JPH01247794A - 複合形真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、気体の流路に沿って溝を備える溝形ポンプ要
素と、気体の流路内に羽根を配設するロータを備えた渦
流形ポンプ要素とを組合わせて高真空度を達成できるよ
うにした複合形真空ポンプの改良に関する。

（従来の技術） 従来、例えば特開昭Ｅｌ　１−２４７８９３号公報で開
示され、かつ、第３図に示すように、吸気口（Ｌ）と排
気口（Ｈ）との間に、同図（ロ）に示すら旋突起（ａ）
をもつ回転円板（Ａ）と、同じく同図（ハ）に示すら旋
突起（ｂ）をもつ固定円板（Ｂ）とを交互に近接配置し
、各突起（ａ）（ｂ）で仕切るら旋溝（Ｓ）に沿って気
体を排気するようにした溝形ポンプ要素（Ｘ）と、同図
（ニ）に示すステータ（Ｆ）に形成した円環状の流路（
Ｑ）内に複数の羽根（ｒ）を配設した複数段のロータ（
Ｒ）を備える渦流形ポンプ要素（Ｙ）とを、該渦流形ポ
ンプ要素（Ｙ）が排気側となるよう配置している。そし
て、最下段ロータ（Ｒ）側に延びる駆動軸（Ｄ）を介し
てモータ（Ｍ）にて回転駆動を行い、吸気口（Ｌ）が大
気圧に近い運転初期には、主に溝形ポンプ要素（Ｘ）で
の圧縮作用により排気量をかせぐと共に、真空引きが進
行された時には、両者（Ｘ）（Ｙ）の１１合わせで高い
真空度を実現できるようにしている。

ところで、真空引きが進行された状態は、気体の分子密
度が低くなる吸入口（Ｌ）から大気圧側のｌＪｋ気口（
）Ｉ）にかけて大きな圧縮が行われたことになり、この
圧縮作用に伴う発熱で、ロータ（Ｒ）等の部材が加熱さ
れることになる。一方、ロータ（Ｒ）とステータ（Ｆ）
との間等では、流路（Ｑ）内のリークを防止するために
、第３図（＝）中（ｔ）で示すクリアランスを小さくス
ル等の隙間管理を厳密にする必要がある。こうしたこと
から、ロータ（Ｒ）等の部材には、熱膨張率の低い耐熱
性に優れたステンレス材等を用いるのが一般的である。

（発明が解決しようとする課題） しかし、ロータ（Ｒ）に上記ステンレス材を用いると、
該ステンレス材は重いため回転質量が嵩み、回転駆動源
すなわちモータ（Ｍ）を大形化する必要が生じる。又、
渦流形ポンプ要素（Ｙ）は、ロータ（Ｒ）を複数段用い
て構成されることから軸方向に長くなり、ロータ（Ｒ）
の単品の重ｎが大きいと、回転駆動源たるモータ・（Ｍ
）から離れた位置に、大きな錘が付与されることになる
ため、駆動軸（Ｄ）の軸振れ等も顕著となる虞がある。

更に、ロータ（Ｒ）には複数の羽根（ｒ）を形成する必
要があるが、該ステンレス材は加工が行いに（い難点も
ある。

本発明では、全てのロータをステンレス材で構成するこ
とは得策でないことに若目し、複数あるロータのうち、
最も加熱の程度が大きく、シかも、モータ等の駆動源側
に近い最下段のロータのみをステンレス等の耐熱材料と
し、それ以外の上段側ロータをアルミ合金とすることに
より、耐熱性の要求を填たすと同時に、回転質量の低減
及び軸振れ防止を図ることができる複合形真空ポンプを
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明では、吸気口（２）と排気口（３）との
間に、気体の流路に沿って溝を備える溝形ポンプ要素（
６）と、気体の流路内に羽根（８０）を配設する複数段
のロータ（８ａ、８ｂ　＋　８　ｃ　）を備えた渦流形
ポンプ要素（９）とを、該渦流形ポンプ要素（９）が排
気側となるよう配置し、これら各ポンプ要素（８）（９
）を、渦流形ポンプ要素（９）おける最下段ロータ（８
ｃ）側に延設する駆動軸（１２）を介して駆動するよう
にした複合形真空ポンプであって、前記最下段ロータ（
８ｃ）をステンレス又はチタン材で形成すると共に、他
の上段側のロータ（８ａ、８ｂ）をアルミ合金で形成す
ることとした。

（作用） 吸気口（２）側が真空に引かれると、該吸気口（２）か
ら排気口（３）にかけて気体の圧縮が行われ、大気圧側
の排気口（３）に最も近い最下段ロータ（８ｃ）では最
も高温に達する。しかし、この最も高温になる最下段ロ
ータ（８ｃ）は耐熱性に優れるステンレス材若しくはチ
タン材で構成されているため熱膨張は少なく、各隙間で
の接触等は未然に防止される。

又、上段側のロータ（８ａ、　８　ｂ）は、アルミ合金
製のため、加工が容易で、回転質量が低減でき、しかも
、駆動軸（１１）の軸端がら遠い側で重量軽減されるた
め、該駆動軸（１１）の軸振れ等も低減できる。

（実施例） 第１図において、ポンプハウジング（１）の上部に設け
る吸気口（２）とベース部材（１０）の側部に設ける排
気口（３）との間に、既述した第３図（ロ）（ハ）と同
様、気体流路に沿ってら旋溝（４ａ）　　（５ａ）を有
する回転円板（４）と固定円板（５）とを２対備える溝
形ポンプ要素（６）と、後記するステータ（７）に形成
する円環状の流路（７０）内に複数の羽根（８０）を配
設する３段のロータ（８ａ、８ｂ、８ｃ）を備える渦流
形ポンプ要素（９）とを、該渦流形ポンプ要素（９）が
排気側となるよう設けている。

２体の回転円板（４，４）と３段のロータ（８ａ＋　８
ｂ＋　８ｃ）とは、最下段ロータ（８ｃ）の下方側に延
設する駆動軸（１１）を介しモータ（１２）にて高速回
転（例えば２０００Ｏｒｐｍ）され、吸気口フランジ（
１３）に取付ける半導体ウェハ等のチャンバー内を図中
矢印で示すようにυＦ気口（３）側に向けて排気するよ
うにしている。

そして、３段備えるロータのうち、最も排気口（３）側
に近く、かつ、最も回転駆動源たるモータ（１２）に近
い最下段ロータ（８ｃ）をステンレス又はチタン材で形
成すると共に、他の上段側のロータ（８ａ、　８　ｂ）
をアルミ合金で形成する。

３段のロータ（８ａ　＋　　８　ｂ　＋　８　ｃ　）は
、第２図に示すように、駆動軸（１１）に套嵌されるボ
ス部（８１）と、該ボス部（８１）の外方に延びる円板
鍔状のフランジ部（８２）とを備え、前記羽根（８０）
はフランジ部（８２）の外周壁に同図（ロ）に明示する
ようにスプーン状に形成される。又、フランジ部（８２
）の上下面には、同心状の複数の突起（８３）を突設し
ている。

ステータ（７）は、各ロータ（８ａ）・・・・の上下に
サンドイッチ状に介装されるもので、第２図（ハ）に明
示するように、ボス部（８１）を挿通させる挿通孔（７
１）及び、フランジ部（８２）を受は入れる円形凹部（
７２）を備え、該凹部（７２）の外方に前記円環状の流
路（７０）を連続形成している。又、突起（８３）を受
は入れる同心状の溝（７３）を形成し、これら溝（７３
）と突起（８３）とでラビリンスシール（３３）を構成
している。更に外周壁に沿って冷却水等の循環路（７４
）を形成している。

流路（７０）は、流入口（７Ａ）から流出口（７Ｂ）に
向けて暫時その断面積を小さくしており、又、該流路（
７０）内に、同じく流入口（７Ａ）から流出口（７Ｂ）
にかけて暫時断面積を小さくする円環コア（２０）を介
装して該円環コア（２０）と羽根（８０）とを近接配置
し、流入口（７Ａ）から流出口（７Ｂ）にかけて流通さ
せる気体分子を、この円環コア（２０）周りに適数回ら
旋運動させて、その回数だけ羽根（８０）に気体分子を
横断させ、その都度気体分子が羽根（８０）側から運動
エネルギーを受は取れるようにし、スムースな排気が行
えるようにしている。この円環コア（２０）は、その平
坦部（２１）を流入側と流出側とを仕切るステータ（７
）の仕切り段部（７５）にピン（２２）を介して固定す
ると共に、中間部を支持ロッｌ’　（２３）介して通路
（７０）内に中空状に支持している。

以上の構成で真空引きを進行すれば、吸気口（２）から
排気口（３）にかけて圧縮が行われ、溝形ポンプ要素（
６）から渦流形ポンプ要素（９）に至る各段での圧力勾
配に応じて温度上昇し、大気圧側の排気口（３）に近い
最下段ロータ（８ｃ）では最も高温（約３００℃）に達
する。

しかし、この最も高温になる最下段ロータ（８ｃ）は耐
熱性に優れるステンレス材等で構成されているため、耐
熱性が保証できると共に、熱膨張も少な（各隙間が保持
できる。特に、排気性能向上のために羽根（８０）と対
向状に円環コア（７０）を配置し、両者の間を近接させ
たが、この隙間も良好に保持できる。

又、上部側のロータ（８ａ、　８　ｂ）は、アルミ合金
製のため、加工が容易で、しかも回転質量が低減できる
。特に、モータ（１２）から遠い側の上部側でｆｌＩｆ
ｆｉ軽減されるため、駆動軸（１１）の軸振れ等も低減
でき、又、回転バランスが崩れる弊害も低減できる。

尚、第１図中、（１４）はモータ（１２）を内装するモ
ータハウジングであり、底部に設ける油溜め（１５）か
らオイルピックアップ（１６）を介して駆動軸（１１）
内の給油通路（１７）に油を汲上げ、上下の軸受（１８
）（１９）に給油を行うようにしている。又、（４１）
はパージガスの導入通路、（４２）はその排出通路であ
り、（５０）は循環路（７４）に冷却水を取入れる取入
通路である。

（発明の効果） 本発明では、大気圧側の排気口（３）に最も近く最も高
温にさらされる最下段ロータ（８ｃ）を耐熱性に優れる
ステンレス材若しくはチタン材で形成したから、加熱に
よる該ロータ（８ｃ）の熱彰張を軽減でき、耐熱性の要
求を溝たすと共に隙間管理を保証し得る。

又、上段側のロータ（８ａ、　　８　ｂ）を、アルミ合
金で形成したから、その分加工が容易で、又、回転質量
が低減でき、特に、最下段ロータ（８０）側に延設され
る駆動軸（１１）から遠い側で重量軽減されるため、該
駆動軸（１１）の軸振れ等も低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明真空ポンプの縦断面図、第２図は、そ
の渦流形ポンプ要素の要部説明図であって、同（イ）は
第１図における■−■端面図、同（ロ）はｍ部拡大図、
同（／−）はＩＶ−ｒＶ断面図、 第３図は、従来の真空ポンプの説明図であって、同（イ
）は縦断面図、同（ロ）（）Ｘ）は溝形ポンプ要素の要
部平面図、同（ニ）は渦流形ポンプ要素の要部断面図で
ある。 （２）・・・・吸気口 （３）・・・・排気口 （６）・・・・溝形ポンプ要素 （８ａｌ　８ｂ、８ｃ）・・・・ロータ（８０）・・・
・羽根 （９）・・・・渦流形ポンプ要素 （１１）・・・・駆動軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）吸気口（２）と排気口（３）との間に、気体の流路
   に沿って溝を備える溝形ポンプ要素（６）と、気体の流
   路内に羽根（８０）を配設する複数段のロータ（８ａ、
   ８ｂ、８ｃ）を備えた渦流形ポンプ要素（９）とを、該
   渦流形ポンプ要素（９）が排気側となるよう配置し、こ
   れら各ポンプ要素（６）（９）を、渦流形ポンプ要素（
   ９）おける最下段ロータ（８ｃ）側に延設する駆動軸（
   １２）を介して駆動するようにした複合形真空ポンプで
   あって、前記最下段ロータ（８ｃ）をステンレス又はチ
   タン材で形成すると共に、他の上段側のロータ（８ａ、
   ８ｂ）をアルミ合金で形成していることを特徴とする複
   合形真空ポンプ。