JP2008144695A - Vacuum pump and method of manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ターボ分子ポンプやモレキュラードラッグポンプのように、ポンプロータを高速回転して真空排気を行う真空ポンプ、および、真空ポンプの製造方法に関する。 The present invention relates to a vacuum pump that performs vacuum evacuation by rotating a pump rotor at a high speed, such as a turbo molecular pump and a molecular drag pump, and a method for manufacturing the vacuum pump.
ターボ分子ポンプは、固定翼に対して回転翼が形成されたロータを高速回転させて真空排気を行うものであり、例えば、半導体製造に用いられるドライエッチング装置やCVD装置のプロセスチャンバ排気等に用いられている。この種のターボ分子ポンプのロータは一般的にアルミ合金で形成されているので、ドライエッチングやCVD等のように塩素系やフッ素系の腐食性ガスが使用される装置に用いられるターボ分子ポンプの場合には、ロータ表面にニッケルリン合金メッキのような耐食処理が施される(例えば、特許文献1参照)。 A turbo molecular pump is a device that performs high-speed rotation of a rotor having rotor blades with respect to fixed blades to perform vacuum evacuation. For example, it is used for evacuating a process chamber of a dry etching apparatus or a CVD apparatus used in semiconductor manufacturing. It has been. Since the rotor of this kind of turbo molecular pump is generally made of an aluminum alloy, the turbo molecular pump used in equipment using chlorine or fluorine corrosive gas such as dry etching or CVD is used. In some cases, the rotor surface is subjected to corrosion resistance treatment such as nickel phosphorus alloy plating (see, for example, Patent Document 1).
ところで、高速回転するターボ分子ポンプでは、ポンプ組立製造段階において回転体のバランス取りを行う必要がある。一般的に、バランス取りの際のバランス修正は、回転体の外周面や内周面の一部をドリル等で削り取ることにより行われるが、腐食防止被膜が削り取られるため、耐腐食性の点で問題がある。そのため、上述した従来のターボ分子ポンプでは、バランス修正用の付加質量としてエポキシ樹脂等の接着剤を塗布するようにしている。 By the way, in the turbo molecular pump that rotates at high speed, it is necessary to balance the rotating body in the pump assembly manufacturing stage. Generally, the balance correction at the time of balancing is performed by scraping off a part of the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the rotating body with a drill or the like. There's a problem. Therefore, in the conventional turbo molecular pump described above, an adhesive such as an epoxy resin is applied as an additional mass for balance correction.
しかしながら、ロータの回転中心に形成された貫通孔に回転軸の頂部に形成された突起を嵌挿することで、ロータと回転軸との芯出しをするようにしているので、組立精度の関係から貫通孔の側面には耐食処理が施されておらず、回転軸や貫通孔の部分が腐食性ガスによって腐食するというおそれがあった。 However, since the protrusion formed on the top of the rotation shaft is fitted into the through hole formed at the rotation center of the rotor, the rotor and the rotation shaft are centered. Corrosion-resistant treatment is not performed on the side surface of the through hole, and there is a concern that the rotating shaft and the through hole are corroded by corrosive gas.
請求項1の発明は、ポンプロータの回転中心に形成された貫通孔に回転軸の頂部に設けられた突起部を嵌入させてポンプロータと回転軸とを締結し、ポンプロータを高速回転して真空排気を行う真空ポンプに適用され、回転軸に締結されたポンプロータに貫通孔を覆うように固定され、排気ガスに対する耐腐食性を有するカバーとを備えたことを特徴とする。
請求項2の発明は、ポンプロータの回転中心に形成された貫通孔に回転軸の頂部に設けられた突起部を嵌入させてポンプロータと回転軸とを締結し、ポンプロータを高速回転して真空排気を行う真空ポンプに適用され、突起部の突出高さを貫通孔の深さよりも小さく設定し、突起部が嵌入された貫通孔に注入され、突起部の表面および貫通孔の側面を覆う耐腐食性保護部材と、回転軸に締結されたポンプロータに貫通孔を覆うように固定され、排気ガスに対する耐腐食性を有するカバーとを備えたことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の真空ポンプにおいて、ポンプロータのカバーにより覆われる面に形成され、バランス修正用付加質量が設けられる凹部を備えるようにしたものである。
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、カバーの貫通孔および凹部と対向する位置にガス抜き孔を形成したものである。
請求項5の発明は、請求項1または2に記載の真空ポンプを製造する方法であって、カバーの一部を削除して、ポンプロータと回転軸とを一体化して成る回転体のバランス修正を行うことを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項5に記載の製造方法において、ポンプ組立前に、ポンプロータのカバーで覆われる領域の一部を削除してポンプロータ単体のバランス修正を行い、その後、ポンプ組立を行うようにしたものである。
According to the first aspect of the present invention, a protrusion provided on the top of the rotating shaft is fitted into a through hole formed at the rotation center of the pump rotor, the pump rotor and the rotating shaft are fastened, and the pump rotor is rotated at a high speed. The present invention is applied to a vacuum pump that performs evacuation, and includes a cover that is fixed to a pump rotor fastened to a rotating shaft so as to cover a through hole and has corrosion resistance against exhaust gas.
According to the second aspect of the present invention, a protrusion provided on the top of the rotating shaft is fitted into a through hole formed at the rotation center of the pump rotor, the pump rotor and the rotating shaft are fastened, and the pump rotor is rotated at a high speed. This is applied to a vacuum pump that performs vacuum evacuation, the protrusion height of the protrusion is set to be smaller than the depth of the through hole, and the protrusion is injected into the inserted through hole to cover the surface of the protrusion and the side surface of the through hole. A corrosion-resistant protective member and a cover fixed to the pump rotor fastened to the rotating shaft so as to cover the through hole and having corrosion resistance against exhaust gas are provided.
According to a third aspect of the present invention, in the vacuum pump according to the first or second aspect of the present invention, a concave portion is provided on a surface covered with the cover of the pump rotor and provided with an additional mass for balance correction.
A fourth aspect of the present invention is the vacuum pump according to any one of the first to third aspects, wherein a gas vent hole is formed at a position facing the through hole and the concave portion of the cover.
The invention of
According to a sixth aspect of the present invention, in the manufacturing method according to the fifth aspect, before the pump assembly, a part of the region covered with the cover of the pump rotor is deleted to correct the balance of the pump rotor alone, and then the pump assembly is performed. Is to do.
本発明によれば、保護部材およびカバーを設けたことにより、回転体への腐食性ガスの影響を低減することができ、真空ポンプの安全性の向上を図ることができる。 According to the present invention, by providing the protective member and the cover, the influence of the corrosive gas on the rotating body can be reduced, and the safety of the vacuum pump can be improved.
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は本発明に係る真空ポンプの一実施の形態を示す図であり、ターボ分子ポンプの断面図である。ターボ分子ポンプは、図1に示すポンプ本体1と、ポンプ本体1に電源を供給し回転駆動を制御するコントローラ(不図示)とから成る。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a vacuum pump according to the present invention, and is a cross-sectional view of a turbo molecular pump. The turbo molecular pump includes a pump main body 1 shown in FIG. 1 and a controller (not shown) that supplies power to the pump main body 1 to control rotational driving.
ポンプ本体1のケーシング3の内部には、複数段の回転翼21および回転円筒部22が形成されたロータ20が設けられている。ロータ20はシャフト7にボルト締結されている。ロータ20が固定されたシャフト7は、上下一対のラジアル磁気軸受31,32およびスラスト磁気軸受33によって非接触式に支持され、モータ6により回転駆動される。
Inside the
一方、ポンプ本体1のベース10側には、複数段の固定翼11および固定円筒部12が設けられている。そして、軸方向に交互に配置された複数段の回転翼21と複数段の固定翼11とによりタービン翼部が構成される。固定翼11は複数段設けられており、外周部分をスペーサ13に挟持されるようにして所定位置に保持されている。
On the other hand, a plurality of
また、タービン翼部の下流側に配置された回転円筒部22と固定円筒部12とによりモレキュラードラッグポンプ部が構成されている。回転円筒部22は固定円筒部12の内周面に近接して設けられており、固定円筒部12の内周面には螺旋溝が形成されている。モレキュラードラッグポンプ部では、固定円筒部12の螺旋溝と高速回転する回転円筒部22とにより、粘性流による排気能が行われる。
In addition, a molecular drag pump unit is configured by the rotating
図1に示すタービン翼部とモレキュラードラッグポンプ部とを結合させたターボ分子ポンプは、ハイブリッド型ターボ分子ポンプと称される。吸気口14から流入したガス分子はタービン翼部によって図示下方へと叩き飛ばされ、下流側に向かって圧縮排気される。その圧縮されたガス分子は、さらにモレキュラードラッグポンプ部によって圧縮され、排気ポート15から排出される。
The turbo molecular pump in which the turbine blade part and the molecular drag pump part shown in FIG. 1 are combined is referred to as a hybrid turbo molecular pump. The gas molecules flowing in from the
図2はロータ20とシャフト7との締結部分を拡大して示した図である。ロータ20の軸中心部分には締結孔200が形成されている。この締結孔200には、一方側(下側)から回転軸7の頂部に形成された締結突起部70が挿入され、ロータ20とシャフト7とが結合される。一方、締結孔200の他方側(上側)には、シャフトカバー71がその突起部710を締結孔200に挿入するように取り付けられる。
FIG. 2 is an enlarged view showing a fastening portion between the
シャフト7およびシャフトカバー71は、それぞれの締結突起部70および突起部710を締結孔200に挿入することで、ロータ20に対して芯出しされる。ロータ20およびシャフトカバー71は、これらをボルト72により共締めすることによりシャフト7に固定される。シャフトカバー71はバランス修正を行う際の切削用部材としても機能し、ステンレス等の耐腐食性材料が用いられる。図2においては、符号712A,712Bで示す部分が、バランス修正のために削り取られた部分である。
The
シャフトカバー71の突起部710の部分には、締結孔200がガス溜まりとならないように、ガス抜き孔711が形成されている。なお、ロータ20側にガス抜き用溝等を形成することで、シャフトカバー71のガス抜き孔711を省略することができる。ロータ20に形成された締結孔200は、上述したようにシャフト7と締結する際の芯出しに用いられるため、高い精度が要求され、ロータ20の表面を耐食処理する場合でも表面処理は行われない。そのため、ガス抜き孔711から流入する腐食性ガスにより締結孔200の表面(側面)および結合突起部70が腐食されないように、締結孔200内には耐腐食性の保護部材(接着剤,樹脂,塗料など)713を注入して、それらが保護部材713により覆われるようにする。
A
図2の状態に組み立てる場合の手順は以下のようになる。まず、ロータ20単体およびシャフト7単体でのバランス修正をそれぞれ行う。なお、ロータ20単体のバランス修正に関しては、バランス修正後に耐腐食性の表面処理が施すようにしても良いし、表面処理後に図4に示すようにシャフトカバー71で覆われる領域を削り取るようにしても良い。図4では、符号201で示す部分が修正用切削部である。このように、シャフトカバー71で覆われる領域をバランス修正用の切削領域とすると、一体化した後は修正部分がシャフトカバー71によって覆われるため、修正部の腐食を防止することができる。
The procedure for assembling in the state of FIG. 2 is as follows. First, balance correction is performed on the
次に、ロータ20の締結孔200にシャフト7の締結突起部70を嵌入させ、締結孔200内に保護部材713を注入する。その後、シャフトカバー71をロータ20に取り付け、シャフト7,ロータ20およびシャフトカバー71をボルト72により共締めする。そして、一体とされたロータ20およびシャフト7に対して、最終的なバランス修正を行う。このバランス修正は、シャフトカバー71を削り取ることにより行われる。
Next, the
図3は、従来のターボ分子ポンプにおける締結構造の一例を示す図である。ロータ20には本実施の形態と同一構造をしており、締結孔200が形成されている。一方、シャフト8に形成された締結突起部80は上述した締結突起部70よりも長くなっており、締結孔200から上方に突出している。そのため、締結突起部80が腐食性ガスに曝されてシャフト8が錆びてしまったり、表面処理の施されていない締結孔200部分からロータ20が腐食されたりするという問題があった。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a fastening structure in a conventional turbo molecular pump. The
しかしながら、上述した本実施の形態の真空ポンプにおいては、突起部70の高さが締結孔200の深さよりも小さく設定され、締結孔200内に耐腐食性の保護部材713が注入されるので締結孔200および突起部70が腐食性ガスに曝されるのを防止できる。また、締結孔200を覆うようにシャフトカバー71が設けられているので、保護部材713が剥離するようなことがあっても、事故を招くような大きな保護部材71の破片が締結孔200の外に飛散するのを防止できる。なお、ガス抜き孔713の径は、ガス抜き孔713を通過可能な保護部材破片で事故を招かない程度の大きさに設定される。
However, in the above-described vacuum pump of the present embodiment, the height of the
さらに、図2に示すように、シャフトカバー71をバランス修正の際の被切削部分として利用することができるので、バランス修正のためにロータ20を削ったり、ロータ20に付加質量を付加したりする必要がない。
Furthermore, as shown in FIG. 2, the
[変形例1]
図5は上述した実施の形態の第1の変形例を示す図である。この変形例1では、ロータ20単体のバランス修正を行う場合には、質量を付加することにより修正を行う。ロータ20には、予め付加質量203を付加するための修正用穴202が複数形成されている。そして、ロータ20のバランス修正を行う場合には、この修正用穴202内に接着剤を注入したり、ピンを挿入したりして質量を付加する。シャフトカバー71には、各修正用穴202がガス溜まりとならないように、修正用穴202と対向する位置にガス抜き孔712がそれぞれ形成されている。
[Modification 1]
FIG. 5 is a diagram showing a first modification of the above-described embodiment. In the first modification, when the balance correction of the
このように、シャフトカバー71で覆われる領域に付加質量用の修正用穴202を設けたので、付加質量がロータ20から脱落するのを確実に防止することができる。なお、一体とした後の最終的なバランス修正は、シャフトカバー71を削り取ることで行われる。
As described above, since the
[変形例2]
図6は第2の変形例を示す図である。変形例2では、シャフト7の締結突起部70の高さを貫通孔200の深さとほぼ同一に設定し、貫通孔200および締結突起部70の部分をシャフトカバー71で覆うようにしたものである。ここでは、貫通孔200部分に窪みが生じないので、上述した保護部材713およびガス抜き孔711を省略してコスト低減を図った。もちろん、ガス溜まりを確実に防止する意味で、締結突起部70の上面に接着剤を塗布してからシャフトカバー71およびロータ20を共締めするようにしても良い。なお、変形例2の場合にも、変形例1と同様にシャフトカバー71で覆われる部分に修正用穴202を設けても良い。
[Modification 2]
FIG. 6 is a diagram showing a second modification. In the second modification, the height of the
上述した実施の形態では、ハイブリッド型ターボ分子ポンプを例に説明したが、全翼タイプのターボ分子ポンプや、翼の無いモレキュラードラッグポンプなどの真空ポンプにもにも同様に適用することができる。 In the above-described embodiment, the hybrid turbo molecular pump has been described as an example. However, the present invention can be similarly applied to a vacuum pump such as an all blade type turbo molecular pump or a molecular drag pump without blades.
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、ロータ20はポンプロータを、シャフト7は回転軸を、締結突起部70は突起部を、締結孔200は貫通孔を、修正用穴202は凹部をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。
In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the
1:ポンプ本体、7,8:シャフト、20:ロータ、70,80:締結突起部、71:シャフトカバー、200:締結孔、202:修正用穴、203:付加質量、711,712:ガス抜き孔、713:保護部材 1: pump body, 7, 8: shaft, 20: rotor, 70, 80: fastening protrusion, 71: shaft cover, 200: fastening hole, 202: correction hole, 203: additional mass, 711, 712: degassing Hole, 713: protective member
Claims (6)
前記回転軸に締結された前記ポンプロータに前記貫通孔を覆うように固定され、排気ガスに対する耐腐食性を有するカバーとを備えたことを特徴とする真空ポンプ。 A projection provided at the top of the rotation shaft is fitted into a through hole formed at the rotation center of the pump rotor, the pump rotor and the rotation shaft are fastened, and the pump rotor is rotated at high speed to perform vacuum exhaust. In vacuum pump,
A vacuum pump comprising: a cover fixed to the pump rotor fastened to the rotating shaft so as to cover the through-hole and having corrosion resistance against exhaust gas.
前記突起部の突出高さを前記貫通孔の深さよりも小さく設定し、
前記突起部が嵌入された前記貫通孔に注入され、前記突起部の表面および前記貫通孔の側面を覆う耐腐食性保護部材と、
前記回転軸に締結された前記ポンプロータに前記貫通孔を覆うように固定され、排気ガスに対する耐腐食性を有するカバーとを備えたことを特徴とする真空ポンプ。 A projection provided at the top of the rotation shaft is fitted into a through hole formed at the rotation center of the pump rotor, the pump rotor and the rotation shaft are fastened, and the pump rotor is rotated at high speed to perform vacuum exhaust. In vacuum pump,
The protrusion height of the protrusion is set smaller than the depth of the through hole,
Corrosion-resistant protective member that is injected into the through-hole into which the protrusion is inserted and covers the surface of the protrusion and the side surface of the through-hole,
A vacuum pump comprising: a cover fixed to the pump rotor fastened to the rotating shaft so as to cover the through-hole and having corrosion resistance against exhaust gas.
前記ポンプロータの前記カバーにより覆われる面に形成され、バランス修正用付加質量が設けられる凹部を備えることを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1 or 2,
A vacuum pump comprising a recess formed in a surface covered by the cover of the pump rotor and provided with an additional mass for balance correction.
前記カバーの前記貫通孔および凹部と対向する位置にガス抜き孔を形成したことを特徴とする真空ポンプ。 In the vacuum pump as described in any one of Claims 1-3,
A vacuum pump, wherein a gas vent hole is formed at a position facing the through hole and the concave portion of the cover.
前記カバーの一部を削除して、前記ポンプロータと前記回転軸とを一体化して成る回転体のバランス修正を行うことを特徴とする製造方法。 A method for producing a vacuum pump according to claim 1 or 2,
A manufacturing method, wherein a part of the cover is deleted and balance of a rotating body formed by integrating the pump rotor and the rotating shaft is corrected.
ポンプ組立前に、前記ポンプロータの前記カバーで覆われる領域の一部を削除して、前記ポンプロータ単体のバランス修正を行い、その後、ポンプ組立を行うことを特徴とする製造方法。 In the manufacturing method of Claim 5,
Prior to pump assembly, a part of the area covered by the cover of the pump rotor is deleted, the balance of the pump rotor alone is corrected, and then the pump assembly is performed.
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