JP4056251B2 - ターボ分子ポンプ及びその動翼への雌ねじ穴加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造装置等の真空排気ポンプとして用いられるターボ分子ポンプと、このターボ分子ポンプの動翼への雌ねじ穴加工方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の製造は、光学的処理や化学的処理などの様々な工程を経てなされるものである。光学的処理の代表的処理例としては、例えばウェハ面への回路パターン焼き付けを行う露光処理が挙げられ、また化学的処理の代表的処理例としては、例えばウェハ面に薄膜を形成する表面処理、エッチング処理、洗浄処理等が挙げられる。
前記表面処理においては、今や半導体製造において必須となった製造技術としてＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）技術がある。このＣＶＤは、ウェハ等の基板上に対して原料ガスを供給し、この基板上でのガスの吸着及び化学反応を経て、該基板上に薄膜を形成する技術である。この技術は、半導体高集積化を実現させるためには欠くことのできないものとなっている。
【０００３】
前記ＣＶＤの中でも、減圧ＣＶＤ及びプラズマＣＶＤ等は真空雰囲気で行われ、真空排気装置が必要である。この真空排気装置では、大気圧からの多段階排気を可能とするロータリポンプ、ディフュージョンポンプ、ターボ分子ポンプなど、複数のポンプを組み合わせた構成が一般的に用いられている。
【０００４】
前記ターボ分子ポンプの一例を、図６の斜視図に示す。同図に示すように、ターボ分子ポンプは、分割ケーシング１ａ，１ｂからなるケーシング１内に、各種部品を収めた構成となっている。分割ケーシング１ａには吸気口１ｃが形成され、また分割ケーシング１ｂには排気口１ｄが形成されている。
【０００５】
ケーシング１内部のロータ室２には、ロータ４が配設されている。このロータ４は、ロータシャフト４ａと、該ロータシャフト４ａの一端部の周囲に放射状に配置固定された動翼５とを備えた構成となっている。また、分割ケーシング１ｂ側には静翼３が固定されている。ロータ４は、例えば90,000rpm（1,500回転／秒）で高速回転する部材であることから、一般的には軽量かつ応力強度の高いアルミニウム合金などがその素材として好適に用いられる。
【０００６】
前記ロータシャフト４ａの、前記一端側とは反対側の他端部には、スラスト磁気ディスク６が固定されている。このスラスト磁気ディスク６に対応して、その表面及び裏面を間に挟み込むようにスラスト磁気軸受８が配置されている。このスラスト磁気軸受８は、電力供給を受けた場合に、スラスト磁気ディスク６を保持することにより、ロータ４の軸線方向位置を保持する磁気軸受である。
【０００７】
また、ロータシャフト４ａは、分割ケーシング１ｂの内部に固定された一対のラジアル磁気軸受７ａ，７ｂの内部に、保持されるようになっている。これらラジアル磁気軸受７ａ，７ｂは、電力供給を受けた場合に、ロータシャフト４ａをその軸中心位置に保持する磁気軸受である。
さらに、ロータシャフト４ａの両端に保護軸受としてボールベアリング９，１０が設けられている。さらに、ロータシャフト４ａは、ボールベアリング９，１０間に位置して分割ケーシング１ｂ内に固定されたロータ駆動用モータ１１（モータ）の内部に挿通されており、このロータ駆動用モータ１１によってその軸線回りに回転駆動されるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このターボ分子ポンプは、塩素やフッ素などの腐食性ガスの排気処理に用いられる場合があるため、ガスを圧縮する前記動翼４には、耐腐食性を持たせるためのメッキ加工処理が表面に施されている。
前記腐食性ガスは、たとえ僅かでもメッキのない個所を見つけてそこを腐食させるため、例えば図７に示すような、雌ねじ穴５ａの内部に至る細部まで、漏れなく良好なメッキ加工処理が施されている必要がある。同図の雌ねじ穴５ａは、動翼５に対し、ロータシャフト４ａの回転軸線ＣＬ回りに等角度間隔をおいて複数形成された雌ねじ穴であり、その底部は行き止まりとなっている。そして、これら雌ねじ穴５ａには、動翼５の軸バランスを調整するための軸バランス調整ビス５ｂがそれぞれ螺着されるようになっている。
【０００９】
上述のように、腐食性ガスの浸入による応力腐食割れを防止するためには、各雌ねじ穴５ａそれぞれのねじ山においても漏れなく良好なメッキ加工が得られていることが必要であるものの、図７に示すように、深底のビス穴では、メッキ加工処理時にメッキが奥まで行き届かず、母材からのメッキの剥離を生じる場合がある。このメッキ剥離は、雌ねじ穴５ａのねじ底部において特に発生しやすい傾向にある。
このようなメッキの剥がれが生じると、腐食性ガスによる母材の腐食がここから始まり、ここを基点として動翼５の応力腐食割れを生じる恐れがある。なお、このメッキ不良による腐食の問題は、前記雌ねじ穴５ａに限らず、その他のねじ穴においても同様の問題を引き起こす恐れがあり、確実な対策案が切望されていた。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、動翼の雌ねじ穴におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能なターボ分子ポンプと、その動翼への雌ねじ穴加工方法との提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１に記載のターボ分子ポンプは、軸バランス調整ビスなどの雄ねじが螺着される雌ねじ穴を有するとともに、耐腐食性のメッキ加工処理が施された動翼を有するターボ分子ポンプにおいて、前記雌ねじ穴が、貫通孔とされていることを特徴とする。
上記請求項１に記載のターボ分子ポンプによれば、例え深い雌ねじ穴であっても、雌ねじ穴全面にメッキ液が行き渡るようになるので、母材に対して高い密着性を有するメッキ膜を形成することができる。
【００１３】
請求項２に記載のターボ分子ポンプは、耐腐食性のメッキ加工処理が施され、導入した流体を圧縮する動翼と、該動翼が端部に固定されるロータシャフトとを有し、前記動翼が、前記流体を前記ロータシャフトの回転軸線方向に送りながら圧縮する軸流段部と、該軸流段部から導入された前記流体を前記回転軸線回りに螺旋状に形成されたねじ溝流路に送りながら更に圧縮するねじ溝段部とを有し、前記ねじ溝段部が、前記ねじ溝流路を複数形成する複数のねじ溝流路形成部を備えたターボ分子ポンプにおいて、前記各ねじ溝流路形成部のうち、前記軸流段部と別部品とされているものが、前記ロータシャフト側に形成された貫通孔状の雌ねじ穴にねじ固定されていることを特徴とする。
上記請求項２に記載のターボ分子ポンプによれば、ロータシャフトを介して、前記別部品を軸流段部に固定することができるので、この固定のための雌ねじ穴を動翼側に形成する必要がない。したがって、動翼における雌ねじ穴のメッキ不良を生じる恐れがない。
【００１４】
請求項３に記載のターボ分子ポンプは、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、前記動翼が、取り込んだ流体をその回転軸線方向に送りながら圧縮する軸流段部と、該軸流段部から導入された前記流体を前記回転軸線回りに螺旋状に形成されたねじ溝流路に送りながら更に圧縮するねじ溝段部とを有し、前記ねじ溝段部が、前記ねじ溝流路を複数形成する複数のねじ溝流路形成部を備え、前記各ねじ溝流路形成部のうち、前記軸流段部と別部品とされているものが、前記ロータシャフト側に形成された貫通孔状の雌ねじ穴にねじ固定されていることを特徴とする。
上記請求項３に記載のターボ分子ポンプによれば、ロータシャフトを介して、前記別部品を軸流段部に固定することができるので、この固定のための雌ねじ穴を動翼側に形成する必要がない。したがって、動翼における雌ねじ穴のメッキ不良を生じる恐れがない。
【００１５】
請求項４に記載のターボ分子ポンプの動翼への雌ねじ穴加工方法は、耐腐食性のメッキ加工処理が施された動翼を有するターボ分子ポンプで、前記動翼に雌ねじ穴を加工する方法において、前記雌ねじ穴を、貫通孔として形成することを特徴とする。
上記請求項４に記載のターボ分子ポンプの動翼への雌ねじ穴加工方法によれば、例え深い雌ねじ穴であっても、雌ねじ穴全面にメッキ液を行き渡らせることができるので、母材に対して高い密着性を有するメッキ膜を形成させることができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のターボ分子ポンプ及びその動翼への雌ねじ穴加工方法の各実施形態についての説明を、図面を参照しながら以下に行うが、本発明がこれらのみに限定解釈されるものでないことはもちろんである。なお、各実施形態の説明においては、従来のターボ分子ポンプとの相違点を中心に説明するものとし、その他については、従来のターボ分子ポンプと同様であるとして説明を省略する（従来と同一構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する）。
各実施形態のターボ分子ポンプは、例えば、半導体製造に用いられるＣＶＤ装置（図示せず）などに、ロータリポンプやディフュージョンポンプ等とともに排気系の一部として装備され、チャンバ内の排気に利用される装置である。
【００１８】
まず、図１及び図２を参照しながら、本発明の第１実施形態の説明を以下に行う。ここで、図１は、本実施形態のターボ分子ポンプの動翼周辺部分を示す縦断面図である。また、図２は、同ターボ分子ポンプの動翼の要部を示す図であって、図１のＢ部拡大図である。
【００１９】
本実施形態のターボ分子ポンプは、その動翼の構造が特に特徴的となっているので、この動翼に新たな符号３０を与え、これを中心として説明を行うものとする。
動翼３０は、導入した流体（例えば腐食性を有する排気ガス。以下、排気ガスｇと称する）を圧縮する部品であり、ロータシャフト４ａの上端側に対し、複数本の止めねじ３１によって同軸固定されている。そして、その外表面の全面には、耐腐食性のメッキ加工処理が施されている。さらに、この動翼３０は、排気ガスｇをロータシャフト４ａの回転軸線方向（図１の紙面下方向）に向かって送りながら圧縮する軸流段部３２と、該軸流段部３２から導入された排気ガスｇを、回転軸線ＣＬ回りに螺旋状に形成されたねじ溝流路３３ａに送りながら更に圧縮するねじ溝段部３３とを備えた２段圧縮構造となっている。
【００２０】
軸流段部３２は、軸線ＣＬを中心として放射状に形成された複数枚の羽根３２ａを多段に備えており、ロータシャフト４ａと共に回転することで、図１の矢印ｆ１に示す方向に排気ガスｇを圧縮しながら送り出すものとなっている。
ねじ溝段部３３は、下部ケーシング１ｂ側に取り付けられた螺旋流路形成部材１ｂ１，１ｂ２との間に螺旋流路を形成するものであり、前記軸流段部３２と一体かつ同軸に構成されている。そして、このねじ溝段部３３は、ロータシャフト４ａと共に回転することで、そのねじ溝流路３３ａ内を排気ガスが更に圧縮を受けながら矢印２方向に送り出され、前記排気口１ｄ（図６参照）から排出されるようになっている。
【００２１】
動翼３０の軸流段部３２には、動翼３０の軸バランスを調整するための軸バランス調整ビス３４（図２では図示を省略している。）をそれぞれ螺着させるための雌ねじ穴３２ｂが複数形成されている。
これら雌ねじ穴３２ｂは、動翼３０に対し、ロータシャフト４ａの回転軸線ＣＬ回りに等角度間隔をおいて複数形成された雌ねじ穴であり、底部のない貫通孔である点が特に特徴的となっている。すなわち、軸流段部３２には、その回転軸線ＣＬ周囲に形成された凹部空間ｅに向かって径方向内側に張り出すフランジ３２ｃが形成されており、その厚み方向に貫通する孔として、各雌ねじ穴３２ｂが形成されている。
【００２２】
このように、各雌ねじ穴３２ｂを貫通孔とすることにより、例え深い雌ねじ穴であっても、動翼３０のメッキ加工処理時に、メッキ液が各雌ねじ穴３２ｂの全面に良好に行き渡るので、母材に対して高い密着性を有するメッキ膜を形成することができるようになる。これにより、動翼３０の母材を腐食性ガスである排気ガスより確実に覆うことができるようになるので、動翼３０の各雌ねじ穴３２ｂにおけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【００２３】
次に、図３を参照しながら本発明の参考例の説明を以下に行う。なお、図３は、上記第１実施形態で説明した図２に相当する拡大図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比較して、前記各雌ねじ穴３２ｂの構造が異なっているので、この相違点を中心に説明を行うものとする。
すなわち、同図に示すように、本実施形態の各雌ねじ穴（以下、前記各雌ねじ穴３２ｂと区別するために新たに符号３２ｂ１を与えて説明する）は、有底となっている。ここまでは、従来と同様であるが、本実施形態の各雌ねじ穴３２ｂ１は、これら雌ねじ穴３２ｂ１の深さ寸法をｈ（ｍｍ）、谷径寸法をｄ（ｍｍ）とした場合に、ｈ≦（０．４ｄ／３＋０．７）ｄの関係を満たすように形成されている。
【００２４】
すなわち、
・例えばｄ＝３（ｍｍ）の場合にはｈ≦３．３（ｍｍ）、
・例えばｄ＝４（ｍｍ）の場合にはｈ≦４．９（ｍｍ）、
・例えばｄ＝５（ｍｍ）の場合にはｈ≦６．８（ｍｍ）、
・例えばｄ＝６（ｍｍ）の場合にはｈ≦９．０（ｍｍ）、
を満たすように、深さ寸法ｈの長さが制限されている。この制限よりも深く雌ねじ穴を形成した場合には、従来の技術において説明したメッキ不良に起因する応力腐食割れの問題を生じる恐れがある。しかしながら、本実施形態では、許される雌ねじ深さ寸法を定量的に規定し、これに基づいて各雌ねじ穴３２ｂ１が形成されているので、このような問題を生じないようになっている。
【００２５】
すなわち、例え深底の雌ねじ穴３２ｂ１であっても、雌ねじ穴３２ｂ１の全面にメッキ液を行き渡らせるのに十分な穴径を確保することができるので（換言すれば、ねじ穴深さが深すぎないようにすることができるので）、母材に対して高い密着性を有するメッキ膜を形成させることができる。しかも、本実施形態は、雌ねじ穴を貫通孔として形成することが困難な個所にも、柔軟に対応することができるものとなっている。
したがって、動翼３０の各雌ねじ穴３２ｂ１におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【００２６】
次に、図４及び図５を参照しながら本発明の第２実施形態の説明を以下に行う。なお、図４は、本実施形態のターボ分子ポンプの動翼周辺部分を示す縦断面図である。また、図５は、同ターボ分子ポンプの動翼の要部を示す図であって、図４のＣ部拡大図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比較して、前記ねじ溝段部３３及びロータシャフト４ａの構造が異なっているので、この相違点を中心に説明を行うものとする。
【００２７】
すなわち、同図に示すように、本実施形態のねじ溝段部（以下、前記各雌ねじ溝段部３３と区別するために新たに符号４３を与えて説明する）は、ねじ溝流路を複数（本実施形態では３つ）形成する複数（本実施形態では２つ）のねじ溝流路形成部４３ａ，４３ｂを備えており、これらねじ溝流路形成部４３ａ，４３ｂのうち、前記軸流段部３２と別部品とされている方のねじ溝流路形成部４３ｂが、ロータシャフト（以下、前記ロータシャフト４ａと区別するために新たに符号５４ａを与えて説明する）側に形成された貫通孔状の雌ねじ穴５４ａ１に対し、複数本の雄ねじ５５でねじ固定された構成となっている。
【００２８】
すなわち、ロータシャフト５４ａの上端側には、ねじ溝流路形成部４３ｂを固定するためのフランジ５４ａ２が形成されており、このフランジ５４ａ２には、回転軸線ＣＬを中心として互いに等角度間隔をおいて各雌ねじ穴５４ａ１が形成されている。そして、これら雌ねじ穴５４ａ１より先端が突出しないように、雄ねじ５５が螺着されている。
【００２９】
軸流段部３２へのねじ溝流路形成部４３ｂの固定方法としては、ロータシャフト５４ａのフランジ５４ａ２を介さずに、直接固定する方法も考えられるが、この場合には、図５の仮想線に示すように、有底の雌ねじ穴を動翼３０に加工しなければならなくなる。すると、従来の技術において説明したメッキ不良に起因する応力腐食割れの問題を生じる恐れがある。しかしながら、本実施形態では、動翼３０に雌ねじ穴を形成する必要がなく、メッキ不良を防止する点で好ましい理由は、上記第１実施形態で説明した通りである。
【００３０】
以上説明の本実施形態のターボ分子ポンプによれば、動翼３０における雌ねじ穴のメッキ不良を生じる恐れがない。このように、例え動翼３０側に雌ねじ穴が加工しにくい場合であっても、ロータシャフト５４ａ側に貫通孔状の雌ねじ穴５４ａ１を形成することで対処可能となる。したがって、動翼の雌ねじ穴におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【００３１】
なお、上記第１実施形態及び参考例の実施形態では、本発明及び参考例を、軸バランス調整ビス３４が螺着される雌ねじ穴３２ｂに対して適用するものとしたが、これに限らず、その他の雌ねじ穴に適用しても良いことは勿論である。
同様に、上記第２実施形態では、本発明を、ねじ溝流路形成部４３ｂの固定に適用する場合を例に説明したが、これに限らず、その他の部材を動翼に固定する場合に適用しても良いことは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のターボ分子ポンプは、その動翼に形成する雌ねじ穴を貫通孔とする構成を採用した。この構成によれば、例え深い雌ねじ穴であっても、雌ねじ穴全面にメッキ液が行き渡るようになるので、母材に対して高い密着性を有するメッキ膜を形成することができ、動翼の母材を腐食性ガスより確実に覆うことができるようになる。したがって、動翼の雌ねじ穴におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【００３４】
本発明の請求項２に記載のターボ分子ポンプは、そのねじ溝段部の各ねじ溝流路形成部のうち、軸流段部と別部品とされているものを、ロータシャフト側に形成された貫通孔状の雌ねじ穴にねじ固定する構成を採用した。この構成によれば、動翼側に雌ねじ穴を形成せずに済むので、動翼の雌ねじ穴におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【００３５】
本発明の請求項３に記載のターボ分子ポンプは、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、そのねじ溝段部の各ねじ溝流路形成部のうち、軸流段部と別部品とされているものを、ロータシャフト側に形成された貫通孔状の雌ねじ穴にねじ固定する構成を採用した。この構成によれば、動翼側に雌ねじ穴を形成せずに済むので、動翼の雌ねじ穴におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【００３６】
本発明の請求項４に記載のターボ分子ポンプの動翼への雌ねじ穴加工方法は、動翼に形成する雌ねじ穴を貫通孔とする方法を採用した。この方法によれば、例え深い雌ねじ穴であっても、雌ねじ穴全面にメッキ液を行き渡らせることができるので、母材に対して高い密着性を有するメッキ膜を形成することができ、動翼の母材を腐食性ガスより確実に覆うことができるようになる。したがって、動翼の雌ねじ穴におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のターボ分子ポンプの第１実施形態を示す図であって、動翼周辺部分を示す縦断面図である。
【図２】 同ターボ分子ポンプの動翼の要部を示す図であって、図１のＢ部拡大図である。
【図３】 本発明のターボ分子ポンプの参考例を示す図であって、図２に相当する拡大図である。
【図４】 本発明のターボ分子ポンプの第２実施形態を示す図であって、動翼周辺部分を示す縦断面図である。
【図５】 同ターボ分子ポンプの動翼の要部を示す図であって、図４のＣ部拡大図である。
【図６】 従来のターボ分子ポンプを示す斜視断面図である。
【図７】 同ターボ分子ポンプの動翼周辺部分を示す縦断面図である。
【図８】 同ターボ分子ポンプの一部を示す図であって、図７のＡ部拡大図である。
【符号の説明】
４ａ・・・ロータシャフト
３０・・・動翼
３２・・・軸流段部
３２ｂ，３２ｂ１・・・雌ねじ穴
３３・・・ねじ溝段部
３３ａ・・・ねじ溝流路
３４・・・軸バランス調整ビス，雄ねじ
４３ａ，４３ｂ・・・ねじ溝流路形成部
５４ａ１・・・貫通孔状の雌ねじ穴
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造装置等の真空排気ポンプとして用いられるターボ分子ポンプと、このターボ分子ポンプの動翼への雌ねじ穴加工方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の製造は、光学的処理や化学的処理などの様々な工程を経てなされるものである。光学的処理の代表的処理例としては、例えばウェハ面への回路パターン焼き付けを行う露光処理が挙げられ、また化学的処理の代表的処理例としては、例えばウェハ面に薄膜を形成する表面処理、エッチング処理、洗浄処理等が挙げられる。
前記表面処理においては、今や半導体製造において必須となった製造技術としてＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）技術がある。このＣＶＤは、ウェハ等の基板上に対して原料ガスを供給し、この基板上でのガスの吸着及び化学反応を経て、該基板上に薄膜を形成する技術である。この技術は、半導体高集積化を実現させるためには欠くことのできないものとなっている。
【０００３】
前記ＣＶＤの中でも、減圧ＣＶＤ及びプラズマＣＶＤ等は真空雰囲気で行われ、真空排気装置が必要である。この真空排気装置では、大気圧からの多段階排気を可能とするロータリポンプ、ディフュージョンポンプ、ターボ分子ポンプなど、複数のポンプを組み合わせた構成が一般的に用いられている。
【０００４】
前記ターボ分子ポンプの一例を、図６の斜視図に示す。同図に示すように、ターボ分子ポンプは、分割ケーシング１ａ，１ｂからなるケーシング１内に、各種部品を収めた構成となっている。分割ケーシング１ａには吸気口１ｃが形成され、また分割ケーシング１ｂには排気口１ｄが形成されている。
【０００５】
ケーシング１内部のロータ室２には、ロータ４が配設されている。このロータ４は、ロータシャフト４ａと、該ロータシャフト４ａの一端部の周囲に放射状に配置固定された動翼５とを備えた構成となっている。また、分割ケーシング１ｂ側には静翼３が固定されている。ロータ４は、例えば90,000rpm（1,500回転／秒）で高速回転する部材であることから、一般的には軽量かつ応力強度の高いアルミニウム合金などがその素材として好適に用いられる。
【０００６】
前記ロータシャフト４ａの、前記一端側とは反対側の他端部には、スラスト磁気ディスク６が固定されている。このスラスト磁気ディスク６に対応して、その表面及び裏面を間に挟み込むようにスラスト磁気軸受８が配置されている。このスラスト磁気軸受８は、電力供給を受けた場合に、スラスト磁気ディスク６を保持することにより、ロータ４の軸線方向位置を保持する磁気軸受である。
【０００７】
また、ロータシャフト４ａは、分割ケーシング１ｂの内部に固定された一対のラジアル磁気軸受７ａ，７ｂの内部に、保持されるようになっている。これらラジアル磁気軸受７ａ，７ｂは、電力供給を受けた場合に、ロータシャフト４ａをその軸中心位置に保持する磁気軸受である。
さらに、ロータシャフト４ａの両端に保護軸受としてボールベアリング９，１０が設けられている。さらに、ロータシャフト４ａは、ボールベアリング９，１０間に位置して分割ケーシング１ｂ内に固定されたロータ駆動用モータ１１（モータ）の内部に挿通されており、このロータ駆動用モータ１１によってその軸線回りに回転駆動されるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このターボ分子ポンプは、塩素やフッ素などの腐食性ガスの排気処理に用いられる場合があるため、ガスを圧縮する前記動翼４には、耐腐食性を持たせるためのメッキ加工処理が表面に施されている。
前記腐食性ガスは、たとえ僅かでもメッキのない個所を見つけてそこを腐食させるため、例えば図７に示すような、雌ねじ穴５ａの内部に至る細部まで、漏れなく良好なメッキ加工処理が施されている必要がある。同図の雌ねじ穴５ａは、動翼５に対し、ロータシャフト４ａの回転軸線ＣＬ回りに等角度間隔をおいて複数形成された雌ねじ穴であり、その底部は行き止まりとなっている。そして、これら雌ねじ穴５ａには、動翼５の軸バランスを調整するための軸バランス調整ビス５ｂがそれぞれ螺着されるようになっている。
【０００９】
上述のように、腐食性ガスの浸入による応力腐食割れを防止するためには、各雌ねじ穴５ａそれぞれのねじ山においても漏れなく良好なメッキ加工が得られていることが必要であるものの、図７に示すように、深底のビス穴では、メッキ加工処理時にメッキが奥まで行き届かず、母材からのメッキの剥離を生じる場合がある。このメッキ剥離は、雌ねじ穴５ａのねじ底部において特に発生しやすい傾向にある。
このようなメッキの剥がれが生じると、腐食性ガスによる母材の腐食がここから始まり、ここを基点として動翼５の応力腐食割れを生じる恐れがある。なお、このメッキ不良による腐食の問題は、前記雌ねじ穴５ａに限らず、その他のねじ穴においても同様の問題を引き起こす恐れがあり、確実な対策案が切望されていた。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、動翼の雌ねじ穴におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能なターボ分子ポンプと、その動翼への雌ねじ穴加工方法との提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１に記載のターボ分子ポンプは、軸バランス調整ビスなどの雄ねじが螺着される雌ねじ穴を有するとともに、耐腐食性のメッキ加工処理が施された動翼を有するターボ分子ポンプにおいて、前記雌ねじ穴が、貫通孔とされていることを特徴とする。
上記請求項１に記載のターボ分子ポンプによれば、例え深い雌ねじ穴であっても、雌ねじ穴全面にメッキ液が行き渡るようになるので、母材に対して高い密着性を有するメッキ膜を形成することができる。
【００１３】
請求項２に記載のターボ分子ポンプは、耐腐食性のメッキ加工処理が施され、導入した流体を圧縮する動翼と、該動翼が端部に固定されるロータシャフトとを有し、前記動翼が、前記流体を前記ロータシャフトの回転軸線方向に送りながら圧縮する軸流段部と、該軸流段部から導入された前記流体を前記回転軸線回りに螺旋状に形成されたねじ溝流路に送りながら更に圧縮するねじ溝段部とを有し、前記ねじ溝段部が、前記ねじ溝流路を複数形成する複数のねじ溝流路形成部を備えたターボ分子ポンプにおいて、前記各ねじ溝流路形成部のうち、前記軸流段部と別部品とされているものが、前記ロータシャフト側に形成された貫通孔状の雌ねじ穴にねじ固定されていることを特徴とする。
上記請求項２に記載のターボ分子ポンプによれば、ロータシャフトを介して、前記別部品を軸流段部に固定することができるので、この固定のための雌ねじ穴を動翼側に形成する必要がない。したがって、動翼における雌ねじ穴のメッキ不良を生じる恐れがない。
【００１４】
請求項３に記載のターボ分子ポンプは、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、前記動翼が、取り込んだ流体をその回転軸線方向に送りながら圧縮する軸流段部と、該軸流段部から導入された前記流体を前記回転軸線回りに螺旋状に形成されたねじ溝流路に送りながら更に圧縮するねじ溝段部とを有し、前記ねじ溝段部が、前記ねじ溝流路を複数形成する複数のねじ溝流路形成部を備え、前記各ねじ溝流路形成部のうち、前記軸流段部と別部品とされているものが、前記ロータシャフト側に形成された貫通孔状の雌ねじ穴にねじ固定されていることを特徴とする。
上記請求項３に記載のターボ分子ポンプによれば、ロータシャフトを介して、前記別部品を軸流段部に固定することができるので、この固定のための雌ねじ穴を動翼側に形成する必要がない。したがって、動翼における雌ねじ穴のメッキ不良を生じる恐れがない。
【００１５】
請求項４に記載のターボ分子ポンプの動翼への雌ねじ穴加工方法は、耐腐食性のメッキ加工処理が施された動翼を有するターボ分子ポンプで、前記動翼に雌ねじ穴を加工する方法において、前記雌ねじ穴を、貫通孔として形成することを特徴とする。
上記請求項４に記載のターボ分子ポンプの動翼への雌ねじ穴加工方法によれば、例え深い雌ねじ穴であっても、雌ねじ穴全面にメッキ液を行き渡らせることができるので、母材に対して高い密着性を有するメッキ膜を形成させることができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のターボ分子ポンプ及びその動翼への雌ねじ穴加工方法の各実施形態についての説明を、図面を参照しながら以下に行うが、本発明がこれらのみに限定解釈されるものでないことはもちろんである。なお、各実施形態の説明においては、従来のターボ分子ポンプとの相違点を中心に説明するものとし、その他については、従来のターボ分子ポンプと同様であるとして説明を省略する（従来と同一構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する）。
各実施形態のターボ分子ポンプは、例えば、半導体製造に用いられるＣＶＤ装置（図示せず）などに、ロータリポンプやディフュージョンポンプ等とともに排気系の一部として装備され、チャンバ内の排気に利用される装置である。
【００１８】
まず、図１及び図２を参照しながら、本発明の第１実施形態の説明を以下に行う。ここで、図１は、本実施形態のターボ分子ポンプの動翼周辺部分を示す縦断面図である。また、図２は、同ターボ分子ポンプの動翼の要部を示す図であって、図１のＢ部拡大図である。
【００１９】
本実施形態のターボ分子ポンプは、その動翼の構造が特に特徴的となっているので、この動翼に新たな符号３０を与え、これを中心として説明を行うものとする。
動翼３０は、導入した流体（例えば腐食性を有する排気ガス。以下、排気ガスｇと称する）を圧縮する部品であり、ロータシャフト４ａの上端側に対し、複数本の止めねじ３１によって同軸固定されている。そして、その外表面の全面には、耐腐食性のメッキ加工処理が施されている。さらに、この動翼３０は、排気ガスｇをロータシャフト４ａの回転軸線方向（図１の紙面下方向）に向かって送りながら圧縮する軸流段部３２と、該軸流段部３２から導入された排気ガスｇを、回転軸線ＣＬ回りに螺旋状に形成されたねじ溝流路３３ａに送りながら更に圧縮するねじ溝段部３３とを備えた２段圧縮構造となっている。
【００２０】
軸流段部３２は、軸線ＣＬを中心として放射状に形成された複数枚の羽根３２ａを多段に備えており、ロータシャフト４ａと共に回転することで、図１の矢印ｆ１に示す方向に排気ガスｇを圧縮しながら送り出すものとなっている。
ねじ溝段部３３は、下部ケーシング１ｂ側に取り付けられた螺旋流路形成部材１ｂ１，１ｂ２との間に螺旋流路を形成するものであり、前記軸流段部３２と一体かつ同軸に構成されている。そして、このねじ溝段部３３は、ロータシャフト４ａと共に回転することで、そのねじ溝流路３３ａ内を排気ガスが更に圧縮を受けながら矢印２方向に送り出され、前記排気口１ｄ（図６参照）から排出されるようになっている。
【００２１】
動翼３０の軸流段部３２には、動翼３０の軸バランスを調整するための軸バランス調整ビス３４（図２では図示を省略している。）をそれぞれ螺着させるための雌ねじ穴３２ｂが複数形成されている。
これら雌ねじ穴３２ｂは、動翼３０に対し、ロータシャフト４ａの回転軸線ＣＬ回りに等角度間隔をおいて複数形成された雌ねじ穴であり、底部のない貫通孔である点が特に特徴的となっている。すなわち、軸流段部３２には、その回転軸線ＣＬ周囲に形成された凹部空間ｅに向かって径方向内側に張り出すフランジ３２ｃが形成されており、その厚み方向に貫通する孔として、各雌ねじ穴３２ｂが形成されている。
【００２２】
このように、各雌ねじ穴３２ｂを貫通孔とすることにより、例え深い雌ねじ穴であっても、動翼３０のメッキ加工処理時に、メッキ液が各雌ねじ穴３２ｂの全面に良好に行き渡るので、母材に対して高い密着性を有するメッキ膜を形成することができるようになる。これにより、動翼３０の母材を腐食性ガスである排気ガスより確実に覆うことができるようになるので、動翼３０の各雌ねじ穴３２ｂにおけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【００２３】
次に、図３を参照しながら本発明の参考例の説明を以下に行う。なお、図３は、上記第１実施形態で説明した図２に相当する拡大図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比較して、前記各雌ねじ穴３２ｂの構造が異なっているので、この相違点を中心に説明を行うものとする。
すなわち、同図に示すように、本実施形態の各雌ねじ穴（以下、前記各雌ねじ穴３２ｂと区別するために新たに符号３２ｂ１を与えて説明する）は、有底となっている。ここまでは、従来と同様であるが、本実施形態の各雌ねじ穴３２ｂ１は、これら雌ねじ穴３２ｂ１の深さ寸法をｈ（ｍｍ）、谷径寸法をｄ（ｍｍ）とした場合に、ｈ≦（０．４ｄ／３＋０．７）ｄの関係を満たすように形成されている。
【００２４】
すなわち、
・例えばｄ＝３（ｍｍ）の場合にはｈ≦３．３（ｍｍ）、
・例えばｄ＝４（ｍｍ）の場合にはｈ≦４．９（ｍｍ）、
・例えばｄ＝５（ｍｍ）の場合にはｈ≦６．８（ｍｍ）、
・例えばｄ＝６（ｍｍ）の場合にはｈ≦９．０（ｍｍ）、
を満たすように、深さ寸法ｈの長さが制限されている。この制限よりも深く雌ねじ穴を形成した場合には、従来の技術において説明したメッキ不良に起因する応力腐食割れの問題を生じる恐れがある。しかしながら、本実施形態では、許される雌ねじ深さ寸法を定量的に規定し、これに基づいて各雌ねじ穴３２ｂ１が形成されているので、このような問題を生じないようになっている。
【００２５】
すなわち、例え深底の雌ねじ穴３２ｂ１であっても、雌ねじ穴３２ｂ１の全面にメッキ液を行き渡らせるのに十分な穴径を確保することができるので（換言すれば、ねじ穴深さが深すぎないようにすることができるので）、母材に対して高い密着性を有するメッキ膜を形成させることができる。しかも、本実施形態は、雌ねじ穴を貫通孔として形成することが困難な個所にも、柔軟に対応することができるものとなっている。
したがって、動翼３０の各雌ねじ穴３２ｂ１におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【００２６】
次に、図４及び図５を参照しながら本発明の第２実施形態の説明を以下に行う。なお、図４は、本実施形態のターボ分子ポンプの動翼周辺部分を示す縦断面図である。また、図５は、同ターボ分子ポンプの動翼の要部を示す図であって、図４のＣ部拡大図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比較して、前記ねじ溝段部３３及びロータシャフト４ａの構造が異なっているので、この相違点を中心に説明を行うものとする。
【００２７】
すなわち、同図に示すように、本実施形態のねじ溝段部（以下、前記各雌ねじ溝段部３３と区別するために新たに符号４３を与えて説明する）は、ねじ溝流路を複数（本実施形態では３つ）形成する複数（本実施形態では２つ）のねじ溝流路形成部４３ａ，４３ｂを備えており、これらねじ溝流路形成部４３ａ，４３ｂのうち、前記軸流段部３２と別部品とされている方のねじ溝流路形成部４３ｂが、ロータシャフト（以下、前記ロータシャフト４ａと区別するために新たに符号５４ａを与えて説明する）側に形成された貫通孔状の雌ねじ穴５４ａ１に対し、複数本の雄ねじ５５でねじ固定された構成となっている。
【００２８】
すなわち、ロータシャフト５４ａの上端側には、ねじ溝流路形成部４３ｂを固定するためのフランジ５４ａ２が形成されており、このフランジ５４ａ２には、回転軸線ＣＬを中心として互いに等角度間隔をおいて各雌ねじ穴５４ａ１が形成されている。そして、これら雌ねじ穴５４ａ１より先端が突出しないように、雄ねじ５５が螺着されている。
【００２９】
軸流段部３２へのねじ溝流路形成部４３ｂの固定方法としては、ロータシャフト５４ａのフランジ５４ａ２を介さずに、直接固定する方法も考えられるが、この場合には、図５の仮想線に示すように、有底の雌ねじ穴を動翼３０に加工しなければならなくなる。すると、従来の技術において説明したメッキ不良に起因する応力腐食割れの問題を生じる恐れがある。しかしながら、本実施形態では、動翼３０に雌ねじ穴を形成する必要がなく、メッキ不良を防止する点で好ましい理由は、上記第１実施形態で説明した通りである。
【００３０】
以上説明の本実施形態のターボ分子ポンプによれば、動翼３０における雌ねじ穴のメッキ不良を生じる恐れがない。このように、例え動翼３０側に雌ねじ穴が加工しにくい場合であっても、ロータシャフト５４ａ側に貫通孔状の雌ねじ穴５４ａ１を形成することで対処可能となる。したがって、動翼の雌ねじ穴におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【００３１】
なお、上記第１実施形態及び参考例の実施形態では、本発明及び参考例を、軸バランス調整ビス３４が螺着される雌ねじ穴３２ｂに対して適用するものとしたが、これに限らず、その他の雌ねじ穴に適用しても良いことは勿論である。
同様に、上記第２実施形態では、本発明を、ねじ溝流路形成部４３ｂの固定に適用する場合を例に説明したが、これに限らず、その他の部材を動翼に固定する場合に適用しても良いことは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のターボ分子ポンプは、その動翼に形成する雌ねじ穴を貫通孔とする構成を採用した。この構成によれば、例え深い雌ねじ穴であっても、雌ねじ穴全面にメッキ液が行き渡るようになるので、母材に対して高い密着性を有するメッキ膜を形成することができ、動翼の母材を腐食性ガスより確実に覆うことができるようになる。したがって、動翼の雌ねじ穴におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【００３４】
本発明の請求項２に記載のターボ分子ポンプは、そのねじ溝段部の各ねじ溝流路形成部のうち、軸流段部と別部品とされているものを、ロータシャフト側に形成された貫通孔状の雌ねじ穴にねじ固定する構成を採用した。この構成によれば、動翼側に雌ねじ穴を形成せずに済むので、動翼の雌ねじ穴におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【００３５】
本発明の請求項３に記載のターボ分子ポンプは、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、そのねじ溝段部の各ねじ溝流路形成部のうち、軸流段部と別部品とされているものを、ロータシャフト側に形成された貫通孔状の雌ねじ穴にねじ固定する構成を採用した。この構成によれば、動翼側に雌ねじ穴を形成せずに済むので、動翼の雌ねじ穴におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【００３６】
本発明の請求項４に記載のターボ分子ポンプの動翼への雌ねじ穴加工方法は、動翼に形成する雌ねじ穴を貫通孔とする方法を採用した。この方法によれば、例え深い雌ねじ穴であっても、雌ねじ穴全面にメッキ液を行き渡らせることができるので、母材に対して高い密着性を有するメッキ膜を形成することができ、動翼の母材を腐食性ガスより確実に覆うことができるようになる。したがって、動翼の雌ねじ穴におけるメッキ加工不良に起因する応力腐食割れが防止可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のターボ分子ポンプの第１実施形態を示す図であって、動翼周辺部分を示す縦断面図である。
【図２】 同ターボ分子ポンプの動翼の要部を示す図であって、図１のＢ部拡大図である。
【図３】 本発明のターボ分子ポンプの参考例を示す図であって、図２に相当する拡大図である。
【図４】 本発明のターボ分子ポンプの第２実施形態を示す図であって、動翼周辺部分を示す縦断面図である。
【図５】 同ターボ分子ポンプの動翼の要部を示す図であって、図４のＣ部拡大図である。
【図６】 従来のターボ分子ポンプを示す斜視断面図である。
【図７】 同ターボ分子ポンプの動翼周辺部分を示す縦断面図である。
【図８】 同ターボ分子ポンプの一部を示す図であって、図７のＡ部拡大図である。
【符号の説明】
４ａ・・・ロータシャフト
３０・・・動翼
３２・・・軸流段部
３２ｂ，３２ｂ１・・・雌ねじ穴
３３・・・ねじ溝段部
３３ａ・・・ねじ溝流路
３４・・・軸バランス調整ビス，雄ねじ
４３ａ，４３ｂ・・・ねじ溝流路形成部
５４ａ１・・・貫通孔状の雌ねじ穴
Claims (4)
- 軸バランス調整ビスなどの雄ねじが螺着される雌ねじ穴を有するとともに、耐腐食性のメッキ加工処理が施された動翼を有するターボ分子ポンプにおいて、
前記雌ねじ穴は、貫通孔とされていることを特徴とするターボ分子ポンプ。 - 耐腐食性のメッキ加工処理が施され、導入した流体を圧縮する動翼と、該動翼が端部に固定されるロータシャフトとを有し、
前記動翼が、前記流体を前記ロータシャフトの回転軸線方向に送りながら圧縮する軸流段部と、該軸流段部から導入された前記流体を前記回転軸線回りに螺旋状に形成されたねじ溝流路に送りながら更に圧縮するねじ溝段部とを有し、
前記ねじ溝段部が、前記ねじ溝流路を複数形成する複数のねじ溝流路形成部を備えたターボ分子ポンプにおいて、
前記各ねじ溝流路形成部のうち、前記軸流段部と別部品とされているものが、前記ロータシャフト側に形成された貫通孔状の雌ねじ穴にねじ固定されていることを特徴とするターボ分子ポンプ。 - 請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記動翼が、取り込んだ流体をその回転軸線方向に送りながら圧縮する軸流段部と、該軸流段部から導入された前記流体を前記回転軸線回りに螺旋状に形成されたねじ溝流路に送りながら更に圧縮するねじ溝段部とを有し、
前記ねじ溝段部が、前記ねじ溝流路を複数形成する複数のねじ溝流路形成部を備え、
前記各ねじ溝流路形成部のうち、前記軸流段部と別部品とされているものが、前記ロータシャフト側に形成された貫通孔状の雌ねじ穴にねじ固定されていることを特徴とするターボ分子ポンプ。 - 耐腐食性のメッキ加工処理が施された動翼を有するターボ分子ポンプで、前記動翼に雌ねじ穴を加工する方法において、
前記雌ねじ穴を、貫通孔として形成することを特徴とするターボ分子ポンプの動翼への雌ねじ穴加工方法。
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