TWI793705B - 渦輪分子幫浦及其一體成型式轉子元件 - Google Patents

Abstract

本發明之渦輪分子幫浦之一體成型式轉子元件包含一轉子座以及複數個轉子葉片。該轉子座的頂部上未具有凹陷，該些轉子葉片連接於該轉子座且呈間隔排列。本發明所提供的一體成型式轉子元件，因轉子座的頂部上並無任何外露的凹陷形成，於是可防止半導體製程中的製程物堆積，避免造成真空腔體內的污染及渦輪分子幫浦產生問題。

Description

渦輪分子幫浦及其一體成型式轉子元件

本發明是有關於一種真空幫浦及其轉子元件，特別是指一種可防止製程物堆積之渦輪分子幫浦及其一體成型式轉子元件。

目前主要的半導體製程例如離子佈植、爐管、薄膜濺鍍、電漿蝕刻、化學機械研磨等，都需要在高真空中的真空腔體內進行。因此，真空腔體的真空環境是影響製程良率的關鍵因素之一，而潔淨穩定的真空環境有助於提高製程良率。渦輪分子幫浦作為真空系統的心臟，是利用轉子相對於定子進行高速旋轉，將氣體排出真空腔體而產生高真空環境。

習知渦輪分子幫浦的轉子結構可分為組裝式及一體成型式兩種，其中一體成型式的轉子在轉子頂部都會設有凹槽，以便於加工，且凹槽也可作為鎖接轉軸的鎖接室及配置用於動平衡校正的修正部件。

然而，一些半導體製程中會生成微粒狀的製程反應物，當渦輪分子泵抽取真空腔室內的氣體時，一併將微粒吸入渦輪分子泵內，這些微粒容易堆積在轉子頂部的凹槽內而無法順利排出。當真空腔體內的壓力發生變化時，這些堆積在凹槽內的微粒會隨著不穩定的氣流飛揚移動而回到真空腔體內造成污染，並且也可能使渦輪分子幫浦產生一些問題或錯誤而被迫下機保養。

有些一體成型式的轉子為了防止凹槽堆積製程物而增加一遮板遮蔽凹槽，但此動作會讓渦輪分子幫浦的動平衡產生不可控的變化，因此裝設遮板時都需要調校動平衡，十分不便，並且製程物還是會因抽氣時凹槽內外的壓差而從遮板與轉子間的隙縫鑽入凹槽內。

目前市面無凹槽的轉子都是以組裝的方式達成，組裝過程和工序極為繁瑣，也常因過程失敗造成損失，而且這些無凹槽的轉子表面上也都有螺栓孔，這些螺栓孔同樣也會也有微粒堆積的問題。

有鑑於此，本發明提出一種可防止製程物堆積之渦輪分子幫浦及其一體成型式轉子元件，避免造成真空腔體內的污染及渦輪分子幫浦產生問題。

為達上述目的，本發明之渦輪分子幫浦之一體成型式轉子元件包含一轉子座以及複數個轉子葉片。該轉子座的頂部上未具有凹陷，該些轉子葉片連接於該轉子座且呈間隔排列。

本發明另提供一種渦輪分子幫浦，包含一殼體、一轉子元件、一轉軸、複數個定子葉片以及一基座。該殼體具有一容置空間及一進氣端。該轉子元件設置於該容置空間。該轉子元件為一體成型式轉子元件，包含一轉子座及複數個轉子葉片。該轉子座的頂部鄰近於該進氣端且未具有凹陷，該些轉子葉片連接於該轉子座且呈間隔排列。該轉軸連接於該轉子元件。該些定子葉片分別位於該些轉子葉片之間。該基座供該殼體固定，其具有一軸承機構、一驅動單元及一出氣端。該軸承機構支撐該轉軸旋轉，該驅動單元驅動該轉軸，使該轉軸帶動該轉子元件高速旋轉，將該進氣端抽取的氣體往該出氣端移動。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的渦輪分子幫浦之一體成型式轉子元件，因轉子座的頂部上並無任何外露的凹陷形成，於是可防止半導體製程中的製程物堆積，避免造成真空腔體內的污染及渦輪分子幫浦產生問題。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，詳細說明如下。此外，於本發明之說明中，相同之構件係以相同之符號表示，於此先述明。

在半導體製造過程中，許多製程階段都存在由隨機微粒缺陷引起的良率損失問題，因此本發明提供一種用於對真空腔體抽真空的渦輪分子幫浦及其一體成型式轉子元件，其改良在於該一體成型式轉子元件的頂部未具有凹陷，藉此防止製程物堆積，以避免隨著不穩定的氣流飛揚移動回到真空腔體內造成污染。

以下揭示內容提供用於實施本揭露之不同特徵的許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等組件及配置僅為實例且不意欲為限制性的。舉例而言，在以下描述中，第一構件在第二構件上方或上之形成可包括第一構件與第二構件直接接觸地形成之實施例，且亦可包括額外構件可在第一構件與第二構件之間形成使得第一構件與第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可能在各種實例中重複參考數字及/或字母。此重複係出於簡單及清晰之目的，且本身並不指示所論述之各種實施例及/或組態之間的關係。

另外，本文中為易於描述而可能使用諸如「下伏」、「下方」、「下部」、「上覆」、「上部」及其類似者等空間相對術語，以描述如諸圖中所說明的一個元件或構件與另一或複數個元件或構件的關係。除諸圖中所描繪之定向以外，空間相對術語意欲涵蓋在使用或操作中之裝置的不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或位於其他定向)，且本文中所使用之空間相對描述詞同樣可相應地進行解釋。

參閱圖1及圖2所示，本發明之渦輪分子幫浦1包含一殼體1a、一轉子元件100、一轉軸200、複數個定子葉片300及一基座1b。

殼體1a具有一容置空間11a及一進氣端12a，進氣端12a與容置空間11a相連通。

轉子元件100為一體成型式轉子元件，設置於容置空間11a內，主要包含一轉子座110及複數個轉子葉片組120。

轉子座110包括一第一座體111及一第二座體112，其中第一座體111與第二座體112連接，並設置在第二座體112上方。第一座體111係與第二座體112一體成型。

第一座體111大致上呈圓柱狀，具有上窄下寬的結構。第一座體111的頂部鄰近於進氣端12a，為平面結構，其上並無任何凹陷形成，亦即第一座體111頂部未具有任何凹槽及螺栓孔。第一座體111的下部形成一上凹部113。上凹部113中央形成有一凸塊116，其從上凹部113頂部垂直向下延伸出。第一座體111還開設有複數個螺栓孔114，螺栓孔114從上凹部113頂部垂直向上延伸。此外，第一座體111的側面，有徑向設置的平衡結構118，平衡結構118用以讓配重塊能夠鎖固在轉子元件100上，藉此調校轉子元件100的動平衡以達規格標準。於其他實施方式中，平衡結構118能夠以凹陷取代，藉由移除部分的轉子元件100質量以調校動平衡。

第二座體112呈圓筒狀，設置在第一座體111下方，第二座體112具有中空結構，其上端連通至第一座體111的上凹部113。

複數個轉子葉片組120連接於轉子座110，且也在徑向上延伸。進一步而言，每一個轉子葉片組120包括複數個間隔排列的轉子葉片121，並且上層的轉子葉片121的傾斜角度大於或等於下層的轉子葉片121的傾斜角度。在一些實施例中，根據轉子葉片組120所在的層級不同，轉子葉片121的數量可以在25片至56片之間做選擇，而轉子葉片121的傾斜角度可以在13度至45度之間做調整。

根據本發明之渦輪分子幫浦之一體成型式轉子元件100，其中複數個轉子葉片121是從第一座體111的外壁向外徑向延伸形成。複數個轉子葉片組120、第一座體111與第二座體112為一體成型。第一座體111呈圓柱狀、第二座體112呈圓筒狀。然而，這些細節只是在描述一體成型式轉子元件100的可行的實施方案而並非用以限定本發明。

參閱圖3所示，其顯示轉軸200鎖固在本發明之渦輪分子幫浦之轉子元件100。轉軸200的頂部具有一凹槽212，其容納轉子元件100的凸塊116，且凹槽212的形狀與轉子元件100其凸塊116的形狀相互匹配。轉軸200利用螺栓117鎖入螺栓孔114內，藉此來將轉軸200鎖固於轉子元件100，以使轉軸200能夠帶動整個轉子元件100轉動。

繼續參閱圖1，複數個定子葉片300分別以徑向排列於轉子葉片121之間；殼體1a固定於基座1b，基座1b具有軸承機構11b、驅動單元12b及一出氣端13b，軸承機構11b支撐轉軸200旋轉，驅動單元12b驅動轉軸200旋轉，使轉軸200得以帶動轉子元件100高速轉動，將該進氣端11a抽取的氣體往該出氣端13b移動。

此外，第一座體111、第二座體112為一體成型式，轉子單元100本身並無穿孔、縫隙，當第一座體111的上凹部113及第二座體112的中空結構遮罩轉軸200、軸承機構11b及驅動單元12b，使三者位於其下時，可保護上述三者，得以避免製程中的腐蝕性氣體接觸轉軸200、軸承機構11b及驅動單元12b，進而達到保護轉軸200、軸承機構11b及驅動單元12b的效果。

參閱圖4a，本發明之一體成型轉子元件100的另一實施例，轉子座110的頂端為一圓形平台119a，圓形平台119a的表面為平面結構，其上並無任何凹陷形成，亦即未具有任何凹槽及螺栓孔；圓形平台119a凸出(高)於最上層之轉子葉片121，得以避免一體成型式轉子元件100於倒置時刮傷轉子葉片121；其中，圓形平台119a可呈圓柱狀或圓台(截頂圓錐)狀。

參閱圖4b、圖4c，本發明之一體成型轉子元件100的再一實施例，轉子座110的頂端其中心處可為最高(凸出)，並朝外側逐漸降低；如圖4b，轉子座110的頂端為呈圓錐狀，形成圓錐形頂端119b，或如圖4c，轉子座110的頂端呈圓頂狀，形成圓頂形頂端119c。

本發明是透過轉子形體的改變，使得渦輪分子幫浦在半導體的實際應用上，完全避免製程物堆積在轉子元件上方的凹槽或螺栓孔，降低製成物回流的風險，防止汙染半導體製程的。此外，本發明提供的一體成型式轉子元件，因轉子座無任何穿孔、縫隙形成，可以預防製程中的腐蝕性氣體腐蝕磁浮軸承內部。

雖然本發明已以前述實例揭示，然其並非用以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1           渦輪分子幫浦 1a         殼體 1b         基座 11a       容置空間 11b       軸承機構 12a       進氣端 12b       驅動單元 13b       出氣端 100       轉子元件 110       轉子座 111       第一座體 112       第二座體 113       上凹部 114       螺栓孔 116       凸塊 117       螺栓 118       平衡結構 119a     圓形平台 119b     圓椎形頂端 119c     圓頂形頂端 120       轉子葉片組 121       轉子葉片 200       轉軸 212       凹槽 300       定子葉片

當結合附圖閱讀時，自以下詳細描述最好地理解本揭露之態樣。應注意，根據業界中之標準實務，各種構件未按比例繪製。實際上，為論述清楚起見，可任意增大或減小各種構件之尺寸。 圖1為本發明之渦輪分子幫浦的剖面示意圖。 圖2為本發明之渦輪分子幫浦之一體成型式轉子元件的剖面示意圖。 圖3為本發明之渦輪分子幫浦之一體成型式轉子元件與轉軸結合的剖面示意圖。 圖4a 為本發明之渦輪分子幫浦之一體成型式轉子元件其另一實施例的剖面示意圖。 圖4b及圖4c為本發明之渦輪分子幫浦之一體成型式轉子元件其再一實施例剖面示意圖。

100       轉子元件 110       轉子座 111       第一座體 112       第二座體 113       上凹部 114       螺栓孔 116       凸塊 118       平衡結構 120       轉子葉片組 121       轉子葉片

Claims (9)

1. 一種渦輪分子幫浦之一體成型式轉子元件，包含：一轉子座，該轉子座的頂部為平面結構，且其上未具有凹陷；以及複數個轉子葉片，連接於該轉子座且呈間隔排列。
2. 如請求項1之一體成型式轉子元件，其中，該轉子座包含一第一座體及一第二座體，該第一座體在該第二座體上方，該第一座體的下部形成一上凹部，用以和一轉軸連接。
3. 如請求項2之一體成型式轉子元件，其中，該第一座體之該上凹部內形成有複數個螺栓孔，用以讓固定該轉軸的螺栓能夠鎖入而將該轉軸鎖固在該轉子座上。
4. 如請求項3之一體成型式轉子元件，該第一座體之該上凹部中央形成一凸塊，該轉軸的頂部具有一凹槽，該凹槽的形狀與該凸塊的形狀相互匹配。
5. 如請求項1至4中任一項之一體成型轉子元件，其中，該轉子座的頂端為一圓形平台，該圓形平台的表面未具有凹陷。
6. 一種渦輪分子幫浦，包含：一殼體，具有一容置空間及一進氣端；一轉子元件，設置於該容置空間，該轉子元件為一體成型式轉子元件，包含一轉子座及複數個轉子葉片，該轉子座的 頂部鄰近於該進氣端為平面結構，且其上未具有凹陷，該些轉子葉片連接於該轉子座且呈間隔排列；一轉軸，連接於該轉子元件；複數個定子葉片，分別位於該些轉子葉片之間；以及一基座，供該殼體固定，該基座具有一軸承機構、一驅動單元及一出氣端，該軸承機構支撐該轉軸旋轉，該驅動單元驅動該轉軸，使該轉軸帶動該轉子元件高速旋轉，將該進氣端抽取的氣體往該出氣端移動。
7. 如請求項6之渦輪分子幫浦，其中，該轉子座包含一第一座體及一第二座體，該第一座體在該第二座體上方，該些轉子葉片連接於該第一座體，該第一座體的下部形成一上凹部，用以和該轉軸連接。
8. 如請求項7之渦輪分子幫浦，其中，該第一座體之該上凹部內形成有複數個螺栓孔，用以讓固定該轉軸的螺栓能夠鎖入而將該轉軸鎖固在該轉子座上，且該第一座體之該上凹部中央形成一凸塊，該轉軸的頂部具有一凹槽，該凹槽的形狀與該凸塊的形狀相互匹配。
9. 如請求項6至8中任一項之渦輪分子幫浦，其中，該轉子座的頂端為一圓形平台，該圓形平台的表面未具有凹陷。

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