特開 2022-164019 ターボ分子ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022164019

(43)【公開日】2022-10-27

(54)【発明の名称】ターボ分子ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 19/04 20060101AFI20221020BHJP

【ＦＩ】

F04D19/04 D

F04D19/04 E

F04D19/04 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021069220

(22)【出願日】2021-04-15

(71)【出願人】

【識別番号】508275939

【氏名又は名称】エドワーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114971

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 修

(72)【発明者】

【氏名】武田 昌之

(72)【発明者】

【氏名】金田 浩

(72)【発明者】

【氏名】水野 ゆかり

【テーマコード（参考）】

3H131

【Ｆターム（参考）】

3H131AA02

3H131AA07

3H131BA04

3H131BA06

3H131BA11

3H131BA15

3H131CA31

3H131CA35

(57)【要約】

【課題】 気体吸着物体に起因して軸方向の吸気口の長さを大きくせずに、気体吸着物体を配置したターボ分子ポンプを得る。
【解決手段】 当該ターボ分子ポンプは、ケーシング（外筒１２７）内にロータ部およびステータ部を備える。そして、当該ターボ分子ポンプは、そのステータ部またはケーシングにおいてゲッタポンプ部を備え、また、そのゲッタポンプ部における気体吸着物体４０１の活性化および再生化の少なくとも一方を行うヒータ部４０２を備える。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシング内にロータ部およびステータ部を備えるターボ分子ポンプにおいて、
前記ステータ部または前記ケーシングに配置されたゲッタポンプ部と、
前記ゲッタポンプ部における気体吸着物体の活性化および再生化の少なくとも一方を行うヒータ部と、
を備えることを特徴とするターボ分子ポンプ。

【請求項2】

前記ゲッタポンプ部は、前記ステータ部に配置され、
前記ステータ部は、複数段の固定翼と、前記複数段の固定翼の位置決めをする複数段の固定翼スペーサとを備え、
前記ゲッタポンプ部は、前記複数段の固定翼のうちの少なくとも１段の固定翼、または前記複数段の固定翼スペーサのうちの少なくとも１段の固定翼スペーサに配置されていること、
を特徴とする請求項１記載のターボ分子ポンプ。

【請求項3】

前記ヒータ部は、前記固定翼スペーサに配置されることを特徴とする請求項２記載のターボ分子ポンプ。

【請求項4】

前記気体吸着物体の温度制御を行うための温度センサと、制御装置とをさらに備え、
前記制御装置は、前記温度センサの出力信号に基づいて前記気体吸着物体の温度制御を行い、
前記ゲッタポンプ部は、前記ステータ部に配置され、
前記ステータ部は、複数段の固定翼と、前記複数段の固定翼の位置決めをする複数段の固定翼スペーサとを備え、
前記温度センサは、前記複数段の固定翼スペーサのうちの少なくとも１段の固定翼スペーサに配置されること、
を特徴とする請求項１記載のターボ分子ポンプ。

【請求項5】

制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記ヒータ部の導通電流を特定し、前記導通電流に基づく定抵抗制御を行うことで前記気体吸着物体の温度制御を行うこと、
を特徴とする請求項１記載のターボ分子ポンプ。

【請求項6】

前記ゲッタポンプ部が配置された第１部材と当該第１部材に隣接する第２部材との間の熱抵抗を、前記第１部材および前記第２部材とが面接触する場合に比べて増加させる熱抵抗増加手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のターボ分子ポンプ。

【請求項7】

前記ロータ部は、複数段の回転翼を備え、
前記ゲッタポンプ部は、前記複数段の回転翼のうちの第１段の回転翼より排気口側に配置されること、
を特徴とする請求項１記載のターボ分子ポンプ。

【請求項8】

前記ゲッタポンプ部は、前記ステータ部に配置され、
前記ケーシングは、前記ヒータ部と外部回路とを電気的に接続する外部接続部を備えること、
を特徴とする請求項１記載のターボ分子ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ターボ分子ポンプに関するものである。

【背景技術】

【0002】

あるターボ分子ポンプは、ゲッタポンプ部を備えており、そのゲッタポンプ部は、吸気口の中空部において蛇行させた板状の気体吸着金属部およびヒータ部を備えている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平２－２１５９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述のターボ分子ポンプでは、吸気口の中空部に、蛇行させた板状の気体吸着金属部およびヒータ部が設置されているため、軸方向における吸気口の長さが大きくなってしまう。そして、吸気口の長さが大きくなることで、上述のターボ分子ポンプの軸方向の長さが大きくなる為、設置スペースの制約がある場合に、本構造の採用は困難である。

【0005】

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、気体吸着物体に起因して軸方向の吸気口の長さを大きくせずに、気体吸着物体を配置したターボ分子ポンプを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るターボ分子ポンプは、ケーシング内にロータ部およびステータ部を備えるターボ分子ポンプであり、ステータ部またはケーシングに配置されたゲッタポンプ部と、ゲッタポンプ部における気体吸着物体の活性化および再生化の少なくとも一方を行うヒータ部とを備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、気体吸着物体に起因して軸方向の吸気口の長さを大きくせずに、気体吸着物体を配置したターボ分子ポンプが得られる。

【0008】

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係る真空ポンプとしてのターボ分子ポンプを示す縦断面図である。

【図2】図２は、図１に示すターボ分子ポンプの電磁石の励磁制御をするアンプ回路を示す回路図である。

【図3】図３は、電流指令値が検出値より大きい場合の制御を示すタイムチャートである。

【図4】図４は、電流指令値が検出値より小さい場合の制御を示すタイムチャートである。

【図5】図５は、実施の形態１に係るターボ分子ポンプにおけるゲッタポンプ部の一例を示す断面図である。

【図6】図６は、実施の形態２に係るターボ分子ポンプにおけるゲッタポンプ部の一例を示す断面図である。

【図7】図７は、実施の形態３に係るターボ分子ポンプにおけるゲッタポンプ部の一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

【0011】

実施の形態１．

【0012】

このターボ分子ポンプ１００の縦断面図を図１に示す。図１において、ターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。そして、外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードである複数の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３が備えられている。この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。回転体１０３は、一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属によって構成されている。

【0013】

上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接して、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応して４個の上側径方向センサ１０７が備えられている。上側径方向センサ１０７は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸１１３の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸１１３の位置を検出する。この上側径方向センサ１０７はロータ軸１１３、すなわちそれに固定された回転体１０３の径方向変位を検出し、制御装置２００に送るように構成されている。

【0014】

この制御装置２００においては、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ１０７によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４の励磁制御指令信号を生成し、図２に示すアンプ回路１５０（後述する）が、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４を励磁制御することで、ロータ軸１１３の上側の径方向位置が調整される。

【0015】

そして、このロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄、ステンレスなど）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。

【0016】

さらに、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向位置信号が制御装置２００に送られるように構成されている。

【0017】

そして、制御装置２００において、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ１０９によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、アンプ回路１５０が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石１０６Ａが磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂが金属ディスク１１１を下方に吸引し、ロータ軸１１３の軸方向位置が調整される。

【0018】

このように、制御装置２００は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。なお、これら上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０については、後述する。

【0019】

一方、モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置２００によって制御されている。また、モータ１２１には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転速度が検出されるようになっている。

【0020】

さらに、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。制御装置２００では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。

【0021】

回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）が配設されている。回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。

【0022】

また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼１２３の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・）の間に嵌挿された状態で支持されている。

【0023】

固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設されている。ベース部１２９には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。チャンバ（真空チャンバ）側から吸気口１０１に入ってベース部１２９に移送されてきた排気ガスは、排気口１３３へと送られる。

【0024】

さらに、ターボ分子ポンプ１００の用途によって、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間には、ネジ付スペーサ１３１が配設される。ネジ付スペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。回転体１０３の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）に続く最下部には円筒部１０２ｄが垂下されている。この円筒部１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付スペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。回転翼１０２および固定翼１２３によってネジ溝１３１ａに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつベース部１２９へと送られる。

【0025】

ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。

【0026】

かかる構成において、回転翼１０２がロータ軸１１３と共にモータ１２１により回転駆動されると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバから排気ガスが吸気される。回転翼１０２の回転速度は通常２００００ｒｐｍ～９００００ｒｐｍであり、回転翼１０２の先端での周速度は２００ｍ／ｓ～４００ｍ／ｓに達する。吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。

【0027】

固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。

【0028】

なお、上記では、ネジ付スペーサ１３１は回転体１０３の円筒部１０２ｄの外周に配設し、ネジ付スペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に円筒部１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。

【0029】

また、ターボ分子ポンプ１００の用途によっては、吸気口１０１から吸引されたガスが上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７、モータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂ、軸方向センサ１０９などで構成される電装部に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、このステータコラム１２２内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。

【0030】

この場合には、ベース部１２９には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転翼１０２の内周側円筒部の間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。

【0031】

ここに、ターボ分子ポンプ１００は、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部１４１を備えている。電子回路部１４１は、ＥＥＰ－ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、それらの実装用の基板１４３等から構成される。この電子回路部１４１は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。

【0032】

ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、或いは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ１００内部では、排気ガスの圧力は、吸気口１０１で最も低く排気口１３３で最も高い。プロセスガスが吸気口１０１から排気口１３３へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、固体状となり、ターボ分子ポンプ１００内部に付着して堆積する。

【0033】

例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ_４が使用された場合、低真空（７６０［ｔｏｒｒ］～１０^－２［ｔｏｒｒ］）かつ、低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ_３）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、ターボ分子ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は、排気口１３３付近やネジ付スペーサ１３１付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。

【0034】

そのため、この問題を解決するために、従来はベース部１２９等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部１２９の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つようにヒータの加熱や水冷管１４９による冷却の制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。

【0035】

次に、このように構成されるターボ分子ポンプ１００に関して、その上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０について説明する。このアンプ回路１５０の回路図を図２に示す。

【0036】

図２において、上側径方向電磁石１０４等を構成する電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して電源１７１の正極１７１ａに接続されており、また、その他端が電流検出回路１８１及びトランジスタ１６２を介して電源１７１の負極１７１ｂに接続されている。そして、トランジスタ１６１、１６２は、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース－ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。

【0037】

このとき、トランジスタ１６１は、そのダイオードのカソード端子１６１ａが正極１７１ａに接続されるとともに、アノード端子１６１ｂが電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ１６２は、そのダイオードのカソード端子１６２ａが電流検出回路１８１に接続されるとともに、アノード端子１６２ｂが負極１７１ｂと接続されるようになっている。

【0038】

一方、電流回生用のダイオード１６５は、そのカソード端子１６５ａが電磁石巻線１５１の一端に接続されるとともに、そのアノード端子１６５ｂが負極１７１ｂに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード１６６は、そのカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子１６６ｂが電流検出回路１８１を介して電磁石巻線１５１の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路１８１は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。

【0039】

以上のように構成されるアンプ回路１５０は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が５軸制御で、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂが合計１０個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路１５０が構成され、電源１７１に対して１０個のアンプ回路１５０が並列に接続されるようになっている。

【0040】

さらに、アンプ制御回路１９１は、例えば、制御装置２００の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部（以下、ＤＳＰ部という）によって構成され、このアンプ制御回路１９１は、トランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替えるようになっている。

【0041】

アンプ制御回路１９１は、電流検出回路１８１が検出した電流値（この電流値を反映した信号を電流検出信号１９１ｃという）と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、ＰＷＭ制御による１周期である制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅の大きさ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２）を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂを、アンプ制御回路１９１からトランジスタ１６１、１６２のゲート端子に出力するようになっている。

【0042】

なお、回転体１０３の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線１５１に流れる電流の急激な増加（あるいは減少）ができるように、電源１７１としては、例えば５０Ｖ程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間には、電源１７１の安定化のために、通常コンデンサが接続されている（図示略）。

【0043】

かかる構成において、トランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにすると、電磁石巻線１５１に流れる電流（以下、電磁石電流ｉＬという）が増加し、両方をｏｆｆにすると、電磁石電流ｉＬが減少する。

【0044】

また、トランジスタ１６１、１６２の一方をｏｎにし他方をｏｆｆにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路１５０にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路１５０におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ１６１、１６２を制御することにより、ターボ分子ポンプ１００に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路１８１で測定することで電磁石巻線１５１を流れる電磁石電流ｉＬが検出可能となる。

【0045】

すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図３に示すように制御サイクルＴｓ（例えば１００μｓ）中で１回だけ、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘ（図示せず）に向かって増加する。

【0046】

一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図４に示すように制御サイクルＴｓ中で１回だけパルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎ（図示せず）に向かって減少する。

【0047】

そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２の経過後は、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにする。そのため、この期間中は、アンプ回路１５０にフライホイール電流が保持される。

【0048】

以上のようにターボ分子ポンプ１００は構成されている。さらに、図１において、回転翼１０２および回転体１０３は、当該ターボ分子ポンプ１００のロータ部であり、固定翼１２３および固定翼スペーサ１２５は、当該ターボ分子ポンプ部分１００のステータ部であり、ネジ付スペーサ１３１は、ターボ分子ポンプ部分の後段のネジ溝ポンプ部分のステータ部である。また、吸気口１０１および外筒１２７は、当該ターボ分子ポンプ１００のケーシングであり、上述のロータ部、および上述の複数のステータ部を収容している。上述のロータ部は、上述のケーシング内に回転自在に保持されており、上述のステータ部は、ロータ部に対向して配設されている。

【0049】

さらに、図１に示すターボ分子ポンプ１００は、ステータ部またはケーシングに配置されたゲッタポンプ部と、そのゲッタポンプ部における気体吸着物体の活性化および再生化の少なくとも一方を行うヒータ部とを備える。

【0050】

図５は、実施の形態１に係るターボ分子ポンプにおけるゲッタポンプ部の一例を示す断面図である。実施の形態１では、例えば図５に示すように、ゲッタポンプ部は、ステータ部におけるリング状の固定翼スペーサ１２５ｂに配置されている。具体的には、固定翼スペーサ１２５ｂの内周面において周方向に沿って円環状の溝３０１が形成されており、その溝３０１に気体吸着物体４０１が配置されている。

【0051】

実施の形態１では、気体吸着物体４０１は、ペレット状でもよいし粉体状でもよく、非蒸発型ゲッターポンプ（ＮＥＧポンプ）用の気体吸着物体である。なお、この気体吸着物体４０１は、既存のＮＥＧポンプ用金属とされ、例えば、チタン、ジルコニウム、バナジウム、鉄、それらのうちの複数の金属の合金などとされる。また、気体吸着物体４０１が固定翼スペーサ１２５ｂの中空部分に脱落しないように、例えば、気体吸着物体４０１が溝３０１に固定されているか、溝３０１の開口部にメッシュ部材が設けられる。

【0052】

上述のように、当該ステータ部は、複数段の固定翼１２３（第１段の固定翼１２３ａ，第２段の固定翼１２３ｂ，第３段の固定翼１２３ｃ，・・・）と、その複数段の固定翼１２３の位置決めをする複数段の固定翼スペーサ１２５（１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，・・・）とを備えており、実施の形態１では、当該ゲッタポンプ部は、複数段の固定翼１２３のうちの少なくとも１段の固定翼、または複数段の固定翼スペーサ１２５のうちの少なくとも１段の固定翼スペーサに配置されている。なお、図５に示すゲッタポンプ部は、１段の固定翼スペーサ１２５ｂに配置されているが、複数段の固定翼スペーサに複数のゲッタポンプ部をそれぞれ配置してもよい。

【0053】

実施の形態１では、ゲッタポンプ部は、複数段の回転翼１０２のうちの第１段の回転翼１０２ａ（吸気口１０１に最も近い回転翼）より排気口側１３３に配置される。この実施の形態では、ゲッタポンプ部は、例えば図５に示すように、第１段の固定翼スペーサ１２５ｂに配置されている。

【0054】

さらに、実施の形態１では、上述のヒータ部４０２は、固定翼スペーサ１２５ｂに配置されている。具体的には、例えば図５に示すように、固定翼スペーサ１２５ｂの外周面において、溝３０１に対応して円環状の溝３０２が形成されており、溝３０２の軸方向に沿った壁面上にヒータ部４０２としての抵抗発熱体が巻きつけられている。

【0055】

さらに、実施の形態１では、気体吸着物体４０１の温度制御を行うための温度センサ４０３が、ヒータ部４０２に隣接して、固定翼スペーサ１２５ｂに配置されている。温度センサ４０３の出力信号は、制御装置２００に出力され、制御装置２００は、温度センサ４０３の出力信号に基づいてヒータ部４０２への導通電流を制御し、これにより、活性化および／または再生化時の気体吸着物体４０１の温度制御を行う。

【0056】

なお、活性化および／または再生化時の気体吸着物体４０１の温度制御については、温度センサ４０３を設けずに、制御装置２００は、ヒータ部４０２の導通電流を監視し、その導通電流に基づく定抵抗制御を行うことで気体吸着物体４０１の温度制御を行うようにしてもよい。

【0057】

さらに、実施の形態１において、当該ゲッタポンプ部が配置された第１部材（つまり、固定翼スペーサ１２５ｂ）と当該第１部材に隣接する第２部材（つまり、固定翼１２３ｂ）との間の熱抵抗を、両者が面接触する場合に比べて増加させる熱抵抗増加手段を設けるようにしてもよい。例えば、熱抵抗増加手段は、第１部材および第２部材の対向面の間に挟まれる断熱部材や、第１部材および第２部材の対向面の少なくとも一方の対向面上に形成されているリング状の凸条または円周上に配置された複数の凸条とされる。

【0058】

また、当該ケーシングは、ヒータ部４０２と図示せぬ外部回路（制御装置２００により制御されるヒータ部４０２の駆動回路など）とを電気的に接続する外部接続部を備える。例えば図５に示すように、この外部接続部は、当該ケーシング（外筒１２７）に形成された孔３０３、並びに、当該孔３０３の外周開口部を封止するフィードスルーコネクタ４０４およびＯリング４０５を備える。なお、フィードスルーコネクタ４０４は少なくとも２つの端子４０４ａを有する。

【0059】

次に、実施の形態１に係るターボ分子ポンプ１００の動作について説明する。

【0060】

（ａ）ポンプ運転時の動作

【0061】

当該ターボ分子ポンプ１００の運転時では、制御装置２００による制御に基づいてモータ１２１が動作しロータ部が回転する。これにより、吸気口１０１を介して流入したガスが、ロータ部とステータ部との間のガス流路に沿って移送され、排気口１３３から外部配管へ排出される。また、ゲッタポンプ部では、気体吸着物体４０１の表面にガス分子が吸着する。なお、このとき、制御装置２００は、ヒータ部４０２を動作させない。

【0062】

ターボ分子ポンプ１００におけるターボ分子ポンプ部（つまり、上述のロータ部およびステータ部によるポンプ部分）では、高真空域未満のガス圧力になると、徐々に排気速度が低下していくが、ターボ分子ポンプ１００におけるゲッタポンプ部（つまり、上述の気体吸着物体４０１）では、ガス圧力に拘わらず排気速度は略一定であるため、高真空域未満のガス圧力まで排気が可能となっている。

【0063】

特に、例えば水素分子などの軽い分子の場合には、ターボ分子ポンプ部の排気速度が低いが、ゲッタポンプ部によってそのような分子も十分排気（吸着）可能であるため、ターボ分子ポンプ部のみで残留してしまうそのようガス分子もゲッタポンプ部で排気され、当該ターボ分子ポンプ１００の上流側のチャンバ内のプロセスなどへの影響を抑制することができる。

【0064】

（ｂ）活性化または再生化時の動作

【0065】

活性化または再生化時には、制御装置２００は、上述のように温度制御しつつ、図示せぬ駆動回路を制御して、ヒータ部４０２に電流を導通して気体吸着物体４０１の温度を所定温度に上昇させ、気体吸着物体４０１の温度を所定時間、所定温度に維持することで、気体吸着物体４０１の活性化または再生化を行う。例えば、活性化時には、気体吸着物体４０１の温度を摂氏４００度程度まで上昇させ、再生化時には、気体吸着物体４０１の温度を摂氏２００度程度まで上昇させる。その際、制御装置２００は、モータ１２１を動作させロータ部を回転させる。これにより、活性化および再生化において気体吸着物体４０１から放出されるガスが、ガス流路に沿って排出されやすくなる。また、気体吸着物体４０１が回転翼１２３ａより排気口１３３側（下流側）に配置されるため、活性化および再生化において気体吸着物体４０１からの放出ガスが逆流しにくい。

【0066】

以上のように、上記実施の形態１によれば、ターボ分子ポンプ１００が、当該ターボ分子ポンプ１００のステータ部またはケーシングにゲッタポンプ部を備え、また、そのゲッタポンプ部における気体吸着物体４０１の活性化および再生化の少なくとも一方を行うヒータ部４０２を備える。

【0067】

これにより、ガス流路に面するリング状または円筒状の部材の内壁部分でガスが気体吸着物体４０１に吸着されるため、気体吸着物体４０１に起因して軸方向の吸気口１０１の長さが大きくならずに済む。また、ゲッタポンプ部およびヒータ部が特定の一部材（実施の形態１では固定翼スペーサ１２５ｂ）に配置されているため、既存のターボ分子ポンプにおいて、１つの部材を当該部材に交換することで、既存のターボ分子ポンプにゲッタポンプ機能を簡単に追加することができる。また、既存のターボ分子ポンプの構成部品のサイズをほとんど変えることはない為、ゲッタポンプ機能の追加において、ターボ分子ポンプの設置スペースの制約の影響を受け難い。

【0068】

実施の形態２．

【0069】

図６は、実施の形態２に係るターボ分子ポンプ１００におけるゲッタポンプ部の一例を示す断面図である。実施の形態２では、例えば図６に示すように、軸方向において第１段の固定翼１２３ａより吸気口１０１側にゲッタポンプ部（気体吸着物体６０１）およびヒータ部６０２が配置されている。具体的には、最前段の固定翼スペーサ１２５ａの内周面において周方向に沿って円環状の溝５０１が形成されており、その溝５０１に、気体吸着物体４０１と同様の気体吸着物体６０１が配置されている。また、ヒータ部４０２と同様のヒータ部６０２が固定翼スペーサ１２５ａに配置されている。具体的には、例えば図６に示すように、固定翼スペーサ１２５ａの外周面において、溝５０１に対応して円環状の溝５０２が形成されており、溝５０２の軸方向に沿った壁面上にヒータ部６０２としての抵抗発熱体が巻きつけられている。また、溝５０２には、温度センサ４０３と同様の温度センサ６０３が配置されている。

【0070】

さらに、当該ケーシングは、ヒータ部６０２と図示せぬ外部回路（制御装置２００により制御されるヒータ部６０２の駆動回路など）とを電気的に接続する外部接続部を備える。例えば図６に示すように、この外部接続部は、上述の孔３０３、フィードスルーコネクタ４０４およびＯリング４０５と同様の、孔５０３、フィードスルーコネクタ６０４およびＯリング６０５を備える。

【0071】

なお、実施の形態２に係るターボ分子ポンプ１００のその他の構成および動作については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

【0072】

実施の形態３．

【0073】

図７は、実施の形態３に係るターボ分子ポンプにおけるゲッタポンプ部の一例を示す断面図である。実施の形態３では、例えば図７に示すように、上述のケーシング（具体的には外筒１２７）にゲッタポンプ部（気体吸着物体８０１）およびヒータ部８０２が配置されている。具体的には、外筒１２７においてガス流路に面する内周面において周方向に沿って円環状の溝７０１が形成されており、その溝７０１に、気体吸着物体４０１，６０１と同様の気体吸着物体８０１が配置されている。また、ヒータ部４０２，６０２と同様のヒータ部８０２が外筒１２７に配置されている。具体的には、例えば図８に示すように、外筒１２７の外周面において、溝７０１に対応して円環状の溝７０２が形成されており、溝７０２の軸方向に沿った壁面上にヒータ部８０２としての抵抗発熱体が巻きつけられている。また、溝７０２には、温度センサ４０３，６０３と同様の温度センサ８０３が配置されている。

【0074】

なお、実施の形態３に係るターボ分子ポンプ１００のその他の構成および動作については実施の形態１または実施の形態２と同様であるので、その説明を省略する。

【0075】

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

【0076】

例えば、上記実施の形態１，２，３において、ヒータ部４０２，６０２，８０２は、ゲッタポンプ部（気体吸着物体４０１，６０１，８０１）が配置された部材に配置されているが、ゲッタポンプ部が配置された部材以外の部材（ゲッタポンプ部が配置された部材に隣接する部材）に配置されていてもよい。

【0077】

また、上記実施の形態１，２，３において、ヒータ部４０２，６０２，８０２は、初期排気の際に、ポンプ内部に滞留するガスなどを放出させるベーキング用ヒータとしても機能させるようにしてもよい。これにより、ベーキング用ヒータを別途設置する必要がなく、コスト低減ができる。

【0078】

また、上記実施の形態１，２，３において、上述の各段の固定翼スペーサ１２５は、１つの部材で構成されていてもよいし、周方向に分割された複数（例えば２つ）の部材を連結して構成されるようにしてもよい。

【0079】

さらに、上記実施の形態１，２，３において、ゲッタポンプ部（気体吸着物体４０１，６０１，８０１）は、ポンプ運転時に発生する熱によって再生化の要求温度まで上昇しない位置に配置されている。

【0080】

さらに、上記実施の形態１，２，３において、溝３０１，５０１，７０１の代わりに複数の凹部を設け、その複数の凹部に、気体吸着物体４０１，６０１，８０１を同様にして配置するようにしてもよい。

【0081】

さらに、上記実施の形態１，２において、外筒１２７において、孔３０３，５０３の代わりに他の用途の孔（例えばベントバルブ用などの各種ポート）を使用するようにしてもよい。

【0082】

なお、上記の各実施の形態は、必要に応じて他の実施の形態に組み合わせてもよい。

【0083】

また、上記実施の形態１，２，３において、ゲッタポンプ部は、蒸発型のゲッタポンプとしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0084】

本発明は、例えば、ターボ分子ポンプに適用可能である。

【符号の説明】

【0085】

１００ ターボ分子ポンプ
１０１ 吸気口（ケーシングの一例の一部）
１０２ 回転翼（ロータ部の一例の一部）
１０３ 回転体（ロータ部の一例の一部）
１２３ 固定翼（ステータ部の一例の一部）
１２５ 固定翼スペーサ（ステータ部の一例の一部）
１２７ 外筒（ケーシングの一例の一部）
３０３，５０３ 孔（外部接続部の例の一部）
４０１，６０１，８０１ 気体吸着物体（ゲッタポンプ部の例）
４０２，６０２，８０２ ヒータ部
４０３，６０３，８０３ 温度センサ
４０４，６０４ フィードスルーコネクタ（外部接続部の例の一部）
４０５，６０５ Ｏリング（外部接続部の例の一部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】