JP3000356B1

JP3000356B1 - 真空ポンプ及び真空装置

Info

Publication number: JP3000356B1
Application number: JP10208584A
Authority: JP
Inventors: 学野中; 隆志岡田
Original assignee: セイコー精機株式会社
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2000-01-17
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: US6364604B1; KR20000011555A; JP2000027789A; DE19931401A1

Abstract

【要約】【課題】ステージ周辺の圧力分布の不均一を解消する
ことが可能な新しい構造の真空ポンプを提供する。【解決手段】大気とつながり駆動機構８６の収容が可
能な中空部２５を内側に有する内筒２２と、内筒２２の
外側に配設される外筒２３と、外筒２３と内筒２２を塞
ぐ底面円環板２４とを備えた外装体２１と、底面円環板
２４に配設された排気口２７と、内筒２２と外筒２３間
に配設されるロータ本体５２と、ロータ本体５２の外周
壁に多段に配設されたロータ翼５４と、ロータ本体５２
を支持する軸受５９，６０と、内筒２２とロータ本体５
２間に配設されてロータ本体５２を回転させるアウター
ロータ型のモータ３３と、外筒２３の内周面に軸方向多
段に配置されたステータ翼５８と、により真空ポンプを
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空ポンプ及び真
空装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置や液晶製造装置などにお
いてドライエッチング、ＣＶＤ、スパッタ、イオン注入
などを行う場合に、チャンバ内のプロセスガスを排気し
て真空処理を行うターボ分子ポンプなどの真空ポンプが
広く使用されている。図８は従来から使用されているタ
ーボ分子ポンプの構成を表したものである。この図８に
示すように、ターボ分子ポンプは、ステータ部とロータ
部にステータ翼とロータ翼を軸方向に多段配置し、モー
タによりロータ部を高速回転することで、図面上側の吸
気口側から図面左下側の排気口側に排気（真空）処理を
行うようになっている。

【０００３】図９はこのようなターボ分子ポンプをチャ
ンバに取り付けた従来の真空装置の概要を表したもので
ある。この図に示されるように、従来の真空装置では、
チャンバ（容器）１０内に試料１１等が配置されるステ
ージ１２が配設されると共に、ステージ１２の下側には
ステージ１２を回転等するための駆動機構１３がチャン
バ１０外に配設されている。そして、チャンバの下面
（または側面）に配設された排気孔１４部分にチャンバ
１０の外側からターボ分子ポンプ１５を取り付けてチャ
ンバ１０内の気体を排気する構造になっている。しか
し、試料１１にある程度の面積がある場合に、ターボ分
子ポンプ１５は試料１１中心から離れた位置に取り付け
られるため、ターボ分子ポンプ１５に近い側Ａでの圧力
が低くなり、遠い側Ｂでの圧力が高くなるというように
試料１０近傍に圧力分布ができてしまう。このようにチ
ャンバ１０の圧力分布に不均一が生じると、試料１０に
対する製造条件、反応条件、測定条件等の各種条件が均
一にならないといる問題があった。特に半導体プロセス
では、最近試料１０としてステージ１２上に配置される
ウエハの径が大径化しているためにウエハ上の圧力の差
が生じやすくなり、均一な製品を製造する上での支障に
なっていた。

【０００４】そこで、従来の真空装置では、チャンバ１
０内の圧力を均一にするために、以下のような各構成の
真空装置が提案されている。例えば、図１０に示すよう
に、チャンバ１０内に複数（図面では４個）の排気口１
４をステージの周辺に均等間隔に配設し、各排気口１４
を分岐配管１７を介して１台のターボ分子ポンプ１５に
接続するようにしたものがある。なお、配管の状態を説
明するために図１０では表示を省略しているが、各排気
口１４の中心位置にステージが配置され、分岐配管１７
に囲まれる中心部分にステージの駆動機構が配置される
ようになっている。このように排気口１４を試料１１の
周囲に均等間隔に配置することで、試料１１周辺の圧力
を均等にすることが可能になっている。

【０００５】また、図１１に示すように、チャンバ１０
内に複数（図面では４個）の排気口１４をステージの周
辺に均等間隔に配設し、各排気口１４のそれぞれにター
ボ分子ポンプ１５を取り付けるこようにした真空装置も
存在する。このように構成した真空装置も、試料１１周
辺に均等配置した複数の排気口１４からターボ分子ポン
プ１５で排気しているので、圧力分布の不均一をなくす
ことが可能になる。

【０００６】さらに、図１２に示すように、チャンバ１
０内のステージ１２と排気口１４との間にコンダクタン
ス調整板１８を配置するようにした真空装置も存在す
る。この真空装置の場合、排気口１４は１つだが、コン
ダクタンス調整板１８が排気流に対する抵抗板として機
能するため、チャンバ１０内での圧力分布の不均一が緩
和されるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１０に示し
た真空装置の場合、チャンバ１０には駆動機構が配設さ
れるため、この駆動機構を避けた位置にターボ分子ポン
プ１５を配置する必要があり、これに伴い分岐配管１７
も駆動機構を避けながらターボ分子ポンプ１５に配管す
る必要がある、このため配管設計の制約上、配管による
コンダクタンス（排気抵抗）が必ずしも均一にならず、
配管途中に圧力調整弁を別途取り付けたり、配管の距離
や太さを変更したりする必要があり、コストがあがると
いう問題があった。また、分岐配管１７によるコンダク
タンスによって、排気速度の大きいターボ分子ポンプ１
５が必要になり、その分装置全体のコストがあがるとい
う問題もあった。さらに、図９の真空装置よりは圧力分
布の不均一が解消されるが、排気口１４が４つ程度の場
合には、依然として各排気口１４の近傍と排気口１４、
１４の中間位置との間で圧力の不均一が発生するという
問題があり、この不均一まで解消する場合には排気口１
４及び配管の数を増やす必要があり、さらにコストがあ
がるという問題がある。

【０００８】一方、図１１に示した真空装置の場合、各
排気口１４に独立してターボ分子ポンプ１３が取り付け
られているため、分岐配管によるコンダクタンスの上昇
はないが、ターボ分子ポンプを複数台使用するため、分
岐配管の場合よりもコストがかかるという問題がある。
また、図１０の真空装置の場合と同様に、各排気口１４
の近傍と排気口１４、１４の中間位置との間で圧力の不
均一が発生するという問題があった。また、図１２に示
した真空装置の場合、コンダクタンス調整板１８を取り
付けるコストがかかると共に、圧力分布の不均一に対し
て十分な効果は得られなかった。

【０００９】そこで、本発明は、ステージ周辺の圧力分
布の不均一を解消することが可能な新しい構造の真空ポ
ンプを提供することを第１の目的とする。また、ステー
ジ周辺の圧力分布の不均一を解消することが可能な新し
い構造の真空装置提供することを第２の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、大気とつながり他装置の収容が可能な中空部を内側
に有し、排気作用を行う場合の上流側端部に半径方向内
側に延びる内側フランジが延設された内筒と、この内筒
の外側に配設され、排気作用を行う場合の上流側端部に
半径方向外側に延びる外側フランジが延設された外筒
と、この外筒と前記内筒の間をその一端側で塞ぐ底面板
とを備えた外装体と、この外装体の前記一端側に配設さ
れた排気口と、前記内筒と前記外筒間に配設されるロー
タ本体と、このロータ本体を支持する軸受と、前記内筒
と前記ロータ本体間、又は前記外筒と前記ロータ本体間
に配設され、前記ロータ本体を回転させるモータと、前
記内筒と前記ロータ本体間、又は前記外筒と前記ロータ
本体間に配設され、前記外装体の他端側を吸気口として
気体分子を移送して前記排気口から排気するポンプ機構
と、を真空ポンプに具備させて前記第１の目的を達成す
る。請求項２に記載した発明では、請求項１に記載した
真空ポンプにおいて、前記内筒と前記ロータ本体間、又
は前記外筒と前記ロータ本体間のうち、前記ポンプ機構
が配設されない側に気体分子が逆流することを防止する
非接触のシール機構を、前記一端側及び前記他端側の少
なくとも一方に配設する。請求項３に記載した発明で
は、大気とつながり他装置の収容が可能な中空部を内側
に有する内筒と、この内筒の外側に配設される中間筒
と、この中間筒の外側に配設される外筒と、前記内筒と
前記中間筒との間及び前記中間筒と前記外筒との間をそ
の一端側で塞ぐ底面板とを備えた外装体と、この外装体
の前記一端側に配設された排気口と、前記中間筒の前記
一端側に配設された連通孔と、前記内筒と前記中間筒間
に配設される内側ロータ本体と、前記中間筒と前記外筒
間に配設される外側ロータ本体と、前記内側ロータ本体
と前記外側ロータ本体とを前記中間筒の上側で連接する
連接板とを備えたロータ本体と、このロータ本体を支持
する軸受と、前記中間筒と前記内側ロータ本体の間、又
は前記中間筒と前記外側ロータ本体との間に配設され、
前記ロータ本体を回転させるモータと、前記内側ロータ
本体と内筒間、及び、前記外側ロータ本体と外筒間に配
設され、前記外装体の他端側を吸気口として気体分子を
移送して前記排気口から排気するポンプ機構と、真空ポ
ンプに具備させて前記目的を達成する。請求項４に記載
した発明では、請求項１、請求項２、又は請求項３に記
載の真空ポンプにおいて、前記ポンプ機構は、ネジ溝機
構、前記ロータ本体に配設されたブレード、前記ロータ
本体に配設されたディスク、又はこれらの組み合わせに
より、気体分子に運動量を与えることで排気を行う。請
求項５に記載した発明では、請求項１に記載の真空ポン
プにおいて、前記内側フランジの上端面にはチャンバ内
と大気とをシールするための円環状の内側シール溝が全
周にわたって形成され、前記外側フランジの上端面には
チャンバ内と大気とをシールするための円環状の外側シ
ール溝が全周にわたって形成されている。請求項６に記
載した発明では、請求項１、請求項２、請求項３、請求
項４、又は請求項５に記載の真空ポンプにおいて、前記
軸受は、磁気軸受を使用する。請求項７に記載した発明
では、環状の排気口を有する容器と、この容器内で前記
排気口の内側に配設されたステージと、前記容器外に配
設された前記ステージの駆動機構と、前記駆動機構を前
記中空部に収容すると共に、前記排気口に前記吸気口が
連続するように前記一端側が前記容器に取り付けられた
請求項１から請求項６のうちのいずれか１の請求項に記
載された真空ポンプと、を真空装置に具備させて、前記
第２の目的を達成する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に好適な実施の形態
について、図１から図７を参照して詳細に説明する。図
１は、本実施形態の真空ポンプの一例であるターボ分子
ポンプの構成を表したもので、（ａ）は正面図（の半
分）を表したもので、（ｂ）は断面構成を表したもので
ある。この図１に示されるように、ターボ分子ポンプ２
０は、その外周面が大気と接する外装体２１を備えてい
る。この外装体２１は、内周壁が大気と接する内筒２２
と、外周壁が大気と接する外筒２３と、円環形状の底面
円環板２４とから構成されている。外装体２１は、全体
として中空円柱形状をしており、内筒２２の内周壁に囲
まれた部分が中空部２５を形成し、この中空部にステー
ジの駆動機構やケーブル等が収容されるようになってい
る。

【００１２】内筒２２と外筒２３との間は、チャンバの
排気口と連接される吸気口２６を形成している。底面円
環板２４は、図１に示されるように、内筒２２と外筒２
３の下側（排気作用を行う場合の下流側）端面に溶接又
は一体形成により配設されている。底面円環板２４に
は、円形の排気口２７が１又は複数箇所（本実施形態で
は１箇所）形成されおり、吸気口２６から吸気したチャ
ンバ内のプロセスガス等を排気口２７から排気するよう
になっている。なお、本実施形態では排気口２７を底面
円環板２４に形成したが、他に外筒２３や内筒２２の下
側に形成するようにしてもよい。

【００１３】内筒２２の内径はそれぞれの設計仕様によ
って異なるが、本実施形態では、例えば４００ｍｍにな
っている。内筒２２の上側（排気作用を行う場合の上流
側）端部には、半径方向内側に延びる内側フランジ２８
が延設されている。この内側フランジ２８の上端面に
は、チャンバ内と大気とをシールするための、円環状の
内側シール溝２９が全周にわたって形成されている。こ
の内側シール溝２９には、Ｏリングやメタルシールが配
設されるようになっている。内側フランジ２８には、複
数のボルト孔３０が円周等分箇所に形成されており、チ
ャンバやステージが取り付けられる取付板、又はステー
ジに、内側フランジ２８がボルト結合されるようになっ
ている。内筒２２の外周の軸方向ほぼ中央部にアウター
ロータ型のモータ３３が配設されており、内筒２２の外
周壁にステータコイル３４が取り付けられている。この
モータ３３は、各ターボ分子ポンプの設計仕様により異
なるが、通常数万ｒｐｍ（２万〜５万ｒｐｍ）で回転す
るようになっている。

【００１４】外筒２３の上側（排気作用を行う場合の上
流側）端部には、半径方向外側に延びる外側フランジ３
８が延設されている。この外側フランジ３８の上端面に
は、チャンバ内と大気とをシールするための、円環状の
外側シール溝３９が全周にわたって形成されている。こ
の外側シール溝３９には、Ｏリングやメタルシールが配
設されるようになっている。外側フランジ３８には、複
数のボルト孔４０が円周等分箇所に形成されており、チ
ャンバに外側フランジ３８がボルト結合されるようにな
っている。外装体２１の所定箇所には、図示しないが、
モータ３３駆動用の電気系統やその他の各電気系統のた
めのコネクタが配置されている。コネクタの配置位置と
しては、例えば、底面円環板２４から下方向に取り付け
たり、外筒２３の下流側に半径外方向に取り付けたり、
又は内筒２２の下流側に半径中心側方向に（すなわち、
中空部内に向かって）取り付けたりすることができる。

【００１５】外装体２１の内筒２２と外筒２３の間に
は、モータ３３によって回転されるロータ５１が配設さ
れている。ロータ５１は、円筒状のロータ本体５２と、
ロータ本体５２の上側に配設された半径方向内側に延設
された円環状の鍔部５３と、ロータ本体５２の外周壁に
多段に配設されたロータ翼５４を備えている。ロータ本
体の内周壁には、モータ３３のロータ３５がステータコ
イル３４と対向して取り付けられている。内筒２２と対
向する鍔部５３の内周壁には、ネジ溝５６が形成されて
いる。このネジ溝５６は、チャンバ内から排気したプロ
セスガスが排気口２７から排気されずに、底面円環板２
４部分からロータ本体５２と内筒２２との間を通ってチ
ャンバ内に逆流することを防止するためのシール構造と
して機能するようになっている。

【００１６】各段のロータ翼５４は、その外側が開放さ
れた複数のロータブレード（羽根）５５を有している。
各ロータブレード５５は、ロータ本体５２の回転軸に対
して所定角度で傾斜させて放射状に設けられている。本
実施形態におけるロータ５１は、ロータ本体５２、鍔部
５３、ロータ翼５４、及びロータブレード５５が一体形
成されているが、ロータ翼５４を各段毎に形成して軸方
向に結合させるようにしてもよい。

【００１７】外筒２３の内周面には、ステータ翼５８が
図示しない円筒形状をした軸方向のスペーサを介して軸
方向多段に配置されている。各段のステータ翼５８は円
周方向に２分割されており、各段のロータ翼５４間に外
周側から挿入して組み立てるようになっている。ステー
タ翼５８は、内側円環部と、外周側の一部がスペーサに
よって周方向に挟持される外側円環部と、内側円環部と
外側円環部とにより両端が放射状に所定角度で支持され
た複数のステータブレードとから構成されている。内側
円環部の内径は、ロータ本体５２の外径よりも大きく形
成され、内側円環部の内周面とロータ本体５２の外周面
とが接触しないようになっている。このステータ翼５８
は、円周２分割された例えばステンレス製鋼又はアルミ
ニウム製の薄肉の板から、エッチング法等により半円環
状の外形部分とステータブレードの部分を切り出し、ス
テータブレードの部分をプレス加工により所定角度に曲
げることで形成される。

【００１８】内筒２２とロータ本体５２との間には、モ
ータ３３を挟んだ両端部近傍にスラスト方向とラジアル
方向を受ける軸受５９と軸受６０とが配設されている。
本実施形態では、軸受５９、６０として、ベアリングが
使用されている。

【００１９】このように形成されたターボ分子ポンプ２
０は、モータ３３の駆動によってロータ５１が矢印Ｒ方
向（図面右回り方向）に数万ｒｐｍで回転されると、吸
気口２６から排気口２７に向かって、チャンバ内のプロ
セスガス等の排気作用が行われるようになっている。

【００２０】図２は、このように構成されたターボ分子
ポンプ２０をチャンバに取り付けた状態を表した真空装
置６９の断面図であり、図３はその一部断面斜視図であ
る。これらの図に示されるようにチャンバ７０内には、
試料７１が配置されるステージ７２と、このステージ７
２が取り付けられる円形の取付板７３が配置されてい
る。そして、ステージ７２の周囲には、全周にわたって
環状の排気口７５が形成されている。

【００２１】この排気口７５の周縁部には、ターボ分子
ポンプ２０の外側フランジ３８に配設されたボルト孔４
０と連通するボルト穴が設けられており、ボルト８１に
よりチャンバ７０と外側フランジ３８とが締結されるよ
うになっている。外側フランジ３８の外側シール溝３９
内にはＯリング８２が嵌合されており、これによりチャ
ンバ７０と外側フランジ３８部分がシールされている。

【００２２】取付板７３の外周縁部には、ターボ分子ポ
ンプ２０の内側フランジ２８に配設されたボルト孔３０
と連通するボルト穴が設けられており、ボルト８３によ
りチャンバ７０と内側フランジ２８とが締結されるよう
になっている。内側フランジ２８の内側シール溝２９内
にはＯリング８４が嵌合されており、これによりチャン
バ７０と内側フランジ２８部分がシールされている。

【００２３】取付板７３の下側（大気側）には、ステー
ジ７２を回転したり、ステージ上の温度を調整したりす
るための駆動機構８６が取り付けられ、駆動機構８６に
は制御用のケーブル８７が接続されている。この駆動機
構８６及びケーブル８７は、ターボ分子ポンプ２０の内
筒の内周壁に囲まれて形成された中空部２５内に収容さ
れている。

【００２４】以上のように構成されたターボ分子ポンプ
２０及びターボ分子ポンプ装置６９によれば、モータ３
３によりロータ５１を矢印Ｒ方向に定格値（２万〜５万
ｒｐｍ）で高速回転することで、ロータ翼５４も高速回
転する。これにより、チャンバ７０内のプロセスガス等
が排気孔７５及びターボ分子ポンプ２０の吸気口２６を
介して、ロータ翼５４により図面下側に排気され、排気
口２７に接続された排気管８９に排気される。このよう
に、本実施形態によれば、試料７１が配置されるステー
ジ７２の周囲全体からプロセスガス等が均等に排気され
るため、チャンバ７０内における試料７１周辺の圧力を
均一にすることができる。

【００２５】また、本実施形態では、内筒２２と対向す
る鍔部５３の内周壁にネジ溝５６が形成されてシール構
造として機能している。このため、チャンバ７０内から
底面円環板２４部分にまで移動されたプロセスガスが、
排気口２７から排気されずに下流側の軸受６０及びロー
タ本体５２と内筒２２との間を通ってチャンバ７０内に
逆流することが防止される。なお、本実施形態ではロー
タ本体５２と内筒２２との間の逆流を防止するためのシ
ール構造として、ネジ溝５６を鍔部５３に形成したが、
ラビリンス構造によるラビリンスパッキン、その他各種
のシール構造を採用するようにしてもよい。

【００２６】次に第２の実施形態について説明する。図
４は、第２の実施形態における真空ポンプ２０の構成を
表したもので、（ａ）は正面図（の半分）を表したもの
で、（ｂ）は断面構成を表したものである。なお、図１
により説明した第１の実施形態と同一の部分には同一の
符号を付して適宜その説明を省略するものとする。第２
の実施形態における真空ポンプ２０では、ステータ翼５
８とロータ翼５４とによる排気作用に加えて、ネジ溝ポ
ンプ９０により排気作用を行うようにしたもので、ター
ボ分子ポンプとネジ溝ポンプ９０を組み合わせた構造に
なっている。即ち、第１の実施形態では、軸方向の全体
にわたってロータ翼５４とステータ翼５８を交互に多段
配置するようにしたが、この実施形態では、ロータ翼５
４とステータ５８を軸方向の途中まで上流側に形成し、
これと連続して下流側にネジ溝ポンプ９０が配置されて
いる。ネジポンプ９０は、外筒２３の下流側内径壁に螺
旋構造のネジ溝９１が複数条形成されている。そして、
このネジ溝９１と対向する円筒９２が、ロータ本体５２
の外周壁に沿って半径方向外側に延設された環状の保持
板９３に配設されている。本実施形態では円筒９２及び
保持板９３がロータ本体５２と一体形成されているが、
それぞれ別体に形成された円筒９２、保持板９３をロー
タ本体５２に溶接等により固定するようにしてもよい。
なお、この実施形態では、ネジ溝９１をステータ側（外
筒２３側）に形成したが、ネジ溝をロータ本体５２の円
筒９２の外径壁に形成するようにしてもよい。またネジ
溝９１を外筒２３に形成すると共に、円筒９２の外径壁
にも形成するようにしてもよい。

【００２７】また、本実施形態の真空ポンプ２０では、
ロータ本体５２上部の鍔部５３の内周壁に形成された逆
流防止用のシール溝５６に加えて、ロータ本体５２の下
端部（軸受６０よりも下流側）の内周壁にも逆流防止用
のシール溝９４が形成されている。これにより逆流防止
効果が向上される。

【００２８】次に第３の実施形態について説明する。図
５は、第３の実施形態における真空ポンプ２０の構成を
表したもので、（ａ）は正面図（の半分）を表したもの
で、（ｂ）は断面構成を表したものである。なお、図１
により説明した第１の実施形態と同一の部分には同一の
符号を付して適宜その説明を省略するものとする。第３
の実施形態におけるターボ分子ポンプ２０では、ステー
タ翼５８とロータ翼５４とによる排気作用に加えて、遠
心流型ポンプ９６により排気作用を行うようにしたもの
で、ターボ分子ポンプと遠心流型ポンプ９６を組み合わ
せた構造になっている。即ち、第３の実施形態では、ロ
ータ翼５４とステータ５８を軸方向の途中まで上流側に
形成し、これと連続して下流側に遠心ディスク型のロー
タ翼５４ｂとステータ翼５８ｂとが交互に多段配置され
るようになっている。

【００２９】次に第４の実施形態について説明する。図
６は、第４の実施形態における真空ポンプ２０の構成を
表したもので、（ａ）は正面図（の半分）を表したもの
で、（ｂ）は断面構成を表したものである。なお、図１
により説明した第１の実施形態と同一の部分には同一の
符号を付して適宜その説明を省略するものとする。この
第４の実施形態におけるターボ分子ポンプ２０では、内
筒２２と外筒２３との間に中間筒１００が配置されてい
る。この中間筒１００は、その下端部（下流側端部）が
底面円環板２４と一体形成又は溶接されている。中間筒
１００の軸方向ほぼ中央部にはアウターロータ型のモー
タ３３が配設されており、中間筒１００の外周壁にステ
ータコイル３４が取り付けられている。また、中間筒１
００の下端部には排気口２７の近傍に中間筒１００の内
側と外側とを連通させる連通孔１０１が形成されてい
る。

【００３０】本実施形態のロータ５１は、外筒２３と中
間筒１００との間に配置される外側ロータ本体１１０
と、中間筒１００と内筒２２との間に配置される内側ロ
ータ本体１１１と、両ロータ本体１１０、１１１を接続
する円環状のロータ円環板（連接板）１１２とを備えて
いる。外側ロータ本体１１０の外周壁には外側ロータ翼
１１５が多段に配設され、内周壁にはモータ３３のロー
タ３５がステータコイル３４と対向して配置されてい
る。各段の外側ロータ翼１１５は、その半径方向外側が
開放された複数の外側ロータブレード（羽根）１１６を
有している。各外側ロータブレード１１６は、ロータ５
１の回転軸に対して所定角度で傾斜させて放射状に設け
られている。内側ロータ本体１１１の内周壁には内側ロ
ータ翼１１８が多段に配設され、外周壁と中間筒１００
の内周壁との間には上下両端側に軸受５９、６０が配設
されている。各段の内側ロータ翼１１８は、その半径方
向内側（中心軸側）が開放された複数の内側ロータブレ
ード（羽根）１１９を有している。各内側ロータブレー
ド１１９は、ロータ５１の回転軸に対して所定角度で傾
斜させて放射状に設けられている。

【００３１】このように形成されたターボ分子ポンプ２
０は、図２、図３に示した第１の実施形態と同様に、外
側フランジ３８がボルト８１によりチャンバに接続さ
れ、内側フランジ２８がボルト８３により取付板７３に
接続されて、真空装置を形成するようになっている。

【００３２】このように構成されたターボ分子ポンプ２
０及び真空装置によれば、モータ３３によりロータ５１
を矢印Ｒ方向に定格値（２万〜５万ｒｐｍ）で高速回転
することで、外側ロータ翼１１５及び内側ロータ翼１１
８も高速回転する。これにより、チャンバ７０内のプロ
セスガス等が排気孔７５及びターボ分子ポンプ２０の吸
気口２６を介して、外側ロータ翼１１５及び内側ロータ
翼１１８により、ロータ５１の内側及び外側を通る２系
統の流れで図面下側に排気される。そして、内側ロータ
翼１１８により下流側に排気された気体分子は連通孔１
０１を通り、外側ロータ翼１１５により下流側に排気さ
れた気体分子と共に、排気口２７に接続された排気管８
９に排気される。

【００３３】第１の実施形態では、排気作用を行わない
ロータ本体５２の内側では排気作用を行わないために排
気ガスの逆流を防止するためのシール機構として鍔部５
３とネジ溝５６を設けるようにしたが、本実施形態によ
れば、ロータ５１の外周側だけでなく、内周側にも内側
ロータ翼１１８が形成され、ロータ５１の内側でも排気
作用が行われるので、排気ガスの逆流が完全に防止され
る。

【００３４】なお、この第４の実施形態においても、図
４、図５で説明した第２の実施形態、第３の実施形態と
同様に、ターボ分子ポンプとネジ溝ポンプとの組み合わ
せ構造、ターボ分子ポンプと遠心流型ポンプとの組み合
わせ構造を採用するようにしてもよい。

【００３５】次に第５の実施形態に付いて説明する。図
７は、第２の実施形態における真空ポンプ２０の構成を
表したもので、（ａ）は正面図（の半分）を表したもの
で、（ｂ）は断面構成を表したものである。なお、図１
により説明した第１の実施形態と同一の部分には同一の
符号を付して適宜その説明を省略するものとする。この
第５の実施形態における真空ポンプ２０の基本的構成
は、図４に示した第２の実施形態における真空ポンプと
同様に、ターボ分子ポンプとネジ溝ポンプとを組み合わ
せた複合ポンプとなっている。

【００３６】そして、この真空ポンプ２０では、内筒２
２とロータ本体５２との軸受として、５軸制御の磁気軸
受が使用されている。すなわち、モータ３３の上流側に
径方向の２軸を受ける２対のラジアル磁気軸受１２０、
１２１が配置され、下流側に径方向の２軸を受ける２対
のラジアル磁気軸受１２２、１２３が配置されている。
更に軸方向の１軸を受けるスラスト磁気軸受（図示しな
い）が配置されている。そして、ラジアル磁気軸受１２
０、１２２の更に上流側と下流側には、ターボ分子ポン
プ２０を磁気軸受装置のタッチダウンから保護するため
の保護ベアリング１２５、１２６が配設されている。保
護ベアリング１２５、１２６は、通常運転時には非接触
状態に取り付けられている。

【００３７】各ラジアル磁気軸受１２０〜１２１（及び
スラスト磁気軸受）は、半径方向（及び軸方向）の磁力
を発生させる電磁石と、ロータ本体５１の半径方向（軸
方向の位置を検出するセンサとを備えている。そして、
電磁石に励磁電流が供給されることによって、ロータ本
体５１が磁気浮上される。この励磁電流は、磁気浮上時
に、各センサからの位置検知信号に応じて制御され、こ
れによってロータ本体５１が半径方向（及び軸方向）の
所定位置に保持されるようになっている。この磁気軸受
を使用することによって、機械的接触部分が存在しない
ため粉塵の発生がなく、また、シール用のオイル等が不
要であるためガス発生もなく、クリーンな環境での駆動
を実現でき、半導体製造等の高いクリーン度が要求され
る場合に適している。なお、真空ポンプ２０の軸受とし
て磁気軸受を使用することは、第１の実施形態、第３の
実施形態、及び第４の実施形態においても同様に使用す
ることが可能である。

【００３８】以上説明したように、各実施形態によれ
ば、チャンバ７０外に設置される駆動機構８６等の各種
機器を収容することが可能な中空部２５が形成され、こ
の中空部の外周全体にわたって円環状の吸気口２６が形
成されているので、チャンバ７０内の排気口７５の内側
全体において均一な圧力分布を得ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明発明によれ
ば、ステージ周辺の圧力分布を均一にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空ポンプにおける第１の実施形態で
あるターボ分子ポンプを表したもので、（ａ）は正面図
（の半分）を表したもので、（ｂ）は断面構成を表した
ものである。

【図２】同上、実施形態のターボ分子ポンプをチャンバ
に取り付けた状態を表した真空装置の断面図である。

【図３】同上、図２の一部断面斜視図である。

【図４】本発明の第２の実施形態における真空ポンプの
構成を表したもので、（ａ）は正面図（の半分）を表し
たもので、（ｂ）は断面構成を表したものである。

【図５】本発明の第３の実施形態における真空ポンプの
構成を表したもので、（ａ）は正面図（の半分）を表し
たもので、（ｂ）は断面構成を表したものである。

【図６】本発明の第４の実施形態における真空ポンプの
構成を表したもので、（ａ）は正面図（の半分）を表し
たもので、（ｂ）は断面構成を表したものである。

【図７】本発明の第５の実施形態における真空ポンプの
構成を表したもので、（ａ）は正面図（の半分）を表し
たもので、（ｂ）は断面構成を表したものである。

【図８】従来のターボ分子ポンプの構成をあらわした断
面図である。

【図９】従来のターボ分子ポンプをチャンバに取り付け
た従来の真空装置の概要を表した説明図である。

【図１０】従来の他の真空装置の概要を表した説明図で
ある。

【図１１】従来の更に他の真空装置の概要を表した説明
図である。

【図１２】従来の更に他の真空装置の概要を表した説明
図である。

【符号の説明】

２０ターボ分子ポンプ２１外装体２２内筒２３外筒２４底面円環板２５中空部２６吸気口２７排気口（ポンプ側）２８内側フランジ２９内側シール溝３０ボルト孔３３モータ３４ステータコイル３５ロータ（モータ）３８外側フランジ３９外側シール溝４０ボルト孔５１ロータ５２ロータ本体５３鍔部５４ロータ翼５６ネジ溝５８ステータ翼５９、６０軸受６９真空装置７０チャンバ７１試料７２ステージ７３取付板７５排気口（チャンバ側）８１、８３ボルト８４Ｏリング８６駆動機構８７ケーブル８９排気管９０ネジ溝ポンプ９１ネジ溝９２円筒９３保持板９４シール溝９６遠心流型ポンプ１００中間筒１０１連通孔１１０外側ロータ本体１１１内側ロータ本体１１５外側ロータ翼１１６外側ロータブレード１１８内側ロータ翼１１９内側ロータブレード１２０、１２１、１２２、１２３ラジアル磁気軸受１２５、１２６保護ベアリング

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】大気とつながり他装置の収容が可能な中
空部を内側に有し、排気作用を行う場合の上流側端部に
半径方向内側に延びる内側フランジが延設された内筒
と、この内筒の外側に配設され、排気作用を行う場合の
上流側端部に半径方向外側に延びる外側フランジが延設
された外筒と、この外筒と前記内筒の間をその一端側で
塞ぐ底面板とを備えた外装体と、この外装体の前記一端側に配設された排気口と、前記内筒と前記外筒間に配設されるロータ本体と、このロータ本体を支持する軸受と、前記内筒と前記ロータ本体間、又は前記外筒と前記ロー
タ本体間に配設され、前記ロータ本体を回転させるモー
タと、前記内筒と前記ロータ本体間、又は前記外筒と前記ロー
タ本体間に配設され、前記外装体の他端側を吸気口とし
て気体分子を移送して前記排気口から排気するポンプ機
構と、を具備することを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】前記内筒と前記ロータ本体間、又は前記
外筒と前記ロータ本体間のうち、前記ポンプ機構が配設
されない側に気体分子が逆流することを防止する非接触
のシール機構を、前記一端側及び前記他端側の少なくと
も一方に配設したことを特徴とする請求項１に記載の真
空ポンプ。
【請求項３】大気とつながり他装置の収容が可能な中
空部を内側に有する内筒と、この内筒の外側に配設され
る中間筒と、この中間筒の外側に配設される外筒と、前
記内筒と前記中間筒との間及び前記中間筒と前記外筒と
の間をその一端側で塞ぐ底面板とを備えた外装体と、この外装体の前記一端側に配設された排気口と、前記中間筒の前記一端側に配設された連通孔と、前記内筒と前記中間筒間に配設される内側ロータ本体
と、前記中間筒と前記外筒間に配設される外側ロータ本
体と、前記内側ロータ本体と前記外側ロータ本体とを前
記中間筒の上側で連接する連接板とを備えたロータ本体
と、このロータ本体を支持する軸受と、前記中間筒と前記内側ロータ本体の間、又は前記中間筒
と前記外側ロータ本体との間に配設され、前記ロータ本
体を回転させるモータと、前記内側ロータ本体と内筒間、及び、前記外側ロータ本
体と外筒間に配設され、前記外装体の他端側を吸気口と
して気体分子を移送して前記排気口から排気するポンプ
機構と、を具備することを特徴とする真空ポンプ。
【請求項４】前記ポンプ機構は、ネジ溝機構、前記ロ
ータ本体に配設されたブレード、前記ロータ本体に配設
されたディスク、又はこれらの組み合わせにより、気体
分子に運動量を与えることで排気を行うことを特徴とす
る請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の真空ポン
プ。
【請求項５】前記内側フランジの上端面にはチャンバ
内と大気とをシールするための円環状の内側シール溝が
全周にわたって形成され、前記外側フランジの上端面にはチャンバ内と大気とをシ
ールするための円環状の外側シール溝が全周にわたって
形成さ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。
【請求項６】前記軸受は、磁気軸受を使用することを
特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、
又は請求項５に記載の真空ポンプ。
【請求項７】環状の排気口を有する容器と、この容器内で前記排気口の内側に配設されたステージ
と、前記容器外に配設された前記ステージの駆動機構と、前記駆動機構を前記中空部に収容すると共に、前記排気
口に前記吸気口が連続するように前記一端側が前記容器
に取り付けられた請求項１から請求項６のうちのいずれ
か１の請求項に記載された真空ポンプと、を具備することを特徴とする真空装置。