JP4820304B2 - 真空ポンプユニット - Google Patents

Description

本発明は、複数台のブースターポンプと複数台のメインポンプを備えた真空ポンプユニットに関するものである。

液晶基板等の基板の大型化に伴い、このような基板を処理するための処理チャンバーも大型・大容量となり、チャンバー内を排気するための真空ポンプユニットもその排気量が大型となる。このようなポンプユニットとして、図１に示すように前段ポンプである１台のブースターポンプ２０１と後段ポンプである１台のメインポンプ２０２を枠体２０３に搭載して、真空ポンプユニット２００を構成している。そして必要とされる排気容量に応じて真空ポンプユニット２００を図２に示すように複数台（図では４台）設置して、対応している。

しかしながら、上記１台のブースターポンプ２０１と１台のメインポンプ２０２からなる真空ポンプユニット２００では、排気容量を増減するためには、真空ポンプユニット２００を増減する必要であり、増減するブースターポンプ２０１とメインポンプ２０２の数が常に同数となる。ところが、ブースターポンプ２０１とメインポンプ２０２の台数は、メインポンプ２０２の排気速度とブースターポンプ２０１の排気速度のバランスに決定され、メインポンプ２０２の台数とブースターポンプ２０１の台数が同じとならない場合が多い。

上記のようにブースターポンプ２０１とメインポンプ２０２が一対一となっている真空ポンプユニット２００では、余分なブースターポンプ２０１或いはメインポンプ２０２が必要となり、その分コスト高となるという問題がある。

真空ポンプユニットの性能は、メインポンプとブースターポンプの台数の組み合わせを変えることによりその性能を変化されることができるが、ブースターポンプ２０１とメインポンプ２０２が一対一となっている真空ポンプユニット２００では、組み合わせ台数を変えて任意の性能の真空ポンプユニットを得ることが難しい。

真空ポンプユニットに関しては、ポンプ停止によるダウンタイムを極力少なくするとが要望されるが、上記のようにブースターポンプ２０１とメインポンプ２０２が一対一となっている真空ポンプユニット２００では、ブースターポンプ２０１に故障が発生した場合、その真空ポンプユニット２００を機能させることができず、真空ポンプユニット２００ごと交換しなければならないという問題がある。

また、図１に示すように前段ポンプとして１台のブースターポンプ２０１、後段ポンプとして１台のメインポンプ２０２を枠体２０３に搭載した構成の真空ポンプユニット２００を図２に示すように複数台組み合わせて対応すると、図３に示すように、制御装置２１０、２１１を複数個備えることになり、ポンプ（ブースターポンプ２０１、メインポンプ２０２）毎に重複する制御装置が必要となり、無駄が多くコスト高になる。また、１台の前段ポンプと１台の後段ポンプの組み合わせた場合、複数台ある全ての前段ポンプ或いは後段ポンプを同時に制御することが難しく、容易にポンプの台数を変更できないし、システムが複雑になるという問題がある。
特開２００１−２４４１６０号公報

本願発明は上述の点に鑑みてなされたもので、求められる真空ポンプユニットの性能に合わせて、メインポンプとブースターポンプの台数の組み合わせを変えることが容易で、１〜２台のブースターポンプに故障が発生しても真空ポンプユニットとして機能させ続けることができ、故障の発生したポンプだけを交換すればよく、且つ工場設備から、冷却水や窒素ガス等のユーティリティをまとめて１箇所で受けることができる真空ポンプユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、上下方向の所定位置にブースターポンプ設置台を設けた装置枠体を備え、該ブースターポンプ設置台に複数台のブースターポンプを搭載した装置枠体を床面に設置し、前記ブースターポンプ設置台の下方の床面に複数台のメインポンプを配置し、前記複数台のブースターポンプの各吸込口を集合吸気管に並列に接続し、該複数台のブースターポンプの各排気口を中継集合管に並列に接続し、該中継集合管に前記複数台のメインポンプの各吸気口を並列に接続し、該複数台のメインポンプの各排気口を集合排気管に接続したことを特徴とする真空ポンプユニットにある。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の真空ポンプユニットにおいて、前記複数台のメインポンプにはそれぞれ移動用キャスターと固定用アジャスタフットを設けていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の真空ポンプユニットにおいて、
前記ブースターポンプは、ルーツ型ポンプであり、前記メインポンプはスクリュー型ポンプ若しくはルーツ型ポンプであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空ポンプユニットにおいて、窒素ガス供給手段を設け、前記ブースターポンプ及びメインポンプのそれぞれは、前記窒素ガス供給手段から、シール用ガスとして窒素ガスが供給され、ポンプケーシング内に潤滑油が流入しない構成であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空ポンプユニットにおいて、窒素ガス供給手段を設け、前記ブースターポンプ及びメインポンプのそれぞれは、排気するプロセスガスによるポンプの腐食、反応副生成物の堆積を低減するためポンプの所定部に前記窒素ガス供給手段から希釈用パージガスとして窒素ガスが供給されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の真空ポンプユニットにおいて、前記ブースターポンプ及びメインポンプのそれぞれは、制御盤により冷却水や窒素ガス等のユーティリティとポンプの各部状態をセンサで確認しながら運転され、ウォーニング信号とアラーム信号の２段階の警報を出力するようになっており、前記ウォーニング信号は当該真空ポンプユニットが正常範囲を外れているがポンプの運転が継続できる場合に出力し、前記アラーム信号は、当該真空ポンプユニットが正常範囲を外れ、且つ安全上限界でポンプ運転を停止するに場合に出力することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６に記載の真空ポンプユニットにおいて、複数台の前記ブースターポンプ及び前記メインポンプの制御を集中して制御できる集中制御装置を具備したことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の真空ポンプユニットにおいて、複数の前記ブースターポンプ及び前記メインポンプをそれぞれ一括して制御する制御装置を具備したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ブースターポンプ設置台に複数台のブースターポンプを搭載し、ブースターポンプ設置台の下方の床面に複数台のメインポンプを配置し、複数台のブースターポンプの各吸込口を集合吸気管に並列に接続し、複数台のブースターポンプの各排気口を中継集合管に並列に接続し、該中継集合管に複数台のメインポンプの各吸気口を並列に接続し、複数台のメインポンプの各排気口を集合排気管に接続したので、メインポンプとブースターポンプの組み合わ台数を変更し、真空ポンプユニットの性能を変化させることが容易となる。また、１〜２台のブースターポンプに故障が発生しても真空ポンプユニットとして機能させ続けることができる。また、ポンプが故障を起こした場合故障を起こしたポンプだけを交換すればよい。また、複数台のブースターポンプと複数台のメインポンプを一つの真空ポンプユニットとして纏めているから、工場設備から、冷却水や窒素ガス等のユーティリティをまとめて１箇所で貰うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、複数台のメインポンプには移動用キャスターと固定用アジャスタフットを設けているので、メインポンプの搬入・搬出は移動用キャスターで行い、搬入し位置決めした後、固定用アジャスタフットで当該位置に固定することができ、搬出入及び固定が容易にできる。

請求項３に記載の発明によれば、ブースターポンプは、ルーツ型ポンプであり、メインポンプはスクリュー型ポンプ若しくはルーツ型ポンプであるので、上記効果を有する多段真空ポンプユニットを構成できる。

請求項４に記載の発明によれば、ブースターポンプ及びメインポンプのそれぞれは、にシール用の窒素ガスが供給され、ポンプケーシングに潤滑油が流入せず清浄な真空を作ることが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、ブースターポンプ及びメインポンプのそれぞれは、排気するプロセスガスによるポンプの腐食、反応副生成物の堆積を低減するためポンプの所定部に希釈用パージガスとして窒素ガスが供給されるので、腐食、反応副生成物の堆積を低減することが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、ウォーニング信号とアラーム信号の２段階の警報を出力するようになっており、ウォーニング信号は当該真空ポンプユニットが正常範囲を外れているがポンプの運転が継続できる場合に出力し、アラーム信号は、当該真空ポンプユニットが正常範囲を外れ、且つ安全上限界でポンプ運転を停止するに場合に出力するので、真空排気系としての真空ポンプユニットを保護できると共に、真空排気系として真空ポンプユニットの能力を最大限活用できる。

請求項７に記載の発明によれば、複数台のブースターポンプ及びメインポンプの制御を集中して制御できる集中制御装置を具備するので、共有化できる制御部分を複数台のポンプで使用でき、制御部を無駄なく低コストで実現できる。

請求項８に記載の発明によれば、複数のブースターポンプ及びメインポンプをそれぞれ一括して制御する制御装置を具備するので、複数台の前段ポンプ（ブースターポンプ）及び複数台のメインポンプが纏めて制御されることになり、システムが簡素化されポンプの台数を変更することができる。

以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図４及び図５は本発明に係る真空ポンプユニットの構成例を示す図で、図４は正面図、図５は側面図である。真空ポンプユニット１０は装置枠体（ガレージ）１１を備え、該装置枠体１１の上下方向所定位置にはブースターポンプ設置台１２を設けている。ブースターポンプ設置台１２には複数台（図では４台）のブースターポンプ１３が搭載（設置）されている。また、装置枠体１１の下端には複数のアジャスタフット１４が取付けられており、該アジャスタフット１４の高さを調整することにより、装置枠体１１を水平にすることができるようになっている。装置枠体１１を水平にした後、該装置枠体１１を固定金具（図示せず）で床面１５に固定できるようになっている。なお、装置枠体１１には制御盤１００が取付けられ、該制御盤１００には後に詳述するコントローラ１２１が設けられている。

ブースターポンプ設置台１２の下方の床面１５に複数台（図では３台）のメインポンプ１６を配置している。メインポンプ１６にはそれぞれ移動用の複数個（図では４個）のキャスター１７と固定用の複数個（図では４個）の固定用のアジャスタフット１８を設けている。メインポンプ１６のブースターポンプ設置台１２下方の床面１５への搬入・搬出はキャスター１７を利用して行い、搬入後位置決めした後は、アジャスタフット１８の高さをキャスター１７の高さより所定量高することによりメインポンプ１６をその位置に保持する。該保持した後、固定金具（図示せず）で床面１５に固定できるようになっている。

図４及び図５において、２１は集合吸気管であり、該集合吸気管２１には各ブースターポンプ１３のポンプ本体３１の吸気口３１ａが並列に接続され、その排気口３１ｂは中継集合管２２に並列に接続されている。また、中継集合管２２には各メインポンプ１６のポンプ本体５１の吸気口５１ａが並列に接続され、その排気口５１ｂが集合排気管２３に並列接続されている。ブースターポンプ１３、及び各メインポンプ１６を運転することにより、集合吸気管２１の吸気口２１ａから吸気された流体は、各ブースターポンプ１３を通って中継集合管２２で合流し、各メインポンプ１６を通って集合排気管２３の排気口２３ａから排気される。

図６は本発明に係る真空ポンプユニットのシステムフローを示す図である。図６において、８０は冷却水供給源であり、冷却水供給源８０からの冷却水はバルブ８１及び配管８２を通って、ブースターポンプ１３、メインポンプ１６を冷却水、配管８７、冷却水流量計８８及びバルブ８６を通って冷却水供給源８０に戻る、各ポンプは冷却水カプラにて配管と接続され、容易に接続、分離できるようになっている。９０は窒素ガス供給源であり、該窒素ガス供給源９０からの窒素ガスはレギュレータ９１を介して圧力が調整され、配管９３を通ってブースタポンプ１３及びメインポンプ１６にシール用及び希釈用として窒素ガスが供給される。７８はレギュレータ９１で調整された窒素ガスの圧力計である。

本真空ポンプユニットは制御盤１００により、冷却水や窒素ガス等のユーティリティと各ブースターポンプ１３及び各メインポンプ１６の各部状態、即ち、電源、冷却水量（冷却水流量計８５、８８の出力）、窒素ガス流量、潤滑油レベル、ケーシングや駆動用モータの温度（温度センサ７１〜７４の出力）、駆動用モータの電力値、背圧値（背圧センサ７７の出力）等を、センサで確認しながら、各ブースターポンプ１３及び各メインポンプ１６を運転する。

真空排気系としての真空ポンプユニット１０の保護のために、ここではウォーニング（ＷＡＲＮＮＧ）とアラーム（ＡＬＡＲＭ）の２段階の警報を出力するようになっている。ウォーニング信号は、真空ポンプユニット１０が正常範囲をはずれたことを意味するが、ただし切迫した危険状態でないため、この状態ではポンプの運転は継続される。真空ポンプユニット１０の運転が機械の安全上限界になると、ブースターポンプ１３及びメインポンプ１６を自動停止し、アラーム信号を出力する。各種のウォーニングとアラームは、後述するコントローラ１２１の表示部に表示される。

図７はメインポンプ関連の警報とブースターポンプ関連の警報の処理のながれを示す図である。３台のメインポンプ１６中のいずれかにウォーニングが発生すると（ステップＳＴ１）、ウォーニング信号を出力し、メインポンプ１６の運転は継続する。続いてアラームが発生すると（ステップＳＴ２）、アラーム信号を出力し真空ポンプユニット１０を自動停止する。４台のブースターポンプ１３のいずれかの１台又は２台にウォーニングが発生すると、ウォーニング信号を出力し（ステップＳＴ３）、ブースターポンプ１３の運転は継続する。続いてアラームが発生すると（ステップＳＴ４）、アラーム信号を出力しブースターポンプ１３を自動停止し、他のブースターポンプ１３の運転は継続する。４台のブースターポンプ１３中３台にアラームが発生すると（ステップＳＴ５）、アラーム信号を出力し真空ポンプユニット１０を自動停止する。

制御盤１００に設けられているコントローラ１２１によって、真空ポンプユニット１０の操作、設定及びユニット運転状況、アラーム／ウォーニングの状況を把握することができるようになっている。

図８は本発明に係る真空ポンプユニットの制御部のシステム構成を示す図である。図示するように、前段ポンプである４台のブースターポンプ１３を纏めて１個の制御装置１２３で制御し、後段ポンプである３台のメインポンプ１６を纏めて１個の制御装置１２２で制御するようにし、制御装置１２２、制御装置１２３を全体制御部１２４で制御される。

真空ポンプユニットの制御部のシステムを図８に示すように構成することにより、複数台のブースターポンプ１３及びメインポンプ１６の制御を集中して制御でき、共有化できる制御装置１２２、１２３を複数台のメインポンプ１６、複数台のブースターポンプ１３で使用でき、制御部を無駄なく低コストで実現できる。

また、複数台のブースターポンプ１３及びメインポンプ１６をそれぞれ一括して制御装置１２２、１２３で制御するので、複数台の前段ポンプ（ブースターポンプ１３）及び複数台の後段ポンプ（メインポンプ１６）が纏めて制御されることになり、システムが簡素化されポンプの台数を変更することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

従来の真空ポンプユニットの構成例を示す図である。 従来の真空ポンプユニットを複数台備えた真空ポンプ設備の構成例を示す図である。 従来の真空ポンプユニットの制御部のシステム構成を示す図である。 本発明に係る真空ポンプユニットの構成例を示す正面図である。 本発明に係る真空ポンプユニットの構成例を示す側面図である。 本発明に係る真空ポンプユニットのシステムフローを示す図である。 メインポンプ関連の警報とブースターポンプ関連の警報の処理のながれを示す図である。 本発明に係る真空ポンプユニットの制御部のシステム構成を示す図である。

符号の説明

１０ 真空ポンプユニット
１１ 装置枠体
１２ ブースターポンプ設置台
１３ ブースターポンプ
１４ アジャスタフット
１５ 床面
１６ メインポンプ
１７ キャスター
１８ アジャスタフット
２１ 集合吸気管
２２ 中継集合管
２３ 集合排気管
３１ ポンプ本体
３２ 駆動用モータ
５８ 端子板
７１ 温度センサ
７２ 温度センサ
７３ 温度センサ
７４ 温度センサ
７７ 背圧センサ
７８ 圧力センサ
８０ 冷却水供給源
８１ バルブ
８２ 配管
８３ 配管
８４ 配管
８５ 冷却水流量計
８６ バルブ
８７ 配管
８８ 冷却水流量計
９０ 窒素ガス供給源
９１ レギュレータ
９３ 配管
１００ 制御盤
１２１ コントローラ
１２２ 制御装置
１２３ 制御装置
１２４ 全体制御部

Claims (8)

1. 上下方向の所定位置にブースターポンプ設置台を設けた装置枠体を備え、該ブースターポンプ設置台に複数台のブースターポンプを搭載した装置枠体を床面に設置し、前記ブースターポンプ設置台の下方の床面に複数台のメインポンプを配置し、
   前記複数台のブースターポンプの各吸込口を集合吸気管に並列に接続し、該複数台のブースターポンプの各排気口を中継集合管に並列に接続し、該中継集合管に前記複数台のメインポンプの各吸気口を並列に接続し、該複数台のメインポンプの各排気口を集合排気管に接続したことを特徴とする真空ポンプユニット。
2. 請求項１に記載の真空ポンプユニットにおいて、
   前記複数台のメインポンプにはそれぞれ移動用キャスターと固定用アジャスタフットを設けていることを特徴とする真空ポンプユニット。
3. 請求項１又は２に記載の真空ポンプユニットにおいて、
   前記ブースターポンプは、ルーツ型ポンプであり、前記メインポンプはスクリュー型ポンプ若しくはルーツ型ポンプであることを特徴とする真空ポンプユニット。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空ポンプユニットにおいて、
   窒素ガス供給手段を設け、
   前記ブースターポンプ及びメインポンプのそれぞれは、前記窒素ガス供給手段から、シール用ガスとして窒素ガスが供給され、ポンプケーシング内に潤滑油が流入しない構成であることを特徴とする真空ポンプユニット。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空ポンプユニットにおいて、
   窒素ガス供給手段を設け、
   前記ブースターポンプ及びメインポンプのそれぞれは、排気するプロセスガスによるポンプの腐食、反応副生成物の堆積を低減するためポンプの所定部に前記窒素ガス供給手段から希釈用パージガスとして窒素ガスが供給されることを特徴とする真空ポンプユニット。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の真空ポンプユニットにおいて、
   前記ブースターポンプ及びメインポンプのそれぞれは、制御盤により冷却水や窒素ガス等のユーティリティとポンプの各部状態をセンサで確認しながら運転され、ウォーニング信号とアラーム信号の２段階の警報を出力するようになっており、
   前記ウォーニング信号は当該真空ポンプユニットが正常範囲を外れているがポンプの運転が継続できる場合に出力し、前記アラーム信号は、当該真空ポンプユニットが正常範囲を外れ、且つ安全上限界でポンプ運転を停止するに場合に出力することを特徴とする真空ポンプユニット。
7. 請求項１乃至６に記載の真空ポンプユニットにおいて、
   複数台の前記ブースターポンプ及び前記メインポンプの制御を集中して制御できる集中制御装置を具備したことを特徴とする真空ポンプユニット。
8. 請求項７に記載の真空ポンプユニットにおいて、
   複数の前記ブースターポンプ及び前記メインポンプをそれぞれ一括して制御する制御装置を具備したことを特徴とする真空ポンプユニット。

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