(57)【要約】【課題】小型化、軽量化が可能で、簡単な構成で分離して構成された動翼を取付ける第１の回転軸とモータのロータ等を取付ける第２の回転軸が締結でき、高速回転及び比較的ロータを高温で稼動させるのに適したターボ型真空ポンプを提供すること。【解決手段】ポンプ部Ｐの軸方向片側に動翼を回転支持する軸受及びモータ部Ｍを配置したターボ型真空ポンプにおいて、動翼を取り付ける第１の回転軸２５と、モータロータ４１を取り付ける第２の回転軸４４と、第１の回転軸２５と第２の回転軸４４を締結する締結部材２９とを具備し、第１の回転軸２５は高耐食性の材料で、第２の回転軸４４は強磁性の材料で構成され、第１の回転軸２５の線膨張係数が第２の回転軸の線膨張係数に比べて小さく、第１の回転軸２５は中空構造であり、締結部材２９は第１の回転軸２５の中空部を貫通し第１の回転軸２５と第２の回転軸４４を締結する。【選択図】図３
2008286179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口が設けられたケーシング内に、動翼と静翼からなるポンプ部が設けられ、前記ポンプ部の軸方向片側に前記動翼を回転支持する軸受及びモータを配置したターボ型真空ポンプにおいて、
前記動翼を取り付ける第１の回転軸と、少なくとも前記モータのロータを取り付ける第２の回転軸と、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸を締結する締結部材とを具備し、
前記第１の回転軸は高耐食性の材料で、前記第２の回転軸は強磁性の材料でそれぞれ構成され、
前記第１の回転軸の線膨張係数が前記第２の回転軸の線膨張係数に比べて小さく、
前記第１の回転軸は中空構造であり、前記締結部材は前記第１の回転軸の中空部を貫通し該第１の回転軸と前記第２の回転軸を締結することを特徴とするターボ型真空ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ型真空ポンプにおいて、
前記締結部材の線膨張係数は、前記第１の回転軸の線膨張係数と同等以下であること特徴とするターボ型真空ポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のターボ型真空ポンプにおいて、
前記第１の回転軸に取り付けられた前記動翼の軸方向の移動を阻止する動翼押さえ部材と前記第１の回転軸の間に弾性材からなる弾性部材を介在させたことを特徴とするターボ型真空ポンプ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のターボ型真空ポンプにおいて、
前記第１の回転軸に取り付けられた前記動翼の軸方向の移動を阻止する動翼押え鍔部を該第１の回転軸と一体形成したことを特徴とするターボ型真空ポンプ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のターボ型真空ポンプと、真空チャンバとを備え、
前記真空チャンバ近傍に前記ターボ型真空ポンプを配置し、前記ターボ型真空ポンプの排気口とバックポンプとを配管により接続した排気系を有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体製造装置において、
前記ターボ型真空ポンプの回転速度を変化させることにより、前記真空チャンバの圧力を所定の値に設定することを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を排気する運動量移送式のターボ型真空ポンプに係り、特に腐食性プロセスガスを排気する用途や、反応生成物を含むガスを排気する用途に適したターボ型真空ポンプ、及び係るターボ型真空ポンプを備えた半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のターボ型真空ポンプの一例として、例えば特許文献１に記載されたターボ型真空ポンプがある。図１は特許文献１に記載されたターボ型真空ポンプの断面図である。このターボ型真空ポンプは、吸気口１１１Ａ及び排気口１１１Ｂを有するケーシング１１１と、このケーシング１１１内に軸受１１６を介して回転自在に支持された回転軸１１２と、吸気口１１１Ａ側から排気口１１１Ｂ側に至る間のケーシング１１１内に順次配設された遠心圧縮ポンプ段１１３及び円周流圧縮ポンプ段１１４とを備えている。遠心圧縮ポンプ段１１３は、回転軸１１２に取り付けられたオープン羽根車１１３Ａと、固定円板１１３Ｂとを交互に並列に配置して構成されている。円周流圧縮ポンプ段１１４は、回転軸１１２に取付けられた羽根車１１４Ａと、固定円板１１４Ｂとを交互に並列に配置して構成されている。回転軸１１２は、回転軸１１２に連結されたモータ１１５により回転駆動されるようになっている。
【０００３】
上記従来のターボ型真空ポンプにて腐食性ガスを排気する場合には、ケーシング１１１、回転軸１１２、及び遠心圧縮ポンプ段１１３、円周流圧縮ポンプ段１１４に耐腐食性が要求される。また、反応生成物を含むガスを排気する場合には、遠心圧縮ポンプ段１１３、円周流圧縮ポンプ段１１４にて反応生成物の析出を防止するために、排気流路を高温にすることが必要である。そのため、ケーシング１１１及び遠心圧縮ポンプ段１１３、円周流圧縮ポンプ段１１４は、耐腐食性を有し、且つ温度変化に対して寸法変化の少ない低熱膨張係数を有する材料で構成することが望ましい。また、回転軸１１２は、高強度・高ヤング率の材料で構成すると、排気性能を高めるための高速回転化が容易となる。更に、回転軸１１２は、モータ１１５の出力特性向上のため、強磁性材料で構成することが望ましい。
【０００４】
しかしながら、耐腐食性、低熱膨張係数、高強度・高ヤング率、強磁性の特性を併せ持つ材料は極めてすくないため、回転軸１１２は、用途に応じて、もしくはいずれかの特性を犠牲にして材料を選定せざるを得なかった。例えば、しばしば用いられる材料として、ニレジスト鋳鉄などのＦｅ−Ｎｉ系合金がある。このＦｅ−Ｎｉ系合金は、耐腐食性、低熱膨張係数、強磁性の特性を有するが、ヤング率は１３０Ｇｐａ程度で一般の鉄鋼材料の２０６Ｇｐａと比して低い。従って、ロータの危険速度は低くなるので高速回転化が困難であり、それゆえに、回転速度を低くしてポンプの排気性能を犠牲にしていた。もしくは軸径を大きくして高速回転化を図っていたため、ポンプの小型化や軽量化を犠牲にしていた。
【０００５】
上記問題を解決したターボ型真空ポンプとして、特許文献２に記載されたターボ型真空ポンプがある。図２は特許文献２に記載されているターボ型真空ポンプの全体構成を示す断面図である。このターボ型真空ポンプは、回転軸を第１の回転軸１２１と第２の回転軸１２２に分離し、第１の回転軸１２１に遠心ドラッグ翼１２３を固着して排気流路を形成し、第１の回転軸１２１をオーバーハング（片持ち）として、第１の回転軸に１２１の軸端に設けた軸締結フランジ１２４により第２の回転軸１２２と軸締結を行い、第２の回転軸１２２にモータ１２５のロータ１２５ａ及び磁気軸受１２６〜１２８のロータ１２６ａを配置してロータを構成している。
【０００６】
第１の回転軸１２１には、排気流路に設置される回転軸として求められる特性、即ち、耐腐食性や耐熱性、低密度の特性を有する材料を選定し、第２の回転軸１２２には、高強度・高ヤング率で強磁性を有する材料を選定している。即ち、第１の回転軸１２１と第２の回転軸１２２とに求められる異なった特性を考慮して、第１の回転軸１２１と第２の回転軸１２２の材料を選定している。例えば、第１の回転軸１２１には、線膨張係数が５×１０-6℃-1以下のインバー、ニレジスト鋳鉄等のＦｅ−Ｎｉ系合金やセラミックスなどを用い、第２の回転軸１２２には、ヤング率が２０６Ｇｐａ程度であるマルテンサイト系ステンレス鋼を使用している。
【０００７】
また、固定ボルト１２９には、各遠心ドラッグ翼１２３と、第１の回転軸１２１及びリング状部材１３０の軸方向接触面にて回転トルクに応じて摩擦力が得られるように締付トルクが付与される。なお、ポンプ運転中の温度変化により固定ボルト１２９の締付力が変化しないようにするため、第１の回転軸１２１の線膨張係数と、各遠心ドラッグ翼１２３と各リング状部材１３０及び翼押さえ１３１からなる積層ユニットとの線膨張係数を略同一にする。なお、図２において１３２は固定翼、１３３は吸気口１３３Ａと排気口１３３Ｂを有するケーシングである。
【特許文献１】特開平３−１１５７９７号公報
【特許文献２】特開２００５−６９０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献２に記載のターボ型真空ポンプにおいて、例えば第１の回転軸１２１の特性をもつ材料としてはセラミックスが考えられる。この第１の回転軸１２１に固定ボルト１２９を捩じ込むためのネジ溝を有するネジ穴を形成が必要となる。セラミックスは脆性材料であるためネジ形状の形成には不向きである。もし仮に形成したとしても鋭角になるネジ溝部からの破損の可能性が考えられる。
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、小型化、軽量化が可能で、簡単な構成で分離して構成された動翼を取付ける第１の回転軸とモータのロータ等を取付ける第２の回転軸が締結でき、高速回転及び比較的ロータを高温で稼動させるのに適したターボ型真空ポンプ、及び該真空ポンプを用いた半導体製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明は、吸気口が設けられたケーシング内に、動翼と静翼からなるポンプ部が設けられ、前記ポンプ部の軸方向片側に前記動翼を回転支持する軸受及びモータを配置したターボ型真空ポンプにおいて、前記動翼を取り付ける第１の回転軸と、少なくとも前記モータのロータを取り付ける第２の回転軸と、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸を締結する締結部材とを具備し、前記第１の回転軸は高耐食性の材料で、前記第２の回転軸は強磁性の材料でそれぞれ構成され、前記第１の回転軸の線膨張係数が前記第２の回転軸の線膨張係数に比べて小さく、前記第１の回転軸は中空構造であり、前記締結部材は前記第１の回転軸の中空部を貫通し該第１の回転軸と前記第２の回転軸を締結することを特徴とする。
【００１１】
上記ターボ型真空ポンプにおいて、例えば第１の回転軸に適した材料としてセラミック（Ｓｉ3Ｎ4）（線膨張係数３×１０-6℃-1、ヤング率３００Ｇｐａ）を使用し、第２の回転軸としてＳＵＳ合金であるＳＵＳ４２０（磁性材料）（線膨張係数１０．３×１０-6℃-1、ヤング率２００Ｇｐａ）を使用する。このような構成を採用することにより、第１の回転軸に脆性材料であるセラミックスを採用しても、第１の回転部材にネジ形状を形成することがないから、ロータ全体の機械的信頼性を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明は上記ターボ型真空ポンプにおいて、前記締結部材の線膨張係数は、前記第１の回転軸の線膨張係数と同等以下であること特徴とする。ターボ型真空ポンプにおいて、ロータを回転させると、常温に対して温度上昇する。その温度上昇量は、ポンプへの負荷、周囲温度、冷却条件により影響される。第１の回転軸と第２の回転軸を締結する締結部材の線膨張係数が、第１の回転軸の線膨張係数より大きいと、締結部材の方が、第１の回転軸よりも伸びてしまい、緩みが発生し、回転異常を発生するおそれがある。それに対して締結部材の線膨張係数を第１の回転軸の線膨張係数と同等以下とすると、締結部材には第１の回転軸の熱膨張による力が軸方向に作用し、緩みは発生しない。よって、ロータ高温時でも安定した高速回転を維持することができる。
【００１３】
また、本発明は、上記ターボ型真空ポンプにおいて、前記第１の回転軸に取り付けられた前記動翼の軸方向の移動を阻止する動翼押え部材と前記第１の回転軸の間に弾性材からなる弾性部材を介在させたことを特徴とする。第１の回転軸に翼要素を多段に挿入、締結する構造を想定した場合、多段の翼要素と第１の回転軸の同時締結が必要である。しかし、２つの端面を同時に押さえることはできないので、その際に生じる軸方向の隙間に弾性部材を介在させて締結する方式を採用した。この弾性材料としては、ゴム、樹脂等が上げられる。また、同じ効果を得るため、バネ鋼等を用いてもよい。また、バネ座金等、形状により軸方向に作用する弾性部材を用いても同様の効果が得られる。
【００１４】
また、本発明は、上記ターボ型真空ポンプにおいて、前記第１の回転軸に取り付けられた前記動翼の軸方向の移動を阻止する動翼押さえ鍔部を該第１の回転軸と一体形成したことを特徴とする。このように、動翼の軸方向の移動を阻止する動翼押え鍔部を第１の回転軸と一体形成したことにより、第１の回転軸に多段に挿入された翼要素を介して第１の回転軸を軸方向に締結保持できる。
【００１５】
また、本発明は、上記ターボ型真空ポンプと、真空チャンバとを備え、
真空チャンバ近傍にターボ型真空ポンプを配置し、ターボ型真空ポンプの排気口とバックポンプとを配管により接続した排気系を有することを特徴とする半導体製造装置にある。
【００１６】
また、本発明は、上記半導体製造装置において、ターボ型真空ポンプの回転速度を変化させることにより、真空チャンバの圧力を所定の値に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、動翼を取り付ける第１の回転軸と、少なくともモータのロータを取り付ける第２の回転軸と、第１の回転軸と第２の回転軸を締結する締結部材とを具備し、第１の回転軸は高耐食性の材料で、第２の回転軸は強磁性の材料でそれぞれ構成され、第１の回転軸の線膨張係数が第２の回転軸の線膨張係数に比べて小さく、第１の回転軸は中空構造であり、締結部材は第１の回転軸の中空部を貫通し第１の回転軸と第２の回転軸を締結するので、第１の回転軸にセラミック（Ｓｉ3Ｎ4）等の脆性材料を採用しても、第１の回転部材にネジ形状を形成する必要がないから、ロータ全体の機械的信頼性を向上させることができ、高速回転及び比較的ロータを高温にて稼動させるのに適したターボ型真空ポンプを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図３は本発明に係るターボ型真空ポンプの全体構成を示す断面図である。図３に示すように、本発明に係るターボ型真空ポンプは、ポンプ部Ｐと該ポンプ部Ｐを駆動するモータ部Ｍから構成される。ポンプ部Ｐは、吸気口１１ａ、排気口１１ｂを有するポンプケーシング１１を備えている。該ポンプケーシング１１内には上段遠心圧縮ポンプ１２と下段遠心圧縮ポンプ１３を配設した構成である。モータ部Ｍは、モータケーシング３９を備え、該モータケーシング３９内にモータステータ（固定子）４０が嵌合固定され、モータケーシング３９内に回転自在に支持されたモータロータ（回転子）４１が配設された構成である。モータロータ４１が固定されるモータ回転軸は第２の回転軸４４となっている。ポンプケーシング１１とモータケーシング３９は図示しないボルトナット等により一体的に結合されている。
【００１９】
上段遠心圧縮ポンプ１２は動翼である複数枚（図では５枚）の遠心ドラッグ翼１２−１と、静翼である複数枚（図では５枚）の固定翼１２−２を有している。また、下段遠心圧縮ポンプ１３は動翼である複数枚（図では１０枚）の遠心ドラッグ翼１３−１と、静翼である複数枚（図では１０枚）の固定翼１３−２を有している。複数枚の遠心ドラッグ翼１２−１と、複数枚の遠心ドラッグ翼１３−１は後述するように、第１の回転軸２５に嵌合固定されてポンプロータを構成している。第１の回転軸２５とモータ回転軸である第２の回転軸４４は第１の回転軸２５を貫通する締結部材２９により連結されている。
【００２０】
図４は上段遠心圧縮ポンプ１２の遠心ドラッグ翼１２−１を示す図で、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は側断面図である。遠心ドラッグ翼１２−１は、図示するように回転方向（矢印Ａ方向に）に対して後ろ向きにスパイラル状に延びる複数の渦巻状羽根１４と、該渦巻状羽根１４が固定される円板状の基部１５とを有している。図４（ａ）の矢印Ａに示すように、遠心ドラッグ翼１２−１の回転方向が時計回りの方向の場合、渦巻状羽根１４は遠心ドラッグ翼１２−１の内径側から外径側に向かって反時計回りの方向にスパイラル状に延びる。遠心ドラッグ翼１２−１の中央部には第１の回転軸２５が嵌合する孔１６が形成されている。
【００２１】
図５は上段遠心圧縮ポンプ１２の固定翼１２−２を示す図で、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は側断面図である。図示するように固定翼１２−２は遠心ドラッグ翼１２−１の回転方向（矢印Ａ方向に）に対して後ろ向きにスパイラル状に延びる渦巻状ガイド１７が片側に設けられた円板状の基部１８を有している。図５（ａ）に示すように、遠心ドラッグ翼１２−１の回転方向が矢印Ａに示すように時計回りの方向である場合、渦巻状ガイド１７は固定翼１２−２の内径側から外径側に向かって反時計方向に向かってスパイラル状に延びる。固定翼１２−２の中央部には孔１９が形成されている。
【００２２】
図６は下段遠心圧縮ポンプ１３の遠心ドラッグ翼１３−１を示す図で、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は側断面図、図６（ｃ）は遠心ドラッグ翼の渦巻状溝の拡大断面図である。遠心ドラッグ翼１３−１は、図示するように回転方向（矢印Ａ方向に）に対して後ろ向きにスパイラル状に延びる複数本（図では１６本）の渦巻状溝２０が形成された円板状の基部２１を有している。図６（ａ）の矢印Ａに示すように、遠心ドラッグ翼１３−１の回転方向が時計回りの方向の場合、渦巻状溝２０は遠心ドラッグ翼１３−１の内径側から外径側に向かって反時計回りの方向にスパイラル状に延びる。遠心ドラッグ翼１３−１の中央部には第１の回転軸２５が嵌合する孔２２が形成されている。また、渦巻状溝２０はその幅寸法Ｌに対して深さ寸法ｄが小さく（Ｌ＞ｄ）なっている。
【００２３】
図７は下段遠心圧縮ポンプ１３の固定翼１３−２を示す図で、図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は側断面図である。図示するように固定翼１３−２は表面が平坦な円板状の基部２３を有している。固定翼１３−２の中央部には孔２４が形成されている。
【００２４】
第１の回転軸２５の下端部には段部２５ａが形成され、該段部２５ａの外周には複数枚の遠心ドラッグ翼１２−１や複数枚の遠心ドラッグ翼１３−１を第１の回転軸２５に固定するための円板状の動翼押え部材２６がインロウや焼嵌め等で固定されている。該動翼押え部材２６の上に第１の回転軸２５を孔２２に貫通させた複数枚の遠心ドラッグ翼１３−１が間にリング状のスペーサ２７を介在させて積層された積層体と、該積層体の上に第１の回転軸２５を孔１６に貫通させた複数枚の遠心ドラッグ翼１２−１を積層した積層体が配置されている。そして遠心ドラッグ翼１３−１と遠心ドラッグ翼１３−１の間に位置するように固定翼１３−２が間にリング状のスペーサ２８を介在させてポンプケーシング１１内に積層固定され、更に遠心ドラッグ翼１２−１と遠心ドラッグ翼１２−１の間に位置するように固定翼１２−２がポンプケーシング１１内に積層固定されている。
【００２５】
締結部材２９の下端から所定位置までネジ溝２９ａが形成されており、動翼押え部材２６にはこのネジ溝２９ａが螺合するネジ溝２６ａが形成されている。上記のように第１の回転軸２５に積層された遠心ドラッグ翼１２−１及び遠心ドラッグ翼１３−１を動翼押え部材３０を介在させて締結部材２９でそのネジ溝２９ａを動翼押え部材２６のネジ溝２６ａに螺合させ締め付けることにより、遠心ドラッグ翼１２−１及び遠心ドラッグ翼１３−１を第１の回転軸２５の外周に固定している。また、固定翼１２−２の積層体の上部には複数個のリング状のスペーサ３１が介在して、固定翼１３−２の積層体と固定翼１２−２の積層体をポンプケーシング１１内に固定している。
【００２６】
モータケーシング３９内のモータステータ（固定子）４０の上下両側には上ラジアル磁気軸受ステータ（固定子）４２、下ラジアル磁気軸受ステータ（固定子）４３が嵌合固定され、モータ回転軸である第２の回転軸４４には上ラジアル磁気軸受ステータ４２に対向して上ラジアル磁気軸受ロータ（回転子）４５、下ラジアル磁気軸受ステータ４３に対向して下ラジアル磁気軸受ロータ４６が固定されている。また、モータケーシング３９下端部内にはアキシャル磁気軸受ステータ（固定子）４７が嵌合固定され、第２の回転軸４４の下端にはアキシャル磁気軸受ステータ４７に対向してアキシャル磁気軸受ロータ（ディスク）４８が固定されている。
【００２７】
モータケーシング３９の下端には軸受ブラケット４９がボルト５０で取付けられ、該軸受ブラケット４９にはアキシャル磁気軸受ロータ４８の間に位置するようにタッチダウンベアリング（非常用軸受）５１が取付けられている。また、モータケーシング３９の上端内にも動翼押え部材２６の間に位置するようにタッチダウンベアリング５２が取付けられている。また、モータケーシング３９の外周部には、冷却ジャケット３８が設けられ、冷媒入口３６から冷却ジャケット３８に流入した冷媒は、モータ部Ｍを冷却し、冷媒出口３７から排出される。また、モータケーシング３９の下端には端部カバー５３がボルト５４で取付けられている。
【００２８】
渦巻状羽根１４が形成された遠心ドラッグ翼１２−１の表面は、固定翼１２−２の表面に対して数十〜数百μｍの間隔を形成して対向している。また、渦巻状溝２０が形成された遠心ドラッグ翼１３−１は、固定翼１３−２の表面に対して数十〜数百μｍの間隔を形成して対向している。そして遠心ドラッグ翼１２−１及び遠心ドラッグ翼１３−１が回転することによって、固定翼１２−２及び固定翼１３−２との相互作用、即ち、気体に対する遠心作用と気体の粘性によるドラッグ作用とにより、遠心ドラッグ翼１２−１及び遠心ドラッグ翼１３−１の内径側から外径側へ気体の圧縮・排気が行われる。遠心ドラッグ翼１２−１の外側へ圧縮された気体は、次に固定翼１２−２の渦巻状ガイド１７が設けられた空間に流れ込み、渦巻状ガイド１７が形成された固定翼１２−２の表面との遠心ドラッグ翼１２−１の基部１５の表面と気体の粘性のドラッグ作用によって外径側から内径側へ気体の圧縮・排気が行われる。渦巻状溝２０が形成された遠心ドラッグ翼１３−１と平坦面の固定翼１３−２の間でも同様な作用により圧縮・排気が行われる。
【００２９】
上記作用を上段遠心圧縮ポンプ１２の多段化した遠心ドラッグ翼１２−１及び固定翼１２−２、下段遠心圧縮ポンプ１３の多段化した遠心ドラッグ翼１３−１及び固定翼１３−２にて順次繰り返して行うことにより、気体の圧縮排気性能を高く設定することができる。なお、動翼及び静翼の構成例は、本実施形態例に限定されるものではなく、要求される排気性能や翼寸法等を考慮して、最適な翼形式（例えば、タービン、遠心ドラッグ、渦流等）を適宜組合わせて用いても良い。
【００３０】
ここで、第１の回転軸２５は、上段遠心圧縮ポンプ１２の遠心ドラッグ翼１２−１及び固定翼１２−２、下段遠心圧縮ポンプ１３の遠心ドラッグ翼１３−１及び固定翼１３−２にて形成される排気流路と同一の空間に配置されるため、ポンプ部Ｐで排気されるガスに対して影響を受けない材料で構成することが望ましい。例えば、腐食性ガスを排気する場合には、その腐食性ガスに対して耐腐食性を有する材料にて構成される必要がある。また、反応生成物を含むガスを排気する場合には、一般にポンプ内部で反応生成物が析出することを防止するために加熱を行うので、その加熱温度に対して耐熱性を有することが必要である。
【００３１】
更に、上段遠心圧縮ポンプ１２及び下段遠心圧縮ポンプ１３の排気性能確保のため、遠心ドラッグ翼１２−１と固定翼１２−２、遠心ドラッグ翼１３−１と固定翼１３−２との隙間を前述のように数十〜数百μｍと狭いクリアランスにて運転する必要があるので、反応生成物析出防止のために排気流路を加熱した際は、温度変化に対する寸法変化が極力少ない方が望ましい。即ち、寸法変化を抑制することによって、可及的に前記クリアランスを狭くできてポンプ性能を向上でき、且つ温度変化に拘わらず安定した排気性能を発揮できることが望ましい。
【００３２】
他方、第２の回転軸４４には、モータロータ４１、上ラジアル磁気軸受ロータ４５、下ラジアル磁気軸受ロータ４６及びアキシャル磁気軸受ロータ４８等が固定されており、第２の回転軸４４はロータの軸振動特性を支配するため、高強度、高ヤング率材料で構成することが望ましい。また、モータや磁気軸受の出力特性向上のため、第２の回転軸４４は強磁性体で構成すると、より好適である。
【００３３】
上述の通り、排気流路内に設置される第１の回転軸と２５と、モータロータ４１や上下ラジアル磁気軸受ロータ４５、４６及びアキシャル磁気軸受ロータ４８等が固定され、全体の支承及び回転駆動する第２の回転軸４４では、求められる特性が異なっている。そこで、第１の回転軸２５は高耐食性の材料で構成し、第２の回転軸４４は強磁性の材料で構成し、該第１の回転軸２５と第２の回転軸４４を締結部材２９を介して締結するように構成した。この締結部材２９は円柱状でその下端から所定位置まで、ネジ溝２９ａが形成されている。この締結部材２９を第１の回転軸２５の中心部に設けた貫通孔を貫通させ、そのネジ溝２９ａを第２の回転軸４４に形成されたネジ孔４４ａに捩じ込むことにより、第１の回転軸２５と第２の回転軸４４を締結している。
【００３４】
例えば、第１の回転軸２５にセラミック（Ｓｉ3Ｎ4）を、第２の回転軸４４にＳＵＳ合金であるＳＵＳ４２０（磁性体）をそれぞれ使用する。セラミック（Ｓｉ3Ｎ4）の線膨張係数は３×１０-6（℃-1）、ヤング率は３００（Ｇｐａ）であり、ＳＵＳ４２０の線膨張係数は１０．３×１０-6（℃-1）、ヤング率は２００（Ｇｐａ）である。第１の回転軸２５に脆性材料であるセラミックスを採用しても、第１の回転軸２５に図２に示すように、ネジ溝を有するネジ穴を形成することがないから、ロータ全体の機械的信頼性を向上させることができる。ここで、第１の回転軸２５に使用する材料の線膨張係数は５×１０-6（℃-1）以下のものを選定し、第２の回転軸４４に使用する材料のヤング率は２００（Ｇｐａ）以上のものを選定することが好ましい。
【００３５】
締結部材２９に使用する材料の線膨張係数は、第１の回転軸２５に使用する材料の線膨張係数と同等以下とする。ターボ型真空ポンプにおいて、ロータを回転させると、常温に対して温度上昇する。その温度上昇量は、ポンプへの負荷、周囲温度、冷却条件により影響される。第１の回転軸２５と第２の回転軸４４を締結する締結部材２９の線膨張係数が、第１の回転軸２５の材料の線膨張係数より大きいと、締結部材２９の方が、第１の回転軸２５よりも伸びてしまい、緩みが発生し、回転異常を発生するおそれがある。そこで、締結部材２９の材料の線膨張係数を第１の回転軸２５の材料の線膨張係数と同等以下とすることにより、締結部材２９には第１の回転軸２５の熱膨張による力が軸方向に作用し、緩みは発生しないことになり、ロータ高温時でも安定した高速回転を維持することができる。
【００３６】
図８は本発明に係る他のターボ型真空ポンプのポンプ部Ｐの構成を示す断面図である。本ターボ型真空ポンプにおいては、第１の回転軸２５に取り付けられた動翼である複数枚の遠心ドラッグ翼１２−１と複数枚の遠心ドラッグ翼１３−１の軸方向の移動を阻止する動翼押え部材３０と第１の回転軸２５の間に弾性材からなるリング状の弾性部材６０を介在させている。第１の回転軸２５に上段遠心圧縮ポンプ１２を構成する多段の遠心ドラッグ翼１２−１や下段遠心圧縮ポンプ１３を構成する多段の遠心ドラッグ翼１３−１（翼要素）を挿入、締結する構造を想定した場合、この多段の翼要素と第１の回転軸２５の同時締結が必要である。しかし、２つの端面を同時に押さえることはできないので、その際に生じる軸方向の隙間に弾性部材６０を介在させて締結する方式を採用した。
【００３７】
上記弾性部材６０を構成する弾性材料としては、ゴム、樹脂等が上げられる。また、同じ効果を得るため、バネ鋼等を用いてもよい。また、バネ座金等、形状により軸方向に作用する弾性部材を用いても同様の効果が得られる。また、図９に示すように、第１の回転軸２５の上端全面と動翼押え部材３０の間に円板状の弾性部材６１を介在させてもよい。
【００３８】
また、図８及び図９では、弾性部材６０、６１を設ける位置を、動翼押え部材３０と第１の回転軸２５の間としたが、図１０に示すように第１の回転軸２５と第２の回転軸４４の間（ここでは動翼押え部材２６と第１の回転軸２５の間）に弾性部材６３を設けても同様の効果が得られる。
【００３９】
また、上記例では、第１の回転軸２５に動翼である複数枚の遠心ドラッグ翼１２−１と複数枚の遠心ドラッグ翼１３−１を軸方向に、第１の回転軸２５とは別部品の動翼押え部材２６を設けたが、図１１に示すように、第１の回転軸２５の下端部に遠心ドラッグ翼１２−１や遠心ドラッグ翼１３−１の軸方向の移動を阻止する動翼押え鍔部６４を第１の回転軸２５と一体形成してもよい。このように、遠心ドラッグ翼１２−１や遠心ドラッグ翼１３−１の動翼の軸方向の移動を阻止する動翼押え鍔部６４を第１の回転軸２５と一体形成したことにより、第１の回転軸２５に多段に挿入された遠心ドラッグ翼１２−１や遠心ドラッグ翼１３−１の翼要素を介して第１の回転軸２５を軸方向に締結保持できる。
【００４０】
図１２は本発明に係るターボ型真空ポンプのポンプ部の他の構成例を示す図である。本ターボ型真空ポンプは、図３に示す構成のターボ型真空ポンプにおいて、動翼押え部材３０に替え、外周に複数個（図では５個）の排気翼（動翼）８１が軸方向に等ピッチで一体に形成された動翼付押さえ部材８０を用いている。この動翼付押さえ部材８０で上段遠心圧縮ポンプ１２を構成する複数の遠心ドラッグ翼１２−１の積層体及び下段遠心圧縮ポンプ１３を構成する複数の遠心ドラッグ翼１３−１の積層体を押圧固定している。そして排気翼８１と排気翼８１の間に固定翼（静翼）８２が位置するようにスペーサ８３を介在させて該固定翼８２をポンプケーシング１１の内周に固定した構成である。
【００４１】
上記のように動翼付押さえ部材８０を用いることにより、更に翼要素の多段化を図ることができ、より高い真空度を得ることが可能となる。真空度の高い吸気側に位置する動翼付押さえ部材８０に一体形成する排気翼８１及び固定翼８２としては遠心ドラッグ翼や、更に高真空領域にて排気効率の高いタービン翼が適している。
【００４２】
図１３は本発明に係るターボ型真空ポンプ７１を半導体製造装置７２に備えられた真空チャンバ７３近傍に取付けて、ターボ型真空ポンプ７１の排気口とバックポンプ７４との間を配管７５で接続した模式図である。ターボ型真空ポンプ７１は、ロータの振動特性を支配する第２の回転軸４４を高強度・高ヤング率材料で構成しており、また軸受には磁気軸受を用いていることから高速回転が容易である。このため遠心ドラッグ翼１２−１や遠心ドラッグ翼１３−１の動翼を含む排気流路の小型化ができるから、小型・軽量・低振動・コンタミフリー化した（汚染のない）真空ポンプを構成できる。このため、真空チャンバ７３へ振動やコンタミ等の悪影響を与えることなく、設置スペースもコンパクトにできるので、半導体製造装置７２内の真空チャンバ７３近傍に本発明に係るターボ型真空ポンプ７１を容易に設置することができる。さらに、製造プロセスからの必要条件により真空チャンバ７３を高温保持する場合であっても、排気流路部を高温に加熱・保持できる本発明に係るターボ型真空ポンプ７１は、真空チャンバ７３の近傍への設置が容易である。
【００４３】
これにより、本発明に係るターボ型真空ポンプ７１を用いて真空チャンバ７３近傍にて直ちに排気するガスを圧縮することにより、配管７５はコンダクタンスの影響を受け難くなるので、配管径を小さくできる。また、配管７５を長くしてよいため、バックポンプ７４の設置場所に自由度が増える。また、バックポンプ７４は、大きな排気速度を必要としていないため、小型化が図れる。これは製造プロセスでのガス流量が多い場合、真空チャンバ７３の内圧が低い場合に、特に有効である。
【００４４】
また、本発明に係るターボ型真空ポンプ７１は、回転速度制御装置７６からモータ駆動力を得ている。回転速度制御装置７６は、入力信号として真空チャンバ７３に設置された圧力計７７より圧力値を取り込んでいる。そして、前記圧力値が所定の値となるように、適切なモータ駆動電力（調整された周波数および電圧を有する電力）を回転速度制御装置７６に供給して、ターボ型真空ポンプ７１の回転速度を調整する。
【００４５】
上記構成により、真空チャンバ７３の圧力は種々の圧力値に設定できるようになり、各種製造プロセスを同一の装置にて行うことが可能となる。特に、本発明に係るターボ型真空ポンプ７１は、小型化によりロータの慣性モーメントを低く設定できるので、ロータの回転速度変更に対応する応答性を速くすることが可能である。よって、回転速度の可変を迅速に実施できるため、真空チャンバ７３の圧力調整が容易に行える。なお、図１２では、真空排気系を用いた装置として半導体製造装置を一例として示したが、真空排気する装置の対象はどのような装置でもよい。
【００４６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来のターボ型真空ポンプの構成例を示す断面図である。
【図２】従来のターボ型真空ポンプの構成例を示す断面図である。
【図３】本発明に係るターボ型真空ポンプの構成例を示す断面図である。
【図４】本発明に係るターボ型真空ポンプの上段遠心圧縮ポンプの遠心ドラッグ翼（動翼）の構成例を示す図である。
【図５】本発明に係るターボ型真空ポンプの上段遠心圧縮ポンプの固定翼（静翼）の構成例を示す図である。
【図６】本発明に係るターボ型真空ポンプの下段遠心圧縮ポンプの遠心ドラッグ翼（動翼）の構成例を示す図である。
【図７】本発明に係るターボ型真空ポンプの下段遠心圧縮ポンプの固定翼（静翼）の構成例を示す図である。
【図８】本発明に係るターボ型真空ポンプのポンプ部の構成例を示す図である。
【図９】本発明に係るターボ型真空ポンプのポンプ部の構成例を示す図である。
【図１０】本発明に係るターボ型真空ポンプの構成例を示す断面図である。
【図１１】本発明に係るターボ型真空ポンプのポンプ部の構成例を示す図である。
【図１２】本発明に係るターボ型真空ポンプのポンプ部の構成例を示す図である。
【図１３】本発明に係るターボ型真空ポンプを備えた半導体製造装置の模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１    ポンプケーシング
１２    上段遠心圧縮ポンプ
１２−１    遠心ドラッグ翼（動翼）
１２−２    固定翼（静翼）
１３    下段遠心圧縮ポンプ
１３−１    遠心ドラック翼（動翼）
１３−２    固定翼（静翼）
１４    渦巻状羽根
１５    基部
１６    孔
１７    渦巻状ガイド
１８    基部
１９    孔
２０    渦巻状溝
２１    基部
２２    孔
２３    基部
２４    孔
２５    第１の回転軸
２６    動翼押え部材
２７    スペーサ
２８    スペーサ
２９    締結部材
３０    動翼押え部材
３１    スペーサ
３６    冷媒入口
３７    冷媒出口
３８    冷却ジャケット
３９    モータケーシング
４０    モータステータ（固定子）
４１    モータロータ（回転子）
４２    上ラジアル磁気軸受ステータ（固定子）
４３    下ラジアル磁気軸受ステータ（固定子）
４４    第２の回転軸
４５    上ラジアル磁気軸受ロータ（回転子）
４６    下ラジアル磁気軸受ロータ（回転子）
４７    アキシャル磁気軸受ステータ（固定子）
４８    アキシャル磁気軸受ロータ（ディスク）
４９    軸受ブラケット
５０    ボルト
５１    タッチダウンベアリング（非常用軸受）
５２    タッチダウンベアリング（非常用軸受）
５３    端部カバー
５４    ボルト
６０    弾性部材
６１    弾性部材
６３    弾性部材
６４    動翼押え鍔部
７１    ターボ型真空ポンプ
７２    半導体製造装置
７３    真空チャンバ
７４    バックポンプ
７５    配管
７６    回転速度制御装置
７７    圧力計
８０    動翼付押さえ部材
８１    排気翼（動翼）
８２    固定翼（静翼）
８３    スペーサ
【図１】
2008286179.tif 000003
【図２】
2008286179.tif 000004
【図３】
2008286179.tif 000005
【図４】
2008286179.tif 000006
【図５】
2008286179.tif 000007
【図６】
2008286179.tif 000008
【図７】
2008286179.tif 000009
【図８】
2008286179.tif 000010
【図９】
2008286179.tif 000011
【図１０】
2008286179.tif 000012
【図１１】
2008286179.tif 000013
【図１２】
2008286179.tif 000014
【図１３】
2008286179.tif 000015