TW201011272A - A method for determining the total leak rate of a vacuum system and vacuum system - Google Patents

Description

201011272 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種用以測定真空系統之總洩漏率的 方法及一種實施該方法之真空系統。 【先前技術】 爲了檢査個別裝置之緊密度，已知使用氦洩漏偵測之 緊密度測試方法。在此，例如將待測設備包圍在一氦氣嚢 I 中或放置在一塡充有氦之空間中。另外知道爲了局部測 試，將氮噴灑至一待測裝置之零件。之後，操作該待測設 .備之真空栗或使該真空泵連接至該設備。然後，測量該泵 所運送之氦。由此可測定該設備之整體洩漏率。這些方法 確實允許該洩漏率之非常準確測定，但是它們在經濟效益 上只能實施於個別較小設備或裝置》只能在有限範圍內， 使用這些方法來檢査一整個真空系統。在此上下文中，應 該考量真空系統包括複數個個別設備及裝置，其中一整個 ❹ 真空系統有時可以包括50個以上，甚至100個以上個別設 備或零件。此外，真空系統常常包括可能例如具有10m3以 上（特別是大於20m3以上）容積之大製程室。在經濟效益上 不可能將整個真空系統包圍在一氦氣囊中，然後能偵測由 一泵手段所抽吸之氫。 要檢査一真空系統之總洩漏率，可進一步在該製程室 中增加部分真空及關閉所有與該製程室連接之饋送管線。 之後，隨時間測量該製程室中之壓力增加。由於該壓力增 201011272 加及已知容積，可以減少洩漏率。在此方法中，只測試在 真空泵之上游的零件。特別是如果容積太大或預期不同程 度之污染，則只有真空泵及排氣管線很難以此方法來測試。 然而，萬一製程氣體係可燃的或爆炸性的或萬一它們 係相當氣體混合物，氧氣含量之精準測定係必要的，以確 定待運送之媒介的爆炸或燃燒限制。這是一需要相當準確 性之安全相關測試。 【發明內容】 ^ 本發明之一目的提供一種用以測定真空系統之總洩漏 率的方法，該方法允許以簡單方式（特別是以經濟方式）測 定總洩漏率。特別地，該方法用以觀測待運送媒介或製程 氣體之爆炸及可燃限制。本發明之另一目的提供一種可實 施該方法之真空系統》 依據本發明之用以測定真空系統的總洩漏率之方法特 別適用於大容積真空系統及/或包括複數個個別裝置或設 Q 備之真空系統。這些真空系統具有有數個m3之容積（特別 是大於10m3或甚至大於20m3之容積）的製程室。再者，本 發明之方法特別適用於具有複數個個別設備或儀器或裝置 之系統，其中該數目可能大於50個，特別是大於100個" 該製程室與一通常包括數個真空泵之泵手段連接。該真空 系統可以由複數個製程室所構成或可能包括複數個抽氣系 統。 朝流動方向上看，在該泵手段之下游處可以設置一排 201011272 氣淨化系統。該排氣淨化系統淨化該等製程氣體。依據本 發明所配置之真空系統進一步包括一像氧氣感測器之感測 裝置。朝流動方向看，在該泵手段之下游處設置該感測裝 置；假設存在這樣的排氣淨化系統，該感測器最好儘可能 靠近該排氣淨化系統。 特別地，該感測器可以與一控制及/或評估裝置連接， 該感測器最好亦與該系統之調整閥連接及用以控制該系 統。 在依據本發明之用以測定真空系統之總洩漏率的第一 方法中，在第一步驟中切斷至該真空室之製程氣體供應。 例如，此藉由不啓動或關閉製程氣體供應管線或藉由保持 供應管線關閉來達成。較佳地爲此目的而設之電閥以藉該 控制裝置控制較佳。在下一步驟中，將一載體氣體（最好是 一惰性氣體）供應至該製程室中。氮氣係所選惰性氣體。根 據所使用之感測器，亦可以使用其它氣體，其中應該注意 Q 到避免因該氣體而造成測量之訛誤。 以該泵手段運送該載體氣體。再者，該泵手段運送因 洩漏而進入該製程室之氣體或空氣。朝流動方向來看，以 在該泵手段之下游處所配置之感測器來測量一氣體成分之 含量。最好，使用一氧氣感測器來測量該氧氣含量，此乃 因爲氧氣構成空氣之最大部分。根據該氣體成分之測量含 量，測定該真空系統之總洩漏率。依據本發明，最好可以 簡單方式來實施，此乃因爲該氧氣含量佔空氣之約21 %及 201011272 當抽吸該載體氣體時，空氣經由洩漏進入該系統。根據所 測量之氧氣含量或在該空氣中之其它氣體成分的測量含 量，可以參考例如在該控制裝置中所儲存之對照表（tables) 之簡單且快速方式來測定該總洩漏率。 最好，知道該載體氣體之流速（亦即，每單位時間被供 應至製程室之載體氣體的容積）。因此，特別在一直接被供 應該對應資料之評估裝置中可允許該真空系統之總洩漏率 的精確計算。 在一特定較佳實施例中，所使用之氧氣感測器係一用 以測量氧氣含量％〃〇1.之氧氣感測器。特別合適的氧氣感測 器係使用電解方法來測量氧氣含量％ vol.之感測器。例如， 此可以是來自Drager公司之"Polytron"感測器。這樣的感測 器在大氣壓力大致頻繁之區域中可靠地操作。對於該感測 器設在該泵手段沿流動方向之下游，以及如果設有排氣淨 化系統，設在其上游之較佳配置而言，此亦真確無誤。 有了已知或經由一合適感測器所測量之該載體氣體的 流速（特別是一固定流速）及有了測量氧氣含量％vol.，可以 數學或使用儲存對照表之簡單方式來測定該總洩漏率。爲 達此目的，較佳地亦知悉載體氣體之運送容積。 當運送可燃或爆炸性氣體時，必須考量空氣中之氫氣 的下爆炸極限係約4%。因此，必須確定在該系統中之氧氣 濃度不超過0.8%vol.。因而，對於在該製程氣體中之一已 知氫氣流量或一已知氫氣含量而言，可獲得在該整個真空 L S1 201011272 系統中之最大可接受空氣洩漏。個別極限將依安全需求或 在運送可能額外其它可燃或爆炸性氣體或氣體混合物的時 候而有所不同。 根據該真空系統之總洩漏率的上限，特別是一製程相 關上限，本發明提供對系統之釋放，只要未達到該對應上 限即可。在一較佳實施側中，該系統之對應阻擋或釋放自 動地發生及可能受現存控制之影響。 依據本發明，當界定該氣體洩漏率之上限時或當測定 該氣體洩漏率時，考量該製程氣體之氣體百分比及/或在製 程期間所形成之氣體的氣體百分比。因此，最好考量例如 該製程氣體本身包含氧氣，以致於例如已經以低總洩漏率 形成一爆炸性氣體混合物。再者，例如考量在該製程中會 形成有害氣體或氣體混合物或例如氧氣。在一尤佳實施例 中，當界定該總洩漏率之上限或當測定該總洩漏率時，需 考量或包含此。 Q 要保證該真空系統之安全，最好以規律時間間隔實施 本發明之方法。再者，可在每一製程開始前（例如，在每一 新的批號前），實施該方法。可能會兼有一般效能及在每一 製程開始前之效能。此依製程開始之頻率及所需安全之程 度而定。 依據本發明之用以測定真空系統的洩漏率的另一方法 一連續方法。在此情況中，如上所述配置該真空系統。特 別地’在該泵手段沿流動方向之下游，以及如果設有排氣 201011272 淨化系統，在其上游處配置一感測器，較佳爲一氧氣感測 器。在本發明之此實施例中，最好在運轉製程期間，亦即， 當將一製程氣體供應至該製程室時，在該排放氣體中測量 一氣體成分之含量，特別是氧氣含量。又’最好傳送該氧 氣含量至一評估裝置。此外，該評估裝置知道該製程氣體 之成分或該製程排放氣體，例別是氧氣之含量。由此可測 定一總洩漏率，以及特別地，可界定基於安全理由而不應 超過之該總洩漏率的上限，以便避免爆炸性或可燃氣體混 ®合物之形成。 必須知道該製程氣體或該製程排放氣體之氧氣含量， 以便測定會形成爆炸性或可燃氣體之臨界氧氣含量。已知 或可以以一個別氫氣感測器測量該氫氣含量。 最好，以該氧氣感測器測量該氧氣含量％vol.。如果測 量該氫氣含量，則最好以％vol來測量。 在該用以測定一總洩漏率之連續方法中，最好在超出 0 一第一極限値時，發出一警報信號。此可以是一聽覺及/或 一視覺警報信號。該下限値最好是一極限値，其中在該極 限値下該製程可能進入一關於該等氣體之可燃性或爆炸性 形成的臨界範圍，但不需要關閉該系統。最好，當超出一 第二極限値時，自動關閉該系統。在此，根據該等個別安 全需求，選擇該第二極限値，以便超越可燃性或爆炸性之 風險。 尤佳者係針對該總洩漏率之循環及連續測定來合倂實 201011272 施上述兩個方法。 適用於該方法而實行的真空系統係一僅具有一附加感 測器（特是一氧氣感測器）之傳統真空系統。在此，最好在 該泵手段沿流動方向下游配置該感測器，以便該感測器特 別位於該系統之幾乎大氣壓力頻繁的部分中。最好，該感 測器係與一評估裝置，特別是一電子評估裝置連接，該評 估裝置根據一氣體成分之測量含量，特別是該氧氣含量， 立即計算該總洩漏率》 在一特別較佳實施例中，該感測器不是配置在直接連 接至該栗手段及可能通向一排氣淨化系統之管線中，而是 在一至此管線之旁通管中。此特別在本發明之循環方法中 係可實行的，因爲在此情況中，該感測器不是連纘遭遇排 氣流量。爲此目的，在該旁通分支中可以提供一只在實施 該循環測量方法時打開之閥門（特別是一電控閥）。 最好，該真空系統之製程室係與一載體氣體供應裝置 〇 連接。該載體氣體供應裝置可以經由一閥門與一流量計裝 置連接。在一較佳實施例中，該閥門（最好是一電控閥）係 可經由該控制及評估裝置來控制。因此，可以一完全自動 方式實施本發明之循環測定方法。 當實施本發明之上述連續方法時，最好在該製程氣體 供應管線中提供一與一最好是電控閥相關連之對應流量計 裝置。因此，可以一簡單方式測量所供應之製程氣體容積。 下面參考一較佳實施例來詳細說明本發明。 -10- 201011272 【實施方式】 該真空系統包括一例如用以在內部實施一太陽能面板 用之塗佈製程的製程室10〇經由以箭頭12所表示之管線， 可供應不同製程氣體至該製程室10»該製程室10係經由一 抽吸管線14與一泵手段16連接。該泵手段16從該製程室 抽吸該製程氣體及將它經由一管線18運送至一排氣淨化 系統19。 爲了實施本發明之該兩個方法，在一旁通管20中設置 ❹ 一氧氣感測器22及一電控閥24。與該管線18 —起在該泵 手段16沿流動方向下游的旁通管20最好靠近該排氣淨化 系統19。該旁通管20直接導引分支出來的排放氣體至該排 氣淨化系統。該氧氣感測器22及該電控閥24係與一控制 及評估裝置26連接。 爲了實施用以測定一總洩漏率之循環方法，經由一管 線28供應載體氣體至該製程室。在該管線28中配置一流 Q 量計裝置30。該流量計裝置30具有一電控閥32。該流量 計裝置30及該閥門32係與該控制及評估裝置26連接。 當實施用以測定一總洩漏率之本發明的連續方法時， 可省略至該製程室10之該等個別供應管線。然而，取而代 之，必需測量氣體流量12。爲此目的，可以在該等製程氣 體供應管線中設置一個別流量計裝置。 爲了實施本發明之循環測量方法，以一已知流速經由 該供應管線28供應一載體氣體至該製程室10。該所供應之 201011272 載體氣體流速係已知的或者可以被測量 評估裝置26。亦將該氧氣感測器22所i 傳送至該控制及評估裝置26。該評估裝 統之整個空氣洩漏。因爲空氣之氧氣含 21%，所以由此亦可根據該空氣洩漏率3 如果供應例如lOOsccm之載體氣體 氣感測器顯示6%vol.，則該系統之整個 對於空氣中之21 %的氧氣含量而言，此伯 ◎ 流量。於是，在一連續方法中，如果該 如該製程氣體本身之氧氣含量和在該製 氣係已知的，則可根據該氧氣感測器所 系統之空氣洩漏率。 雖然已參考特定實施例來描述及說 發明並非意欲侷限於所說明實施例》: 知，在不脫離下面申請專利範圍所界定 Q 圍內，可實施變更及修改。因此，意欲 請專利範圍內之所有這樣的變更及修改 本發明內。 【圖式簡單說明】 第1圖描述一可實施本發明之方法 及傳送至該控制及 則量之氧氣的％vol. 置由此可測定該系 量係已知，且約爲 !!ί定該氧氣流量。 至該製程室及該氧 洩漏率爲40sccm。 [計8.4sccm之氧氣 製程氣體流量及例 程期間所產生之氧 測量之數値測定一 明本發明，但是本 热習該項技藝者咸 之本發明的實際範 將落在該等所附申 及其均等物包含於 的真空系統。 L S1 -12- 201011272 【主要元件符號說明】 10 製 程 室 , 12 管 線 14 抽 吸 管 線 16 泵 手 段 18 管 線 19 排 氣 淨 化 系 統 20 旁 通 管 22 氧 氣 感 測 器 24 電 控 閥 26 控 制 及 評 估 裝置 28 管 線 30 流 量 計 裝 置 32 電 控 閥

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Claims (1)

1. 201011272 七、申請專利範圍： 1. 一種用以測定一真空系統之總洩漏率的方法，該真空系 統包括一製裎室（10)及一與該製程室（1〇)連接之栗手段 (16)，該方法包括下列步驟： 停止供應製程氣體至該製程室（10); 供應一載體氣體至該製程室（10); 以該泵手段（16)運送該載體氣體及一洩漏氣體； 測量該抽吸氣體之一氣體成分的含量；以及 〇 根據該氣體成分之測量含量測定該真空系統之總洩漏 率。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中以一固定已知流速 供應該載體氣體至該製程室（10)。 3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中以％v〇l.測量該 氣體成分之含量。 4. 如申請專利範圍第1至3項中之一的方法，其中該使用 Λ 載體氣體係一惰性氣體及/或測量該氧氣含量。 5. 如申請專利範圍第1至4項中之一的方法，其中根據該 總洩漏率之一界定上限，當超出該上限時，爲了生產， 不釋放該系統。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中當界定該總洩漏率 之上限時或當測定該總洩漏率時，考量該製程氣體之氣 體比例及/或在該製程期間所產生之氣體。 7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該等考量製程氣體 係氧氣及/或可燃氣體

   -14- .201011272 8.如申請專利範圍第1至7項中之一的方法，其中以規律 時間間隔及/或特別在每一製程開始前實施方法。 9_ 一種用以測定一真空系統之總洩漏率的方法，該真空系 統包括一製程室（10)及一與該製程室（10)連接之栗手段 (16)，該方法包括下列步驟： 在一運轉製程期間測量一氣體成分之含量；以及 根據該氣體成分之測量含量及該製程氣體流量測定該 真空系統之總洩漏率。 〇 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中測量該氣體成分（氧 氣）及該製程氣體之氫氣含量係已知的。 11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中以％ ν〇1·測量該氧氣 含量及/或以％vol.測量該氫氣含量。 12. 如申請專利範圍第9至11項中之一的方法，其中當超 出一第一極限値時，產生一警報信號，以及/或者當超出 一第二極限値時，自動關閉該真空系統。 Q 13·如申請專利範圍第9至12項中之一的方法，其中朝流 動方向觀看’在該泵手段（16)之下游測定該氣體成分之 含量。 14· 一種如申請專利範圍第1至8項中之—的真空系統之總 洩漏率的循環測定之方法，其中在該生產製程期間額外 實施如申請專利範圍第9至13項中之一的真空系統之總 洩漏率的連續測定之方法。 15.—種真空系統，其中可實施如申請專利範圍第丨至14 ί S 1 -15- 201011272 ' 項中之一的方法，包括： 一製程室（10); 一泵手段（16)，與該製程室（10)連接； 一感測器（22) ’用以測定一氣體成分之含量及配置在該 製程室（10)之朝流動方向的下游處；以及 一評估裝置（26)，用以測定該總洩漏率及與該感測器（22) 連接。 16. 如申請專利範圍第15項之真空系統，其中，在一分支 〇 (20)(特別是一與該泵手段（16)之出D連接之管線（18)的 旁通管）中配置該感測器。 17. 如申請專利範圍第15或16項之真空系統，其中，在該 泵手段（16)之沿流動方向下游配置排氣淨化裝置（19)，該 、感測器（22)係配置在該淨化裝置之上游。 18. 如申請專利範圍第15至17項中之一的真空系統，其 中，一載體氣體供應裝置（28, 3 0)與該製程室連接。 ❹ -16-