JPH0874768A - 真空系の排気方法 - Google Patents

真空系の排気方法

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JPH0874768A
JPH0874768A JP7149503A JP14950395A JPH0874768A JP H0874768 A JPH0874768 A JP H0874768A JP 7149503 A JP7149503 A JP 7149503A JP 14950395 A JP14950395 A JP 14950395A JP H0874768 A JPH0874768 A JP H0874768A
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pressure
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勝弥 奥村
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学 辻村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 広範囲の圧力制御が容易にできる真空系の排
気方法を提供することを目的とする。 【構成】 第1の真空ポンプ13−1と第2の真空ポン
プ13−2を直列に接続してなる排気部を具備する真空
系の排気方法であって、第1の真空ポンプ13−1を正
回転と逆回転の範囲で運転し、第2の真空ポンプ13−
2を一定方向の回転で運転する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複数の真空ポンプが直列
に接続されている真空系の排気方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来技術】図7は従来の一般的な真空系の構成例を示
す図である。図示するように、従来の真空系は反応装置
71に排気部として絞り弁72及び真空ポンプ73を直
列に接続した構成である。このような真空系において、
圧力制御方法には下記のような2つの方法がある。
【0003】図8に示すように、絞り弁72によりコン
ダクタンス(流路抵抗の逆数)を制御して行なう方法
と、図9に示すようにポンプ回転数を制御して行なう方
法である。なお、図8及び図9において、横軸は圧力
(Torr)をlogで表示し、縦軸は排気速度(l/
min)をlogで表示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の圧力制御方法は広範囲の圧力制御を行なう場合、下記
のような問題があった。図10は運転範囲を排気速度S
と圧力P(Torr)で示す図である。今、排気速度S
=2000(l/min)と圧力P=0.1(Tor
r)の点P1と、排気速度S=1(l/min)と圧力
P=300(Torr)の点P2の2点間を制御させた
い場合を考える。
【0005】上記絞り弁72によりコンダクタンス(流
路抵抗の逆数)を制御して行なう方法では、排気速度S
=2000からS=1(l/min)まで変化させる絞
り弁72が必要である。排気速度S=2000に合わせ
て絞り弁を選ぶと排気速度S=1(l/min)は開度
=0付近となり制御が難しく、この場合は図11に示す
ように排気速度S=2000用の絞り弁72−1と排気
速度S=1用の絞り弁72−2の2種類の絞り弁及び排
気系が必要となる。更に、排気速度S=1用の絞り弁7
2−2は開度が小さいため、半導体プロセス等に用いる
場合は反応生成物が配管系に付着してしまうという問題
がある。
【0006】ポンプ回転数を制御して行なう方法では、
排気速度SをS=2000〜1(l/min)まで変化
させるようにポンプの回転数を変える必要がある。今、
100%の回転数で排気速度S=2000なら、S=1
は100/2000=0.05%の回転数で運転しなけ
ればならず、真空ポンプ73をこのような低回転まで制
御することが難しいという問題がある。
【0007】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
広範囲の圧力制御が容易にできる真空系の排気方法を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1に記載の発明は図1に示すように、第1の真空
ポンプ13−1と第2の真空ポンプ13−2を直列に接
続してなる排気部を具備する真空系の排気方法であっ
て、第1の真空ポンプ13−1を正回転と逆回転の範囲
で運転し、第2の真空ポンプ13−2を一定方向の回転
で運転することを特徴とする。
【0009】また、請求項2に記載の発明は請求項1に
記載の発明において、第1の真空ポンプ13−1を第2
の真空ポンプ13−2より高真空側に配置することを特
徴とする。
【0010】また、請求項3に記載の発明は請求項1又
は2に記載の発明において、第1の真空ポンプ13−1
及び第2の真空ポンプ13−2の運転は、その回転数を
制御することにより行なわれることを特徴とする。
【0011】また、請求項4に記載の発明は請求項1乃
至3のいずれか1項に記載の発明において、真空系に所
定のガスを供給しながら、第1の真空ポンプ13−1及
び第2の真空ポンプ13−2を運転することを特徴とす
る。
【0012】また、請求項5に記載の発明は請求項4に
記載の発明において、真空系に供給されるガスの流量を
基に、回転数を制御することを特徴とする。
【0013】また、請求項6に記載の発明は請求項3乃
至5のいずれか1項に記載の発明において、真空系の圧
力を基に、前記回転数を制御することを特徴とする。
【0014】また、請求項7に記載の発明は請求項3乃
至6のいずれか1項に記載の発明において、第2の真空
ポンプの回転数を一定として運転することを特徴とす
る。
【0015】
【作用】図2は上記真空系の排気方法を採用した場合の
排気速度(l/min)と圧力(Torr)の関係を示
す図である。同図において、曲線Aは第1の真空ポンプ
13−1と第2の真空ポンプ13−2のいずれも60H
zで正回転させた場合のポンプ特性を示し、曲線Bは第
1の真空ポンプ13−1を15Hzで正回転させ第2の
真空ポンプ13−2を60Hzで正回転させた場合のポ
ンプ特性を示し、曲線Cは第1の真空ポンプ13−1を
20Hzで逆回転させ第2の真空ポンプ13−2を60
Hzで正回転させた場合のポンプ特性を示し、曲線Dは
第1の真空ポンプ13−1を20Hzで逆回転させ第2
の真空ポンプ13−2を30Hzで正回転させた場合の
ポンプ特性を示す。
【0016】図2から明らかなように、高真空側の第1
の真空ポンプ13−1を逆回転から正回転(インバータ
の出力周波数−60Hz〜+60Hz)の範囲で運転す
ることにより、広い範囲で圧力制御が可能となる。
【0017】また、反応装置11内にガスを供給しなが
ら、上記のように反応装置11内の圧力を広い範囲で制
御できる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明の排気方法を実施する真空系の構成
を示すブロック図である。図1において、11は反応装
置であり、該反応装置11に絞り弁12、第1の真空ポ
ンプ13−1、第2の真空ポンプ13−2が順に配管2
2で直列に接続されている。14−1は高真空側(反応
装置11の側)の第1の真空ポンプ13−1を駆動する
モータで、インバータ15−1の出力で駆動される。1
4−2は低真空側(排気ダクト17の側)の第2の真空
ポンプ13−2を駆動するモータで、インバータ15−
2の出力で駆動される。
【0019】18は反応装置11のガス入口16に接続
されたガス供給弁、19はガス入口16から反応装置1
1に供給される反応ガスの流量を検出する流量計、20
は反応装置11内の圧力を検出する圧力計である。該流
量計19及び圧力計20の出力は制御部21に入力さ
れ、該制御部21は流量計19が検出した流量を基に圧
力計20で検出する圧力値が所定の範囲内になるように
インバータ15−1、インバータ15−2を介してモー
タ14−1、モータ14−2の回転数を制御する。な
お、17は排気ダクトである。
【0020】上記構成の真空排気系において、インバー
タ15−1は高真空側の第1の真空ポンプ13−1を逆
回転から正回転の範囲で運転ができるように構成されて
おり、インバータ15−2は低真空側の第2の真空ポン
プ13−2を正回転で且つその回転数を制御できるよう
に構成されている。第1の真空ポンプ13−1及び第2
の真空ポンプ13−2を駆動することにより、反応装置
11からの排気は絞り弁12、第1の真空ポンプ13−
1、第2の真空ポンプ13−2を通って排気ダクト17
に排出される。また、ガス供給弁18の開度を制御する
ことにより、図示しないガス供給源から反応装置11内
に供給される反応ガスの流量を制御できる。
【0021】図2は図1に示す構成の真空排気系におい
て、高真空側の第1の真空ポンプ13−1と低真空側の
第2の真空ポンプ13−2の運転状態を変えた場合の排
気速度(l/min)と圧力(Torr)の関係の概要
を説明するための図である。図2において、曲線Aは高
真空側の第1の真空ポンプ13−1と低真空側の第2の
真空ポンプ13−2のいずれも60Hzで正回転させた
場合のポンプ特性を示し、曲線Bは第1の真空ポンプ1
3−1を15Hzの範囲で正回転させ第2の真空ポンプ
13−2を60Hzで正回転させた場合のポンプ特性を
示し、曲線Cは第1の真空ポンプ13−1を20Hzで
逆回転させ第2の真空ポンプ13−2を60Hzで正回
転させた場合のポンプ特性を示し、曲線Dは第1の真空
ポンプ13−1を20Hzで逆回転させ第2の真空ポン
プ13−2を30Hzで正回転させた場合のポンプ特性
を示す。
【0022】図2から明らかなように、低真空側の第2
の真空ポンプ13−2を0〜60Hzで正回転運転しな
がら、高真空側の第1の真空ポンプ13−1を60Hz
の正回転〜60Hzの逆回転の範囲で運転を行うと広い
特性線図が得られ、圧力制御範囲が広がる。従って、高
真空側の第1の真空ポンプ13−1を逆回転することに
より、低真空側の第2の真空ポンプ13−2の性能を意
図的に悪化させ、広範囲の圧力制御が可能となる。
【0023】図1に示す構成の真空系において、例えば
図10の排気速度S=2000(l/min)と圧力P
=0.1(Torr)の点P1は第1の真空ポンプ13
−1の正回転数を約66.6%にすれば得られ、排気速
度S=1(l/min)と圧力P=300(Torr)
の点P2は第1の真空ポンプ13−1を逆回転数約−3
0%とすることにより得られることが実験的に確かめら
れた。この場合、第1の真空ポンプ13−1を止め、第
2の真空ポンプ13−2の正回転数を下げても、P2点
(S=1,P=300)の制御は難しい。つまり第2の
真空ポンプ13−2の正回転運転では非常に難しい運転
点が高真空側の第1の真空ポンプ13−1を逆回転運転
させることにより簡単に得られることになる。
【0024】図3及び図4は図1に示す構成の真空排気
系において、低真空側の第2の真空ポンプ13−2を一
定回転数で運転し、高真空側の第1の真空ポンプ13−
1の回転数を変化させた場合の排気速度(l/min)
と圧力(Torr)の関係を示す図で、図3は低真空側
の第2の真空ポンプ13−2を60Hzで運転し、図4
は低真空側の第2の真空ポンプ13−2を20Hzで運
転している。
【0025】図3において、曲線aは60Hz、曲線b
は15Hz、曲線cは0Hz(停止)、曲線dは−15
Hz、曲線eは−60Hzでそれぞれ第1の真空ポンプ
13−1を運転した場合を示す。また、図4において、
曲線fは60Hz、曲線gは20Hz、曲線hは0Hz
(停止)、曲線iは−20Hz、曲線jは−35Hz、
曲線kは−45Hzでそれぞれ第1の真空ポンプ13−
1を運転した場合を示す。図3及び図4において、直線
Q1、Q2、Q3はそれぞれガス供給弁18を通して反
応装置11に供給される反応ガスの流量を変えた場合を
示す(Q1>Q2>Q3)。
【0026】図3及び図4から明らかなように、高真空
側の第1の真空ポンプ13−1を正回転(+Hz)〜逆
回転(−Hz)の範囲で回転数を制御して運転し、低真
空側の第2の真空ポンプ13−2を正回転で回転数を制
御することにより、反応装置11に所定流量の反応ガス
を供給しながら、広い範囲で反応装置11内の圧力を制
御できる。
【0027】即ち、図1において、制御部21は図3及
び図4に示す性能曲線に基づき、流量計19で検出され
る反応ガスの流量で、反応装置11内の圧力を所定の目
標圧力値に維持するには、第1の真空ポンプ13−1及
び第2の真空ポンプ13−2をいかなる回転数で運転す
るかを決定し、該第1の真空ポンプ13−1及び第2の
真空ポンプ13−2をその回転数で運転すべくインバー
タ15−1及びインバータ15−2を制御し、該インバ
ータ15−1及びインバータ15−2から回転数に見合
う周波数の出力をモータ14−1及びモータ14−2に
供給する。それによる反応装置11の圧力は圧力計20
で検出され、制御部21にフィードバックされるから、
反応装置11内の圧力は前記目標圧力値に維持される。
【0028】図1に示す構成の真空系ではガス入口16
にガス供給弁18と流量計19からなる1個のガス供給
系を接続し、該ガス供給系を通して反応装置11内にガ
スを供給するように構成したが、ガス供給系は1個に限
定されるものではなく、図5に示すようにガス供給弁1
8−1・・・・18−n、流量計19−1・・・・19
−n、流量調整弁24−1・・・・24−nからなるn
個のガス供給系をガス入口16に接続し、反応装置11
内にn種の反応ガス等のガスを供給できるように構成し
てもよい。また、このように反応装置11と絞り弁12
の間には、反応装置と真空ポンプを遮断可能にするため
に、主弁23を設ける。
【0029】また、上記実施例では、第1の真空ポンプ
13−1及び第2の真空ポンプ13−2はいずれも1台
の真空ポンプで構成する例を示したが、これに限定され
るものではなく、図6に示すように反応装置11に絞り
弁12を介して複数台の真空ポンプ13−1,13−
2,13−3・・・・を直列に接続し、その内の1台又
は複数台を第1の真空ポンプとし、1台又は複数台を第
2の真空ポンプとして運転するように構成してもよい。
なお、それぞれの真空ポンプ13−1,13−2,13
−3・・・・はインバータ15−1,15−2,15−
3・・・・から所定周波数の出力を得て所定回転数で回
転する。
【0030】上記のように第1の真空ポンプ及び第2の
真空ポンプを複数台の真空ポンプで構成することによ
り、真空系の圧力を広範囲で且つきめ細かく制御するこ
とができる。また、上記実施例では、第1の真空ポンプ
を高真空側に第2の真空ポンプを低真空側に配置する例
を示したが、これに限定されるものではなく、第1の真
空ポンプを低真空側に第2の真空ポンプを高真空側に配
置し、第1の真空ポンプを逆回転から正回転の範囲で運
転しつつ、第2の真空ポンプを正回転の範囲で運転する
ようにしてもよい。
【0031】
【発明の効果】
(1)以上説明したように本発明によれば、第1の真空
ポンプを逆回転から正回転の範囲で運転しつつ、第2の
真空ポンプを正回転の範囲で運転することにより、真空
系の広範囲の圧力制御が可能になるという優れた効果が
得られる。
【0032】(2)また、真空系に反応ガスを供給しな
がら、真空系内の圧力を広い範囲で制御できるという優
れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排気方法を実施する真空系の構成例を
示すブロック図である。
【図2】図1に示す真空系の高真空側の真空ポンプと低
真空側の真空ポンプの運転状態を変えた場合の排気速度
と圧力の関係を示す図である。
【図3】図1に示す低真空側の真空ポンプを一定回転数
で運転し、高真空側の真空ポンプの回転数を変えた場合
の排気速度と圧力の関係を示す図である。
【図4】図1に示す低真空側の真空ポンプを一定回転数
で運転し、高真空側の真空ポンプの回転数を変えた場合
の排気速度と圧力の関係を示す図である。
【図5】本発明の排気方法を実施する真空系の他の構成
例を示すブロック図である。
【図6】本発明の排気方法を実施する真空系の他の構成
例を示すブロック図である。
【図7】従来の一般的な真空系の構成を示す図である。
【図8】真空系において絞り弁によりコンダクタンス
(流路抵抗の逆数)制御による圧力制御を行う場合を説
明する図である。
【図9】図7に示す真空排気系においてポンプ回転数制
御(排気速度制御)による圧力制御を行う場合を説明す
る図である。
【図10】運転範囲を排気速度と圧力の関係で示す図で
ある。
【図11】従来の真空排気系の構成例を示す図である。
【符号の説明】
11 反応装置 12 絞り弁 13−1 真空ポンプ 13−2 真空ポンプ 13−3 真空ポンプ 14−1 モータ 14−2 モータ 14−3 モータ 15−1 インバータ 15−2 インバータ 15−3 インバータ 16 ガス入口 17 排気ダクト 18 ガス供給弁 18−1〜n ガス供給弁 19 流量計 19−1〜n 流量計 20 圧力計 21 制御部 22 配管 23 主弁 24−1〜n 流量調整弁
フロントページの続き (72)発明者 辻村 学 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 安藤 好男 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の真空ポンプと第2の真空ポンプを
    直列に接続してなる排気部を具備する真空系の排気方法
    であって、 前記第1の真空ポンプを正回転と逆回転の範囲で運転
    し、前記第2の真空ポンプを一定方向の回転で運転する
    ことを特徴とする真空系の排気方法。
  2. 【請求項2】 前記第1の真空ポンプを前記第2の真空
    ポンプより高真空側に配置することを特徴とする請求項
    1に記載の真空系の排気方法。
  3. 【請求項3】 前記第1の真空ポンプ及び第2の真空ポ
    ンプの運転は、その回転数を制御することにより行なわ
    れることを特徴とする請求項1又は2に記載の真空系の
    排気方法。
  4. 【請求項4】 前記真空系に所定のガスを供給しなが
    ら、前記第1の真空ポンプ及び前記第2の真空ポンプを
    運転することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1
    項に記載の真空系の排気方法。
  5. 【請求項5】 前記真空系に供給されるガスの流量を基
    に、前記回転数を制御することを特徴とする請求項4に
    記載の真空系の排気方法。
  6. 【請求項6】 前記真空系の圧力を基に、前記回転数を
    制御することを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1
    項に記載の真空系の排気方法。
  7. 【請求項7】 前記第2の真空ポンプの回転数を一定と
    して運転することを特徴とする請求項3乃至6のいずれ
    か1項に記載の真空系の排気方法。
JP14950395A 1994-06-28 1995-05-23 真空系の排気装置 Expired - Fee Related JP3847357B2 (ja)

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EP95110090A EP0690235B1 (en) 1994-06-28 1995-06-28 Method and apparatus for evacuating vacuum system
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JP17030194 1994-06-28
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