KR20050084359A - 진공 펌핑 시스템 및 진공 펌핑 장치 작동 방법 - Google Patents

진공 펌핑 시스템 및 진공 펌핑 장치 작동 방법 Download PDF

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더 비오씨 그룹 피엘씨
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Abstract

진공 펌핑 시스템은 구동 샤프트와, 상기 구동 샤프트를 구동하기 위한 모터와, 터보 분자 펌핑 수단을 포함하는 분자 펌핑 기구와, 백킹 펌핑 기구를 포함하는 진공 펌핑 장치를 포함한다. 구동 샤프트는 상기 분자 펌핑 기구 및 상기 백킹 펌핑 기구를 구동한다. 또한, 상기 시스템은 적어도 터보 분자 펌핑 수단을 배기하기 위한 로드로크 펌프와 같은 배기 수단을 포함한다.

Description

진공 펌핑 시스템 및 진공 펌핑 장치 작동 방법{VACUUM PUMPING SYSTEM AND METHOD OF OPERATING A VACUUM PUMPING ARRANGEMENT}
본 발명은 진공 펌핑 장치를 포함하는 진공 펌핑 시스템과, 진공 펌핑 장치를 작동하는 방법에 관한 것이다.
챔버를 배기하기 위한 공지된 진공 펌핑 장치는, 분자 드래그 펌핑 수단(molecular drag pumping means) 또는 터보 분자 펌핑 수단(turbomolecular pumping means) 혹은 분자 드래그 펌핑 수단 및 터보 분자 펌핑 수단 양자를 구비할 수 있는 분자식 펌프를 포함한다. 양자의 펌핑 수단을 구비하는 경우, 터보 분자 펌핑 수단은 분자 드래그 펌핑 수단과 직렬로 연결된다. 펌핑 장치는 챔버를 1×10-6밀리바아의 영역에서 매우 낮은 압력으로 배기할 수 있다. 분자 펌프에 의해 달성된 압축비는 대기로 배기하는 동안 이러한 낮은 압력을 성취하는데 충분하지 않아서, 분자 펌프의 배출부에서의 압력을 감소시키기 위해 백킹 펌프(backing pump)가 제공되고, 이에 따라 그의 유입구에서 매우 낮은 압력을 달성할 수 있다.
분자 펌프의 터보 분자 펌핑 수단은 대체로 원통형의 로터 본체에서 지지되는 원주방향 어레이(circumferential array)의 각을 이룬 블레이드(angled blade)를 포함한다. 통상적인 작동시에, 로터는 20,000rpm 내지 200,000rpm으로 회전하는데, 이 때 가스중의 분자와 로터 블레이드가 충돌하여 펌프 유출구쪽으로 로터 블레이드를 가압한다. 따라서, 통상적인 작동은 약 0.01밀리바아 미만의 압력에서의 분자 흐름 조건(molecular flow condition)에서 발생한다. 알 수 있는 바와 같이, 터보 분자 펌핑 수단은 고압에서 효율적으로 작동하지 않는데, 이러한 고압에서 각을 이룬 로터 블레이드는 바람직하지 않은 풍손(windage) 또는 로터의 회전에 대한 저항을 야기한다. 이러한 문제점은, 반드시 불가능한 것은 아닐지라도 고속에서 터보 분자 펌핑 수단의 로터를 회전시키는 것이 어려운 경우 대기압 또는 그 근방의 시동 조건(start up condition)에서 특히 심각하다. 따라서, 분자 펌프의 회전 개시 전에 백킹 펌프를 작동시킴으로써 비교적 저압으로 터보 분자 펌핑 수단을 배기하는 것이 바람직하다. 터보 스테이지 시동의 문제점에 대한 변형적이지만 바람직하지 않은 해결책으로는 대기압에서 각을 이룬 로터 블레이드에 의해 야기된 풍손을 극복할 수 있는, 로터를 구동하기 위한 훨씬 더 강력한 모터를 마련하는 것이 있다. 이러한 해결책은 바람직하지 않은데, 그 이유는 일반적으로 특히 반도체 처리 산업에 이용되는 분자 펌프가 오랜 시간동안 작동되고 정기 점검 등을 위한 정전시에만 차단되기 때문이다. 따라서, 강력한 모터는 비교적 짧은 펌프의 작동 시간 동안만 필요할 것이므로 이러한 모터에 대한 증대된 비용은 정당화될 수 없다.
지금까지, 분자 펌프 및 그의 백킹 펌프는 별개 유닛의 동일한 진공 펌핑 장치이며, 이 펌프들은 각각의 모터에 의해 구동되는 각각의 구동 샤프트와 결합된다. 상술한 바와 같이, 분자 펌프의 시동 전에 분자 펌프를 배기하도록 백킹 펌프를 초기에 작동하는 것이 바람직하다. 명백하게, 이것은 2개의 펌프가 별개로 구동될 수 있는 경우에만 가능할 것이다.
발명의 요약
개량된 진공 펌핑 시스템과, 진공 펌핑 장치를 작동하는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 구동 샤프트와, 상기 구동 샤프트를 구동하기 위한 모터와, 터보 분자 펌핑 수단을 포함하는 분자 펌핑 기구와, 백킹 펌핑 기구를 포함하는 진공 펌핑 장치를 포함하는 진공 펌핑 시스템으로서, 상기 구동 샤프트는 상기 분자 펌핑 기구 및 상기 백킹 펌핑 기구를 구동하기 위한 것이고, 상기 시스템은 적어도 터보 분자 펌핑 수단을 배기하기 위한 배기 수단을 포함하는, 상기 진공 펌핑 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은, 구동 샤프트와, 상기 구동 샤프트를 구동하기 위한 모터와, 터보 분자 펌핑 수단을 포함하는 분자 펌핑 기구와, 백킹 펌핑 기구를 포함하는 진공 펌핑 장치를 포함하는 진공 펌핑 장치를 작동하는 방법으로서, 상기 구동 샤프트는 상기 분자 펌핑 기구 및 상기 백킹 펌핑 기구를 구동하기 위한 것이고, 상기 방법은 상기 장치를 소정 압력으로 배기하도록 상기 장치에 연결된 배기 수단을 작동하는 단계와, 상기 구동 샤프트의 회전을 개시하도록 모터를 작동하는 단계를 포함하는, 상기 진공 펌핑 장치 작동 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는 첨부한 청구 범위내에서 규정된다.
본 발명을 잘 이해할 수 있도록, 단지 예로서 제공된 몇 가지 실시예를 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 1은 개략적으로 도시된 진공 펌핑 장치의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 장치의 재생 펌프(regenerative pump)의 일부의 확대 단면도,
도 3은 제어 시스템의 다이어그램,
도 4는 진공 펌핑 시스템의 개략적인 도면,
도 5는 또 다른 진공 펌핑 시스템의 개략적인 도면,
도 6 내지 도 8은 개략적으로 도시된 다른 진공 펌핑 장치의 단면도.
도 1을 참조하면, 분자 펌핑 기구(12)와, 백킹 펌핑 기구(14)를 포함하는 진공 펌핑 장치(10)가 개략적으로 도시되어 있다. 분자 펌핑 기구는 터보 분자 펌핑 수단(16)과, 분자 드래그 또는 마찰 펌핑 수단(18)을 포함한다. 변형예로서, 분자 펌핑 기구는 터보 분자 펌핑 수단만 또는 분자 드래그 펌핑 수단만을 포함할 수 있다. 백킹 펌프(14)는 재생 펌핑 기구를 포함한다. 또 다른 드래그 펌핑 기구(20)는 재생 펌핑 기구와 결합하여 드래그 펌핑 기구(18)와 재생 펌핑 기구(14) 사이에 제공될 수 있다. 드래그 펌핑 기구(20)는 3개의 드래그 펌핑 스테이지(drag pumping stage)를 직렬로 포함하는 한편, 드래그 펌핑 기구(18)는 2개의 드래그 펌핑 스테이지를 병렬로 포함한다.
진공 펌핑 장치(10)는 3개의 분리부(22, 24, 26)내에 형성된 하우징을 포함하며, 이 하우징은 분자 펌핑 기구(12), 드래그 펌핑 기구(20) 및 재생 펌핑 기구(14)를 수용한다. 분리부(22, 24)는 도시하는 바와 같이 분자 펌핑 기구(12)와 드래그 펌핑 기구(20)의 내부면을 형성할 수 있다. 분리부(26)는 재생 펌핑 기구(14)의 스테이터를 형성할 수 있다.
분리부(26)는 구동 샤프트(32)를 지지하기 위한 윤활된 베어링(30)을 수용하는 접시머리 리세스(counter-sunk recess)(28)를 형성하며, 이 베어링(30)은 재생 펌핑 기구(14)와 결합된 구동 샤프트의 제 1 단부에 있다. 베어링(30)은 볼 베어링과 같은 구름 베어링일 수 있고, 펌핑 장치의 유입구로부터 말단인 펌핑 장치(10)의 일부내에 있기 때문에 예컨대 그리스(grease)로 윤활될 수 있다. 펌핑 장치의 유입구는 청정 분위기가 요구되는 반도체 처리 챔버와 유체식 연결될 수 있다.
구동 샤프트(32)는 도시한 바와 같이 하우징의 분리부(22, 24)에 의해 지지되는 모터(34)에 의해 구동된다. 모터는 진공 펌핑 장치내의 임의의 편리한 위치에서 지지될 수 있다. 모터(34)는 재생 펌핑 기구(14)와, 그에 의해 지지된 드래그 펌핑 기구(20)와, 또한 분자 펌핑 기구(12)를 동시에 구동할 수 있기에 적합하다. 일반적으로, 재생 펌핑 기구는 분자 펌핑 기구보다 높은 작동용 전력을 필요로 하며, 이 재생 펌핑 기구는 풍손 및 공기 저항이 비교적 높은 대기에 근접한 압력에서 작동한다. 분자 펌핑 기구는 비교적 낮은 작동용 전력을 필요로 하고, 이에 따라 재생 펌핑 기구에 전력 공급하기 위해 선택된 모터는 일반적으로 분자 펌핑 기구에 전력 공급하는데도 적합하다. 백킹 펌핑 기구와 분자 펌핑 기구의 회전 속도를 제어하기 위한 수단이 제공되어서, 장치에 연결되거나 그와 작동식으로 결합된 챔버내의 압력을 제어할 수 있다. 모터(34)의 속도를 제어하기 위해 적합한 제어 시스템의 다이아그램이 도 3에 도시되어 있으며, 이 제어 시스템은 챔버(33)내의 압력을 측정하기 위한 압력 게이지(35)와, 펌프의 회전 속도를 제어하기 위한 압력 게이지에 연결된 제어기(37)를 구비하고 있다.
재생 펌핑 기구(14)는, 구동 샤프트(32)의 종방향 축(A)을 중심으로 동심적으로 배치된 복수의 원주방향 펌핑 채널을 포함하는 스테이터와, 각각의 원주방향 펌핑 채널내로 축방향으로 연장되는 복수 어레이의 로터 블레이드를 포함한다. 보다 상세하게, 재생 펌핑 기구(14)는 구동 샤프트(32)에 대해 고정된 로터를 포함한다. 재생 펌핑 기구(14)는 3개의 펌핑 스테이지를 포함하며, 각 스테이지에 대해 원주방향 어레이의 로터 블레이드(38)가 로터 본체(36)의 일 표면으로부터 실질적으로 직각으로 연장된다. 3개의 어레이의 로터 블레이드(38)는 재생 펌핑 기구(14)의 스테이터를 구성하는 분리부(26)내에 동심적으로 배치된 각각의 원주방향 펌핑 채널(40)내로 축방향으로 연장된다. 작동시에, 구동 샤프트(32)는, 로터 블레이드(38)를 대기압 또는 그 근방에서 배출구(44)를 거쳐서 펌핑 기구(14)로부터 배치되는 반경방향 외측의 펌핑 채널, 반경방향 중간의 펌핑 채널 및 반경방향 내측의 펌핑 채널을 따라 순차적으로 유입구(42)로부터의 가스를 펌핑하는 펌핑 채널을 따라 이동시키는 로터 본체를 회전시킨다.
재생 펌핑 기구의 단일 스테이지의 확대된 단면도가 도 2에 도시되어 있다. 재생 펌핑 기구(14)의 효과적인 작동을 위해, 로터 블레이드(38)와 스테이터(26) 사이의 반경방향 간극 "C"이 엄밀하게 제어되고, 작동시에 겨우 200㎛ 미만으로 바람직하게는 80㎛ 미만으로 유지되는 것이 바람직하다. 간극 "C"의 증대는 펌핑 채널(40) 외부로의 상당한 가스 누출량을 초래하고, 재생 펌핑 기구(14)의 효율을 감소시킬 것이다. 따라서, 재생 펌핑 기구(14)는 구동 샤프트(32) 및 이에 따른 로터 본체(36)의 반경방향 운동을 실질적으로 조력하는 윤활된 구름 베어링(30)과 결합한다. 그러나, 윤활된 베어링(30)으로부터의 말단인 그의 단부에서 구동 샤프트의 반경방향 운동이 있다면, 이것은 재생 펌핑 기구의 로터의 반경방향 운동을 야기할 수 있어서, 효율의 손실을 초래한다. 다시 말하면, 베어링(30)은 몇 가지 반경방향 운동이 발생할 수 있는 선회부(pivot)로서 기능할 수 있다. 효율의 손실을 회피하기 위해서, 재생 펌핑 기구의 로터(36)는 윤활된 베어링(30)(즉, 선회부)에 충분히 근접하도록 구동 샤프트(32)에 연결되어서 구동 샤프트의 말단부의 반경방향 운동은 각각의 원주방향 펌핑 채널(40)에 대한 로터 블레이드의 축방향 운동으로 실질적으로 이동한다. 바람직하게, 베어링(30)은 원주방향 펌핑 채널과 실질적으로 축방향으로 정렬하여서 로터 블레이드(38)의 임의의 반경방향 운동이 상당한 누출량을 야기하지 않는다. 도시한 바와 같이, 재생 펌핑 기구(14)의 스테이터(26)는 베어링(30)용 리세스를 형성하고, 로터 본체(36)는 알 수 있는 바와 같이 스테이터(26)에 인접해 있다. 따라서, 반경방향 운동에 저항하는 베어링(30)은 로터 본체(36) 및 이에 따른 로터 블레이드(38)의 상당한 반경방향 운동을 방지한다. 그러므로, 로터 블레이드(38)와 스테이터(26) 사이의 간극 "C"은 허용가능한 한계값내에서 유지될 수 있다.
로터 본체(26)로부터 직각으로 연장된 2개의 원통형 드래그 실린더(46)는 드래그 펌핑 기구(20)의 로터를 함께 형성한다. 드래그 실린더(46)는 강하고 가벼운 탄소 섬유 강화 재료(carbon fiber reinforced material)로 제조된다. 알루미늄 드래그 실린더의 사용과 비교해 볼 때 탄소 섬유 드래그 실린더를 이용할 때의 질량의 감소는 드래그 펌핑 기구가 작동중일 때의 보다 적은 관성을 산출한다. 따라서, 드래그 펌핑 기구의 회전 속도는 제어하기가 보다 용이하다.
개략적으로 도시된 드래그 펌핑 기구(20)는 홀웨크 타입(Holweck type)의 드래그 펌핑 기구로서, 스테이터부(48)는 하우징부(24)의 내부면과 그래그 실린더(46) 사이의 나선형 채널을 형성한다. 3개의 드래그 스테이지가 도시되어 있으며, 각각의 스테이지는 로터와 스테이터 사이의 가스 유동용 나선형 경로를 제공한다. 홀웨크 드래그 펌핑 기구의 작동 및 구조는 잘 공지되어 있다. 가스는 직렬로 드래그 스테이지를 통해 연속적으로 유동하는 감긴 형태의 경로를 따라 유동한다.
분자 펌핑 기구(12)는 재생 펌핑 기구(14)로부터 구동 샤프트(32)의 말단부에서 구동된다. 백업 베어링(back up bearing)이 예컨대 정전시에 구동 샤프트의 과도한 반경방향 운동에 저항하도록 제공될 수 있다. 도시한 바와 같이, 윤활된 자유 베어링은 로터 본체(52)와 하우징(22)에 대해 고정된 원통부(56) 사이에 제공된 자기 베어링(54)이다. 수동 자기 베어링(passive magnetic bearing)은 자석의 동일 자극(pole)이 중심축(A)에 대한 로터 본체(52)의 과도한 반경방향 운동하는 것을 서로 억제하도록 도시되어 있다. 실제로, 구동 샤프트는 약 0.1mm 이동할 수 있다.
분자 펌핑 기구의 로터의 적은 양의 반경방향 운동은 펌핑 기구의 성능에 상당한 영향을 미치지 않는다. 그러나, 반경방향 운동에 보다 저항하기를 소망한다면, 능동 자기 베어링(active magnetic bearing)을 채용할 수 있다. 능동 자기 베어링에 있어서, 수동 자기 베어링내의 영구 자석보다 오히려 전자석이 이용된다. 반경방향 운동을 감지하고 반경방향 운동에 저항하도록 자기장을 제어하기 위한 감지 수단(detection means)이 더 제공된다. 도 6 내지 도 8은 능동 자기 베어링을 도시하고 있다.
각을 이룬 로터 블레이드(58)의 원주방향 어레이는 로터 본체(52)로부터 반경방향 외측으로 연장된다. 로터 블레이드(58)를 따른 대략의 중간에, 어레이의 반경방향으로의 중간부에, 드래그 펌핑 기구(18)의 드래그 실린더(62)에 연결된 원통형 지지 링(cylindrical support ring)(60)이 제공된다. 드래그 펌핑 기구(18)는 단일 드래그 실린더(62)와 평행한 2개의 드래그 스테이지를 포함하며, 관성을 감소시키도록 탄소 섬유로 제조될 수 있다. 각각의 스테이지는 하우징(22)의 경사진 내벽(66)과 함께 나선형 분자 가스 유동 채널을 형성하는 스테이터부(64)를 구성한다. 유출구(68)는 드래그 펌핑 기구(18)로부터의 가스를 배출하도록 제공된다.
통상적인 작동시에, 펌핑 장치(10)의 유입구(70)는 챔버에 연결되며, 그 압력은 감소되도록 바람직하다. 모터(34)는 로터 본체(36)와 로터 본체(52)를 교대로 구동하는 구동 샤프트(32)를 회전시킨다. 분자 유동 조건에서의 가스는, 관통 유입구(through inlet)(70)내에서 평행한 드래그 펌핑 스테이지 및 관통 유출구(68) 양자를 따라 분자 드래그 펌핑 수단(18)내로 분자를 가압하는 터보 분자 펌핑 수단(18)으로 유입된다. 그 후, 가스는 드래그 펌핑 기구(20)의 3개의 직렬 스테이지를 통해 그리고 재생 펌핑 기구 관통 유입구(42)내로 유입된다. 가스는 관통 배출구(44)를 통해 대기압으로 또는 그 가까이에서 배출된다.
재생 펌핑 기구(14)는 대략 대기압으로 가스를 배출하기 위해 요구된다. 따라서, 로터 블레이드(38)의 통로에 대한 가스 저항이 상당하여서 모터(34)의 전력 및 토크 특성은 재생 펌핑 기구(14)의 요구 조건을 만족하도록 선택되어야 한다. 분자 펌핑 기구(12)에 의해 부닥치는 회전에 대한 저항은 비교적 적은데, 그 이유는 분자 펌핑 기구가 비교적 저압에서 작동하기 때문이다. 또한, 축(A)을 중심으로 회전되는 실린더인 그의 이동부만을 갖는 드래그 펌핑 기구(18)의 구조는 회전에 대한 가스 저항을 상당히 받지 않는다. 따라서, 일단 모터(34)용 전력 및 토크 특성이 재생 펌핑 기구(14)용으로 선택되어 있다면, 모터가 분자 펌핑 기구(12)의 요구 조건을 또한 만족하도록 비교적 작은 비율의 별도 용량이 요구된다. 다시 말하면, 전형적으로 분자 펌핑 기구용으로 이용되는 200w 모터는 바람직하게 2kw 모터보다 상당히 낮은 힘을 갖는다. 종래 기술에 있어서, 전형적인 모터는 챔버내의 압력 변화가 펌프의 회전 속도를 제어함으로써 제어될 수 있기에 충분한 힘을 갖고 있지 않다. 그러나, 강력한 모터가 재생 펌핑 기구(14)를 구동하도록 선택되기 때문에, 추가적인 전력이 분자 펌핑 기구의 회전 속도를 제어하는데 이용되어서 압력을 제어할 수도 있다.
전형적인 터보 분자 펌핑 수단은 시동전에 비교적 저압으로 배기된다. 종래 기술에 있어서, 백킹 펌핑 기구는 이러한 목적을 위해 이용된다. 백킹 펌핑 기구 및 터보 분자 펌핑 수단이 진공 펌핑 장치(10)내의 동일 구동 샤프트와 결합하기 때문에, 이러한 시동 절차는 가능하지 않다. 따라서, 진공 펌핑 장치는 소정 압력으로 시동하기 전에 적어도 분자 펌핑 기구(12)를 배기하도록 추가적인 배기 수단을 포함하는 진공 펌핑 시스템의 일부를 형성한다. 바람직하게, 분자 펌핑 기구는 시동전에 500밀리바아 미만으로 배기된다. 편의상, 전제 진공 펌핑 장치는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 시동전에 배기된다. 추가적인 펌프가 시스템의 비용을 증대시킬 것이므로 바람직하지 않지만, 배기 수단은 추가적인 펌프에 의해 제공될 수 있다. 펌핑 장치(10)가 반도체 처리 조립체의 일부로서 이용되는 경우, 로드로크 챔버(loadlock chamber)용 펌프와 같은 시스템과 결합된 펌프 또는 펌프 수단을 이용하는 것이 편리하다. 도 4는 반도체 처리 시스템의 구성을 도시하고 있으며, 로드로크 펌프(74)는 통상적인 사용시에 로드로크 챔버(76)로부터 압력을 배기하는데 이용된다. 밸브(78)는 로드로크 챔버(76)와 로드로크 펌프(74) 사이에 제공된다. 로드로크 펌프(74)는 밸브(80)를 거쳐서 펌핑 장치(10)의 배출부에 연결된다. 또 다른 밸브(82)가 펌핑 장치(10)의 배출부(44)의 하류에 제공된다. 시동시에, 밸브(78, 82)는 밸브(80)가 개방되는 동안 폐쇄된다. 로드로크 펌프(74)는 장치(10) 및 이에 따른 터보 분자 펌핑 수단(16)으로부터 가스를 배기하도록 작동된다. 통상적인 작동시에, 밸브(82, 78)는 밸브(80)가 폐쇄되는 동안 개방된다. 장치(10)는 진공 챔버(84)로부터의 압력을 배기하도록 작동된다.
변형예로서, 진공 펌핑 장치(10)는 도 5를 참조하여 기술하는 바와 같이 시동될 수 있다. 추가적인 배기 수단은 밸브(88)를 거쳐서 이젝터 펌프(ejector pump)에 연결된 고압 질소 공급부(high pressure nitrogen supply)를 포함한다. 밸브(88)가 개방되어서, 장치(10) 및 이에 따른 터보 분자 펌핑 수단(16)을 배기하도록 고압 질소가 배출된다. 질소는 시스템의 통상적인 작동 온도에서 비교적 불활성 가스이며, 시스템을 오염시키지 않는다.
펌핑 장치(10)가 시동전에 재기될 수 있지만, 시동후 또는 시동시에 장치를 배기하는 것도 가능한데, 그 이유는 장치가 시동될 수 있지만 배기가 수행될 때까지 적당한 회전 속도에 도달하지 않을 것이기 때문이다. 그러나, 장치, 특히 터보 분자 펌핑 수단이 배기전에 또는 배기시에 시동되는 경우, 모터의 토크는 배기가 수행될 때까지 과부하를 방지하도록 제한되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 3가지 추가적인 실시예에 대하여 설명한다. 간결성을 위해, 추가적인 실시예는 제 1 실시예와 상이한 부분에 대해서만 설명할 것이고, 동일 참조부호는 동일 부품을 위해 이용될 것이다.
도 6은 능동 자기 베어링을 포함하는 진공 펌핑 장치(100)를 도시한 것으로, 자기 베어링(54)의 원통형 자극이 하우징(22)상에 위치설정된 동일 자극을 갖는 구동 샤프트(32)에 장착되어 있다. 분자 펌핑 기구의 터보 분자 펌핑 수단(16)의 로더 본체(52)는 디스크 형상이고, 장치(100)의 전체 사이즈는 제 1 실시예와 비교할 때에 감소되어 있다.
도 7에 있어서, 진공 펌핑 장치(200)는, 터보 분자 펌핑 수단(12)이 2개의 터보 분자 펌핑 스테이지(16)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 스테이터(92)는 2개의 터보 스테이지(16) 사이의 하우징부로부터 반경방향 내측으로 연장된다.
도 8에 있어서, 진공 펌핑 장치(300)는 분자 드래그 펌핑 기구(20)가 생략되어 있는 것으로 도시되어 있다.

Claims (14)

  1. 진공 펌핑 장치를 포함하는 진공 펌핑 시스템에 있어서,
    구동 샤프트와,
    상기 구동 샤프트를 구동하기 위한 모터와,
    터보 분자 펌핑 수단을 포함하는 분자 펌핑 기구와,
    백킹 펌핑 기구를 포함하며,
    상기 구동 샤프트는 상기 분자 펌핑 기구 및 상기 백킹 펌핑 기구를 구동하기 위한 것이고,
    적어도 터보 분자 펌핑 수단을 배기하기 위한 배기 수단을 포함하는
    진공 펌핑 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공 펌핑 장치는 반도체 처리 조립체의 일부를 형성하고, 상기 배기 수단은 상기 반도체 처리 조립체와 결합된 펌프를 포함하는
    진공 펌핑 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 펌프는 상기 반도체 처리 조립체의 로드로크 챔버용 펌프인
    진공 펌핑 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 수단은 이젝터 펌프를 포함하는
    진공 펌핑 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백킹 펌핑 기구는 재생 펌핑 기구를 포함하는
    진공 펌핑 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분자 펌핑 기구는 분자 드래그 펌핑 수단을 포함하는
    진공 펌핑 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기 수단은 상기 진공 펌핑 장치를 배기하기 위한 것인
    진공 펌핑 시스템.
  8. 진공 펌핑 장치를 작동하는 방법에 있어서,
    상기 진공 펌핑 장치는,
    구동 샤프트와,
    상기 구동 샤프트를 구동하기 위한 모터와,
    터보 분자 펌핑 수단을 포함하는 분자 펌핑 기구와,
    백킹 펌핑 기구를 포함하며, 상기 구동 샤프트는 상기 분자 펌핑 기구 및 상기 백킹 펌핑 기구를 구동하기 위한 것이며,
    상기 방법은, 적어도 터보 분자 펌핑 수단을 소정 압력으로 배기하도록 상기 진공 펌핑 장치에 연결된 배기 수단을 작동하는 단계와,
    상기 구동 샤프트의 회전을 개시하도록 모터를 작동하는 단계를 포함하는
    진공 펌핑 장치 작동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 모터는 상기 소정 압력이 달성된 경우에 상기 구동 샤프트의 회전을 개시하도록 작동되는
    진공 펌핑 장치 작동 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 소정 압력으로 적어도 터보 분자 펌핑 수단을 배기하기 전에 또는 그 동안에 상기 모터를 시동하고, 배기전에 과부하를 방지하도록 상기 모터의 토크를 제한하는 단계와,
    상기 소정 압력으로 적어도 터보 분자 펌핑 수단을 배기하도록 상기 배기 수단을 작동하는 단계를 포함하는
    진공 펌핑 장치 작동 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 펌핑 장치는, 상기 배기 수단을 형성하는, 그와 결합된 펌프를 갖는 반도체 처리 조립체의 일부를 형성하며,
    상기 펌프를 상기 장치에 연결하고, 상기 소정 압력으로 적어도 터보 분자 펌핑 수단을 배기하도록 상기 펌프를 작동하는 단계를 포함하는
    진공 펌핑 장치 작동 방법.
  12. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기 수단은 이젝터 펌프를 포함하며,
    상기 이젝터 펌프를 상기 장치에 연결하고, 상기 소정 압력으로 적어도 터보 분자 펌핑 수단을 배기하도록 상기 이젝터 펌프를 작동하는 단계를 포함하는
    진공 펌핑 장치 작동 방법.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 펌핑 장치는 상기 소정 압력으로 배기되는
    진공 펌핑 장치 작동 방법.
  14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정 압력은 500밀리바아 이하인
    진공 펌핑 장치 작동 방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0409139D0 (en) * 2003-09-30 2004-05-26 Boc Group Plc Vacuum pump
DE102012003680A1 (de) 2012-02-23 2013-08-29 Pfeiffer Vacuum Gmbh Vakuumpumpe
DE102013108090A1 (de) * 2013-07-29 2015-01-29 Hella Kgaa Hueck & Co. Pumpenanordnung
GB201715151D0 (en) 2017-09-20 2017-11-01 Edwards Ltd A drag pump and a set of vacuum pumps including a drag pump
GB2584160A (en) * 2019-05-24 2020-11-25 Edwards Ltd Vacuum assembly and vacuum pump with an axial through passage
GB2592346B (en) * 2020-01-09 2022-11-02 Edwards Ltd Vacuum pump and vacuum pump set for evacuating a semiconductor processing chamber

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3536418A (en) * 1969-02-13 1970-10-27 Onezime P Breaux Cryogenic turbo-molecular vacuum pump
US3649339A (en) * 1969-09-05 1972-03-14 Eugene C Smith Apparatus and method for securing a high vacuum for particle coating process
US4472962A (en) * 1981-08-03 1984-09-25 Balzers Aktiengesellschaft Low pressure leak detector
US4534314A (en) * 1984-05-10 1985-08-13 Varian Associates, Inc. Load lock pumping mechanism
US4577465A (en) * 1984-05-11 1986-03-25 Helix Technology Corporation Oil free vacuum system
EP0344345B1 (de) * 1988-06-01 1991-09-18 Leybold Aktiengesellschaft Pumpsystem für ein Lecksuchgerät
US5020969A (en) * 1988-09-28 1991-06-04 Hitachi, Ltd. Turbo vacuum pump
JP3077285B2 (ja) 1991-07-26 2000-08-14 大同特殊鋼株式会社 真空式金属熱処理炉
GB9717400D0 (en) 1997-08-15 1997-10-22 Boc Group Plc Vacuum pumping systems
JPH11230086A (ja) * 1998-02-13 1999-08-24 Ebara Corp 真空ポンプ及び該真空ポンプを用いた循環真空システム
JP3929185B2 (ja) * 1998-05-20 2007-06-13 株式会社荏原製作所 真空排気装置及び方法
GB9810872D0 (en) * 1998-05-20 1998-07-22 Boc Group Plc Improved vacuum pump
DE19913593B4 (de) 1999-03-24 2004-09-23 Ilmvac Gmbh Gesteuerter Pumpstand
ATE247723T1 (de) * 1999-04-16 2003-09-15 Unaxis Balzers Ag Verfahren zum vakuumbehandeln von werkstücken und vakuumbehandlungsanlage
US6161576A (en) * 1999-06-23 2000-12-19 Mks Instruments, Inc. Integrated turbo pump and control valve system
DE19929519A1 (de) * 1999-06-28 2001-01-04 Pfeiffer Vacuum Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Mehrkammer-Vakuumanlage
GB9927493D0 (en) * 1999-11-19 2000-01-19 Boc Group Plc Improved vacuum pumps
DE10032607B4 (de) 2000-07-07 2004-08-12 Leo Elektronenmikroskopie Gmbh Teilchenstrahlgerät mit einer im Ultrahochvakuum zu betreibenden Teilchenquelle und kaskadenförmige Pumpanordnung für ein solches Teilchenstrahlgerät
DE10043783A1 (de) * 2000-09-06 2002-03-14 Leybold Vakuum Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Vakuums in einer Kammer
JP3927388B2 (ja) * 2000-09-27 2007-06-06 株式会社リコー 画像処理装置、画像処理方法及び記録媒体
US6598615B1 (en) * 2000-11-07 2003-07-29 Applied Materials, Inc. Compact independent pressure control and vacuum isolation for a turbomolecular pumped plasma reaction chamber
EP1234982B1 (en) 2001-02-22 2003-12-03 VARIAN S.p.A. Vacuum pump
FR2822200B1 (fr) * 2001-03-19 2003-09-26 Cit Alcatel Systeme de pompage pour gaz a faible conductivite thermique
DE10114585A1 (de) * 2001-03-24 2002-09-26 Pfeiffer Vacuum Gmbh Vakuumpumpe
DE10114969A1 (de) 2001-03-27 2002-10-10 Leybold Vakuum Gmbh Turbomolekularpumpe
GB0212757D0 (en) * 2002-05-31 2002-07-10 Boc Group Plc A vacuum pumping system and method of controlling the same
DE10302987A1 (de) * 2003-01-25 2004-08-05 Inficon Gmbh Lecksuchgerät mit einem Einlass

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Publication number Publication date
TWI353419B (en) 2011-12-01
EP1573205A1 (en) 2005-09-14
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DE60334732D1 (de) 2010-12-09
ATE486221T1 (de) 2010-11-15
US20060153715A1 (en) 2006-07-13
JP2006509955A (ja) 2006-03-23
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GB0229353D0 (en) 2003-01-22
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