真空泵及该真空泵具备的保护部的制作方法

本发明涉及真空泵及该真空泵具备的保护部，特别地，涉及旋转零件与固定零件接触时也不产生火花而能够防止真空容器内的爆炸性反应的真空泵及该真空泵具备的保护部。

背景技术

随着近年来的电子学的发展，存储器、集成回路这样的半导体的需要急剧增大。

这些半导体通过对于纯度极高的半导体基板掺如杂质来赋予电气性质，通过蚀刻在半导体基板上形成精密的回路等而被制造。

并且，这些作业为了避免空气中的灰尘等的影响而需要被在高真空状态的真空容器内进行。对于该真空容器的排气，一般使用真空泵，但从残留气体特别少而保养容易等方面考虑，多使用作为真空泵中的一个的涡轮分子泵。

此外，半导体的制造工序中，使各种各样的工艺气体作用于半导体的基板的工序数量多，涡轮分子泵不仅用于使真空容器内为真空，也用于将这些工艺气体从真空容器内排出。

但是，工艺气体有为了提高反应性而在高温的状态下被导入真空容器的情况。

这些工艺气体有若被排出时被压缩而呈某压力则变为固体在排气系统析出产物的情况。并且，有这种工艺气体在涡轮分子泵内部附着而堆积的情况。

该产物由于下述的原理而成为发生重大的问题的原因。

(1)泵的工作中有由于某种难以预料的原因而旋转翼和固定翼接触的情况。作为接触的部位，特别地在排气口附近的带螺纹的间隔件部分较多。此时，由于金属彼此的接触而产生火花。

(2)以(1)为契机，在泵内堆积的反应产物爆炸性地反应。

(3)作为(2)的结果，泵内部及与该泵连接的真空容器内的压力急剧上升。

(4)泵或真空容器的结构零件破损，内部的气体喷出至大气中。

用于半导体、扁平面板等的制造的气体、制造过程出现的副产物中，也有对人体有害的物质，所以若发生上述情况则导致重大事故。

以往，上述的问题几乎不出现，但近年来，随着半导体、扁平面板等的材料的变化，出现产生上述的问题的风险。

以往相对于该风险未进行设想，因此也未有对策事例。因此，列举虽与本申请目的不同但与本申请相同地关注旋转翼和固定翼的涂覆的专利文献1和专利文献2作为现有技术的例子。

专利文献1是对于旋转翼和固定翼、及设置于固定翼间的间隔件设置氟树脂涂层来提高放射率的例子。

专利文献2是在对于旋转翼施加Ni镀敷的表面设置环氧树脂层来提高放射率的例子。并且，作为树脂层的厚度，推荐设为数十um。

专利文献1：日本特开2005-325792公报。

专利文献2：日本特开2006-233978公报。

然而，树脂层热传导率不太好，所以若使树脂层的厚度变厚则热难以被放射。此外，若树脂层变厚则成本也相应地变高。

进而，在旋转翼侧粘接树脂层的情况下，若使树脂层的厚度变厚则密接性变高，若不粘接则产生从表面剥离的风险。

因此，像在专利文献2中为了提高热的放射率而推荐数十um这样，现有技术的想法是在金属的表面较薄地涂覆。

但是，若为数十um左右的树脂层的厚度，则旋转翼和固定翼的接触时树脂层容易破损，金属的母材彼此接触。因此，无法防止火花的发生，不能期待将事故防范于未然。

技术实现要素：

本发明是鉴于这样的以往的问题作出的，目的在于提供旋转零件与固定零件接触时也不产生火花、能够防止真空容器内的爆炸性反应的真空泵及该真空泵具备的保护部。

因此，本发明(技术方案1)是真空泵的发明，其特征在于，具备外筒；转子轴，被在该外筒内能够旋转地支承；旋转驱动机构，将该转子轴旋转驱动；金属制的旋转翼，具有被固定于前述转子轴的翼列；金属制的静止部，由被在该旋转翼的翼列之间设置的固定翼、将该固定翼以既定的间隔保持的固定翼间隔件、及被在前述旋转翼的周围设置的定子的至少某一个构成；排气流路，被形成于前述旋转翼和前述静止部间，非金属制的保护部，在前述旋转翼及前述静止部的至少一部分，具有能够在前述旋转翼和前述静止部接触时防止金属彼此的接触的厚度。

在旋转翼及静止部的至少一部分具备具有能够防止金属彼此的接触的厚度的非金属制的保护部。因此，即使旋转翼和静止部接触时，金属彼此也不会露出而接触，所以能够防止火花产生。因此，也不会发生固体产物点燃而在真空容器内爆炸的情况。

此外，本发明(技术方案2)是真空泵的发明，其特征在于，具备将前述转子轴在空中悬浮支承的磁轴承，前述转子轴被前述磁轴承以既定的可动幅度非接触地保持，前述保护部形成为比前述既定的可动幅度厚。

通过将保护部形成为比转子轴的可动幅度厚，能够使旋转翼和静止部的金属彼此的距离比转子轴的可动幅度大，金属彼此的接触防止效果提高。此外，也可以借助旋转翼与静止部接触时容易被削去的材料形成保护部，所以保护部的材料选定的范围变大。

若选定旋转翼与静止部接触时容易被削去的材料，则不仅能够缓和旋转翼与静止部接触时的冲击，旋转翼和静止部的间隔也难以扩展而发生再接触，所以也能够期待防止检测到异常后至泵完全停止重复碰撞的效果。

进而，本发明(技术方案3)是真空泵的发明，其特征在于，前述保护部形成为0.1mm以上的厚度。

0.1mm以上是旋转翼与静止部间接触时保护部先接触而削去从而避免母材的金属彼此露出而接触的尺寸。保护部也具有一定的硬度，所以通过设置成0.1mm以上的厚度，也与将物体弹开的作用互相结合，更有效地避免母材的金属彼此露出而接触。

进而，本发明(技术方案4)是真空泵的发明，其特征在于，前述保护部被配设于比前述定子及前述旋转翼的至少某一方突出地设置的突出设置部的头部。

隔着排气流路，相对于被比定子、旋转翼突出地设置的突出设置部的头部，局部地形成保护部，所以被使用的材料也较少，能够廉价地构成。

进而，本发明(技术方案5)是真空泵的发明，其特征在于，前述保护部被形成于前述旋转翼及前述静止部的至少一方的面向前述排气流路的面。

在被设想接触的部位以外的排气流路也借助保护部实施涂覆。保护部的摩擦系数低，所以表面容易滑动，能够防止作为爆炸的原因的固体产物存积。

即，固体产物即使在压缩中被生成也不会附着于静止部的表面而是被与气体一同推走，所以固体产物难以在该区域存积。通过这样配设保护部，防止爆炸，并且成为防止固体产物蓄积的双重的安全对策。

进而，本发明(技术方案6)是真空泵的发明，其特征在于，前述保护部具有与被从圆筒状部的内周侧突出地设置的前述旋转翼相向的螺旋状的突出设置部，前述圆筒状部的外周侧被相对于前述定子固定。

通过在保护部的内周侧形成有螺旋状的突出设置部，排气性能被确保。面对排气流路的部分为非金属，即使旋转翼与静止部接触时金属彼此也不接触所以不会产生火花。因此，固体产物也不会点燃而爆炸。

进而，本发明(技术方案7)是真空泵的发明，其特征在于，前述保护部由氟树脂形成。

氟树脂摩擦系数低，所以旋转翼容易在保护部的表面滑动，能够减轻碰撞时的冲击。因此，火花的防止效果提高。此外，是在来自保护部的热的放射率也高、保护部具有不会由于旋转翼和静止部间的碰撞而容易地断裂的程度的硬度的方面优选的材料。进而，也能够期待防止反应产物的附着、避开点燃的物质的效果。

进而，本发明(技术方案8)是真空泵的发明，其特征在于，前述保护部由复合材料形成，前述复合材料由氟树脂的颗粒和将该颗粒固定的树脂构成。

将保护部由复合材料形成的情况下，产生保护部的硬度下降也允许的性质。该情况下，能够期待接触时维持一定的刚性且被削去的同时能够减轻碰撞的冲击的效果。

进而，本发明(技术方案9)是保护部的发明，其特征在于，被装备于技术方案1至8中任一项所述的真空泵，由非金属形成。

发明效果

如以上说明，根据本发明(技术方案1)，构成为，在旋转翼及静止部的至少一部分具备具有能够防止旋转翼和静止部接触时金属彼此的接触的厚度的非金属制的保护部，所以即使旋转翼和静止部接触时，金属彼此也不会露出而接触。因此，能够防止火花产生。因此，也不会发生固体产物点燃而真空容器内爆炸的情况。

附图说明

图1是作为本发明的第1实施方式的涡轮分子泵的结构图。

图2是旋转翼及带螺纹的间隔件周围的放大图。

图3是本发明的第2实施方式的构成图。

图4是本发明的第3实施方式的构成图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。图1表示作为本发明的第1实施方式的涡轮分子泵的结构图。

图1中，在涡轮分子泵10的泵主体100的圆筒状的外筒127的上端形成有吸气口101。在外筒127的内侧，具有旋转体103，前述旋转体103将用于将气体抽吸排出的涡轮片的多个旋转翼102a、102b、102c・・・在轮毂99的周部放射状且多层地形成。

在该旋转体103的中心安装有转子轴113，该转子轴113例如被所谓的5轴控制的磁轴承在空中悬浮支承且被位置控制。

上侧径向电磁铁104为，4个电磁铁在作为转子轴113的径向的坐标轴且在互相正交的X轴和Y轴被成对地配置。与该上侧径向电磁铁104接近且对应地具备4个上侧径向位移传感器107，前述上侧径向位移传感器107具备绕组。该上侧径向位移传感器107构成为检测转子轴113的径向位移，送向图中未示出的控制装置。

在控制装置，基于上侧径向位移传感器107检测的位移信号，经由具有PID调节功能的补偿回路控制上侧径向电磁铁104的励磁，调整转子轴113的上侧的径向位置。

转子轴113由高透磁率材料(铁等)等形成，被上侧径向电磁铁104的磁力吸引。该调整在X轴方向和Y轴方向被分别独立地进行。

此外，下侧径向电磁铁105及下侧径向位移传感器108被与上侧径向电磁铁104及上侧径向位移传感器107同样地配置，将转子轴113的下侧的径向位置与上侧的径向位置同样地调整。

进而，轴向电磁铁106A、106B被配置成将转子轴113的下部具备的圆板状的金属盘111在上下夹着。金属盘111由铁等高透磁率材料构成。

并且，轴向电磁铁106A、106B基于图中未示出的轴向位移传感器的轴向位移信号被经由具有控制装置的PID调节功能的补偿回路励磁控制。轴向电磁铁106A和轴向电磁铁106B借助磁力将金属盘111分别在上方和下方吸引。

这样，控制装置适当调节该轴向电磁铁106A、106B对金属盘111作用的磁力，使转子轴113在轴向上磁悬浮，在空间上非接触地保持。

马达121具备被以包围转子轴113的方式周状地配置的多个磁极。各磁极被控制装置控制，使得经由在与转子轴113之间作用的电磁力将转子轴113旋转驱动。

与旋转翼102a、102b、102c・・・稍微隔着空隙地配设有多个固定翼123a、123b、123c・・・。旋转翼102a、102b、102c・・・为了分别将排出气体的分子通过碰撞向下方移送而被形成为从与转子轴113的轴线垂直的平面倾斜既定的角度。

此外，固定翼123也同样被从与转子轴113的轴线垂直的平面倾斜既定的角度地形成，且被朝向外筒127的内侧地与旋转翼102的层交替地配设。

并且，固定翼123的一端被以被嵌插的状态支承于多个被堆叠的固定翼间隔件125a、125b、125c・・・之间。

固定翼间隔件125是环状的部件，例如由铝、铁、不锈钢、铜等的金属、或包括这些金属作为成分的合金等的金属构成。

在固定翼间隔件125的外周，稍微隔着空隙地固定有外筒127。在外筒127的底部配设有基座部129，在固定翼间隔件125的下部和基座部129之间配设有相当于定子的带螺纹的间隔件131。并且，在基座部129中的带螺纹的间隔件131的下部形成排气口133，与外部连通。

带螺纹的间隔件131是由铝、铜、不锈钢、铁、或以这些金属为成分的合金等的金属构成的圆筒状的部件，在其内周面刻设有多条螺旋状的螺纹槽132。

螺纹槽132的螺旋的方向为，排出气体的分子沿旋转体103的旋转方向移动时该分子被向排气口133移送的方向。

在旋转体103的轮毂99的下端在径向上水平地形成有伸出部88，与该伸出部88的周端相比，旋转翼102d垂下。该旋转翼102d的外周面为圆筒状，且向带螺纹的间隔件131的内周面伸出，与该带螺纹的间隔件131的内周面隔着既定的间隙地接近。

基座部129是构成涡轮分子泵10的基底部的圆盘状的部件，一般由铁、铝、不锈钢等金属构成。

基座部129将涡轮分子泵10物理地保持且也兼备热的传导路的功能，所以希望使用铁、铝、铜等具有刚性且热传导率也高的金属。

此外，电装部借助定子柱122覆盖周围，使得被从吸气口101抽吸的气体不会侵入由马达121、下侧径向电磁铁105、下侧径向位移传感器108、上侧径向电磁铁104、上侧径向位移传感器107等构成的电装部侧，该电装部内借助冲洗气体保持成既定压。

进而，绕定子柱122的上部和下部的转子轴113分别配设有由环状的滚珠轴承构成的保护轴承135和保护轴承137。这些保护轴承135、137被设置成，在旋转体103的旋转异常时、停电时等那样旋转体103由于某种原因无法磁悬浮时，旋转体103能够安全地过渡至非悬浮状态而停止。

图2表示旋转翼102d及带螺纹的间隔件131周围的放大图。

在图2中，在带螺纹的间隔件131的螺纹山131a至螺纹山131e的头部，非金属制的保护部1a至保护部1e被周状地形成。此外，在与旋转翼102x的末端相向的固定翼间隔件125x的内周面，保护部1x也被周状地形成。

接着，对本发明的第1实施方式的作用进行说明。

涡轮分子泵10的高速旋转的旋转翼102和包括固定翼123、带螺纹的间隔件131、固定翼间隔件125的静止部的空隙极小。因此，排出气体的凝固成分等的固体产物在泵主体100的内部堆积的情况下、旋转体由于蠕变现象变形的情况下等，有旋转翼102和静止部接触的可能。

特别地，固体产物容易在基座部129附近较多地堆积。因此，如图2所示，在旋转翼102d的外周和带螺纹的间隔件131的螺纹山131a至螺纹山131e的头部间的气体流路的狭窄的部分，金属彼此接触的可能较高。因此，在隔着该气体流路的狭窄的间隙的带螺纹的间隔件131的螺纹山131a至螺纹山131e的头部侧，将非金属制的保护部1a至保护部1e周状地形成。此外，同样地，在与气体流路的间隙的狭窄的旋转翼102x的末端相向的固定翼间隔件125x的内周面侧也将保护部1x周状地形成。

保护部1被由在旋转翼102与静止部接触时母材的金属材料彼此也不接触所必要的充分的厚度的非金属形成。该非金属例如是氟树脂、环氧树脂、PPS(聚苯硫醚)、聚氨酯等。其中，氟树脂摩擦系数低，所以旋转翼102容易在保护部1的表面滑动，能够减轻碰撞时的冲击。此外，是在来自保护部1的热的放射率也高、保护部1具有不会由于旋转翼102和静止部间的碰撞而容易地断裂的程度的硬度的方面最优选的材料。进而，也能够期待防止反应产物的附着、避开点燃的物质的效果。

但是，保护部1也可以由氟树脂的颗粒分散至环氧树脂、PPS等耐热树脂的复合材料形成。

必要的充分的保护部1的厚度例如是0.1mm以上。该厚度为旋转翼102和静止部间接触时保护部1先接触而被削去从而避免母材的金属彼此露出而接触的尺寸。保护部1也具有一定的硬度，所以通过设为0.1mm以上的厚度，也与将物体弹开的作用互相结合，更有效地避免母材的金属彼此露出而接触。

此外，将保护部1由复合材料形成的情况下，产生保护部1的硬度下降也允许的性质。该情况下，能够期待接触时维持一定的刚性且被削去的同时能够减轻碰撞的冲击的效果。

根据以上内容，旋转翼102和静止部接触时，金属也不会彼此露出而接触，所以能够防止产生火花。因此，也不会发生固体产物点燃而在真空容器内爆炸的情况。

在本实施方式中，仅在带螺纹的间隔件131的螺纹山131a至螺纹山131e的头部和与旋转翼102x的末端相向的固定翼间隔件125x的内周面部分局部地形成有保护部1，所以材料也较少，能够廉价地构成。

另外，说明了，图2中在隔着气体流路的狭窄的间隙的带螺纹的间隔件131的螺纹山131a至螺纹山131e的头部侧，将非金属制的保护部1a至保护部1e周状地形成，但也可以在与螺纹山131a至螺纹山131e的头部相向的旋转翼102d的外周面形成保护部。此外，也可以在隔着相向的气体流路的两面形成保护部。

同样地，说明了，在与气体流路的间隙的狭窄的旋转翼102x的末端相向的固定翼间隔件125x的内周面侧将保护部1x周状地形成，但也可以在旋转翼102x的末端侧将保护部1x周状地形成。

保护部1例如由机器人进行厚度管理且借助喷雾器喷吹树脂等通过加厚涂装来形成。此外，也可以是，作为密封状的固定零件另外制作，将该固定零件在带螺纹的间隔件131的螺纹山131a至螺纹山131e的头部等粘接。

进而，说明了，形成在图2中隔着气体流路的狭窄的间隙的带螺纹的间隔件131的螺纹山131a~螺纹山131e的头部、及固定翼间隔件125x的内周面。然而，固体产物也可能不仅在这些部位堆积，与这些部位相比，也相对于隔着吸气口101侧的气体流路的狭窄的间隙的旋转翼102a、102b、102c・・・、固定翼123a、123b、123c・・・、固定翼间隔件125a、125b、125c・・・的表面堆积、附着。因此，也可以对于这些部位也形成与上述相同的保护部1。

接着，对本发明的第2实施方式进行说明。

将本发明的第2实施方式的结构图在图3表示。另外，关于与图2相同的要素省略说明。在图3中，沿气体的排气流路，带螺纹的间隔件131的螺纹山131a至螺纹山131e的头部、螺纹槽132的底面和侧面、包括固定翼间隔件125x的带螺纹的间隔件131的一侧面整体被保护部1涂覆。

接着，对本发明的第2实施方式的作用进行说明。

本发明的第2实施方式中，与第1实施方式不同，在设想接触的部位以外的排气流路也借助保护部3实施涂覆。保护部3的摩擦系数低，所以表面容易滑动，在带螺纹的间隔件131的任何部位均能够防止作为爆炸的原因的固体产物存积。即，即使固体产物在压缩中被生成也不附着于带螺纹的间隔件131的表面而与气体一同被推走，所以固体产物难以在该区域存积。通过这样配设保护部3，能够防止爆炸，并且成为防止固体产物蓄积的双重的安全对策。

保护部3也可以由前述的加厚涂装同样地形成，但也可以是，具有既定的厚度地放入模具，使树脂在其间流动。即，也可以将树脂向带螺纹的间隔件131的表面注射成型来形成。

此外，也可以是，另外通过注射成型等将保护部3作为固定零件制作，将该固定零件相对于定子粘接。进而，也可以是，保护部3超过图3中所示的范围地直至吸气口101附近遍及静止部的广阔范围地配设。进而，保护部3也可以配设于面向排气流路的旋转翼102侧。

接着，对本发明的第3实施方式进行说明。

将本发明的第3实施方式的结构图在图4表示。另外，关于与图2相同的要素省略说明。图4中，在形成有内径不同的台阶5的圆筒状部7的内周壁，保护部9被粘接剂或螺栓等固定。保护部9的内周侧被与带螺纹的间隔件131的形状同样地形成。即，沿气体的排气流路刻设有螺纹山11a至螺纹山11e的头部、螺纹槽13。另一方面，保护部9的外周侧与圆筒状部7的台阶5配合地形成有台阶。在保护部9的上部，相当于固定翼间隔件125x的部位的壁部11x被突出地设置。

接着，对本发明的第3实施方式的作用进行说明。

在圆筒状部7的内周壁，保护部9被经由台阶5切实地固定。在保护部9的内周侧，形成有螺纹槽13，由此确保排气性能。排气流路的静止部侧为树脂，所以能够期待与第1实施方式、第2实施方式同样的效果。

另外，保护部9另外形成为树脂的固定零件。此外，也可以将在旋转翼102、伸出部88、旋转翼102d侧成形的保护部9固接。此外，也可以将旋转翼102、伸出部88、旋转翼102d的整体作为保护部9的固定零件成形。

接着，对与配设保护部时的保护轴承的叠加作用进行说明。

通过配设有保护轴承135和保护轴承137，在旋转体103的旋转异常时等，转子轴113的变动也被限制在一定的范围内。该范围例如是作为保护轴承的间隙的0.1mm。

未设置保护部1、3、9的情况下，该间隙的大小不变化。因此，若带螺纹的间隔件131和旋转翼102的金属彼此碰撞则在碰撞时的冲击较大的状态下碰撞重复。因此，有无法借助保护轴承135、137抑制冲击的可能。

与此相对，设置有保护部1、3、9的情况下，随着碰撞，树脂被削去，由此，例如间隙变宽至0.2mm等，能够防止接触进一步发生。因此，容易借助保护轴承135、137抑制冲。

此时，若不将保护部整体以同样的厚度形成而是格子状地隔数mm设置缝隙或厚度较薄的部分，则接触时保护部整体也不会剥落，能够使得仅接触部与其周边被削去。但是，也可以仅在纵向或横向设置缝隙等。

由此，能够稳定提高使旋转体103停止的保护轴承135、137的功能。

另外，在上述的各实施方式的说明中，说明了将螺纹山131a至螺纹山131e配设于带螺纹的间隔件131的内周面侧。然而，也可以是，不将该螺纹山131a至螺纹山131e配设于带螺纹的间隔件131的内周面侧而是配设于旋转翼102d的外周面侧。

此外，将带螺纹的间隔件131设为圆板状，将螺纹山131a至螺纹山131e在该圆板的平面上漩涡状地突出地设置。并且，也可以是，将该被突出地设置的面构成为，相对于被圆板状地形成的旋转翼102经由排气流路相向。

另外，本发明只要不脱离本发明的精神就能够进行各种改变，并且，本发明显然也涉及该改变。

附图标记说明

1、3、9 保护部

7 圆筒状部

10 涡轮分子泵

11 螺纹山

13 螺纹槽

100 泵主体

102 旋转翼

103 旋转体

113 转子轴

121 马达

123 固定翼

125 固定翼间隔件

127 外筒

129 基座部

131 带螺纹的间隔件

132 螺纹槽

135、137 保护轴承。