TWI467092B - 真空排氣裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於將輔助泵串聯連接至主泵之真空排氣裝置,特別是關於可謀求排氣速度提高之真空排氣裝置。
本申請案係基於2008年9月10日在日本申請之特願2008-232324號主張優先權並在此處引用其內容。
作為排氣至中真空之先前之真空排氣裝置的一種,已有將作為主泵發揮功能之機械增壓泵(以下稱為MBP)及作為輔助泵發揮功能之乾式真空泵串聯連接者(例如參照專利文獻1)。
在此種真空排氣裝置中,由於到達目標真空度是其主要目標,故使初段之MBP之排氣量設為大於第2段之DRP之排氣量。具體而言,主泵之排氣量係設定為輔助泵之排氣量的5倍~10倍。藉此,在中真空區域中,藉由DRP之輔助排氣,可充分發揮MBP之排氣性能。
再者,在該種真空排氣裝置中,在開始進行大氣壓之真空室之真空排氣時,雖開放設置於真空室與MBP之吸氣配管之中途之閘閥,但在其瞬間源自真空室之壓力會成為衝擊波而傳播,並對MBP造成衝擊。因此,對於MBP乃要求其具有可耐受該衝擊之機械之強度。
作為緩和真空室開放時之過渡性衝擊為目的之先前技術之一例,已有在MBP與DRP之間之配管之中途,配置如緩衝槽般之槽,用於釋放衝擊壓力,而緩和過渡性壓力變化之構成者(例如參照專利文獻1)。
又,作為以緩和上述過渡性衝擊為目的之其他之先前技術之一例,有:設置有用於從主泵之排氣側回到主泵之吸氣側之旁通管者,或設置有用於將特定氣壓以上之氣體從主泵排氣側輸送至輔助泵之排氣側之旁通管者(例如參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本特開2007-127048號公報
如液晶製造裝置之加載室(以下稱為LC),在使用真空排氣裝置以使從大氣壓至中真空區域反覆排氣之情況下,為提高生產性,以到達目標真空度之到達時間為其性能之指標之一。因此,在該真空排氣裝置中,中真空區域自不待言,在低真空區域及大氣附近之減壓區域亦被要求具有高排氣特性。
然而,MBP與DRP係串聯配置,在初段之MBP之排氣能力大於第2段之DRP之排氣能力之上述先前之真空排氣裝置中,從MBP所排出之氣體必須通過DRP。因此,在大氣壓附近之減壓區域及低真空區域中,MBP之排氣性能乃受到DRP之排氣性能所制約,而使MBP之排氣壓比進氣壓更高。因此造成MBP進行不必要之壓縮工作而使其轉數明顯下降。其結果為,MBP作為鼓風機之效果無法充分發揮。
本發明係為解決上述之先前之問題而開發完成者,其目的係提供一種可在無需將主泵及輔助泵之結構大幅度地變更下,將到達目標真空度之排氣時間縮短之真空排氣裝置。
本發明採用以下之手段以達成上述之目的。即,本發明之一態樣之真空排氣裝置具備:主泵;與上述主泵以串聯而連接之輔助泵;及連接上述主泵之排氣口與上述輔助泵之進氣口之間之泵間配管;且上述主泵包含機械增壓泵;上述主泵之馬達之最大動力對上述主泵之最大排氣速度之比率為5W/(m3
/h)以上;在上述泵間配管中設有從其中途分歧之分歧配管;在上述分歧配管之中途,設有使上述泵間配管內之氣體逸出而防止其逆流之止回閥。
上述主泵亦可包含並聯配置之複數之上述機械增壓泵。
又,上述分歧配管亦可終端連接於上述輔助泵之排氣配管。
再者,在大氣壓下運轉上述主泵時,上述止回閥之氣體流量之壓力損失為10000Pa以下為佳。
根據上述本發明之一態樣,藉由將主泵之馬達設為大輸出功率並設置止回閥及分歧配管,則即使在大氣壓附近,主泵之排氣速度也不會被輔助泵之排氣速度制約,從而可使大氣壓附近及低真空區域之排氣速度提高。其結果為,無需大幅度變更主泵及輔助泵之結構,即可縮短到達目標真空度之排氣時間。
以下,參照圖式詳細說明本發明之實施形態。再者,本發明不限定於此,在不脫離本發明之主旨之範圍中可進行各種之變更。
圖1係說明本發明之實施形態1之真空排氣裝置之結構的模式圖。該實施形態1之真空排氣裝置100具備主泵1;輔助泵2;及止回閥3。
真空室20係例如構成半導體製造裝置等之處理室或搬送室,藉由真空排氣裝置100予以真空排氣。此處,真空室20為液晶製造裝置之載入真空室(以下稱為LC)
閘閥30係設置於連接LC20之排氣口與MBP1之進氣口之配管(吸入配管)40之中途。該閘閥30係在藉由真空排氣裝置開始將開放於大氣壓之LC20進行排氣時打開,在將已真空排氣之LC20開放於大氣壓時關閉。
在真空排氣裝置100中,主泵1及輔助泵2係藉由連接主泵1之排氣口與輔助泵2之進氣口之配管(泵間配管)50予以串聯連接。輔助泵2之排氣口係藉由配管(排氣配管)60而予以連接。
如此,在真空排氣裝置100中,主泵1及輔助泵2以串聯而連接。又,在LC20之排氣口經由閘閥30而直接連接之初段之泵為主泵,配置於該主泵之排氣口側之第2段之泵為輔助泵。此處,主泵1為機械增壓泵(以下稱為MBP)。又,輔助泵2為乾式真空泵(以下稱為DRP)。再者,主泵1不只限於藉由1個(1段)之MBP而構成,亦可藉由稱為多功能增壓泵之2段之MBP而構成,或藉由複數段之MBP而構成等。
MBP1係一種在構成先前之真空排氣裝置之MBP中,無需變更泵部即可將其馬達之輸出功率增大之泵。先前裝置之MBP之上述馬達之最大動力(單位:W)對最大排氣速度(單位:m3
/h)之比率為不足5W/(m3
/h)(例如,10000(W)/3600(m3
/h)=2.77),但在本實施形態之MBP1中,上述之比率為5W/(m3
/h)以上,(例如30000(W)/3600(m3
/h)=8.33)。再者,MBP之排氣速度係在中真空區域中(例如進氣壓力為13Pa時)為最大。
又,在該真空排氣裝置100設有從泵間配管50分歧,且終端連接於DRP2之排氣配管60之配管(分歧配管)70。在該配管70之中途設有止回閥3。
當止回閥3在泵間配管50內之壓力變成高於排氣配管60內之壓力時,可使泵間配管50內之氣體逸出至排氣配管60,防止排氣配管60內之氣體逆流至泵間配管50。該止回閥3宜具有即使在大氣壓下運轉MBP1亦不會產生壓力損失之充分的容量。例如,在大氣壓下運轉MBP1時,在大氣壓下的止回閥3之氣體流量的壓力損失為10000Pa以下為佳。
根據本實施形態之真空排氣裝置,藉由採用具大輸出功率之馬達之MBP1,可重點改善在低真空區域之排氣性能。由於在大氣壓附近沒有必要利用MBP進行壓縮,故MBP單體之排氣速度大於DRP單體之排氣速度。但,由於在將MBP與DRP串聯連接之結構中,在大氣壓附近及低真空區域,MBP之排氣壓會高於進氣壓,故MBP之排氣速度受到DRP之排氣速度制約,而使MBP之轉數下降。藉由將MBP1之馬達設為大輸出功率馬達,可重點抑制低真空區域之轉數之下降,且可改善排氣速度。
再者,由於在本實施形態之真空排氣裝置中,設置有止回閥3及分歧配管70,故可改善在大氣壓附近之排氣特性。藉由配置壓力損失少的止回閥3,在低真空區域及大氣壓附近,當MBP1之排氣壓力(泵間配管50內之壓力)上升時,使泵間配管50內之氣體逸出至排氣配管60,可抑制MBP1之排氣壓力。藉此,可將MBP1作為鼓風機有效地利用,其結果,便不受DRP2之排氣性能制約。在止回閥3之壓力損失越小其效果就越明顯。
如此,在本實施形態之真空排氣裝置中,藉由採用具大輸出功率之馬達之MBP1,並設置止回閥3及分歧配管7,可改善在低真空區域及大氣壓附近之排氣速度,其結果,可縮短LC20之排氣時間。
再者,藉由設置止回閥3及分歧配管70,當為了開始進行大氣壓之LC20之真空排氣而開放閘閥30時,源自LC20之壓力衝擊波會經由止回閥3逸出,故可緩和MBP1所受到之衝擊。藉此,MBP1不易受強度設計之制約,可進一步提高MBP1之耐久性。
圖2係說明比較例1之真空排氣裝置之結構之模式圖,對與圖1同樣之構件附有相同之符號。在該比較例1之真空排氣裝置101中,串聯配置有MBP11與DRP2。MBP11具有與實施形態1之MBP1同樣之泵部,及相較於MBP1為低輸出功率之馬達。即,MBP11之馬達的最大動力(單位:W)對最大排氣速度之比率不足5W/(m3/h)。
圖3係說明比較例2之真空排氣裝置之結構之模式圖,對與圖1同樣之構件附有相同之符號。在該比較例2之真空排氣裝置102中,串聯配置有MBP1與DRP2。即,比較例2之真空排氣裝置102係在實施形態1之真空排氣裝置100(參照圖1)中未設置止回閥3及分歧管70之結構,且在比較例1之真空排氣裝置101(參照圖2)中,將MBP11變更成MBP1者。
圖4A及4B係說明本發明之實施形態1及比較例1、2之真空排氣裝置之排氣特性。具體而言,圖4A係DRP2單體以及實施形態1及比較例1、2之真空排氣裝置之排氣速度特性(排氣性能),圖4B係實施形態1及比較例1、2之LC20之壓力特性(LC20之壓力推移)。在該等圖4A及4B中,A係大氣壓A1及大氣壓附近之減壓區域(大氣壓附近區域)、B係低真空區域,C係中真空區域。又,a1係表示DRP2單體之特性,b1及b2係表示比較例1之真空排氣裝置101之特性,c1及c2係表示比較例2之真空排氣裝置102之特性,且d1及d2係表示實施形態1之真空排氣裝置100之特性。
例如,區域A係從101300Pa(大氣壓A1)至30000Pa之範圍,低真空區域B係從30000Pa至1330Pa之範圍,中真空區域C係1330Pa以下之範圍。
如圖4A之特性曲線a1所示,DRP2單體之排氣速度在大氣壓附近區域A及低真空區域B中係大致固定,即使進一步進入中真空區域C亦保持固定,但隨著接近目標到達真空度則逐漸下降。
又,如圖4A之特性曲線b1所示,比較例1之真空排氣裝置101之排氣速度係隨著從大氣壓附近區域A經過低真空區域B、再進入中真空區域C而逐漸上升。其後,真空排氣裝置101之排氣速度在中真空區域C中,在與低真空區域B之邊界及目標到達真空度之中間附近為最大,且隨著接近目標到達真空度而下降。
如圖4A之特性曲線c1所示,在低真空區域B之比較例2,由於採用相較於比較例1之MBP11為更高輸出功率之MBP1,故其排氣速度相較於比較例1之情況(特性曲線b1)有所提高。但,由於在大氣壓附近區域A中,MBP1之排氣性能會被DRP2之排氣性能制約,故比較例2之排氣速度雖相較於比較例1有所提高,然而亦無法充分發揮MBP1之排氣能力。再者,在中真空區域C中之比較例2由於泵部是相同的,故其排氣速度特性與比較例1之情況相同。
與此相對,如圖4A之特性曲線d1所示,在實施形態1之真空排氣裝置100中,藉由採用相較於比較例1之MBP11更高輸出功率之MBP1,在低真空區域B之排氣速度相較於上述比較例1(特性曲線b1)有所提高,而與比較例2(特性曲線c1)之情況為同等。再者,由於在實施形態1之真空排氣裝置100中,設置有止回閥3及分歧配管70,故MBP1之排氣性能不受DRP2之排氣性能制約。因此,在本實施形態之大氣壓附近區域A之排氣性能,相較於比較例2之情況(特性曲線c1)有所提高。
再者,在低真空區域B及中真空區域C中之實施形態1之真空排氣裝置100由於MBP是相同的,故其排氣速度特性與比較例2之情況相同。
如圖4B所示,LC20之壓力推移係與真空排氣裝置之排氣性能相對應。因此,在低真空區域B及中真空區域C中,比較例2之特性曲線c2,係與實施形態1之真空排氣裝置100之特性曲線d2平行。再者,在中真空區域C中,比較例1之特性曲線b2,與比較例2之特性曲線c2,係與實施形態1之真空排氣裝置100之特性曲線d2平行。
由於比較例2之真空排氣裝置102相較於比較例1之真空排氣裝置101,在大氣壓及大氣壓附近區域A以及低真空區域B的排氣性能均更優良,故到達至低真空區域A為止之時間及到達至中真空區域C為止之時間分別都較短。又,由於實施形態1之真空排氣裝置100相較於比較例2之真空排氣裝置102,在大氣壓附近區域A之排氣性能更優良,故到達至低真空區域B為止之時間較短。
因此,實施形態1之真空排氣裝置100、比較例之真空排氣裝置101、比較例2之真空排氣裝置102之三者中,以實施形態1之真空排氣裝置100可以最短的時間到達設定於中真空區域C之目標真空度。再者,若是比較例2之真空排氣裝置102,能以相較於比較例1之真空排氣裝置101較短之時間到達上述目標真空度。
如此,由於在實施形態1之真空排氣裝置100中,採用相比比較例1之MBP11更高輸出功率MBP1,故在低真空區域B及大氣壓附近區域A中,可實現相較於比較例1之情況更高之排氣速度。再者,藉由設置有止回閥3及分歧配管70,在大氣壓附近區域A中,可實現相較於比較例2之真空排氣裝置102更高的排氣速度。
因此,實施形態1之真空排氣裝置100在低真空區域B及大氣壓附近區域A中,可充分發揮MBP1之排氣能力。
根據如上所述之實施形態1之真空排氣裝置100,藉由將MBP1之馬達設為大輸出功率並設置有止回閥3及分歧配管70,故即使在大氣壓附近,主泵之排氣速度亦不受輔助泵之排氣速度制約,從而可使大氣壓附近及低真空區域之排氣速度提高。因此,可一方面將MBP1及DRP2之結構之變更抑制在最小限度,一方面使在大氣壓附近區域A及低真空區域B之排氣性能提高,其結果,可在短時間內使LC20到達目標真空度。
再者,在上述實施形態1中,可不將分歧配管70終端連接於DRP2之排氣配管60,亦可以將該分歧配管70作為個別之排氣配管。
圖5係說明本發明之實施形態2之真空排氣裝置之結構的模式圖,對與圖1同樣之構件附有相同之符號。該實施形態2之真空排氣裝置200具備並聯配置2個泵(MBP)21a、21b之主泵21,輔助泵2,及止回閥3。即,實施形態2之真空排氣裝置200係藉由在上述實施形態1之真空排氣裝置100(參照圖1)中,將由1個MBP構成之主泵1改為並聯配置之2個MBP21a、21b所構成者。
在該真空排氣裝置200中,由於並聯配置複數之泵而構成主泵,故構成該主泵之各個泵之馬達即使不設為高輸出功率,亦可增大主泵整體之容量。
即,在該實施形態2中,雖馬達之最大動力(單位:W)對最大排氣速度之比率為不足5W/(m3
/h),但由於並聯配置有總共為5W/(m3
/h)以上之2個MBP,故實現高輸出功率之主泵21。
根據以上之實施形態2之真空排氣裝置200,藉由採用將複數之MBP並聯配置之高輸出功率之主泵21,而與上述實施形態1同樣,能使在大氣壓附近區域A及低真空區域B之排氣性能提高,其結果,可在短時間內使LC20到達目標之真空度。
再者,亦可並聯配置3個以上之泵而構成主泵,或將輔助泵並聯配置複數台,或可將主泵與輔助泵各自並聯配置複數台。又,亦可於每個構成主泵之泵皆設置與LC20之間之配管及閘閥。再者,亦可於每個構成主泵之泵皆設置止回閥及分歧配管。
根據本發明,可提供一種將主泵及輔助泵之結構變更抑制在最小限度,且可將到達目標真空度之排氣時間縮短之真空排氣裝置。
1...主泵(MBP)
2...輔助泵(DRP)
3...止回閥
20...真空室(LC)
21...主泵
21a,21b...MBP
30...閘閥
40,50,60,70...配管
100,200...真空排氣裝置
圖1係說明本發明之實施形態1之真空排氣裝置之結構的模式圖;
圖2係說明比較例1之真空排氣裝置之結構之模式圖;
圖3係說明比較例2之真空排氣裝置之結構之模式圖;
圖4A係說明本發明之實施形態1及比較例1、2之真空排氣裝置之排氣特性(排氣性能);
圖4B係說明本發明之實施形態1及比較例1、2之LC20之壓力特性;及
圖5係說明本發明之實施形態2之真空排氣裝置之結構的模式圖。
1...主泵(MBP)
2...輔助泵(DRP)
3...止回閥
20...真空室(LC)
30...閘閥
40,50,60,70...配管
100...真空排氣裝置
Claims (4)
- 一種真空排氣裝置,其特徵為具備:主泵;與上述主泵串聯連接之輔助泵;及連接上述主泵之排氣口與上述輔助泵之進氣口之間之泵間配管;且上述主泵包含機械增壓泵;上述主泵之馬達之最大動力對上述主泵之最大排氣速度之比率為5W/(m3 /h)以上;在上述泵間配管中,設置有從其中途分歧之分歧配管;在上述分歧配管之中途,設置有使上述泵間配管內之氣體逸出而防止其逆流之止回閥。
- 如上述請求項1之真空排氣裝置,其中上述主泵包含並聯配置之複數之上述機械增壓泵。
- 如請求項1之真空排氣裝置,其中上述分歧配管係終端連接於上述輔助泵之排氣配管。
- 如請求項1至3中任一項之真空排氣裝置,其中將上述主泵在大氣壓下運轉時,上述止回閥之氣體流量之壓力損失為10000Pa以下。
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