KR20150108328A - 제해 기능을 갖는 진공 펌프 - Google Patents

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고이치 이와사키
게이이치 이시카와
데츠오 고마이
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 배기 가스 처리의 결과로 석출된 생성물이 프로세스 챔버로 역류하는 일이 없어 프로세스 챔버의 오염을 방지할 수 있고, 퍼지용 가스나 희석용 가스가 배기 가스 중에 포함되는 일이 없어 처리 가스량을 줄일 수 있으며, 제해부에서의 가스 처리에 필요한 에너지를 저감하여 에너지 절약을 도모할 수 있는 제해 기능을 갖는 진공 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
배기 가스를 처리하는 제해부를 부설한 진공 펌프로서, 진공 펌프는, 대기압으로부터 배기 가능한 메인 펌프(1)와 메인 펌프(1)의 배기 속도를 상승시키는 부스터 펌프(2)를 구비한 드라이 진공 펌프로 이루어지며, 적어도 하나의 배기 가스를 처리하는 제해부(3)를 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2) 사이에 접속하였다.

Description

제해 기능을 갖는 진공 펌프{VACUUM PUMP WITH ABATEMENT FUNCTION}
본 발명은 반도체 디바이스, 액정, LED, 태양 전지 등을 제조하는 제조 장치의 배기계 시스템에 이용되는 진공 펌프에 관한 것으로, 특히 제조 장치의 챔버를 배기하기 위한 진공 펌프에 챔버로부터 배출된 배기 가스를 처리하는 제해(除害) 기능을 부가한 제해 기능을 갖는 진공 펌프에 관한 것이다.
반도체 디바이스, 액정 패널, LED, 태양 전지 등을 제조하는 제조 프로세스에 있어서는, 진공으로 배기된 프로세스 챔버 내에 프로세스 가스를 도입하여 에칭 처리나 CVD 처리 등의 각종 처리를 행하고 있다. 이들 에칭 처리나 CVD 처리 등의 각종 처리를 행하는 프로세스 챔버는 진공 펌프에 의해 진공 배기되어 있다. 또한, 프로세스 챔버 및 프로세스 챔버에 접속되어 있는 배기계 기기는, 클리닝 가스를 흘림으로써 정기적으로 세정하고 있다. 이들 프로세스 가스나 클리닝 가스 등의 배기 가스는, 실란계 가스(SiH4, TEOS 등), 할로겐계 가스(ClF3, HF, F2, HCl, Cl2 등), PFC 가스(CF4, C2F6, NF3, SF6 등) 등을 포함하며, 인체에 악영향을 미치거나, 지구 온난화의 원인이 되는 등의 지구 환경에 악영향을 미치기 때문에, 대기에 그대로 방출하는 것은 바람직하지 않다.
그래서, 프로세스 챔버로부터 배출된 배기 가스를 배기 가스 처리 장치에 의해 처리하여 무해화한 후에 대기에 방출하고 있다. 이 경우, 배기 가스 처리 장치를 구비한 배기계 시스템은, 프로세스 챔버의 바로 하류에 배기 가스 처리 장치를 설치하고, 배기 가스 처리 장치의 하류에 진공 펌프를 설치하는 방식, 즉, 프로세스 챔버, 배기 가스 처리 장치, 진공 펌프의 순으로 설치하는 방식과, 프로세스 챔버의 바로 하류에 진공 펌프를 설치하고, 진공 펌프의 하류에 배기 가스 처리 장치를 설치하는 방식, 즉, 프로세스 챔버, 진공 펌프, 배기 가스 처리 장치의 순으로 설치하는 방식으로 크게 나뉜다. 또한, 진공 펌프에는, 1대의 진공 펌프로 배기계를 구성하는 경우와, 부스터 펌프와 메인 펌프를 연결하여 배기계를 구성하는 경우가 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제6-226032호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 평성 제4-290525호 공보 [특허문헌 3] 일본 특허 공개 평성 제9-861호 공보
전술한 프로세스 챔버, 배기 가스 처리 장치, 진공 펌프의 순으로 설치하는 방식은, 배기 가스 처리 장치가 고장 등으로 운전을 정지하거나, 또는 배기 가스 처리 장치가 정상적으로 운전하고 있는 상태라도 배기 가스 처리 장치가 운전을 정지하면, 배기 가스 처리의 결과로 석출된 생성물이 프로세스 챔버로 역류하여 프로세스 챔버를 오염시킨다고 하는 문제가 있다.
이에 비해, 프로세스 챔버, 진공 펌프, 배기 가스 처리 장치의 순으로 설치하는 방식은, 프로세스 챔버와 배기 가스 처리 장치 사이에 진공 펌프가 배치되어 있기 때문에, 배기 가스 처리의 결과로 석출된 생성물이 프로세스 챔버로 역류하여 프로세스 챔버를 오염시킨다고 하는 문제는 없으며, 안정된 배기계 시스템으로서 다용되고 있다.
그러나, 상기 프로세스 챔버, 진공 펌프, 배기 가스 처리 장치의 순으로 설치하는 방식은, 배기 가스 처리 장치의 상류측에서 퍼지용 가스나 희석용 가스가 도입되기 때문에, 배기 가스 처리 장치에서는 이들 퍼지용 가스나 희석용 가스를 포함한 배기 가스를 처리할 필요가 있고, 처리 가스량이 많아, 배기 가스 처리를 위해서 투입되는 에너지량이 많다고 하는 문제가 있다.
또한, 상기 2가지 방식을 포함해서, 종래의 배기 가스 처리 장치에는, 이하에 열거하는 바와 같은 문제가 있다.
(1) 배기 가스 처리 장치는 대형이며, 공장에 고정 설치하고 있었다. 한번 고정 설치한 장치는 수송이 곤란·고가가 되기 때문에, 현장에서 메인터넌스가 가능한 설계로 하고 있었다. 한편, 현장에서의 메인터넌스를 실현하기 위해서, 모터나 제어부 등의 구성 부품을 착탈 가능한 설계로 하고 있고, 그 때문에 전체로서 고가이며 대규모로 되어 있었다.
(2) 고정 설치형으로 교환이 곤란하기 때문에, 장치가 고장났을 때에는, 수리가 완료될 때까지 프로세스를 정지해야만 했다.
(3) 배기 가스 처리 장치는 유입 가스의 종류나 유량에 따라 설계하고 있었기 때문에, 설계, 제작, 평가의 노력(勞力)이 컸다.
(4) 배기 가스 처리 장치는 유입된 가스를 처리하는 기능은 갖지만, 다른 배기 가스 처리 장치와의 접속 상황을 파악하는 구조는 아니었다. 그 때문에, 백업을 구성하는 경우에는, 복수의 배기 가스 처리 장치를 일괄 제어하는 제어 장치가 별도로 필요하였다.
(5) 진공 펌프와 배기 가스 처리 장치는 각각 독립된 장치로서 제어부를 갖고 있었기 때문에, 운전 조작이나 날마다의 메인터넌스, 또한 트러블 발생시의 이력의 해석 등은 각각의 장치 개별로 행하고 있어, 시간이 걸리고 있었다.
(6) 진공 펌프와 배기 가스 처리 장치를 접속하는 배관은, 상기 배관 내에서 배기 대상 가스가 냉각되어 생성물이 석출되는 것을 회피하기 위해서, 히터를 사용하여 가열하고 있었다. 그 때문에 히터의 초기 비용(initial cost)과 운전 비용(running cost)이 필요하였다.
(7) 부스터 펌프와 메인 펌프 사이의 연결부에서 배기 대상 가스가 냉각되어, 생성물이 석출되는 것을 회피하기 위해서, 연결부를 히터로 가열하거나, 보온재로 커버하고 있었다.
(8) 부스터 펌프 내부에서 배기 대상 가스가 냉각되어, 생성물이 석출되는 것을 회피하기 위해서, 부스터 펌프를 히터로 가열하거나, 보온재로 커버하고 있었다.
본 발명은 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 배기 가스 처리의 결과로 석출된 생성물이 프로세스 챔버로 역류하는 일이 없어 프로세스 챔버의 오염을 방지할 수 있고, 퍼지용 가스나 희석용 가스가 배기 가스 중에 포함되는 일이 없어 처리 가스량을 줄일 수 있으며, 제해부에서의 가스 처리에 필요한 에너지를 저감하여 에너지 절약을 도모할 수 있는 제해 기능을 갖는 진공 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제해 기능을 갖는 진공 펌프는, 배기 가스를 처리하는 제해부를 부설한 진공 펌프로서, 상기 진공 펌프는, 대기압으로부터 배기 가능한 메인 펌프와 이 메인 펌프의 배기 속도를 상승시키는 부스터 펌프를 구비한 드라이 진공 펌프로 이루어지며, 적어도 하나의 배기 가스를 처리하는 제해부를 상기 메인 펌프와 상기 부스터 펌프 사이에 접속한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제해 기능을 갖는 진공 펌프는, 메인 펌프와 부스터 펌프로 이루어지는 드라이 진공 펌프에, 배기 가스를 처리하여 무해화하는 제해부를 부설하여 구성되어 있다. 본 발명에 있어서, 「배기 가스를 처리하여 무해화한다」란, 배기 가스 중의 유해 물질 농도를 낮추는 처리를 하는 것을 의미한다. 본 발명의 제해 기능을 갖는 진공 펌프에 의하면, 제조 장치의 프로세스 챔버와 제해부 사이에 부스터 펌프가 있기 때문에, 배기 가스 처리의 결과로 석출된 생성물이 프로세스 챔버로 역류하여 프로세스 챔버를 오염시키는 일이 없다. 또한, 퍼지용 가스나 희석용 가스가 배기 가스 중에 포함되는 일이 없어 처리 가스량을 줄일 수 있고, 제해부에서의 가스 처리에 필요한 에너지를 저감하여 에너지 절약을 도모할 수 있다.
본 발명은 배기 가스의 처리 형식이 상이한 복수 종류의 제해부를 준비해 두고, 또한, 처리 형식이 상이한 각 제해부마다 배기 가스의 처리량이 상이한 제해부를 복수 개 준비해 두며, 또한, 처리 형식이 상이한 각 제해부마다 배기 가스의 처리 성능이 상이한 제해부를 복수 개 준비해 둔다. 본 발명에서, 제해부는, 챔버로부터 배출되는 배기 가스의 가스량 및 가스종에 따라 처리 형식이 상이한 상기 복수 종류의 제해부 및/또는 배기 가스의 처리량이 상이한 복수의 제해부 및/또는 배기 가스의 처리 성능이 상이한 복수의 제해부로부터 최적의 것을 적어도 하나 선정하여, 메인 펌프와 부스터 펌프 사이에 접속된다.
본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 상기 제해부는, 플라즈마식 제해부, 건식 제해부, 촉매식 제해부, 히터식 제해부인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 제해부는 메인 펌프와 부스터 펌프 사이에 설치되어 있기 때문에, 제해부는 진공하에서 배기 가스를 제해 처리할 필요가 있다. 그 때문에, 제해부에서 채용하는 배기 가스의 처리 형식은, 플라즈마식, 히터식, 건식, 촉매식이다.
본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 상기 메인 펌프와 부스터 펌프 사이에 접속된 제해부는, 직렬 및/또는 병렬로 배열된 복수 대의 제해부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 복수 대의 제해부를 직렬 및/또는 병렬로 배열함으로써 일련의 제해군(除害群)을 형성할 수 있고, 여러 종류의 프로세스 요구, 복잡한 프로세스 요구에 대응이 가능해진다. 복수 대의 제해부는 배기 가스의 가스량 및 가스종에 따라, 플라즈마식 제해부, 건식 제해부, 촉매식 제해부, 히터식 제해부의 복수 종의 제해부를 조합하여 접속해도 되고, 단일 종의 제해부를 접속해도 된다.
본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 복수 대의 제해부를 병렬로 접속함으로써, 제해부의 백업 기능을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 복수 대의 제해부를 병렬로 배열함으로써, 백업 운전의 실현이 용이해진다. 즉, 한쪽의 제해부의 고장, 메인터넌스시에는 그 외의 제해부로 대응이 가능해져, 프로세스 다운타임을 제로로 할 수 있다. 제해부는 소형이며 저렴하기 때문에, 하나의 프로세스 챔버에 대해 복수의 제해부를 설치하고, 단순한 방법으로 저렴하게 백업 기능을 갖게 하는 것이 가능하다. 백업 방법으로서는 동일한 제해 방식의 제해부를 병렬로 접속해도 되고, 다른 제해 방식의 제해부를 병렬로 접속해도 된다.
본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 상기 복수 대의 제해부는, 배기 가스의 처리 형식 및/또는 배기 가스의 처리량 및/또는 배기 가스의 처리 성능이 상이한 제해부인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 진공 펌프와 제해부를 일괄해서 제어하는 제어부를 상기 진공 펌프에 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 제어부는, 메인 펌프와 부스터 펌프로 이루어지는 진공 펌프의 제어 및 제해부의 제어를 일괄해서 행하도록 구성되어 있고, 펌프의 신호 입출력의 일부를 제해부에 접속하여, 제해부의 운전 제어 및 스테이터스 감시를 제어부에 의해 실시한다. 즉, 제어부로부터 제해부에 운전·정지 신호를 출력하고, 제해부로부터 제어부에 제해부의 스테이터스 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 드라이 진공 펌프와 제해부의 상태를 일괄적으로 표시 가능한 표시부나, 일괄적으로 상태를 감시 및/또는 조작할 수 있는 통신 포트나, 접점 입출력 포트를 갖기 때문에, 커넥션 포인트(connection point)가 삭감되고, 조작성이 높아지며 장치의 기동 시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 상기 진공 펌프는, 1대의 메인 펌프를 구비하거나, 또는 병렬로 접속된 복수 대의 메인 펌프를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 상기 진공 펌프는, 1대의 부스터 펌프를 구비하거나, 또는 직렬 및/또는 병렬로 접속된 복수 대의 부스터 펌프를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 상기 진공 펌프는, 상기 제해부를 바이패스하는 가스 유로를 구비하고, 가스의 무해화를 필요로 하지 않을 때에는 제해부를 바이패스하여 펌프 기능만을 사용하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 배기 가스의 무해화 처리를 필요로 하지 않을 때에는, 제해부를 바이패스하여 제해부의 운전을 정지하고, 펌프 기능만을 사용하는 것이 가능하여, 에너지 절약을 도모할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 상기 부스터 펌프의 구동에 이용되는 인버터의 출력 전력을 감시하고, 상기 출력 전력의 값에 기초하여 상기 제해부의 운전 상태를 변경하는 것을 특징으로 한다.
드라이 진공 펌프는 인버터에 의해 모터를 제어하여 구동된다. 인버터는 모터를 정격 회전 속도로 제어한다. 그 출력 전력은 모터의 부하에 의해 자동적으로 제어된다. 즉, 모터 부하가 커지면, 자동적으로 인버터의 출력 전력이 증가하여, 운전 회전수가 유지된다. 한편, 드라이 진공 펌프의 특성으로서, 흡인하는 가스 유량이 많아지면 모터 부하가 증가한다. 펌프의 구조에 따라 가스량과 모터 부하의 관계는 다양하지만, 어떻든 흡인 가스량에 따라 모터 부하가 변화한다. 미리 흡입 가스량과 모터 부하와 인버터 출력 전력의 관계를 명백히 해 둠으로써, 부스터 펌프를 구동하는 인버터의 출력 전력으로부터 흡입 가스량을 추정할 수 있다. 가스를 흡입하고 있지 않을 때에는 제해 기능을 필요로 하지 않기 때문에, 가스가 흐르고 있는지의 여부를 추정하고, 흐르고 있지 않을 때에는 자동적으로 제해부의 운전을 정지함으로써 에너지 절약을 도모할 수 있다. 또한, 부스터 펌프를 구동하는 인버터의 출력 전력으로부터 추정되는 흡입 가스량에 따라 제해부의 운전 강도를 다단계(예컨대, 고, 중, 저)로 설정해 두고, 흡입 가스량이 적을 때에는 제해부를 저강도로 운전함으로써 에너지 절약을 도모할 수 있다.
전술한 양태에서는, 부스터 펌프의 구동에 이용되는 인버터의 출력 전력으로부터 흡입 가스량을 추정하였으나, 이하의 방법으로 추정해도 된다.
(1) 메인 펌프의 구동에 이용되는 인버터의 출력 전력으로부터 흡입 가스량을 추정한다. 한편, 메인 펌프와 부스터 펌프 중 어느 하나로 추정하는 경우에는, 응답의 속도에는 차이가 없다. 단, 가스량에 의한 출력 전력의 변화가 현저히 나타나는 쪽이 가스량의 추정이 용이하다고 생각되기 때문에, 출력 전력의 변화가 현저히 나타나는 쪽을 선택한다.
(2) 부스터 펌프의 구동에 이용되는 인버터의 출력 전력과 메인 펌프의 구동에 이용되는 인버터의 출력 전력의 양방으로부터 흡입 가스량을 추정한다. 이 경우, 메인 펌프와 부스터 펌프의 흡입 가스량의 추정량이 많은 쪽은, 생성물 등, 가스량 이외의 요소에 의해 부하가 커지고 있을 가능성을 고려하여, 흡입 가스량의 추정량이 적은 쪽에 따라 제해부를 제어함으로써, 에너지 절약성을 높일 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 상기 메인 펌프 및/또는 상기 부스터 펌프와, 상기 제해부가 접하고 있거나 또는 일체화되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 메인 펌프와 제해부는 서로 접하고 있고, 부스터 펌프와 제해부는 서로 접하여 배치되어 있다. 여기서, 서로 접하고 있다란, 메인 펌프와 제해부의 케이싱이 서로 접하고 있고, 부스터 펌프와 제해부의 케이싱이 서로 접하고 있는 것을 의미한다. 이 경우, 접촉면에는 실리콘 그리스 등의 열전도성이 좋은 매체를 도포해도 된다. 또한, 메인 펌프와 제해부의 경계부를 공통의 1장의 벽으로 구성하고, 부스터 펌프와 제해부의 경계부를 공통의 1장의 벽으로 구성하며, 메인 펌프와 부스터 펌프와 제해부를 일체화해도 된다.
본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 상기 진공 펌프는, 상기 제해부를 격납하는 인클로저(enclosure)와, 이 인클로저를 배기 덕트에 접속하기 위한 배기부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 제해부가 인클로저에 덮여 있고, 이 인클로저를, 설치한 설비의 배기 덕트에 접속함으로써 인클로저 자체가 부압으로 유지되기 때문에, 만일, 제해부에서 누설이 있었던 경우에도, 유해한 가스가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 이하에 열거하는 효과를 나타낸다.
(1) 프로세스 챔버와 제해부 사이에 부스터 펌프가 있기 때문에, 배기 가스 처리의 결과로 석출된 생성물이 프로세스 챔버로 역류하여 프로세스 챔버를 오염시키는 일이 없다.
(2) 퍼지용 가스나 희석용 가스가 배기 가스 중에 포함되는 일이 없어 처리 가스량을 줄일 수 있고, 제해부에서의 가스 처리에 필요한 에너지를 저감하여 에너지 절약을 도모할 수 있다.
(3) 드라이 진공 펌프와 소형의 배기 가스 처리 장치를 조합함으로써, 메인터넌스시에는 장치째 간단히 이동할 수 있게 된다.
(4) 고장이 발생한 경우에는 예비의 펌프(배기 가스 처리 기능 부착)와 교환하고, 고장난 펌프(배기 가스 처리 기능 부착)의 수리 완료 후에 원래대로 복귀시킴으로써, 프로세스의 정지 시간을 최소로 할 수 있다.
(5) 모듈화된 제해부를 가스의 종류나 유량에 따라 조합하기 때문에 여러 가지 가스 조건에 대해 신속히 최적의 제해부를 설계하여, 제공할 수 있다.
(6) 병렬로 접속된 제해부의 일부가 고장나더라도, 다른 제해부에서 배기 가스 처리를 행하는 것이 가능해지기 때문에, 프로세스의 정지를 방지할 수 있다.
(7) 드라이 진공 펌프와 제해부의 상태를 일괄적으로 표시 가능한 표시부나, 일괄적으로 상태를 감시 및/또는 조작할 수 있는 통신 포트나, 접점 입출력 포트를 갖기 때문에, 커넥션 포인트가 삭감되고, 조작성이 높아지며 장치의 기동 시간을 단축시킬 수 있다.
(8) 제해부를 사용하지 않는 프로세스에서 사용하는 경우나, 배기 가스의 처리를 필요로 하지 않을 때에는, 제해부를 바이패스하여 제해부의 운전을 정지시킬 수 있기 때문에, 에너지 절약성이 우수하다. 또한, 드라이 진공 펌프로의 흡입 가스량에 따라, 제해부의 운전 상태의 변경(제해부의 운전 정지나 운전 강도의 변경)을 할 수 있어, 에너지 절약성이 우수하다.
(9) 부스터 펌프 및/또는 메인 펌프와 제해부 사이는 전열성이 우수하여, 펌프의 운전으로 발생한 압축열이 제해 처리에 이용된다. 또한, 제해부에서 발생한 열로 펌프가 가온된다. 또한 메인 펌프에서 발생한 압축열이 제해부를 통해 부스터 펌프로 전열되어, 부스터 펌프를 가온한다.
(10) 메인 펌프와 부스터 펌프로 이루어지는 드라이 진공 펌프와 제해부가 일체화되어 있기 때문에, 배관이나, 배관을 가열하기 위한 히터가 필요 없게 되어, 시스템 전체를 저가격화할 수 있다.
(11) 부스터 펌프와 메인 펌프 사이의 제해부는 배기 가스 처리를 위해서 투입한 에너지로 발열하기 때문에 가온의 필요가 없고, 히터나 보온재가 필요 없게 되어, 시스템 전체를 저가격화할 수 있다.
(12) 메인 펌프나 제해부의 열이 부스터 펌프를 따뜻하게 하기 때문에, 부스터 펌프가 고온화되어, 부스터 펌프 내에서 생성물이 석출되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 부스터 펌프 가온을 위한 히터나 보온재가 필요 없게 되어, 저가격화할 수 있다.
(13) 제해부가 인클로저에 덮여 있고, 상기 인클로저를, 설치한 설비의 배기 덕트에 접속함으로써 인클로저 자체가 부압으로 유지되기 때문에, 만일 제해부에서 누설이 있었던 경우에도, 유해한 가스가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
(14) 제해부는, 메인 펌프가 운전하고 있는 동안, 부압이 되기 때문에, 만일 제해부에서 누설이 있어도 유해한 가스가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
(15) 제해부는 메인 펌프의 압축열로 가스 온도가 높은 상태에 있다. 고온에서 제해를 행하기 때문에 제해 효율이 좋다.
(16) 제해부는 진공 상태이기 때문에, 플라즈마를 발생시키기에 적합한 환경에 있으며, 적은 투입 에너지량으로 제해를 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제해 기능을 갖는 진공 펌프의 기본 구성을 도시한 모식도이다.
도 2는 제해 기능을 갖는 진공 펌프의 제해부로서, 플라즈마식 제해부의 구성을 도시한 모식적 단면도이다.
도 3은 제해 기능을 갖는 진공 펌프의 제해부로서, 히터식 제해부의 구성을 도시한 모식적 단면도이다.
도 4는 제해 기능을 갖는 진공 펌프의 제해부로서, 건식 제해부의 구성을 도시한 모식적 단면도이다.
도 5는 제해 기능을 갖는 진공 펌프의 제해부로서, 촉매식 제해부의 일종인 불소 고정식 제해부의 구성을 도시한 모식적 단면도이다.
도 6의 (a), 도 6의 (b) 및 도 6의 (c)는 메인 펌프와 부스터 펌프 사이에 접속된 제해부가 직렬 및/또는 병렬로 배열된 복수 대의 제해부로 구성되는 예를 도시한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 제해 기능을 갖는 진공 펌프의 전체의 배치 구성을 도시한 모식도이다.
도 8은 진공 펌프가 복수 대의 메인 펌프를 구비한 구성을 도시한 모식도이다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는 부스터 펌프가 직렬 및 병렬로 배열된 복수 대로 구성되는 예를 도시한 모식도이다.
도 10은 메인 펌프와 부스터 펌프를 접속하고 있는 제해부를 바이패스하는 바이패스 유로를 형성한 구성을 도시한 모식도이다.
도 11은 제해부를 격납하는 인클로저를 설치한 구성을 도시한 모식도이다.
이하, 본 발명에 따른 제해 기능을 갖는 진공 펌프의 실시형태에 대해 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 한편, 도 1 내지 도 11에 있어서, 동일 또는 상당하는 구성 요소에는, 동일한 부호를 붙이고 중복된 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 제해 기능을 갖는 진공 펌프의 기본 구성을 도시한 모식도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제해 기능을 갖는 진공 펌프는, 대기압으로부터 배기 가능한 메인 펌프(1)와, 이 메인 펌프(1)의 배기 속도를 상승시키는 부스터 펌프(2)와, 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2) 사이에 접속된 제해부(3)로 구성되어 있다. 메인 펌프(1)는, 진공으로부터 대기까지 수개의 단으로 나누어 가스를 압축하여 배기하는 펌프이며, 다단의 루츠(roots)형 드라이 펌프 또는 스크류형 드라이 펌프 또는 클로형 드라이 펌프로 구성되어 있다. 부스터 펌프(2)는, 메인 펌프(1)의 배기 속도를 업(상승)시키기 위해서 메인 펌프(1)의 상류측에 설치되어 있는 펌프이며, 루츠형 드라이 펌프[단단(單段)이어도 다단이어도 됨] 또는 스크류형 드라이 펌프 또는 클로형 드라이 펌프로 구성되어 있다. 부스터 펌프의 배기 속도는 일반적으로 5000 L/min으로부터 10만 L/min 정도이며, 예컨대, 10만 L/min의 부스터 펌프를 2대 연결하면 20만 L/min의 배기량을 얻을 수 있다. 부스터 펌프는 일반적으로 진공도가 높은 곳(진공 영역과 메인 펌프 사이)에 이용되기 때문에, 생성물이 나오기 어려워 희석 가스를 흘릴 필요가 없다. 또한, 축 시일 가스도 메인 펌프보다는 적게 든다. 부스터 펌프(2)의 흡기구(2a)가 반도체 디바이스, 액정, LED 등을 제조하는 제조 장치 등의 프로세스 챔버에 접속되도록 되어 있다. 메인 펌프(1)의 배기구(1d)로부터, 제해부(3)에 의해 무해화 처리된 처리 후의 가스가 배기되도록 되어 있다.
이와 같이, 본 발명의 제해 기능을 갖는 진공 펌프는, 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2)로 이루어지는 드라이 진공 펌프에, 배기 가스를 처리하여 무해화하는 제해부(3)를 부설하여 구성되어 있다. 본 발명의 제해 기능을 갖는 진공 펌프에 의하면, 제조 장치의 프로세스 챔버와 제해부(3) 사이에 부스터 펌프(2)가 있기 때문에, 배기 가스 처리의 결과로 석출된 생성물이 프로세스 챔버로 역류하여 프로세스 챔버를 오염시키는 일이 없다. 또한, 퍼지용 가스나 희석용 가스가 배기 가스 중에 포함되는 일이 없어 처리 가스량을 줄일 수 있고, 제해부(3)에서의 가스 처리에 필요한 에너지를 저감하여 에너지 절약을 도모할 수 있다.
본 발명에서는, 제해부(3)는 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2) 사이에 설치되어 있기 때문에, 제해부(3)는 진공하에서 배기 가스를 제해 처리할 필요가 있다. 그 때문에, 제해부(3)에서 채용하는 배기 가스의 처리 형식은, 플라즈마식, 히터식, 건식, 촉매식이다.
본 발명은 배기 가스의 처리 형식이 상이한 이들 복수 종류의 제해부를 준비해 둔다. 또한, 처리 형식이 상이한 각 제해부마다 배기 가스의 처리량이 상이한 제해부를 복수 개 준비해 둔다. 또한, 처리 형식이 상이한 각 제해부마다 배기 가스의 처리 성능이 상이한 제해부를 복수 개 준비해 둔다. 본 발명에서는, 제해부(3)는, 챔버로부터 배출되는 배기 가스의 가스량 및 가스종에 따라 처리 형식이 상이한 상기 복수 종류의 제해부 및/또는 배기 가스의 처리량이 상이한 복수의 제해부 및/또는 배기 가스의 처리 성능이 상이한 복수의 제해부로부터 최적의 것을 선정하여, 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2) 사이에 접속된다.
다음으로, 처리 형식이 상이한 각 제해부의 구성을 설명한다.
도 2는 제해 기능을 갖는 진공 펌프의 제해부로서, 플라즈마식 제해부(3)의 구성을 도시한 모식적 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 플라즈마식 제해부(3)는, 용기형의 처리실 본체(30)를 구비하고 있고, 처리실 본체(30) 내에는 처리실(31)이 형성되어 있다. 처리실(31)에는, 2개의 전극(양극 및 음극)(32, 33)이 간격을 두고 대향 배치되어 있다. 처리실 본체(30)의 상부에는, 처리 대상인 배기 가스를 처리실 내에 도입하는 가스 도입구(3IN)가 형성되고, 처리실 본체(30)의 하부에는, 처리 후의 가스를 배출하는 가스 출구(3OUT)가 형성되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 부스터 펌프(2)로부터 배출된 배기 가스는 가스 도입구(3IN)로부터 처리실(31)에 도입된다. 전원(34)에 의해 2개의 전극(양극 및 음극)(32, 33) 사이에 고주파·고전압을 가함으로써 플라즈마를 발생시키고, 전자나 이온 등을 배기 가스의 분자에 고속으로 충돌시켜, 배기 가스를 분해 처리한다. 처리 후의 가스는 가스 출구(3OUT)로부터 배출되어 메인 펌프(1)에 흡입된다. 도 2에 도시한 플라즈마식 제해부(3)는, 부스터 펌프(2)와 메인 펌프(1) 사이에 설치되어 있기 때문에, 제해부(3)는 진공 상태이므로, 플라즈마를 발생시키기에 적합한 환경에 있으며, 적은 투입 에너지량으로 제해를 행할 수 있다.
도 3은 제해 기능을 갖는 진공 펌프의 제해부로서, 히터식 제해부(3)의 구성을 도시한 모식적 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 히터식 제해부(3)는, 용기형의 처리실 본체(40)를 구비하고 있고, 처리실 본체(40) 내에는 처리실(41)이 형성되어 있다. 처리실 본체(40)의 주위 및 외측 바닥부에 히터(42)가 설치되어 있다. 처리실 본체(40)의 하부에는, 처리 대상인 배기 가스를 처리실 내에 도입하는 가스 도입구(3IN)가 형성되고, 처리실 본체(40)의 상부에는, 처리 후의 가스를 배출하는 가스 출구(3OUT)가 형성되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 부스터 펌프(2)로부터 배출된 배기 가스는 가스 도입구(3IN)로부터 처리실(41)에 도입된다. 처리실(41)에 도입된 배기 가스는, 히터(42)에 의해 가열되어 약 500℃∼900℃의 고온에서 분해 처리되고, 처리 후의 가스는 가스 출구(3OUT)로부터 배출되어 메인 펌프(1)에 흡입된다.
도 4는 제해 기능을 갖는 진공 펌프의 제해부로서, 건식 제해부(3)의 구성을 도시한 모식적 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 건식 제해부(3)는, 용기형의 처리실 본체(50)를 구비하고 있고, 처리실 본체(50) 내에는 처리실(51)이 형성되어 있다. 처리실 본체(50)의 하부에는, 처리 대상인 배기 가스를 처리실 내에 도입하는 가스 도입구(3IN)가 형성되고, 처리실 본체(50)의 상부에는, 처리 후의 가스를 배출하는 가스 출구(3OUT)가 형성되어 있다. 처리실(51)의 내부에는 처리제(약제)(52)가 충전되어 있고, 이 처리제(52)에 배기 가스를 흡착시킨다. 처리제로서 금속 산화물, 알칼리제, 귀금속 촉매 등이 이용된다. 한편, 처리실(51)의 외벽에 히터를 부착하여, 처리제(약제)를 가온해도 된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 부스터 펌프(2)로부터 배출된 배기 가스는 가스 도입구(3IN)로부터 처리실(51)에 도입된다. 처리실(51)에 도입된 배기 가스 중의 유해한 성분은, 처리제(52)에 흡착되어 처리되고, 처리 후의 가스는 가스 출구(3OUT)로부터 배출되어 메인 펌프(1)에 흡입된다.
도 5는 제해 기능을 갖는 진공 펌프의 제해부로서, 촉매식 제해부의 일종인 불소 고정식 제해부(3)의 구성을 도시한 모식적 단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 불소 고정식의 제해부(3)는, 용기형의 처리실 본체(60)를 구비하고 있고, 처리실 본체(60) 내에는 처리실(61)이 형성되어 있다. 처리실(61)의 주위 및 외측 바닥부에 히터(62)가 설치되어 있다. 처리실 본체(60)의 하부에는, 처리 대상인 배기 가스를 처리실 내에 도입하는 가스 도입구(3IN)가 형성되고, 처리실 본체(60)의 상부에는, 처리 후의 가스를 배출하는 가스 출구(3OUT)가 형성되어 있다.
처리실(61)의 내부에는, F(불소) 성분을 고정하는 고정 약제(63)가 충전되어 있다. 고정 약제로서, 배기 가스의 분해 능력이 높은 금속 성분과 분해한 F성분을 고정하는 금속 성분으로 이루어지는 혼합 재료가 이용된다. 프로세스 장치로부터 발생한 PFC 가스 및 부생성 가스인 SiF4 등에 포함되는 F성분을 고정 약제에 고정한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 부스터 펌프(2)로부터 배출된 배기 가스는 가스 도입구(3IN)로부터 처리실(61)에 도입된다. 처리실(61)에 도입된 배기 가스 중의 F성분은 고정 약제(63)에 고정되고, 처리 후의 가스는 가스 출구(3OUT)로부터 배출되어 메인 펌프(1)에 흡입된다.
도 6의 (a), 도 6의 (b) 및 도 6의 (c)는 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2) 사이에 접속된 제해부(3)가 직렬 및/또는 병렬로 배열된 복수 대의 제해부로 구성되는 예를 도시한 모식도이다.
도 6의 (a)에 도시한 예에서는, 복수 대(도시예에서는 2대)의 제해부(3)가 직렬로 접속되어 있다. 복수 대의 제해부(3)는 접속 배관을 통해 접속해도 되고, 접속 배관을 없애고 인접하는 2개의 제해부(3)의 가스 출구와 가스 입구를 직접 접속해도 된다.
도 6의 (b)에 도시한 예에서는, 복수 대(도시예에서는 2대)의 제해부(3)가 병렬로 접속되어 있다. 복수 대의 제해부(3)는 접속 배관을 통해 병렬로 접속되어 있다.
도 6의 (c)에 도시한 예에서는, 복수 대의 제해부(3)는 접속 배관을 통해 직렬 및 병렬로 접속되어 있다. 즉, 복수 대(도시예에서는 2대)의 제해부(3)는 접속 배관을 통해 병렬로 접속되고, 또한 한쪽의 접속 배관에는 제해부(3)가 직렬로 2단 배열로 되어 있다.
도 6의 (a), 도 6의 (b) 및 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 복수 대의 제해부(3)를 직렬 및/또는 병렬로 배열함으로써 일련의 제해군(除害群)을 형성할 수 있고, 여러 종류의 프로세스 요구, 복잡한 프로세스 요구에 대응이 가능해진다. 복수 대의 제해부(3)는 배기 가스의 가스량 및 가스종에 따라, 플라즈마식 제해부, 건식 제해부, 촉매식 제해부, 히터식 제해부의 복수 종의 제해부(3)를 조합하여 접속해도 되고, 단일 종의 제해부(3)를 접속해도 된다.
도 6의 (b) 및 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 제해부(3)를 병렬로 배열함으로써, 백업 운전의 실현이 용이해진다. 즉, 한쪽의 제해부(3)의 고장, 메인터넌스시에는 그 외의 제해부(3)로 대응이 가능해져, 프로세스 다운타임을 제로로 할 수 있다.
제해부는 소형이며 저렴하기 때문에, 하나의 프로세스 챔버에 대해 복수의 제해부를 설치하고, 단순한 방법으로 저렴하게 백업 기능을 갖게 하는 것이 가능하다. 백업 방법으로서는 동일한 제해 방식의 제해부를 병렬로 접속해도 되고, 다른 제해 방식의 제해부를 병렬로 접속해도 된다.
제해부는 고정 설치가 아니므로 용이하게 정상품과 교환할 수 있다. 제해부의 교환이 필요한 경우에는, 라인을 백업측의 제해부로 바이패스시키고, 교환하는 제해부를 클램프 커플링 등으로 떼어냄으로써 프로세스 운전을 정지하지 않고 제해부의 교환을 실시할 수 있다. 따라서, 제해부의 메인터넌스를 위해서 프로세스 운전이 중단되어 버리는 일은 없다.
제해부(3)의 단체(單體)의 설계는 불필요하거나, 또는 최소가 되며, 레이아웃 검토만으로 끝난다. 또한, 요구 성능마다 제해부(3)를 표준화하고 있기 때문에, 개조 부품의 제조가 용이하다. 또한, 부품 납기의 단축, 개조 요령의 간소화를 도모할 수 있다.
제해부마다 규격 대응을 행하기 때문에, 새로운 요구 사양에 대해, 규격 인증의 검토, 취득이 필요 없게 된다. 필요에 따라, 접속 배관에 밸브를 설치해도 된다. 복수 대의 제해부(3)를 직렬 및/또는 병렬로 접속하는 경우, 제해부(3)의 설치 위치 방향은 자유롭게 설정 가능하다.
종래, 건식 제해 장치의 경우에는, 프로세스마다 건식 칼럼의 약제의 충전 구성을 변경하고 있었기 때문에, 배기 가스 처리의 최적화를 도모하려고 하면 다종류의 건식 칼럼을 갖추지 않으면 안 되었다. 또한, 충전 구성을 변경하기 위해서는, 그때마다 건식 칼럼을 공장으로 가지고 가서, 내용물인 약제를 교체할 필요가 있었다.
이에 비해, 도 6의 (a), 도 6의 (b) 및 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 복수 대의 제해부(3)를 직렬 및/또는 병렬로 배열함으로써, 복수의 제해부 중 전후의 제해부를, 다른 종류의 약제가 충전된 제해부와 간이하게 교환할 수 있기 때문에, 상이한 프로세스에서 발생하는 배기 가스에 대해서도 배기 가스 처리의 최적화를 용이하게 행할 수 있게 된다.
또한, 현장에서 제해부를 교체함으로써, 신속히 약제의 구성을 변경할 수 있다. 약제의 종류를 변경함으로써, 희가스를 정제하여 재생 이용하는 것도 가능해진다. 또한, H2 처리에 Pd 촉매를 사용함으로써 발열시키고, 그 열을 진공 펌프용의 N2 가스의 가열 등에 재이용할 수 있다.
종래, 히터식 제해 장치의 경우, 유입하는 가스의 유량마다 히터 용량이 상이한 제해 장치를 갖출 필요가 있었다.
이에 비해, 도 6의 (a), 도 6의 (b) 및 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 복수 대의 제해부(3)를 직렬 및/또는 병렬로 배열함으로써, 각각 히터 용량이 상이한 제해부를 여러 종류 준비하면, 유입하는 가스 유량에 맞춰, 히터식의 제해부를 직렬로 또는 병렬로, 또는 직렬과 병렬의 조합으로 배열함으로써, 히터 용량에 과잉의 성능을 갖게 하여 설계하는 일 없이, 유입하는 가스의 유량에 대응한 최적의 제해부를 저렴하게 제공할 수 있다.
또한, 히터식 제해부의 후단에 촉매식 제해부를 설치함으로써, PFC 가스의 처리나 불소 고정도 가능해진다. 또한, 히터식 제해부에서 발생한 열을, 진공 펌프용의 N2 가스의 가열 등에 재이용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제해 기능을 갖는 진공 펌프의 전체의 배치 구성을 도시한 모식도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 메인 펌프(1)와 제해부(3)는 서로 접하고 있고, 부스터 펌프(2)와 제해부(3)는 서로 접하여 배치되어 있다. 여기서, 서로 접하고 있다란, 메인 펌프(1)와 제해부(3)의 케이싱이 서로 접하고 있고, 부스터 펌프(2)와 제해부(3)의 케이싱이 서로 접하고 있는 것을 의미한다. 이 경우, 접촉면에는 실리콘 그리스 등의 열전도성이 좋은 매체를 도포해도 된다. 또한, 메인 펌프(1)와 제해부(3)의 경계부를 공통의 1장의 벽으로 구성하고, 부스터 펌프(2)와 제해부(3)의 경계부를 공통의 1장의 벽으로 구성하며, 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2)와 제해부(3)를 일체화해도 된다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는, 메인 펌프(1) 및/또는 부스터 펌프(2)와, 제해부(3)가 접하고 있거나 또는 일체화되어 있다. 따라서, 이하에 열거하는 효과를 나타낸다.
1) 부스터 펌프(2) 및/또는 메인 펌프(1)와 제해부(3) 사이는 전열성이 우수하여, 펌프의 운전으로 발생한 압축열이 제해 처리에 이용된다. 또한, 제해부(3)에서 발생한 열로 펌프가 가온된다. 또한 메인 펌프(1)에서 발생한 압축열이 제해부(3)를 통해 부스터 펌프(2)에 전열되어, 부스터 펌프(2)를 가온한다.
2) 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2)로 이루어지는 드라이 진공 펌프와 제해부(3)가 일체화되어 있기 때문에, 배관이나, 배관을 가열하기 위한 히터가 필요 없게 되어, 시스템 전체를 저가격화할 수 있다.
3) 부스터 펌프(2)와 메인 펌프(1) 사이의 제해부(3)는 배기 가스 처리를 위해서 투입한 에너지로 발열하기 때문에 가온의 필요가 없고, 히터나 보온재가 필요 없게 되어, 시스템 전체를 저가격화할 수 있다.
4) 메인 펌프(1)나 제해부(3)의 열이 부스터 펌프(2)를 따뜻하게 하기 때문에, 부스터 펌프(2)가 고온화되어, 부스터 펌프(2) 내에서 생성물이 석출되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 부스터 펌프(2)의 가온을 위한 히터나 보온재가 필요 없게 되어, 저가격화를 할 수 있다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2)로 이루어지는 드라이 진공 펌프에 제어부(10)가 부설되어 있다. 도시예에서는, 메인 펌프(1)에 제어부(10)가 부설된 형태가 나타나 있으나, 제어부(10)는, 메인 펌프(1), 부스터 펌프(2), 제해부(3)를 포함하는 진공 펌프 장치 내에 배치되어 있으면 된다. 제어부(10)는, 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2)로 이루어지는 진공 펌프의 제어 및 제해부(3)의 제어를 일괄해서 행하도록 구성되어 있고, 펌프의 신호 입출력의 일부를 제해부(3)에 접속하여, 제해부(3)의 운전 제어 및 스테이터스 감시를 제어부(10)에 의해 실시한다. 즉, 제어부(10)로부터 제해부(3)에 운전·정지 신호를 출력하고, 제해부(3)로부터 제어부(10)에 제해부(3)의 스테이터스 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 제어부(10)는, 제조 장치 등에 있는 고객 제어부(11)와 통신선 등을 통해 송수신이 가능하게 되어 있다. 또한, 제어부(10)는, 집중 감시 시스템(12)에 메인 펌프(1), 부스터 펌프(2) 및 제해부(3)의 스테이터스 신호를 출력하도록 되어 있다.
제어부(10)로부터 메인 펌프(1), 부스터 펌프(2)의 운전 신호가 출력되면, 동시에 제어부(10)로부터 제해부(3)에 운전 신호가 출력되어, 제해부(3)의 운전이 개시된다. 아이들시에는, 제해부(3)의 운전을 정지한다. 제어부(10)에 있어서 제해부(3)의 운전 타이밍의 설정 변경이 가능하게 되어 있다. 펌프의 운전은 리모트 운전, 로컬 운전, COM 운전 중 어느 것에도 대응 가능하게 되어 있다. 제어부(10)에 메인 브레이커를 설치하고 있기 때문에, 제해부(3)에서는 필요 최저한의 전원 부품으로 대응이 가능해진다.
제어부(10)가 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2)로 이루어지는 진공 펌프의 제어 및 제해부(3)의 제어를 일괄해서 행하도록 구성되어 있기 때문에, 장치로부터의 인터페이스를 종래와 같이 진공 펌프용 및 배기 가스 처리 장치용으로 구별하여 준비할 필요가 없어진다. 또한, 제해부(3)는 최소한의 전장계(電裝系)로 구성된다. 또한, 메인 신호의 창구가 진공 펌프가 됨으로써, 장치측 또는 공장측의 제어가 간략화된다.
메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2)로 이루어지는 진공 펌프의 운전 상태에 맞춰, 제어부(10)가 제해부(3)의 제어를 행하기 때문에, 사용 조건, 사용 환경에 맞춘, 제해부·진공 펌프의 싱크로나이즈 운전, 안전 운전의 실현이 가능해진다. 또한, 진공 펌프의 사용 상황에 맞춰 제해부(3)의 운전 모드의 최적화가 도모된다.
메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2)로 이루어지는 진공 펌프의 상태 감시 모니터에, 제해부(3)의 스테이터스 표시가 되기 때문에, 운용이 용이해진다. 마스터의 진공 펌프에 표시되는 스테이터스만으로 일괄 관리가 가능해지고, 제해부·펌프의 이상(異常)을 사용자가 일괄적으로 모니터 가능해진다.
또한, 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2)로 이루어지는 진공 펌프와 제해부(3)의 통합된 정보의 수집이 가능하기 때문에, 트러블 발생시의 진공 펌프와 제해부(3)의 상태를 파악할 수 있고, 트러블 분석이 용이해져, 개선 대응의 시간 단축을 도모할 수 있다.
도 7에서는, 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2) 사이에 접속된 제해부(3)는 1대만 도시되어 있으나, 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2) 사이에 접속된 제해부(3)는, 도 6의 (a), 도 6의 (b) 및 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 직렬 및/또는 병렬로 배열된 복수 대의 제해부(3)로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 복수 대의 제해부(3)와 제어부(10)가 접속되고, 제어부(10)가 제해부(3)의 종류나 수를 자동 인식하는 것이 가능하다. 개별적으로 제어부(10)에서 제해부(3)의 종류와 수를 선택하는 것도 가능하다.
도 8은 진공 펌프가 복수 대의 메인 펌프를 구비한 구성을 도시한 모식도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 복수 대의 메인 펌프(1)는 제해부(3)에 병렬로 접속되어 있다. 복수 대의 메인 펌프(1)는 병렬 운전된다. 메인 펌프(1)는 1대로 제조 장치의 챔버를 배기할 수 있는 배기 성능이 있으나, 2대 병렬 운전함으로써 배기 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 1대의 메인 펌프(1)가 고장 등으로 정지한 경우라도, 다른 1대의 메인 펌프(1)가 운전을 계속할 수 있기 때문에, 제조 프로세스에 지장이 생기는 일은 없다. 또한, 접속 배관에는 밸브(V1, V2)가 설치되어 있기 때문에, 1대의 메인 펌프(1)를 운전하여 제조 프로세스를 계속하면서 고장 등으로 정지한 메인 펌프(1)의 메인터넌스 또는 교환이 가능하다. 한편, 밸브(V1, V2)는 생략하는 것도 가능하다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는 부스터 펌프(2)가 직렬 및 병렬로 배열된 복수 대로 구성되는 예를 도시한 모식도이다.
도 9의 (a)에 도시한 예에서는, 복수 대(도시예에서는 2대)의 부스터 펌프(2)가 직렬로 접속되어 있다. 복수 대의 부스터 펌프(2)는 접속 배관을 통해 접속해도 되고, 접속 배관을 없애고 인접하는 2개의 부스터 펌프(2)의 배기구와 흡기구를 직접 접속해도 된다.
도 9의 (b)에 도시한 예에서는, 복수 대(도시예에서는 2대)의 부스터 펌프(2)가 병렬로 접속되어 있다. 복수 대의 부스터 펌프(2)는 접속 배관을 통해 병렬로 접속되어 있다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수 대의 부스터 펌프(2)를 직렬 및/또는 병렬의 조합으로 접속함으로써, 부스터 펌프(2)가 1대인 경우와 비교하여 메인 펌프(1)의 배기 속도를 보다 상승시킬 수 있고, 또한 배기 가능한 가스 유량을 크게 할 수 있다.
도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수 대(도시예에서는 2대)의 부스터 펌프(2)가 병렬로 접속되어 있는 경우, 복수 대의 부스터 펌프(2)는 병렬 운전된다. 부스터 펌프(2)는, 1대로 메인 펌프(1)의 배기 속도를 충분히 상승시키는 성능이 있으나, 2대 병렬 운전함으로써 1대와 비교하여 2배의 배기 속도를 얻을 수 있다. 또한, 1대의 부스터 펌프(2)가 고장 등으로 정지한 경우라도, 다른 1대의 부스터 펌프(2)가 운전을 계속할 수 있기 때문에, 제조 프로세스에 지장이 생기는 일은 없다. 또한, 접속 배관에는 밸브(V1, V2)가 설치되어 있기 때문에, 1대의 부스터 펌프(2)를 운전하여 제조 프로세스를 계속하면서 고장 등으로 정지한 부스터 펌프(2)의 메인터넌스 또는 교환이 가능하다. 한편, 밸브(V1, V2)는 생략하는 것도 가능하다.
도 10은 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2)를 접속하고 있는 제해부(3)를 바이패스하는 바이패스 유로를 형성한 구성을 도시한 모식도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 부스터 펌프(2)와 제해부(3)를 연결하는 유로로부터 분기시켜 바이패스 유로(15)를 형성하고, 바이패스 유로(15)의 하류단을 제해부(3)와 메인 펌프(1)를 연결하는 유로에 접속하고 있다. 부스터 펌프(2)와 제해부(3)를 연결하는 유로에는 메인 밸브(MV)를 설치하고, 바이패스 유로(15)에는 바이패스 밸브(BV)를 설치하고 있다.
도 10에 도시한 구성에 의해, 배기 가스의 무해화 처리를 필요로 하지 않을 때에는, 메인 밸브(MV)를 폐쇄하고 바이패스 밸브(BV)를 개방함으로써, 제해부(3)를 바이패스하여 제해부(3)의 운전을 정지하고, 펌프 기능만을 사용하는 것이 가능하다. 따라서, 에너지 절약을 도모할 수 있다.
다음으로, 드라이 진공 펌프의 운전 중에 제해부(3)의 운전 상태를 변경하는 경우의 제어 방법에 대해 설명한다.
드라이 진공 펌프는 인버터에 의해 모터를 제어하여 구동된다. 인버터는 모터를 정격 회전 속도로 제어한다. 그 출력 전력은 모터의 부하에 의해 자동적으로 제어된다. 즉, 모터 부하가 커지면, 자동적으로 인버터의 출력 전력이 증가하여, 운전 회전수가 유지된다. 한편, 드라이 진공 펌프의 특성으로서, 흡인하는 가스 유량이 많아지면 모터 부하가 증가한다. 펌프의 구조에 따라 가스량과 모터 부하의 관계는 다양하지만, 어떻든 흡인 가스량에 따라 모터 부하가 변화한다.
미리 흡입 가스량과 모터 부하와 인버터 출력 전력의 관계를 명백히 해 둠으로써, 인버터의 출력 전력으로부터 흡입 가스량을 추정할 수 있다. 가스를 흡입하고 있지 않을 때에는 제해 기능을 필요로 하지 않기 때문에, 가스가 흐르고 있는지의 여부를 추정하고, 흐르고 있지 않을 때에는 자동적으로 제해부의 운전을 정지함으로써 에너지 절약을 도모할 수 있다.
다음으로, 구체적인 제어 방법을 설명한다. 부스터 펌프(2)의 구동에 이용되는 인버터의 출력 전력을 감시하여, 본 전력이 임계값 A를 상회했거나, 또는 하회한 경우에는 제해부(3)의 운전을 정지한다. 임계값 B를 하회했거나, 또는 상회한 경우, 제해부(3)의 운전을 재개한다. 제해부(3)의 운전을 정지시킬 때에는, 도 10에 있어서 메인 밸브(MV)를 폐쇄하고 바이패스 밸브(BV)를 개방하여, 가스가 바이패스 유로(15)를 흐르도록 한다.
상기 제어 방법에서는, 제해부(3)의 ON/OFF 제어를 행하였으나, 제해부(3)의 운전 강도를 변경하는 제어를 행할 수도 있다. 즉, 부스터 펌프(2)의 구동에 이용되는 인버터의 출력 전력으로부터 추정되는 흡입 가스량에 따라 제해부의 운전 강도를 다단계(예컨대, 고, 중, 저)로 설정해 두고, 인버터의 출력 전력을 감시하여 흡입 가스량이 적을 때에는 제해부(3)를 저강도로 운전함으로써 에너지 절약을 도모할 수 있다.
전술한 양태에서는, 부스터 펌프(2)의 구동에 이용되는 인버터의 출력 전력으로부터 흡입 가스량을 추정하였으나, 이하의 방법으로 추정해도 된다.
(1) 메인 펌프(1)의 구동에 이용되는 인버터의 출력 전력으로부터 흡입 가스량을 추정한다. 한편, 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2) 중 어느 하나로 추정하는 경우에는, 응답의 속도에는 차이가 없다. 단, 가스량에 의한 출력 전력의 변화가 현저히 나타나는 쪽이 가스량의 추정이 용이하다고 생각되기 때문에, 출력 전력의 변화가 현저히 나타나는 쪽을 선택한다.
(2) 부스터 펌프(2)의 구동에 이용되는 인버터의 출력 전력과 메인 펌프(1)의 구동에 이용되는 인버터의 출력 전력의 양방으로부터 흡입 가스량을 추정한다. 이 경우, 메인 펌프(1)와 부스터 펌프(2)의 흡입 가스량의 추정량이 많은 쪽은, 생성물 등, 가스량 이외의 요소에 의해 부하가 커지고 있을 가능성을 고려하여, 흡입 가스량의 추정량이 적은 쪽에 따라 제해부를 제어함으로써, 에너지 절약성을 높일 수 있다.
도 11은 제해부(3)를 격납하는 인클로저를 설치한 구성을 도시한 모식도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 부스터 펌프(2)와 제해부(3)는 연결부를 통해 연결되고, 제해부(3)와 메인 펌프(1)는 연결부를 통해 연결되어 있다. 제해부(3)는 인클로저(6)에 의해 격납되어 있다. 인클로저(6)는, 기밀 구조로 되어 있으며, 배기 덕트에 접속하기 위한 배기부(6a)를 구비하고 있다. 도 11에 도시한 바와 같이, 제해부(3)가 인클로저(6)에 덮여 있고, 상기 인클로저(6)를, 설치한 설비의 배기 덕트에 접속함으로써 인클로저 자체가 부압으로 유지되기 때문에, 만일, 제해부(3)에서 누설이 있었던 경우에도, 유해한 가스가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
지금까지 본 발명의 실시형태에 대해 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 기술적 사상의 범위 내에서 여러 가지 다른 형태로 실시되어도 되는 것은 물론이며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.
1: 메인 펌프 1d: 배기구
2: 부스터 펌프 2a: 흡기구
3: 제해부 3IN: 가스 도입구
3OUT: 가스 출구 10: 제어부
11: 고객 제어부 12: 집중 감시 시스템
15: 바이패스 유로 30: 처리실 본체
31: 처리실 32, 33: 전극
34: 전원 40: 처리실 본체
41: 처리실 42: 히터
50: 처리실 본체 51: 처리실
52: 처리제 60: 처리실 본체
61: 처리실 62: 히터
63: 고정 약제

Claims (12)

  1. 배기 가스를 처리하는 제해부(除害部)를 부설한 진공 펌프로서,
    상기 진공 펌프는, 대기압으로부터 배기 가능한 메인 펌프와 이 메인 펌프의 배기 속도를 상승시키는 부스터 펌프를 구비한 드라이 진공 펌프로 이루어지며,
    적어도 하나의 배기 가스를 처리하는 제해부를 상기 메인 펌프와 상기 부스터 펌프 사이에 접속한 것을 특징으로 하는 제해 기능을 갖는 진공 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제해부는, 플라즈마식 제해부, 건식 제해부, 촉매식 제해부, 히터식 제해부인 것을 특징으로 하는 제해 기능을 갖는 진공 펌프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 메인 펌프와 부스터 펌프 사이에 접속된 제해부는, 직렬, 병렬, 또는 양자 모두로 배열된 복수 대의 제해부로 구성되는 것을 특징으로 하는 제해 기능을 갖는 진공 펌프.
  4. 제3항에 있어서, 복수 대의 제해부를 병렬로 접속함으로써, 제해부의 백업 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 제해 기능을 갖는 진공 펌프.
  5. 제3항에 있어서, 상기 복수 대의 제해부는, 배기 가스의 처리 형식, 배기 가스의 처리량, 배기 가스의 처리 성능 중 적어도 하나가 상이한 제해부인 것을 특징으로 하는 제해 기능을 갖는 진공 펌프.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 진공 펌프와 제해부를 일괄해서 제어하는 제어부를 상기 진공 펌프에 구비한 것을 특징으로 하는 제해 기능을 갖는 진공 펌프.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진공 펌프는, 1대의 메인 펌프를 구비하거나, 또는 병렬로 접속된 복수 대의 메인 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 제해 기능을 갖는 진공 펌프.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진공 펌프는, 1대의 부스터 펌프를 구비하거나, 또는 직렬, 병렬, 또는 양자 모두로 접속된 복수 대의 부스터 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 제해 기능을 갖는 진공 펌프.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진공 펌프는, 상기 제해부를 바이패스하는 가스 유로를 구비하고, 가스의 무해화를 필요로 하지 않을 때에는 제해부를 바이패스하여 펌프 기능만을 사용하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 제해 기능을 갖는 진공 펌프.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부스터 펌프의 구동에 이용되는 인버터의 출력 전력을 감시하고, 상기 출력 전력의 값에 기초하여 상기 제해부의 운전 상태를 변경하는 것을 특징으로 하는 제해 기능을 갖는 진공 펌프.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 메인 펌프, 상기 부스터 펌프, 또는 양자 모두와, 상기 제해부가 접하고 있거나 또는 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 제해 기능을 갖는 진공 펌프.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진공 펌프는, 상기 제해부를 격납하는 인클로저(enclosure)와, 이 인클로저를 배기 덕트에 접속하기 위한 배기부를 구비한 것을 특징으로 하는 제해 기능을 갖는 진공 펌프.
KR1020150035975A 2014-03-17 2015-03-16 제해 기능을 갖는 진공 펌프 KR102136182B1 (ko)

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