KR20140037217A - 챔버 진공 배기 방법 및 장치 - Google Patents

챔버 진공 배기 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140037217A
KR20140037217A KR1020147000890A KR20147000890A KR20140037217A KR 20140037217 A KR20140037217 A KR 20140037217A KR 1020147000890 A KR1020147000890 A KR 1020147000890A KR 20147000890 A KR20147000890 A KR 20147000890A KR 20140037217 A KR20140037217 A KR 20140037217A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure
speed
chamber
vacuum
pump
Prior art date
Application number
KR1020147000890A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101963469B1 (ko
Inventor
필립 존 스테판스
마이클 제프리 톰슨
Original Assignee
에드워즈 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에드워즈 리미티드 filed Critical 에드워즈 리미티드
Publication of KR20140037217A publication Critical patent/KR20140037217A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101963469B1 publication Critical patent/KR101963469B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/20—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by changing the driving speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02—Surge control
    • F04D27/0261—Surge control by varying driving speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/85978—With pump
    • Y10T137/86083—Vacuum pump
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/85978—With pump
    • Y10T137/86131—Plural
    • Y10T137/86139—Serial

Abstract

진공 펌핑 시스템에 의해 발생하는 바람직하지 않은 소음을 감소시키기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 진공 시스템은 챔버 내의 압력을 제 1 압력 값으로 감소시키도록 작동한다. 시스템은 이후 진공 펌프 시스템 입구에서의 압력이 제 2 고압으로 변경되려고 하는 것을 검출하고, 이에 응답하여 진공 펌프 시스템 내의 부스터 펌프의 속도가 펌프용 정격 속도 아래로 감소된다. 진공 펌프 입구에서의 압력이 제 2 압력보다 높을 때, 부스터 펌프의 속도는 정격 속도로 증가된다. 따라서, 부스터 펌프는 펌프 시스템이 입구 압력의 급격한 증가에 노출되기 전에 감속된다. 이는 소음 레벨을 보다 허용 가능한 레벨로 감소시키는 것으로 밝혀졌다.

Description

챔버 진공 배기 방법 및 장치{EVACUATING A CHAMBER}
본 발명은 진공 펌프 및 부스터를 사용하여 챔버를 진공 배기(evacuating)하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
진공 펌프는 발전, 제강과 같은 많은 산업 용도와, 예를 들어 반도체 산업, 태양광 산업 및 평판 디스플레이(FPD: flat panel display) 산업에서 사용되거나 요구된다. 본 발명은 이들 산업 용도 중 어느 하나로 제한되지 않음에 유의해야 한다. 그러나, 편의상, 본 발명은 이하에서 반도체, 태양광, LED(발광 다이오드) 및 FPD 제조 산업(총괄하여 반도체 제조로 지칭됨)을 참조하여 설명된다. 물론, 당업자는 다른 산업상 프로세스 또는 이용이 본 발명의 사용으로부터 동등하게 이득을 볼 수 있음을 알 것이다.
진공 펌프는 일반적으로 정상 사용 중에 최적의 속도로 작동하도록 설계된다. 진공 펌프의 효율은 진공 펌프를 부스터 펌프와 함께 사용함으로써 향상될 수 있다. 도 1[공지된 반도체 처리 유닛(1)이 도시되어 있음]을 참조하면, 부스터 펌프(28)는 진공 펌프(30)와 상기 진공 펌프에 의해 진공 배기되는 챔버 사이에 배치되며, 함께 진공 펌핑 시스템을 구성한다. 부스터는 챔버로부터의 가스 유량을 증가시키도록 구성된다. 통상적으로, 부스터는 단일 스테이지 루츠 블로어(roots blower)로서 구성되며, 가스를 크게 압축하지 않는다. 부스터/건식 진공 펌프 조합은 챔버로부터 비교적 큰 체적의 가스를 제거함으로써 챔버를 중간 진공 범위의 압력 레벨로 진공 배기할 수 있다.
반도체 제조 시에, 기판은 기판 상에 재료가 증착될 수 있도록 진공으로 유지되는 처리 챔버(2) 내에서 처리된다. 주어진 공구 상에는, 역시 진공으로 유지되는, 전달 챔버(4)로부터 접근 가능한 다수의 처리 챔버가 있을 수 있다. 공정에 따라서, 기판은 통상 실리콘 웨이퍼 또는 유리 패널을 포함한다. 처리 챔버 및 전달 챔버를 대기압으로부터 격리시키고 처리 챔버 또는 전달 챔버 내의 진공 압력의 큰 손실 없이 기판이 처리 챔버에 대해 근접 및 이격 이동할 수 있게 하기 위해 에어로크 또는 로드로크(loadlock) 챔버(10)를 사용하는 것이 보편적이다. 이런 식으로, 웨이퍼 또는 유리 기판이 생산 공구의 메인 처리 챔버 내로 효과적으로 이동할 수 있다.
통상적으로 로드로크 챔버는 두 개의 밀폐된 도어를 갖는 바, 대기압에서 로드로크를 룸으로부터 격리하기 위해 제 1 도어(12)가 사용되고, 생산 공구를 로드로크로부터 격리하기 위해 제 2 도어(14)가 사용된다. 정상 사용 중에 제 1 도어와 제 2 도어 양자를 동시에 개방할 수는 없다. 제 1 도어의 개방은 기판의 배치(batch)가 로드로크 내에 설치되게 할 수 있다. 이 시점에서 로드로크 챔버는 대기압 상태에 있으며 처리 챔버로부터 격리되어 있다. 제 1 도어는 이후 로드로크 챔버를 룸 및 처리 챔버로부터 격리하기 위해 폐쇄된다. 제 2 도어가 개방되고 웨이퍼가 처리 챔버를 통과하기 전에 로드로크 챔버를 진공 배기하기 위해 진공 펌핑 시스템(20)이 사용된다. 따라서, 처리 챔버와 처리 공구는 기판을 공구에 대해 착탈하는 중에 진공 압력으로 유지된다. 다른 공구 구조는 '직렬(inline)'일 수 있으며, 직렬 구조에서 기판은 진입 로드로크를 통해서 시스템에 진입하고 이후 연결된 처리 챔버로 이동하며, 프로세스가 완료되면 기계의 다른 단부에서 출구 로드로크 내로 이동한다.
로드로크 챔버를 진공 배기시키는데 소요되는 시간은 임의의 주어진 기간 내에 공구에 의해 처리되는 기판의 양에 대한 제한 인자일 수 있다. 또한, 처리 공구에서 처리되는 기판의 크기를 증가시키는 경향이 있으며, 이는 관련 로드로크 챔버의 체적 증가로 이어진다. 이는 태양광 패널 제조(이것은 이제 대면적 태양광 패널이 대형 유리 기판 상에서 처리될 것을 요구함) 및 웨이퍼 크기가 300 mm에서 450 mm로 증가하는 실리콘 칩 처리에 있어서 특히 그러하다. 따라서, 로드로크 챔버의 진공 배기 속도를 증가시키는 것이 바람직하다.
로드로크 챔버는 통상적으로 하나 이상의 진공 펌프를 포함하는 전용 진공 배기 시스템(20)을 갖는다. 처리 챔버는 통상적으로 상이한 진공 배기 시스템(21)을 사용한다. 이것이 바람직한 이유는 챔버 내의 처리 장치에 사용되는 화학물질의 유독한 또는 부식성 속성 및 처리 공구를 진공 배기하는 펌프에 대한 이러한 화학물질의 유해한 효과 때문이다. 즉, 로드로크 펌프는 통상 유독한 화학물질 또는 부식성 환경에 대해 내성을 가질 필요가 없다.
로드로크 챔버(10)로부터 그 진공 펌핑 시스템(20)으로의 가스 유동은 밸브(24)에 의해 제어된다. 밸브가 폐쇄되면, 진공 펌프는 로드로크 챔버와 펌프 사이의 일체의 연결 파이프(25)를 밸브 지점까지 진공 배기한다. 밸브가 개방되면, 진공 펌프는 펌핑 시스템의 입구에서 급격한 압력 증가에 노출된다. 이러한 급격한 압력 증가는 여러 자릿수일 수 있으며 밸브 개방의 수 마이크로초 이내에 발생할 수 있다. 그 결과, 진공 펌핑 시스템은 가스 부하의 급격한 증가를 겪는데 이는 부스터 펌프의 가동 부분의 감속을 초래할 수 있고 따라서 펌프가 비교적 고압의 가스를 빠른 속도로 압축할 때 높은 소음 레벨을 초래할 수 있다. 루츠 블로어와 같은 기계적 부스터 펌프(28)가 부착된 진공 배기 시스템에서, 입구 압력의 급격한 증가는 부스터 펌프가 매우 신속하게 감속되게 하고 매우 높은 소음 레벨을 발생시키게 한다.
본 발명의 목적은 상기 프로세스 및/또는 진공 펌핑 시스템과 연관된 소음 발생 문제를 해결 또는 개선하는 것이다. 본질적으로, 본 발명은 펌프 시스템이 입구 압력의 급격한 증가에 노출되기 전에 부스터 펌프가 감속되는 방법 및 장치를 제공한다. 이는 부스터 펌프에 의해 발생하는 소음 레벨을 보다 허용 가능한 레벨로 감소시키는 것으로 밝혀졌다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따르면, 챔버를 진공 배기하도록 작동하는 진공 펌프 시스템에 의해 발생하는 소음을 감소시키는 방법으로서, 챔버 압력을 제 1 압력으로 감소시키기 위해 진공 펌핑 시스템을 정격 속도로 작동시키는 단계; 진공 펌핑 시스템의 입구에서의 압력이 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 변경되려고 하는 것을 판정하는 단계; 상기 판정 단계에 응답하여 진공 펌핑 시스템 내의 부스터 펌프의 속도를 정격 속도보다 낮은 제 2 속도로 감소시키는 단계; 및 이후, 진공 펌핑 시스템의 입구에서의 압력이 제 2 압력보다 높을 때 부스터 펌프의 속도를 정격 속도로 증가시키는 단계를 포함하는 소음 감소 방법이 제공된다.
추가로, 본 발명에 따르면, 반도체 처리 공구에 연결된 로드로크 챔버를 진공 배기하도록 작동하는 진공 펌핑 시스템에 의해 발생하는 소음을 감소시키는 방법으로서, 로드로크 챔버 압력을 제 1 진공 압력으로 유지하기 위해 진공 펌핑 시스템을 정격 속도로 작동시키는 단계; 로드로크 챔버를 진공 펌핑 시스템으로부터 격리하도록 밸브를 가동하는 단계; 로드로크 챔버 내의 압력이 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 증가되었음을 판정하는 단계; 진공 펌핑 시스템 내의 부스터 펌프의 속도를 부스터 펌프의 정격 속도보다 낮은 제 2 속도로 감소시키는 단계; 및 로드로크 챔버와 진공 펌프가 재연결된 후 부스터 펌프의 속도를 정격 속도로 증가시키는 단계를 포함하는 소음 감소 방법이 제공된다.
추가로, 본 발명에 따르면, 챔버를 진공 배기하는 방법으로서, 챔버를 가스 도관을 거쳐서 진공 펌프 시스템에 연결하는 단계; 챔버를 제 1 압력으로 진공 배기하기 위해 진공 펌프 시스템을 제 1 속도로 작동시키는 단계; 챔버 내의 압력이 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 변경되려고 하는 것을 판정하고, 진공 펌프 시스템 내의 부스터의 속도를 제 1 속도보다 낮은 제 2 속도로 변경하는 단계; 및 진공 펌프 시스템의 입구에서의 압력이 제 2 압력에 있으면 부스터의 속도를 증가시키는 단계를 포함하는 소음 감소 방법이 제공된다.
즉, 상기 방법은 부스터 펌프가 높은 가스 부하를 받기 전에 또는 받게 될 때 부스터 펌프의 속도가 감소되도록 진공 펌핑 시스템을 작동시키기 위해 사용된다. 그 결과 가스 부하의 급격한 증가에 의해 초래되는 펌프 회전자 또는 회전자들의 일체의 감속이 감소되거나 최소화되며 이는 다시 진공 펌프에 의해 발생하는 소음을 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 펌프가 비교적 높은 가스 부하를 받으면, 부스터 펌프는 진공 배기가 정상적으로 이루어질 수 있도록 그 정상 작동 속도 또는 정격 속도로 가속 또는 속도 증가된다. 제 2 압력은 대기압일 수 있을 것으로 예상된다. 이는 기판이 대기압으로 유지되는 룸으로부터 처리 챔버에 진입할 수 있도록 작용하는 로드로크를 진공 펌핑 시스템이 진공 배기하도록 작동할 때 유력하다.
제 2 속도는 정격 속도의 절반 미만일 수 있으며, 바람직하게 제 2 속도는 정격 속도의 20%이다. 따라서, 부스터 펌프의 속도가 상당량 감소된다. 부스터 펌프의 속도가 부스터 펌프가 높은 가스 부하를 받을 때 감속될 레벨 또는 그것에 가까운 제 2 속도로 감소될 때 소음 감소에 있어서 양호한 결과가 얻어지는 것으로 밝혀졌다.
또한, 상기 방법은 챔버 내의 또는 펌프 입구에서의 압력이 제 1 압력보다 낮을 때 로드로크 사이클의 종점에서 부스터 펌프의 속도를 감소시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 챔버가 소정 레벨로 진공 배기되면, 펌프가 감속될 수 있다. 이는 진공 펌프의 작동 비용 절감뿐 아니라 사이클 시간의 감소 또는 최소화를 도와준다.
또한, 상기 방법은 부스터 펌프 내에 가스 부하를 도입하는 것에 의해, 부스터 회전자 상의 제동 시스템을 가동하는 것에 의해, 부스터 펌프 모터를 사용하는 것에 의해, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 부스터 펌프의 속도를 감소시키는 단계를 구비할 수 있다.
속도의 감소는 내장 시스템 컨트롤러에 의한 펌프의 작동 조건의 모니터링(예를 들면, 펌프에 대한 부하 및 그로 인한 로드로크 챔버의 상태를 평가하기 위한 펌프 또는 부스터 파워 또는 전류의 모니터링)을 포함하는 다수의 상이한 조건에 의해 촉발될 수 있으며; 로드로크 사이클이 완료되었다는 신호가 처리 공구로부터 수신되면, 로드로크 챔버 내에서 기준 압력이 달성되었을 때 속도가 감소될 수 있다는 신호를 펌프에 보내는 공구내 압력 센서에 연결된 컨트롤러에 의해 판정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 챔버를 제 1 진공 압력으로 진공 배기하기 위해 챔버에 연결되도록 구성된 진공 펌핑 시스템으로서, 진공 펌프, 및 상기 진공 펌프와 챔버 사이에 배치되는 부스터 펌프; 부스터를 정격 속도로 또는 그 이하로 구동하기 위한 가변속 모터; 및 부스터 펌프 입구에서의 압력이 대기압이 될 때를 예측하고 부스터 펌프 회전자의 속도를 변경하기 위한 부스터 펌프 제어 유닛을 포함하며, 상기 제어 유닛은 입구에서의 압력이 대기압이 되기 전에 부스터 펌프 회전자의 속도를 감소시키도록 구성되는 진공 펌핑 시스템이 제공된다.
부스터 펌프 회전자의 속도를 변경하기 위한 수단은 제동 수단, 또는 부스터 펌프의 입구에 비교적 고압의 가스를 도입하기 위한 가스 밸러스트 도입 수단 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 상기 제동 수단은 부스터 펌프의 회전자를 적극적으로 감속시키도록 구성된 모터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 예시적으로 설명된다.
도 1은 공지된 처리 공구 및 진공 배기 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 처리 공구 및 진공 배기 시스템의 개략도이다.
도 3은 공지된 진공 펌프 시스템에 의해 발생하는 소음의 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 진공 펌프 시스템에 의해 발생하는 소음의 그래프이다.
하기 설명은 본 발명의 일 실시예에 대한 설명이며, 본 발명은 이하에 제공되는 설명에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 다양한 산업 용도에 적용될 수 있으며, 반도체 산업에 한정되지 않는다.
특히 대기압에서의 로드로크의 급격한 진공 배기 중에, 로드로크 진공 배기 시스템에 의해 발생하는 소음을 감소시키기 위해 노력하는 과정에서, 높은 소음 레벨은 로드로크 펌프 시스템의 감속에 의해서 및 특히 진공 펌핑 시스템 내의 부스터 펌프의 감속에 의해서 초래되는 것으로 밝혀졌다. 감속은, 로드로크가 밀봉되고 펌프-다운이 시작(로드로크 사이클의 개시)될 때 진공 펌프가 비교적 고압의(통상 대기압 또는 대기압 부근) 가스에 노출되어 진공 펌프 시스템에 대한 가스 부하가 급격히 증가함으로써 초래된다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 진공 펌핑 시스템(20)이 도시되어 있다. 진공 펌핑 시스템은 로드로크 사이클이 시작될 때 부스터 펌프(28)에 의해 발생하는 소음을 감소시키도록 설계된다. 시스템(20)은 상기 공지된 부품들을 포함하고, 추가로 부스터 펌프 컨트롤러(50)를 포함한다. 컨트롤러(C)는 부스터 펌프의 구동 모터(M)에 연결된다. 모터(M)는 펌프 회전자(R)의 속도를 변경시키도록 구성된다. 컨트롤러(C)는 또한, 펌핑 시스템 흡입 파이프(25) 내의 압력이 증가하려고 하거나 증가하는 과정에 있을 때를 판정하도록 구성된 하나 이상의 센서(50)에 연결된다. 센서는 로드로크 챔버(10) 또는 포어라인(foreline)(25)에서의 압력 센서 및/또는 밸브(24)가 개방되려고 할 때를 판정하도록 구성된 센서를 포함할 수 있다. 따라서, 센서들 중 임의의 센서(또는 그 임의의 조합)로부터 얻어지는 정보는 컨트롤러(C)에 의해 부스터 펌프(28)의 모터 속도 및 그로 인한 회전자(R)의 속도를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 부스터 펌프 속도 감소는, 처리 공구로부터 적절한 신호를 수신함으로써 또는 특정 사건을 찾기 위해 진공 펌프의 작동 조건을 모니터링함으로써 촉발될 수 있다. 이는 로드로크 사이클 중에 부스터 모터(M)에 의해 초래되는 낮은 파워를 포함할 수 있으며 이는 로드로크 챔버가 낮은 압력에 있음(따라서 로드로크 사이클이 완료되었음)을 나타내고 부스터 속도가 다음 사이클에 대비하여 감소될 수 있음을 나타낸다.
추가 고려사항은, 작동 중에 부스터 회전자가 통상적으로 로드로크 사이클의 종점을 향해서 높은 관성과 낮은 가스 부하를 갖는 것이다. 그 결과, 회전자(R)는 충분히 감속되기 위해서 비교적 긴 시간이 걸릴 수 있다. 생산 환경은 통상 짧은 사이클 시간을 요하며, 과도한 로드로크 사이클 시간에 의해 초래되는 상당한 지연은 허용될 수 없다. 그 결과 부스터 회전자(R)에 의해 속도를 인위적으로 감소시키기 위한 수단을 제공함으로써 시스템을 개조할 필요가 있을 수 있다. 이는 여러가지 방식으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 로드로크 챔버 밸브가 폐쇄된 후 펌프의 입구에 가스 추출(bleed)을 도입함으로써 이루어질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 회전자 속도의 감소는 기계식 브레이크를 사용함으로써 또는 모터(M)를 사용하여 부스터 회전자(R)를 감속시킴으로써 이루어질 수 있다. 감속율은 이후 최대 소음 감소와 더불어 최소 사이클 시간을 산출하도록 최적화될 수 있다.
반도체 제조 용도의 경우에, 부스터 펌프는 통상 로드로크 펌프-다운 시퀀스가 시작될 때 작동 속도가 100 Hz에서 20 내지 40 Hz로 감소되며, 부스터 펌프는 대기압 또는 대기압 근처에서 비교적 큰 체적의 가스에 갑자기 노출된다. 그 결과 부스터 펌프에 대한 가스 부하가 급격히 증가한다. 초기의 급격한 감속 이후, 부스터는 로드로크 챔버 내의 압력이 감소하고 부스터 펌프에 대한 가스 부하가 감소함에 따라 점진적으로 그 정상 작동 속도로 복귀 가속된다. 부스터의 급격한 감속은 소음 레벨이 대략 70 dBA에서 97 dBA로 증가하게 만들지만, 진공 펌프 시스템의 진공 펌프를 통과하는 증가된 가스 부하에 의해 발생하는 소음 레벨의 증가는 비교적 무시할 만한 것으로 밝혀졌다. 부스터 소음의 이러한 증가에 대한 정확한 이유가 지금으로서는 분명하지 않지만, 부스터가 급격한 가스 부하에 노출될 때 부스터에 의해 발생하는 소음을 감소시키는 해결책은 찾아냈다.
도 3 및 도 4에 도시된 그래프는 Edwards Limited에 의해 제공되는 GXS750/4200 펌프에 의해 진공 배기되는 1000 리터 로드로크에 대해 실시된 실험으로부터 얻어낸 결과를 도시한다. 도 3에 도시하듯이, 펌프는 대기압에서 로드로크에 대한 밸브가 개방될 때(A 지점) 102 Hz로 작동하고 있다. 펌프의 회전 속도는 로드로크 챔버로부터 진공 배기되는 가스의 부하가 증가된 상태에서 급격히 떨어지며 이후 챔버가 B 지점에서 소정 압력으로 진공 배기됨에 따라 다시 천천히 증가한다. 이 진공 배기 중에 펌프에 의해 발생하는 피크 소음의 평균은 98.5 dBA로 측정되었다.
도 4는 본 발명에 따라 작동하는 펌프로부터 얻어낸 결과를 도시한다. 도 3에 도시된 플롯을 얻기 위해 사용된 것과 동일한 펌프 및 챔버 장치가, 일관성을 위해 도 4에 도시된 플롯을 얻기 위해서도 사용된다. 그러나, 대조적으로, 부스터 펌프는 펌프를 로드로크 챔버(10)로부터 격리시키는 밸브(24)가 개방되고 부스터 펌프(28)가 대기압 가스에 노출될 때 감소된 회전 속도로 작동한다. 이 경우에, 펌프 회전 속도는 밸브 개방에 의해 크게 감소하지 않는 것으로 나타났다. 밸브가 개방되면, 펌프의 구동 기구는 펌프의 속도를 챔버를 진공 배기시키는데 필요한 적절한 작동 속도(이 경우 100 Hz)까지 증가시킨다.
로드로크 챔버 밸브가 개방됨에 따라 펌프가 40 Hz 및 20 Hz로 작동하고 있을 때 펌프에 의해 발생하는 피크 소음의 평균은 각각 92.1 dBA 및 90.6 dBA인 것으로 밝혀졌다. 따라서, 펌프에 의해 발생하는 소음은 펌프가 대기압에 급격히 노출됨에 따라 펌프가 감소된 회전 속도로 작동할 때 크게 감소되는 것을 알 수 있다. 이는 펌프가 커다란 가스 부하 하에 감속됨에 따라 높은 소음 레벨이 발생됨을 나타내는 놀라운 효과이며, 이 효과는 높은 가스 부하가 발생하기 전에 부스터 펌프 회전자(R)를 크게 감속시킴으로써 완화될 수 있다.
로드로크 진공 배기 과정이 완료되고 로드로크 챔버가 소정 압력으로 진공 배기되면, 부스터 펌프는 전속력으로(라인 F로 표시됨) 작동할 수 있다. 대안적으로, 부스터 펌프 속도는 부스터의 속도가 다음 로드로크 사이클이 시작되기 위한 시간 내에 감소되도록 제어 방식으로(라인 G로 표시하듯이) 감소될 수 있다. 또한, 밸브는 로드로크 챔버 내의 진공 압력을 유지하기 위해 로드로크를 진공 펌핑 시스템으로부터 격리시키도록 폐쇄될 수 있다.
GXS 제품 계열의 펌프는 인버터 구동형 펌프이다. 이로 인해 부스터 펌프의 속도를 변경할 수 있으며, 따라서 부스터 펌프는 펌프에 의해 발생하는 과도한 소음이 감소되거나 제거될 수 있도록 밸브가 개방되기 전에 느려질 수 있다. 로드로크 사이클의 개시 시점에(즉, 로드로크 챔버를 진공 시스템으로부터 격리시키는 로드로크 밸브가 개방될 때), 부스터 컨트롤러(C)는 펌프를 정상 작동 속도로 재가속한다. 재가속 국면은 펌프의 컨트롤러가 처리 공구(또는 로드로크)로부터 신호를 수신할 때 또는 부스터 제어 시스템이 일체의 증가된 부하 또는 입구 압력을 검출할 때 시작된다.

Claims (14)

  1. 챔버를 진공 배기하도록 작동하는 진공 펌핑 시스템에 의해 발생하는 소음을 감소시키는 방법에 있어서,
    챔버 압력을 제 1 압력으로 감소시키기 위해 진공 펌핑 시스템을 정격 속도로 작동시키는 단계;
    진공 펌핑 시스템의 입구에서의 압력이 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 변경되려고 하는 것을 판정하는 단계;
    판정 단계에 응답하여, 진공 펌핑 시스템 내의 부스터 펌프의 속도를 정격 속도보다 낮은 제 2 속도로 감소시키는 단계; 및
    이후, 진공 펌핑 시스템의 입구에서의 압력이 제 2 압력보다 높을 때 부스터 펌프의 속도를 정격 속도로 증가시키는 단계를 포함하는
    소음 감소 방법.
  2. 반도체 처리 공구에 연결된 로드로크 챔버를 진공 배기하도록 작동하는 진공 펌핑 시스템에 의해 발생하는 소음을 감소시키는 방법에 있어서,
    로드로크 챔버 압력을 제 1 진공 압력으로 유지하기 위해 진공 펌핑 시스템을 정격 속도로 작동시키는 단계;
    로드로크 챔버를 진공 펌핑 시스템으로부터 격리하도록 밸브를 가동하는 단계;
    로드로크 챔버 내의 압력이 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 증가되었음을 판정하는 단계;
    진공 펌핑 시스템 내의 부스터 펌프의 속도를 부스터 펌프의 정격 속도보다 낮은 제 2 속도로 감소시키는 단계; 및
    로드로크 챔버와 진공 펌프가 재연결된 후 부스터 펌프의 속도를 정격 속도로 증가시키는 단계를 포함하는
    소음 감소 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 압력은 대기압인
    소음 감소 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 속도는 정격 속도의 절반 미만인
    소음 감소 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 속도는 정격 속도의 20%인
    소음 감소 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    챔버 내의 또는 펌프 입구에서의 압력이 제 1 압력보다 낮을 때 부스터 펌프의 속도를 감소시키는 단계를 추가로 포함하는
    소음 감소 방법.
  7. 챔버를 진공 배기하는 방법에 있어서,
    챔버를 가스 도관을 거쳐서 진공 펌프 시스템에 연결하는 단계;
    챔버를 제 1 압력으로 진공 배기하기 위해 진공 펌프 시스템을 제 1 속도로 작동시키는 단계;
    챔버 내의 압력이 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 변경되려고 하는 것을 판정하고, 진공 펌프 시스템 내의 부스터의 속도를 제 1 속도보다 낮은 제 2 속도로 변경하는 단계; 및
    진공 펌프 시스템의 입구에서의 압력이 제 2 압력에 있으면 부스터의 속도를 증가시키는 단계를 포함하는
    챔버 진공 배기 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 압력은 대기압인
    챔버 진공 배기 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 속도는 정격 속도의 절반 미만이거나 정격 속도의 20%인
    챔버 진공 배기 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    챔버 내의 또는 펌프 입구에서의 압력이 제 1 압력보다 낮을 때 진공 펌프의 속도를 감소시키는 단계를 추가로 포함하는
    챔버 진공 배기 방법.
  11. 제 1 항, 제 2 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    부스터 펌프 내에 가스 부하를 도입하는 것에 의해, 부스터 회전자 상의 제동 시스템을 가동하는 것에 의해, 부스터 펌프 모터를 사용하는 것에 의해, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 부스터 펌프의 속도를 감소시키는 단계를 추가로 포함하는
    챔버 진공 배기 방법.
  12. 챔버를 제 1 진공 압력으로 진공 배기하기 위해 챔버에 연결되도록 구성된 진공 펌핑 시스템에 있어서,
    진공 펌프, 및 상기 진공 펌프와 챔버 사이에 배치되는 부스터 펌프;
    부스터를 정격 속도로 또는 그 이하로 구동하기 위한 가변속 모터; 및
    부스터 펌프 입구에서의 압력이 대기압이 될 때를 예측하고 부스터 펌프 회전자의 속도를 변경하기 위한 부스터 펌프 제어 유닛을 포함하며,
    상기 제어 유닛은 상기 입구에서의 압력이 대기압이 되기 전에 부스터 펌프 회전자의 속도를 감소시키도록 구성되는
    진공 펌핑 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    부스터 펌프 회전자의 속도를 변경하기 위한 수단은 제동 수단, 또는 부스터 펌프의 입구에 비교적 고압의 가스를 도입하기 위한 가스 밸러스트 도입 수단 중 임의의 것을 포함하는
    진공 펌핑 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제동 수단은 부스터 펌프의 회전자를 적극적으로 감속시키도록 구성된 모터를 포함하는
    진공 펌핑 시스템.
KR1020147000890A 2011-06-16 2012-05-31 챔버 진공 배기 방법 및 장치 KR101963469B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1110196.1 2011-06-16
GB1110196.1A GB2492065A (en) 2011-06-16 2011-06-16 Noise reduction of a vacuum pumping system
PCT/GB2012/051224 WO2012172307A1 (en) 2011-06-16 2012-05-31 Evacuating a chamber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140037217A true KR20140037217A (ko) 2014-03-26
KR101963469B1 KR101963469B1 (ko) 2019-07-31

Family

ID=44454161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147000890A KR101963469B1 (ko) 2011-06-16 2012-05-31 챔버 진공 배기 방법 및 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9695814B2 (ko)
EP (1) EP2721304B1 (ko)
KR (1) KR101963469B1 (ko)
CN (1) CN103597214B (ko)
GB (1) GB2492065A (ko)
WO (1) WO2012172307A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11719231B2 (en) 2016-11-30 2023-08-08 Leybold Gmbh Method for operating a vacuum pump system

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103258736B (zh) * 2013-05-02 2016-01-20 福建安特微电子有限公司 双极型集成电路制造工艺中表面钝化的专用设备及方法
GB2526292B (en) * 2014-05-19 2016-06-15 Edwards Ltd Vacuum system
TW202035873A (zh) * 2019-03-29 2020-10-01 亞台富士精機股份有限公司 控制方法及真空系統
DE102019110912B3 (de) * 2019-04-26 2020-07-30 J. Schmalz Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Handhabungsanlage und Blocksauger für eine solche Handhabungsanlage
DE112020007339T5 (de) * 2020-06-24 2023-06-15 Pierburg Pump Technology Gmbh Kraftfahrzeugvakuumpumpe

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070048145A1 (en) * 2005-08-12 2007-03-01 Katsutoshi Ishii Vacuum evacuation device and method, and substrate processing apparatus and method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP4111728B2 (ja) 2002-03-20 2008-07-02 株式会社リコー 真空ポンプの制御装置及び真空装置
JP2004197644A (ja) * 2002-12-18 2004-07-15 Toyota Industries Corp 真空ポンプの制御装置
GB2407132A (en) 2003-10-14 2005-04-20 Boc Group Plc Multiple vacuum pump system with additional pump for exhaust flow
US7695231B2 (en) * 2004-03-08 2010-04-13 Jusung Engineering Co., Ltd. Vacuum pumping system, driving method thereof, apparatus having the same, and method of transferring substrate using the same
GB0506076D0 (en) * 2005-03-24 2005-05-04 Boc Group Plc Method of suppressing contamination of a noble gas
JP5078243B2 (ja) 2005-09-02 2012-11-21 東京エレクトロン株式会社 真空処理装置および真空予備室の排気方法
DE102007051045B4 (de) * 2007-10-25 2020-11-12 Pfeiffer Vacuum Gmbh Anordnung mit Vakuumpumpe und Verfahren
DE102009039118A1 (de) * 2009-08-28 2011-03-03 Pfeiffer Vacuum Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Vakuumpumpe
US8657584B2 (en) * 2010-02-16 2014-02-25 Edwards Limited Apparatus and method for tuning pump speed

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070048145A1 (en) * 2005-08-12 2007-03-01 Katsutoshi Ishii Vacuum evacuation device and method, and substrate processing apparatus and method
JP2007071200A (ja) * 2005-08-12 2007-03-22 Ebara Corp 真空排気装置および真空排気方法、基板の加工装置および基板の加工方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11719231B2 (en) 2016-11-30 2023-08-08 Leybold Gmbh Method for operating a vacuum pump system

Also Published As

Publication number Publication date
EP2721304A1 (en) 2014-04-23
GB201110196D0 (en) 2011-08-03
US9695814B2 (en) 2017-07-04
CN103597214B (zh) 2016-12-07
US20140127038A1 (en) 2014-05-08
EP2721304B1 (en) 2018-09-12
CN103597214A (zh) 2014-02-19
GB2492065A (en) 2012-12-26
WO2012172307A1 (en) 2012-12-20
KR101963469B1 (ko) 2019-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101963469B1 (ko) 챔버 진공 배기 방법 및 장치
JP5769722B2 (ja) 低電力消費の排気方法及び装置
KR101394718B1 (ko) 펌핑 시스템 및 펌핑 시스템을 제어하는 방법
US10982662B2 (en) Pumping system
EP1553303B2 (en) Apparatus for evacuating a plurality of vacuum chambers
WO2006097679A1 (en) Vacuum pumping arrangement
EP2569541B1 (en) Vacuum pumping system
KR20190022880A (ko) 로딩 및 언로딩 록 내의 압력을 감소시키는 방법 및 관련 펌프 유닛
JP4180265B2 (ja) 真空排気装置の運転方法
TWI753219B (zh) 乾式真空泵及用於控制真空泵的同步馬達之方法
JP5956754B2 (ja) 真空排気システム
KR102229080B1 (ko) 로드 록 챔버 내의 압력을 낮추기 위한 펌핑 시스템 및 방법
JP3107794U (ja) 真空排気装置
CN210897311U (zh) 一种层压机用抽真空装置及光伏组件用层压机
JPH06275528A (ja) 真空処理装置の排気部構造

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right