JP7493556B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、真空ポンプに関する。

半導体製造装置に設けられた真空チャンバ内の排気処理には、ターボ分子ポンプ等の真
空ポンプが使用される。半導体の製造工程では、半導体の基板に様々なプロセスガスを作
用させる工程があり、真空ポンプは、半導体製造装置のチャンバ内を真空にする際に使用
されるのみならず、チャンバ内からプロセスガスを排気する際にも使用される。

このようなプロセスガスは、蒸気圧曲線で示される圧力と温度の関係が気相から固相に
移る箇所において固体化して、副生成物として析出される。このような副生成物が真空ポンプ内で堆積すると、排気されるガスの流路が狭められて真空ポンプの圧縮性能、排気性能が低下するおそれがある。例えば真空ポンプの外装体を構成するベース部や、ロータを回転駆動させる電磁石やモータ等の電装品を収容する収容部（ステータコラム）は温度が低いため、これらに排気ガスが接触すると副生成物が堆積してしまう。

このような問題に対し、従来、ベース部等の少なくとも一部を隔壁で覆うことによって、排気ガスがベース部等に直接接触することを防止することが行われている。例えば特許文献１では、真空ポンプにおけるネジ溝ポンプ部の下流側に隔壁（特許文献１では断熱壁）を設け、この隔壁によって低温部であるステータコラムやベース部の少なくとも一部を覆うことで、副生成物がベース部等に堆積することを抑制している。

国際公開第２０２１／０９０７３８号

ところで特許文献１の隔壁は、同文献の図４に示されているように、例えばボルト等によってネジ溝ステータに固定される。このとき隔壁は、ボルトを締め付けることによって基本的にはネジ溝ステータに対して密に接触するものの、部品を加工する際のばらつき等が原因となって両者の取り付け面同士が十分に接触しないおそれがある。このような場合には、隔壁とネジ溝ステータとの取り付け面の間から排気ガスが漏れる結果、ベース部等に副生成物が堆積してしまうことが懸念された。

このような点に鑑み、本発明は、隔壁とこれを取り付ける部分との間から排気ガスが漏れ出す不具合をより確実に防止できる真空ポンプを提供することを目的とする。

本発明の真空ポンプは、排気口を有する外装体と、電装部を収容して前記外装体の内側に配置される収容部と、前記外装体の内側で回転自在に支持され、前記電装部によって回転する回転軸と、前記収容部の外側に配置され、前記回転軸に固定されたロータと、前記ロータの外周側に配置されたステータと、前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に設けられ、ガスが流れるポンプ流路と、前記ステータに取り付けられ、前記ポンプ流路の出口から前記排気口までの前記ガスの流路を画定する隔壁と、前記ステータと前記隔壁とを加熱する加熱手段とを有し、前記ステータと前記隔壁との取り付け面に、前記ガスの侵入を抑制するシール部材が設けられ、前記ステータは、前記排気口につながる貫通孔を有し、前記取り付け面は、前記隔壁を径方向に位置決めする段差部と、前記隔壁を軸方向に位置決めするメタルタッチ面を有し、前記段差部と前記メタルタッチ面は、前記回転軸の前記軸方向に対して前記貫通孔から前記軸方向下側にずれた位置に設けられていることを特徴とする。

このような真空ポンプにおいて、前記メタルタッチ面は、前記シール部材に対して前記ガスの上流側に設けられていることが好ましい。

また前記ステータと前記隔壁は、互いに異なる素材で形成されていることが好ましい。

そして前記隔壁は、前記ステータよりも熱伝導率が高い素材で形成されていることが好ましい。

また前記ロータと前記隔壁が対向する対向面の少なくとも一部に、前記収容部への前記ガスの流れ込みを抑制する非接触シール構造が設けられていることが好ましい。

また前記隔壁は、前記ステータに対して前記回転軸の前記軸方向からボルトによって固定されていることが好ましい。

本発明の真空ポンプは、ロータの外周側に配置されたステータに隔壁を取り付けるものであって、ステータと隔壁との取り付け面には、ガスの侵入を抑制するシール部材が設けられている。すなわち、例えばステータや隔壁を加工する際のばらつき等が原因となって両者を取り付けた際にガスが漏れる程度の隙間が生じる場合でも、シール部材によってガスが漏れ出す不具合をより確実に防止することができる。

本発明に係る真空ポンプの第一実施形態を概略的に示した縦断面図である。 図１に示した真空ポンプのアンプ回路の回路図である。 電流指令値が検出値より大きい場合の制御を示すタイムチャートである。 電流指令値が検出値より小さい場合の制御を示すタイムチャートである。 図１に示した真空ポンプに関し、（ａ）はＡ部の部分拡大図であり、（ｂ）はＢ部の部分拡大図である。 図１に示したヒータスペーサと隔壁に関し、（ａ）はヒータスペーサと隔壁を組み合わせた状態を示した斜視図であり、（ｂ）はヒータスペーサの斜視図であり、（ｃ）は隔壁の斜視図である。 本発明に係る真空ポンプの第二実施形態を概略的に示した縦断面図である。 図７に示した真空ポンプに関し、（ａ）はＣ部の部分拡大図であり、（ｂ）はＤ部の部分拡大図である。 図７に示したヒータスペーサと隔壁に関し、（ａ）はヒータスペーサと隔壁を組み合わせた状態を示した斜視図であり、（ｂ）はヒータスペーサの斜視図であり、（ｃ）は隔壁の斜視図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る真空ポンプの一実施形態であるターボ分子ポンプについて、図面を参照しながら説明する。

このターボ分子ポンプ１００の縦断面図を図１に示す。図１において、ターボ分子ポンプ１００には、円筒状の外筒１２７（外装体の一部）の上端に吸気口１０１が備えられている。そして、外筒１２７の内方には、中心軸ＣＡを中心に回転する回転体１０３（ロータ）が備えられている。回転体１０３は、ガスを吸引排気するためのタービンブレードである複数の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）を周部に放射状かつ多段に備えている。この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３（回転軸）が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。回転体１０３は、一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属によって構成されている。

上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接して、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応して４個の上側径方向センサ１０７が備えられている。上側径方向センサ１０７は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸１１３の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸１１３の位置を検出する。この上側径方向センサ１０７はロータ軸１１３、すなわちそれに固定された回転体１０３の径方向変位を検出し、不図示の制御装置に送るように構成されている。

この制御装置においては、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ１０７によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４の励磁制御指令信号を生成し、図２に示すアンプ回路１５０（後述する）が、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４を励磁制御することで、ロータ軸１１３の上側の径方向位置が調整される。

そして、このロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄、ステンレスなど）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。

さらに、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向位置信号が上記制御装置に送られるように構成されている。

そして、上記制御装置において、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ１０９によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、アンプ回路１５０が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石１０６Ａが磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂが金属ディスク１１１を下方に吸引し、ロータ軸１１３の軸方向位置が調整される。

このように、上記制御装置は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。なお、これら上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０については、後述する。

一方、モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、上記制御装置によって制御されている。また、モータ１２１には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転速度が検出されるようになっている。

さらに、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。上記制御装置では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。

外筒１２７の内周側で且つ回転体１０３の外周側には、回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）が配設されている。回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。

また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼１２３の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・）の間に嵌挿された状態で支持されている。

固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９（外装体の一部）が配設されている。ベース部１２９には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。チャンバ（真空チャンバ）側から吸気口１０１に入ってターボ分子ポンプ１００の内部を移送されてきた排気ガスは、下流側の排気口１３３へと送られる。

固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間には、ネジ付スペーサ１３１、ヒータスペーサ１３４、隔壁（インシュレータウォール）１３５、シール部材１３６、断熱スペーサ１３７が設けられている。上述した固定翼１２３、固定翼スペーサ１２５、ネジ付スペーサ１３１、及びヒータスペーサ１３４は、ステータの一部を構成する部材である。なお、ヒータスペーサ１３４、隔壁１３５、シール部材１３６、断熱スペーサ１３７に関する詳細な説明は後述する。

ネジ付スペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。回転体１０３の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）に続く最下部には円筒部１０２ｄが垂下されている。この円筒部１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付スペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。ネジ付スペーサ１３１や円筒部１０２ｄは、ネジ溝ポンプ部として機能するものであり、回転翼１０２および固定翼１２３によってネジ溝１３１ａに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつ排気口１３３へと送られる。なおネジ溝ポンプ部としての機能は、ターボ分子ポンプ１００の用途に応じて任意に設けられる。

ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。

かかる構成において、回転翼１０２がロータ軸１１３と共にモータ１２１により回転駆動されると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバから排気ガスが吸気される。回転翼１０２の回転速度は通常２００００ｒｐｍ～９００００ｒｐｍであり、回転翼１０２の先端での周速度は２００ｍ／ｓ～４００ｍ／ｓに達する。吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間及びネジ付スペーサ１３１と円筒部１０２ｄの間のポンプ流路を通り、ネジ付スペーサ１３１、ヒータスペーサ１３４、及び隔壁１３５で画定される流路を通過して排気口１３３へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。

固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触する際に生ずる摩擦熱などを外筒１２７へと伝達する。

なお、上記では、ネジ付スペーサ１３１は回転体１０３の円筒部１０２ｄの外周に配設し、ネジ付スペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に円筒部１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。

また、ターボ分子ポンプ１００の用途によっては、吸気口１０１から吸引されたガスが上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７、モータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂ、軸方向センサ１０９などで構成される電装部に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２（収容部）で覆われ、このステータコラム１２２内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。

本実施形態のベース部１２９には、パージポート１１５が配設され、このパージポート１１５を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転翼１０２の内周側円筒部の間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。

ここに、ターボ分子ポンプ１００は、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部（不図示）を備えている。この電子回路部は、ＥＥＰ－ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、それらの実装用の基板等から構成される。この電子回路部は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。

ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、或いは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ１００内部では、排気ガスの圧力は、吸気口１０１で最も低く排気口１３３で最も高い。プロセスガスが吸気口１０１から排気口１３３へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、固体状となり、ターボ分子ポンプ１００内部に付着して堆積する。

例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ４が使用された場合、低真空（７６０［ｔｏｒｒ］～１０－２［ｔｏｒｒ］）かつ、低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ３）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、ターボ分子ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は、排気口１３３付近やネジ付スペーサ１３１付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。

そのため、この問題を解決するために、従来はベース部１２９等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部１２９の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つようにヒータの加熱や水冷管による冷却の制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。本実施形態のターボ分子ポンプ１００は、ＴＭＳを行うためのヒータ１３８（加熱手段）と温度センサ１３９をヒータスペーサ１３４に取り付けている。

次に、このように構成されるターボ分子ポンプ１００に関して、その上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０について説明する。このアンプ回路１５０の回路図を図２に示す。

図２において、上側径方向電磁石１０４等を構成する電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して電源１７１の正極１７１ａに接続されており、また、その他端が電流検出回路１８１及びトランジスタ１６２を介して電源１７１の負極１７１ｂに接続されている。そして、トランジスタ１６１、１６２は、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース－ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。

このとき、トランジスタ１６１は、そのダイオードのカソード端子１６１ａが正極１７１ａに接続されるとともに、アノード端子１６１ｂが電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ１６２は、そのダイオードのカソード端子１６２ａが電流検出回路１８１に接続されるとともに、アノード端子１６２ｂが負極１７１ｂと接続されるようになっている。

一方、電流回生用のダイオード１６５は、そのカソード端子１６５ａが電磁石巻線１５１の一端に接続されるとともに、そのアノード端子１６５ｂが負極１７１ｂに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード１６６は、そのカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子１６６ｂが電流検出回路１８１を介して電磁石巻線１５１の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路１８１は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。

以上のように構成されるアンプ回路１５０は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が５軸制御で、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂが合計１０個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路１５０が構成され、電源１７１に対して１０個のアンプ回路１５０が並列に接続されるようになっている。

さらに、アンプ制御回路１９１は、例えば、上記制御装置の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部（以下、ＤＳＰ部という）によって構成され、このアンプ制御回路１９１は、トランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替えるようになっている。

アンプ制御回路１９１は、電流検出回路１８１が検出した電流値（この電流値を反映した信号を電流検出信号１９１ｃという）と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、ＰＷＭ制御による１周期である制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅の大きさ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２）を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂを、アンプ制御回路１９１からトランジスタ１６１、１６２のゲート端子に出力するようになっている。

なお、回転体１０３の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線１５１に流れる電流の急激な増加（あるいは減少）ができるように、電源１７１としては、例えば５０Ｖ程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間には、電源１７１の安定化のために、通常コンデンサが接続されている（図示略）。

かかる構成において、トランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにすると、電磁石巻線１５１に流れる電流（以下、電磁石電流ｉＬという）が増加し、両方をｏｆｆにすると、電磁石電流ｉＬが減少する。

また、トランジスタ１６１、１６２の一方をｏｎにし他方をｏｆｆにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路１５０にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路１５０におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ１６１、１６２を制御することにより、ターボ分子ポンプ１００に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路１８１で測定することで電磁石巻線１５１を流れる電磁石電流ｉＬが検出可能となる。

すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図３に示すように制御サイクルＴｓ（例えば１００μｓ）中で１回だけ、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘ（図示せず）に向かって増加する。

一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図４に示すように制御サイクルＴｓ中で１回だけパルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎ（図示せず）に向かって減少する。

そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２の経過後は、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにする。そのため、この期間中は、アンプ回路１５０にフライホイール電流が保持される。

次に、上述したヒータスペーサ１３４、隔壁１３５、シール部材１３６、断熱スペーサ１３７について詳細に説明する。

ヒータスペーサ１３４は、図１、図５、図６に示すように全体的にリング状になる部材であって、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成される。ヒータスペーサ１３４は、一例として、高温時の強度確保のために強度の高い材料で構成することが好ましく、本実施形態においてはこの点を考慮してステンレスで構成している。図示したようにヒータスペーサ１３４の上部には、ネジ付スペーサ１３１が取り付けられる。またヒータスペーサ１３４の側面には、ヒータ１３８と温度センサ１３９を取り付けるための取付け穴が設けられていて、ヒータ１３８と温度センサ１３９はヒータスペーサ１３４に保持される。

また図５に示すようにヒータスペーサ１３４は、径方向内側における下部において、水平方向に延在する平坦なメタルタッチ面１３４ａと、メタルタッチ面１３４ａの径方向外側から垂直方向下方に向かって延在する径方向位置決め面１３４ｂと、径方向位置決め面１３４ｂよりも内径が大であって径方向位置決め面１３４ｂの下方に位置する逃げ面１３４ｃとを備えている。更にヒータスペーサ１３４の下面には、シール部材１３６が取り付けられる環状凹部１３４ｄが設けられている。なお、図示したように隔壁１３５は、ヒータスペーサ１３４におけるメタルタッチ面１３４ａ、径方向位置決め面１３４ｂ、逃げ面１３４ｃ、及び環状凹部１３４ｄにかけての部位に取り付けられるものであって、以下の説明においてはこれらの部位を、ヒータスペーサ１３４の取り付け面と称する。メタルタッチ面１３４ａには、周方向に間隔をあけて配置された複数の雌ねじ部１３４ｅが設けられている。

更にヒータスペーサ１３４は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、径方向にヒータスペーサ１３４を貫通する円形の貫通孔１３４ｆを備えている。貫通孔１３４ｆは、ターボ分子ポンプ１００として組み立てた際に、排気口１３３に連通するものである。また貫通孔１３４ｆは、ヒータスペーサ１３４の軸方向（中心軸ＣＡに沿う方向）に対して、メタルタッチ面１３４ａ、径方向位置決め面１３４ｂ、及び逃げ面１３４ｃにかけての部位に重なる位置に設けられている。

隔壁１３５は、図１、図５、図６に示すように全体的にリング状になる部材であって、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成される。隔壁１３５は、後述するようにヒータスペーサ１３４に取り付けられたヒータ１３８からの熱で加熱されることが好ましく、本実施形態においてはこの点を考慮してヒータスペーサ１３４よりも熱伝導率が高い素材（例えばアルミニウム）で隔壁１３５を構成している。

また本実施形態の隔壁１３５は、円環板状の環状壁部１３５ａを備えている。環状壁部１３５ａの内縁部には、上方に向けて延在する円筒状の内側周壁部１３５ｂが設けられていて、内側周壁部１３５ｂの上端部には、径方向外側に向けて突出する折返し部１３５ｃ（図６では図示省略）が設けられている。また隔壁１３５は、隔壁１３５の外縁部１３５ｄよりも径方向内側に位置する部位から上方に向けて延在する円筒状の外側周壁部１３５ｅを備えている。外側周壁部１３５ｅの上面は、水平方向に延在する平坦な面である。以下、外側周壁部１３５ｅの上面をメタルタッチ面１３５ｆと称する。なお隔壁１３５は、図示したようにヒータスペーサ１３４における外縁部１３５ｄ、外側周壁部１３５ｅ、及びメタルタッチ面１３５ｆにかけての部位に取り付けられるものであって、以下の説明においては外縁部１３５ｄ、外側周壁部１３５ｅ、及びメタルタッチ面１３５ｆにかけての部位を、隔壁１３５の取り付け面と称する。

外側周壁部１３５ｅには、周方向に間隔をあけて配置されて上下方向に外側周壁部１３５ｅを貫通する複数のボルト通し孔１３５ｇが設けられている。ボルト通し孔１３５ｇは、雌ねじ部１３４ｅに対応する位置に設けられている。そしてヒータスペーサ１３４の取り付け面と隔壁１３５の取り付け面を向かい合わせにした状態で、ボルト１４０をボルト通し孔１３５ｇに挿入してこれを雌ねじ部１３４ｅに螺合させることにより、隔壁１３５をヒータスペーサ１３４に取り付けることができる。

更に隔壁１３５は、図６（ｃ）に示すように外側周壁部１３５ｅを径方向に貫く半円状の切欠き部１３５ｈを備えている。切欠き部１３５ｈは、図６（ａ）に示したように隔壁１３５をヒータスペーサ１３４に取り付けた状態において、貫通孔１３４ｆと組み合わさって一つの孔を形成する。

シール部材１３６は、弾性を有する材料（ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等）によって環状をなすように形成されていて、部材に密着させた際、密着させた部材とシール部材１３６との間からのガスの侵入を抑制する機能を備える。本実施形態のシール部材１３６は、Ｏリングである。

断熱スペーサ１３７は、全体的にリング状になる部材であって、熱伝導率が低い（熱が伝わり難い）材料により構成される。断熱スペーサ１３７の構成材料は、例えばステンレスである。図示したように断熱スペーサ１３７は、ベース部１２９とヒータスペーサ１３４との間に介在され、ベース部１２９は、ヒータスペーサ１３４と断熱されている。

このような部材によって構成されるターボ分子ポンプ１００において、ボルト１４０で隔壁１３５をヒータスペーサ１３４に取り付けた際、シール部材１３６は環状凹部１３４ｄの下面と外縁部１３５ｄの上面に密着する。また隔壁１３５をヒータスペーサ１３４に取り付けた際、径方向位置決め面１３４ｂと外側周壁部１３５ｅの上部外周面が接触し、且つメタルタッチ面１３４ａとメタルタッチ面１３５ｆが接触するため、隔壁１３５はヒータスペーサ１３４に対して径方向に位置決めされ、且つ上下方向にも位置決めされる。なお、径方向位置決め面１３４ｂの下方に位置する逃げ面１３４ｃは、径方向位置決め面１３４ｂの内径よりも大径であるため、隔壁１３５をヒータスペーサ１３４に取り付けた際、基本的には外側周壁部１３５ｅの外周面には接触しない。すなわち、径方向位置決め面１３４ｂと逃げ面１３４ｃを形成する際、加工精度を要するのは径方向位置決め面１３４ｂのみでよいため、ヒータスペーサ１３４の加工コストを抑えることができる。

そして隔壁１３５をヒータスペーサ１３４に取り付けた際、ネジ付スペーサ１３１と円筒部１０２ｄの下方には、ネジ付スペーサ１３１、ヒータスペーサ１３４、及び隔壁１３５で画定され、且つネジ付スペーサ１３１と円筒部１０２ｄの間のポンプ流路に通じるとともに貫通孔１３４ｆに連通する環状の流路が形成される。また隔壁１３５の折返し部１３５ｃは、円筒部１０２ｄの直下に位置していて、折返し部１３５ｃの上面と円筒部１０２ｄの下面との間には、隙間が設けられている。この隙間は、回転体１０３が回転する際に円筒部１０２ｄと折返し部１３５ｃとが接触せず、且つ上述した環状の流路を流れるガスがこの隙間を通過してステータコラム１２２へ流れ込まない程度に狭められていて、非接触シール構造として機能する。

またボルト１４０でヒータスペーサ１３４に取り付けられた隔壁１３５は、ヒータスペーサ１３４と熱的に接続される。従ってヒータ１３８からの熱は、ヒータスペーサ１３４から隔壁１３５へ十分に伝達されるため、隔壁１３５を効果的に加熱することができる。なお内側周壁部１３５ｂは、隔壁１３５の取り付け面から離隔しているが、隔壁１３５は熱伝導率の高い材料で構成されているため、ヒータ１３８からの熱によって内側周壁部１３５ｂも加熱される。このようにヒータスペーサ１３４と隔壁１３５は、その全域に亘って十分に加熱されるため、上述した環状の流路において排気ガス由来による副生成物の析出を抑制することができる。また外側周壁部１３５ｅは、図示したように上方に向けて長く延在していて、隔壁１３５をヒータスペーサ１３４に取り付けた際、その上端部はヒータ１３８に近いところへ位置している。すなわちこのような外側周壁部１３５ｅを備える隔壁１３５を用いる場合は、ヒータ１３８からの熱を受けやすく、加熱されやすい構造となっているといえる。

なお、上述した環状の流路はヒータスペーサ１３４と隔壁１３５によって形成されるため、この環状の流路を流れる排気ガスは、例えばヒータスペーサ１３４と隔壁１３５の加工状態や取り付け状態によっては、ヒータスペーサ１３４の取り付け面と隔壁１３５の取り付け面の間を通ってベース部１２９や断熱スペーサ１３７に向けて漏れ出して、副生成物がベース部１２９等に堆積してしまうことが懸念される。しかし本実施形態のターボ分子ポンプ１００は、隔壁１３５をヒータスペーサ１３４に取り付けた際、シール部材１３６は環状凹部１３４ｄの下面と外縁部１３５ｄの上面に密着するため、排気ガスの漏れ出しを防止することができる。

次に、図７～図９を参照しながら本発明に係る真空ポンプの第二実施形態であるターボ分子ポンプ２００について説明する。なおターボ分子ポンプ２００は、基本的には上述したターボ分子ポンプ１００のヒータスペーサ１３４と隔壁１３５に替えて、ヒータスペーサ２３４と隔壁２３５を備えるものである。よって以下では、ヒータスペーサ２３４と隔壁２３５に関して詳細に説明するものとし、その他については図面に同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

ヒータスペーサ２３４は、図７～図９に示すように全体的にリング状になる部材であって、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成される。ヒータスペーサ２３４は、一例として、高温時の強度確保のために強度の高い材料で構成することが好ましく、本実施形態においてはこの点を考慮してステンレスで構成している。ヒータスペーサ２３４の上部には、図７に示すようにネジ付スペーサ１３１が取り付けられる。またヒータスペーサ２３４の側面には、ヒータ１３８と温度センサ１３９を取り付けるための取付け穴が設けられていて、ヒータ１３８と温度センサ１３９はヒータスペーサ２３４に保持される。

また図８に示すようにヒータスペーサ２３４は、その下部において、水平方向に延在する平坦なメタルタッチ面２３４ａを備えている。なお、このメタルタッチ面２３４ａは、後述する雌ねじ部２３４ｅを避け、かつ、囲むように存在している。メタルタッチ面２３４ａの径方向内側には、垂直方向上方に向かって延在する径方向位置決め面２３４ｂが設けられている。またメタルタッチ面２３４ａには、シール部材１３６が取り付けられる環状凹部２３４ｄが設けられている。図示したように隔壁２３５は、ヒータスペーサ２３４におけるメタルタッチ面２３４ａ、径方向位置決め面２３４ｂ、及び環状凹部２３４ｄにかけての部位に取り付けられるものであって、以下の説明においてはこれらの部位を、ヒータスペーサ２３４の取り付け面と称する。またメタルタッチ面２３４ａには、周方向に間隔をあけて配置された複数の雌ねじ部２３４ｅが設けられている。

更にヒータスペーサ２３４は、図９に示すように、径方向にヒータスペーサ２３４を貫通する円形の貫通孔２３４ｆを備えている。貫通孔２３４ｆは、ターボ分子ポンプ２００として組み立てた際に、排気口１３３に連通するものである。また貫通孔２３４ｆは、ヒータスペーサ２３４の軸方向（中心軸ＣＡに沿う方向）に対して、メタルタッチ面２３４ａ、径方向位置決め面２３４ｂ、及び環状凹部２３４ｄにかけての部位からずれた位置（メタルタッチ面２３４ａ等よりも上方の位置）に設けられている。

隔壁２３５は、図７～図９に示すように全体的にリング状になる部材であって、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成される。隔壁２３５は、上述した隔壁１３５と同様にヒータ１３８からの熱で加熱されることが好ましく、本実施形態においてはこの点を考慮してヒータスペーサ２３４よりも熱伝導率が高い素材（例えばアルミニウム）で隔壁２３５を構成している。

また隔壁２３５は、円環板状の環状壁部２３５ａを備えている。環状壁部２３５ａの内縁部には、上方に向けて延在する円筒状の内側周壁部２３５ｂが設けられていて、内側周壁部２３５ｂの上端部には、径方向外側に向けて突出する折返し部２３５ｃが設けられている。また隔壁２３５は、環状壁部２３５ａの径方向外側に位置する外縁部２３５ｄを備えている。外縁部２３５ｄの上面は、環状壁部２３５ａの上面よりも下方に位置していて、外縁部２３５ｄと環状壁部２３５ａの間には、垂直方向に延在する段差部２３５ｅが設けられている。また外縁部２３５ｄの上面は、水平方向に延在する平坦な面である。以下、外縁部２３５ｄの上面をメタルタッチ面２３５ｆと称する。なお隔壁２３５は、図示したようにヒータスペーサ２３４におけるメタルタッチ面２３５ｆから段差部２３５ｅにかけての部位に取り付けられるものであって、以下の説明においてはメタルタッチ面２３５ｆから段差部２３５ｅにかけての部位を、隔壁２３５の取り付け面と称する。なお、このメタルタッチ面２３５ｆは、後述するボルト通し孔２３５ｇを避け、かつ、囲むように存在している。

外縁部２３５ｄには、周方向に間隔をあけて配置されて上下方向に外縁部２３５ｄを貫通する複数のボルト通し孔２３５ｇが設けられている。ボルト通し孔２３５ｇは、雌ねじ部２３４ｅに対応する位置に設けられている。そしてヒータスペーサ２３４の取り付け面と隔壁２３５の取り付け面を向かい合わせにした状態で、ボルト１４０をボルト通し孔２３５ｇに挿入してこれを雌ねじ部２３４ｅに螺合させることにより、隔壁２３５をヒータスペーサ２３４に取り付けることができる。

このような部材によって構成されるターボ分子ポンプ２００において、ボルト１４０で隔壁２３５をヒータスペーサ２３４に取り付けた際、シール部材１３６は環状凹部２３４ｄの下面と外縁部２３５ｄの上面に密着する。また隔壁２３５をヒータスペーサ２３４に取り付けた際、径方向位置決め面２３４ｂと段差部２３５ｅの側面が接触し、且つメタルタッチ面２３４ａとメタルタッチ面２３５ｆが接触するため、隔壁２３５はヒータスペーサ２３４に対して径方向に位置決めされ、且つ上下方向にも位置決めされる。

そして隔壁２３５をヒータスペーサ２３４に取り付けた際、ネジ付スペーサ１３１と円筒部１０２ｄの下方には、ネジ付スペーサ１３１、ヒータスペーサ２３４、及び隔壁２３５で画定され、且つネジ付スペーサ１３１と円筒部１０２ｄの間のポンプ流路に通じるとともに貫通孔２３４ｆに連通する環状の流路が形成される。また隔壁２３５の折返し部２３５ｃは、円筒部１０２ｄの直下に位置していて、折返し部２３５ｃの上面と円筒部１０２ｄの下面との間には、隙間が設けられている。なおこの隙間は、図５に示した折返し部１３５ｃと円筒部１０２ｄの間に設けられる隙間と同様に、非接触シール構造として機能する。

ボルト１４０でヒータスペーサ２３４に取り付けられた隔壁２３５は、ヒータスペーサ２３４と熱的に接続される。また隔壁２３５は熱伝導率の高い材料で構成されている。従って隔壁２３５の取り付け面から離隔している内側周壁部２３５ｂも、ヒータスペーサ２３４に取り付けたヒータ１３８からの熱によって加熱される。このようにヒータスペーサ２３４と隔壁２３５は、その全域に亘って十分に加熱されるため、上述した環状の流路において排気ガス由来による副生成物の析出を抑制することができる。

上述した環状の流路は、ヒータスペーサ２３４と隔壁２３５によって形成される。よってヒータスペーサ２３４と隔壁２３５の加工状態や取り付け状態によっては、環状の流路を流れる排気ガスがヒータスペーサ２３４の取り付け面と隔壁２３５の取り付け面の間を通ってベース部１２９や断熱スペーサ１３７に向けて漏れ出して、副生成物がベース部１２９等に堆積してしまうことが懸念される。しかし本実施形態のターボ分子ポンプ２００は、隔壁２３５をヒータスペーサ２３４に取り付けた際、シール部材１３６は環状凹部２３４ｄの下面と外縁部２３５ｄの上面に密着するため、排気ガスの漏れ出しを防止することができる。また本実施形態においては、シール部材１３６の上流側でメタルタッチ面２３４ａとメタルタッチ面２３５ｆが接触していて、排気ガスの通過を抑制している。すなわち、メタルタッチ面２３４ａとメタルタッチ面２３５ｆによってシール部材１３６に対する排気ガスの曝露量を十分に抑制することができるため、シール部材１３６の劣化につながるガスを排気する場合でも、シール部材１３６の性能を維持することができる。特に本実施形態においては、ボルト１４０によってヒータスペーサ２３４と隔壁２３５を締め付ける位置が、メタルタッチ面２３４ａとメタルタッチ面２３５ｆを設けた位置であるため、メタルタッチ面２３４ａとメタルタッチ面２３５ｆがより密に接触する。また、メタルタッチ面２３４ａとメタルタッチ面２３５ｆは、雌ねじ部２３４ｅとボルト通し孔２３５ｇを囲むように存在している為、ボルト通し孔２３５ｇを通じての排気ガスの漏れ出しも防止できる。従って、排気ガスによるシール部材１３６の劣化をより抑えることができる。

ところで上述したターボ分子ポンプ１００において、排気口１３３に連通する貫通孔１３４ｆは、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、メタルタッチ面１３４ａ、径方向位置決め面１３４ｂ、及び逃げ面１３４ｃにかけての部位に重なる位置に設けられている。すなわち、貫通孔１３４ｆを通過して排気口１３３から排出される排気ガスは、ヒータスペーサ１３４と隔壁１３５との取り付け面付近を流れるため、取り付け面に排気ガスが侵入するおそれがある。これに対してターボ分子ポンプ２００の貫通孔２３４ｆは、図９（ａ）、（ｂ）に示すようにメタルタッチ面２３４ａ、径方向位置決め面２３４ｂ、及び環状凹部２３４ｄにかけての部位からずれた位置に設けられている。すなわち排気ガスは、貫通孔２３４ｆを通過して排気口１３３から排出される際、ヒータスペーサ２３４と隔壁２３５との取り付け面付近は流れないため、取り付け面からの排気ガスの侵入を抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、上記の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更、組み合わせが可能である。また、上記の実施形態における効果は、本発明から生じる効果を例示したに過ぎず、本発明による効果が上記の効果に限定されることを意味するものではない。

例えば上述した実施形態におけるステータにおいて、ネジ付スペーサ１３１は、ヒータスペーサ１３４、２３４とは別異の部材であったが、ネジ付スペーサとヒータスペーサを一体化した部材を用いてもよい。またボルト１４０を設ける位置は、メタルタッチ面１３４ａ、２３４ａとメタルタッチ面１３５ｆ、２３５ｆを設けた位置に限られず、メタルタッチ面１３４ａ、２３４ａとメタルタッチ面１３５ｆ、２３５ｆの近傍であってもよい。

１００、２００：ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）
１０３：回転体（ロータ）
１１３：ロータ軸（回転軸）
１２２：ステータコラム（収容部）
１２３：固定翼
１２５：固定翼スペーサ
１２７：外筒
１２９：ベース部
１３１：ネジ付スペーサ
１３３：排気口
１３４、２３４：ヒータスペーサ
１３４ａ、２３４ａ：メタルタッチ面
１３４ｆ、２３４ｆ：貫通孔
１３５、２３５：隔壁
１３５ｂ、２３５ｂ：内側周壁部
１３５ｃ、２３５ｃ：折返し部
１３５ｆ、２３５ｆ：メタルタッチ面
１３６：シール部材
１３７：断熱スペーサ
１３８：ヒータ（加熱手段）
１４０：ボルト

Claims (6)

1. 排気口を有する外装体と、
   電装部を収容して前記外装体の内側に配置される収容部と、
   前記外装体の内側で回転自在に支持され、前記電装部によって回転する回転軸と、
   前記収容部の外側に配置され、前記回転軸に固定されたロータと、
   前記ロータの外周側に配置されたステータと、
   前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に設けられ、ガスが流れるポンプ流路と、
   前記ステータに取り付けられ、前記ポンプ流路の出口から前記排気口までの前記ガスの流路を画定する隔壁と、
   前記ステータと前記隔壁とを加熱する加熱手段とを有し、
   前記ステータと前記隔壁との取り付け面に、前記ガスの侵入を抑制するシール部材が設けられ、
   前記ステータは、前記排気口につながる貫通孔を有し、
   前記取り付け面は、前記隔壁を径方向に位置決めする段差部と、前記隔壁を軸方向に位置決めするメタルタッチ面を有し、
   前記段差部と前記メタルタッチ面は、前記回転軸の前記軸方向に対して前記貫通孔から前記軸方向下側にずれた位置に設けられていることを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記メタルタッチ面は、前記シール部材に対して前記ガスの上流側に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. 前記ステータと前記隔壁は、互いに異なる素材で形成さ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。
4. 前記隔壁は、前記ステータよりも熱伝導率が高い素材で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の真空ポンプ。
5. 前記ロータと前記隔壁が対向する対向面の少なくとも一部に、前記収容部への前記ガスの流れ込みを抑制する非接触シール構造が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。
6. 前記隔壁は、前記ステータに対して前記回転軸の前記軸方向からボルトによって固定さ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。

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