CN109996964A - 真空泵、用于其的定子柱及其制造方法 - Google Patents

Abstract

提供不会伴随排气性能的降低及部件个数、成本的增加地，适于防止旋转体的破坏能量导致的定子柱的龟裂、由于定子柱的损坏而产生的碎片从吸气口飞出等的不良的、可靠性高的真空泵和用于其的定子柱及其制造方法。在具有具备吸气口（1A）的外装体（1）、立设于外装体的内部的定子柱（3）、包围定子柱的外周的形状的旋转体（4）、将旋转体支承为能够旋转的支承机构、旋转驱动旋转体的驱动机构，且借助旋转体的旋转从吸气口吸入气体的真空泵中，定子柱（3）由作为机械性材料特性具有5％以上的延伸率的铝合金的铸件材料构成。

Description

真空泵、用于其的定子柱及其制造方法

技术领域

本发明涉及被用作半导体制造装置、平板显示器制造装置、太阳能板制造装置中的处理腔体及其他密闭腔体的气体排气机构等的真空泵、用于该真空泵的定子柱及其制造方法。

背景技术

以往，作为这种的真空泵公知有例如专利文献1所述的涡轮分子泵。参照该文献1的图1，该文献1所记载的现有的真空泵（涡轮分子泵）作为其具体的泵构成部件具有：具备吸气口（14a）的外装体（14）、立设于外装体（14）的内部的定子柱（16）、包围定子柱（16）的外周的形状的旋转体（R）、将旋转体（R）支承为能够旋转的支承机构（20、22）、旋转驱动旋转体（R）的驱动机构（18），且构成为借助旋转体（12）的旋转而从吸气口（14a）吸入气体。

但是，在前述这样的专利文献1所记载的现有的真空泵（涡轮分子泵）中，作为防止损坏了的旋转体（R）的碎片从吸气口（14a）飞出的机构，在吸气口（14a）处设置飞散防止部件50（参照该文献1的段落0007的记载以及摘要）。

此外，在前述现有的真空泵中，设想例如由于旋转体（R）的破坏能量而定子柱（16）上产生龟裂、由于定子柱（16）的破坏而产生的碎片（具体而言定子柱（16）的断片、或者包含安装于定子柱（16）的马达（18）等的电装部件与定子柱（16）的断片的块）从吸气口（14a）飞出的情况，但认为这样的碎片的飞出也能够由前述的飞散防止部件50来防止。

但是，在如前述现有的真空泵（涡轮分子泵）那样地在吸气口（14a）设置飞散防止部件50的构成时，存在与该飞散防止部件50的量相应地真空泵的部件个数增加的问题点、由于飞散防止部件50而吸气口（14a）的开口面积减少从而真空泵（涡轮分子泵）自身的排气性能降低的问题点。

以上的说明中，括号内的符号是专利文献1中使用的符号。

[现有技术文献]

[专利文献1]日本特开2001－59496号公报。

发明内容

本发明是为了解决前述问题点而提出的，其目的在于提供一种不会伴随排气性能的降低及部件个数的增加、适宜于防止旋转体的破坏能量导致的定子柱的龟裂及由于定子柱的损坏而产生的碎片从吸气口飞出等的不良的、可靠性高的真空泵和用于其的定子柱及其制造方法。

此外，一般而言若由比铸件材料延展性优异的延展材料来制造定子柱、则材料费高，导致真空泵整体的成本高，所以期望以材料费便宜且具有与延展材料大致相同程度的强度和延伸率（延展性）的铸件材料来进行制造。

[用于解决技术课题的技术手段]

为了实现前述目的，本发明为一种真空泵，具有：具备吸气口的外装体、立设于前述外装体的内部的定子柱、包围前述定子柱的外周的形状的旋转体、将前述旋转体支承为能够旋转的支承机构、旋转驱动前述旋转体的驱动机构，借助前述旋转体的旋转而从前述吸气口吸入气体，所述真空泵的特征在于，前述定子柱由铝合金的铸件材料构成，所述铝合金的铸件材料作为机械性材料特性具有5％以上的延伸率。

此外，本发明为一种用于真空泵的定子柱的制造方法，其特征在于，

前述制造方法为，在借助使用了铝合金的铸造来制造前述定子柱的铸造工程中进行延展性强化处理，所述延展性强化处理对前述定子柱作为机械性材料特性而赋予5％以上的延伸率。

在前述本发明中，其特征在于，前述延展性强化处理可以包含对前述铝合金添加添加剂的处理。

在前述本发明中，其特征在于，前述延展性强化处理可以包含对前述定子柱的热处理。

在前述本发明中，其特征在于，前述添加剂可以包含硼或钛。

在前述本发明中，其特征在于，前述添加剂可以包含硼和钛双方。

在前述本发明中，其特征在于，前述热处理可以包含以比常温更高温的第一温度进行既定时间的加热的固溶处理、从前述固溶处理刚完成后以常温进行既定时间的冷却的第一时效热处理、从前述第一时效热处理刚完成后以比前述第一温度低的温度进行既定时间的加热的第二时效热处理。

[发明的效果]

在本发明中，作为用于真空泵的定子柱的具体的构成，定子柱由具有5％以上的延伸率的铝合金的铸件材料构成。因此，能够降低定子柱制作所花费的成本，即便万一旋转体的破坏能量作用于定子柱时，也能够利用定子柱的延伸率充分地吸收这样的破坏能量，能够防止破坏能量导致的定子柱的龟裂、定子柱的损坏导致的碎片从吸气口飞出等的不良、以及也不用作为防止上述不良的机构而像以往那样在吸气口配置飞散防止部件，所以能够不产生排气性能的降低及部件个数的增加地，提供适于防止上述不良的可靠性高的真空泵、用于其的定子柱及其制造方法。

附图说明

图1是应用了本发明的真空泵的剖视图。

图2是铝合金铸件材料的应力-应变线图。

图3是本发明中的热处理的说明图。

附图标记说明

1外装体

1A吸气口

2排气口

3定子柱

4旋转体

41旋转轴

4A第一圆筒体

4B第二圆筒体

4C连结部

4D紧固部

6动翼

7静翼

8螺纹槽泵定子

8A螺纹槽

9衬垫

B泵基体

C泵壳体

MB磁性轴承（旋转体的支承机构）

MT驱动马达（旋转体的驱动机构）

P真空泵

Pt涡轮分子泵机构部

Ps螺纹槽泵机构部

PR1固溶处理

PR2第一时效热处理（常温时效）

PR3第二时效热处理（人工时效）

R1、R2气体流路。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边详细说明用于实施本发明的最佳方式。

图1是应用了本发明的真空泵的剖视图。

图1的真空泵P是作为气体排气机构具有涡轮分子机构部Pt和螺纹槽泵机构部Ps的复合泵，例如被用作半导体制造装置、平板显示器制造装置、太阳能板制造装置中的处理腔体及其他的密闭腔体的气体排气机构等。

在图1的真空泵P中，外装体1通过将筒形状的泵壳体C和泵基体B沿该筒轴方向利用紧固部件一体地连结而成为有底的大致圆筒形状。

泵壳体C的上端部侧（图1中纸面上方）作为吸气口1A而开口，此外，在泵基体B上设置有排气口2。即，外装体1是具有吸气口1A和排气口2的构成。省略图示，吸气口1A与例如半导体制造装置的处理腔体等的成为高真空的未图示的密闭腔体连接，排气口2与未图示的辅助泵连通连接。

在外装体1的内部立设有定子柱3。特别地，在图1的真空泵P中，所述定子柱3呈位于泵壳体C内的中央部且立设于泵基体B上的构造，但并不限定于此构造。

在定子柱3的外侧设置有旋转体4。此外，在定子柱3的内侧内置有作为对旋转体4在其径向以及轴向上进行支承的支承机构的磁性轴承MB、作为旋转驱动旋转体4的驱动机构的驱动马达MT等的各种电装部件。另外，磁性轴承MB、驱动马达MT是公知的，所以省略其具体构成的详细说明。

旋转体4为包围定子柱3的外周的形状，并且能够旋转地配置在泵基体B上，成为被泵基体B和泵壳体C内包的状态。

作为旋转体4的具体构造，在图1的真空泵P中，旋转体4采用将直径不同的两个圆筒体（构成螺纹槽泵机构部Ps的第一圆筒体4A、构成涡轮分子泵机构部Pt的第二圆筒体4B）沿该筒轴方向利用连结部4C连结的构造、具有用于将第二圆筒体4B和后述的旋转轴4紧固的紧固部4D的构造，以及在第二圆筒体4B的外周面多级地配置后述的多个动翼6的构造，但是并不限定为这些构造。

在旋转体4的内侧设置有旋转轴41，旋转轴41位于定子柱3的内侧，且经由紧固部4D而与旋转体4一体地紧固。而且，利用磁性轴承MB来支承所述旋转轴41，从而旋转体4成为在其轴向以及径向既定位置处以能够旋转的方式被支承的构造，此外，利用驱动马达MT令旋转轴41旋转，从而旋转体4成为绕其旋转中心（具体而言旋转轴41中心）被驱动旋转的构造。也可以利用与其不同的其他构造来支承以及旋转驱动旋转体4。

在图1的真空泵P中，借助前述那样的旋转体4的旋转而从吸气口1A吸入气体，作为将吸入的气体从排气口2向外部排气的机构，具有气体流路R1、R2。

作为气体流路R1、R2的一实施方式，在图1的真空泵P中，气体流路R1、R2整体中，前半的吸气侧气体流路R1（比旋转体4的连结部4C靠上游侧）由设置于旋转体4的外周面的多个动翼6、经由衬垫9而固定于泵壳体C的内周面的多个静翼7形成，此外，后半的排气侧气体流路R2（比旋转体4的连结部4C靠下游侧）利用旋转体4的外周面（具体而言，第一圆筒体4A的外周面）和与其对置的螺纹槽泵定子8而形成为螺纹槽状的流路。

更详细地说明吸气侧气体流路R1的构成，则在图1的真空泵P中，动翼6以泵轴心（例如，旋转体4的旋转中心等）为中心而放射状地排列地配置多个。另一方面，静翼7经由衬垫9以在泵径向以及泵轴向上被定位的方式配置固定于泵壳体C的内周侧，并且以泵轴心为中心而放射状地排列而配置多个。

而且，在图1的真空泵P中，如前述那样地放射状地配置的动翼6和静翼7在泵轴心方向上交互地配置多级，从而形成吸气侧气体流路R1。

由以上的结构构成的吸气侧气体流路R1中，由于驱动马达MT的启动而旋转体4以及多个动翼6一体地高速旋转，从而动翼6对从吸气口1A向泵壳体C内入射的气体分子提供向下方向的运动量。而且，具有这样的向下方向的运动量的气体分子借助静翼7而被送入下一级的动翼6侧。通过反复地多级地进行以上那样的对气体分子的运动量的提供和气体分子的送入动作，吸气口1A侧的气体分子以通过吸气侧气体流路R1而向排气侧气体流路R2的方向顺次移行的方式被排气。

接着，更详细地说明排气侧气体流路R2的构成，则在图1的真空泵P中，螺纹槽泵定子8是包围旋转体4的下游侧外周面（具体而言是第一圆筒体4A的外周面。以下也同样）的环状的固定部件，且配置为其内周面侧隔开既定间隙而与旋转体4的下游侧外周面（具体的而言第一圆筒体4A的外周面）对置。

进而，在螺纹槽泵定子8的内周部形成有螺纹槽8A，螺纹槽8A的深度以随着朝向下方而小径化的锥形的方式变化，从螺纹槽泵定子8的上端到下端以螺旋状刻设。

而且，在图1的真空泵P中，旋转体4的下游侧外周面和螺纹槽泵定子8的内周部对置，从而作为螺纹槽状的气体流路而形成排气侧气体流路R2。作为与此不同的其他实施方式，例如能够采用通过将螺纹槽8A设置于旋转体4的下游侧外周面而形成前述那样的排气侧气体流路R2的构成。

在由以上的结构构成的排气侧气体流路R2中，借助驱动马达MT的启动而旋转体4旋转，则气体从吸气侧气体流路R1流入，借助螺纹槽8A和旋转体4的下游侧外周面处的牵引效果，以一边将该流入的气体从过渡流压缩为粘性流一边移送的方式排气。

《定子柱的构成材料》

之前说明的定子柱3由作为机械性材料特性具有以往以上的延伸率的铝合金的铸件材料、即具有5％以上的延伸率（优选8％以上的延伸率）的铝合金的铸件材料而构成。具有这样的延伸率的铸件材料的定子柱3能够借助铸造而制造，其制造方法是在借助使用了铝合金的铸造而制造定子柱3的铸造工程中进行后述的《延展性强化处理》的方法。

前述“延伸率”是指利用拉伸试验机拉伸金属材料（本实施方式中铝合金）的试验片时，破断时（参照图2的破断点）的试验片的长度与该试验片的本来的长度的比。具体而言，令试验片的本来的长度为L、破断时的试验片的长度为L＋ΔL时，前述“延伸率”是由％表示的ΔL／L的数值。

《延展性强化处理》

延展性强化处理大体分为两个处理，具体而言分为对铝合金添加添加剂的添加处理和对定子柱3进行的热处理。根据本发明者等的实验，判明了通过并用前述两个处理（添加处理、热处理），能够促进铝合金的金属结晶微细化而得到前述延伸率。认为有时通过进行某一方的处理也能够得到前述延伸率，此时也可以省略另一方的处理。

作为前述添加剂采用了硼和钛，但不限定于此。也可以使用硼和钛的某一方，或者可以将硼及钛以外的其他的物质与硼及钛并用，也可以作为添加剂使用硼及钛以外的其他的物质。此外，添加剂的量能够根据需要而适宜地调整。

作为前述热处理，如图3所示，进行以比常温A0高温的第一温度A1进行既定时间h1的加热的固溶处理PR1、从固溶处理PR1完成之后马上以常温A0进行既定时间h2的冷却的第一时效热处理（常温时效）PR2、在第一时效热处理PR2完成后马上以比第一温度A1低的温度进行既定时间T3的加热的第二时效热处理（人工时效）PR3，但是并不限定于此，也能够采用其他的热处理。

以上说明的本实施方式中，作为用于真空泵P的定子柱3的具体的构成，该定子柱3由具有5％以上的延伸率的铝合金的铸件材料构成。因此，即便万一旋转体4的破坏能量作用于定子柱3时，也能够借助定子柱3的延伸率而充分地吸收这样的破坏能量，能够防止破坏能量导致的定子柱3的龟裂、由于定子柱3的破坏而产生的碎片（例如，定子柱3的断片、或者包含马达MT等的电装部件和定子柱3的断片的块）从吸气口1A飞出等的不良。此外，可以不用作为防止该不良的机构而如以往那样地在吸气口配置飞散防止部件。由于这些情况，根据本实施方式，能够得到不会伴随排气性能的降低及部件个数、成本的增加而适于防止所述不良的可靠性高的真空泵P。

本发明并不限定于以上说明的实施方式，能够在本发明的技术构思内由本领域中具有通常知识的人员进行更多的变形。

Claims (8)

1.一种真空泵，具有：具备吸气口的外装体、立设于前述外装体的内部的定子柱、包围前述定子柱的外周的形状的旋转体、将前述旋转体支承为能够旋转的支承机构、旋转驱动前述旋转体的驱动机构，借助前述旋转体的旋转而从前述吸气口吸入气体，所述真空泵的特征在于，

前述定子柱由铝合金的铸件材料构成，所述铝合金的铸件材料作为机械性材料特性具有5％以上的延伸率。

2.一种用于真空泵的定子柱的制造方法，其特征在于，

前述制造方法为，在借助使用了铝合金的铸造来制造前述定子柱的铸造工程中，进行延展性强化处理，所述延展性强化处理对前述定子柱作为机械性材料特性而赋予5％以上的延伸率。

3.根据权利要求2所述的用于真空泵的定子柱的制造方法，其特征在于，前述延展性强化处理包含对前述铝合金添加添加剂的处理。

4.根据权利要求2所述的用于真空泵的定子柱的制造方法，其特征在于，前述延展性强化处理包含对前述定子柱的热处理。

5.根据权利要求3所述的用于真空泵的定子柱的制造方法，其特征在于，前述添加剂包含硼或钛。

6.根据权利要求3所述的用于真空泵的定子柱的制造方法，其特征在于，前述添加剂包含硼和钛双方。

7.根据权利要求4所述的用于真空泵的定子柱的制造方法，其特征在于，前述热处理包括：以比常温更高温的第一温度进行既定时间的加热的固溶处理、从前述固溶处理刚完成后以常温进行既定时间的冷却的第一时效热处理、从前述第一时效热处理刚完成后以比前述第一温度低的温度进行既定时间的加热的第二时效热处理。

8.一种定子柱，其特征在于用于权利要求1所述的真空泵。