JP2002285991A

JP2002285991A - ターボ分子ポンプ

Info

Publication number: JP2002285991A
Application number: JP2001090745A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Yamashita; 義弘山下; Yoshinobu Odate; 好伸大立; Takashi Okada; 隆志岡田; Masami Sugiyama; 雅美杉山
Original assignee: BOC Edwards Technologies Ltd
Current assignee: Edwards Japan Ltd
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】少ない加熱エネルギーで、排気ガスの流路を
効率よく、所定温度まで加熱することができるターボ分
子ポンプを提供する。【解決手段】ガス分子をガス排出口１４に導く排気ガ
ス流路１５の壁にヒータ１６を設けて、排気ガス流路１
５の壁を直接加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造装
置、電子顕微鏡、表面分析装置、質量分析装置、粒子加
速器、核融合実験装置等に用いられるターボ分子ポンプ
に関する。

【従来の技術】半導体製造工程中にはドライエッチング
やＣＶＤ等のプロセスがあり、これらのプロセスはプロ
セスチャンバと称する真空容器内で行なわれる。この場
合、プロセスの過程で生じたガス状の生成物は、真空容
器に取り付けられているターボ分子ポンプを通じて外部
へ排気されるが、その排気ガスの種類によっては、ター
ボ分子ポンプ内の温度と圧力との関係から、ターボ分子
ポンプ内で固体化または液体化するものもあり、このよ
うに固体化または液体化した生成物がターボ分子ポンプ
内部に付着、堆積し、そのためターボ分子ポンプの正常
運転が妨げられる場合もある。このため、従来、ドライ
エッチングやＣＶＤ等のプロセスで使用されるターボ分
子ポンプの場合は、生成物の付着と堆積を防止するため
に、ターボ分子ポンプの排気ガスの流路壁をヒータによ
り、所望の温度に加熱して、排気ガスの固体化または液
体化を防ぐことが行なわれている。加熱用ヒータとして
は、例えば、図５に示すように、ターボ分子ポンプのポ
ンプケース１０１の外周に装着された上下のバンドヒー
タ１１６ａ、１１６ｂが用いられている。上部のバンド
ヒータ１１６ａの熱は、熱伝導によりポンプケース１０
１、ステータ翼１１０を通過してステータ翼１１０とロ
ータ翼１０９との間に形成された排気ガス流路１１５ａ
の壁を加熱し、また、下部のヒータ１１６ｂの熱は、熱
伝導によりポンプケース１０１のベース１０２内に形成
された排気ガス流路１１５ｂの壁を加熱する。なお、図
５において、１０３はベース１０２からポンプケース１
０１内に突設されたステータコラム、１０５はステータ
コラム１０３の軸受１０７に保持されたロータ軸、１０
６はロータ軸１０５と一体のロータ、１０４はガス吸気
口、１１４は吸気されたガス分子を排出するガス排出口
である。しかし、このような方式の加熱では、加熱によ
る熱がポンプ全体に拡がり、特に、高速回転により高温
となるロータ１０６、ロータ翼１０９、ロータ軸１０
５、軸受１０７等が発する熱は、外部へ逃げられなくな
り、高温になって、アルミ合金製のロータ１０６、ロー
タ翼１０９がクリープや強度低下を起こして破壊する危
険が出てくる。また、外部からの加熱では、加熱を必要
としない部分まで昇温してしまうので、効率も応答性も
よくない。更に、バンドヒータ１１６ａ、１１６ｂは、
ゴム等の高分子材料を用いているから、それ自体１００
℃以上に加熱することができず、ガスの種類によって
は、目標温度に昇温することができない。特許第２８６
５９５９号公報には、上記の問題を解決するべく、図６
に示すように、排気ガスが冷えて固体化または液体化し
やすいベース１０２内の排気ガス流路１１５の内壁１２
０とポンプケース１０１の外周との間に熱の伝導が良い
熱伝導体１２１を設け、この熱伝導体１２１のポンプケ
ース１０１外周に露出した部分にヒータ１１６を取り付
けて、ポンプ外部に設けたヒータ１１６の熱を排気ガス
流路１１５に熱伝導によって効率よく伝えるようにした
ターボ分子ポンプが開示されている。しかし、この特許
第２８６５９５９号公報のポンプの場合も、熱伝導体１
２１から周囲のポンプケース１０１の壁にも熱が漏れ、
エネルギー損が未だ多くて効率が悪く、応答性も悪く
て、排気ガス流路１１５の所定温度までの昇温に多くの
時間が必要であった。

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記問題点
を解決するためになされたものであり、その目的とする
ところは、少ない加熱エネルギーで、排気ガスの流路壁
を効率よく、所定温度まで加熱することができるターボ
分子ポンプを提供することにある。

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のターボ分子ポンプは、円筒部と底面のベ
ースを有するポンプケースと、上記ポンプケースの上面
側に設けられたガス吸気口と、上記ポンプケース内に回
転自在に設けられたロータ軸と、上記ロータ軸に一体化
されたロータと、上記ロータの外周に上記ガス吸気口側
からロータ軸軸線方向に設けられた複数のロータ翼と、
上記円筒部の内周面に設けられ、上記複数のロータ翼の
翼と翼の間に交互に配列された複数のステータ翼と、上
記ポンプケースのベース側に設けられたガス排出口と、
上記ロータ翼の回転により上記ガス吸気口から送られる
ガス分子を上記ガス排出口に導く排気ガス流路と、上記
排気ガス流路の壁に設けたヒータとを具備するものであ
る。また、この発明は、ターボ分子ポンプにおいて、上
記ガス排出口がポンプケースのベースに設けられ、上記
排気ガス流路が、上記ロータの外周に沿ってロータの下
側に形成されたリング状通路とベース内に形成されガス
排出口に通じる連通路とで構成され、上記リング状通路
の壁にヒータが配設されるようにする。上記リング状通
路の壁がリング状通路を上下に２分割しているようにし
てもよい。また、上記ヒータがシーズヒータであって、
このシーズヒータの周囲を熱伝導体が囲んでいるように
してもよい。この発明においては、ガス分子をガス排出
口に導く排気ガス流路の壁にヒータを設けて、排気ガス
流路壁を直接加熱し、効率よく、排気ガスの種類に応じ
た所定温度まで加熱する。

【発明の実施の形態】以下、この発明に係るターボ分子
ポンプの実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係るターボ分子ポンプの一実施形態
を示す縦断面図である。図１に示したターボ分子ポンプ
Ｐは、円筒部１ａとその下端に取り付けられたベース２
とにより構成されるポンプケース１と、このポンプケー
ス１の内部に納められたポンプ機構部とを備えている。
上記ベース２は、ポンプケース円筒部１ａの下端に気密
に結合されたベースリング２ａと、このベースリング２
ａの下端に気密に結合されたベースカバー２ｂとからな
り、その中央部には、ポンプケース円筒部１ａ内部に向
かって突出するステータコラム３が図示省略のネジによ
りネジ止めされている。ポンプケース１の上面は、開口
されていて、ガス吸気口４となっている。このガス吸気
口４には、プロセスチャンバ等が接続される。上記ポン
プケース１の内部には、ロータ軸５と筒型のロータ６と
を有する。上記ロータ軸５は、上記ステータコラム３を
貫通し、ステータコラム３に設けられた軸受（この実施
形態では、ボールベアリング）７、７によって回転自在
に保持されている。上記ロータ６は、上記ステータコラ
ム３を囲み、かつ、上端が上記ガス吸気口４付近まで延
長されていて、図示省略のネジにより上記ロータ軸５に
ネジ締めされて一体に取り付けられている。８は、ステ
ータコラム３とロータ軸５との間に設けられた駆動モー
タで、この駆動モータ８によりロータ軸５とロータ６と
は高速回転するようになっている。このターボ分子ポン
プＰの上記ポンプ機構部は、以下に説明するように、上
記ロータ６の外周とポンプケース１との間に形成されて
いて、その上半分のターボ分子ポンプ機構部Ａと下半分
のネジ溝ポンプ機構部Ｂとからなっている。先ず、ター
ボ分子ポンプとして機能するターボ分子ポンプ機構部Ａ
（ロータ６の上半分側）の構成を説明する。ターボ分子
ポンプ機構部Ａは、回転するロータ翼９と静止している
ステータ翼１０とで構成される。ロータ６の上部側外周
には、複数枚の加工されたブレード状のロータ翼９、
９、‥‥が上記ガス吸気口４側からロータ軸５の軸線方
向に形成されている。また、上記ポンプケース円筒部１
ａの上側内周面には、上記複数のロータ翼９、９、‥‥
の翼と翼の間に交互に配列された複数のステータ翼１
０、１０、‥‥が設けられている。そして、ロータ６と
一体のロータ翼９、９、‥‥が高速回転し、ステータ翼
１０、１０、‥‥が静止していることにより、周知のタ
ーボ分子ポンプの作用により、ガス吸気口４からガス分
子がロータ６の下方に送られる。通常の使用状態では、
ガス吸気口４側は高真空となっていて、希薄なガス分子
がガス吸気口４からロータ６の下方に送られていく。次
に、ネジ溝ポンプとして機能するネジ溝ポンプ機構部Ｂ
（ロータ６の下半分側）の構成を説明する。ネジ溝ポン
プ機構部Ｂは、回転する円筒面１１と静止しているネジ
溝１２とで構成される。ロータ６の下部側外周は、円筒
面１１となっており、この円筒面１１と狭い間隔で対向
して、円筒形のネジステータ１３が配置されている。こ
のネジステータ１３はポンプケース円筒部１ａ内壁下側
とベースリング２ａとに取り付け固定されている。この
ネジステータ１３に上記ネジ溝１２が形成されている。
ネジステータ１３の上部側は、最下段のステータ翼１０
と接触するように形成されており、また、ネジステータ
１３の下端面１３ａは、ベースリング２ａのステータコ
ラム取付面２ｃと隙間ｇを保たせてある。この隙間ｇは
ロータ６の外周下部に沿ったリング状となっていて、排
気ガスのリング状通路を形成している。ロータ６の円筒
面１１が高速回転し、ネジ溝１２が静止していることに
より、ターボ分子ポンプ機構部Ａから送られてくるガス
分子は、ネジ溝１２に沿うようにしてらせん状にロータ
６の下方、リング状通路ｇに送られていく。上記ベース
リング２ａの側面には、ガス排出口１４が設けられてい
て、ネジ溝ポンプ機構部Ｂから送られてくるガス分子
は、排気ガス流路１５経由で上記ガス排出口１４に導か
れ、高圧側に排気される。上記の排気ガス流路１５と
は、この実施形態では、ネジ溝ポンプ機構部Ｂ出口から
ガス排出口１４入口までのガス流路を意味する。すなわ
ち、円筒面１１とネジ溝１２との隙間から円環状に送り
出されてくるガス分子を受け入れる上記リング状通路ｇ
と、ベースリング２ａ内に穿設されていて、上記リング
状通路ｇのガス排出口１４に隣接する部分からガス排出
口１４に通じる連通穴ｈ（図２参照）とで、排気ガス流
路１５が構成されている。上記リング状通路ｇの下側壁
を形成するベース上面（ステータコラム取付面）２ｃの
壁にはシーズヒータ１６が埋め込まれている。このシー
ズヒータ１６は、上記連通穴ｈを避け、リング状通路ｇ
に沿わせて電源配線１７から、例えば、図２（ａ）（平
行往復環型）、図２（ｂ）（２分割平行往復環型）、図
２（ｃ）（ジグザグ環型）に示すようなパターンに敷設
され、リング状通路ｇの壁を直接加熱する。シーズヒー
タ１６の周囲は熱伝導体製のヒータ保持板１８で囲んで
あって、シーズヒータ１６から発生する熱はその周囲の
ヒータ保持板１８によく伝熱し、これによりリング状通
路ｇの壁が一層効率よく加熱され、また、一方、シーズ
ヒータ１６自体の温度上昇は速やかな伝熱によって適宜
抑えられ、高温によるシーズヒータ１６の劣化が避けら
れるから、シーズヒータ１６に印加する電力を十分大き
くすることができる。なお、上記連通穴ｈは、ヒータ保
持板１８の部分では「穴」でなく、「切欠き」形状とす
ることもできる。ところで、上記ベース２、ステータコ
ラム３、ロータ６、ロータ翼９、ステータ翼１０、ネジ
ステータ１３等は、通常、アルミ合金で作成されてい
る。上記ヒータ保持板１８の材料としては、ベース２や
ステータコラム３等と同じアルミ合金が好適である。ベ
ース２はアルミ合金であるから熱伝導体であり、シーズ
ヒータ１６からの熱はヒータ保持板１８、その周辺のベ
ース２に伝熱してリング状通路ｇの周囲の壁全体を加熱
する。排気ガス流路１５では、排気されるガス中の、半
導体製造プロセスチャンバで生じるガス状の生成物が冷
却して、その壁に生成物が付着、堆積しやすいのである
が、この発明においては、上述のように、壁に設けたヒ
ータ１６とその周囲のヒータ保持板１８からの熱が、排
気ガス中の生成物の付着、堆積を効率よく防止する。な
お、図１において、１９は、ガス排出口１４の外周に配
設したガス排出口ヒータで、このガス排出口ヒータ１９
は、ガス排出口１４内での生成物の付着、堆積を防止す
るためのものである。図３は、排気ガス流路１５の壁
にシーズヒータ１６を設ける例を示す断面図で、図３
（ａ）は、排気ガス流路１５の壁内にシーズヒータ１６
を埋め込んで、熱伝導により排気ガス流路１５の壁を加
熱する構造、図３（ｂ）は、排気ガス流路１５の壁の表
面を窪ませてシーズヒータ１６を埋め込んだヒータ保持
板１８を埋め込んで、ヒータ保持板１８の露出表面を排
気ガス流路１５の壁の一部とし、周囲の排気ガス流路１
５の壁を熱伝導により加熱する構造、図３（ｃ）は、排
気ガス流路１５の壁の上にヒータ保持板１８を取り付
け、ヒータ保持板１８自体が排気ガス流路１５の壁とな
る構造を示している。なお、図３（ｃ）においては、ヒ
ータ保持板１８から周囲の壁にも伝熱するから、排気ガ
ス流路１５の壁の加熱と、シーズヒータ１６の過熱防止
作用は得られる。図４は、この発明に係るターボ分子ポ
ンプの他の実施形態を示す縦断面図である。図４のター
ボ分子ポンプは、図１のターボ分子ポンプとほぼ同一で
あるから、同一の部分には同一の符号を付して、その詳
細な説明を省略する。図４の実施形態では、シーズヒー
タ１６とこれを囲む円環状の熱伝導体製ヒータ保持板１
８を、ネジステータ下端面１３ａに取り付けてある。そ
して、この円環状のヒータ保持板１８の上側と下側に
は、リング状通路ｇ１、ｇ２が形成されて、排気ガス流
路１５は、円環状のヒータ保持板１８の上側リング状通
路ｇ１、円環状のヒータ保持板１８の内側とステータコ
ラム３との円環状の部分、下側リング状通路ｇ２および
連通穴ｈで構成される。ネジ溝ポンプＢの円筒面１１と
ネジ溝１２との間から排気ガス流路１５に送り込まれて
くるガス分子は、円環状のヒータ保持板１８の上面に当
たり、向きを変えてヒータ保持板１８の下面に沿って移
動し、その間、円環状のヒータ保持板１８に接する機会
が上面と下面とで約２倍に増すことになる。従って、図
４の実施形態では、排気ガス流路１５壁面からの排気ガ
ス流路１５のガス分子加熱効率が一層良くなる。図４の
実施形態においても、図２のような形にシーズヒータを
敷設できる。ただし、ヒータ保持板１８には連通穴ｈが
ないから、これを避けた形状にする必要はもちろんな
い。また、埋め込んだり、嵌め込んだりして、ヒータ保
持板１８にシーズヒータ１６を設けることができる。上
述の実施形態では、いずれもヒータとしてシーズヒータ
を用いたが、他の周知の発熱体シートやパターン印刷さ
れた発熱体等を使用することもできる。例えば、排気ガ
ス流路の壁をセラミックスまたは金属で形成し、この表
面に絶縁セラミックスを溶射し、その表面に高抵抗の金
属をパターン溶射または印刷等してヒータ線を作成し、
更にその表面を絶縁物で被覆してヒータとすることもで
きる。上記のセラミックスとしては、特に熱伝導性のよ
い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が望ましいが、アルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃）等でもよい。

【発明の効果】この発明に係るターボ分子ポンプにあっ
ては、上述のように、排気ガスが接触するリング状通路
等の排気ガス流路の壁にヒータを埋め込んだり、嵌め込
んだりして、排気ガスの生成物が付着、堆積しやすい排
気ガス流路壁を直接加熱するから、応答性、効率ともに
優れた加熱ができて、加熱に必要な熱エネルギーが少な
くて済み、しかも、少ない応答時間で排気ガスの種類に
適した目標温度、例えば、１００℃以上に昇温すること
ができる。また、ヒータが必要部分を局所的に加熱する
から、ロータ翼等の冷却に要するエネルギーを低減する
こともできる。また、上記ヒータをシーズヒータとし
て、シーズヒータの周囲を熱伝導体が囲むようにする
と、シーズヒータの熱が、熱伝導体を通して排気ガス流
路壁面全面に速やかに伝わって昇温させるとともに、シ
ーズヒータ自体の温度が上がり過ぎることがなくなり、
供給電力密度を高くすることができる。また、リング状
通路にヒータを配設すると、ポンプの運転中、ロータ外
周をロータ軸線方向に送られてくるガス分子が、充分に
昇温されたリング状通路に直接当たって温められ、排気
ガスの固体化、液体化を効率よく防止する。また、更
に、リング状通路の壁がリング状通路を上下に２分割す
るようにすると、ガス分子がリング状通路の壁に接する
時間が長くなって、一層充分にガス分子が加熱されて排
気ガスの固体化、液体化防止作用が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示す縦断面図。

【図２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図１
に示したターボ分子ポンプにおけるリング状排気ガス流
路のヒータの配置例を示す平面図。

【図３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図１
に示したターボ分子ポンプの排気ガス流路壁におけるヒ
ータの配置パターン例を示す平面図。

【図４】この発明の他の実施の形態を示す縦断面図。

【図５】従来のターボ分子ポンプを示す縦断面図。

【図６】従来のターボ分子ポンプを示す縦断面図。

【符号の説明】

Ａターボ分子ポンプ機構部Ｂネジ溝ポンプ機構部Ｐターボ分子ポンプｇリング状通路ｇ１上側リング状通路ｇ２下側リング状通路ｈ連通路１ポンプケース１ａポンプケース円筒部（円筒部）２ベース２ａベースリング２ｂベースカバー２ｃステータコラム取付面３ステータコラム４ガス吸気口５ロータ軸６ロータ７軸受８駆動モータ９ロータ翼１０ステータ翼１１円筒面１２ネジ溝１３ネジステータ１３ａ下端面１４ガス排気口１５排気ガス流路１６シーズヒータ１７電源配線１８ヒータ保持板（熱伝導体）

【手続補正書】

【提出日】平成１３年３月２８日（２００１．３．２
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】ターボ分子ポンプ

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程中にはドライエッチング
やＣＶＤ等のプロセスがあり、これらのプロセスはプロ
セスチャンバと称する真空容器内で行なわれる。この場
合、プロセスの過程で生じたガス状の生成物は、真空容
器に取り付けられているターボ分子ポンプを通じて外部
へ排気されるが、その排気ガスの種類によっては、ター
ボ分子ポンプ内の温度と圧力との関係から、ターボ分子
ポンプ内で固体化または液体化するものもあり、このよ
うに固体化または液体化した生成物がターボ分子ポンプ
内部に付着、堆積し、そのためターボ分子ポンプの正常
運転が妨げられる場合もある。

【０００３】このため、従来、ドライエッチングやＣＶ
Ｄ等のプロセスで使用されるターボ分子ポンプの場合
は、生成物の付着と堆積を防止するために、ターボ分子
ポンプの排気ガスの流路壁をヒータにより、所望の温度
に加熱して、排気ガスの固体化または液体化を防ぐこと
が行なわれている。

【０００４】加熱用ヒータとしては、例えば、図５に示
すように、ターボ分子ポンプのポンプケース１０１の外
周に装着された上下のバンドヒータ１１６ａ、１１６ｂ
が用いられている。上部のバンドヒータ１１６ａの熱
は、熱伝導によりポンプケース１０１、ステータ翼１１
０を通過してステータ翼１１０とロータ翼１０９との間
に形成された排気ガス流路１１５ａの壁を加熱し、ま
た、下部のヒータ１１６ｂの熱は、熱伝導によりポンプ
ケース１０１のベース１０２内に形成された排気ガス流
路１１５ｂの壁を加熱する。

【０００５】なお、図５において、１０３はベース１０
２からポンプケース１０１内に突設されたステータコラ
ム、１０５はステータコラム１０３の軸受１０７に保持
されたロータ軸、１０６はロータ軸１０５と一体のロー
タ、１０４はガス吸気口、１１４は吸気されたガス分子
を排出するガス排出口である。

【０００６】しかし、このような方式の加熱では、加熱
による熱がポンプ全体に拡がり、特に、高速回転により
高温となるロータ１０６、ロータ翼１０９、ロータ軸１
０５、軸受１０７等が発する熱は、外部へ逃げられなく
なり、高温になって、アルミ合金製のロータ１０６、ロ
ータ翼１０９がクリープや強度低下を起こして破壊する
危険が出てくる。また、外部からの加熱では、加熱を必
要としない部分まで昇温してしまうので、効率も応答性
もよくない。更に、バンドヒータ１１６ａ、１１６ｂ
は、ゴム等の高分子材料を用いているから、それ自体１
００℃以上に加熱することができず、ガスの種類によっ
ては、目標温度に昇温することができない。

【０００７】特許第２８６５９５９号公報には、上記の
問題を解決するべく、図６に示すように、排気ガスが冷
えて固体化または液体化しやすいベース１０２内の排気
ガス流路１１５の内壁１２０とポンプケース１０１の外
周との間に熱の伝導が良い熱伝導体１２１を設け、この
熱伝導体１２１のポンプケース１０１外周に露出した部
分にヒータ１１６を取り付けて、ポンプ外部に設けたヒ
ータ１１６の熱を排気ガス流路１１５に熱伝導によって
効率よく伝えるようにしたターボ分子ポンプが開示され
ている。

【０００８】しかし、この特許第２８６５９５９号公報
のポンプの場合も、熱伝導体１２１から周囲のポンプケ
ース１０１の壁にも熱が漏れ、エネルギー損が未だ多く
て効率が悪く、応答性も悪くて、排気ガス流路１１５の
所定温度までの昇温に多くの時間が必要であった。

【０００９】

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のターボ分子ポンプは、円筒部と底面のベ
ースを有するポンプケースと、上記ポンプケースの上面
側に設けられたガス吸気口と、上記ポンプケース内に回
転自在に設けられたロータ軸と、上記ロータ軸に一体化
されたロータと、上記ロータの外周に上記ガス吸気口側
からロータ軸軸線方向に設けられた複数のロータ翼と、
上記円筒部の内周面に設けられ、上記複数のロータ翼の
翼と翼の間に交互に配列された複数のステータ翼と、上
記ポンプケースのベース側に設けられたガス排出口と、
上記ロータ翼の回転により上記ガス吸気口から送られる
ガス分子を上記ガス排出口に導く排気ガス流路と、上記
排気ガス流路の壁に設けたヒータとを具備するものであ
る。

【００１１】また、この発明は、ターボ分子ポンプにお
いて、上記ガス排出口がポンプケースのベースに設けら
れ、上記排気ガス流路が、上記ロータの外周に沿ってロ
ータの下側に形成されたリング状通路とベース内に形成
されガス排出口に通じる連通路とで構成され、上記リン
グ状通路の壁にヒータが配設されるようにする。

【００１２】上記リング状通路の壁がリング状通路を上
下に２分割しているようにしてもよい。

【００１３】また、上記ヒータがシーズヒータであっ
て、このシーズヒータの周囲を熱伝導体が囲んでいるよ
うにしてもよい。

【００１４】この発明においては、ガス分子をガス排出
口に導く排気ガス流路の壁にヒータを設けて、排気ガス
流路壁を直接加熱し、効率よく、排気ガスの種類に応じ
た所定温度まで加熱する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係るターボ分子
ポンプの実施形態について、図面を参照して説明する。

【００１６】図１は、この発明に係るターボ分子ポンプ
の一実施形態を示す縦断面図である。図１に示したター
ボ分子ポンプＰは、円筒部１ａとその下端に取り付けら
れたベース２とにより構成されるポンプケース１と、こ
のポンプケース１の内部に納められたポンプ機構部とを
備えている。

【００１７】上記ベース２は、ポンプケース円筒部１ａ
の下端に気密に結合されたベースリング２ａと、このベ
ースリング２ａの下端に気密に結合されたベースカバー
２ｂとからなり、その中央部には、ポンプケース円筒部
１ａ内部に向かって突出するステータコラム３が図示省
略のネジによりネジ止めされている。

【００１８】ポンプケース１の上面は、開口されてい
て、ガス吸気口４となっている。このガス吸気口４に
は、プロセスチャンバ等が接続される。

【００１９】上記ポンプケース１の内部には、ロータ軸
５と筒型のロータ６とを有する。上記ロータ軸５は、上
記ステータコラム３を貫通し、ステータコラム３に設け
られた軸受（この実施形態では、ボールベアリング）
７、７によって回転自在に保持されている。上記ロータ
６は、上記ステータコラム３を囲み、かつ、上端が上記
ガス吸気口４付近まで延長されていて、図示省略のネジ
により上記ロータ軸５にネジ締めされて一体に取り付け
られている。

【００２０】８は、ステータコラム３とロータ軸５との
間に設けられた駆動モータで、この駆動モータ８により
ロータ軸５とロータ６とは高速回転するようになってい
る。

【００２１】このターボ分子ポンプＰの上記ポンプ機構
部は、以下に説明するように、上記ロータ６の外周とポ
ンプケース１との間に形成されていて、その上半分のタ
ーボ分子ポンプ機構部Ａと下半分のネジ溝ポンプ機構部
Ｂとからなっている。

【００２２】先ず、ターボ分子ポンプとして機能するタ
ーボ分子ポンプ機構部Ａ（ロータ６の上半分側）の構成
を説明する。ターボ分子ポンプ機構部Ａは、回転するロ
ータ翼９と静止しているステータ翼１０とで構成され
る。

【００２３】ロータ６の上部側外周には、複数枚の加工
されたブレード状のロータ翼９、９、‥‥が上記ガス吸
気口４側からロータ軸５の軸線方向に形成されている。
また、上記ポンプケース円筒部１ａの上側内周面には、
上記複数のロータ翼９、９、‥‥の翼と翼の間に交互に
配列された複数のステータ翼１０、１０、‥‥が設けら
れている。

【００２４】そして、ロータ６と一体のロータ翼９、
９、‥‥が高速回転し、ステータ翼１０、１０、‥‥が
静止していることにより、周知のターボ分子ポンプの作
用により、ガス吸気口４からガス分子がロータ６の下方
に送られる。通常の使用状態では、ガス吸気口４側は高
真空となっていて、希薄なガス分子がガス吸気口４から
ロータ６の下方に送られていく。

【００２５】次に、ネジ溝ポンプとして機能するネジ溝
ポンプ機構部Ｂ（ロータ６の下半分側）の構成を説明す
る。ネジ溝ポンプ機構部Ｂは、回転する円筒面１１と静
止しているネジ溝１２とで構成される。

【００２６】ロータ６の下部側外周は、円筒面１１とな
っており、この円筒面１１と狭い間隔で対向して、円筒
形のネジステータ１３が配置されている。このネジステ
ータ１３はポンプケース円筒部１ａ内壁下側とベースリ
ング２ａとに取り付け固定されている。このネジステー
タ１３に上記ネジ溝１２が形成されている。

【００２７】ネジステータ１３の上部側は、最下段のス
テータ翼１０と接触するように形成されており、また、
ネジステータ１３の下端面１３ａは、ベースリング２ａ
のステータコラム取付面２ｃと隙間ｇを保たせてある。
この隙間ｇはロータ６の外周下部に沿ったリング状とな
っていて、排気ガスのリング状通路を形成している。

【００２８】ロータ６の円筒面１１が高速回転し、ネジ
溝１２が静止していることにより、ターボ分子ポンプ機
構部Ａから送られてくるガス分子は、ネジ溝１２に沿う
ようにしてらせん状にロータ６の下方、リング状通路ｇ
に送られていく。

【００２９】上記ベースリング２ａの側面には、ガス排
出口１４が設けられていて、ネジ溝ポンプ機構部Ｂから
送られてくるガス分子は、排気ガス流路１５経由で上記
ガス排出口１４に導かれ、高圧側に排気される。

【００３０】上記の排気ガス流路１５とは、この実施形
態では、ネジ溝ポンプ機構部Ｂ出口からガス排出口１４
入口までのガス流路を意味する。すなわち、円筒面１１
とネジ溝１２との隙間から円環状に送り出されてくるガ
ス分子を受け入れる上記リング状通路ｇと、ベースリン
グ２ａ内に穿設されていて、上記リング状通路ｇのガス
排出口１４に隣接する部分からガス排出口１４に通じる
連通穴ｈ（図２参照）とで、排気ガス流路１５が構成さ
れている。

【００３１】上記リング状通路ｇの下側壁を形成するベ
ース上面（ステータコラム取付面）２ｃの壁にはシーズ
ヒータ１６が埋め込まれている。このシーズヒータ１６
は、上記連通穴ｈを避け、リング状通路ｇに沿わせて電
源配線１７から、例えば、図２（ａ）（平行往復環
型）、図２（ｂ）（２分割平行往復環型）、図２（ｃ）
（ジグザグ環型）に示すようなパターンに敷設され、リ
ング状通路ｇの壁を直接加熱する。

【００３２】シーズヒータ１６の周囲は熱伝導体製のヒ
ータ保持板１８で囲んであって、シーズヒータ１６から
発生する熱はその周囲のヒータ保持板１８によく伝熱
し、これによりリング状通路ｇの壁が一層効率よく加熱
され、また、一方、シーズヒータ１６自体の温度上昇は
速やかな伝熱によって適宜抑えられ、高温によるシーズ
ヒータ１６の劣化が避けられるから、シーズヒータ１６
に印加する電力を十分大きくすることができる。

【００３３】なお、上記連通穴ｈは、ヒータ保持板１８
の部分では「穴」でなく、「切欠き」形状とすることも
できる。

【００３４】ところで、上記ベース２、ステータコラム
３、ロータ６、ロータ翼９、ステータ翼１０、ネジステ
ータ１３等は、通常、アルミ合金で作成されている。

【００３５】上記ヒータ保持板１８の材料としては、ベ
ース２やステータコラム３等と同じアルミ合金が好適で
ある。ベース２はアルミ合金であるから熱伝導体であ
り、シーズヒータ１６からの熱はヒータ保持板１８、そ
の周辺のベース２に伝熱してリング状通路ｇの周囲の壁
全体を加熱する。

【００３６】排気ガス流路１５では、排気されるガス中
の、半導体製造プロセスチャンバで生じるガス状の生成
物が冷却して、その壁に生成物が付着、堆積しやすいの
であるが、この発明においては、上述のように、壁に設
けたヒータ１６とその周囲のヒータ保持板１８からの熱
が、排気ガス中の生成物の付着、堆積を効率よく防止す
る。

【００３７】なお、図１において、１９は、ガス排出口
１４の外周に配設したガス排出口ヒータで、このガス排
出口ヒータ１９は、ガス排出口１４内での生成物の付
着、堆積を防止するためのものである。

【００３８】図３は、排気ガス流路１５の壁にシーズ
ヒータ１６を設ける例を示す断面図で、図３（ａ）は、
排気ガス流路１５の壁内にシーズヒータ１６を埋め込ん
で、熱伝導により排気ガス流路１５の壁を加熱する構
造、図３（ｂ）は、排気ガス流路１５の壁の表面を窪ま
せてシーズヒータ１６を埋め込んだヒータ保持板１８を
埋め込んで、ヒータ保持板１８の露出表面を排気ガス流
路１５の壁の一部とし、周囲の排気ガス流路１５の壁を
熱伝導により加熱する構造、図３（ｃ）は、排気ガス流
路１５の壁の上にヒータ保持板１８を取り付け、ヒータ
保持板１８自体が排気ガス流路１５の壁となる構造を示
している。

【００３９】なお、図３（ｃ）においては、ヒータ保持
板１８から周囲の壁にも伝熱するから、排気ガス流路１
５の壁の加熱と、シーズヒータ１６の過熱防止作用は得
られる。

【００４０】図４は、この発明に係るターボ分子ポンプ
の他の実施形態を示す縦断面図である。図４のターボ分
子ポンプは、図１のターボ分子ポンプとほぼ同一である
から、同一の部分には同一の符号を付して、その詳細な
説明を省略する。

【００４１】図４の実施形態では、シーズヒータ１６と
これを囲む円環状の熱伝導体製ヒータ保持板１８を、ネ
ジステータ下端面１３ａに取り付けてある。そして、こ
の円環状のヒータ保持板１８の上側と下側には、リング
状通路ｇ１、ｇ２が形成されて、排気ガス流路１５は、
円環状のヒータ保持板１８の上側リング状通路ｇ１、円
環状のヒータ保持板１８の内側とステータコラム３との
円環状の部分、下側リング状通路ｇ２および連通穴ｈで
構成される。

【００４２】ネジ溝ポンプＢの円筒面１１とネジ溝１２
との間から排気ガス流路１５に送り込まれてくるガス分
子は、円環状のヒータ保持板１８の上面に当たり、向き
を変えてヒータ保持板１８の下面に沿って移動し、その
間、円環状のヒータ保持板１８に接する機会が上面と下
面とで約２倍に増すことになる。従って、図４の実施形
態では、排気ガス流路１５壁面からの排気ガス流路１５
のガス分子加熱効率が一層良くなる。

【００４３】図４の実施形態においても、図２のような
形にシーズヒータを敷設できる。ただし、ヒータ保持板
１８には連通穴ｈがないから、これを避けた形状にする
必要はもちろんない。また、埋め込んだり、嵌め込んだ
りして、ヒータ保持板１８にシーズヒータ１６を設ける
ことができる。

【００４４】上述の実施形態では、いずれもヒータとし
てシーズヒータを用いたが、他の周知の発熱体シートや
パターン印刷された発熱体等を使用することもできる。
例えば、排気ガス流路の壁をセラミックスまたは金属で
形成し、この表面に絶縁セラミックスを溶射し、その表
面に高抵抗の金属をパターン溶射または印刷等してヒー
タ線を作成し、更にその表面を絶縁物で被覆してヒータ
とすることもできる。上記のセラミックスとしては、特
に熱伝導性のよい窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が望まし
いが、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等でもよい。

【００４５】

【発明の効果】この発明に係るターボ分子ポンプにあっ
ては、上述のように、排気ガスが接触するリング状通路
等の排気ガス流路の壁にヒータを埋め込んだり、嵌め込
んだりして、排気ガスの生成物が付着、堆積しやすい排
気ガス流路壁を直接加熱するから、応答性、効率ともに
優れた加熱ができて、加熱に必要な熱エネルギーが少な
くて済み、しかも、少ない応答時間で排気ガスの種類に
適した目標温度、例えば、１００℃以上に昇温すること
ができる。また、ヒータが必要部分を局所的に加熱する
から、ロータ翼等の冷却に要するエネルギーを低減する
こともできる。

【００４６】また、上記ヒータをシーズヒータとして、
シーズヒータの周囲を熱伝導体が囲むようにすると、シ
ーズヒータの熱が、熱伝導体を通して排気ガス流路壁面
全面に速やかに伝わって昇温させるとともに、シーズヒ
ータ自体の温度が上がり過ぎることがなくなり、供給電
力密度を高くすることができる。

【００４７】また、リング状通路にヒータを配設する
と、ポンプの運転中、ロータ外周をロータ軸線方向に送
られてくるガス分子が、充分に昇温されたリング状通路
に直接当たって温められ、排気ガスの固体化、液体化を
効率よく防止する。

【００４８】また、更に、リング状通路の壁がリング状
通路を上下に２分割するようにすると、ガス分子がリン
グ状通路の壁に接する時間が長くなって、一層充分にガ
ス分子が加熱されて排気ガスの固体化、液体化防止作用
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示す縦断面図。

【図４】この発明の他の実施の形態を示す縦断面図。

【図５】従来のターボ分子ポンプを示す縦断面図。

【図６】従来のターボ分子ポンプを示す縦断面図。

【符号の説明】Ａターボ分子ポンプ機構部Ｂネジ溝ポンプ機構部Ｐターボ分子ポンプｇリング状通路ｇ１上側リング状通路ｇ２下側リング状通路ｈ連通路１ポンプケース１ａポンプケース円筒部（円筒部）２ベース２ａベースリング２ｂベースカバー２ｃステータコラム取付面３ステータコラム４ガス吸気口５ロータ軸６ロータ７軸受８駆動モータ９ロータ翼１０ステータ翼１１円筒面１２ネジ溝１３ネジステータ１３ａ下端面１４ガス排気口１５排気ガス流路１６シーズヒータ１７電源配線１８ヒータ保持板（熱伝導体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田隆志千葉県習志野市屋敷４丁目３番１号セイコー精機株式会社内 (72)発明者杉山雅美千葉県習志野市屋敷４丁目３番１号セイコー精機株式会社内Ｆターム(参考） 3H031 DA01 DA02 DA07 EA01 EA03 FA35 FA36 3H034 AA02 AA12 BB01 BB08 BB11 BB16 DD01 DD12 DD28 EE02 EE04 EE17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒部と底面のベースを有するポンプケ
ースと、上記ポンプケースの上面側に設けられたガス吸気口と、上記ポンプケース内に回転自在に設けられたロータ軸
と、上記ロータ軸に一体化されたロータと、上記ロータの外周に上記ガス吸気口側からロータ軸軸線
方向に設けられた複数のロータ翼と、上記円筒部の内周面に設けられ、上記複数のロータ翼の
翼と翼の間に交互に配列された複数のステータ翼と、上記ポンプケースのベース側に設けられたガス排出口
と、上記ロータ翼の回転により上記ガス吸気口から送られる
ガス分子を上記ガス排出口に導く排気ガス流路と、上記排気ガス流路の壁に設けたヒータとを具備するター
ボ分子ポンプ。
【請求項２】上記ガス排出口がポンプケースのベース
に設けられ、上記排気ガス流路が、上記ロータの外周に沿ってロータ
の下側に形成されたリング状通路とベース内に形成され
ガス排出口に通じる連通路とで構成され、上記リング状通路の壁にヒータが配設された請求項１記
載のターボ分子ポンプ。
【請求項３】上記リング状通路の壁がリング状通路を
上下に２分割している請求項２記載のターボ分子ポン
プ。
【請求項４】上記ヒータが排気ガス流路の壁に埋め込
まれた請求項１、２または３に記載のターボ分子ポン
プ。
【請求項５】上記ヒータが排気ガス流路の壁に取り付
けられた請求項１、２または３に記載のターボ分子ポン
プ。
【請求項６】上記ヒータがシーズヒータであって、こ
のシーズヒータの周囲を熱伝導体が囲んでいる請求項１
ないし５のいずれかに記載のターボ分子ポンプ。