JPH11230084A - ターボ分子ポンプ - Google Patents

ターボ分子ポンプ

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Publication number
JPH11230084A
JPH11230084A JP10052986A JP5298698A JPH11230084A JP H11230084 A JPH11230084 A JP H11230084A JP 10052986 A JP10052986 A JP 10052986A JP 5298698 A JP5298698 A JP 5298698A JP H11230084 A JPH11230084 A JP H11230084A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
molecular pump
fixed
turbo
stator
Prior art date
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Pending
Application number
JP10052986A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Kawasaki
裕之 川崎
Tetsumasa Ikegami
徹真 池上
Matsutaro Miyamoto
松太郎 宮本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP10052986A priority Critical patent/JPH11230084A/ja
Publication of JPH11230084A publication Critical patent/JPH11230084A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps
    • F16C2360/45Turbo-molecular pumps

Landscapes

  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸方向にコンパクトであって、かつ充分な排
気・圧縮能力を有するようなターボ分子ポンプを提供す
る。 【解決手段】 高速回転可能なロータRと、ケーシング
10,12に固定されたステータSと、前記ロータ側の
回転翼30と前記ステータ側の固定翼32が交互に配置
されて構成された翼排気部L1と、前記翼排気部の下流
側において前記ロータ側の回転筒状部36a,36b,
36cと前記ステータ側の固定筒状部38a,38bの
間にねじ溝排気流路40a,40b,40c,40d,
40eが形成されたねじ溝排気部L2とを有するターボ
分子ポンプにおいて、前記ねじ溝排気流路は同心状に少
なくとも2つ以上設けられ、ポンプ本体高さHと最大径
Dの比H/Dは0.7以下である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程等
においてチャンバを排気するために用いられるターボ分
子ポンプに関し、特に、コンパクトでかつ高い排気性能
を有するターボ分子ポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】高性能化した半導体デバイスの製造プロ
セスにおいては、高真空、又は超高真空状態を得るため
に、ターボ分子ポンプが用いられる。これは、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ものである。
【0003】高度の真空状態を達成するためには、気体
に対する圧縮比を大きくする必要があり、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
ねじ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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】最近の半導体製造装置
においては、ウエハの大口径化に伴い多量のガスを使用
する傾向にあり、従って、ターボ分子ポンプもそれに伴
い大流量を排気し、チャンバ圧力を一定圧力以下に保
ち、かつ高い圧縮能力を有することが求められる。
【0005】しかし、このような大排気量、高い圧縮能
力を有するターボ分子ポンプは、段数も増え、軸方向の
長さや重量が大きくなって、それ自体が高価なものとな
るだけでなく、クリーンルーム内のチャンバ周りの高価
な空間を占有してしまう。また、ロータの異常破壊時に
発生する破壊トルクも大きく、安全性の確保も難しくな
ってしまう。
【0006】本発明は、これらの問題点を解決し、軸方
向にコンパクトであって、かつ充分な排気・圧縮能力を
有するよう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。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、高速回転可能なロータと、ケーシングに固定された
ステータと、前記ロータ側の回転翼と前記ステータ側の
固定翼が交互に配置されて構成された翼排気部と、前記
翼排気部の下流側において前記ロータ側の回転筒状部と
前記ステータ側の固定筒状部の間にねじ溝排気流路が形
成されたねじ溝排気部とを有するターボ分子ポンプにお
いて、前記ねじ溝排気流路は同心状に少なくとも2つ以
上設けられ、ポンプ本体高さHと最大径Dの比H/Dは
0.7以下であることを特徴とするターボ分子ポンプで
ある。
【0008】ねじ溝排気流路を同心状に少なくとも2つ
以上設けたことにより、軸方向にコンパクトであってし
かも充分な圧縮・排気性能を持たせることができ、従っ
て、ラジアル方向の回転の安定性を向上させるととも
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。
【0009】請求項2に記載の発明は、前記ロータに
は、同一の素材を加工することによって前記回転翼と複
数の前記回転筒状部が一体に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。
【0010】これにより、溝排気部の複数段の溝排気流
路を構成する複数の回転筒状部を有するロータを例えば
アルミニウム等で一体に製作することで、強度的に問題
のある結合部をなくして、ターボ分子ポンプの信頼性を
向上させることができる。
【0011】請求項3に記載の発明は、前記ロータを、
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。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。このターボ分子ポンプは、ポンプ
ケーシングの内部にロータ(回転部)Rとステータ(固
定部)Sが収容され、これらの間に翼排気部L1及び溝
排気部L2が構成されている。ポンプケーシングは、そ
れぞれ筒状の吸気側ケーシング10と排気側のねじ溝ケ
ーシング12から構成されている。
【0013】ステータSは、基部14と、その中央に立
設された筒状のスリーブ部16と、翼排気部L1及び溝
排気部L2の固定側部分とから主に構成されている。ま
た、ロータRは、スリーブ部16の内部に挿入された主
軸18と、それに取り付けられたロータ本体20から構
成されている。
【0014】主軸18の外周面とスリーブ部16の内周
面の間には、ロータRを回転する駆動用モータ22と、
ロータRを非接触で支持するラジアル軸受24及びアキ
シャル軸受26が設けられている。アキシャル軸受26
は主軸18の下端のターゲットディスク26aと、ステ
ータS側の上下の電磁石26bを有している。このよう
な構成によって、ロータRは(3軸の)能動制御を受け
ながら高速回転するようになっている。なお、スリーブ
部16の上下2ヶ所には、タッチダウン軸受28a,2
8bが形成されている。
【0015】翼排気部L1のロータ本体20の上部外周
には、(中空)円盤状の回転翼30が一体に設けられ、
吸気側ケーシング12の内面には、固定翼32が回転翼
30と交互に配置されて設けられている。各固定翼32
は、その縁部を固定翼スペーサ34で上下から押さえら
れて固定されている。
【0016】ねじ溝排気部L2は、翼排気部L1の下流側
に多段に設けられている。すなわち、ロータ本体20に
は回転翼30の下側部分で外側に広がる連絡部31が形
成され、この連絡部31には、所定の間隔をもって同軸
に延びる3つの回転筒状部36a,36b,36cが形
成されている。一方、基部14には、その下端に外側に
延びるフランジ13a,13bが形成された2つの固定
筒状部38a,38bが設けられ、これらの固定筒状部
38a,38bは、回転筒状部36a,36b,36c
の間の空間にこれらと同軸に突出している。
【0017】これらの固定側の排気側ケーシング12の
内面、固定筒状部38a,38b及び回転筒状部36
a,36b,36cの互いに対向する筒状面の少なくと
も一方(この例では固定筒状部38a,38bの内外
面)にねじ溝が形成されている。これにより、排気側ケ
ーシング12の内面と回転筒状部36aの外面の間に第
1段目の溝排気流路40aが形成され、以下、固定筒状
部38a,38bと回転筒状部36a,36b,36c
のそれぞれ対向する面の間に第2〜5段目の溝排気流路
40b〜40eが順次形成され、多段のねじ溝排気部L
2を構成している。
【0018】ねじ溝排気部L2は、高速回転する回転筒
状部36a,36b,36cとねじ溝のドラッグ作用に
よって排気を行なうもので、各段の溝排気流路40a,
40b,40c,40d,40eの間隔は下流側の方が
狭くなるように構成されている。翼排気部L1を出た気
体は、第1〜5段目の溝排気流路40a〜40eを通過
する過程で順次圧縮されて排気口42より外部に排気さ
れる。
【0019】回転筒状部36a,36b,36cを有す
るロータRは、例えばアルミニウム等で一体に製作され
ている。この例では、インゴットから切削加工して作製
した扁平な円柱状の素材をさらに切削して、内側に主軸
18を形成し、その外側にスリーブ部16が収容される
空洞部21を加工する。一方、外側に、各回転翼30
と、外側の回転筒状部36aの外周面を加工し、さら
に、このように形成された厚肉の筒状部の内側を下から
刳り抜いて同心筒状の空洞部37a,37bを形成し、
各回転筒状部36a〜36cを分離する。
【0020】この実施の形態では、回転筒状部36a,
36b,36cにはねじ溝が設けられていないので、前
記のような加工が容易になっている。なお、固定側の排
気側ケーシング12と固定筒状部38a,38bは、強
度的な要請も小さく、内外面にそれぞれねじ溝が形成さ
れているので、一体に形成する必要性は小さいが、可能
であればそのようにしてもよい。
【0021】このように構成されたこのターボ分子ポン
プでは、翼排気部L1において5枚の回転翼32を有
し、ねじ溝排気部L2において3枚の回転筒状部36a
〜36cを有するものでありながら、ポンプ本体高さH
と最大径Dの比H/Dが約0.5であり、従来のものに
比べて大変扁平になっている。このように扁平比が大き
いため、ロータRの安定性が増し、実用上ラジアル軸受
24を軸方向に1ヶ所設けるだけで安定な制御ができる
ようになっている。
【0022】なお、この実施の形態においては、3個の
回転筒状部36a,36b,36cを備えることで、3
段の溝排気流路40a,40b,40cを設けた例を示
しているが、2個以上の回転筒状部を備えることで、3
段或いはそれ以上の溝排気流路を設けるようにすること
もできる。また、ねじ溝排気部L2のねじ溝翼をステー
タS側に形成した例を示しているが、ロータR側に形成
しても良いことは勿論である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
軸方向にコンパクトであってしかも充分な圧縮・排気性
能を持たせることができ、従って、ラジアル方向の回転
の安定性を向上させるとともに、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のターボ分子ポンプの断面
図である。
【符号の説明】
10 吸気側ケーシング 12 排気側ケーシング 18 主軸 20 ロータ本体 22 駆動用モータ 30 回転翼 32 固定翼 36a,36b,36c 回転筒状部 38a,38b 固定筒状部 40a,40b,40c,40d,40e 溝排気流
路 R ロータ S ステータ L1 翼排気部 L2 溝排気部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高速回転可能なロータと、 ケーシングに固定されたステータと、 前記ロータ側の回転翼と前記ステータ側の固定翼が交互
    に配置されて構成された翼排気部と、 前記翼排気部の下流側において前記ロータ側の回転筒状
    部と前記ステータ側の固定筒状部の間にねじ溝排気流路
    が形成されたねじ溝排気部とを有するターボ分子ポンプ
    において、 前記ねじ溝排気流路は少なくとも2つ以上設けられ、 ポンプ本体高さHと最大径Dの比H/Dは0.7以下で
    あることを特徴とするターボ分子ポンプ。
  2. 【請求項2】 前記ロータには、同一の素材を加工する
    ことによって前記回転翼と複数の前記回転筒状部が一体
    に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. 【請求項3】 前記ロータを、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。
JP10052986A 1998-02-18 1998-02-18 ターボ分子ポンプ Pending JPH11230084A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011027049A (ja) * 2009-07-28 2011-02-10 Shimadzu Corp ターボ分子ポンプ
WO2020031927A1 (ja) * 2018-08-08 2020-02-13 エドワーズ株式会社 真空ポンプ、及びこの真空ポンプに用いられる円筒部、並びにベース部

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