JP2000337289A5

JP2000337289A5 -

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Publication number: JP2000337289A5
Application number: JP1999142577A
Authority: JP
Filing date: 1999-05-24
Publication date: 2005-10-27

Description

【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、回転するロータ部材と、前記ロータ部材と同軸に固定配設され、前記ロータ部材の周壁に対向する対向壁を有するステータ部材と、前記ロータ部材の前記周壁と前記ステータ部材の前記対向壁との間へ気体を導入する吸気口と、前記ロータ部材の前記周壁と前記ステータ部材の前記対向壁との間から気体を排気する排気口とを備え、前記ロータ部材の前記周壁及び前記ステータ部材の前記対向壁のうちの一方には、前記吸気口からの気体を前記ロータ部材の回転に伴って移送するねじ溝が形成されており、前記ねじ溝の深さは、最も吸気口側において、２０ｍｍ以上であるか、又は前記周壁及び前記対向壁のうちの前記一方の前記ねじ溝を含めた直径の１／４以上であり、吸気口側から排気口側へ行くに従い減少しており、且つ前記吸気口側から前記ロータ部材の軸線方向の４０ｍｍまでは、前記最も吸気口側における深さの８０％以上であり、前記ねじ溝の前記ロータ部材の径方向に対する傾きは、前記吸気口側から前記排気口側へ行くに従い減少しており、且つ前記ロータ部材の軸線方向の少なくとも４０ｍｍまでは前記吸気口における前記傾きの８０％以上であるねじ溝式真空ポンプを提供する。

また、本実施形態のねじ溝式真空ポンプでは、ロータ軸１８の上部及び下部側には保護用ベアリング３８、３９が配置されている。
通常、ロータ軸１８及びこれに取り付けられている各部からなるロータ部は、モータ３０により回転している間、磁気軸受２０により非接触状態で軸支される。保護用ベアリング３８、３９は、タッチダウンが発生した場合に磁気軸受２０に代わってロータ部を軸支することで装置全体を保護するためのベアリングである。
従って保護用ベアリング３８、３９は、内輪がロータ軸１８には非接触状態になるように配置されている。

【００２４】
ここで、ねじ溝６２の深さＤの減少量が軸線方向の距離と比例しているとは、ねじ溝の所定の位置Ｐと所定の位置Ｑの軸線方向の距離をＬｖ、それぞれの深さをＤｐ，Ｄｑとすると、
【数式１】
Ｄｐ−Ｄｑ＝ｋ・Ｌｖ

（ｋは定数、ただし、ＰがＱよりも吸気口側である場合には正、ＰがＱよりも排気口側の場合には負）となることをいう。
従って、例えば、Ｂの領域の最も排気口側におけるねじ溝の深さがＴｍｍであって、ここから軸線方向の距離が１ｃｍの箇所のねじ溝６２の深さＤがｔｍｍ減少して（Ｔ−ｔ）ｍｍとなっている場合、Ｂの領域の最も排気口側から軸線方向の距離が３ｃｍの箇所のねじ溝の深さＤは３ｔｍｍ減少して（Ｔ−３ｔ）ｍｍとなる。

【００２６】
また、ねじ溝６２の仰角θの減少量が軸線方向の距離と比例しているとは、ねじ溝の所定の位置Ｐと所定の位置Ｑの軸線方向の距離をＬｖ、それぞれの仰角をθｐ，θｑとすると、
【数式２】
θｐ−θｑ＝ｋ・Ｌｖ

（ｋは定数、ただし、ＰがＱよりも吸気口側である場合には正、ＰがＱよりも排気口側の場合には負）となることをいう。
従って、例えば、Ｂの領域の最も排気口側におけるねじ溝の仰角がＳ度であって、ここから軸線方向の距離が１ｃｍの箇所のねじ溝６２の仰角がｓ度減少して（Ｓ−ｓ）度となっている場合、Ｂの領域の最も排気口側から軸線方向の距離が３ｃｍの箇所のねじ溝の仰角θは３ｓ度減少して（Ｓ−３ｓ）度となる。

以上のような真空ポンプでは、モータ３０によりロータ軸１８を高速回転することで、ロータ６０も高速回転する。これにより、チャンバ９０内のプロセスガス等がねじ溝式真空ポンプの吸気口１６を介してねじ溝６２により移送され排気口１７から排出される。
このとき、ねじ溝６２における圧力は、吸気口１６からロータ６０の軸線方向の４０ｍｍまで（領域Ｂ）においては約０．１Ｐａ以下となっており、この領域のねじ溝６２の深さＤが深くまた仰角θが大きくとってあるため、気体分子は、ねじ山６３で効率よく補足され、反射逆流することなく排気口１７側へ移行する。
また、吸気口１６からロータ６０の軸線方向の４０ｍｍの領域よりも下流側においては、ねじ溝６２における圧力は粘性流領域となる。そしてねじ溝が急激に浅くなりかつ小さな仰角θとなっているため、良好なシール性を得ながら、補足された気体分子が粘性によって効率よく排気口１７へ移行される。

図４は、本実施形態のねじ溝式真空ポンプにおける圧力と排気速度との関係を従来のねじ溝式真空ポンプとの比較において示すグラフであり、Ａは本実施形態のねじ溝式真空ポンプ、Ｂは従来技術のねじ溝式真空ポンプに関するものである。
この図４に示されるように、本実施形態のねじ溝式真空ポンプでは、ねじ溝６２内の圧力が０．１Ｐａ以下の分子流領域と、中間流領域においては、ねじ溝６２の深さＤと仰角θとを大きく設定して多くの気体分子を吸入し反射逆流させることなくねじ溝に入り込ませて粘性流領域まで移送し、粘性流領域においてはねじ溝６２の深さＤと仰角θとを小さく設定しシール性を確保することにより、シール性の減少を最小限に抑えて中間流領域からの気体分子を効率よく移送する。そのため、分子流領域、中間流領域、及び粘性流領域のいずれの領域においても従来技術のねじ溝式真空ポンプよりも良好な排気速度を得ることができる。

尚、本発明のねじ溝式真空ポンプ及び本発明の真空ポンプシステムは、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更可能である。
例えば、上述の実施形態においては、ねじ溝式真空ポンプのねじ溝６２の吸気口１６側の端部における深さＤは２０ｍｍ以上となっているが、２０ｍｍ未満であっても、このねじ溝６２の配設されているロータの周壁のねじ溝６２を含めた前直径の１／４以上となっていれば、上述の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。

上述の実施形態においては、ねじ溝６２は、深さＤ及び仰角θが、いずれも吸気口１６側の端部から排気口１７側の端部までいずれの箇所においても次第に減少しているが、増加する箇所がなければよく、一部において等しい深さＤや仰角θが連続していてもよい。例えば、吸気口１６からロータ６０の軸線方向の４０ｍｍまでの領域（領域Ｂ）においては深さＤまたは仰角θのうちの一方または両方とも、減少せずに吸気口端部と同一の深さＤまたは仰角θのままであってもよい。
上述の実施形態においては、ねじ溝６２の仰角θは吸気口１６からロータ本体６１の軸線方向の４０ｍｍ（図中に示すＢの領域）よりも下流側においては、ねじ溝６２の深さＤ及び仰角θは、軸線方向の距離と比例する減少量で排気口１７側へいくに従い連続的に減少しているが、この減少量は軸線方向の距離と対数比例していてもよい。このようにねじ溝６２の仰角θの減少量が軸線方向の距離と対数比例すると、仰角θが排気口１７近傍になるほど急激に減少し、背圧による影響を一層効果的に回避することができる。

上述の実施形態においては、ねじ溝６２はロータ６０に形成されているが、外装体１０のロータとの対向面に形成させることもできる。
上述の実施形態においてはねじ溝式真空ポンプは、ロータ６０の外周面にねじ溝６２が形成されその外方に配設されたステータ部材である外筒部材との間において気体を移送するようになっているが、例えばアウターロータ型のモータを用いて、ロータ６０の内側にステータ部材を配設し、ロータ６０の内周面又はステータ部材の外周面にねじ溝６２を形成してもよい。

【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明のねじ溝式真空ポンプの一実施形態の全体構成の断面を表したものであ
る。
【図２】
図１のねじ溝式真空ポンプのロータ本体の側面図である。
【図３】
図１のねじ溝式真空ポンプのロータ本体をロータ軸に装着した状態を示す
内部側面図である。
【図４】
図１のねじ溝式真空ポンプにおける圧力と排気速度との関係を従来のねじ溝式
真空ポンプとの比較において示すグラフである。

【符号の説明】
１真空ポンプ
１０外装体
１１フランジ
１６吸気口
１７排気口
１８ロータ軸
２０磁気軸受
３０モータ
３１金属ディスク
６０ロータ
６１ロータ本体
６２ねじ溝
６３ねじ山
７０ステータ

Claims

回転するロータ部材と、
前記ロータ部材と同軸に固定配設され、前記ロータ部材の周壁に対向する対向壁を有するステータ部材と、
前記ロータ部材の前記周壁と前記ステータ部材の前記対向壁との間へ気体を導入する吸気口と、
前記ロータ部材の前記周壁と前記ステータ部材の前記対向壁との間から気体を排気する排気口とを備え、
前記ロータ部材の前記周壁及び前記ステータ部材の前記対向壁のうちの一方には、前記吸気口からの気体を前記ロータ部材の回転に伴って移送するねじ溝が形成されており、
前記ねじ溝の深さは、最も吸気口側において、２０ｍｍ以上であるか、又は前記周壁及び前記対向壁のうちの前記一方の前記ねじ溝を含めた直径の１／４以上であり、吸気口側から排気口側へ行くに従い減少しており、且つ前記吸気口側から前記ロータ部材の軸線方向の４０ｍｍまでは、前記最も吸気口側における深さの８０％以上であり、
前記ねじ溝の前記ロータ部材の径方向に対する傾きは、前記吸気口側から前記排気口側へ行くに従い減少しており、且つ前記ロータ部材の軸線方向の少なくとも４０ｍｍまでは前記吸気口における前記傾きの８０％以上である
ことを特徴とするねじ溝式真空ポンプ。
前記ねじ溝の深さは、前記吸気口から前記ロータ部材の軸線方向４０ｍｍよりも前記排気口側において、軸線方向の距離に比例した減少量で減少している
ことを特徴とする請求項１に記載のねじ溝式真空ポンプ。
前記ねじ溝の傾きは、前記吸気口から前記ロータ部材の軸線方向４０ｍｍよりも前記排気口側において、軸線方向の距離に比例した減少量で減少している
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のねじ溝式真空ポンプ。
前記ねじ溝の傾きは、前記吸気口から前記ロータ部材の軸線方向４０ｍｍよりも前記排気口側において、軸線方向の距離に対数比例した減少量で減少している
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のねじ溝式真空ポンプ。
請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載のねじ溝式真空ポンプを含むことを特徴とする複合真空ポンプ。
請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載のねじ溝式真空ポンプと、
前記ねじ溝式真空ポンプの前記排気口から排出される気体を吸引する補助ポンプとを備える
ことを特徴とする真空ポンプシステム。
請求項５に記載の複合真空ポンプと、
前記複合真空ポンプに含まれる前記ねじ溝式真空ポンプの前記排気口から排出される気体を吸引する補助ポンプとを備える
ことを特徴とする真空ポンプシステム。