JP2007046461A

JP2007046461A - Turbo molecular pump

Info

Publication number: JP2007046461A
Application number: JP2005228503A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ashida; 修芦田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2007-02-22

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turbo molecular pump capable of inhibiting reverse flow of particles to a pump upstream side while inhibiting drop of exhaust gas speed. SOLUTION: A particle trap 42 detachably installed on an intake port 21a is provided with a disk 421 and annular plates 422 to 424, and the same are fixed on a support 420. Outer diameter of the annular plate 422 is equal to inner diameter of the intake port 21a. Outer diameter of the annular plates 423, 424 is equal to inner diameter of the annular plate adjoining an intake port side, inner diameter of the annular plates 422 to 424 is equal to outer diameter of the annular plate or the disk 421. As a result, the rotor 30 is not visible directly from the intake port side and particle is effectively prevented from dropping on the rotor 30. Moreover, drop of exhaust gas speed can be inhibited since the annular plates 422 to 424 are arranged steppedly with intervals. COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体製造装置等に使用されるターボ分子ポンプに関する。 The present invention relates to a turbo molecular pump used in a semiconductor manufacturing apparatus or the like.

ターボ分子ポンプは、例えば半導体製造工程のエッチングプロセスやＣＶＤプロセスで使用されている。ところで、半導体素子の微細化が進むにつれて、プロセス中に生成されるパーティクルの生産歩留まりへの影響が問題となる。ターボ分子ポンプを用いた場合、プロセス室からターボ分子ポンプに流入するパーティクルが高速回転するロータ翼によって跳ね返され、その跳ね返されたパーティクルがプロセス室に逆流するという問題がある。 The turbo molecular pump is used, for example, in an etching process or a CVD process in a semiconductor manufacturing process. By the way, as the miniaturization of semiconductor elements progresses, the influence on the production yield of particles generated during the process becomes a problem. When the turbo molecular pump is used, there is a problem that particles flowing into the turbo molecular pump from the process chamber are rebounded by the rotor blades rotating at high speed, and the rebound particles flow back to the process chamber.

そのため、ロータ翼が設けられたロータの直上に静翼ブレードが複数形成された静翼ディスクを設けて、パーティクルがロータ翼に直接落下するのを防止する方法（例えば、特許文献１参照）や、ロータ翼の上端面に角度を付けて、パーティクルがプロセス室方向へ跳ね飛ばされるのを低減する方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。 Therefore, a method of providing a stationary blade disk in which a plurality of stationary blades are formed immediately above a rotor provided with rotor blades to prevent particles from directly falling onto the rotor blade (for example, see Patent Document 1), There has been proposed a method (see, for example, Patent Document 2) in which an angle is given to the upper end surface of the rotor blade and particles are prevented from jumping toward the process chamber.

特開平８−１４１８８号公報JP-A-8-14188 特開２００４−１９４９３号公報JP 2004-19493 A

しかしながら、静翼ディスクの場合、傾斜した静翼ブレードの間をパーティクルが通過し難くするためには、静翼ブレード同士の重なりを大きくしたり隙間を小さくする必要があり、排気速度が大きく減少する原因となる。また、特許文献２に記載の装置では、パーティクルが跳ね飛ばされるのはロータ翼だけでなく、ロータの非ロータ翼部分でも発生するので低減効果は少なく、パーティクルのプロセス室への逆流は避けられない。 However, in the case of a stationary blade disk, in order to make it difficult for particles to pass between inclined stationary blades, it is necessary to increase the overlap between the stationary blades or reduce the gap, and the exhaust speed is greatly reduced. Cause. Further, in the apparatus described in Patent Document 2, the particles are not only splashed by the rotor blades but also generated by the non-rotor blade portions of the rotor, so that the reduction effect is small and the backflow of particles to the process chamber is inevitable. .

請求項１の発明は、複数のタービンブレードから成るロータ翼がロータ回転軸方向に複数段形成されたロータと、ロータ翼に対して回転軸方向に交互に配設され、複数のタービンブレードから成る複数段のステータ翼とを備え、ステータ翼に対してロータ翼を高速回転させて真空排気するターボ分子ポンプに適用され、ロータとポンプ吸気口との間に、ロータの非ロータ翼領域と対向するように間隔を開けて配設された円盤と、円盤とポンプ吸気口との間に、ロータ回転軸方向に沿って間隔を開けて配設された外径および内径の異なる複数の円環プレートとを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、ポンプ吸気口から回転軸に対して平行方向に見てロータが直視できないように複数の円環プレート配置したものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載のターボ分子ポンプにおいて、円盤に最も近い円環プレートの内径を円盤の外径と等しくするとともに、ポンプ吸気口に最も近い円環プレートの外径をポンプ吸気口内径と等しくし、さらに、互いに隣接する円環プレートにおけるロータ側の円環プレートの外径と吸気口側の円環プレートの内径とを等しくしたものである。
請求項４の発明は、請求項２に記載のターボ分子ポンプにおいて、ポンプ吸気口に最も近い円環プレートの外径をポンプ吸気口内径と等しくし、さらに、互いに隣接する円環プレートにおけるロータ側の円環プレートの外縁と吸気口側の円環プレートの内縁とをオーバーラップさせるとともに、円盤の外縁とその円盤に最も近い円環プレートの内縁とをオーバーラップさせたものである。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のターボ分子ポンプにおいて、円盤および複数の円環プレートは、一体でポンプ吸気口に着脱可能に設けられている。
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプにおいて、円環プレートが、ロータ回転軸から遠ざかるにつれてロータに近づくような斜面となっている。
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプにおいて、ポンプ吸気口に最も近いロータ翼の前記ポンプ吸気口に対向する面が、ロータ回転軸に直交する面に対して傾斜している。
請求項８の発明は、請求項７に記載のターボ分子ポンプにおいて、ロータ翼の回転方向先端面は、ロータ回転軸に対して平行か、または、回転方向先端面の法線方向がそのロータ翼よりも下流側を向いている。 According to the first aspect of the present invention, the rotor blades composed of a plurality of turbine blades are formed in a plurality of stages in the rotor rotation axis direction, and the rotor blades are alternately arranged in the rotation axis direction with respect to the rotor blades. It is applied to a turbo-molecular pump that includes a plurality of stages of stator blades and evacuates by rotating the rotor blades at high speed relative to the stator blades, and faces the non-rotor blade region of the rotor between the rotor and the pump inlet. And a plurality of annular plates with different outer diameters and inner diameters arranged at intervals along the rotor rotation axis direction between the disk and the pump intake port. It is provided with.
According to a second aspect of the present invention, in the turbo molecular pump according to the first aspect, a plurality of annular plates are arranged so that the rotor cannot be viewed directly when viewed in a direction parallel to the rotation axis from the pump inlet.
According to a third aspect of the present invention, in the turbomolecular pump according to the second aspect, the inner diameter of the annular plate closest to the disk is made equal to the outer diameter of the disk, and the outer diameter of the annular plate closest to the pump inlet is The inner diameter of the pump-side inlet plate is made equal to the inner diameter of the annular plate on the rotor side and the inner diameter of the annular plate on the inlet port side.
According to a fourth aspect of the present invention, in the turbomolecular pump according to the second aspect, the outer diameter of the annular plate closest to the pump intake port is made equal to the inner diameter of the pump intake port, and the rotor side in the adjacent annular plates The outer edge of the annular plate overlaps the inner edge of the annular plate on the inlet side, and the outer edge of the disk overlaps with the inner edge of the annular plate closest to the disk.
According to a fifth aspect of the present invention, in the turbomolecular pump according to any one of the first to fourth aspects, the disk and the plurality of annular plates are integrally provided to be detachable from the pump inlet.
According to a sixth aspect of the present invention, in the turbo molecular pump according to any one of the first to fifth aspects, the annular plate has an inclined surface that approaches the rotor as it moves away from the rotor rotation axis.
A seventh aspect of the present invention is the turbomolecular pump according to any one of the first to sixth aspects, wherein a surface of the rotor blade closest to the pump intake port facing the pump intake port is orthogonal to the rotor rotation axis. Inclined with respect to the surface.
The invention according to claim 8 is the turbo molecular pump according to claim 7, wherein the front end surface of the rotor blade in the rotation direction is parallel to the rotor rotation axis, or the normal direction of the front surface of the rotation direction is the rotor blade. It faces the downstream side.

本発明によれば、円盤および複数の円環プレートを設けたことにより、排気速度の低下を抑えつつ、ポンプ上流側へのパーティクルの逆流を効果的に減少させることができる。 According to the present invention, by providing a disk and a plurality of annular plates, it is possible to effectively reduce the backflow of particles to the upstream side of the pump while suppressing a decrease in the exhaust speed.

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明によるターボ分子ポンプの概略構成を示す断面図である。ポンプケーシング３４内にはロータ３０が回転自在に設けられている。図１に示したターボ分子ポンプ１０は磁気軸受式のポンプであり、ロータ３０を５軸磁気軸受を構成する電磁石３７，３８によって磁気浮上させて非接触支持する。磁気浮上されたロータ３０は、モータ３６により高速回転駆動される。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a turbo molecular pump according to the present invention. A rotor 30 is rotatably provided in the pump casing 34. The turbo molecular pump 10 shown in FIG. 1 is a magnetic bearing type pump, and the rotor 30 is magnetically levitated and supported in a non-contact manner by electromagnets 37 and 38 constituting a 5-axis magnetic bearing. The magnetically levitated rotor 30 is driven to rotate at high speed by a motor 36.

ターボ分子ポンプ１０では、ロータ翼３２およびステータ翼３３で構成されるターボポンプ部ＴＢと、円筒状のネジロータ３１およびネジステータ３９とで構成されるドラッグポンプ部ＤＰとを備えている。ロータ翼３２およびステータ翼３３は複数のタービンブレードから成り、複数段のロータ翼３２およびステータ翼３３は図示上下方向に交互に配設されている。また、ネジロータ３１およびネジステータ３９のいずれか一方には、ネジ溝が形成されている。 The turbo molecular pump 10 includes a turbo pump portion TB composed of a rotor blade 32 and a stator blade 33, and a drag pump portion DP composed of a cylindrical screw rotor 31 and a screw stator 39. The rotor blades 32 and the stator blades 33 are composed of a plurality of turbine blades, and the plurality of stages of rotor blades 32 and the stator blades 33 are alternately arranged in the vertical direction in the figure. In addition, a screw groove is formed in one of the screw rotor 31 and the screw stator 39.

ロータ翼３２の各段はロータ３０の上端から下方へと形成され、ネジロータ３１はロータ翼３２の下側のロータ下部に形成されている。一方、各ステータ翼３３はスペーサリング３５を介してベース４０上に載置され、吸気口フランジ２１が形成されたポンプケーシング３４をベース４０に固定すると、積層されたスペーサリング３５がベース４０とポンプケーシング３４との間に挟持され、ステータ翼３３が位置決めされる。 Each stage of the rotor blade 32 is formed downward from the upper end of the rotor 30, and the screw rotor 31 is formed at the lower portion of the rotor below the rotor blade 32. On the other hand, when each stator blade 33 is mounted on the base 40 via the spacer ring 35 and the pump casing 34 formed with the inlet flange 21 is fixed to the base 40, the stacked spacer ring 35 becomes the base 40 and the pump. The stator blade 33 is positioned by being sandwiched between the casing 34 and the casing 34.

ネジステータ３９はネジロータ３１と対向するようにベース４０に固定される。ベース４０には排気ポート４１が設けられ、この排気ポート４１にバックポンプが接続される。ロータ３１を磁気浮上させつつモータ３６により高速回転駆動すると、ターボポンプ部ＴＢとドラッグポンプ部ＤＰの排気作用が発生し、吸気口２１ａに飛び込んだ気体分子は排気ポート４１へと移送されて排気される。 The screw stator 39 is fixed to the base 40 so as to face the screw rotor 31. The base 40 is provided with an exhaust port 41, and a back pump is connected to the exhaust port 41. When the rotor 31 is driven to rotate at high speed by the motor 36 while the rotor 31 is magnetically levitated, the exhaust action of the turbo pump part TB and the drag pump part DP occurs, and the gas molecules jumping into the intake port 21a are transferred to the exhaust port 41 and exhausted. The

ところで、本実施の形態のターボ分子ポンプ１０は、図２に示すような半導体製造装置１に装着されて使用される。図２は半導体製造装置１の一例であるＣＶＤ成膜装置の概略構成を示したものであり、プロセス室２の下部に設けられた排気ポート４には、ゲートバルブ５を介してターボ分子ポンプ１０が装着されている。プロセス室２にはガス供給部６によりプロセスガスが供給される。このような成膜装置では、反応生成物である非常に微少なパーティクルがプロセス室２内で生成され、また、機械構成部品の摺動部においてもパーティクルが発生する。これらのパーティクルは、排気ポート４およびゲートバルブ５を通ってターボ分子ポンプ１０内に落下する場合がある。 By the way, the turbo-molecular pump 10 of this Embodiment is mounted | worn with and used for the semiconductor manufacturing apparatus 1 as shown in FIG. FIG. 2 shows a schematic configuration of a CVD film forming apparatus which is an example of the semiconductor manufacturing apparatus 1. A turbo molecular pump 10 is connected to an exhaust port 4 provided at a lower portion of the process chamber 2 through a gate valve 5. Is installed. Process gas is supplied to the process chamber 2 by a gas supply unit 6. In such a film forming apparatus, very minute particles, which are reaction products, are generated in the process chamber 2, and particles are also generated in the sliding portion of the mechanical component. These particles may fall into the turbo molecular pump 10 through the exhaust port 4 and the gate valve 5.

そこで、本実施の形態のターボ分子ポンプ１０では、吸気口フランジ２１の吸気口２１ａにパーティクルトラップ４２を設けた。パーティクルトラップ４２の上部には保護ネット４３が設けられている。保護ネット４３は、ウェハの破片や機械部品の一部（例えばボルト）等の異物がターボ分子ポンプ１０内に落下するのを防止するために設けられたものであり、パーティクルトラップ４２は保護ネット４３を通過した微小異物（主にパーティクル）がロータ３０よりも下流に侵入するのを防止する。 Therefore, in the turbo molecular pump 10 of the present embodiment, the particle trap 42 is provided at the intake port 21 a of the intake port flange 21. A protective net 43 is provided above the particle trap 42. The protective net 43 is provided to prevent foreign matters such as wafer fragments and a part of mechanical parts (for example, bolts) from falling into the turbo molecular pump 10. The particle trap 42 is provided with the protective net 43. The minute foreign matter (mainly particles) that has passed through is prevented from entering downstream from the rotor 30.

図３はパーティクルトラップ４２を説明する図であり、（ａ）は図１のパーティクルトラップ４２の部分の拡大図であり、（ｂ）はＡ矢視図である。なお、図３（ｂ）では保護ネット４３の図示を省略した。また、図４はパーティクルトラップ４２の外観を示す斜視図である。パーティクルトラップ４２は、図４に示すように４本のサポート４２０と、サポート４２０の下端に固定された円盤４２１と、サポート４２０の円盤４２１の上方部分に間隔を設けて固定された３つの円環プレート４２２〜４２４とを備えている。 3A and 3B are diagrams for explaining the particle trap 42. FIG. 3A is an enlarged view of the part of the particle trap 42 in FIG. 1, and FIG. Note that the protective net 43 is not shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of the particle trap 42. As shown in FIG. 4, the particle trap 42 includes four supports 420, a disk 421 fixed to the lower end of the support 420, and three annular rings fixed at an upper portion of the disk 421 of the support 420. Plates 422-424.

各サポート４２０の上端部分は、略Ｕ字形に折れ曲がった屈曲部４２０ａとなっている。これらの屈曲部４２０ａを吸気口２１ａに形成された穴２１０（図３（ｂ）を参照）にそれぞれ挿入することにより、パーティクルトラップ４２が吸気口２１ａに着脱可能に装着される。そのため、パーティクルトラップ４２を吸気口フランジ２１から外して定期的に洗浄するなどの作業を、ユーザによって容易に行うことができる。 The upper end portion of each support 420 is a bent portion 420a bent into a substantially U shape. By inserting these bent portions 420a into holes 210 (see FIG. 3B) formed in the air inlet 21a, the particle trap 42 is detachably attached to the air inlet 21a. Therefore, the user can easily perform operations such as removing the particle trap 42 from the inlet flange 21 and periodically cleaning it.

ロータ翼３２の上方に配設される円環プレート４２２〜４２４は上方のものほど外径および内径が大きくなっていて階段状に配置される。円環プレート４２２の外径は吸気口２１ａの内径と等しく、円環プレート４２３の外径は円環プレート４２２の内径と等しく、円環プレート４２４の外径は円環プレート４２３の内径と等しく、円盤４２１の外径は円環プレート４２４の内径と等しい。円盤４２１の外径は、最上段ロータ翼３２の翼付け根部分の径寸法にほぼ等しく設定される。すなわち、円盤４２１は、ロータ３０の非ロータ翼部分と対向するように間隔を開けて配設される。その結果、図３（ｂ）に示すように、吸気口フランジ２１の上方から回転軸に沿って吸気口２１ａを観察した場合、ポンプ内（ロータ３０）を直視することができない。 The annular plates 422 to 424 arranged above the rotor blades 32 are arranged stepwise with the outer diameter and the inner diameter becoming larger toward the upper side. The outer diameter of the annular plate 422 is equal to the inner diameter of the air inlet 21a, the outer diameter of the annular plate 423 is equal to the inner diameter of the annular plate 422, the outer diameter of the annular plate 424 is equal to the inner diameter of the annular plate 423, The outer diameter of the disk 421 is equal to the inner diameter of the annular plate 424. The outer diameter of the disk 421 is set to be approximately equal to the diameter of the blade root portion of the uppermost rotor blade 32. In other words, the disks 421 are arranged at a distance so as to face the non-rotor blade portions of the rotor 30. As a result, as shown in FIG. 3B, when the intake port 21a is observed along the rotation axis from above the intake port flange 21, the inside of the pump (the rotor 30) cannot be directly viewed.

プロセス中においてはプロセス室２内は真空状態であるため、プロセス室２からポンプ側へと流入するパーティクルＰは気体による抗力がほとんどなく、図３（ａ）に示すように気流による影響をほとんど受けることなく自由落下のようにまっすぐ下方に移動する。その結果、大半のパーティクルＰは、パーティクルトラップ４２の円環プレート４２２〜４２４および円盤４２１のいずれかの上に落下することになる。 During the process, since the inside of the process chamber 2 is in a vacuum state, the particles P flowing from the process chamber 2 to the pump side are hardly affected by the gas, and are almost affected by the air flow as shown in FIG. It moves straight down like a free fall without. As a result, most of the particles P fall on one of the annular plates 422 to 424 and the disk 421 of the particle trap 42.

ここで、パーティクルＰが気流の影響を受けて円環プレート４２２〜４２４および円盤４２１上からこぼれ落ちた場合について、図３を参照して説明する。この場合、円環プレート４２２〜４２４の内側の縁からこぼれ落ちたパーティクルは、下の段の円環プレート４２３，４２４または円盤４２１の上に落ちるので、ロータ３０へと落下することはない。一方、円環プレート４２２〜４２４の外側の縁からこぼれ落ちたパーティクルＰは、破線で示すようにロータ３０のロータ翼３２上へと落下する。 Here, the case where the particles P are spilled from the annular plates 422 to 424 and the disk 421 due to the influence of the airflow will be described with reference to FIG. In this case, particles spilled from the inner edges of the annular plates 422 to 424 fall on the lower annular plates 423 and 424 or the disc 421 and therefore do not fall onto the rotor 30. On the other hand, the particles P spilled from the outer edges of the annular plates 422 to 424 fall onto the rotor blades 32 of the rotor 30 as indicated by broken lines.

例えば、１０ｃｍ上方からロータ翼３２に落下した場合、高真空中におけるパーティクルの自由落下速度は約１．４ｍ／ｓ程度であって、高速回転しているロータ翼３２の周速度（およそ３００ｍ／ｓ）に比べて遙かに小さい。そのため、ロータ翼３２の上端面で跳ね返されたパーティクルは、上流方向への速度とおよび回転軸を中心とする円の接線方向への大きな速度を得ることになり、パーティクルの速度はロータ周速度と同程度となる。 For example, when falling onto the rotor blade 32 from above 10 cm, the free fall speed of particles in a high vacuum is about 1.4 m / s, and the peripheral speed of the rotor blade 32 rotating at high speed (about 300 m / s). Is much smaller than). Therefore, the particles bounced off the upper end surface of the rotor blade 32 obtain a speed in the upstream direction and a large speed in the tangential direction of the circle around the rotation axis. The same level.

図３において、Ｌ１，Ｌ２はロータ翼３２上に落下して跳ね返されたパーティクルの軌跡を示している。軌跡Ｌ１は円環プレート４２４からロータ翼３２上の落下点Ｂ１に落下したパーティクルの軌跡であり、軌跡Ｌ２は円環プレート４２２からロータ翼３２上の落下点Ｃ１に落下したパーティクルの軌跡である。落下点Ｂ１で跳ね返されたパーティクルは、落下点Ｂ１から接線方向に進行する。そして、円環プレート４２４よりも上方にある円環プレート４２３の裏面の地点Ｂ２に衝突し、そこで跳ね返されてロータ翼３２上の地点Ｂ３に再突入する。 In FIG. 3, L 1 and L 2 indicate the trajectories of particles that have fallen onto the rotor blade 32 and bounced back. The locus L1 is a locus of particles that have dropped from the annular plate 424 to the drop point B1 on the rotor blade 32, and the locus L2 is a locus of particles that have fallen from the annular plate 422 to the drop point C1 on the rotor blade 32. The particles bounced off at the drop point B1 travel in the tangential direction from the drop point B1. Then, it collides with a point B2 on the back surface of the annular plate 423 located above the annular plate 424, rebounds there, and re-enters the point B3 on the rotor blade 32.

軌跡Ｌ１からも分かるように、パーティクルはロータ回転軸から遠ざかるように進行し、落下点Ｂ１よりも外側の地点Ｂ３においてロータ翼３２に再突入する。再突入時のパーティクルの速度は十分速いので、大半のパーティクルは跳ね返されることなく最上段のロータ翼３２をすり抜ける。 As can be seen from the locus L1, the particles travel away from the rotor rotation axis and re-enter the rotor blade 32 at a point B3 outside the drop point B1. Since the speed of the particles at the time of re-entry is sufficiently high, most of the particles pass through the uppermost rotor blade 32 without being rebounded.

また、円環プレート４２２からロータ翼３２のＣ１に落下したパーティクルは、接線方向に跳ね返されてポンプケーシング３４の内面のＣ２の地点に衝突し、そこで跳ね返されてロータ翼３２上の地点Ｃ３に再突入する。そして、軌跡Ｌ１のパーティクルと同様に、ロータ翼３２をすり抜ける。 Further, the particles falling from the annular plate 422 to the C1 of the rotor blade 32 are bounced back in the tangential direction and collide with the point C2 on the inner surface of the pump casing 34, where they are bounced back to the point C3 on the rotor blade 32. storm in. Then, similarly to the particles on the locus L1, the rotor blades 32 are passed through.

図５は、比較例としてのパーティクルトラップ４２Ａを示したものであり、（ａ）および（ｂ）は上述した図３の（ａ）および（ｂ）と同様の図である。図３に示したパーティクルトラップ４２は、ロータ３０に近づくほど円環プレートの径を小さくして全体形状がロータ方向に窄まる形状、逆に言えば、ロータ３０から吸気口２１ａ方向に拡がる形状とした。一方、図５に示すパーティクルトラップ４２Ａでは、２段目の円環プレート４２６の内径と１段目の円環プレート４２５の外径とを等しくし、円環プレート４２５の内径と円盤４２２の外径とを等しくするようにした。この場合も、吸気口２１ａの上方からロータ３０を直視することはできない。 FIG. 5 shows a particle trap 42A as a comparative example, and (a) and (b) are the same views as (a) and (b) of FIG. 3 described above. The particle trap 42 shown in FIG. 3 has a shape in which the diameter of the annular plate is reduced toward the rotor 30 and the overall shape is narrowed in the rotor direction, or conversely, the shape is expanded from the rotor 30 toward the intake port 21a. did. On the other hand, in the particle trap 42 A shown in FIG. 5, the inner diameter of the second annular plate 426 and the outer diameter of the first annular plate 425 are made equal, and the inner diameter of the annular plate 425 and the outer diameter of the disk 422 are set. Were made equal. Also in this case, the rotor 30 cannot be directly viewed from above the intake port 21a.

円盤４２１からロータ翼３２上の地点Ｄ１に落下したパーティクルは、ロータ翼３２の上端で軌跡Ｌ３のように跳ね返される。この場合、円環プレート４２５よりも円環プレート４２６の方が径（内径および外径）が大きいため、パーティクルは円環プレート４２６を通過して円環プレート４２５の裏面の地点Ｄ２に衝突する。円環プレート４２５の裏面で跳ね返されたパーティクルは、２段目の円環プレート４２６の上面の地点Ｄ３に衝突する。そして、円環プレート４２６の上面で跳ね返されたパーティクルは吸気口２１ａから上方に逆流してプロセス室２（図２参照）に戻ることになる。 The particles that have dropped from the disk 421 to the point D1 on the rotor blade 32 are bounced back at the upper end of the rotor blade 32 as shown by a locus L3. In this case, since the diameter (inner diameter and outer diameter) of the annular plate 426 is larger than that of the annular plate 425, the particles pass through the annular plate 426 and collide with the point D2 on the back surface of the annular plate 425. The particles bounced off the back surface of the annular plate 425 collide with a point D3 on the upper surface of the second annular plate 426. Then, the particles bounced off from the upper surface of the annular plate 426 flow back upward from the intake port 21a and return to the process chamber 2 (see FIG. 2).

すなわち、パーティクルトラップ４２Ａの場合も吸気口上方からロータ３０を直視することはできないが、パーティクルトラップ４２のように吸気口２１ａ側からロータ３０にかけて順に円環プレートの径が小さくなっていないため、パーティクルトラップ４２の場合に比べるとパーティクルがポンプ上流側へと逆流しやすくなる。 That is, in the case of the particle trap 42A, the rotor 30 cannot be directly viewed from above the intake port. However, since the diameter of the annular plate does not decrease in order from the intake port 21a to the rotor 30 as in the particle trap 42, the particle trap 42A Compared with the case of the trap 42, the particles easily flow back to the upstream side of the pump.

一方、本実施の形態のパーティクルトラップ４２では、上述したようにパーティクルの逆流を効果的に抑えることができる。さらに、パーティクルトラップ４２の方が円環プレートの数が多いため、各円環プレートの面積がより小さくなってパーティクルトラップ４２自体のコンダクタンスが大きくなり、ポンプの排気速度を大きく損なうことがない。なお、円環プレートの数は、２や３に限らず４以上でも良い。 On the other hand, in the particle trap 42 of the present embodiment, the backflow of particles can be effectively suppressed as described above. Furthermore, since the particle trap 42 has a larger number of annular plates, the area of each annular plate is smaller, the conductance of the particle trap 42 itself is increased, and the pumping speed of the pump is not greatly impaired. The number of annular plates is not limited to 2 or 3, but may be 4 or more.

また、上述したパーティクルトラップ４２では、円盤４２１の外径および円環プレート４２２〜４２４の内径・外径を設定する際に、上段のものの内径と下段のものの外径とを一致させたが、上段と下段との間に重なりが有ってもかまわないし、隙間が多少有ってもかまわない。隙間を通過したパーティクルはロータ３０により跳ね返されるが、そのほとんどは円環プレート４２２〜４２４の裏面側で反射されてロータ３０に大きな速度で再突入する。そのため、パーティクルの逆流は低減される。なお、重なりが大きくなると、パーティクルのロータへの流入は少なくなるが排気速度は低下するので、両者の兼ね合いで設定するのが好ましい。 In the particle trap 42 described above, when setting the outer diameter of the disk 421 and the inner diameters / outer diameters of the annular plates 422 to 424, the inner diameter of the upper stage is matched with the outer diameter of the lower stage. It does not matter if there is an overlap between the lower part and the lower part, and there may be some gaps. The particles that have passed through the gap are rebounded by the rotor 30, but most of the particles are reflected on the back side of the annular plates 422 to 424 and re-enter the rotor 30 at a high speed. Therefore, the backflow of particles is reduced. Note that when the overlap increases, the flow of particles into the rotor decreases, but the exhaust speed decreases, so it is preferable to set the balance between the two.

パーティクルトラップ自体のコンダクタンスを大きくする方法として、図６に示すパーティクルトラップ４２Ｂに設けられた円環プレート４２７〜４２９のように、各円環プレート４２７〜４２９の形状を円環プレートの外縁部ほどロータ３０に近づくような斜面形状（円錐台形状）としても良い。このような形状とすることにより、排気する気体の流れに対して円環プレート４２７〜４２９をより平行に配置することができ、排気速度の低下を抑えることができる。また、このように円環プレートを傾斜させた場合、各円環プレート４２７〜４２９の上面を粗くして凹凸面とすることで、円環プレート４２７〜４２９上に堆積したパーティクルがロータ３０に落下し難くすることができる。 As a method for increasing the conductance of the particle trap itself, like the annular plates 427 to 429 provided in the particle trap 42B shown in FIG. 6, the shape of each of the annular plates 427 to 429 is increased toward the outer edge of the annular plate. It is good also as the slope shape (conical shape) which approaches 30. By setting it as such a shape, the annular plates 427-429 can be arrange | positioned more parallel with respect to the flow of the gas to exhaust, and the fall of an exhaust speed can be suppressed. In addition, when the annular plate is inclined in this way, the particles accumulated on the annular plates 427 to 429 fall on the rotor 30 by roughening the upper surface of each annular plate 427 to 429 to be an uneven surface. Can be difficult.

また、最上段に設けられたロータ翼３２のブレード形状を工夫することにより、パーティクルがロータ翼３２によって吸気口側に跳ね返されるのを防止することもできる。図７において、（ａ）は上述したロータ翼３２のブレード断面形状を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）はブレード断面形状の変形例を示す図である。図７の（ａ）〜（ｃ）はいずれもロータ翼３２を回転方向に沿って断面した図であり、ロータ回転によりロータ翼３２は図示左方向に移動する。 Further, by devising the blade shape of the rotor blade 32 provided at the uppermost stage, it is possible to prevent the particles from being rebounded to the intake port side by the rotor blade 32. In FIG. 7, (a) is a figure which shows the blade cross-sectional shape of the rotor blade | wing 32 mentioned above, (b) and (c) are figures which show the modification of a blade cross-sectional shape. FIGS. 7A to 7C are all cross-sectional views of the rotor blade 32 along the rotation direction. The rotor blade 32 moves in the left direction in the figure as the rotor rotates.

図７（ａ）に示すブレード形状の場合、吸気口側に面した上端面３２ａが回転軸に直交する面となっているため、落下してきたパーティクルがこの上端面３２ａにより跳ね返されることになる。一方、図７（ｂ）に示すロータ翼３２では、ロータ翼３２の回転方向先端部（図示左側の端部）を切り落としたようなブレード形状となっており、図７（ａ）に示すような上端面が形成されていない。その代わり、ブレードの上側斜面と下側斜面とを繋ぐ垂直な面３２ｂが形成されている。ロータ翼３２の回転方向先端面である面３２ｂは回転軸に対して平行となっており、面３２ｂで跳ね返されたパーティクルは回転軸に垂直な方向に進行するため、吸気口側へのパーティクルの逆流を低減させることができる。 In the case of the blade shape shown in FIG. 7A, since the upper end surface 32a facing the intake port is a surface orthogonal to the rotation axis, the falling particles are rebounded by the upper end surface 32a. On the other hand, the rotor blade 32 shown in FIG. 7B has a blade shape obtained by cutting off the rotational direction front end portion (left end portion in the drawing) of the rotor blade 32, as shown in FIG. 7A. The upper end surface is not formed. Instead, a vertical surface 32b connecting the upper slope and the lower slope of the blade is formed. The surface 32b, which is the front end surface of the rotor blade 32 in the rotation direction, is parallel to the rotation axis, and particles bounced off the surface 32b travel in a direction perpendicular to the rotation axis. Backflow can be reduced.

図７（ｃ）に示すロータ翼３２においては、面３２ｂは垂直から角度θだけ傾いており、面３２ｂの法線は左斜め下方向、すなわちロータ翼３２よりも下流側を向いている。そのため、面３２ｂで跳ね返されたパーティクルは下流方向に進行し、吸気口側に逆流するのを防止することができる。下流方向に進行したパーティクルは、一部がステータ翼３３で跳ね返されてロータ翼３２に下側から再突入するが、吸気口側に逆流するパーティクルの割合は小さい。 In the rotor blade 32 shown in FIG. 7C, the surface 32 b is inclined from the vertical by an angle θ, and the normal line of the surface 32 b is directed obliquely to the lower left, that is, downstream of the rotor blade 32. Therefore, it is possible to prevent the particles bounced off the surface 32b from traveling backward and flowing back to the intake port side. Part of the particles that have progressed in the downstream direction are bounced back by the stator blades 33 and re-enter the rotor blades 32 from below, but the proportion of particles that flow back to the intake port side is small.

なお、最上段のロータ翼３２だけでなく、それよりも下段のロータ翼３２およびステータ翼３３も図７（ｂ），（ｃ）に示すようなブレード形状としてもかまわない。図７（ｂ）、（ｃ）に示したブレード形状の場合、ブレード先端部を切り落としている分だけ排気されるガス分子に対する開口率が大きくなり、排気速度向上を図ることができる。また、上述したターボ分子ポンプ１０では、ポンプケーシング３４のフランジ下側が、ステータ翼３３が収納されている部分よりも小径となっているが、同一径となっているポンプケーシングを備えたターボ分子ポンプでも同様に本発明を適用することができる。 Note that not only the uppermost rotor blade 32 but also the lower rotor blade 32 and the stator blade 33 may have a blade shape as shown in FIGS. 7B and 7C. In the case of the blade shape shown in FIGS. 7B and 7C, the aperture ratio for the gas molecules to be exhausted is increased by cutting off the blade tip, and the exhaust speed can be improved. Further, in the above-described turbo molecular pump 10, the lower side of the flange of the pump casing 34 has a smaller diameter than the portion in which the stator blades 33 are accommodated, but the turbo molecular pump provided with the pump casing having the same diameter. However, the present invention can be similarly applied.

上述した実施の形態では、ロータ３０を磁気軸受で非接触支持する磁気軸受式ターボ分子ポンプを例に説明するが、本発明は、磁気軸受式ターボ分子ポンプに限らず、メカニカルベアリングを用いたターボ分子ポンプにも適用することができる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。 In the above-described embodiment, a magnetic bearing type turbo molecular pump that supports the rotor 30 with a magnetic bearing in a non-contact manner will be described as an example. However, the present invention is not limited to a magnetic bearing type turbo molecular pump, and a turbo that uses a mechanical bearing. It can also be applied to molecular pumps. In addition, the present invention is not limited to the above embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired.

本発明によるターボ分子ポンプの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the turbo-molecular pump by this invention. ターボ分子ポンプが装着された半導体製造装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the semiconductor manufacturing apparatus with which the turbo-molecular pump was mounted | worn. パーティクルトラップ４２を説明する図であり、（ａ）は図１のパーティクルトラップ４２の部分の拡大図で、（ｂ）はＡ矢視図である。It is a figure explaining the particle trap 42, (a) is an enlarged view of the part of the particle trap 42 of FIG. 1, (b) is an A arrow directional view. パーティクルトラップ４２の外観を示す斜視図である。2 is a perspective view showing an appearance of a particle trap 42. FIG. 比較例であるパーティクルトラップ４２Ａを説明する図である。It is a figure explaining particle trap 42A which is a comparative example. 変形例であるパーティクルトラップ４２Ｂを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the particle trap 42B which is a modification. ブレード断面形状を説明する図であり、（ａ）はロータ翼３２のブレード断面形状を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）はブレード断面形状の変形例を示す図である。It is a figure explaining blade cross-sectional shape, (a) is a figure which shows the blade cross-sectional shape of the rotor blade | wing 32, (b) And (c) is a figure which shows the modification of blade cross-sectional shape.

符号の説明Explanation of symbols

１：半導体製造装置２：プロセス室
１０：ターボ分子ポンプ３２：ロータ翼
３３：ステータ翼２１：吸気口フランジ
２１ａ：吸気口３０：ロータ
３２ａ：上端面３４：ポンプケーシング
４２，４２Ａ，４２Ｂ：パーティクルトラップ
４２０：サポート４２１：円盤
４２２〜４２９：円環プレート 1: Semiconductor manufacturing equipment 2: Process chamber 10: Turbo molecular pump 32: Rotor blade 33: Stator blade 21: Inlet port flange 21a: Inlet port 30: Rotor 32a: Upper end surface 34: Pump casing 42, 42A, 42B: Particle trap 420: Support 421: Disc 422-429: Ring plate

Claims

複数のタービンブレードから成るロータ翼がロータ回転軸方向に複数段形成されたロータと、前記ロータ翼に対して回転軸方向に交互に配設され、複数のタービンブレードから成る複数段のステータ翼とを備え、前記ステータ翼に対して前記ロータ翼を高速回転させて真空排気するターボ分子ポンプにおいて、
前記ロータとポンプ吸気口との間に、前記ロータの非ロータ翼領域と対向するように間隔を開けて配設された円盤と、
前記円盤と前記ポンプ吸気口との間に、ロータ回転軸方向に沿って間隔を開けて配設された外径および内径の異なる複数の円環プレートとを備えたことを特徴とするターボ分子ポンプ。 A rotor in which rotor blades composed of a plurality of turbine blades are formed in a plurality of stages in the direction of the rotor rotation axis; and a plurality of stator blades composed of a plurality of turbine blades arranged alternately in the rotation axis direction with respect to the rotor blades; A turbo molecular pump that evacuates the stator blade by rotating the rotor blade at a high speed,
A disc disposed between the rotor and the pump inlet so as to be opposed to a non-rotor blade region of the rotor;
A turbo molecular pump comprising: a plurality of annular plates having different outer diameters and inner diameters arranged at intervals along the rotor rotation axis direction between the disk and the pump inlet port .

請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記ポンプ吸気口から回転軸に対して平行方向に見て前記ロータが直視できないように前記複数の円環プレートを配置したことを特徴とするターボ分子ポンプ。 The turbo-molecular pump according to claim 1,
The turbo-molecular pump, wherein the plurality of annular plates are arranged so that the rotor cannot be directly viewed when viewed in a direction parallel to a rotation axis from the pump inlet.

請求項２に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記円盤に最も近い前記円環プレートの内径を前記円盤の外径と等しくするとともに、前記ポンプ吸気口に最も近い前記円環プレートの外径を前記ポンプ吸気口内径と等しくし、さらに、互いに隣接する前記円環プレートにおけるロータ側の円環プレートの外径と吸気口側の円環プレートの内径とを等しくしたことを特徴とするターボ分子ポンプ。 The turbomolecular pump according to claim 2,
The inner diameter of the annular plate closest to the disk is made equal to the outer diameter of the disk, the outer diameter of the annular plate closest to the pump inlet is made equal to the inner diameter of the pump inlet, and adjacent to each other A turbo-molecular pump characterized in that the outer diameter of the annular plate on the rotor side and the inner diameter of the annular plate on the inlet side of the annular plate are equal.

請求項２に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記ポンプ吸気口に最も近い前記円環プレートの外径を前記ポンプ吸気口内径と等しくし、さらに、互いに隣接する前記円環プレートにおけるロータ側の円環プレートの外縁と吸気口側の円環プレートの内縁とをオーバーラップさせるとともに、前記円盤の外縁とその円盤に最も近い前記円環プレートの内縁とをオーバーラップさせたことを特徴とするターボ分子ポンプ。 The turbo-molecular pump according to claim 2,
The outer diameter of the annular plate closest to the pump intake port is made equal to the inner diameter of the pump intake port, and the outer edge of the annular plate on the rotor side and the annular plate on the intake port side in the adjacent annular plates A turbo-molecular pump characterized in that the inner edge of the circular plate overlaps the outer edge of the disk and the inner edge of the annular plate closest to the disk.

請求項１〜４のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記円盤および前記複数の円環プレートは、一体で前記ポンプ吸気口に着脱可能に設けられていることを特徴とするターボ分子ポンプ。 In the turbo molecular pump according to any one of claims 1 to 4,
The turbo molecular pump, wherein the disk and the plurality of annular plates are integrally provided to be removable from the pump intake port.

請求項１〜５のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記円環プレートが、ロータ回転軸から遠ざかるにつれて前記ロータに近づくような斜面となっていることを特徴とするターボ分子ポンプ。 In the turbomolecular pump according to any one of claims 1 to 5,
The turbo-molecular pump, wherein the annular plate has a slope that approaches the rotor as it moves away from the rotor rotation axis.

請求項１〜６のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記ポンプ吸気口に最も近いロータ翼の前記ポンプ吸気口に対向する面は、ロータ回転軸に直交する面に対して傾斜していることを特徴とするターボ分子ポンプ。 In the turbomolecular pump according to any one of claims 1 to 6,
A turbo-molecular pump characterized in that a surface of the rotor blade closest to the pump intake port facing the pump intake port is inclined with respect to a plane orthogonal to the rotor rotation axis.

請求項７に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記ロータ翼の回転方向先端面は、前記ロータ回転軸に対して平行か、または、回転方向先端面の法線方向がそのロータ翼よりも下流側を向いていることを特徴とするターボ分子ポンプ。 The turbo molecular pump according to claim 7,
The turbo molecular pump characterized in that the front end surface of the rotor blade in the rotation direction is parallel to the rotor rotation axis, or the normal direction of the front surface of the rotation direction faces the downstream side of the rotor blade. .