電磁旋轉(zhuǎn)裝置和具備該電磁旋轉(zhuǎn)裝置的真空泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電磁旋轉(zhuǎn)裝置和具備該電磁旋轉(zhuǎn)裝置的真空泵，特別是涉及通過使用磁力軸承裝置的電磁鐵線圈對再生時(shí)的功率進(jìn)行消耗來謀求小型化、成本降低的電磁旋轉(zhuǎn)裝置和具備該電磁旋轉(zhuǎn)裝置的真空泵。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著近年來的電子學(xué)的發(fā)展，存儲器、集成電路等半導(dǎo)體的需要急劇地增大。這些半導(dǎo)體是向純度極高的半導(dǎo)體基板摻雜雜質(zhì)以提供電性質(zhì)或者在半導(dǎo)體基板上形成微小的電路圖案而對其進(jìn)行層疊等來制造的。而且，為了避免由空氣中的塵土等造成的影響，需要在高真空狀態(tài)的腔室(chamber)內(nèi)進(jìn)行這些作業(yè)。針對該腔室的排氣，通常使用真空泵來作為泵裝置，但是，特別地根據(jù)殘留氣體少并且保養(yǎng)容易等方面，多使用作為真空泵之中的一個(gè)的渦輪分子泵。
[0003]此外，在半導(dǎo)體的制造工序中，存在許多使各種工藝氣體作用于半導(dǎo)體的基板的工序，渦輪分子泵不僅被用于使腔室內(nèi)成為真空，而且被用于將這些工藝氣體從腔室內(nèi)排氣。進(jìn)而，在電子顯微鏡等設(shè)備中，為了防止由于粉塵等的存在而造成的電子束的折射等，還將渦輪分子泵用于使電子顯微鏡等的腔室內(nèi)的環(huán)境成為高度的真空狀態(tài)。
[0004]而且，這樣的渦輪分子泵由用于從半導(dǎo)體制造裝置或電子顯微鏡等的腔室對氣體進(jìn)行吸引排氣的渦輪分子泵主體和控制該渦輪分子泵主體的控制裝置構(gòu)成。在圖9中示出了渦輪分子泵主體的縱剖面圖。
[0005]在圖9中，在渦輪分子泵主體100中，在圓筒狀的外筒127的上端形成有吸氣口101。而且，在外筒127的內(nèi)部，具備在周部呈放射狀且多級地形成有用于對氣體進(jìn)行吸引排氣的利用渦輪葉片的多個(gè)旋轉(zhuǎn)翼102a、102b、102c、…的旋轉(zhuǎn)體103。在該旋轉(zhuǎn)體103的中心安裝有轉(zhuǎn)子軸113，該轉(zhuǎn)子軸113例如通過5軸控制的磁力軸承而在空中被懸浮支承且被位置控制。
[0006]關(guān)于上側(cè)徑向電磁鐵104，在X軸和Y軸上且在+方向和-方向上以形成各個(gè)對的方式配置有4個(gè)電磁鐵(雖然未圖示，但是根據(jù)需要稱為電磁鐵104X+、104X -、104Y+、104Y -)。與該上側(cè)徑向電磁鐵104接近且對應(yīng)地具備由4個(gè)電磁鐵構(gòu)成的上側(cè)徑向傳感器107。該上側(cè)徑向傳感器107被構(gòu)成為對旋轉(zhuǎn)體103的徑向位移進(jìn)行檢測并發(fā)送至控制
目.ο
[0007]在該控制裝置中，基于上側(cè)徑向傳感器107檢測出的位移信號通過經(jīng)由具有PID調(diào)節(jié)功能的補(bǔ)償電路的磁力軸承控制電路對上側(cè)徑向電磁鐵104進(jìn)行勵(lì)磁控制來調(diào)整轉(zhuǎn)子軸113的上側(cè)的徑向位置。而且，該轉(zhuǎn)子軸113由高導(dǎo)磁率材料(鐵等)等形成，被上側(cè)徑向電磁鐵104的磁力所吸引。在X軸方向和Y軸方向上分別獨(dú)立地進(jìn)行這樣的調(diào)整。
[0008]此外，與上側(cè)徑向電磁鐵104和上側(cè)徑向傳感器107同樣地配置下側(cè)徑向電磁鐵105和下側(cè)徑向傳感器108，與上側(cè)的徑向位置同樣地調(diào)整轉(zhuǎn)子軸113的下側(cè)的徑向位置(關(guān)于下側(cè)徑向電磁鐵105，也根據(jù)需要稱為電磁鐵105X+、105X-、105Y+、105 -)。
[0009]進(jìn)而，軸向電磁鐵106A、106B被配置為上下夾持著在轉(zhuǎn)子軸113的下部具備的圓板狀的金屬盤111。金屬盤111由鐵等高導(dǎo)磁率材料構(gòu)成。為了檢測轉(zhuǎn)子軸113的軸向位移而具備軸向傳感器109，并且以向控制裝置發(fā)送其軸向位移信號的方式構(gòu)成。
[0010]而且，軸向電磁鐵106A、106B基于該軸向位移信號通過控制裝置的經(jīng)由具有PID調(diào)節(jié)功能的補(bǔ)償電路的磁力軸承控制電路而被勵(lì)磁控制。軸向電磁鐵106A通過磁力將金屬盤111向上方吸引，軸向電磁鐵106B將金屬盤111向下方吸引。
[0011]像這樣，控制裝置適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)該軸向電磁鐵106A、106B影響到金屬盤111的磁力，使轉(zhuǎn)子軸113在軸方向上磁懸浮而以非接觸保持于空間。再有，在后面敘述對這些上側(cè)徑向電磁鐵104、下側(cè)徑向電磁鐵105以及軸向電磁鐵106A、106B進(jìn)行勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)的磁力軸承控制電路。
[0012]另一方面，電動(dòng)機(jī)121具備以環(huán)繞轉(zhuǎn)子軸113的方式呈周狀地配置的多個(gè)磁極。各磁極由控制裝置控制，以使經(jīng)由在與轉(zhuǎn)子軸113之間起作用的電磁力來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子軸113。
[0013]此外，在電動(dòng)機(jī)121中組入未圖示的轉(zhuǎn)速傳感器，利用該轉(zhuǎn)速傳感器的檢測信號來檢測轉(zhuǎn)子軸113的轉(zhuǎn)速。進(jìn)而，例如在下側(cè)徑向傳感器108附近安裝有未圖示的相位傳感器來檢測轉(zhuǎn)子軸113的旋轉(zhuǎn)的相位。在控制裝置中一起使用該相位傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的檢測信號來檢測磁極的位置。
[0014]與旋轉(zhuǎn)翼102a、102b、102c、…間隔微小的空隙而配設(shè)有多個(gè)固定翼123a、123b、123c、…。旋轉(zhuǎn)翼102a、102b、102c、…分別利用沖撞將排氣氣體的分子向下方向移送，因此，形成為與垂直于轉(zhuǎn)子軸113的軸線的平面傾斜規(guī)定的角度。此外，固定翼123也同樣地形成為與垂直于轉(zhuǎn)子軸113的軸線的平面傾斜規(guī)定的角度，并且，朝向外筒127的內(nèi)部與旋轉(zhuǎn)翼102的級彼此不同地配設(shè)。
[0015]而且，固定翼123的一端以嵌插到多個(gè)堆疊的固定翼隔離物(spacer)125a、125b、125c、…之間的狀態(tài)而被支承。固定翼隔離物125是環(huán)狀的構(gòu)件，例如，由鋁、鐵、不銹鋼、銅等金屬或者將這些金屬包含為成分的合金等金屬構(gòu)成。
[0016]在固定翼隔離物125的外周間隔微小的空隙而固定有外筒127。在外筒127的底部配設(shè)有基部129，在固定翼隔離物125的下部與基部129之間配設(shè)有帶螺紋的隔離物131。而且，在基部129中的帶螺紋的隔離物131的下部形成有排氣口 133，與外部連通。
[0017]在這樣的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)翼102被電動(dòng)機(jī)121驅(qū)動(dòng)而與轉(zhuǎn)子軸113 —起進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用旋轉(zhuǎn)翼102和固定翼123的作用，通過吸氣口 101對來自腔室的排氣氣體進(jìn)行吸氣。
[0018]在此，渦輪分子泵需要基于個(gè)別調(diào)整的固有的參數(shù)(例如，機(jī)型的特定、與機(jī)型對應(yīng)的各特性)的控制。為了儲存該控制參數(shù)，上述渦輪分子泵主體100在其主體內(nèi)具備電子電路部141。該電子電路部141被收容在構(gòu)成渦輪分子泵主體100的下部的基部129的中央附近的未圖示的轉(zhuǎn)速傳感器的下部，由密封性的底蓋145關(guān)閉。
[0019]接著，對控制裝置進(jìn)行說明。如圖10所示，在控制裝置300中，通過整流電路10將交流變換為直流。該直流基于由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路20調(diào)節(jié)的脈沖信號而被電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主電路30三相變換來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)121。
[0020]整流電路10的輸出在被直流穩(wěn)定化電源電路40降低電壓之后，對電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路20進(jìn)行電源供給，并且，也對磁力軸承控制電路50進(jìn)行電源供給。使勵(lì)磁電流從磁力軸承控制電路50對上側(cè)徑向電磁鐵104、下側(cè)徑向電磁鐵105和軸向電磁鐵106A、106B的各電磁鐵流動(dòng)。
[0021]該勵(lì)磁電流以與位置偏差信號對應(yīng)的位移電流重疊于固定的穩(wěn)定電流(偏置電流)的形式流向上側(cè)徑向電磁鐵104、下側(cè)徑向電磁鐵105和構(gòu)成軸向電磁鐵106A、106B的一對電磁鐵。
[0022]接著，對電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主電路30進(jìn)行說明。在圖11中，在2根電源線la、lb間，電阻3和晶體管5與電源電路連接。
[0023]此外，在該2根電源線la、lb間，晶體管7、9、11、13、15、17被三相橋式接線而向電動(dòng)機(jī)121進(jìn)行電源供給。在各晶體管5~17的源極、漏極間連接有再生電流路徑用的二極管19a?19g0
[0024]在晶體管9、13、17中流動(dòng)的電流被未圖示的電流檢測部檢測，在與電動(dòng)機(jī)電流指令值之間取得偏差。