(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動翼と静翼とを備えた軸流段部と、ロータに螺旋状のねじ溝が形成されたねじ溝段部と、を備えたターボ分子ポンプにおいて、
前記ロータとして、回転軸線周りの外周側に位置する略円筒状の第１のロータと、該第１のロータの内周側に位置する略円筒状の第２のロータとを備えることにより、前記ねじ溝段部を複数段とするとともに、
前記第１のロータと前記第２のロータとを互いに別部材により構成して、これらを直接、もしくは別部材を介して、着脱可能に連結固定したことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項２】
前記第１のロータと前記第２のロータとを、ボルト締結により着脱可能としたことを特徴とする請求項１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、半導体プロセス等において用いられるターボ分子ポンプの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体プロセスは、光学的処理や化学的処理等からなる様々な工程により実現される。光学的処理の代表例としては、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、化学的処理では例えば、ウェハ面において薄膜を作製する等の表面処理、エッチング処理、洗浄処理等が挙げられる。また、これらの処理を実現するためには、光学的処理においては露光装置、化学的処理においては様々な化学薬品やこれを安全に取り扱うための各種機器が用いられる。これら様々な工程又は各種装置及び機器においては、半導体の更なる高集積化等への要求が高まりつつある中で、それぞれが技術的に高度な水準を要求されており、また更なる発展をも図るべく関係各所にて鋭意研究、開発が進行することとなっている。
【０００３】
その中で特に具体的技術を挙げると、化学的処理である表面処理工程に注目すれば、上述した薄膜製造技術として、半導体プロセスにおいては必須となった技術としてＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）技術がある。このＣＶＤとは、ウェハ等の基板上に対して原料ガスを供給し、当該基板上でのガスの吸着及び化学反応を経て、その基板上に所望の薄膜を形成する技術である。この技術は、ゲートの薄膜化、配線間容量低減等の半導体高集積化を実現するためには欠くことのできないものとなっている。
【０００４】
上記ＣＶＤの中でも、減圧ＣＶＤおよびプラズマＣＶＤ等は真空雰囲気下で行われ、真空排気系が必要となる。こうした真空排気系としては、一般に大気圧から低真空域まで減圧するロータリポンプと、低真空域から高真空域まで減圧するデフュージョンポンプ、ターボ分子ポンプ等、複数のポンプにより構成されたものが利用される。
なお、ターボ分子ポンプとは、周知のように、高速で回転するロータにより気体分子を圧縮しつつ排気するような構成を備えたものである。ここでロータとしては、これが上述したように非常に高速で回転する部材であるため、軽量かつ応力強度の高いアルミニウム合金をその材質として選択されるのが一般的である。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ターボ分子ポンプにおいては、小型でありながらより圧縮比を高めるために、ねじ溝段部を複数段（多段）にしたもの、すなわちロータを外側から内側にかけて複数設けることで複数段構造としたものがある。一例として、ロータを外側ロータと内側ロータの２つとしてこれらの間隙部に円筒状のスペーサを挿入して仕切り、３段構造にしたターボ分子ポンプが知られている。
こうしたターボ分子ポンプにおける外側ロータ及び内側ロータは、これまで一体成形されているのが一般的であった。そのため、内側ロータの外側面側にねじ溝を形成しようとしても、エンドミル等の切削工具を間隙部に挿入することが極めて困難であり、実際、内側ロータにねじ溝は形成されないことが殆どであった。このように、ねじ溝段部を複数段にしたとはいっても、実際にはねじ溝を有していない段が含まれることがあり、それゆえ複数段としても圧縮比をさほど高めることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ガスの圧縮比をより高めて性能の向上を図ることができるターボ分子ポンプを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、動翼と静翼とを備えた軸流段部と、ロータに螺旋状のねじ溝が形成されたねじ溝段部と、を備えたターボ分子ポンプにおいて、前記ロータとして、回転軸線周りの外周側に位置する略円筒状の第１のロータと、該第１のロータの内周側に位置する略円筒状の第２のロータとを備えることにより、前記ねじ溝段部を複数段とするとともに、前記第１のロータと前記第２のロータとを互いに別部材により構成して、これらを直接、もしくは別部材を介して、着脱可能に連結固定したことを特徴とする。
【００１１】
このように、外周側に位置する第１のロータと内周側に位置する第２のロータとを互いに別部材により構成して、これらを連結固定するようにしているので、従来は非常に困難とされていた、内周側に位置する第２のロータへのねじ溝加工を、容易且つ的確に行うことができる。また、第１のロータと第２のロータとで、要求される特性が異なる場合であっても、各々を別部材としていることで、各々の特性に応じた材料を用いることができる。更に、例えばニッケル（Ｎｉ）等によるメッキも個別に行うことができるので、剥がれにくく、より的確にメッキを施すことができる。
また、第１のロータと第２のロータとを着脱可能としたことで、ターボ分子ポンプに要求される特性に応じて一方を取り外し、圧縮比や排気量等の特性を適宜変更することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のターボ分子ポンプであって、前記第１のロータと前記第２のロータとを、ボルト締結により着脱可能としたことを特徴とする。
【００１５】
このように、該回転部本体と第２のロータとをボルト締結により着脱可能としているので、簡易な構成で両者を強固に連結固定することができるとともに、第２のロータの脱着も容易且つ迅速に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るターボ分子ポンプの実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態について示した図である。ターボ分子ポンプ２０は、上部ケーシング２１ａ、下部ケーシング２１ｂおよびベース２１ｃとにより構成されたケーシング２１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２１においては、その上部ケーシング２１ａに吸気口２１ｄ、ベース２１ｃに排気口２１ｅが、それぞれ形成されている。
ケーシング２１内部においては、上部に軸流段部２０ａ、下部にねじ溝段部２０ｂとが設けられている。軸流段部２０ａは、主として後述する多段に設けられた動翼２５および静翼２３とにより構成され、ねじ溝段部２０ｂは、外側ロータ（第１のロータ）３６、内側ロータ（第２のロータ）３７及びスペーサ３８とにより構成されている。
【００１７】
より具体的に説明すると、ロータ室２２には、回転部本体２４が配設されている。回転部本体２４は、ほぼ鉛直に立設されたロータシャフト２４ａと、当該ロータシャフト２４ａの周囲に放射状に配置された動翼２５とを備えた構成となっており、回転軸線Ｏ周りに回転可能となっている。動翼２５は、その下方に設けられた外側ロータ３６と一体成形された強固な構造となっており、ボルト２５ａの締結によって、ロータシャフト２４ａの上端部側に一体的に連結固定されている。また、上部ケーシング２１ａには、静翼２３が固定されている。
【００１８】
外側ロータ３６は、略円筒形状をなす部材であって、その外周側側面には螺旋状のねじ溝３６ａが形成されている。そして、回転部本体２４の外側ロータ３６よりも内周側には、外側ロータ３６とは別部材により構成され、外側ロータ３６よりも一回り小さい略円筒形状の部材である内側ロータ３７が取り付けられている。すなわち、外側ロータ３６と所定の間隙部を形成するようにして、ボルト３５の締結によって、回転部本体２４に一体的に連結固定されている。この内側ロータ３７の外周側側面には、螺旋状のねじ溝３７ａが形成されている。
なお、内周側は外周側に比べ回転周速が遅く、したがって周方向応力も小さいため、内側ロータ３７の構成材料として、外側ロータ３６の構成材料に比べて許容応力が小さく比較的安価なものを用いるようにしているが、互いに同一の構成材料を用いてもよいことは勿論である。
【００１９】
これら外側ロータ３６と内側ロータ３７との間隙部には、ケーシング２１に固定された、略円筒形状のスペーサ３８が位置している。このスペーサ３８の外周側側面には、螺旋状をなすねじ溝３８ａが形成されている。すなわちねじ溝段部２０ｂは、ねじ溝３６ａ、３８ａ、３７ａによって３段のねじ溝構造となっており、各段におけるガスの通過面積を小さくして、逆流が的確に防止されるようになっている。
【００２０】
ロータシャフト２４ａの下端部には、スラスト磁気ディスク２６が備えられている。このスラスト磁気ディスク２６の上下面には、これに対向した形でスラスト磁気軸受け２８が設けられている。また、ロータシャフト２４ａと下部ケーシング２１ｂ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２７ａ、２７ｂが設けられている。さらに、ロータシャフト２４ａ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２９、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３０が設けられている。そして、下部ケーシング２１ｂには、ロータ駆動用モータ３１が設けられている。
【００２１】
以上のように構成されたターボ分子ポンプ２０においては、真空排気の際にはモータ３１を駆動して回転部本体２４及び内側ロータ３７を回転させる。回転部本体２４の回転により、吸気口２１ｄからガスが吸気され、動翼２５と静翼２３との間で第１の圧縮が行われたあと、ねじ溝段部２０ｂで第２の圧縮が行われる。すなわち、軸流段部２０ａで第１の圧縮が行われたガスは、外側ロータ３６と下部ケーシング２１ｃとの間（１段目）を下方に流れ、続いて上方に折り返して外側ロータ３６とスペーサ３８との間（２段目）を流れ、さらにスペーサ３８と内側ロータ３７との間（３段目）を下方に流れることにより、高圧縮比で第２の圧縮が行われる。こうして得られた高圧縮ガスは、排気口２１ｅから真空排気される。
【００２２】
なおこのターボ分子ポンプ２０においては、内側ロータ３７を取り外して、ねじ溝段部２０ｂを２段として使用することもできる。すなわち、ボルト３５による締結を解除すれば、内側ロータ３７を回転部本体２４から脱着させることができる。
上記のような３段構造としていれば、ガスの圧縮比を高めることができる反面、ターボ分子ポンプ２０の下流側に大排気量の補助ポンプを設けた場合等には、３段目に圧力損失が生じて、適正な排気量が確保できなくなるおそれがある。こうした場合に、ねじ溝段部２０ｂを２段として、圧縮比を若干低下させても排気量を向上させれば、用途に応じて適正な排気量を確保することができる。
【００２３】
本実施形態に係るターボ分子ポンプ２０においては、外周側に位置する外側ロータ３６と、内周側に位置する内側ロータ３７とを、互いに別部材により構成して、これらを連結固定するようにしている。そのため、従来は非常に困難とされていた、内側ロータ３７へのねじ溝３７ａの加工を、エンドミル等の切削工具を用いて容易且つ的確に行うことができ、ターボ分子ポンプ２０の製造を容易且つ迅速に行うことができるとともに、ガスの圧縮比を高めることができる。
また、内側ロータ３７にねじ溝３７ａを形成することにより、ねじ溝３７ａの山の高さ分だけ内側ロータ３７の外周径を拡大することが可能となるので、より圧縮比を高めて性能を向上させることができる。
【００２４】
更に、外側ロータ３６に比べ回転周速が遅く、したがって周方向応力も小さい内側ロータ３７では、各々を別部材としていることで、各々の特性に応じた材料を用いることができる。そのため、材料コスト或いは製造コストを低廉化することができる。
【００２５】
更に、外側ロータ３６と内側ロータ３７とを着脱可能な構成としているので、圧縮比、排気量等といった、ターボ分子ポンプ２０に要求される特性に応じて内側ロータ３７を取り外し、圧縮比や排気量等の特性をを適宜変更することができる。そのためターボ分子ポンプ２０を、多様な用途に幅広く対応させることができる。
【００２６】
更に、回転部本体２４と内側ロータ３７とを、ボルト３５の締結により着脱可能としている。このため、簡易な構成で回転部本体２４と内側ロータ３７とを強固に連結固定することができるとともに、内側ロータ３７の脱着も容易且つ迅速に行うことができる。すなわち、ターボ分子ポンプ２０の圧縮比や排気量等の特性を容易且つ迅速に変更することができ、作業性を良好なものとすることができる。
【００２７】
なお、上記実施形態においては、外側ロータ、内側ロータ及びスペーサを各々１つづつ備えた３段構造としているが、内側ロータ或いはスペーサを２つ以上設けて、更に多段の構造としてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るターボ分子ポンプにおいては、上記の如き構成としているので、ガスの圧縮比をより高めて性能の向上を図ることができ、また、用途に応じてその特性を適宜変更することができるターボ分子ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明の一実施形態として示したターボ分子ポンプの縦断面図である。
【図２】   従来のターボ分子ポンプの一例を示した縦断面図である。
【符号の説明】
２０  ターボ分子ポンプ
２０ａ  軸流段部
２０ｂ  ねじ溝段部
２３  静翼
２４  回転部本体
２５  動翼
３５  ボルト
３６  外側ロータ（第１のロータ）
３７  内側ロータ（第２のロータ）
３８  スペーサ
３６ａ、３７ａ、３８ａ  ねじ溝
【図１】
0003943905.tif 000002
【図２】
0003943905.tif 000003