TWI408284B - 真空幫浦 - Google Patents

Description

真空幫浦

本發明係有關於一真空幫浦。

用以自諸多半導體工具處壓送流體之真空幫浦配置通常運用一多級正位移幫浦做為一持壓幫浦，該正位移幫浦利用多個相互嚙合之轉子。該等轉子可在每級中具有同樣類型之輪廓，或每級之輪廓皆可改變。

許多半導體製程利用或產生潛在可燃之混合物，其含有例如氫氣及矽甲烷。此類混合物之壓送需付以極度的關切於源自該幫浦之前端管線及排放管線之洩漏保全，以確保無空氣進入該管線而形成一可燃性環境。此外，在某些製程中，一燃料及氧化劑，例如TEOS（四乙氧基矽烷）及臭氧，可同時流經幫浦。此情況下，該幫浦中任何之熱點皆可提供該燃料所需之中間點火源，其可能導致危險之火焰經由幫浦而傳遞入該排放管線。

本發明諸多較佳具體實施例之至少一目的為找尋解決這些及其他問題之方法。

在一態樣中，本發明提供一真空幫浦，其包括一連續之點火源，以供點燃在一經壓送流體中之一燃料，藉而調整自該幫浦所排出之流體中之該燃料的濃度。

藉由將一連續之點火源導入該幫浦，可有計劃地引發一在該經壓送流體中之任何燃料/氧化劑混合物間的反應，在該幫浦中將處於一相當低的流體壓力。藉由有計劃地在一受控制的位置引發該反應，可確保因此類反應所造成之該壓力上升（通常約為起始壓力之十倍）將低於大氣壓力，以致使該反應可被限制在該幫浦中而不會造成危險或無危險存在。

將自該幫浦排放流體中之該燃料濃度調整至低於其較低之爆炸界限點(LEL)可使在該幫浦出口下游處因來自該幫浦排放管線中一洩漏而形成一可燃性環境之機率降至最低。為達成此目的，被引發於該幫浦中之諸多反應將無需在該燃料自該幫浦排出之前完成。此外，有計劃地使該流體起反應以維持該燃料濃度低於其LEL可將洗滌流體（例如氮氣）含量降至最低，其否則有必要使該燃料濃度降低至其LEL以下，藉以節省成本。

該連續之點火源能夠以任何合宜之方式提供，例如藉由一電子式放電裝置，火星塞，高溫燈絲，輝光放電或其他電漿源。

在該等較佳具體實施例中，該幫浦為一多級真空幫浦，且該連續之點火源位於該幫浦之相鄰級之間。因此，在一第二態樣中，本發明提供一多級真空幫浦，其包括一位於該幫浦相鄰級之間的連續點火源，以點燃在一經壓送之流體中之一燃料。

該幫浦宜包括複數個連續之點火源，其分別位於該幫浦對應之相鄰級之間。藉由在對應之多個位置處將該等連續之點火源引入該幫浦中，其間之該流體壓力自例如50 mbar變化至950 mbar，該經壓送之流體中之任何燃料/氧化劑混合物將在該幫浦中之一壓力範圍上反應。在一壓力範圍上擴散該反應可確保藉燃料點燃而在該幫浦中所造成之壓力上升將會小於大氣壓力。

鑑於在該幫浦中有計劃地引發之該等反應，將有必要增加供給至該幫浦之冷卻劑量。在一較佳具體實施例中，該連續之點火源位於該幫浦多級間之一燃燒室中。將至少部分之反應限制在一燃燒室中可有利於提供額外的冷卻至該幫浦。

該幫浦具有注入一流體氣流至該幫浦之機構，該流體包括例如一氧化劑，空氣，潔淨之乾空氣(CDA)或氧氣，以供協助該燃料之點燃。此流體氣流亦可或包括一燃料，以便可增加在該幫浦內發生點燃之可能性。將氧化劑及/或燃料有計劃地導入該幫浦可增加燃料在該幫浦中燃燒的可能性。此流體氣流可合宜地在該幫浦相鄰級之間注入該幫浦，例如經由一通口將一如氮氣之淨化氣體注入該幫浦。若該幫浦具有一燃燒室，則該流體氣流較佳地係被直接注入該燃燒室。

在另一態樣中，本發明提供一處理一流體之方法，該流體含有一燃料，該方法包括輸送該流體至一真空幫浦，且在該幫浦中點燃該燃料以調整自該幫浦所排出之流體中該燃料之濃度。

圖1顯示一吾人已知之多級幫浦10之範例。該幫浦10包括一加壓室12，而一對平行之軸桿14（僅顯示其一）穿過該加壓室。一軸桿14可經由一馬達16驅動。在鄰接該馬達16處，每一軸桿14承載著一正時齒輪18。

各軸桿14支撐著複數個與其一齊轉動之轉子。在此範例中，雖然該幫浦可承載任何數量之轉子，惟各軸桿承載著四個轉子20，22，24及26或與其一體成形。該等轉子以互補配對之型式被配置，且該等配對以縱排被配置在其對應之軸桿14上。該等轉子可具有一羅茲(Roots)輪廓，娜雷(Northey)輪廓（或"爪形"）、或螺旋狀輪廓。該等轉子在每級中具有相同之輪廓，或每級中之輪廓均可改變。舉例而言，具有一螺旋狀輪廓之轉子在每級中之節距不同。

該加壓室12藉由隔板28、30及32而被區分為四個間隔位置，每個位置由一對轉子所佔據。該加壓室12之一入口34直接與該等轉子20所佔據之位置連通，該加壓室12之一出口36直接與該等轉子60所佔據之位置連通。流體通路38，40，42及43允許該經壓送之流體自該入口34流至該出口36，而來自該出口之經壓送流體之流動則由單向閥44所控制。

使用時，當該馬達驅動一軸桿14時，兩軸桿14藉由該正時齒輪18而同時被驅動，故可同步驅動不同對之輪廓轉子20至26。欲壓送之流體將進入該入口34且連續經由通路38，40，42及43而被加壓，直到如箭頭所示地自該出口36排出為止。該幫浦可在不使用該加壓室中之潤滑劑的情況下得到一相當的真空（例如約或低於0.01 mbar）。其可在低壓下維持一高度真空能力，且將該經壓送之流體壓縮至至少為大氣壓力。

圖2顯示一根據本發明之一多級幫浦100之第一具體實施例。雖然該幫浦100之路徑可因例如該等轉子之數量及尺寸、該入口、出口及其間流體通道之位置、該連結器16之位置及特性等等因素而與該幫浦10不同，但為了達簡化之目的，圖2中之該幫浦100代表圖1所示該幫浦之一改良。如圖所示，該幫浦100與該已知幫浦10之不同處在於該幫浦100具有至少一連續且用於內含於該經壓送流體中之燃料的點火源。藉由有計劃地使該幫浦100中之燃料連續點燃，自該幫浦100所排出之該流體中之燃料的濃度可被維持在低於其較低之爆炸界限點(LEL)處。

在該所示之具體實施例中，該幫浦100含有兩個點火源102a及102b，其皆位於該幫浦100之相鄰級之間，即點火源102a位於轉子22及24之間，點火源102b位於轉子24及26之間。該幫浦100亦可包括一位於各相鄰級之間的點火源，必要時兩或多個點火源可位於各加壓級之間。藉由在對應位置處將多個連續點火源引入於該幫浦中，其間該流體壓力自例如50 mbar變化至950 mbar，該經壓送流體中之任何燃料/氧化劑混合物將在該幫浦中之一壓力範圍上反應。擴展該在一壓力範圍上之反應可確保該幫浦中因燃料點燃所產生之壓力上升可小於大氣壓力，以便可限制流體燃燒於該幫浦100中。

各點火源可為任何合宜之形式，例如一電子式放電裝置，火星塞，高溫燈絲，輝光放電或其他電漿源。

為協助該經壓送之流體中燃料之燃燒，例如潔淨乾空氣(CDA)或氧氣之氧化劑可經由一淨化通口104注入該幫浦100，這點是有利於若該經壓送之流體含有不足量之氧化劑而在該幫浦中燃燒之狀況。為提昇該幫浦中燃燒之可能性，此注入之流體可選擇性的包括一燃料或一燃料及氧化劑之混合物。

鑑於在該幫浦中有計劃的引發該等反應，將有必要增加供給至該幫浦之冷卻劑量。在圖3所示之具體實施例中，該流體通路43之尺寸已加大，以利在該幫浦200之加壓級之間界定一燃燒室。此將有利於提供額外之冷卻至該幫浦。

本發明已於前文中針對一多級乾式幫浦加以描述，但一或多個連續之點火源亦可被用於一單級式幫浦中，例如一螺桿幫浦，並使得一連續點火源被定位於形成在該靜子中之一覆蓋物或一空間內。

10、100、200．．．幫浦

12．．．加壓室

14．．．軸桿

16．．．馬達

18．．．正時齒輪

20、22、24、26．．．轉子

28、30、32．．．隔板

34．．．入口

36．．．出口

38、40、42、43．．．通路

44．．．單向閥

102a、102b．．．點火源

104．．．通口

本發明諸多較佳特徵，僅以範例顯示，將參見附圖加以揭示，其中：圖1為一吾人已知多級幫浦之剖視圖；圖2為一多級幫浦第一具體實施例之剖視圖；與圖3為一多級幫浦第二具體實施例之剖視圖。

12．．．加壓室

14．．．軸桿

16．．．馬達

18．．．正時齒輪

20、22、24、26．．．轉子

28、30、32．．．隔板

34．．．入口

36．．．出口

38、40、42、43．．．通路

44．．．單向閥

100．．．幫浦

102a、102b．．．點火源

104．．．通口

Claims (29)

1. 一種真空幫浦，其包括：一定子；一轉子，其可相對於該定子轉動，以將流體自一入口壓送到一出口；一連續點火源，用於點燃在該定子中一經壓送之流體中之燃料的，以調整自該幫浦所排出之流體中之該燃料的濃度；其中在該點火源處之該經壓送流體之壓力係在50至950 mbar之範圍中。
2. 如請求項1之幫浦，其中該連續點火源為一電子式放電裝置。
3. 如請求項1之幫浦，其中該連續點火源為一火星塞。
4. 如請求項1之幫浦，其中該連續點火源為一高溫燈絲。
5. 如請求項1之幫浦，其中該連續點火源為一電漿。
6. 如請求項1之幫浦，包含一多級真空幫浦，且該連續點火源係位於該幫浦之相鄰級之間。
7. 如請求項1之幫浦，其包括將一流體氣流注入該幫浦之機構，該流體氣流包括一用以協助點燃該燃料之氧化劑。
8. 如請求項7之幫浦，其中該氧化劑為氧氣或潔淨之乾空氣(CDA)中之一者。
9. 如請求項7之幫浦，其中該經注入之流體氣流亦包括一燃料以供增加在該幫浦中發生點燃之可能性。
10. 如請求項7之幫浦，其中該注入機構被配置以在該幫浦之 相鄰級間注入該流體氣流。
11. 如請求項6之幫浦，其中該連續點火源位於一燃燒室中。
12. 如請求項6之幫浦，其包括複數個連續點火源，其各位於該幫浦之各別相鄰級之間。
13. 如請求項1之幫浦，其包括將一流體氣流注入該幫浦之機構，該流體氣流包括一用以協助點燃該燃料之氧化劑。
14. 如請求項8之幫浦，其中該經注入之流體氣流亦包括一燃料以供增加在該幫浦中發生點燃之可能性。
15. 如請求項8之幫浦，其中該注入機構被配置以在該幫浦之相鄰級間注入該流體氣流。
16. 如請求項9之幫浦，其中該注入機構被配置以在該幫浦之相鄰級間注入該流體氣流。
17. 一種多級真空幫浦，包含：複數個幫浦級，該複數個幫浦級各包含一定子及一轉子，該轉子可相對於該定子轉動而壓送流體通過幫浦之級；以及一連續點火源，設在該幫浦之相鄰級之間，以供點燃在該定子中之一經壓送之流體中之一燃料；其中在該點火源處之該經壓送流體之壓力係在50至950 mbar之範圍中。
18. 如請求項17之幫浦，其中該連續點火源位於一燃燒室中。
19. 如請求項17之幫浦，其包括複數個連續點火源，其各位於該幫浦之各別相鄰級之間。
20. 如請求項18之幫浦，其包括複數個連續點火源，其各位 於該幫浦之各別相鄰級之間。
21. 如請求項17之幫浦，其包括將一流體氣流注入該幫浦之機構，該流體氣流包括一用以協助點燃該燃料之氧化劑。
22. 如請求項18之幫浦，其包括將一流體氣流注入該幫浦之機構，該流體氣流包括一用以協助點燃該燃料之氧化劑。
23. 如請求項22之幫浦，其中該流體氣流係被注入該燃燒室。
24. 如請求項22之幫浦，其中該氧化劑為氧氣或潔淨之乾空氣(CDA)中之一者。
25. 如請求項22之幫浦，其中該流體氣流係被注入該燃燒室。
26. 如請求項24之幫浦，其中該流體氣流係被注入該燃燒室。
27. 如請求項24之幫浦，其中該經注入之流體氣流亦包括一燃料以供增加在該幫浦中發生點燃之可能性。
28. 如請求項27之幫浦，其中該注入機構被配置以在該幫浦之相鄰級間注入該流體氣流。
29. 一種處理一包括一燃料之流體的方法，該方法包括輸送該流體至一真空幫浦，且在該幫浦中點燃該燃料以調整自該幫浦所排出之流體中之該燃料的濃度，其中在該點火源處之該經壓送流體之壓力係在50至950 mbar之範圍中。