JP2021179193A

JP2021179193A - Vacuum pump and stator component

Info

Publication number: JP2021179193A
Application number: JP2020084474A
Authority: JP
Inventors: 克典高橋; Katsunori Takahashi; 慎一吉野; Shinichi Yoshino
Original assignee: Edwards Japan Ltd
Current assignee: Edwards Japan Ltd
Priority date: 2020-05-13
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2021-11-18
Also published as: WO2021230209A1

Abstract

To provide a vacuum pump which can prevent the generation of deposits in a downstream-side flow passage from a screw groove pump mechanism part.SOLUTION: A vacuum pump comprises a turbo-molecular pump mechanism part 17 having a rotor blade 20 and a stator blade 19, and a screw groove pump mechanism part 18 having a rotor cylinder part 23 integrally formed at an external peripheral face of a rotor 28 at an exhaust side of the turbo-molecular pump mechanism part 17, and having a spiral screw groove part 41 at a screw stator 24 which opposes the rotor cylinder part 23. A process gas sucked from an intake port 27 is exhausted to the outside through an exhaust port 25 by driving a rotor shaft 21, and in order to prevent the process gas from being solidified in the screw groove pump mechanism part 18, an inactive gas whose temperature is equal to, or higher than a prescribed temperature is introduced from an introduction port formed at the screw stator 24.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えばターボ分子ポンプ等の真空ポンプやそのステータ部品に関する。 The present invention relates to a vacuum pump such as a turbo molecular pump and its stator components.

一般に、真空ポンプの一種としてターボ分子ポンプが知られている。このターボ分子ポンプにおいては、ポンプ本体内のモータへの通電によりロータ翼を回転させ、ポンプ本体に吸い込んだガス（プロセスガス）の気体分子を弾き飛ばすことによりガスを排気するようになっている。 Generally, a turbo molecular pump is known as a kind of vacuum pump. In this turbo molecular pump, the rotor blades are rotated by energizing the motor in the pump body, and the gas is exhausted by repelling the gas molecules of the gas (process gas) sucked into the pump body.

特開２００８−２４８７５４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-248754 特開２０１４−０３７８０９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-03789

ところで、上述のターボ分子ポンプのような真空ポンプにおいては、移送されるガス内の物質が副反応生成物として堆積する場合がある。例えば、半導体製造装置のエッチングプロセスに使用されるガスが、ポンプ本体に吸い込んだガス(プロセス)を圧縮し、徐々に圧力を上げる過程で、真空ポンプ内に堆積物が発生することがある。そして、このような堆積物の発生を防止するための策として、加熱されたガスをポンプ内に供給することが提案されている（特許文献１、２など）。しかし、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプにおいては、要求される特性に応じた改良が種々に施されており、公知の手法を画一的に適用するのみでは、堆積物の発生防止の効果が十分でないことも考えられる。 By the way, in a vacuum pump such as the above-mentioned turbo molecular pump, substances in the transferred gas may be deposited as side reaction products. For example, deposits may be generated in the vacuum pump in the process in which the gas used in the etching process of the semiconductor manufacturing equipment compresses the gas (process) sucked into the pump body and gradually increases the pressure. Then, as a measure for preventing the generation of such deposits, it has been proposed to supply a heated gas into the pump (Patent Documents 1, 2, etc.). However, in vacuum pumps such as turbo molecular pumps, various improvements have been made according to the required characteristics, and the effect of preventing the generation of deposits is sufficient only by uniformly applying known methods. It is possible that this is not the case.

本発明の目的とするところは、ネジ溝ポンプ機構部から下流側流路における堆積物の発生を防止可能な真空ポンプ、及び、ステータ部品を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vacuum pump capable of preventing the generation of deposits in a flow path on the downstream side from the thread groove pump mechanism portion, and a stator component.

（１）上記目的を達成するために本発明は、吸気口と排気口を有するケーシングと、
前記ケーシング内に配置され、シャフトを有するロータと、
前記シャフトを回転駆動する駆動部と、
前記ロータの外周面に固定または一体に形成された複数のロータ翼と、
前記シャフトの軸方向において前記ロータ翼と交互に配置されたステータ翼と、
前記ロータ翼と前記ステータ翼とを有するターボ分子ポンプ機構部と、
前記ターボ分子ポンプ機構部の排気側に、前記ロータの外周面に固定または一体に形成された円筒部を有し、対向するステータ部品と前記円筒部との外周面のいずれか一方にらせん状ネジ溝部を有するネジ溝ポンプ機構部と、を備え、
前記シャフトを駆動することで、前記吸気口から吸入した被排気ガスを前記排気口を通じ外部へ排気する真空ポンプであって、
前記ネジ溝ポンプ機構部において、前記被排気ガスが固体化することを防止する為に、前記ステータ部品に設けられた導入口から所定温度以上の不活性ガスを導入したことを特徴とする真空ポンプにある。
（２）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記不活性ガスが、前記被排気ガスの排気に対応付けて導入されるものであることを特徴とする（１）に記載の真空ポンプにある。
（３）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記導入口は、前記被排気ガスの排気時に中間流となる領域に位置していることを特徴とする（１）又は（２）に記載の真空ポンプにある。
（４）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記導入口は、複数あり、ポンプ軸方向において、同一高さ位置にあることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の真空ポンプにある。
（５）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記導入口は、前記ネジ溝ポンプ機構部の流路内に設けられていることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の真空ポンプにある。
（６）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記所定温度は、前記被排気ガスが固体から気体に遷移する昇華温度以上であり、かつ前記ロータに用いられる材料の温度特性から設定されたものであることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の真空ポンプにある。
（７）また、上記目的を達成するために他の本発明は、吸気口と排気口を有するケーシングと、
前記ケーシング内に配置され、シャフトを有するロータと、
前記シャフトを回転駆動する駆動部と、
前記シャフトを回転可能に支持する軸受と、
前記ロータの外周面に固定または一体に形成された複数のロータ翼と、
前記シャフトの軸方向において前記ロータ翼と交互に配置されたステータ翼と、
前記ロータ翼と前記ステータ翼とを有するターボ分子ポンプ機構部と、
前記ターボ分子ポンプ機構部の排気側に、前記ロータの外周面に固定または一体に形成された円筒部を有し、対向するステータ部品と前記円筒部との外周面のいずれか一方にらせん状ネジ溝部を有するネジ溝ポンプ機構部と、を備え、
前記シャフトを駆動することで、前記吸気口から吸入した被排気ガスを前記排気口を通じ外部へ排気する真空ポンプに用いられる前記ステータ部品であって、
前記ネジ溝ポンプ機構部において、前記被排気ガスが固体化することを防止する為に、所定温度以上の不活性ガスを導入する導入口を有することを特徴とするステータ部品にある。 (1) In order to achieve the above object, the present invention comprises a casing having an intake port and an exhaust port.
A rotor arranged in the casing and having a shaft,
A drive unit that rotationally drives the shaft and
A plurality of rotor blades fixed or integrally formed on the outer peripheral surface of the rotor,
With the stator blades arranged alternately with the rotor blades in the axial direction of the shaft,
A turbo molecular pump mechanism unit having the rotor blade and the stator blade,
A cylindrical portion fixed or integrally formed on the outer peripheral surface of the rotor is provided on the exhaust side of the turbo molecular pump mechanism portion, and a spiral screw is provided on either one of the outer peripheral surfaces of the facing stator component and the cylindrical portion. With a threaded groove pump mechanism with a groove,
A vacuum pump that exhausts the exhaust gas sucked from the intake port to the outside through the exhaust port by driving the shaft.
A vacuum pump characterized in that an inert gas having a predetermined temperature or higher is introduced from an introduction port provided in the stator component in the thread groove pump mechanism portion in order to prevent the exhaust gas from solidifying. It is in.
(2) Further, in order to achieve the above object, another invention is characterized in that the inert gas is introduced in association with the exhaust of the exhausted gas (1). It is in the vacuum pump of.
(3) Further, in order to achieve the above object, another invention is characterized in that the introduction port is located in a region that becomes an intermediate flow when the exhaust gas is exhausted (1) or (1) or (. It is in the vacuum pump described in 2).
(4) Further, in order to achieve the above object, another invention is characterized in that there are a plurality of the introduction ports and they are at the same height position in the pump axial direction (1) to (3). It is in the vacuum pump according to any one item.
(5) Further, in order to achieve the above object, another invention is characterized in that the introduction port is provided in the flow path of the thread groove pump mechanism portion (1) to (4). The vacuum pump according to any one of the above items.
(6) Further, in order to achieve the above object, in the present invention, the predetermined temperature is equal to or higher than the sublimation temperature at which the exhaust gas changes from a solid to a gas, and the temperature characteristics of the material used for the rotor. The vacuum pump according to any one of (1) to (5), characterized in that it is set from.
(7) Further, in order to achieve the above object, another invention of the present invention includes a casing having an intake port and an exhaust port.
A rotor arranged in the casing and having a shaft,
A drive unit that rotationally drives the shaft and
A bearing that rotatably supports the shaft and
A plurality of rotor blades fixed or integrally formed on the outer peripheral surface of the rotor,
With the stator blades arranged alternately with the rotor blades in the axial direction of the shaft,
A turbo molecular pump mechanism unit having the rotor blade and the stator blade,
The turbo molecular pump mechanism portion has a cylindrical portion fixed or integrally formed on the outer peripheral surface of the rotor on the exhaust side, and a spiral screw is provided on either one of the outer peripheral surfaces of the facing stator component and the cylindrical portion. With a threaded groove pump mechanism with a groove,
The stator component used in a vacuum pump that exhausts the exhaust gas sucked from the intake port to the outside through the exhaust port by driving the shaft.
The stator component is characterized in that the thread groove pump mechanism portion has an introduction port for introducing an inert gas having a temperature equal to or higher than a predetermined temperature in order to prevent the exhaust gas from solidifying.

上記発明によれば、ネジ溝ポンプ機構部から下流側流路における堆積物の発生を防止が可能な真空ポンプ、及び、ステータ部品を提供することができる。 According to the above invention, it is possible to provide a vacuum pump capable of preventing the generation of deposits in the flow path on the downstream side from the thread groove pump mechanism portion, and a stator component.

本発明の最良の実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断図にブロックや記号により関連機器を付加して示す説明図である。It is explanatory drawing which adds the related equipment by the block and the symbol to the longitudinal view of the turbo molecular pump which concerns on the best embodiment of this invention. （ａ）はネジステータの平面図、（ｂ）は（ａ）中のＶＩ−ＶＩ線に沿ったネジステータの縦断図、（ｃ）は（ｂ）中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿ってネジ溝部とネジ突条部を拡大して示す断面図である。(A) is a plan view of the screw stator, (b) is a vertical sectional view of the screw stator along the VI-VI line in (a), and (c) is a thread groove and a screw along the VII-VII line in (b). It is sectional drawing which shows the ridge part enlarged. ターボ分子ポンプを用いた排気システムの動作タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation timing of the exhaust system using a turbo molecular pump. ネジステータの変形例を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows the deformation example of a screw stator schematically.

以下、本発明の最良の実施形態に係る真空ポンプについて、図面に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る真空ポンプとしてのターボ分子ポンプ１０を縦断して概略的に示している。このターボ分子ポンプ１０は、例えば、半導体製造装置、電子顕微鏡、質量分析装置などといった対象機器（排気対象機器）６１の真空チャンバに接続されるようになっている。ここで、図１では、本実施形態のターボ分子ポンプ１０を中心として、ターボ分子ポンプ１０に関連する排気対象機器６１やＴＭＰ制御部５６（後述する）等をブロックにより概略的に示している。 Hereinafter, the vacuum pump according to the best embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a turbo molecular pump 10 as a vacuum pump according to the present embodiment. The turbo molecular pump 10 is connected to a vacuum chamber of a target device (exhaust target device) 61 such as a semiconductor manufacturing device, an electron microscope, a mass spectrometer, and the like. Here, in FIG. 1, the turbo molecular pump 10 of the present embodiment is mainly shown, and the exhaust target device 61, the TMP control unit 56 (described later), and the like related to the turbo molecular pump 10 are schematically shown by blocks.

ターボ分子ポンプ１０は、円筒状のポンプ本体１１と、箱状の電装ケース（図示略）とを備えている。これらのうちのポンプ本体１１は、図１中の上側が排気対象機器６１の側に吸気口２７を向けて繋がる吸気部１２となっており、下側が補助ポンプ等に繋がる排気部１３となっている。そして、ターボ分子ポンプ１０は、図１に示すような鉛直方向の垂直姿勢のほか、倒立姿勢や水平姿勢、傾斜姿勢でも用いることが可能となっている。 The turbo molecular pump 10 includes a cylindrical pump body 11 and a box-shaped electrical case (not shown). Of these, the upper side of the pump body 11 in FIG. 1 is an intake unit 12 connected to the exhaust target device 61 toward the intake port 27, and the lower side is an exhaust unit 13 connected to an auxiliary pump or the like. There is. The turbo molecular pump 10 can be used not only in a vertical posture as shown in FIG. 1 but also in an inverted posture, a horizontal posture, and an inclined posture.

電装ケース（図示略）には、ポンプ本体１１に電力供給を行うための電源回路部や、ポンプ本体１１を制御するための制御回路部が収容されているが、ここでは、これらについての詳しい説明は省略する。なお、図１には、制御回路部を備えたＴＭＰ制御部５６が示されているが、ＴＭＰ制御部５６の主な機能については後述する。 The electrical case (not shown) houses a power supply circuit unit for supplying electric power to the pump body 11 and a control circuit unit for controlling the pump body 11, and these are described in detail here. Is omitted. Although FIG. 1 shows a TMP control unit 56 provided with a control circuit unit, the main functions of the TMP control unit 56 will be described later.

ポンプ本体１１は、略円筒状の筐体となるケーシングとしての本体ケーシング１４を備えている。本体ケーシング１４は、図１中の上部に位置する吸気側ケーシング１４ａと、図１中の下側に位置する排気側ケーシング１４ｂとを軸方向に直列に繋げて構成されている。ここで、吸気側ケーシング１４ａを例えばケーシングなどと称し、排気側ケーシング１４ｂを例えばベースなどと称することも可能である。 The pump main body 11 includes a main body casing 14 as a casing that is a substantially cylindrical housing. The main body casing 14 is configured by connecting the intake side casing 14a located at the upper part in FIG. 1 and the exhaust side casing 14b located at the lower side in FIG. 1 in series in the axial direction. Here, the intake side casing 14a may be referred to as, for example, a casing, and the exhaust side casing 14b may be referred to as, for example, a base or the like.

吸気側ケーシング１４ａは、本体ケーシング１４の吸気側の部位を構成しており、排気側ケーシング１４ｂは、本体ケーシング１４の排気側の部位を構成している。吸気側ケーシング１４ａと排気側ケーシング１４ｂは、径方向（図１中の左右方向）に重ねられている。さらに、吸気側ケーシング１４ａは、軸方向一端部（図１中の下端部）における内周面を、排気側ケーシング１４ｂの上端部２９における外周面に対向させている。そして、吸気側ケーシング１４ａと排気側ケーシング１４ｂは、溝部に収容されたＯリング３６を挟んで、複数のケーシング用ボルト１４ｃ（六角穴付きボルト）により、互いに気密的に結合されている。ここで、図１では、複数のケーシング用ボルト１４ｃのうちの一部のみを示している。 The intake side casing 14a constitutes a portion on the intake side of the main body casing 14, and the exhaust side casing 14b constitutes a portion on the exhaust side of the main body casing 14. The intake side casing 14a and the exhaust side casing 14b are overlapped in the radial direction (left-right direction in FIG. 1). Further, the intake side casing 14a has an inner peripheral surface at one end in the axial direction (lower end in FIG. 1) facing the outer peripheral surface at the upper end 29 of the exhaust side casing 14b. The intake side casing 14a and the exhaust side casing 14b are hermetically coupled to each other by a plurality of casing bolts 14c (hexagon socket head bolts) with the O-ring 36 accommodated in the groove portion interposed therebetween. Here, FIG. 1 shows only a part of the plurality of casing bolts 14c.

このように構成された本体ケーシング１４内には、排気機構部１５と回転駆動部（駆動部、以下では「モータ」と称する）１６とが設けられている。これらのうち、排気機構部１５は、ポンプ機構部としてのターボ分子ポンプ機構部１７と、ネジ溝排気機構部としてのネジ溝ポンプ機構部１８とにより構成された複合型のものとなっている。 In the main body casing 14 configured in this way, an exhaust mechanism unit 15 and a rotary drive unit (drive unit, hereinafter referred to as "motor") 16 are provided. Of these, the exhaust mechanism portion 15 is a composite type composed of a turbo molecular pump mechanism portion 17 as a pump mechanism portion and a thread groove pump mechanism portion 18 as a thread groove exhaust mechanism portion.

ターボ分子ポンプ機構部１７とネジ溝ポンプ機構部１８は、ポンプ本体１１の軸方向に連続するよう配置されており、図１においては、図１中の上側にターボ分子ポンプ機構部１７が配置され、図１中の下側にネジ溝ポンプ機構部１８が配置されている。以下に、ターボ分子ポンプ機構部１７やネジ溝ポンプ機構部１８の基本構造について概略的に説明する。 The turbo molecular pump mechanism portion 17 and the thread groove pump mechanism portion 18 are arranged so as to be continuous in the axial direction of the pump main body 11, and in FIG. 1, the turbo molecular pump mechanism portion 17 is arranged on the upper side in FIG. , The thread groove pump mechanism portion 18 is arranged on the lower side in FIG. The basic structure of the turbo molecular pump mechanism portion 17 and the thread groove pump mechanism portion 18 will be schematically described below.

図１中の上側に配置されたターボ分子ポンプ機構部１７は、多数のタービンブレードにより被排気ガス（プロセスガスやクリーニングガスなど）の移送を行うものであり、所定の傾斜や曲面を有し放射状に形成された固定翼（以下では「ステータ翼」と称する）１９と回転翼（以下では「ロータ翼」と称する）２０とを備えている。ターボ分子ポンプ機構部１７において、ステータ翼１９とロータ翼２０は、後述するシャフトとしてのロータシャフト（「ロータ軸」などともいう）２１の軸方向に、複数段（図１の例では５段）に亘って交互に並ぶよう配置されている。 The turbo molecular pump mechanism 17 arranged on the upper side in FIG. 1 transfers exhausted gas (process gas, cleaning gas, etc.) by a large number of turbine blades, has a predetermined inclination or curved surface, and is radial. It is provided with a fixed blade (hereinafter referred to as "stator blade") 19 and a rotary blade (hereinafter referred to as "rotor blade") 20 formed in the above. In the turbo molecular pump mechanism portion 17, the stator blade 19 and the rotor blade 20 have a plurality of stages (5 stages in the example of FIG. 1) in the axial direction of the rotor shaft (also referred to as “rotor shaft”) 21 as a shaft described later. They are arranged so as to be lined up alternately.

ステータ翼１９は、本体ケーシング１４に一体的に設けられており、上下のステータ翼１９の間に、ロータ翼２０が入り込んでいる。ロータ翼２０は、筒状のロータ２８の外周面に一体化されており、ロータ２８はロータシャフト２１に、ロータシャフト２１の外側を覆うよう同心的に固定されている。ここで、ロータ翼２０は、ロータ２８と別体に形成されロータ２８に固定されたものであってもよい。 The stator blade 19 is integrally provided in the main body casing 14, and the rotor blade 20 is inserted between the upper and lower stator blades 19. The rotor blade 20 is integrated with the outer peripheral surface of the cylindrical rotor 28, and the rotor 28 is concentrically fixed to the rotor shaft 21 so as to cover the outside of the rotor shaft 21. Here, the rotor blade 20 may be formed separately from the rotor 28 and fixed to the rotor 28.

ロータシャフト２１に対するロータ２８の固定は、ロータシャフト２１の軸方向における一端部側（図１中の上端部側）において、複数のロータ固定ボルト２２（２つのみ図示）を用いて行われている。 The rotor 28 is fixed to the rotor shaft 21 by using a plurality of rotor fixing bolts 22 (only two are shown) on one end side (upper end side in FIG. 1) of the rotor shaft 21 in the axial direction. ..

ロータシャフト２１は、ステータとしての中空状のステータコラム２６に、磁気軸受（後述する）を介して支持されている。ステータコラム２６は、前述した排気側ケーシング１４ｂに、同軸的にボルト止めされ、モータ１６やロータシャフト２１等の支持を担っている。ここで、ステータコラム２６は、排気側ケーシング１４ｂと一体に形成される場合もある。 The rotor shaft 21 is supported by a hollow stator column 26 as a stator via a magnetic bearing (described later). The stator column 26 is coaxially bolted to the exhaust side casing 14b described above to support the motor 16 and the rotor shaft 21. Here, the stator column 26 may be integrally formed with the exhaust side casing 14b.

ロータシャフト２１は、段付きの円柱状に加工されており、ターボ分子ポンプ機構部１７から下側のネジ溝ポンプ機構部１８に達している。さらに、ロータシャフト２１における軸方向（ポンプ軸方向）の中央部には、モータ１６が配置されている。このモータ１６については後述する。 The rotor shaft 21 is processed into a stepped columnar shape, and reaches from the turbo molecular pump mechanism portion 17 to the lower thread groove pump mechanism portion 18. Further, a motor 16 is arranged at the center of the rotor shaft 21 in the axial direction (pump axial direction). The motor 16 will be described later.

ネジ溝ポンプ機構部１８は、円筒部としてのロータ円筒部２３と、ステータ部品としてのネジステータ２４を備えている。このネジステータ２４の材質としては、主にアルミニウム合金が採用されている。ネジステータ２４は、加熱された不活性ガスの導入（噴出）に用いられるステータ部品となっているが、ネジステータ２４の構造や、不活性ガスの導入機能については後述する。 The thread groove pump mechanism portion 18 includes a rotor cylindrical portion 23 as a cylindrical portion and a screw stator 24 as a stator component. Aluminum alloy is mainly used as the material of the screw stator 24. The screw stator 24 is a stator component used for introducing (spouting) the heated inert gas, and the structure of the screw stator 24 and the function of introducing the inert gas will be described later.

ネジ溝ポンプ機構部１８の後段には排気パイプに接続する為の排気口２５が配置されており、排気口２５の内部とネジ溝ポンプ機構部１８が空間的に繋がっている。 An exhaust port 25 for connecting to an exhaust pipe is arranged at the rear stage of the thread groove pump mechanism portion 18, and the inside of the exhaust port 25 and the screw groove pump mechanism portion 18 are spatially connected.

前述のモータ１６は、ロータシャフト２１の外周に固定された回転子（符号省略）と、回転子を取り囲むように配置された固定子（符号省略）とを有している。モータ１６を作動させるための電力の供給は、前述の電装ケース（図示略）に収容された電源回路部や制御回路部により行われる。 The motor 16 described above has a rotor fixed to the outer periphery of the rotor shaft 21 (reference numeral omitted) and a stator (reference numeral omitted) arranged so as to surround the rotor. The power supply for operating the motor 16 is performed by the power supply circuit unit and the control circuit unit housed in the above-mentioned electrical case (not shown).

ここで、ターボ分子ポンプ１０のポンプ本体１１においては、主だった部品の材質としてアルミニウム合金やステンレス鋼が採用されている。例えば、排気側ケーシング１４ｂ、ステータ翼１９、ロータ２８などの材質はアルミニウム合金である。さらに、吸気側ケーシング１４ａ、ロータシャフト２１やロータ固定ボルト２２などの材質はステンレス鋼である。また、図１では、ポンプ本体１１における部品の断面を示すハッチングの記載は、図面が煩雑になるのを避けるため省略している。 Here, in the pump body 11 of the turbo molecular pump 10, aluminum alloy or stainless steel is adopted as the material of the main parts. For example, the material of the exhaust side casing 14b, the stator blade 19, the rotor 28, and the like is an aluminum alloy. Further, the material of the intake side casing 14a, the rotor shaft 21, the rotor fixing bolt 22, and the like is stainless steel. Further, in FIG. 1, the description of the hatching showing the cross section of the component in the pump main body 11 is omitted in order to avoid complicating the drawing.

ロータシャフト２１の支持には、磁気浮上による非接触式の軸受である磁気軸受が用いられている。磁気軸受としては、モータ１６の上下に配置された２組のラジアル磁気軸受（径方向磁気軸受）３０と、ロータシャフト２１の下部に配置された１組のアキシャル磁気軸受（軸方向磁気軸受）３１とが用いられている。 A magnetic bearing, which is a non-contact type bearing by magnetic levitation, is used to support the rotor shaft 21. As magnetic bearings, two sets of radial magnetic bearings (radial magnetic bearings) 30 arranged above and below the motor 16 and one set of axial magnetic bearings (axial magnetic bearings) 31 arranged below the rotor shaft 21. And are used.

これらのうち各ラジアル磁気軸受３０は、ロータシャフト２１に形成されたラジアル電磁石ターゲット３０Ａ、これに対向する複数（例えば２つ）のラジアル電磁石３０Ｂ、およびラジアル方向変位センサ３０Ｃなどにより構成されている。ラジアル方向変位センサ３０Ｃはロータシャフト２１の径方向変位を検出する。そして、ラジアル方向変位センサ３０Ｃの出力に基づいて、ラジアル電磁石３０Ｂの励磁電流が制御され、ロータシャフト２１が、径方向の所定位置で軸心周りに回転できるよう浮上支持される。 Of these, each radial magnetic bearing 30 is composed of a radial electromagnet target 30A formed on the rotor shaft 21, a plurality of (for example, two) radial electromagnets 30B facing the target, a radial direction displacement sensor 30C, and the like. The radial displacement sensor 30C detects the radial displacement of the rotor shaft 21. Then, the exciting current of the radial electromagnet 30B is controlled based on the output of the radial direction displacement sensor 30C, and the rotor shaft 21 is levitated and supported so as to be able to rotate around the axis at a predetermined position in the radial direction.

アキシャル磁気軸受３１は、ロータシャフト２１の下端側の部位に取り付けられた円盤形状のアーマチュアディスク３１Ａと、アーマチュアディスク３１Ａを挟んで上下に対向するアキシャル電磁石３１Ｂと、ロータシャフト２１の下端面から少し離れた位置に設置したアキシャル方向変位センサ３１Ｃなどにより構成されている。アキシャル方向変位センサ３１Ｃはロータシャフト２１の軸方向変位を検出する。そして、アキシャル方向変位センサ３１Ｃの出力に基づいて、上下のアキシャル電磁石３１Ｂの励磁電流が制御され、ロータシャフト２１が、軸方向の所定位置で軸心周りに回転できるよう浮上支持される。 The axial magnetic bearing 31 is slightly separated from the disk-shaped armature disk 31A attached to the lower end side of the rotor shaft 21, the axial electromagnets 31B facing up and down with the armature disk 31A interposed therebetween, and the lower end surface of the rotor shaft 21. It is composed of an axial displacement sensor 31C or the like installed at a vertical position. The axial displacement sensor 31C detects the axial displacement of the rotor shaft 21. Then, based on the output of the axial displacement sensor 31C, the exciting currents of the upper and lower axial electromagnets 31B are controlled, and the rotor shaft 21 is floated and supported so as to be able to rotate around the axis at a predetermined position in the axial direction.

そして、これらのラジアル磁気軸受３０やアキシャル磁気軸受３１を用いることにより、ロータシャフト２１（及びロータ翼２０）が高速回転を行うにあたって摩耗がなく、寿命が長く、且つ、潤滑油を不要とした環境が実現されている。また、本実施形態においては、ラジアル方向変位センサ３０Ｃやアキシャル方向変位センサ３１Ｃを用いることにより、ロータシャフト２１について、軸方向（Ｚ方向）周りの回転の方向（θz）のみ自由とし、その他の５軸方向であるＸ、Ｙ、Ｚ、θx、θyの方向についての位置制御が行われている。 By using these radial magnetic bearings 30 and axial magnetic bearings 31, the rotor shaft 21 (and the rotor blades 20) does not wear when rotating at high speed, has a long life, and does not require lubricating oil. Has been realized. Further, in the present embodiment, by using the radial direction displacement sensor 30C and the axial direction displacement sensor 31C, only the rotation direction (θz) around the axial direction (Z direction) of the rotor shaft 21 is freed, and the other 5 Position control is performed in the X, Y, Z, θx, and θy directions, which are the axial directions.

さらに、ロータシャフト２１の上部及び下部の周囲には、所定間隔をおいて半径方向の保護ベアリング（「保護軸受」、「タッチダウン（Ｔ／Ｄ）軸受」、「バックアップ軸受」などともいう）３２、３３が配置されている。これらの保護ベアリング３２、３３により、例えば万が一電気系統のトラブルや大気突入等のトラブルが生じた場合であっても、ロータシャフト２１の位置や姿勢を大きく変化させず、ロータ翼２０やその周辺部が損傷しないようになっている。 Further, around the upper part and the lower part of the rotor shaft 21, radial protective bearings (also referred to as "protective bearings", "touchdown (T / D) bearings", "backup bearings", etc.) 32 at predetermined intervals. , 33 are arranged. With these protective bearings 32 and 33, even in the unlikely event that a trouble occurs in the electrical system or a trouble such as intrusion into the atmosphere, the position and attitude of the rotor shaft 21 are not significantly changed, and the rotor blade 20 and its peripheral portion are not significantly changed. Is designed not to be damaged.

ここで、ターボ分子ポンプ１０においては、軸受部分（ラジアル磁気軸受３０やアキシャル磁気軸受３１）などの周囲の隙間にパージガス（保護ガス）が供給されるようになっている。このパージガスは、軸受部分や、前述のロータ翼２０等の保護のために使用され、プロセスガスに因る腐食の防止や、ロータ翼２０の冷却等を行うものである。このパージガスの供給のため、図示は省略するが、排気側ケーシング１４ｂの所定の部位にパージガス導入管を取り付けている。 Here, in the turbo molecular pump 10, purge gas (protective gas) is supplied to the peripheral gaps of the bearing portion (radial magnetic bearing 30 or axial magnetic bearing 31). This purge gas is used to protect the bearing portion and the rotor blade 20 and the like, and is used to prevent corrosion caused by the process gas and to cool the rotor blade 20 and the like. For the supply of this purge gas, although not shown, a purge gas introduction pipe is attached to a predetermined portion of the exhaust side casing 14b.

このような構造のターボ分子ポンプ１０の運転時には、前述のモータ１６が駆動され、ロータ翼２０が回転する。ロータ翼２０の回転に伴い、図１中の上側に示す吸気部１２からプロセスガスが吸引され、ステータ翼１９とロータ翼２０とに気体分子を衝突させながら、ネジ溝ポンプ機構部１８の側へガスの移送が行われる。さらに、ネジ溝ポンプ機構部１８においてガスが圧縮され、圧縮されたガスが排気部１３から排気口２５へ進入し、排気口２５を介してポンプ本体１１から排出される。 When the turbo molecular pump 10 having such a structure is operated, the motor 16 described above is driven and the rotor blades 20 rotate. As the rotor blade 20 rotates, process gas is sucked from the intake unit 12 shown on the upper side in FIG. 1, and gas molecules collide with the stator blade 19 and the rotor blade 20 toward the screw groove pump mechanism unit 18. The gas is transferred. Further, the gas is compressed in the thread groove pump mechanism portion 18, the compressed gas enters the exhaust port 25 from the exhaust portion 13, and is discharged from the pump main body 11 through the exhaust port 25.

なお、ロータシャフト２１や、ロータシャフト２１と一体的に回転するロータ翼２０、ロータ円筒部２３、及び、モータ１６の回転子（符号省略）等を、例えば「ロータ部」、或は「回転部」等と総称することが可能である。 The rotor shaft 21, the rotor blade 20 that rotates integrally with the rotor shaft 21, the rotor cylindrical portion 23, the rotor (reference numeral omitted) of the motor 16, and the like are, for example, a "rotor portion" or a "rotating portion". It is possible to collectively refer to them.

次に、前述したネジステータ２４について、より詳細に説明する。ネジステータ２４は、円筒状に加工されており、図示しないボルトを介して排気側ケーシング（ベース）１４ｂに固定されている。さらに、ネジステータ２４は、外周部（外周面）を吸気側ケーシング１４ａの内周面に沿わせており、内周部を、所定の隙間を介して、ロータ円筒部２３の外周面に対向させている。 Next, the screw stator 24 described above will be described in more detail. The screw stator 24 is processed into a cylindrical shape and is fixed to the exhaust side casing (base) 14b via bolts (not shown). Further, the screw stator 24 has an outer peripheral portion (outer peripheral surface) along the inner peripheral surface of the intake side casing 14a, and the inner peripheral portion is made to face the outer peripheral surface of the rotor cylindrical portion 23 through a predetermined gap. There is.

図２（ａ）〜（ｃ）には、ネジステータ２４を拡大して示している。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ネジステータ２４の内周部には、複数条（ここでは６条）のらせん状ネジ溝部（以下では「ネジ溝部」と称する）４１と、ネジ溝部４１を区画するネジ突条部４２が所定のリード角αで形成されている。 2 (a) to 2 (c) show the screw stator 24 in an enlarged manner. As shown in FIGS. 2A and 2B, the inner peripheral portion of the screw stator 24 has a plurality of spiral thread groove portions (hereinafter referred to as “screw groove portions”) 41 and screws. The screw ridge 42 for partitioning the groove 41 is formed with a predetermined lead angle α.

これらのネジ溝部４１やネジ突条部４２は、図２（ｂ）に示すように、プロセスガスに係る吸気側を図の上方としてネジステータ２４の断面を正面視した場合に、左から右へ低く傾斜した形態を呈するよう形成されている。ここで、図２（ｂ）に矢印Ｄで示すのは、ガス排気方向である。また、図２（ｂ）では、断面を示すハッチングの記載は省略している。 As shown in FIG. 2B, these screw groove portions 41 and screw ridge portions 42 are lowered from left to right when the cross section of the screw stator 24 is viewed from the front with the intake side related to the process gas as the upper side of the figure. It is formed to exhibit an inclined form. Here, the direction indicated by the arrow D in FIG. 2B is the gas exhaust direction. Further, in FIG. 2B, the description of the hatching showing the cross section is omitted.

図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面を拡大して示している。ネジ溝部４１は、谷幅Ｅで等幅に形成されており、矩形状に凹んだ流路断面を有している。また、ネジ突条部４２は、山幅Ｆで等幅に形成されており、矩形状に突出した断面形状を有している。さらに、ネジ溝部４１の、ガス排気方向Ｄに垂直な流路断面の面積は、ネジ溝部４１の谷幅Ｅとネジ突条部４２の高さ（谷深さ）Ｇとの積で表すことができる。 FIG. 2 (c) shows an enlarged cross section along the line VII-VII of FIG. 2 (b). The thread groove portion 41 is formed to have the same width with a valley width E, and has a rectangular recessed flow path cross section. Further, the screw ridge portion 42 is formed to have an equal width with a mountain width F, and has a cross-sectional shape protruding in a rectangular shape. Further, the area of the flow path cross section of the thread groove portion 41 perpendicular to the gas exhaust direction D can be expressed by the product of the valley width E of the thread groove portion 41 and the height (valley depth) G of the screw ridge portion 42. can.

ネジ溝部４１における内径は、図１及び図２（ｂ）に示すように、プロセスガスに係る吸気側から排気側へ徐々に小さく（狭く）なるように変化している。つまり、ネジ溝部４１の底面は、ネジステータ２４の軸方向（ポンプ軸方向）における一旦側から他端側（プロセスガスに係る吸気側から排気側）へ徐々に径寸法が小さくなるよう、テーパ状に成形されている。なお、本実施形態の説明では、谷幅Ｅと山幅Ｆを吸気側から排気側まで一定とし、ネジ溝部４１の内径を徐々に小さくして、ガス排気方向Ｄに垂直な流路断面の面積が小さくなるようにしているが、これに限定されず、ネジ溝４１の内径を変化させず、谷幅Ｅを変化させて、流路断面の面積を小さくしてもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2B, the inner diameter of the thread groove portion 41 gradually decreases (narrows) from the intake side to the exhaust side related to the process gas. That is, the bottom surface of the thread groove portion 41 is tapered so that the diameter dimension gradually decreases from the temporary side to the other end side (from the intake side to the exhaust side related to the process gas) in the axial direction (pump axial direction) of the screw stator 24. It is molded. In the description of the present embodiment, the valley width E and the mountain width F are constant from the intake side to the exhaust side, the inner diameter of the thread groove portion 41 is gradually reduced, and the area of the cross section of the flow path perpendicular to the gas exhaust direction D. However, the size is not limited to this, and the area of the cross section of the flow path may be reduced by changing the valley width E without changing the inner diameter of the thread groove 41.

さらに、ネジステータ２４には、加熱ガス供給路４５が形成されている。この加熱ガス供給路４５は、ネジステータ２４における所定の部位に、所定温度（例えば約１３０℃程度）に加熱された不活性ガス（例えばＮ２ガス、以下略）を供給することによって、本体ケーシング１４の内部に堆積物が溜まるのを防止するものとなっている。 Further, a heating gas supply path 45 is formed in the screw stator 24. The heating gas supply path 45 supplies the inert gas (for example, N2 gas, hereinafter abbreviated) heated to a predetermined temperature (for example, about 130 ° C.) to a predetermined portion of the screw stator 24 of the main body casing 14. It prevents the accumulation of deposits inside.

つまり、本体ケーシング１４の内部に堆積物が溜まるのを防止するためのポイントとして、本体ケーシング１４の内部の温度を上げることや、本体ケーシング１４の内部を流れるパージガス等の流量を増やす（プロセスガスの分圧を下げる）ことを挙げることができる。そして、加熱ガス供給路４５は、本体ケーシング１４の内部の温度を上げ、且つ、プロセスガスの分圧を下げて、堆積物が溜まるのを可能な限り防止するものとなっている。 That is, as a point for preventing the accumulation of deposits inside the main body casing 14, the temperature inside the main body casing 14 is raised and the flow rate of the purge gas or the like flowing inside the main body casing 14 is increased (process gas). (Reduce the partial pressure). The heating gas supply path 45 raises the temperature inside the main body casing 14 and lowers the partial pressure of the process gas to prevent the accumulation of deposits as much as possible.

具体的には、加熱ガス供給路４５は、断面が真円状の穴により構成し、図１に破線で示すように、ネジステータ２４の外周面と内周面との間で、径方向に延びるよう形成することが可能である。さらに、加熱ガス供給路４５の一端（ネジステータ２４の外周側の端部）を、吸気側ケーシング１４ａの貫通孔４６を介して、本体ケーシング１４の外部と空間的に繋げるようにする。 Specifically, the heating gas supply path 45 is composed of holes having a perfect circular cross section, and extends in the radial direction between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the screw stator 24 as shown by the broken line in FIG. It is possible to form like this. Further, one end of the heating gas supply path 45 (the end on the outer peripheral side of the screw stator 24) is spatially connected to the outside of the main body casing 14 via the through hole 46 of the intake side casing 14a.

また、加熱ガス供給路４５は、吸気側ケーシング１４ａの貫通孔４６に設けられたポート部（図示略）を介して、前述の不活性ガスが内部に導かれるようにする。ここで、ポート部は、配管継手（図示略）を備えたものとすることが可能である。 Further, the heating gas supply path 45 allows the above-mentioned inert gas to be guided to the inside through a port portion (not shown) provided in the through hole 46 of the intake side casing 14a. Here, the port portion may be provided with a piping joint (not shown).

また、不活性ガスは、例えば、不活性ガスタンク等のガス供給部５７から供給され、後述するバルブ装置５１や、図示を省略するガス加熱用ヒータなどを通って、加熱ガス供給路４５に導かれるものとすることが可能である。ここで、ガス加熱用ヒータをバルブ装置５１よりもターボ分子ポンプ１０に近い側に配置することで、バルブ装置が高温ガスに曝されることがなくなり、バルブ装置５１の選定を、不活性ガスの所定温度（約１３０℃）を考慮して行う必要がなくなる。 Further, the inert gas is supplied from the gas supply unit 57 of the inert gas tank or the like, and is guided to the heating gas supply path 45 through a valve device 51 described later, a gas heating heater (not shown), or the like. It is possible to make it. Here, by arranging the gas heating heater closer to the turbo molecular pump 10 than the valve device 51, the valve device is not exposed to the high temperature gas, and the valve device 51 is selected for the inert gas. It is not necessary to consider a predetermined temperature (about 130 ° C.).

さらに、加熱ガス供給路４５の他端（ネジステータ２４の内周側の端部）は、図２（ｂ）に示すように、ネジステータ２４におけるネジ溝部４１の底面に開口した導入口４８とする。そして、加熱ガス供給路４５内の不活性ガスが、導入口４８を介してネジ溝部４１内に導入され、ネジ溝部４１に沿って流れるようにする。 Further, the other end of the heating gas supply path 45 (the end on the inner peripheral side of the screw stator 24) is an introduction port 48 opened in the bottom surface of the screw groove portion 41 in the screw stator 24 as shown in FIG. 2 (b). Then, the inert gas in the heating gas supply path 45 is introduced into the thread groove portion 41 through the introduction port 48 and flows along the thread groove portion 41.

言い方を変えれば、ネジ溝ポンプ機構部１８におけるプロセスガスの流路に空間的に繋がるようネジ溝部４１が開口しており、このネジ溝部４１の底部に導入口４８が開口している。このため、導入口４８については、ネジ溝ポンプ機構部１８の流路内に設けられているということができる。 In other words, the threaded groove portion 41 is open so as to be spatially connected to the flow path of the process gas in the threaded groove pump mechanism portion 18, and the introduction port 48 is opened at the bottom of the threaded groove portion 41. Therefore, it can be said that the introduction port 48 is provided in the flow path of the thread groove pump mechanism portion 18.

また、上述の不活性ガスをターボ分子ポンプ１０に供給する配管中には、バルブ装置５１を設置する。このバルブ装置５１は、不活性ガス供給路の開放や閉止、及び、不活性ガスの流量の調整などが可能なものとする。そして、本体ケーシング１４中に堆積物が溜まるのは、プロセスガスが流れる状況（プロセス中）であるから、プロセス中にのみ不活性ガスの供給を行い、その他の場合は不活性ガスの供給を止めるようにする。 Further, a valve device 51 is installed in the pipe for supplying the above-mentioned inert gas to the turbo molecular pump 10. The valve device 51 is capable of opening and closing the inert gas supply path, adjusting the flow rate of the inert gas, and the like. Since the deposits accumulate in the main body casing 14 when the process gas flows (during the process), the inert gas is supplied only during the process, and the supply of the inert gas is stopped in other cases. To do so.

プロセス中に適切に不活性ガスの供給を行うため、排気対象機器６１のセンサや制御部（いずれも図示略）などからの信号を、例えばＴＭＰ制御部５６へ送信し、ＴＭＰ制御部５６からの信号を受けて、バルブ装置５１が開閉制御されるようにする。 In order to appropriately supply the inert gas during the process, signals from the sensor and control unit (both not shown) of the equipment to be exhausted 61 are transmitted to, for example, the TMP control unit 56, and the TMP control unit 56 sends the signal. Upon receiving the signal, the valve device 51 is controlled to open and close.

図３は、不活性ガスの供給についての考え方を概念的に表したフローチャートである。図中には、上から順に、「Process」、「Valve」、「N2」、「TMP」、「Maintenance」、及び、「Vacuum」のチャートを示している。これらのうち「Process」のチャートは、ターボ分子ポンプ１０がプロセスガスを排気している状態を「ON」で示しており、排気していない状態を「OFF」で示している。 FIG. 3 is a flowchart conceptually showing the concept of the supply of the inert gas. In the figure, the charts of "Process", "Valve", "N2", "TMP", "Maintenance", and "Vacuum" are shown in order from the top. Of these, the chart of "Process" indicates the state in which the turbo molecular pump 10 is exhausting the process gas by "ON", and the state in which the turbo molecular pump 10 is not exhausting is indicated by "OFF".

また、次段の「Valve」は、前述のバルブ装置５１が開いている状態を「Open」で示しており、閉じている状態を「Close」で示している。さらに、「N2」は、不活性ガスであるＮ２ガスが加熱ガス供給路４５に供給されている状態を「ON」で示しており、供給されていない状態を「OFF」で示している。また、「TMP」は、ターボ分子ポンプ１０が作動している状態を「ON」で示しており、作動していない状態を「OFF」で示している。 Further, in the next stage "Valve", the state in which the valve device 51 is open is indicated by "Open", and the state in which the valve device 51 is closed is indicated by "Close". Further, "N2" indicates a state in which the N2 gas, which is an inert gas, is supplied to the heating gas supply path 45 by "ON", and indicates a state in which the inert gas is not supplied by "OFF". Further, in "TMP", the state in which the turbo molecular pump 10 is operating is indicated by "ON", and the state in which the turbo molecular pump 10 is not operating is indicated by "OFF".

さらに、「Maintenance」は、ターボ分子ポンプ１０による排気対象機器６１の容器（真空チャンバ）内をリセットする（不純物がない状態にする）ために、クリーニングガスなどを流して洗浄すること（保守すること）を示している。 Further, "Maintenance" is to clean (maintain) by flowing cleaning gas or the like in order to reset the inside of the container (vacuum chamber) of the equipment 61 to be exhausted by the turbo molecular pump 10 (to make it free of impurities). ) Is shown.

また、「Vacuum」は、排気対象機器６１の真空チャンバ内の圧力を示している。そして、「Vacuum」のうちの「ATM」は、Atmosphere（大気）の略であり、真空チャンバ内の圧力が大気圧と同程度になっている状態を意味している。さらに、「Final」は、排気対象機器６１においてプロセスを行うための、真空チャンバ内圧力の目標圧力を意味している。 Further, "Vacuum" indicates the pressure in the vacuum chamber of the exhaust target device 61. And, "ATM" in "Vacuum" is an abbreviation of Atmosphere (atmosphere), and means a state where the pressure in the vacuum chamber is about the same as the atmospheric pressure. Further, "Final" means the target pressure of the pressure in the vacuum chamber for carrying out the process in the equipment 61 to be exhausted.

続いて、図３中の横軸には、「Chamber vent」、「Pump down」、「Purge on」、「Process start」、「Process off」、及び、「Purge off」の各動作が開始されるタイミングが、吹き出しによって示されている。各動作の吹き出しは、吹き出しの出元を指す先鋭部分（吹き出しの「しっぽ」などともいう）により、それぞれの動作の開始タイミングを示している。 Subsequently, on the horizontal axis in FIG. 3, each operation of "Chamber vent", "Pump down", "Purge on", "Process start", "Process off", and "Purge off" is started. The timing is indicated by a balloon. The balloon of each operation indicates the start timing of each operation by a sharp part (also referred to as a "tail" of the balloon) indicating the source of the balloon.

上述の各動作のうちの「Chamber vent」は、真空チャンバを大気に対して解放して、真空チャンバ内を大気圧に戻すことを意味している。さらに、この「Chamber vent」は、「チャンバ圧力解放」や「大気解放」などと称することも可能である。 "Chamber vent" in each of the above operations means opening the vacuum chamber to the atmosphere and returning the inside of the vacuum chamber to atmospheric pressure. Furthermore, this "Chamber vent" can also be referred to as "chamber pressure release" or "atmospheric release".

続いて、「Pump down」は、ターボ分子ポンプ１０の運転開始（排気開始）により、真空チャンバ内の圧力を下げることを意味している。そして、この「Pump down」は、一般に「真空排気」と称されるものである。 Subsequently, "Pump down" means that the pressure in the vacuum chamber is lowered by starting the operation (starting of exhaust gas) of the turbo molecular pump 10. And this "Pump down" is generally called "vacuum exhaust".

さらに、「Purge on」は、前述の加熱ガス供給路４５を介した本発明の不活性ガスの導入（供給）を開始することを意味している。また、「Process start」は、排気対象機器６１の真空チャンバにおいて所定のプロセスが開始されることを意味している。さらに、「Process off」はプロセスの終了を意味しており、「Purge off」は不活性ガスの供給を停止することを意味している。 Further, "Purge on" means to start the introduction (supply) of the inert gas of the present invention through the above-mentioned heating gas supply path 45. Further, "Process start" means that a predetermined process is started in the vacuum chamber of the exhaust target device 61. Furthermore, "Process off" means the end of the process, and "Purge off" means that the supply of the inert gas is stopped.

図３の例では、「Chamber vent」が開始されると、真空チャンバ内の圧力（符号Ｋ１で示す）が、「Final」の側から「ATM」の側に向かって直線的に上昇している。さらに、真空チャンバ内の圧力は、「Pump down」のタイミングまで「ATM」で一定の状態を示すが、その間に、クリーニングガスなどを用いる前述の「Maintenance」が、所定期間（ONの期間）に亘り行われる。ここで、図３のタイミングチャートでは、「Process」、「Valve」、「N2」、「TMP」、及び、「Maintenance」に関して、「ON」や「Open」となっている期間は、ＯＮ期間によって示されている。 In the example of FIG. 3, when the "Chamber vent" is started, the pressure in the vacuum chamber (indicated by the symbol K1) rises linearly from the "Final" side toward the "ATM" side. .. Furthermore, the pressure in the vacuum chamber shows a constant state at "ATM" until the timing of "Pump down", during which the above-mentioned "Maintenance" using cleaning gas etc. is in a predetermined period (ON period). It is done over. Here, in the timing chart of FIG. 3, the period of "ON" or "Open" for "Process", "Valve", "N2", "TMP", and "Maintenance" depends on the ON period. It is shown.

続いて、「TMP」が「ON」されると、その後に「Pump down」から右側に示すように、真空チャンバ内の圧力が「Final」に向かって低下する。図３では、真空チャンバ内の圧力が、下方に突（凸）な円弧を描くように低下している。 Subsequently, when "TMP" is turned "ON", the pressure in the vacuum chamber drops toward "Final" as shown on the right side from "Pump down". In FIG. 3, the pressure in the vacuum chamber is reduced so as to draw a downwardly protruding (convex) arc.

真空チャンバ内の圧力が、「Final」の近辺に到達した後、前述のバルブ装置５１が開放（解放）され、「Valve」が「Open」となっている。そして、不活性ガスのネジステータ２４への供給が開始されることを示す、「N2」が「ON」となっている。図３では、「N2」の「ON」に伴い、「Vacuum」で示す真空チャンバ内の圧力（符号Ｋ１で示す）が、「Purge on」のタイミングに示すように「Final」から少し上昇している。 After the pressure in the vacuum chamber reaches the vicinity of "Final", the valve device 51 described above is opened (released), and "Valve" is set to "Open". Then, "N2", which indicates that the supply of the inert gas to the screw stator 24 is started, is "ON". In FIG. 3, the pressure in the vacuum chamber (indicated by the symbol K1) indicated by “Vacuum” rises slightly from “Final” as indicated by the timing of “Purge on” as “N2” is “ON”. There is.

続いて、図３の最上段に示すように、排気対象機器６１におけるプロセスが開始されると（「Process」が「ON」になると）、真空チャンバ内の圧力（符号Ｋ１で示す）が、「Process start」のタイミングに示すように、更に上昇する。そして、排気対象機器６１におけるプロセスが終了すると（「Process」が「OFF」になると）、真空チャンバ内の圧力（符号Ｋ１で示す）が、「Process off」のタイミングに示すように低下する。 Subsequently, as shown in the uppermost stage of FIG. 3, when the process in the exhaust target device 61 is started (when “Process” is turned “ON”), the pressure in the vacuum chamber (indicated by reference numeral K1) becomes “. As shown in the timing of "Process start", it rises further. Then, when the process in the exhaust target device 61 is completed (when "Process" becomes "OFF"), the pressure in the vacuum chamber (indicated by reference numeral K1) decreases as shown at the timing of "Process off".

そして、その後に「Valve」が「Close」となり、不活性ガスの供給が停止されて「Purge off」があると、真空チャンバ内の圧力（符号Ｋ１で示す）が、徐々に低下する。 After that, when "Valve" becomes "Close" and the supply of the inert gas is stopped and there is "Purge off", the pressure in the vacuum chamber (indicated by reference numeral K1) gradually decreases.

ここで、堆積物が発生し得るのはプロセス中であることから、不活性ガスは、プロセスガスの排気に対応付けて導入されるものとなっている。具体的には、バルブ装置５１が「Open」となっている期間を、「TMP」が「ON」となっている期間（高真空状態の期間）中で、且つ、「Process」が「ON」となる前から、「Process」が「OFF」となった後までの期間としている。 Here, since the deposits can be generated during the process, the inert gas is introduced in association with the exhaust gas of the process gas. Specifically, the period in which the valve device 51 is "Open" is in the period in which "TMP" is "ON" (the period in a high vacuum state), and "Process" is "ON". It is the period from before it becomes "Process" to after it becomes "OFF".

排気対象機器６１内やポンプ１０へ至る配管およびポンプ１０内のプロセスガスの排気を考慮して、バルブ装置５１が「Open」となっている期間を、「Process」が「ON」となる第１所定時間前（例えば、数秒から数十秒程度前）から、「Process」が「OFF」となってから第２所定時間後（例えば、数秒から数十秒程度後）までとしている。そして、この第１所定時間と第２所定時間は同じであってもよく、或いは、異なっていてもよい。 In consideration of the piping to the exhaust target device 61 and the pump 10 and the exhaust of the process gas in the pump 10, the first period in which the valve device 51 is “Open” is set to “ON”. It is from a predetermined time before (for example, a few seconds to a few tens of seconds ago) to a second predetermined time after the "Process" is turned "OFF" (for example, a few seconds to a few tens of seconds later). The first predetermined time and the second predetermined time may be the same or different.

図３に示す「N2」が「ON」となっている期間において、ターボ分子ポンプ１０は、不活性ガスに係る、加熱ガス供給路４５に供給される際の圧力（導入圧）と、ポンプ内の圧力（ロータ円筒部２３の外周部の圧力など）との圧力差によって、不活性ガスの流れを生じさせる。 During the period when "N2" shown in FIG. 3 is "ON", the turbo molecular pump 10 has the pressure (introduction pressure) when the inert gas is supplied to the heating gas supply path 45 and the inside of the pump. The pressure difference from the pressure (such as the pressure on the outer peripheral portion of the rotor cylindrical portion 23) causes the flow of the inert gas.

不活性ガスの流量は、プロセスガスの流量との比率を考慮して決めることができる。そして、不活性ガスの流量としては、例えば、１分間に数百ｃｃ程度とすることが考えられる。また、ネジステータ２４が設けられた位置や、導入口４８が設けられている位置においては、多くの状況（ターボ分子ポンプ１０の定常運転時（高速回転時）など）では、ネジステータ２４の内周部におけるガスの状態は、中間流の状態にあると考えられる。さらに、本実施形態においては、導入口４８が、プロセスガスの排気時に中間流となる領域に位置しているものであるということもできる。また、導入口４８が、ネジ溝ポンプ機構部１８の中でも、吸気口２７の側への圧力影響を避け得る位置にあるということもできる。 The flow rate of the inert gas can be determined in consideration of the ratio with the flow rate of the process gas. The flow rate of the inert gas may be, for example, about several hundred cc per minute. Further, in many situations (such as during steady operation (during high-speed rotation) of the turbo molecular pump 10) at the position where the screw stator 24 is provided or the position where the introduction port 48 is provided, the inner peripheral portion of the screw stator 24 is provided. The state of the gas in is considered to be in the state of the intermediate flow. Further, in the present embodiment, it can be said that the introduction port 48 is located in a region that becomes an intermediate flow when the process gas is exhausted. Further, it can be said that the introduction port 48 is located in the thread groove pump mechanism portion 18 at a position where the influence of pressure on the intake port 27 side can be avoided.

このように中間流の位置に不活性ガスを導入することにより、プロセス圧力に影響を与えるリスクは低くなる。つまり、分子流となっている位置（例えば、ターボ分子ポンプ機構部）の部品に導入口４８を設けて不活性ガスを導入した場合には、低圧な部位に不活性ガスを導入することとなり、排気対象機器６１の側へガスが逆流することや、高まった圧力が伝播しやすくなることが考えられる。しかし、中間流の位置に不活性ガスを導入することにより、ガスの逆流や、圧力の伝播を防止でき、圧力状態への影響を最小限に抑えることが可能となる。 By introducing the inert gas at the position of the intermediate flow in this way, the risk of affecting the process pressure is reduced. That is, when the introduction port 48 is provided in the component at the position where the molecular flow is flowing (for example, the turbo molecular pump mechanism portion) and the inert gas is introduced, the inert gas is introduced in the low pressure portion. It is conceivable that the gas flows back to the side of the device to be exhausted 61 and that the increased pressure is likely to propagate. However, by introducing the inert gas at the position of the intermediate flow, it is possible to prevent the backflow of the gas and the propagation of the pressure, and it is possible to minimize the influence on the pressure state.

なお、導入口４８が設けられている位置におけるガスの状態が、プロセスガスの排気時に、常に中間流となっているとは限らない。例えば、プロセスガスを流していない状況や、プロセスガスが少ない状況などにおいては、導入口４８が設けられている位置におけるガスの状態が、分子流となっている場合もあり得る。 It should be noted that the state of the gas at the position where the introduction port 48 is provided is not always an intermediate flow when the process gas is exhausted. For example, in a situation where the process gas is not flowing or a situation where the process gas is low, the state of the gas at the position where the introduction port 48 is provided may be a molecular flow.

また、導入口４８は、１つ（単数）に限らず複数設けることも可能である。この場合、加熱ガス供給路４５を複数設け、各加熱ガス供給路４５に対して１つの導入口４８を設けることが考えられる。さらに、複数の導入口４８の配置としては、軸方向（ポンプ軸方向）に関して同一位置（図１の例でいえば、同一高さの位置（同一高さ位置））に在るようにすること（ポンプ軸周りの同一円周上に在るようにすること）が考えられる。 Further, the introduction port 48 is not limited to one (singular), and a plurality of introduction ports 48 can be provided. In this case, it is conceivable to provide a plurality of heating gas supply paths 45 and provide one introduction port 48 for each heating gas supply path 45. Further, the arrangement of the plurality of introduction ports 48 is such that they are located at the same position in the axial direction (pump axial direction) (in the example of FIG. 1, at the same height position (same height position)). (Make sure that they are on the same circumference around the pump shaft).

また、例えば、２つの導入口４８を周方向に１８０度間隔で配置することや、４つの導入口４８を周方向に９０度間隔で配置すること、或いは、複数の導入口４８を周方向に不均一な間隔で配置することなども考えられる。 Further, for example, two introduction ports 48 may be arranged at 180-degree intervals in the circumferential direction, four introduction ports 48 may be arranged at 90-degree intervals in the circumferential direction, or a plurality of introduction ports 48 may be arranged in the circumferential direction. It is also possible to arrange them at non-uniform intervals.

また、不活性ガスの所定温度を約１３０℃としているのは、プロセスガスの昇華温度と、ターボ分子ポンプ１０を構成する各種の部品の温度特性に係る設計基準を考慮したものである。 The predetermined temperature of the inert gas is set to about 130 ° C. in consideration of the sublimation temperature of the process gas and the design criteria related to the temperature characteristics of various parts constituting the turbo molecular pump 10.

つまり、ターボ分子ポンプ１０を構成する各種の部品のうち、ロータシャフト２１や、ロータシャフト２１と一体なロータ翼２０、ロータ円筒部２３などの素材はアルミニウム合金である。そして、不活性ガスの温度としては、プロセスガスが固体から気体に遷移する昇華温度以上であり、かつ、ロータ２８に用いられる材料（ここではアルミニウム合金）の高速回転時のクリープポイントに係る設計基準を参照し、更に安全率を加味した値として、約１３０℃を採用している。 That is, among the various parts constituting the turbo molecular pump 10, the material of the rotor shaft 21, the rotor blade 20 integrated with the rotor shaft 21, the rotor cylindrical portion 23, and the like is an aluminum alloy. The temperature of the inert gas is equal to or higher than the sublimation temperature at which the process gas transitions from solid to gas, and the design standard relating to the creep point of the material used for the rotor 28 (here, the aluminum alloy) at high speed rotation. As a value in which the safety factor is further taken into consideration, about 130 ° C. is adopted.

なお、不活性ガスの温度を正確に１３０℃に設定したとしても、加熱ガス供給路４５内を流動する際や、導入口４８から噴射された際には温度変化が生じているものと考えられる。また、ターボ分子ポンプ１０に導入する前の不活性ガスの温度管理だけでなく、後述するネジステータ２４の温度管理やバルブ装置５１の流量制御も適切に行うことで、より良好に、不活性ガスの過度な温度上昇や低下を防止することができる。 Even if the temperature of the inert gas is set to exactly 130 ° C., it is considered that the temperature changes when the gas flows in the heated gas supply path 45 or when the gas is injected from the introduction port 48. .. Further, not only the temperature control of the inert gas before introduction into the turbo molecular pump 10 but also the temperature control of the screw stator 24 and the flow rate control of the valve device 51, which will be described later, are appropriately performed to improve the inert gas. It is possible to prevent an excessive temperature rise or fall.

また、不活性ガスの温度（所定温度）は約１３０℃に限定されず、プロセスガスの特性や部品の強度等を考慮して、例えば１２０℃や１５０℃などとすることも可能である。また、ネジ溝部４１でのプロセスガスの状態が、蒸気圧曲線（昇華曲線）での気相域になることを目的としている為、圧力によっては上記温度よりも低い温度を設定することも可能である。 Further, the temperature of the inert gas (predetermined temperature) is not limited to about 130 ° C., and may be set to, for example, 120 ° C. or 150 ° C. in consideration of the characteristics of the process gas, the strength of the parts, and the like. Further, since the purpose is that the state of the process gas in the thread groove portion 41 is in the vapor phase region on the vapor pressure curve (sublimation curve), it is possible to set a temperature lower than the above temperature depending on the pressure. be.

以上説明したようなターボ分子ポンプ１０によれば、ネジステータ２４に加熱ガス供給路４５を形成していることから、ネジステータ２４の位置に不活性ガスを供給することができる。そして、プロセスガスの分圧低下により、ネジ溝ポンプ機構部１８（ここでは特にネジステータ２４）から、プロセスガスに係る下流側の流路における堆積物の発生を防止することが可能である。さらに、排気ガス（プロセスガス）の状態を蒸気圧曲線（昇華曲線）の気相域に移動させて堆積物の発生を防止するに際して、プロセスガスの加熱を良好に行うことが可能となる。
なお、下流側の流路としては、ネジ溝ポンプ機構部の出口から排気口２５までの流路の全体もしくはその一部を意味する。 According to the turbo molecular pump 10 as described above, since the heating gas supply path 45 is formed in the screw stator 24, the inert gas can be supplied to the position of the screw stator 24. Then, by reducing the partial pressure of the process gas, it is possible to prevent the generation of deposits in the flow path on the downstream side related to the process gas from the thread groove pump mechanism portion 18 (here, in particular, the screw stator 24). Further, when the state of the exhaust gas (process gas) is moved to the gas phase region of the vapor pressure curve (sublimation curve) to prevent the generation of deposits, the process gas can be heated satisfactorily.
The downstream flow path means the entire flow path from the outlet of the thread groove pump mechanism to the exhaust port 25 or a part thereof.

さらに、ネジステータ２４にネジ溝部４１を形成した場合、ネジ溝部４１内の底部５２や隅部５３などに堆積物が溜まりやすいと考えられる。しかし、本実施形態では、ネジ溝部４１内の底面に加熱ガス供給路４５を開口させていることから、ネジ溝部４１の底部５２から隅部５３にかけて効率よく不活性ガスを供給でき、このことによっても、堆積物の発生を良好に防止することが可能である。 Further, when the screw groove portion 41 is formed in the screw stator 24, it is considered that deposits are likely to accumulate in the bottom portion 52, the corner portion 53, etc. in the screw groove portion 41. However, in the present embodiment, since the heating gas supply path 45 is opened in the bottom surface of the thread groove portion 41, the inert gas can be efficiently supplied from the bottom portion 52 to the corner portion 53 of the thread groove portion 41. It is also possible to satisfactorily prevent the formation of deposits.

また、加熱された不活性ガスを導入することで、ネジステータ２４を加熱することもできる。したがって、ネジステータ２４、特にネジ溝部４１を加熱する際に、後述する、ネジステータ２４を加熱するヒータの出力を小さくでき、堆積物の発生を良好に防止することができる。 Further, the screw stator 24 can be heated by introducing the heated inert gas. Therefore, when heating the screw stator 24, particularly the screw groove portion 41, the output of the heater for heating the screw stator 24, which will be described later, can be reduced, and the generation of deposits can be satisfactorily prevented.

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能なものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the gist.

ネジ溝部４１は、ステータ部品であるネジステータ２４に限らず、ロータ２８（ロータ部品）に設けてもよい。この場合は、ロータ円筒部２３の外周面にネジ溝部４１を設けることが可能である。 The screw groove portion 41 is not limited to the screw stator 24 which is a stator component, and may be provided in the rotor 28 (rotor component). In this case, it is possible to provide the thread groove portion 41 on the outer peripheral surface of the rotor cylindrical portion 23.

さらに、上述の実施形態では、加熱済みの不活性ガスをターボ分子ポンプ１０の内部に供給しているが、これに限定されるものではなく、本体ケーシング１４内で加熱される部品の熱を利用して不活性ガスの温度を高めるようにしてもよい。例えば、ターボ分子ポンプ１０のネジステータを加熱する為のヒータ（図示略）により、不活性ガスの供給路（加熱ガス供給路４５）の周囲の部位の温度が、目標となる不活性ガスの所定温度（約１３０℃）に加熱するようにしてもよい。
この構成により、本体ケーシング１４の外側で不活性ガスを加熱するヒータ等の加熱手段を設ける必要がなく、ターボ分子ポンプ１０における不活性ガスの供給構成を簡素化することができる。 Further, in the above-described embodiment, the heated inert gas is supplied to the inside of the turbo molecular pump 10, but the present invention is not limited to this, and the heat of the parts heated in the main body casing 14 is used. The temperature of the inert gas may be raised. For example, by using a heater (not shown) for heating the screw stator of the turbo molecular pump 10, the temperature of the portion around the inert gas supply path (heating gas supply path 45) is set to a predetermined temperature of the target inert gas. It may be heated to (about 130 ° C.).
With this configuration, it is not necessary to provide a heating means such as a heater for heating the inert gas on the outside of the main body casing 14, and the supply configuration of the inert gas in the turbo molecular pump 10 can be simplified.

更に、図４に概略的に示すように、ネジステータ２４ａの内部及び外周部のうちの少なくともいずれか一方に、らせん状の加熱ガス供給流路４５ａを設けてもよい（内部については図示を省略する）。この構造により、不活性ガスの供給路の流路の長さ（流路長）が全体として長くなり、その分、ネジステータ２４ａによる加熱時間を増やすことができる。そして、長大化された加熱ガス供給流路４５ａを利用して、ネジステータ２４ａでの不活性ガスの温度を、目標値に近づけることができる。 Further, as schematically shown in FIG. 4, a spiral heating gas supply flow path 45a may be provided in at least one of the inside and the outer peripheral portion of the screw stator 24a (the inside is not shown). ). With this structure, the length of the flow path (flow path length) of the flow path of the inert gas supply path becomes long as a whole, and the heating time by the screw stator 24a can be increased by that amount. Then, the temperature of the inert gas in the screw stator 24a can be brought close to the target value by utilizing the lengthened heating gas supply flow path 45a.

また、不活性ガスの供給経路は、吸気側ケーシング１４ａからネジステータ２４に繋がるものに限定されず、例えば、排気側ケーシング（ベース）１４ｂからネジステータ２４の内部を経て、ネジステータ２４の内周部に到達するものであってもよい。 Further, the supply path of the inert gas is not limited to the one connected from the intake side casing 14a to the screw stator 24, and reaches, for example, from the exhaust side casing (base) 14b through the inside of the screw stator 24 to the inner peripheral portion of the screw stator 24. It may be something to do.

また、本発明は、ターボ分子ポンプに限らず、他のタイプの真空ポンプにも適用が可能である。 Further, the present invention is not limited to the turbo molecular pump, but can be applied to other types of vacuum pumps.

１０ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）
１４本体ケーシング（ケーシング）
１４ａ吸気側ケーシング
１４ｂ排気側ケーシング
１６モータ（駆動部）
１８ネジ溝ポンプ機構部
１９ステータ翼
２０ロータ翼
２１ロータシャフト（シャフト）
２３ロータ円筒部（円筒部）
２４ネジステータ（ステータ部品）
２５排気口
２６ロータ
２７吸気口
３０ラジアル磁気軸受
３１アキシャル磁気軸受
４１ネジ溝部（らせん状ネジ溝部）
４５加熱ガス供給路
４８導入口
５１バルブ装置 10 Turbo molecular pump (vacuum pump)
14 Main body casing (casing)
14a Intake side casing 14b Exhaust side casing 16 Motor (drive unit)
18 Threaded groove pump mechanism 19 Stator blade 20 Rotor blade 21 Rotor shaft (shaft)
23 Rotor cylinder part (cylindrical part)
24 Screw stator (stator parts)
25 Exhaust port 26 Rotor 27 Intake port 30 Radial magnetic bearing 31 Axial magnetic bearing 41 Thread groove (spiral thread groove)
45 Heating gas supply path 48 Inlet port 51 Valve device

Claims

A casing with intake and exhaust ports,
A rotor arranged in the casing and having a shaft,
A drive unit that rotationally drives the shaft and
A plurality of rotor blades fixed or integrally formed on the outer peripheral surface of the rotor,
With the stator blades arranged alternately with the rotor blades in the axial direction of the shaft,
A turbo molecular pump mechanism unit having the rotor blade and the stator blade,
The turbo molecular pump mechanism portion has a cylindrical portion fixed or integrally formed on the outer peripheral surface of the rotor on the exhaust side, and a spiral screw is provided on either one of the outer peripheral surfaces of the facing stator component and the cylindrical portion. With a threaded groove pump mechanism with a groove,
A vacuum pump that exhausts the exhaust gas sucked from the intake port to the outside through the exhaust port by driving the shaft.
A vacuum pump characterized in that an inert gas having a predetermined temperature or higher is introduced from an introduction port provided in the stator component in the thread groove pump mechanism portion in order to prevent the exhaust gas from solidifying. ..

The vacuum pump according to claim 1, wherein the inert gas is introduced in association with the exhaust of the exhaust gas.

The vacuum pump according to claim 1 or 2, wherein the introduction port is located in a region that becomes an intermediate flow when the exhaust gas is exhausted.

The vacuum pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the vacuum pump has a plurality of introduction ports and is located at the same height in the pump axial direction.

The vacuum pump according to any one of claims 1 to 4, wherein the introduction port is provided in the flow path of the thread groove pump mechanism portion.

The predetermined temperature is equal to or higher than the sublimation temperature at which the exhaust gas transitions from a solid to a gas, and is set from the temperature characteristics of the material used for the rotor, according to claims 1 to 5. The vacuum pump according to any one item.

A casing with intake and exhaust ports,
A rotor arranged in the casing and having a shaft,
A drive unit that rotationally drives the shaft and
A bearing that rotatably supports the shaft and
A plurality of rotor blades fixed or integrally formed on the outer peripheral surface of the rotor,
With the stator blades arranged alternately with the rotor blades in the axial direction of the shaft,
A turbo molecular pump mechanism unit having the rotor blade and the stator blade,
The turbo molecular pump mechanism portion has a cylindrical portion fixed or integrally formed on the outer peripheral surface of the rotor on the exhaust side, and a spiral screw is provided on either one of the outer peripheral surfaces of the facing stator component and the cylindrical portion. With a threaded groove pump mechanism with a groove,
The stator component used in a vacuum pump that exhausts the exhaust gas sucked from the intake port to the outside through the exhaust port by driving the shaft.
A stator component characterized in that the thread groove pump mechanism portion has an introduction port for introducing an inert gas having a temperature equal to or higher than a predetermined temperature in order to prevent the exhaust gas from solidifying.