JP2006009587A - 温度調整可能な真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 高温液体および低温液体を用いたことにより、装置の大型化および高コスト化を抑えつつ漏電のおそれのない安全な真空ポンプを提供することができる。
【解決手段】 ポンプ本体１には、低温水が流入される冷却部３０および高温水が流入する加熱部３１が設けられている。冷水器３４と冷却部３０および温水器３５と加熱部３１との間には電磁弁Ｖ１，Ｖ２が設けられており、温度制御器３３により電磁弁Ｖ１，Ｖ２のオン・オフをそれぞれ制御することにより、冷却部３０への低温水流入のオン・オフおよび加熱部３１への高温水流入のオン・オフを制御することができる。低温水および高温水により冷却および加熱を行っているので漏電の心配がなく、絶縁トランスを必要としないためポンプ制御回路の大きさ・重さを低減することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体製造装置に用いられる温度調整可能な真空ポンプに関する。

ターボ分子ポンプは半導体製造装置の排気装置として用いられている。半導体製造装置では、その反応プロセスに応じて様々なプロセスガスが使用される。例えば、ＣＶＤ装置やエッチング装置等に用いられるターボ分子ポンプにおいては反応性ガスを排気することになり、そのため、ターボ分子ポンプ内にプロセスガスの析出物や反応生成物が付着しやすい。このような析出物や反応生成物の付着はポンプ温度が高いほど低減されるので、従来のターボ分子ポンプではポンプ本体をヒータで加熱して析出物や反応生成物の付着を抑制するようにしている。

一方、ターボ分子ポンプにより排気されるガスの流量が大きくなると、ポンプ内部温度が上昇することが知られており、上述したヒータ加熱による温度上昇に加えてガス流量増加による温度上昇が生じると、ポンプ温度が過温度となるおそれがあった。そのため、従来のターボ分子ポンプでは上述したヒータに加えて冷却手段を設け、ヒータによる加熱と冷却水を用いた冷却手段とを制御して、ポンプ温度が所定の目標温度となるように制御している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−７０７８８号公報

ところで、ヒータを使用した場合には漏電が生じる可能性があり、漏電対策として商用電源との間に漏電遮断機や絶縁トランスを設ける必要がある。しかしながら、漏電遮断機はヒータの漏電を検出してヒータへの通電を遮断し、他の装置への漏電の影響を防止することはできるが、漏電発生そのものを防止することはできない。一方、絶縁トランスは漏電防止効果を有するものの、電源トランスが大型であって制御装置が大型化するとともに重量も増大するという課題があった。

請求項１の発明による温度調整可能な真空ポンプは、高温液体の流入によりポンプ本体を加熱する加熱手段と、低温液体の流入によりポンプ本体を冷却する冷却手段と、加熱手段への高温液体流入のオン・オフおよび冷却手段への低温液体流入のオン・オフを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の真空ポンプにおいて、ポンプ本体の温度を検出する温度センサを備え、制御手段は、温度センサで検出される温度が所定温度範囲となるようにオン・オフを制御することを特徴とする真空ポンプ。

本発明によれば、高温液体および低温液体の流入のオン・オフを制御手段により制御することにより、真空ポンプの温度調整を行うことができる。このように高温液体および低温液体を用いたことにより、装置の大型化および高コスト化を抑えつつ漏電のおそれのない安全な真空ポンプを提供することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による真空ポンプを説明する図であり、ターボ分子ポンプのポンプ本体１を示す断面図である。ポンプ本体１に設けられたケーシング２０の内部には、モータ６により回転駆動されるロータ４が設けられている。ロータ４の素材にはアルミ合金が用いられ、ロータ４には複数段のロータ翼２１およびネジ溝部２２が形成されている。一方、軸方向に配設された複数段のロータ翼２１に対しては複数段のステータ翼２３が交互に配設され、ネジ溝部２２に対しては径方向に僅かな隙間を介して筒状部材２４が配設されている。なお、ロータ翼２１およびステータ翼２３は、タービン翼で構成されている。

モータ６によりロータ４を高速回転すると、ロータ翼２１とステータ翼２３とにより、および、ネジ溝部２２と筒状部材２４とにより排気作用が発生する。その結果、吸気口側のガスが矢印Ｇ１のように排気され、排気口２６に接続された補助ポンプ（不図示）によってポンプ外へと排気される。ロータ翼２１およびステータ翼２３による排気作用は高真空側で有効に作用し、ネジ溝部２２および筒状部材２４による排気作用は低真空側で有効に作用するものであり、反応生成物の付着は低真空側においてより顕著に発生する。

本実施の形態のターボ分子ポンプでは、高温水と低温水とを用いることによりポンプ温度の上昇および降下を制御するようにしている。３０は低温水が供給されるパイプが設けられた冷却部であり、３１は高温水が供給されるパイプが設けられた加熱部である。なお、ターボ分子ポンプ等を用いて真空引きを行うエッチング装置等においては、装置自体の温度調整を行うために高温水および低温水を発生させる装置が設けられている場合が多く、ここでは、装置側に設けられた温水器および冷水器からの高温水および低温水を利用して、ターボ分子ポンプの温度調整を行う。３２はベース２９の温度を検出する温度センサであり、検出信号は不図示の温度制御器３３に入力される。

図２は温度調整関係を説明するためのブロック図である。低温水を供給する冷水器３４および高温水を供給する温水器３５は、ターボ分子ポンプとは別にエッチング装置側に設けられているものである。低温水は配管３６を介して冷却部３０に供給され、冷水器３４と冷却部３０との間を循環している。同様に、高温水は配管３７を介して加熱部３１に供給され、温水器３５と加熱部３１との間を循環している。

冷水器３４と冷却部３０との間には電磁弁Ｖ１が設けられ、温水器３５と加熱部３１との間には電磁弁Ｖ２が設けられている。電磁弁Ｖ１，Ｖ２は三方弁で構成されており、電磁弁Ｖ１，Ｖ２にはバイパス配管３６ａ，３７ａが設けられている。温度制御器３３は、ポンプ本体１のベース２９（図１参照）に設けられた温度センサ３２のセンサ信号に基づいて電磁弁Ｖ１，Ｖ２のオンオフを制御する。温度制御器３３は、ポンプ本体１を制御する制御装置（不図示）内に組み込まれている。

三方弁である電磁弁Ｖ１は、オフ状態においては破線で示すように低温水をバイパス配管３６ａへと導き。オン状態では低温水を冷却部３０へと導く。このように電磁弁Ｖ１として三方弁を用いることにより、冷水器３４の負荷変動を抑えることができる。同様に、電磁弁Ｖ２においても、オフ状態においては破線で示すように高温水をバイパス配管３７ａへと導き。オン状態では高温水を加熱部３１へと導く。電磁弁Ｖ１，Ｖ２は図１に示したポンプ本体１に設けても良いし、配管途中に設けても良い。

図３は温度制御の一例を示したものであり、電磁弁Ｖ１，Ｖ２のタイムチャートである。Ｔpはポンプ温度であって、温度制御範囲Ｔmin≦Ｔp≦Ｔmaxとなるように制御される。一般的には、生成物の堆積を抑制するためにポンプ温度Ｔpが７０℃〜８０℃程度となるように制御される。冷温水の温度はＴc、高温水の温度はＴhに保たれている。

時刻ｔ１でガス導入が開始されると、ポンプ温度Ｔpは上昇する。なお、時刻ｔ１においてはポンプ温度Ｔpは温度制御範囲にあるので、電磁弁Ｖ１，Ｖ２はいずれもオフ状態となっている。ガス導入によりポンプ温度Ｔpが上昇して上限温度Ｔmaxを越えると（時刻ｔ２）、電磁弁Ｖ１がオフからオンへと切り換えられる。その結果、低温水による冷却が開始され、ポンプ温度Ｔpが徐々に降下する。この時点ではガス導入が継続されているため、温度降下速度は小さい。

時刻ｔ３でガス導入が停止されると、ガス排気に伴う発熱が小さくなるのでポンプ温度Ｔpの降下速度が大きくなる。その後、ポンプ温度Ｔpが低下して上限値Ｔmax以下となると（時刻ｔ４）、電磁弁Ｖ１がオンからオフへと切り換えられて低温水による冷却が停止される。さらにポンプ温度Ｔpが低下して下限値Ｔminより低くなると（時刻ｔ５）、電磁弁Ｖ２がオフからオンへと切り換えられて高温水による加熱が開始される。

高温水による加熱が開始されると、ポンプ温度Ｔpの低下速度は鈍り温度上昇へと転換する。そして、時刻ｔ６においてガス導入が開始される。図３に示す制御例では、ガス導入が開始されると発熱によりポンプ温度Ｔpは上昇に転じて高温水による加熱が不必要となるので、ガス導入開始と連動して電磁弁Ｖ２をオンからオフへと切り換える。その後、ガス排気による発熱によりポンプ温度Ｔpは急激に上昇し、上限値Ｔmaxを越えると（時刻ｔ７）電磁弁Ｖ１をオフからオンへと切り換えて低温水による冷却を開始する。

低温水による冷却によりポンプ温度Ｔpが上限値Ｔmax以下となると（時刻ｔ８）、電磁弁Ｖ１をオンからオフへと切り換えて冷却を停止する。その後、時刻ｔ９にガス導入は停止される。時刻ｔ１０にポンプ温度Ｔpが下限値Ｔminを下回ると電磁弁Ｖ２がオフからオンへと切り換えられる。高温水による加熱によりポンプ温度Ｔpは上昇し、温度制御範囲となると電磁弁Ｖ２はオフされる。時刻ｔ１１以降はガス導入が行われないため、ポンプ温度は安定した状態となる。

このように、ポンプ温度Ｔpが温度制御範囲よりも低い場合には高温水による加熱が行われ、ポンプ温度Ｔpが温度制御範囲よりも高い場合には低温水による冷却が行われる。なお、図３に示した例では、ガス導入が停止されている時刻ｔ１１以降は冷却および加熱を行うことなくポンプ温度Ｔpが温度制御範囲に保たれているが、温度制御範囲がより高めに設定されている場合には、ガス導入が停止されている場合でも高温水のオンオフでポンプ温度Ｔpを温度制御範囲に維持するという制御が行われる。

上述したように、本実施の形態では高温水を用いた加熱および低温水を用いた冷却を行うことによりポンプ温度Ｔpを制御しているので、従来のようにヒータを用いて加熱を行うポンプと比較したとき、次のような作用効果を有している。すなわち、ヒータを使用していないため、漏電対策を必要とせず簡便な温度調整機能を実現することができ、安全性の高い真空ポンプを提供することができる。また、絶縁トランスを省略できるので、ポンプの制御装置を小型化・軽量化できるとともに安価に製作することができる。

なお、上述した実施の形態では冷却部３０および加熱部３１をベース２９に取り付ける構造としたが、ベース２９自体に高温水および低温水を流す流路を直接形成するようにしても良い。さらに、加熱・冷却の媒体として水を用いたが、水に限らず種々の液体を用いることができる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、例えば、ターボ分子ポンプに限らずドラッグポンプ等の真空ポンプにも適用することができる。

以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、冷却部３０は冷却手段を、加熱部３１は加熱手段を、電磁弁Ｖ１，Ｖ２および温度制御器３３は制御手段をそれぞれ構成する。

本発明による真空ポンプを説明する図であり、ターボ分子ポンプのポンプ本体１を示す断面図である。 温度調整関係の構成を示すブロック図である。 温度制御の一例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ ポンプ本体
２９ ベース
３０ 冷却部
３１ 加熱部
３２ 温度センサ
３３ 温度制御器
３４ 冷水器
３５ 温水器
３６，３７ 配管
３６ａ，３７ａ バイパス配管
Ｖ１，Ｖ２ 電磁弁

Claims (2)

1. 高温液体の流入によりポンプ本体を加熱する加熱手段と、
   低温液体の流入によりポンプ本体を冷却する冷却手段と、
   前記加熱手段への高温液体流入のオン・オフおよび前記冷却手段への低温液体流入のオン・オフを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする温度調整可能な真空ポンプ。
2. 請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
   前記ポンプ本体の温度を検出する温度センサを備え、
   前記制御手段は、前記温度センサで検出される温度が所定温度範囲となるように前記オン・オフを制御することを特徴とする真空ポンプ。

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