプのいずれにおいても奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る真空ポンプの一実施の形態としてのターボ分子ポンプの断面図。
【図２】図１の領域ＩＩの拡大図。
【図３】図２の方向ＩＩＩから観たロータの拡大周側面図。
【図４】図２の方向ＩＶから観たねじステータの底面図。
【図５】図１に図示されたターボ分子ポンプのガスの流れを説明するための図。
【図６】本発明による実施形態２としてのターボ分子ポンプの断面図。
【図７】本発明による実施形態３としてのターボ分子ポンプの断面図。
【図８】図７に示すねじステータ６０と排気口昇温用ヒータ９１の詳細拡大図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
--実施形態１--
（真空ポンプ全体構成）
以下、図面を参照して本発明の真空ポンプの一実施の形態を説明する。なお、以下においては、真空ポンプとしてターボ分子ポンプを例として説明する。
図１は、本発明に係るターボ分子ポンプ１００の断面図である。
ターボ分子ポンプ１００は、上部外筒、すなわちケーシング部材１２と、ケーシング部材１２に固定されたベース１３とにより形成されたポンプ容器１１を備えている。
ケーシング部材１２は、ほぼ円筒形状を有し、例えば、ＳＵＳにより形成され、上端部に上部フランジ２１が形成されている。ケーシング部材１２の上部フランジ２１の内方には円形状の吸気口１５が形成されている。上部フランジ２１には、円周方向に沿って、ほぼ等間隔にボルト挿通用の貫通孔２２が形成されている。ターボ分子ポンプ１００は、上部フランジ２１の貫通孔２２に不図示のボルトを挿通して、半導体製造装置等の外部装置に取り付けられる。
【００１０】
ポンプ容器１１内には、ロータ４およびロータ４の軸芯に同軸で取り付けられたロータ軸５が収容されている。ロータ４とロータ軸５とは、不図示のボルトにより固定されている。
【００１１】
ロータ４は、ロータ上部４Ａと、ロータ上部４Ａの下面に接合されたロータ下部円筒部、すなわちロータ円筒部４Ｂとを備えている。ロータ上部４Ａは、例えば、アルミニウム合金により形成されている。ロータ上部４Ａには、放射状に形成され、円周方向に配列された複数の動翼部６がロータ４の軸方向に間隔をおいて、複数段に配列されている。動翼部６は、動翼部６の回転面に対し、所定の傾斜角度で形成されている。動翼部６の各段の間には静翼部７が配置されている。
【００１２】
各静翼部７は、ケーシング部材１２の内周面に沿って配置されたリング形状のスペーサ８により挟持され、多段に積層されている。最上段のスペーサ８は、その上面がケーシング部材１２の内部上壁部１２ａに当接し、最下段のスペーサ８は、その下面がベース１３のベース上部フランジ２３の上面に設けられた突出部２３ａに当接している。このように、各静翼部７は、ケーシング部材１２の内部上壁部１２ａとベース１３のベース上部フランジ２３の突出部２３ａの上面との間で、スペーサ８を介して軸力を与えられて支持されている。このようにして、動翼部６と静翼部７とが交互に多段に積層されて高真空用のタービン翼排気部ＴＰが構成されている。
【００１３】
ベース１３は、例えば、アルミニウム合金により形成され、円筒状の下部外筒、すなわちベース外筒１３Ａと、ベース１３の中央部において、ロータ軸５が挿通される中空部が内部に形成された中央筒部１４とを備えている。ベース外筒１３Ａの内周面と中央筒部１４の外周面との間にはねじ溝排気部が形成されるねじ溝排気部空間が形成されている。このねじ溝排気部空間はリング形状であり、排気ポート１６に連通している。中央筒部１４の内側には、モータ３５、ラジアル方向の磁気軸受３１（２箇所）、スラスト方向の磁気軸受３２（上下一対）、ラジアル変位センサ３３ａ、３３ｂとアキシャル変位センサ３３ｃ、メカニカルベアリング３４、３６およびロータディスク３８が取り付けられている。
【００１４】
モータ３５は、例えば３相ブラシレスモータとして構成される。モータ３５のモータステータ３５ａは中央筒部１４の内周側に設けられ、永久磁石を備えるモータロータ３５ｂはロータ軸５側に設けられている。
【００１５】
ロータ下部円筒部４Ｂの内・外周には、二重リング状のねじステータ６０が設けられている。
ねじステータ６０は、ロータ下部円筒部４Ｂの外周面とベース１３の内周面との間に配置された外側ねじステータ４１と、ロータ下部円筒部４Ｂの内周面と中央筒部１４の外周面との間に配置された内側ねじステータ５１とを備えている。すなわち、ねじステータ６０は、径が大小の筒状の外側ねじステータ４１と内側ねじステータ５１を備えている。
ねじステータ６０の外側ねじステータ４１の内周面およびロータ下部円筒部４Ｂの外周面のいずれか一方には、螺旋状のねじ溝が形成されている。ねじステータ６０の内側ねじステータ５１の外周面およびロータ下部円筒部４Ｂの内周面のいずれか一方にはねじ溝が形成されている。ロータ４のロータ下部円筒部４Ｂとねじステータ６０とにより、低真空用のねじ溝排気部ＳＰが構成されている。ここで、外側ねじステータ４１の内周面およびロータ下部円筒部４Ｂの外周面との間に外側ガス排気通路が形成され、ねじステータ６０の内側ねじステータ５１の外周面およびロータ下部円筒部４Ｂの内周面との間に内側ガス排気通路が形成される。
ねじステータ６０の詳細については後述する。
【００１６】
ロータ軸５は、ラジアル方向の磁気軸受３１（２箇所）およびスラスト方向の磁気軸受３２（上下一対）によって非接触に支持される。ロータ軸５の回転時の位置は、ラジアル変位センサ３３ａ、３３ｂおよびアキシャル変位センサ３３ｃによって検出された径方向の位置と軸方向の位置とに基づいて制御される。
メカニカルベアリング３４、３６は非常用のメカニカルベアリングであり、磁気軸受３１、３２が作動していない時にはメカニカルベアリング３４、３６によりロータ軸５が支持される
【００１７】
ベース１３の上部側に設けられたベース上部フランジ２３には、ベース上部冷却通路を形成するベース上部冷却パイプ７１が設けられている。ベース１３の下部側には、ベース下部冷却通路を形成するベース下部冷却パイプ７４が設けられている。ベース上部冷却パイプ７１およびベース下部冷却パイプ７４には、冷却水などの冷媒が流れ、これらのパイプ７１、７２により冷却流路が形成される。ベース上部冷却パイプ７１内を流れる冷媒により、ロータ４、すなわち、タービン排気部ＴＰを冷却する。また、ベース下部冷却パイプ７４を流れる冷却水はモータ３５のモータステータ３５ａの温度を適切な温度になるように冷却する。
このような温度制御は、ベース上部冷却パイプ７１とベース下部冷却パイプ７４を流れる冷却水流量を不図示の弁で調節することにより行われる。この意味において、ベース上部冷却パイプ７１は上部ベース冷却装置を構成し、ベース下部冷却パイプ７４は下部ベース冷却装置を構成する。
【００１８】
ベース１３には、排気ポート１６が設けられ、排気ポート１６には、排気口１６ａが設けられている。排気ポート１６には不図示のバックポンプが接続される。ベース１３には、ねじステータ６０を収容する環状のねじ溝排気部収容空間が設けられており、この環状のねじ溝排気部収容空間は排気ポート１６に連通している。換言するとねじ溝排気部収容空間にねじ溝排気部ＳＰが形成される。
ケーシング部材１２の下部フランジ２４とベース１３のベース上部フランジ２３とがシール部材２７を介在して不図示のボルトにより固定され、ポンプ容器１１が構成される。
【００１９】
磁気軸受３１、３２によって回転自在に磁気浮上されたロータ軸５は、モータ３５により高速回転駆動される。ロータ軸５が回転駆動されることにより、ロータ軸５に連結されたロータ４が回転し、吸気口１５から吸引されたプロセスガス（以下、適宜、「ガス」という）が、タービン翼排気部ＴＰおよびねじ溝排気部ＳＰを経由して、排気ポート１６の排気口１６ａから排気される。
【００２０】
（ねじステータ）
図２は、図１の領域ＩＩの拡大図であり、図３は、図２の方向ＩＩＩから観たロータの拡大周側面図であり、図４は、図２の方向ＩＶから観たねじステータの底面図である。
上述した通り、ねじステータ６０は、リング状の外側ねじステータ４１とリング状の内側ねじステータ５１とを備える。内側ねじステータ５１の底部５２は外周方向に延在され、外側ねじステータ４１の下端面４２に熱的に結合されている。熱的な結合構造の一例としては、ボルト等の締結部材による固定、または焼嵌め等が挙げられる。接着剤による結合は、熱伝導性が低下するので好ましくはないが、所定の熱伝導性が確保されるならば接着でも差し支えは無い。
【００２１】
外側ねじステータ４１には、ロータ下部円筒部４Ｂに対面する内周面に外側ねじ溝４３が形成され、上部側にフランジ４４が形成されている。外側ねじステータ４１のフランジ４４は、不図示の締結部材により断熱シール部材、すなわち断熱材７０Ａを介してベース１３のベース上部フランジ２３の上面に固定されている。つまり、外側ねじステータ４１は、ベース１３に固定されているが、ベース１３とは断熱されている。
【００２２】
内側ねじステータ５１には、ロータ下部円筒部４Ｂに対面する外周面に内側ねじ溝５３が形成され、上部側にフランジ５４が形成されている。内側ねじステータ５１のフランジ５４は、不図示の締結部材により、断熱シール部材７０Ｂを介してベース１３の中央筒部１４の軸方向中間の段部１４ａの上面に固定されている。つまり、内側ねじステータ５１は、中央筒部１４に固定されているが、中央筒部１４とは断熱されている。
断熱シール部材７０Ａ，７０Ｂ（以下、代表して符号７０で表すこともある）として、例えば、フッ素系Ｏリング、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）製のエンジニアリングプラスチックを用いることができる。
【００２３】
外側ねじステータ４１と内側ねじステータ５１の材料としては、アルミニウム合金を用いることができる。アルミニウム合金は、熱伝導性が高いので、温度上昇を早めることができる。しかし、放熱性が高いのでロータ４の温度を上昇させたい場合には、アルミニウム合金よりも熱伝導性が低いステンレスを用いることが好ましい。ロータ４に要求される上限温度に対応して適切な材質を採用することができる。
【００２４】
（ねじ溝排気部ＳＰ）
以上のように構成されたねじステータ６０はロータ円筒部４Ｂとともにねじ溝排気部ＳＰを構成する。図１〜図４を参照してねじ溝排気部ＳＰを説明する。
ねじ溝排気部収容空間には、上述したロータ下部円筒部４Ｂが挿入され、ロータ下部円筒部４Ｂの内側と外側にねじステータ６０が対峙している。ロータ下部円筒部４Ｂの内周面と、内側ステータである内側ねじステータ５１との間には内側ガス排気通路が形成される。同様に、ロータ下部円筒部４Ｂの外周面と外側ステータである外側ねじステータ４１との間には外側ガス排気通路が形成される。
【００２５】
図３に図示されるように、ロータ下部円筒部４Ｂの周壁には、外側ねじステータ４１側のガス通路である外側ガス排気通路と内側ねじステータ５１側のガス通路である内側ガス排気通路とを連通する複数のガス通路連通用開口部７６が形成されている。ガス通路連通用開口部７６は、最下段の動翼部６の下方において、ロータ下部円筒部４Ｂの周壁に周方向に等間隔に配列されている。
【００２６】
また、図４に図示されるように、内側ねじステータ５１の底部５２には、外側ねじ溝４３および内側ねじ溝５３により排気されるガスをねじ溝排気部収容空間を介して排気口１６ａに排出するねじステータ排気通路、すなわち、ねじステータ排気口５５が周方向に等間隔に配列されている。外側ガス排気通路と内側ガス排気通路を通過したガスはねじステータ４１，５１の端部で合流し、内側ねじステータ５１に設けたねじステータ排気口５５からねじ溝排気部収容空間を介してベース１３に設けた排気ポート１６に導かれる。
【００２７】
（外側ガス排気通路長と内側ガス排気通路長）
図２に図示されるように、外側ねじステータ４１の上面からロータ下部円筒部４Ｂ下端部までの軸方向の長さ（外側ねじステータ有効長さ）Ｌ１と、内側ねじステータ５１の上面からロータ下部円筒部４Ｂ下端部までの軸方向の長さ（内側ねじステータ有効長さ）Ｌ３とは等しい。
これにより、外側ねじステータ４１の上流側の圧力と内側ねじステータ５１の上流側の圧力とは等しくなり、内側ねじステータ５１側の上流側ガス通路から外側ねじステータ４１側の上流側のガス通路への逆流を防止することができる。
【００２８】
外側ねじステータ有効長さＬ１と内側ねじステータ有効長さＬ３とが等しい場合、外側ねじステータ４１の上流側の圧力と内側ねじステータ５１の上流側の圧力とは等しくなる理由を以下に示す。
ターボ分子ポンプ１００の排気性能は、排気口側から考える。
ねじステータの下流側の圧力：P0
外側ねじステータの圧縮比：Ko
内側ねじステータの圧縮比：Ki
外側ねじステータの上流側の圧力：Po = Po/Ko
内側ねじステータの上流側の圧力：Pi = Pi/Ki
（注）Ko、Kiは、ねじの角度、ねじステータ有効長さ等に依存する。
上記において、外側ねじステータの圧縮比と内側ねじステータの圧縮比とが等しい場合、すなわち、Ko = Kiであれば、外側ねじステータと内側ねじステータの上流側の入り口における圧力は、
Po = Pi = Po/Ko
となる。
すなわち、タービン翼排気部ＴＰの出口側での圧力は等しくなる。
【００２９】
一方、例えば、特許文献１に図示されているように、外側ねじステータ有効長さＬ１が内側ねじステータ有効長さＬ３よりも大きい場合には、Ko > Kiとなり、Po < Piとなる。
つまり、内側ねじステータの上流側のガスが外側ねじステータの上流側に流れていく。
このことは、外側ねじステータが排気するガス流量が多くなることを意味し、結果として、反応生成物が堆積し易くなる。
【００３０】
これに対し、上述した通り、上記一実施の形態では、内側ねじステータ５１側の上流側ガス通路から外側ねじステータ４１側の上流側のガス通路へのガスの逆流を防止することができるので、反応生成物の堆積を軽減することができる。
なお、外側ねじステータ有効長さＬ１と内側ねじステータ有効長さＬ３とを等しくすることは、上述の如く好ましいことではあるが、外側ねじステータ有効長さＬ１と内側ねじステータ有効長さＬ３とが異なる構造でも差し支えは無い。
【００３１】
（プロセスガスの排気）
図１に図示されたターボ分子ポンプ１００のガスの流れを図５に示す。
吸気口１５から流入したプロセスガスは、タービン翼排気部ＴＰで圧縮されて、ねじステータ６０を備えるねじ溝排気部ＳＰに移送される。移送されたガスは、ねじステータ６０の上流側に形成されたガス通路連通用開口部７６（図３参照）により外側ねじステータ４１側のガス通路である外側ガス排気通路と内側ねじステータ５１側のガス通路である内側ガス排気通路とに分岐される。分岐されたガスは各排気通路を通過する際にそれぞれ圧縮され、その後で合流し、ねじステータ排気口５５から排気口１６ａに向けて導かれる。
【００３２】
ねじステータ６０の上流側では、外側ねじステータ４１側のガス通路は直進的であるのに対し、内側ねじステータ５１側のガス通路は、ロータ下部円筒部４Ｂに形成されたガス通路連通用開口部７６を経由する屈曲された通路であるので、外側ねじステータ４１側の方にガスが流れ易い。従って、外側ねじステータ４１側においてより大量のガスが圧縮され、摩擦熱により内側ねじステータ５１側よりも高温となる。
なお、外側ねじステータ有効長さＬ１が内側ねじステータ有効長さＬ３よりも大きい場合にはさらに多くのガスが外側ガス排気通路を流れるので、さらに高温になりやすい。
【００３３】
プロセスガスが塩化アルミニウム（AlCl3）を一例として上記一実施の形態における作用を説明する。
ねじステータ６０の圧力が１００Pa、ベース１３の上部の圧力が５０Paとした場合、昇華温度は、ねじステータ６０において８０℃程度、ベース１３の上部、例えば、ベース上部フランジ２３の内側附近において５０℃程度である。
また、ロータ４のクリープ寿命上限温度は、例えば、１２０℃〜１３０℃程度であり、ベース１３の上部の上限温度は８５℃〜９０℃程度以下になるように冷却水流量が定められる。すなわち、大量のプロセスガスを流す場合に想定されるロータ４の温度上昇を考慮してベース上部冷却パイプ７１に流す冷却水の流量が設定される。真空処理室内のプロセスに起因して、大量に流していたプロセスガス流量が少なくなると、ベース１３の上部の温度は、例えば５０℃程度になることがある。外側ねじステータ４１は、断熱シール部材７０Ａによりベース１３とは断熱されているので、ベース１３の温度が５０℃程度まで低下しても、外側ねじステータ４１がガスの昇華温度以下になる恐れが少ない。
【００３４】
また、プロセスガスを大量に排気するときはモータステータ３５ａも高温となる。このとき、ベース下部冷却パイプ７４を流れる冷媒の流量を制御して、モータステータ３５ａが所定温度以下になるように調整する。
内側ねじステータ５１は、断熱シール部材７０Ｂによりベース１３、すなわち中央筒部１４と断熱されているから冷却の影響を受けることが無い。また、上述した如く、プロセスガスは、内側ねじステータ５１の内側ガス排気通路よりも外側ねじステータ４１の外側ガス排気通路に多く流れる。そのため、外側ねじステータ４１の方が内側ねじステータ５１よりも温度が高くなる。外側ねじステータ４１と内側ねじステータ５１とは、熱的に結合されているので、外側ねじステータ４１の熱が内側ねじステータ５１に伝達され、内側ねじステータ５１を、反応生成物の昇華温度以上の温度に維持することができる。
【００３５】
なお、クリープ寿命上限温度以上にならないように、ベース上部冷却パイプ７１に流す冷媒流量をベース上部温度に基づいて制御した際、種々の原因によりベース上部温度がガスの昇華温度以下になる場合でも、外側ねじステータ４１はベース１３と断熱されているので、昇華温度以下に低下することはない。
【００３６】
以上説明したように、上記一実施の形態のターボ分子ポンプ１００によれば下記の効果を奏する。
（１）外側ねじステータ４１と内側ねじステータ５１とが底部５２により熱的に結合されている。ねじ溝排気部ＳＰの外側ガス排気通路のガス流量は内側ガス排気通路のガス流量よりも大きいので、外側ねじステータ４１のガス流による温度上昇は内側ねじステータ５１に比べてが大きい。したがって、底部５２を介して外側ネジステータ４１から内側ねじステータ５１に熱移動が生じ、内側ねじステータ５１が昇温され、反応生成物の堆積が防止できる。
（２）断続排気時または真空装置の立ち上げ直後の大量排気のとき、ベース下部冷却パイプ７４を流れる冷却水によりベース１３、特に中央筒部１４を冷却するので、従来構造の真空ポンプでは、内側ガス排気通路には反応生成物が急激に増加し、反応生成物がロータ下部円筒部４Ｂと内側ねじステータ５１の隙間に大量に堆積することがあった。その結果、従来構造の真空ポンプでは、ポンプ停止時に、駆動時の遠心力により増大していたロータ下部円筒部４Ｂの径が縮小し、内側ねじステータ５１に堆積している反応生成物に固着して再起動に支障が生じることがある。
実施形態１の真空ポンプでは、内側ねじステータ５１を中央筒部１４から断熱シール部材７０Ｂにより断熱した。このため、内側ねじステータ５１の温度が中央筒部１４の温度に影響されることがなく、内側ねじステータ５１の外周面に反応生成物が堆積することに起因したポンプの停止を防止することができる。
【００３７】
（３）実施形態１の真空ポンプでは、外側ねじステータ４１も断熱シール部材７０Ａによりベース１３の上部フランジ２３から断熱するようにした。ベース１３の上部の温度を所定値以下となるように制御した場合でも、外側ねじステータ４１がその温度の影響を受けることが無く、外側ねじステータ４１をガスの昇華温度以上にすることができる。
【００３８】
（４）外側ねじステータ有効長さＬ１と内側ねじステータ有効長さＬ３とを同一の長さにした。このため、内側ねじステータ５１側の上流側ガス通路と外側ねじステータ４１側の上流側のガス通路との間のガスの逆流を防止することができ、ガスの逆流によって、一方のガス流量の増大に伴う反応生成物の堆積を軽減することができる。
また、外側ガス排気通路のガス流量が内側ガス排気通路のガス流量より多くなり、外側ねじステータ４１の温度が内側ねじステータ５１よりも高くなる。外側ねじステータ４１と内側ねじステータ５１とが熱的に結合されているので内側ねじステータ５１も外側ねじステータ４１と同じ温度となる。したがって、ねじステータ６０に堆積する反応生成物の量を抑制することができる。
【００３９】
--実施形態２--
図６は、本発明による実施形態２としてのターボ分子ポンプ１００Ａの断面図である。
実施形態２のターボ分子ポンプ１００Ａが実施形態１のターボ分子ポンプ１００と相違する点は以下の（１）〜（４）である。
（１）外側ねじステータ４１が、ベース１３の上部に熱的に結合されていること
（２）ねじステータ６０を昇温するねじステータ昇温装置８０を備えていること
（３）ベース１３の上部側に設けられたベース上部フランジ２３にベース昇温用温度センサ７２を設けたこと
（４）ベース１３のねじステータ６０の中間部に対応する領域にベース昇温用ヒータ７３を設けたこと
【００４０】
以下、上記相違点を主に、実施形態２として示すターボ分子ポンプ１００Ａを説明する。
ねじステータ６０の内側ねじステータ５１は、実施形態１と同様に、断熱シール部材７０Ｂにより中央筒部１４とは断熱されている。しかし、外側ねじステータ４１は、ベース１３の上部において、不図示の締結部材によりベース１３に固定され、ベース１３に熱的に結合されている。
【００４１】
ベース１３の下部には、ねじステータ昇温装置８０が設けられている。
ねじステータ昇温装置８０は、熱伝導部材８１と、ねじステータ昇温用ヒータ８２と、ねじステータ昇温用温度センサ８３とを備えている。ねじステータ昇温用ヒータ８２とねじステータ昇温用温度センサ８３とは熱伝導部材８１に取り付けられている。
ベース１３の側壁には、中央筒部１４の外周に設けられたねじ溝排気部収容空間に連通する貫通孔が設けられており、熱伝導部材８１は、断熱性材料で構成されたシール部材２８を介してベース１３の側壁の貫通孔に嵌合されている。熱伝導部材８１の先端部は、内側ねじステータ５１の底部５２に接触し、外側ねじステータ５１と熱的に結合されている。このため、ねじステータ昇温用ヒータ８２を発熱させると、熱伝導部材８１を介してねじステータ６０が加熱される。熱伝導部材８１が断熱性シール部材２８でベース１３に装着されているので、ヒータ８２による発熱が効率よくねじステータ５１に伝達される。
このようなねじステータ昇温装置８０によれば、ステータ昇温用温度センサ８３の検出結果によりステータ昇温用ヒータ８２の出力調整が行われて外側ステータ４１および内側ステータ５１の温度が調整される。
【００４２】
熱伝導部材８１の一端はベース１３の周壁から突設し、その端部である大気側には、ねじステータ昇温用ヒータ８２とねじステータ昇温用温度センサ８３とが設けられている。ねじステータ昇温用ヒータ８２とステータ昇温用センサ８３とは、配線部材により不図示の制御回路部に接続される。
【００４３】
なお、ねじステータ昇温用ヒータ８２とねじステータ昇温用温度センサ８３とをベース１３の内側に設ける構造では、プロセスガスは、塩素系やフッ素系等の腐食性ガスであるために、配線部材との接続部が腐食される恐れがある。従って、ねじステータ昇温用ヒータ８２とねじステータ昇温用温度センサ８３とを大気側に設けることにより、接続部におけるプロセスガスによる耐腐食性を向上し、信頼性を高める効果がある。
【００４４】
上述したように、ベース１３には、ベース昇温用ヒータ７３とベース昇温用温度センサ７２とが設けられている。ベース昇温用温度センサ７２で検出されたベース温度に基づいて、ベース昇温用ヒータ７３はオンオフされる。たとえば、ベース昇温用ヒータ７３は、断続排気時または真空装置の立ち上げ直後等のベース１３の温度が低温時にオンされてベース１３を加熱する。また、ベース昇温用温度センサ７２で検出されたベース温度に基づいて、ベース上部冷却パイプ７１を流れる冷媒流量を制御してロータ４を適切な温度に調整する。モータ３５のモータステータ３５ａは、実施形態１と同様に、ベース下部冷却パイプ７４内を流れる冷媒により適切な温度になるように冷却される。
その他の構造は、実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４５】
実施形態２においては、ベース昇温用ヒータ７３と、ベース昇温用温度センサ７２と、ねじステータ昇温装置８０とを用いて、ねじステータ６０とベース１３の上部とを、それぞれ、反応生成物の昇華温度以上に温度制御することができる。
【００４６】
一例として、ベース１３の上部における昇華温度が５０℃程度、外側ねじステータ４１における昇華温度が８０℃である場合について説明する。
ベース昇温用温度センサ７２の検出温度が第１の所定温度以下になると、すなわち、ベース１３の上部に反応生成物が堆積するような温度が検出されると、ベース昇温用ヒータ７３を制御してベース１３の上部の温度を上げる。ベース昇温用温度センサ７２の検出温度が第２の所定温度以上になると、すなわち、ロータ４のクリープ上限温度に基づき設定された第２の所定温度以上の温度が検出されると、ベース昇温用ヒータ７３を制御するとともに、ベース上部冷却パイプ７１を流れる冷媒の流量を制御することにより、ベース１３の上部の温度を下げる。これにより、ロータ４の温度上昇が抑制される。
【００４７】
ねじステータ昇温装置８０は、ねじステータ６０の温度がガスの昇華温度以上となるように制御するものである。たとえば、ねじステータ昇温用温度センサ８３で温度を検出して、外側ねじステータ４１の温度が８０℃程度以上になるように制御する。ねじステータ６０の外側ねじステータ４１は、ベース１３の上部でベース１３に熱的に結合されている。ベース１３の上部がベース上部冷却パイプ７１を流れる冷媒により適宜冷却され、外側ねじステータ４１も冷却されるが、上述したように、外側ねじステータ４１は、ねじステータ昇温装置８０により適宜温度調節されるので、ベース１３の温度に影響されて昇華温度以下に低下することはない。
【００４８】
また上述したように、プロセスガスを大量に排気するためにモータステータ３５ａが高温となった場合、ベース下部冷却パイプ７４を流れる冷媒流量を制御して、モータステータ３５ａが所定温度以下になるように調整する。実施形態２においても、ねじステータ６０の内側ねじステータ５１は、断熱シール部材７０Ｂにより中央筒部１４とは断熱されている。このため、ベース１３を冷却する際に、内側ねじステータ５１が中央筒部１４の冷却の影響を受けることが無い。従って、内側ねじステータ５１を、反応生成物の昇華温度以上の温度に維持することができる。
【００４９】
また、ベース下部冷却パイプ７４を流れる冷却水によりベース１３の中央筒部１４が冷却されると排気ポート１６も冷却されるが、ねじステータ昇温装置８０によりベース外筒１３Ａも加熱されるので、排気ポート１６も加熱され、排気ポート１６に反応生成物が堆積することが抑制される。
とくにねじステータ昇温装置８０を排気口１６ａの近傍に設けると、さらに排気ポート１６内の堆積物が少なくできる。
【００５０】
以上説明した実施形態２のターボ分子ポンプ１００Ａにおいても、実施形態１のターボ分子ポンプ１００と同様な効果を奏する。
【００５１】
また、実施形態２においては、ねじステータ６０を、直接、加熱し、かつ、所定の温度に維持するためのねじステータ昇温装置８０を備えているので、排気するプロセスガスの昇華温度に対応して目標温度を任意に設定することができるという効果もある。
【００５２】
--実施形態３--
図７は、本発明による実施形態３としてのターボ分子ポンプ１００Ｂの断面図，図８はねじステータ６０と排気口昇温用ヒータ９１の詳細を示す拡大図である。
実施形態３のターボ分子ポンプ１００Ｂが実施形態２のターボ分子ポンプ１００Ａと相違する点は、実施形態２におけるねじステータ昇温装置８０を、排気ポート１６Ａに取り付けられたねじステータ昇温装置９０に置換した点である。
ねじステータ昇温装置９０は、排気ポート１６Ａの外周に設けられたねじステータ昇温用ヒータ、すなわち排気口昇温用ヒータ９１と、排気ポート１６Ａに設けられたねじステータ昇温用温度センサ、すなわち排気口昇温用温度センサ９２とを備えている。
【００５３】
排気ポート１６Ａは、小径部１６ｂと大径部１６ｃとを有する段付き円筒形状を有している。排気ポート１６Ａの小径部１６ｂは、断熱シール部材２９を介して、ベース１３に設けられた貫通孔に嵌合されている。ねじステータ６０Ａの内側ねじステータ５１Ａの底部５２には突片５２ａが設けられている。排気ポート１６Ａの小径部１６ｂは、内側ねじステータ５１Ａの突片５２ａに、直接、接触して、ねじステータ６０Ａに熱的に結合されている。突片５２ａは、内側ねじステータ５１Ａの底部５２を排気ポート１６Ａと接触させる目的で設けられているから、環状のねじステータ６０Ａの全周に設ける必要はなく、排気ポート１６Ａの近傍にのみ設けられる。
【００５４】
断熱シール部材２９により、排気口昇温用ヒータ９１の熱がベース外筒１３Ａに伝熱されないようにしている。この結果、ヒータの効率がよい。
【００５５】
なお、排気ポート１６Ａとねじステータ６０Ａとを熱的に結合する構造としては、例えば、内側ねじステータ５１Ａに突片５２ａを設けることなく、内側ねじステータ５１Ａの底部５２と排気ポート１６Ａの小径部１６ｂとを積層して固定する構造とする等、種々、変形することが可能である。
実施形態３における他の構造は、実施形態２と同様であり、対応する部材に同一に符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
実施形態３において、排気口昇温用ヒータ９１を発熱させると、排気ポート１６Ａを介してねじステータ６０が加熱される。実施形態３では排気ポート１６Ａが、実施形態２の熱伝導部材８１の機能を兼用している。
実施形態３においては、ベース上部冷却パイプ７１を流れる冷媒と、ベース昇温用ヒータ７３と、ベース昇温用温度センサ７２と、ねじステータ昇温装置９０とを用いて、ねじステータ６０とベース１３の上部とを、それぞれ、反応生成物の昇華温度以上に温度制御する。ねじステータ昇温装置９０は、実施形態２のねじステータ昇温装置８０と同じ機能を有している。
従って、実施形態３のターボ分子ポンプ１００Ｂは、実施形態２のターボ分子ポンプ１００Ａと同様な効果を奏する。
【００５７】
また、実施形態３においては、ねじステータ昇温装置９０を、排気ポート１６Ａに取り付ける構造であり、排気ポート１６Ａは、通常のターボ分子ポンプが備える排気ポートを少し変更するだけで適用可能である。従って、コスト的な優位性を得ることができるという効果を有する。
【００５８】
以上説明した各実施の形態は以下のように変形して実施することができる。
（１）ねじステータ排気口５５を、内側ねじステータ５１の底部５２に形成した構造で例示した。しかし、外側ねじステータ４１の底部を内側ねじステータ５１側に延在して内側ねじステータ５１に熱的に結合させ、該外側ねじステータ４１の延在部にねじステータ排気口５５を設けるようにしてもよい。
【００５９】
（２）鋳造等により、外側ねじステータ４１と内側ねじステータ５１とが底部で連結された一体成形型のねじステータ６０とし、その底部にねじステータ排気口５５を形成することもできる。
（３）外側ねじ溝４３と内側ねじ溝５３はねじステータ６０に設けたが、ロータ下部円筒部４Ｂに形成してもよい。排気通路の一方の側面にのみねじ溝を設けたり、双方にねじ溝を設けてもよい。
【００６０】
（４）実施形態１の真空ポンプに実施形態２で説明したベース昇温用温度センサ７２と、ベース昇温用ヒータ７３とを設けてもよい。
（５）上記各実施形態では能動型の磁気軸受式ターボ分子ポンプとして例示したが、本発明は、永久磁石を使った受動型磁気軸受によるターボ分子ポンプや、メカニカルベアリングを用いたターボ分子ポンプ等にも適用することができる。
【００６１】
（６）ターボ分子ポンプに限らず、モータによりロータを回転駆動して真空排気する各種の真空ポンプに適用することができる。したがって。ねじ溝排気部のみを有する真空ポンプにも本発明を適用することができる。この場合、ロータ上部円筒部４Ａは省略できる。
（７）実施形態では、ベース外筒と中央筒部１４とが一体化されたベース１３として説明した。しかしながら、ベース外筒と中央筒部１４とを別部材で形成してボルトなどの締結部材で一体化してもよい。
【００６２】
本発明は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することができる。したがって、本発明は、ロータ円筒部とステータとによりねじ溝排気部を有する真空ポンプであって、ねじ溝排気部を構成する外側ステータと内側ステータを互いに熱的に結合した種々の真空ポンプに適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１      ポンプ容器                  ４      ロータ
４Ａ    ロータ上部                  ４Ｂ    ロータ円筒部
５      ロータ軸                    １１      ポンプ容器
１２      ケーシング部材              １３      ベース
１３Ａ    ベース外筒                  １４      中央筒部
１５      吸気口                      １６、１６Ａ    排気ポート
１６ａ    排気口                      ２３      ベース上部フランジ
２７〜２９    シール部材              ３５      モータ
３５ａ    モータステータ              ３５ｂ    モータロータ
４１、４１Ａ      外側ねじステータ    ４２      下端面
４３      外側ねじ溝                  ５１      内側ねじステータ
５２      底部                        ５２ａ      突片                    
５３      内側ねじ溝                  ５５      ねじステータ排気口
６０、６０Ａ    ねじステータ          ７０，７０Ａ，７０Ｂ    断熱シール部材
７１      ベース上部冷却パイプ        ７２      ベース昇温用温度センサ
７３      ベース昇温用ヒータ          ７４      ベース下部冷却パイプ
７６      ガス通路連通用開口部        ８０      ねじステータ昇温装置
８１      熱伝導部材                  ８２      ねじステータ昇温用ヒータ
８３      ねじステータ昇温用温度センサ
９０      ねじステータ昇温装置          ９１    排気口昇温用ヒータ
９２      排気口昇温用温度センサ
１００、１００Ａ、１００Ｂ    ターボ分子ポンプ
ＴＰ      タービン翼排気部            ＳＰ      ねじ溝排気部
【図１】
2015190404.tif 000003
【図２】
2015190404.tif 000004
【図３】
2015190404.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015190404.tif 000007
【図６】
2015190404.tif 000008
【図７】
2015190404.tif 000009
【図８】
2015190404.tif 000010