JPH1018991A - Turbo molecular pump - Google Patents
Turbo molecular pumpInfo
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- JPH1018991A JPH1018991A JP9025905A JP2590597A JPH1018991A JP H1018991 A JPH1018991 A JP H1018991A JP 9025905 A JP9025905 A JP 9025905A JP 2590597 A JP2590597 A JP 2590597A JP H1018991 A JPH1018991 A JP H1018991A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、比較的低い
真空度で大容量のガスを排気する用途に用いて好適なタ
ーボ分子ポンプに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbo-molecular pump particularly suitable for use in exhausting a large volume of gas at a relatively low vacuum.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高性能化した半導体デバイスの製造プロ
セスにおいて、高真空、又は超高真空状態を得るため
に、筒状のケーシングの中に回転自在に支持されたロー
タに回転翼（軸流羽根）を多段に形成し、ケーシングの
内壁に固定翼を回転翼の間に突出して設け、ロータを高
速回転させることにより、吸気口から排気口へ気体分子
を移動させて高度の真空を得るターボ分子ポンプが用い
られる。2. Description of the Related Art In a manufacturing process of a semiconductor device with high performance, in order to obtain a high vacuum or an ultra-high vacuum state, a rotor rotatably supported in a cylindrical casing has a rotating blade (axial flow blade). ) Are formed in multiple stages, fixed wings are provided on the inner wall of the casing between the rotors, and the high-speed rotation of the rotor moves gas molecules from the intake port to the exhaust port to obtain a high-level turbo molecule. A pump is used.
【０００３】半導体製造装置などで高度の真空状態を達
成するためには、通常、気体に対する圧縮比を大きくす
る必要があり、上述したように回転翼と固定翼を多段に
設けたり、或いはロータの回転翼の後段側にネジ溝を形
成したりしている。主軸及びロータは、メンテナンスや
清浄度の観点から磁気軸受が採用されている。[0003] In order to achieve a high vacuum state in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, it is usually necessary to increase the compression ratio with respect to gas. A thread groove is formed on the rear stage of the rotor blade. The main shaft and the rotor employ magnetic bearings from the viewpoint of maintenance and cleanliness.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近、
半導体製造装置によっては、ウエハーの大口径化に伴い
多量のガスを排気し、装置チャンバー内をある一定圧力
以下に維持する必要がある。しかしながら、ガスを流さ
ない時の到達圧力は、１０-3〜１０-4Ｔｏｒｒと、それ
程高真空を必要としない用途も出始めている。すなわ
ち、ポンプに対して、排気速度は数千Ｌ／sec と大きな
ものが必要であるが、高い圧縮比は不要であるような用
途がある。このような用途に前述のような多段の回転翼
を持つロータを用いると、軸方向の長さや重量が大きく
なる。However, recently,
In some semiconductor manufacturing apparatuses, it is necessary to exhaust a large amount of gas as the diameter of the wafer increases, and to maintain the inside of the apparatus chamber at a certain pressure or lower. However, the ultimate pressure when gas is not flown is 10 −3 to 10 −4 Torr, and applications that do not require a very high vacuum have begun to appear. That is, there is an application in which a pump needs a large pumping speed of several thousand L / sec, but does not require a high compression ratio. If the rotor having the multi-stage rotor as described above is used for such an application, the axial length and weight increase.
【０００５】この場合、その重量や大きさを支持するた
めに精密な制御が必要となる。例えば、ラジアル２方向
を制御する一組の能動形ラジアル磁気軸受をロータの上
下に２つ設け、さらに軸方向を制御する能動形アキシャ
ル磁気軸受を設けて、計３組の軸受により、いわゆる５
軸制御を行っている。このため、ますますポンプが肥大
化してしまう。さらに、これらの軸受とモータを直列に
配置するため、ポンプの軸方向長さが長くなり、例え
ば、排気速度３３００Ｌ／sec のポンプの場合、ポンプ
本体の大きさは、最大径がＤ＝４５０ｍｍに対し、高さ
Ｈ＝４００ｍｍになってしまう。In this case, precise control is required to support the weight and size. For example, a set of two active radial magnetic bearings for controlling two radial directions is provided above and below the rotor, and an active axial magnetic bearing for controlling the axial direction is further provided.
Axis control is being performed. For this reason, the pump becomes larger and larger. Furthermore, since these bearings and the motor are arranged in series, the axial length of the pump becomes longer. For example, in the case of a pump with an exhaust speed of 3300 L / sec, the size of the pump body is such that the maximum diameter is D = 450 mm. On the other hand, the height H becomes 400 mm.
【０００６】そして、本来、到達圧力を超高真空にする
必要のないプロセスでも、このように軸方向に長い圧縮
性能重視形のポンプが使用されており、排気系のコンパ
クト化、低価格化への要請を鑑みると改善する必要があ
った。[0006] Even in a process where the ultimate pressure does not need to be set to an ultra-high vacuum, such a pump that emphasizes compression performance that is long in the axial direction is used, so that the exhaust system can be made more compact and less expensive. In light of the request, there was a need for improvement.
【０００７】また、最近の半導体製造装置においては、
ウエハの大口径化や成膜の高品質化のために多量のガス
を使用する傾向にある。半導体製造装置の真空チャンバ
に導入されるガスは、その一部が反応に寄与しているだ
けであり、残りの大部分は未反応のまま排出されてしま
っている。In recent semiconductor manufacturing equipment,
There is a tendency to use a large amount of gas in order to increase the diameter of a wafer and improve the quality of film formation. The gas introduced into the vacuum chamber of the semiconductor manufacturing apparatus only partially contributes to the reaction, and most of the remaining gas is discharged unreacted.
【０００８】そこで将来的には、図６に示すように、ガ
スの有効利用のために、ターボ分子ポンプ等の高真空ポ
ンプ３５によって真空チャンバ３１から排気されたガス
の一部Ｑ2を再び真空チャンバ３１に戻し、未反応のガ
スの利用効率を高める工夫がなされる可能性がある。Therefore, in the future, as shown in FIG. 6, a part Q 2 of the gas exhausted from the vacuum chamber 31 by a high vacuum pump 35 such as a turbo-molecular pump is again evacuated for effective use of the gas. There is a possibility that the device may be returned to the chamber 31 to improve the utilization efficiency of the unreacted gas.
【０００９】真空チャンバ３１内にガスを導入する場
合、ウエハ３２に均一にガスが行き渡るようにするた
め、通常シャワーヘッドと称されるガス噴き出し装置３
３が用いられる。循環させるガスもこのシャワーヘッド
のようなガス噴き出し装置３３を介して真空チャンバ内
に戻さなければならない。しかしながら、このシャワー
ヘッドには直径１mm以下の微小な穴が数十箇所に設けら
れており、この穴からガスが噴き出すようになっている
ため、そのコンダクタンスは非常に小さい。例えば、直
径０．８mmの穴が５０個設けられたシャワーヘッドのコ
ンダクタンスは、凡そ１×１０-2L/s である。よって、
このシャワーヘッド３３を介して循環ガス１０００sccm
を真空チャンバ内に戻す場合は、２０Torr程度まで圧縮
しなければならないことになる。When a gas is introduced into the vacuum chamber 31, a gas ejecting device 3 usually called a shower head is used to uniformly distribute the gas to the wafer 32.
3 is used. The gas to be circulated must also be returned to the vacuum chamber via the gas blowing device 33 such as a shower head. However, this showerhead is provided with tens of minute holes having a diameter of 1 mm or less, and the conductance is very small because gas is blown out from these holes. For example, the conductance of a shower head provided with 50 holes having a diameter of 0.8 mm is approximately 1 × 10 −2 L / s. Therefore,
Circulating gas 1000 sccm through this shower head 33
Must be compressed to about 20 Torr if the pressure is returned to the vacuum chamber.
【００１０】ところが、高真空ポンプとして一般に使用
されているターボ分子ポンプや複合分子ポンプは、上記
のようなガスを循環させる用途では、圧縮能力が十分で
ない。そこで、ガスを循環させる用途では、図７に示す
ように、これらの高真空ポンプ５１の後段に圧縮用のポ
ンプ５２を設ける必要が生じる。However, turbo molecular pumps and composite molecular pumps, which are generally used as high vacuum pumps, do not have sufficient compressive capacity for the purpose of circulating gas as described above. Therefore, in the application of circulating gas, it is necessary to provide a compression pump 52 at a stage subsequent to the high vacuum pump 51 as shown in FIG.
【００１１】ここで、圧縮用ポンプ５２は、高真空ポン
プ５１で圧縮されたガスを排気するため、排気速度が小
さくて良いのでポンプ外径を小さくできる。一方、高真
空ポンプ５１は、多量のガスを排気するために大きな排
気速度を必要とするので、ポンプの外径が必然的に大き
くなってしまう。Here, since the compression pump 52 exhausts the gas compressed by the high vacuum pump 51, the pumping speed may be small, so that the outer diameter of the pump can be reduced. On the other hand, since the high vacuum pump 51 requires a large pumping speed to discharge a large amount of gas, the outer diameter of the pump is inevitably increased.
【００１２】したがって、ガスを循環させる排気系にお
いては、装置全体のコンパクト化の要請を考えると、ポ
ンプ外径が小さい圧縮用ポンプ５２を軸方向に大きくし
て必要な圧縮性能を満足させ、ポンプの外径が大きい高
真空ポンプ５１は、できるだけ軸方向の寸法をコンパク
トにすることが望まれる。Therefore, in the exhaust system for circulating gas, considering the demand for compactness of the whole apparatus, the compression pump 52 having a small pump outer diameter is increased in the axial direction to satisfy the required compression performance, and It is desired that the high vacuum pump 51 having a large outer diameter be as compact as possible in the axial direction.
【００１３】本発明は、これらの問題点を解決し、軸方
向にコンパクトなターボ分子ポンプを提供することを目
的とするものである。An object of the present invention is to solve these problems and to provide a turbomolecular pump which is compact in the axial direction.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ロータ側の回転翼とステータ側の固定翼が交互に配
置され、上記ロータを高速回転させて気体を圧縮・排気
するターボ分子ポンプにおいて、ポンプ本体高さＨと最
大径Ｄの比Ｈ／Ｄを０．７以下としたことを特徴とする
ターボ分子ポンプである。これにより、ラジアル方向の
回転の安定性を向上させることができるとともに、軸受
装置などを省略してコンパクトで低コストのターボ分子
ポンプを提供することができる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a turbo molecule in which rotor blades on a rotor side and stator blades on a stator side are alternately arranged, and the rotor is rotated at a high speed to compress and exhaust gas. A turbo molecular pump characterized in that the ratio H / D of the pump body height H to the maximum diameter D is 0.7 or less. Thereby, the stability of the rotation in the radial direction can be improved, and a compact and low-cost turbo molecular pump can be provided by omitting the bearing device and the like.
【００１５】請求項２に記載の発明は、上記回転翼と上
記固定翼の対が軸方向に１〜６段設けられていることを
特徴とする請求項１に記載のターボ分子ポンプである。
請求項３に記載の発明は、上記ロータには、上記回転翼
の下流側にねじ溝ポンプ部が形成されていることを特徴
とする請求項１に記載のターボ分子ポンプである。これ
により、コンパクトな構成でありながら、所定の排気機
能と圧縮機能を兼ね備えたターボ分子ポンプが提供され
る。According to a second aspect of the present invention, there is provided the turbo-molecular pump according to the first aspect, wherein a pair of the rotary blade and the fixed blade is provided in 1 to 6 stages in the axial direction.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the turbo-molecular pump according to the first aspect, wherein the rotor is provided with a thread groove pump portion downstream of the rotor blade. This provides a turbo-molecular pump having both a predetermined exhaust function and a compression function while having a compact configuration.
【００１６】請求項４に記載の発明は、上記ロータを、
アキシャル磁気軸受と、軸方向１個所のラジアル磁気軸
受により、それぞれ能動的制御を行って支持しているこ
とを特徴とする請求項１に記載のターボ分子ポンプであ
る。従来の５軸制御に比べて磁気軸受の数を省略し、低
コストとコンパクトさを確保しながら円滑な回転制御を
行なうことができる。According to a fourth aspect of the present invention, the rotor is
2. The turbo-molecular pump according to claim 1, wherein each of the turbo-molecular pumps is supported by performing an active control by an axial magnetic bearing and one radial magnetic bearing in an axial direction. Compared to conventional five-axis control, the number of magnetic bearings is omitted, and smooth rotation control can be performed while ensuring low cost and compactness.
【００１７】なお、上記アキシャル磁気軸受とラジアル
磁気軸受を、軸方向において上記回転体の重心を挟む位
置に配置することができ、これにより、アキシャル磁気
軸受にラジアル磁気軸受の作用を担わせ、１つのラジア
ル磁気軸受を補助させて、さらに安定性を担保すること
ができる。The axial magnetic bearing and the radial magnetic bearing can be arranged at a position sandwiching the center of gravity of the rotating body in the axial direction, so that the axial magnetic bearing functions as a radial magnetic bearing. The two radial magnetic bearings can be assisted to further ensure stability.
【００１８】請求項５に記載の発明は、上記ステータは
固定軸を有し、上記ロータは上記固定軸周りに回転自在
な筒状部を有し、該筒状部の端面側にアキシャルギャッ
プを有するＤＣブラシレスモータが構成されていること
を特徴とする請求項４に記載のターボ分子ポンプであ
る。これにより、ロータの筒状部の少ない表面を有効に
使って、軸方向の全体の寸法を短くすることができる。According to a fifth aspect of the present invention, the stator has a fixed shaft, the rotor has a cylindrical portion rotatable around the fixed shaft, and an axial gap is formed on an end face side of the cylindrical portion. The turbo molecular pump according to claim 4, wherein a DC brushless motor having the same is configured. As a result, the entire dimension in the axial direction can be shortened by effectively using the surface of the rotor having a small cylindrical portion.
【００１９】請求項６に記載の発明は、上記ロータは回
転軸と回転筒状部を有し、上記ステータは上記回転軸と
上記筒状部の間に配置される固定筒状部を有し、上記回
転軸の外周部と上記固定筒状部の間に上記アキシャル及
びラジアル磁気軸受が構成され、上記回転筒状部の内周
部と上記固定筒状部の間にラジアルギャップモータが構
成されていることを特徴とする請求項１に記載のターボ
分子ポンプである。これにより固定筒状部の内外周部を
活用して軸受とモータを組み込み、軸方向の寸法を短く
することができる。According to a sixth aspect of the present invention, the rotor has a rotating shaft and a rotating tubular portion, and the stator has a fixed tubular portion disposed between the rotating shaft and the tubular portion. The axial and radial magnetic bearings are configured between an outer peripheral portion of the rotary shaft and the fixed cylindrical portion, and a radial gap motor is configured between an inner peripheral portion of the rotary cylindrical portion and the fixed cylindrical portion. The turbo-molecular pump according to claim 1, wherein: Thus, the bearing and the motor can be incorporated by utilizing the inner and outer peripheral portions of the fixed cylindrical portion, and the axial dimension can be reduced.
【００２０】請求項７に記載の発明は、上記ロータは回
転軸と回転筒状部を有し、上記ステータは上記回転軸と
上記筒状部の間に配置される固定筒状部を有し、上記回
転軸の外周部と上記固定筒状部の間に上記アキシャル及
びラジアル磁気軸受が構成され、該アキシャル磁気軸受
のロータ側の円板状磁極と上記ステータの間にアキシャ
ルギャップを有するＤＣブラシレスモータが構成されて
いることを特徴とする請求項１に記載のターボ分子ポン
プである。これにより、軸方向寸法を抑えながら、内部
応力が大きくなるロータの筒状部に焼嵌め等でモータロ
ータを取り付ける必要がなくなり、高速回転、長寿命等
を達成できる。According to a seventh aspect of the present invention, the rotor has a rotating shaft and a rotating tubular portion, and the stator has a fixed tubular portion disposed between the rotating shaft and the tubular portion. The axial and radial magnetic bearings are formed between the outer peripheral portion of the rotating shaft and the fixed cylindrical portion, and the DC brushless DC brushless has an axial gap between the rotor-side disc-shaped magnetic poles of the axial magnetic bearing and the stator. The turbo-molecular pump according to claim 1, wherein a motor is configured. Accordingly, it is not necessary to attach the motor rotor to the cylindrical portion of the rotor where internal stress becomes large by shrink fitting or the like while suppressing the axial dimension, and it is possible to achieve high speed rotation, long life and the like.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一つの実施の形
態のターボ分子ポンプを示すもので、固定軸１の周りに
回転筒状部２が配置されたアウターロータ方式を採用し
たポンプの構造を示す。すなわち、回転筒状部２は、筒
状のケーシング３と底板４から突出する固定軸１の間に
回転自在に支持されている。ケーシング３の上部には吸
気口５がほぼ全面に渡って開口し、下部には排気口６が
設けられている。FIG. 1 shows a turbo-molecular pump according to an embodiment of the present invention. The pump adopts an outer rotor system in which a rotating cylindrical portion 2 is arranged around a fixed shaft 1. The structure of is shown. That is, the rotating tubular portion 2 is rotatably supported between the tubular casing 3 and the fixed shaft 1 protruding from the bottom plate 4. At the upper part of the casing 3, an intake port 5 is opened almost over the entire surface, and at the lower part, an exhaust port 6 is provided.
【００２２】回転筒状部２の外面には、３段の回転翼
（軸流羽根）７ａ，７ｂ，７ｃが形成され、これは筒状
のケーシング３の内面に形成された２枚の固定翼８ａ，
８ｂを交互に挟み込んでいる。この例では、回転筒状部
２がロータＲを構成し、固定軸１、ケーシング３と底板
４がステータＳを構成している。On the outer surface of the rotary cylindrical portion 2, three-stage rotary blades (axial flow blades) 7a, 7b, 7c are formed, which are two fixed blades formed on the inner surface of the cylindrical casing 3. 8a,
8b are alternately sandwiched. In this example, the rotating tubular portion 2 constitutes a rotor R, and the fixed shaft 1, the casing 3 and the bottom plate 4 constitute a stator S.
【００２３】このように、このターボ分子ポンプは３段
の回転翼７ａ，７ｂ，７ｃを有するものであり、ポンプ
本体高さＨと最大径Ｄの比Ｈ／Ｄが約０．３であり、従
来のものに比べて大変扁平になっている。As described above, this turbo-molecular pump has three stages of rotary blades 7a, 7b, 7c, and the ratio H / D of the height H of the pump body to the maximum diameter D is about 0.3. It is much flatter than the conventional one.
【００２４】回転筒状部２の内側上部には環状の突出部
９が形成され、一方、固定軸１の上部にはこの突出部９
と対応する凹部１０が形成され、この突出部９と凹部１
０の対向する水平面の間にアキシャル磁気軸受１１が構
成されている。これは図示しないアキシャルセンサによ
って得た位置検出信号をもとに能動制御を行なうもので
ある。そして、その下側の対向する円筒面間に、ラジア
ルセンサ１２によって得た位置検出信号をもとに能動制
御を行なうラジアル磁気軸受１３が、この例では直交す
る２つの方向に、それぞれコイル１３ａとロータ磁極１
３ｂを対向させて設けられている。An annular projecting portion 9 is formed on the upper inside of the rotary tubular portion 2, while the projecting portion 9 is formed on the upper portion of the fixed shaft 1.
Is formed, and the protrusion 9 and the recess 1 are formed.
An axial magnetic bearing 11 is formed between the 0 opposing horizontal planes. This is to perform active control based on a position detection signal obtained by an axial sensor (not shown). A radial magnetic bearing 13 that performs active control based on a position detection signal obtained by the radial sensor 12 is provided between the opposed cylindrical surfaces on the lower side thereof. Rotor pole 1
3b are provided facing each other.
【００２５】このラジアル磁気軸受１３とアキシャル磁
気軸受１１は、軸方向において、翼を含めた回転筒状部
２全体の重心を挟むような位置にくるように配置されて
いる。このように配置することにより、従来上側にも設
置していたラジアル軸受の作用をアキシャル軸受１１に
担わせるようにしている。このターボ分子ポンプロータ
は上述したように扁平比が大きいため、上記のような配
置とすることで、実用上ラジアル軸受を軸方向に１個所
設けるだけで済むようになっている。The radial magnetic bearing 13 and the axial magnetic bearing 11 are disposed so as to sandwich the center of gravity of the entire rotating cylindrical portion 2 including the blade in the axial direction. By arranging in this way, the function of the radial bearing, which was also conventionally installed on the upper side, is assigned to the axial bearing 11. Since the turbo-molecular pump rotor has a large aspect ratio as described above, the above arrangement allows practically only one radial bearing to be provided in the axial direction.
【００２６】回転筒状部２の下端と底板４の間には永久
磁石１４ａとコイル１４ｂからなるＤＣブラシレスモー
タ１４が設けられている。このような位置にモータを配
置することで、回転筒状部２の少ない表面を活用して、
特に軸方向に小型化を徹底するようにしている。なお、
固定軸１の上下２ヶ所には、タッチダウン軸受１５，１
６が形成されている。A DC brushless motor 14 comprising a permanent magnet 14a and a coil 14b is provided between the lower end of the rotary cylindrical portion 2 and the bottom plate 4. By arranging the motor at such a position, the surface of the rotating tubular portion 2 is reduced,
In particular, the miniaturization is performed in the axial direction. In addition,
Touch-down bearings 15, 1
6 are formed.
【００２７】本ポンプは、従来のポンプと異なり、高真
空の到達圧力を要求されず、かつ気体を０．３Ｔｏｒｒ
程度の排気圧力迄圧縮すれば充分であるような用途で使
用される。このような比較的高い到達圧力で充分である
用途では、高い圧縮性能を必要とせず、回転翼７ａ，７
ｂ，７ｃの段数は、１〜６段で充分である。従って、回
転筒状部２は、従来のターボ分子ポンプに比較して、軸
方向に偏平にすることが可能である。Unlike the conventional pump, the present pump does not require a high vacuum ultimate pressure and discharges gas at 0.3 Torr.
It is used in applications where it is sufficient to compress to a certain degree of exhaust pressure. In applications where a relatively high ultimate pressure is sufficient, high compression performance is not required, and the rotating blades 7a, 7
As for the number of stages b and 7c, 1 to 6 stages is sufficient. Therefore, the rotating tubular part 2 can be flattened in the axial direction as compared with a conventional turbo-molecular pump.
【００２８】図２以下に示す本発明の実施の形態は、ス
テータＳが固定筒状部１７を有し、ロータＲがこの固定
筒状部１７に囲まれた回転軸１８とこれと一体の回転筒
状部２を有するインナーロータ方式を採用したものであ
る。In an embodiment of the present invention shown in FIG. 2 and subsequent figures, a stator S has a fixed cylindrical portion 17, and a rotor R has a rotating shaft 18 surrounded by the fixed cylindrical portion 17 and a rotating shaft integrated therewith. The inner rotor system having the cylindrical portion 2 is adopted.
【００２９】図２の第２の実施の形態では、モータ１９
は固定筒状部１７と回転軸１８の間に組み込まれてお
り、ラジアルギャップ形を採用しているが、軸受部とモ
ータ部は径方向の異なる位置に組み込まれているため、
モータ１９がポンプ本体の軸方向寸法に影響を与えるこ
とはなく、軸方向にコンパクトなポンプを提供すること
が可能である。In the second embodiment shown in FIG.
Is installed between the fixed cylindrical portion 17 and the rotating shaft 18 and adopts a radial gap type. However, since the bearing portion and the motor portion are installed at different positions in the radial direction,
The motor 19 does not affect the axial dimension of the pump body, and it is possible to provide an axially compact pump.
【００３０】図３は、本発明の第３の実施の形態であ
り、アキシャル磁気軸受１１のロータ側磁極であるディ
スク２１の外周側に、永久磁石１４ａとコイル１４ｂか
らなるアキシャルキャップ型のＤＣブラシレスモータ１
４を配設したものである。回転筒状部２の内周部２ａは
回転体の中で最も応力の高い箇所であるが、この構造に
よれば、この部分にモータロータを焼嵌める必要がない
ので内部応力を低く抑えることができ、その結果、ロー
タＲの高速回転が可能である。FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. An axial cap type DC brushless comprising a permanent magnet 14a and a coil 14b is provided on the outer peripheral side of a disk 21 which is a rotor-side magnetic pole of the axial magnetic bearing 11. Motor 1
4 is provided. The inner peripheral portion 2a of the rotary cylindrical portion 2 is a portion having the highest stress in the rotating body. According to this structure, it is not necessary to shrink the motor rotor into this portion, so that the internal stress can be suppressed low. As a result, the rotor R can be rotated at a high speed.
【００３１】図４は、本発明の第４の実施の形態であ
り、回転軸１８の外周部と固定筒状部１７の内周部の間
には、ラジアル磁気軸受１３とアキシャル磁気軸受１１
を設けている。そして、回転筒状部２の円筒部２ａの内
周部と固定筒状部１７の外周部の間に、アキシャルギャ
ップ型のＤＣブラシレスモータ１４を配置したものであ
る。FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention, in which a radial magnetic bearing 13 and an axial magnetic bearing 11 are provided between an outer peripheral portion of a rotating shaft 18 and an inner peripheral portion of a fixed cylindrical portion 17.
Is provided. An axial gap type DC brushless motor 14 is arranged between the inner peripheral portion of the cylindrical portion 2 a of the rotary tubular portion 2 and the outer peripheral portion of the fixed tubular portion 17.
【００３２】この構造によれば、図２に示した実施例と
同様にポンプの軸方向寸法をコンパクトにすることがで
きるとともに、回転体において最も内部応力が高くなる
回転筒状部２の内周部２ａにモータを焼ばめなくて良い
ので、図２の実施の形態よりも回転体円筒部の内部応力
を下げることができ、ポンプの信頼性を高めることがで
きる。According to this structure, similarly to the embodiment shown in FIG. 2, the axial dimension of the pump can be made compact, and the inner circumference of the rotary cylindrical portion 2 where the internal stress is highest in the rotary body. Since it is not necessary to fit the motor in the portion 2a, the internal stress of the rotating body cylindrical portion can be reduced as compared with the embodiment of FIG. 2, and the reliability of the pump can be improved.
【００３３】図５の第５の実施の形態では、回転軸１８
の外周部と固定筒状部１７の内周部の間に、ラジアル磁
気軸受１３とアキシャル磁気軸受１１とラジアルギャッ
ブ型モータ１９を設けており、さらに、回転筒状部２の
内周部２ａに対向する固定筒状部１７の外周部にねじ溝
２０を形成している。排気口６は、固定筒状部１７のね
じ溝２０より上側の位置に開口して設けられている。こ
れにより、軸方向の寸法を大きくせずに、回転翼で構成
したポンプの下流にねじ溝ポンプが構成されており、圧
縮性能が向上している。In the fifth embodiment shown in FIG.
A radial magnetic bearing 13, an axial magnetic bearing 11, and a radial gap type motor 19 are provided between an outer peripheral portion of the rotating cylindrical portion 17 and an inner peripheral portion of the fixed cylindrical portion 17. A thread groove 20 is formed in the outer peripheral portion of the fixed cylindrical portion 17 facing the groove. The exhaust port 6 is provided so as to open at a position above the screw groove 20 of the fixed cylindrical portion 17. Thus, without increasing the axial dimension, the thread groove pump is configured downstream of the pump configured by the rotor blades, and the compression performance is improved.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ラジアル方向の回転の安定性を向上させることがで
きるとともに、軸受装置などを省略してコンパクトで低
コストのターボ分子ポンプを提供することができる。As described above, according to the present invention, the stability of radial rotation can be improved, and a compact and low-cost turbo molecular pump is provided by omitting a bearing device and the like. be able to.
【図１】この発明の第１の実施の形態のターボ分子ポン
プを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a turbo-molecular pump according to a first embodiment of the present invention.
【図２】この発明の第２の実施の形態のターボ分子ポン
プを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a turbo-molecular pump according to a second embodiment of the present invention.
【図３】この発明の第３の実施の形態のターボ分子ポン
プを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a turbo-molecular pump according to a third embodiment of the present invention.
【図４】この発明の第４の実施の形態のターボ分子ポン
プを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a turbo-molecular pump according to a fourth embodiment of the present invention.
【図５】この発明の第５の実施の形態のターボ分子ポン
プを示す図である。FIG. 5 is a view showing a turbo-molecular pump according to a fifth embodiment of the present invention.
【図６】半導体製造装置の将来予想される排気系統を示
す図である。FIG. 6 is a diagram showing an exhaust system expected in the future of the semiconductor manufacturing apparatus.
【図７】この発明のターボ分子ポンプの用途として好適
な排気系統を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an exhaust system suitable for use in the turbo-molecular pump of the present invention.
１ 固定軸 ２ 回転筒状部 ２ａ 内周部 ３ ケーシング ４ 底板 ５ 吸気口 ６ 排気口 ７ａ，７ｂ，７ｃ 回転翼（軸流羽根） ８ａ，８ｂ 固定翼 ９ 突出部 １０ 凸部 １１ アキシャル磁気軸受 １２ ラジアルセンサ １３ ラジアル磁気軸受 １４ ＤＣブラシレスモータ １４ａ 永久磁石 １４ｂ コイル １５，１６ タッチダウン軸受 １７ 固定筒状部 １８ 軸 １９ モータ ２０ ねじ溝 ２１ アキシャル磁気軸受用ロータディスク Ｒ ロータ Ｓ ステータ Reference Signs List 1 fixed shaft 2 rotating cylindrical portion 2a inner peripheral portion 3 casing 4 bottom plate 5 intake port 6 exhaust port 7a, 7b, 7c rotating blade (axial flow blade) 8a, 8b fixed blade 9 projecting portion 10 convex portion 11 axial magnetic bearing 12 Radial sensor 13 Radial magnetic bearing 14 DC brushless motor 14a Permanent magnet 14b Coil 15,16 Touchdown bearing 17 Fixed cylindrical part 18 Shaft 19 Motor 20 Screw groove 21 Rotor disk for axial magnetic bearing R Rotor S Stator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中澤 敏治 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株 式会社荏原電産内 (72)発明者 小島 善徳 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株 式会社荏原電産内 (72)発明者 川崎 裕之 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 曽布川 拓司 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Toshiharu Nakazawa 4-1-1, Motofujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa Prefecture Incorporated Ebara Densan Co., Ltd. (72) Yoshinori Kojima 4-1-1, Motofujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa 1 Ebara Densan Co., Ltd. (72) Inventor Hiroyuki Kawasaki 11-1 Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo Inside Ebara Corporation (72) Inventor Takuji Sobukawa 11-1, Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo No. Ebara Corporation
Claims (7)
が交互に配置され、上記ロータを高速回転させて気体を
圧縮・排気するターボ分子ポンプにおいて、ポンプ本体
高さＨと最大径Ｄの比Ｈ／Ｄを０．７以下としたことを
特徴とするターボ分子ポンプ。1. A turbo-molecular pump in which rotor blades on a rotor side and stator blades on a stator side are alternately arranged, and rotates and rotates the rotor at a high speed to compress and exhaust gas. A turbo-molecular pump having a ratio H / D of 0.7 or less.
１〜６段設けられていることを特徴とする請求項１に記
載のターボ分子ポンプ。2. The turbo-molecular pump according to claim 1, wherein pairs of said rotor blade and said stator blade are provided in 1 to 6 stages in the axial direction.
ねじ溝ポンプ部が形成されていることを特徴とする請求
項１に記載のターボ分子ポンプ。3. The turbo-molecular pump according to claim 1, wherein a thread groove pump portion is formed on the rotor downstream of the rotor blade.
軸方向１個所のラジアル磁気軸受により、それぞれ能動
的制御を行って支持していることを特徴とする請求項１
に記載のターボ分子ポンプ。4. The method according to claim 1, wherein the rotor is an axial magnetic bearing.
2. A method according to claim 1, wherein said radial magnetic bearings are supported by one active control in an axial direction.
The turbo-molecular pump according to item 1.
タは上記固定軸周りに回転自在な筒状部を有し、該筒状
部の端面側にアキシャルギャップを有するＤＣブラシレ
スモータが構成されていることを特徴とする請求項４に
記載のターボ分子ポンプ。5. A DC brushless motor, wherein the stator has a fixed shaft, the rotor has a cylindrical portion rotatable around the fixed shaft, and an axial gap on an end face side of the cylindrical portion. The turbo molecular pump according to claim 4, wherein:
し、上記ステータは上記回転軸と上記筒状部の間に配置
される固定筒状部を有し、上記回転軸の外周部と上記固
定筒状部の間にアキシャル磁気軸受及びラジアル磁気軸
受が構成され、上記回転筒状部の内周部と上記固定筒状
部の間にラジアルギャップモータが構成されていること
を特徴とする請求項１に記載のターボ分子ポンプ。6. The rotor has a rotating shaft and a rotating tubular portion, the stator has a fixed tubular portion disposed between the rotating shaft and the tubular portion, and an outer peripheral portion of the rotating shaft. An axial magnetic bearing and a radial magnetic bearing are configured between the fixed cylindrical portion and the fixed cylindrical portion, and a radial gap motor is configured between the inner peripheral portion of the rotating cylindrical portion and the fixed cylindrical portion. The turbo-molecular pump according to claim 1, wherein
し、上記ステータは上記回転軸と上記筒状部の間に配置
される固定筒状部を有し、上記回転軸の外周部と上記固
定筒状部の間にアキシャル磁気軸受及びラジアル磁気軸
受が構成され、該アキシャル磁気軸受のロータ側の円板
状磁極と上記ステータの間にアキシャルギャップを有す
るＤＣブラシレスモータが構成されていることを特徴と
する請求項１に記載のターボ分子ポンプ。7. The rotor has a rotating shaft and a rotating tubular portion, the stator has a fixed tubular portion disposed between the rotating shaft and the tubular portion, and an outer peripheral portion of the rotating shaft. An axial magnetic bearing and a radial magnetic bearing are formed between the stator and the fixed cylindrical portion, and a DC brushless motor having an axial gap between the rotor-side disk-shaped magnetic pole of the axial magnetic bearing and the stator is formed. The turbo-molecular pump according to claim 1, wherein:
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| JP2018155110A (en) * | 2017-03-15 | 2018-10-04 | 株式会社大阪真空機器製作所 | Exhaust system and electron beam additive manufacturing device comprising the same |
-
1997
- 1997-01-24 JP JP02590597A patent/JP3710584B2/en not_active Expired - Fee Related
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