JP2003269364A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプ全体のコストダウンを図るに好適な真
空ポンプを提供する。 【解決手段】 固定翼１１の外周部とポンプケース１の
内周部との当接、およびスペーサ５０の外周部とポンプ
ケース１の内周部との当接により、その固定翼１１およ
びスペーサ５０をポンプケース１の筒径方向に位置決め
する径方向位置決め構造を採用することにより、上下段
の固定翼１１、１１間に介在設置される上記スペーサ５
０としては、その固定翼１１、１１間の隙間を所定の距
離に設定するだけの機能を奏する簡単な形状のものと
し、スペーサ５０の加工工数や加工コストの低減を通じ
て、真空ポンプ全体のコストダウンを図れるものとす
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、
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真空ポンプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】高真空を得る真空ポンプとしてターボ分
子ポンプが開発された当初は、回転するロータの外周面
全体に多段にブレード状の回転翼を一体形成した翼構
造、いわゆる全翼タイプのターボ分子ポンプしかなかっ
た。しかし、この全翼タイプのターボ分子ポンプは、低
真空のように比較的高い圧力領域においては回転翼の抵
抗が大きすぎてポンプの正常運転が困難であった。そこ
で、この点を改良した真空ポンプとして、ターボ分子ポ
ンプとネジ溝ポンプを複合した真空ポンプ（以下「複合
型の真空ポンプ」という。）が開発されるに至った。

【０００３】この種複合型の真空ポンプは、たとえば図
５に示したように、筒状のポンプケース１内に回転可能
に配置されたロータ９を有し、該ロータ９の略上半分が
ターボ分子ポンプとして機能し、同ロータ９の略下半分
がネジ溝ポンプとして機能するように構成されている。

【０００４】上記のような複合型の真空ポンプにおい
て、ターボ分子ポンプとして機能する部位は、全翼タイ
プの真空ポンプと同様、ロータ９の外周に多段に配置さ
れた回転翼１０と、その回転翼１０と交互に多段に配置
された固定翼１１とを備え、この構造において、上下段
の固定翼１１、１１は、その固定翼１１、１１間の隙間
が所定の距離に設定されるとともに、ポンプケース１の
筒径方向に位置決め固定されている。

【０００５】ところで、上記のような固定翼１１、１１
間の隙間設定と固定翼１１の径方向位置決めは、全翼タ
イプおよび複合型の真空ポンプの双方とも、ポンプケー
ス１の内周側に多段に段積み設置されたリング形状のス
ペーサ６０を介して行なわれている。また、このスペー
サ６０においては、ポンプ組立工程でのスペーサ段積み
作業時におけるスペーサ６０の横ずれ防止や、上下段の
スペーサ６０、６０を同じようにポンプケース１の筒径
方向に位置決め可能とするために、スペーサ６０を段積
み設置した状態で上下のスペーサ６０、６０どうしが嵌
合する構造が採用されている。具体的には、図６に示し
たように、各スペーサ６０の内外両周面に段部６１ａ、
６１ｂを形成するとともに、上側のスペーサ内周面の段
部６１ａと下側のスペーサ外周面の段部６１ｂとが互い
に嵌合する段積み嵌合構造がスペーサ６０に採用されて
いる。

【０００６】しかしながら、真空ポンプの構成部品の中
でもスペーサ６０はその肉厚が薄い部品の一つであり変
形しやすい。特に、従来のように段部６１ａ、６１ｂを
有する構造のスペーサ６０にあっては、肉厚の薄い部分
が多くなるので、より一層変形しやすく、加工上難易度
が高いため、ポンプ全体のコストアップの要因となって
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためになされたもので、その目的とするとこ
ろは、ポンプ全体のコストダウンを図るに好適な真空ポ
ンプを提供することにある。

【０００８】

【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、筒状のポンプケースと、上記ポンプケー
スの内側に回転可能に配設されたロータと、上記ロータ
の上部外周に多段に配置された回転翼と、上記ポンプケ
ースの内周側に位置し、かつ上記回転翼と交互に多段に
配置された固定翼と、上記ロータの下部外周を囲む形状
に形成されたネジステータと、上記ポンプケースの内周
に沿ってリング形状に形成され、かつ上記上下段の固定
翼間に介在設置されるスペーサと、上記固定翼の外周部
と上記ポンプケースの内周部との当接、および上記スペ
ーサの外周部と上記ポンプケースの内周部との当接によ
り、その固定翼およびスペーサを上記ポンプケースの筒
径方向に位置決めする径方向位置決め構造とを有するこ
とを特徴とするものである。

【０００９】本発明では、上記のような構成を採用した
ことにより、固定翼間の隙間を所定の距離に設定するだ
けの機能を奏する最も簡単な形状のスペーサを採用する
ことが可能となった。

【００１０】上記本発明において、上記スペーサとして
は、そのリング断面が四角形のものを採用することがで
きる。

【００１１】また、本発明は、筒状のポンプケースと、
上記ポンプケースの内側に回転可能に配設されたロータ
と、上記ロータの上部外周に多段に配置された回転翼
と、上記ポンプケースの内周側に位置し、かつ上記回転
翼と交互に多段に配置された固定翼と、上記ロータの下
部外周を囲む形状に形成されたネジステータと、上記ポ
ンプケースの内周に沿ってリング形状に形成され、上記
上下段の固定翼間に介在設置されるとともに、上記固定
翼の外周部との当接によりその固定翼を上記ポンプケー
スの筒径方向に位置決めするための当接部を有するスペ
ーサと、上記スペーサの外周部と上記ポンプケースの内
周部との当接により、そのスペーサを上記ポンプケース
の筒径方向に位置決めする径方向位置決め構造とを有す
ることを特徴とするものである。

【００１２】本発明では、上記のような構成を採用した
ことにより、固定翼間の隙間を所定の距離に設定する機
能と、その固定翼をポンプケースの筒径方向に位置決め
する機能とを有するだけの比較的簡単な形状のスペーサ
を採用することが可能となった。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る真空ポンプの
実施形態について図１ないし図３を基に詳細に説明す
る。

【００１４】図１に示した真空ポンプはターボ分子ポン
プとネジ溝ポンプを複合した複合型の真空ポンプであ
り、この真空ポンプのポンプケース１は、その上面の開
口部をガス吸気口２とし、かつ下部一側部に排気口３と
なる排気パイプを突設した有底円筒形のケース構造とな
っている。

【００１５】ポンプケース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。

【００１６】ステータコラム５の中心部にはロータ軸７
が回転可能に設置されており、このロータ軸７は、ステ
ータコラム５内に設けた径方向電磁石６−１と軸方向電
磁石６−２からなる磁気軸受により、その軸方向及び径
方向にそれぞれ軸受支持されている。

【００１７】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８
ａをステータコラム５の内側に、回転子８ｂをロータ軸
７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。

【００１８】ポンプケース１の内側において、ロータ軸
７のステータコラム５からの上部突出端には、ステータ
コラム５の外周囲に覆い被さる断面形状のロータ９が連
結されている。

【００１９】ロータ９の上部外周には回転翼１０が多段
に配置固定されている一方、ポンプケース１の内周側に
は固定翼１１が回転翼１０と交互に多段に配置固定され
ている。

【００２０】上記のような回転翼１０や固定翼１１は、
ポンプ軸心（ロータ軸７若しくはポンプケース４の軸
心）を中心に放射状に複数配置されている。

【００２１】ここで、本実施形態においては、上記のよ
うに放射状に配置された複数の固定翼１１、１１…がた
とえば図４に示した通り半円弧状の内外両フランジ部１
１−１、１１−２を介して一体的に連結されている構造
上、以下、固定翼１０の外周部１１ａというときは、固
定翼１０において外側フランジ部１１−１と連結されて
いる部位側を意味するものとする。なお、その外側フラ
ンジ部１１−１がない構造の場合も同様とする。

【００２２】上記のような上下の固定翼１１、１１間の
隙間は、その間に介在設置される各スペーサ５０によっ
て所定の距離に保たれている。

【００２３】上記各スペーサ５０は、専ら上下の固定翼
１１、１１間の隙間設定機能を有するだけの手段とする
ために、従来の段部（図６の符号６１ａ、６１ｂ参照）
はすべて省略され、スペーサ５０全体がポンプケース１
の内周に沿ってリング形状に形成されるだけのシンプル
な形状、具体的にはリング断面が四角形の形状となって
いる。

【００２４】図２に示したように、上記各スペーサ５
０、５０…はすべてその外周部５０ａがポンプケース１
の内周部１ａに当接する構造となっており、この当接に
より、すべてのスペーサ５０、５０…がポンプケース１
の筒径方向に位置決め固定されている。

【００２５】各固定翼１１、１１…もすべてその外周部
１１ａがポンプケース１の内周部１ａに当接する構造と
なっており、この当接により、すべての固定翼１１、１
１…がポンプケース１の筒径方向に位置決め固定されて
いる。

【００２６】要するに、本実施形態では、固定翼１１を
ポンプケース１の筒径方向に位置決めする径方向位置決
め構造として、ポンプケース１の内周部１ａと固定翼１
１の外周部１１ａとが当接する構造、および、スペーサ
５０をポンプケース１の筒径方向に位置決めする径方向
位置決め構造として、ポンプケース１の内周部１ａとス
ペーサ５０の外周部５０ａとが当接する構造を採用して
いる。

【００２７】したがって、本実施形態の真空ポンプの場
合、上記の如くシンプル形状化されたスペーサ５０を採
用しても、上記のような径方向位置決め構造により、ポ
ンプケース１内でのスペーサ５０や固定翼１１の径方向
位置決め精度は十分に確保されている。

【００２８】上記のような回転翼１０および固定翼１１
の下部側において、ロータ９の外周にはネジステータ１
２が設置されている。このネジステータ１２は、その外
周形状がロータ９の下部外周を囲む筒型の形状に形成さ
れ、その内周部が下方側に向けて小径化したテーパコー
ン状をなし、そのテーパ面にネジ溝１３が形成されてい
る構造となっている。

【００２９】なお、ポンプケース１の上縁周囲にはフラ
ンジ１ｂが形成されており、このフランジ１ｂをプロセ
スチャンバ（以下「チャンバ」という。）１４の下面開
口周縁に突き当て、フランジ１ｂを貫通する複数の締結
ボルト１５をチャンバ１４にねじ込み固定することで、
このポンプケース１はチャンバ１４に連結される構造と
なっている。

【００３０】ところで、図１に示した真空ポンプを組み
立てるときは、予めスペーサ５０と固定翼１１を交互に
多段に積み上げた後に、このスペーサ５０と固定翼１１
の段積み構造体にポンプケース１を被せる作業を行う
が、このポンプケース装着作業時において、そのスペー
サ５０と固定翼１１の段積み構造体に生じる横ずれがポ
ンプケース装着作業を妨げるほど大きな問題となること
はない。これは、図１に示した真空ポンプは複合型の真
空ポンプであり、この型の真空ポンプの場合、固定翼１
１や回転翼１０はロータ９の上部外周にしかなく、全翼
タイプの真空ポンプに比し、固定翼１１とスペーサ５０
の積み上げ段数が少ないためである。

【００３１】次に、図１に示した真空ポンプの動作を説
明する。この真空ポンプの場合、先ず、排気口３に接続
される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を動作
させると、ロータ軸７とこれに連結したロータ９および
回転翼１０が高速回転する。

【００３２】そして、高速回転している最上段の回転翼
１０が吸気口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
子が固定翼１１に案内され、次段の回転翼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２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
気の動作が回転翼１０と固定翼１１との相互作用による
分子排気動作である。

【００３３】さらに、上記のような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１３との相互作用により、遷移流から粘性
流に圧縮されてガス排気口３側へ移送され、かつ、該ガ
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。

【００３４】上記のような実施形態の真空ポンプによる
と、固定翼１１の外周部とポンプケース１の内周部との
当接、およびスペーサ５０の外周部とポンプケース１の
内周部との当接により、その固定翼１１およびスペーサ
５０を上記ポンプケース１の筒径方向に位置決めする径
方向位置決め構造を採用したものである。このため、上
下段の固定翼１１、１１間に介在設置される上記スペー
サ５０としてはその固定翼１１、１１間の隙間を所定の
距離に設定するだけの機能を奏する簡単な形状のものを
採用することができ、スペーサ５０の加工工数や加工コ
ストの低減を図れ、真空ポンプ全体のコストダウンを図
るのに好適である。

【００３５】上記実施形態では、上下の固定翼１１、１
１間の隙間設定機能を有するだけの最もシンプル形状化
されたスペーサ５０を採用した例について説明したが、
これに代えて、図３のスペーサ５０を採用することもで
きる。この図３のスペーサ５０にあっては、ポンプケー
ス１の内周に沿ってリング形状に形成され、かつ上下段
の固定翼１１、１１間に介在設置される構造の点では図
１のスペーサ５０と同様であるが、その固定翼１１、１
１間の隙間設定機能のほか、さらに固定翼１１をポンプ
ケース１の筒径方向に位置決めする機能を有する点が図
１のスペーサ５０と異なる。

【００３６】すなわち、この図３のスペーサ５０は、リ
ング内周に段部５１を有する形状であって、該段部５１
に固定翼１１が当接することにより当該固定翼１１がポ
ンプケース１の筒径方向に位置決めされる構造となって
いる。このような構造からなる図３のスペーサ５０を適
用する場合、固定翼１１はスペーサ５０によりポンプケ
ース１の筒径方向に位置決めされるので、ポンプケース
１の内周部１ａとスペーサ５０の外周部５０ａとの当接
により該スペーサ５０自体をポンプケース１の筒径方向
に位置決めする径方向位置決め構造だけを採用すれば足
りる。

【００３７】ところで、図３のスペーサ５０によると、
これを作製する際はリング材の一面（内周面）だけに段
部を切削形成するだけでよく、リング材の他面（外周
面）に段部を切削形成する必要がないので、リング材の
変形による不良品の多発を防止できるとともに、スペー
サの加工工数や加工の手間を削減でき、真空ポンプ全体
のコストダウンを図るに好適である。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係る真空ポンプにあっては、上
記の如くポンプケースの内周部と固定翼の外周部との当
接、およびスペーサの外周部とポンプケースの内周部と
の当接により、その固定翼およびスペーサをポンプケー
スの筒径方向に位置決めする径方向位置決め構造を採用
したものである。このため、上記スペーサとしては固定
翼間の隙間を所定の距離に設定するだけの機能を奏する
最も簡単な形状のものを採用することができ、スペーサ
の加工工数や加工コストの低減を図れ、真空ポンプ全体
のコストダウンを図るのに好適である。

【００３９】また、本発明に係る真空ポンプにあって
は、上記の如くスペーサの外周部と上記ポンプケースの
内周部との当接により、そのスペーサをポンプケースの
筒径方向に位置決めする径方向位置決め構造を採用した
ものである。このため、上記スペーサとしては、固定翼
間の隙間を所定の距離に設定する機能と、その固定翼を
ポンプケースの筒径方向に位置決めする機能とを有する
だけの比較的簡単な形状のものを採用することができ、
スペーサの加工工数や加工コストの低減を図れ、真空ポ
ンプ全体のコストダウンを図るのに好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である真空ポンプの断面
図。

【図２】図１に示した真空ポンプにおけるスペーサ周辺
の拡大図。

【図３】図１に示した真空ポンプにおけるスペーサの他
の実施形態の説明図。

【図４】図４は固定翼の一体構造例の説明図であり、
（ａ）はその固定翼一体構造体の平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ矢視図である。

【図５】従来の真空ポンプの断面図。

【図６】図５に示した従来の真空ポンプにおけるスペー
サ周辺の拡大図。

【符号の説明】

１ ポンプケース １ａ ポンプケース内周部 ２ 吸気口 ３ 排気口 ４ エンドプレート ５ ステータコラム ６−１ 径方向電磁石 ６−２ 軸方向電磁石 ７ ロータ軸 ８ 駆動モータ ９ ロータ １０ 回転翼 １１ 固定翼 １１ａ 固定翼外周部 １２ ネジステータ １３ ネジ溝 １４ チャンバ（プロセスチャンバ） １５ ボルト ５０ スペーサ ５０ａ スペーサ外周部 ５１ 段部

フロントページの続き (72)発明者 三輪田 透 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 DA01 DA02 DA07 EA06 FA03 3H034 AA01 AA02 AA12 BB01 BB08 BB11 BB16 BB17 CC03 DD01 DD22 DD26 DD30 EE05 EE14

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状のポンプケースと、 上記ポンプケースの内側に回転可能に配設されたロータ
   と、 上記ロータの上部外周に多段に配置された回転翼と、 上記ポンプケースの内周側に位置し、かつ上記回転翼と
   交互に多段に配置された固定翼と、 上記ロータの下部外周を囲む形状に形成されたネジステ
   ータと、 上記ポンプケースの内周に沿ってリング形状に形成さ
   れ、かつ上記上下段の固定翼間に介在設置されるスペー
   サと、 上記固定翼の外周部と上記ポンプケースの内周部との当
   接、および上記スペーサの外周部と上記ポンプケースの
   内周部との当接により、その固定翼およびスペーサを上
   記ポンプケースの筒径方向に位置決めする径方向位置決
   め構造とを有することを特徴とする真空ポンプ。
2. 【請求項２】 上記スペーサはそのリング断面が四角形
   であることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 【請求項３】 筒状のポンプケースと、 上記ポンプケースの内側に回転可能に配設されたロータ
   と、 上記ロータの上部外周に多段に配置された回転翼と、 上記ポンプケースの内周側に位置し、かつ上記回転翼と
   交互に多段に配置された固定翼と、 上記ロータの下部外周を囲む形状に形成されたネジステ
   ータと、 上記ポンプケースの内周に沿ってリング形状に形成さ
   れ、上記上下段の固定翼間に介在設置されるとともに、
   上記固定翼の外周部との当接によりその固定翼を上記ポ
   ンプケースの筒径方向に位置決めするための当接部を有
   するスペーサと、 上記スペーサの外周部と上記ポンプケースの内周部との
   当接により、そのスペーサを上記ポンプケースの筒径方
   向に位置決めする径方向位置決め構造とを有することを
   特徴とする真空ポンプ。