分子ポンプ

【課題】ねじ溝ポンプ部を有する分子ポンプにおいて、ねじ溝ポンプ部のステータの温度を所定の高温に保つことができると共に排気ガス中の付着凝固性を有するプロセスガスが分子ポンプ内の排気ガス通路に凝着せず、しかも排気ガスの熱が該分子ポンプのベース部等に伝達することがなく、更に分子ポンプの全長を短くすることができるような構造の分子ポンプを提供する。
【解決手段】ねじ溝ポンプ部ロータ４ｂの外側にステータ３ａを有するねじ溝ポンプ部３をベース部８上に立設して有する分子ポンプ１において、該ねじ溝ポンプ部３を囲繞するケーシング５と前記ステータ３ａとの間に円筒状の排気ガス室６ｃを介在させると共に前記ケーシング５の側壁部５ｃに排気口５ａを設けて、前記ねじ溝ポンプ部３の排気ガスが前記排気ガス室６ｃを介して前記排気口５ａへ連通するように形成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高真空装置及びＩＣや半導体等の製造装置における真空発生装置に好適なねじ溝ポンプ部を有する分子ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来エッチング装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置等の成膜装置の排気用に使用する分子ポンプでは、排気ガス中の付着凝固性を有するプロセスガスが分子ポンプ内に凝着するのを防止する必要があった。
【０００３】
このためプロセスガス負荷の大小にかかわらずロータやステータや排気管等の排気ガスと接触する部分の温度を所定温度に保って凝縮性ガスの凝着を常時防止するようにした分子ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３１０６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
分子ポンプ内のプロセスガスは、排気口側に行くほど温度と圧力が上がり、腐食性と付着凝固性が強まる。排気口側ガス通路の効果的な昇温と、ガス通路を形成しない部材の効果的な昇温防止と、非ガス通路へのプロセスガスの回り込みを効果的に遮断する構造が求められている。
【０００６】
特にねじ溝ポンプ、又はねじ溝ポンプ部を有する複合分子ポンプにおいては、ねじ溝ポンプ部のステータを所定の高温に保つ必要がある。
【０００７】
従来の複合分子ポンプの一例を図４に示した。
【０００８】
図４において複合分子ポンプＡはターボ分子ポンプ部Ｂにねじ溝ポンプ部Ｃを連設して形成されており、該複合分子ポンプＡの外殻はターボ分子ポンプ部Ｂの外殻をなす上部ケーシングＢ１、ねじ溝ポンプ部Ｃのステータ兼用の中部ケーシングＣ１、及び複合分子ポンプＡの基盤部分をなすベース部Ｄからなっている。
【０００９】
然して該複合分子ポンプＡは、前記ベース部Ｄに排気口Ｄ１を設けており、このためベース部Ｄに必要な冷却手段を設けた場合においては、排気ガス中の凝縮成分が該ベース部Ｄ内の排気通路に凝着することがあるという問題があった。
【００１０】
又、排気通路での凝縮を防ぐ目的でベース部を加熱すると、該ベース部Ｄ上に立設されている軸受部Ｅの温度が上昇して不具合を生ずるという問題があった。
【００１１】
尚、前記特許文献１に示した分子ポンプも前記複合分子ポンプＡと同様に、下部のベース部に排気口を有しており、この様な排気口の配置は従来一般に行なわれていたものである。
【００１２】
本発明はこれらの問題点を解消し、ねじ溝ポンプ部を有する分子ポンプにおいて、ねじ溝ポンプ部のステータの温度を所定の高温に保つと共に排気ガスが排気通路内に凝着するのを防ぐことができ、しかも分子ポンプのベース部の高温化を防止できるような構造の分子ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記の目的を達成すべく、ロータの外側にステータを有するねじ溝ポンプ部をベース部上に立設して有する分子ポンプにおいて、該ねじ溝ポンプ部を囲繞するケーシングと前記ステータとの間に円筒状の排気ガス室を介在させると共に前記ケーシングの側壁部に該排気ガス室に連通する排気口を設けて、前記ねじ溝ポンプ部の排気ガスが前記排気ガス室を介して前記排気口へ連通するように形成した。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ねじ溝ポンプ部を有する分子ポンプにおいて、ねじ溝ポンプ部のステータの温度を所定の高温に保つことができると共に排気ガスが排気通路内に凝着するのを防ぐことができ、しかも高温化を避けたい分子ポンプのベース部への高温を保ったステータからの伝熱を防止できるような構造の分子ポンプを提供できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１の複合分子ポンプの縦断面図である。
【図２】本発明の実施例２の複合分子ポンプの縦断面図である。
【図３】本発明の実施例３の複合分子ポンプの縦断面図である。
【図４】従来の複合分子ポンプの一例の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態の実施例を以下に示す。
【実施例１】
【００１７】
本発明の分子ポンプの実施例１を図１により説明する。
【００１８】
１は本発明を適用した複合分子ポンプであり、該複合分子ポンプ１は、上部のターボ分子ポンプ部２と、その下方部に連設したねじ溝ポンプ部３と、その下方部に固定したベース部８とからなる。
【００１９】
４はロータで、該ロータ４の上方部には複数の動翼２ａを放射状に且つ多段に突出させたターボ分子ポンプ部ロータ４ａが形成されている。
【００２０】
尚、２ｂは前記ターボ分子ポンプ部２のケーシングを示す。
【００２１】
前記ロータ４の下方部には円筒状のねじ溝ポンプ部ロータ４ｂが形成されている。
【００２２】
ねじ溝ポンプ部ロータ４ｂの外側には該ねじ溝ポンプ部ロータ４ｂの外周面と狭小の間隙を有して対向する内周面を有する外側ステータ３ａがあって、該外側ステータ３ａの内周面にねじ溝を凹設しており、該外側ステータ３ａと前記ねじ溝ポンプ部ロータ４ｂとで第１ねじ溝ポンプ部３１が形成されている。
【００２３】
又、ねじ溝ポンプ部ロータ４ｂの内側には該ねじ溝ポンプ部ロータ４ｂの内周面と狭小の間隙を有して対向する外周面を有する内側ステータ３ｂがあって、該内側ステータ３ｂの外周面にねじ溝を凹設しており、該内側ステータ３ｂと前記ねじ溝ポンプ部ロータ４ｂとで第２ねじ溝ポンプ部３２が形成されている。
【００２４】
前記ねじ溝ポンプ部３は、これら第１ねじ溝ポンプ部３１と第２ねじ溝ポンプ部３２の２組のポンプからなっている。
【００２５】
５は前記ねじ溝ポンプ部３を囲繞するケーシングで、該ケーシング５の長さ（高さ）は前記ねじ溝ポンプ部３の長さと同程度の長さに形成されている。
【００２６】
該ケーシング５と前記外側ステータ３ａとの間には、円筒状の排気ガス室６ｃ（後述する第３排気ガス流路に同じ）が介在していて、両者を該排気ガス室６ｃで隔てている。
【００２７】
５ａは排気口を示し、該排気口５ａは前記ケーシング５の側壁部５ｃの中間部において、前記ねじ溝ポンプ部３の側方に位置するように設けられていて、該排気口５ａは前記排気ガス室６ｃに連通している。
【００２８】
６は排気ガス通路を示し、該排気ガス通路６は第１排気ガス流路６ａとこれに連通する第２排気ガス流路６ｂとこれに連通する第３排気ガス流路（前述の排気ガス室６ｃに同じ）とからなる。
【００２９】
前記第１排気ガス流路６ａは前記内側ステータ３ｂの内周面と前記内部ハウジング９の外周面との間の間隙に形成され、又前記第２排気ガス流路６ｂは前記ベース部８の上面と前記内外ステータ３ａ、３ｂの下面との間の間隙に形成され、又第３排気ガス流路は前記排気ガス室６ｃの一部がこれに相当する。
【００３０】
即ち排気ガス室６ｃは、前記ケーシング５の側壁部５ｃの内周面と前記外側ステータ３ａの外周面と該側壁部５ｃの上端部より内方に突出する環状の天板部５ｄの下面とベース部８の上面とにより形成される断面方形の環状の空間である。
【００３１】
即ち排気ガス通路６は、前記第１排気ガス流路６ａから前記第２排気ガス流路６ｂ、前記排気ガス室６ｃの一部を経て前記排気口５ａへと連通するように形成されている。
【００３２】
７は反転流路部を示し、該反転流路部７は前記ねじ溝ポンプ部ロータ４ｂの下端部に沿って環状に設けられており、前記第１ねじ溝ポンプ部３１から排出されるガスは該反転流路部７において反転をして、前記第２次ねじ溝ポンプ部３２へと導かれる。
【００３３】
９は前記ロータ４の軸受部を支承する内部ハウジングを示し、該内部ハウジング９は前記ベース部８に立設され、前記内側ステータ３ｂを挿通している。
【００３４】
次に本実施例の複合分子ポンプ１の作動及びその効果について説明する。
【００３５】
複合分子ポンプ１は上部の吸気口１ａから凝固性ガス等を含んだガスを吸入する。
【００３６】
該ガスはターボ分子ポンプ部２を経て第１ねじ溝ポンプ部３１で下方へ送られ、反転流路部７において反転をして次の第２ねじ溝ポンプ部３２で上方へ送られる。
【００３７】
該第２ねじ溝ポンプ部３２の上端部から吐出されたガスは第１排気ガス流路６ａ、第２排気ガス流路６ｂ、排気ガス室６ｃを経て排気口５ａへと導かれる。
【００３８】
このようにケーシング５と外側ステータ３ａとの間に排気ガス室６ｃを設けて両者を隔てると共に第２ねじ溝ポンプ部３２からの排気が該排気ガス室６ｃを通過するようにしたので、外側ステータ３ａが外気によって冷却されることがなく、付着凝固性を有するプロセスガスが該外側ステータ３ａに凝着することがない。
【００３９】
又、排気ガス通路６がケーシング５と内外のステータ３ｂ、３ａとベース部８に囲まれていて、排気ガスが冷却され難い構造なので、排気中に含まれる凝固性ガス成分が通路壁に凝固する不具合が避けられる効果を有している。
【００４０】
更に又、排気口５ａをねじ溝ポンプ部３のケーシング５の側壁部５ｃの中間部に設けたので、ベース部に排気口を有する従来の分子ポンプとは異なり、ベース部８を低温に保つことができると共に、排気口がねじ溝ポンプ部の下方のベース部に設けられている従来の分子ポンプの構造と比較して分子ポンプの全長（全高）を短くできる効果を有している。
【実施例２】
【００４１】
本発明の分子ポンプの実施例２を図２により説明する。
【００４２】
１０は本発明を適用した複合分子ポンプであり、該複合分子ポンプ１０は、上部のターボ分子ポンプ部２０と、該ターボ分子ポンプ部２０の下方部に連設したねじ溝ポンプ部３０とその下方部に固定したベース部８とからなる。
【００４３】
前記ねじ溝ポンプ部３０はロータ（ねじ溝ポンプ部ロータ）４ｂの外周面と狭小の間隙を有して対向する外側ステータ３０ａを有しており、ねじ溝ポンプ部３０を囲繞するケーシング５０は該ねじ溝ポンプ部３０と略同程度の長さ（高さ）に形成されている。
【００４４】
該ケーシング５０と前記外側ステータ３０ａとの間には、円筒状の排気ガス室６０ｂが介在している。
【００４５】
５１はヒータで、前記ケーシング５０を取り巻くように形成されており、該ヒータ５１によってケーシング５０内の排気通路６０を一括して昇温させることができる。
【００４６】
尚、５２は温度センサーで前記ケーシング５０の外側面に取り付けられている。
【００４７】
本実施例の排気通路６０は、ロータ４ｂの下方に設けられている環状の第４排気ガス流路６０ａとこれに連通する前記排気ガス室６０ｂとからなり、該排気通路６０は前記ケーシング５０の側壁部に設けた排気口５ａに連通している。
【００４８】
ねじ溝ポンプ部３０を囲繞するケーシング５０の側壁部５０ｃの下端部より環状の底板部５０ａを内方に突設すると共に該底板部５０ａの内縁部に突条５０ｂを形成し、該突条５０ｂの頂面に円筒状の内壁部５３の下端面を係着した。
【００４９】
該内壁部５３は前記ロータ４ｂを挿通するように配置されており、該内壁部５３の外周面と前記ロータ４ｂの内周面との間に狭小の間隙を有して対向してクリアランス・シール部５４を形成している。
【００５０】
該クリアランス・シール部５４は、上方よりパージガスを放出することにより、下方の第４排気ガス流路６０ａから付着性を有するプロセスガスが浸入して軸受部を汚染するのを防止する役目をしている。
【００５１】
８ａはベース部８に設けられたパージガス供給口を示し、又、８ｂはベース部８に敷設された冷却水管を示す。
【００５２】
１１ａ及び１１ｂはいずれもリング状の断熱部材を示し、一方の断熱部材１１ａは前記ねじ溝ポンプ部３０のケーシング５０の一端部とターボ分子ポンプ部２０のケーシング２ｂとの間に、又他方の断熱部材１１ｂは前記ねじ溝ポンプ部３０のケーシング５０の他端部と前記ベース部８との間にそれぞれ介在し、ねじ溝ポンプ部３０のケーシング５０からターボ分子ポンプ部２０のケーシング２ｂやベース部８への熱伝達を阻止するようにしている。
【００５３】
尚、２ｃはコイルばねを示し、該コイルばね２ｃは静翼の外側リング２ｄを上方へ押し上げる役目を有している。
【００５４】
次に本実施例の複合分子ポンプ１０の作動及びその効果について説明をする。
【００５５】
複合分子ポンプ１０の上部の吸気口１ａから吸入されたガスは、ターボ分子ポンプ部２０及びねじ溝ポンプ３０を経て第４排気ガス流路６０ａに吐出され、排気ガス室６０ｂを経て排気口５ａへと導かれる。
【００５６】
この間、ターボ分子ポンプ部２０及びねじ溝ポンプ部３０の圧縮作用により高温となった排気ガスは、ケーシング５０及び外側ステータ３０ａと内壁部５３の下部とのみと接触し、又これらは一括してヒータ５１によって昇温されるので、排気ガスは高温を保ったまま排気口５ａから排出される。
【００５７】
かくて該ケーシング５０はターボ分子ポンプ部２０やベース部８に直接に接触をせず、断熱的に保たれ、又ベース部８を冷却水で冷却することも可能となる。
【００５８】
即ち、該ケーシング５０内のガスは冷却されないので、該ガス中の凝固し易い成分も凝固することがなく、従って排気ガスがケーシング５０内で凝固しないという効果が得られる。
【実施例３】
【００５９】
本発明の実施例３を図３により説明する。
【００６０】
本実施例は前述の実施例２と下記の構成のみが相違する。
【００６１】
即ち、本実施例の複合分子ポンプ１１は、内壁部５３´の下端部の外方に環状板部５３ａを突出させて有しており、該環状板部５３ａと外側ステータ３０ａとをボルト５３ｃで螺着して、一体の二重円筒構造に形成した。
【００６２】
又、前記底板部５０ａの内縁部の突条５０ｂの上部にＯリング溝を凹設して、該Ｏリング溝に嵌入しているＯリング５５の上に前記内壁部５３´の下端を載置するようにした。
【００６３】
尚、該内壁部５３´と一体の外側ステータ３０ａは、フランジ部３０ｂを介してねじ溝ポンプ部３０のケーシング５０ｃに係着されている。
【００６４】
又、前記環状板部５３ａには複数のガス流通孔５３ｂを貫通して形成している。
【００６５】
次に本実施例の複合分子ポンプ１１の作動及びその効果について説明する。
【００６６】
ねじ溝ポンプ部ロータ４ｂから吐出される排気ガスは、ガス流通孔５３ｂを通り、第４排気ガス流路６０ａに吐出され、以後は前記実施例２の複合分子ポンプ１０の場合と同様である。
【００６７】
本実施例の分子ポンプ１１は前記内壁部５３´と外側ステータ３０ａとを２重円筒構造の一体のものとし、これをフランジ部３０ｂによって外殻のケーシング５０ｃに固定したので、各パーツの芯合せが容易となり、前記内壁部５３´及び外側ステータ３０ａとロータ４ｂの各対向する面間の間隙の精度が良くなり、製造上好ましい効果が得られる。
【００６８】
尚、前記実施例２及び実施例３では、ロータ４ｂの内周部と内壁部５３又は５３´との間をクリアランスシール部５４に形成したが、これは前記内壁部の外周部又は前記ロータの内周部のいずれか一方の周面部にラビリンス溝あるいはねじシール溝を凹設して、クリアランスシール部の代りにラビリンスシール部あるいはねじシール部に形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の分子ポンプは、超高真空装置及びＩＣや半導体等の製造装置における特にねじ溝ポンプ部を有する真空発生装置に用いられる。
【符号の説明】
【００７０】
１、１０、１１分子ポンプ
２、２０ターボ分子ポンプ部
３、３０ねじ溝ポンプ部
３ａ、３ｂ、３０ａステータ
５、５０ケーシング
５ａ排気口
５ｃ側壁部
６、６０排気ガス流路
６ｃ、６０ｂ排気ガス室
８ベース部
１１ａ、１１ｂ、５５断熱部材
３０ｂフランジ部
５０ａ底板部
５３、５３´ 内壁部
５３ａ環状板部
５３ｂガス流通孔
５４クリアランスシール部（ラビリンスシール部あるいはねじシール部）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの外側に円筒状のステータを有するねじ溝ポンプ部をベース部上に立設して有する分子ポンプにおいて、該ねじ溝ポンプ部を囲繞するケーシングと前記ステータとの間に円筒状の排気ガス室を介在させると共に前記ケーシングの側壁部に該排気ガス室に連通する排気口を設けて、前記ねじ溝ポンプ部の排気ガスが前記排気ガス室を介して前記排気口へ連通するように形成した分子ポンプ。
【請求項２】
前記排気口を前記側壁部の中間部に設けた分子ポンプ。
【請求項３】
前記側壁部の一端と前記ベース部の間に断熱部材を介在した請求項１又は請求項２に記載の分子ポンプ。
【請求項４】
前記ねじ溝ポンプ部をターボ分子ポンプ部の下流側に連設して複合分子ポンプに形成した請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の分子ポンプ。
【請求項５】
前記側壁部の他端と前記ターボ分子ポンプ部のケーシングとの間及び該側壁部の一端と前記ベース部との間に断熱部材を介在した請求項４に記載の分子ポンプ。
【請求項６】
前記排気ガス室の下端部を、前記ケーシングの下端部より内方に突設した環状の底板部
で形成すると共に、該底板部の内縁部に円筒状の内壁部を上方へ突出させて設け、該内壁
部の外周部と前記ロータの内周部との間をクリアランスシール部に形成した請求項１乃至
請求項５のいずれか１に記載の分子ポンプ。
【請求項７】
前記内壁部は前記底板部の内縁部の上にＯリング等の弾性を有する部材を介して載置される構造とし、該内壁部の下端部の外方に環状板部を突出させて、該環状板部と前記ロータの外側のステータの下端部とを結着して前記内壁部と前記ステータとが二重円筒状となるように形成し、該環状板部に複数個の貫通するガス流通孔を設けた請求項６に記載の分子ポンプ。
【請求項８】
前記内壁部の外周部又は前記ロータの内周部のいずれか一方の周面部にラビリンス溝又はねじ溝を凹設して、前記内壁部の外周部と前記ロータの外周部との間をラビリンスシール部あるいはねじシール部に形成した請求項６又は請求項７に記載の分子ポンプ。

【図１】