JP5769722B2 - 低電力消費の排気方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドライ低真空ポンプにおける電力消費を低減することができる排気方法、及びこれを実施するための装置に関する。本発明は、特に、単段型と多段型の両方の、ルーツポンプ、クローポンプ、渦巻ポンプ、スクリューポンプ、ピストンポンプ等の回転式ドライ低真空ポンプに関する。

これらのドライ低真空ポンプは、特に、半導体部品、フラットスクリーン、又は光起電基板の製造設備における排気ロードロックチャンバー、搬送チャンバー、又はＰＶＤ（「物理蒸着法」）チャンバー向けのものである。半導体ウェハを扱う工程は、如何なる不純物の存在をも阻止するように、雰囲気を制御しなければならないプロセス室内において、極めて低圧の雰囲気内（真空内）で実行される。

汚染を回避するため、基板は、パックされて、一時に１つずつ、ロボット手段を用いて、搬送チャンバーに接続されたロードロックチャンバー内へ搬送される。搬送チャンバーは、プロセスチャンバーの先に配置されている。ロードロックチャンバーと搬送チャンバーは、その後、ウェハの搬送を可能とするために、プロセスチャンバー内に存在する圧力と同程度の低圧（約１０^-1ｍｂａｒ）にされる。そのため、チャンバー内へのウェハの搬送を許容する圧力レベル、例えば１０^-1ｍｂａｒに達するまで、ポンプによる排気を行う目的で、ロードロックチャンバー又は搬送チャンバーであるポンプで排気されるチャンバーに対して、ポンプ回路で接続された低真空ポンプを備えるガスポンプ装置が用いられる。

チャンバー内の圧力を、大気圧から約１０^-1ｍｂａｒの搬送圧力にまで低下させるため、ポンプ装置は、排気の当初から、比較的大きな流量のガスを排気しなければならない。チャンバー内の圧力の減少は、２つのステップでなされ、第１のステップは、大気圧から搬送圧力（１０^-1ｍｂａｒ）までの低下に対応する。搬送圧力が達成されたら、ポンプ装置は、ガス流量ゼロでの作動を続ける。圧力減少及び増大サイクルは、高振動数で交互に行われるが、大気圧への増大のために、大量のエネルギーを消費する。これらのポンプ装置で消費される電力は、半導体製造設備の電力節減全体に、重大な影響を及ぼすこととなる。

半導体製造業において、ドライ低真空ポンプは、半導体製造設備における真空ポンプ群の約５０％に、また、設備の全電力消費の約４０％に相当する。半導体生産業におけるエネルギー費を最適化するために、これらのポンプ装置の電力消費は、小さくなければならない。電力費用を小さくするために、真空ポンプの構成を変更するべく、多くの努力がなされてきた。これらの努力には、摩擦による損失、圧縮ステージの大きさ、モータへの周波数変換器の使用、ＩＰＵＰ（「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｏｉｎｔ−ｏｆ−ｕｓｅ Ｐｕｍｐ」）（登録商標）のドライ真空ポンプへの適用、ポンプサイクルの最適化があげられる。

ガス圧縮に必要な電力は、ドライ低真空ポンプの電力消費における主要なパラメータの１つである。この圧縮のための電力は、主として、多段ルーツポンプ又はクローポンプにおける最後の２つの圧縮ステージ、及びスクリューポンプにおける最後の数ステップにおいて用いられる。圧縮の最後の数ステージにおいて消費されるこの電力は、圧縮率（圧縮ステージの入力と出力間の圧力差）、圧縮サイクルにより排除される容積（排除サイクル容積）、及び、排気されたガスの質量流量に比例する。従って、これらのパラメータは、電力消費を減少させるために、小さくしなければならない。

ポンプの流量は、回転により動かされる容積の大きさ（構成部分の幾何学的寸法）及び回転速度により変化するが、「排除サイクル容積」は、ポンプの構成部品の容積と比較したポンプの流量を表す。ポンプの容積流量を増大させるため、他の総ての寸法は等しいとして、ポンプの排除サイクル容積、又はその回転速度を増大させる必要がある。

多段ドライポンプにより消費される電力を低減させることは、ポンプの最後の圧縮ステージを小さくすることによって達成し得るが、この電力低減には限界がある。これは、多段ドライポンプにおいて、ガスは、第１ステージの入力における吸込圧力から、最後のステージの出力における大気圧に至るまで、ポンプの様々なステージにおいて、複数の連続した圧縮を受けるからである。最後の排気ステージにおける寸法のために、ドライ低真空ポンプは、プロセスチャンバーの第１の排気ステージの間、大きなガス流量を排気する能力を持っていない。従って、寸法を最適化しても、要求される約５０％の電力消費の低減の達成は不可能である。

最後の圧縮ステージにおける流量の減少は、排除されるサイクル容積、ポンプ速度、及びルーツポンプ又はクローポンプのローブの長さ／半径割合による限界に向かって進行する。大容量真空ポンプの最後の吸込ステージにおいて要求される、ポンプ速度の増大は、消費電力を少くするという要望に反して進行し、従って、最後の圧縮ステージの大きさを小さくすることが必要となる。更に、小さな寸法のステージを作るためには、複雑又は高価となり得る組み立て技術又は機械加工技術が必要となる。

更に、低減のためのあらゆる努力にもかかわらず、特に真空ポンプの役割が、ロードロックチャンバー内における圧力低下ステージ後に真空を維持することであるとき、残留気体の問題が残っている。

主ドライ低真空ポンプと主ポンプの排気口に接続された補助ドライ真空ポンプを用いることにより、ポンプ装置の全電力消費を小さくしうることが知られている。推奨される補助ポンプは、膜ポンプ、ピストンポンプ、又はスクロールポンプである。

真空装置の電力消費を低減する目的で、装置の主多段真空ポンプに補助ポンプを付加することが提案されている。例えばルーツポンプ等の主ドライ真空ポンプは、吸込孔がプロセスチャンバーに接続された第１圧縮ステージと、逆止弁を有する管路に排出孔が接続された最終圧縮ステージとを備えている。補助ポンプの吸込孔は、装置の主真空ポンプの末端ステージに接続され、逆止弁と並列に取り付けられている。補助ポンプは、スクロール、ピストン、又は膜ポンプ型等である。

それにもかかわらず、補助ポンプは、それによる利益を減少させる無視できない量の電力を消費する。特に、主真空ポンプにより吸い出されるガスの容量が大きいとき、補助ポンプが存在しない場合と比較して、合計の電力消費は大きくなる。しかし、電力消費を低減させるためには、例えば補助ポンプの排気速度、及び主真空ポンプ内への吸気圧等の幾つかの運転パラメータを最適化する必要がある。

しかし、ポンプの始動時には、このエネルギーの節減は達成されない。そのため、一定の圧力閾値に達するまで、補助真空ポンプ手段により、プロセスチャンバーの排気を開始し、その後、主真空ポンプを始動することが提案されている。所望の圧力に達したら、補助真空ポンプ手段のみで、真空が維持される。

更に、主ドライ低真空ポンプの排出孔に、ピストル型、膜型、又はスクリューポンプ等の補助のルーツ型、クロー型、又はフック型の真空ポンプを組み入れることが、既に提案されている。それにもかかわらず、連続運転によりもたらされる補助ポンプの電力消費量は、要求されるエネルギー節減を十分に達成することはできない。

本発明の目的は、短時間（数秒）で、ドライ低真空ポンプの電力消費を、十分に（約５０％）低減させることを可能とする、真空チャンバーの排気方法を提案することである。

本発明の更なる目的は、電力消費が低減されたドライ低真空ポンプを備えるポンプ装置を提案することである。

本発明の更なる目的は、ドライ低真空ポンプの電力消費を十分に低減させるための排気方法を制御するための装置を提案することである。

本発明の対象は、真空チャンバーに接続されたガス吸込孔と、管路上に開口するガス排出孔とを有するドライ低真空ポンプを備えるポンプ装置手段により排気する方法であり、この方法は、
−前記真空チャンバー内のガスを、前記ドライ低真空ポンプを用いて、前記ガス吸込孔から排気させるステップと、
−前記ドライ低真空ポンプのガス排出孔を、エジェクターに接続するステップと、
−前記ドライ低真空ポンプにより消費される電力と、前記ドライ低真空ポンプの排出孔における前記管路内のガスの圧力とを計測するステップと、
−前記ドライ低真空ポンプの排出孔におけるガスの圧力の上昇中に設定値を通過し、かつ前記ドライ低真空ポンプにより消費された電力の上昇中に設定値を超えたとき、時間遅延の後に、前記エジェクターを始動させるステップと、
−前記ドライ低真空ポンプにより消費される電力の下降中に設定値を通過し、かつ前記ドライ低真空ポンプの排出孔におけるガスの圧力の下降中に設定値を通過したとき、前記エジェクターを停止させるステップとを備えている。

本発明の第１の特徴によれば、前記ドライ低真空ポンプの排出孔における前記管路内のガス圧力の設定値は、２００ｍｂａｒ以下である。

本発明の第２の特徴によれば、前記ドライ低真空ポンプにより消費される電力の設定値は、最低消費電力の２００％以上増加した電力である。

本発明の方法によると、まず、前記ドライ低真空ポンプが接続されているチャンバー内を真空にするために、ドライ低真空ポンプを始動する。排気は、低真空ポンプの約１０^-1ｍｂａｒの第１の圧力になるまで継続される。この圧力に到達すると、低真空ポンプは作動を続ける一方で、エジェクターは、極めて短時間の間、作動する。

本発明は、ドライ低真空ポンプとエジェクターにより助力された作動は、排気ラインに新たなガス流入がない限り、いつまでも継続し得る低消費モードにおいて、ドライ低真空ポンプが作動時間の間、エジェクターが作動するために数秒でよいという事実にある。エジェクターは、圧縮気体を用いるので、エジェクターによるドライ低真空ポンプの減圧には、電力を必要としない。ドライ低真空ポンプの電力節減上の、エジェクターにより消費される流体の割合は、真空ポンプの使用状況によるが、１／１０から、１／１０００以上まで変化する。

本発明の更なる対象は、
真空チャンバーに接続されたガス吸込孔と、管路上に開口したガス排出孔とを有するドライ低真空ポンプを備え、
前記ドライ低真空ポンプの排出孔における前記管路内に配置された排出逆止弁と、
前記排出逆止弁と並列関係で取り付けられたエジェクターとを更に備え、
前記エジェクターの吸込孔は、前記管路に第１の導管を介して接続されており、かつ前記エジェクターの排出孔は、前記管路に、第２の導管を介して接続されているポンプ装置である。

一変形例では、前記エジェクターの吸込孔に接続された前記導管は、吸込逆止弁を備えている。

他の変形例では、前記エジェクターは、前記ドライ低真空ポンプのハウジング内に配置し得るカートリッジ内に組み込まれている。

前記ドライ低真空ポンプは、単段ドライ低真空ポンプと多段ドライ低真空ポンプとから選択することができる。

従来技術の欠点を克服するため、本発明は、電力を消費しないエジェクターを用いて、最終圧縮ステージ内の圧力を低減することにより、ドライ低真空ポンプの電力消費を小さくすることを提案するものである。そのため、本発明は、半導体技術分野で使用される真空ポンプとは異なる、通常は処理技術において使用される多段型のエジェクターを使用することを提案する。このエジェクターは、吸い込みが狭い個処でなされたときに、ガス又は液体粒子がその通過範囲内の隘路のために加速される流体力学の現象であるベンチュリ効果の原理で作動する静的装置である。圧縮空気がノズルを通過するとき、各ステージを通って吸い込みが行われる。エジェクターは、可動部分を備えることなく、吸い込みを行うことが可能となっており、従って、摩耗及びメンテナンスの心配はない。これは、例えば膜ポンプ又はピストンポンプには当てはまらないことである。またエジェクターは、例えば窒素や圧縮空気のようなガス等の圧縮流体を用いて、電力を消費することなく、真空を生成することができる。

さらに、このエジェクターは非常に小さく、そのサイズは、マッチ棒よりわずかに大きいものである。これは、膜型又はピストン型ポンプには当てはまらないことである。従って、このエジェクターは、真空ポンプのハウジング内に容易に組み込むことができる。これにより、体積はかなり小さくなる。

一変形例によれば、前記エジェクターは、前記ドライ低真空ポンプのハウジング内に配置され得るカートリッジ内に組み込まれている。

一実施形態によれば、前記ドライ低真空ポンプのガス排出孔は、逆止弁を備えた管路上に開口しており、前記逆止弁は、前記ドライ低真空ポンプと前記エジェクターとの間に配置されている。

本発明によるポンプ装置は、低真空ポンプの排出孔における圧力を低下させることができ、これにより、低真空ポンプの最終圧縮ステージにおける加熱が低減される。

本発明の更なる対象は、前述の排気方法を制御する装置であって、
前記ドライ低真空ポンプの排出孔における管路内の圧力を計測する手段と、
前記ドライ低真空ポンプにより消費される電力を計測する手段と、
前記エジェクターへの駆動流体の供給を制御する手段と、
前記ドライ低真空ポンプの回転速度を選択する手段とを備える装置である。

本発明の他の特徴及び利点は、非限定的な実施例である以下の実施形態の説明と添付の図面により、明らかになると思う。

本発明の真空装置の一実施形態を示す図である。 排出器の作動を概略的に示す図である。 本発明による排気方法を示す図である。 Ｘ軸上に示される秒を単位とする所要時間Ｔの関数として、Ｙ軸上に示されるワットを単位とするドライ低真空ポンプで消費される電力の変化を示す図である。 本発明の排気方法を制御するための装置の一実施形態を示す図である。

図１に示す本発明の実施形態において、ポンプ装置１は、例えば多段ルーツ真空ポンプであるドライ低真空ポンプ２を備えている。ドライ低真空ポンプ２の吸込孔は、例えば、ロードロックチャンバー、搬送チャンバー、又はプロセスチャンバー等の真空化されるべき真空チャンバー４に、管路３を介して接続されている。ドライ低真空ポンプ２のガス排出孔は、管路５に接続されている。低真空ポンプ２のガス排出孔と排出逆止弁６との間の容積空間７の分離を可能とするため、排出逆止弁６が、管路５に配置されている。ドライ低真空ポンプ２は、その吸込口において、チャンバー４内のガスを吸い込み、これらのガスを圧縮して、その排出孔から、排出逆止弁６を介して管路５内へ排出する。真空ポンプ２の作動圧力限界に到達したら、逆止弁６は閉じて、大気から真空ポンプ２の排出孔への圧力の増大を防止する。

更にポンプ装置１は、排出逆止弁６と並列に配置されたエジェクター８を備えている。このエジェクター８の吸込孔及び排出孔は、それぞれ、管路５からの側管となるように取り付けられている第１の導管９及び第２の導管１０を介して、管路５に接続されている。導管９内に配置され、エジェクター８の吸込口に接続されている吸込逆止弁１１は、エジェクター８を真空ポンプ２から隔離している。排出逆止弁６が閉じているとき、エジェクター８は、低真空ポンプ２により消費される設定電力値Ｗｃと、低真空ポンプ２のガス排出孔と逆止弁６との間の容積空間７内で計測される設定圧力値Ｐｃとの組み合わせに基づいて始動される。

作動させるためには、エジェクター８は、加圧駆動流体を必要とする。駆動流体は、例えば窒素又は圧縮空気であり、所定時間、例えば３秒よりも短い時間の間、エジェクター８の吸込孔に送られ、吸込逆止弁１１を減圧をさせ、吸込逆止弁１１が開口することにより、２ｃｍ ^３ の容積空間７の排気が可能となる。容積空間７内で計測される圧力Ｐｍは、１０１３ｍｂの大気圧値から、例えば約２００ｍｂａｒである設定値Ｐｃ以下の計測値Ｐｍへ低下する。低真空ポンプ２により消費される電力Ｗｍの計測値が設定値Ｗｃ以下に低下し、かつ容積空間７内で計測される圧力値Ｐｍが設定圧力値Ｐｃ以下に低下すると、エジェクター８は停止する。吸込逆止弁１１は、再び閉止し、これにより、設定圧力値Ｐｃよりも小さな値の圧力値Ｐｍにある２ｃｍ ^３ の容積空間７を隔離する。この圧力値Ｐｍは、エジェクター８を再起動させる必要なしに、真空維持段階の間、２４時間にわたって維持される。もし、圧力値Ｐｍが設定圧力値Ｐｃ以上となる圧力の増加が検出されたら、エジェクター８は再び起動される。

低真空ポンプ２のガス排出孔と排出逆止弁６との間の容積空間７は、エジェクター８のサイズを小さくし、容積空間７を排気するのに要する時間を短くするために、最小化されている。エジェクター８は、必要により、ポンプの総体積を最小化するために、低真空ポンプ２の本体内に組み込むことができ、或いは、低真空ポンプ２に接続され、排出逆止弁６を有する管路５に取り付けることができる。

低真空ポンプ２により真空チャンバー４を排気するのに要する平均時間は、例えば約１００ｍ³／ｈの流量を有する真空ポンプを用いるとき、４〜１８秒の間である。平均時間は、６リットルの平均的なチャンバー容積に対して、約４秒である。

図２に示すように、エジェクター２０は、例えば、多段型であり、設定値Ｐｃ（例えば、約２００ｍｂａｒ）より小さな圧力Ｐｍを、ポンプ流量ゼロで出来る限り迅速に達成するために、少なくとも３つのステージから形成されている。これは、エジェクター２０を作動するのに必要な圧縮流体（例えば、窒素又は空気）の消費を可能な限り小さくするためである。しかし、獲得されるべき圧力値Ｐｍ次第で、エジェクターを、１つ又は２つのステージのいずれかから作ってもよい。

エジェクター２０は、吸込ステージを形作るように直列に配列された複数のノズル２１を備えている。各ノズル２１は、外部空間と接続するオリフィス２２と、オリフィス２２を閉止しうるバルブ２３とを備えている。

次に、本発明の一実施形態による排気方法を示す図３及び図４について説明する。

真空チャンバー４が、真空維持段階３０にあるとき、低真空ポンプ２は、「スタンバイモード」として知られている、例えば５０Ｈｚ程度の回転速度で作動しており、消費電力Ｗｍは、例えば約２００Ｗで、多段ルーツ真空ポンプにとって適切なものである。この消費電力Ｗｍは、２０時間を超え得る時間にわたって維持しうる最小の値Ｗｂである。

真空チャンバー４が、更にガスを受け取ると、ドライ低真空ポンプ２は、その設定速度を達成するために、５０Ｈｚから１００Ｈｚに、その回転速度を加速する。この加速段階３１は、ドライ低真空ポンプ２内の可動部の慣性力の総てを克服することを含むので、多くの電力を消費する。低真空ポンプ２で必要とされる電力Ｗｍは、最大電力Ｗｓに達するまで急速に増加する。

低真空ポンプ２により消費される電力Ｗｍは、消費電力Ｗｍが予め設定された電力設定値Ｗｃに達して（上昇中に）通過する正確な時点Ｔｃを検出するために、継続的に計測される。この場合、この電力設定値Ｗｃは、段階３０における最小電力Ｗｂから可能な限り、例えばＷｂ＋２００％、離れるように選択される。電力設定値Ｗｃは、例えば、低真空ポンプ２のモータを制御する速度選択器上の電流閾値を検知することにより検出される。消費電力設定値Ｗｃの検出は、エジェクター８が起動される時点Ｔｄを区別するΔ（Ｔｃ−Ｔｄ）に等しい時間遅延を引き起こす。この時間遅延関係は、ポンプシーケンス内の最適範囲の間でのエジェクター８の作動を可能とし、排気サイクルの全体にわたってではなく、排気の第１段階の最後で高速であることを意味する。実際、この最適範囲外では、エジェクター８は、低真空ポンプ２の電力消費における顕著な節減を与えることはない。時間遅延関係は、排気されるべき真空チャンバー４の３リットルから２５リットルの範囲の容積に対応することができる。遅延時間３２は、０．１秒から１０秒の間であり、ほとんどの場合をカバーすることができる。

同時に、容積空間７内で計測される圧力Ｐｍは、上昇中に、その設定値Ｐｃに達する。エジェクター８の始動の制御は、それゆえ、容積７内で計測される圧力Ｐｍが、その設定値Ｐｃを超えること、及び計測された電力Ｗｍもまた、その設定値Ｗｃを通過してしまっていることの両方を監視することによりなされる。これら２つの規準の組み合わせは、エジェクター８における駆動流体消費の最適化を可能とする。

エジェクター８の始動は、低真空ポンプ２のガス排出孔に接続された管路５の容積空間７内に低圧を生成する。これは、低真空ポンプ２の最終ステージと管路５との間の圧力差を小さくし、これに比例して、低真空ポンプ２により消費される電力Ｗｍを小さくする。助力された排気段階３３の間、エジェクター８は始動され、低真空ポンプ２をより急速に緩和し、これにより、１０１３ｍｂａｒの大気圧に対してガスを圧縮するのに必要な電力の増大を相殺し、同時に容積空間７内の圧力を低下させる。

補助された排気段階３３の最後において、電力Ｗｍは、下降中に再び設定値Ｗｃを通過する。次に、ある程度の作動時間３４の後に、エジェクター８の停止３５が、低真空ポンプ２のガス排出孔と排出逆止弁６との間の容積空間７内の圧力Ｐｍの計測に基づいて決定された時点Ｔａにおいて引き起こされる。低真空ポンプ２の排出口に位置する容積空間７内の圧力Ｐｍが設定値Ｐｃへ低下し、かつ低真空ポンプ２により消費される電力Ｗｍが、既に設定値Ｗｃより小さくなっていたら、吸込逆止弁１１に接続された導管９を隔離して、容積空間７を設定値Ｐｃ以下の圧力Ｐｍに維持するように、吸込逆止弁１１は閉止する。続いて、流体消費を最適化するために、エジェクター８への駆動流体の供給は停止される。

図５は、排出器制御装置を示す。この装置は、容積空間７内の圧力設定値Ｐｃを検出するための接点５０と、電力計測値Ｗｃを検出するための接点５１とを備えている。リレー５３に接続された弁５２は、エジェクター８の駆動流体の供給を制御する。接点５５は、低真空ポンプ２の回転速度を、５０〜１００Ｈｚの範囲で調節するために、速度選択器５６を駆動することを可能とする。

接点５０及び接点５１は、常態では、開放状態（すなわち非導通状態）であるように描かれている。これは、圧力Ｐｍが、約２００ｍｂａｒの設定値Ｐｃよりも小さく、かつ消費電力Ｗｍが、Ｗｂ＋２００％と等しい設定値Ｗｃよりも小さい状況に対応する。従って、エジェクター８の駆動流体を制御する弁５２は、この状況では駆動されない。

排気加速段階３１の間、圧力Ｐｍは、低真空ポンプ２のガス出口孔と、逆止弁６との間の容積空間７内で、大気圧に達するまで増大する。低真空ポンプ２により消費される電力Ｗｍも増加する。

第１に、圧力Ｐｃの設定値の検出に反応した接点５０は切り換わって、導通状態となる。第２に、電力設定値Ｗｃの上昇中の通過の情報が受け取られ、０．１から１０秒の間に調節された時間遅延が引き起こされる。時間遅延期間の最後に、接点５１は閉じて、導通状態となる。

エジェクター８の駆動流体を制御する弁５２は、そのとき、エジェクター８を作動させるように駆動され、ドライ低真空ポンプ２の排出口における容積空間７の減圧を可能とする。

弁５２は、それに接続されているリレー５３及び５４の両方により、供給を受ける。リレー５３及び５４の目的は、ドライ低真空ポンプ２により消費される電力Ｗｍが、その設定値Ｗｃを終端で通過して下回ったとき、弁５２の自己供給を確保することである。エジェクター８を始動すると、消費電力Ｗｍが設定値Ｗｃを通過して、接点５１を開放させるまで、消費電力Ｗｍを減少させる。接点５０が閉じ続けているとき、弁５２は、リレー５３及び５４を介して供給を受ける。次いで、容積空間７内で計測される圧力Ｐｍは、その設定値Ｐｃ以下の値に到達するまで減少するので、弁５２に作用する接点５０は開き、駆動流体がエジェクター８に向かうのを停止させる。

容積空間７内の圧力Ｐｍが、設定値Ｐｃよりも小さく、ドライ低真空ポンプ２により消費される電力Ｗｍが、設定値Ｗｃよりも小さいとき、ポンプの速度は、消費電力を更に節減するため、１００Ｈｚから５０Ｈｚ（スタンバイモード）へ小さくなる。接点５５が閉じると、ドライ低真空ポンプ２のモータにおける速度選択器５６のスタンバイモードへのこの切換を直接制御することとなる。この接点５０は、それ自身、弁５２に対して並列に制御されるリレー５３に関連している。

低真空ポンプ２の回転速度が、５０Ｈｚから１００Ｈｚへ増大すると、自動的に、接点５５は開かせられる。

低真空ポンプ２の制御装置は、圧力設定値Ｐｃが終端で到達されたとき、低真空ポンプ２をスタンバイモードに切り換える。スタンバイモードは、低真空ポンプ２の回転速度を、１００Ｈｚから５０Ｈｚに、自動的に減少させ続ける。このスタンバイモードにおいて、速度の減少により、低真空ポンプにより消費される電力は節減される。低真空ポンプ２の排出口の設定圧力Ｐｃに依存して、スタンバイモードへの切換を行うと、低真空ポンプ２の圧力は、その吸込口で、著しく変動するあらゆる危険性を最小とする。

図４において、曲線３６は、排出器を始動させず、かつスタンバイモードを用いない作動に対応し、曲線３７は、スタンバイモードを用いずに得られたものである。

エジェクター８を制御する装置は、低真空ポンプ２により消費される電力Ｗｍと容積空間７内で計測される圧力Ｐｍとに関する規準の組み合わせに基づいて、エジェクター８を作動させ、低真空ポンプ２により消費される電力Ｗｍと、容積空間７内で計測される圧力Ｐｍに関する規準との組み合わせに基づき、エジェクター８を停止させる。

もし、上昇中の圧力設定点Ｐｃを超えたら、制御装置は、誤って、エジェクター８を作動させてしまう。もし、エジェクター８を制御するために、上昇中の電力設定点Ｗｃの通過を単独で用いたら、低真空ポンプ２は、エジェクター８を作動させるための電力Ｗｍを増加させるため、機械的に動けなくなる。低真空ポンプ２のモータの速度選択器５６を介して、電力設定値Ｗｃが通過したことを検出し、それが上昇しているときに、情報を得ることができる。電力設定値Ｗｃは、エジェクター８の始動を最大限に遅らせるために、電力の初期値Ｗｃから出来る限り離れていなければならない。低真空ポンプ２が作動している間にのみ、エジェクター８が確実に始動するようにするため、圧力設定値Ｐｃを検出するための接点５０と、電力設定値Ｗｃを検出するための接点５１は、直列に接続されている。

補助された排気段階３３において、最大電力閾値Ｗｓが達成された後、電力設定値Ｗｃは、終端において再び通過されるが、消費電力Ｗｍは，初期電力値Ｗｂから遠くに維持される。それゆえ、電力設定値Ｗｃに基づく電力Ｗｍの計測は、エジェクター８を制御するためにのみ行われる。

排気サイクルの間、速度選択器５６を備える低真空ポンプ２が、大きなガス負荷を吸い込む必要があるときには、減速する。この減速は、真空チャンバー４との接続が開放されているときに、ポンプにより消費される電力Ｗｍのピークに対応する。これは、低真空ポンプ２の吸込口で計測される圧力と、消費電力Ｗｍとの間の存在する関係を示す。この電力のピークは、真空チャンバー４が開放しているときに、低真空ポンプ２の回転速度値が大きくなるほど大きくなる。前もってポンプを、１００Ｈｚから５０Ｈｚに減速させた場合、最大電力Ｗｓは、ずっと高いピークを持ち、ポンプサイクルの過程での低真空ポンプの消費全体を最適化することとなる。

１ ポンプ装置
２ ドライ低真空ポンプ
３ 吸込孔
４ 真空チャンバー
５ 管路
６ 排出逆止弁
７ 容積空間
８ エジェクター
９、１０ 導管
１１ 吸込逆止弁
２０ エジェクター
２１ ノズル
２２ オリフィス
２３ バルブ
３０ 真空維持段階
３１ 加速段階
３２ 遅延時間
３３ 排気段階
３４ 作動時間
３６、３７ 曲線
５０、５１ 接点
５２ 弁
５３、５４ リレー
５５ 接点
５６ 速度選択器
Ｐｃ 設定圧力値
Ｐｍ 圧力値
Ｗｃ 設定電力値
Ｗｍ 電力

Claims (8)

1. 真空チャンバーに接続されたガス吸込孔と、管路上に開口したガス排出孔とを有するドライ低真空ポンプを備えるポンプ装置による排気方法であって、
   前記真空チャンバー内のガスを、前記ドライ低真空ポンプを用いて、前記ガス吸込孔から排気させるステップと、
   前記ドライ低真空ポンプのガス排出孔をエジェクターに接続するステップと、
   前記ドライ低真空ポンプにより消費される電力と、前記ドライ低真空ポンプの排出口における前記管路内のガスの圧力とを計測するステップと、
   前記ドライ低真空ポンプの排出口におけるガスの圧力が、上昇中に設定値を通過し、かつ前記ドライ低真空ポンプにより消費された電力が、上昇中に設定値を通過したとき、時間遅延の後に、前記エジェクターを始動させるステップと、
   前記ドライ低真空ポンプにより消費される電力が、下降中に設定値を通過し、かつ前記ドライ低真空ポンプの排出口におけるガスの圧力が、下降中に設定値を通過したとき、前記エジェクターを停止させるステップとを有する排気方法。
2. 請求項１に記載の排気方法において、前記ドライ低真空ポンプの排出口における前記管路内のガス圧力の設定値は、２００ｍｂａｒ以下である排気方法。
3. 請求項１又は２に記載の排気方法において、前記ドライ低真空ポンプにより消費される電力の設定値は、最低消費電力から２００％増加した電力以上である排気方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気方法を実行するためのポンプ装置であって、
   真空チャンバーに接続されたガス吸込孔と、管路上に開口したガス排出孔とを有するドライ低真空ポンプを備えており、
   前記ドライ低真空ポンプの排出口において、前記管路内に配置された排出逆止弁と、
   前記排出逆止弁と並列関係に取り付けられたエジェクターとを更に備え、
   前記エジェクターの吸込孔は、前記管路に、第１の導管を介して接続されており、前記エジェクターの排出孔は、前記管路に、第２の導管を介して接続されているポンプ装置。
   
5. 請求項４に記載のポンプ装置において、前記エジェクターの吸込孔に接続された前記導管は、吸込逆止弁を備えているポンプ装置。
6. 請求項４又は５に記載のポンプ装置において、前記エジェクターは、前記ドライ低真空ポンプのハウジング内に配置し得るカートリッジ内に組み込まれているポンプ装置。
7. 請求項４に記載のポンプ装置において、前記ドライ低真空ポンプは、単段ドライ低真空ポンプと、多段ドライ低真空ポンプとから選択されているポンプ装置。
8. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気方法を制御する装置であって、
   前記ドライ低真空ポンプの排出口における管路内の圧力を計測する手段と、
   前記ドライ低真空ポンプにより消費される電力を計測する手段と、
   前記エジェクターへの駆動流体の供給を制御する手段と、
   前記ドライ低真空ポンプの回転速度を選択する手段とを備える装置。
   

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