JP3108168U - 真空排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空槽内が分子流領域の圧力に達した以後には、回転真空ポンプの回転数を必要最小限に低減して無駄な消費電力を抑えることができる真空排気装置を提供する。
【解決手段】真空槽１内を回転真空ポンプ５で低真空、中真空の粘性流領域から高真空の分子流領域の圧力に達するまで排気するときには、その回転真空ポンプ５を商用電源周波数の電力で駆動して回転させ、拡散真空ポンプ４の併用で真空槽１内の圧力を高真空の分子流領域に維持するときにはインバータにより前記回転真空ポンプ５に供給する電力量を制御してその回転真空ポンプ５の回転数を所定の回転数にまで低減させる。
【選択図】 図１

Description

この考案は、例えば真空成膜に用いる真空槽内の空気を排気して真空状態を保つための真空排気装置に関する。

一般にこの種の真空排気装置においては、真空槽内の空気を排気する排気手段として、回転真空ポンプと拡散真空ポンプとが併用される。真空槽内が低真空、中真空の粘性流領域から高真空の分子流領域の圧力に達するまでは、回転真空ポンプの駆動により排気し、高真空の分子流領域に達した後には拡散真空ポンプを駆動し、回転真空ポンプと拡散真空ポンプを併用して真空槽内を高真空の分子流領域の圧力に維持し、この状態のもとで真空槽内での成膜処理が行なわれる。

真空槽内が粘性流領域から分子流領域の圧力に達すると、排気量が減少する。排気量は回転真空ポンプの回転数に比例し、したがって真空槽内が分子流領域の圧力に達したときには、回転真空ポンプに加わる負荷も低減し、このため回転真空ポンプへの供給電力も少なくなる。

真空槽内が分子流領域の圧力に達した以後は、真空槽内の成膜装置から発生するガスや排気系の背圧を考慮しさえすれば、回転真空ポンプの回転数をさらに低減することが可能である。

しかしながら、従来においては、真空排気装置の運転開始時から停止時にまで、分子流領域の圧力に達した以後も回転真空ポンプを商用電源周波数の電力でそのまま連続的に駆動しており、このため回転真空ポンプの駆動に要する消費電力が嵩み、運転コストが高くなり、また回転真空ポンプの回転数が高いためその消耗部品に対する交換頻度も高くなる。

この考案は、このような点に着目してなされたもので、その目的とするところは、真空槽内が分子流領域の圧力に達した以後には、回転真空ポンプの回転数を必要最小限に低減して無駄な消費電力を抑えることができる真空排気装置を提供することにある。

この考案は、真空槽内の空気を排気する回転真空ポンプおよび拡散真空ポンプを備え、真空槽内が低真空、中真空の粘性流領域から高真空の分子流領域の圧力に達するまでは回転真空ポンプで真空槽内の空気を排気し、この後は回転真空ポンプと拡散真空ポンプとを駆動して真空槽内を高真空の分子流領域の圧力に維持する真空排気装置において、真空槽内を回転真空ポンプで低真空、中真空の粘性流領域から高真空の分子流領域の圧力に達するまで排気するときには、その回転真空ポンプを商用電源周波数の電力で駆動して回転させ、拡散真空ポンプの併用で真空槽内の圧力を高真空の分子流領域に維持するときには電力変換器により前記回転真空ポンプに供給する電力量を制御してその回転真空ポンプの回転数を所定の回転数にまで低減させることを特徴としている。前記電力変換機としては例えばインバータが用いられる。

この考案によれば、真空槽内が高真空の分子流領域の圧力に達して拡散真空ポンプの併用でその高真空の分子流領域の圧力を維持するときに、電力変換器により回転真空ポンプに供給する電力量を制御してその回転真空ポンプの回転数を所定の回転数にまで低減させるようにしたから、回転真空ポンプを駆動する消費電力を抑えて運転コストを引き下げることができ、また回転真空ポンプの回転数が低減することからその消耗部品に対する交換頻度を少なくしてメンテナンスのコストを引き下げることができる。

以下、この考案の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１には真空排気装置の構成図を示してあり、この真空排気装置は真空槽１を備え、この真空槽１内に成膜装置２が設けられている。真空槽１には排気管３が接続され、この排気管３に対し真空槽１側から拡散真空ポンプ４と回転真空ポンプ５とが直列に並ぶように設けられている。そして拡散真空ポンプ４と回転真空ポンプ５との間の排気管３の途中が分岐部６となっており、この分岐部６から分岐管７が導出され、この分岐管７が真空槽１に接続されている。

排気管３には、真空槽１と拡散真空ポンプ４との間に位置して本抜バルブ１０が、拡散真空ポンプ４と分岐部６との間に位置して補助バルブ１１が、分岐部６と回転真空ポンプ５との間に位置して排気バルブ１２がそれぞれ設けられていると共に、分岐管７に荒引バルブ１３が設けられている。

また、この真空排気装置には、真空槽１の内部の真空度を計測する真空計１５と、この真空計１５が出力する信号を受ける制御ユニット１６と、商用電源Ｐおよび制御ユニット１６に導通する電力変換器としてのインバータ１７がそれぞれ設けられている。

この真空排気装置の運転時には、回転真空ポンプ５にインバータ１７を介して商用電源周波数の電力が供給され、この電力で回転真空ポンプ５のロータが回転駆動される。この際、排気バルブ１２および荒引バルブ１３は開放され、補助バルブ１１および本抜バルブ１０派閉止されている。

回転真空ポンプ５の駆動により真空槽１内の空気が徐々に排気され、真空槽１内が大気圧から低真空、中真空の粘性流領域まで排気される。真空槽１内の真空度は真空計１５により逐次計測される。そして、真空槽１内の圧力が高真空の分子流領域に達した以後に、真空計１５により計測される信号に基づいて制御ユニット１６によりインバータ１７に回転真空ポンプ５の回転数を低減する信号が出力され、この信号でインバータ１７を介して回転真空ポンプ５に供給される電力量が制御され、回転真空ポンプ５の回転数が所定の回転数にまで低減され。その回転数で回転真空ポンプ５が動作を継続する。この際の回転真空ポンプ５の回転数は、成膜装置２のチャンバー内から発生するガスと拡散真空ポンプ４の臨界背圧を考慮して決定される。

また、この際、拡散真空ポンプ４が駆動されるとともに、制御ユニット１６の出力信号に基づいて荒引バルブ１３が閉止され、補助バルブ１１および本抜バルブ１０が開放される。これに応じて拡散真空ポンプ４による分子流領域の排気が始まり、この排気で真空槽１内が高真空の分子流領域の圧力に維持される。そしてこの圧力が真空計１５により計測され、この計測に基づいて真空槽１内での成膜処理が開始される。成膜処理が完了した後には、真空槽１内が大気圧に戻される。

このように、真空槽１内が高真空の分子流領域の圧力に達して拡散真空ポンプ４の併用でその高真空の分子流領域の圧力が維持されるときに、インバータ１７により回転真空ポンプ５に供給する電力量が制御されてその回転真空ポンプ５の回転数が所定の回転数にまで低減し、このため回転真空ポンプ５を駆動する消費電力を抑えて運転コストを引き下げることができる。

図２には、本考案装置と従来装置とにおける回転真空ポンプの消費電力特性を比較して示してあり、この図から明らかなように、従来装置では真空槽内が高真空の分子流領域の圧力に達してその圧力を維持するときにも、回転真空ポンプを商用電源周波数の電力で駆動しているためその消費電力が大きいが、本考案装置では真空槽内が高真空の分子流領域の圧力に達してその圧力を維持するときには、インバータにより回転真空ポンプに供給する電力量を制御して回転真空ポンプの回転数を所定の回転数にまで低減させているからその消費電力が抑えられている。実験によれば、本考案装置の場合、従来装置に比べ、排気特性を損なうことなく、消費電力を５０％程度低減することができた。

また、本考案装置では、回転真空ポンプの回転数が低減するため、その回転消耗部品の交換頻度が減り、メンテナンスに要するコストを削減することができる。

本考案の一実施形態に係る真空排気装置の構成図。 本考案装置と従来装置とにおける回転真空ポンプの消費電力特性を比較して示すグラフ図。

符号の説明

１…真空槽
２…成膜装置
３…排気管
４…拡散真空ポンプ
５…回転真空ポンプ
６…分岐部
７…分岐管
１０…本抜バルブ
１１…補助バルブ
１２…排気バルブ
１３…荒引バルブ
１６…制御ユニット
１７…インバータ

Claims (2)

1. 真空槽内の空気を排気する回転真空ポンプおよび拡散真空ポンプを備え、真空槽内が低真空、中真空の粘性流領域から高真空の分子流領域の圧力に達するまでは回転真空ポンプで真空槽内の空気を排気し、この後は回転真空ポンプと拡散真空ポンプとを駆動して真空槽内を高真空の分子流領域の圧力に維持する真空排気装置において、
   真空槽内を回転真空ポンプで低真空、中真空の粘性流領域から高真空の分子流領域の圧力に達するまで排気するときには、その回転真空ポンプを商用電源周波数の電力で駆動して回転させ、拡散真空ポンプの併用で真空槽内の圧力を高真空の分子流領域に維持するときには電力変換器により前記回転真空ポンプに供給する電力量を制御してその回転真空ポンプの回転数を所定の回転数にまで低減させることを特徴とする真空排気装置。
2. 前記電力変換器はインバータであることを特徴とする請求項１に記載の真空排気装置。

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