JP2005291040A - ターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ポンプユニットと駆動制御ユニットが一体とされたターボ分子ポンプにおいて、外部からの電磁ノイズの影響を受けにくいターボ分子ポンプの提供。
【解決手段】 ベース２５の下側部分には駆動制御ユニット収納スペース２５０を形成し、その駆動制御ユニット収納スペース２５０に駆動制御ユニット回路２５１が収納された駆動制御ユニットシャーシ２５２を配設する。駆動制御ユニットシャーシ２５２は電磁ノイズ遮断用のケースであり、周囲のベース２５に対して電気に絶縁されている。磁気軸受系と駆動制御ユニット回路２５１との間の電源ラインおよび信号ライン、および、モータ系と駆動制御ユニット回路２５１との間の電源ラインおよび信号ラインには、それぞれノイズフィルタ２５８が設けられている。駆動制御ユニット回路２５１の入力ラインには、ラインフィルタ２５６が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体製造装置などに用いられるターボ分子ポンプに関する。

従来、ターボ分子ポンプは、真空排気を行うポンプユニットと、そのポンプユニットに電力を供給し制御を行う駆動制御ユニットとを備えている。各ユニットは別々に構成され、ユニット間は駆動電力を供給し制御信号を伝えるケーブルで接続される。そのようなターボ分子ポンプでは、ユニット間を接続するケーブルの長さによっては駆動制御ユニットの制御パラメータを調整する必要がある。そのため、そのような調整の煩わしさを解消するために、ポンプユニットと駆動制御ユニットを一体としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、駆動制御ユニット筐体を直接ポンプユニットに接続するようにしている。

特許第３１６５８５７号公報

しかしながら、ポンプユニットが取り付けられている半導体製造装置等がプラズマ成膜装置やイオン注入装置等の場合には、それらの装置に起因する電磁ノイズが問題となる。特に、一体型のターボ分子ポンプの場合には、駆動制御ユニットはポンプユニットを介して半導体製造装置等に接続されているため、駆動制御ユニット自体に電磁ノイズが直接印加され、電磁ノイズによる悪影響を受けやすくなる。

請求項１の発明は、真空排気を行うポンプユニットと、前記ポンプユニットの駆動および制御を行う駆動制御ユニットとを備えるターボ分子ポンプに適用され、駆動制御ユニットが収納される第１の電磁ノイズ遮蔽用ケースと、第１の電磁ノイズ遮蔽用ケースが電気的絶縁状態で収納され、ポンプユニットに固定される第２の電磁ノイズ遮蔽用ケースと、第１の電磁ノイズ遮蔽用ケースと第２の電磁ノイズ遮蔽用ケースとの間に配設され、駆動制御ユニットの入力ライン中に設けられるノイズ遮断用ラインフィルタと、第１の電磁ノイズ遮蔽用ケースとポンプユニットとの間に配設され、駆動制御ユニットとポンプユニットとの間の駆動制御ライン中に設けられるノイズフィルタとを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、第２の電磁ノイズ遮蔽用ケースを、ポンプユニットの金属製ベース部材の一部で形成したものである。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のターボ分子ポンプにおいて、第１および第２の電磁ノイズ遮蔽用ケースの一方を電圧性ノイズ遮蔽ケースとし、他方を電流性ノイズ遮蔽ケースとしたものである。

本発明によれば、駆動制御ユニットは第１の電磁ノイズ遮蔽用ケースと第２の電磁ノイズ遮蔽用ケースとによって二重の電磁シールド構造となっており、かつ、入力ラインおよび駆動制御ラインにはノイズを遮断するフィルタが設けられている。その結果、装置からの電磁ノイズを効果的に遮断することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明によるターボ分子ポンプ１の概略構成を示す断面図である。ターボ分子ポンプ１は破線よりも上側が従来のポンプユニットに対応し、破線よりも下側が駆動制御ユニットに対応している。ターボ分子ポンプ１に設けられたケーシング２０の内部には、複数段のロータ翼２１およびネジ溝部２２が形成されたロータ４と、ロータ翼２１に対して交互に配設されるステータ翼２３と、上記ネジ溝部２２と対向するように配設される筒状部材２４とが設けられている。ステータ翼２３，筒状部材２４はターボ分子ポンプ１のベース２５に固定されるように設けられている。

このターボ分子ポンプ１は磁気軸受式ターボ分子ポンプであり、ロータ４はラジアル磁気軸受を構成する電磁石５１，５２とアキシャル磁気軸受を構成する電磁石５３とによって非接触支持される。これらのラジアル電磁石５１，５２とアキシャル電磁石５３に対応して、ラジアル変位センサ５４，５５およびアキシャル変位センサ５６が設けられている。２７，２８は非常用のメカニカルベアリングであり、ロータ４が磁気浮上していないときには、ロータ４はこれらのベアリング２７，２８により支持される。

ロータ４を電磁石５１，５２，５３により非接触支持しつつモータ６により回転駆動すると、半導体製造装置の真空チャンバに固定された吸気口フランジ２０側のガスは矢印Ｇ１のように背圧側（空間Ｓ１）に排気される。そして、背圧側に排気されたガスは排気口フランジ２６に接続された補助ポンプによりポンプ外に排出される。

ベース２５の下側部分には駆動制御ユニット収納スペース２５０を構成する空洞が形成されており、ベース２５の下面には空洞開口を遮蔽する蓋２５ａが固定されている。その駆動制御ユニットスペース２５０には、駆動制御ユニット回路２５１が収納された駆動制御ユニットシャーシ２５２が配設されている。駆動制御ユニットシャーシ２５２は電磁ノイズ遮断用のケースであり、例えばアルミニウム合金や鉄等の金属で形成される。駆動制御ユニット回路２５１は、後述するようにＡＣ／ＤＣコンバータ３０１やインバータ／モータドライバ３０２や磁気軸受ドライバ３０３などを構成している（図４参照）。ベース２５は一般的にアルミニウム合金が用いられることが多く、駆動制御ユニットシャーシ２５２は電気絶縁部材からなる支持部材２５３を介してベース２５に固定されている。

駆動制御ユニット回路２５１とベース２５との間には、コネクタ２５４，２５５が設けられている。コネクタ２５４はモータ系と駆動制御ユニット回路２５１との間の電源ラインおよび信号ラインを接続するものであり、コネクタ２５５は磁気軸受系と駆動制御ユニット回路２５１との間の電源ラインおよび信号ラインを接続するものである。各コネクタ２５４，２５５は、ベース２５および駆動制御ユニットシャーシ２５２のそれぞれに固定される各コネクタ部２５７と、ライン中に設けられるノイズフィルタ２５８とを備えている。コネクタ２５４，２５５としては、ノイズフィルタ２５８が内蔵されたコネクタを用いても良いし、コネクタ部２５７とノイズフィルタ２５８とが別体であっても良い。

ベース２５と駆動制御ユニットシャーシ２５２との間には、ノイズ遮断用のラインフィルタ２５６が設けられている。ターボ分子ポンプ１に入力されるＡＣ電力またはＤＣ電力は、ラインフィルタ２５６を介して駆動制御ユニットシャーシ２５２内の駆動制御ユニット回路２５１に供給される。ラインフィルタ２５６はベース２５とともにアースされている。

ラインフィルタ２５６としては、コイルやフェライトコアを用いたインダクタによる高周波ノイズの遮断が基本的だが、特定の周波数を遮断するためにキャパシタを接続したＬＣフィルタとしても良い。キャパシタの接続例としては、図２（ｅ）や図２（ｆ）に示すようなＴ型やπ型とすると有効である。図２は一般的なフィルタの例を示したものであり、（ａ）はＬフィルタ、（ｂ）はＣフィルタ、（ｃ）はＲフィルタ、（ｄ）はＬＣフィルタ、（ｅ）はＴ型フィルタ、（ｆ）はπ型フィルタをそれぞれ示す。

図３は駆動制御ユニットとポンプユニットとをケーブルで接続する従来のターボ分子ポンプの構成を示すブロック図であり、図４は本発明によるターボ分子ポンプの構成を示すブロック図である。図３に示す従来のターボ分子ポンプでは、駆動制御ユニット３００にはＡＣ／ＤＣコンバータ３０１，インバータ／モータドライバ３０２および磁気軸受ドライバ３０３が設けられている。インバータ／モータドライバ３０２はケーブル３０４を介してポンプユニット３１０のモータ３１１と接続されており、磁気軸受ドライバ３０３はケーブル３０５を介してポンプユニット３１０の磁気軸受系３１２と接続されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ３０１には外部からＡＣ電力が入力される。

一方、図４は図１に示したターボ分子ポンプ１のブロック図であり、（ａ）は第１の例を示し、（ｂ）は第２の例を示す。図４（ａ）に示す例では、モータ６および磁気軸受系５（５１〜５６）に加えて、インバータ／モータドライバ３０２および磁気軸受ドライバ３０３もターボ分子ポンプ１側に設けられている。インバータ／モータドライバ３０２および磁気軸受ドライバ３０３は駆動制御ユニットシャーシ２５２内に納められている。さらに、ターボ分子ポンプ１側のＤＣ入力ラインにはラインフィルタ２５６が設けられている。

図４（ａ）に示す構成の場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０１はターボ分子ポンプ１とは別体に設けられており、ラインフィルタ２５６にはＡＣ／ＤＣコンバータ３０１からのＤＣ電力が入力される。比較的小型のターボ分子ポンプの場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０１も一体とするとポンプベース部分が大きくなりすぎるので、図４（ａ）のような構成とされる。一方、大型のターボ分子ポンプの場合には、図４（ｂ）に示すようにＡＣ／ＤＣコンバータ３０１もターボ分子ポンプ１側に設けることができる。ラインフィルタ２５６にはＡＣ電力が入力され、そのＡＣ電力はラインフィルタ２５６を介して駆動制御ユニットシャーシ２５２内に設けられたＡＣ／ＤＣコンバータ３０１に供給される。

［変形例］
図５は、図１に示したターボ分子ポンプ１の変形例を示したものである。駆動制御ユニットシャーシ２５２およびラインフィルタ２５６は、電磁ノイズ遮断用の外部シャーシ２６０内に収納されている。外部シャーシ２６０は、ターボ分子ポンプ１のベース２５の底面にボルト２６１を用いて固定されている。駆動制御ユニットシャーシ２５２は電気絶縁性の支持部材２６２によって外部シャーシ２６０に固定されている。

この場合も、駆動制御ユニット回路２５１とベース２５との間にコネクタ２５４，２５５を設け、コネクタ２５４でモータ系と駆動制御ユニット回路２５１との間の電源ラインおよび信号ラインを接続し、コネクタ２５５で磁気軸受系と駆動制御ユニット回路２５１との間の電源ラインおよび信号ラインを接続する。外部シャーシ２６０内に設けられたラインフィルタ２５６は、外部シャーシ２６０とともにアースされている。

上述したように、本実施の形態では、駆動制御ユニット回路２５１が収納された駆動制御ユニットシャーシ２５２は、アルミニウム合金等の金属で形成されたベース２５内に収納されたり、ベース２５に固定された外部シャーシ２６０内に収納されたりしている。そのため、駆動制御ユニットシャーシ２５２はベース２５や外部シャーシ２６０によりシールドされ、半導体製造装置からの電磁ノイズが駆動制御ユニットシャーシ２５２に直接印加されることはない。

また、ベース２５またはシャーシ２６０と駆動制御ユニットシャーシ２５２との間の電力・制御ラインにはラインフィルタ２５６やノイズフィルタ２５８が設けられているため、ラインを介して侵入するノイズをこれらのフィルタ２５６，２５８によって遮断することができる。その結果、駆動制御ユニットシャーシ２５２内に設けられた駆動制御ユニット回路２５１は電磁ノイズから遮断されることになる。

なお、外部シャーシ２６０の素材にアルミニウム合金を用いた場合、電磁ノイズの中でも特に電界（電圧性ノイズ）の遮蔽に適している。アルミニウム合金に代えて銅合金を用いた場合でも同様の効果がある。さらに、駆動制御ユニットシャーシ２５２にステンレス鋼や鉄を使用することにより、磁界（電流性ノイズ）の遮蔽に優れたシールドケースを構成することができる。このように、外部シャーシ２６０と駆動制御ユニットシャーシ２５２の素材を変えることにより、電界・磁界の双方のノイズを効果的に遮断することができる。

上述した実施の形態では、駆動制御ユニットシャーシ２５２のアースを取らなかったが、例えば、駆動制御ユニットシャーシ２５２とベース２５に設けられた蓋２５ａまたは外部シャーシ２６０とをアース線で接続しても良い。その場合、アース線に電磁ノイズ対策用のフェライトコアを設けるのが好ましい。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では磁気軸受式のターボ分子ポンプを例に説明したが、磁気軸受式に限らず機械式または流体式軸受を用いたターボ分子ポンプにも適用することができる。

以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、駆動制御ユニットシャーシ２５２は第１の電磁ノイズ遮蔽ケースを、外部シャーシ２６０およびベース２５は第２の電磁ノイズ遮蔽ケースを、駆動制御ユニット回路２５１は駆動制御ユニットをそれぞれ構成する。

本発明によるターボ分子ポンプの概略構成を示す断面図である。 一般的なフィルタの例を示す図であり、（ａ）〜（ｆ）に各種のフィルタを示した。 従来のターボ分子ポンプの構成を示すブロック図である。 本発明によるターボ分子ポンプの構成を示すブロック図であり、（ａ）は第１の例を示し、（ｂ）は第２の例を示す。 ターボ分子ポンプ１の変形例を示す図である。

符号の説明

１ ターボ分子ポンプ
４ ロータ
５，３１２ 磁気軸受系
２５ ベース
５１〜５３ 電磁石
２５０ 駆動制御ユニット収納スペース
２５１ 駆動制御ユニット回路
２５２ 駆動制御ユニットシャーシ
２５４，２５５ コネクタ
２５６ ラインフィルタ
２５８ ノイズフィルタ
２６０ 外部シャーシ
３０１ ＡＣ／ＤＣコンバータ
３０２ インバータ／モータドライバ
３０３ 磁気軸受ドライバ

Claims (3)

1. 真空排気を行うポンプユニットと、前記ポンプユニットの駆動および制御を行う駆動制御ユニットとを備えるターボ分子ポンプにおいて、
   前記駆動制御ユニットが収納される第１の電磁ノイズ遮蔽用ケースと、
   前記第１の電磁ノイズ遮蔽用ケースが電気的絶縁状態で収納され、前記ポンプユニットに固定される第２の電磁ノイズ遮蔽用ケースと、
   前記第１の電磁ノイズ遮蔽用ケースと前記第２の電磁ノイズ遮蔽用ケースとの間に配設され、前記駆動制御ユニットの入力ライン中に設けられるノイズ遮断用ラインフィルタと、
   前記第１の電磁ノイズ遮蔽用ケースと前記ポンプユニットとの間に配設され、前記駆動制御ユニットと前記ポンプユニットとの間の駆動制御ライン中に設けられるノイズフィルタとを備えたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
2. 請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
   前記第２の電磁ノイズ遮蔽用ケースを、前記ポンプユニットの金属製ベース部材の一部で形成したことを特徴とするターボ分子ポンプ。
3. 請求項１または２に記載のターボ分子ポンプにおいて、
   前記第１および第２の電磁ノイズ遮蔽用ケースの一方を電圧性ノイズ遮蔽ケースとし、他方を電流性ノイズ遮蔽ケースとしたことを特徴とするターボ分子ポンプ。

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