CN106246563B - 涡轮分子泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涡轮分子泵，能够实现维护成本的降低。涡轮分子泵(1)包括：涡轮翼泵部(TP)，包含固定翼(21)及旋转翼(12)；牵引泵部(DP)，比涡轮翼泵部(TP)设置得靠排气下游侧；以及保护构件(40)、保护构件(41)、保护构件(42)，以覆盖比涡轮翼泵部TP靠排气下游侧的接触气体面的方式能够装卸地设置，防止堆积物对接触气体面的附着。

Description

涡轮分子泵

技术领域

本发明涉及一种在从半导体制造装置或分析装置等的中真空到超高真空的压力范围内使用的涡轮分子泵。

背景技术

以前，在如半导体制造工序或液晶面板制造工序中的干式蚀刻(dryetching)或化学气相沉积(Chemical vapor deposition，CVD)等工艺(process)那样，在高真空的工艺室内进行处理的工序中，使用如涡轮分子泵之类的真空泵作为形成高真空的机构。此种工艺中，为了高速地进行工艺而供给大量的气体进行处理。

在用于蚀刻或CVD等处理的情况下，泵内容易产生反应生成物。因此，在涡轮分子泵内的接触气体部容易堆积反应生成物。堆积于涡轮分子泵内部的反应生成物在定期维护时利用清洗而去除堆积物。在进行维护时，将涡轮分子泵分解，利用清洗将堆积于各个零件的反应生成物加以去除。因此，专利文献1或专利文献2中记载的涡轮分子泵中，提出如下构成，即，无须将泵整体分解而仅将容易堆积反应生成物的零件分解并可进行清洗。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2003-278691号公报

[专利文献2]日本专利特开平4-301197号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

然而，在反应生成物牢固地附着于零件的接触气体部的情况下，需要利用刷子等进行擦拭等而加以去除。且说，所述处理中使用的真空泵，一般而言为了防止腐蚀等而实施镀镍等耐腐蚀处理。因此，在将反应生成物擦掉时，会产生甚至镀敷层与反应生成物一起剥离的问题。因此，在通常的清洗处理中未脱落的反应生成物堆积的情况下或反应生成物去除时甚至镀敷层被去除的情况下，一般而言需要更换零件。因此，存在维护成本上升的问题。

[解决问题的技术手段]

本发明的优选的实施方式的涡轮分子泵包括：涡轮翼泵部，包含固定翼及旋转翼；牵引泵部，比所述涡轮翼泵部设置得靠排气下游侧；保护构件，以覆盖比所述涡轮翼泵部靠排气下游侧的接触气体面的方式能够装卸地设置，防止堆积物对所述接触气体面的附着。

更优选的实施方式中，所述牵引泵部包含圆筒转子、及相对于该圆筒转子以规定间隙配置的定子，所述保护构件以覆盖所述涡轮翼泵部与所述定子之间的接触气体面中的至少所述定子的接触气体面的一部分的方式设置。

更优选的实施方式中，所述保护构件与所述定子热接触。

更优选的实施方式中，所述保护构件隔着隔热材料而能够装卸地固定于所述牵引泵部的排气下游侧的接触气体面。

更优选的实施方式中，所述保护构件的表面形成着包含氟树脂的黑色镀镍层。

[发明的效果]

根据本发明，可实现涡轮分子泵的维护成本的降低。

附图说明

图1是表示本发明的涡轮分子泵的一实施方式的剖面图。

图2是比涡轮翼泵部靠下游侧的部分的放大图。

图3(a)、图3(b)是表示保护构件40的形状的图。

图4(a)、图4(b)是表示侧壁部401的形成方法的一例的图。

图5(a)、图5(b)是表示保护构件41的形状的图。

图6(a)、图6(b)是表示保护构件42的形状的图。

[符号的说明]

1：涡轮分子泵

10：转子

11：转子轴

12：旋转翼

13：转子圆筒部

20：壳体

20a：排气口

21：固定翼

22：定子

22a：螺纹槽

23：泵壳

26：排气管

29：环状间隔件

30：基底

32：径向磁轴承

33：轴向磁轴承

34：电动机

35a、35b：机械轴承

40～42：保护构件

43：隔热材料

200：加热器

222：螺栓

223：冷却液管

230：吸气口

400：底板部

401：侧壁部

402、404a、410a：贯通孔

403：带状构件

403a、403b：端部

404：突耳

410：底板部

411、412：侧壁部

412a：切口部

421：凸缘状部

DP：牵引泵部

TP：涡轮翼泵部

具体实施方式

以下，参照图对用以实施本发明的形态进行说明。图1是表示本发明的涡轮分子泵的一实施方式的剖面图。涡轮分子泵1包括形成着多级旋转翼12及转子圆筒部13的转子10。转子10上固定着转子轴11。转子轴11由径向磁轴承32及轴向磁轴承33支撑，且由电动机34旋转驱动。

在径向磁轴承32、轴向磁轴承33未动作时，转子轴11由机械轴承35a、机械轴承35b支撑。径向磁轴承32、轴向磁轴承33、电动机34及机械轴承35b收纳于固定在壳体20的基底30。

在泵壳23的内侧，与多级旋转翼12对应地在泵轴方向上配置着多级固定翼21。在各级旋转翼12及固定翼21，设置着配置于周向上的多个涡轮翼。多级固定翼21隔着环状间隔件29而分别积层。该积层体配置于壳体20上。涡轮分子泵1中，多级旋转翼12及固定翼21构成涡轮翼泵部TP。

圆筒形状的定子22隔着微小间隙配置于转子圆筒部13的外周侧。定子22利用螺栓222固定于壳体20。在转子圆筒部13的外周面或定子22的内周面的任一者形成着螺纹槽，转子圆筒部13与定子22构成牵引泵部DP。另外，图1所示的例中，牵引泵部DP构成在定子22形成着泵轴方向的螺纹槽而成的霍尔维克泵(Holweck pump)。

当转子10高速旋转时，从泵壳23的吸气口230流入的气体利用涡轮翼泵部TP(旋转翼12及固定翼21)排出后，利用牵引泵部DP(转子圆筒部13及定子22)进一步压缩。而且，最终，从设置于壳体20的排气管26排出。排气管26上连接着后泵(未图示)。一般而言，转子10、定子22、壳体20等中使用铝材，且为了防止腐蚀而实施镀镍等表面处理。

在进行使用容易堆积反应生成物的气体的工艺的排气的情况下，泵内容易堆积反应生成物(例如氯化铝等)。泵内的压力越高，温度越低，这些堆积物越容易堆积，因而越是泵的排气下游侧越容易附着堆积物。在图1所示的涡轮分子泵1的情况下，因涡轮翼泵部TP压力低，所以堆积物的附着相对少。然而，在比涡轮翼泵部TP的最下级附近靠下游侧处，压力上升而容易附着堆积物。

因此，在壳体20设置着加热用的加热器200及冷却液管223，对加热器的接通断开与冷却液的接通断开进行控制，而将定子22维持为所需温度。由此，防止反应生成物对定子22的堆积，从而防止堆积物引起的牵引泵部的性能下降或定子22与转子圆筒部13的接触等。

在泵动作时，因伴随气体排出的热产生，而转子温度上升。定子22也因来自转子圆筒部13的辐射热而温度上升。因此，定子22的温度变得比壳体20或基底30高。其结果，温度更低的壳体20或基底30的接触气体面容易堆积反应生成物。尤其在比牵引泵部DP靠下游侧处，压力相对增高，因而壳体20、基底30、排气管26的接触气体面容易堆积反应生成物。

本实施方式中，在比涡轮翼泵部TP靠下游侧处，在容易附着堆积物的接触气体面(壁面)，配置了防止反应生成物的堆积且能够容易廉价地更换的保护构件40、保护构件41、保护构件42。

图2是将比图1的涡轮翼泵部TP靠下游侧的部分放大表示的图。图2的箭头G示意性地表示气体的流动。由涡轮翼泵部TP排出的气体利用后级的牵引泵部DP进一步排出，且从排气管26排出。定子22的螺纹槽22a形成于与转子圆筒部13相向的面，其径方向位置靠近最下级的旋转翼12的翼根部附近。因此，如图2所示，从涡轮翼泵部TP排出的气体沿着定子22的上端面以卷起漩涡的方式流动而流入到螺纹槽22a内。

其结果，最下级的旋转翼12与定子22的上端之间的空间中，气体的滞留时间延长。因此，与滞留空间面向的接触气体面、即定子22的上端面或壳体20的内周面容易产生堆积物。本实施方式中，以覆盖旋转翼12与定子22之间的接触气体面中的壳体20的接触气体面、定子22的接触气体面的一部分的方式配置了保护构件40，以防止反应生成物对接触气体面的堆积。

图3(a)、图3(b)是表示保护构件40的形状的图。图3(a)是保护构件40的平面图，图3(b)是保护构件40的A1-A1剖面图。保护构件40包括：覆盖定子22的接触气体面(上端面)的底板部400，及竖立设置在底板部400的外周侧的缘的圆筒状的侧壁部401。在底板部400形成着多个贯通孔402，该贯通孔402供将底板部400固定于定子22的上端面的螺栓222(参照图2)贯通。如图2所示，当利用螺栓222将保护构件40固定于定子22时，侧壁部401与壳体20的内周面接近而配置。当然，侧壁部401也可与壳体20的内周面接触。侧壁部401与壳体内周面的间隙越小，越能够抑制反应生成物对壳体内周面的堆积。

在设置了此种保护构件40的情况下，反应生成物堆积于保护构件40的底板部400及侧壁部401，能够减少对壳体内周面及定子22的上端面的堆积物的生成。在泵维护中的反应生成物去除作业中，在即便利用清洗也无法将附着于保护构件40的表面的堆积物去除的情况下，只要更换保护构件40本身即可。保护构件40如图3(a)、图3(b)所示，是对金属(铝合金或不锈钢等)板材进行加工制作而成，与在未设置保护构件40的情况下而反应生成物堆积的定子22或壳体20相比能够廉价地制作。

对设置保护构件40的优点进行叙述。在未设置保护构件40的情况下，反应生成物堆积于定子22的上端面或壳体20的内周面，即定子22或壳体20的接触气体面。在反应生成物坚硬而无法利用清洗去除的情况下或去除堆积物时将形成于定子22或壳体20的表面的镀敷层剥离的情况下，需要更换定子22或壳体20。另一方面，通过如本实施方式那样设置能够更换的保护构件40，而能够防止反应生成物对定子22或壳体20的接触气体面的堆积，进行维护时，只要对保护构件40进行清洗或更换即可。如所述那样只将铝合金或不锈钢的板材弯曲加工而成的保护构件40，比起壳体20或定子22非常廉价。因此，能够实现维护成本的降低。

图3(a)、图3(b)所示的保护构件40中，利用压制加工等使底板部400的外周侧的缘弯曲而形成侧壁部401。然而，在侧壁部401的高度相对高的情况下，难以利用压制加工等形成壁部，加工成本也上升。该情况下，如图4(a)、图4(b)所示，也可使底板部400与侧壁部401由不同构件形成。该情况下，底板部400设为与图3(a)、图3(b)所示的底板部400相同形状的环状板材。

图4(a)、图4(b)是表示侧壁部401的形成方法的一例的图。图4(a)是表示用以形成侧壁部401的带状构件403的图。带状构件403的下边形成着四个突耳(tab)404。各突耳404中，形成着用以将侧壁部401螺固在定子22的上端面的贯通孔404a。将该带状构件403如图4(b)所示那样弯曲加工成环状而形成侧壁部401，将各突耳404向环状的侧壁部401的内侧弯曲。环状弯曲的带状构件403的两端部403a、端部403b利用焊接等而接合。

另外，图2所示的例中，是将保护构件40固定于定子22的上端面，但也可固定于壳体20侧。然而，在对定子22与壳体20的温度进行比较的情况下，受到来自转子10(转子圆筒部13)的辐射热的定子22的温度比壳体20高。因此，为了将保护构件40的温度保持得更高，保护构件40优选固定于定子22。接触气体面(壁面)温度越低则反应生成物越容易堆积，因而，通过将保护构件40固定于温度更高的定子22，而能够进一步抑制反应生成物对保护构件40的堆积。

而且，比牵引泵部DP靠下游侧的压力，相比于牵引泵部DP的吸气侧的压力进一步上升，因而堆积物的附着也进一步显著。本实施方式的涡轮分子泵1中，在比牵引泵部DP靠下游侧处，在固定着定子22的壳体20及排气管26的内部设置着保护构件41、保护构件42。

图5(a)、图5(b)是表示保护构件41的形状的图，(a)是平面图，(b)是A2-A2剖面图。保护构件41包括：固定于壳体20的底板部410，竖立设置于底板部410的内周侧的缘的侧壁部411，竖立设置于底板部410的外周侧的缘的侧壁部412。底板部410形成着多个螺固用的贯通孔410a。内周侧的侧壁部411为环状的壁部，以与基底30的筒状部的外周面相向的方式配置。

在外周侧的侧壁部412，在图示左侧形成着切口部412a。如图1所示，侧壁部412为与壳体20的内周面相向的壁部。侧壁部412的切口部412a与安装着排气管26的排气口20a(参照图2)相向。向牵引泵部DP的排气侧排出的气体通过保护构件41的切口部412a而流入到排气管26内(参照图2)。保护构件41的侧壁部411、侧壁部412与由他们覆盖的壁面(基底筒状部的外周面及壳体20的内周面)之间的间隙尽可能设置得小。由此，能够极力地抑制反应生成物堆积在由侧壁部411、侧壁部412覆盖的壁面。

与所述保护构件40的情况同样地，保护构件41的温度越高，也越能够抑制反应生成物的堆积。保护构件41与比壳体20或基底30高温的转子圆筒部13及定子22的下端面相向。因此，为了使因辐射而从转子圆筒部13及定子22入射到保护构件41的热不会向固定着保护构件41的基底30散放，而使隔热材料43介隔存在于保护构件41与基底30之间。与使保护构件41与基底30接触而固定的情况相比，能够将保护构件41的温度保持得高。由此，能够抑制反应生成物对保护构件41的堆积。

图6(a)、图6(b)是表示配置于排气管26内的保护构件42的形状的图。图6(a)、图6(b)中，(a)是从排气管26的出口侧观察保护构件42的图，(b)是保护构件42的剖面图。保护构件42为筒状体，一端形成着向外侧弯曲的凸缘状部421。如图2所示，保护构件42以***到排气管26内的方式安装于壳体20。

在要将保护构件42安装于排气管26时，首先，在将排气管26安装于排气口20a前，将保护构件42从排气管26的壳体排气口侧(图2的右侧)***。此时，***保护构件42直到凸缘状部421与排气管26的端部抵接为止。接下来，将排气管26螺固于壳体20。如图2所示，保护构件42的凸缘状部421配置于排气管26的右端与保护构件41的切口部412a之间的空间。因此，保护构件42的图示左右方向的移动由排气管26的右端与切口部412a限制。另外，在将保护构件42配置于排气管26内的情况下，为了尽可能增大保护构件42的传导性(conductance)，优选使保护构件42的外周面与排气管26的内周面密接。

作为排气管26的接触气体面的内周面，除排气管26的出口区域外几乎均由保护构件42所覆盖。因此，能够大致防止反应生成物对排气管26的堆积。在进行维护时，对保护构件42进行清洗或更换。另外，在将其他排气管连接于排气管26的左端时，设置着具有中心环(center ring)的O型密封环。因此，为了确保具有中心环的O型密封环的配置区域，而使保护构件42不会延伸到排气管26的左端。

在保护构件41、保护构件42的情况下，也与所述保护构件40的情况同样地仅对板材或筒材进行弯曲加工，因而能够相对廉价地制作。因此，通过设置保护构件41、保护构件42，可降低与维护时的反应生成物去除相关的成本。另外，在保护构件41的情况下，也能够使侧壁部411、侧壁部412由如图4(a)、图4(b)那样另外设置的带状构件形成。

且说，所述保护构件40～保护构件42由铝合金或不锈钢等板材形成，为了实现耐腐蚀性的提高而实施镀镍(例如非电解镀镍)的表面处理。进而，为了容易吸收来自转子10的辐射，也可形成辐射率高的黑色镀镍。黑色镀镍为Ni-P层与黑色氧化膜的两层结构，辐射率非常高。

进而，也可使用包含氟树脂的镀镍或黑色镀镍来代替镀镍或黑色镀镍。包含氟树脂的镀镍，是使聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene，PTFE)的微粒子均匀地分散于非电解镀镍中而成。因此，可获得与氟树脂涂布大致同等的低摩擦覆膜。其结果，容易去除附着堆积于保护构件40～保护构件42的反应生成物。

如以上说明那样，本实施方式的涡轮分子泵1如图2所示，包括：涡轮翼泵部TP，包含固定翼21及旋转翼12；牵引泵部DP，比涡轮翼泵部TP设置得靠排气下游侧；保护构件40、保护构件41、保护构件42，以覆盖比涡轮翼泵部TP靠排气下游侧的接触气体面的方式能够装卸地设置，防止堆积物对接触气体面的附着。

通过设置能够装卸的保护构件40～保护构件42，而能够抑制堆积物对容易附着堆积物的接触气体面的附着。进而，即便在不易去除堆积物的情况下，维护时只要更换保护构件40～保护构件42即可，因而能够实现维护成本的降低。

例如，在牵引泵部DP为包含转子圆筒部13与定子22的霍尔维克型牵引泵部的情况下，优选以覆盖堆积物的附着量多的定子22的上端面的方式设置保护构件40。进而，通过使保护构件40与温度相对高的定子22热接触，而能够将保护构件40的温度保持得高，且降低堆积物对保护构件40的附着，从而可使维护期间更长。

而且，如图2所示，也可以覆盖牵引泵部DP的排气下游侧的接触气体面、即基底30的壁面或壳体20的壁面的方式，将保护构件41隔着隔热材料43能够装卸地加以固定。保护构件41从温度高的转子圆筒部13或定子22受到辐射而温度上升。因此，通过将保护构件41隔着隔热材料43固定于温度相对低的基底30，而能够防止保护构件41的温度下降，从而能够抑制堆积物对保护构件41的附着。另外，隔热材料43中使用导热率低于基底30的材料。例如，在基底30为铝合金的情况下，也可为不锈钢材。

进而，通过在保护构件40～保护构件42的表面形成包含氟树脂的黑色镀镍层，而实现以下的作用效果。通过形成黑色镀镍，而容易吸收来自作为高温构件的转子10或定子22的辐射，能够将保护构件40～保护构件42的温度保持得更高。其结果，能够抑制堆积物对保护构件40～保护构件42的附着。进而，通过使黑色镀镍包含氟树脂，而容易去除附着于保护构件40～保护构件42的堆积物，能够实现堆积物去除作业的作业成本的降低。

以上已对各种实施方式及变形例进行了说明，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内所能考虑到的其他形态也包含在本发明的范围内。例如，图1所示的涡轮分子泵1中，是将设置着定子22的壳体20与收纳着电动机定子或磁轴承用电磁铁等的基底30分开，但也可将壳体20与基底30一体构成。而且，以磁轴承式涡轮分子泵为例进行了说明，但也可同样地应用于非磁轴承式涡轮分子泵。进而，将牵引泵部DP设为霍尔维克泵型的牵引泵，但不限定于此，例如也可为西格班(Siegbahn)泵型牵引泵。

Claims (3)

1.一种涡轮分子泵，其特征在于包括：

壳体；

涡轮翼泵部，包含固定翼及旋转翼；

牵引泵部，比所述涡轮翼泵部设置得靠排气下游侧；以及

保护构件，以覆盖比所述涡轮翼泵部靠排气下游侧的接触气体面的方式能够装卸地设置，且防止堆积物对所述接触气体面的附着，

所述牵引泵部包含圆筒转子、及相对于所述圆筒转子以规定间隙配置的定子，

所述保护构件包括：

底板部，覆盖所述定子的位于所述涡轮翼泵部及所述牵引泵部之间的上端面，且防止堆积物对所述定子的上端面的附着；以及

侧壁部，竖立设置在所述底板部的外周侧，覆盖所述壳体的内周面，且防止堆积物对所述壳体的内周面的附着，且

通过所述保护构件的所述底板部与所述定子的上端面热接触，且通过来自所述定子的热，抑制堆积物对所述保护构件的附着。

2.根据权利要求1所述的涡轮分子泵，其特征在于：

所述保护构件以覆盖所述涡轮翼泵部与所述定子之间的接触气体面中的至少所述定子的接触气体面的一部分的方式设置。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮分子泵，其特征在于：

所述保护构件的表面形成着包含氟树脂的黑色镀镍层。

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