JP2507518B2 - 真空排気装置 - Google Patents

真空排気装置

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、分子ポンプと油回転ポンプ又は分子ポンプ
とメカニカルブースタおよび油回転ポンプの組合せを排
気ポンプとする真空排気装置に係り、特に被排気側の油
汚染を防止するのに好適な真空排気装置に関する。
〔従来の技術〕
第9図は実開昭52−96408号公報に記載された分子ポ
ンプとメカニカルブースタおよび油回転ポンプの組合せ
を排気ポンプとする従来の真空排気装置の一例で示した
ものである。同図において真空容器1を排気する際、真
空容器1の体積が大きいか、又はガス負荷が大きい場合
には、本排気ポンプである分子ポンプ2は大型となり十
分に低い圧力でしか作動できないので、真空容器1内の
圧力を分子ポンプ2が運転できる圧力まで粗引きするこ
とが必要になる。そこで、まず粗引きバルブ3を開きメ
カニカルブースタ5と油回転ポンプ6にて真空容器1を
排気する。真空容器1内の圧力が分子ポンプ2が十分作
動する圧力まで低くなつたら粗引きバルブ3を閉じ、分
子ポンプ吐出バルブ8を開き、本排気バルブ9を開いて
本排気を行なう。排気ポンプの停止時には本排気バルブ
9を閉じ、ガスリークバルブ10を開いてノズル11により
排気ポンプに使われている油よりも離脱エネルギの小さ
い気体をリークさせて停止させる。
なお第9図において、12は本排気配管、13は粗引き配
管、15は分子ポンプ吐出配管である。
〔発明が解決しようとする課題〕
近年真空排気装置の真空容器1に関しては、排気に用
いる排気ポンプの油の逆拡散による真空容器1内の油汚
染が問題となつている。特に到達圧力付近で作動してい
る油回転ポンプ6では油の逆拡散が激しく発生してい
る。この油汚染の発生源である油回転ポンプ6の油の逆
拡散を低減させれば、真空容器1内の油汚染を低減させ
ることができる。
しかし上記従来の真空排気装置では排気ポンプ停止時
の油の逆拡散の防止については考慮されているが、油汚
染の最大の原因となる粗引き時に到達圧力付近で作動し
ているメカニカルブースタ5と油回転ポンプ6に使われ
ている油の粗引き配管13を通じての真空容器1への逆拡
散を防止することについては考慮されていなかつた。ま
た本排気中には分子ポンプ吐出バルブ8を開き分子ポン
プ吐出配管15を通じてメカニカルブースタ5と油回転ポ
ンプ6にて分子ポンプ2の後段排気をする。この場合真
空容器1内の圧力が低くなり到達圧力付近になるとメカ
ニカルブースタ5,油回転ポンプ6も到達圧力付近で作動
することとなり、このとき油の逆拡散を発生する。この
逆拡散した油は分子ポンプ吐出配管15,分子ポンプ2の
内面吐出側を汚染する。この油の逆拡散による汚染を防
止するために、メカニカルブースタ5の吸込口側(上流
側)にコールドトラツプ又は吸着剤の入つたトラツプを
設ける方法があるが、いずれの場合も配管中にこれらの
要素を設けると、配管のコンダクタンスが小さくなるた
め排気速度が低下したり、トラツプに付着した油の除去
や吸着剤の交換が必要になるなどという問題があつた。
本発明の目的は、油回転ポンプなどの排気ポンプの吸
込口側(上流側)より微量のパージガスをパージし、油
の逆転散を抑えるようにした真空排気装置を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
かかる目的達成のため、本発明は、真空容器と、この
真空容器を排気するための分子ポンプと、この分子ポン
プと前記真空容器を連結する本排気配管と、この本排気
配管に配設された本排気バルブと、前記真空容器を粗引
きするための油回転ポンプと、この油回転ポンプと前記
真空容器とを連結する粗引き配管と、この粗引き配管に
配設された粗引きバルブと、前記油回転ポンプの吐出口
に配設された油回転ポンプ吐出配管とからなる真空排気
装置において、前記油回転ポンプを到散圧力まで運転す
る過程時に微量のパージガスを前記油回転ポンプの上流
側よりパージするパージガス微小流量供給機構を設けた
ものである。
〔作用〕
上述の構成によれば、油回転ポンプの吸込口側(上流
側)に設けられたパージガス微小流量供給機構により、
油回転ポンプを到達圧力まで運転する過程時に同ポンプ
に使われている油の吸込口側への逆拡散を抑えるのに十
分な最小量のパージガスが油回転ポンプの吸込口側にパ
ージされる。このときのパージガスの量は従来のパージ
ガスの量の約数十分の一程度となり、排気系の到達圧力
にほとんど影響を与えず、清浄な真空が得られる。これ
により被排気系の油汚染の少ない真空排気装置が得られ
る。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明す
る。
第1図は本発明の第1実施例に係り、第9図に示す従
来装置と同一又は同等の部分には同一符号を付して説明
する。
真空容器1には、気体を導入するためのリークバルブ
21、本排気配管12および粗引き配管13が連結されてい
る。本排気配管12の他端は本排気ポンプである分子ポン
プ2に連結されている。本排気配管12の途中には本排気
バルブ9が設けらている。分子ポンプ2の吐出口には分
子ポンプ吐出配管15が連結されており、この分子ポンプ
吐出配管15の途中には分子ポンプ吐出バルブ8が設けら
れている。分子ポンプ吐出配管15の他端は油回転ポンプ
6に連結されている。また粗引き配管13の他端は分子ポ
ンプ吐出バルブ8と油回転ポンプ6との間の分子ポンプ
吐出配管15に連結されている。また粗引き配管13の途中
には粗引きバルブ3が設けられている。油回転ポンプ6
の吐出口には油回転ポンプ吐出配管22が設けられてい
る。
パージガス微小流量供給機構23は、油回転ポンプ6の
吸込口側、すなわち上流側、この実施例では粗引き配管
13が分子ポンプ吐出配管15と連結する点と油回転ポンプ
6との間に設けられており、分子ポンプ吐出配管15に連
結されたパージガス配管25と、このパージガス配管25に
上流側より順次設けられた微小流量オリフイス26および
フイルタ28とから構成されている。
なお油回転ポンプ6は、第9図に示すメカニカルブー
スタ5と組合せて使用するようにしてもよい。
つぎに、本発明の第1実施例の作用を説明する。
まず分子ポンプ2内を粗引きするために分子ポンプ吐
出バルブ8を開き油回転ポンプ6により粗引きを行な
う。この粗引きが終わつたら分子ポンプ2の運転を開始
し、分子ポンプ吐出バルブ8を閉じる。つぎに真空容器
1内を粗引きするためにリークバルブ21および本排気バ
ルブ9を閉じる粗引きバルブ3を開いて油回転ポンプ6
により真空容器1を排気する。そして真空容器1内の圧
力が分子ポンプ2が作動する圧力まで低下した後粗引き
バルブ3を閉じ本排気バルブ9を開いて本排気を行な
う。油回転ポンプ6により真空容器1内の粗引きをする
過程時に油回転ポンプ6内の圧力が到達圧力付近になる
と、同ポンプ内に使われている油が激しく逆拡散を起こ
し、真空容器1内を油汚染する。また本排気時には油回
転ポンプ6は分子ポンプ2の後段排気をしているが、分
子ポンプ2が到達圧力付近となると油回転ポンプ6もそ
の到達圧力付近の圧力で作動することになり油回転ポン
プ6に使われている油は分子ポンプ2の吐出側に激しく
逆拡散して分子ポンプ2内の吐出側を汚染する。さらに
油回転ポンプ6により分子ポンプ2内の粗引きをする過
程時に油回転ポンプ6内の圧力が到達圧力付近になる
と、同ポンプ内に使われている油が激しく逆拡散を起こ
し、分子ポンプ2内を油汚染する。
上記のような油回転ポンプ6が到達圧力付近で作動す
るときに発生する逆拡散による油汚染を防止するため、
真空容器1の粗引き時、分子ポンプ2の本排気時、粗引
き時、再生時には、パージガス微小流量供給機構23によ
り油回転ポンプ6で排気する始めから微量のパージガス
を油回転ポンプ6の上流側より流す。本実施例ではパー
ジする気体としてフイルタ28を通して清浄な空気を使用
しており、この清浄な空気は微小オリフイス26,バージ
ガス配管25を通つて油回転ポンプ6の上流側へとバージ
される。
なおパージするガスは、化学的に安定な不活性ガスが
好ましいが、窒素ガス又は油分を含まない清浄な空気な
どでも十分効果があり、実験の結果では分子量の大きい
ガス程少ない流量で効果があることが表1に示すように
立証されている。
第2図は油回転ポンプ6の上流側から窒素ガスをパー
ジしたときの到達圧力付近の油回転ポンプ6吸込口側の
残留ガスを四重極質量分析器で分析したときの残留ガス
スペクトルを示したもので、縦軸はイオン電流値、横軸
は質量数である。得られたスペクトルは、空気の残留ガ
ススペクトルで、きわめて清浄な状態が得られたことが
わかる。
第3図は微小流量のパージを行なわないときのときの
油回転ポンプ6の吸込口側の残留ガススペクトルであ
る。油回転ポンプ6に使用されている油の成分(炭化水
素)によるピークが質量数39以上に多数検出されてお
り、油の逆拡散が激しく進展していることがわかる。
第4図はパージするガスの量による残留ガス、油回転
ポンプ6の吸込口の圧力(以下、単に吸込口圧力とい
う)の変化を調べるために、窒素ガスをパージした結果
を示したものである。左側の縦軸は残留ガスの検出ピー
クに対するイオン電流値で、右側の縦軸は吸込口圧力、
横軸はパージ量を表わしている。
以上を比較すると、わずかな量のパージによつて油の
各成分ごとにみると微小流量のパージを行なつた場合の
油成分のピークは、パージを行なわない場合の約1/100
程度となり、十分清浄な真空が得られていることがわか
る。このときパージを行なつた量と従来のパージ量とを
比較すると、本発明のパージ量がきわめてわずかの量と
なることがわかる。1例として排気速度が240l/minの油
回転ポンプ6についてパージするガスの量を従来の方法
によるものと本発明によるものとを比較する。
油回転ポンプ6の排気速度をS,排気量をQ,吸込口圧力
をPとすると、各々の関係は次式で与えられる。
Q=SP …(1) S=240l/minとし、パージによる油の逆拡散防止には
従来は圧力0.1Torr以上がよいとされているため、P=
0.1Torrとすると従来の方法によるパージ量は、式
(1)より Q1=0.4Torrl/s≒32SCCM となり、本発明によるパージの量Q2は第4図によると0.
6SCCM(到達圧力7×10-3Torrのとき)でも十分に効果
があることからQ2=0.6SCCMとすると、従来量に比べて
約1/53と少ない。パージする量がわずかであるため油回
転ポンプの到達圧力を劣化させない。以上により微量の
パージガスの油回転ポンプ6上流側へのパージにより油
の逆拡散を抑えられることがわかる。本実施例によれば
比較的少ない装置の改造により油汚染の少ない真空が得
られる。
第5図は本発明の第2実施例に係り、本発明を真空容
器1の体積が少ない場合、すなわち、ガス負荷の小さい
場合に適用した他の実施例である。この実施例ではガス
負荷が小さいため分子ポンプ2が作動できる圧力となる
粗引き時間が短いので粗引きは分子ポンプ2も粗引き過
程時に運転したまま本排気バルブ9を開き、本排気配管
12を通して行なうことができる。そのため本実施例では
粗引き配管系を省くことができる装置が簡単になるとい
う特徴がある。
第6図は本発明の第3実施例に係り、本発明を分子ポ
ンプ2と油回転ポンプ6とを排気ポンプとする真空排気
装置に適用した他の実施例である。本実施例ではパージ
ガス微小流量供給機構23は、微小流量供給バルブ29,微
小流量供給流量計30,パージカス源31,パージガス配管25
から構成されており、この実施例ではパージするパージ
ガスを空気とは異なる別のパージガス源31としたもので
ある。本実施例によれば、第4図に示したように残留ガ
スの主成分はパージしたガス種となるため、真空容器1
内を任意のガス雰囲気にできるという特徴がある。
第7図は本発明の第4実施例に係り、本発明を通常の
分子ポンプ2より高い圧力まで作動する複合分子ポンプ
32と油回転ポンプ6とを排気ポンプとする真空排気装置
に適用した他の実施例である。本実施例では本排気ポン
プである分子ポンプが、通常の分子ポンプ2よりも高い
圧力でも作動する複合分子ポンプ32を用いているため本
排気を始める圧力が高くてよいため、粗引き時間が短か
くできるという特徴がある。
第8図は本発明の第5実施例に係り、本発明を分子ポ
ンプ2と油回転ポンプ6とを排気ポンプとする真空排気
装置に適用した他の実施例である。本実施例ではパージ
ガス微小流量供給機構23、はパージガス配管25,微小流
量供給マスフローコントローラ33(この構造および原理
は「計測技術」86、増刊号55頁から62頁に記載されてい
る)フイルタ28から構成されている。本実施例によれば
パージするガスの流量を常時測定,制御しているため系
の信頼性が向上するという特徴がある。
上述の例では、分子ポンプを対象として説明したが、
クライオポンプの場合にも本発明を適用することができ
る。この場合、クライオポンプの再生時には、排気バル
ブと粗引きバルブを閉じクライオポンプを昇温させてク
ライオポンプ内の分子面に吸着した気体を離脱させ、こ
の気体を油回転ポンプにより排気する。この過程時の終
わりには油回転ポンプは到達圧力付近で作動することに
なり、同ポンプ内に使われている油が激しく逆拡散を起
こし、クライオポンプ内を油汚染するが、上記実施例と
同様に微量のパージカスを油回転ポンプの上流側から流
すことにより防止できる。
〔発明の効果〕
上述のとおり、本発明によれば、メカニカルブースタ
と油回転ポンプの組合せ又は油回転ポンプをその到達圧
力まで運転する過程時に、油回転ポンプに使われている
油の油回転ポンプ吸込口側への逆拡散が抑えられるの
で、被排気系の油汚染の少ない真空排気装置が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図から第4図は本発明の第1実施例に係り、第1図
は本発明を分子ポンプと油回転ポンプとを排気系とする
真空排気装置に適用した構成図、第2図はパージを行な
つたときの油回転ポンプ上流側の残留ガススペクトル、
第3図はパージを行ないわないときの油回転ポンプ上流
側の残留ガススペクトル、第4図はパージガスの量と残
留ガスの成分の検出ピークの変化とポンプ吸込口圧力の
変化との関係図、第5図から第8図は本発明の第2実施
例から第4実施例に係り、本発明を分子ポンプと油回転
ポンプとを排気系とする真空排気装置に適用した他の実
施例の構成図、第9図は従来の分子ポンプ,メカニカル
ブースタ,油回転ポンプを排気系とする真空排気装置の
構成図である。 1……真空容器、2,32……分子ポンプ、6……油回転ポ
ンプ、5……メカニカルブースタ、9……本排気バル
ブ、12……本排気配管、13……粗引き配管、22……油回
転ポンプ、23……パージガス微小流量供給機構。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空容器と、この真空容器を排気するため
    の分子ポンプと、この分子ポンプと前記真空容器を連結
    する本排気配管と、この本排気配管に配設された本排気
    バルブと、前記真空容器を粗引きするための油回転ポン
    プと、この油回転ポンプと前記真空容器とを連結する粗
    引き配管と、この粗引き配管に配設された粗引バルブ
    と、前記油回転ポンプの吐出口に配設された油回転ポン
    プ吐出配管とからなる真空排気装置において、前記油回
    転ポンプを到達圧力まで運転する過程時に微量のパージ
    ガスを前記油回転ポンプの上流側よりパージするパージ
    ガス微小流量供給機構を設けた真空排気装置。
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JP4845786B2 (ja) * 2007-03-26 2011-12-28 公益財団法人国際科学振興財団 真空排気装置、半導体製造装置及び真空処理方法
WO2013145640A1 (ja) 2012-03-27 2013-10-03 パナソニック株式会社 真空チャンバーの減圧方法、真空装置、有機膜の形成方法、有機el素子の製造方法、有機el表示パネル、有機el表示装置、有機el発光装置および不純物検出方法
WO2013190764A1 (ja) 2012-06-20 2013-12-27 パナソニック株式会社 有機el素子の製造方法、有機el素子、有機el表示パネル、有機el表示装置および有機el発光装置
JP2014122602A (ja) * 2012-12-21 2014-07-03 High Energy Accelerator Research Organization ハイブリッド真空装置及びそれを用いた排気方法

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