(57)【要約】  【課題】  簡単な構成で、大容量且つ小型であり、しかも信頼性が確保された半導体洗浄装置用のポンプを提供する。  【解決手段】  固定子６ａの略円筒状を成すコア６ａａ内周面より内側へ向かって、等角度間隔で複数のステータスロット６ａｂが突設しており、放射状を成している。各ステータスロット６ａｂ間には、図示しない巻線が配設される空間部６ａｃが設けられている。そして、空間部６ａｃには、巻線を覆うようにしてモータモールド材であるエポキシ樹脂が充填されている。固定子６ａの内周面即ちステータスロット６ａｂ先端面には、薄肉円筒状のステータキャン１２が設けられており、これをステータスロット６ａｂと空間部６ａｃのモータモールド材とで外側より支持している。【選択図】      図２
2005307914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界流体或いは液体を搬送するポンプにおいて、
前記ポンプを駆動するモータのステータキャンをその外側より支持するように、ステータスロット及び該ステータスロット間に充填されたモータモールド材を設けて成ることを特徴とするポンプ。
【請求項２】
前記ステータスロットが無い部分の内周面を覆うように補強スリーブを設置し、これにより前記ステータキャンをその外側より支持するようにして成ることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
超臨界流体或いは液体を搬送するポンプにおいて、
前記ポンプを駆動するモータの主軸とこれを軸支する軸受とを隙間嵌めとし、該軸受の内輪を前記主軸に軸方向に締め付けることにより、前記軸受を前記主軸に固定して成ることを特徴とするポンプ。
【請求項４】
前記軸受に予圧をかける予圧バネを、エンドプレートを有する波板バネ構造としたことを特徴とする請求項３に記載のポンプ。
【請求項５】
超臨界流体或いは液体を搬送するポンプにおいて、
前記ポンプを駆動するモータの軸系に減衰を与えるように、ステータとロータの隙間を決定して成ることを特徴とするポンプ。
【請求項６】
超臨界流体或いは液体を搬送するポンプにおいて、
前記ポンプを駆動するモータの固有振動数が回転領域から外れるように、前記モータの主軸の軸受間距離を決定して成ることを特徴とするポンプ。
【請求項７】
超臨界流体或いは液体を搬送するポンプにおいて、
前記ポンプを駆動するモータの冷却流量及びロータ形状を調整することにより、ロータに生じるスラスト力を調整して成ることを特徴とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界流体或いは液体を搬送するポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超臨界ＣＯ2流体或いは液体ＣＯ2を搬送するポンプの一例として、半導体洗浄用の循環ポンプがある。近年の半導体デバイスの高集積化に伴い、ウェハの加工線幅も微細化が求められており、現在の主流である０．１８μｍに対して、将来は０．１０μｍ以下になると予想されている。ところが、従来の超純水等の液体を用いた半導体洗浄方式では、ウェハ乾燥時において、気体と液体の界面張力に起因する毛管力により、ウェハに形成されたレジストが倒壊するという現象（レジスト倒壊）が生じる場合がある。
【０００３】
このような不都合を解消するために、従来の超純水等の液体の代わりに、超臨界流体を用いた半導体洗浄装置が開発されている。超臨界流体は、液体と比較して非常に高い浸透性を有しており、どのような微細な構造にも浸透するものである。また、気体と液体との界面が存在しないので、乾燥時に毛管力が働かないという特徴を備えている。
【０００４】
超臨界流体としては、主として二酸化炭素（ＣＯ2）が用いられる。二酸化炭素は、他の液体溶媒と比較して、比較的穏和な条件、即ち臨界温度３１．２℃，臨界圧力７．３８ＭＰａで、臨界密度４６８ｋｇ／ｍ3となる。また、常温，常圧では気体であるために、常温，常圧に戻すことによりガス化し、被洗浄物と汚染物の分離が容易にできるので、これにより、洗浄後の被洗浄物の乾燥が不要になるなど、洗浄プロセスの簡略化とコスト削減が可能となる。
【０００５】
このような超臨界ＣＯ2流体を用いた半導体洗浄装置では、その超臨界ＣＯ2流体は通常約２０ＭＰａに加圧されるので、これを循環させてウェハを洗浄するための循環ポンプとしては、高耐圧でパーティクルの発生が少ない、いわゆるシールレス・キャンドモータポンプ形式のものが用いられる。また、軸受としては玉軸受が用いられ、これは半導体の洗浄剤としての揚液（超臨界ＣＯ2流体）中において使用される。
【０００６】
この玉軸受にて、ロータに作用するラジアル荷重，及びスラスト荷重を受ける。また、後述する羽根車側とは反対側の、軸端側軸受に設置した軸受予圧バネにて予圧荷重をコントロールし、玉軸受のいわゆる公転滑り（横滑り）防止を図る。また、軸受予圧荷重にて玉軸受のラジアル方向の剛性（バネ定数）をコントロールし、ロータの固有振動数の調整も行う。
【０００７】
その他、流体導入路に粒子捕捉用のフィルタが設けられたキャンドモータポンプが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。そして、これにより、フィルタで流体に含まれる固形粒子を捕捉し、固形粒子を含まない流体をモータ内部に導入するので、モータ部の軸受やキャンの間等の狭い隙間を流体が円滑に流れ、これらの部材を損傷することなく、冷却・潤滑を行うことができるとしている。
【０００８】
或いは、駆動機によって駆動される流体機械と、流体機械の内部を流れる取扱液の流量を制御する流量制御手段と、流量制御手段を作動させる作動手段と、駆動機の回転数を制御する回転数制御手段とを一体化して備えた構成のものが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。そして、これにより、流体機械と回転数制御系と流量制御系とを１つのパッケージとすることができるので、流体機械の設置工事を簡略化することができ、省力化及び省資源化を図ることが可能となるとしている。
【特許文献１】特開平１１−３２４９７１号公報
【特許文献２】特開２００３−５６４６９号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、今後の半導体洗浄装置において、ウェハ洗浄能力を向上させるためには、洗浄剤としての揚液の搬送流量を増加させる必要がある。そのため、揚液を搬送するポンプの大容量化が求められている。一方、装置の省スペース化のためには、ポンプの更なる小型化が必要である。従って、半導体洗浄用のポンプについては、大容量化と小型化といった、相反する要求をクリアしなければならない。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑み、簡単な構成で、大容量且つ小型であり、しかも信頼性が確保された半導体洗浄装置用のポンプ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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明では、超臨界流体或いは液体を搬送するポンプにおいて、前記ポンプを駆動するモータのステータキャンをその外側より支持するように、ステータスロット及びそのステータスロット間に充填されたモータモールド材を設けて成ることを特徴とする。また、前記ステータスロットが無い部分の内周面を覆うように補強スリーブを設置し、これにより前記ステータキャンをその外側より支持するようにして成ることを特徴とする。
【００１２】
また、超臨界流体或いは液体を搬送するポンプにおいて、前記ポンプを駆動するモータの主軸とこれを軸支する軸受とを隙間嵌めとし、その軸受の内輪を前記主軸に軸方向に締め付けることにより、前記軸受を前記主軸に固定して成ることを特徴とする。また、前記軸受に予圧をかける予圧バネを、エンドプレートを有する波板バネ構造としたことを特徴とする。
【００１３】
また、超臨界流体或いは液体を搬送するポンプにおいて、前記ポンプを駆動するモータの軸系に減衰を与えるように、ステータとロータの隙間を決定して成ることを特徴とする。
【００１４】
また、超臨界流体或いは液体を搬送するポンプにおいて、前記ポンプを駆動するモータの固有振動数が回転領域から外れるように、前記モータの主軸の軸受間距離を決定して成ることを特徴とする。
【００１５】
また、超臨界流体或いは液体を搬送するポンプにおいて、前記ポンプを駆動するモータの冷却流量及びロータ形状を調整することにより、ロータに生じるスラスト力を調整して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡単な構成で、大容量且つ小型であり、しかも信頼性が確保された半導体洗浄装置用のポンプを提供することができる。
【００１７】
具体的には、ポンプを駆動するモータのステータキャンをその外側より支持するように、ステータスロット及びそのステータスロット間に充填されたモータモールド材を設けた構成とすることで、ステータキャンに生じる応力を低減することができる。また、ステータスロットが無い部分の内周面を覆うように補強スリーブを設置し、これによりステータキャンをその外側より支持する構成とすることで、ステータキャンに生じる応力を低減することができる。
【００１８】
また、ポンプを駆動するモータの主軸とこれを軸支する軸受とを隙間嵌めとし、その軸受の内輪を主軸に軸方向に締め付けることにより、軸受を主軸に固定する構成とすることで、温度上昇による、ロータ及び軸受の熱膨張差を起因とする応力を無くすことができる。またこれにより、温度上昇に対して裕度を持つことができる。さらに、主軸に対する軸受着脱が容易になり、組立時間を短縮することができる。
【００１９】
また、軸受に予圧をかける予圧バネを、エンドプレートを有する波板バネ構造とすることで、与圧バネと軸受の接触面圧を低減して、与圧バネの磨耗量を減らし長寿命化することができる。さらに、軸受のスキッティングや軸振動を長期に渡って抑制することができる。
【００２０】
また、ポンプを駆動するモータの軸系に減衰を与えるように、ステータとロータの隙間を決定する構成とすることで、ロータ系全体の剛性及び減衰を付加することができ、ポンプのより安定な運転が可能となる。
【００２１】
また、ポンプを駆動するモータの固有振動数が回転領域から外れるように、モータの主軸の軸受間距離を決定することで、ポンプのより安定な運転及び小型化が可能となる。
【００２２】
また、ポンプを駆動するモータの冷却流量及びロータ形状を調整することにより、ロータに生じるスラスト力を調整する構成とすることで、スラスト力を低減してポンプの長寿命化を実現することが可能となり、また機械ロスを低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、実施形態では超臨界ＣＯ2流体を搬送するポンプの例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、超臨界流体，液体等全般に適用可能である。また、超臨界流体，液体等の具体例としては、ＣＯ2，水，メタノール等が挙げられる。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の実施例１に係る半導体洗浄装置用循環ポンプの構成を示す縦断面図である。循環ポンプ１は、吐出・吸込側ケーシング２とパージ側ケーシング３、及びこれらに挟持された外筒４を有している。また、吸込・吐出側ケーシング２の外側には、揚液の吸込及び吐出を行うマニホールド５が設けられている。
【００２５】
外筒４内には循環ポンプ１を駆動するキャンドモータ６が配置されており、これは外側の固定子（ステータ）６ａと、この固定子６ａ内に収容されている回転子（ロータ）６ｂとを備えている。回転子６ｂは、主軸７に取り付けられており、主軸７は、吐出・吸込側ケーシング２に設けられたアンギュラ玉軸受８、及びパージ側ケーシング３に設けられたアンギュラ玉軸受９により、両端で回転可能に支持即ち軸支されている。
【００２６】
吐出・吸込側ケーシング２とマニホールド５との間には、羽根車１０が配置されており、これは主軸７の一端に取り付けられ、主軸７と連動して回転可能となっている。マニホールド５には、主軸７の一端よりの延長軸線上に、揚液の吸込口５ａが開けられており、また、羽根車１０の周囲にはスパイラルケーシング５ｂが設けられている。さらに、経路５ｂの周縁部一箇所より吐出口５ｃが、半径方向でマニホールド５の外周面に開口している。
【００２７】
一方、パージ側ケーシング３には、主軸７の他端よりの延長軸線上に、吸い込んだ揚液の一部を吐出するパージ口３ａが開けられている。その他、パージ側ケーシング３とアンギュラ玉軸受９との間には、予圧バネ１１が挟持されている。これは、主軸７の他端周辺に位置するリング状の波板バネであり、定圧バネ方式としてアンギュラ玉軸受９に軸方向の予圧を付加するものである。
【００２８】
なお、アンギュラ玉軸受８を羽根車側軸受と呼び、アンギュラ玉軸受９を軸端側軸受と呼ぶ。また、図中の２０は吐出・吸込側ケーシング２とパージ側ケーシング３とを締結するボルトであり、２１は吐出・吸込側ケーシング２とマニホールド５とを締結するボルトである。その他、２２は電気接続用ソケットである。
【００２９】
以上説明した循環ポンプ１において、キャンドモータ６の回転子６ｂ及び主軸７が回転し、これに連動して羽根車１０が回転すると、矢印Ａで示すように吸込口５ａより揚液が吸い込まれ、羽根車１０の遠心力により経路５ｂへ導かれて、最後に矢印Ｂで示すように吐出口５ｃより吐出される。また、吸込口５ａより吸い込まれた揚液の一部は、アンギュラ玉軸受８，９及びキャンドモータ６内の主軸ステータ間を通過して、これらを冷却しつつ、矢印Ｃで示すようにパージ流れとしてパージ口３ａより吐出される。
【００３０】
さて、上記固定子６ａの内周面には、薄肉円筒状のステータキャン１２が設けられており、一方、上記回転子６ｂの外周面には、薄肉円筒状のロータキャン１３が設けられている。本実施例では、超臨界ＣＯ2流体を圧送するため、ポンプの入口圧は２０ＭＰａとなる。ところが、キャンドモータポンプはシールが無いので、モータ部にも入口圧相当の圧力が加わる。
【００３１】
このため、モータ部を耐圧構造としなければならない。しかも、半導体洗浄用の薬液としては、塩酸，硫酸，フッ酸，リン酸等の強酸が使用されるので、これらの薬液からモータ部を保護しなくてはならない。そこで、ステータキャン１２及びロータキャン１３には、耐食性の良いステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）或いはハステロイＣ−２２（Ｒ）が用いられる。
【００３２】
但し、モータ部を耐圧構造とするために、ステータキャンの肉厚を大きくすると、肉厚の増加分だけロス（渦電流損）が増加する。このため、モータ部の発熱を抑え、また駆動効率を上げるためには、ステータキャン１２はあまり厚くできない。つまり、モータ部の耐圧性能向上とロスの低減とのバランスを考えたトレードオフ設計が必要である。従って、本実施例では、ステータキャン１２の肉厚を０．３ｍｍとしている。
【００３３】
一方、ステータキャン１２の厚みを或る程度大きく取るためには、モータ部のエアギャップを大きくする必要がある。そこで、本実施例では、誘導モータ方式よりもエアギャップを比較的大きく取ることができる同期モータ方式を採用している。また、ステータキャン１２をサポートする耐圧構造として、以下に示すように、ステータキャン１２より外部の構造であるステータスロット，モータモールド材（エポキシ樹脂），及び補強スリーブを設けている。
【００３４】
図２は、ステータスロットを有する固定子６ａの縦断面図であり、図１の断面ａａを示している。同図に示すように、固定子６ａの略円筒状を成すコア６ａａ内周面より内側へ向かって、等角度間隔で複数のステータスロット６ａｂが突設しており、放射状を成している。各ステータスロット６ａｂ間には、図示しない巻線が配設される空間部６ａｃが設けられている。そして、空間部６ａｃには、巻線を覆うようにしてモータモールド材であるエポキシ樹脂が充填されている。上述したように、固定子６ａの内周面即ちステータスロット６ａｂ先端面には、薄肉円筒状のステータキャン１２が設けられており、これをステータスロット６ａｂと空間部６ａｃのモータモールド材とで外側より支持している。
【００３５】
さて、固定子６ａにおいて、図１の寸法線ｂで示した、上記ステータスロット６ａｂが有る部分においては、これが強度部材として利用できるが、寸法線ｃで示した、ステータスロットが無い部分では、巻線１４とこれを覆うようにして設けたモータモールド材１５のみとなるので、これだけではステータキャン１２に内側より加わる力を支えきれなくなり、ステータキャン１２に生じる応力が高くなる。そこで、ステータスロットが無い部分の内周面及び端面を覆うように補強スリーブ１６を設置し、これによりステータキャン１２を支持することによって、ステータキャン１２に生じる応力を低減する。
【００３６】
補強スリーブ１６の材質としては、クロムモリブデン鋼ＳＣＭ４３５等が用いられる。なお、吐出・吸込側ケーシング２のステータキャン１２と接する外周面にはＯリング溝２ａが、またパージ側ケーシング３のステータキャン１２と接する外周面にはＯリング溝３ｂがそれぞれ設けられており、これらの溝にはめ込まれるＯリングによりシールが施されるので、揚液がステータキャン１２の外側に流れ出して補強スリーブ１６を浸食するようなことはない。
【００３７】
また、超臨界ＣＯ2流体である揚液の温度は、６０℃程度と高くなっており、さらにはモータ内部の発熱量が大きいので、モータ自体が１００℃もの高温になる。一方、上述したモータモールド材（エポキシ樹脂）を構造部材として考えているので、このような高温による軟化を防ぐため、ガラス転移温度（Ｔｇ）の高いエポキシ樹脂材を使用している。Ｔｇ値が低くなると、エポキシ樹脂が軟化しやすくなるので、構造部材としての役割を果たさなくなる。また、モータからの発熱を外部へ逃がすため、熱伝導性の良いエポキシ樹脂材を選定している。この場合、例えばアルミナ，シリカ，マグネシア等をエポキシ樹脂材に添加することにより、熱伝導性が良くなる。
【００３８】
また軸受は、粘性の低い超臨界ＣＯ2流体（或いは液体ＣＯ2）内で使用されるので、揚液による潤滑は期待できない。そこで、このような貧潤滑性環境下においても長寿命とすることが可能な総セラミックス構造としている。一方、ロータ（主軸）は耐薬液性の観点から、ＳＵＳ３１６Ｌを採用している。従って、軸受内輪がセラミックス、ロータがＳＵＳ３１６Ｌとなり、両者の線膨張率が大きく異なっている。具体的には、ＳＵＳの線膨張率が例えば１５．４×１０-6（１／℃）となっており、セラミックスの線膨張率が例えば３．４×１０-6（１／℃）となっている。このため、温度上昇の影響を考慮して、両者は隙間嵌めを行っている。
【００３９】
図３は、パージ側の軸受及びその周辺の要部縦断面図である。上記隙間嵌めの程度としては、例えば１５０℃まで温度上昇したらアンギュラ玉軸受９の内周面と主軸７の外周面が密着するような寸法関係としている。通常は１３０℃以下の温度環境で作動するので、主軸７が膨張しすぎてアンギュラ玉軸受９を破壊するようなことはない。また、このような隙間嵌めとしたことによるアンギュラ玉軸受９の空転を防止するため、アンギュラ玉軸受９を固定する必要がある。そこで、同図に示すように、アンギュラ玉軸受９を、略円筒状の軸受押さえ１７による軸受押さえ機構を用いて、軸方向に締め付け固定している。
【００４０】
具体的には、主軸７の軸心部に螺合するボルト１８により、軸受押さえ１７を主軸７に軸方向に締め付け、軸受押さえ１７と主軸７とでアンギュラ玉軸受９の内輪９ａを挟み込み、アンギュラ玉軸受９を主軸７に固定している。軸受押さえ１７の材質は主軸７と同じＳＵＳ３１６Ｌを用い、ボルト１８はこれより線膨張率の低いものを用いている。これにより、温度上昇してもボルト１８が緩むことはなくなる。なお、吐出・吸込側のアンギュラ玉軸受８についても、同様の固定方法としているが、ここでは羽根車１０と主軸７とでアンギュラ玉軸受８の内輪を挟み込む構成となっている。
【００４１】
その他、上述したように、吸込から吐出への流れの一部を羽根車背面に流し、ロータ，ステータ間を通過させてパージ口へと流出させ、この間に軸受とモータを冷却する構成としている。この場合、ロータ内部構造を調整して、冷却流量が最適となるように設計する。即ち、冷却能力と水力効率のバランスを考えたトレードオフ設計を行う。
【００４２】
さらに、遠心力や温度による軸受の変形を抑えることや、スキッティング防止，軸受剛性向上のために、与圧をかけることは必要である。本実施例では、図３に示すように、波板バネである予圧バネ１１にてアンギュラ玉軸受９の外輪９ｂに荷重をかけるようにしている。なお、予圧バネ１１とパージ側ケーシング３との間には、リング状のシム１９が設けてある。このシム１９の厚みを調整することにより、予圧バネ１１によるスラスト力を調整する。但し、波板バネは山と谷のある波状構造を持っており、またアンギュラ玉軸受９の外輪９ｂが若干回転するため、通常の波板バネを用いた場合、山部（面圧の高い部分）にて磨耗が生じる。
【００４３】
このような通常の波板バネを図４に示す。同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図である。同図は３山リングのものを示している。本実施例では、上記のような磨耗の減少を目的として、図５に示すようなエンドプレートを追加した波板バネ構造の予圧バネ１１としている。同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図である。これは、波板バネ１１ａの両端を延長して、表裏面に平ワッシャ状のエンドプレート１１ｂを形成したものである。これにより、軸受外輪に平たいエンドプレートが当接するので、軸受外輪との接触面圧が減少して、磨耗量を減少させることができる。
【００４４】
また、玉軸受を適用している為に、軸系が持つ減衰が小さい。そこでロータとステータ間の隙間を小さくする事により、軸系の減衰を増加させる。即ち、上記図３に示したように、ステータキャン１２とロータキャン１３の隙間Ｇを小さくして、この部分に軸受効果を持たせる構成としている。これについて、隙間と振動の関係として、以下に説明する。まず、本発明の対象はキャンドモータポンプであるので、モータは揚液に接している。また、ステータ，ロータ間の隙間Ｇは狭い隙間であり、この隙間を流体が通り抜けることにより、モータ冷却が実施される。
【００４５】
ステータとロータの間隔と軸系の固有振動数との関係について、実機の場合での計算結果を図６にグラフで示す。同図では横軸に回転数（ｒｐｍ）を取っており、縦軸に振幅（μｍ）を取っている。同図において、曲線αは隙間Ｇ＝０．２ｍｍの場合、曲線βは隙間Ｇ＝０．５ｍｍの場合、曲線γは隙間Ｇ＝０．６ｍｍの場合をそれぞれ示しており、また直線δは回転数を示している。本実施例では、回転数３００００ｒｐｍの場合を例示している。
【００４６】
同図に示すように、モータの隙間が小さい場合（Ｇ＝０．２ｍｍの場合）は、付加重量が重くなり、軸系の固有振動数が減少する。この場合、隙間における粘性によって、軸系に減衰を与え、振動に対する応答値（Ｑファクタ）を小さくすることができる。また、モータの隙間が大きい場合（Ｇ＝０．５ｍｍ，０．６ｍｍの場合）は、付加重量が軽くなり、軸系の固有振動数が増加する。ここでは隙間を或る程度大きくすると、それ以上大きくしても固有振動数に差が見られない。この場合、隙間が大きいため、減衰が与えられないので、振動に対する応答値（Ｑファクタ）が大きくなる。
【００４７】
ポンプを高速回転で運転する場合、軸系の固有振動数が回転数よりも小さくなることが考えられる。この場合、ポンプ昇速中に固有振動数と一致して、運転が不安定になる恐れがある。このような不具合を防止するための対策として、運転範囲から固有値を外すという対策と、固有値における応答値（Ｑファクタ）を下げる対策が考えられる。上述したように、隙間を狭めると応答値を下げることができ、また隙間を広げると固有値を上げることができる。そこで、本実施例では、ロータ，ステータ間の狭い隙間を利用して、運転回転数と軸系の固有値から、最適なモータ間の隙間を決定している。
【００４８】
また、軸受位置をモータ内部とすることにより、軸受間距離及びロータ長さを短くしている。軸受間距離を短くすることにより曲げモードの固有振動数を上げ、またロータ重量を軽くする事により全てのモードの固有振動数を上げて、回転領域から固有振動数を外している。
【００４９】
また、冷却流量，ロータ形状を調整することにより、ロータ系に生じるスラスト力を低減する。また、ロータ外径をバランスピストンに用いてスラスト力を調整する。これについて、ハイドロ荷重低減方法として、以下に説明する。まず、本発明の対象はキャンドモータポンプであるので、モータは揚液に接している。そして、ロータとステータとの隙間が軸方向である場合と、径方向である場合とで圧力分布が異なる。軸方向であれば流れの方向に従って静圧は減少する。また、径方向であれば半径の増加と共に静圧は上昇するが、流れの方向，隙間，旋回度によって静圧上昇率が異なる。
【００５０】
図７は、ポンプの要部を示す縦断面図である。ここではスラスト荷重計算として、揚液圧力によるロータへの軸方向の力を求める。荷重を受ける主要な面を同図のアからカで示し、各面の荷重分布を矢印で示す。軸方向隙間において内向き流れが生じた場合、静圧分布は図８のグラフのように変化する。同図では横軸に半径を取っており、縦軸に静圧を取っている。また、曲線αは流量小の場合、曲線βは流量中の場合、曲線γは流量大の場合をそれぞれ示している。
【００５１】
図８に示すように、流量の増加（矢印で示す）と共に入口出口間の圧力差が大きくなる。また、流体の旋回速度が大きくなると圧力差が大きくなる。流体の旋回速度を大きくしたい場合は、例えばロータに板状の翼を付けることにより実現できる。逆に、旋回速度を小さくしたい場合は、ステータ側に同様の翼を取り付けることにより実現できる。
【００５２】
また、軸方向隙間において外向き流れが生じた場合、静圧分布は図９のグラフのように変化する。同図では横軸に半径を取っており、縦軸に静圧を取っている。また、曲線αは流量小の場合、曲線βは流量中の場合、曲線γは流量大の場合をそれぞれ示している。
【００５３】
図９に示すように、流量の増加（矢印で示す）と共に入口出口間の圧力差が小さくなる。また、流体の旋回速度が大きくなると圧力差が大きくなる。流体の旋回速度を大きくしたい場合は、例えばロータに板状の翼を付けることにより実現できる。逆に、旋回速度を小さくしたい場合は、ステータ側に同様の翼を取り付けることにより実現できる。また、各図より分かるように、同じ流量であれば、内向き流れと外向き流れとを比較すると、入口出口間の静圧差は内向き流れの方が大きくなる。
【００５４】
次に、スラスト調整方法を示す。ロータに生じるスラスト荷重が羽根車方向になった場合、図７のロータのオ，カ面に翼を取り付けて、流体の旋回速度を上げ、入口出口間の圧力減少値を大きくする。さらに、Ｅ部の環状隙間を小さくして、Ｅ部にて圧損を生じさせ、スラスト荷重を小さくする。加えて、ロータ外径Ｄを大きくして、エとオの荷重領域を増加させ、軸端方向の荷重を大きくする。これは、同じ流量であれば外向き流れよりも内向き流れの方が入口出口間の圧力差が大きいことに起因する。
【００５５】
また、ロータに生じるスラスト荷重が軸端方向になった場合、図７のオ，カ面に対する静止面に翼を取り付けて、流体の旋回速度を小さくし、入口出口間の圧力減少値を小さくする。さらに、Ｅ部の環状隙間を大きくして、Ｅ部に生じる圧損を小さくし、スラスト荷重を小さくする。加えて、ロータ外径Ｄを小さくして、エとオの荷重領域を減少させ、軸端方向の荷重を小さくする。以上のように、構造を変更してハイドロスラスト荷重を０にする。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体洗浄装置用循環ポンプの構成を示す縦断面図。
【図２】ステータスロットを有する固定子の縦断面図。
【図３】パージ側の軸受及びその周辺の要部縦断面図。
【図４】通常の波板バネを示す図。
【図５】エンドプレートを追加した波板バネ構造を示す図。
【図６】ステータとロータの間隔と軸系の固有振動数との関係を示すグラフ。
【図７】ポンプの要部を示す縦断面図。
【図８】内向き流れと圧力分布を示すグラフ。
【図９】外向き流れと圧力分布を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５７】
１    循環ポンプ
２    吐出・吸込側ケーシング
３    パージ側ケーシング
４    外筒
５    マニホールド
６    キャンドモータ
７    主軸
８，９    アンギュラ玉軸受
１０    羽根車
１１    予圧バネ
１２    ステータキャン
１３    ロータキャン
１４    巻線
１５    モータモールド材
１６    補強スリーブ
１７    軸受押さえ
１８    ボルト
１９    シム
【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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