长效运转的转子结构的制作方法

本发明是有关于一种转子结构，特别是有关于一种长效运转的转子结构。

背景技术：

近年来由于半导体产业蓬勃发展，因而造成半导体前段制程之相关设备需求量大增，其中高真空系统中的心脏组件─涡轮分子式真空泵更成为需求量极大之高真空系统组件。目前的涡轮分子式真空泵，系可驱动链接于其上之转子以进行真空抽气之制程，气体分子经由转子叶片之带动而进入下一层之定子叶片，而气体分子经由撞击定子叶片而转向之后，便可进入下一层之转子叶片。涡轮分子式真空泵之作用原理系利用高速旋转之倾斜叶片使系统中原本混乱运动之气体分子朝出口运动，并利用多层转子叶片与定子叶片之交错排列来提高其压缩比。故涡轮分子式真空泵具有高真空度、高排气效率以及无油气污染等特性。惟，在涡轮分子式真空泵的容室中，还是有少量空间，例如阶梯段，特别容易积存粉尘颗粒。因此，传统半导体等制程中时常需要停机清除沉积物，否则转子叶片容易因碰触沉积物而在高速旋转时产生晃动现象，进而撞击其他叶片而发生碎裂现象，故传统维修周期相当短。

技术实现要素：

有鉴于上述现有技术之问题，本发明之一目的就是在提供一种长效运转的转子结构，以解决转子叶片因碰触真空泵之腔室内的沉积物所产生的问题。

为达前述目的，本发明提出一种长效运转的转子结构，适用于装设在一涡轮分子式真空泵之一容室中，该涡轮分子式真空泵之该容室中设有一驱动装置，该转子结构包含：一转子本体，设于该涡轮分子式真空泵之该容室中，且套定于该驱动装置之一旋转轴上，其中该驱动装置系转动该转子本体；以及复数个转子叶片，环设于该转子本体之外侧且纵向分布形成复数个转子叶片层，其中该些转子叶片层具有至少一第一转子叶片层以及复数个第二转子叶片层，其中该第一转子叶片层之尾端系以一第一横向距离相距该容室之一侧壁，该些第二转子叶片层之尾端系以一第二横向距离相距该容室之该侧壁，该第一横向距离系实质大于该第二横向距离，藉以在保持抽气效率的情况下，防止第一转子叶片层在旋转过程中摩擦碰触容室之阶梯段上之沉积物而产生晃动，能有效防止第一转子叶片层因撞击其他叶片而碎裂，故能减少维修频率，达到长效运转的目的。

其中，该涡轮分子式真空泵更包含一槽体以及复数个定子叶片，该槽体设于该涡轮分子式真空泵之一容置空间中，该些定子叶片系环设于复数个间隔板上，该些间隔板系依序堆叠于该槽体上，藉以使得该些定子叶片纵向分布形成复数个定子叶片层，其中该些定子叶片层与该些转子叶片层系纵向交错设置，且该些间隔板及该槽体系共同围绕出该容室，其中该阶梯段位于该槽体上。

其中，该第一转子叶片层为该些转子叶片层中之一最底层转子叶片层，该第一转子叶片层之高度低于该些定子叶片层中之一最底层定子叶片层之高度，该第一转子叶片层系经过移除程序，使得该第一转子叶片层之尾端以该第一横向距离相距该容室之该侧壁。

其中，该第一横向距离与该第二横向距离之数值差为小于30mm。

其中，该第一横向距离与该第二横向距离之数值差小于或等于邻接该第一转子叶片层之该些第二转子叶片层中之一者之长度值。

其中，该第一转子叶片层之长度实质小于邻接该第一转子叶片层之该些第二转子叶片层中之一者之长度。

其中，该第一转子叶片层之长度实质相同于邻接该第一转子叶片层之该些第二转子叶片层中之一者之长度。

其中，该第一横向距离系实质大于一第一数值，该第二横向距离系实质相同于或小于该第一数值，该第一数值介于0.5mm至3mm之间。

其中，该第一转子叶片层为该些转子叶片层中之一最底层转子叶片层，该第一转子叶片层之底端系以一纵向距离相距该容室之该阶梯段之顶缘，该纵向距离系实质大于或等于一第二数值，该第二数值介于2mm至4.5mm之间。

承上所述，本发明之长效运转的转子结构之优点在于仅增加最底层转子叶片层与容室之侧壁之第一横向距离，即可在保持抽气效率的情况下，有效防止最底层转子叶片层在旋转过程中碰触容室之阶梯段上之沉积物。此外，藉由进一步使转子叶片层中之最底层转子叶片层之底端相距容室之阶梯段之顶缘之纵向距离实质大于上述之第二数值，也可有效防止最底层转子叶片层在旋转过程中摩擦碰触容室之阶梯段上之沉积物。或者，本发明增加最底层转子叶片层与容室之侧壁之横向距离以及同时增加最底层转子叶片层之底端相距容室之阶梯段之顶缘之纵向距离，也可有效防止最底层转子叶片层在旋转过程中摩擦碰触容室之阶梯段上之沉积物，导致撞击其他转子叶片或定子叶片。故，本发明可藉由减少维修频率，以达到长效运转的目的。

兹为使钧审对本发明的技术特征及所能达到的技术功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例及配合详细的说明如后。

附图说明

图1为本发明之长效运转的转子结构与涡轮分子式真空泵之组合剖面图。

图2为本发明之长效运转的转子结构之剖面示意图。

图3为图1之局部放大示意图。

图4为本发明中转子叶片层之局部外观示意图。

图5为本发明中槽体之示意图。

图6为本发明之长效运转的转子结构之另一实施例之局部放大示意图。

图7为本发明之长效运转的转子结构之又一实施例之局部放大示意图。

附图标记说明：

10：转子结构

20：转子本体

30：转子叶片

32：转子叶片层

32a：第一转子叶片层

32b：第二转子叶片层

100：涡轮分子式真空泵

102：容置空间

110：槽体

112：导流槽

114：阶梯段

120：定子叶片

122：定子叶片层

126：间隔板

130：容室

160：驱动装置

162：旋转轴

d1：第一横向距离

d2：第二横向距离

h1、h2、h3：纵向距离

l1、l2：长度

具体实施方式

为利了解本发明之技术特征、内容与优点及其所能达成之功效，兹将本发明配合图式，并以实施例之表达形式详细说明如下，而其中所使用之图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后之真实比例与精准配置，故不应就所附之图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围。此外，为使便于理解，下述实施例中的相同组件系以相同的符号标示来说明。

另外，在全篇说明书与权利要求书所使用的用词，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本发明的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本发明的描述上额外的引导。

关于本文中如使用“第一”、“第二”、“第三”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已。

其次，在本文中如使用用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，其均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

请一并参阅图1至图4，图1为本发明之长效运转的转子结构与涡轮分子式真空泵之组合剖面图，图2为本发明之长效运转的转子结构之剖面示意图，图3为图1之局部放大示意图，图4为本发明中转子叶片层之局部外观示意图。

本发明之长效运转的转子结构10系适用于装设在涡轮分子式真空泵100之容室130中。其中，涡轮分子式真空泵100系经由泵体之一侧之进气口抽取制程室之制程气体，且从泵体之另一侧之出气口排出制程气体。其中，制程气体例如为，但不限于，h2、ar、n2、sbf4、sbf3、sbf5及/或sb2o3，上述制程气体仅为举例，并非用以限定本发明。涡轮分子式真空泵100之容室130中设有驱动装置160。驱动装置160可例如为，但不限于，机械式、磁浮式或混合轴承式等电力驱动设计。由于本发明之长效运转的转子结构10可适用于各种结构设计之涡轮分子式真空泵100及其驱动装置160，且涡轮分子式真空泵100及其驱动装置160之结构设计并非本发明之重点所在，故此处不另赘述。

本发明之长效运转的转子结构10包含转子本体20及转子叶片30，其中转子本体20设于涡轮分子式真空泵100之容室130中，且套定于驱动装置160之旋转轴162上，藉此可透过驱动装置160的运转而带动转子本体20以一转速转动。转子叶片30环设于转子本体20之外侧且纵向分布形成复数个转子叶片层32。转子叶片层32具有至少一第一转子叶片层32a以及复数个第二转子叶片层32b(见图2)。以edwardsp033转子为例，第二转子叶片层32b之数量可例如为10，但不加以限定。其中，在本发明之一实施例中，如图3所示，第一转子叶片层32a之尾端系以第一横向距离d1相距容室130之侧壁，第二转子叶片层32b之尾端系以第二横向距离d2相距容室130之侧壁，其中本发明系使第一转子叶片层32a为横向内缩或纵向内缩，或者同时横向及纵向内缩。

以横向内缩为例，本发明可例如采用移除方式以移除部分或几乎全部的第一转子叶片层32a之原叶片长度，藉以使得上述之第一横向距离d1实质大于第二横向距离d2，或者是在制作转子叶片时直接使得上述之第一横向距离d1实质大于第二横向距离d2。因此，本发明可使得涡轮分子式真空泵100在保持抽气效率的情况下，防止转子叶片30碰触容室130中所产生的沉积物，特别是可防止第一转子叶片层32a碰触容室130之阶梯段114上的沉积物。其中，第一横向距离d1与第二横向距离d2之数值差较佳为小于约30mm，上述之数值差可为小于邻接第一转子叶片层32a之第二转子叶片层32b之长度或者为几乎相同于此第二转子叶片层32b之长度。第一转子叶片层32a可为转子叶片层32中之任一层或复数层，较佳为转子叶片层32中之底层转子叶片层，且更佳为最底层转子叶片层。然而，上述数值差仅为举例，只要第一横向距离与第二横向距离之数值差小于或等于邻接第一转子叶片层32a之第二转子叶片层32b中之一者之长度值均可适用于本发明。

在本发明之转子结构10所适用之涡轮分子式真空泵100中，转子结构10之转速可达到约32,500rpm，惟本发明不限于此，转子结构10之转速也可为小于约32,500rpm。依据本发明之结构设计，转子结构10之维修周期例如介于1～5个月之间，意即在本发明中可长达5个月不须拆卸转子结构10以清除沉积或累积的固体颗粒或气体反应物等沉积物，故能延长维修周期，意即减少维修频率，达到长效运转的目的。本发明之转子结构10之型号例如为edwardsp033，而涡轮分子式真空泵100则为适用此转子结构10之型号，例如:edwardsstp-h803或stp-h1303。上述转子结构10之型号及其所适用之涡轮分子式真空泵100仅为举例，并非用以限定本发明。经实际检测入口压力(torr)与气体流量(sccm)，可发现本发明与传统之转子结构在入口压力介于1x10-5torr至1torr之间的气体流量(sccm)之数值曲线几乎重叠。由此可知，相较于传统技术，本发明确实可在保持抽气效率的情况下，有效防止转子叶片摩擦碰触涡轮分子式真空泵之容室中之沉积物，进而避免产生碰撞或碎裂等情形，其中上述之沉积物例如，但不限于，制程气体中所携带的固体颗粒或制程气体之反应物。

涡轮分子式真空泵100更包含槽体110以及复数个定子叶片120。槽体110系设于涡轮分子式真空泵100之泵体之容置空间102中。槽体110之内侧面较佳为具有导流槽112(见图5)。定子叶片120系环设于复数个间隔板126上，这些间隔板126系依序堆叠于槽体110之顶缘上，藉以使得定子叶片120纵向分布形成复数个定子叶片层122。其中，间隔板126及槽体110系共同围绕出上述之容室130，最下层之间隔板126与槽体110之顶缘之交接处形成一阶梯段114。本发明可效防止转子叶片30碰触阶梯段114上之固体颗粒或气体反应物等沉积物。

本发明之长效运转的转子结构10系设于间隔板126及槽体110所共同围绕出之容室130中，且转子本体20系套定于旋转轴162上。举例而言，转子结构10之一侧系内凹形成一锁接室，锁接室底侧贯穿有穿槽，驱动装置160之旋转轴162之一端经由穿槽穿入转子结构10的锁接室中，再以螺帽等固定组件于锁接室中以将转子本体20锁接至旋转轴162上。

此外，转子结构10之转子叶片层32与定子叶片层122系纵向交错设置，彼此保持不接触。最下层之叶片可例如为转子叶片30。转子叶片30与定子叶片120之倾斜方向相反，其中每片转子叶片30之倾斜方向相同，但倾斜角度可相同或不相同，且每片定子叶片120之倾斜方向相同，但倾斜角度可相同或不相同。由于转子叶片30为横向运动且具有倾斜角度，当气体分子碰撞到呈旋转状态的转子叶片30时，气体分子可向下移动以远离此层之转子叶片层32，并朝着下一层之定子叶片层122的方向移动。而且，因为转子叶片30与定子叶片120之倾斜方向相反，因此当气体分子向下碰撞到呈静止状态的定子叶片120时，气体分子可朝着远离此层之定子叶片层122之方向移动，藉以碰撞下一层之转子叶片层32，依此类推，可驱使气体分子逐层向下移动，而不会逆向地向上移动。

如图3所示，在本发明之一实施例中，转子结构10之转子叶片层32中仅有第一转子叶片层32a之尾端相距容室130之侧壁之第一横向距离d1系实质大于一第一数值，而转子叶片层32中的第二转子叶片层32b之尾端相距容室130之侧壁之第二横向距离d2则实质相同于或者小于上述之第一数值。上述之第一数值介于0.5mm至3mm之间。藉此，本发明可在第一转子叶片层32a与槽体110之间形成防碰触空间。其中，第二转子叶片层32b之尾端相距容室130之侧壁之第二横向距离d2之数值虽较佳为彼此实质相同，但本发明不限于此，第二转子叶片层32b之尾端相距容室130之侧壁之第二横向距离d2之数值也可为彼此不同。相较之下，在传统的转子结构中，由于从上到下每一片转子叶片层之尾端相距容室之侧壁之横向距离均为实质相同，意即传统的最底层转子叶片层相距容室之侧壁之横向距离实质相同于上一层转子叶片层之尾端相距容室之侧壁之横向距离。因此，相较于传统转子结构，本发明之转子结构10可实质保持抽气速率，且可有效防止转子叶片30碰触涡轮分子式真空泵100之容室130中的沉积物，特别是可防止最底层的第一转子叶片层32a碰触容室130之阶梯段114上的沉积物，其中此阶级段114系对应于最底层转子叶片层(第一转子叶片层32a)之尾端之位置，即间隔板126与槽体110之顶缘之交接处。

在本发明之一实施例中，第一转子叶片层32a的原叶片系例如经过移除程序，藉以移除第一转子叶片层32a的部分或几乎全部的原叶片长度，其中第一转子叶片层32a被移除的部分系以虚线表示，藉以使得第一转子叶片层32a之尾端相距容室130之侧壁之第一横向距离d1系实质大于转子叶片层32中的第二转子叶片层32b之尾端相距容室130之侧壁之第二横向距离d2。上述之移除程序可例如为采用，但不限于，裁切、剪切、锯切、刨除或其他可行之方式。所以，转子叶片层32中之第一转子叶片层32a之长度l1实质小于邻接第一转子叶片层32a之第二转子叶片层32b之长度l2(见图4)。或者，本发明也可不移除第一转子叶片层32a的部分或几乎全部的原叶片长度，而改为使得容室130之侧壁于对应于第一转子叶片层32a之位置例如为向外扩张(即此处的容室130的侧壁截面积变大)，藉以使得上述之第一横向距离d1系实质大于上述之第二横向距离d2，且转子叶片层32中之第一转子叶片层32a之长度可实质相同于邻接第一转子叶片层32a之转子叶片层32中之第二转子叶片层32b之长度。

以同时横向内缩及纵向内缩为例，在本发明中，最下层之叶片较佳为转子叶片，如图3所示，即第一转子叶片层32a之高度较佳为低于定子叶片层122中之最底层定子叶片层之高度。若本发明之第一转子叶片层32a之尾端相距容室130之侧壁之第一横向距离d1系实质大于转子叶片层32中的第二转子叶片层32b之尾端相距容室130之侧壁之第二横向距离d2，则最下层之叶片，例如转子叶片层32中之第一转子叶片层32a之底端相距容室130之阶梯段114之顶缘之纵向距离h1可实质等于一第二数值，第二数值例如介于2mm至4.5mm之间。或者，转子叶片层32中之第一转子叶片层32a之底端相距容室130之阶梯段114之顶缘之纵向距离h1也可实质大于上述之第二数值。藉此，本发明可在第一转子叶片层32a与槽体110(容室130之阶梯段114)之间形成防碰触空间。本发明可例如采用移除方式以达成上述之同时横向内缩及纵向内缩。惟，本发明不限于使用移除程序，本发明亦可于制作转子叶片30时，使得第一转子叶片层32a相较于第二转子叶片层32b同时呈横向内缩及纵向内缩状态。

惟，本发明不限于上述举例。最下层之叶片层可为上述之转子叶片层32，也可以是定子叶片层122。只要可在最底层之转子叶片层32或定子叶片层122与槽体110(容室130之阶梯段114)之间形成防碰触空间，即可适用于本发明。在本发明之另一实施例中，如图6所示，最下层之叶片层为定子叶片层122，且此定子叶片层122相距容室130之阶梯段144之顶缘之距离为纵向距离h2，纵向距离h2实质大于一第二数值，第二数值例如介于2mm至4.5mm之间。另外，在本发明之又一实施例中，如图7所示，前述态样中的第一转子叶片层32a及最下层之定子叶片层122已被几乎全部或大部分移除，转子叶片层32中之第一转子叶片层32a之长度实质例如小于邻接第一转子叶片层32a之转子叶片层32中之第二转子叶片层32b之长度，而且邻接最底层之第一转子叶片层32a之第二转子叶片层32b相距容室130之阶梯段144之顶缘之距离为纵向距离h3，纵向距离h3实质大于一第二数值，第二数值例如，但不限于，介于2mm至4.5mm之间，其中此第二转子叶片层32b之尾端相距容室130之侧壁之第二横向距离d2系实质相同于或者是大于其余转子叶片层之尾端相距容室130之侧壁之横向距离d2。

本发明之长效运转的转子结构之优点在于仅增加最底层转子叶片层与容室之侧壁之第一横向距离，即可在保持抽气效率的情况下，有效防止转子叶片碰触沉积或累积于涡轮分子式真空泵之容室中的沉积物，特别是可防止最底层转子叶片层碰触容室之阶梯段上的沉积物。此外，藉由使转子叶片层中之最底层转子叶片层之底端相距容室之阶梯段之顶缘之纵向距离实质大于上述之第二数值，也可有效防止转子叶片碰触沉积或累积于涡轮分子式真空泵之容室中的沉积物，特别是可防止最底层转子叶片层碰触容室之阶梯段上的沉积物。除此之外，本发明增加最底层转子叶片层与容室之侧壁之横向距离以及同时增加最底层转子叶片层之底端相距容室之阶梯段之顶缘之纵向距离可有效防止最底层转子叶片层碰触沉积或累积于涡轮分子式真空泵之容室中的沉积物，特别是可防止最底层转子叶片层碰触阶梯段上的沉积物。故，本发明可藉由减少维修频率，以达到长效运转的目的。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明之精神与范畴，而对其进行之等效修改或变更，均应包含于权利要求书中。