JP2017110627A - 真空ポンプ及び該真空ポンプに搭載される回転翼、反射機構 - Google Patents
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Abstract
Description
これらの半導体は、極めて純度の高い半導体基板に不純物をドープして電気的性質を与えたり、エッチングにより半導体基板上に微細な回路を形成したりなどして製造される。
また、回転軸を高速回転させるためのモータが設けられており、このモータの働きにより回転軸が高速回転すると、回転翼と固定翼との作用により気体が吸気口から吸引され、排気口から排出されるようになっている。
このパーティクルは、ターボ分子ポンプの内部において高速回転している回転翼に衝突した場合、チャンバ側へ跳ね返され、即ち吸気口からチャンバ側へ逆流してしまうことがある。そして、このようにターボ分子ポンプから逆流したパーティクルは、チャンバの内部の汚染原因となるおそれがある。
即ち、面取り面7は斜めに吸入口側に向いた状態になっている。
そこで従来、このようなチャンバ側へのパーティクルの逆流を抑制するための技術が特許文献1〜4で提案されている。
また、特許文献2には、図20に示すように、回転翼17の吸気口側のエッジ部の面取り面19が回転軸と平行、又はやや下流向きとされた形状が開示されている。
更に、特許文献4には、パーティクルの逆流を防止するため、回転翼の上流に固定翼を設置した例が開示されている。
L=d×v1/v2
W=H×(1/tanθ+1/tanΦ)
Ht>(Rc2−Ri2)1/2×tanθ
そして、固定翼123の一端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ125a、125b、125c・・・の間に嵌挿された状態で支持されている。
ネジ溝131aの螺旋の方向は、回転体103の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口133の方へ移送される方向である。
ネジ付きスペーサ131に移送されてきた排気ガスは、ネジ溝131aに案内されつつ排気口133へと送られる。
回転翼102aのブレードの回転方向に向けた先端部分には、バリを防止したり、組立時に手を切ってしまうことを防止するため所定の角度で面取り面21が施されている。
L=d×v1/v2
W=H×(1/tanθ+1/tanΦ)
このように傾斜板33の高さをケーシング側より内側に向けて次第に低くできるので、傾斜板33を設置したことに伴う排気性能ヘの影響を最小限とすることができる。
また、パーティクルの反射方向を水平方向からやや上向きの狭い範囲に抑えられるため、反射機構30のサイズを最小限とすることができる。更に、排気性能ヘの影響も最小限とすることが出来る。
また、回転翼102aのブレードの根元より内側となる範囲には、反射機構30の傾斜板33は設置せず、強度面から単に円板状の中央円板部35とするのが望ましい。
図7のターボ分子ポンプ300において、外筒127の上端のフランジ110の内側部分には、反射機構50が吸気口101の内周部下部に形成されている。そして、この反射機構50は、下流に向けて次第に内径が拡開されるテーパー面の施された円錐状壁51にて形成されている。なお、回転翼102aの構造は第1実施形態と同じである。
図7において、テーパ部分の高さHt、パーティクルの反射角θ、回転軸中心より回転翼102aのブレードの根元までの水平距離Ri、回転軸中心より円錐状壁51までの水平距離Rcと定義したとき、テーパ部分の高さHtと反射角θ、距離Ri、距離Rcの間には数3の関係が成立することが望ましい。
Ht>(Rc2−Ri2)1/2×tanθ
図8のターボ分子ポンプ400において、反射機構60の円錐状壁61は吸気口101の内壁上部に形成されている。このように円錐状壁61の配設位置を第3実施形態の円錐状壁51よりも高くした場合には、図2における回転翼102aの面取り面21の仮想線11に対する角度を第1実施形態のときよりも大きくする必要がある。但し、この場合であっても図7に示すようにパーティクルの反射角θに向かいパーティクルが進入するように面取り面21の仮想線11に対する角度を設定すればよい。このことにより、円錐状壁61の配設箇所の選定に関し設計上の自由度が出せる。
本発明の第5実施形態は、図9のターボ分子ポンプ500において、第3実施形態の外筒127に対し形成した円錐状壁に代えて、独立した部材の円環状のバッフルを吸気口101の内側に逆流防止構造として取り付けたものである。
このことにより、ターボ分子ポンプ500の高さを小さく設定できる。
図10において、回転体103はロータ軸113回りに配設された複数のボルト91でロータ軸113に対し締結されている。図11にこのボルト91の拡大図を示す。ボルト91の外周は軸方向に向けて凹凸に刻設されることでセレーション93が形成されている。
また、本実施形態では蓋板97はボルト99によりロータ軸113に対し締結するとして説明したが、蓋板97は回転体103に対しボルトで締結するようにしてもよい。この場合であってもボルトの配設はロータ軸113の中心より径方向の距離が小さくできるので、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
図12及び図13において、回転翼102aの上方には反射機構201が配設されている。この反射機構201は吸気口101の内壁にシーリング31により着脱自在に取り付けられている。反射機構201は既に図3で説明したと同様に所定の角度で傾斜した傾斜板203が吸気口101の内壁より径方向に向けて放射状に突設されている。但し、図13中には傾斜板203の本数は説明を容易にするため実際よりも少なく記載している。この反射機構201が図1の反射機構30と異なるのは傾斜板203の長さである。図1の反射機構30における傾斜板33が中央円板部35まで延びていたのに対して反射機構201の傾斜板203の径方向長は短く、吸気口101の中心までの径方向距離の10〜20%程度である。
このように図1の反射機構30と異なり、反射機構201の傾斜板203は中央部には存在しておらず、回転翼102aの先端付近にのみ設置されているので実施形態1よりも排気抵抗は小さくなり排気性能の低下が軽減できる。
このことにより、回転翼102aの面取り面21で反射されたパーティクルは傾斜板213で径方向外側にずれることなく再反射され、ほぼ正確に下方に向けて落とされる。
図15において、反射機構221の傾斜板223は図14の反射機構211の傾斜板213と同一の形状である。但し、傾斜板223の下部Cの点線で示す部分には切欠きが施されている点で図14の反射機構211とは相違している。
このことにより、回転翼102aの面取り面21で反射されたパーティクルは傾斜板223で再反射された後、一つ前方の傾斜板213で再々反射を起こすことなくほぼ確実に下方に向けて落とされる。
本発明の第10実施形態は、図16のターボ分子ポンプ600において、図1と同様に回転翼102aの上方には反射機構30が配設されている。但し、図1とは異なり、吸気口101の内部が高さ方向に同一の口径ではなく、吸気口101の上部の口径が下部の口径よりも狭くなっている。即ち、吸気口101の下部は下方に向かってテーパー状に拡開した部分を有している。
このような構造とすることで、反射機構30、40、50、60、70、201、211、221が吸気口101の上部の内径より大きい場合にも反射機構30、40、50、60、70、201、211、221を容易に着脱可能とすることが出来る。
また、前述のシーリング31やネジ74等により反射機構30、40、50、60、70、201、211、221を着脱自在とすることで、反射機構の表面に粒子が付着し、パーティクルの逆流防止の効果が低下したとしても容易に反射機構を交換ができる。
このことにより、回転翼102aと反射機構30、40、50、60、70、201、211、221でパーティクル240を捕捉できる。なお、凹凸の処理を表面の一部だけに行えば、この凹凸の処理を施した部分についてはパーティクル240の捕捉をし、その他の表面については第1〜10実施形態で説明したようにパーティクルの反射をさせることができる。
更に、以上に説明をした各実施形態は組み合わせて使用がされてもよい。
9 回転方向側先端点
11 仮想線
30、40、50、60、70、201、211、221 反射機構
31 シーリング
33、203、213、223 傾斜板
35、75 中央円板部
51、61 円錐状壁
73 外側円環部
74 ネジ
76 支持部材
77 バッフル
79 傾斜面
81、99 ボルト
97 蓋板
100、200、300、400、500、600、700、800 ターボ分子ポンプ
101 吸気口
102 回転翼
103 回転体
113 ロータ軸
123 固定翼
127 外筒
240 パーティクル
Claims (19)
- 回転軸と、
該回転軸に固定され回転方向の先端部に面取り面の形成されたブレードを有する回転翼と、
該回転翼より上流側に配設された反射機構とを備え、
前記面取り面に衝突したパーティクルが、前記反射機構に向けて反射するように前記面取り面が斜め上流方向に向けて回転体の軸方向より所定角度傾斜されたことを特徴とする真空ポンプ。 - 前記ブレードは、隣接する前記ブレードの間隔をd、前記パーティクルの落下速度をv1、前記ブレードの周速度をv2としたときの下記数1に基づいて特定される前記パーティクルの衝突可能領域Lに前記面取り面が形成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。
[数1]
L=d×v1/v2 - 前記反射機構が、前記面取り面で反射された前記パーティクルを下流に向けて再反射させる傾斜板を有し、
該傾斜板は径方向に放射状に配置されたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の真空ポンプ。 - 前記反射機構が、前記面取り面で反射された前記パーティクルを下流に向けて再反射させる傾斜板を有し、
該傾斜板が吸気口の内壁より径方向に向けて所定長分だけ突設して形成されたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の真空ポンプ。 - 前記傾斜板が前記吸気口の内壁より該吸気口の中心に向けた仮想線よりも所定角度分回転方向に向けて傾斜して配置されたことを特徴とする請求項4に記載の真空ポンプ。
- 前記傾斜板の下部に切欠きの形成されたことを特徴とする請求項4又は請求項5記載の真空ポンプ。
- 前記反射機構は、前記傾斜板の間隔をW、該傾斜板の傾斜角度をΦ、該傾斜板の高さをH、前記パーティクルの反射角をθとしたときの下記数2に基づき形成されたことを特徴とする請求項3乃至請求項6のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
[数2]
W=H×(1/tanθ+1/tanΦ) - 前記傾斜板は、前記回転軸中心からの半径が小さくなるのに応じて高さが次第に小さくなっていることを特徴とする請求項3又は請求項7記載の真空ポンプ。
- 前記傾斜板は前記ブレードに近接して配置され、固定翼として機能することを特徴とする請求項3乃至請求項8のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
- 前記反射機構は、前記回転翼の前記面取り面で反射された前記パーティクルを下流に向けて再反射させる傾斜面若しくは傾斜板を有し、
前記傾斜面若しくは前記傾斜板は周方向に形成されたことを特徴とする請求項1記載の真空ポンプ。 - 前記傾斜面若しくは前記傾斜板は、前記パーティクルの反射角をθ、前記回転軸中心より前記ブレードの根元までの水平距離をRi、前記回転軸中心より前記傾斜面若しくは前記傾斜板までの水平距離をRcとしたときの下記数3に基づき特定される前記傾斜面若しくは前記傾斜板の高さHtの範囲内に前記パーティクルが衝突することを特徴とする請求項10記載の真空ポンプ。
[数3]
Ht>(Rc2−Ri2)1/2×tanθ - 前記回転翼を前記回転軸に対して締結する第一の締結手段と、
該第一の締結手段を覆う蓋板を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の真空ポンプ。 - 前記蓋板を前記回転軸若しくは前記回転翼に対して締結する第二の締結手段を備え、
該第二の締結手段の表面が凹凸の無い滑らかな面で形成されたことを特徴とする請求項12に記載の真空ポンプ。 - 前記傾斜面若しくは前記傾斜板が前記回転体の軸方向となす角度が45度以上であることを特徴とする請求項3乃至請求項13のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
- 前記ブレード及び前記反射機構の少なくとも一方の表面には平滑化処理が施されていることを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
- 前記ブレード及び前記反射機構の少なくとも一方の表面にはパーティクルを捕捉可能な凹凸を有するように表面処理が施されたことを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
- 前記反射機構が吸気口から着脱可能に設置されたことを特徴とする請求項1乃至請求項16のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
- 請求項1乃至請求項17のいずれか一項に記載の真空ポンプに搭載される回転翼。
- 請求項1乃至請求項17のいずれか一項に記載の真空ポンプに搭載される反射機構。
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