JP3120167U

JP3120167U - ターボ分子ポンプ

Info

Publication number: JP3120167U
Application number: JP2006000077U
Authority: JP
Inventors: 耕太大石
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2016-01-10

Abstract

【課題】成膜を行うプロセス室等にて発生するパーティクルがターボ分子ポンプに流入し、あるいは回転翼にはじき返されプロセス室に逆流するという問題を解決するターボ分子ポンプを提供する。
【解決手段】本考案のターボ分子ポンプＴＰは、吸気口８の内方に異物を捕捉する捕捉手段であるトラップ１１を設置したことを特徴とする。図１はこのトラップ１１を設けたターボ分子ポンプＴＰの縦断面を示す図で、トラップ１１は複数個連接させて配設する。トラップ１１は中心軸１３を中心として円弧状に設置されるスロープ部１１Ｓと、その先端（ポンプの内方部位）に設置されたポケット部１１Ｐとで構成される。
【選択図】図１

Description

本考案は、高真空や超高真空の発生・維持を始めとして、中真空や低真空下での連続的な気体の排気等に用いられ、例えば成膜装置におけるプロセス室などの排気に使用されるターボ分子ポンプに関する。

ターボ分子ポンプは、回転翼と固定翼との組合せからなるターボ機構の作動により排気を行うもので、このターボ分子ポンプＴＰの構成は図７に示すとおりである。このターボ分子ポンプＴＰは、たとえばアルミニウム合金製のポンプ基台部１とケーシング２を主体として構成されるとともに、ポンプ基台部１の中央内方には、モータＭにて回転駆動される回転軸３が回転自在に配設されている。この回転軸３には回転体４が一体的に結合されるとともに、この回転体４の外周には回転翼５が複数段突設されている。

他方、ケーシング２の内周には、積層形にリング状のスペーサ６が設置され、この各スペーサ６間に基端が保持され、かつ内方に突設された固定翼７が各回転翼５の間に設置されている。この回転翼５と固定翼７との組合せにより、ターボ機構ＴＫが構成される。そして、このターボ機構ＴＫの作動、すなわち回転翼５側の高速回転によって、吸気口８から吸入したガス分子をこのターボ機構ＴＫによって叩き飛ばし、排気口９に向かって圧縮排気するのである。

回転体４はアルミニウム合金などの金属材料で製作されており、その回転数は通常２００００〜９００００ｒｐｍで、回転翼５の先端での周速度は２００〜４００ｍ／ｓに達する。このため、例えば前記プロセス室のボルトやＯリングなどの固体異物やパーティクル等が何らかの理由で流入され回転翼５に接触すると、回転翼５に急激な停止トルクがかかって破断され、ポンプが破壊される恐れがある。またこれら異物やパーティクルがターボ機構ＴＫの作動によってプロセス室側へ逆流することもある。このような事態を防ぐため、従来吸気口８には格子網状の保護ネット１０が設けられ、ターボ分子ポンプＴＰ内に侵入してくる異物が吸気口８に入ることを防いでおり、また異物やパーティクルがポンプに流入しあるいはターボ機構ＴＫにてプロセス室に逆流するのを防止する種々の工夫が行われている（特許文献１参照）。
特開２００４−１９４９３号公報

保護ネット１０はその格子穴よりも大きな異物しか防ぐことができない。ターボ分子ポンプＴＰの上方部に設置されているプロセス室（図示せず）等に付設されたＯリングが切れ、その欠片が保護ネット１０の穴を通過し、回転翼５に絡まってターボ分子ポンプＴＰが全損するという事態も生じる。しかし保護ネット１０の穴を小さくすることは加工が困難であり、しかも開口率も減少するのでターボ分子ポンプＴＰの性能を低下させる。さらに保護ネット１０は格子穴を開けた薄板のため強度が低く、長期間使用している間に変形することがある。

また、真空装置である前記プロセス室等にて発生するパーティクルがターボ分子ポンプＴＰの回転翼５にはじき返され、プロセス室に逆流するという問題も発生している。パーティクルの大きさは数ミクロンのため、保護ネット１０ではポンプへの流入を防ぐことも、プロセス室等への跳ね返りを防ぐこともできない。
本考案はこのような課題を解決するターボ分子ポンプを提供するものである。

本考案が提供するターボ分子ポンプは、上記課題を解決するために、吸気口の内方に気体とこの気体中に含まれる固体の異物を分別する分別機構を備えたターボ分子ポンプである。すなわち吸気口に流入してくる異物を受け止めてこれらを一様な方向に誘導し、ターボ分子ポンプの内部に溜め込み、溜め込めなかった異物は気体と共に排気口側に排気する。したがって異物はその大きさによらず捕捉される。

本考案が提供するターボ分子ポンプは以上詳述したとおりであるから、異物の大きさによらずターボ機構への流入を防止することができる。すなわちパーティクルのような微小な異物も回転翼に接触する前に捕捉される。質量を持つ固体のみが誘導されて捕捉されるため、異物のみが分別され気体は通常通りに排気される。これにより安全性の高いターボ分子ポンプを提供することができる。また、装置で発生するパーティクルがプロセス室側に跳ね返ることはない。

異物を捕捉する手段としてのトラップは、吸気口部においてポンプの中心軸のまわりに形成されたスロープが望ましく、しかもこのスロープは中心軸のまわりに１８０°の角度にわたって形成され、このスロープを２個１８０°間隔で設けるのが望ましい。そしてこのスロープのポンプ内方側端に捕捉した異物を収納するポケットが付設される。

以下、本考案を図に示す実施例にしたがって説明する。本考案によるターボ分子ポンプＴＰの構成は、吸気口８の部位より具体的には吸気口８の内方に異物を捕捉する捕捉手段であるトラップ１１を設置したことを特徴とする。図１はこのトラップ１１を設けたターボ分子ポンプＴＰの縦断面を示す図である。このトラップは複数個連接させて配設するが、ここでは基本的な構成としてトラップ１１を１個のみ設置した図を示している。トラップ１１は中心軸１３を中心として円弧状に設置されるスロープ部１１Ｓと、その先端（ポンプの内方部位）に設置されたポケット部１１Ｐとで構成される。

吸気口８から流入してきた異物は一旦スロープ部１１Ｓに受け止められ、その傾斜によって外周方向、回転翼方向に誘導され、誘導された異物はポケット部１１Ｐの中に捕捉される。一方気体はスロープ部１１Ｓの影響を受けないため、開口部ＡＳよりターボ分子ポンプＴＰの内部へ流入し、ターボ機構ＴＫによって排気される。気体通過経路ＧＦ及び異物通過経路ＫＦは、例えば図示破線で示すようになる。

図２は図１のターボ分子ポンプＴＰを吸気口８の側から見た図で、異物の通過経路は破線で示すような形となりスロープ部１１Ｓに沿ってポケット部１１Ｐに誘導される。このトラップ１１が１個の場合は図２に示すようにターボ機構ＴＫの回転翼５がむき出しの状態になるため、侵入する異物を防ぎ切れない。そこで、このトラップ１１を複数組み合せて使用する。図３はこのトラップ１１を２枚連接設置した場合の図である。このようにトラップ１１の大きさと枚数を調節して、吸気口８のどの位置から異物が流入してもスロープ部１１Ｓに当接し、回転翼５に接触させないよう構成されている。

パーティクルなどの異物で特に質量の小さなものはポケット部１１Ｐに捕捉できず、気体と共に開口部ＡＳを通りぬけ、回転翼５すなわちターボ機構ＴＫに入射する可能性がある。この時、回転翼５を通り抜けることができずに跳ね返される異物が存在することが予想される。図４はこの関係を示すトラップ１１と回転翼５との相関図である。このような構成によって仮に異物１６が回転翼５に達し跳ね返された場合でもトラップ１１のスロープ部１１Ｓによって再度跳ね返され、プロセス室等の側に逆流することを防ぐことができる。なお、図１〜図４について実施例１を説明したが、これらの図における図７と同一の符号で示す部品は、図７と同一の機能を有する部品であり、これらの符号で示す部品についての詳細な説明は省略する。

本考案が提供する第２の実施例は、パーティクルのごとき異物を完全に捕捉するためのものである。すなわち、ポケット部１１Ｐに異物が溜め込まれたとき、ポケット部１１Ｐからターボ機構ＴＫ側に誘導させるようにしたボルトの破損など大きな異変が起こったときにのみ流入してくる異物は防止できるが、パーティクルのように定期的に発生する異物は長期間使用すると溢れ出てしまう可能性がある。
第２の実施例はこのようなパーティクルの補足を確実にするもので、その構成は図５に示されている。

図５はポケット部１１Ｐに溜め込んだ異物のうち一定以下の大きさである異物を、配管１２によって１段目の回転翼５の下側に流し込むものである。パーティクルのような小さい異物は１段目の回転翼５さえ通過すれば気体と共に排気口９側へ排気されていくことがわかっている。
図６はポケット部１１Ｐに溜め込んだ異物のうち一定以下の大きさである異物を、配管１４によってケーシング２とスペーサ６との間に流し込むものである。なお、図５、図６に示す第２の実施例において図１〜図４および図７における符号と同一の符号で示す部品は、図１〜図４および図７に示す部品と同一であり、これらについての詳細な説明は省略する。

本考案が提供するターボ分子ポンプＴＰの特徴は以上詳述したとおりであるが、上記ならびにいくつかの図示例に限定されず、種々の変形実施例を包含する。本考案の特徴とする点は、ターボ分子ポンプＴＰにおける吸気口８の部位に、異物を捕捉する手段すなわちトラップ１１を設けた点にある。このトラップ１１は具体的にはスロープ部１１Ｓである。図示例ではこのスロープ部１１Ｓを２個連接した例を示したが、これをさらに３個あるいは４個と連接し、螺旋状に形成設置することもできる。またこのスロープ部１１Ｓの表面を特殊加工ないし粘着性のある材料で被覆し、パーティクルなどを粘着力で補足させるようにすることもできる。また保護ネットを取り付け、さらに本考案の捕捉手段を設けたターボ分子ポンプＴＰも変形実施例として挙げられる。本考案はこれらもすべて含むものである。

本考案によるターボ分子ポンプの構成を示す図である。本考案によるターボ分子ポンプを吸気口から見た図である。吸気口に2個の異物分別機構を設けた構成を示す図である。回転翼の回転方向とスロープとの関係および異物の捕捉の状態を示す図である異物分別機構の変形例を示す図である。異物分別機構の変形例を示す図である。従来のターボ分子ポンプの構成を示す図である。

符号の説明

１ポンプ基台部
２ケーシング
３回転軸
４回転体
５回転翼
６スペーサ
７固定翼
８吸気口
９排気口
１０保護ネット
１１トラップ
１１Ｐポケット部
１１Ｓスロープ部
１２配管
１３中心軸
１４配管
１６異物
ＡＳ開口部
ＧＦ気体通過経路
ＫＦ異物通過経路
Ｍモータ
ＴＫターボ機構
ＴＰターボ分子ポンプ

Claims

円筒状のケーシング内に軸受を介して回転自在に保持されモータによって回転駆動される回転体と、この回転体の外周部に複数段の回転翼を取り付けるとともにこの複数段の回転翼に対応してケーシング内に配置された複数段の固定翼を配置しこの両者の組合せによるターボ機構を設け、このターボ機構の作動によってケーシングの一方側開口部の吸気口からの気体を圧縮し他方側開口部の排気口から排気するターボ分子ポンプにおいて、吸気口より流入する気体とこの気体中に含まれる固体の異物を分別する分別機構を設けたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
分別機構は吸気口から流入する気体と固体の異物を受け止めるトラップと、このトラップされた気体中の異物を捕捉する捕捉手段にて構成されていることを特徴とする請求項１記載のターボ分子ポンプ。
トラップはケーシングの中心軸を中心とした円弧状でかつ吸気口内に形成されたスロープで構成されていることを特徴とする請求項２記載のターボ分子ポンプ。
捕捉手段は吸気口内に設けられたトラップとしてのスロープのポンプ内方側端部に付設されたポケット部で構成されていることを特徴とする請求項２記載のターボ分子ポンプ。
円筒状のケーシング内に軸受を介して回転自在に保持されモータによって回転駆動される回転体と、この回転体の外周部に複数段の回転翼を取り付けるとともにこの複数段の回転翼に対応してケーシング内に配置された複数段の固定翼を配置しこの両者の組合せによるターボ機構を設け、このターボ機構の作動によってケーシングの一方側開口部の吸気口からの気体を圧縮し他方側開口部の排気口から排気する真空ポンプにおいて、吸気口より流入する気体とこの気体中に含まれる固体の異物を受け止めるトラップと、このトラップされた気体中の異物を捕捉する捕捉手段と、この捕捉手段にて捕捉された異物をターボ機構の部位に誘導する異物誘導手段を設けたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
誘導手段は、その異物誘導入口端が捕捉手段であるポケット部に接続されるとともに異物誘導出口端が固定翼をケーシング内に配置するスペーサとケーシングとの間に配設させた配管によって構成されていることを特徴とする請求項５記載のターボ分子ポンプ。