JP2002327698A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプ異常発生時にポンプの落下を防ぎ、ポ
ンプ交換作業を迅速に行えるようにした真空ポンプを提
供する。 【解決手段】 ポンプケース１上面の周縁部に、段差１
ｂを設けてフランジ部２０を形成し、フランジ部２０の
上面に嵌合装着されてポンプケース上面と面一となる補
助リング２２と、補助リングの上下面を貫通して形成さ
れたボルト挿通孔３４と、フランジ部の上下面を貫通し
て形成された第１および第２のボルト挿通孔２６、２８
と、補助リングのボルト挿通孔に挿通され、かつ上記ポ
ンプケース上面と対向する側に位置するチャンバの下部
開口周縁にねじ込み固定されるボルト３６と、上記フラ
ンジ部の第１のボルト挿通孔に挿通され、上記補助リン
グにねじ込み固定されるボルト４０と、上記フランジ部
の第２のボルト挿通孔に挿通され、上記補助リングにね
じ込み固定されるとともに、上記ボルト３６、４０に比
しその軸径を小さく設定してなるボルト３８とが設けら
れるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
用いられる真空ポンプに関し、特に、破壊トルクにより
ポンプとプロセスチャンバ間を連結する締結ボルトの破
壊に伴う不具合を防止するための構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程におけるドライエッチン
グやＣＶＤ等のプロセスのように、高真空のプロセスチ
ャンバ（以下「チャンバ」という。）内で処理を行う工
程では、チャンバ内のガスを排気する手段として、ター
ボ分子ポンプのような真空ポンプを使用している。

【０００３】図５はこの種真空ポンプの従来の基本構造
を示している。この図５に示した真空ポンプのポンプケ
ース１は、上面にガス吸気口２を有し、かつ下部一側部
に排気口３となる排気パイプを設けた円筒形のものであ
って、ベース１−１に取り付けられている。

【０００４】ベース１−１の底部はエンドプレート４で
蓋され、その内底面中央にはステータコラム５が立設さ
れている。

【０００５】ステータコラム５の中心には上下のボール
ベアリング６を介してロータ軸７が回転可能に軸受され
ている。

【０００６】ステータコラム５の内側には駆動モータ８
が配置されており、この駆動モータ８はその固定子８ａ
をステータコラム５の内側に、回転子８ｂをロータ軸８
に配置した構造であって、ロータ軸７をその軸心回りに
回転させるように構成されている。

【０００７】ロータ軸７のステータコラム５から上部突
出端には、ステータコラム５の外周囲に覆い被さる断面
形のロータ９が連結されている。

【０００８】上記ロータ９の上部側外周面とポンプケー
ス１の上部側内壁との間には、加工されたブレード状の
ロータ翼１０とステータ翼１１とが、ロータ９の回転中
心軸線に沿って交互に複数配置されている。

【０００９】ロータ翼１０は、ロータ９との一体加工に
より該ロータ９の上部側外周面に一体に設けられ、かつ
ロータ９と一体的に回転することができるが、ステータ
翼１１は、ポンプケース１の上部側内壁に位置するスペ
ーサ１１ａを介して上下段のロータ翼１０、１０間に位
置決め配置され、かつポンプケース１の内壁側に取り付
け固定されている。

【００１０】ロータ９の下部側外周面と対向する位置に
は固定のネジステータ１２が配置されており、このネジ
ステータ１２は、その全体形状がロータ９の下部側外周
面を囲む筒型の形状となるように形成され、かつ、ベー
ス１−１に一体的に取り付け固定されている。なお、ネ
ジステータ１２の内側、すなわちロータ９との対向面側
にはネジ溝が形成されている。

【００１１】ところで、図５に示した真空ポンプは上記
の通りチャンバ１４内のガスを排気する手段として使用
されるが、この使用形態の場合、同図の真空ポンプはチ
ャンバ１４の下面側開口部に取付け固定される。そのポ
ンプ取付け固定構造については、ポンプケース１上面の
周縁部に一体に設けたフランジ１ａを、チャンバ１４の
下面側開口部の周縁に突き当て、この状態で複数のボル
ト１５によりフランジ１ａとチャンバ１４側とを締結す
るという構造を採用している。

【００１２】以上の真空ポンプの動作を説明する。この
真空ポンプにおいては、ガス排気口３に接続された図示
しない補助ポンプを作動させてチャンバ１４内をある程
度の真空状態にした後、駆動モータ８を作動させると、
ロータ軸７と一体にロータ９およびロータ翼１０が高速
回転する。

【００１３】そうすると、高速回転している最上段のロ
ータ翼１０がガス吸気口２から入射したガス分子に下向
き方向の運動量を付与し、この下向き方向の運動量を有
するガス分子がステータ翼１１に案内され、次の下段の
ロータ翼１０側へ送り込まれる。以上のガス分子への運
動量の付与と送り込み動作が繰り返し多段に行われるこ
とにより、ガス吸気口２側のガス分子がロータ９下部側
のネジステータ１２の内側へ順次移行し排気される。こ
のようなガス分子の排気の動作が回転するロータ翼１０
と固定のステータ翼１１との相互作用によるガス分子排
気動作である。

【００１４】さらに、上記のようなガス分子排気動作に
よりロータ９下部側のネジステータ１２へ到達したガス
分子は、回転するロータ９とネジステータ１２の内側に
形成されたネジ溝との相互作用により圧縮されてガス排
気口３側へ移送され、ガス排気口３から図示しない補助
ポンプを通じて外部へ排気される。

【００１５】ところで、真空ポンプを構成しているロー
タ９、ロータ翼１０、ステータ翼１１等の構造材として
は通常、軽合金、中でもアルミ合金が多用されている。
アルミ合金は機械加工に優れ精密に加工しやすいからで
ある。しかし、アルミ合金は他の材料に比し強度が比較
的低く、使用条件によっては破壊を起すことがある。ま
た、ロータ９、ロータ翼１０からなる回転体において
は、ロータ９の下部側外周面に微少なドリル穴を開設す
ることにより、高速回転時の動的バランスを取るものと
しているため、このドリル穴に応力が集中しやすく、ド
リル穴からロータ９の破壊が生じやすい。

【００１６】しかしながら、図５に示した従来の真空ポ
ンプにあっては、上記の如く、ポンプケース１のフラン
ジ１ａをチャンバ１４側にボルト１５で締結するポンプ
取付け固定構造を採用している。このため、たとえば、
上記のようなロータ９の破壊がロータ９の高速回転中に
生じ、これによりポンプケース１全体を回転させようと
する大きな回転トルク（以下「破壊トルク」という。）
が発生すると、その破壊トルクによりポンプケース１が
ねじれたり、このねじり力によりボルト１５のボルト軸
部１５ａが図６に示す如く折損し、チャンバ１４側から
ポンプケース１ごとポンプ全体が脱落・落下するという
不具合が生じ得る。また、その折損したボルト１５のボ
ルト軸１５ａをチャンバ１４側から抜き出す作業には多
くの時間を必要とし、最悪の場合は、新たにタップを立
ててチャンバ１４側に新しいネジ孔を設けなければなら
ず、ポンプの交換作業が面倒である。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の課題
を解決するものであって、その目的は、ポンプに異常が
発生して破壊トルクが生じた場合でも、ポンプの落下お
よびこれに伴う障害を未然に防止することができ、さら
に、その異常の発生したポンプの交換作業を迅速に行う
ことができる真空ポンプを提供することにある。

【００１８】

【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、上面に吸気口を形成したポンプケース
と、上記ポンプケース内に回転可能に設置されたロータ
と、上記ロータの外周面に一体に設けたロータ翼と、上
記ロータ翼間又はその外側に位置決め配置されたステー
タ翼と、上記ロータを回転させるための駆動モータとを
有する真空ポンプにおいて、上記ポンプケース上面の周
縁部に、段差を設けてフランジ部を形成し、上記フラン
ジ部の上面に嵌合装着されて上記ポンプケース上面と面
一となる補助リングと、上記補助リングの上下面を貫通
して形成されたボルト挿通孔と、上記フランジ部の上下
面を貫通して形成された第１および第２のボルト挿通孔
と、上記補助リングのボルト挿通孔に挿通され、かつ上
記ポンプケース上面と対向する側に位置するチャンバの
下部開口周縁にねじ込み固定される補助リング取付用ボ
ルトと、上記フランジ部の第１のボルト挿通孔に挿通さ
れ、上記ポンプケースを支持するために上記補助リング
にねじ込み固定されるポンプケース支持用ボルトと、上
記フランジ部の第２のボルト挿通孔に挿通され、上記ポ
ンプケースを固定するために上記補助リングにねじ込み
固定されるとともに、上記補助リング取付用ボルトおよ
びポンプケース支持用ボルトに比しその軸径を小さく設
定してなるポンプケース締結用ボルトとを有することを
特徴とする。

【００１９】以上の構成により、本発明では、破壊トル
クが生ずると、補助リング取付用ボルトおよびポンプ支
持用ボルトよりも細いポンプ締結用ボルトが軸径の差と
の関係から折損して衝撃を吸収し、次にポンプ支持用ボ
ルトで接続されたポンプは回転しポンプケース支持用ボ
ルトに曲げ力とせん断力を作用させる。このような力に
よりポンプ支持用ボルトは変形するが破断することな
く、その力を受けとめる。補助リング取付用ボルトは、
ポンプケース支持ボルトより張り出し部が短く、かつ強
く締めてあるので、正常の状態を維持することができ、
ポンプ異常発生後のポンプ交換作業を速やかに行うこと
ができる。

【００２０】本発明において、上記ポンプケースは円筒
状に形成され、上記第１のボルト挿通孔は、上記ポンプ
ケースの円周方向を長手方向とした長孔からなり、上記
ポンプケース支持用ボルトは、上記長孔に挿通されて上
記補助リングにねじ込み固定されてなるとともに、その
締付け力が上記ポンプケース締結用ボルトの締付け力に
比し小さく設定されている構成を採用することができ
る。

【００２１】このような構成によると、ポンプケース締
結用ボルトが折損した場合でも、ケース支持用ボルトは
ポンプケース円周方向に相対移動して変形はするが折損
を免れる。これにより、ポンプケース締結用ボルトが全
損した場合であってもポンプの落下を防止できる。

【００２２】本発明において、上記ケース支持用ボルト
が平座金およびバネ座金を介してフランジに装着されて
いる構成を採用することもでき、これにより、締付け力
をバネ座金の変形量で加減でき、周回り方向の相対移動
が可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、
真空ポンプの基本構造は従来の図５と同様であるので、
全体説明は省略し、同一箇所には同一符号を援用し、要
部のみについて異なる符号を用いて説明する。

【００２４】図１〜図４は本発明に係る真空ポンプの実
施形態を示すもので、図１は全体構成を示す分解斜視
図、図２はフランジ部を底部側から見た部分平面図、図
３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４の（ａ）、（ｂ）は図
２のＢ−Ｂ線断面図およびその動作説明図である。

【００２５】図において、ポンプケース１の上面周縁に
は、段差１ｂを設けてフランジ部２０が形成され、この
フランジ部２０の上面には、ポンプケース１の上面と面
一となる補助リング２２が嵌合設置される。

【００２６】また、上記ポンプケース１の最上面の外側
には、Ｏリング２６をセットするためのＯリング取付部
２１が形成されている。このＯリング取付部２１は、補
助リング２２を嵌合した状態で、Ｏリング２４が嵌合さ
れる溝となる。

【００２７】上記フランジ部２０には、その上下面を貫
通して小径のボルト挿通孔２６（第１のボルト挿通孔）
が形成され、さらに、これの近傍に対をなしポンプケー
ス１円周方向を長手方向とした長孔２８（第２のボルト
挿通孔）が、上記フランジ部２０の上下面を貫通して形
成されている。

【００２８】補助リング２２にはその上下面を貫通して
第１および第２のネジ孔３０、３２が形成されており、
この第１のネジ孔３０は上記小径のボルト挿通孔２６と
対向する箇所に、また第２のネジ孔３２は上記長孔２８
と対向する箇所にそれぞれ設けられている。さらに、こ
の補助リング２２にはその上下面を貫通してボルト挿通
孔３４が形成されており、このボルト挿入孔３４は上記
第１および第２のネジ孔３０、３２の近傍に設けられて
いる。

【００２９】なお、本実施形態では上記の通りフランジ
部２０の周囲８箇所に等間隔で小径のボルト挿通孔２６
（以下「小径ボルト挿通孔」という。）および長孔２８
の対が形成されているが、この孔の対はフランジ部２０
の径に応じて１２箇所程度とすることができる。また、
補助リング２２側に形成されるネジ孔３０、３２および
ボルト挿通孔３４の対も同様である。

【００３０】補助リング２２のボルト挿通孔３４には、
この補助リング２２をチャンバ１４に対して取り付ける
ための補助リング取付用ボルト３６が挿通され、この補
助リング取付用ボルト３６は、上部に突出するボルト軸
３６ａをチャンバ１４の下部開口周縁に形成された雌ネ
ジ部１４ａにねじ込むことで、上記補助リング２２をチ
ャンバ１４の下部開口周縁に固定する。この場合、チャ
ンバ１４はポンプケース１上面と対向する側に位置す
る。

【００３１】フランジ部２０の小径のボルト挿通孔２６
には、このフランジ部２０を補助リング２２に対して締
結するためのポンプケース締結用ボルト３８が挿通さ
れ、このポンプケース締結用ボルト３８は、そのボルト
軸３８ａを補助リング２２に形成されている第１のネジ
孔３０にねじ込み固定する構造となっている。

【００３２】フランジ部２０の長孔２８には、ポンプケ
ース支持用ボルト４０が平座金４２およびバネ座金４４
を介して挿通されており、このポンプケース支持用ボル
ト４０は、そのボルト軸４０ａが補助リング２２の第２
のネジ孔３２にねじ込み固定される構造であって、か
つ、主として、上記ポンプケース締結用ボルト３８が破
断した場合に、フランジ部２０を含むポンプケース１全
体が補助リング２２側に確実に支持された状態を維持す
る手段として機能する。

【００３３】以上の構成において、補助リング取付用ボ
ルト３６およびポンプケース支持用ボルト４０の軸径は
略同一であり、ポンプケース締結用ボルト３８の軸径は
これらより小さく設定されている。また、ポンプケース
締結用ボルト３８の締付け力（締結力）に比しポンプケ
ース支持用ボルト４２の締付け力（締結力）は小さく設
定されている。さらに、本実施形態においては、ポンプ
ケース支持用ボルト４２のボルト頭部４２ｂとフランジ
部２０の底面との間に、平座金４２およびバネ座金４４
を介在させることで、ポンプケース支持用ボルト４０に
対してポンプケース１のフランジ部２０が長孔２８のす
きま分相対的に滑ることが可能な構造を採用している。

【００３４】以上の構成において、図４（ｂ）に示すよ
うに、真空ポンプに何らかの異常が発生し、ロータ９が
破壊した場合、ポンプケース１に周回り方向のトルクＦ
が生ずると、小径のポンプケース締結用ボルト３８と補
助リング取付ボルト３６のそれぞれに瞬発的なせん断力
が作用し、この結果、小径のポンプケース締結用ボルト
３８が補助リング２２とフランジ部２０との境界面で破
断する。

【００３５】上記のような小径のポンプケース締結用ボ
ルト３８が完全に破断しきると、フランジ部２０は、ケ
ース支持用ボルト４０により補助リング２２側に支持さ
れた状態のまま、長孔２８のすきま分移動して破壊エネ
ルギーを減殺し、最終的にはポンプケース支持ボルト４
０に当り該ポンプケース支持ボルト４０を変形させて停
止する。

【００３６】したがって、全てのポンプケース締結用ボ
ルト３８が折損しても、ケース支持用ボルト４０と補助
リング取付用ボルト３６を介して、ポンプケース１はチ
ャンバ１４の下部に支持された状態を維持することがで
きる。

【００３７】上記のような真空ポンプ異常発生後は、ポ
ンプケース支持用ボルト４０をフランジ部２０から抜き
取ることで、この真空ポンプをチャンバ１４から外し、
次いで補助リング取付用ボルト３６を補助リング２２か
ら抜き取れば、新たな真空ポンプの取付が可能となる。

【００３８】なお、以上の実施形態においては、図３、
４に示すように、補助リング取付用ボルト３６のボルト
頭部３６ｂが補助リング２２内に収るべくボルト挿通孔
３４内を段付孔の構造としているが、ボルト頭部３６ｂ
は補助リング２２の下部に突出した形態とし、フランジ
部２０側にそのボルト頭部３６ｂを受入れる孔を開けて
もよい。同様にしてポンプケース締結用ボルト３８のボ
ルト頭部３８ｂがフランジ部２０内に収るべく、ボルト
挿通孔２６内を段付孔としているが、フランジ部２０の
底部側に突出する構成とすることもできる。

【００３９】上記実施形態においては本発明をターボ分
子ポンプに適用した例について説明したが、本発明はド
ラックポンプ等、回転を利用している他のポンプにも適
用できる。また、ロータ軸７の軸受としてはボールベア
リングのほか、磁気軸受、エアー軸受等を採用してもよ
い。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明に係る真空ポンプにあっては、ポンプに異常が発生し
破壊トルクが生じたときに、軸径の小さい補助リング連
結用ボルトが折損して衝撃を吸収する構造を採用したた
め、この補助リング連結用ボルトより太いチャンバ取付
用ボルトおよびポンプケース支持用ボルトは正常の状態
を維持することができ、ポンプケース連結用ボルトが折
損してもポンプケース支持用ボルトと補助リング取付用
ボルトを介してポンプケースはチャンバの下部に支持さ
れた状態を維持することができ、ポンプの落下およびこ
れに伴う障害を防止することもできる。また、これらの
正常なボルトを外すことによりポンプ異常発生後のポン
プ交換作業を迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る真空ポンプの全体を示す一部拡大
の分解斜視図。

【図２】同フランジ部を底面側から見た部分平面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】（ａ）、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線における断面
図および作用説明図。

【図５】従来の真空ポンプの全体構成を示す縦断面図。

【図６】図５のＣ部を拡大して示す部分断面図。

【符号の説明】

１ ポンプケース １ｂ 段差 １−１ ベース ２ ガス吸気口 ３ ガス排気口 ５ ステータコラム ７ ロータ軸 ８ 駆動モータ ９ ロータ １０ ロータ翼 １１ ステータ翼 １４ プロセスチャンバ（チャンバ） １４ａ 雌ネジ部 ２０ フランジ部 ２１ Ｏリング取付部 ２２ 補助リング ２４ Ｏリング ２６ ボルト挿通孔（第１のボルト挿通孔） ２８ 長孔（第２のボルト挿通孔） ３０、３２ 第１、第２のネジ孔 ３４ ボルト挿通孔 ３６ 補助リング取付用ボルト ３８ ポンプケース締結用ボルト ４０ ポンプケース支持用ボルト ４２ 平座金 ４４ バネ座金

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前島 靖 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 3H031 AA02 BA01 BA05 BA11 BA22 CA02 DA02 EA09 FA31

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に吸気口を形成したポンプケース
   と、 上記ポンプケース内に回転可能に設置されたロータと、 上記ロータの外周面に一体に設けたロータ翼と、 上記ロータ翼間又はその外側に位置決め配置されたステ
   ータ翼と、 上記ロータを回転させるための駆動モータとを有する真
   空ポンプにおいて、 上記ポンプケース上面の周縁部に、段差を設けてフラン
   ジ部を形成し、 上記フランジ部の上面に嵌合装着されて上記ポンプケー
   ス上面と面一となる補助リングと、 上記補助リングの上下面を貫通して形成されたボルト挿
   通孔と、 上記フランジ部の上下面を貫通して形成された第１およ
   び第２のボルト挿通孔と、 上記補助リングのボルト挿通孔に挿通され、かつ上記ポ
   ンプケース上面と対向する側に位置するチャンバの下部
   開口周縁にねじ込み固定される補助リング取付用ボルト
   と、 上記フランジ部の第１のボルト挿通孔に挿通され、上記
   ポンプケースを支持するために上記補助リングにねじ込
   み固定されるポンプケース支持用ボルトと、 上記フランジ部の第２のボルト挿通孔に挿通され、上記
   ポンプケースを固定するために上記補助リングにねじ込
   み固定されるとともに、上記補助リング取付用ボルトお
   よびポンプケース支持用ボルトに比しその軸径を小さく
   設定してなるポンプケース締結用ボルトとを有すること
   を特徴とする真空ポンプ。
2. 【請求項２】 上記ポンプケースは円筒状に形成され、 上記第１のボルト挿通孔は、上記ポンプケースの円周方
   向を長手方向とした長孔からなり、 上記ポンプケース支持用ボルトは、上記長孔に挿通され
   て上記補助リングにねじ込み固定されてなるとともに、
   その締付け力が上記ポンプケース締結用ボルトの締付け
   力に比し小さく設定されていることを特徴とする請求項
   １記載の真空ポンプ。
3. 【請求項３】 上記ポンプ支持用ボルトが平座金および
   バネ座金を介して上記フランジに装着されていることを
   特徴とする請求項２記載の真空ポンプ。