JP7427437B2 - Vacuum evacuation equipment and vacuum pump used therein - Google Patents
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Description
本発明は、被排気室内の圧力を制御する真空排気装置及びこれに用いられる真空ポンプに関する。 The present invention relates to a vacuum evacuation device that controls the pressure inside a chamber to be evacuated, and a vacuum pump used therein.
半導体、液晶、太陽電池、LED(Light Emitting Diode)等(以下、「半導体等」と称する。)の製造装置では、被排気室である真空チャンバ内にプロセスガスを流入させ、真空チャンバ内に載置されたウエハ等の被処理物に薄膜を形成したり、エッチング処理等が施される。 In manufacturing equipment for semiconductors, liquid crystals, solar cells, LEDs (Light Emitting Diodes), etc. (hereinafter referred to as "semiconductors, etc."), process gas is flowed into a vacuum chamber, which is an evacuated chamber, and the device is placed inside the vacuum chamber. A thin film is formed on the placed object to be processed, such as a wafer, or an etching process is performed.
このとき、真空チャンバの排気口に接続されたバルブの開度や、このバルブの下流側に接続された真空ポンプであるターボ分子ポンプのロータの回転速度を変化させて真空チャンバ内を真空排気することにより、真空チャンバ内の圧力を所望の圧力となるように制御する技術が例えば特許文献1に開示されている。
At this time, the inside of the vacuum chamber is evacuated by changing the opening degree of the valve connected to the exhaust port of the vacuum chamber and the rotation speed of the rotor of the turbo molecular pump, which is a vacuum pump connected downstream of this valve. For example,
しかしながら、上述した真空排気する技術では、バルブの開度を変化させる場合には、開度の変化に対して真空チャンバ内の圧力は比較的大きく変化し、また、ターボ分子ポンプのロータの回転速度を変化させる場合には、回転速度の変化に対して真空チャンバ内の圧力は比較的僅かしか変化しないために、真空チャンバ内の圧力を正確に所望の圧力に制御することが困難であるという問題があった。 However, with the above-mentioned evacuation technology, when changing the opening degree of the valve, the pressure inside the vacuum chamber changes relatively largely due to the change in the opening degree, and the rotational speed of the rotor of the turbomolecular pump When changing the rotation speed, the problem is that it is difficult to accurately control the pressure in the vacuum chamber to the desired pressure because the pressure in the vacuum chamber changes relatively little in response to changes in rotational speed. was there.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、被排気室内の圧力を精度よく、また高速に制御することができる真空排気装置及びこれに用いられる真空ポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a vacuum evacuation device and a vacuum pump used therein that can accurately and quickly control the pressure inside a chamber to be evacuated. .
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る真空排気装置は、
回転することによって被排気室の内部を排気するロータと、吸気口を有するケーシングとを備えた真空ポンプと、
前記真空ポンプの前記吸気口と前記被排気室の排気口の間に配置されたバルブと、
前記被排気室の内部の圧力を目標値と一致するように制御する制御装置とを備えた真空排気装置であって、
前記制御装置は、前記目標値と前記圧力の差の絶対値が所定値より大きいときには、前記ロータの回転速度が一定となるように制御するとともに前記バルブの開度を調整し、前記差の絶対値が前記所定値より小さいときには、前記バルブの開度が一定となるように制御するとともに前記ロータの回転速度を調整することにより、前記圧力を制御することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a vacuum evacuation device according to a first aspect of the present invention includes:
A vacuum pump including a rotor that rotates to evacuate the inside of a chamber to be evacuated, and a casing having an intake port;
a valve disposed between the intake port of the vacuum pump and the exhaust port of the evacuated chamber;
A vacuum evacuation device comprising: a control device that controls the internal pressure of the evacuation chamber to match a target value;
When the absolute value of the difference between the target value and the pressure is larger than a predetermined value, the control device controls the rotational speed of the rotor to be constant and adjusts the opening degree of the valve , so that the absolute value of the difference is greater than a predetermined value. When the value is smaller than the predetermined value, the pressure is controlled by controlling the opening degree of the valve to be constant and adjusting the rotational speed of the rotor .
上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る真空排気装置は、
回転することによって被排気室の内部を排気するロータと、吸気口を有するケーシングとを備えた真空ポンプと、
前記真空ポンプの前記吸気口と前記被排気室の排気口の間に配置されたバルブと、
前記被排気室の内部の圧力を目標値と一致するように制御する制御装置とを備えた真空排気装置であって、
前記制御装置は、前記目標値と前記圧力の差の絶対値が所定値より大きいときには、下記式(1)で表される伝達関数GVのゲインを大きくして前記バルブの開度を調整し、前記差の絶対値が前記所定値より小さいときには、下記式(2)で表される伝達関数GMのゲインを大きくして前記ロータの回転速度を調整することにより、前記圧力を制御することを特徴とする。
GV=OV/δP ・・・(1)
GM=ΩM/δP ・・・(2)
ただし、上記式(1)において、OVは、前記バルブの開度の初期値を0としたラプラス変換であり、上記式(2)において、ΩMは、前記ロータの回転速度の初期値を0としたラプラス変換であり、上記式(1)および(2)において、δPは、前記差の初期値を0としたラプラス変換である。
In order to achieve the above object, a vacuum evacuation device according to a second aspect of the present invention includes:
A vacuum pump including a rotor that rotates to evacuate the inside of a chamber to be evacuated, and a casing having an intake port;
a valve disposed between the intake port of the vacuum pump and the exhaust port of the evacuated chamber;
A vacuum evacuation device comprising: a control device that controls the internal pressure of the evacuation chamber to match a target value;
When the absolute value of the difference between the target value and the pressure is larger than a predetermined value , the control device adjusts the opening degree of the valve by increasing a gain of a transfer function G V expressed by the following formula (1). However , when the absolute value of the difference is smaller than the predetermined value, the pressure is controlled by increasing the gain of the transfer function G M expressed by the following equation (2) and adjusting the rotational speed of the rotor. It is characterized by
G V = O V / δ P ... (1)
G M =Ω M /δ P ...(2)
However, in the above equation (1), O V is the Laplace transform with the initial value of the opening degree of the valve being 0, and in the above equation (2), Ω M is the initial value of the rotation speed of the rotor. In the above equations (1) and (2), δ P is a Laplace transform where the initial value of the difference is set to 0.
上記の真空排気装置において、
前記制御装置は、前記差の絶対値が前記所定値より大きいときには、前記伝達関数GMのゲインを小さくし、前記差の絶対値が前記所定値より小さいときには、前記伝達関数GVのゲインを小さくするようにしてもよい。
In the above vacuum evacuation device,
The control device reduces the gain of the transfer function G M when the absolute value of the difference is larger than the predetermined value, and reduces the gain of the transfer function G V when the absolute value of the difference is smaller than the predetermined value. It may be made smaller.
上記の真空排気装置において、
前記真空ポンプは前記ロータを浮上支持する磁気軸受を備え、
前記制御装置は、前記圧力が前記目標値と一致するときに、前記ロータの回転速度が前記ロータの変位の固有振動数に一致する場合、もしくは該回転速度と該固有振動数の差の絶対値が所定値以下である場合には、前記バルブの開度を変更し、再度、前記圧力が前記目標値と一致するように、前記ロータの回転速度を制御するようにしてもよい。
In the above vacuum evacuation device,
The vacuum pump includes a magnetic bearing that floats and supports the rotor,
When the pressure matches the target value, the rotational speed of the rotor matches the natural frequency of the displacement of the rotor, or the absolute value of the difference between the rotational speed and the natural frequency is less than a predetermined value, the opening degree of the valve may be changed and the rotational speed of the rotor may be controlled again so that the pressure matches the target value.
上記の真空排気装置において、
前記所定値は、前記ロータの回転中に、前記バルブの開度、前記被排気室の内部に導入され前記真空ポンプによって排気されるガスの種類および量のいずれか少なくとも一つに応じて、変更されるようにしてもよい。
In the above vacuum evacuation device,
The predetermined value is changed during rotation of the rotor depending on at least one of the opening degree of the valve and the type and amount of gas introduced into the evacuated chamber and evacuated by the vacuum pump. It is also possible to do so.
上記目的を達成するため、本発明の第3の観点に係る真空ポンプは、
バルブと、
被排気室の内部の圧力を目標値と一致するように制御する制御装置とを備えた真空排気装置に用いられる真空ポンプであって、
回転することによって前記被排気室の内部を排気するロータと、前記バルブを前記被排気室の排気口との間に配置させる吸気口を有するケーシングとを備え、
前記制御装置は、前記目標値と前記圧力の差の絶対値が所定値より大きいときには、前記ロータの回転速度が一定となるように制御するとともに前記バルブの開度を調整し、前記差の絶対値が前記所定値より小さいときには、前記バルブの開度が一定となるように制御するとともに前記ロータの回転速度を調整することにより、前記圧力を制御することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a vacuum pump according to a third aspect of the present invention includes:
valve and
A vacuum pump used in a vacuum evacuation device, comprising a control device that controls the internal pressure of an evacuated chamber to match a target value,
comprising a rotor that rotates to exhaust the inside of the chamber to be exhausted, and a casing having an intake port for disposing the valve between the exhaust port and the exhaust port of the chamber to be exhausted,
When the absolute value of the difference between the target value and the pressure is larger than a predetermined value, the control device controls the rotational speed of the rotor to be constant and adjusts the opening degree of the valve , so that the absolute value of the difference is greater than a predetermined value. When the value is smaller than the predetermined value, the pressure is controlled by controlling the opening degree of the valve to be constant and adjusting the rotational speed of the rotor .
上記目的を達成するため、本発明の第4の観点に係る真空ポンプは、
バルブと、
被排気室の内部の圧力を目標値と一致するように制御する制御装置とを備えた真空排気装置に用いられる真空ポンプであって、
回転することによって前記被排気室の内部を排気するロータと、前記バルブを前記被排気室の排気口との間に配置させる吸気口を有するケーシングとを備え、
前記制御装置は、前記目標値と前記圧力の差の絶対値が所定値より大きいときには、下記式(1)で表される伝達関数GVのゲインを大きくして前記バルブの開度を調整し、前記差の絶対値が前記所定値より小さいときには、下記式(2)で表される伝達関数GMのゲインを大きくして前記ロータの回転速度を調整することにより、前記圧力を制御することを特徴とする。
GV=OV/δP ・・・(1)
GM=ΩM/δP ・・・(2)
ただし、上記式(1)において、OVは、前記バルブの開度の初期値を0としたラプラス変換であり、上記式(2)において、ΩMは、前記ロータの回転速度の初期値を0としたラプラス変換であり、上記式(1)および(2)において、δPは、前記差の初期値を0としたラプラス変換である。
In order to achieve the above object, a vacuum pump according to a fourth aspect of the present invention includes:
valve and
A vacuum pump used in a vacuum evacuation device, comprising a control device that controls the internal pressure of an evacuated chamber to match a target value,
comprising a rotor that rotates to exhaust the inside of the chamber to be exhausted, and a casing having an intake port for disposing the valve between the exhaust port and the exhaust port of the chamber to be exhausted,
When the absolute value of the difference between the target value and the pressure is larger than a predetermined value , the control device increases the gain of the transfer function G V expressed by the following formula (1) to adjust the opening degree of the valve. , when the absolute value of the difference is smaller than the predetermined value, the pressure is controlled by increasing the gain of the transfer function G M expressed by the following equation (2) and adjusting the rotational speed of the rotor. It is characterized by
G V = O V / δ P ... (1)
G M =Ω M /δ P ...(2)
However, in the above equation (1), O V is the Laplace transform with the initial value of the opening degree of the valve being 0, and in the above equation (2), Ω M is the initial value of the rotation speed of the rotor. In the above equations (1) and (2), δ P is a Laplace transform where the initial value of the difference is set to 0.
上記の真空ポンプにおいて、
前記制御装置は、前記差の絶対値が前記所定値より大きいときには、前記伝達関数GMのゲインを小さくし、前記差の絶対値が前記所定値より小さいときには、前記伝達関数GVのゲインを小さくするようにしてもよい。
In the above vacuum pump,
The control device reduces the gain of the transfer function G M when the absolute value of the difference is larger than the predetermined value, and reduces the gain of the transfer function G V when the absolute value of the difference is smaller than the predetermined value. It may be made smaller.
上記の真空ポンプにおいて、
前記ロータを浮上支持する磁気軸受を備え、
前記制御装置は、前記圧力が前記目標値と一致するときに、前記ロータの回転速度が前記ロータの変位の固有振動数に一致する場合、もしくは該回転速度と該固有振動数の差の絶対値が所定値以下である場合には、前記バルブの開度を変更し、再度、前記圧力が前記目標値と一致するように、前記ロータの回転速度を制御するようにしてもよい。
In the above vacuum pump,
comprising a magnetic bearing that levitates and supports the rotor;
When the pressure matches the target value, the rotational speed of the rotor matches the natural frequency of the displacement of the rotor, or the absolute value of the difference between the rotational speed and the natural frequency is less than a predetermined value, the opening degree of the valve may be changed and the rotational speed of the rotor may be controlled again so that the pressure matches the target value.
上記の真空ポンプにおいて、
前記所定値は、前記ロータの回転中に、前記バルブの開度、前記被排気室の内部に導入され前記真空ポンプによって排気されるガスの種類および量のいずれか少なくとも一つに応じて、変更されるようにしてもよい。
In the above vacuum pump,
The predetermined value is changed during rotation of the rotor depending on at least one of the opening degree of the valve and the type and amount of gas introduced into the evacuated chamber and evacuated by the vacuum pump. It is also possible to do so.
本発明によれば、被排気室内の圧力を精度よく、また高速に制御することができる真空排気装置及びこれに用いられる真空ポンプを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vacuum evacuation device and a vacuum pump used therein that can control the pressure inside a chamber to be evacuated with high precision and at high speed.
本発明の実施の形態に係る真空排気装置について、以下図面を参照して説明する。真空排気装置10は、図1に示すように、半導体等の製造装置において薄膜形成処理、エッチング処理などを行うのに用いられる真空装置Dが有する装置である。真空排気装置10は、被処理物が載置された被排気室(真空チャンバ)4の内部の圧力を所望の圧力となるように真空排気する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A vacuum evacuation device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the vacuum evacuation device 10 is a device included in a vacuum device D used for performing thin film formation processing, etching processing, etc. in semiconductor manufacturing equipment. The evacuation device 10 evacuates the internal pressure of an evacuated chamber (vacuum chamber) 4 in which a workpiece is placed to a desired pressure.
真空排気装置10は、被排気室4の内部に導入されたプロセスガスを排出する真空ポンプ1と、被排気室4の排気口(図示せず)と真空ポンプ1の吸気口11a(図2)との間に設けられるとともにガスの流路を開閉するバルブ2と、被排気室4の内部の圧力を目標値と一致するように制御する制御装置3とを有する。
The evacuation device 10 includes a
真空ポンプ1はターボ分子ポンプであり、図2に示すように、外筒部11と、外筒部11が固定されたベース部12と、外筒部11とベース部12により構成されるケーシング13内に回転可能に収容されたロータ20とを有する。外筒部11の図2における上側は開口されガスの吸気口11aを構成しており、ベース部12の側面にはガスの排気口12aが形成されている。外筒部11の吸気口11a側にはフランジ部11bが形成されており、このフランジ部11bにバルブ2のバルブ本体2a(図6)の下端面が固定される。
The
ロータ20は、ロータ本体20aと、回転軸30と、座金70とを有する。回転軸30は、ロータ20を回転させるためにケーシング13内に回転可能に支持されている。ロータ本体20aの図2における上側の外周面には、複数の所定の角度傾斜したブレード状の回転翼21が一体形成されている。回転翼21は、ロータ20の回転軸30の軸芯に対して放射状に設けられるとともにロータ20の回転軸30の軸芯方向に多段に設けられる。各段の回転翼21の間には、固定翼40が設けられ、回転翼21と固定翼40はロータ20の回転軸30の軸芯方向に交互に配置される。固定翼40も所定の角度傾斜したブレード状に複数形成される。固定翼40はその外周端が外筒部11内に段積みされた複数のリング状の固定翼用スペーサ50の間に挟持されることにより回転翼21の間に放射状かつ多段に配設される。
The
最も下流側に配設された固定翼用スペーサ50とベース部12との間には、ねじ付スペーサ60が設けられている。ねじ付スペーサ60は円筒状に形成されており、内周面に螺旋状のねじ溝60aが形成されている。ロータ本体20aの図2における下側(ガスが移送される下流側)には回転軸30の軸芯を中心とする円筒部22が形成されており、円筒部22の外周面とネジ付きスペーサ60のねじ溝60aが形成された内周面とは近接して対向するように配設されている。円筒部22の外周面とネジ付きスペーサ60のねじ溝60aに区画された空間は排気口12aと連通している。
A threaded
座金70は回転軸30の軸芯を中心とする円盤状に形成されている。ボルト71を、ロータ本体20aと座金70を挟んで回転軸30に螺着することにより、ロータ本体20aと座金70は回転軸30に固定される。
The
真空ポンプ1では、ロータ20を高速で回転させると、回転翼21が吸気口11aから吸入されたガスの分子を下流側へ向かうように叩き、叩かれたガスの分子は交互に配置された固定翼40に衝突して下方へ向かい、更に次の段の回転翼21に叩かれ下流側へ向かい、回転翼21および固定翼40の最下段まで順次この動作を繰り返してねじ付スペーサ60へ送られたガスは、ねじ溝60aに案内されながら排気口12aへと送られ、排気口12aからガスが排気される。このときロータ20の回転速度を調整することにより、ガス被排気室4内部の圧力を所望の圧力に調整することができる。なお、真空ポンプ1は、図1に示すように、ロータ20の回転速度を検出するための回転速度検出器1aを有する。回転速度検出器1aで検出されたロータ20の回転速度検出値は制御装置3に出力される。
In the
回転軸30の図2における上側及び下側(ガスが流れる上流側及び下流側)付近には、保護軸受31が配置されている。保護軸受31は異常時に後述する半径方向磁気軸受33、軸方向磁気軸受34が制御不能になった場合などに、回転軸30と接触し支持することにより真空ポンプ1が破損するのを防止する。
回転軸30は、直流ブラシレスのポンプ用モータ32によって回転駆動される。二つの半径方向磁気軸受33が半径方向において回転軸30を支持し、軸方向磁気軸受34が軸方向において回転軸30を支持する。2つの半径方向磁気軸受33は、ポンプ用モータ32を挟んで配設される。回転軸30は、これらの半径方向磁気軸受33及び軸方向磁気軸受34によって浮上支持されている。
The rotating
2つの半径方向磁気軸受33は、回転軸30に磁気吸引力を作用させる4つの電磁石33aをそれぞれ有しており、4つの電磁石33aは、回転軸30の軸芯と直交し、互いに直交する2つの座標軸上に、回転軸30を挟んでそれぞれ2個配置される。さらに、2つの半径方向磁気軸受33は、回転軸30の半径方向位置を検出するインダクタンス式又は渦電流式の4つの位置センサ33bをそれぞれ有している。4つの位置センサ33bは、回転軸30の軸芯と直交し、上述の座標軸に平行な互いに直交する2つの座標軸上に、回転軸30を挟んでそれぞれ2つずつ配置される。
The two radial
回転軸30には、回転軸30の軸芯を中心とする磁性体の円盤(以下、「アーマチャディスク」という。)80が設けられている。軸方向磁気軸受34は、アーマチャディスク80に磁気吸引力を作用させる2つの電磁石34aを有している。2つの電磁石34aはアーマチャディスク80を挟んでそれぞれ配置される。また、軸方向磁気軸受34は、回転軸30の軸方向の位置を検出するインダクタンス式又は渦電流式の位置センサ34bを有している。なお、半径方向磁気軸受33のインダクタンス式又は渦電流式の位置センサ33b及び軸方向磁気軸受34のインダクタンス式又は渦電流式の位置センサ34bは、電磁石と同様の構造をしており、導線コイルが巻かれたコアを回転軸30に対峙させて配置している。
The rotating
吸引したガスから半径方向磁気軸受33、軸方向磁気軸受34、ポンプ用モータ32などを保護するためにステータ90がベース部12上に立設されている。
A
真空ポンプ1は、半径方向磁気軸受33、軸方向磁気軸受34及びポンプ用モータ32に電力を供給し、位置センサ33b,34bと信号を送受信する図示しないポンプコントローラを、ケーブルを介して又は一体に備えている。ポンプコントローラは、半径方向磁気軸受33、軸方向磁気軸受34の位置センサ33b,34bの導線コイルに、高周波の所定の振幅の交番電圧を供給する。位置センサ33b,34bのコアに巻かれた導線コイルは、そのインダクタンスが、コアと回転軸30との距離に応じて変化し、このインダクタンスの変化に応じて、導線コイルに印加された電圧の振幅が変化し、ポンプコントローラは、その変化した振幅値を検出することによって、回転軸30の位置を検出する。この振幅値(位置センサ検出値EO)は、図3に示すように、回転軸30の位置の変化に対して、曲線的に増加或いは減少する非線形性を有している。ポンプコントローラは、前述の各座標軸上において回転軸30を挟んで互いに対向する2つの位置センサ33bの振幅値の和EO1+EO2(正負の符号の定め方によっては差)が、回転軸30の位置の変化に対して、疑似的な線形性を有することから、この和(差)を算出し、その値を位置センサ33bの検出信号として用いることで、線形制御理論の適用を可能にし、当該理論に基づいて回転軸30の位置を制御している。ポンプコントローラは、各座標軸上の2つの位置センサ33bの検出信号の和(差)に基づいて、電磁石33aに流す電流値を調整するフィードバック制御によって、回転軸30の位置を目標位置に一致させている。
The
半径方向磁気軸受33の各電磁石33aが回転軸30に作用させる磁気吸引力fも、図4に示すように、電磁石33aに流れる電流の変化に対して、曲線的に増加又は減少する非線形性を有している。このため、電流値の調整は、各座標軸上の回転軸30を挟んで対向する2つの電磁石33aについて、回転軸30が目標位置から外れ、回転軸30との距離が大きい方の電磁石33aには、所定の直流電流値(以下、「バイアス電流値」という。)I0に電流値i1を足した電流値(I0+i1)の電流を流し、回転軸30との距離が小さい方の電磁石33aには、このバイアス電流値I0から電流値i1を引いた電流値(I0-i1)の電流を流すことにより行う。このように、2つの電磁石33aが作用させる磁気吸引力の和fhx1+(-fhx2)を回転軸30に作用させる磁気吸引力とすることで、磁気吸引力が電流値の変化に対して疑似的に線形性を有するようにし、前述した線形制御理論の適用を可能にしている。
The magnetic attraction force f that each
軸方向磁気軸受34の構成も、基本的には半径方向磁気軸受33の構成と同様であるが、所要スペースを削減するなどの目的で、回転軸30の軸芯方向においてアーマチャディスク80を挟んで2つの位置センサを配置することはせずに、1つの位置センサ34bのみを配置し、もう1つの位置センサを、コントローラ内部の回路基板上に配置した所定のインダクタンスを有するコイルで代用しても良い。この場合には、回路基板上に設けたコイルのインダクタンスは所定値であり、交番電圧の振幅値は所定の値となるので、2つの位置センサの和(差)の回転軸30の位置の変化に対する線形化の精度は低下するが、真空ポンプ1を正常に運転できる場合には有用である。
The configuration of the axial
ところで、ロータ20は、これらの半径方向磁気軸受33、軸方向磁気軸受34によって空中に浮上支持されるが、その支持力は、ロータ20の位置の変化に比例した力の成分、すなわち、弾性力に相当する成分を有するため、ロータ20は、その質量又は慣性モーメントに応じた固有振動数を有する。空中に浮上したロータ20は、一つの座標軸(以下、「z軸」という。)を回転軸30の軸芯に一致させた3次元直交座標の各軸方向の3自由度と、その各軸回りの3自由度の合計6自由度を有しており、このうち、ポンプ用モータ32によって回転角が制御されるz軸回りの1自由度を除く5自由度は、半径方向磁気軸受33、軸方向磁気軸受34の支持力を受けるため、半径方向磁気軸受33、軸方向磁気軸受34の支持力に応じた固有振動数を有する。特に、z軸に直交し、互いに直交する二つの軸(以下、それぞれ「x軸」、「y軸」という。)回りの2自由度においては、ロータ20の運動方程式は、x軸回りの運動方程式を表す下記式(3)およびy軸回りの運動方程式を表す下記式(4)に示すように、互いの軸回りの回転速度に比例する項(以下、「干渉項」という。)を有する。更に、この干渉項の大きさは、ポンプ用モータ32によって回転される回転軸30の回転速度に比例する。
Incidentally, the
ただし、上記式(3)および(4)中、Jはロータ20のx軸又はy軸回りの慣性モーメント、Jzはロータ20のz軸回りの慣性モーメント、Cはx軸又はy軸回りの粘性抵抗係数、θxはロータ20のx軸回りの回転角度、θyはロータ20のy軸回りの回転角度、θzはロータ20のz軸回りの回転角度である。また、上記式(3)中、Dxはx軸回りに作用する外乱モーメント、Gxは半径方向磁気軸受33の支持力によって生じるx軸回りのモーメントのばね定数である。また、上記式(4)中、Dyはy軸回りに作用する外乱モーメント、Gyは半径方向磁気軸受33の支持力によって生じるy軸回りのモーメントのばね定数である。Dx、Dyは、ロータ20の不釣合いや、真空ポンプ1の排気負荷などにより発生する。Gx、Gyは、実際には、半径方向磁気軸受33の制御設計に応じた周波数特性を持つ。なお、前述したように、ロータ20は、ロータ本体20aと、回転軸30と、座金70とを有するので、慣性モーメントJz及び慣性モーメントJは、正確にはロータ本体20a、回転軸30及び座金70の慣性モーメントの和である。
However, in the above formulas (3) and (4), J is the moment of inertia of the
通常、各自由度における固有振動数を求める式は、各自由度の運動方程式から導出することができるが、半径方向磁気軸受33のx軸回りおよびy軸回りについては、それぞれの運動方程式が、前述したように互いに干渉項を有しているなどの理由により、固有振動数を求める式を導出することは困難である。このために従来は特定の磁気軸受を設計し、試作実験や有限要素法等を用いたコンピュータシミュレーションに頼って、その特定の磁気軸受の固有振動数の値を求めていた。
Normally, the equation for determining the natural frequency in each degree of freedom can be derived from the equation of motion for each degree of freedom. However, regarding the x-axis and y-axis of the radial
しかしながら、これらによる方法では、特定の磁気軸受ごとに固有振動数を求めることができても、設計値を変化させた場合に固有振動数がどのように変化するのかといった固有振動数の定性的な解析ができない。このために特定の磁気軸受の設計を一通り終えた後に、固有振動数を求め、種々の理由により設計を変更した場合には、その設計変更を一通り終えた後に、再度、固有振動数を求め直し、不都合がある場合には、再度、設計を変更し直すという作業が発生し、磁気軸受とターボ分子ポンプの設計に多大な時間を要していた。 However, with these methods, even though it is possible to determine the natural frequency for each specific magnetic bearing, it is not possible to determine qualitatively the natural frequency, such as how the natural frequency changes when the design value is changed. Analysis is not possible. For this purpose, after completing the design of a specific magnetic bearing, calculate the natural frequency, and if the design is changed for various reasons, calculate the natural frequency again after completing the design changes. If there is a problem, the design must be recalculated and the design of the magnetic bearing and turbomolecular pump requires a lot of time.
本発明では、ターボ分子ポンプである真空ポンプ1の半径方向磁気軸受33は、真空中で使用されることに着目し、粘性抵抗係数C=0とすることにより、上記式(3)および(4)から、x軸まわりとy軸まわりにそれぞれ二つ存在するロータ20の固有振動数ω1、ω2を表す式(5)、(6)を導出した。x軸まわりとy軸まわりの両方に、式(5)、(6)で表される二つの固有振動数が存在する。
In the present invention, paying attention to the fact that the radial
ロータ20の固有振動数ω1、ω2は、図5に示すように、回転軸30が回転を開始し、回転周波数Ωz
が増加するにつれて、固有振動数ω1は減少し、固有振動数ω2は増加していく。回転周波数Ωzが増加するにつれて、固有振動数ω2は、回転周波数Ωzに近づいていき、回転周波数Ωzと一致した後、回転周波数Ωzから遠ざかっていく。
As shown in FIG. 5, the natural frequencies ω 1 and ω 2 of the
As increases, the natural frequency ω 1 decreases and the natural frequency ω 2 increases. As the rotation frequency Ω z increases, the natural frequency ω 2 approaches the rotation frequency Ω z , matches the rotation frequency Ω z , and then moves away from the rotation frequency Ω z .
固有振動数ω1、ω2が回転軸30の回転周波数Ωzに一致していたり近傍の値であったりすると、ロータ20の共振が誘発され、半径方向磁気軸受33及び軸方向磁気軸受34がロータ20を浮上支持することが困難になるとともに、回転翼21が振動し続け応力の変動が繰り返されることで疲労破壊することになる。このために、制御装置3は、被排気室4の内部の圧力が目標値と一致するときに、ロータ20の回転速度(回転周波数Ωz)が変位の固有振動数ω1、ω2に一致する場合、もしくは、ロータ20の回転速度と固有振動数ω1、ω2の差の絶対値が所定値以下である場合には、バルブ2の開度を変更し、再度、被排気室4の内部の圧力が目標値と一致するように、ロータ20の回転速度を制御する。
When the natural frequencies ω 1 and ω 2 match or have a value close to the rotation frequency Ω z of the
バルブ2は、図6に示すように、バルブ本体2aと、シャフト2bに固定された弁体2cと、シャフト2bを回転駆動し弁体2cを揺動するバルブ用モータ2dと、弁体2cに開閉される開口部2eとを有している。バルブ2は被排気室4の排気口(図示せず)と真空ポンプ1の吸気口11aとの間に設けられ、バルブ2の開口部2eは被排気室4の排気口と真空ポンプ1の吸気口11aに連通し、接続するように配設される。
As shown in FIG. 6, the
バルブ2は、弁体2cをバルブ用モータ2dにより揺動させて開口部2eと重なる所望の位置に配置して、開口部2eの開口面積を調整することにより、開度を調整する。バルブ2の開度を調整することにより、被排気室4内部の圧力を所望の圧力に調整することができる。なお、バルブ2は、図1に示すように、開度を検出するエンコーダ等の開度検出器2fを有する。開度検出器2fで検出されたバルブ2の開度検出値は制御装置3に出力される。
The opening degree of the
制御装置3は、バルブ2の開度、真空ポンプ1のロータ20の回転速度を所定の条件で調整することにより、被排気室4の内部の圧力を目標値と一致するように制御する。制御装置3は、図示しないCPU(Central Processing Unit)等を含んで構成された制御部、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ等から構成される記憶部等を有する。記憶部は、制御部により実行されるプログラム、固定データ、検出データ等の各種データを記憶する。また記憶部は制御部のワークメモリとして機能する。制御部は記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより被排気室4内の圧力を制御する。
The control device 3 controls the pressure inside the evacuated chamber 4 to match the target value by adjusting the opening degree of the
バルブ2の開度を変化させる場合には、開度の変化に対して、被排気室4内の圧力は比較的大きく変化する。例えば、被排気室4内の圧力をごく僅かに上げる必要があるときに、バルブ2の開度をごく僅かに低下させても、圧力は大きく上昇してしまい、圧力をごく僅かに低下させる必要があるときに、バルブ2の開度をごく僅かに増加させても、圧力は大きく減少してしまう。また、バルブ用モータ2dの回転を弁体2cへ伝達する歯車のバックラッシュ、ベルトの弾性すべりや移動すべりなどに起因して、バルブ用モータ2dの回転に対して、弁体2cの位置に誤差を生じ、正確に所望の開度にすることができない。このため、圧力の変化に対するバルブ2の開度の変化のゲインを大きくし、所望の圧力に対する圧力の定常偏差を小さくして、高精度な制御をしようとすると、最悪の場合には、バルブ2の開度が振動現象を起こし、正確に所望の圧力にすることが困難であった。
When changing the opening degree of the
一方、真空ポンプ1のロータ20の回転速度を変化させる場合には、回転速度の変化に対して、被排気室4内の圧力は、比較的僅かしか変化しないため、被排気室4内の圧力を大きく変化させる必要があるときには、ロータ20の回転速度を大きく変化させなければならない。しかし、真空ポンプ1がターボ分子ポンプである場合には、所望の排気性能を達成すべく、ロータ20を高速で回転させる必要があるために、ロータ20は、大きな遠心力が作用しても破壊しない強度の高いアルミ合金などの金属で形成されており、慣性モーメントが大きい。このため、ロータ20の回転速度を短時間内にすなわち高速で大きく変化させることは困難である。
On the other hand, when changing the rotational speed of the
また、ロータ20を回転駆動するポンプ用モータ32に高トルクを発生できるモータを採用し、加減速トルクを大きくすることも考えられるが、比較的安価に製造できる直流ブラシレスモータを使用する場合には、トルク定数を大きくすると、同時に誘起電圧定数も大きくなるため、高速回転時に、逆起電圧が大きくなり、加減速トルクを発生させる電流を十分に流すことができず、結局、高速で回転速度を大きく変化させることはできない。ロータ20の回転速度を高速で大きく変化させられないことは、例えば半導体製造装置のウエハ表面の処理に時間を要し、半導体の製造量増加の支障となっていた。
It is also possible to use a motor that can generate high torque as the
そこで、制御装置3では、被排気室4の内部の圧力と目標値との差の絶対値が所定値より大きいときには、バルブ2の開度を調整し、被排気室4の内部の圧力と目標値との差の絶対値が所定値より小さいときには、真空ポンプ1のロータ20の回転速度を調整することにより上述した課題を解決する。
Therefore, in the control device 3, when the absolute value of the difference between the pressure inside the exhaust chamber 4 and the target value is larger than a predetermined value, the opening degree of the
ここで制御装置3により被排気室4の内部の圧力を所望の圧力となるように真空排気して制御する方法について説明する。プロセスガスが流入する被排気室4には、図1に示すように、圧力計5が設けられており、圧力計5で被排気室4内の圧力が測定される。圧力計5による圧力測定値が制御装置3に出力され、制御装置3において圧力目標値と比較される。 Here, a method of controlling and evacuating the internal pressure of the chamber 4 to be evacuated to a desired pressure using the control device 3 will be explained. As shown in FIG. 1, the exhaust chamber 4 into which the process gas flows is provided with a pressure gauge 5, and the pressure inside the exhaust chamber 4 is measured by the pressure gauge 5. The pressure measurement value by the pressure gauge 5 is output to the control device 3, where it is compared with a pressure target value.
圧力目標値と圧力測定値との差の絶対値が所定値よりも大きいときには、制御装置3はその差の値に対応した値の駆動信号をバルブ2のバルブ用モータ2dに送信してバルブ2の開度を調整する。このときには、制御装置3により、図7に示す制御系において、下記式(1)で表される伝達関数GVのゲイン|GV|を、図8(A)に示すように大きくするようにしてもよい。また、このときには、逆に、制御装置3により、図7に示す制御系において、下記式(2)で表される伝達関数GMのゲイン|GM|を、図8(B)に示すように小さくするようにしてもよい。また、このときには制御装置3により、回転速度検出器1aで検出されるロータ20の回転速度を一定に保つように制御するようにしてもよい。
GV=OV/δP ・・・(1)
GM=ΩM/δP ・・・(2)
ただし、上記式(1)において、OVは、バルブ2の開度の初期値を0としたラプラス変換であり、上記式(2)において、ΩMは、ロータ20の回転速度の初期値を0としたラプラス変換であり、上記式(1)および(2)において、δPは、圧力目標値と圧力測定値の差の初期値を0としたラプラス変換である。
When the absolute value of the difference between the pressure target value and the pressure measurement value is larger than a predetermined value, the control device 3 transmits a drive signal of a value corresponding to the value of the difference to the
G V = O V / δ P ... (1)
G M =Ω M /δ P ...(2)
However, in the above equation (1), O V is the Laplace transform with the initial value of the opening degree of the
ここで、ゲインを大きくすることは、その周波数が0のときのゲインすなわち直流ゲインに対して、3dB以上大きくすることをいい、ゲインを小さくすることは、その周波数が0のときのゲインすなわち直流ゲインに対して、3dB以上小さくすることをいう。あるいは、圧力目標値と圧力測定値との差の絶対値に対して、その絶対値の所定値よりも小さい領域におけるゲインの平均値を、大きい領域におけるゲインの平均値よりも、大きく又は小さくすることをいう。あるいは、圧力目標値と圧力測定値との差の絶対値に対して、その絶対値の所定値よりも大きい領域におけるゲインの平均値を、小さい領域におけるゲインの平均値よりも、大きく又は小さくすることをいう。 Here, increasing the gain means increasing the gain when the frequency is 0, that is, the DC gain, by 3 dB or more, and decreasing the gain means increasing the gain when the frequency is 0, that is, the DC gain. This refers to reducing the gain by 3 dB or more. Alternatively, with respect to the absolute value of the difference between the pressure target value and the pressure measurement value, the average value of the gain in a region where the absolute value is smaller than a predetermined value is made larger or smaller than the average value of the gain in a region where it is larger. Say something. Alternatively, with respect to the absolute value of the difference between the pressure target value and the pressure measurement value, the average value of the gain in a region where the absolute value is larger than a predetermined value is made larger or smaller than the average value of the gain in a region where the absolute value is smaller than the predetermined value. Say something.
その一方、圧力目標値と圧力測定値との差の絶対値が所定値よりも小さいときには、制御装置3はその差の値に対応した値の駆動信号を真空ポンプ1のポンプ用モータ32に送信してロータ20の回転速度を調整する。このときには、制御装置3により、圧力目標値と圧力測定値の差の絶対値に対するロータ20の回転速度のゲイン|GM|を大きくするようにしてもよい。また、このときには、逆に、制御装置3により、圧力目標値と圧力測定値の差の絶対値に対するバルブ2の開度のゲイン|GV|を小さくするようにしてもよい。また、このときには制御装置3により、開度検出器2fで検出されるバルブ2の開度を一定に保つように制御するようにしてもよい。これらにより被排気室4内の圧力をより精度よく、また高速に制御することが可能になる。
On the other hand, when the absolute value of the difference between the pressure target value and the pressure measurement value is smaller than the predetermined value, the control device 3 sends a drive signal with a value corresponding to the difference value to the
また、上述した真空ポンプ1のロータ20の共振が誘発されることによる問題を解決して、制御装置3による被排気室4の内部の圧力を所望の圧力となるように真空排気して制御する方法について説明する。制御装置3において、回転速度検出器1aで検出されたロータ20の回転速度とロータ20の固有振動数ω1、ω2とを比較し、圧力計5で測定された圧力測定値が圧力目標値と一致するときに、ロータ20の回転速度と固有振動数ω1、ω2が一致する場合や、その差の絶対値が所定値以下である場合には、制御装置3はバルブ2の開度を変更するように開度変更指令信号をバルブ用モータ2dに送信してバルブ2の開度を所定分変更する。そして、圧力目標値と圧力計5で測定された圧力測定値との差の値に対応した値の駆動信号をポンプ用モータ32に送信してロータ20の回転速度を調整して、圧力測定値が圧力目標値と一致するように制御する。
Furthermore, the problem caused by the resonance of the
このように本実施の形態では、制御装置3により、被排気室4の内部の圧力と目標値との差の絶対値が所定値より大きいときには、バルブ2の開度を調整し、被排気室4の内部の圧力と目標値との差の絶対値が所定値より小さいときには、真空ポンプ1のロータ20の回転速度を調整するようにしたので、バルブ2の開度を変化させることにより生じる問題、および、ロータ20の回転速度を変化させることにより生じる問題を回避することができ、被排気室4内の圧力を、高精度、かつ、短時間内すなわち高速に、所望の圧力となるように制御することが可能になる。
In this embodiment, the control device 3 adjusts the opening degree of the
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、弁体2cをバルブ用モータ2dにより揺動させて開口部2eと重なる所望の位置に配置して、開口部2eの開口面積を調整することにより、開度を調整するバルブ2を用いる例について説明したが、バルブの機構はこれに限定されず、ガスの流路を開閉する機構であればよく、例えばバタフライ型、フラップ型等のバルブを用いることも可能である。また、バルブ用モータ2dや歯車、ベルトなどに代えて、コンプレッサなどで発生させた加圧空気を用いて弁体2cを駆動するバルブを用いることも可能である。
Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments and can be modified in various ways. For example, in the above embodiment, the opening degree is adjusted by swinging the
また、本発明では、圧力目標値と圧力測定値との差の絶対値が所定値よりも大きいか小さいかで被排気室4内の圧力の制御の方法を変更するが、この所定値は、例えば半導体製造装置、電子顕微鏡、表面分析装置、微細加工装置等どのような種類の真空装置Dに真空排気装置10を用いるか、どのような条件、状況で真空排気装置10を用いるか、真空ポンプ1、バルブ2の機構、種類などによって適宜決定される。
また、この所定値は、ロータ20の回転中に、バルブ2の開度や、被排気室4の内部に導入され真空ポンプ1が排気するプロセスガスの種類や量などに応じて、適宜変更しても良い。この場合には、制御装置3の記憶部に、予め複数の所定値を記憶させておき、これらに応じて、適宜、所定値を選択したり、演算したりして所定値を変更しても良い。
Further, in the present invention, the method of controlling the pressure in the evacuated chamber 4 is changed depending on whether the absolute value of the difference between the pressure target value and the pressure measurement value is larger or smaller than a predetermined value, and this predetermined value is For example, what type of vacuum equipment D, such as semiconductor manufacturing equipment, electron microscopes, surface analysis equipment, microfabrication equipment, etc., should the vacuum evacuation device 10 be used in, what conditions and situations should the vacuum evacuation device 10 be used in, and the vacuum pump. 1. It is determined as appropriate depending on the mechanism, type, etc. of the
Further, this predetermined value may be changed as appropriate during rotation of the
10 真空排気装置
1 真空ポンプ
1a 回転速度検出器
11a 吸気口
13 ケーシング
32 ポンプ用モータ
33 半径方向磁気軸受
34 軸方向磁気軸受
20 ロータ
2 バルブ
2c 弁体
2d バルブ用モータ
2e 開口部
2f 開度検出器
3 制御装置
4 被排気室
5 圧力計
D 真空装置
10
Claims (10)
前記真空ポンプの前記吸気口と前記被排気室の排気口の間に配置されたバルブと、
前記被排気室の内部の圧力を目標値と一致するように制御する制御装置とを備えた真空排気装置であって、
前記制御装置は、前記目標値と前記圧力の差の絶対値が所定値より大きいときには、前記ロータの回転速度が一定となるように制御するとともに前記バルブの開度を調整し、前記差の絶対値が前記所定値より小さいときには、前記バルブの開度が一定となるように制御するとともに前記ロータの回転速度を調整することにより、前記圧力を制御することを特徴とする真空排気装置。 A vacuum pump including a rotor that rotates to evacuate the inside of a chamber to be evacuated, and a casing having an intake port;
a valve disposed between the intake port of the vacuum pump and the exhaust port of the evacuated chamber;
A vacuum evacuation device comprising: a control device that controls the internal pressure of the evacuation chamber to match a target value;
When the absolute value of the difference between the target value and the pressure is larger than a predetermined value, the control device controls the rotational speed of the rotor to be constant and adjusts the opening degree of the valve , so that the absolute value of the difference is greater than a predetermined value. When the value is smaller than the predetermined value, the pressure is controlled by controlling the opening degree of the valve to be constant and adjusting the rotational speed of the rotor .
前記真空ポンプの前記吸気口と前記被排気室の排気口の間に配置されたバルブと、
前記被排気室の内部の圧力を目標値と一致するように制御する制御装置とを備えた真空排気装置であって、
前記制御装置は、前記目標値と前記圧力の差の絶対値が所定値より大きいときには、下記式(1)で表される伝達関数GVのゲインを大きくして前記バルブの開度を調整し、前記差の絶対値が前記所定値より小さいときには、下記式(2)で表される伝達関数GMのゲインを大きくして前記ロータの回転速度を調整することにより、前記圧力を制御することを特徴とする真空排気装置。
GV=OV/δP ・・・(1)
GM=ΩM/δP ・・・(2)
ただし、上記式(1)において、OVは、前記バルブの開度の初期値を0としたラプラス変換であり、上記式(2)において、ΩMは、前記ロータの回転速度の初期値を0としたラプラス変換であり、上記式(1)および(2)において、δPは、前記差の初期値を0としたラプラス変換である。 A vacuum pump including a rotor that rotates to evacuate the inside of a chamber to be evacuated, and a casing having an intake port;
a valve disposed between the intake port of the vacuum pump and the exhaust port of the evacuated chamber;
A vacuum evacuation device comprising: a control device that controls the internal pressure of the evacuation chamber to match a target value;
When the absolute value of the difference between the target value and the pressure is larger than a predetermined value , the control device increases the gain of the transfer function G V expressed by the following formula (1) to adjust the opening degree of the valve. , when the absolute value of the difference is smaller than the predetermined value, the pressure is controlled by increasing the gain of the transfer function G M expressed by the following equation (2) and adjusting the rotational speed of the rotor. A vacuum exhaust device featuring :
G V = O V / δ P ... (1)
G M =Ω M /δ P ...(2)
However, in the above equation (1), O V is the Laplace transform with the initial value of the opening degree of the valve being 0, and in the above equation (2), Ω M is the initial value of the rotation speed of the rotor. In the above equations (1) and (2), δ P is a Laplace transform where the initial value of the difference is set to 0.
前記制御装置は、前記圧力が前記目標値と一致するときに、前記ロータの回転速度が前記ロータの変位の固有振動数に一致する場合、もしくは該回転速度と該固有振動数の差の絶対値が所定値以下である場合には、前記バルブの開度を変更し、再度、前記圧力が前記目標値と一致するように、前記ロータの回転速度を制御することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の真空排気装置。 The vacuum pump includes a magnetic bearing that floats and supports the rotor,
When the pressure matches the target value, the rotational speed of the rotor matches the natural frequency of the displacement of the rotor, or the absolute value of the difference between the rotational speed and the natural frequency is below a predetermined value, the opening degree of the valve is changed and the rotational speed of the rotor is controlled so that the pressure matches the target value again. 3. The vacuum evacuation device according to any one of 3 .
被排気室の内部の圧力を目標値と一致するように制御する制御装置とを備えた真空排気装置に用いられる真空ポンプであって、
回転することによって前記被排気室の内部を排気するロータと、前記バルブを前記被排気室の排気口との間に配置させる吸気口を有するケーシングとを備え、
前記制御装置は、前記目標値と前記圧力の差の絶対値が所定値より大きいときには、前記ロータの回転速度が一定となるように制御するとともに前記バルブの開度を調整し、前記差の絶対値が前記所定値より小さいときには、前記バルブの開度が一定となるように制御するとともに前記ロータの回転速度を調整することにより、前記圧力を制御することを特徴とする真空ポンプ。 valve and
A vacuum pump used in a vacuum evacuation device, comprising a control device that controls the internal pressure of an evacuated chamber to match a target value,
comprising a rotor that rotates to exhaust the inside of the chamber to be exhausted, and a casing having an intake port for disposing the valve between the exhaust port and the exhaust port of the chamber to be exhausted,
When the absolute value of the difference between the target value and the pressure is larger than a predetermined value, the control device controls the rotational speed of the rotor to be constant and adjusts the opening degree of the valve , so that the absolute value of the difference is greater than a predetermined value. When the value is smaller than the predetermined value, the pressure is controlled by controlling the opening degree of the valve to be constant and adjusting the rotational speed of the rotor .
被排気室の内部の圧力を目標値と一致するように制御する制御装置とを備えた真空排気装置に用いられる真空ポンプであって、
回転することによって前記被排気室の内部を排気するロータと、前記バルブを前記被排気室の排気口との間に配置させる吸気口を有するケーシングとを備え、
前記制御装置は、前記目標値と前記圧力の差の絶対値が所定値より大きいときには、下記式(1)で表される伝達関数GVのゲインを大きくして前記バルブの開度を調整し、前記差の絶対値が前記所定値より小さいときには、下記式(2)で表される伝達関数GMのゲインを大きくして前記ロータの回転速度を調整することにより、前記圧力を制御することを特徴とする真空ポンプ。
GV=OV/δP ・・・(1)
GM=ΩM/δP ・・・(2)
ただし、上記式(1)において、OVは、前記バルブの開度の初期値を0としたラプラス変換であり、上記式(2)において、ΩMは、前記ロータの回転速度の初期値を0としたラプラス変換であり、上記式(1)および(2)において、δPは、前記差の初期値を0としたラプラス変換である。 valve and
A vacuum pump used in a vacuum evacuation device, comprising a control device that controls the internal pressure of an evacuated chamber to match a target value,
comprising a rotor that rotates to exhaust the inside of the chamber to be exhausted, and a casing having an intake port for disposing the valve between the exhaust port and the exhaust port of the chamber to be exhausted,
When the absolute value of the difference between the target value and the pressure is larger than a predetermined value , the control device increases the gain of the transfer function G V expressed by the following formula (1) to adjust the opening degree of the valve. , when the absolute value of the difference is smaller than the predetermined value, the pressure is controlled by increasing the gain of the transfer function G M expressed by the following equation (2) and adjusting the rotational speed of the rotor. A vacuum pump featuring:
G V = O V / δ P ... (1)
G M =Ω M /δ P ...(2)
However, in the above equation (1), O V is the Laplace transform with the initial value of the opening degree of the valve being 0, and in the above equation (2), Ω M is the initial value of the rotation speed of the rotor. In the above equations (1) and (2), δ P is a Laplace transform where the initial value of the difference is set to 0.
前記制御装置は、前記圧力が前記目標値と一致するときに、前記ロータの回転速度が前記ロータの変位の固有振動数に一致する場合、もしくは該回転速度と該固有振動数の差の絶対値が所定値以下である場合には、前記バルブの開度を変更し、再度、前記圧力が前記目標値と一致するように、前記ロータの回転速度を制御することを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の真空ポンプ。 comprising a magnetic bearing that levitates and supports the rotor;
When the pressure matches the target value, the rotational speed of the rotor matches the natural frequency of the displacement of the rotor, or the absolute value of the difference between the rotational speed and the natural frequency If is below a predetermined value, the opening degree of the valve is changed and the rotational speed of the rotor is controlled so that the pressure matches the target value again . 8. The vacuum pump according to any one of 8 .
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