(57)【要約】【課題】軽量かつ高剛性のロータにより、高背圧を実現するターボ分子ポンプを提供する。【解決手段】外面にロータ翼５が放射状に配置固定されロータシャフト４ａに固定されたロータ４に、内外面が排気口側に向かい拡径する中空略円錐状のボス部１４を設ける。【選択図】　　図１
2004116354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータシャフトと、該ロータシャフトに固定されその外面にロータ翼が放射状に配置固定されたロータとを備えたターボ分子ポンプにおいて、
前記ロータには、その内外面が排気口側に向かい拡径する中空略円錐状のボス部が設けられていることを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項２】
前記ロータは、前記ロータ翼が設けられた軸流段部と、ねじ溝が形成されたねじ溝段部とを有することを特徴とする請求項１に記載のターボ分子ポンプ。
【請求項３】
前記ボス部は、前記ロータと前記ロータシャフトとの固定部以外の位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のターボ分子ポンプ。
【請求項４】
前記ボス部は、前記固定部の直近部に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のターボ分子ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造装置等の真空排気ポンプとして用いられるターボ分子ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の製造は、光学的処理や化学的処理などの様々な工程を経てなされるものである。光学的処理の代表的処理例としては、例えばウェハ面への回路パターン焼き付けを行う露光処理が挙げられ、また化学的処理の代表的処理例としては、例えばウェハ面に薄膜を形成する表面処理、エッチング処理、洗浄処理等が挙げられる。
前記表面処理においては、今や半導体製造において必須となった製造技術としてＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）技術がある。このＣＶＤは、ウェハ等の基板上に対して原料ガスを供給し、この基板上でのガスの吸着及び化学反応を経て、該基板上に薄膜を形成する技術である。この技術は、半導体高集積化を実現させるためには欠くことのできないものとなっている。
【０００３】
前記ＣＶＤの中でも、減圧ＣＶＤ及びプラズマＣＶＤ等は真空雰囲気で行われ、真空排気装置が必要である。この真空排気装置では、大気圧からの多段階排気を可能とするロータリポンプ、ディフュージョンポンプ、ターボ分子ポンプなど、複数のポンプを組み合わせた構成が一般的に用いられている。
【０００４】
次に、上記ターボ分子ポンプについて詳細に説明する。図２に示すように、ターボ分子ポンプＰは、上半部１ａ及び下半部１ｂとからなるケーシング１内部に各種機器が備えられた構成となっている。このケーシング１においては、その上半部１ａに吸気口１ｃ、下半部１ｂに排気口１ｄが、それぞれ形成されている。ケーシング１内部においては、上部に軸流段部ＰＡ、下部にねじ溝段部ＰＢが設けられている。軸流段部ＰＡは主として後述する多段に設けられた動翼５および静翼３とにより構成され、ねじ溝段部ＰＢにおいてはロータ４もしくはステータに螺旋状のねじ溝１３が形成されている。
【０００５】
より具体的に説明すると、ロータ室２には、ロータ４が配設されている。ロータ４は、鉛直に立設されたロータシャフト４ａと、当該ロータシャフト４ａ周囲に放射状に配置された動翼５とを備えた構成となっている。また、ケーシング上半部１ａには静翼３が固定されている。
ロータ４もしくはステータには、動翼５の下方にねじ溝１３が形成されている。
【０００６】
前記ロータシャフト４ａの下端部には、スラスト磁気ディスク６が備えられている。このスラスト磁気ディスク６の上下面には、これに対向した形でスラスト磁気軸受け８が設けられている。また、ロータシャフト４ａとケーシング下半部１ｂとの対向面における上方及び下方には、それぞれラジアル磁気軸受け７ａ、７ｂが設けられている。さらに、ロータシャフト４ａ上端部にラジアル用上部保護軸受けとして設けられたボールベアリング９、同下端ネック部にはラジアル及びスラスト用下部保護軸受けとして設けられたボールベアリング１０が設けられている。そして、ケーシング下半部１ｂには、ロータ駆動用モータ１１が設けられている。
真空排気の際にはモータ１１を駆動してロータ４を回転させる。ロータ４の回転により動翼５と静翼３との間で第１の圧縮が行われたあと、ねじ溝段部ＰＢのねじ溝１３によって第２の圧縮が行われ、排気口１ｄ方向へ流れて真空排気される。
【０００７】
このターボ分子ポンプＰでは、従来、排気能力を向上させるために、たとえばロータ翼（動翼）とステータ翼（静翼）の長さを排気口側に向けて順次短寸のものに形成しロータとステータとの間の半径方向隙間を次第に狭めていくものもある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特公平６−５０７６号公報（第２頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなターボ分子ポンプの背圧側には、排気能力を向上させるために、ターボ分子ポンプの性能に見合った能力の補助ポンプが設置されるのが一般である。そして、上述したような軸流段部とねじ溝段部とを有するターボ分子ポンプでは、ねじ溝段部を長くすることにより高背圧を得て、この補助ポンプの能力を小さく抑えてコストダウンを図ることが要求されている。
【００１０】
しかしながら、ねじ溝段部を長くするとロータの剛性が低下して固有振動数が小さくなり、定格回転数以下で共振が発生してしまうという問題がある。この問題に対し、ロータ自体の剛性を高めて固有振動数を大きくし、定格回転数以下での共振を抑える必要がある一方、ロータの軽量化も求められている。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、軽量かつ高剛性のロータにより、高背圧を実現するターボ分子ポンプの提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１に記載のターボ分子ポンプは、ロータシャフトと、このロータシャフトに固定されその外面にロータ翼が放射状に配置固定されたロータとを備えたターボ分子ポンプにおいて、ロータには、その内外面が排気口側に向かい拡径する中空略円錐状のボス部が設けられていることを特徴としている。
上記請求項１に記載のターボ分子ポンプによれば、ロータに中空の略円錐上のボス部を設けているので、ロータを軽量化しながら剛性を向上させ、固有振動数を大きくすることができる。
【００１３】
請求項２に記載のターボ分子ポンプは、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、ロータが、ロータ翼が設けられた軸流段部と、ねじ溝が形成されたねじ溝段部とを有することを特徴としている。
上記請求項２に記載のターボ分子ポンプによれば、ロータの剛性が高く固有振動数が大きいので、ねじ溝段部を長く設けることができ、背圧を高くして補助ポンプを小型省力化することができる。
【００１４】
請求項３に記載のターボ分子ポンプは、請求項１または２のいずれかに記載のターボ分子ポンプにおいて、ボス部が、ロータとロータシャフトとの固定部以外の位置に設けられていることを特徴としている。
上記請求項３に記載のターボ分子ポンプによれば、慣性モーメントが小さい固定部以外の位置に略円錐状のボス部を設けているので、効果的にロータの剛性を向上させることができる。
【００１５】
請求項４に記載のターボ分子ポンプは、請求項１から３のいずれかに記載のターボ分子ポンプにおいて、ボス部が、固定部の直近部に設けられていることを特徴としている。
上記請求項４に記載のターボ分子ポンプによれば、曲げモーメントが大きく生じる固定部直近に略円錐状のボス部を設けているので、効果的にロータの剛性を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のターボ分子ポンプの実施形態についての説明を、図面を参照しながら以下に行うが、本発明がこれらのみに限定解釈されるものでないことはもちろんである。なお、本実施形態の説明においては、従来のターボ分子ポンプとの相違点を中心に説明するものとし、その他については、従来のターボ分子ポンプと同様であるとして説明を省略する（従来と同一構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する）。
本実施形態のターボ分子ポンプは、例えば、半導体製造に用いられるＣＶＤ装置（図示せず）などに、ロータリポンプやディフュージョンポンプ等とともに排気系の一部として装備され、チャンバ内の排気に利用される装置である。
【００１７】
図１は、本実施形態のターボ分子ポンプのロータ翼周辺部分を示す縦断面図である。
【００１８】
本実施形態のターボ分子ポンプは、そのロータ４のボス部の構造が特に特徴的となっているので、このロータ４のボス部に新たな符号１４を与え、これを中心として説明を行うものとする。
ロータ４は、導入した流体（以下、排気ガスｇと称する）を圧縮する部品であり、ロータシャフト４ａの上端に複数本の止めねじによって同軸固定され、外面に放射状に配置固定された動翼（ロータ翼）５を備えた構成となっている。そして、このロータ４は、排気ガスｇをロータシャフト４ａの回転軸線方向（図１の下方）に向かって送りながら圧縮する軸流段部ＰＡと、該軸流段部から導入された排気ガスｇを、回転軸線ＣＬ回りに螺旋状に形成されたねじ溝１３の流路に送りながら更に圧縮するねじ溝段部ＰＢとを備えた２段圧縮構造となっている。
【００１９】
軸流段部ＰＡは、軸線ＣＬを中心としてロータ４の外面に放射状に形成された複数枚の羽根（動翼５）を多段に備えており、ステータ翼３との間で排気ガスｇの流路を構成し、ロータシャフト４ａと共に回転することで、図１の矢印ｆ１に示す方向に排気ガスｇを圧縮しながら送り出すものとなっている。この動翼５の一部は、内外面が排気口１ｄ側に向かい拡径する中空のボス部１４の外面に備えられている。
【００２０】
ねじ溝段部ＰＢは、外面にねじ溝１３を有し、下部ケーシング１ｂ側に取り付けられた螺旋流路形成部材１ｂ１，１ｂ２との間にねじ溝流路を形成するものであり、軸流段部ＰＡと一体かつ同軸に構成されている。そして、このねじ溝段部ＰＢがロータシャフト４ａと共に回転することで、そのねじ溝１３内の排気ガスｇは更に圧縮を受けながら矢印ｆ２方向に送り出され、前記排気口１ｄ（図２参照）から排出されるようになっている。
【００２１】
すなわち、ロータ４は、動翼５の一部が備えられたボス部１４と、このボス部１４の上部に設けられ残りの動翼５が備えられた円筒部と、ボス部１４の下部に設けられねじ溝１３が形成された円筒部とで構成され、中心の固定部を介してロータシャフト４ａに固定されている。
そしてこのロータ４は、肉厚がほぼ均一な中空の略円錐形であるボス部１４が固定部の直近部（下部）に設けられていることにより、重量が小さく抑えられ、ここに生じる慣性モーメントが小さくなるだけでなく、ロータシャフト４ａの回転によるモーメントに対する剛性が高くなっている。
【００２２】
以上説明の本実施形態のターボ分子ポンプによれば、ボス部１４が設けられていることにより、ロータ４が軽量かつ高剛性となるので、ねじ溝段部ＰＢを長く形成して、背圧を高めることができる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、ロータ４を上部から順にロータ翼５を有する円筒部およびボス部１４、ねじ溝段部ＰＢを有する円筒部として、円筒部およびボス部１４の外面にロータ翼５が設けられる構造、すなわちボス部１４の外面にはロータ翼５の一部が設けられる構造としたが、これに限らず、たとえば最上部の円筒部を設けずに略円錐部およびその下部の円筒部からロータを構成し、ロータ翼の全部がボス部に設けられるような構造としても良いことは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のターボ分子ポンプは、ロータに、内外面が排気口側に向かい拡径する中空略円錐状のボス部が設けられている構成を採用した。
この構成によれば、肉厚がほぼ均一で小さく荷重に対する変形が小さい中空の円錐形状により、ロータ剛性の向上とともにロータの軽量化により慣性モーメントを小さくすることができるので、ロータの破損を抑制することができる。また、ロータが破損した場合にも、破損片が薄く軽量となるので、破損片の飛散によるケーシング等の他部材の損傷を抑えることができる。
【００２５】
本発明の請求項２に記載のターボ分子ポンプは、ロータが、ロータ翼が設けられた軸流段部と、ねじ溝が形成されたねじ溝段部とを有する構成を採用した。
この構成によれば、剛性が高く固有振動数が大きいロータに対して、長いねじ溝段部を設けることにより、高背圧のターボ分子ポンプを実現することができる。したがって、ターボ分子ポンプの背圧側に設けられる補助ポンプを小さくすることができ、真空排気装置全体の小型化およびコストダウンを実現することができる。
【００２６】
本発明の請求項３に記載のターボ分子ポンプは、ボス部が、ロータとロータシャフトとの固定部以外の位置に設けられている構成を採用した。
この構成によれば、剛性が高い固定部以外の位置に略円錐状のボス部が設けられることにより、ロータ全体の剛性が効果的に向上され固有振動数が大きくなるので、より長いねじ溝段部を有するロータを採用でき、高背圧のターボ分子ポンプの実現が可能となる。したがって、ターボ分子ポンプの背圧側に設けられる補助ポンプを小さくすることができ、真空排気装置全体の小型化およびコストダウンを実現することができる。
【００２７】
本発明の請求項４に記載のターボ分子ポンプは、ボス部が、固定部の直近部に設けられている構成を採用した。
この構成によれば、曲げモーメントが大きく生じる固定部の直近部に略円錐状のボス部が設けられることにより、ロータ全体の剛性が効果的に向上され固有振動数が大きくなるので、より長いねじ溝段部を有するロータを採用でき、高背圧のターボ分子ポンプの実現が可能となる。したがって、ターボ分子ポンプの背圧側に設けられる補助ポンプを小さくすることができ、真空排気装置全体の小型化およびコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のターボ分子ポンプの１実施形態を示す図であって、ロータ翼周辺部分を示す縦断面図である。
【図２】従来のターボ分子ポンプを示す斜視断面図である。
【符号の説明】
１ｄ・・・排気口
４・・・ロータ
４ａ・・・ロータシャフト
５・・・動翼（ロータ翼）
１３・・・ねじ溝
１４・・・ボス部
Ｐ・・・ターボ分子ポンプ
ＰＡ・・・軸流段部
ＰＢ・・・ねじ溝段部
【図１】
2004116354.tif 000003
【図２】
2004116354.tif 000004