KR101810703B1 - 퍼지 가스 시스템을 구비한 건식 진공 펌프 및 퍼징 방법 - Google Patents

퍼지 가스 시스템을 구비한 건식 진공 펌프 및 퍼징 방법 Download PDF

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말콤 윌리암 그레이
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Abstract

본 발명은, 용적 이송식 건식 펌프로서, 고진공 스테이지에서의 펌프 입구로부터 저진공 스테이지에서의 펌프 출구까지 펌핑 스테이지를 통해 유체를 연속으로 펌핑하기 위해 하나 이상의 구동 샤프트에 의해 구동되는 복수의 펌핑 메커니즘을 각각 포함하는 복수의 진공 펌핑 스테이지와; 구동 샤프트를 회전운동할 수 있도록 지지하는 베어링 조립체를 수용하는 윤활 챔버로서, 구동 샤프트는 고진공 스테이지로부터 윤활 챔버의 헤드 플레이트의 개구부를 통해 윤활 챔버까지 연장되는, 상기 윤활 챔버와; 스테이지간 퍼지 포트로서, 이를 통해 가스가 고진공 스테이지의 하류측의 스테이지간 위치에서 상기 펌프에 유입될 수 있고 스테이지간 퍼지 포트의 하류측의 각 진공 펌핑 스테이지만을 통과할 수 있는, 상기 스테이지간 퍼지 포트와; 윤활 챔버 내에 위치하는 윤활 챔버 퍼지 포트로서, 이를 통해 퍼지 가스가 퍼지 가스 소스로부터 유동할 수 있는, 상기 윤활 챔버 퍼지 포트를 포함하며, 스테이지간 퍼지 포트는 윤활 챔버에 연결되어 윤활 챔버 내의 퍼지 가스의 압력을 제어함으로써, 사용중에 헤드 플레이트의 개구부를 통한 고진공 챔버로부터 윤활 챔버로의 펌핑된 가스의 통과를 저지하는 펌프를 제공한다.

Description

퍼지 가스 시스템을 구비한 건식 진공 펌프 및 퍼징 방법{DRY VACUUM PUMP WITH PURGE GAS SYSTEM AND METHOD OF PURGING}
본 발명은 용적 이송식 건식 펌프(positive displacement dry pump), 이 펌프용 퍼지 시스템 및 용적 이송식 건식 펌프를 퍼지하는 방법에 관한 것이다.
루츠 펌프, 클로 펌프 또는 로터리 베인 펌프와 같은 용적 이송식 펌프(positive displacement pump)는 하나 이상의 구동 샤프트에 의해 구동되는 펌핑 메커니즘을 각각 갖는 복수의 진공 펌핑 스테이지를 포함할 수 있다. 구동 샤프트 자체는 각각의 모터에 의해 구동될 수 있거나, 보다 통상적으로는 하나의 샤프트는 모터에 의해 구동되면서 제 2 구동 샤프트는 기어 장치에 의해 제 1 구동 샤프트에 연결될 수 있다. 전형적으로 구동 샤프트는 펌프의 고진공측과 저진공측에서의 윤활 챔버 속에 수용된 베어링 장치에 의해 회전 가능하게 지지된다.
구동 샤프트는 윤활 챔버의 헤드 플레이트의 개구부를 통해 연장되며 샤프트와 헤드 플레이트 사이의 공간은 샤프트 시일에 의해 시일된다. 샤프트 시일은 일반적으로 매우 효과적이지만, 헤드 플레이트의 각 측면에서의 상대 압력에 따라서 개구부를 통해 여전히 유체 누설이 발생한다. 특정 가스를 펌핑할 때, 가스가 윤활 챔버 내로 들어가는 것을 저지하는 것이 바람직한데, 이 가스 유입은 윤활제를 품질 저하시키고 펌프의 구성부품들을 손상시킬 수 있다. 펌핑된 가스가 윤활 챔버로 들어가는 것을 방지하기 위해 퍼지 가스를 사용하는 것이 알려져 있는데, 이 방법은 전형적으로 저진공 윤활 챔버에서 채용된다. 그러나, 펌프의 고진공측에서 퍼지 가스의 도입은 펌프 입구에서의 고진공 압력을 발생시킬 수 있는 펌프의 능력을 제한할 수 있다.
본 발명은 개량된 장치를 제공하려는 것이다.
제 1 태양에서, 본 발명은, 용적 이송식 건식 펌프(positive displacement dry pump)로서, 고진공 스테이지에서의 펌프 입구로부터 저진공 스테이지에서의 펌프 출구까지 펌핑 스테이지를 통해 유체를 연속으로 펌핑하기 위해 하나 이상의 구동 샤프트에 의해 구동되는 복수의 펌핑 메커니즘을 각각 포함하는 복수의 진공 펌핑 스테이지와; 구동 샤프트를 회전운동할 수 있도록 지지하는 베어링 조립체를 수용하는 윤활 챔버로서, 구동 샤프트는 고진공 스테이지로부터 윤활 챔버의 헤드 플레이트의 개구부를 통해 윤활 챔버까지 연장되는, 상기 윤활 챔버와; 스테이지간(inter-stage) 퍼지 포트로서, 이를 통해 가스가 고진공 스테이지의 하류측의 스테이지간 위치에서 상기 펌프에 유입될 수 있고 스테이지간 퍼지 포트의 하류측의 상기 또는 각 진공 펌핑 스테이지만을 통과할 수 있는, 상기 스테이지간 퍼지 포트와; 윤활 챔버 내에 위치하는 윤활 챔버 퍼지 포트로서, 이를 통해 퍼지 가스가 퍼지 가스 소스로부터 유동할 수 있는, 상기 윤활 챔버 퍼지 포트를 포함하며, 스테이지간 퍼지 포트가 윤활 챔버에 연결되어 윤활 챔버 내의 퍼지 가스의 압력을 제어함으로써, 사용중에 헤드 플레이트의 개구부를 통한 고진공 챔버로부터 윤활 챔버로의 펌핑된 가스의 통과를 저지하는 펌프를 제공한다.
제 2 태양에서, 본 발명은 실질적으로 여기서 설명하는 것 같은 퍼지 장치가 현존의 퍼지 시스템에 재결합되기 위한 부품들의 키트로서 공급될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 또한 용적 이송식 건식 펌프를 퍼지하는 방법으로서, 상기 펌프는, 유체를 고진공 스테이지로부터 펌핑 스테이지를 통해 저진공 스테이지로 연속하여 펌핑하기 위해 하나 이상의 구동 샤프트에 의해 구동되는 복수의 펌핑 메커니즘을 각각 포함하는 복수의 진공 펌핑 스테이지와, 구동 샤프트를 회전운동할 수 있도록 지지하는 베어링 조립체를 수용하는 윤활 챔버로서, 구동 샤프트는 고진공 스테이지로부터 윤활 챔버의 헤드 플레이트의 개구부를 통해 윤활 챔버까지 연장되는, 상기 윤활 챔버를 포함하며, 상기 방법은, 퍼지 가스를 퍼지 가스 소스로부터 윤활 챔버로 이송하는 단계와, 윤활 챔버 내의 압력이 헤드 플레이트의 개구부를 통한 고진공 스테이지로부터 윤활 챔버로의 펌핑된 가스의 통과를 저지하도록, 사용중에 고진공 스테이지보다 높은 압력 상태에 있는 고진공 스테이지의 하류측에 위치된 스테이지간 퍼지 포트에 윤활 챔버를 연결함으로써 윤활 챔버 내의 압력을 제어하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
도 1은 용적 이송식 건식 펌프를 포함하는 퍼지 시스템을 개략적으로 도시하는 도면,
도 2는 도 1에 도시한 용적 이송식 건식 펌프의 헤드 플레이트의 개구부를 보다 자세하게 도시하는 도면,
도 3은 용적 이송식 건식 펌프를 포함하는 제 2 퍼지 시스템을 개략적으로 도시하는 도면,
도 4는 도 3에 도시한 용적 이송식 건식 펌프의 헤드 플레이트의 개구부를 보다 자세하게 도시하는 도면.
본 발명의 다른 바람직한/바람직하거나 선택에 따른 면은 첨부도면에 정의되어 있다.
본 발명을 잘 이해할 수 있도록 하기 위해, 예로서 제공한 본 발명의 실시형태들을 첨부도면을 참조하여 이하에 설명할 것이다.
도 1을 참조하면, 용적 이송식 건식 펌프(10)를 포함하는 퍼지 시스템이 도시되어 있는데, 이는 루츠 타입 펌프(roots type pump)이지만, 대안으로 예를 들어 클로 타입(claw type) 또는 스크류 타입(screw type) 펌프가 될 수 있다. 펌프(10)는 각각 복수의 펌핑 메커니즘(20, 22, 24, 26)을 포함하는 복수의 진공 펌핑 스테이지(12, 14, 16, 18)를 포함한다. 4개의 펌핑 스테이지가 도시되었지만, 선택되는 스테이지의 개수는 입구에서 필요한 압력 및 펌핑 능력 같은 요구조건에 따라서 다르다. 도 1에 도시한 바와 같은 루츠 타입 펌프에서 펌핑 메커니즘의 로터는 두 개의 구동 샤프트(28, 30)에 의해 구동되지만, 다른 펌프에서는 그보다 적거나 많은 샤프트가 필요할 수 있다. 펌핑 메커니즘은 고진공 스테이지(12)에서의 펌프 입구(31)로부터 저진공 스테이지(16)에서의 펌프 출구(33)로 펌핑 스테이지를 통해 연속적으로 유체를 펌핑하기 위해 구동 샤프트에 의해 구동된다.
펌핑 스테이지들의 트레인의 축방향 양단부에는 윤활 챔버(32, 34)가 위치하며, 윤활 챔버는 헤드 플레이트(36, 38)에 의해 각각의 인접한 펌핑 스테이지(12, 18)로부터 분리되어 있다. 본 실시예의 윤활 챔버(32)는 베어링(40, 42) 및 기어 조립체(44)를 갖는 베어링 조립체를 수용하고 있다. 모터 챔버(48) 속에 위치하는 모터(46)는 베어링(40)에 의해 지지된 제 1 샤프트(28)를 구동하고, 기어 조립체(44)는 제 2 샤프트(30)를 구동한다. 윤활 챔버(34)는 각 구동 샤프트(28, 30)를 지지하기 위한 베어링(50, 52)을 갖는 베어링 조립체를 수용하고 있다. 기어 조립체(44)가 대신에 윤활 챔버(34) 속에 수용될 수 있다. 윤활 챔버의 웅덩이에는 오일 같은 윤활제(54)가 제공되며, 챔버 내의 가동 부품(베어링, 기어, 샤프트)을 윤활시키기 위해 하우징 내의 윤활제를 순환시키도록 샤프트 중의 하나에는 투척 아암(도시하지 않음)이 부착될 수 있다.
구동 샤프트(28, 30)는 윤활 챔버(32, 34)로부터 헤드 플레이트(36, 38)의 개구부를 통해 연장된다. 윤활 챔버(34)와 고진공 스테이지(12) 사이의 헤드 플레이트(38)의 개구부(56)의 확대도가 도 2에 도시되어 있다.
도 2에서, 구동 샤프트(28)는 개구부(56)를 통해 연장된다. 샤프트 시일링 장치는 샤프트와 헤드 플레이트(38) 사이를 시일한다. 본 실시예에서, 샤프트 시일 장치는 헤드 플레이트 내의 환형 오목부 내에 안착되어 샤프트(28) 쪽으로 연장되는 두 개의 립 시일(lip seal)(60)을 포함한다. 제조 공차 및 샤프트 시일의 마모 때문에, 샤프트 시일은 헤드 플레이트(38)와 샤프트(28)를 완전히 시일하지 못한다. 립 시일(60)과 샤프트 사이의 틈새에 의해 도 2에 나타낸 개구부(56)를 통해 소량의 누설이 발생한다. 이 틈새는 본 실시예에서 설명의 목적상 과장되어 있다. 따라서 윤활 챔버(34)와 고진공 스테이지(12) 사이에 압력 기울기가 있는 경우, 도 2에 화살표로 도시한 바와 같이 개구부(56)를 통해 윤활 챔버나 고진공 스테이지로 유체가 누설된다. 펌핑된 가스 및 관련 부산물이 고진공 스테이지(12)로부터 윤활 챔버(34) 내로 누설되면 이후에 보다 상세히 설명하는 바와 같이 펌프에 손상을 줄 수 있다.
펌프의 행정 용적이나 고압 샤프트 시일 내로 이송된 비반응성 가스 퍼지(통상적으로 질소)를 사용하여 펌프를 통과하는 처리 가스의 영향을 최소화하는 것이 통상적이다. 가스 퍼지는 통상적으로 펌프의 저진공 스테이지에서만 사용되는데 왜냐하면 여기가 처리 가스 부식 및 응축이 가장 심각한 지점이기 때문이다. 고진공 스테이지에서 가스 퍼지를 사용하는 것은 통상적으로 필요하지 않으며 펌프의 능력을 손상시켜서 매우 낮은 압력에 도달할 수 있다.
예를 들어 반도체, 태양전지판, 또는 평판 디스플레이 제조 챔버에서 공정 챔버 또는 공구를 펌핑하는 경우, 일부 펌핑된 처리 가스는 반응성을 가질 수 있으며 기어 조립체(펌프의 고진공측에 존재하는 경우) 또는 베어링 조립체 같은 구성요소에 손상을 입힐 수 있다. 예를 들어, 프로세스 부생물(process by-products)은 저압에서도 응축될 수 있다. 이들 가스가 저압 기어 조립체나 베어링 조립체 내부에서 응축하게 되는 경우, 이들 가스는 윤활제와 결합되어 끈적한 페이스트를 형성하여 조립체의 부품들의 표면을 피복하게 된다. 윤활제는 페이스트에 포착되어 웅덩이 내의 윤활제의 레벨을 감소시킨다. 결국 펌프 부품들은 윤활제가 부족하게 될 것이며 펌프가 손상될 것이다.
윤활 챔버(34)와 고진공 스테이지(12) 사이의 압력 기울기는 일정하지 않다. 도 1 및 도 2에 도시한 타입의 펌프의 전형적인 동작중에 펌프는 초기에 동작하여 펌프 입구(31)에서의 압력을 감소시킨다. 윤활 챔버(34)로부터 고진공 스테이지(12)로의 누설 때문에, 윤활 챔버도 압력이 감소하여 일반적으로 고진공 스테이지와 동일한 압력에 있게 된다. 펌프는 처리 가스를 처리 챔버로부터 펌핑할 필요가 있을 때까지 입구에서 고진공을 유지한다. 펌프가 이 조건에 있을 때, "극한상태"에서 작동한다고 말한다.
처리 가스가 처리실로부터 방출될 때 고진공 스테이지 내의 압력이 증가되어 고진공 스테이지로부터 윤활 챔버로의 압력 기울기를 발생시킨다. 이 압력 기울기는 처리 가스가 개구부(56)를 통과하여 윤활 챔버 내로 들어가게 하며, 전술한 바와 같이 시간에 따라서 펌프의 구성부품들을 손상시킨다.
처리 챔버로부터 방출되는 처리 가스의 양 및 조성은 수행되는 특정 처리 활동에 따라서 그리고 처리 활동의 단계에 따라서 다르다. 처리 활동의 단계에서, 제 1 단계는 예를 들어 제 2 압력에서 처리 챔버를 세정하는 것을 수반할 수 있다.
처리 가스를 고진공 스테이지에 방출한 후, 계속되는 펌프의 동작으로 인해 고진공 스테이지에서 압력이 감소되고 그 다음에 압력이 같아질 때까지 윤활 챔버 내의 압력이 감소하고 처리 가스가 윤활 챔버 내로 누설된다. 그러나, 처리는 전형적으로 순환적이며, 후속 단계 또는 처리는 역시 고진공 스테이지의 압력을 일시적으로 증가시키고 다시 처리 가스가 윤활 챔버 내로 들어간다.
도 1 및 도 2에 도시한 배치 구조는 윤활 챔버(34) 내의 압력을 제어하여 펌핑된 가스가 고진공 스테이지로부터 윤활 챔버로 통과하는 것을 저지시키므로, 펌프의 손상을 감소시키고 사용시간 및 소유비용을 향상시킨다.
도 1을 참조하면, 스테이지간 퍼지 포트(inter-stage purge port; 62)가 제공되는데, 이를 통해 가스가 스테이지간 위치에서 퍼지 가스 소스(64)로부터 펌프에 들어갈 수 있으며 고진공 스테이지의 하류측에 있는 각 진공 펌핑 스테이지만을 통과할 수 있다. 이와 관련하여 그리고 압력 체제에 따라서, 스테이지간 퍼지 포트는 스테이지간 퍼지 포트에서의 압력이 개구부(56)에서 고진공 스테이지의 압력을 사용하는 동안에 더 높도록 하는 어떤 위치에도 위치할 수 있다. 스테이지간 퍼지 포트는 진공 스테이지(12, 14, 16, 18)의 어느 것 사이에 위치하거나 또는 고진공 스테이지(12)의 하류측에 있는 진공 스테이지(14, 16, 18)의 어디에도 위치할 수 있다.
윤활 챔버에는 퍼지 포트도 제공되는데, 이를 통해 퍼지 가스가 퍼지 가스 소스(64)로부터 유동할 수 있다. 스테이지간 퍼지 포트(62)는 윤활 챔버(34)에 연결되어 윤활 챔버 내의 퍼지 가스의 압력을 제어함으로써 펌핑된 가스가 펌프(10)의 사용중에 고진공 스테이지(12)로부터 헤드 플레이트(38)의 개구부(56)를 통해 윤활 챔버(34)로 통과하는 것을 저지시킨다.
스테이지간 퍼지 포트(62)의 위치는 사용중에 윤활 챔버(34) 내의 퍼지 가스의 압력이 고진공 챔버(12) 내의 펌핑된 가스의 압력보다 대체로 높아서 윤활 챔버와 고진공 스테이지 사이에 양의 압력차를 제공하도록 선택된다.
도 1에 도시한 실시예에서, 퍼지 가스 소스(64)는 각각 스테이지간 퍼지 포트(62) 및 윤활 챔버 퍼지 포트(66)에 연결된 도관(70, 72)에 연결된 도관(68)을 갖는다. 따라서, 스테이지간 퍼지 포트(62)는 도관(70, 72) 및 퍼지 포트(66)에 의해 윤활 챔버(34)에 연결된다. 도관(72)에는 윤활 챔버로의 퍼지 가스 유동 전도성을 줄이기 위해 제한부(74)가 제공된다. 도관(70)은 펌핑된 가스가 스테이지간 퍼지 포트로부터 윤활 챔버로 지나가는 것을 저지하기 위해 일방향 밸브(76)를 포함한다. 동작 중에, 스테이지간 퍼지 포트(62)에서의 압력은 고진공 챔버 내의 압력보다 높으며, 따라서 스테이지간 퍼지 포트가 윤활 챔버에 연결될 때 윤활 챔버 내의 압력이 고진공 스테이지의 압력보다 높아서 윤활 챔버로부터 고진공 스테이지로의 압력 기울기를 발생시켜서 고진공 스테이지의 처리 가스가 윤활 챔버로 누설되는 것을 저지한다. 제한부(74)는 퍼지 가스의 윤활 챔버로의 전도성을 감소시키도록 구성되며, 따라서 윤활 챔버 내의 압력은 스테이지간 퍼지 포트에서의 압력보다는 낮겠지만 고진공 스테이지에서의 압력보다는 높을 것이다.
예컨대, 고진공 스테이지에서의 압력은 10-3mbar가 될 수 있으며, 스테이지간 퍼지 포트에서의 압력은 1mbar가 될 수 있다. 윤활 챔버 내의 압력은 10-2mbar의 영역이 될 수 있으므로 처리 가스가 윤활 챔버로 유입되는 것을 저지시킨다.
동작 중에 윤활 챔버와 고진공 스테이지가 일반적으로 동일 압력에 있고 공정 가스가 고진공 스테이지로 방출될 때, 고진공 스테이지에서의 압력 증가에 의해 윤활 챔버에 연통된 하류측 스테이지간 퍼지 포트에서의 압력이 증가되어 윤활 챔버 내의 압력이 상승한다. 이렇게 고진공 스테이지에서의 압력 변화에 따라서 윤활 챔버 내의 퍼지 가스의 압력이 스테이지간 퍼지 포트에서의 압력은 수동적으로 변화하도록 스테이지간 퍼지 포트에서의 압력이 고진공 스테이지의 펌핑된 가스의 압력에 반응한다. 펌핑된 가스가 고진공 챔버 내로 유입하는 것이 증가하는 경우, 윤활 챔버 내의 퍼지 가스의 압력이 증가되어, 펌핑된 가스가 고진공 스테이지로부터 헤드 플레이트의 개구부를 통해 윤활 챔버로 지나가는 것을 저지한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 윤활 챔버 퍼지 포트(66)는 퍼지 가스가 샤프트 시일(60)을 통해 헤드 플레이트의 개구부 내로 유입할 수 있도록 도시한 바와 같이 헤드 플레이트(38) 내에 위치할 수 있다. 이 배치 구조는 윤활 챔버 내의 다른 구성부품에 불필요한 영향을 주지 않고 윤활 챔버 내의 압력차를 증가시키고 퍼지 가스를 해당하는 정확한 위치로 이송한다. 선택적으로 또는 추가적으로, 도 1에 파선으로 도시한 바와 같이, 헤드 플레이트(380의 개구부(56)에의 압력뿐만 아니라 전체 윤활 챔버 내의 압력이 상승하도록 퍼지 포트(66')가 윤활 챔버(34)의 하우징 내에 제공되어 도관(72')을 통해 퍼지 가스 소스(64)에 연결될 수 있다.
여기서 설명하는 본 발명은 특히 샤프트 주위의 헤드 플레이트의 개구부를 통한 처리 가스의 누설을 방지하도록 되어 있지만, 헤드 플레이트에 다른 누설 경로가 제공될 필요가 있는 경우, 이런 누설 경로를 따라서의 누설을 방지하는데도 적용될 수 있다.
또 다른 펌프(80)가 도 3에 도시되어 있는데, 여기서 도 1 및 도 2의 배치 구조의 동일 특징부는 동일 참조 부호로 도시하였다. 여기서 도 3의 배치 구조의 설명은 이 배치 구조와 도 1 및 도 2에 도시한 배치 구조 사이의 차이점에만 집중될 것이다.
도 3에서, 윤활 챔버(34)는 퍼지 가스가 윤활 챔버(34)로부터 스테이지간 퍼지 포트로 유동할 수 있도록 도관(84)에 의해 스테이지간 퍼지 포트(86)에 연결된 제 2 퍼지 포트(82)를 포함한다. 제 1 퍼지 포트(66)는 도관(88)에 의해 퍼지 가스 소스(64)에 연결된다. 도관의 전도성을 제한하기 위해 도관(84)에는 제한부(90)가 제공된다. 도 4는 윤활 챔버(34)의 헤드 플레이트(38)의 개구부(56)에 퍼지 가스를 유입 및 유출시키는 제 1 및 제 2 퍼지 포트(82, 84)의 배치 구조를 보다 상세히 보여준다. 도 4의 배치 구조는 도 2의 배치 구조와 유사하다.
파선으로 도시한 바와 같은 다른 배치 구조에 있어서, 윤활 챔버(34)는 퍼지 가스가 윤활 챔버(34)로부터 스테이지간 퍼지 포트로 유동할 수 있도록 도관(84')에 의해 스테이지간 퍼지 포트(86)에 연결된 챔버 하우징의 본체에 위치하는 제 2 퍼지 포트(82')를 포함한다. 퍼지 가스 소스(64)에는 도관(88')에 의해 제 2 퍼지 포트(66')가 연결된다. 도관(84') 내에 제한부(restriction; 90)가 제공된다.
동작시에 그리고 극한상태에서 동작할 때, 퍼지 가스 소스(64)로부터 윤활 챔버(34)에 이송된 퍼지 가스는 스테이지간 퍼지 포트(86)의 하류측의 진공 펌핑 스테이지에 의해 펌핑되는데, 이는 도시된 예에서 펌핑 스테이지(16, 18)를 포함한다. 따라서, 스테이지간 퍼지 포트(86)에서의 압력은 고진공 스테이지(12)의 압력보다 높은 압력에 있다. 윤활 챔버(34)는 스테이지간 퍼지 포트(86)에서 펌핑되지만, 제한부(90)는 윤활 챔버로부터 펌핑될 수 있는 퍼지 가스의 양을 감소시키며, 따라서 윤활 챔버는 스테이지간 퍼지 포트보다 높은 압력에 있게 된다. 이 제한부는 윤활 챔버 내의 퍼지 가스의 압력이 고진공 스테이지의 압력보다 약간 높아서 윤활 챔버로부터 고진공 스테이지로 양의 압력 기울기가 발생하지만 이 압력 기울기는 개구부(56)를 통해 고진공 스테이지로 대유량의 퍼지 가스를 발생시킬 정도로 크지 않도록 구성된다. 이런 퍼지 가스류는 발생되는 경우 펌프의 입구(31)에서의 고진공 압력을 얻기 위한 펌프의 능력을 감소시킨다.
펌핑된 가스가 처리 챔버로부터 입구(31)를 통해 방출되는 경우, 고진공 스테이지(12)의 압력이 상승하고, 그 후에 제 2 영역에서 있을 수 있는 짧은 지연으로 스테이지간 퍼지 포트에서의 압력이 상승한다. 결국 스테이지간 퍼지 포트에서의 압력 상승으로 윤활 챔버 내의 압력이 상승하므로 고진공 스테이지 내에서 압력이 상승할 때 윤활 챔버에서도 압력이 상승한다. 따라서, 윤활 챔버 내의 압력이 고진공 스테이지의 압력에 반응하여 윤활 챔버로부터 고진공 스테이지까지 양의 압력 기울기가 일반적으로 유지되므로 펌핑된 가스가 개구부(56)를 통해 윤활 챔버 내로 들어가는 것을 저지한다.

Claims (17)

  1. 용적 이송식 건식 펌프(positive displacement dry pump)에 있어서,
    고진공 스테이지에서의 펌프 입구로부터 저진공 스테이지에서의 펌프 출구까지 펌핑 스테이지를 통해 유체를 연속으로 펌핑하기 위해 하나 이상의 구동 샤프트에 의해 구동되는 복수의 펌핑 메커니즘을 각각 포함하는 복수의 진공 펌핑 스테이지와,
    상기 구동 샤프트를 회전운동할 수 있도록 지지하는 베어링 조립체를 수용하는 윤활 챔버로서, 상기 구동 샤프트는 상기 고진공 스테이지로부터 상기 윤활 챔버의 헤드 플레이트의 개구부를 통해 상기 윤활 챔버까지 연장되는, 상기 윤활 챔버와,
    스테이지간(inter-stage) 퍼지 포트로서, 상기 스테이지간 퍼지 포트를 통해 가스가 고진공 스테이지의 하류측의 스테이지간 위치에서 상기 펌프에 유입될 수 있고 상기 스테이지간 퍼지 포트의 하류측의 각 진공 펌핑 스테이지만을 통과할 수 있는, 상기 스테이지간 퍼지 포트와,
    상기 윤활 챔버 내에 위치하는 윤활 챔버 퍼지 포트로서, 퍼지 가스가 퍼지 가스 소스로부터 상기 윤활 챔버 퍼지 포트를 통해 유동할 수 있는, 상기 윤활 챔버 퍼지 포트를 포함하며,
    상기 스테이지간 포트가 상기 윤활 챔버에 연결되어, 상기 윤활 챔버 내의 퍼지 가스 압력이 상기 스테이지간 퍼지 포트에서의 상기 펌프 내의 압력의 변화에 반응해서 변화가능하고, 또한 상기 스테이지간 퍼지 포트에서의 상기 펌프 내의 압력이 상기 고진공 스테이지 내의 유체 압력의 변화에 반응하여, 상기 고진공 스테이지에서의 유체 압력의 변화가 상기 윤활 챔버 내의 퍼지 가스 압력의 변화를 초래하며, 이에 의해 사용중에 상기 헤드 플레이트의 개구부를 통한 상기 고진공 스테이지로부터 상기 윤활 챔버로의 펌핑된 가스의 통과를 저지하는
    용적 이송식 건식 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지간 퍼지 포트의 위치는, 사용중에 상기 윤활 챔버 내의 퍼지 가스의 압력이 상기 고진공 스테이지 내의 펌핑된 가스의 압력보다 높아서 상기 윤활 챔버와 상기 고진공 스테이지 사이에 양의 압력차를 제공하도록 선택되는
    용적 이송식 건식 펌프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지간 퍼지 포트에서의 압력이 상기 고진공 스테이지 내의 펌핑된 가스의 압력에 반응함으로써, 상기 고진공 스테이지 내의 압력 변화가 상기 윤활 챔버 내의 퍼지 가스의 압력에 대응의 변화를 초래하는
    용적 이송식 건식 펌프.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고진공 스테이지 내의 펌핑된 가스의 압력 상승이 상기 윤활 챔버 내의 퍼지 가스의 압력 상승을 초래함으로써, 상기 고진공 스테이지 내로의 펌핑된 가스의 유량이 증가하는 동안에 상기 윤활 챔버 내의 퍼지 가스의 압력이 증가되어, 상기 헤드 플레이트의 개구부를 통한 상기 고진공 스테이지로부터 상기 윤활 챔버로의 펌핑된 가스의 통과를 저지하는
    용적 이송식 건식 펌프.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 윤활 챔버 퍼지 포트는, 퍼지 가스가 상기 헤드 플레이트의 개구부 내의 샤프트 시일(shaft seal) 내로 유입될 수 있도록 상기 헤드 플레이트에 위치하는
    용적 이송식 건식 펌프.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 윤활 챔버 퍼지 포트가 하나 이상의 도관에 의해 상기 스테이지간 퍼지 포트에 연결됨으로써, 퍼지 가스가 상기 윤활 챔버 내로 유입할 때의 압력이 상기 스테이지간 퍼지 포트에서의 압력에 의해 제어되는
    용적 이송식 건식 펌프.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 도관은 상기 윤활 챔버로의 가스 유동의 전도성을 감소시키기 위해 제한부(restriction)를 포함하는
    용적 이송식 건식 펌프.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 도관은 상기 스테이지간 퍼지 포트로부터 상기 윤활 챔버로의 펌핑된 가스의 통과를 저지하기 위해 일방향 밸브를 포함하는
    용적 이송식 건식 펌프.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 윤활 챔버는, 도관에 의해 상기 스테이지간 퍼지 포트에 연결되어 퍼지 가스가 상기 윤활 챔버로부터 상기 스테이지간 퍼지 포트로 유동할 수 있게 하는 제 2 퍼지 포트를 포함하는
    용적 이송식 건식 펌프.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 도관은 상기 윤활 챔버로부터 상기 스테이지간 퍼지 포트로의 가스 유동의 전도성을 감소시키기 위해 제한부를 포함하는
    용적 이송식 건식 펌프.
  11. 퍼지 시스템에 있어서,
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 용적 이송식 건식 펌프와,
    사용중에 상기 스테이지간 퍼지 포트에서의 펌핑된 가스의 압력이 퍼지 가스 소스로부터 받은 퍼지 가스의 압력을 제어하여 상기 헤드 플레이트의 개구부를 통한 고압 스테이지로부터 상기 윤활 챔버로의 펌핑 가스의 통과가 감소되도록, 제 1 도관에 의해 상기 윤활 챔버 퍼지 포트에 연결된 퍼지 가스 소스를 포함하는
    퍼지 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 퍼지 가스 소스는, 상기 윤활 챔버 내의 퍼지 가스의 압력이 상기 스테이지간 퍼지 포트에서의 펌핑된 가스의 압력에 반응하도록 제 2 도관에 의해 상기 제 1 도관에 연결되는
    퍼지 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    퍼지 가스가 상기 윤활 챔버로부터 상기 스테이지간 퍼지 포트로 유동할 수 있도록, 제 2 도관이 상기 스테이지간 퍼지 포트를 상기 윤활 챔버 내의 제 2 퍼지 포트에 연결하는
    퍼지 시스템.
  14. 용적 이송식 건식 펌프를 퍼지하는 방법에 있어서,
    상기 펌프는,
    고진공 스테이지로부터 저진공 스테이지까지 펌핑 스테이지를 통해 유체를 연속으로 펌핑하기 위해 하나 이상의 구동 샤프트에 의해 구동되는 복수의 펌핑 메커니즘을 각각 포함하는 복수의 진공 펌핑 스테이지와,
    상기 구동 샤프트를 회전운동할 수 있도록 지지하는 베어링 조립체를 수용하는 윤활 챔버로서, 상기 구동 샤프트는 상기 고진공 스테이지로부터 상기 윤활 챔버의 헤드 플레이트의 개구부를 통해 상기 윤활 챔버까지 연장되는, 상기 윤활 챔버를 포함하며,
    상기 방법은,
    퍼지 가스를 퍼지 가스 소스로부터 상기 윤활 챔버로 이송하는 단계와,
    상기 윤활 챔버를, 사용중에 상기 고진공 스테이지보다 높은 압력 상태에 있는 상기 고진공 스테이지의 하류측에 위치된 스테이지간 퍼지 포트에 연결함으로써 상기 윤활 챔버 내의 압력을 제어하여, 상기 윤활 챔버 내의 퍼지 가스 압력이 상기 스테이지간 퍼지 포트에서의 상기 펌프 내의 압력의 변화에 반응해서 변화가능하고, 또한 상기 스테이지간 퍼지 포트에서의 상기 펌프 내의 압력이 상기 고진공 스테이지 내의 유체 압력의 변화에 반응하여, 상기 고진공 스테이지에서의 유체 압력의 변화가 상기 윤활 챔버 내의 퍼지 가스 압력의 변화를 초래하며, 이에 의해 상기 윤활 챔버 내의 압력이 상기 헤드 플레이트의 개구부를 통한 상기 고진공 스테이지로부터 상기 윤활 챔버로의 펌핑된 가스의 통과를 저지하는 단계를 포함하는
    용적 이송식 건식 펌프 퍼지 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 윤활 챔버 내의 퍼지 가스의 압력을, 상기 고진공 스테이지 내의 압력 변화에 관계없이 상기 고진공 스테이지 내의 펌핑된 가스의 압력보다 높도록 제어하는 단계를 포함하는
    용적 이송식 건식 펌프 퍼지 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
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