JP2002285993A - ターボ分子ポンプ - Google Patents

ターボ分子ポンプ

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JP2002285993A
JP2002285993A JP2001091545A JP2001091545A JP2002285993A JP 2002285993 A JP2002285993 A JP 2002285993A JP 2001091545 A JP2001091545 A JP 2001091545A JP 2001091545 A JP2001091545 A JP 2001091545A JP 2002285993 A JP2002285993 A JP 2002285993A
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Japan
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turbo
pump
heater
rotor
molecular pump
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JP2001091545A
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Hitoshi Yamaguchi
均 山口
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 ポンプ本体が大型化しても、電源装置は大型
化することがないターボ分子ポンプを提供する。 【解決手段】 排気機能を有するターボ機構のロータ1
7をDCブラシレスモータ12にて回転駆動し、プロセ
スガスを吸気口より排気口側へ排気すると共に、プロセ
スガス成分による生成物が付着しないよう、任意の部分
にポンプ温度調節用のヒータ21を備えているととも
に、ターボ機構のロータ17の減速時に、ロータ17の
慣性による回転エネルギーから発生する回生電力をポン
プ温度調節用のヒータ21で消費する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造装
置、液晶パネル装置、産業用成膜装置、エッチング装置
などの真空装置として使用されるターボ分子ポンプであ
る。
【0002】
【従来の技術】ターボ分子ポンプを使用して、チャンバ
内を高真空にして、CVD成膜やエッチングを行なう装
置では、排気するガス種によっては、ポンプ内部でガス
が凝縮し、生成物としてポンプ内部に付着しやすい。生
成物が付着すると、ロータのバランスが悪くなったり、
回転翼と固定翼との隙間が狭くなり、接触が起こって、
翼が破損したりするなどの接触事故が発生する。
【0003】それを防止するため、従来、ターボ分子ポ
ンプは、図4に示したように、温度センサ23、ヒータ
21、水冷パイプ26及び水冷バルブ27を取り付け、
ポンプ温度を所定に保つよう制御することで、ポンプ本
体22内での生成物の付着を防止している。そして、こ
のヒータ21はポンプ本体22との絶縁不良で地絡が発
生した場合でも、商用電源13に影響を及ぼさないよう
絶縁トランス51を介して給電されている。
【0004】また、高速回転しているロータ17を短時
間で停止させるために、DCブラシレスモータ12に電
力を供給する電源装置内部のインバータ11には、スイ
ッチ25を介してブレーキ抵抗53が設けられ、減速中
のロータ17の回転エネルギーを回生電力に変換し、ブ
レーキ抵抗53で熱エネルギーとして消費しながら減速
することで、停止時間を短縮化している。
【0005】そして、温度制御回路24が独立して設け
られるとともに、温度制御回路24及びヒータコントロ
ーラ52へはヒータ21へは安全性を確保するため、絶
縁トランス51を介して給電されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体ウエ
ハサイズの大型化、液晶パネルサイズの大型化が進む
中、 このようなターボ分子ポンプは、ポンプ本体が大
型化すれば、ロータ17の回転翼の慣性モーメントが大
きくなるため、回転エネルギーが大きくなる。このよう
なロータ17を短時間で停止するには、ブレーキ抵抗5
3を大型化して回生電力を消費する必要がある。また、
ポンプ本体22が大型化すると熱量が増えるので、ヒー
タ21の容量を上げる必要があり、それに伴って、絶縁
トランス51の容量も上げる必要がある。
【0007】一方、インバータ11や絶縁トランス51
などを含むターボ分子ポンプの電源装置部は、半導体や
液晶パネルの製造装置のラックに収納されるケースが多
いが、半導体ウエハサイズの大型化、液晶パネルの大型
化に伴い、ターボ分子ポンプのスペックが大型化する
と、ブレーキ抵抗53、絶縁トランス51も大型化し、
電源装置部が大型化する。
【0008】つまり、減速時にしか使用しないブレーキ
抵抗53と、生成物付着防止のためのヒータを駆動する
ために必要な絶縁トランス51とが、装置の大型化の要
因となっている。
【0009】本発明は、上記した問題点を伴うことな
く、たとえ、ポンプ本体が大型化しても、その電源装置
は、それに伴って大型化することのないターボ分子ポン
プの提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のターボ分子ポン
プは、排気機能を有するターボ機構を電動モータにて回
転駆動し、プロセスガスを吸気口より排気口側へ排気す
ると共に、プロセスガス成分による生成物が付着しない
よう、任意の部分にポンプ温度調節ヒータを備えている
とともに、ターボ機構の減速時に、電動機の慣性による
回転エネルギーから発生する回生電力をポンプ温度調節
ヒータで消費する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明のターボ分子ポンプ
の一実施の形態を詳細に説明する。図1はターボ分子ポ
ンプの概略構成を示す図である。特に、本実施例のター
ボ分子ポンプでは、回生電力を消費するために設けられ
ていたブレーキ抵抗をなくし、回生電力を温度調節ヒー
タで消費できるように構成したことを特徴とする。
【0012】本実施例のターボ分子ポンプは、インバー
タ11で所定の回転数が得られるように変換された電力
が、DCブラシレスモータ12に供給されることで駆動
される。このインバータ11へは、まず、商用電源13
の電力が整流器14で直流化されてDC/DCコンバー
タ15へ供給され、DC/DCコンバータ15で電圧変
換された後、電力供給されるよう構成されているととも
に、所定の回転数を維持するため、ホール素子16から
の電気信号を回転数制御回路28にフィードバックし
て、調整後の電力がDCブラシレスモータ12へ電力供
給されている。なお、DC/DCコンバータ15は、絶
縁型のDC/DCコンバータが使用されている。
【0013】また、ロータ17を磁気軸受18で磁気浮
上させるため、DC/DCコンバータ15を通過後の電
力が、さらに、DC/DCコンバータ29を介して磁気
軸受制御回路19にも供給されるよう構成されている。
なお、磁気軸受制御回路19には、ロータ17と磁気軸
受18との間のギャップをセンシングして、電磁石18
への供給電力をコントロールするためのギャップセンサ
20が接続されている。
【0014】さらに、ポンプ内部における生成物付着防
止のための温度調節用のヒータ21にも、DC/DCコ
ンバータ15を通過後の電力が供給されるよう構成され
ている。この電力供給に関し、ポンプ本体22に設置さ
れた温度センサ23からの温度情報に基づいて、ポンプ
本体22を適切な温度に維持するため、温度制御回路2
4によってON/OFF制御されるスイッチ25が設け
られている。また、ポンプ本体22には、温度調節部品
として、水冷パイプ26が水冷バルブ27を介して設け
られている。
【0015】次に、図1に記載されたターボ分子ポンプ
の動作について、図2、3を用いて説明する。図2は、
ターボ分子ポンプの運転中における内部の温度変化、ヒ
ータの動作、バルブのON/OFF、ヒータへの電力供
給を示す。また、図3は、ヒータへの電力の流れる方向
を示す。
【0016】図2に示すように、ヒータ21への供給電
力について、定格回転数へ向けてポンプの加速中および
定格運転中は、DC/DCコンバータ15から供給され
る電力を利用してヒータを駆動し、ポンプ本体22の内
部を昇温する。さらに、温度センサ23の温度情報に基
づいて供給電力量を演算し、スイッチ25の開閉制御を
行なうことで、ポンプ温度を一定に保持するよう、スイ
ッチ25を開閉制御してヒータ21のON/OFF制御
が行われる。もし、ポンプ温度が目標温度以上に達した
ときは、ヒータ21をOFFするとともに、必要に応じ
て水冷バルブ27を開き、ポンプ本体22を強制冷却す
る。
【0017】また、電源装置にターボ分子ポンプのスト
ップ指令が入ると、図3に示すように、ヒータ21を減
速時の回生電力を消費するブレーキ抵抗として使用する
ため、スイッチ25は閉じたままで、ロータ17の回転
エネルギーをインバータ11で回生電力に変換してヒー
タ21に導いて消費する。このときの回生電力は、DC
/DCコンバータ15の出力電圧より高くなるように回
転数制御でブレーキ力を調整するため、DC/DCコン
バータ15からの電力は供給されなくなる。また、必要
に応じて、水冷バルブ27を開き、ポンプ本体22を強
制冷却する。
【0018】なお、ヒータ21へは、絶縁型スイッチン
グ式のDC/DCコンバータ15を介して電力が供給さ
れるので、ヒータ21とポンプ本体22との絶縁不良で
地絡が発生した場合でも、商用電源13に影響は及ぼさ
ない。したがって、ヒータ21にブレーキ抵抗の機能を
兼ねさせるので、ブレーキ抵抗が不要になるとともに、
従来、ヒータ21を商用電源13に接続する際、ヒータ
21専用に設けていた絶縁トランスが不要となる。
【0019】
【発明の効果】上記したように、高速回転しているロー
タを短時間で停止させるために、回転エネルギーを回生
電力に変換し、温度調節ヒータで熱エネルギーとして消
費しながら減速するように構成することで、ブレーキ抵
抗が不要となるとともに、温度調節ヒータへ給電するた
めに介在させていた絶縁トランスが不要となるので、装
置の大型化への要因を取り除くことができ、たとえ、ポ
ンプ容量等のスペックが大型化しても、電源装置の大型
化は抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のターボ分子ポンプのブロック図。
【図2】本発明のターボ分子ポンプにおける動作状況の
関係を示す図
【図3】本発明のターボ分子ポンプにおける電流の流れ
方を示す図。
【図4】従来のターボ分子ポンプのブロック図。
【符号の説明】
11 インバータ 12 DCブラシレスモータ 13 商用電源 15 DC/DCコンバータ 17 ロータ 21 ヒータ 22 ポンプ本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H021 AA01 AA08 BA01 BA11 BA12 CA07 DA00 EA07 3H031 DA02 EA01 EA03 EA11 EA12 FA35 FA41

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気機能を有するターボ機構を電動モー
    タにて回転駆動し、プロセスガスを吸気口より排気口側
    へ排気すると共に、プロセスガス成分による生成物が付
    着しないよう、任意の部分にポンプ温度調節ヒータを備
    えたターボ分子ポンプにおいて、前記ターボ機構の減速
    時に、前記ターボ機構の慣性による回転エネルギーから
    発生する回生電力を前記ポンプ温度調節ヒータで消費す
    るよう構成したことを特徴とするターボ分子ポンプ。
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