JPH08159083A - 軸受型ターボ分子ポンプの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 複数の軸受型ターボ分子ポンプ（以下、ＴＭ
Ｐ）５ａ・５ｂ・５ｃを、配線切換器６を介して１台の
ＴＭＰコントローラ７に接続し、各ＴＭＰの使用条件に
応じて定められた時間毎に、駆動対象のＴＭＰを順次切
り換えてＴＭＰコントローラ７より各ＴＭＰへ電力を供
給することにより、１台のＴＭＰコントローラ７にて複
数台のＴＭＰを時分割駆動する。 【効果】 真空排気能力を維持するために全てのＴＭＰ
に対して常時電力を供給する必要がなくなり、消費電力
の低減が可能となる。１台のＴＭＰコントローラ７で複
数のＴＭＰを駆動できるので、ＴＭＰコントローラ７の
台数削減が図れ、省スペース化およびコストダウンが可
能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同時に複数台の軸受型
ターボ分子ポンプを駆動する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置等のイオンビーム応用装
置をはじめとする真空応用装置では、その内部を高真空
に保つために、通常、ターボ分子ポンプ（以下、ＴＭ
Ｐ：turbo-molecular pump）が使用されている。大型の
装置になると、数カ所に複数台のＴＭＰが設置され、同
時に複数台のＴＭＰが駆動される。

【０００３】このＴＭＰは、ＴＭＰコントローラによっ
て駆動される。上記ＴＭＰコントローラは、電源電力を
ＴＭＰへの給電に適する状態に変換するとともに、該Ｔ
ＭＰに供給する電力を調整して、所定の回転数でＴＭＰ
のモータを回転させる。

【０００４】図４に示すように、複数台のＴＭＰ５１を
使用する装置においては、従来、各ＴＭＰ５１の給電制
御は、各ＴＭＰ５１に１対１で接続された専用のＴＭＰ
コントローラ５２によって行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、１台のＴＭＰコントローラ５２で１台のＴＭＰ５１
を駆動する方式なので、ＴＭＰ５１の使用台数分のＴＭ
Ｐコントローラ５２が必要となり、複数台のＴＭＰコン
トローラ５２の設置のために広いスペースが必要である
と共に、装置のコスト高を招来する。さらに、各ＴＭＰ
５１は各ＴＭＰコントローラ５２に駆動されて常時動作
している状態となり、その台数分の電力が必要であり、
電力消費量が大きくランニングコストも高くなる。

【０００６】本発明は、上記に鑑みなされたものであ
り、その目的は、複数台のＴＭＰを使用する真空応用装
置において、省スペース化、省エネルギー化、およびコ
ストダウンを実現する軸受型ＴＭＰの駆動方法を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る軸受型ター
ボ分子ポンプの駆動方法は、軸受型ターボ分子ポンプに
電力を供給して該軸受型ターボ分子ポンプを駆動する駆
動部にて、複数台の軸受型ターボ分子ポンプを駆動する
方法であって、各軸受型ターボ分子ポンプの使用条件に
応じて定められた時間毎に、駆動対象の軸受型ターボ分
子ポンプを順次切り換えて駆動部より各軸受型ターボ分
子ポンプへ電力を供給することにより、１つの駆動部に
て複数台の軸受型ターボ分子ポンプを時分割駆動するこ
とを特徴としている。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、定められた時間毎に、駆
動対象の軸受型ターボ分子ポンプを順次切り換えて、１
つの駆動部から複数の軸受型ターボ分子ポンプへ時分割
して給電するようになっている。

【０００９】このため、各軸受型ターボ分子ポンプは、
周期的に給電状態と給電停止状態を繰り返すことになる
が、軸受型の真空ポンプであるが故、一度高速回転に達
すると、給電停止後も慣性によってそのモータの回転軸
は回転し続けるので、ある程度の期間は真空排気動作を
維持し、その真空排気能力が維持される。そして、所望
の排気能力が得られなくなる前に、再度給電を行えば、
本来求められている性能を十分発揮できるのである。
尚、各軸受型ターボ分子ポンプへの給電のサイクル、お
よび１回当たりの給電時間は、各軸受型ターボ分子ポン
プの使用条件（真空容器の体積、真空排気負荷等）を考
慮して決定される。

【００１０】このように、１つの駆動部にて複数台の軸
受型ターボ分子ポンプを時分割駆動することによって、
真空排気能力を維持するために全ての軸受型ターボ分子
ポンプに対して常時電力を供給する必要がなくなり、消
費電力の低減（省エネルギー化）が可能となる。また、
駆動部の台数削減により、省スペース化およびコストダ
ウンが可能となる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図３に
基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１２】本実施例では、本発明の軸受型ＴＭＰの駆
動方法をイオン注入装置に適用した場合について説明す
る。図２に示すように、上記イオン注入装置は、基本的
には、動作ガスをプラズマ化するイオン源と電界によっ
て該イオン源からイオンを引き出す引出電極系とを有す
るイオン源部１、磁界を用いた質量分析法により所望の
イオンのみを選択的に取り出す質量分析部２、必要によ
ってビームの加速・整形・偏向・走査等を行いながらビ
ームをターゲットまで輸送するビームライン部３、およ
びウエハ（被処理物）をセットしてイオン注入処理を行
うエンドステーション部４から構成されている。

【００１３】上記イオン注入装置におけるイオン源部
１、ビームライン部３、およびエンドステーション部４
には、それぞれ軸受型のＴＭＰ５ａ・５ｂ・５ｃが設け
られ、これらの高真空ポンプによって装置内部が高真空
状態に保持されるようになっている。

【００１４】図１に示すように、上記の各ＴＭＰ５ａ・
５ｂ・５ｃは、それぞれ配線切換器６を介して１台のＴ
ＭＰコントローラ（駆動部）７に接続されている。上記
の各ＴＭＰ５ａ・５ｂ・５ｃとＴＭＰコントローラ７と
の間の配線１０は、信号線および電力配線からなる。

【００１５】上記配線切換器６は、上記のＴＭＰ５ａ・
５ｂ・５ｃの中の選択された１台をＴＭＰコントローラ
７と配線接続させるものであり、その配線切換動作は外
部シーケンスコントローラ９によって制御される。

【００１６】上記ＴＭＰコントローラ７は、ＴＭＰ５ａ
・５ｂ・５ｃの駆動制御部であり、配線接続されている
ＴＭＰ５ａ・５ｂ・５ｃの運転／停止の制御を行う。
尚、ここで言うＴＭＰの運転／停止とは、給電の有無の
ことであり、ＴＭＰの停止後（すなわち給電停止後）も
惰性（慣性）によってＴＭＰのモータの回転軸はある時
間回転し続ける。また、上記ＴＭＰコントローラ７は、
ＴＭＰ５ａ・５ｂ・５ｃの駆動に際して、電源８の電力
（例えば１００Ｖまたは２００Ｖ、５０Ｈｚまたは６０
Ｈｚ）を上記ＴＭＰ５ａ・５ｂ・５ｃへの給電に適する
状態に変換（例えば周波数を４５０Ｈｚに変換）すると
ともに、ＴＭＰ５ａ・５ｂ・５ｃに供給する電力を調整
して、所定の回転数（例えば２７０００ｒｐｍ）でＴＭ
Ｐ５ａ・５ｂ・５ｃのモータを回転させる。

【００１７】上記外部シーケンスコントローラ９は、定
められたシーケンスで上記配線切換器６およびＴＭＰコ
ントローラ７の動作を制御し、ＴＭＰ５ａ・５ｂ・５ｃ
のマルチコントロールを行う。

【００１８】上記の構成において、上記外部シーケンス
コントローラ９によるＴＭＰ５ａ・５ｂ・５ｃのマルチ
コントロールを、図３のフローチャートを参照して以下
に説明する。

【００１９】外部シーケンスコントローラ９は、先ず、
駆動対象となるＴＭＰ５ａ・５ｂ・５ｃ内の１台を選択
し（Ｓ１）、配線切換器６の動作を制御して選択したＴ
ＭＰとＴＭＰコントローラ７とを接続させる（Ｓ２）。

【００２０】次に、ＴＭＰコントローラ７の電源をＯＮ
にし（Ｓ３）、該ＴＭＰコントローラ７により上記の選
択したＴＭＰを始動させる（Ｓ４）。これにより、ＴＭ
Ｐコントローラ７から上記の選択されたＴＭＰへ電力が
供給され、該ＴＭＰが真空排気動作を行う。

【００２１】次に、予め設定された時間が経過すれば
（Ｓ５）、ＴＭＰコントローラ７により上記の選択した
ＴＭＰへの給電を停止させ（Ｓ６）、ＴＭＰコントロー
ラ７の電源をＯＦＦにする（Ｓ７）。

【００２２】その後、上記のＳ１に移行し、別のＴＭＰ
を選択して上記と同じ制御を繰り返す。すなわち、予め
設定された順番にしたがって、駆動するＴＭＰを所定時
間毎に順次切り換えて循環させながら、１台のＴＭＰコ
ントローラ７による複数のＴＭＰ５ａ・５ｂ・５ｃの時
分割駆動を実現させる。

【００２３】上記の構成では、各ＴＭＰ５ａ・５ｂ・５
ｃは、周期的に給電状態と給電停止状態を繰り返すこと
になるが、以下の理由により真空排気能力は維持され
る。すなわち、ＴＭＰ５ａ・５ｂ・５ｃが軸受型である
ため、一度高速回転に達すると、給電停止後も慣性によ
ってそのモータの回転軸は回転し続けるので、ある程度
の期間は真空排気動作を維持し、真空排気能力の低下は
殆どみられない。そして、所望の排気能力が得られなく
なる前に、再度給電を行えば、本来求められている性能
を十分発揮できるのである。以下に、参考データを示
す。

【００２４】図２に示されるイオン源部１において、0.
５ｃｃｍ程度のアルゴン動作ガスを使用してイオン源の
プラズマチャンバ内でプラズマを点灯させ、該イオン源
からビームを引き出している状態では、イオン源付近の
真空度は、2.０Ｅ−５〜3.０Ｅ−５Ｔｏｒｒ程度であっ
た。この同一系において、プラズマは点灯させずに負荷
ガス流量を１ｃｃｍ（負荷ガスはアルゴン）として、フ
ォアラインバルブを開弁したまま、ＴＭＰコントローラ
７よりのコントロールを停止（即ち、ＴＭＰへの給電を
停止）し、真空度の推移を観測した。このときの結果を
表１に示す。尚、この場合の真空度は、日電ＡＮＥＬＶ
Ａ（株）製のＭＩＧ−８２０により、比感度係数1.０で
Ｂ−Ａゲージを使用して測定したものである。

【００２５】

【表１】

【００２６】尚、ＴＭＰへの給電停止後１５分が経過し
てから、再びＴＭＰコントローラ７より該ＴＭＰに対し
て給電を再開すると、１分以内に定常状態の真空度であ
る3.３Ｅ−５Ｔｏｒｒに復帰した。

【００２７】上記の実験では、プラズマは点灯させずに
負荷ガス流量を１ｃｃｍとして、実際の装置使用条件よ
りも真空排気負荷が大きくなっている（実際の装置使用
条件では負荷ガス流量が0.５ｃｃｍ程度であり、且つ、
プラズマを点灯させてイオン源からビームを引き出すた
め、ビームを引き出さない場合よりも真空排気負荷は小
さくなる）にも関わらず、ＴＭＰへの給電停止後４分以
内であれば、略定常状態の真空度である3.３Ｅ−５Ｔｏ
ｒｒを維持しており、この実験の条件であれば、余裕を
持たせて給電のサイクルを３分とすれば、本来の求めら
れている性能を十分発揮できるものと考えられる。

【００２８】各ＴＭＰへの給電のサイクル、および１回
当たりの給電時間、１台のＴＭＰコントローラ７で駆動
できるＴＭＰの台数は、適用装置の真空容器の体積、流
入するガス量（真空排気負荷）、およびそのポンプの性
能等を考慮して決定されるものである。通常、３０秒サ
イクル程度であれば、十分に数台のＴＭＰを１台のＴＭ
Ｐコントローラ７で駆動することは可能である。

【００２９】また、駆動対象の各ＴＭＰの使用条件が異
なる場合、個々の使用条件に応じてそれぞれの給電のサ
イクルおよび／または１回当たりの給電時間をＴＭＰ毎
に異ならせた給電制御を行ってもよい。例えば、図２の
イオン源部１に設置されるＴＭＰ５ａに比べてエンドス
テーション部４に設置されるＴＭＰ５ｃの方が真空排気
負荷が軽く、真空立ち上げ時間の迅速さがあまり問題と
ならない使用条件にある。即ち、ＴＭＰ５ａが設置され
るイオン源部１は負荷ガス（イオン源の動作ガス）が流
入する高負荷の使用条件であるのに対して、ＴＭＰ５ｃ
が設置されるエンドステーション部４ではそのような負
荷はなく低負荷の使用条件である。したがって、この場
合、例えば、ＴＭＰ５ａよりもＴＭＰ５ｃの方が給電時
間を短くしてもよい。

【００３０】以上のように、本実施例に係る軸受型ＴＭ
Ｐの駆動方法は、軸受型ＴＭＰに電力を供給して該軸受
型ＴＭＰを駆動するＴＭＰコントローラ７にて、複数の
軸受型ＴＭＰを駆動する方法であって、各軸受型ＴＭＰ
の使用条件に応じて定められた時間毎に、駆動対象の軸
受型ＴＭＰを順次切り換えてＴＭＰコントローラ７より
各軸受型ＴＭＰへ電力を供給することにより、１台のＴ
ＭＰコントローラ７にて複数の軸受型ＴＭＰを時分割駆
動する構成である。

【００３１】また、本実施例に係る軸受型ＴＭＰのマル
チコントロールシステムは、（１）複数の軸受型ＴＭＰ
と、（２）上記の軸受型ＴＭＰに電力を供給して該軸受
型ＴＭＰを駆動するＴＭＰコントローラ７と、（３）上
記の各軸受型ＴＭＰとＴＭＰコントローラ７との間に設
けられ、該ＴＭＰコントローラ７に接続される１台の軸
受型ＴＭＰを選択的に切り換える配線切換器６（配線切
換手段）と、（４）予め設定された時間毎に、上記ＴＭ
Ｐコントローラ７と配線接続される駆動対象の軸受型Ｔ
ＭＰを順次切り換えるように上記配線切換器６を制御す
ると共に、この配線切換にあわせてＴＭＰコントローラ
７による各軸受型ＴＭＰへの給電動作を制御する外部シ
ーケンスコントローラ９（制御手段）との、上記（１）
〜（４）の構成要素を備えている構成である。

【００３２】上記の構成により、真空排気能力を維持す
るために全てのＴＭＰに対して常時電力を供給する必要
がなくなり、消費電力の低減が可能となる。

【００３３】また、１台のＴＭＰコントローラ７で複数
のＴＭＰを駆動できるので、ＴＭＰコントローラ７の台
数削減が図れ、その設置スペースの大幅な削減による放
熱効率の向上、作業空間の確保の点においても有効であ
る。さらに、ＴＭＰコントローラ７の台数削減による大
幅なコストダウンも期待できる。

【００３４】特に、本発明は、ＴＭＰの真空排気負荷が
軽く、真空立ち上げ時間の迅速さがあまり問題とならな
いような使用条件（例えば、通常１０Ｅ−５Ｔｏｒｒ以
下の高真空領域で連続運転を行う上述のエンドステーシ
ョン部４等）で動作するＴＭＰに対して非常に有効であ
り、このような使用条件で動作するＴＭＰの場合には、
ＴＭＰの起動／停止を頻繁に行うことなく所望の真空状
態を維持できるので、多数のＴＭＰを１台ＴＭＰコント
ローラ７で駆動することが可能となり、上記の省スペー
ス化、省エネルギー化、およびコストダウンの効果が特
に高い。

【００３５】尚、本実施例では本発明をイオン注入装置
に適用した場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、その他の真空応用装置全般に適用可能で
ある。また、１台のＴＭＰコントローラ７で駆動するＴ
ＭＰの台数は３台に限定されるものではなく、２台また
は４台以上であってもよい。上記実施例は、あくまで
も、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そ
のような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきも
のではなく、本発明の精神と特許請求の範囲内で、いろ
いろと変更して実施することができるものである。

【００３６】

【発明の効果】本発明の軸受型ターボ分子ポンプの駆動
方法は、以上のように、各軸受型ターボ分子ポンプの使
用条件に応じて定められた時間毎に、駆動対象の軸受型
ターボ分子ポンプを順次切り換えて駆動部より各軸受型
ターボ分子ポンプへ電力を供給することにより、１つの
駆動部にて複数台の軸受型ターボ分子ポンプを時分割駆
動する構成である。

【００３７】それゆえ、真空排気能力を維持するために
全ての軸受型ターボ分子ポンプに対して常時電力を供給
する必要がなくなり、消費電力の低減（省エネルギー
化）が可能となる。また、１台の駆動部で複数の軸受型
ターボ分子ポンプを駆動できるので、駆動部の台数削減
が図れ、省スペース化およびコストダウンが可能となる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すものであり、軸受型タ
ーボ分子ポンプのマルチコントロールシステムの概略構
成を示すブロック図である。

【図２】図１のマルチコントロールシステムが適用され
るイオン注入装置の概略構成図である。

【図３】図１のマルチコントロールシステムの外部シー
ケンスコントローラによる軸受型ターボ分子ポンプのマ
ルチコントロールを示すフローチャートである。

【図４】従来例を示すものであり、従来の軸受型ターボ
分子ポンプの駆動方式を示すブロック図である。

【符号の説明】

５ａ〜５ｃ 軸受型ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ） ６ 配線切換器 ７ ＴＭＰコントローラ ８ 電源 ９ 外部シーケンスコントローラ １０ 配線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸受型ターボ分子ポンプに電力を供給して
   該軸受型ターボ分子ポンプを駆動する駆動部にて、複数
   台の軸受型ターボ分子ポンプを駆動する方法であって、 各軸受型ターボ分子ポンプの使用条件に応じて定められ
   た時間毎に、駆動対象の軸受型ターボ分子ポンプを順次
   切り換えて駆動部より各軸受型ターボ分子ポンプへ電力
   を供給することにより、１つの駆動部にて複数台の軸受
   型ターボ分子ポンプを時分割駆動することを特徴とする
   軸受型ターボ分子ポンプの駆動方法。