JP7088699B2 - 真空ポンプとこれに用いられるブレード部品およびロータならびに固定のブレード - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置、フラット・パネル・ディスプレイ製造装置、ソーラー・パネル製造装置におけるプロセスチャンバ、その他の真空チャンバのガス排気手段として利用される真空ポンプに関し、特に、真空ポンプのガス分子排気性能を損なうことなく、真空ポンプからチャンバへの粒子（パーティクル）の逆流を効果的に防止することができ、逆流の粒子によるチャンバ内の汚染を防止するのに好適なものである。

ターボ分子ポンプやねじ溝式ポンプなどの真空ポンプは、高真空を必要とする真空チャンバの排気に多用されている。図１８は、真空チャンバのガス排気手段として従来の真空ポンプを採用した排気システムの概要図、図１９（ａ）は、図１８に示した従来の真空ポンプにおける最上段の排気段を図１８の矢印D方向から回転ブレードを見た状態の模式図、（ｂ）は図１９（ａ）に示した回転ブレードの上端面側（吸気口側）に位置するブレードエッジ部の拡大図である。

図１８の排気システムを構成する従来の真空ポンプＺは、吸気口２から排気口３までの間に、ガス分子を排気する手段として機能する複数の排気段ＰＴを有している。

従来の真空ポンプＺにおける各排気段ＰＴは、排気段ＰＴごとに、放射状に所定間隔で配置された複数の回転ブレード７と固定ブレード８とによりガス分子を排気する構造になっている。

前記のようなガス分子の排気構造において、回転ブレード７は、磁気軸受などの軸受手段によって回転可能に支持されたロータ６の外周面に一体に形成され、かつ、ロータ６と一緒に高速で回転する。この一方、固定ブレード８は、外装ケース１の内面に固定されている（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、図１８の排気システムでは、真空チャンバＣＨ内においてＣＶＤなどのケミカルプロセスが行われ、それにより副次的に生成される微粒子状のプロセス副生成物は、真空チャンバＣＨ内を浮遊・拡散し、自重やガス分子による移送効果により真空ポンプＺの吸気口２に向って落下すると想定される。また、真空チャンバＣＨの内壁面に付着・堆積した堆積物や、圧力調整バルブＢＬに付着・堆積した堆積物なども、振動などによって剥がれ落ち、自重により真空ポンプＺの吸気口２に向って落下することが想定される。

そして、前記のような落下によって吸気口２に到来した粒子は、吸気口２から更に落下し、図１９（ａ）に示したように最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）に入射する。このように入射した粒子Ｐａが高速で回転している該排気段ＰＴ（ＰＴ１）の回転ブレード７に衝突すると、衝突した粒子は、図１９（ｂ）に示したように、回転ブレード７の上端面側に位置するブレードエッジ部ＥＧとの衝突で弾かれ、吸気口２方向に跳ね返り逆流し、このような逆流粒子によって真空チャンバＣＨ内は汚染される恐れがある。

前記のような逆流粒子による真空チャンバＣＨ内の汚染を防止する手段として、従来の真空ポンプＺでは、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７の具体的な構成として、例えば、図１９（ｂ）に示した回転ブレード７を採用している。

図１９（ｂ）に示した回転ブレード７では、前記のように逆流する粒子の比率を減らす手段として、ブレードエッジ部ＥＧに対して機械加工による面取り部ＭＳを設けている（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、特許文献１の段落００２６から段落００２７の記載を参照すると、回転ブレード７のブレードエッジ部ＥＧ付近における粒子の衝突可能領域は極小さい（０．３ｍｍ以下）。その衝突可能領域は、最大でも実用（量産）的に機械加工で製作可能なエッジの面取りと同レベルのサイズである。

特許文献１に記載された従来の真空ポンプにおいては、前記のように極小さい衝突可能領域のみに面取りの削り範囲を限定し、かつ、吸気口側へ粒子が反射される確率を低減するために、その面取り面を回転体（４）の軸方向に対して平行（本出願の図１９（ｂ）を参照）若しくはガス分子排気方向である下向き（本出願の図２０を参照）となるように形成している。

しかしながら、面取り部ＭＳの機械加工時に生じる加工エッジ部の鈍りや、回転ブレード７表面の耐食性を高めるためのメッキによって、面取り部ＭＳの上部ＭＣが凸円弧面の形状になることは避けられない。そのような凸円弧面に落下した粒子は、凸円弧面との衝突で弾かれ、吸気口２側に跳ね返り、真空チャンバＣＨ方向に逆流するから、特許文献１に記載された従来の真空ポンプのようにブレードエッジ部ＥＧに面取り部ＭＳを設ける構成によると、真空ポンプＺから真空チャンバＣＨへの粒子の逆流を効果的に防止できず、逆流する粒子による真空チャンバＣＨ内の汚染を防止するには不十分である。

特に、特許文献１の図１ないし図３を参照すると、面取り部の面取り面（２８ａ）は前述のように回転体（４）の軸方向に対して平行もしくは下向き（分子排気方向）に形成してあるので、粒子はこの面取り面（２８ａ）に入射した後、水平方向、又はやや下流向きに反射される。この場合、粒子の下流向きの速度が小さいため、反射後は回転方向前方の回転ブレード（同文献１の図３上、左側の回転ブレード２８）の背面（回転方向裏側の吸気口方向を向いた斜面。以下も同様とする）に再衝突し、吸気口側に再反射されるおそれがあった。

ところで、前記のように逆流する粒子の比率を減らすための構成として、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７の配置間隔を全体的に広げる構成や、回転ブレード７の周速を下げるといった構成が考えられるが、これらの構成によると、いずれも真空ポンプＺとしてのガス分子排気性能が損なわれるという問題が生じる。

また、前記のように逆流する粒子の比率を減らすための具体的な構成として、図２０に示したように、前述の面取り部ＭＳを分子排気方向に向けて下向きに機械加工で傾斜させるという構成も考えられる。しかしながら、このような構成によると、回転ブレード７の上端７Ａ面と面取り部ＭＳの面（面取り面）との成す角度が鋭角になるため、機械加工によるバリが生じやすく、加工コストがアップするし、また、機械加工時に生じる加工エッジ部の鈍りや、前述のメッキによる凸円弧面の曲率が大となるため、逆流する粒子の比率が逆に増大してしまうという逆効果をもたらす。

特許第５４６３０３７号公報

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、真空ポンプのガス分子排気性能を損なうことなく、真空ポンプから真空チャンバへの粒子の逆流を効果的に防止することができ、逆流の粒子による真空チャンバ内の汚染を防止するのに好適な、真空ポンプとこれに用いられるブレードを備える部品およびロータならびに固定のブレードを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明（１）は、吸気口から排気口までの間に、ガス分子を排気する手段として機能する複数の排気段を有し、前記複数の排気段は、排気段ごとに、放射状に所定間隔で配置された複数の回転ブレードと固定ブレードとにより前記ガス分子を排気する構造になっている真空ポンプであって、前記複数の排気段のうち最上段の排気段から前記吸気口までの間に、前記ガス分子の排気方向に粒子を移送する粒子移送段として、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードと一緒に回転し、かつ、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードの枚数よりも少ない枚数のブレードを備え、前記ブレードで、入射角と反射角が等しく反射する前記粒子が、前記ブレードに隣接する前記回転ブレードと、前記ブレードに隣接する前記回転ブレードの回転による進行方向前側の前記回転ブレードによって少なくとも一部が区画される流路に入り、前記ブレードの高さは、以下の式（１）を満たすことを特徴とする。

Ｚｐ２≧（πＤ・ｎ／Ｎ）×Ｖｐ／Ｖｒ ・・・ 式（１）

Ｚｐ２：前記ブレードの高さ
Ｄ：直径Ｄ部の寸法
ｎ：前記ブレードの間に位置する前記回転ブレードの枚数
Ｎ：前記最上段の排気段を構成する前記回転ブレードの枚数
Ｖｐ：前記粒子の落下速度
Ｖｒ：前記ブレードの回転速度

前記本発明（１）において、前記粒子移送段を構成する前記ブレードは、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードに隣接して設けられていることを特徴としてもよい。

前記本発明（１）において、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、少なくともいずれか一枚の回転ブレードの全体又はその一部に対して、前記粒子移送段を構成する前記ブレードが一体に設けられることを特徴としてもよい。

前記本発明（１）において、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、前記粒子移送段を構成する前記ブレードに隣接している回転ブレードの高さが、前記粒子移送段を構成する前記ブレードによって延長されることにより、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードは、それら全体として上流端の高さが異なる段違い構造になっていることを特徴としてもよい。

前記本発明（１）において、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、前記段違い構造によって上流端が高くなっている回転ブレードと、この回転ブレードの回転進行方向前側に位置する回転ブレードとの配置間隔は、他の前記複数の回転ブレードの配置間隔よりも広く設定されていることを特徴としてもよい。

前記本発明（１）において、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、前記段違い構造によって上流端が高くなっている回転ブレードの回転進行方向前側に位置する前記回転ブレードの下流端は、他の前記複数の回転ブレードの下流端よりも前記吸気口方向に引っ込んでいることを特徴としてもよい。

前記本発明（１）において、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、前記段違い構造によって上流端が高くなっている前記回転ブレードの下流端は、他の前記複数の回転ブレードの下流端よりも長くなるように延長されていることを特徴としてもよい。

前記本発明（１）において、前記段違い構造による段差の高さが階段状に変化する構成になっていることを特徴としてもよい。

前記本発明（１）において、前記段違い構造による段差の高さがテーパ状に変化する構成になっていることを特徴としてもよい。

前記本発明（１）において、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、少なくともいずれか一枚の回転ブレードの全体又はその一部に対して、前記粒子移送段を構成する前記ブレードが別部品として取り付けられることを特徴としてもよい。

前記本発明（１）において、前記粒子移送段を構成する前記ブレードの仰角が、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードの仰角よりも小さく設定されていることを特徴としてもよい。

前記本発明（１）において、前記粒子移送段を構成する前記ブレードは、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードより離れた位置に設けられることを特徴としてもよい。

本発明（２）は、前記本発明（１）の真空ポンプに用いられ、前記粒子移送段を構成する前記ブレードを備えたブレード部品である。

本発明（３）は、吸気口から排気口までの間に、ガス分子を排気する手段として機能する複数の排気段を有し、前記複数の排気段は、排気段ごとに、放射状に所定間隔で配置された複数の回転ブレードと固定ブレードとにより前記ガス分子を排気する構造になっている真空ポンプであって、最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、少なくとも一部の上流端の高さを低くすることで、それら全体として上流端の高さが異なる段違い構造になり、前記ガス分子の排気方向に粒子を移送する粒子移送段になっており、前記高さが異なる段違い構造の高さの高い回転ブレードで、入射角と反射角が等しく反射する前記粒子が、前記高さの高い回転ブレードと、前記高さの高い回転ブレードの回転による進行方向前側の前記回転ブレードによって少なくとも一部が区画される流路に入り、前記高さの高い回転ブレードの枚数は、前記高さが異なる段違い構造の高さの低い回転ブレードの枚数より少なく、前記高さの高い回転ブレードの突出部は、少なくとも一部が以下の式（２）を満たすことを特徴とする。

Ｚｐ２≧（πＤ・ｎ／Ｎ）×Ｖｐ／Ｖｒ ・・・ 式（２）

Ｚｐ２：前記高さの高いブレードの突出高さ
Ｄ：直径Ｄ部の寸法
ｎ：前記高さの高いブレードの間に位置する前記回転ブレードの枚数
Ｎ：前記最上段の排気段を構成する前記回転ブレードの枚数
Ｖｐ：前記粒子の落下速度
Ｖｒ：前記ブレードの回転速度

前記本発明（３）において、前記段違い構造による段差の高さが階段状に変化する構成になっていることを特徴としてもよい。

前記本発明（３）において、前記段違い構造による段差の高さがテーパ
状に変化する構成になっていることを特徴としてもよい。

本発明（４）は、前記本発明（１）または前記本発明（３）の真空ポンプに用いられ、前記粒子移送段を構成する前記ブレードを備えたロータである。

前記本発明（１）または前記本発明（３）において、前記最上段の排気段の上流に、反射手段として、その最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードとは逆向きの角度で傾いた固定のブレードを設けたことを特徴としてもよい。

本発明（５）は、前記本発明（１）または前記本発明（３）の真空ポンプに用いられる固定のブレードであって、前記最上段の排気段の上流に、前記反射手段として、その最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードとは逆向きの角度で傾いたことを特徴とする。

本発明にあっては、前記の通り、ガス分子の排気方向に粒子を移送する粒子移送段として、最上段の排気段を構成する回転ブレードと一緒に回転し、かつ、最上段の排気段を構成する回転ブレードの枚数よりも少ない枚数のブレードを備える構成、又は、最上段の排気段を構成する回転ブレードに一体に設けられたブレードを備える構成を採用したため、真空ポンプのガス分子排気性能を損なうことなく、真空ポンプから真空チャンバへの粒子の逆流を効果的に防止することができ、逆流の粒子による真空チャンバ内の汚染を防止するのに好適な、真空ポンプとこれに用いられるブレード部品およびロータを提供し得る。 そして、粒子移送段は、排気段とは別に設けた構造と排気段と一体となった構造のどちらでも、元の排気段構造よりも排気性能を向上させることも可能である。 その理由は、下記《理由１》および《理由２》の通りである。《理由１》 本発明では、粒子移送段は、吸気口から落下する粒子を効率よく排気できるようにする手段として、例えば、最上段の排気段を構成する回転ブレードの配置間隔を広げる等、排気段の分子排気性能を低下させるような設計変更を行なう必要がなく、ガス分子の排気に好適な条件となるように設計された複数の排気段によって効率よくガス分子を排気することができる。

《理由２》 本発明では、粒子移送段を構成するブレードの枚数の方が最上段の排気段を構成する回転ブレードの枚数よりも少ないことで、粒子移送段を構成するブレードの配置間隔の方が最上段の排気段を構成する回転ブレードの配置間隔よりも広く設定される。このため、粒子移送段における粒子の衝突可能領域（＝ブレードの配置間隔×粒子の落下速度／ブレードの回転速度）と、最上段の排気段における粒子の衝突可能領域（＝回転ブレードの配置間隔×粒子の落下速度／回転ブレードの回転速度）とを比較した場合に、粒子の衝突可能領域は、前者、すなわち粒子移送段における粒子の衝突可能領域の方が大となるので、粒子移送段と排気段の比較において、粒子移送段は、ブレードとの衝突によって排気方向（具体的には排気段の方向）に反射される粒子、すなわち排気方向反射粒子の比率が高く、ブレードとの衝突によって吸気口の方向に跳ね返される粒子、すなわち逆流粒子の比率は低くなる。その理由は要するに、粒子の衝突可能領域が広がると、回転ブレードやブレードにおいて分子排気方向を向いて傾斜している斜面に衝突してガス分子排気方向に反射される確率が、吸気口方向に逆流する確率の高い面（具体的には、前述の面取り面および面取り部の上部に位置する凸円弧面）に衝突する確率よりも、優位になるためである。

本発明を適用した真空ポンプの断面図。 （ａ）は図１の真空ポンプにおける粒子移送段をロータの外周面側から見た状態の説明図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）は図２（ａ）のＢ矢視図。 粒子移送段を備えない真空ポンプ（従来の真空ポンプに相当）において落下する粒子の衝突可能領域の説明図 粒子移送段を備える図１の真空ポンプ（本発明の真空ポンプに相当）において落下する粒子の衝突可能領域の説明図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）および（ｅ）は粒子移送段の他の実施形態（その１）の説明図。 粒子移送段の他の実施形態（その２）の説明図。 粒子移送段の他の実施形態（その３）の説明図。 粒子移送段の他の実施形態（その４）の説明図。 （ａ）（ｂ）および（ｃ）は粒子移送段の他の実施形態（その５）の説明図。 粒子移送段の他の実施形態（その６）の説明図。 粒子移送段の他の実施形態（その７）の説明図。 図１１のＣ矢視図。 粒子移送段の他の実施形態（その８）の説明図。 粒子移送段の他の実施形態（その１０）の説明図。 粒子移送段の他の実施形態（その１１－１）の説明図。 粒子移送段の他の実施形態（その１１－２）の説明図。 粒子移送段付近における本発明の他の実施形態の説明図。 真空チャンバのガス排気手段として従来の真空ポンプを採用した排気システムの概要図。 （ａ）は、図１８に示した従来の真空ポンプにおける最上段の排気段を図１８の矢印D方向から排気段の回転ブレードを見た状態の模式図、（ｂ）は図１９（ａ）に示した回転ブレードの上端面側に位置するブレードエッジ部の拡大図。 面取り部を分子排気方向に向けて下向きに機械加工で傾斜させた状態の説明図。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では真空ポンプの一例として、排気機構として複数の排気段からなるターボ分子ポンプ部とねじ溝排気段とを備えている、いわゆる複合翼タイプのターボ分子ポンプを用いて説明する。なお、本実施形態は、ターボ分子ポンプ部のみを有するポンプに適用しても良い。

図１は、本発明を適用した真空ポンプの断面図である。

図１を参照すると、同図の真空ポンプＰ１は、断面筒状の外装ケース１と、外装ケース１内に配置されたロータ６と、ロータ６を回転可能に支持する支持手段と、ロータ６を回転駆動する駆動手段を備えている。

外装ケース１は、筒状のポンプケース１Ａと有底筒状のポンプベース１Ｂとをその筒軸方向に締結ボルトで一体に連結した有底円筒形になっており、ポンプケース１Ａの上端部側は、ガスを吸気するための吸気口２として開口し、また、ポンプベース１Ｂの下端部側面には、外装ケース１外へガスを排気するための排気口３を設けてある。

吸気口２は、圧力調整バルブＢＬ（図１８を参照）を介して、半導体製造装置のプロセスチャンバなどのように高真空となる真空チャンバＣＨ（図１８を参照）に接続される。排気口３は、図示しない補助ポンプに連通接続される。

ポンプケース１Ａ内の中央部には各種電装品を内蔵する円筒状のステータコラム４が設けられている。図１の真空ポンプＰ１では、ポンプベース１Ｂとは別部品としてステータコラム４を形成してポンプベース１Ｂの内底にネジ止め固定することで、ステータコラム４をポンプベース１Ｂ上に立設しているが、これとは別の実施形態として、このステータコラム４をポンプベース１Ｂの内底に一体に立設してもよい。

ステータコラム４の外側には前述のロータ６が設けられている。ロータ６は、ポンプケース１Ａ及びポンプベース１Ｂに内包され、かつ、ステータコラム４の外周を囲む円筒形状になっている。

ステータコラム４の内側にはロータ軸５が設けられている。ロータ軸５は、その上端部が吸気口２の方向を向き、その下端部がポンプベース１Ｂの方向を向くように配置してある。また、ロータ軸５は、磁気軸受（具体的には、公知の２組のラジアル磁気軸受ＭＢ１と１組のアキシャル磁気軸受ＭＢ２）により回転可能に支持されている。さらに、ステータコラム４の内側には駆動モータＭＯが設けられており、この駆動モータＭＯによりロータ軸５はその軸心周りに回転駆動される。

ロータ軸５の上端部はステータコラム４の円筒上端面から上方に突出し、その突出したロータ軸５の上端部に対してロータ６の上端側がボルト等の締結手段で一体に固定されている。したがって、ロータ６は、ロータ軸５を介して、磁気軸受（ラジアル磁気軸受ＭＢ１、アキシャル磁気軸受ＭＢ２）で回転可能に支持されており、また、この支持状態において、駆動モータＭＯを起動すると、ロータ６は、ロータ軸５と一体にそのロータ軸心周りに回転することができる。要するに、図１の真空ポンプＰ１では、ロータ軸５と磁気軸受がロータ６を回転可能に支持する支持手段として機能し、また、駆動モータＭＯがロータ６を回転駆動する駆動手段として機能する。

そして、図１の真空ポンプＰ１は、吸気口２から排気口３までの間に、ガス分子を排気する手段として機能する複数の排気段ＰＴを備えている。

また、図１の真空ポンプＰ１において、複数の排気段ＰＴの下流部、具体的には複数の排気段ＰＴのうち最下段の排気段ＰＴ（ＰＴｎ）から排気口３までの間には、ネジ溝ポンプ段ＰＳが設けられている。

更に、図１の真空ポンプＰ１において、複数の排気段ＰＴの上流部、具体的には複数の排気段ＰＴのうち最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）から吸気口２までの間には、ガス分子の排気方向に粒子を移送する粒子移送段ＰＮが設けられている。最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）と粒子移送段ＰＮは、一体に設けられた構造であっても良い。

《排気段の詳細》 図１の真空ポンプＰ１は、ロータ６の略中間より上流が複数の排気段ＰＴとして機能する。以下、複数の排気段ＰＴを詳細に説明する。

ロータ６の略中間より上流のロータ６外周面には、ロータ６と一体に回転する複数の回転ブレード７が設けられており、これらの回転ブレード７は、排気段ＰＴ（ＰＴ１、ＰＴ２、…ＰＴｎ）ごとに、ロータ６の回転中心軸（具体的にはロータ軸５の軸心）若しくは外装ケース１の軸心（以下「真空ポンプ軸心」という）を中心として放射状に所定間隔で配置されている。

一方、ポンプケース１Ａの内周側には複数の固定ブレード８が設けられており、これらの固定ブレード８もまた、回転ブレード７と同じく、排気段ＰＴ（ＰＴ１、ＰＴ２、…ＰＴｎ）ごとに、真空ポンプ軸心を中心として放射状に所定間隔で配置されている。

つまり、図１の真空ポンプＰ１における各排気段ＰＴ（ＰＴ１、ＰＴ２、…ＰＴｎ）は吸気口２から排気口３までの間に多段に設けられるとともに、排気段ＰＴ（ＰＴ１、ＰＴ２、…ＰＴｎ）ごとに、放射状に所定間隔で配置された複数の回転ブレード７と固定ブレード８とを備え、これらによりガス分子を排気する構造になっている。

いずれの回転ブレード７も、ロータ６の外径加工部と一体的に切削加工で切り出し形成したブレード状の切削加工品であって、ガス分子の排気に最適な角度で傾斜している。いずれの固定ブレード８もまた、ガス分子の排気に最適な角度で傾斜している。

《複数の排気段による排気動作説明》 以上の構成からなる複数の排気段ＰＴにおいて、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）では駆動モータＭＯの起動により、ロータ軸５およびロータ６と一体に複数の回転ブレード７が高速で回転し、回転ブレード７の回転方向前面かつ下向き（吸気口２から排気口３に向かう方向、以降下向きと略する）の傾斜面により吸気口２から入射したガス分子に下向き方向かつ接線方向の運動量を付与する。この下向き方向の運動量を有するガス分子が固定ブレード８に設けられた回転ブレード７と回転方向に逆向きの下向きの傾斜面によって次の排気段ＰＴ（ＰＴ２）へ送り込まれる。また、次の排気段ＰＴ（ＰＴ２）およびそれ以降の排気段ＰＴでも、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）と同じく、回転ブレード７が回転し、前記のような回転ブレード７によるガス分子への運動量の付与と固定ブレード
８によるガス分子の送り込み動作とが行われることで、吸気口２付近のガス分子は、ロータ６の下流に向かって順次移行するように排気される。

《ネジ溝ポンプ段の詳細》 図１の真空ポンプＰ１においては、ロータ６の略中間より下流がネジ溝ポンプ段ＰＳとして機能するように構成してある。以下、ネジ溝ポンプ段ＰＳを詳細に説明する。

ネジ溝ポンプ段ＰＳは、ロータ６の外周側（具体的には、ロータ６の略中間より下流のロータ６部分の外周側）にネジ溝排気流路Ｒを形成する手段として、ネジ溝排気部ステータ９を有しており、このネジ溝排気部ステータ９は、固定部材として、外装ケース１の内周側に取付けてある。

ネジ溝排気部ステータ９は、その内周面がロータ６の外周面に対向するように配置された円筒形の固定部材であって、ロータ６の略中間より下流のロータ６部分を囲むように配置してある。

そして、ロータ６の略中間より下流のロータ６部分は、ネジ溝排気部ＰＳの回転部材として回転する部分であって、ネジ溝排気部ステータ９の内側に、所定のギャップを介して挿入・収容されている。

ネジ溝排気部ステータ９の内周部には、深さが下方に向けて小径化したテーパコーン形状に変化するネジ溝９１を形成してある。このネジ溝９１はネジ溝排気部ステータ９の上端から下端にかけて螺旋状に刻設してある。

前記のようなネジ溝９１を備えたネジ溝排気部ステータ９により、ロータ６の外周側には、ガス排気のためのネジ溝排気流路Ｒが形成される。なお、図示は省略するが、先に説明したネジ溝９１をロータ６の外周面に形成することで、前記のようなネジ溝排気流路Ｒが設けられるように構成してもよい。

ネジ溝排気部ＰＳでは、ネジ溝９１とロータ６の外周面でのドラック効果により、気体を圧縮しながら移送するため、ネジ溝９１の深さは、ネジ溝排気流路Ｒの上流入口側（吸気口２に近い方の流路開口端）で最も深く、その下流出口側（排気口３に近い方の流路開口端）で最も浅くなるように設定してある。

ネジ溝排気流路Ｒの入口（上流開口端）は、最下段の排気段ＰＴｎを構成する固定ブレード８Ｅとネジ溝排気部ステータ９との間の隙間（以下「最終隙間ＧＥ」という）に向って開口し、また、同ネジ溝排気流路Ｒの出口（下流開口端）は、ポンプ内排気口側流路Ｓを通じて排気口３に連通している。

ポンプ内排気口側流路Ｓは、ロータ６やネジ溝排気部ステータ９の下端部とポンプベース１Ｂの内底部との間に所定の隙間（図１の真空ポンプＰ１では、ステータコラム４の下部外周を一周する形態の隙間）を設けることによって、ネジ溝排気流路Ｒの出口から排気口３に至るように形成してある。

《ネジ溝排気部における排気動作説明》 先に説明した複数の排気段ＰＴの排気動作による移送によって前述の最終隙間ＧＥに到達したガス分子は、ネジ溝排気流路Ｒに移行する。移行したガス分子は、ロータ６の回転によって生じるドラッグ効果によって、遷移流から粘性流に圧縮されながらポンプ内排気口側流路Ｓに向かって移行する。そして、ポンプ内排気口側流路Ｓに到達したガス分子は排気口３に流入し、図示しない補助ポンプを通じて外装ケース１の外へ排気される。

《粒子移送段の詳細》 図２（ａ）は、図１の真空ポンプにおける粒子移送段をロータの外周面側から見た状態の説明図、図２（ｂ）は、同図（ａ）のＡ矢視図、図２（ｃ）は、同図（ａ）のＢ矢視図である。

図２（ａ）を参照すると、図１の真空ポンプＰ１における粒子移送段ＰＮは、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７と一緒に回転し、かつ、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７の枚数よりも少ない枚数のブレードＮＢを備えた構造になっている。

粒子移送段ＰＮを構成する回転ブレード７の枚数は、前記の通り、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７の枚数よりも少ないから、粒子移送段ＰＮを構成する回転ブレード７の配置間隔Ｌ２は、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７の配置間隔Ｌ１よりも広くなるように設定される（Ｌ１＜Ｌ２）。

図１の真空ポンプＰ１では、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢの具体的な構成として、当該ブレードＮＢは、図２（ａ）のように最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７に隣接して設けている。

前記のような隣接の構造を採用したことにより、図１の真空ポンプＰ１において、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７のうち、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢに隣接している回転ブレード７（７１、７４）の高さは、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢによって延長され、これにより、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する複数の回転ブレード７は、それら全体として上流端７Ａの高さが異なる段違い構造になっている。

前記のような隣接の具体的な構成例として、図１の真空ポンプＰ１では、図２（ａ）のように前述のブレードＮＢと回転ブレード７が一部品として一体に設けられる構造を採用している。

すなわち、図１の真空ポンプＰ１では、図２（ａ）に示したように、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する複数の回転ブレード７、７…のうち、少なくともいずれか１枚の回転ブレード７（７１、７４）の全体（具体的には、回転ブレード７の直径Ｄ方向および厚みＴ方向全体）に対して、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢが一体に設けられる構造（以下「ブレード一体構造」という）を採用している。

図２（ａ）の例では、前記のようなブレード一体構造の採用により、２枚の回転ブレード７２、７３の両側に位置する２枚の回転ブレード７１、７４の上流端７Ａが、他の回転ブレード７２、７３、７５の上流端７Ａより高くなる構成を開示しているが、これに限定されることはない。上流端７Ａの高い回転ブレード７１、７４間に位置する回転ブレード７２、７３の枚数は、必要に応じて適宜増減することが可能である。

《粒子移送段の動作説明》 図１８を参照すると、真空チャンバＣＨ内でのケミカルプロセスにより副次的に生成される微粒子状のプロセス副生成物は、真空チャンバＣＨ内を浮遊・拡散し、自重やガス分子による移送効果により真空ポンプＰ１の吸気口２に向って落下すると想定される。また、真空チャンバＣＨの内壁面に付着堆積した堆積物や圧力調整バルブＢＬに付着堆積した堆積物等も、振動などによって剥がれ落ち、自重により真空ポンプＰ１の吸気口２に向って落下することが想定される。

図２（ａ）を参照すると、前記のような落下によって吸気口２に到来した粒子Ｐａは吸気口２から更に落下し、最初に粒子移送段ＰＮに入射する。そして、入射した粒子Ｐａは粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢに衝突する。

その際、粒子移送段ＰＮでは、ブレードＮＢに対して衝突する複数の粒子のうち、ブレードＮＢの回転による進行方向前側に位置する該ブレードＮＢの斜面ＦＳ（以下「ブレードＮＢの前斜面ＦＳ」という）との衝突によってガス分子排気方向に反射される粒子（以下「排気方向反射粒子」という）の比率は、増加し、吸気口２方向に跳ね返される粒子（以下「逆流粒子」という）の比率は、減少する。その理由は下記《考察１》と《考察２》の通りである。

《考察１》 この考察１では、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢが最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７に隣接して設けられる構造例について検討する。

図１の真空ポンプＰ１において粒子移送段ＰＮを省略した場合（従来の真空ポンプに相当）、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）における粒子の衝突可能領域Ｚ１（図２（ａ）参照）は、次式（１）に基づいて特定される。

一方、図１の真空ポンプＰ１のように、粒子移送段ＰＮを備える場合（本発明の真空ポンプに相当）、その粒子移送段ＰＮにおける粒子の衝突可能領域Ｚ２（図２（ａ）参照）は次式（２）に基づいて特定される。

Ｚ１＝Ｌ１×Ｖｐ／Ｖｒ …式（１） Ｚ２＝Ｌ２×Ｖｐ／Ｖｒ …式（２） Ｌ１：回転ブレード７の配置間隔 Ｌ２：ブレードＮＢの配置間隔 Ｖｐ：粒子Ｐａの落下速度 Ｖｒ：回転ブレード７、ブレードＮＢの回転速度（周速）

図１の真空ポンプＰ１においては、前述の通り、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢの枚数の方が最上段の排気段ＰＴ１を構成する回転ブレード７の枚数よりも少ないことで、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢの配置間隔Ｌ２の方が最上段の排気段ＰＴ１を構成する回転ブレード７の配置間隔Ｌ１よりも広く設定されている。

この点を考慮して上式（１）と上式（２）を比較検討すると、Ｚ１よりもＺ２の方が大となるので（Ｚ２＞Ｚ１）、前述のように、粒子移送段ＰＮでは、排気方向反射粒子の比率が増加し、逆流粒子の比率は減少する。その理由は要するに、粒子の衝突可能領域が広がると、回転ブレード７やブレードＮＢにおいてガス分子排気方向を向いて傾斜している斜面に衝突してガス分子排気方向に反射される確率が、吸気口２方向に逆流する確率の高い面（具体的には、前述の面取り面および面取り部の上部に位置する凸円弧面）に衝突する確率よりも、優位になるためである。

《考察２》 図３は、粒子移送段を備えない真空ポンプ（従来の真空ポンプに相当）において、落下する粒子の衝突可能領域の説明図、図４は、粒子移送段を備える図１の真空ポンプ（本発明の真空ポンプに相当）において、落下する粒子の衝突可能領域の説明図である。

考察２では、前述の段違い構造について検討する。

図３を参照すると、前述の段違い構造を備えない、すなわち粒子移送段ＰＮを省略した真空ポンプ（従来の真空ポンプに相当）において、最上段の排気段Ｐ（ＰＴ１）の直径D部（図２（ｃ）参照）における粒子の衝突可能領域Ｚｐ１については、次式（３）で求まる。

Ｚｐ１＝｛（πＤ／Ｎ－Ｔ）Ｖｐ｝／（Ｖｒ） …式（３） Ｎ：最上段の排気段を構成する回転ブレード７の枚数 Ｄ：直径Ｄ部の寸法（図２（ｃ）参照） Ｔ：最上段の排気段を構成する回転ブレード７の直径D部における軸直角厚み（図２（ｃ）参照） Ｖｐ：粒子の落下速度 Ｖｒ：回転ブレード７の直径D部における回転速度（周速）

図４を参照すると、前述の段違い構造における段差の高さ（突出高さ）Ｚｐ２については、次式（４）に基づいて特定される。

次式（４）は、図２（ａ）における２枚の回転ブレード７２、７３を図３のようにｎ枚の回転ブレード７、７…として考え、ｎ枚の回転ブレード７、７の両側に位置する回転ブレード７１、７４の上流端７Ａが他の回転ブレード（７１、７４以外）の上流端より高くなっている段違い構造について適用したものである。

Ｚｐ２＝｛（πＤ・ｎ／Ｎ）Ｖｐ｝／（Ｖｒ） …式（４） ｎ：上流端が高い回転ブレード７１、７４間に位置する回転ブレードの枚数 Ｄ：直径Ｄ部の寸法（図２（ｃ）参照） Ｎ：最上段の排気段を構成する回転ブレード７の枚数 Ｖｐ：粒子Ｐａの落下速度 Ｖｒ：回転ブレード７の直径D部における回転速度（周速）

図２（ｃ）の直径D部において、ｎ枚の回転ブレード７と、その両側に位置する回転ブレード７（７１、７４）との段差を図４のようにＺｐ２以上にすれば、符号７１と７４の回転ブレード間の空間（図２ではＬ２に相当）に落下した粒子は、ｎ枚の回転ブレード７に衝突することなく、符号７４の回転ブレードの前面に衝突する。そして、符号７４の回転ブレードの前面への粒子の衝突可能領域は、次式（５）による後述のＺｐ３で特定される。

前述の段違い構造を備える、すなわち
粒子移送段ＰＮを備える図１の真空ポンプ（本発明の真空ポンプに相当）では、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する複数の回転ブレード７は、それら全体として上流端７Ａの高さが異なる段違い構造になっている。この段違い構造は、前記の通り、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢに隣接している回転ブレード７の高さが前記ブレードＮＢによって延長されたことによるものであるから、この考察２では“ブレードＮＢの高さＺｐ２分だけ上流端が高い回転ブレードが存在する”と考える。

このように考えた場合において、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）における直径D部（図２（ｃ）参照）での粒子の衝突可能領域Ｚｐ３（図４参照）は、次式（５）に基づいて特定される。

Ｚｐ３＝［｛πＤ（ｎ＋１）／Ｎ－Ｔ）｝Ｖｐ］／（Ｖｒ） …式（５） Ｎ：最上段の排気段を構成する回転ブレード７の枚数 Ｄ：直径Ｄ部の寸法（図２（ｃ）参照） Ｔ：最上段の排気段を構成する回転ブレード７の直径D部における軸直角厚み（図２（ｃ）参照） Ｖｐ：粒子の落下速度 Ｖｒ：回転ブレード７の直径D部における回転速度（周速） ｎ：上流端が高い回転ブレード７１、７４間に位置する回転ブレードの枚数

図４を参照すると、回転ブレード７から見た粒子の相対速度Ｖｃは、直径Ｄ部（図２参照）における回転ブレード７の回転速度Ｖｒと粒子の落下速度Ｖｐから求められる。図４において、上流端が高い回転ブレード７（７１、７４）の間隔ないしは区間をブレード間隔L′とすると、図４のＡ地点から入射した粒子（ブレード間隔L′内で最も下流側まで入射（落下）できる粒子）は、ブレード間隔L′の範囲内で回転ブレード７（７４）先端の延長線上に位置するＢ′地点まで落下する。回転ブレード７（７４）の上端面７ＡからＢ′地点までの落下距離は、前式（５）で求まるＺｐ３となる。粒子移送段ＰＮを備える図１の真空ポンプ（本発明の真空ポンプに相当）では、このＺｐ３の範囲内に面取りなどのブレード面が無いので、Ｂ′地点まで落下した粒子は、更に落下することができ、最終的には回転ブレード７（７４）の前面、具体的にはその回転ブレード７（７４）の下向き斜面におけるＣ′地点に衝突する。

以上の説明から分かるように、粒子移送段ＰＮを備える図１の真空ポンプ（本発明の真空ポンプに相当）においては、回転ブレード７（７４）の上端面７ＡからＣ′地点までの粒子の落下距離Ｚｐ４が当該粒子の衝突可能領域となり、この衝突可能領域（落下距離Ｚｐ４）は前式（５）から得られる衝突可能領域Ｚｐ３よりも大きい。

要するに、前述の段違い構造による段差の高さをＺｐ２にすると、図４のＡ点から入射した粒子はＢ点に衝突するが、そのような段差をＺｐ２以上にすれば、当該粒子はｎ枚の回転ブレード７に衝突せず、回転ブレード７（７４）の前面（例えば、回転ブレード７（７４）の下向き斜面におけるＣ′地点）に衝突する。

ここで、上式（３）と上式（５）を比較検討する。その際、簡単のために上式（３）と上式（５）中の回転ブレード７の厚みＴを無視して考えると、前記のように段差の高さがＺｐ２以上の段違い構造を採用した場合、すなわち、上式（５）の場合は、上式（３）の場合に比べて、粒子Ｐａの衝突可能領域が（ｎ＋１）倍に拡大されるので、排気方向反射粒子の比率は増加し、逆流粒子の比率は減少する。その理由は要するに、粒子の衝突可能領域が広がると、回転ブレード７やブレードＮＢにおいてガス分子排気方向を向いて傾斜している斜面に衝突してガス分子排気方向に反射される確率が、吸気口２方向に逆流する確率の高い面（具体的には、従来例で説明した面取り面および面取り部の上部に位置する凸円弧面）に衝突する確率よりも、優位になるためである。 なお、ブレードＮＢが回転ブレード７とは別に設けられている構造でも、上記の動作は同じである。

《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その１）》 図１の真空ポンプＰ１においては、粒子移送段ＰＮの具体的な構成として、回転ブレード７の全体に対してブレードＮＢが設けられる構成を採用したが、これに限定されることはない。例えば、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したように、回転ブレード７の長さＬ方向の一部にブレードＮＢが設けられる構成や、同図（ｄ）（ｅ）に示したように、回転ブレード７の厚みＴ方向の一部にブレードＮＢが設けられる構成を採用してもよく、そのような構成によっても前述の作用効果（排気方向反射粒子の比率増加、逆流粒子の比率減少）は得られる。

《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その２）》 図１の真空ポンプでは、図２（ａ）に示したように、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する複数の回転ブレード７の具体的な構成として、複数の回転ブレード７の間隔は同じ間隔となるように構成したが、これに限定されることはない。例えば、図６に示したように、前述の段違い構造によって上流端が高くなっている回転ブレード７（７４）と、この回転ブレード７（７４）の回転進行方向前側に位置する回転ブレード７３（以下「先行ブレード７（７３）」という）との配置間隔は、他の回転ブレード７の配置間隔よりも広く設定することができる。

図６を参照すると、前記のような配置間隔の設定を採用した場合は、前述のようにブレードＮＢの前斜面ＦＳとの衝突で反射した排気方向反射粒子が先行ブレード７（７３）に衝突し難くなり、先行ブレード７（７３）の背面（回転方向裏側の吸気口２方向を向いた斜面。以下も同様とする）との衝突による反射で吸気口２方向に跳ね返される粒子（これも逆流粒子の一種）が減り、粒子の排気効率がより一層高まる。

《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その３）》 図１の真空ポンプでは、図２（ａ）に示したように、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する複数の回転ブレード７の具体的な構成として、複数の回転ブレード７の下流端７Ｂは、同じ高さとなるように構成したが、これに限定されることはない。例えば、図７（ａ）に示したように、先行ブレード７（７３）の下流端７Ｂは、他の回転ブレード７の下流端７Ｂよりも吸気口２方向に引っ込んでいる構成（以下「底上げ構造」という）を採用してもよいし、図７（ｂ）に示したように、先行ブレード７（７３）の下流端７Ｂの一部を削って底上げ構造としてもよい。

図７（ａ）（ｂ）を参照すると、前記のような底上げ構造を採用した場合も、前述のようにブレードＮＢの前斜面ＦＳとの衝突で反射した排気方向反射粒子が先行ブレード７（７３）の背面に衝突し難くなり、先行ブレード７（７３）の背面との衝突による反射で吸気口２方向に跳ね返される粒子（これも逆流粒子の一種）が減り、粒子の排気効率がより一層高まる。

《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その４）》 図１の真空ポンプＰ１では、複数の回転ブレード７は全体としてその上流端７Ａが段違い構造となる構成、つまり、回転ブレード７の上流端７ＡがブレードＮＢによって延長されて高くなっている構造（以下「片側延長ブレード構造」という）を採用したが、これに限定されることはない。

例えば、前記のような片側延長ブレード構造に加えて更に、図８に示したように、前述の段違い構造によって上流端７Ａが高くなっている回転ブレード７（７１、７４）の下流端７Ｂは、他の回転ブレード７（７２、７３、７５）の下流端７Ｂよりも長くなるように延長されている構造（以下「両側延長ブレード構造」という）を採用することも可能である。そのような両側延長ブレード構造の具体的な構成例として、なお、図８では、前述の段違い構造を得るのに用いられているブレードＮＢと同等のブレードＮＢによって回転ブレード７（７１、７４）の下流端７Ｂを延長しているが、このような延長の形態に限定されることはない。

ところで、回転ブレード７はロータ６と一体に回転するので、この回転による遠心力は回転ブレード７の固定端から自由端の方向、若しくは、回転ブレード７の回転中心（具体的にはロータ軸５の軸心）から放射方向に作用する。一般的な回転ブレード７は、その形状が回転軸（具体的にはロータ軸５）に直角かつ放射方向となる直線（以下、ブレードの形状中心）まわりに対称になるように設置されている。これは、前記のような回転による遠心力に起因して、回転ブレード７に発生する力のモーメントが回転ブレードの形状中心周りにアンバランスになり、それによって回転ブレード７の根元部（固定端）にねじりモーメントが発生して疲労破損するなどのリスクを低減するための措置である。

先に説明した片側延長ブレード構造では、回転ブレード７の上流端７Ａのみが延長されているので、回転ブレード７の形状中心周りのねじりモーメントのアンバランスが発生し易く、そのようなねじりモーメントによって回転ブレード７の固定端付近、すなわちロータ６の外周面側に位置する部分が疲労破壊するなど、回転ブレード７の損傷があり得ると考えられる。

それに対し、先に説明した両側延長ブレード構造では、回転ブレード７（７１、７４）の上流端７Ａと下流端７Ｂの双方に同等のブレードＮＢが設けられているので、前記のようなねじり力は生じ難く、ねじり力による疲労破壊など、回転ブレード７の損傷も生じ難い。

《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その５）》 図１の真空ポンプＰ１においては、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢの具体的な構成として、当該ブレードＮＢは、最上段の排気段ＰＴ１を構成する回転ブレード７に隣接して設けられる構成、および、その隣接の具体的な構成例として、ブレードＮＢと回転ブレード７が一部品として一体に設けられる構造（図２（ａ）参照）を採用したが、これに限定されることはない。

前記のような隣接の具体的な他の構成例として、例えは図９（ａ）に示したように、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する複数の回転ブレード７のうち、少なくともいずれか一枚の回転ブレード７（７１、７４）の全体又はその一部に対して、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢが別部品として取り付けられる構成を採用することもできる。このような別部品の構成において、前記“回転ブレードの全体又はその一部”の解釈は、前述の《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その１）》での説明に準ずるので、その詳細説明は省略する。

前記別部品として構成した前記ブレードＮＢを採用した場合もまた、その別部品としてのブレードＮＢによって、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する複数の回転ブレード７は、その上流端７Ａの高さが異なる段違い構造になるため、前述の作用効果（排気方向反射粒子の比率増加、逆流粒子の比率減少）が得られる。

前記のように別部品として構成したブレードＮＢを採用した場合には、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢと最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７（７１）との間で、例えば、図９（ｂ）のように隙間が生じたり、図９（ｃ）のように相対的なズレが生じたりする場合もあり得る。かかる隙間やズレが生じる構成も前記“隣接”に含まれ、前述の作用効果（排気方向反射粒子の比率増加、逆流粒子の比率減少）は得られる。前記のような隙間やズレは、設計上必要に応じて積極的に設けられる場合と、加工精度との関係で必然的に設けられる場合とがある。

前記のように粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢを別部品とする構成でも、先に説明した《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その１）》から《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その４）》までの構成を適用してもよい。

前記のように別部品として構成したブレードＮＢを採用した構成において、そのブレードＮＢ、すなわち、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢと、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７（７１）とは、それぞれのブレード面が直接対向する構造になっており、そのように直接対向するブレード面間に例えば固定ブレード８のような固定部品は介在
しない。この点は先に説明したブレード一体構造（図２（ａ）参照）でも同様である。

《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その６）》 図１の真空ポンプでは、粒子移送段ＰＮの具体的な構成として、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢは、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７に隣接して設けられている構成を採用したが、これに限定されることはない。

例えば、図１０に示したように、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢは、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７より所定距離だけ離れた位置に設けられる構成を採用してもよく、このような構成によっても、前述の作用効果（排気方向反射粒子の比率増加、逆流粒子の比率減少）は得られる。

《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その７）》 先に説明した図９（ａ）のように粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢが別部品として取り付けられる構成において、そのブレードＮＢの具体的な取付け構造は、例えば、図１１に示したように、ロータ６上端面の凹部６１に嵌め込み可能な第１の取付け部材６２を用意し、第１の取付け部材６２の外周面（具体的には、第１の取付け部材６２の外周に設けたフランジ６２Ａの外周面）で前記ブレードＮＢを支持するとともに、第１の取付け部材６２を前記凹部６１に嵌め込んだ状態で第１の取付け部材６２とロータ軸５の先端とをボルトＢＴでネジ止め固定する方式を採用してもよい。

前記のような第１の取付け部材６２を用いるブレードＮＢの取付け方式では、ロータ６上端面の凹部６１内にガスが溜まる可能性があるので、第１の取付け部材６２にガス抜き孔６３を設ける、あるいは、第１の取付け部材６２のフランジ６２Ａとロータ６上端面との間にガス抜き溝６４を設ける等、ガス抜き手段を備えることが好ましい。

ロータ６や回転ブレード７などを含む回転体全体の回転バランスをとるために、図１１に示したブレードＮＢは、その回転体の回転中心から見て図１２のように回転対称となるように配置している。このような配置構成については、先に説明した図１から図１０（図３を除く）のブレードＮＢや後述の図１３、図４のブレードＮＢにも適用できる。

《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その８）》 前記のように別部品として構成したブレードＮＢの具体的な取付け構造については、例えば、図１３に示した取付け構造を採用してもよい。この図１３の取付け構造では、ロータ軸５の先端に対して取り付け可能な第２の取付け部材６５を用意し、この第２の取付け部材６５の外周面で前記ブレードＮＢを支持するとともに、第２の取付け部材６５とロータ軸５の先端とをボルトＢＴでネジ止め固定している。

《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その９）》

さらに、別部品として構成した前記ブレードの具体的な取付け構造として、図示は省略するが、ロータ６の吸気口側の上端部に対してボルトで前記ブレードをネジ止め固定する方式も採用し得る。

《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その１０）》 図１の真空ポンプＰ１では、図２（ａ）に示したように、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢの仰角θ１と、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する複数の回転ブレード７の仰角θ２とが同等の角度となるように設定される構成（θ１＝θ２）を採用したが、これに限定されることはない。

例えば、図１４に示したような仰角の設定、すなわち、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢの仰角θ１は、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７の仰角θ２よりも小さく設定されように構成（θ１＜θ２）してもよい。

前記のような仰角の構成を採用した場合は、粒子移送段ＰＮを構成するブレードＮＢが最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７（７１、７４）に対してオーバーハングした形態になり、先行ブレードの方向よりも、ブレード下端間の空間の方向、すなわち、より回転体（具体的には、ロータ６や回転ブレード７などを含む回転体）の軸方向下向きに近い方向の角度に向かって反射するため、ブレードＮＢの前斜面ＦＳとの衝突で反射した排気方向反射粒子が先行ブレード７（７３）の背面に衝突し難くなり、先行ブレード７（７３）との衝突による反射で吸気口２方向に跳ね返される粒子（これも逆流粒子の一種）が減り、粒子の排気効率がより一層高まる。

また、前記のような仰角の設定は、図１４のようにブレードＮＢが別部品として設けられる構成のみならず、図６のようにブレードＮＢと回転ブレード７が一体に設けられる構成にも適用できる。

《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その１１－１および１１－２）》 先に説明した段違い構造による段差の高さ（深さ）は１種類に限定されず、複数の段差の高さ（深さ）の組合せとなる構造でも良い。例えば、階段状に形成しても良いし（図１５参照）、テーパ状に高さが変化するような形状にしてもよい（図１６参照）。さらに、図示は省略するが、複数の段差の高さ（深さ）の組合せ例として、そのような段差の高さ（深さ）がバラバラとなるように設定される構成（段差高さ又は深さ不均一構成）を採用することも可能である。要するに、複数の段差の高さ（深さ）の組合せは必要に応じて適宜変更することができる。また、回転ブレードの半径方向位置によって、段差の高さを変えても良い。

図１５は、粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その１１－１）、具体的には、複数の段差の高さの組合せ例として、段差の高さが階段状に変化した構成の説明図である。また、図１６は、粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その１１－２）、具体的には、複数の段差の高さの組合せ例として、段差の高さがテーパ状に変化した構成の説明図である。

ここで、例えば図４を参照すると、この図４の例では、前述の段違い構造によって上流端７Ａが高くなっている回転ブレード７（７１、７４）とその間に位置する回転ブレード７、７とにおける段差の高さ（深さ）は、一律に同じＺｐ２またはＺｐ２以上のＺｐ３となるように構成している。

それに対し、図１５を参照すると、この図１５の例では、ｎ枚目の回転ブレード７（８０）において前述の段違い構造による段差の高さ（深さ）がＺｐ２以上になるように階段状に変化（ｈ１＜ｈ２＜ｈ３）した構成（以下「階段形状タイプ構成」という）を採用している。

したがって、この階段形状タイプ構成では、段違い構造によって上流端７Ａが高くなっている回転ブレード７（７６、８０）とその間に位置する回転ブレード７（７７、７８、７９）とにおける段差の高さ（深さ）ｈ１、ｈ２、ｈ３は、一律に同じでなく、回転ブレード７の回転方向に向かって順に一段ずつ低くなる（深くなる）ように設定される。このように設定される階段形状タイプ構成を採用した場合でも、図１５に示した微粒子Ｐａの飛跡から分かるように微粒子Ｐａが回転ブレード７（７７、７８、７９）に衝突することはなく、前述の作用効果（排気方向反射粒子の比率増加、逆流粒子の比率減少）は得られる。

前記階段形状タイプ構成を採用した場合、上流端７Ａが高くなっている回転ブレード７（７６、８０）間に位置する回転ブレード７（７７、７８、７９）の上流端７Ａは、いずれも、傾斜のない平面で構成される。

図１６を参照すると、この図１６の例では、n枚目の回転ブレード７（８０）において段違い構造による段差の高さ（深さ）がＺｐ２以上になるようにテーパ状に変化（ｈ４＜ｈ５＜ｈ６）した構成（以下「テーパ形状タイプ構成」という）を採用している。

したがって、このテーパ形状タイプ構成でも、前述の段違い構造によって上流端７Ａが高くなっている回転ブレード７（７６、８０）とその間に位置する回転ブレード７（７７、７８、７９）とにおける段差の高さ（深さ）ｈ４、ｈ５、ｈ６は、一律に同じでなく、回転ブレード７の回転方向に向かって連続的に低くなる（深くなる）ように設定される。このように設定されるテーパ形状タイプ構成を採用した場合でも、図１６に示した微粒子Ｐａの飛跡から分かるように微粒子Ｐａが回転ブレード７（７７、７８、７９）に衝突することはなく、前述の作用効果（排気方向反射粒子の比率増加、逆流粒子の比率減少）は得られる。

前記テーパ形状タイプ構成を採用した場合、上流端７Ａが高くなっている回転ブレード７（７６、８０）間に位置する回転ブレード７（７７、７８、７９）の上流端７Ａは、いずれも、所定角度で傾いた傾斜面で構成される。

ところで、回転ブレード７の配置間隔と高さの比率は、ガス分子を下流側に効果的に移送できる最適な値に設定されているので、回転ブレード７の高さが異なると、一部の回転ブレード７がその最適な設定値から外れてしまい、真空ポンプ全体としての排気性能の低下をもたらすおそれがある。よって、排気性能を確保する上では、回転ブレード７の高さの差は小さい方が好ましい。

この点、先に説明した図１５の階段形状タイプ構成や、図１６のテーパ形状タイプ構成では、ｎ枚目の回転ブレード７（８０）において段違い構造による段差の高さがＺｐ２以上になるように階段状あるいはテーパ状に変化した構成を採用したので、例えば、後述の減高式段違い構造を採用した場合でも、回転ブレード７の高さの差は小さくなり、排気性能の低下は生じ難い。なお、図１５の階段形状タイプ構成や図１６のテーパ形状タイプ構成は、後述の減高式段違い構造だけでなく、前述の段違い構造で採用してもよいことは勿論である。

《粒子移送段ＰＮ付近における本発明の他の実施形態》 図１７は、粒子移送段ＰＮ付近における本発明の他の実施形態の説明図である。この図１７の実施形態では、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）の上流（具体的には、粒子移送段ＰＮより上流）に、反射手段ＲＦとして、最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する複数の回転ブレード７とは逆向きの角度で傾いた固定のブレードＲＦ１（以下「固定反射ブレードＲＦ１」という）を設けている。

図１７を参照すると、微粒子Ｐａは、排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する回転ブレード７（以下「最上段の回転ブレード７」という）で下流方向に反射され、同排気段ＰＴ（ＰＴ１）を構成する固定ブレード８（以下「最上段の固定ブレード８」という）の方向に移行する。このとき、移行する一部の微粒子Ｐａは、図１７に示したように、最上段の固定ブレード８の背面あるいは上端面で再反射されることにより、最上段の回転ブレード７の前面には入射せず、最上段の回転ブレード７間を所定速度で抜けて吸気口２やその先の真空チャンバＣＨの方向へ逆流する確立が高い。

前記のような最上段の固定ブレード８での再反射による微粒子Ｐａ（以下「再反射微粒子Ｐａ」という）の逆流を防止する手段として、反射手段ＲＦは機能する。つまり、再反射微粒子Ｐａは、図１７に示したように、固定反射ブレードＲＦ１で反射され、再び最上段の排気段ＰＴ（ＰＴ１）の方向に移行するようになる。

ところで、前記のように逆流する再反射微粒子Ｐａは、前述の通り最上段の回転ブレード７間を所定速度で通り抜けるので、その通り抜けに必要な速度成分として、最上段の回転ブレードの傾斜と並行（回転方向）の速度成分を持っている。このことから、図１７の実施形態では、上述の通り、固定反射ブレードＲＦ１は最上段の回転ブレード７とは逆向きの角度で傾いた形状とすることにより、逆流する再反射微粒子Ｐａを固定反射ブレードＲＦ１で効果的に捕らえることができるように構成している。

固定反射ブレードＲＦ１の枚数や傾き角度などは、固定反射ブレードＲＦ１による微粒子Ｐａの反射や真空ポンプ全体としての排気効率などを考慮しつつ、必要に応じて適宜変更することができる。

図１７の実施形態では、真空ポンプＰ１の吸気口２より下流に反射手段ＲＦを設けることで、真空ポンプＰＩ内に反射手段ＲＦが配置される構成を採用しているが、こ
れに限定されることはない。図示は省略するが、反射手段ＲＦは例えば真空ポンプＰ１と真空チャンバＣＨとを接続する経路の途中に設けてもよい。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により多くの変形が可能である。

例えば、先に説明した《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その１）》から《粒子移送段ＰＮの他の実施形態（その１１－２）》までの構成、並びに《粒子移送段ＰＮ付近における本発明の他の実施形態》の構成は、必要に応じて適宜組み合わせて用いることができる。

以上説明した実施形態の真空ポンプは、吸気口２から排気口３までの間に、ガス分子を排気する手段として機能する複数の排気段ＰＴを有し、この複数の排気段ＰＴは、排気段ＰＴごとに、放射状に所定間隔で配置された複数の回転ブレード７と固定ブレード８とによりガス分子を排気する構造になっている。このような構造からなる複数の排気段ＰＴにおいて、減高式段違い構造、すなわち、最上段の排気段ＰＴ１を構成する複数の回転ブレード７のうち、少なくとも一部の上流端７Ａの高さを低くすることで（減高）、それら全体として上流端７Ａの高さが異なる段違い構造になり、ガス分子の排気方向に粒子を移送する粒子移送段になってもよい。このような粒子移送段も前述の粒子移送段ＰＮと同等に機能する。

１ 外装ケース２ 吸気口３ 排気口４ ステータコラム５ ロータ軸６ ロータ６１ ロータ上端面の凹部６２ 第１の取付け部材６２Ａ フランジ６３ ガス抜き孔６４ ガス抜き溝６５ 第２の取付け部材７ 回転ブレード８ 固定ブレード９ ネジ溝排気部ステータ９１ ネジ溝ＢＬ 圧力調整バルブＢＴ ボルトＣＨ 真空チャンバＤ 回転ブレードの直径ＥＧ ブレードエッジ部ＦＳ 粒子移送段を構成するブレードの前斜面ＧＥ 最終隙間Ｌ１ 最上段の排気段を構成する回転ブレードの配置間隔Ｌ２ 粒子移送段を構成する回転ブレードの配置間隔ＭＢ１ ラジアル磁気軸受ＭＢ２ アキシャル磁気軸受ＭＯ 駆動モータＭＳ 面取り部ＭＣ 面取り部の上部Ｐ１ 真空ポンプＰａ 微粒子ＰＮ 粒子移送段ＰＳ ネジ溝ポンプ段ＰＴ 排気段ＰＴ１ 最上段の排気段ＰＴｎ 最下段の排気段Ｒ ネジ溝排気流路ＲＦ 反射手段ＲＦ１ 固定反射ブレードＳ ポンプ内排気口側流路Ｚ 従来の真空ポンプ

Claims (19)

1. 吸気口から排気口までの間に、ガス分子を排気する手段として機能する複数の排気段を有し、前記複数の排気段は、排気段ごとに、放射状に所定間隔で配置された複数の回転ブレードと固定ブレードとにより前記ガス分子を排気する構造になっている真空ポンプであって、
   前記複数の排気段のうち最上段の排気段から前記吸気口までの間に、前記ガス分子の排気方向に粒子を移送する粒子移送段として、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードと一緒に回転し、かつ、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードの枚数よりも少ない枚数のブレードを備え、
   前記ブレードで、入射角と反射角が等しく反射する前記粒子が、前記ブレードに隣接する前記回転ブレードと、前記ブレードに隣接する前記回転ブレードの回転による進行方向前側の前記回転ブレードによって少なくとも一部が区画される流路に入り、
   前記ブレードの高さは、以下の式（１）を満たすこと
   を特徴とする真空ポンプ。
   
   Ｚｐ２≧（πＤ・ｎ／Ｎ）×Ｖｐ／Ｖｒ ・・・ 式（１）
   
   Ｚｐ２：前記ブレードの高さ
   Ｄ：直径Ｄ部の寸法
   ｎ：前記ブレードの間に位置する前記回転ブレードの枚数
   Ｎ：前記最上段の排気段を構成する前記回転ブレードの枚数
   Ｖｐ：前記粒子の落下速度
   Ｖｒ：前記ブレードの回転速度
2. 前記粒子移送段を構成する前記ブレードは、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードに隣接して設けられていること
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、少なくともいずれか一枚の回転ブレードの全体又はその一部に対して、前記粒子移送段を構成する前記ブレードが一体に設けられること
   を特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
4. 前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、前記粒子移送段を構成する前記ブレードに隣接している回転ブレードの高さが、前記粒子移送段を構成する前記ブレードによって延長されることにより、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードは、それら全体として上流端の高さが異なる段違い構造になっていること
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
5. 前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、前記段違い構造によって、上流端が高くなっている回転ブレードと、この回転ブレードの回転進行方向前側に位置する回転ブレードとの配置間隔は、他の前記複数の回転ブレードの配置間隔よりも広く設定されていること
   を特徴とする請求項４に記載の真空ポンプ。
6. 前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、前記段違い構造によって上流端が高くなっている回転ブレードの回転進行方向前側に位置する前記回転ブレードの下流端は、他の前記複数の回転ブレードの下流端よりも前記吸気口方向に引っ込んでいること
   を特徴とする請求項４に記載の真空ポンプ。
7. 前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、前記段違い構造によって上流端が高くなっている回転ブレードの下流端は、他の前記複数の回転ブレードの下流端よりも長くなるように延長されていること
   を特徴とする請求項４に記載の真空ポンプ。
8. 前記段違い構造による段差の高さが階段状に変化する構成になっていること
   を特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
9. 前記段違い構造による段差の高さがテーパ状に変化する構成になっていること
   を特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
10. 前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、少なくともいずれか一枚の回転ブレードの全体又はその一部に対して、前記粒子移送段を構成する前記ブレードが別部品として取り付けられること
    を特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
11. 前記粒子移送段を構成する前記ブレードの仰角が、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードの仰角よりも小さく設定されていること
    を特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
12. 前記粒子移送段を構成する前記ブレードは、前記最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードより離れた位置に設けられること
    を特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の真空ポンプに用いられ、前記粒子移送段を構成する前記ブレードを備えたブレード部品。
14. 吸気口から排気口までの間に、ガス分子を排気する手段として機能する複数の排気段を有し、前記複数の排気段は、排気段ごとに、放射状に所定間隔で配置された複数の回転ブレードと固定ブレードとにより前記ガス分子を排気する構造になっている真空ポンプであって、
    最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードのうち、少なくとも一部の上流端の高さを低くすることで、それら全体として上流端の高さが異なる段違い構造になり、前記ガス分子の排気方向に粒子を移送する粒子移送段になっており、
    前記高さが異なる段違い構造の高さの高い回転ブレードで、入射角と反射角が等しく反射する前記粒子が、前記高さの高い回転ブレードと、前記高さの高い回転ブレードの回転による進行方向前側の前記回転ブレードによって少なくとも一部が区画される流路に入り、
    前記高さの高い回転ブレードの枚数は、前記高さが異なる段違い構造の高さの低い回転ブレードの枚数より少なく、
    前記高さの高い回転ブレードの突出部は、少なくとも一部が以下の式（２）を満たすこと
    を特徴とする真空ポンプ。
    
    Ｚｐ２≧（πＤ・ｎ／Ｎ）×Ｖｐ／Ｖｒ ・・・ 式（２）
    
    Ｚｐ２：前記高さの高いブレードの突出高さ
    Ｄ：直径Ｄ部の寸法
    ｎ：前記高さの高いブレードの間に位置する前記回転ブレードの枚数
    Ｎ：前記最上段の排気段を構成する前記回転ブレードの枚数
    Ｖｐ：前記粒子の落下速度
    Ｖｒ：前記ブレードの回転速度
15. 前記段違い構造による段差の高さが階段状に変化する構成になっていること
    を特徴とする請求項１４項に記載の真空ポンプ。
16. 前記段違い構造による段差の高さがテーパ状に変化する構成になっていること
    を特徴とする請求項１４項に記載の真空ポンプ。
17. 請求項１ないし請求項１２または請求項１４ないし請求項１６のいずれか１項に記載の真空ポンプに用いられ、前記粒子移送段を構成する前記ブレードを備えたロータ。
18. 前記最上段の排気段の上流に、反射手段として、その最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードとは逆向きの角度で傾いた固定のブレードを設けたこと
    を特徴とする請求項１ないし請求項１２または請求項１４ないし請求項１６のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
19. 請求項１８に記載の真空ポンプに用いられる固定のブレードであって、前記最上段の排気段の上流に、前記反射手段として、その最上段の排気段を構成する前記複数の回転ブレードとは逆向きの角度で傾いたことを特徴とする固定のブレード。
    

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