JPWO2005015026A1 - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

ロータを回転させる電装部を効率よく冷却して電装部の温度を好適に保つ真空ポンプと、同一構成であるが大きさ等の形状が異なる真空ポンプにおいても共通の真空ポンプ構成部品を使用することのできる真空ポンプを提供する。本第１の発明の真空ポンプ（１００）は、ロータ（１０１）を回転させることによってガスを吸引・排気して真空状態を作り出す真空ポンプであって、ロータを回転させる電装部（１０３ａ，１０３ｂ）が収容され、かつベース（１０２ｂ）と一体に形成されるステータコラム（１０２ａ）の壁内に水冷管（１０４）を埋設し、水冷管の給水口側と排水口側を複数に分岐させるようにして、真空ポンプの中心部付近に配される電装部の真近に水冷管を設置する。本第２の発明の真空ポンプ（２００，３００）は、回転翼を配したロータ（２０１，３０１）を回転させることによってガスを吸引・排気して真空状態を作り出す真空ポンプであって、ネジポンプステータ（２０８，３０８）によりポンプケース（２０９，３０９）を支持させ、ステータコラム（２０２ａ）の壁内に水冷管を埋設する。

Description

本発明は、半導体製造装置に用いられる真空ポンプに関し、特に、水冷管がステータコラムの壁内に埋設された真空ポンプに関する。

半導体製造工程におけるドライエッチング等のプロセスのように、高真空のプロセスチャンバ内で作業工程を行う工程においては、そのプロセスチャンバ内のガスを排気し該プロセスチャンバ内を高真空する手段として、真空ポンプが使用される。

真空ポンプは、ターボ分子ポンプやネジ溝ポンプ等、様々存在する。例えば、従来の真空ポンプには、ターボ分子ポンプとネジ溝ポンプを複合した複合型の真空ポンプがある。

真空ポンプは、回転翼と、ポンプケースの上部内周面に多段に設けられた固定翼とが、ロータが回転されることによりターボ分子ポンプとして機能する。ターボ分子ポンプの機能により、入射してきたガスに下向きの運動量を付与し、排気側にガスを移送する。また、真空ポンプは、ロータが回転されることにより、ネジ溝とロータがネジ溝ポンプとして機能する。ネジ溝ポンプの機能により、ガスを遷移流から粘性流に圧縮してガス排気口側へ移送する（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、従来の真空ポンプ５００は、図７に示すように、ベース５０２ｂの上面にステータコラム５０２ａが立設されている。ステータコラム５０２ａの内部には、駆動モータ５０３ａや磁気軸受５０３ｂといった電装部が配され、またステータコラム５０２ａの内部から突出されたロータ５０１が設置されている。ロータ５０１は、磁気軸受５０３ｂにより回転可能に保持され、駆動モータ５０３ａにより回転する。

ロータ５０１の上部外周には、回転翼５０６が多段に設けられており、この回転翼５０６と、真空ポンプ５００上部内周面に多段に設けられた固定翼５０７とが、ロータ５０１が回転することによりターボ分子ポンプとして機能する。このターボ分子ポンプにより、入射してきたガスに下向きの運動量を付与し、排気側にガスを移送する。

さらに、真空ポンプ５００の下部内周面には、ネジステータ５０８が設けられ、このネジステータ５０８のロータ５０１下部外周に対向する位置には、ネジ溝５０８ａが形成されている。ロータ５０１が回転されることにより、このネジ溝５０８ａとロータ５０１がネジ溝ポンプとして機能する。このネジ溝ポンプにより、ガスを遷移流から粘性流に圧縮してガス排気口側へ移送する。

上述のような真空ポンプ５００は、駆動モータ５０３ａや磁気軸受５０３ｂといった電装部を電力により機能させるため、電装部で熱が生じる。生じた熱により真空ポンプ５００には、駆動モータ５０３ａを焼損し、磁気軸受５０３ｂが破壊されるという恐れがある。

そこで、従来は、真空ポンプ５００の外側や、ステータコラム５０２ａの下面や、ベース５０２ｂの外側に水冷管５０４を設置し、水冷管５０４に冷却水や熱交換作用の大きい液体や気体といった冷媒を流し、電装部を冷却していた（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、従来の真空ポンプ５００は、上述のように、水冷管５０４を真空ポンプ５００の外側やステータコラム５０２ａの外側に設置しているため、電装部と水冷管５０４との間は、大きく離間されていた。特に電装部の中でも最も発熱効果の高い駆動モータ５０３ａは、真空ポンプ５００のほぼ中心に配置され、水冷管５０４との離間は大きい。電装部と水冷管５０４との間が大きく離間していると、水冷管５０４の冷却効果が電装部に波及する間に冷却効果のロスが生じ、電装部を効果的に冷却することはできなかった。

水冷管５０４の冷却力を上げれば、冷却効果のロスが生じても電装部に冷却効果を波及させることはできる。しかし、そのようにすると、電装部以外の、例えば、ネジステータ５０８等のガス流路にも冷却効果が波及し、ガスの液化や固化が促進され、真空ポンプ５００内にガス分子を堆積させてしまう危険性がある。ガス分子の堆積を考慮すると、水冷管５０４の冷却力を上げることには限界がある。結局のところ、真空ポンプ５００の外側やステータコラム５０２ａの下面やベース５０２ｂの外側に水冷管５０４を設置したのでは、電装部を効率よく冷却することは困難であった。

また、この水冷管の働きとして、回転翼やロータの温度上昇の阻止というものもある。

すなわち、真空ポンプは、プロセスチャンバ内のガス排気のためにロータと回転翼を高速回転させるが、この際、この回転翼とロータには、ガス流との摩擦熱や圧縮熱が発生し、異常高温となって耐熱温度を越えてしまうおそれがある。そこで、この回転翼やロータの温度上昇を阻止するために、ステータコラムを冷却し、この冷却されたステータコラムによってロータや回転翼の熱を吸収させるのである。

従来、このステータコラムを冷却するためにも上記のような方法、即ち、ベース５０２ｂの外面に水冷管５０４が取り付けられており、この水冷管５０４を取り付けることで、水冷管５０４の冷却効果をベース５０２ｂを介して、ステータコラム５０２ａの上部に波及させる、あるいは、ステータコラム５０２ａの底面に水冷管が取り付けられ、底面から上面に水冷管の冷却効果を波及させるという方法が採られていた。

しかし、このような方法では、ステータコラム５０２ａの上部、特に回転翼５０６の下段あたりでは、水冷管５０４の冷却効果が減少してしまう。

一方、水冷管５０４の冷却能力を上げることによってステータコラム５０２ａに冷却効果を波及させることはできるが、水冷管５０４の冷却能力を上げると例えばネジステータ５０８にも冷却効果が伝わってしまい、半導体製造工程によっては、ネジ溝５０８ａにガス分子を堆積させてしまう。

結局のところ、水冷管５０４の冷却能力を上げるのには限界があり、冷却されたステータコラム５０２ａでロータ５０１側の熱を吸熱するには、ステータコラム５０２ａをロータ５０１の内周面にできるだけ近接させるのが望ましい。

そのため、従来においては、ステータコラム５０２ａの外周面形状は、ロータ５０１の内周面形状とほぼ同形状となっていた。

従って、ロータ５０１の形状が異なれば、これに伴って、このステータコラム５０２ａの形状も異なることとなり、このロータ５０２ａの形状は、真空ポンプごとに異なっている。同様に、ポンプケース５０９の口径、このポンプケース５０９を支持するベース５０２ｂの大きさ、ロータ５０１の形状、ステータコラム５０２ａの形状及び回転翼５０６の長さや幅が配される段数も、真空ポンプごとに異なる。このことは、同機構の真空ポンプについても言える。

この個々の理由について、同機構の真空ポンプが記載された図８（ａ）（ｂ）を用いて以下に説明する。

図８（ａ）（ｂ）に示す真空ポンプ６００、７００は、ターボ分子ポンプとネジ溝ポンプを複合した複合型の真空ポンプである。この真空ポンプ６００、７００は、ポンプケース６０９、７０９の下縁をベース６０２ｂ、７０２ｂにより支持することにより、ポンプケース６０９、７０９とベース６０２ｂ、７０２ｂで外装ケースが構成されている。ポンプケース６０９、７０９とベース６０２ｂ、７０２ｂは、真空ポンプ６００、７００ごとにその大きさがほぼ規定されている。

真空ポンプ６００、７００内には、ロータ６０１、７０１が配され、ベース６０２ｂ、７０２ｂの上面に立設されたステータコラム６０２ａ、７０２ａにより回転可能に支持されている。ロータ６０１、７０１は、ステータコラム６０２ａ、７０２ａに覆い被さる形状であり、ステータコラム６０２ａ、７０２ａとできるだけ近接されて配される。このロータ６０１，７０１は、真空ポンプごとにほぼ形状が規定される。したがって、ステータコラム６０２ａ、７０２ａもロータ６０１，７０１をできるだけ近接して配するために、ロータ６０１、７０１の内周面形状とステータコラム６０２ａ、７０２ａの外周面形状がほぼ同形状となり、ステータコラム６０２ａ、７０２ａも真空ポンプごとにほぼ形状が規定される。

ロータ６０１、７０１の上部外周には、回転翼６０６、７０６が多段に設けられている。多段に設けられた回転翼６０６、７０６は、図８（ａ）（ｂ）に示すように、段ごとに回転翼６０６、７０６の長さや幅が異なる。また、図８（ａ）（ｂ）に示すように、同じ機構の真空ポンプであっても回転翼６０６、７０６の長さや幅が異なり、さらに段数も異なる。

ポンプケース６０９、７０９の下部内周面には、ネジポンプステータ６０８、７０８が当設され、このネジポンプステータ６０８、７０８の内周面、すなわちロータ６０１、７０１の下部外周に対向する面には、ネジ溝６０８ａ、７０８ａが穿設されている。

ベース６０２ｂ、７０２ｂの外面には、水冷管６０４Ａ、７０４Ａが取り付けられている。また、真空ポンプによってはステータコラム６０２ａ、７０２ａの底面に水冷管が取り付けられる場合もある。水冷管６０４Ａ、７０４Ａには、冷却水や熱交換作用の大きい液体や気体といった冷媒が流される。

まず、回転翼６０６、７０６を段ごとに長さや幅を変えて配するのは、プロセスチャンバの規模や製造プロセスにより、真空ポンプが要求される排気速度や圧縮比が異なるためである。多段に設けられた回転翼６０６、７０６を段ごとに長さや幅を調節することによって、真空ポンプの排気速度や圧縮比、さらには圧縮される過程におけるガスの流体状態がカスタマイズできる。したがって、図８（ａ）（ｂ）に示すように、同じ機構の真空ポンプ６００、７００であっても、要求される排気速度や圧縮比の違いから、真空ポンプごとに回転翼６０６、７０６の長さや幅が異なり、回転翼６０６、７０６が配される段数も異なるものである。

例えば、図８（ｂ）に示す真空ポンプ７００は、図８（ａ）に示す真空ポンプ６００よりも全体的に回転翼７０６の長さが長くなっている。図８（ａ）の真空ポンプ６００は、回転翼６０６が９段配されているが、図８（ｂ）に示す真空ポンプ７００は、回転翼７０６が７段配されている。

ロータ６０１、７０１の形状がほぼ規定されているのは、応力集中が起きるのを回避するためである。多段に設けられた回転翼６０６、７０６が段ごとに長さや幅が異なると、ロータ６０１、７０１が回転しているときの引張力が段ごとに異なる。そこで、引張力に対抗するために必要となるロータ６０１、７０１の厚みが変わるため、ロータ６０１、７０１の形状が規定される。

したがって、図８（ａ）（ｂ）に示すように、同じ機構の真空ポンプ６００、７００であっても、回転翼６０６、７０６の長さや幅が異なり、回転翼６０６、７０６が配される段数も異なるので、ロータ６０１、７０１の形状が異なる。

例えば、回転翼６０６、７０６の長さが長ければ、それだけ応力集中が起きやすいので、長い回転翼６０６、７０６の段が配された箇所のロータ６０１、７０１の厚みは、その分厚くなる。逆に、回転翼６０６、７０６の長さが短い段が配されたロータ６０１、７０１の厚みは、応力集中よりもロータ６０１、７０１の重量を考慮し、長い回転翼６０６、７０６が配された箇所のロータ６０１、７０１の厚みに比べ、薄くなる。

ポンプケース６０９、７０９の口径がほぼ規定されているのは、回転翼６０６、７０６の長さにあわせて、回転翼６０６、７０６を収容できるようにするためであり、ベース６０２ｂ、７０２ｂの大きさもほぼ規定されているのは、回転翼６０６、７０６の長さにあわせて規定されたポンプケース６０９、７０９を支持するためである。

したがって、図８（ａ）（ｂ）に示すように、同じ機構の真空ポンプ６００、７００であっても、回転翼６０６、７０６の長さや幅が異なり、回転翼６０６、７０６が配される段数も異なるので、ベース６０２ｂ、７０２ｂの大きさも異なる。

上述の真空ポンプ６００、７００は、ポンプケース６０９、７０９の口径がほぼ規定されており、ポンプケース６０９、７０９の下縁を支持するベース６０２ｂ、７０２ｂの大きさもほぼ規定される。また、真空ポンプ６００、７００は、ロータ６０１、７０１の形状がほぼ規定されている。また、ロータ６０１、７０１がステータコラム６０２ａ、７０２ａとできるだけ近接されて配されるため、ステータコラム６０２ａ、７０２ａの外周面形状がロータ６０１、７０１の内周面形状とほぼ同形状となり、ステータコラム６０２ａ、７０２ａの外周面形状もほぼ規定されている。また、真空ポンプ６００、７００は、多段に設けられた回転翼６０６、７０６の長さや幅が、段ごとに異なっている。

このように、真空ポンプ６００、７００を構成する各構成部品は、それぞれの真空ポンプ６００、７００に合わせて個別に異なった形状で製作される。

特開２００３−１８４７８５公報（第５図） 特許第３０８４６２２号公報（第２頁、第６図）

このように、従来の真空ポンプにおいては、真空ポンプの外側やステータコラムの下面やベースの外側に水冷管を配置するために、冷却しなくてはならない電装部、特に駆動モータに冷却効果が波及しにくいという問題点があった。

電装部に冷却効果が効率よく波及しないと、電装部の焼損・破壊といった危険性がある。また、真空ポンプの外側やステータコラムの下面やベースの外側から冷却効果を電装部に波及させると、ガス流路も冷却され、真空ポンプ内にガス分子を堆積させ、堆積物がロータと接触して真空ポンプが破損したりする危険性がある。

そこで、本発明の１つの目的は、ロータを回転させる電装部を効率よく冷却して電装部の温度を好適に保つ真空ポンプを提供することにある。

また、従来の真空ポンプにおいては、真空ポンプごとに回転翼の長さや幅、さらには段数が異なるために、また、回転翼や回転翼の長さや幅、さらには段数が異なるため形状がほぼ規定されたロータを冷却するために、各構成部品を真空ポンプに合わせて個別に異なった形状で製作していた。

各構成部品を真空ポンプに合わせて個別に異なった形状で製作すると、その製作費や在庫管理に非常にコストを要するばかりでなく、組み立て後の真空ポンプには、それぞれ固有の不具合が生じるおそれがあり、その不具合特定に時間を要していた。

そこで、本発明の他の目的は、同一構成であるが大きさ等の形状が異なる真空ポンプにおいても共通の真空ポンプ構成部品を使用することのできる真空ポンプを提供するものであり、真空ポンプ構成部品の共通化を図ったものである。

上記従来技術の課題の１つを解決する第１の発明に係る真空ポンプは、ロータを回転させることによってガスを吸引・排気して真空状態を作り出す真空ポンプであって、上記ロータを回転させる電装部と、上記電装部が収容されるステータコラムと、上記ステータコラムと一体に形成されるベースと、上記ステータコラムの壁内に埋設される水冷管と、を備え、上記水冷管の給水口側と排水口側は、それぞれ複数に分岐されること、を特徴とする。

ここで、「電装部」とは、すくなくともロータを回転させる駆動モータを指し、真空ポンプが機械的動作を行う際の動力を発生させるものである。また軸受機構が、磁気軸受である場合には、電磁石を配設し、電力により磁場を発生させてロータを保持するので、磁気軸受も電装部に含まれる。

「ステータコラムの壁内」とは、ステータコラムを形成する所定の厚みを有する壁の厚み部分を指す。

ここで、「複数に分岐」とは、複数本の水冷管に分かれることであり、複数本の水冷管のすべてに冷媒が流れる機能を備えているものである。

上述のような構成により、真空ポンプの中心部付近に配される電装部の真近に水冷管を設置することができる。したがって、電装部のみを局地的に冷却して冷却効果に優れるとともに、他の部材を介して冷気を波及させるものではないから、真空ポンプ内にガス分子を堆積させる危険性を減少させることができる。

さらに、水冷管の給水口および排水口をそれぞれ異方向に連通させることができる。ステータコラムに水冷管を埋設すると、ステータコラムの配置位置および配置方向の規定性により水冷管の給水口および排水口の場所が規定されてしまう。しかし、本発明においては、複数に異方向に延設された使い勝手の良い口を使用すればよく、配管の取り回しに苦慮することがなく、使い勝手に優れるとともに、ステータコラムに水冷管を埋設した真空ポンプが設備状況に関係なく実用できる。

また、本発明に係る真空ポンプは、上記水冷管は、給水口側と排水口側がそれぞれ二股に分岐され、上記ベース内に延設されるとともに、給水口側と排水口側のそれぞれの二股に分岐された一方が上記ベースの側面から上記真空ポンプ外へ連通され、かつ他方が上記ベースの底面から上記真空ポンプ外へ連通されるようにしてもよい。

ここで、「二股に分岐された一方」とは、２本の水冷管に分かれたうちの１本を指す。

上述のような構成により、水冷管の給水口および排水口をそれぞれ真空ポンプの側方と下方に連通させることができる。したがって、半導体製造設備の設置状況によっては、側面の給水口および排水口を使用することができなくとも、底面に配管を接続することができ、配管の取り回しに苦慮することがなく、さらに使い勝手に優れるとともに、ステータコラムに水冷管を埋設した真空ポンプが設備状況に関係なく実用できる。

また、本発明に係る真空ポンプは、ロータを回転させることによってガスを吸引・排気して真空状態を作り出す真空ポンプであって、上記ロータを回転させる電装部と、上記電装部が収容されるステータコラムと、上記ステータコラムと一体に形成されるベースと、上記ステータコラムの壁内に埋設される水冷管と、上記水冷管の両先端に固定され、かつ上記真空ポンプの外装面に面一に埋設される継手と、を備えること、を特徴とする。

上述のような構成により、真空ポンプの中心部付近に配される電装部の真近に水冷管を設置することができる。したがって、電装部のみを局地的に冷却して冷却効果に優れるとともに、他の部材を介して冷気を波及させるものではないから、真空ポンプ内にガス分子を堆積させる危険性を減少させることができる。

さらに、水冷管を真空ポンプ外部に突出させることがないから、配管の取り回し時に、水冷管を歪めてしまったり、ステータコラムの位置ずれを引き起こしたり、ステータコラムを損傷させてしまう等の恐れがなく、水冷管の冷却能力を維持できるとともに、真空ポンプの寿命が向上する。

また、本発明に係る真空ポンプは、上記継手と上記水冷管は、同一金属で形成されているようにしてもよい。

上述のような構成により、継手と水冷管との間に電位差はなくなるから、冷媒を流しても電流が流れることなく腐食することがない。したがって、水冷管の冷却能力を維持できるとともに、真空ポンプの寿命が向上する。

上記従来技術の課題の他の１つを解決する第２の発明に係る真空ポンプは、ガスを吸引・排気して真空状態を作り出す真空ポンプであって、上記真空ポンプのポンプケースと、上記ポンプケースを支持するネジポンプステータと、上記ネジポンプステータを支持するベースと、上記ベースと一体に形成されたステータコラムと、上記ステータコラムに覆い被さって配されるロータと、上記ロータの外周囲に多段に設けられる回転翼と、上記ステータコラムの壁内に埋設される水冷管と、を備えること、を特徴とする。

ここで、「ネジポンプステータ」とは、ロータと相互作用するステータであり、ロータと相互作用することによって、ネジ溝ポンプとして機能するものである。この場合、もちろんネジ溝が穿設されるが、ネジ溝の穿設は、ネジポンプステータ側であってもロータ側であってもよい。

ここで、「ステータコラムの壁内」とは、ステータコラムを形成する所定の厚みを有する壁の厚み部分を指す。

ここで、「覆い被って配される」には、ロータの内周面側にステータコラムがあればよく、ロータの内周面とステータコラムの外周面との距離は問わない。したがって、ステータコラムの大小によらず、ロータの内周面側に対向してステータコラムがあればよい。

また、上記ポンプケースは、上記ネジポンプステータと締結支持される締結部を有し、上記ネジポンプステータは、上記ネジポンプステータから延設され、かつ上記ポンプケースを締結支持するフランジを有するようにしてもよい。

また、上記真空ポンプは、上記ポンプケースと上記ネジポンプステータと上記ベースとにより外装ケースが形成されているようにしてもよい。

また、本発明に係る真空ポンプは、上記ロータの内周面形状と上記ステータコラムの外周面形状が異なっているようにしてもよい。

上述のような構成により、同一構成であるが要求される性能の違いにより大きさ等の形状が異なる真空ポンプであっても、ロータ形状やポンプケースの口径に左右されず、共通化されたベースとステータコラムを真空ポンプ構成部品とすることができるので、製作費や在庫管理にかかるコストを削減できるとともに、固有の不具合の問題の減少をもたらし、万一不具合があっても不具合特定の時間を削減できる。

また、本発明に係る真空ポンプは、上記ネジポンプステータの外表面に配される水冷管をさらに備えるようにしてもよい。

上述のような構成により、ロータ形状の違いに左右されずにステータコラムの共通化をさらに進めることができ、製作費や在庫管理にかかるさらにコストを削減できるとともに、固有の不具合の問題のさらに減少をもたらし、万一不具合があっても不具合特定の時間を削減できるとともに、ロータや回転翼の温度上昇を確実に阻止することができる。

また、本発明に係る真空ポンプは、上記ネジポンプステータの外表面に配されるヒータをさらに備えるようにしてもよい。

上述のような構成により、ネジ溝ポンプの機能を有するガス流路を暖めることができ、ガスの堆積物の生成を防ぎ、真空ポンプの信頼性を向上させることができる。

以上説明したように、第１の発明の真空ポンプにあっては、ロータを回転させる電装部が収容され、かつベースと一体に形成されるステータコラムの壁内に水冷管を埋設し、水冷管の給水口側と排水口側を複数に分岐させるようにしたから、真空ポンプの中心部付近に配される電装部の真近に水冷管を設置することができ、電装部のみを局地的に冷却して冷却効果に優れるとともに、真空ポンプ内にガス分子を堆積させる危険性を減少させることができ、さらに水冷管の給水口および排水口をそれぞれ異方向に連通させることができ、複数に異方向に延設された使い勝手の良い口を使用すればよく、配管の取り回しに苦慮することがなく、使い勝手に優れるとともに、ステータコラムに水冷管を埋設した真空ポンプが設備状況に関係なく実用できる。

また、本発明に係る真空ポンプにあっては、水冷管の給水口と排水口のそれぞれが二股に分岐され、かつベース内に延設されるとともに、給水口の分岐された一方をベースの側面から真空ポンプ外へ連通させ、他方をベースの底面から真空ポンプ外へ連通させ、排水口も同様にしたから、半導体製造設備の設置状況によっては、側面の給水口および排水口を使用することができなくとも、底面に配管を接続することができ、配管の取り回しに苦慮することがなく、さらに使い勝手に優れるとともに、ステータコラムに水冷管を埋設した真空ポンプが設備状況に関係なく実用できる。

また、本発明に係る真空ポンプにあっては、水冷管の両先端に継手を固定して、継手を真空ポンプ外装面に面一に埋設するようにしたから、さらに配管の取り回し時に、水冷管を歪めてしまったり、ステータコラムの位置ずれを引き起こしたり、ステータコラムを損傷させてしまう等の恐れがなく、水冷管の冷却能力を維持できるとともに、真空ポンプの寿命が向上する。

また、本発明に係る真空ポンプにあっては、継手と水冷管を同一金属で形成されるようにしたから、継手と水冷管との間に電位差はなくなり、冷媒を流しても電流が流れることなく腐食することがなくなり、水冷管の冷却能力を維持できるとともに、真空ポンプの寿命が向上する。

第２の発明の真空ポンプにあっては、ポンプケースをネジポンプステータのフランジにより支持するようにし、かつステータコラムの壁内に水冷管を埋設するようにしたから、同一構成であるが要求される性能の違いにより大きさ等の形状が異なる真空ポンプであっても、ロータ形状やポンプケースの口径に左右されず、共通化されたベースとステータコラムを真空ポンプ構成部品とすることができるので、製作費や在庫管理にかかるコストを削減できるとともに、固有の不具合の問題の減少をもたらし、万一不具合があっても不具合特定の時間を削減できる。

また、本発明に係る真空ポンプにあっては、ポンプケースを支持するネジポンプステータの外表面に水冷管を取り付けるようにしたから、ロータ形状の違いに左右されずにステータコラムの共通化をさらに進めることができ、製作費や在庫管理にかかるさらにコストを削減できるとともに、固有の不具合の問題のさらに減少をもたらし、万一不具合があっても不具合特定の時間を削減できるとともに、ロータや回転翼の温度上昇を確実に阻止することができる。

また、本発明に係る真空ポンプにあっては、ポンプケースを支持するネジポンプステータの外表面にヒータを取り付けるようにしたから、ガス堆積物が堆積しやすいガス流路であるネジ溝を有するネジポンプステータを直接暖めることができ、ガスの堆積物の生成を防ぎ、真空ポンプの信頼性を向上させることができる。

以下、第１の発明に係る真空ポンプの好適な実施の形態について、図１乃至図３に基づき詳細に説明する。

図１は本発明に係る真空ポンプの断面図であり、図２は本発明に係る真空ポンプのステータコラムの水冷管埋設位置での水平方向断面図であり、図３は本発明に係る真空ポンプの水冷管の先端側断面拡大図である。

図１に示す本実施形態に係る真空ポンプ１００は、ターボ分子ポンプとねじ溝ポンプの複合型ポンプである。

真空ポンプ１００のポンプケース１０９内には、駆動モータ１０３ａと磁気軸受１０３ｂからなる電装部を収容したステータコラム１０２ａが配されている。ステータコラム１０２ａの底面には、ベース１０２ｂがステータコラム１０２ａと一体に形成されて水平方向に延設されている。また、ステータコラム１０２ａの内部には、ロータ軸１０１ａが配されており、該ロータ軸１０１ａは、ステータコラム１０２ａの上部から突出している。ロータ軸１０１ａの先端部には、ロータ１０１が締結されている。

ロータ軸１０１ａは、磁気軸受１０３ｂにより回転可能に保持され、駆動モータ１０３ａにより回転される。したがって、ロータ１０１は、ロータ軸１０１ａが回転可能に保持され回転されることにより、駆動モータ１０３ａと磁気軸受１０３ｂからなる電装部により回転される。

ロータ１０１は、ステータコラム１０２ａの外周囲を覆い被さる断面形状を有しており、該ロータ１０１の上部外周囲には、回転翼１０６が多段に配置されている。また、ポンプケース１０９の内周面に当設して、固定翼１０７が多段に配置されており、回転翼１０６と固定翼１０７は交互に配されている。さらに、最下段の固定翼１０７の下方には、ポンプケース１０９の内周面に当設してネジステータ１０８が配されており、該ネジステータ１０８の内周面には、ネジ溝１０８ａが穿設されている。

上述のロータ１０１の内周面と回転翼１０６と固定翼１０７とネジ溝１０８ａとにより、気体移送手段が形成され、また上述のロータ１０１と内周面と回転翼１０６と固定翼１０７とネジ溝１０８ａとの間の隙間にはガス分子が流れ、ガス流路となる。

また、ステータコラム１０２ａは、鋳物により鋳造されており、ステータコラム１０２ａの壁内、すなわちステータコラム１０２ａを形成する壁の厚み部分には、水冷管１０４が鋳込まれて埋設されている。水冷管１０４は、例えばステンレスによって形成されて鋳込まれている。図２に示すように、水冷管１０４は、駆動モータ１０３ａ付近を一周するように埋設されており、両端側は、それぞれステータコラム１０２ａからベース１０２ｂ側へ延設されて給水口１０４ａと排水口１０４ｂとして真空ポンプ１００外へ連通する。このときベース１０２ｂは、ステータコラム１０２ａの下面から一体に延設されているので、水冷管１０４をステータコラム１０２ａ部分とベース１０２ｂ部分とで別々に埋設し、各水冷管１０４の開口を位置合わせをするといった必要はない。また、もちろん、実施形態においては、水冷管１０４を駆動モータ１０３ａ以外の電装部も近づけるためにステータコラム１０２ａの壁内を複数回周回させてもよい。

水冷管１０４をステータコラム１０２ａの壁内に埋設すると、真空ポンプ１００の中心部付近に配される電装部の真近に水冷管１０４を設置することができ、電装部のみを局地的に冷却するとともに、他の部材を介して冷却効果を波及させる必要がなくなる。

ベース１０２ｂへ延設された水冷管１０４は、その一先端が給水口１０４ａとして、他端が排水口１０４ｂとして、真空ポンプ１００外へ連通するが、図３に示すように、真空ポンプ１００外へ連通する前に、給水口１０４ａ側と排水口１０４ｂ側のそれぞれが複数に分岐されている。本実施形態においては、給水口１０４ａ側と排水口１０４ｂ側のそれぞれが二股に分岐され、給水口１０４ａ側の二股に分岐した水冷管１０４は、それぞれ異方向に分岐され、真空ポンプ１００外へ連通される。本実施形態の場合は、ベース１０２ｂの側面とベース１０２ｂの底面の方向に分岐され、ベース１０２ｂの側面とベース１０２ｂの底面から真空ポンプ１００外へ連通される。排水口１０４ｂ側の二股に分岐した水冷管１０４も同様に、ベース１０２ｂの側面とベース１０２ｂの底面の方向に分岐され、ベース１０２ｂの側面とベース１０２ｂの底面から真空ポンプ１００外へ連通される。

なお、本実施形態においては、水冷管１０４の両先端は、電装コード取出し口１１０の逆側から連通させるようにしたが、電装コード取出し口１１０の両脇から連通させるようにしてもよい。

水冷管１０４の両先端を複数に分岐させるようにすると、水冷管１０４の給水口１０４ａおよび排水口１０４ｂがそれぞれ異方向に連通され、利用者は、使い勝手の良い口を使用でき、これによって水冷管１０４をステータコラム１０２ａに埋設した真空ポンプ１００を半導体設備の状況に関係なく実用することができる。

特に、水冷管１０４の給水口１０４ａ側と排水口１０４ｂ側のそれぞれが二股に分岐され、給水口１０４ａ側の二股に分岐した水冷管１０４は、ベース１０２ｂの側面とベース１０２ｂの底面の方向に分岐され、ベース１０２ｂの側面とベース１０２ｂの底面から真空ポンプ１００外へ連通され、排水口１０４ｂ側の二股に分岐した水冷管１０４も同様に分岐させることによって、半導体製造設備の設置状況によっては、側面の給水口１０４ａおよび排水口１０４ｂを使用することができなくとも、底面に配管を接続することができ、設備状況に関係なく実用可能である。

さらに、図３に示すように、水冷管１０４の二股に分岐した個々の先端に、継手１０５が溶接で固定されている。この継手１０５は、継手１０５の先端とベース１０２ｂの外表面が面一になるようにベース１０２ｂに埋設されている。また、この水冷管１０４と継手１０５は、同一金属で形成されている。水冷管１０４がステンレスで形成されているならば、継手１０５もステンレスで形成される。

水冷管１０４の先端に継手１０５を固定し、継手１０５の先端とベース１０２ｂのような真空ポンプ１００の外装面と面一になるように継手１０５を埋設すると、水冷管１０４を真空ポンプ１００外部に突出させることがないから、配管の取り回し時に、水冷管１０４を歪めてしまったり、ステータコラム１０２ａの位置ずれを引き起こしたり、ステータコラム１０２ａを損傷させてしまう等の恐れがなくなる。

また、継手１０５を水冷管１０４と同一の金属により形成するようにすると、継手１０５と水冷管１０４との間に電位差はなくなり、冷媒を流しても電流が流れることなく腐食することがない。

本実施形態に係る真空ポンプ１００は、上述のように構成されており、水冷管１０４には、冷却水や熱交換作用の大きい液体や気体といった冷媒が流され、間近の電装部を他の部材をほとんど介することなく冷却する。また、給水口１０４ａと排水口１０４ｂがそれぞれ二股に分岐してベース１０２ｂの側面と底面から真空ポンプ１００外へ連通され、利用者の選択により一方の口が継手１０５を介して配管と接続される。

上述のような本実施形態の構成をとる真空ポンプ１００の設置について説明する。まず、真空ポンプ１００は、図示しない半導体製造装置のプロセスチャンバにポンプケース１０９上部のフランジにより中空状態で固定される。真空ポンプ１００が固定されると、分岐された水冷管１０４のベース１０２ｂの側面から真空ポンプ１００外へ連通された口に、冷媒を供給する配管が接続される。

しかし、プロセスチャンバに真空ポンプ１００を固定すると、ステータコラム１０２ａの配置位置と配置方向は、自動的に規定されてしまう。同時にステータコラム１０２ａに水冷管１０４を埋設すると、ステータコラム１０２ａの配置位置と配置方向が規定されることにより、水冷管１０４の給水口１０４ａおよび排水口１０４ｂの配置位置と配置方向も規定される。半導体製造装置設備の設備状況によっては、分岐された水冷管１０４のベース１０２ｂの側面から真空ポンプ１００外へ連通された口が設備の陰に隠れてしまったり、配管の配置位置と逆側になってしまい、配管と接続できなくなることがある。無理に配管を接続しようとすると、配管の引張力等により水冷管１０４を損傷させたり、ステータコラム１０２ａの位置ずれを生じさせたりして、最悪の場合真空ポンプ１００の故障の原因となる。

このような場合は、分岐された水冷管１０４のベース１０２ｂの底面から真空ポンプ１００外へ連通される口に配管を接続する。接続の際には、配管を継手１０５に差し込み固定することにより接続が完了する。このとき、継手１０５は、ベース１０２ｂの外表面と面一に埋設されているので、配管の引張力や利用者より加えられる力等が水冷管１０４の先端にかかることはなく、水冷管１０４がねじれてしまう心配はない。接続が完了すると、他方の接続されなかった口は、蓋で塞がれることにより真空ポンプ１００の設置は完了する。

このように、真空ポンプ１００への配管の接続は、半導体製造設備の設備状況に合わせて側面か底面かを適宜選択することにより接続可能となる。

次に、上述のような本実施形態の構成をとる真空ポンプ１００の動作を説明する。まず、駆動モータ１０３ａを作動させると、ロータ軸１０１ａとこれに締結されたロータ１０１および回転翼１０６が高速回転する。

そして、高速回転している最上段の回転翼１０６が入射したガス分子に下向き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翼１０７によって次段の回転翼１０６側に送り込まれる。以上のガス分子への運動量の付与と送り込み動作が繰り返し多段に行われることにより、ガス分子はネジ溝１０８ａ側へ順次移行し排気される。さらに、分子排気動作によりネジ溝１０８ａ側に到達したガス分子は、ロータ１０１の回転とネジ溝１０８ａの相互作用により、圧縮されて排気側へ移送されて排気される。

上述のような真空ポンプ１００の動作において、特にステータコラム１０２ａに埋設された水冷管１０４の働きについて説明する。

まず、プロセスチャンバ内のガスの本引きを開始する時に、本発明の真空ポンプ１００の駆動モータ１０３ａと磁気軸受１０３ｂといった電装部に電力を供給する。電装部により電力が供給されると、ロータ１０１が磁気軸受１０３ｂによりロータ軸１０１ａを介して回転可能に保持され、同時に駆動モータ１０３ａによりロータ軸１０１ａを介して回転される。

駆動モータ１０３ａと磁気軸受１０３ｂといった電装部は、プロセスチャンバ内を真空状態にするまでにロータ１０１を数万ｒ．ｐ．ｍで回転させ、まもなく発熱し始める。同時に、水冷管１０４には、冷媒が配管を通じて流される。ステータコラム１０２ａに埋設された水冷管１０４冷却効果を発揮し始める。水冷管１０４を流れる冷媒は、主に間近にある電装部を冷却し吸熱するように働く。すなわち、水冷管１０４の冷却効果は、水冷管１０４がステータコラム１０２ａの壁内に埋設されているため、まずステータコラム１０２ａ内部に波及して間近にある電装部の冷却に向けられるように働く。よって、水冷管１０４の冷却能力は、間近にある電装部を冷却するだけの能力で足り、ステータコラム１０２ａを通じてベース１０２ｂやネジステータ１０８に冷却効果を波及させることはない。したがって、電装部は自身の発熱により温度を上昇させることなく、安定した温度を保ち、また他の部材に冷却効果が波及しにくく、水冷管１０４の冷却効果によりガス分子の堆積は起こりにくい。

次に、第２の発明に係る真空ポンプ２００、３００、４００の好適な実施の形態について、図４乃至図６に基づき詳細に説明する。

図４（ａ）（ｂ）は本発明の第２の発明に係る真空ポンプ２００、３００の断面図であり、それぞれ異なった性能を有する真空ポンプであっても真空ポンプ構成部品の共通化が図られたことを示す図であり、図５は本発明に係る真空ポンプ２００、３００のステータコラム２０２ａの水冷管２０４埋設位置での水平方向断面図であり、図６は本発明の第２の発明に係る真空ポンプのネジポンプステータに水冷管２０４Ａおよびヒータ４１１を取り付けた断面図である。

図４（ａ）（ｂ）に示す本実施形態に係る真空ポンプ２００、３００は、ターボ分子ポンプとネジ溝２０８ａ、３０８ａポンプの複合型ポンプである。

この真空ポンプ２００、３００は、ポンプケース２０９、３０９と、ポンプケース２０９、３０９を支持するネジポンプステータ２０８、３０８と、ネジポンプステータ２０８、３０８を支持するベース２０２ｂにより外装ケースが形成されている。ネジポンプステータ２０８、３０８は、ベース２０２ｂの上面縁部分の定位置に立設され、ベース２０２ｂに支持されている。ポンプケース２０９、３０９は下縁に締結部２０９ａ、３０９ａを備え、一方ネジポンプステータ２０８、３０８は上縁からフランジ２０８ｂ、３０８ｂが突出して延設されており、このフランジ２０８ｂ、３０８ｂは、締結部２０９ａ、３０９ａまで延設される。

真空ポンプによっては、ネジポンプステータをベースの定位置に立設することによりネジポンプステータの上方にポンプケースの締結部がない場合が生ずる。これに対し、この真空ポンプ２００、３００は、フランジ２０８ｂ、３０８ｂが、締結部２０９ａ、２０９ａまで延設されることにより、ネジポンプステータ２０８、３０８をベース２０２ｂの定位置に立設しても、フランジ２０８ｂ、３０８ｂと締結部２０９ａ、３０９ａが締結することができ、ポンプケース２０９、３０９がネジポンプステータ２０８、３０８により支持される。

ベース２０２ｂの上面には、略筒形状のステータコラム２０２ａが一体に形成されており、ステータコラム２０２ａの内部に、軸受機構や駆動モータが収容されている。また、ステータコラム２０２ａの内部には、ロータ軸２０１ａ、３０１ａが配されており、該ロータ軸２０１ａ、３０１ａは、ステータコラム２０２ａの上部から突出している。

ロータ軸２０１ａ、３０１ａの先端部には、ロータ２０１、３０１が締結されている。このロータ２０１、３０１は、ステータコラム２０２ａに覆い被さる形状を有しており、該ロータ２０１、３０１の上部外周囲に、回転翼２０６、３０６が多段に配置されている。また、ポンプケース２０９、３０９の内周面に当設して、固定翼２０７、３０７が多段に配置されており、回転翼２０６、３０６と固定翼２０７、３０７は交互に配されている。

ネジポンプステータ２０８、３０８の内周面のロータ２０１、３０１と対向する位置には、ネジ溝２０８ａ、３０８ａが穿設されている。実施形態によっては、ネジポンプステータ２０８、３０８の内周面ではなく、ロータ２０１、３０１のネジポンプステータ２０８、３０８と対向する位置にネジ溝を穿設してもよい。

ステータコラム２０２ａは、ベース２０２ｂとともに一体に鋳造された鋳物であり、ステータコラム２０２ａの壁面、すなわちステータコラム２０２ａを形成する壁の厚み部分には、水冷管２０４が鋳込まれて埋設されている。

図５に示すように、水冷管２０４は、ステータコラム２０２ａを一周して埋設されており、両端がベース２０２ｂへ延設され、一端が給水口２０４ａ、他端が排水口２０４ｂとしてベース２０２ｂの外表面から真空ポンプ２００、３００外へ連通される。

このような真空ポンプ２００、３００において、ロータ２０１、３０１の外周面と回転翼２０６、３０６と固定翼２０７、３０７とネジ溝２０８ａ、３０８ａとにより、気体移送手段が形成され、またロータ２０１、３０１の外周面と回転翼２０６、３０６と固定翼２０７、３０７とネジ溝２０８ａ、３０８ａとの間の隙間にはガス分子が流れ、ガス流路となる。

次に、上述のような本実施形態の構成をとる真空ポンプ２００，３００の動作を説明する。まず、駆動モータを作動させると、ロータ軸２０１ａ，３０１ａとこれに締結されたロータ２０１，３０１および回転翼２０６，３０６が高速回転する。

そして、高速回転している最上段の回転翼２０６，３０６が入射したガス分子に下向き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翼２０７，３０７によって次段の回転翼２０６，３０６側に送り込まれる。以上のガス分子への運動量の付与と送り込み動作が繰り返し多段に行われることにより、ガス分子はネジ溝２０８ａ，３０８ａ側へ順次移行し排気される。さらに、分子排気動作によりネジ溝２０８ａ，３０８ａ側に到達したガス分子は、ロータ２０１，３０１の回転とネジ溝２０８ａ，３０８ａの相互作用により、圧縮されて排気側へ移送されて排気される。

上述のように図４（ａ）（ｂ）に示すような本実施形態の真空ポンプ２００，３００は、同様の構成と同様の動作・機能を有するが、図４（ａ）（ｂ）に示すように形状が異なっている。

具体的には、回転翼の長さが、図４（ａ）の真空ポンプ２００に比べ図４（ｂ）の真空ポンプ３００のほうが長い。回転翼の段数が、図４（ａ）の真空ポンプ２００が９段あるのに対し、図４（ｂ）の真空ポンプ３００は７段と少ない。

図４（ａ）（ｂ）の真空ポンプ２００，３００の回転翼２０６，３０６に関する違いは、図４（ａ）（ｂ）の真空ポンプ２００，３００とで要求される性能が異なるためである。

また、ポンプケースの口径が、図４（ａ）の真空ポンプ２００に比べ、図４（ｂ）の真空ポンプ３００のほうが大きい。このポンプケース２０９，３０９の口径の違いは、回転翼２０６，３０６の長さが異なることに起因する。

また、ロータ２０１，３０１の形状、特に内周面形状が図４（ａ）の真空ポンプ２００と図４（ｂ）の真空ポンプ３００では異なる。このロータ２０１，３０１の形状の違いは、回転翼２０６，３０６の長さと段数が異なることに起因する。

このように、図４（ａ）（ｂ）の真空ポンプ２００、３００おいては、要求される性能が異なるため、ポンプケース２０９、３０９と、回転翼２０６、３０６の長さおよび段数と、ロータ２０１、３０１の形状が異なる。

しかしながら、図４（ａ）（ｂ）の真空ポンプ２００、３００は、ポンプケース２０９、３０９と、回転翼２０６、３０６の長さおよび段数と、ロータ２０１、３０１の形状が異なるにもかかわらず、ベース２０２ｂと該ベース２０２ｂと一体に形成されたステータコラム２０２ａは、同形状で同寸法である。すなわち、ベース２０２ｂと該ベース２０２ｂと一体に形成されたステータコラム２０２ａは、図４（ａ）（ｂ）の真空ポンプ２００、３００において共通化されている。

以下、図４（ａ）（ｂ）の真空ポンプ２００、３００において、ポンプケース２０９、３０９と、回転翼２０６、３０６の長さおよび段数と、ロータ２０１、３０１の形状が異なるにもかかわらず、ベース２０２ｂと該ベース２０２ｂと一体に形成されたステータコラム２０２ａが、図４（ａ）（ｂ）の真空ポンプ２００、３００において共通化された理由を説明する。

本実施形態の真空ポンプ２００、３００は、上述のように、ステータコラム２０２ａの壁内に水冷管２０４が埋設されている。水冷管２０４は、給水口２０４ａから冷却水や熱交換作用の大きい液体や気体といった冷媒が流され、排水口２０４ｂから抜けるようになっている。

水冷管２０４は、冷却効果を発揮し始めると、ステータコラム２０２ａに埋設されていることより、その冷却効果のすべてがまずステータコラム２０２ａに波及する。したがって、ステータコラム２０２ａは、十分に冷却される。

十分に冷却されたステータコラム２０２ａは、ある程度離間された真空ポンプ構成部品の熱も十分に吸熱できる。すなわち、十分に冷却されたステータコラム２０２ａは、ロータ２０１、３０１がステータコラム２０２ａからある程度離間されていても、ロータ２０１、３０１や回転翼２０６、３０６の熱を十分に吸熱でき、ロータ２０１、３０１や回転翼２０６、３０６の温度上昇が阻止できる。

ロータ２０１、３０１とステータコラム２０２ａをある程度離間できるようになると、ステータコラム２０２ａの外周面形状はロータ２０１、３０１の内周面形状に合わせて規定されない。そこで、図４（ａ）（ｂ）の真空ポンプ２００、３００のように、ロータ２０１、３０１の形状が異なる真空ポンプ２００、３００であってもステータコラム２０２ａを自由に設計することができ、ステータコラム２０２ａは、同寸法、同形状に共通化できる。

このように水冷管２０４をステータコラム２０２ａに埋設すると、ステータコラム２０２ａの外周面形状がロータ２０１、３０１の内周面形状に規定されることがなくなり、同様の構成と同様の動作・機能を有するが形状の異なる真空ポンプ２００、３００であっても共通化されたステータコラム２０２ａを使用できる。

また、本実施形態の真空ポンプ２００、３００は、上述のように、ポンプケース２０９、３０９を支持し、かつベース２０２ｂによって支持されるネジポンプステータ２０８、３０８を備える。このポンプケース２０９、３０９とネジポンプステータ２０８、３０８とベース２０２ｂにより外装ケースが形成されている。つまり、ポンプケース２０９、３０９とベース２０２ｂは、ネジポンプステータ２０８、３０８を介して締結されている。

ベース２０２ｂは、ベース２０２ｂ上面の定位置にネジポンプステータ２０８、３０８を立設させ支持する。

ベース２０２ｂの定位置に立設されたネジポンプステータ２０８、３０８は、ポンプケース２０９、３０９の締結部２０９ａ、３０９ａとネジポンプステータ２０８、３０８のフランジ２０８ｂ、３０８ｂを締結することによりポンプケース２０９、３０９を支持する。真空ポンプごとにポンプケースの口径は異なる。
したがって、ポンプケース２０９、３０９の締結部２０９ａ、３０９ａとネジポンプステータ２０８、３０８のフランジ２０８ｂ、３０８ｂを締結させるために、ネジポンプステータ２０８、３０８は、フランジ２０８ｂ、３０８ｂをポンプケース２０９、３０９の締結部２０９ａ、３０９ａまで所定長延設して形成されている。なお、逆にポンプケース２０９、３０９の締結部２０９ａ、３０９ａをネジポンプステータ２０８、３０８のフランジ２０８ｂ、３０８ｂまで所定長延設してもよい。

ネジポンプステータ２０８、３０８のフランジ２０８ｂ、３０８ｂがポンプケース２０９、３０９の締結部２０９ａ、３０９ａまで延設されて形成されることにより、ベース２０２ｂ上面の定位置に立設された場合にあっても、ネジポンプステータ２０８、３０８はポンプケース２０９、３０９を支持することができる。

ベース２０２ｂは、ポンプケース２０９、３０９を支持することなく、ネジポンプステータ２０８、３０８を定位置に立設させて支持することと、さらにネジポンプステータ２０８、３０８のフランジ２０８ｂ、３０８ｂは、ポンプケース２０９、３０９に合わせて所定長延設して調整して形成することとにより、ポンプケース２０９、３０９の口径に規定されてベース２０２ｂの大きさを規定する必要がなくなる。

これにより、図４（ａ）（ｂ）の真空ポンプ２００、３００のように、ポンプケース２０９、３０９の口径が異なる真空ポンプであってもベース２０２ｂを自由に設計することができ、ベース２０２ｂは、同寸法、同形状に共通化できる。

このようにネジポンプステータ２０８、３０８にポンプケース２０９、３０９を支持させるようにすると、ベース２０２ｂの大きさがポンプケース２０９、３０９の口径に規定されることがなくなり、同様の構成と同様の動作・機能を有するが形状の異なる真空ポンプであっても共通化されたベース２０２ｂを使用できる。

上述のように、ポンプケース２０９、３０９と、回転翼２０６、３０６の長さおよび段数と、ロータ２０１、３０１の形状が異なるにもかかわらず、ベース２０２ｂと該ベース２０２ｂと一体に形成されたステータコラム２０２ａは、共通化される。

共通化されたベース２０２ｂと該ベース２０２ｂと一体に形成されたステータコラム２０２ａは、一部品として容易に製作・管理することができ、製作費や在庫管理にかかるコストを削減できるとともに、固有の不具合の問題の減少をもたらし、万一不具合があっても不具合特定の時間を削減できる。

なお、本実施形態においては、ベース２０２ｂとステータコラム２０２ａは一体にして形成されたが、ベース２０２ｂとステータコラム２０２ａを別々に形成してもそれぞれにおいて共通化は図れる。ベース２０２ｂとステータコラム２０２ａを一体とすると、その分コスト削減に貢献できるほか、水冷管２０４をステータコラム２０２ａ部分とベース２０２ｂ部分とで別々に埋設し、各水冷管２０４の開口を位置合わせをするといった必要はなくなる。

以上の構成により、図４（ｂ）の真空ポンプ３００は、図４（ａ）の真空ポンプ２００に比べ、回転翼３０６の長さが長く、回転翼３０６の段数が少なく、ポンプケース３０９の口径が大きく、ロータ３０１の形状が異なるにもかかわらず、図４（ａ）のベース２０２ｂと該ベース２０２ｂと一体に形成されたステータコラム２０２ａを構成部品として使用できるものである。すなわち、ベース２０２ｂと該ベース２０２ｂと一体に形成されたステータコラム２０２ａを共通化できるものである。

また、第２の発明の他の実施形態に係る真空ポンプ４００について図６に基づき説明する。

図６に示す真空ポンプ４００は、真空ポンプ４００外へ露出し、外装ケースの一部として機能しているネジポンプステータ４０８の外表面に、ステータコラム２０２ａに埋設した水冷管２０４とは別の水冷管２０４Ａやヒータ４１１を取り付けたものである。

まず、ネジポンプステータ４０８の外表面に水冷管２０４Ａを取り付けた場合について説明する。

ネジポンプステータ４０８は、ネジポンプステータ４０８に穿設されたネジ溝４０８ａとロータ４０１下部によりガス流路が設定されるために、ステータコラム２０２ａと同様にロータ４０１と対向している。すなわち、ロータ４０１下部は、ステータコラム２０２ａとネジポンプステータ４０８との間に介在している。

ネジポンプステータ４０８の外表面に取り付けられた水冷管２０４Ａは、冷却効果を発揮すると、ネジポンプステータ４０８を冷却する。

冷却されたネジポンプステータ４０８は、対向しているロータ４０１の熱を吸熱し、冷却されたステータコラム２０２ａによる吸熱とともに、ロータ４０１や回転翼４０６の温度上昇を阻止する。

したがって、ステータコラム２０２ａとロータ４０１は、ネジポンプステータ４０８の外表面に水冷管２０４Ａを取り付けた場合には、さらに近接させる必要がなくなり、ステータコラム２０２ａとロータ４０１の距離をさらにとることができる。ステータコラム２０２ａとロータ４０１の距離をさらにとることができると、ステータコラム２０２ａは、ロータ４０１の内周形状がどのようであってもさらに自由に設計することができ、ステータコラム２０２ａの共通化をさらに進めることができる。

また、半導体製造工程によっては、飽和蒸気圧が高く液体や気体に変化しにくいガス分子が真空ポンプ４００を流れるプロセスもある。この場合、真空ポンプ４００内の温度を下げたほうがロータ４０１や回転翼４０６の温度上昇を阻止することができる。ネジポンプステータ４０８の外表面に水冷管２０４Ａを取り付けると、ネジポンプステータ４０８が真空ポンプ４００内部と直接隣接しているので、真空ポンプ４００内の冷却効果を高め、ロータ４０１や回転翼４０６の温度上昇を確実に阻止することができる。

次にネジポンプステータ４０８の外表面にヒータ４１１を取り付けた場合について説明する。

ネジポンプステータ４０８の外表面に取り付けられたヒータ４１１により生じた熱は、ネジポンプステータ４０８を暖める。ネジポンプステータ４０８は、ガス流路と接しており、暖められたネジポンプステータ４０８は、ガス流路に熱を放射して、ガス流路を暖める。

ネジポンプステータ４０８と接するガス流路には、遷移流から粘性流となったガスが存在するためガスの飽和蒸気圧を越えてガス堆積物が堆積しやすいが、ネジポンプステータ４０８からの熱放射により暖められると、ガスの飽和蒸気圧が上昇し、ガス堆積物が堆積しない。したがって、ガスの堆積物とロータ４０１が接触し真空ポンプ４００の破壊が生じるおそれがなく、真空ポンプ４００の信頼性を向上させることができる。

第１の発明に係る真空ポンプの断面図である。 第１の発明に係る真空ポンプのステータコラムの水冷管埋設位置での水平方向断面図である。 第１の発明に係る真空ポンプの水冷管の先端側断面拡大図である。 （ａ）は第２の発明に係る真空ポンプの断面図であり、（ｂ）は第２の発明に係る他の形状の真空ポンプの断面図である。 図４（ａ）（ｂ）に示す真空ポンプのステータコラムの水冷管埋設位置での水平方向断面図である。 第２の発明に係る他の実施形態の真空ポンプの断面図である。 第１の発明に関する従来の真空ポンプの断面図である。 （ａ）は第２の発明に関する従来の真空ポンプの断面図であり、（ｂ）は第２の発明に関する従来の他の形状の真空ポンプの断面図である。

符号の説明

１００ 真空ポンプ
１０１ ロータ
１０１ａ ロータ軸
１０２ａ ステータコラム
１０２ｂ ベース
１０３ａ 駆動モータ
１０３ｂ 磁気軸受
１０４ 水冷管
１０４ａ 給水口
１０４ｂ 排水口
１０５ 継手
１０６ 回転翼
１０７ 固定翼
１０８ ネジステータ
１０８ａ ネジ溝
１０９ ポンプケース
１１０ 電装コード取出し口
２０４Ａ 水冷管
４０８ ネジポンプステータ
４０８ｂ フランジ
４０９ａ 締結部
４１１ ヒータ

Claims (10)

1. ロータを回転させることによってガスを吸引・排気して真空状態を作り出す真空ポンプであって、
   上記ロータを回転させる電装部と、
   上記電装部が収容されるステータコラムと、
   上記ステータコラムと一体に形成されるベースと、
   上記ステータコラムの壁内に埋設される水冷管と、
   を備え、
   上記水冷管の給水口側と排水口側は、それぞれ複数に分岐されること、
   を特徴とする真空ポンプ。
2. 上記水冷管は、
   給水口側と排水口側がそれぞれ二股に分岐され、
   上記ベース内に延設されるとともに、
   給水口側と排水口側のそれぞれの二股に分岐された一方が上記ベースの側面から上記真空ポンプ外へ連通され、かつ他方が上記ベースの底面から上記真空ポンプ外へ連通されること、
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. ロータを回転させることによってガスを吸引・排気して真空状態を作り出す真空ポンプであって、
   上記ロータを回転させる電装部と、
   上記電装部が収容されるステータコラムと、
   上記ステータコラムと一体に形成されるベースと、
   上記ステータコラムの壁内に埋設される水冷管と、
   上記水冷管の両先端に固定され、かつ上記真空ポンプの外装面に面一に埋設される継手と、
   を備えること、
   を特徴とする真空ポンプ。
4. 上記継手と上記水冷管は、同一金属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. ガスを吸引・排気して真空状態を作り出す真空ポンプであって、
   上記真空ポンプのポンプケースと、
   上記ポンプケースを支持するネジポンプステータと、
   上記ネジポンプステータを支持するベースと、
   上記ベースと一体に形成されたステータコラムと、
   上記ステータコラムに覆い被さって配されるロータと、
   上記ロータの外周囲に多段に設けられる回転翼と、
   上記ステータコラムの壁内に埋設される水冷管と、
   を備えること、
   を特徴とする真空ポンプ。
6. 上記ポンプケースは、
   上記ネジポンプステータと締結支持される締結部を有し、
   上記ネジポンプステータは、
   上記ネジポンプステータから延設され、かつ上記ポンプケースを締結支持するフランジを有すること、
   を特徴とする請求項５に記載の真空ポンプ。
7. 上記真空ポンプは、
   上記ポンプケースと上記ネジポンプステータと上記ベースとにより外装ケースが形成されていること、
   を特徴とする請求項５に記載の真空ポンプ。
8. 上記真空ポンプは、
   上記ロータの内周面形状と上記ステータコラムの外周面形状が異なっていること、
   を特徴とする請求項５に記載の真空ポンプ。
9. 上記真空ポンプは、
   上記ネジポンプステータの外表面に配される水冷管をさらに備えること、
   を特徴とする請求項５に記載の真空ポンプ。
10. 上記真空ポンプは、
    上記ネジポンプステータの外表面に配されるヒータをさらに備えること、
    を特徴とする請求項５に記載の真空ポンプ。

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