(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプ本体の吸気側と負荷との間が第１のバルブにより連通遮断可能に接続され、かつ前記真空ポンプ本体の吸気側が大気圧側に第２のバルブにより連通遮断可能に接続されており、
前記負荷の負荷状態を検出し負荷状態に応じて、前記第１のバルブと前記第２のバルブを切替えることにより、真空ポンプ本体の吸気側圧力を高真空と大気圧付近とに切替えて、真空ポンプ本体の消費電力量を抑制することを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
前記第１のバルブは、前記真空ポンプ本体の吸気側を負荷に接続して前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を高真空状態に制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記第２のバルブは、不活性ガス等気体を前記真空ポンプ本体の吸気側に導入して前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を大気圧付近に制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記第２のバルブは、前記真空ポンプ本体の排気側の気体を吸気側に導入して前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を大気圧付近に制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項５】
真空ポンプ本体の吸気側と負荷との間が第１のバルブにより連通遮断可能に接続され、かつ前記真空ポンプ本体の吸気側が大気圧側に第２のバルブにより連通遮断可能に接続されている真空ポンプにおいて、前記負荷の負荷状態がウェハの加工を行う期間にあると判断したとき前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を高真空状態に制御し、前記負荷の負荷状態が待機状態にあると判断したとき前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を大気圧付近に制御する手段を有することを特徴とする真空ポンプ。
【請求項６】
真空ポンプ本体の吸気側に加わる負荷状態がウェハの加工を行う期間にあるとき、前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を高真空状態に、前記真空ポンプ本体の吸気側に加わる負荷状態が待機状態にあるとき、前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を大気圧付近に制御して、前記真空ポンプ本体の消費電力量を抑制することを特徴とする真空ポンプの駆動方法。
【請求項７】
真空ポンプ本体の吸気側と負荷との間が第１のバルブにより連通遮断可能に接続され、かつ前記真空ポンプ本体の吸気側が大気圧側に第２のバルブにより連通遮断可能に接続されている真空ポンプにおいて、前記真空ポンプ駆動時に前記負荷の負荷状態がウェハの加工を行う期間にあるとき前記第１のバルブを開、第２のバルブを閉にして前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を高真空状態に制御し、前記負荷の負荷状態が待機状態にあるとき前記第１のバルブを閉、第２のバルブを開にして前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を大気圧付近に制御し、前記真空ポンプ本体の消費電力量を抑制することを特徴とする真空ポンプの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消費電力の低減を図る真空ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
真空ポンプは半導体製造装置等に用いられるが、近年の地球温暖化問題および製造コストの観点から省エネルギー装置、ひいては半導体製造装置の低消費電力化が重要な要素となってきている。
【０００３】
ところで、従来例に係る真空ポンプは図４に示すように、半導体装置の処理を行うチャンバー１の状態を検出して、その検出信号に基づいて運転要否の判断７を行い、真空ポンプ本体２の駆動をＯＮ／ＯＦＦ制御するようになっている。また５はバルブである。
【０００４】
したがって、チャンバー１の負荷状態に拘わらず、真空ポンプ本体２の排気性能としての到達圧力値領域において運転が継続することとなり、無駄な電力を消費する原因になっている。
【０００５】
また、真空ポンプ本体２の運転を停止して、その消費電力を節約することが考えられるが、この場合には、ポンプを再運転する際の立上がりのロス時間を回避することができず、生産性が悪くなるという問題がある。
【０００６】
そこで、特開平０７−３５０７２号公報には、真空ポンプの回転数を制御して、その消費電力量を低減する技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平０７−３５０７２号公報に開示された技術は、インバーター回路を用いて真空ポンプの回転数を効率的に制御しているため、その消費電力量を節約することに一応の効果を発揮することは可能であるが、しかしながら、その技術では、低回転領域から定常回転領域までの加速時間を必要とし、その使用状態に至るまでに遅れ時間が発生するという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、真空ポンプの消費電力を低減し、かつ生産性及び信頼性を向上させた真空ポンプ及び駆動方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る真空ポンプは、真空ポンプ本体の吸気側と負荷との間が第１のバルブにより連通遮断可能に接続され、かつ前記真空ポンプ本体の吸気側が大気圧側に第２のバルブにより連通遮断可能に接続されており、
前記負荷の負荷状態を検出し負荷状態に応じて、前記第１のバルブと前記第２のバルブを切替えることにより、真空ポンプ本体の吸気側圧力を高真空と大気圧付近とに切替えて、真空ポンプ本体の消費電力量を抑制するものである。
また、真空ポンプ本体の吸気側と負荷との間が第１のバルブにより連通遮断可能に接続され、かつ前記真空ポンプ本体の吸気側が大気圧側に第２のバルブにより連通遮断可能に接続されている真空ポンプにおいて、前記負荷の負荷状態がウェハの加工を行う期間にあると判断したとき前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を高真空状態に制御し、前記負荷の負荷状態が待機状態にあると判断したとき前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を大気圧付近に制御する手段を有するものである。
【００１０】
また前記第１のバルブは、前記真空ポンプ本体の吸気側を負荷に接続して前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を高真空状態に制御するものである。
【００１１】
また前記第２のバルブは、不活性ガス等気体を前記真空ポンプ本体の吸気側に導入して前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を大気圧付近に制御するものである。
【００１２】
また前記第２のバルブは、前記真空ポンプ本体の排気側の気体を吸気側に導入して前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を大気圧付近に制御するものである。
【００１３】
また、本発明に係る真空ポンプの駆動方法においては、真空ポンプ本体の吸気側に加わる負荷状態がウェハの加工を行う期間にあるとき、前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を高真空状態に、前記真空ポンプ本体の吸気側に加わる負荷状態が待機状態にあるとき、前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を大気圧付近に制御して、前記真空ポンプ本体の消費電力量を抑制するものである。
また、真空ポンプ本体の吸気側と負荷との間が第１のバルブにより連通遮断可能に接続され、かつ前記真空ポンプ本体の吸気側が大気圧側に第２のバルブにより連通遮断可能に接続されている真空ポンプにおいて、前記真空ポンプ駆動時に前記負荷の負荷状態がウェハの加工を行う期間にあるとき前記第１のバルブを開、第２のバルブを閉にして前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を高真空状態に制御し、前記負荷の負荷状態が待機状態にあるとき前記第１のバルブを閉、第２のバルブを開にして前記真空ポンプ本体の吸気側圧力を大気圧付近に制御し、前記真空ポンプ本体の消費電力量を抑制するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図により説明する。
【００１５】
（実施形態１）  図１は、本発明の実施形態１に係る真空ポンプの駆動方法を示す特性図、図２は、本発明の実施形態１に係る真空ポンプの駆動方法を実施する真空ポンプを示す構成図である。
【００１６】
図１に示すように、スクリュー型真空ポンプにおける吸気側圧力と消費電力量との特性は、真空ポンプ本体２の吸気側圧力が大気圧近くの圧力値では、その消費電力量は低く、真空ポンプ本体２の排気性能である到達圧力値近傍では、その消費電力量は高くなる傾向にある。
【００１７】
本発明は図１に示す特性の知見を得て、真空ポンプ本体２の吸気側と負荷（実施形態ではチャンバー１）との間を第１のバルブ５により連通遮断可能に接続し、かつ真空ポンプ本体２の吸気側を大気圧側に第２のバルブ４により連通遮断可能に接続したものである。
【００１８】
また第１のバルブ５は、真空ポンプ本体２の吸気側を負荷（実施形態ではチャンバー１）に接続して真空ポンプ本体２の吸気側圧力を高真空状態に制御するようになっている。
【００１９】
また第２のバルブ４は、不活性ガス等気体を真空ポンプ本体２の吸気側に導入して真空ポンプ本体２の吸気側圧力を大気圧付近に制御し、或いは真空ポンプ本体２の排気側の気体を吸気側に導入して真空ポンプ本体２の吸気側圧力を大気圧付近に制御するようになっている。
【００２０】
そして本発明は、上述した構成の真空ポンプを用いて真空ポンプを駆動制御して、真空ポンプ本体２の吸気側に加わる負荷状態の違い（実施形態ではチャンバー１の運転状態）により、真空ポンプ本体２の吸気側圧力を高真空と大気圧付近とに切替えて、真空ポンプ本体２の消費電力量を抑制する。
【００２１】
具体的には本発明は、上述した負荷状態Ａ，Ｂの違いにより、真空ポンプ本体２の吸気側圧力を負荷状態Ａにおいては高真空とし、負荷状態Ｂにおいては大気圧近くに切替えて、消費電力量の低減を実現している。
【００２２】
次に、本発明の具体例を実施形態１として説明する。すなわち、図２に示すように本発明の実施形態１に係る真空ポンプは、半導体装置の処理が行われるチャンバー１の真空排気側にバルブ５を介して真空ポンプ本体２が接続され、真空ポンプ本体２を用いバルブ５を介してチャンバー１内を真空排気するようになっている。
【００２３】
さらに本発明の実施形態１に係る真空ポンプは、真空ポンプ本体２からバルブ５に至る配管の容積を小さくすることにより、低回転領域から定常回転領域までの加速時間を短縮して、その使用状態に至るまでの遅れ時間を短縮することを特徴とするものである。
【００２４】
詳細に説明すると、真空ポンプ本体２の前段すなわち吸気側からバルブ５に至る配管にコンダクタンスバルブ４を設置し、コンダクタンスバルブ４からガスライン３のＮ２またはＡｉｒ等の気体（不活性ガス等気体）を真空ポンプ本体２の吸気側に導入するようになっている。
【００２５】
次に、本発明の実施形態１に係る真空ポンプを駆動制御して、その消費電力量を低減する方法について説明する。
【００２６】
図２において、チャンバー１の負荷状態を検出して、その検出信号に基づいてチャンバー１の運転状態を判断６する。この場合、チャンバー１内は、真空ポンプ本体２により真空排気されて高真空圧に圧力制御されているとする。
【００２７】
そのチャンバー１の運転状態が、例えば待機状態（図１の負荷状態Ｂ）である場合には、バルブ５を閉じてチャンバー１と真空ポンプ本体２との連通を遮断する。
【００２８】
そして、チャンバー１と真空ポンプ本体２との連通を遮断させた後、コンダクタンスバルブ４を開けることにより、ガスライン３のＮ２またはＡｉｒを真空ポンプ本体２の吸気側配管８に導入し、真空ポンプ本体２の吸気側圧力を大気圧近傍に制御する。
【００２９】
一方、チャンバー１内でウェハの加工を行う期間（図１の負荷状態Ａ）では、コンダクタンスバルブ４を閉じて、真空ポンプ本体２を大気環境から遮断する。真空ポンプ本体２を大気圧環境から遮断した後、バルブ５を開けてチャンバー１と真空ポンプ本体２とを連通し、真空ポンプ本体２の吸気側圧力をチャンバー１内の高真空圧に設定制御する。この状態にて真空ポンプ本体２を駆動してバルブ５を介してチャンバー１内を真空排気する。
【００３０】
以上説明した本発明の実施形態１において、真空ポンプ本体２の排気速度が１０００Ｌ／ｍｉｎの能力をもつクラスの真空ポンプ本体２を用いた半導体製造装置の場合、チャンバー１が待機状態（図１の負荷状態Ｂ）のとき、コンダクタンスバルブ４の開度を調整し、真空ポンプ本体２の吸気側圧力を４００〜６００ｔｏｒｒにする。
【００３１】
上述したクラスの一般的な真空ポンプ本体２の低回転領域から排気性能である到達圧力値近傍までの運転電流は１２〜１５Ａであるが、本発明の実施形態１に係る真空ポンプを用いて駆動制御することにより、７〜１０Ａ程度の電流値に低減することができる。
【００３２】
例えば半導体製造装置の稼働率が７０％であり、さらに製品ロット処理条件に２０％のチェンバ−１の待機状態が存在するウェハ加工レシピの場合、総合的な待機状態は４４％となり、前述した電流値の比率に基づくと、本発明の実施形態１によれば、真空ポンプの総合的な消費電力量は約１６％低減することができるという効果がある。
【００３３】
さらに本発明の実施形態１では、真空ポンプ本体２からバルブ５までの配管容積を小さくすることにより、特開平０７−３５０７２号公報に開示された従来例と比較した遅れ時間は約１ｓｅｃ以内に短縮することができる。
【００３４】
さらに特開平０７−３５０７２号公報に開示された従来例のようにインバーター回路，シーケンサーを具備する必要がないため、生産コスト，部品点数を低減して、高信頼性を得ることができる。
【００３５】
（実施形態２）  図３は、本発明の実施形態２に係る真空ポンプを示す構成図である。
【００３６】
図３は、本発明の実施形態２に係る真空ポンプは、コンダクタンスバルブ４の一次側を真空ポンプ本体２の後段すなわち排気側に接続し、その二次側を真空ポンプ本体２の前段すなわち吸気側に接続することにより、真空ポンプ本体２の給排気間にコンダクタンスバルブ４によるバイパス通路を並列に設けたことを特徴とするものである。
【００３７】
図３に示す本発明の実施形態２は、チャンバー１の負荷状態を検出して、その検出信号に基づいてチャンバー１の運転状態を判断６する構成については実施形態１と同様であるが、図３に示す本発明の実施形態２では、バルブ５を閉じてポンプ２の吸気側圧力を大気圧近傍にするガス導入（図１の負荷状態Ｂ）は、コンダクタンスバルブ４による前記バイパス通路を通して行い、その真空ポンプ本体２の排気側と吸気側とを連通して真空ポンプ本体２の吸気側を大気圧近傍に制御する。
【００３８】
一方、チャンバー１内でウェハの加工を行う期間（図１の負荷状態Ａ）では、コンダクタンスバルブ４を閉じて、真空ポンプ本体２の吸気側を排気側から遮断する。
【００３９】
真空ポンプ本体２を大気圧環境から遮断した後、バルブ５を開けてチャンバー１と真空ポンプ本体２の吸気側とを連通し、真空ポンプ本体２の吸気側圧力をチャンバー１内の高真空圧に設定制御する。
【００４０】
本発明の実施形態２によれば、実施形態１では必要であるガス導入系（Ｎ２，Ａｉｒ等のガスライン３）が不要となり、簡便な構造を用いて真空ポンプ本体２の消費電力量を低減することができるという利点を有している。
【００４１】
さらに本発明の実施形態２によれば、チャンバー１にて毒性及び特殊性等を有するガスを半導体製造装置の処理プロセスに用いる場合、実施形態１のようにガス導入系（ガスライン３）が他の導入ガス系に接続されることはなく閉ループとなっているため、安全性に優れ、かつ、他のガス導入系の汚染に配慮する必要がない。
【００４２】
なお実施形態では真空ポンプ２の吸気側に加わる負荷をチャンバー１の運転状態として説明したが、真空ポンプ２の吸気側に加わる負荷は、これに限定されるものではない。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、真空ポンプにおける吸気側圧力と消費電力量との特性は、真空ポンプ本体の吸気側圧力が大気圧近くの圧力値では、その消費電力量は低く、真空ポンプ本体の排気性能である到達圧力値近傍では、その消費電力量は高くなる傾向にあるという知見に基づいて、真空ポンプ本体の吸気側圧力を制御するため、真空ポンプ本体の回転数を制御し消費電力量を抑制する場合と比較して消費電力量をさらに低減することができる。
【００４４】
さらにインバーター回路，シーケンサーを具備する必要がないため、生産コスト，部品点数を低減して、高信頼性を得ることができる。
【００４５】
さらに真空ポンプ本体の吸気側圧力を制御するためのガス系を外部から隔離遮断することができるため、負荷側で例えば毒性の強い処理ガスを用いたとしても、その漏出を防止して安全を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る真空ポンプの駆動方法を示す特性図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る真空ポンプの駆動方法を実施する真空ポンプを示す構成図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る真空ポンプを示す構成図である。
【図４】従来例に係る真空ポンプを示す構成図である。
【符号の説明】
１  チャンバー
２  真空ポンプ本体
４，５  バルブ
【図１】
0003558557.tif 000002
【図２】
0003558557.tif 000003
【図３】
0003558557.tif 000004
【図４】
0003558557.tif 000005