JP2002327697A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータの破壊の可能性が小さく、またロータ
のバランス取りの作業性にも優れ、そのバランスを長期
間維持することもできる真空ポンプを提供する。 【解決手段】 ロータ９の下部側内面にその円周方向に
沿って環状溝２０が形成され、この環状溝２０にロータ
９のバランスを取るための錘２１が嵌合装着される。こ
れにより、ロータ９外周の周方向には断面の変化がな
く、また切欠きもないので、応力集中等が生ぜず、ロー
タ９の最大応力が小さくなり、ロータ９は破壊し難くな
るものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
用いられる真空ポンプに関し、特に、ロータの偏心バラ
ンスを取るための構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程におけるドライエッチン
グやＣＶＤ等のプロセスのように、高真空のプロセスチ
ャンバ（以下「チャンバ」という。）内で処理を行う工
程では、チャンバ内のガスを排気する手段として、ター
ボ分子ポンプのような真空ポンプを使用している。

【０００３】図５はこの種真空ポンプの従来の基本構造
を示している。この図５に示した真空ポンプのポンプケ
ース１は、上面にガス吸気口２を有し、かつ下部一側部
に排気口３となる排気パイプを設けた円筒形のものであ
って、ベース１−１に取り付けられている。

【０００４】ベース１−１の底部はエンドプレート４で
蓋され、その内底面中央にはステータコラム５が立設さ
れている。

【０００５】ステータコラム５の中心には上下のボール
ベアリング６を介してロータ軸７が回転可能に軸受され
ている。

【０００６】ステータコラム５の内側には駆動モータ８
が配置されており、この駆動モータ８はその固定子８ａ
をステータコラム５の内側に、回転子８ｂをロータ軸８
に配置した構造であって、ロータ軸７をその軸心回りに
回転させるように構成されている。

【０００７】ロータ軸７のステータコラム５から上部突
出端には、ステータコラム５の外周囲に覆い被さる断面
形のロータ９が連結されている。

【０００８】上記ロータ９の上部側外周面とポンプケー
ス１の上部側内壁との間には、加工されたブレード状の
ロータ翼１０とステータ翼１１とが、ロータ９の回転中
心軸線に沿って交互に複数配置されている。

【０００９】ロータ翼１０は、ロータ９との一体加工に
より該ロータ９の上部側外周面に一体に設けられ、かつ
ロータ９と一体的に回転することができるが、ステータ
翼１１は、ポンプケース１の上部側内壁に位置するスペ
ーサ１１ａを介して上下段のロータ翼１０、１０間に位
置決め配置され、かつポンプケース１の内壁側に取付け
固定されている。

【００１０】ロータ９の下部側外周面と対向する位置に
は固定のネジステータ１２が配置されており、このネジ
ステータ１２は、その全体形状がロータ９の下部側外周
面を囲む筒型の形状となるように形成され、かつ、ベー
ス１−１に一体的に取り付け固定されている。なお、ネ
ジステータ１２の内側、すなわちロータ９との対向面側
にはネジ溝が形成されている。

【００１１】ところで、図５に示した真空ポンプは上記
の通りチャンバ１４内のガスを排気する手段として使用
されるが、この使用形態の場合、同図の真空ポンプはチ
ャンバ１４の下面側開口部に取付け固定される。

【００１２】以上の真空ポンプの動作を説明する。この
真空ポンプにおいては、ガス排気口３に接続された図示
しない補助ポンプを作動させてチャンバ１４内をある程
度の真空状態にした後、駆動モータ８を作動させると、
ロータ軸７と一体にロータ９およびロータ翼１０が高速
回転する。

【００１３】そうすると、高速回転している最上段のロ
ータ翼１０がガス吸気口２から入射したガス分子に下向
き方向の運動量を付与し、この下向き方向の運動量を有
するガス分子がステータ翼１１に案内され、次の下段の
ロータ翼１０側へ送り込まれる。以上のガス分子への運
動量の付与と送り込み動作が繰返し多段に行われること
により、ガス吸気口２側のガス分子がロータ９下部側の
ネジステータ１２の内側へ順次移行し排気される。この
ようなガス分子の排気の動作が回転するロータ翼１０と
固定のステータ翼１１との相互作用によるガス分子排気
動作である。

【００１４】さらに、上記のようなガス分子排気動作に
よりロータ９下部側のネジステータ１２へ到達したガス
分子は、回転するロータ９とネジステータ１２の内側に
形成されたネジ溝との相互作用により圧縮されてガス排
気口３側へ移送され、ガス排気口３から図示しない補助
ポンプを通じて外部へ排気される。

【００１５】ところで、上記のような構成の真空ポンプ
においては、そのポンプ組立製造段階で、ロータ９とロ
ータ翼１０からなる回転体の高速回転時のバランスを取
るものとしている。このようなバランスを取る手段とし
ては、ロータ９の外側か内側をドリルやリュータによ
り一部削り取る方式と、ロータ９の外側か内側に接着
剤等で錘を付加する方式とがある。

【００１６】しかしながら、上記のような削り取り方
式のバランス取り構造では、その削り後に穴ができるた
め、この穴の部分にロータ９の遠心力による応力が集中
し、ロータ９の最大応力が高くなることから、ロータ９
の破壊が生じやすくなる。

【００１７】特に、図５に示した従来の真空ポンプにお
いては、上記のようなロータ９のバランス取りはロータ
９の上下２箇所で行うものとしているが、ロータ９の下
部側は上部側に比し径が大きく遠心力も大となることか
ら、上記のような削り取り方式のバランス取り構造で
は、ロータ９の下部側においてバランス取りのために削
り取られた穴から該ロータ９の破壊が生じる可能性が高
い。

【００１８】上記のような付加方式のバランス取り構
造では、ロータ９の外側に接着剤等で錘を付ける場合、
遠心力で錘が剥れてしまう等の不具合があり、長期間バ
ランスの取れたロータ９を得ることができない。また、
ロータ９の内側に接着剤等で錘を付ける場合はその個化
に時間がかかり、ポンプ組立製造工程のリードタイムが
長くなるという問題がある。この場合、紫外線硬化型の
接着剤を用いる方法も考えられるが、この方法による
と、ロータ９の内側に紫外線を照射しなければならず、
錘の取付け作業性が悪い。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の課題を
解決するものであって、その目的とするところは、ロー
タの破壊の可能性が小さく、またロータのバランス取り
の作業性にも優れ、そのバランスを長期間維持すること
もできる真空ポンプを提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、上面に吸気口を形成したポンプケース
と、上記ポンプケース内に回転可能に設置された筒型の
ロータと、上記ロータの外周面に一体に設けたロータ翼
と、上記ロータ翼間またはその外側に位置決め配置され
たステータ翼と、上記ロータを回転させるための駆動モ
ータと、上記ロータの下部側内面にその円周方向に沿っ
て形成されるとともに、上記ロータのバランスを取るた
めの錘が嵌合装着される環状溝とを備えたことを特徴と
するものである。

【００２１】本発明では、ロータ外周の周方向には断面
の変化がなく、また切欠きもないので、応力集中等が生
ぜず、ロータの最大応力は小さくなる。また、ロータの
バランス取り構造が、従来の接着剤のみによる錘の取付
け構造と異なり、この種錘をロータの環状溝に嵌合装着
するという構造であるため、錘がロータから脱落し難
く、ロータのバランスを長期間維持することができ、か
つロータのバランス取りの作業性にも優れる。

【００２２】本発明は、上記環状溝が蟻溝からなり、こ
の蟻溝内に上記錘が圧入されてなることを特徴とするも
のである。このような構造によると、蟻溝に嵌合装着さ
れた錘はその抜き方向に対して逆テーパ作用による抜け
止めがなされるから、錘の取付け位置をさらに確実に保
持することができる。

【００２３】本発明は、上記ロータの下部開口端から上
記環状溝に至るまでの該ロータの内面に、これを削り取
って形成してなる削り取り部が設けられていることを特
徴とするものである。このような構成によると、削り取
り部により環状溝下部側のロータ内径が拡大されること
から、ポンプ組立製造工程においてロータのバランスを
取る際に、ロータをバランス取りの検査装置にセットし
た状態のまま、このロータ内側に直接指を入れて環状溝
にバランス取り用の錘を嵌合装着できる点で、より一層
ロータのバランス取りの作業性に優れる。

【００２４】本発明は、上記環状溝がロータの上下方向
に複数設けられていることを特徴とするものである。こ
のような構成によると、１つの大きな環状溝を複数の小
さな環状溝に分割して配置できるので、１つの大きな環
状溝を形成した場合に比し、錘を装着嵌合する位置も増
えるので、同一の重さの錘の数を増やすことにより大き
なアンバランスにも対応できる。

【００２５】本発明は、両側に板バネ材を設けた箱体内
に上記錘を収容し、上記錘入りの箱体を上記環状溝に挿
入セットしたときに、該箱体の板バネ材が弾性復帰して
上記環状溝の内壁に圧接することにより、上記箱体ごと
錘が環状溝内に嵌合装着されてなることを特徴とするも
のである。

【００２６】本発明は、板バネ材をＵ字形に折り曲げ、
この両折り曲げ端をさらに外側に折り返してなる摘み片
を有する形状のホルダを用い、上記ホルダのＵ字の内側
底部に上記錘を一体に固定し、上記錘入りのホルダを上
記環状溝に挿入セットしたときに、該ホルダの摘み片が
弾性復帰して上記環状溝の内壁に圧接することにより、
上記ホルダごと錘が環状溝内に嵌合装着されてなること
を特徴とするものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る真空ポンプの
実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。なお、
真空ポンプの基本的な構造は従来と同様であるので、同
一箇所には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。

【００２８】図１に示した真空ポンプにおいては、ロー
タ９の下部側内面に、そのロータ円周方向に沿って環状
溝２０が形成されており、この環状溝２０は同図の一部
拡大図に示したように蟻溝からなり、かつ、ロータ９の
下部開口端より少し上の位置に形成されている。

【００２９】上記環状溝２０には、ポンプ組立製造工程
で、ロータ９の高速回転時におけるバランスを取るため
の錘２１が嵌合装着される。

【００３０】つまり、本実施形態は、ロータ９の下部側
内面に環状溝２０を形成し、この環状溝２０に錘２１を
嵌合装着することにより、当該ロータ９のバランスを取
るという構成を採用したものである。

【００３１】上記のような本実施形態のバランス取り構
造によると、ロータ９外周の周方向には断面の変化がな
く、また切欠きもないので、応力集中等が生ぜず、ロー
タ９の最大応力は小さくなり、ロータ９は破壊し難い。

【００３２】上記錘２１の材質としては、たとえば、
鉛、銅、アルミニウム、半田材、あるいはＳＵＳ紛を混
入したバイトンゴムなどのように金属紛等を混入した高
分子弾性体等、加圧によってその形状が塑性変形やすい
高比重材料からなるものを採用することができる。

【００３３】錘２１を環状溝２０に嵌合装着する構造に
ついては、図１の一部拡大図に示したように錘２１を直
接環状溝２０に圧入する圧入構造を採用してもよいが、
たとえば、図２に示すように、両側に板バネ材５０ａ、
５０ａを設けた箱体５０を用いて錘を環状溝２０に嵌合
装着する構造を採用することもできる。この構造の場
合、錘２１は箱体５０内に収容され該箱体５０と一体に
設けられるものとする。このような錘２１入りの箱体５
０を環状溝２０に嵌合装着するときは、箱体５０両側面
から板バネ材５０ａ、５０ａを押えるようにして箱体５
０を掴み、この状態で箱体５０を環状溝２０に差し込み
挿入セットすればよい。このように挿入セットすると、
環状溝２０の中で箱体５０の板バネ材５０ａ、５０ａが
弾性復帰して環状溝２０の内壁に圧接し、これにより箱
体５０ごと一体に錘２１が環状溝２０内に嵌合装着され
る。なお、箱体５０の材質としてはステンレスを採用す
ることができ、また、この箱体５０とその内部の錘２１
の構造については、箱体５０をステンレス製とするとと
もに、このステンレス製の箱体５０内にステンレス粉と
エポキシ樹脂を充填して固化した構造を採用することも
できる。

【００３４】また、錘２１を環状溝２０に嵌合装着する
他の構造としては、図３に示したような形状のホルダ６
０を用いる構成を採用することもできる。このホルダ６
０は板バネ材６０ａをＵ字形に折り曲げ、この両折り曲
げ端をさらに外側に折り返してなる摘み片６０ｂ、６０
ｂを有する形状であって、このような形状からなるホル
ダ６０のＵ字の内側底部に錘２１がかしめ加工等で一体
に固定される。この錘２１付きホルダ６０を環状溝２０
に嵌合装着するときは、ホルダ６０両側面から摘み片６
０ｂ、６０ｂを押えるようにして該ホルダ６０を掴み、
この状態でホルダ６０を環状溝２０に差し込み挿入セッ
トすればよい。このように挿入セットすると、環状溝２
０の中でホルダ６０の摘み片６０ｂ、６０ｂが弾性復帰
し環状溝２０の内壁に圧接し、これによりホルダ６０ご
と錘２１が環状溝２０内に嵌合装着される。

【００３５】上記箱体５０またはホルダ６０を用いた錘
２１の装着嵌合構造によると、その箱体５０あるいはホ
ルダ６０を環状溝２０内で少しずらすことができるた
め、錘２１を環状溝２０内に直接圧入固定する構造に比
し、環状溝２０内での錘２１のセット位置を容易に微調
整することができ、ロータ９のバランス取りの作業性に
優れる。

【００３６】上記箱体５０またはホルダ６０を用いた錘
２１の装着嵌合構造においては、錘２１のセット位置を
微調整した後、箱体５０またはホルダ６０を接着剤で補
助的に固定するが、その必要がない場合は接着剤による
固定を省略してもよい。また錘２１を直接環状溝に圧入
する場合も、必要に応じて錘２１を接着剤で補助的に固
定してもよい。この種の接着剤として紫外線硬化型接着
剤を用いるときは、接着剤の塗布部に紫外線が十分照射
されるように、ロータ９の姿勢を斜めにする場合もある
が、このような場合であっても、当該錘２１は圧入によ
り、または箱体５０若しくはホルダ６０を介して環状溝
２０内に固定されているので、錘２１が脱落することは
なく、紫外線の照射に際しロータ９の姿勢を自由に設定
することができるから、錘２１を補助的に固定する接着
剤の硬化の作業性がよい。

【００３７】ロータ９の下部開口端から環状溝２０に至
るまでの該ロータ９の内面には、これを少し薄く削り取
って形成してなる削り取り部９ａが設けられており、こ
の削り取り部９ａにより環状溝２０下部側のロータ９内
径が拡大されている。このように環状溝２０下部側のロ
ータ９内径を拡大する構造を採用したのは、環状溝２０
に錘２１を嵌合装着する際の作業性を高めるためであ
る。

【００３８】すなわち、ポンプ組立製造工程においてロ
ータ９のバランスを取る際は、先ずロータ９を検査装置
にセットし、この検査装置上でロータ９を高速回転させ
ることにより、ロータ９の偏荷重とその位置を特定し、
次に、この偏荷重やその位置のデータに基づいて錘２１
を環状溝２０に嵌合装着するが、その際、ロータ９を検
査装置にセットした状態のまま、このロータ９内側に直
接指を入れて環状溝２０にバランス取り用の錘２１を嵌
合装着できるようにするために、本実施形態では、上記
削り取り部９ａにより環状溝２０下部側のロータ９内径
を拡大する構造を採用することとした。

【００３９】したがって、本実施形態の真空ポンプによ
ると、そのポンプ製造組立工程において、ロータ９の偏
荷重とその位置のデータを取得する作業と、このデータ
に基づき行う錘２１の圧入作業を繰返し何度も実施する
場合でも、その都度、検査装置からロータ９を取り外す
必要がなく、ロータ９のバランス取りの作業をスムーズ
に行うことができる。

【００４０】なお、上記実施形態では、ロータ９の下部
側内面に環状溝２０を１つ設けた例について説明した
が、この種の環状溝２０は、図４に示したように、ロー
タ９の上下方向に２段の形態で２つまたはそれ以上設け
てもよい。このような複数段の環状溝２０を有する構成
によると、１つの大きな環状溝を複数の小さな環状溝に
分割して配置できるので、１つの大きな環状溝を形成し
た場合に比し、錘２１を装着嵌合する位置も増えるの
で、同一の重さの錘２１の数を増やすことにより大きな
アンバランスにも対応できる。

【００４１】上記実施形態では蟻溝状の環状溝２０を適
用した例について説明したが、この環状溝２０について
はその断面が矩形のものを適用することもできる。

【００４２】上記実施形態においては本発明をターボ分
子ポンプに適用した例について説明したが、本発明はド
ラックポンプ等、回転を利用している他のポンプにも適
用できる。また、ロータ軸７の軸受としてはボールベア
リングのほか、磁気軸受、エアー軸受等を採用してもよ
い。

【００４３】

【発明の効果】本発明にあっては、上記の如く、ロータ
の下部側内面にその円周方向に沿って環状溝を形成し、
この環状溝にロータのバランスを取るための錘が嵌合装
着される構造を採用したものである。このため、ロータ
のバランスを取るにあたり、加工によりロータの一部を
削り取る従来の方法のように、応力の増大形状がロータ
にできることはなく、そのような形状による応力集中も
生ぜず、よってロータの最大応力が小さくなり、ロータ
の破壊を効果的に防止することができる。また、ロータ
のバランス取り構造が、従来の接着剤のみによる錘の取
付け構造と異なり、この種錘をロータの環状溝に嵌合装
着するという構造であるため、錘がロータから脱落し難
く、ロータのバランスを長期間維持することができ、か
つロータのバランス取りの作業性にも優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示した真空ポンプの断面
図。

【図２】図１に示した真空ポンプの環状溝に嵌合装着さ
れる錘の他の構造例を示したものであり、同図（ａ）は
錘を収容した板バネ材付き箱体の斜視図、同図（ｂ）は
箱体を環状溝に装着する直前の状態、同図（ｃ）は箱体
を環状溝に装着した後の状態の説明図である。

【図３】図１に示した真空ポンプの環状溝に嵌合装着さ
れる錘の他の構造例を示した説明図。

【図４】本発明の他の実施形態を示した真空ポンプの断
面図。

【図５】従来の真空ポンプの断面図。

【符号の説明】

１ ポンプケース １−１ ベース ２ ガス吸気口 ３ ガス排気口 ５ ステータコラム ７ ロータ軸 ８ 駆動モータ ９ ロータ ９ａ 削り取り部 １０ ロータ翼 １１ ステータ翼 １２ ネジステータ １４ プロセスチャンバ（チャンバ） ２０ 環状溝 ２１ 錘 ５０ 箱体 ５０ａ 板バネ材 ６０ ホルダ ６０ａ 板バネ材 ６０ｂ 摘み片

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に吸気口を形成したポンプケース
   と、 上記ポンプケース内に回転可能に設置された筒型のロー
   タと、 上記ロータの外周面に一体に設けたロータ翼と、 上記ロータ翼間またはその外側に位置決め配置されたス
   テータ翼と、 上記ロータを回転させるための駆動モータと、 上記ロータの下部側内面にその円周方向に沿って形成さ
   れるとともに、上記ロータのバランスを取るための錘が
   嵌合装着される環状溝とを備えたことを特徴とする真空
   ポンプ。
2. 【請求項２】 上記環状溝が蟻溝からなり、この蟻溝内
   に上記錘が圧入されてなることを特徴とする請求項１に
   記載の真空ポンプ。
3. 【請求項３】 上記ロータの下部開口端から上記環状溝
   に至るまでの該ロータの内面に、これを削り取って形成
   してなる削り取り部が設けられていることを特徴とする
   請求項１に記載の真空ポンプ。
4. 【請求項４】 上記環状溝がロータの上下方向に複数設
   けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポ
   ンプ。
5. 【請求項５】 両側に板バネ材を設けた箱体内に上記錘
   を収容し、 上記錘入りの箱体を上記環状溝に挿入セットしたとき
   に、該箱体の板バネ材が弾性復帰して上記環状溝の内壁
   に圧接することにより、上記箱体ごと錘が環状溝内に嵌
   合装着されてなることを特徴とする請求項１に記載の真
   空ポンプ。
6. 【請求項６】 板バネ材をＵ字形に折り曲げ、この両折
   り曲げ端をさらに外側に折り返してなる摘み片を有する
   形状のホルダを用い、 上記ホルダのＵ字の内側底部に上記錘を一体に固定し、 上記錘入りのホルダを上記環状溝に挿入セットしたとき
   に、該ホルダの摘み片が弾性復帰して上記環状溝の内壁
   に圧接することにより、上記ホルダごと錘が環状溝内に
   嵌合装着されてなることを特徴とする請求項１に記載の
   真空ポンプ。