WO2022181464A1 - 真空ポンプ及び該真空ポンプに用いられるカバー - Google Patents

真空ポンプ及び該真空ポンプに用いられるカバー Download PDF

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WO2022181464A1
WO2022181464A1 PCT/JP2022/006558 JP2022006558W WO2022181464A1 WO 2022181464 A1 WO2022181464 A1 WO 2022181464A1 JP 2022006558 W JP2022006558 W JP 2022006558W WO 2022181464 A1 WO2022181464 A1 WO 2022181464A1
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WO
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cover
rotating body
vacuum pump
outer peripheral
flexible cover
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Application number
PCT/JP2022/006558
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English (en)
French (fr)
Inventor
剛志 樺澤
Original Assignee
エドワーズ株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum pump that can be used in a pressure range from low vacuum to ultra-high vacuum and a cover used for the vacuum pump.
  • the present invention relates to a vacuum pump capable of suppressing generation and a cover used for the vacuum pump.
  • the process gas used here is evacuated by a vacuum pump such as a compound pump combining a turbo-molecular pump and a screw groove pump, for example.
  • a vacuum pump for example, a cylindrical casing, a cylindrical stator fixed in the casing and provided with a screw groove, and a rotor shaft supported for high-speed rotation in the stator and a rotating body bolted to the .
  • the process gas is conveyed upstream of the thread groove pump by downward momentum imparted by the rotating blades of the rotor.
  • the process gas is then exhausted to the outside after being compressed by the thread groove pump.
  • Patent Document 1 In order to prevent such process gas containing foreign matter from flowing back into the chamber, in Patent Document 1, a rotor is inserted into a concave portion of the rotor and arranged so as to cover the fastening portion of the rotor shaft and bolts. A vacuum pump with a cover is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses an air intake of the rotating body 1 so that the process gas does not pass through the recess 3 through a slight gap between the rotating body 1 and the flexible cover 2 .
  • a flexible cover 2 having an outer peripheral portion supported by an end face 1a facing a mouth and having a central portion 2a recessed into a concave portion 3 of a rotating body 1 by elastic deformation to cover the concave portion 3 is provided.
  • a vacuum pump is disclosed.
  • the flexible cover 2 covers the concave portion 3 of the rotating body 1, so that the bolts 5 that fasten the rotating body 1 to the rotating shaft 4 are not exposed to the process gas, and the bolts 5 are prevented from corroding or rusting. Since it is suppressed, it is possible to suppress the backflow of foreign matter into the chamber.
  • the flexible cover 2 is provided so that the central portion 2a is recessed into the recessed portion 3 of the rotating body 1 by elastic deformation to cover the recessed portion 3.
  • particles may remain in the portion 6b or the like between the central portion 2a recessed into the inside 3 and the bolt 5.
  • the outer peripheral portion 2b of the flexible cover 2 covering the recessed portion 3 of the rotating body 1 will be turned up and the rotating body will be deformed.
  • particles may float from the end face 1a of the rotating body 1 and remain between the lifted portion 6a and the end face 1a of the rotating body 1, and the remaining particles may flow back into the chamber.
  • the present invention has been proposed to achieve the above object, and the invention according to claim 1 has a casing having an intake port, a recess opening toward the intake port, and a a rotating body fastened to a rotor shaft with bolts arranged thereon, wherein an outer peripheral portion contacts an end surface of the rotating body facing the intake port, and protrudes toward the intake port side.
  • a vacuum pump is provided, which is formed in a shape and includes a cover that covers the recess.
  • the concave portion of the rotating body that opens toward the intake port is covered with a cover that protrudes toward the intake side, and the outer peripheral portion of the cover is attached in contact with the end surface of the rotating body. Therefore, when the cover is attached, when the cover is pressed against the end face of the rotating body, the outer peripheral portion of the cover is strongly pressed against the end face of the rotating body while maintaining the convex shape of the cover. is parallel to the end face of the rotor, and is arranged in close contact with the end face of the rotor. As a result, foreign matter such as particles remaining between the central portion of the cover, the outer peripheral portion of the cover, and the end face of the rotor can be eliminated. As a result, no particles flow back from the inside of the vacuum pump to the chamber side.
  • the invention according to claim 2 provides the vacuum pump according to claim 1, wherein the cover has a contact area increasing structure that allows the outer peripheral portion to come into planar contact with the end surface.
  • a third aspect of the present invention provides the vacuum pump according to the first or second aspect, wherein the end surface has a stepped portion that receives the outer peripheral portion and restricts the expansion of the cover. .
  • the cover when the cover is attached, the cover is strongly pressed toward the rotating body, and when the outer peripheral portion of the cover expands outward, the outer peripheral portion of the cover collides with the stepped portion, and the stepped portion This prevents the outer peripheral portion from expanding beyond the specified limit. Further, it is possible to prevent displacement of the cover with respect to the end surface of the rotating body. As a result, it is possible to prevent the outer peripheral portion of the cover from curling in a direction away from the end face of the rotating body and the positional deviation of the cover with respect to the end face of the rotating body. can be brought into closer contact.
  • the invention according to claim 4 is the structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the facing surface of the outer peripheral portion facing the end surface is formed by curving in a convex shape toward the end surface. provides a vacuum pump.
  • the cover when the cover is attached, the cover is strongly pressed toward the rotating body, and when the outer peripheral part of the cover spreads outward while sliding on the end face of the rotating body, the convex shape of the outer peripheral part To prevent the curved part from sliding on the end face of the rotating body in a line contact state and scratching the end face of the rotating body.
  • a restraining portion that holds the cover and restricts expansion of the cover is further provided.
  • a pump Provides a pump.
  • the cover includes a rigidity increasing structure for increasing rigidity so as to suppress expansion of the cover. , providing vacuum pumps.
  • the rigidity increasing structure satisfies both flexibility and rigidity of the cover, and it is possible to extend the entire cover while maintaining the predetermined convex shape of the cover.
  • the outer peripheral portion of the cover can be pressed against the end surface of the rotor while maintaining the predetermined shape of the cover.
  • the invention according to claim 7 provides the vacuum pump having the configuration according to any one of claims 1 to 6, wherein the cover has corrosion resistance and rust resistance.
  • the cover itself has anti-corrosion and anti-rust properties, so corrosion and rusting of the cover due to the exhausted process gas are suppressed.
  • the invention according to claim 8 is the vacuum pump according to any one of claims 1 to 7, wherein the cover has a surface coated with anti-corrosion and anti-rust coating. offer.
  • a casing having an air intake, and a rotating body having a recess opening toward the air intake and fastened to the rotor shaft with a bolt arranged in the recess.
  • a cover used for a vacuum pump wherein an outer peripheral portion is in contact with an end surface of the rotating body facing the intake port, the cover is formed in a convex shape toward the intake port side, and covers the recessed portion. do.
  • the end face around the concave portion of the rotating body in the vacuum pump can be tightly covered, so that the particles caused by the process gas, etc., are not left in the concave portion of the rotating body, and are exhausted, for example. Corrosion and rusting of the vacuum pump caused by process gas can be effectively prevented.
  • the concave portion of the rotating body that opens toward the intake port is covered with a cover that protrudes toward the intake side, and the outer peripheral portion of the cover is arranged to be parallel to the end surface of the rotating body. Since the outer periphery of the cover is attached to the end face of the rotor, the outer periphery of the cover and the end face of the rotor are arranged in a more closely contacting state when the cover is attached. It can be closed with a cover. As a result, foreign matter such as particles remaining between the central portion of the cover, the outer peripheral portion of the cover, and the end face of the rotating body can be eliminated, and corrosion and rusting of the bolts can be suppressed. Foreign matter flowing back to the chamber side can be eliminated.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a turbo-molecular pump shown as an example of a vacuum pump according to an embodiment of the invention
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of an amplifier circuit in the same turbo-molecular pump
  • 4 is a time chart showing an example of control when a current command value detected by an amplifier circuit in the same turbo-molecular pump is larger than a detected value
  • 4 is a time chart showing an example of control when a current command value detected by an amplifier circuit in the same turbo-molecular pump is smaller than a detected value
  • FIG. 2 is a partially enlarged view showing the peripheral structure of the cover of the turbo-molecular pump shown in FIG.
  • FIG. 6 is an exploded side view of the cover peripheral structure shown in FIG. 5;
  • FIG. 6 shows a single cover shown in FIG. 5, where (a) is a plan view of the cover, (b) is a schematic sectional view taken along line BB of (a), and (c) is a partially enlarged view of (b).
  • 6 shows a first modification of the single cover shown in FIG. 5, where (a) is a plan view of the cover, (b) is a schematic cross-sectional view taken along line CC of (a), and (c) is of (b).
  • FIG. 6 shows a second modification of the single cover shown in FIG. 5, where (a) is a plan view of the cover, (b) is a schematic cross-sectional view taken along line DD of (a), and (c) is a view of (b). It is a partially enlarged view. 6 shows a third modification of the single cover shown in FIG. 5, where (a) is a plan view of the cover, (b) is a schematic cross-sectional view taken along line EE of (a), and (c) is a view of (b). It is a partially enlarged view.
  • FIG. 5 shows a second modification of the single cover shown in FIG. 5, where (a) is a plan view of the cover, (b) is a schematic cross-sectional view taken along line DD of (a), and (c) is a view of (b). It is a partially enlarged view.
  • FIG. 5A is a partially enlarged view showing a modified example of the cover peripheral structure of the turbo-molecular pump shown in FIG. It is an exploded cross-sectional view showing the portion of FIG. (a) exploded.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining problems of a conventional vacuum pump;
  • a vacuum pump capable of suppressing entry of foreign matter such as particles caused by process gas into a semiconductor wafer manufacturing process or the like
  • a casing having an air inlet, a rotor having a recess opening toward the intake port and fastened to a rotor shaft with a bolt placed in the recess, the vacuum pump facing the intake port of the rotor;
  • the outer peripheral portion is in contact with the end face, and the cover is formed in a convex shape toward the intake port side to cover the concave portion.
  • drawings may exaggerate by enlarging and exaggerating characteristic parts in order to make the features easier to understand, and the dimensional ratios, etc. of the constituent elements may not necessarily be the same as the actual ones.
  • hatching of some components may be omitted in order to facilitate understanding of the cross-sectional structure of the components.
  • FIG. 1 A longitudinal sectional view of this turbo-molecular pump 100 is shown in FIG.
  • a turbo-molecular pump 100 has an intake port 101 formed at the upper end of a cylindrical outer cylinder 127 .
  • a rotating body 103 having a plurality of rotating blades 102 (102a, 102b, 102c, . is provided inside the outer cylinder 127.
  • a rotor shaft 113 is attached to the center of the rotor 103, and the rotor shaft 113 is levitated in the air and position-controlled by, for example, a 5-axis control magnetic bearing.
  • the rotor 103 is generally made of metal such as aluminum or aluminum alloy.
  • the upper radial electromagnet 104 has four electromagnets arranged in pairs on the X-axis and the Y-axis.
  • Four upper radial sensors 107 are provided adjacent to the upper radial electromagnets 104 and corresponding to the upper radial electromagnets 104, respectively.
  • the upper radial sensor 107 is, for example, an inductance sensor or an eddy current sensor having a conductive winding, and detects the position of the rotor shaft 113 based on the change in the inductance of this conductive winding, which changes according to the position of the rotor shaft 113 .
  • This upper radial sensor 107 is configured to detect the radial displacement of the rotor shaft 113 , ie the rotor 103 fixed thereto, and send it to the controller 200 .
  • a compensation circuit having a PID adjustment function generates an excitation control command signal for the upper radial electromagnet 104 based on the position signal detected by the upper radial sensor 107, as shown in FIG.
  • An amplifier circuit 150 controls the excitation of the upper radial electromagnet 104 based on the excitation control command signal, thereby adjusting the upper radial position of the rotor shaft 113 .
  • the rotor shaft 113 is made of a high magnetic permeability material (iron, stainless steel, etc.) or the like, and is attracted by the magnetic force of the upper radial electromagnet 104 . Such adjustments are made independently in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the lower radial electromagnet 105 and the lower radial sensor 108 are arranged in the same manner as the upper radial electromagnet 104 and the upper radial sensor 107 so that the lower radial position of the rotor shaft 113 is set to the upper radial position. adjusted in the same way.
  • the axial electromagnets 106A and 106B are arranged so as to vertically sandwich a disk-shaped metal disk 111 provided below the rotor shaft 113 .
  • the metal disk 111 is made of a high magnetic permeability material such as iron.
  • An axial sensor 109 is provided to detect axial displacement of the rotor shaft 113 and is configured to transmit its axial position signal to the controller 200 .
  • a compensation circuit having, for example, a PID adjustment function generates an excitation control command signal for each of the axial electromagnets 106A and 106B based on the axial position signal detected by the axial sensor 109.
  • the amplifier circuit 150 controls the excitation of the axial electromagnets 106A and 106B, respectively.
  • the axial electromagnet 106B attracts the metal disk 111 downward, and the axial position of the rotor shaft 113 is adjusted.
  • control device 200 appropriately adjusts the magnetic force exerted on the metal disk 111 by the axial electromagnets 106A and 106B, magnetically levitates the rotor shaft 113 in the axial direction, and holds the rotor shaft 113 in the space without contact. ing.
  • the amplifier circuit 150 that controls the excitation of the upper radial electromagnet 104, the lower radial electromagnet 105, and the axial electromagnets 106A and 106B will be described later.
  • the motor 121 has a plurality of magnetic poles circumferentially arranged to surround the rotor shaft 113 .
  • Each magnetic pole is controlled by the control device 200 so as to rotationally drive the rotor shaft 113 via an electromagnetic force acting between the magnetic poles and the rotor shaft 113 .
  • the motor 121 incorporates a rotation speed sensor (not shown) such as a Hall element, resolver, encoder, etc., and the rotation speed of the rotor shaft 113 is detected by the detection signal of this rotation speed sensor.
  • phase sensor (not shown) is attached, for example, near the lower radial direction sensor 108 to detect the phase of rotation of the rotor shaft 113 .
  • the control device 200 detects the position of the magnetic pole using both the detection signals from the phase sensor and the rotational speed sensor.
  • a plurality of fixed wings 123 (123a, 123b, 123c%) are arranged with a slight gap from the rotary wings 102 (102a, 102b, 102c).
  • the rotor blades 102 (102a, 102b, 102c, . . . ) are inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113 in order to move molecules of the exhaust gas downward by collision.
  • the fixed wings 123 (123a, 123b, 123c, . . . ) are made of metal such as aluminum, iron, stainless steel, or copper, or metal such as an alloy containing these metals as components.
  • the fixed blades 123 are also inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113, and are arranged inwardly of the outer cylinder 127 in a staggered manner with the stages of the rotary blades 102. ing.
  • the outer peripheral end of the fixed wing 123 is supported by being inserted between a plurality of stacked fixed wing spacers 125 (125a, 125b, 125c, . . . ).
  • the fixed wing spacer 125 is a ring-shaped member, and is made of metal such as aluminum, iron, stainless steel, copper, or an alloy containing these metals as components.
  • An outer cylinder 127 is fixed to the outer circumference of the stationary blade spacer 125 with a small gap therebetween.
  • a base portion 129 is provided at the bottom of the outer cylinder 127 .
  • An exhaust port 133 is formed in the base portion 129 and communicates with the outside. Exhaust gas that has entered the intake port 101 from the chamber (vacuum chamber) side and has been transferred to the base portion 129 is sent to the exhaust port 133 .
  • a threaded spacer 131 is provided between the lower portion of the stationary blade spacer 125 and the base portion 129 depending on the application of the turbomolecular pump 100 .
  • the threaded spacer 131 is a cylindrical member made of a metal such as aluminum, copper, stainless steel, iron, or an alloy containing these metals, and has a plurality of helical thread grooves 131a on its inner peripheral surface. It is stipulated.
  • the spiral direction of the thread groove 131 a is the direction in which the molecules of the exhaust gas move toward the exhaust port 133 when they move in the rotation direction of the rotor 103 .
  • a cylindrical portion 102d is suspended from the lowermost portion of the rotor 103 following the rotor blades 102 (102a, 102b, 102c, . . . ).
  • the outer peripheral surface of the cylindrical portion 102d is cylindrical and protrudes toward the inner peripheral surface of the threaded spacer 131, and is adjacent to the inner peripheral surface of the threaded spacer 131 with a predetermined gap therebetween.
  • the exhaust gas transferred to the screw groove 131a by the rotary blade 102 and the fixed blade 123 is sent to the base portion 129 while being guided by the screw groove 131a.
  • the base portion 129 is a disc-shaped member that constitutes the base portion of the turbomolecular pump 100, and is generally made of metal such as iron, aluminum, or stainless steel.
  • the base portion 129 physically holds the turbo-molecular pump 100 and also functions as a heat conduction path. Therefore, a metal having high rigidity and high thermal conductivity such as iron, aluminum, or copper is used. is desirable.
  • the temperature of the rotor blades 102 rises due to frictional heat generated when the exhaust gas contacts the rotor blades 102, conduction of heat generated by the motor 121, and the like. It is transmitted to the stationary blade 123 side by conduction by molecules or the like.
  • the fixed blade spacers 125 are joined to each other at their outer peripheral portions, and transmit the heat received by the fixed blades 123 from the rotary blades 102 and the frictional heat generated when the exhaust gas contacts the fixed blades 123 to the outside.
  • the threaded spacer 131 is arranged on the outer circumference of the cylindrical portion 102d of the rotating body 103, and the inner peripheral surface of the threaded spacer 131 is provided with the thread groove 131a.
  • a thread groove is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 102d, and a spacer having a cylindrical inner peripheral surface is arranged around it.
  • the gas sucked from the intake port 101 may move the upper radial electromagnet 104, the upper radial sensor 107, the motor 121, the lower radial electromagnet 105, the lower radial sensor 108, the shaft
  • the electrical section is surrounded by a stator column 122 so as not to intrude into the electrical section composed of the directional electromagnets 106A and 106B, the axial direction sensor 109, etc., and the interior of the stator column 122 is maintained at a predetermined pressure with purge gas. It may drip.
  • a pipe (not shown) is arranged in the base portion 129, and the purge gas is introduced through this pipe.
  • the introduced purge gas is delivered to the exhaust port 133 through gaps between the protective bearing 120 and the rotor shaft 113 , between the rotor and stator of the motor 121 , and between the stator column 122 and the inner cylindrical portion of the rotor blade 102 .
  • the turbo-molecular pump 100 requires model identification and control based on individually adjusted unique parameters (eg, various characteristics corresponding to the model).
  • the turbomolecular pump 100 has an electronic circuit section 141 in its body.
  • the electronic circuit section 141 includes a semiconductor memory such as an EEP-ROM, electronic components such as semiconductor elements for accessing the same, a board 143 for mounting them, and the like.
  • the electronic circuit section 141 is accommodated, for example, below a rotational speed sensor (not shown) near the center of a base section 129 that constitutes the lower portion of the turbo-molecular pump 100 and is closed by an airtight bottom cover 145 .
  • some of the process gases introduced into the chamber have the property of becoming solid when their pressure exceeds a predetermined value or their temperature falls below a predetermined value. be.
  • the pressure of the exhaust gas is lowest at the inlet 101 and highest at the outlet 133 .
  • the process gas becomes solid and turbo molecules are formed. It adheres and deposits inside the pump 100 .
  • a solid product eg, AlCl3
  • low vacuum 760 [torr] to 10 ⁇ 2 and low temperature (about 20 [° C.]
  • deposits on the inside of the turbo-molecular pump 100 From this, it can be seen from the vapor pressure curve that when deposits of the process gas deposit inside the turbo-molecular pump 100, the deposits narrow the pump flow path, and the turbo-molecular pump 100
  • the above-mentioned products are likely to solidify and adhere to areas near the exhaust port 133 and near the threaded spacer 131 where the pressure is high.
  • a heater (not shown) or an annular water-cooling pipe 149 is wound around the outer circumference of the base portion 129 or the like, and a temperature sensor (for example, a thermistor) (not shown) is embedded in the base portion 129, for example. Based on the signal from the temperature sensor, the heating of the heater and the cooling control by the water cooling pipe 149 are controlled (hereinafter referred to as TMS: Temperature Management System) so as to keep the temperature of the base portion 129 at a constant high temperature (set temperature). It is
  • the amplifier circuit 150 that controls the excitation of the upper radial electromagnet 104, the lower radial electromagnet 105, and the axial electromagnets 106A and 106B will be described.
  • a circuit diagram of this amplifier circuit 150 is shown in FIG.
  • an electromagnet winding 151 constituting the upper radial electromagnet 104 and the like has one end connected to a positive electrode 171a of a power source 171 via a transistor 161, and the other end connected to a current detection circuit 181 and a transistor 162. is connected to the negative electrode 171b of the power source 171 via the .
  • the transistors 161 and 162 are so-called power MOSFETs and have a structure in which a diode is connected between their source and drain.
  • the transistor 161 has its diode cathode terminal 161 a connected to the positive electrode 171 a and anode terminal 161 b connected to one end of the electromagnet winding 151 .
  • the transistor 162 has a diode cathode terminal 162a connected to the current detection circuit 181 and an anode terminal 162b connected to the negative electrode 171b.
  • the diode 165 for current regeneration has a cathode terminal 165a connected to one end of the electromagnet winding 151 and an anode terminal 165b connected to the negative electrode 171b.
  • the current regeneration diode 166 has its cathode terminal 166a connected to the positive electrode 171a and its anode terminal 166b connected to the other end of the electromagnet winding 151 via the current detection circuit 181. It has become so.
  • the current detection circuit 181 is composed of, for example, a Hall sensor type current sensor or an electric resistance element.
  • the amplifier circuit 150 configured as described above corresponds to one electromagnet. Therefore, if the magnetic bearing is controlled by five axes and there are a total of ten electromagnets 104, 105, 106A, and 106B, a similar amplifier circuit 150 is configured for each of the electromagnets, and ten amplifier circuits are provided for the power source 171. 150 are connected in parallel.
  • the amplifier control circuit 191 is configured by, for example, a digital signal processor section (hereinafter referred to as a DSP section) (not shown) of the control device 200, and this amplifier control circuit 191 switches the transistors 161 and 162 on/off. It's like
  • the amplifier control circuit 191 compares the current value detected by the current detection circuit 181 (a signal reflecting this current value is called a current detection signal 191c) and a predetermined current command value. Then, based on this comparison result, the magnitude of the pulse width (pulse width times Tp1, Tp2) to be generated within the control cycle Ts, which is one cycle of PWM control, is determined. As a result, the gate drive signals 191 a and 191 b having this pulse width are output from the amplifier control circuit 191 to the gate terminals of the transistors 161 and 162 .
  • a high voltage of about 50 V is used as the power source 171 so that the current flowing through the electromagnet winding 151 can be rapidly increased (or decreased).
  • a capacitor is usually connected between the positive electrode 171a and the negative electrode 171b of the power source 171 for stabilizing the power source 171 (not shown).
  • electromagnet current iL the current flowing through the electromagnet winding 151
  • electromagnet current iL the current flowing through the electromagnet winding 151
  • flywheel current is held.
  • the hysteresis loss in the amplifier circuit 150 can be reduced, and the power consumption of the entire circuit can be suppressed.
  • high-frequency noise such as harmonics generated in the turbo-molecular pump 100 can be reduced.
  • the electromagnet current iL flowing through the electromagnet winding 151 can be detected.
  • the transistors 161 and 162 are turned off only once during the control cycle Ts (for example, 100 ⁇ s) for the time corresponding to the pulse width time Tp1. turn on both. Therefore, the electromagnet current iL during this period increases from the positive electrode 171a to the negative electrode 171b toward a current value iLmax (not shown) that can flow through the transistors 161,162.
  • both the transistors 161 and 162 are turned off only once in the control cycle Ts for the time corresponding to the pulse width time Tp2 as shown in FIG. . Therefore, the electromagnet current iL during this period decreases from the negative electrode 171b to the positive electrode 171a toward a current value iLmin (not shown) that can be regenerated via the diodes 165,166.
  • either one of the transistors 161 and 162 is turned on after the pulse width times Tp1 and Tp2 have elapsed. Therefore, the flywheel current is held in the amplifier circuit 150 during this period.
  • a concave portion 201 is formed in the upper end surface 103a of the rotating body 103, and the concave portion 201 is closed by a flexible cover 202.
  • the structure in which the recess 201 is covered with the flexible cover 202 will be described in more detail with reference to FIGS. 5 to 7.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the main part of FIG. 1, that is, a partially enlarged view showing the peripheral structure of the flexible cover 202 in the turbo-molecular pump 100, where (a) is a plan view and (b) is a ) is a schematic sectional view taken along line AA.
  • 6 is an exploded side view of the cover peripheral structure shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 shows the flexible cover 202 shown in FIG. 5, (a) is a plan view of the flexible cover 202, (b) is a schematic cross-sectional view taken along line BB of (a), and (c) is a It is the elements on larger scale of (b).
  • a flexible cover 202 covering the recess 201 is integrally fastened to the rotor shaft 113 with a stainless steel fastening bolt 205 together with a washer 203 and a sleeve 204 .
  • the flexible cover 202 is a thin circular plate in the shape of a truncated cone, made of, for example, stainless steel or aluminum alloy, and has a thickness of about 1 to 3 mm.
  • the outer diameter of the flexible cover 202 is set larger than the inner diameter of the recessed portion 201 of the rotating body 103 by about 3 to 10 mm.
  • the descending outer peripheral portion 202b is in contact with the upper end surface 103a of the rotating body 103 .
  • a through-hole 206 through which a fastening bolt 205 is inserted is formed substantially at the center of the central portion 202a.
  • the washer 203 is interposed between the fastening bolt 205 and the flexible cover 202, is made of, for example, stainless steel, and has a through hole 207 formed in the center to which the fastening bolt 205 is attached.
  • a sleeve 204 is arranged between the flexible cover 202 and the rotor shaft 113 .
  • the sleeve 204 has a substantially cylindrical shape and is made of, for example, stainless steel or an aluminum alloy.
  • a through hole 208 through which a fastening bolt 205 is inserted is formed in the center of the sleeve 204 .
  • the flexible cover 202, the washer 203, the sleeve 204, and the fastening bolt 205 are coated with anti-corrosion and anti-rust coating, so that corrosion and rusting of each member can be suppressed. .
  • the fastening bolt 205 passes through the through hole 207 of the washer 203, the through hole 206 of the flexible cover 202, and the through hole 208 of the sleeve 204 in this order.
  • washer 203 , flexible cover 202 and sleeve 204 are integrated. Also, in this state, as shown in FIG. In this case, the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202 is brought into contact with the upper end face 103a of the rotating body 103 to cover and block the concave portion 201 with the flexible cover 202, and the gap between the upper end face 103a and the outer peripheral portion 202b is closed.
  • the fastening bolts 205 are tightened to the rotor shaft 113 until they are tight, and the flexible cover 202 is fixed to the rotating body 103 together with the washer 203 and the sleeve 204 . That is, the flexible cover 202 is attached so that the outer peripheral portion 202b is in contact with the upper end surface 103a of the rotating body 103 facing the intake port 101, and the central portion 202a forming a convex shape faces the intake port 101 side. .
  • the rotor shaft 113 and the bolts 209 that fasten the rotor 103 to the rotor shaft 113 are exposed to the process gas by covering and blocking the recess 201 of the rotor 103 . This prevents the rotor shaft 113 and the bolts 209 from being corroded or rusted.
  • the convex flexible cover 202 is flexible while maintaining its convex shape.
  • the end of the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202 is strongly pressed against the upper end face 103a of the rotating body 103, and the end portion of the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202 contacts the upper end face 103a of the rotating body 103 in parallel. be done. That is, the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202 is arranged in close contact with the upper end face 103a of the rotating body 103 .
  • the flexible cover 202 itself is flexible, and when the end of the outer peripheral portion 202b is strongly pressed against the upper end surface 103a of the rotating body 103, the outer peripheral portion of the flexible cover 202 is deformed.
  • a structure in which a portion of the flexible cover 202b is bent to make planar contact with the upper end face 103a of the rotating body 103 to increase the contact area, that is, the so-called flexible cover 202 itself has an action of a contact area increasing structure.
  • the central portion of the flexible cover 202, the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202, and the upper end surface 103a of the rotating body 103 are arranged more densely while increasing the contact areas in parallel with each other. Foreign matter such as particles remaining between the edge of the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202 and the upper end face 103a of the rotating body 103 can be further eliminated.
  • the flexible cover 202 having a mechanical structure having contact area increasing means that allows the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202 to come into planar contact with the upper end surface 103a of the rotating body 103 includes: For example, there are structures as shown in FIGS.
  • FIG. 8 shows a first modification of the flexible cover 202 shown in FIG. 5, where (a) is a plan view of the flexible cover 202, and (b) is a schematic view taken along line CC of (a). Sectional drawing, (c) is the elements on larger scale of (b).
  • the outer peripheral portion 202b has a mechanical contact area increasing structure having a means that allows the outer peripheral portion 202b to come into planar contact with the upper end face 103a in proportion to the tightening force of the bolt 205 for mounting.
  • the flexible cover 202 here is also a thin circular plate formed in a truncated cone shape, for example, made of stainless steel or aluminum alloy, formed with a thickness of about 1 to 3 mm, and furthermore corrosion-resistant and rust-resistant. It has been treated with a protective coating.
  • the outer diameter of the flexible cover 202 is set larger than the inner diameter of the recessed portion 201 of the rotating body 103 by about 3 to 10 mm.
  • the descending outer peripheral portion 202b is in contact with the upper end surface 103a of the rotating body 103 .
  • a through hole 206 through which a fastening bolt 205 is inserted is formed substantially at the center of the central portion 202a.
  • the outer peripheral portion 202b is in contact with the upper end surface 103a of the rotating body 103 facing the intake port 101, and the central portion forms a convex shape.
  • 202a is a structure attached facing the air inlet 101 side.
  • An annular flange portion 210 extending substantially horizontally outward from the outer peripheral portion 202b is integrally provided on the outer side of the outer peripheral portion 202b so as to encircle the outer side of the outer peripheral portion 202b.
  • the flange portion 210 provided on the outer side of the outer peripheral portion 202b is in surface contact with and pressed against the upper end surface 103a in proportion to the fastening force of the fastening bolt 205.
  • the outer peripheral portion 202b and the flange portion 210 bend and expand outward while sliding on the upper end face 103a.
  • the area of surface contact between the flexible cover 202 and the upper end face 103a of the rotating body 103 is increased to obtain close contact.
  • the lower surface of the flange portion 210 of the flexible cover 202 may be provided with a shape (convex portion 202c) whose cross section is convex toward the upper end surface 103a.
  • the flexible cover 202 is attached in order to prevent the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202 from expanding beyond a predetermined amount by being strongly restrained by the fastening force of the fastening bolts 205.
  • a regulation wall 211 that forms a step can be provided so as to surround the outside of the flexible cover 202 . That is, when the outer peripheral portion 202b tries to spread outward by a predetermined amount or more, the outer peripheral portion 202b collides with the regulation wall 211 and can be prevented from spreading more than a predetermined amount.
  • provision of the restricting wall 211 makes it possible to prevent the positional deviation of the flexible cover 202 with respect to the upper end surface 103a.
  • FIG. 9 shows a second modification of the flexible cover 202 shown in FIG. 5, where (a) is a plan view of the flexible cover 202 and (b) is a schematic diagram taken along line DD of (a). Sectional drawing, (c) is the elements on larger scale of (b).
  • the outer peripheral portion 202b bends in proportion to the fastening force of the fastening bolt 205 and comes into planar contact with the upper end surface 103a to increase the contact area. It is.
  • the flexible cover 202 of the second modification shown in FIG. A widening annular inner flange portion 212 is integrally provided.
  • the flexible cover 202 here is also a thin circular plate formed in a conical shape, for example, made of stainless steel or an aluminum alloy, formed with a thickness of about 1 to 3 mm, and is corrosion resistant and rust resistant. coating has been applied.
  • the outer diameter of the flexible cover 202 is set larger than the inner diameter of the recessed portion 201 of the rotating body 103 by about 3 to 10 mm.
  • the descending outer peripheral portion 202b and the inner flange portion 212 can come into contact with the upper end face 103a of the rotating body 103.
  • a through hole 206 through which a fastening bolt 205 is inserted is formed substantially at the center of the central portion 202a.
  • the flexible cover 202 of the second modification is strongly pushed toward the upper end face 103a of the rotating body 103 by the fastening force of the fastening bolts 205 when the flexible cover 202 is attached.
  • the inner flange portion 212 is first pressed against the upper end surface 103a of the rotating body 103 in proportion to the fastening force of the fastening bolt 205, and the inner flange portion 212 is parallel to the upper end surface 103a of the rotating body 103.
  • the contact area with the upper end surface 103a is increased.
  • FIG. 10 shows a third modification of the flexible cover 202 shown in FIG. 5, where (a) is a plan view of the flexible cover 202, and (b) is an outline of the E-ED line of (a). Sectional drawing, (c) is the elements on larger scale of (b).
  • the flexible cover 202 shown in FIG. 10 has a plurality of elongated rod-shaped aggregates 213 made of stainless steel or aluminum alloy, for example, (eight in this example) attached to the inside of the flexible cover 202. .
  • the plurality of aggregates 213 are radially arranged from the central portion 202a, which is the peak of the convex shape, toward the outer peripheral portion 202b and are arranged at substantially equal intervals in the outer peripheral direction.
  • the flexible cover 202 here is also a thin circular plate formed in a truncated cone shape, for example, made of stainless steel or an aluminum alloy, and formed to have a thickness of about 1 to 3 mm. Corrosion-resistant and rust-resistant coatings are applied to 202 and aggregate 213, respectively.
  • the outer diameter of the flexible cover 202 is set larger than the inner diameter of the recessed portion 201 of the rotating body 103 by about 3 to 10 mm.
  • the descending outer peripheral portion 202b is in contact with the upper end surface 103a of the rotating body 103 .
  • a through hole 206 through which a fastening bolt 205 is inserted is formed substantially at the center of the central portion 202a.
  • the outer peripheral portion 202b When it is strongly pressed toward, the outer peripheral portion 202b is first pressed against the upper end surface 103a and deflected inward in proportion to the fastening force of the fastening bolt 205, and the deflection increases the contact area. Next, the aggregate 213 is bent inward together with the flexible cover 202, and along with this, the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202 further contacts the upper end face 103a of the rotating body 103, increasing the contact area. It is provided with a mechanical contact area increasing structure.
  • the rigidity of the flexible cover 202 when the rigidity of the flexible cover 202 is low, the rigidity of the aggregate 213 is added, and the flexibility of the flexible cover 202 and the rigidity of the aggregate 213 are used to achieve a possible
  • the contact area between the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202 and the upper end face 103a of the rotating body 103 can be increased.
  • FIG. 11 is a partially enlarged view showing a modified example of the peripheral structure of the flexible cover 202 of the turbomolecular pump 100 shown in FIG.
  • (b) is an exploded cross-sectional view showing the part of (a) in FIG.
  • a flexible cover 202 covering a concave portion 201 is integrated with a first washer 203a, a second washer 203b, and a sleeve 204 on a rotor shaft 113 using fastening bolts 205 made of stainless steel.
  • the flexible cover 202 is a thin disc shaped like a truncated cone, made of, for example, stainless steel or an aluminum alloy, and has a thickness of about 1 to 3 mm.
  • the outer diameter of the flexible cover 202 is set larger than the inner diameter of the recessed portion 201 of the rotating body 103 by about 3 to 10 mm.
  • the descending outer peripheral portion 202b is in contact with the upper end surface 103a of the rotating body 103 .
  • a through-hole 206 through which a fastening bolt 205 is inserted is formed substantially at the center of the central portion 202a.
  • the flexible cover 202 which is made of such a thin material and has a gentle convex shape, can be tightened with the fastening bolts 205 if the rigidity of the flexible cover 202 is low.
  • the central portion 202a that is in contact with the center portion 202a may be greatly crushed, and the shape of the flexible cover 202 may be greatly damaged. Therefore, in this modified example, a first washer 203a and a second washer 203b are arranged above and below the flexible cover 202 so that they are tightened while maintaining an appropriate convex shape. .
  • the first washer 203a is interposed between the fastening bolt 205 and the flexible cover 202.
  • the first washer 203a is made of, for example, stainless steel, and has a through hole 207 formed in the center thereof to which the fastening bolt 205 is attached.
  • the lower surface 203aa facing the flexible cover 202 follows the upper surface shape of the central portion 202a of the flexible cover 202 and is formed in a curved surface shape substantially corresponding to the central portion 202a of the flexible cover 202.
  • the second washer 203b is interposed between the sleeve 204 and the flexible cover 202, is made of, for example, stainless steel, and has a through hole 207 formed in the center thereof to which a fastening bolt 205 is attached.
  • the upper surface 203ba facing the flexible cover 202 follows the shape of the lower surface (inner surface) of the central portion 202a of the flexible cover 202, and is formed in a curved surface shape substantially corresponding to the central portion 202a of the flexible cover 202.
  • the flexible cover 202, the first washer 203a, and the second washer 203b are also coated with anti-corrosion and anti-rust coating to suppress corrosion and rusting of each member. can do.
  • the fastening bolt 205 passes through the through hole 207 of the first washer 203a, the through hole 206 of the flexible cover 202, and the second washer 203b.
  • the first washer 203a, the flexible cover 202, the second washer 203b and the sleeve 204 are integrated by passing through the hole 207 and the through hole 208 of the sleeve 204 in this order.
  • the upper surface of the flexible cover 202 is in close contact with the lower surface 203aa of the first washer 203a
  • the lower surface (inner surface) of the flexible cover 202 is in close contact with and integrated with the upper surface 203ba of the second washer 203b. .
  • the fastening bolt 205 is inserted into the recess 201 as shown in FIG. washer 203 b and sleeve 204 .
  • the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202 is brought into contact with the upper end face 103a of the rotating body 103 to cover and block the concave portion 201 with the flexible cover 202, and the gap between the upper end face 103a and the outer peripheral portion 202b is closed.
  • the fastening bolts 205 are tightened to the rotor shaft 113 until they are tight, and the flexible cover 202 is fixed to the rotating body 103 together with the washer 203 and the sleeve 204 .
  • the flexible cover 202 has an outer peripheral portion 202b in close contact with the upper end surface 103a of the rotating body 103 facing the intake port 101, and a central portion 202a forming a convex shape faces the intake port 101 side. It is attached.
  • the upper and lower surfaces of the flexible cover 202 are formed by the lower surface 203aa of the first washer 203a following the shape of the central portion 202a of the flexible cover 202 and the second washer. Since the flexible cover 202 is tightly sandwiched between the upper surfaces 203ba of 203b, even when the flexible cover 202 is pressed against the upper end surface 103a of the rotating body 103, the convex flexible cover 202 maintains its convex shape.
  • the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202 is strongly pressed against the upper end face 103a of the rotating body 103, and a part of the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202 and the upper end face 103a of the rotating body 103 are in parallel contact with each other. They are densely arranged in contact with each other.
  • foreign matter such as particles remaining between the central portion of the flexible cover 202 and the outer peripheral portion 202b of the flexible cover 202 and the upper end surface 103a of the rotating body 103 can be eliminated, and the chamber can be removed from the inside of the vacuum pump. No more particles flowing back to the side.
  • the upper part of the sleeve 204 may have the structure of the upper surface 203ba of the second washer 203b.
  • turbo molecular pump 101 intake port 102: rotor blade 102d: cylindrical portion 103: rotor 103a: upper end surface 104: upper radial electromagnet 105: lower radial electromagnet 106A: axial electromagnet 106B: axial electromagnet 107: Upper radial sensor 108 : Lower radial sensor 109 : Axial sensor 111 : Metal disc 113 : Rotor shaft 113a : Screw hole 120 : Protective bearing 121 : Motor 122 : Stator column 123 : Fixed wing 125 : Fixed wing spacer 127 : Outer cylinder 129 : Base portion 131 : Threaded spacer 131a : Thread groove 133 : Exhaust port 141 : Electronic circuit portion 143 : Substrate 145 : Bottom cover 149 : Water cooling tube 150 : Amplifier circuit 151 : Electromagnet winding 161 : Transistor 161a : Cathode Terminal 16

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

【課題】プロセスガスに起因するパーティクル等の異物が半導体ウエハの製造工程等に進入するのを抑制することができる真空ポンプを提供する。 【解決手段】吸気口101を有するケーシング127と、吸気口101に向けて開口する凹部201を有し、凹部201内に配置された緊締用ボルト205でロータ軸113に締結された回転体103と、を備え、回転体103の吸気口101に対向する上側端面103aに外周部202bが接触し、かつ、吸気口101側に向けて凸状に形成された、凹部201を覆うカバー202を備える。

Description

真空ポンプ及び該真空ポンプに用いられるカバー
 本発明は、低真空から超高真空に亘る圧力範囲で利用可能な真空ポンプ及び該真空ポンプに用いられるカバーに関するもので、特に真空ポンプ内に残留するパーティクルや発錆等に起因する異物等の発生を抑制することができる真空ポンプ及び該真空ポンプに用いられるカバーに関するものである。
 従来、メモリや集積回路等の半導体を製造する際、空気中の塵等による影響を避けるために、高真空状態のチャンバ内で高純度の半導体基板(ウエハ)にドーピングやエッチングを行う必要がある。また、ここで使用したプロセスガスは、例えばターボ分子ポンプとネジ溝ポンプとを組み合わせた複合ポンプ等の真空ポンプによって排気している。
 このような真空ポンプとして、例えば、円筒状のケーシングと、ケーシング内に入れ子で固定されると共に、ネジ溝部が配設された円筒状のステータと、ステータ内で高速回転可能に支持されたロータ軸にボルトで締結された回転体と、を備えたものが知られている。プロセスガスは、ロータの回転翼によって下向きの運動量が与えられることにより、ネジ溝ポンプの上流に移送される。次いで、プロセスガスは、ネジ溝ポンプで圧縮された後に、外部に排気される。
 半導体を製造するチャンバでは、耐食性のプロセスガスを半導体ウエハに作用させる工程が数多くあるため、真空ポンプでチャンバ内のプロセスガスを排出する際に、プロセスガスがロータ軸の先端部や回転体とロータ軸とを締結するボルトの表面に腐食や錆びが発生し、または、プロセスガス中の成分の物理化学的変化により、パーティクル(微粒子、ダスト等)を発生させることがある。
 そして、チャンバ内の減圧と昇圧を繰り返すうちに、ボルト表面の錆やパーティクル等の異物を含むプロセスガス等がチャンバ内に逆流し、異物が半導体ウエハに付着して、半導体ウエハの加工品質を低下させる虞があった。そのような、異物を含むプロセスガス等がチャンバ内に逆流することを抑制するため、特許文献1には、ロータの凹部に嵌入されて、ロータ軸やボルトの締結部を覆うように配置されたカバーを備えた真空ポンプが開示されている。
 しかしながら、特許文献1に開示された真空ポンプでは、真空ポンプを組み立てる上で、部材の寸法誤差を吸収するために確保されたカバーと回転体との僅かの隙間をプロセスガスが通過可能なことにより、ボルト表面に生じた錆や凹部内に残留したパーティクルがチャンバ内に逆流することがあった。
 そこで、特許文献2には、例えば図12に示すように、回転体1と可撓性カバー2との僅かの隙間からプロセスガスが凹部3に通過することがないように、回転体1の吸気口に対向する端面1aに外周部が支持されると共に、回転体1の凹部3内に中央部2aが弾性変形により陥入して、凹部3を覆うようにした可撓性カバー2を備えた真空ポンプが開示されている。この構成では、可撓性カバー2が、回転体1の凹部3を覆うことにより、回転体1を回転軸4に締結するボルト5がプロセスガスに曝されなくなり、ボルト5の腐食や発錆が抑制されるため、チャンバ内への異物の逆流を抑制することができる。
特許第6190580号公報 特許第6644813号公報
 しかしながら、特許文献2に記載の発明は、可撓性カバー2は、回転体1の凹部3内に中央部2aが弾性変形により陥入して凹部3を覆うようにして設けているので、凹部3内に陥入した中央部2aとボルト5との間である部分6b等にパーティクルが残留してしまう虞があった。また、中央部2aを凹部3に嵌入させる変形に対して、適切な設計をしていないと、回転体1の凹部3を覆っている可撓性カバー2の外周部2bがまくれて、回転体1の端面1aから浮き上がり、その浮き上がった部分6aと回転体1の端面1aとの間にパーティクルが残留してしまう虞があった、そして、残留したパーティクルがチャンバ内に逆流することがあるという問題点があった。
 そこで、プロセスガスに起因するパーティクル等の異物が半導体ウエハの製造工程等に進入するのを抑制するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。
 本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1に記載の発明は、吸気口を有するケーシングと、前記吸気口に向けて開口する凹部を有し、前記凹部内に配置されたボルトでロータ軸に締結された回転体と、を備えた真空ポンプであって、前記回転体の前記吸気口に対向する端面に外周部が接触し、前記吸気口側に向けて凸状に形成され、前記凹部を覆うカバーを備えている、真空ポンプを提供する。
 この構成によれば、吸気口に向けて開口する回転体の凹部を、吸気側に向けて凸状をしたカバーで覆い、かつ、カバーの外周部を回転体の端面に接触させて取り付けられる。したがって、カバーの取付時に、カバーが回転体の端面に向けて押し付けられると、凸状をしたカバーは凸状を保持したまま、そのカバーの外周部が回転体の端面に強く押し付けられて、カバーの外周部が回転体の端面と平行になり、回転体の端面と密に当接した状態で配置される。これにより、カバーの中央部並びにカバーの外周部と回転体の端面との間に残留するパーティクル等の異物をなくすことができる。この結果、真空ポンプ内からチャンバ側に逆流するパーティクルがなくなる。
 請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の構成において、前記カバーは、前記外周部が前記端面と面状に接触可能な接触面積増加構造を有する、真空ポンプを提供する。
 この構成によれば、カバーの取付時に、ボルトの締結力でカバーが回転体に向けて強く押し付けられると、そのボルトの締結力に比例してカバーの外周部も回転体の端面に更に強く押し付けられる。これにより、カバーの外周部が回転体の端面と平行になる接触面積が増加し、カバーの外周部と回転体の端面との間が更に密に当接した状態で配置される。
 請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の構成において、前記端面は、前記外周部を受けて前記カバーの拡開を規制する段差部を備えている、真空ポンプを提供する。
 この構成によれば、カバーの取付時に、カバーが回転体に向けて強く押し付けられて、カバーの外周部が外側に向かって拡開するとき、カバーの外周部が段差部とぶつかり、その段差部により外周部が外側に規定以上に拡がるのを抑える。また、回転体の端面に対するカバーの位置ずれ等も防げる。これにより、カバーの外周部が回転体の端面と離れる方向にカール等をすること、及び、カバーの回転体の端面に対する位置ずれ等を防ぐことができ、カバーの外周部と回転体の端面とを更に密に当接させることができる。
 請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の構成において、前記外周部の前記端面に対向する対向面は、前記端面に向けて凸状に湾曲して形成されている、真空ポンプを提供する。
 この構成によれば、カバーの取付時に、カバーが回転体に向けて強く押し付けられて、カバーの外周部が回転体の端面上を滑りながら外側に向かって拡開するとき、外周部の凸状に湾曲している部分が回転体の端面上を線接触状態で滑りながら移動し、回転体の端面上に傷を付けるのを防ぐ。
 請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の構成において、前記カバーを挟持して前記カバーの拡開を規制する拘束部をさらに備えている、記載の真空ポンプを提供する。
 この構成によれば、カバーの剛性が低いような場合に、拘束部で、カバーの所定の凸形状を保持したまま、カバー全体の広がりを規制することが可能になる。これにより、カバーの所定の形状を維持しながら、回転体の端面にカバーの外周部を押し付けることができる。
 請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の構成において、前記カバーは、前記カバーの拡開を抑制するように剛性を増加させる剛性増加構造を備えている、真空ポンプを提供する。
 この構成によれば、剛性増加構造により、カバーにおける柔軟性と剛性の両面を満足させて、カバーの所定の凸形状を保持したまま、カバー全体の広がり持たせることが可能になる。これにより、カバーの所定の形状を維持しながら、回転体の端面にカバーの外周部を押し付けることができる。
 請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれか1項に記載の構成において、前記カバーは、耐腐食性及び防錆性がある、真空ポンプを提供する。
 この構成によれば、カバー自体は、耐腐食性及び防錆性を有するので、排気されるプロセスガスによるカバーの腐食及び発錆が抑制される。
 請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれか1項に記載の構成において、前記カバーは、表面に耐腐食性及び防錆性のコーティング処理が施されている、真空ポンプを提供する。
 この構成によれば、カバーの表面には、耐腐食性及び防錆性のコーティング処理が施されているので、排気されるプロセスガスによるカバー表面の腐食及び発錆を効果的に防止することができる。
 請求項9に記載の発明は、吸気口を有するケーシングと、前記吸気口に向けて開口する凹部を有し、前記凹部内に配置されたボルトでロータ軸に締結された回転体と、を備えた真空ポンプに用いられるカバーであって、前記回転体の前記吸気口に対向する端面に外周部が接触し、前記吸気口側に向けて凸状に形成され、前記凹部を覆う、カバーを提供する。
 この構成によれば、真空ポンプにおける回転体の凹部周辺の端面を密に覆うことができるので、プロセスガスに起因するパーティクル等の回転体の凹部等に残留するのをなくして、例えば排気されるプロセスガスによる真空ポンプの腐食及び発錆を効果的に防止することができる。
 本発明によれば、吸気口に向けて開口する回転体の凹部を、吸気側に向けて凸状をしたカバーで覆い、かつ、カバーの外周部が回転体の端面と平行となるようにして、カバーの外周部を回転体の端面に接触させて取り付けるので、カバーの取付時に、カバーの外周部と回転体の端面とがより密に当接した状態で配置されて、回転体の凹部をカバーで塞ぐことができる。これにより、カバーの中央部並びにカバーの外周部と回転体の端面との間に残留するパーティクル等の異物をなくすことができるとともに、ボルトの腐食や発錆が抑制されるため、真空ポンプ内からチャンバ側に逆流する異物を無くすことができる。
本発明の実施の形態に係る真空ポンプの実施例として示すターボ分子ポンプの縦断面図である。 同上ターボ分子ポンプにおけるアンプ回路の一例を示す図である。 同上ターボ分子ポンプにおけるアンプ回路で検出した電流指令値が検出値より大きい場合の一制御例を示すタイムチャートである。 同上ターボ分子ポンプにおけるアンプ回路で検出した電流指令値が検出値より小さい場合の一制御例を示すタイムチャートである。 図1に示すターボ分子ポンプのカバー周辺構造を示す一部拡大図で、(a)は平面図、(b)は同図(a)のA-A線概略断面図である。 図5に示したカバー周辺構造の分解側面図である。 図5に示したカバー単体を示し、(a)はそのカバーの平面図、(b)は(a)のB-B線概略断面図、(c)は(b)の部分拡大図である。 図5に示したカバー単体の第1の変形例を示し、(a)はそのカバーの平面図、(b)は(a)のC-C線概略断面図、(c)は(b)の部分拡大図、(d)は第1の変形例を更に変形した例を説明する(c)に相当する部分の拡大図である。 図5に示したカバー単体の第2の変形例を示し、(a)はそのカバーの平面図、(b)は(a)のD-D線概略断面図、(c)は(b)の部分拡大図である。 図5に示したカバー単体の第3の変形例を示し、(a)はそのカバーの平面図、(b)は(a)のE-E線概略断面図、(c)は(b)の部分拡大図である。 図1に示すターボ分子ポンプのカバー周辺構造の一変形例を示す一部拡大図で、(a)図5(a)のA-A線に相当する部分の概略断面図、(b)は同図(a)の部分を分解して示した分解断面図である。 従来の真空ポンプの問題点を説明する断面図である。
 本発明は、プロセスガスに起因するパーティクル等の異物が半導体ウエハの製造工程等に進入するのを抑制することができる真空ポンプを提供するという目的を達成するために、吸気口を有するケーシングと、前記吸気口に向けて開口する凹部を有し、前記凹部内に配置されたボルトでロータ軸に締結された回転体と、を備えた真空ポンプであって、前記回転体の前記吸気口に対向する端面に外周部が接触し、前記吸気口側に向けて凸状に形成され、前記凹部を覆うカバーを備える、構成として実現した。
 以下、本発明の実施形態に係る一実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。
 また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。
 また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。
 また、以下の説明において、上下や左右等の方向を示す表現は、絶対的なものではなく、本発明の真空ポンプの各部が描かれている姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。また、実施例の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付している。
 このターボ分子ポンプ100の縦断面図を図1に示す。図1において、ターボ分子ポンプ100は、円筒状の外筒127の上端に吸気口101が形成されている。そして、外筒127の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードである複数の回転翼102(102a、102b、102c・・・)を周部に放射状かつ多段に形成した回転体103が備えられている。この回転体103の中心にはロータ軸113が取り付けられており、このロータ軸113は、例えば5軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。回転体103は、一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属によって構成されている。
 上側径方向電磁石104は、4個の電磁石がX軸とY軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石104に近接して、かつ上側径方向電磁石104のそれぞれに対応して4個の上側径方向センサ107が備えられている。上側径方向センサ107は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸113の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸113の位置を検出する。この上側径方向センサ107はロータ軸113、すなわちそれに固定された回転体103の径方向変位を検出し、制御装置200に送るように構成されている。
 この制御装置200においては、例えばPID調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ107によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石104の励磁制御指令信号を生成し、図2に示すアンプ回路150(後述する)が、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石104を励磁制御することで、ロータ軸113の上側の径方向位置が調整される。
 そして、このロータ軸113は、高透磁率材(鉄、ステンレスなど)などにより形成され、上側径方向電磁石104の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、X軸方向とY軸方向とにそれぞれ独立して行われる。また、下側径方向電磁石105及び下側径方向センサ108が、上側径方向電磁石104及び上側径方向センサ107と同様に配置され、ロータ軸113の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。
 さらに、軸方向電磁石106A、106Bが、ロータ軸113の下部に備えた円板状の金属ディスク111を上下に挟んで配置されている。金属ディスク111は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸113の軸方向変位を検出するために軸方向センサ109が備えられ、その軸方向位置信号が制御装置200に送られるように構成されている。
 そして、制御装置200において、例えばPID調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ109によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石106Aと軸方向電磁石106Bのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、アンプ回路150が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石106Aと軸方向電磁石106Bをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石106Aが磁力により金属ディスク111を上方に吸引し、軸方向電磁石106Bが金属ディスク111を下方に吸引し、ロータ軸113の軸方向位置が調整される。
 このように、制御装置200は、この軸方向電磁石106A、106Bが金属ディスク111に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸113を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。なお、これら上側径方向電磁石104、下側径方向電磁石105及び軸方向電磁石106A、106Bを励磁制御するアンプ回路150については、後述する。
 一方、モータ121は、ロータ軸113を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸113との間に作用する電磁力を介してロータ軸113を回転駆動するように、制御装置200によって制御されている。また、モータ121には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸113の回転速度が検出されるようになっている。
 さらに、例えば下側径方向センサ108近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸113の回転の位相を検出するようになっている。制御装置200では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。
 回転翼102(102a、102b、102c・・・)とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼123(123a、123b、123c・・・)が配設されている。回転翼102(102a、102b、102c・・・)は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸113の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。固定翼123(123a、123b、123c・・・)は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。
 また、固定翼123も、同様にロータ軸113の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒127の内方に向けて回転翼102の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼123の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ125(125a、125b、125c・・・)の間に嵌挿された状態で支持されている。
 固定翼スペーサ125はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ125の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒127が固定されている。外筒127の底部にはベース部129が配設されている。ベース部129には排気口133が形成され、外部に連通されている。チャンバ(真空チャンバ)側から吸気口101に入ってベース部129に移送されてきた排気ガスは、排気口133へと送られる。
 さらに、ターボ分子ポンプ100の用途によって、固定翼スペーサ125の下部とベース部129の間には、ネジ付スペーサ131が配設される。ネジ付スペーサ131は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝131aが複数条刻設されている。ネジ溝131aの螺旋の方向は、回転体103の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口133の方へ移送される方向である。回転体103の回転翼102(102a、102b、102c・・・)に続く最下部には円筒部102dが垂下されている。この円筒部102dの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ131の内周面に向かって張り出されており、このネジ付スペーサ131の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。回転翼102および固定翼123によってネジ溝131aに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝131aに案内されつつベース部129へと送られる。
 ベース部129は、ターボ分子ポンプ100の基底部を構成する円板状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。ベース部129はターボ分子ポンプ100を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。
 かかる構成において、回転翼102がロータ軸113と共にモータ121により回転駆動されると、回転翼102と固定翼123の作用により、吸気口101を通じてチャンバから排気ガスが吸気される。回転翼102の回転速度は通常20000rpm~90000rpmであり、回転翼102の先端での周速度は200m/s~400m/sに達する。吸気口101から吸気された排気ガスは、回転翼102と固定翼123の間を通り、ベース部129へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼102に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ121で発生した熱の伝導などにより、回転翼102の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼123側に伝達される。
 固定翼スペーサ125は、外周部で互いに接合しており、固定翼123が回転翼102から受け取った熱や排気ガスが固定翼123に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。
 なお、上記では、ネジ付スペーサ131は回転体103の円筒部102dの外周に配設し、ネジ付スペーサ131の内周面にネジ溝131aが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に円筒部102dの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。
 また、ターボ分子ポンプ100の用途によっては、吸気口101から吸引されたガスが上側径方向電磁石104、上側径方向センサ107、モータ121、下側径方向電磁石105、下側径方向センサ108、軸方向電磁石106A、106B、軸方向センサ109などで構成される電装部に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム122で覆われ、このステータコラム122内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。
 この場合には、ベース部129には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング120とロータ軸113間、モータ121のロータとステータ間、ステータコラム122と回転翼102の内周側円筒部の間の隙間を通じて排気口133へ送出される。
 ここに、ターボ分子ポンプ100は、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ(例えば、機種に対応する諸特性)に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ100は、その本体内に電子回路部141を備えている。電子回路部141は、EEP-ROM等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、それらの実装用の基板143等から構成される。この電子回路部141は、ターボ分子ポンプ100の下部を構成するベース部129の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋145によって閉じられている。
 ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、或いは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ100内部では、排気ガスの圧力は、吸気口101で最も低く排気口133で最も高い。プロセスガスが吸気口101から排気口133へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、固体状となり、ターボ分子ポンプ100内部に付着して堆積する。
 例えば、Alエッチング装置にプロセスガスとしてSiCl4が使用された場合、低真空(760[torr]~10-2かつ、低温(約20[℃])のとき、固体生成物(例えばAlCl3)が析出し、ターボ分子ポンプ100内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、ターボ分子ポンプ100内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ100の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は、排気口133付近やネジ付スペーサ131付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。
 そのため、この問題を解決するために、従来はベース部129等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管149を巻着させ、かつ例えばベース部129に図示しない温度センサ(例えばサーミスタ)を埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部129の温度を一定の高い温度(設定温度)に保つようにヒータの加熱や水冷管149による冷却の制御(以下TMSという。TMS;Temperature Management System)が行われている。
 次に、このように構成されるターボ分子ポンプ100に関して、その上側径方向電磁石104、下側径方向電磁石105及び軸方向電磁石106A、106Bを励磁制御するアンプ回路150について説明する。このアンプ回路150の回路図を図2に示す。
 図2において、上側径方向電磁石104等を構成する電磁石巻線151は、その一端がトランジスタ161を介して電源171の正極171aに接続されており、また、その他端が電流検出回路181及びトランジスタ162を介して電源171の負極171bに接続されている。そして、トランジスタ161、162は、いわゆるパワーMOSFETとなっており、そのソース-ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。
 このとき、トランジスタ161は、そのダイオードのカソード端子161aが正極171aに接続されるとともに、アノード端子161bが電磁石巻線151の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ162は、そのダイオードのカソード端子162aが電流検出回路181に接続されるとともに、アノード端子162bが負極171bと接続されるようになっている。
 一方、電流回生用のダイオード165は、そのカソード端子165aが電磁石巻線151の一端に接続されるとともに、そのアノード端子165bが負極171bに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード166は、そのカソード端子166aが正極171aに接続されるとともに、そのアノード端子166bが電流検出回路181を介して電磁石巻線151の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路181は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。
 以上のように構成されるアンプ回路150は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が5軸制御で、電磁石104、105、106A、106Bが合計10個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路150が構成され、電源171に対して10個のアンプ回路150が並列に接続されるようになっている。
さらに、アンプ制御回路191は、例えば、制御装置200の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部(以下、DSP部という)によって構成され、このアンプ制御回路191は、トランジスタ161、162のon/offを切り替えるようになっている。
 アンプ制御回路191は、電流検出回路181が検出した電流値(この電流値を反映した信号を電流検出信号191cという)と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、PWM制御による1周期である制御サイクルTs内に発生させるパルス幅の大きさ(パルス幅時間Tp1、Tp2)を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号191a、191bを、アンプ制御回路191からトランジスタ161、162のゲート端子に出力するようになっている。
 なお、回転体103の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体103の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線151に流れる電流の急激な増加(あるいは減少)ができるように、電源171としては、例えば50V程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源171の正極171aと負極171bとの間には、電源171の安定化のために、通常コンデンサが接続されている(図示略)。
 かかる構成において、トランジスタ161、162の両方をonにすると、電磁石巻線151に流れる電流(以下、電磁石電流iLという)が増加し、両方をoffにすると、電磁石電流iLが減少する。
 また、トランジスタ161、162の一方をonにし他方をoffにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路150にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路150におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ161、162を制御することにより、ターボ分子ポンプ100に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路181で測定することで電磁石巻線151を流れる電磁石電流iLが検出可能となる。
 すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図3に示すように制御サイクルTs(例えば100μs)中で1回だけ、パルス幅時間Tp1に相当する時間分だけトランジスタ161、162の両方をonにする。そのため、この期間中の電磁石電流iLは、正極171aから負極171bへ、トランジスタ161、162を介して流し得る電流値iLmax(図示せず)に向かって増加する。
 一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図4に示すように制御サイクルTs中で1回だけパルス幅時間Tp2に相当する時間分だけトランジスタ161、162の両方をoffにする。そのため、この期間中の電磁石電流iLは、負極171bから正極171aへ、ダイオード165、166を介して回生し得る電流値iLmin(図示せず)に向かって減少する。
 そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Tp1、Tp2の経過後は、トランジスタ161、162のどちらか1個をonにする。そのため、この期間中は、アンプ回路150にフライホイール電流が保持される。
 なお、本実施例に係る真空ポンプ、すなわちターボ分子ポンプ100の構成では、回転体103の上側端面103aには凹部201が形成されており、凹部201は可撓性カバー202により塞がれている。凹部201を可撓性カバー202で塞いでいる構造について、図5から図7の図面を加えて更に詳細に説明する。
 図5は、図1の要部拡大図、すなわちターボ分子ポンプ100における可撓性カバー202の周辺構造を示す一部拡大図であり、(a)は平面図、(b)は同図(a)のA-A線概略断面図である。図6は、図5に示したカバー周辺構造の分解側面図である。図7は、図5に示した可撓性カバー202を示し、(a)は可撓性カバー202の平面図、(b)は(a)のB-B線概略断面図、(c)は(b)の部分拡大図である。
 凹部201には、凹部201を覆う可撓性カバー202が、ステンレス製の締結用ボルト205を用いてロータ軸113に、座金203及びスリーブ204と共に一体に締結されている。
 可撓性カバー202は、薄い円板で円錐台状に形成されており、例えば、ステンレス製又はアルミ合金製であり、厚み1~3mm程度に形成されている。また、可撓性カバー202の外径は、回転体103の凹部201の内径より3~10mm程度大きく設定され、中央部202aは上方に向かって緩やか凸状をなす形に盛り上がり、中央部202aから下る外周部202bは回転体103の上側端面103aに接触している。また、中央部202aの略中心には、締結用ボルト205が挿通される貫通孔206が形成されている。
 座金203は、締結用ボルト205と可撓性カバー202との間に介装されており、例えばステンレス製で、中央部には締結用ボルト205が取り付けられる貫通孔207が形成されている。
 スリーブ204は、可撓性カバー202とロータ軸113との間に配設される。スリーブ204は、略円筒状に形成されており、例えばステンレス製又はアルミ合金製である。スリーブ204は、中央部に締結用ボルト205が挿通される貫通孔208が形成されている。
 なお、可撓性カバー202、座金203、スリーブ204、締結用ボルト205には、耐腐食性及び耐錆性のコーティング処理が施されており、各部材の腐食及び発錆を抑制することができる。
 そして、締結用ボルト205は、図5の(a)及び(b)に示すように、座金203の貫通孔207、可撓性カバー202の貫通孔206、スリーブ204の貫通孔208を順に通して、座金203、可撓性カバー202、スリーブ204を一体化される。また、この状態で、図1に示すように凹部201に挿入されてロータ軸113の上端に設けられたネジ穴113aに取り付けられる。この場合、可撓性カバー202の外周部202bを回転体103の上側端面103aに当接させて、可撓性カバー202で凹部201を覆って塞ぐと共に、上側端面103aと外周部202bとの間が密になるまで、締結用ボルト205をロータ軸113に締め付け、座金203、スリーブ204と共に可撓性カバー202を回転体103に固定される。すなわち、可撓性カバー202は、吸気口101と対向する回転体103の上側端面103aに外周部202bが接触し、かつ、凸状を形成する中央部202aが吸気口101側を向いて取り付けられる。
 このようにして、本実施例に係るターボ分子ポンプ100は、回転体103の凹部201を覆って塞ぐことにより、ロータ軸113や回転体103をロータ軸113に締結するボルト209がプロセスガスに曝されなくなり、ロータ軸113やボルト209の腐食や発錆を抑制することができる。
 また、可撓性カバー202の取付時に、可撓性カバー202が回転体103の上側端面103aに向けて押し付けられると、凸状をした可撓性カバー202は凸状を保持したまま、可撓性カバー202の外周部202bの端が回転体103の上側端面103aに強く押し付けられて、可撓性カバー202の外周部202bの端の部分が回転体103の上側端面103aと平行な状態で接触される。すなわち、可撓性カバー202の外周部202bが回転体103の上側端面103aに対して密に当接した状態で配置される。これにより、可撓性カバー202の外周部202bの端と回転体103の上側端面103aとの間に残留するパーティクル等の異物をなくすことができる。この結果、ターボ分子ポンプ100内からチャンバ側に逆流するパーティクルをなくすことができる。
 また、可撓性カバー202として、可撓性カバー202自体に柔軟性を持たせ、外周部202bの端が回転体103の上側端面103aに強く押し付けられると、その可撓性カバー202の外周部202bの一部が撓み、回転体103の上側端面103aに対して面状に接触して接触面積を増加させる構造、いわゆる可撓性カバー202自体に接触面積増加構造の作用を備えるようにした構成にしてもよい。この場合では、可撓性カバー202の取付時に、締結用ボルト205の締結力で可撓性カバー202が回転体103の上側端面103aに向けて強く押し付けられると、締結用ボルト205の締結力に比例して撓み、その撓みに伴って外周部202bが上側端面103a上を滑りながら拡開し、可撓性カバー202の外周部202bが回転体103の上側端面103aに更に強く押し付けられる。これにより、可撓性カバー202の中央部並びに可撓性カバー202の外周部202bと回転体103の上側端面103aとの間における、互いに平行に当接する面積を増やしながら更に密に配置され、可撓性カバー202の外周部202bの端と回転体103の上側端面103aとの間に残留するパーティクル等の異物を更になくすことができる。
 なお、可撓性カバー202の取付時に、締結用ボルト205の締結力で可撓性カバー202が回転体103の上側端面103aに向けて強く押し付けられると、締結用ボルト205の締結力に比例して可撓性カバー202の外周部202bが回転体103の上側端面103aと面状に接触可能となる接触面積増加手段を有する機械的な構造を備える可撓性カバー202としては、上記以外に、例えば図8及び図9のような構造がある。
 図8は、図5に示した可撓性カバー202の第1の変形例を示し、(a)はその可撓性カバー202の平面図、(b)は(a)のC-C線概略断面図、(c)は(b)の部分拡大図である。図8に示す可撓性カバー202は、可撓性カバー202の取付時に、締結用ボルト205の締結力で可撓性カバー202が回転体103の上側端面103aに向けて強く押し付けられると、締結用ボルト205の締結力に比例して外周部202bが上側端面103aと面状に接触可能となる手段を有する機械的な接触面積増加構造を有するものである。
 ここでの可撓性カバー202も、薄い円板で円錐台状に形成されており、例えば、ステンレス製又はアルミ合金製であり、厚み1~3mm程度に形成され、更に耐腐食性及び耐錆性のコーティング処理が施されている。また、可撓性カバー202の外径は、回転体103の凹部201の内径より3~10mm程度大きく設定され、中央部202aは上方に向かって緩やか凸状をなす形に盛り上がり、中央部202aから下る外周部202bは回転体103の上側端面103aに接触している。さらに、中央部202aの略中心には、締結用ボルト205が挿通される貫通孔206が形成されている。
 そして、図8に示す第1変形例の可撓性カバー202は、吸気口101と対向する回転体103の上側端面103aに外周部202bが接触し、かつ、凸状を形成している中央部202aが、吸気口101側を向いて取り付けられる構造である。また、外周部202bの外側には、外周部202bの外側を一周する形で、外周部202bから外側に向かって略水平に延びる環状をしたフランジ部210が一体に設けられている。
 図8に示す第1変形例の可撓性カバー202を用いた場合では、可撓性カバー202の取付時に、締結用ボルト205の締結力で、可撓性カバー202が回転体103の上側端面103aに向けて強く押し付けられると、外周部202bの外側に設けられたフランジ部210が、締結用ボルト205の締結力に比例して上側端面103aに面接触して押し付けられる。また更に押し付けられると、外周部202bとフランジ部210が撓んで上側端面103a上を滑りながら外側に拡開し、更に外周部202bの一部が撓んで上側端面103a上に面接触して、可撓性カバー202と回転体103の上側端面103aとの間の面接触部分が増加して密なる接触が得られる。
 なお、可撓性カバー202の外周部202bが上側端面103aの上を滑ることにより、回転体103の上側端面103aに傷などの発生するのを防止するには、図8の(d)に示すように、可撓性カバー202におけるフランジ部210の下面側に、断面が上側端面103aに向かって凸状を呈する形状(凸状部202c)を設けるように構成するとよい。
 また、締結用ボルト205の締結力で強く抑えられることにより、可撓性カバー202の外周部202bが所定量以上に拡開してしまうのを規制するには、可撓性カバー202が取り付けられる回転体103の上側端面103a上に、段差となる規制壁211を、可撓性カバー202の外側を一周囲むようにして設けると対応することができる。すなわち、外周部202bが所定量以上に外側へ拡がろうとしたときに、外周部202bが規制壁211にぶつかり、所定量以上に拡がるのを抑えることができる。また、規制壁211を設けると、上側端面103aに対する可撓性カバー202の位置ずれを防ぐことが可能になる。
 更なる効果として、フランジ部210の底面と回転体103の上側端面103aによる面接触にプラスして、フランジ部210の側面と規制壁211の側壁との接触で、密となる接触が得られ、面接触する面積部分を増加させることができる。
 図9は、図5に示した可撓性カバー202の第2の変形例を示し、(a)はその可撓性カバー202の平面図、(b)は(a)のD-D線概略断面図、(c)は(b)の部分拡大図である。図9に示す可撓性カバー202は、可撓性カバー202の取付時に、可撓性カバー202が、締結用ボルト205の締結力で回転体103の上側端面103aに向けて強く押し付けられると、締結用ボルト205の締結力に比例して外周部202bが撓んで上側端面103aと面状に接触して接触面積を増加させる構造、すなわち機械的な接触面積増加構造としての内側フランジ部212を有するものである。
 更に詳述すると、図9に示す第2変形例の可撓性カバー202は、外周部202bの内側に、その外周部202bの内側を一周する形で、外周部202bから内側斜め下方に向かって拡がる環状をした内側フランジ部212を一体に設けたものである。ここでの可撓性カバー202も、薄い円板で円錐状に形成されており、例えば、ステンレス製又はアルミ合金製であり、厚み1~3mm程度に形成され、更に耐腐食性及び耐錆性のコーティング処理が施されている。また、可撓性カバー202の外径は、回転体103の凹部201の内径より3~10mm程度大きく設定され、中央部202aは上方に向かって緩やか凸状をなす形に盛り上がり、中央部202aから下る外周部202b及び内側フランジ部212は回転体103の上側端面103aに接触可能になっている。さらに、中央部202aの略中心には、締結用ボルト205が挿通される貫通孔206が形成されている。
 そして、第2の変形例の可撓性カバー202は、可撓性カバー202の取付時に、可撓性カバー202が、締結用ボルト205の締結力で回転体103の上側端面103aに向けて強く押し付けられると、締結用ボルト205の締結力に比例して、まず内側フランジ部212が回転体103の上側端面103aに押し付けられて、内側フランジ部212が回転体103の上側端面103aに対して平行となり、上側端面103aとの接触面積を増加させる。また、内側フランジ部212の略全体が上側端面103aに接触し終わると、その後、外周部202bの一部が潰れて、上側端面103aと平行になるようにして、可撓性カバー202に、上側端面103aと接触可能となる機械的な接触面積増加構造を設けたものである。これにより、可撓性カバー202の内側フランジ部212及び外周部202bと回転体103の上側端面103aとの間が、密に当接する面積を増やしながら配置され、可撓性カバー202の外周部202bの端と回転体103の上側端面103aとの間に残留するパーティクル等の異物を更になくすことができる。
 図10は、図5に示した可撓性カバー202の第3の変形例を示し、(a)はその可撓性カバー202の平面図、(b)は(a)のE-ED線概略断面図、(c)は(b)の部分拡大図である。図10に示す可撓性カバー202は、細長い棒状の、例えばステンレス製又はアルミ合金製の骨材213を複数本(本例では8本)、可撓性カバー202の内側に取り付けたものである。複数本の各骨材213は、凸状の頂点となる中央部202aから外周部202bに向かって、また外周方向に略等間隔に配置されて放射状に設けられている。
 また、ここでの可撓性カバー202も、薄い円板で円錐台状に形成されており、例えば、ステンレス製又はアルミ合金製であり、厚み1~3mm程度に形成され、更に可撓性カバー202と骨材213にはそれぞれ耐腐食性及び耐錆性のコーティング処理が施されている。また、可撓性カバー202の外径は、回転体103の凹部201の内径より3~10mm程度大きく設定され、中央部202aは上方に向かって緩やか凸状をなす形に盛り上がり、中央部202aから下る外周部202bは回転体103の上側端面103aに接触している。さらに、中央部202aの略中心には、締結用ボルト205が挿通される貫通孔206が形成されている。
 そして、図10に示す第3の変形例の可撓性カバー202は、可撓性カバー202の取付時に、締結用ボルト205の締結力で可撓性カバー202が回転体103の上側端面103aに向けて強く押し付けられると、締結用ボルト205の締結力に比例して、まず外周部202bが上側端面103aに押し付けられて内側に撓み、その撓みにより接触面積を増加させる。次いで、可撓性カバー202と共に骨材213が内側に撓まされ、これに伴って可撓性カバー202の外周部202bが、回転体103の上側端面103aと更に接触して、接触面積が増加されるようにした、機械的な接触面積増加構造を備えたものである。この場合では、可撓性カバー202の剛性が低いようなときに、骨材213の剛性を付加して、可撓性カバー202における柔軟性と骨材213の剛性の都を利用して、可撓性カバー202の外周部202bと回転体103の上側端面103aとの間の当接する面積を増やすことができる。
 図11は、図1に示すターボ分子ポンプ100の可撓性カバー202の周辺構造の一変形例を示す一部拡大図で、(a)図5(a)のA-A線に相当する部分の概略断面図、(b)は同図(a)の部分を分解して示した分解断面図である。
 図11に示す構造は、凹部201を覆う可撓性カバー202が、ステンレス製の締結用ボルト205を用いてロータ軸113に、第1の座金203aと第2の座金203b及びスリーブ204と共に、一体に締結されるようにしたものである。可撓性カバー202は、薄い円板で円錐台状に形成されており、例えば、ステンレス製又はアルミ合金製であり、厚み1~3mm程度に形成されている。また、可撓性カバー202の外径は、回転体103の凹部201の内径より3~10mm程度大きく設定され、中央部202aは上方に向かって緩やか凸状をなす形に盛り上がり、中央部202aから下る外周部202bは回転体103の上側端面103aに接触している。また、中央部202aの略中心には、締結用ボルト205が挿通される貫通孔206が形成されている。
 このように厚みが薄い材料で緩やかな凸状に形成された可撓性カバー202では、可撓性カバー202の剛性が低いような場合う、締結用ボルト205で締め付けたときに、凸形状をしている中央部202aが大きく潰れて、可撓性カバー202の形状が大きく破損する虞がある。そこで、この変形例では、可撓性カバー202を挟んで、その上下に第1の座金203aと第2の座金203bを配置して、適切な凸形状を保持しながら締め付ける構造としたものである。
 第1の座金203aは、締結用ボルト205と可撓性カバー202との間に介装されており、例えばステンレス製で、中央部には締結用ボルト205が取り付けられる貫通孔207が形成されている。また、可撓性カバー202と対向する下面203aaは、可撓性カバー202における中央部202aの上面形状に倣い、可撓性カバー202における中央部202aと略対応した曲面形状で形成されており、可撓性カバー202を第2の座金203bと共に挟むときに、下面203aaが可撓性カバー202の上面に、略密着して当接されるようになっている。
 第2の座金203bは、スリーブ204と可撓性カバー202との間に介装されており、例えばステンレス製で、中央部には締結用ボルト205が取り付けられる貫通孔207が形成されている。また、可撓性カバー202と対向する上面203baは、可撓性カバー202における中央部202aの下面(内面)形状に倣い、可撓性カバー202の中央部202aと略対応した曲面形状で形成されており、可撓性カバー202を第1の座金203aと共に挟むとき、上面203baが可撓性カバー202の下面に、略密着して当接されるようになっている。
 なお、ここでの可撓性カバー202、第1の座金203a、第2の座金203bにも、耐腐食性及び耐錆性のコーティング処理が施されており、各部材の腐食及び発錆を抑制することができる。
 そして、締結用ボルト205は、図11の(a)及び(b)に示すように、第1の座金203aの貫通孔207、可撓性カバー202の貫通孔206、第2の座金203bの貫通孔207、スリーブ204の貫通孔208を順に通して、第1の座金203a、可撓性カバー202、第2の座金203b、スリーブ204を一体化する。ここでは、可撓性カバー202の上面は第1の座金203aの下面203aaと密着し、可撓性カバー202の下面(内面)は第2の座金203bの上面203baに密着して一体化される。
 この状態で、締結用ボルト205は、図1に示すように凹部201に挿入されてロータ軸113の上端に設けられたネジ穴113aに、第1の座金203a、可撓性カバー202、第2の座金203b、スリーブ204と共に取り付けられる。この場合、可撓性カバー202の外周部202bを回転体103の上側端面103aに当接させて、可撓性カバー202で凹部201を覆って塞ぐと共に、上側端面103aと外周部202bとの間が密になるまで、締結用ボルト205をロータ軸113に締め付け、座金203、スリーブ204と共に可撓性カバー202を回転体103に固定される。すなわち、可撓性カバー202は、吸気口101と対向する回転体103の上側端面103aに外周部202bが密に接触し、かつ、凸状を形成する中央部202aが吸気口101側を向いて取り付けられる。
 そして、図11に示す実施例の構造では、可撓性カバー202の上下の面を、可撓性カバー202における中央部202aの形状に倣った第1の座金203aの下面203aaと第2の座金203bの上面203baで密に挟んでいるので、可撓性カバー202が回転体103の上側端面103aに向けて押し付けられても、凸状をした可撓性カバー202は、その凸形状を保持したまま、可撓性カバー202の外周部202bが回転体103の上側端面103aに強く押し付けられ、可撓性カバー202の外周部202bの一部と回転体103の上側端面103aとが互いに平行に当接した状態で密に配置される。これにより、可撓性カバー202の中央部並びに可撓性カバー202の外周部202bと回転体103の上側端面103aとの間に残留するパーティクル等の異物をなくすことができ、真空ポンプ内からチャンバ側に逆流するパーティクルがなくなる。
 また、スリーブ204の上部に、第2の座金203bの上面203baの構造を持たせてもよい。
 なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を成すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
100   :ターボ分子ポンプ
101   :吸気口
102   :回転翼
102d  :円筒部
103   :回転体
103a  :上側端面
104   :上側径方向電磁石
105   :下側径方向電磁石
106A  :軸方向電磁石
106B  :軸方向電磁石
107   :上側径方向センサ
108   :下側径方向センサ
109   :軸方向センサ
111   :金属ディスク
113   :ロータ軸
113a  :ネジ穴
120   :保護ベアリング
121   :モータ
122   :ステータコラム
123   :固定翼
125   :固定翼スペーサ
127   :外筒
129   :ベース部
131   :ネジ付スペーサ
131a  :ネジ溝
133   :排気口
141   :電子回路部
143   :基板
145   :底蓋
149   :水冷管
150   :アンプ回路
151   :電磁石巻線
161   :トランジスタ
161a  :カソード端子
161b  :アノード端子
162   :トランジスタ
162a  :カソード端子
162b  :アノード端子
165   :ダイオード
165a  :カソード端子
165b  :アノード端子
166   :ダイオード
166a  :カソード端子
166b  :アノード端子
171   :電源
171a  :正極
171b  :負極
181   :電流検出回路
191   :アンプ制御回路
191a  :ゲート駆動信号
191b  :ゲート駆動信号
191c  :電流検出信号
200   :制御装置
201   :凹部
202   :可撓性カバー
202a  :中央部
202a  :中央部
202b  :外周部
202c  :凸状部
203   :座金
203a  :第1の座金
203aa :下面
203b  :第2の座金
203ba :上面
204   :スリーブ
205   :締結用ボルト
206   :貫通孔
207   :貫通孔
208   :貫通孔
209   :ボルト
210   :フランジ部
211   :規制壁
212   :内側フランジ部
213   :骨材
Tp1   :パルス幅時間
Tp2   :パルス幅時間
Ts    :制御サイクル
iL    :電磁石電流
iLmax :電流値
iLmin :電流値
 

Claims (9)

  1.  吸気口を有するケーシングと、前記吸気口に向けて開口する凹部を有し、前記凹部内に配置されたボルトでロータ軸に締結された回転体と、を備えた真空ポンプであって、
     前記回転体の前記吸気口に対向する端面に外周部が接触し、前記吸気口側に向けて凸状に形成され、前記凹部を覆うカバーを備えている、ことを特徴とする真空ポンプ。
  2.  前記カバーは、前記外周部が前記端面と面状に接触可能な接触面積増加構造を有する、
    請求項1に記載の真空ポンプ。
  3.  前記端面は、前記外周部を受けて前記カバーの拡開を規制する段差部を備えている、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の真空ポンプ。
  4.  前記外周部の前記端面に対向する対向面は、前記端面に向けて凸状に湾曲して形成されている、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の真空ポンプ。
  5.  前記カバーを挟持して前記カバーの拡開を規制する拘束部をさらに備えている、ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の真空ポンプ。
  6.  前記カバーは、前記カバーの拡開を抑制するように剛性を増加させる剛性増加構造を備えている、ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の真空ポンプ。
  7.  前記カバーは、耐腐食性及び防錆性を有している、ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の真空ポンプ。
  8.  前記カバーは、表面に耐腐食性及び防錆性のコーティング処理が施されている、ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の真空ポンプ。
  9.  吸気口を有するケーシングと、前記吸気口に向けて開口する凹部を有し、前記凹部内に配置されたボルトでロータ軸に締結された回転体と、を備えた真空ポンプに用いられるカバーであって、
     前記回転体の前記吸気口に対向する端面に外周部が接触し、前記吸気口側に向けて凸状に形成され、前記凹部を覆うことを特徴とするカバー。
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