电磁旋转装置和具备该电磁旋转装置的真空泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电磁旋转装置和具备该电磁旋转装置的真空泵，特别是涉及通过使用磁力轴承装置的电磁铁线圈对再生时的功率进行消耗来谋求小型化、成本降低的电磁旋转装置和具备该电磁旋转装置的真空泵。
【背景技术】
[0002]伴随着近年来的电子学的发展，存储器、集成电路等半导体的需要急剧地增大。这些半导体是向纯度极高的半导体基板掺杂杂质以提供电性质或者在半导体基板上形成微小的电路图案而对其进行层叠等来制造的。而且，为了避免由空气中的尘土等造成的影响，需要在高真空状态的腔室(chamber)内进行这些作业。针对该腔室的排气，通常使用真空泵来作为泵装置，但是，特别地根据残留气体少并且保养容易等方面，多使用作为真空泵之中的一个的涡轮分子泵。
[0003]此外，在半导体的制造工序中，存在许多使各种工艺气体作用于半导体的基板的工序，涡轮分子泵不仅被用于使腔室内成为真空，而且被用于将这些工艺气体从腔室内排气。进而，在电子显微镜等设备中，为了防止由于粉尘等的存在而造成的电子束的折射等，还将涡轮分子泵用于使电子显微镜等的腔室内的环境成为高度的真空状态。
[0004]而且，这样的涡轮分子泵由用于从半导体制造装置或电子显微镜等的腔室对气体进行吸引排气的涡轮分子泵主体和控制该涡轮分子泵主体的控制装置构成。在图9中示出了涡轮分子泵主体的纵剖面图。
[0005]在图9中，在涡轮分子泵主体100中，在圆筒状的外筒127的上端形成有吸气口101。而且，在外筒127的内部，具备在周部呈放射状且多级地形成有用于对气体进行吸引排气的利用涡轮叶片的多个旋转翼102a、102b、102c、…的旋转体103。在该旋转体103的中心安装有转子轴113，该转子轴113例如通过5轴控制的磁力轴承而在空中被悬浮支承且被位置控制。
[0006]关于上侧径向电磁铁104，在X轴和Y轴上且在+方向和-方向上以形成各个对的方式配置有4个电磁铁(虽然未图示，但是根据需要称为电磁铁104X+、104X -、104Y+、104Y -)。与该上侧径向电磁铁104接近且对应地具备由4个电磁铁构成的上侧径向传感器107。该上侧径向传感器107被构成为对旋转体103的径向位移进行检测并发送至控制
目.ο
[0007]在该控制装置中，基于上侧径向传感器107检测出的位移信号通过经由具有PID调节功能的补偿电路的磁力轴承控制电路对上侧径向电磁铁104进行励磁控制来调整转子轴113的上侧的径向位置。而且，该转子轴113由高导磁率材料(铁等)等形成，被上侧径向电磁铁104的磁力所吸引。在X轴方向和Y轴方向上分别独立地进行这样的调整。
[0008]此外，与上侧径向电磁铁104和上侧径向传感器107同样地配置下侧径向电磁铁105和下侧径向传感器108，与上侧的径向位置同样地调整转子轴113的下侧的径向位置(关于下侧径向电磁铁105，也根据需要称为电磁铁105X+、105X-、105Y+、105 -)。
[0009]进而，轴向电磁铁106A、106B被配置为上下夹持着在转子轴113的下部具备的圆板状的金属盘111。金属盘111由铁等高导磁率材料构成。为了检测转子轴113的轴向位移而具备轴向传感器109，并且以向控制装置发送其轴向位移信号的方式构成。
[0010]而且，轴向电磁铁106A、106B基于该轴向位移信号通过控制装置的经由具有PID调节功能的补偿电路的磁力轴承控制电路而被励磁控制。轴向电磁铁106A通过磁力将金属盘111向上方吸引，轴向电磁铁106B将金属盘111向下方吸引。
[0011]像这样，控制装置适当地调节该轴向电磁铁106A、106B影响到金属盘111的磁力，使转子轴113在轴方向上磁悬浮而以非接触保持于空间。再有，在后面叙述对这些上侧径向电磁铁104、下侧径向电磁铁105以及轴向电磁铁106A、106B进行励磁驱动的磁力轴承控制电路。
[0012]另一方面，电动机121具备以环绕转子轴113的方式呈周状地配置的多个磁极。各磁极由控制装置控制，以使经由在与转子轴113之间起作用的电磁力来旋转驱动转子轴113。
[0013]此外，在电动机121中组入未图示的转速传感器，利用该转速传感器的检测信号来检测转子轴113的转速。进而，例如在下侧径向传感器108附近安装有未图示的相位传感器来检测转子轴113的旋转的相位。在控制装置中一起使用该相位传感器和转速传感器的检测信号来检测磁极的位置。
[0014]与旋转翼102a、102b、102c、…间隔微小的空隙而配设有多个固定翼123a、123b、123c、…。旋转翼102a、102b、102c、…分别利用冲撞将排气气体的分子向下方向移送，因此，形成为与垂直于转子轴113的轴线的平面倾斜规定的角度。此外，固定翼123也同样地形成为与垂直于转子轴113的轴线的平面倾斜规定的角度，并且，朝向外筒127的内部与旋转翼102的级彼此不同地配设。
[0015]而且，固定翼123的一端以嵌插到多个堆叠的固定翼隔离物(spacer)125a、125b、125c、…之间的状态而被支承。固定翼隔离物125是环状的构件，例如，由铝、铁、不锈钢、铜等金属或者将这些金属包含为成分的合金等金属构成。
[0016]在固定翼隔离物125的外周间隔微小的空隙而固定有外筒127。在外筒127的底部配设有基部129，在固定翼隔离物125的下部与基部129之间配设有带螺纹的隔离物131。而且，在基部129中的带螺纹的隔离物131的下部形成有排气口 133，与外部连通。
[0017]在这样的结构中，当旋转翼102被电动机121驱动而与转子轴113 —起进行旋转时，利用旋转翼102和固定翼123的作用，通过吸气口 101对来自腔室的排气气体进行吸气。
[0018]在此，涡轮分子泵需要基于个别调整的固有的参数(例如，机型的特定、与机型对应的各特性)的控制。为了储存该控制参数，上述涡轮分子泵主体100在其主体内具备电子电路部141。该电子电路部141被收容在构成涡轮分子泵主体100的下部的基部129的中央附近的未图示的转速传感器的下部，由密封性的底盖145关闭。
[0019]接着，对控制装置进行说明。如图10所示，在控制装置300中，通过整流电路10将交流变换为直流。该直流基于由电动机驱动控制电路20调节的脉冲信号而被电动机驱动主电路30三相变换来驱动电动机121。
[0020]整流电路10的输出在被直流稳定化电源电路40降低电压之后，对电动机驱动控制电路20进行电源供给，并且，也对磁力轴承控制电路50进行电源供给。使励磁电流从磁力轴承控制电路50对上侧径向电磁铁104、下侧径向电磁铁105和轴向电磁铁106A、106B的各电磁铁流动。
[0021]该励磁电流以与位置偏差信号对应的位移电流重叠于固定的稳定电流(偏置电流)的形式流向上侧径向电磁铁104、下侧径向电磁铁105和构成轴向电磁铁106A、106B的一对电磁铁。
[0022]接着，对电动机驱动主电路30进行说明。在图11中，在2根电源线la、lb间，电阻3和晶体管5与电源电路连接。
[0023]此外，在该2根电源线la、lb间，晶体管7、9、11、13、15、17被三相桥式接线而向电动机121进行电源供给。在各晶体管5~17的源极、漏极间连接有再生电流路径用的二极管19a?19g0
[0024]在晶体管9、13、17中流动的电流被未图示的电流检测部检测，在与电动机电流指令值之间取得偏差。