JP4672204B2

JP4672204B2 - 真空ポンプの接続構造及び真空ポンプ

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Publication number: JP4672204B2
Application number: JP2001236100A
Authority: JP
Inventors: 啓能並木
Original assignee: EDWARDSJAPAN LIMITED
Current assignee: EDWARDSJAPAN LIMITED
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: JP2003049771A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空ポンプの接続構造及び真空ポンプに係わり、特に、真空ポンプの接続部に介設されたバルブが発する機械的振動を吸収することが可能な簡易な構成の真空ポンプの接続構造及び真空ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真空ポンプ１による接続構成図を図５に示す。
図５において、真空ポンプ１は、この真空ポンプ１によって吸引減圧される吸引対象機器のチャンバ３との間に、開閉バルブ等のバルブ７と振動吸収用のダンパ５とを介して接続されている。
【０００３】
詳細には、真空ポンプ１の上端に形成された吸引口フランジ１ａにダンパ５がその下端のフランジ５ａを介してボルト等により締結固定され、このダンパ５の上端のフランジ５ｂに、バルブ７が締結固定されている。このバルブ７の上端は、チャンバ３の排気口フランジ３ａに締結固定され、真空ポンプ１側全体はチャンバ３に対して懸垂されている。
【０００４】
つぎに、それぞれの構成部材について説明する。
ダンパ５は、真空ポンプ１から発生する機械的振動を減衰吸収するためのベローズ等によって構成される振動吸収部材である。この振動吸収部材は、２つのフランジ５ａ、５ｂを両端に備えて略パイプ状に構成されている。
【０００５】
真空ポンプ１は、たとえばターボ分子ポンプ等の減圧吸引ポンプである。ターボ分子ポンプ１０１の縦断面図を図６に示す。
図６において、ターボ分子ポンプ１０１の上端には吸引口フランジ１ａが形成され、その内方に、ガスを吸引排気するためのタービンブレードによる複数の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ…を多段に形成した回転体１０３を備える。
【０００６】
上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接かつ対応されて４個の電磁石からなる上側径方向センサ１０７が備えられている。この上側径方向センサ１０７は回転体１０３の径方向変位を検出し、図示せぬ磁気軸受制御装置に送るように構成されている。
【０００７】
磁気軸受制御装置においては、上側径方向センサ１０７が検出した変位信号に基づき、ＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して上側径方向電磁石１０４の励磁を制御し、回転体１０３の上側の径方向位置を調整する。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。
【０００８】
また、下側径方向電磁石１０５および下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４および上側径方向センサ１０７と同様に配置され、回転体１０３の下側の径方向位置を調整している。
【０００９】
さらに、軸方向電磁石１０６が、回転体１０３に備えた金属ディスク１１１を挟んで配置されている。回転体１０３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向変位信号が図示せぬポンプ制御装置の磁気軸受制御部に送られるように構成されている。
そして、軸方向電磁石１０６は、この軸方向変位信号に基づき磁気軸受制御装置によって励磁制御され、回転体１０３を軸方向に磁気浮上させている。
【００１０】
モータ１２１は、回転体１０３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、回転体１０３との間に作用する電磁力を介して回転体１０３を回転駆動するように、ポンプ制御装置のモータ制御部によって制御されている。
【００１１】
このため、モータ１２１が回転体１０３を回転駆動する際は、各磁極から隣接の磁極に移動するまでの行程において生じるトルク変動等に起因するコギングトルクによって回転方向の振動を生じる。
【００１２】
また、ターボ分子ポンプ１０１においては、回転体１０３の各回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ…に基づく固有振動数が存在し、回転体１０３が回転したときに生じる不釣合い振動や、変位信号に含まれるノイズなどの外乱によって固有振動周波数での不安定な振動が励起される。
【００１３】
つぎに、バルブ７について説明する。
バルブ７は、チャンバ３内の真空域を大気圧側から仕切る開閉バルブや排気速度を調節するコンダクタンス可変バルブ等である。
開閉バルブの例としてバタフライ型バルブの内部構成図を図７（ａ）に、また、ゲート型バルブの内部構成図を図７（ｂ）に示す。
【００１４】
図７（ａ）において、バタフライ型バルブは、弁体１３１が流路中に回動可能に設けられて構成されている。この弁体１３１の回動動作によって流路が開閉され、真空域を大気圧側から仕切ることができる。
【００１５】
図７（ｂ）において、ゲート型バルブは、弁体１３２が流路に対して側方より進退可能に設けられて構成されている。この弁体１３２の進退動作によって流路が開閉され、上記同様に真空域を大気圧側から仕切ることができる。
これらのバルブの開閉動作は、図示せぬバルブ制御装置からアクチュエータを介して行なわれる。
【００１６】
このように構成された従来の真空ポンプ１の接続構造においては、吸引対象機器を吸引減圧するために真空ポンプ１を稼動することにより、回転体１０３が高速回転し、ダンパ５とバルブ７とを介してチャンバ３が真空吸引される。
【００１７】
この時、真空ポンプ１は、モータ１２１によるコギングトルクや、多段の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ…のアンバランス等により振動を発生するが、この振動はダンパ５によって吸収される。したがって、チャンバ３は、真空ポンプ１が発する振動の影響を低減された状態で吸引減圧される。このように、防振環境を要する機器に真空ポンプ１を接続して使用する場合に、ダンパ５を組み合わせることにより、真空ポンプ１の防振条件をその要求仕様に適合させることができる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バルブ７に内設された弁体１３１、１３２が開閉等の動作をすると、その動作に伴う機械的な振動が接続先のチャンバ３に及ぶ。電子顕微鏡等の高度の防振環境を要する機器については、僅かな振動の侵入によっても防振条件が害され、機器の精度低下を招く場合がある。
【００１９】
また、半導体製造工程においては、集積回路等の微細化、高密度化に伴い、バルブの動作に伴う振動が加工精度に影響を与える場合がある。たとえば、ドライエッチング装置やＣＶＤ装置等のプラズマ応用の装置においては、真空容器内の分圧制御や導入ガスを一定の圧力に保つために、コンダクタンス可変バルブ等によるバルブ制御が常時行なわれるので、防振条件の高度化が要求されている。
特に、１つのチャンバに複数のターボ分子ポンプが接続されている場合は、いずれか１つのバルブが動作しても、そのチャンバ全体が影響を受けることとなる。
【００２０】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたもので、真空ポンプの接続部に介設されたバルブが発する機械的振動を吸収することが可能な簡易な構成の真空ポンプの接続構造及び真空ポンプを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
このため本発明（請求項１）によれば、真空ポンプと、該真空ポンプの吸引口に接続されたバルブと、該バルブに接続されて機械的振動を減衰吸収するダンパと、該ダンパに接続され、前記真空ポンプにより吸引減圧される吸引対象機器とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
真空ポンプから吸引対象機器までの間にバルブとダンパをこの順に直列配置したことから、真空ポンプ本体が発する振動およびバルブの動作に伴う振動のいずれもがダンパによって減衰吸収される。したがって、新たな付加部材を要することなく、単一のダンパにより真空ポンプの接続部を簡易に構成することができる。この真空ポンプの接続部により、吸引対象機器に必要な防振条件を満たすことができる。
【００２３】
さらに、本発明（請求項２）によれば、前記バルブを動作させるバルブ制御部と前記真空ポンプを動作させる真空ポンプ制御部とを一体に含む制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２４】
制御手段は、真空ポンプとバルブのそれぞれ別々に配設されていた制御部を一体化したことにより、ガス負荷状態や真空ポンプの状態に合わせて真空ポンプとバルブの両者を連携させた効率の良い制御が可能となる。
【００２５】
また、本発明（請求項３）の真空ポンプによれば、真空ポンプ本体部と、該真空ポンプ本体部の吸引口に一体形成されたバルブと、該バルブの端部に一体形成され、機械的振動を減衰吸収するダンパと、該ダンパの端部に形成されて吸引対象機器に接続するための接続手段とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
真空ポンプ本体部と一体にバルブおよびダンパを形成することにより、少なくともそれぞれの相互接続のためのフランジを要しないので、接続部の構成が簡易化される。その上、接続部の全長寸法の短縮による小型化と排気効率の向上を図ることができる。
【００２７】
また、それぞれの部材相互の組み付け、調整、試験等を真空ポンプの本体組み付け工程において処理することができるので、調整精度の向上によってバルブやダンパの間からのガス漏れを防止できるとともに現地据付の工期の短縮が可能となる。
さらにこの場合についても上記同様に制御部の一体化により、上記同様の効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の第１実施形態に係る真空ポンプの接続構造の分解構成図を図１に、また、その接続状態の構成図を図２に示す。なお、図５と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００２９】
図１において、真空ポンプ１は、その吸引口に開閉弁等のバルブ７が接続され、さらに機械的振動を吸収するダンパ５を介して吸引対象機器のチャンバ３に接続される。
【００３０】
図２において、真空ポンプ１上端の吸引口フランジ１ａにバルブ７の下端がボルト等により締結固定されている。このバルブ７の上端には、ダンパ５がその下端のフランジ５ａを介して締結固定されている。このダンパ５の上端のフランジ５ｂは、チャンバ３の排気口フランジ３ａに締結固定されている。
このようにして、真空ポンプ１は、直列状に配置されたバルブ７とダンパ５とを介してチャンバ３に対して懸垂されている。
【００３１】
つぎに、本発明の実施形態に係る真空ポンプ１の接続構造の作用について説明する。
真空ポンプ１を稼動すると、バルブ７とダンパ５とを介して吸引対象機器のチャンバ３が吸引減圧される。このとき、真空ポンプ１が発する振動は、バルブ７を介してダンパ５に至り、このダンパ５により減衰吸収される。また、バルブ７が開閉等の動作をした場合は、その動作に伴って振動が発生するが、同様に、この振動はダンパ５により減衰吸収される。
【００３２】
したがって、本発明の真空ポンプ１の接続構造によれば、真空ポンプ１の配管接続先の吸引対象機器に対し、真空ポンプ１が発する振動およびバルブ７が発する振動の双方を単一のダンパ５によって吸収することができる。
【００３３】
また、本発明の真空ポンプ１の接続構造によれば、追加部材等の新たな部材を要しないので、新たに部材を付加した場合に避けられない構成の複雑化や、接続部の全長寸法の増大等による弊害を招くことがない。
【００３４】
このように、本発明の真空ポンプ１の接続構造は、バルブ７とダンパ５とを所定の順番に直列配置した簡易な構成により、真空ポンプ１およびバルブ７の発する振動の伝達を遮断して吸引対象機器の防振環境を確保することができる。
【００３５】
つぎに、本発明の第２実施形態について説明する。
本発明の第２実施形態に係る真空ポンプによる接続部の分解構成図を図３に、また、その接続状態の構成図を図４示す。なお、図１、図２または図５と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００３６】
図３において、真空ポンプ本体部１ｂの上端にはバルブ７を一体に形成し、その上にダンパ５を一体に配置する。このようにして、バルブ７およびダンパ５が真空ポンプ本体部１ｂと一体にその吸引口に直結構成されている。ダンパ５にはその上端にのみフランジ５ｂを備える。
真空ポンプ本体部１ｂとバルブ７は、それぞれを制御する１つの制御装置９に接続されている。
【００３７】
図４において、真空ポンプ本体部１ｂは、その上端のフランジ５ｂによってチャンバ３の排気口フランジ３ａに締結固定されている。この状態で、真空ポンプ本体部１ｂからチャンバ３までの間に、バルブ７およびダンパ５がこの順で配置された接続構造が形成されている。
【００３８】
つぎに、このように構成された本発明の第２実施形態に係る真空ポンプの作用について説明する。
バルブ７およびダンパ５が真空ポンプ本体部１ｂと一体に構成されていることにより、少なくともそれぞれの相互接続のためのフランジを要しないので、全体として構成が簡易化される。
【００３９】
また、ダンパ５とバルブ７とを一体に構成することにより、ダンパ５の一部をバルブ７の内部に挿入し、またはその逆に、バルブ７の一部をダンパ５の内部に挿入する等のように設計の自由度が拡大されるので、構成の一層の小型化が可能となる。
【００４０】
このように、構成の一体化により、真空ポンプ本体部１ｂの吸引口からチャンバ３までの接続部の全長寸法が低減される。この接続部の全長寸法の低減により、全体構成の小型化と実効排気速度の向上を図ることができる。
【００４１】
また、バルブ７およびダンパ５それぞれの相互の組み付け、調整、試験等を真空ポンプ本体部１ｂの組み付け工程において工場等で処理することができる。その結果、据付現場においてダンパやバルブを個々に組み付ける場合と比べ、組み付け等の作業能率が向上し、かつ、調整精度の向上によりダンパやバルブの間からのガス漏れを防止することができる。さらに、真空ポンプの据付作業工数の低減により据付工期の短縮を図ることができる。
【００４２】
また、真空ポンプ本体部１ｂとバルブ７のそれぞれの制御を共通の制御装置９で処理することにより、たとえば、真空ポンプ本体部１ｂの回転数や起動時間に応じてバルブ７を開閉する等のように相互に協調した制御を行なうことができる。このように、ガス負荷状態や真空ポンプ本体部１ｂの状態に合わせて真空ポンプ本体部１ｂとバルブ７を両者連携させて効率の良い制御が可能となる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、真空ポンプから吸引対象機器までの間にバルブとダンパをこの順に直列配置したことから、真空ポンプ本体が発する振動およびバルブの動作に伴う振動のいずれもがダンパによって減衰吸収される。
したがって、構成の複雑化その他の弊害を招くことなく、簡易な構成により、真空ポンプおよびバルブの発する振動を吸収して吸引対象機器に対する必要な防振条件を確保することができる。
【００４４】
また、真空ポンプ本体部と一体にバルブおよびダンパを形成することにより、少なくともそれぞれの相互接続のためのフランジを要しないので、接続部の構成が簡易化される。その上、接続部の全長寸法の短縮による小型化と排気効率の向上を図ることができる。
さらに、それぞれの部材相互の組み付け、調整、試験等を真空ポンプ本体部の本体組み付け工程において処理することができるので、調整精度の向上によってバルブやダンパの間からのガス漏れを防止できるとともに現地据付工期の短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る真空ポンプによる接続構造の分解構成図
【図２】図１の真空ポンプの接続状態の構成図
【図３】本発明の第２実施形態に係る真空ポンプによる接続部の分解構成図
【図４】図３の真空ポンプによる接続状態の構成図
【図５】従来の真空ポンプによる接続構成図
【図６】ターボ分子ポンプの縦断面図
【図７】従来のバルブの例を示す内部構成図
【符号の説明】
１真空ポンプ
１ａ吸引口フランジ
１ｂ真空ポンプ本体部
３チャンバ（吸引対象機器）
３ａ排気口フランジ
５ダンパ
５ａ、５ｂフランジ（接続手段）
７バルブ
９制御装置（制御手段）

Claims

真空ポンプと、
該真空ポンプの吸引口に接続されたバルブと、
該バルブに接続されて機械的振動を減衰吸収するダンパと、
該ダンパに接続され、前記真空ポンプにより吸引減圧される吸引対象機器とを備えたことを特徴とする真空ポンプの接続構造。
前記バルブを動作させるバルブ制御部と前記真空ポンプを動作させる真空ポンプ制御部とを一体に含む制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の真空ポンプの接続構造。
真空ポンプ本体部と、
該真空ポンプ本体部の吸引口に一体形成されたバルブと、
該バルブの端部に一体形成され、機械的振動を減衰吸収するダンパと、
該ダンパの端部に形成されて吸引対象機器に接続するための接続手段とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。
前記バルブを動作させるバルブ制御部と前記真空ポンプ本体部を動作させる真空ポンプ制御部とを一体に含む制御手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の真空ポンプ。