(57)【要約】【課題】大流量排気と生成物堆積防止の両立を図れるターボ分子ポンプの提供。【解決手段】ターボ分子ポンプは、最下段のスペーサとベース２０との間に配置され、冷却液が流れるスペーサ冷却パイプ４５を備えた冷却スペーサ２３ｂと、ネジステータを昇温するヒータ４２と、ネジステータの温度を検出する温度センサ４３と、スペーサ冷却パイプ４５に直列接続されてベース２０を冷却するベース冷却パイプ４６と、を備え、直列接続されたスペーサ冷却パイプ４５およびベース冷却パイプ４６への冷却液の流通とヒータ４２の通電とを制御して、ネジステータ２４の温度を所定温度に維持する温度制御部としての温調用コントローラ５１と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数段の回転翼と円筒部とが形成されたロータと、
前記複数段の回転翼に対して交互に配置される複数段の固定翼と、
積層することにより前記複数段の固定翼を位置決めする複数のスペーサと、
前記円筒部に対して隙間を介して配置されるステータと、
前記ステータが固定されるベースと、
前記積層されたスペーサの最下段スペーサと接触するように該最下段スペーサと前記ベースとの間に配置され、冷却液が流れる第１流路を有するスペーサ冷却部と、
前記ステータを昇温するヒータと、
前記ステータの温度を検出する温度センサと、
前記第１流路に直列接続される第２流路が形成され、前記ベースを冷却するベース冷却部と、
直列接続された前記第１および第２流路への冷却液の流通と前記ヒータの通電とを制御して、前記ステータの温度を所定温度に維持する温度制御部と、を備え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、
冷却液が前記第２流路、前記第１流路の順に流通するように、前記第２流路の流出部は前記第１流路の流入部に接続されている、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、
冷却液が前記第１流路、前記第２流路の順に流通するように、前記第１流路の流出部は前記第２流路の流入部に接続されている、ターボ分子ポンプ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
直列接続された前記第１および第２流路に対して並列接続されるバイパス配管と、
前記第１および第２流路に冷却液が流通する第１流通状態と前記バイパス配管に冷却液が流通する第２流通状態とを択一的に切り替える三方弁と、を備え、
前記温度制御部は、前記ヒータの通電および前記三方弁による前記第１の流通状態と前記第２流通状態との切り替えを制御して、前記ステータの温度を所定温度に維持する、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真空装置において、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】
従来、半導体製造工程におけるドライエッチングやＣＶＤ等のプロセスでは、プロセスを高速で行うために大量のガスを供給しながら処理が行われる。これらのプロセスを行う半導体製造装置においては、プロセスチャンバを真空排気する真空ポンプとして、一般的にタービン翼部とネジ溝ポンプ部とを備えたターボ分子ポンプが使用される。これらのプロセスにターボ分子ポンプを使用した場合に、プロセスガスの種類によってはポンプ内に反応生成物が堆積することがある。特に、反応生成物における圧力と昇華温度との関係から、圧力の比較的高いネジ溝ポンプ部において反応生成物の堆積が生じやすい。
【０００３】
そのため、特許文献１に記載のターボ分子ポンプでは、ヒータと水冷管とをポンプベースに設け、ヒータの通電と冷却水の供給とを制御することにより、ネジステータ等におけるガス流路温度が設定温度以下とならないように監視している。そうすることによって、反応生成物の堆積を防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７８６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ターボ分子ポンプはロータが高速回転することによりガスを排気するものであり、一般的にロータにはアルミニウム合金が使用されている。アルミニウムはクリープ現象が発生する温度が他の金属に比べて低い。そのため、ロータが高速回転するターボ分子ポンプでは、ロータ温度をクリープ温度領域よりも低く抑える必要がある。
【０００６】
一方、ターボ分子ポンプで大量のガスを排気すると、ガス排気に伴って熱が発生してロータ温度が上昇する。ロータからの放熱は、主に回転翼から固定翼への輻射やガスを介した熱伝達によって行われる。しかしながら、上述のように、ヒータの通電と冷却水の供給とを制御してネジステータ等の温度を設定温度よりも高い温度に維持する構成の場合、ガス排気中の固定翼の温度はネジステータ温度よりも高くなるため、回転翼から固定翼への放熱が十分に行われずロータ温度が高温になりやすい。そのため、ターボ分子ポンプの排気流量を大きくできないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態によるターボ分子ポンプは、複数段の回転翼と円筒部とが形成されたロータと、前記複数段の回転翼に対して交互に配置される複数段の固定翼と、積層することにより前記複数段の固定翼を位置決めする複数のスペーサと、前記円筒部に対して隙間を介して配置されるステータと、前記ステータが固定されるベースと、前記積層されたスペーサの最下段スペーサと接触するように該最下段スペーサと前記ベースとの間に配置され、冷却液が流れる第１流路を有するスペーサ冷却部と、前記ステータを昇温するヒータと、前記ステータの温度を検出する温度センサと、前記第１流路に直列接続される第２流路が形成され、前記ベースを冷却するベース冷却部と、直列接続された前記第１および第２流路への冷却液の流通と前記ヒータの通電とを制御して、前記ステータの温度を所定温度に維持する温度制御部と、を備えることを特徴とする。
さらに好ましい実施形態では、冷却液が前記第２流路、前記第１流路の順に流通するように、前記第２流路の流出部は前記第１流路の流入部に接続されていることを特徴とする。
さらに好ましい実施形態では、冷却液が前記第１流路、前記第２流路の順に流通するように、前記第１流路の流出部は前記第２流路の流入部に接続されていることを特徴とする。
さらに好ましい実施形態では、直列接続された前記第１および第２流路に対して並列接続されるバイパス配管と、前記第１および第２流路に冷却液が流通する第１流通状態と前記バイパス配管に冷却液が流通する第２流通状態とを択一的に切り替える三方弁と、を備え、前記温度制御部は、前記ヒータの通電および前記三方弁による前記第１の流通状態と前記第２流通状態との切り替えを制御して、前記ステータの温度を所定温度に維持することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、大流量排気と生成物堆積防止の両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明に係るターボ分子ポンプのポンプユニット１の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、図１の冷却スペーサ２３ｂが設けられた部分の拡大図である。
【図３】図３は、図２の冷却スペーサ２３ｂをＧ方向から見た平面図である。
【図４】図４は、温調系と冷却スペーサ２３ｂとの関係を説明するブロック図である。
【図５】図５は、塩化アルミニウムの蒸気圧曲線を示す図である。
【図６】図６は、本実施の形態における温調制御の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、冷却スペーサ２３ｂを備えない構成の場合の、ネジステータ２４および固定翼２２の温度と昇華温度曲線Ｌ１とを示す図である。
【図８】図８は、本実施の形態におけるネジステータ２４および固定翼２２の温度と昇華温度曲線Ｌ１とを示す図である。
【図９】図９は、温調系と冷却スペーサ２３ｂとの関係を説明するブロック図である。
【図１０】図１０は、変形例におけるネジステータ２４および固定翼２２の温度と昇華温度曲線Ｌ１とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は本発明に係るターボ分子ポンプの実施の形態を説明する図であり、ターボ分子ポンプのポンプユニット１の概略構成を示す断面図である。ターボ分子ポンプは、図１に示すポンプユニット１と、ポンプユニット１を駆動制御するためのコントロールユニット（不図示）と、後述する温調用コントローラ５１（不図示、図４を参照）とを備えている。
【００１１】
なお、以下では能動型磁気軸受式ターボ分子ポンプを例に説明するが、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。
【００１２】
ロータ３０には、複数段の回転翼３０ａと、回転翼３０ａよりも排気下流側に設けられた円筒部３０ｂとが形成されている。ロータ３０は、回転軸であるシャフト３１に締結されている。ロータ３０とシャフト３１とによってポンプ回転体が構成される。シャフト３１は、ベース２０に設けられた磁気軸受３７，３８，３９によって非接触支持される。なお、軸方向の磁気軸受３９を構成する電磁石は、シャフト３１の下端に設けられたロータディスク３５を軸方向に挟むように配置されている。
【００１３】
磁気軸受３７〜３９によって回転自在に磁気浮上されたポンプ回転体（ロータ３０およびシャフト３１）は、モータ３６により高速回転駆動される。モータ３６には、例えば３相ブラシレスモータが用いられる。モータ３６のモータステータ３６ａはベース２０に設けられ、永久磁石を備えるモータロータ３６ｂはシャフト３１側に設けられている。磁気軸受が作動していない時には、非常用のメカニカルベアリング２６ａ，２６ｂによってシャフト３１は支持される。
【００１４】
上下に隣接する回転翼３０ａの間には、固定翼２２がそれぞれ配置されている。複数段の固定翼２２は、複数のスペーサ２３ａおよび冷却スペーサ２３ｂによってベース２０上に位置決めされている。複数段の固定翼２２のそれぞれは、スペーサ２３ａによって挟持されている。冷却スペーサ２３ｂは、積層された複数段のスペーサ２３ａの内の最下段のスペーサ２３ａとベース２０との間に配置されている。なお、冷却スペーサ２３ｂが配置されている部分の詳細構成は後述する。ボルト４０によりケーシング２１をベース２０に固定すると、固定翼２２、スペーサ２３ａおよび冷却スペーサ２３ｂの積層体は、ケーシング２１の上端係止部２１ｂとベース２０との間に挟持される。その結果、複数段の固定翼２２の軸方向（図示上下方向）の位置決めが行われる。
【００１５】
図１に示すターボ分子ポンプは、回転翼３０ａと固定翼２２とで構成されるタービン翼部ＴＰと、円筒部３０ｂとネジステータ２４とで構成されるネジ溝ポンプ部ＳＰとを備えている。なお、ここではネジステータ２４側にネジ溝が形成されているが、円筒部３０ｂ側にネジ溝を形成しても構わない。ベース２０の排気口２０ａには排気ポート２５が設けられ、この排気ポート２５にバックポンプが接続される。ロータ３０を磁気浮上させつつモータ３６により高速回転させることで、吸気口２１ａ側の気体分子は排気ポート２５側へと排気される。
【００１６】
ベース２０には、ネジステータ２４の温度を制御するためのベース冷却パイプ４６、ヒータ４２および温度センサ４３が設けられている。ネジステータ２４の温度制御については後述する。図１に示す例では、バンドヒータで構成されるヒータ４２がベース２０の側面に巻きつけられるように装着されているが、シースヒータをベース２０内に埋め込む構成でも良いし、ネジステータ２４に設けても良い。温度センサ４３は、ネジステータ２４の温度を計測するために設けられたものである。図１に示す例では、温度センサ４３をベース２０に設けて間接的にネジステータ温度を求めているが、温度センサ４３をネジステータ２４に設けることでネジステータ温度をより正確に計測することができる。温度センサ４３には、例えば、サーミスタ、熱電対や白金温度センサが用いられる。
【００１７】
図２は、図１の冷却スペーサ２３ｂが設けられた部分の拡大図である。上述したように、複数段の固定翼２２と複数のスペーサ２３ａとを交互に積層した積層体は、冷却スペーサ２３ｂ上に載置される。冷却スペーサ２３ｂは、スペーサ冷却パイプ４５が設けられているフランジ部２３２と、最下段のスペーサ２３ａが載置されるスペーサ部２３１とを備えている。
【００１８】
図３は、図２の冷却スペーサ２３ｂをＧ方向から見た平面図である。冷却スペーサ２３ｂは、スペーサ２３ａと同様のリング状の部材である。フランジ部２３２には、スペーサ冷却パイプ４５を収納する円形の溝２３４が形成されている。溝２３４の外周側には、ボルト４０（図１，２参照）が貫通する貫通孔２３０が複数形成されている。スペーサ冷却パイプ４５と溝２３４との隙間には、熱伝導性グリース、良熱伝導性の樹脂、半田等が充填される。
【００１９】
スペーサ冷却パイプ４５はほぼ円形状に曲げ加工され、スペーサ冷却パイプ４５の流入部４５ａおよび排出部４５ｂが、冷却スペーサ２３ｂの側方に引き出されている。その流入部４５ａおよび排出部４５ｂには、配管用継手５０が装着されている。流入部４５ａからスペーサ冷却パイプ４５内に流入した冷却液（例えば、冷却水）は、スペーサ冷却パイプ４５に沿って円形状に流れ、排出部４５ｂから排出される。
【００２０】
図２に戻って、ケーシング２１は、フランジ２１ｃが冷却スペーサ２３ｂのフランジ部２３２に対向するように装着され、ボルト４０によってベース２０に固定される。なお、各ボルト４０には断熱部材として機能する断熱用座金４４が各々設けられている。断熱用座金４４は、ベース２０と冷却スペーサ２３ｂとの間に配置され、ベース２０と冷却スペーサ２３ｂとを断熱している。断熱用座金４４に用いられる材料としては、スペーサ２３ａや冷却スペーサ２３ｂに用いられる材料（例えば、アルミ）よりも熱伝導率の低い材料が用いられる。例えば、金属の場合はステンレスなどが望ましく、非金属の場合は耐熱温度１２０℃以上の樹脂（例えば、エポキシ樹脂）が望ましい。
【００２１】
冷却スペーサ２３ｂのフランジ部２３２とベース２０との間には真空用シール４８が設けられ、フランジ部２３２とフランジ２１ｃとの間にも真空用シール４７が設けられている。ベース２０はヒータ４２によって加熱されるとともに、冷却液が流れるベース冷却パイプ４６によって冷却される。ネジステータ２４はボルト４９によってベース２０に固定され、ベース２０に熱的に接触している。そのため、ネジステータ２４は、ベース２０を介してベース冷却パイプ４６によって冷却されるとともに、ヒータ４２によって加熱されることになる。温度センサ４３は、ベース２０の、ネジステータ２４が固定されている部分の近辺に配置されている。
【００２２】
冷却スペーサ２３ｂは、スペーサ冷却パイプ４５内を流れる冷却液によって冷却される。そのため、固定翼２２の熱は、破線矢印で示すようにスペーサ２３ａ、冷却スペーサ２３ｂの順に伝達され、スペーサ冷却パイプ４５内の冷却液に放熱される。また、詳細は後述するが、反応生成物が堆積しやすいガスを排気する場合には、ヒータ４２による加熱およびベース冷却パイプ４６による冷却を制御して、ネジステータ２４の温度を反応生成物が堆積しない温度以上とする。ここで、反応生成物が堆積しない温度としては、反応生成物の昇華温度以上の温度が採用される。
【００２３】
そのため、高温状態のベース２０から固定翼２２側に熱が流入しないように、冷却スペーサ２３ｂとベース２０との間に断熱用座金４４が配置されている。また、図２からも分かるように、冷却スペーサ２３ｂとフランジ２１ｃとの間には真空用シール４７を介することによって隙間が形成されているので、ケーシング２１と冷却スペーサ２３ｂとの間での熱移動は低減される。
【００２４】
図４は、温調系と冷却スペーサ２３ｂとの関係を説明するブロック図である。温調系はベース冷却パイプ４６、ヒータ４２、温度センサ４３、温調用コントローラ５１、三方弁５２およびバイパス配管５３を備えている。冷却スペーサ２３ｂのスペーサ冷却パイプ４５は、配管５４によってベース冷却パイプ４６に直列接続されている。すなわち、配管５４は、ベース冷却パイプ４６の流出部４６ｂとスペーサ冷却パイプ４５の流入部４５ａとを接続している。
【００２５】
ベース冷却パイプ４６の流入部４６ａに接続された冷却液供給用配管５５には三方弁５２が設けられている。三方弁５２の一方の排出ポートには流入部４６ａが接続され、他方の排出ポートにはバイパス配管５３が接続されている。バイパス配管５３の他端は、スペーサ冷却パイプ４５の流出部４５ｂに接続された冷却液戻り用配管５６に接続されている。すなわち、バイパス配管５３は、直列接続されたスペーサ冷却パイプ４５およびベース冷却パイプ４６に対して並列接続されている。
【００２６】
三方弁５２を切り替えることによって、直列接続されたスペーサ冷却パイプ４５およびベース冷却パイプ４６の経路、またはバイパス配管５３のいずれか一方に冷却液が供給される。三方弁５２の切り替えは、温調用コントローラ５１によって制御される。温調用コントローラ５１は、温度センサ４３の検出温度と記憶部５１１に記憶されている設定温度とに基づいて、三方弁５２の切り替えおよびヒータ４２のオンオフを制御する。なお、図４に示す例では、温調用コントローラ５１をコントロールユニットとは別に設けているが、コントロールユニットに内蔵するようにしても良い。また、温調用コントローラ５１で行う制御を、ターボ分子ポンプが装着されている真空装置の制御部において行うようにしても良い。
【００２７】
（温度制御の詳細説明）
次に、温調用コントローラ５１で行われる温度制御（以下では、温調制御と呼ぶ）について説明する。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を行う真空装置にターボ分子ポンプを使用した場合、ポンプ内に反応生成物が堆積するのを防止するために、以下に説明するような温調制御を行う。塩素系や硫化フッ素系の反応生成物は、真空度が低くなるほど（すなわち、圧力が高くなる程）昇華温度が高くなり、堆積しやすくなる。
【００２８】
例えば、反応生成物が塩化アルミニウムの場合、塩化アルミニウムの蒸気圧曲線は図５に示すような曲線Ｌ１となる。図５において縦軸は昇華温度（℃）で、横軸は圧力（Ｐａ）である。曲線Ｌ１の上側では塩化アルミニウムは気体であるが、曲線Ｌ１の下側では固体となる。図５から分かるように、圧力が高くなるほど昇華温度が高くなるので、ポンプの下流側ほど、具体的にはネジ溝ポンプ部ＳＰ（円筒部３０ｂ、ネジステータ２４）に反応生成物が堆積しやすい。そのため、本実施の形態では、温調制御を行って反応生成物堆積を防止するようにしている。
【００２９】
図６は、本実施の形態における温調制御の一例を示すフローチャートである。温調制御中は、図６に示す処理が温調用コントローラ５１において所定時間間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１１０では、ネジステータ２４の温度Ｔが所定管理温度Ｔthよりも大きいか否かを判定する。所定管理温度Ｔthは、ガス排気時のネジ溝ポンプ部ＳＰにおける圧力での昇華温度以上に設定される。例えば、所定管理温度Ｔth＝昇華温度と設定する。ネジステータ２４の温度Ｔは、温度センサ４３によって計測された温度に基づき、ネジステータ２４から温度センサ４３の部分までの熱抵抗等を考慮して算出される。また、温度センサ４３の温度計測値をネジステータ２４の温度Ｔとして代用しても良い。
【００３０】
ステップＳ１１０でＴ＞Ｔthであると判定された場合、ネジステータ２４の温度が反応生成物堆積を防止できる温度となっている。ところで、ネジステータ２４と対向しているロータ３０（すなわち円筒部３０ｂ）の温度は、ネジステータ２４および円筒部３０ｂ間の熱移動により、ネジステータ２４と同程度または若干高い温度になっている。後述するように、ロータ温度はクリープ現象が顕著となる温度よりも低く保つ必要があるので、ネジステータ２４の温度は過度に高くするのは好ましくない。そのため、ステップＳ１１０でＴ＞Ｔthであると判定された場合には、ネジステータ２４の温度が高くなりすぎないように、ステップＳ１２０へ進んでヒータ４２の通電を停止すると共に、三方弁５２を切り替えてスペーサ冷却パイプ４５およびベース冷却パイプ４６に冷却液を流通させる。その結果、ネジステータ２４の温度は低下し始める。
【００３１】
一方、ステップＳ１１０でＮＯ（Ｔ≦Ｔth）と判定されるとステップＳ１３０へ進み、ヒータ４２の通電を開始すると共に、三方弁５２を切り替えて冷却液をバイパス配管５３へ迂回させる。これにより、スペーサ冷却パイプ４５およびベース冷却パイプ４６における冷却液の流通が停止すると共に、ヒータ４２によってベース２０およびベース２０に熱的に接触しているネジステータ２４が加熱され、ネジステータ２４の温度が上昇する。温調制御中は図６の処理が繰り返し実行され、ネジステータ２４の温度Ｔは所定管理温度Ｔthの近辺（図５のラインＬ１よりも上側の温度）に維持され、反応生成物の堆積が防止される。
【００３２】
ところで、本実施の形態では、冷却スペーサ２３ｂを設け、その冷却スペーサ２３ｂのスペーサ冷却パイプ４５とベース冷却パイプ４６とを直列に接続するような構成としている。冷却スペーサ２３ｂは、固定翼２２を冷却するために設けられたものである。ターボ分子ポンプでは、ガス排気に起因する発熱により回転翼３０ａおよび固定翼２２の温度が上昇する。冷却スペーサ２３ｂを備えていない従来のターボ分子ポンプでは、回転翼３０ａの熱は、回転翼３０ａ→固定翼２２→スペーサ２３ａ→ベース２０→ベース冷却パイプ４６の経路で冷却液へ放熱される。一方、温調制御中のネジステータ２４やベース２０の温度は所定温度（上述した所定管理温度Ｔthの近辺）に維持されているので、ネジステータ２４、固定翼２２の温度は、例えば図７に示すような温度となる。
【００３３】
図７は、ネジステータ２４および固定翼２２の温度（ラインＬ２）と昇華温度曲線Ｌ１とを示したものである。ネジステータ２４、固定翼２２における圧力はガス排気中の圧力である。圧力はネジステータ出口（Ａ）、ネジステータ入口（Ｂ）、最下段の固定翼２２（Ｃ）、中間段の固定翼２２（Ｄ）、最上段の固定翼２２（Ｅ）の順に低くなっている。一方、ネジステータ２４は温調制御により所定温度に維持されているが、ガス排気の熱により、ネジステータ入口（Ｂ）温度よりもネジステータ出口（Ａ）の温度の方が若干高くなっている。また、固定翼２２の温度は、ネジステータ２４から遠くなるほど高くなっており、最上段の固定翼２２（Ｅ）では１００℃を超えている。さらに、回転翼３０ａの温度は、固定翼２２の温度と同程度または高くなっている。
【００３４】
一般的に、ロータ３０はアルミ合金により形成されるが、アルミニウムはクリープ現象が発生する温度が他の金属に比べて低い。そのため、ロータ３０が高速回転するターボ分子ポンプでは、ロータ温度をクリープ温度領域よりも低く抑える必要がある。このようなことから、ターボ分子ポンプで排気できるガス流量がロータ温度によって制限を受けることになり、図７に示す温度状況では、ガス流量をさらに増加させることができない。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、冷却スペーサ２３ｂを設けて固定翼２２の冷却を行うような構成とした。図８は、本実施の形態におけるネジステータ２４および固定翼２２の温度（ラインＬ３）と昇華温度曲線Ｌ１とを示したものである。なお、比較のために、図７に示したラインＬ２も図示した。温調制御を実行している場合には、ネジステータ２４は所定温度に維持されるので、本実施の形態の場合も図７に示した温度と同一となる。しかしながら、冷却スペーサ２３ｂによる冷却によって、最下段の固定翼２２（Ｃ）、中間段の固定翼２２（Ｄ）、最上段の固定翼２２（Ｅ）の温度は、ラインＬ３で示すように従来のラインＬ２よりも低くなる。その結果、ロータ３０のクリープ変形に対する温度マージンが大きくなり、ガス流量の増加を図ることができ、ＣＶＤプロセス等の高速化を図ることができる。
【００３６】
なお、温調制御中は、図６に示すようにヒータ４２のオンオフ、およびスペーサ冷却パイプ４５、ベース冷却パイプ４６への冷却液の流通のオンオフを同期して行っているので、ヒータ２４がオンのときの温度分布とヒータ２４がオフのときの温度分布は若干異なっている。図８は、ヒータオン、冷却液流通時の温度分布を示したものである。
【００３７】
冷却スペーサ２３ｂの質量Ｍｓとベース２０の質量Ｍｂとを比較すると明らかにＭｂ＞Ｍｓであって、その差はかなり大きい。スペーサ冷却パイプ４５とベース冷却パイプ４６とは直列接続されているので冷却液の流速は同じであり、冷却スペーサ２３ｂから冷却液への熱伝達係数とベース２０から冷却液への熱伝達係数はほぼ同じとみなすことができる。スペーサ冷却パイプ４５、ベース冷却パイプ４６における冷却液との温度差はほぼ同一とみなせるので、スペーサ冷却パイプ４５、ベース冷却パイプ４６から冷却液へ移動する時間当たりの熱は、ほぼ同一と考えることができる（ただし、両者の長さはほぼ同一と仮定する）。
【００３８】
上述したようにＭｂ＞Ｍｓであるので、冷却液が流通しているときの冷却スペーサ２３ｂの温度低下速度は、ベース２０（すなわちネジステータ２４）の温度低下速度よりも速い。すなわち、温調制御中において、スペーサ冷却パイプ４５およびベース冷却パイプ４６に冷却液が流通していない期間においては、固定翼２２の温度は図８に示すラインＬ３よりも温度が高くなっているが、三方弁５２を切り替えて冷却液の流通を開始すると、速やかにラインＬ３へと近づく。そして、三方弁５２を切り替えて冷却液の流通を停止すると、固定翼２２の温度分布はラインＬ３の位置から上方に移動する。すなわち、温度制御中は、通電および冷却液流通のオンオフ制御に伴って、ラインＬ３は僅かに上下することになる。
【００３９】
図９，１０は、本実施の形態の変形例を説明する図である。図９は、温調系と冷却スペーサ２３ｂとの関係を説明するブロック図である。図１０は、変形例におけるネジステータ２４および固定翼２２の温度（ラインＬ４）と昇華温度曲線Ｌ１とを示したものである。なお、比較のためラインＬ２も示した。以下では、図４の構成と異なる部分を中心に説明する。
【００４０】
図９に示す構成では、スペーサ冷却パイプ４５の流入部４５ａに、三方弁５２が設けられた冷却液供給用配管５５を接続するようにしている。スペーサ冷却パイプ４５の排出部４５ｂは、配管５４によりベース冷却パイプ４６の流入部４６ａに接続されている。ベース冷却パイプ４６の排出部４６ｂには、冷却液戻り用配管５６が接続されている。すなわち、変形例では、冷却液を冷却スペーサ２３ｂ（スペーサ冷却パイプ４５）、ベース冷却パイプ４６の順に流すようにしている。
【００４１】
図４に示す構成の場合、ベース冷却パイプ４６によって暖められた冷却液がスペーサ冷却パイプ４５に供給されるが、図９では逆の流れになっているので、冷却スペーサ２３ｂに供給される冷却液の温度は図４の場合よりも低くなる。そのため、図１０のラインＬ４で示すように、冷却スペーサ２３ｂおよび固定翼２２の温度を図４，８の場合よりも低くすることができる。その結果、ロータ３０のクリープ変形に対する温度マージンがさらに大きくなり、ガス流量のさらなる増加を図ることができる。
【００４２】
上述したように、温調制御中における冷却液流通のオンオフ制御によってラインＬ３（ラインＬ４も同様）は上下に変化するが、逆に、オフ期間が有ることによって固定翼２２の温度が低下しすぎるのを防止することができる。例えば、スペーサ冷却パイプ４５をベース冷却パイプ４６の冷却液流通とは別系統とし、スペーサ冷却パイプ４５に冷却液を常時流通させる構成とした場合、最下段側の固定翼２２（Ｃ）の温度が昇華温度曲線Ｌ１よりも低下するおそれがある。そのような場合、最下段の固定翼２２（Ｃ）や冷却スペーサ２３ｂに反応生成物が堆積するという問題が生じるが、本実施の形態ではそのような反応生成物堆積の発生を防止することができる。
【００４３】
なお、上述した実施の形態では、温調制御中にベース冷却パイプ４６およびスペーサ冷却パイプ４５の冷却液流通を停止した場合に、三方弁５２を用いて冷却液をバイパス配管５３に迂回させるようにしたので、装置全体の冷却系における冷却液流通停止を避けることができる。一般に、冷却液による冷却系を備える真空装置の場合、冷却液の流通が停止した場合にアラームを発生するような構成としている。しかしながら、本実施の形態のターボ分子ポンプを使用した場合には、温調時にアラームが発生することがない。もちろん、三方弁の代わりに二方弁を用いて、冷却液の流通および停止を行うようにしても構わない。
【００４４】
上述したように、本実施の形態では、ターボ分子ポンプは、複数段の回転翼３０ａと円筒部３０ｂとが形成されたロータ３０と、複数段の回転翼３０ａに対して交互に配置される複数段の固定翼２２と、積層することにより複数段の固定翼２２を位置決めする複数のスペーサ２３ａと、円筒部３０ｂに対して隙間を介して配置されるネジステータ２４と、ネジステータ２４が固定されるベース２０と、積層されたスペーサ２３ａの最下段スペーサ２３ａと接触するように該最下段スペーサ２３ａとベース２０との間に配置され、冷却液が流れる第１流路が形成された冷却スペーサ２３ｂと、ネジステータ２４を昇温するヒータ４２と、ネジステータ２４の温度を検出する温度センサ４３と、第１流路としてのスペーサ冷却パイプ４５に直列接続される第２流路であって、ベース２０を冷却するベース冷却パイプ４６と、を備え、直列接続されたスペーサ冷却パイプ４５およびベース冷却パイプ４６への冷却液の流通とヒータ４２の通電とを制御して、ネジステータ２４の温度を所定温度に維持する温度制御部としての温調用コントローラ５１と、を備える。
【００４５】
直列接続されたスペーサ冷却パイプ４５およびベース冷却パイプ４６への冷却液の流通とヒータ４２の通電とを制御して、ネジステータ２４の温度を所定温度に維持することにより、ネジステータ２４は反応生成物の昇華温度よりも高くなり、反応生成物の堆積を防止することができる。さらに、固定翼２２を冷却するための冷却スペーサ２３ｂを設けることで、図８のラインＬ３で示すように、固定翼２２の温度を従来よりも低く保つことができ、ガス流量の増大を図ることが可能となる。さらに、スペーサ冷却パイプ４５の冷却液流通をオンオフすることで、固定翼２２が過度に冷却されるのを防止することができ、固定翼２２への反応生成物堆積を防止することができる。
【００４６】
また、冷却液の流通方向は、ベース冷却パイプ４６→スペーサ冷却パイプ４５の順でも良いし、スペーサ冷却パイプ４５→ベース冷却パイプ４６の順でも良い。スペーサ冷却パイプ４５→ベース冷却パイプ４６と流した場合には固定翼２２の温度をより低く維持することができ、ガス流量をより大きくすることができる。
【００４７】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
２３ａ…スペーサ、２３ｂ…冷却スペーサ、４２…ヒータ、４３…温度センサ、４５…スペーサ冷却パイプ、４６…ベース冷却パイプ、５１…温調用コントローラ、５２…三方弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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