特表 2023-511645 冗長ポンプシステム及びこのポンプシステムによる圧送方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-22

(54)【発明の名称】冗長ポンプシステム及びこのポンプシステムによる圧送方法

(51)【国際特許分類】

   F04C 25/02 20060101AFI20230314BHJP

   F04C 23/00 20060101ALI20230314BHJP

   F04C 29/12 20060101ALI20230314BHJP

   F04B 37/16 20060101ALI20230314BHJP

【ＦＩ】

F04C25/02 A

F04C23/00 D

F04C25/02 K

F04C29/12 E

F04B37/16 D

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022530882

(86)(22)【出願日】2019-12-04

(85)【翻訳文提出日】2022-07-19

(86)【国際出願番号】 EP2019083664

(87)【国際公開番号】W WO2021110257

(87)【国際公開日】2021-06-10

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】500119813

【氏名又は名称】アテリエ ビスク ソシエテ アノニム

【氏名又は名称原語表記】Ａｔｅｌｉｅｒ Ｂｕｓｃｈ ＳＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110002354

【氏名又は名称】弁理士法人平和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アレルス，ポール

(72)【発明者】

【氏名】キム，ジェホン

(72)【発明者】

【氏名】ラルシェ，ジャン－エリック

【テーマコード（参考）】

3H076

3H129

【Ｆターム（参考）】

3H076AA16

3H076AA38

3H076AA39

3H076BB28

3H076BB43

3H076BB45

3H076CC41

3H076CC82

3H076CC97

3H129AA02

3H129AA03

3H129AA06

3H129AA10

3H129AB06

3H129AB12

3H129BB34

3H129BB47

3H129BB60

3H129CC12

3H129CC22

3H129CC35

3H129CC36

3H129CC87

(57)【要約】

本発明は、冗長真空ポンプシステム３００及びこのシステムを用いる圧送方法に関する。本システムは、主ルーツポンプ３０２と、第１のポンプサブシステム３１０と、第２のポンプサブシステム３２０とを備える。第１のポンプサブシステム３１０及び第２のポンプサブシステム３２０は、主ルーツポンプ３０２によって排気されるガスを並列して圧送するように配置される。第１のポンプサブシステム３１０は、第１の副ルーツポンプ３１１と、第１の容積型ポンプ３１２と、主ルーツポンプ３０２のガス放出出口３０２ｂと第１の副ルーツポンプ３１１のガス吸引入口３１１ａとの間に位置する第１の弁３１３とを備える。第２のポンプサブシステム３２０は、第２の副ルーツポンプ３１１と、第２の容積型ポンプ３１２と、主ルーツポンプ３０２のガス放出出口３０２ｂと第２の副ルーツポンプ３２１のガス吸引入口３２１ａとの間に位置する第２の弁３２３とを備える。本発明によれば、第１のポンプサブシステム３１０及び第２のポンプサブシステム３２０は、同じ流量で圧送するように構成され、主ルーツポンプ３０２は、一次ポンプサブシステム３１０の圧送流量と二次ポンプサブシステム３２０の圧送流量とを足したものに等しい流量Ｆで圧送することが可能であるように構成される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冗長真空ポンプシステム（３００）であって、
プロセスチャンバー（３０１）に接続可能なガス吸引入口（３０２ａ）と、第１のポンプサブシステム（３１０）及び第２のポンプサブシステム（３２０）に接続されるガス放出出口（３０２ｂ）とを有する主ルーツポンプ（３０２）を備え、
前記第１のポンプサブシステム（３１０）及び前記第２のポンプサブシステム（３２０）は、前記主ルーツポンプ（３０２）によって排気されるガスを並列して圧送するように配置され、
前記第１のポンプサブシステム（３１０）は、第１の副ルーツポンプ（３１１）と、第１の容積型ポンプ（３１２）と、前記主ルーツポンプ（３０２）の前記ガス放出出口（３０２ｂ）と前記第１の副ルーツポンプ（３１１）のガス吸引入口（３１１ａ）との間に位置する第１の弁（３１３）とを備え、
前記第２のポンプサブシステム（３２０）は、第２の副ルーツポンプ（３１１）と、第２の容積型ポンプ（３１２）と、前記主ルーツポンプ（３０２）の前記ガス放出出口（３０２ｂ）と前記第２の副ルーツポンプ（３２１）のガス吸引入口（３２１ａ）との間に位置する第２の弁（３２３）とを備え、
前記第１のポンプサブシステム（３１０）及び前記第２のポンプサブシステム（３２０）は、同じ流量で圧送するように構成され、
前記主ルーツポンプ（３０２）は、前記一次ポンプサブシステム（３１０）の圧送流量と前記二次ポンプサブシステム（３２０）の圧送流量とを足したものに等しい流量Ｆで圧送することが可能であるように構成されることを特徴とする、冗長真空ポンプシステム。

【請求項2】

請求項１に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記第１の容積型ポンプ（３１２）及び／又は前記第２の容積型ポンプ（３２２）は、ドライスクリューポンプである、冗長真空ポンプシステム。

【請求項3】

請求項１に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記第１の容積型ポンプ（３１２）及び／又は前記第２の容積型ポンプ（３２２）は、ドライクローポンプである、冗長真空ポンプシステム。

【請求項4】

請求項１に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記第１の容積型ポンプ（３１２）及び／又は前記第２の容積型ポンプ（３２２）は、スクロールポンプである、冗長真空ポンプシステム。

【請求項5】

請求項１に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記第１の容積型ポンプ（３１２）及び／又は前記第２の容積型ポンプ（３２２）は、ダイアフラムポンプである、冗長真空ポンプシステム。

【請求項6】

前述の請求項のいずれか１項に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記主ルーツポンプ（３０２）に並列して配置される第３の弁（３０４）を備えるバイパスダクト（３０３）を備える、冗長真空ポンプシステム。

【請求項7】

前述の請求項のいずれか１項に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記第１の容積型ポンプ（３１２）及び前記第２の容積型ポンプ（３２２）は、排気処理設備、有利にはスクラバーに接続される、冗長真空ポンプシステム。

【請求項8】

前述の請求項のいずれか１項に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記主ルーツポンプ（３０２）の前記圧送流量は、５０００Ｌ／分～１０００００Ｌ／分、有利には１００００Ｌ／分～７００００Ｌ／分、好ましくは２５０００Ｌ／分～５５０００Ｌ／分である、冗長真空ポンプシステム。

【請求項9】

前述の請求項のいずれか１項に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記主ルーツポンプ（３０２）、前記第１の副ルーツポンプ（３１１）、前記第２の副ルーツポンプ（３２１）、前記第１の容積型ポンプ（３１２）、又は前記第２の容積型ポンプ（３２２）のうちのいずれかの故障を検出する故障検出手段を備える、冗長真空ポンプシステム。

【請求項10】

請求項９に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記故障検出手段は、故障が検出された場合に、前記第１の弁（３１３）、前記第２の弁（３２３）、及び／又は前記第３の弁（３０４）を作動させることを可能にするように構成される、冗長真空ポンプシステム。

【請求項11】

前述の請求項のいずれか１項に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）による圧送方法であって、前記主ルーツポンプ（３０２）は、前記第１のポンプサブシステム（３１０）の前記流量と前記第２のポンプサブシステム（３２０）の前記流量との前記合計に等しい公称流量において常に駆動されることを特徴とする、圧送方法。

【請求項12】

前記ポンプシステム（３００）は、第３の弁（３０４）を備えるバイパスダクト（３０３）を備え、前記第３の弁（３０４）は、前記故障検出手段によって前記主ルーツポンプ（３２０）の故障が検出された場合、開放位置に切り替わる、請求項１１に記載の圧送方法。

【請求項13】

前記故障検出手段は、前記第１の副ルーツポンプ（３１１）又は前記第１の容積型ポンプ（３１２）の故障が検出された場合、前記第１の弁（３１３）を閉鎖する、請求項１０又は１１に記載の圧送方法。

【請求項14】

前記故障検出手段は、前記第２の副ルーツポンプ（３１１）又は前記第２の容積型ポンプ（３１２）の故障が検出された場合、前記第２の弁（３１３）を閉鎖する、請求項１０又は１１に記載の圧送方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空技術の分野に関する。より正確には、本発明は、少なくとも１つの主ルーツポンプと、並列に配置される２つのポンプサブシステムとを備える冗長ポンプシステムに関する。本発明は、このポンプシステムによる圧送方法にも関する。

【背景技術】

【0002】

真空ポンプシステムは、多くの産業分野において、例えば、食品及び医薬品産業における凍結乾燥、蒸留、包装、及び結晶化プロセス等、また特に半導体産業において欠かせない装置である。

【0003】

半導体産業において常によりよい品質の製造プロセスに達するためには、良好に制御された雰囲気下で製造プロセスを実行することが不可欠である。真空ポンプを用いると、プロセスチャンバーを真空化し、多くのプロセスに必要とされる清浄な低圧環境をもたらすとともに、不使用のプロセスガス及び副産物を除去することが可能である。半導体デバイスの製造プロセスは、多くの場合、複数の層を連続的に成膜及びパターニングすることを伴う。これらのプロセス工程のうちの多くは、空気中に存在する気体分子による干渉及びコンタミネーションを防ぐために、プロセスチャンバー内に真空条件を必要とする。半導体デバイスの製造におけるいくつかのプロセス工程は、通常、プロセスチャンバー、例えば真空オーブン内で行われ、プロセスチャンバー内において、ウェハーが、例えば化学気相成長又は化学気相エッチングによって処理される。これらのプロセスの全ては、主として水蒸気によるコンタミネーションを防ぐための低いバックグラウンド圧力と、プロセスチャンバー内にプロセスガスを供給する能力とを必要とする。このプロセスガスは、通常高い正確な流量を伴ってプロセスチャンバー内に供給しなければならない。したがって、半導体プロセスチャンバー内の真空化と、プロセスガスの所定の圧力の維持とを行うポンプシステムは、プロセスチャンバーを真空化して、通常、少なくとも１０^－２ｍｂａｒの低い末端圧力にし、数万リットル毎分の範囲の高流量を扱うことが可能である必要がある。このために、真空ブースターとも呼ばれるルーツポンプと、ドライ補助ポンプとが組み合わされることが通常である。ルーツポンプは、高流量を扱うことを可能にし、補助ポンプは、高い圧縮比に起因して、十分低い末端圧力に達することを可能にする。

【0004】

現在、半導体産業では、数百又は数千ものウェハーが、単一のプロセスチャンバー内で同時に処理される。したがって、製造プロセス中のポンプシステムの故障は、ウェハーの損害につながり、結果として非常に重大な経済損失につながるおそれがある。ポンプシステムの故障がそのような結果をもたらすことを防ぐため、冗長ポンプシステムを設けることが知られており、通例である。冗長システムの目的は、プロセスチャンバー内のプロセス条件を維持するポンプが故障したときに、第２のポンプに引き継ぐことで、プロセス条件における重大すぎる変化と、最終的にはウェハーの損害とを防ぐことができることを確実にすることである。

【0005】

特に半導体産業の分野におけるいくつかの冗長ポンプシステムが、従来技術から既知である。図１に概略的に示されている第１の既知の冗長ポンプシステムにおいて、２つのポンプサブシステムが並列に配置されている。２つのサブシステムのそれぞれは、ルーツポンプと、ブースターポンプに対する補助ポンプとしての容積型ポンプとを備える。各ポンプサブシステムには、ルーツポンプとプロセスチャンバーとを接続するダクトにおいて弁が位置している。ポンプサブシステムは、サブシステムのそれぞれが単独でプロセスチャンバーを所望の流量で真空化することができるように構成される。これは、通常動作中、２つのサブシステムが常に稼働しているが、１つの弁のみが開放していることを意味する。弁が開放しているポンプサブシステムが故障した場合、この弁は閉鎖し、第２のサブシステムに引き継ぐことを可能にするために他方のポンプサブシステムの弁が開放する。

【0006】

しかしながら、この種の冗長システムは、いくつかの欠点を有する。故障が起きたとき、プロセスチャンバーの深刻な圧力ハンチング及びコンタミネーションが観察される。これは、通常、プロセスチャンバー内に存在するウェハーの重大な損害、及び重大な経済損失につながる。

【0007】

図２に示されている、半導体産業において用いられる第２の既知の冗長ポンプシステムは、プロセスチャンバーに接続されるルーツポンプと、並列に配置される２つの容積型ポンプとを備える。これらの２つの容積型ポンプは、ルーツポンプから２つの弁によって分離されている。通常動作中、双方の弁のうちの一方のみが開放し、容積型ポンプのうちの一方のみがルーツポンプに対する補助ポンプとして作用する。この補助ポンプが故障した場合、対応する弁が閉鎖し、他方の弁が開放することで、第２の容積型ポンプがルーツポンプに対する補助ポンプとして作用することが可能になる。

【0008】

この第２の既知の冗長ポンプシステムは、容積型ポンプが故障したときのコンタミネーションに関して、上述の第１の既知の冗長ポンプシステムよりも僅かに良好な性能を有する。しかしながら、システムのルーツポンプが故障した場合、プロセスチャンバー内のウェハーに非常に深刻な損害が生じる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

したがって、本発明の目標は、新規の冗長ポンプシステム及び対応する圧送方法を提案し、これにより、システムのポンプのうちの１つが故障してもプロセスチャンバー内の圧力条件を一定に維持することができるようにすることである。したがって、本発明の目的は、新規の冗長ポンプシステム及び対応する圧送方法を提案し、これにより、既知のシステムの上述の欠点を完全に克服する又は少なくとも大幅に低減することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明によれば、これらの目的は、特に２つの独立請求項の要素を通して達成される。さらに、従属請求項及び明細書から更なる有利な実施形態が得られる。

【0011】

特に、本発明の目的は、第１の態様において、冗長真空ポンプシステムであって、プロセスチャンバーに接続可能なガス吸引入口と、第１のポンプサブシステム及び第２のポンプサブシステムに接続されるガス放出出口とを有する主ルーツポンプを備え、第１のポンプサブシステム及び第２のポンプサブシステムは、主ルーツポンプによって排気されるガスを並列して圧送するように配置され、第１のポンプサブシステムは、第１の副ルーツポンプと、第１の容積型ポンプと、主ルーツポンプのガス放出出口と第１の副ルーツポンプのガス吸引入口との間に位置する第１の弁とを備え、第２のポンプサブシステムは、第２の副ルーツポンプと、第２の容積型ポンプと、主ルーツポンプのガス放出出口と第２の副ルーツポンプのガス吸引入口との間に位置する第２の弁とを備え、第１のポンプサブシステム及び第２のポンプサブシステムは、同じ流量で圧送するように構成され、主ルーツポンプは、一次ポンプサブシステムの圧送流量と二次ポンプサブシステムの圧送流量とを足したものに等しい流量Ｆで圧送することが可能であるように構成される、冗長真空ポンプシステムによって達成される。

【0012】

そのような冗長真空ポンプシステムにより、システムのポンプのうちの１つが故障した場合でも、プロセスチャンバー内の圧力レベルを一定に維持することができることを確実にすることが可能である。特に、故障時のプロセスチャンバーの圧力ハンチング又はコンタミネーションを回避することが可能である。主ルーツポンプは、２つのポンプサブシステムの合計流量に等しい圧送流量で駆動可能であるように構成されるため、サブシステムのうちの一方が故障した場合、主ルーツポンプは、プロセスチャンバーから排気されるガスを、依然として稼働しているサブシステムの圧送条件が変化しないように十分に圧縮することができる。主ルーツポンプが故障した場合、ガス流はサブシステム単独で圧送することができる。したがって、本発明に係る冗長ポンプシステムにより、従来技術から既知のシステムの欠点を克服することが可能になる。

【0013】

本発明の好ましい実施の形態において、第１の容積型ポンプ及び／又は第２の容積型ポンプは、ドライスクリューポンプ、ドライクローポンプ、スクロールポンプ、及びダイアフラムポンプからなる群から選択される。

【0014】

本発明の更に好ましい実施の形態において、冗長真空ポンプシステムは、主ルーツポンプに並列して配置される第３の弁を備えるバイパスダクトを備える。バイパスダクト及び第３の弁により、主ルーツポンプが故障によって圧送の障害となる場合でも、プロセスチャンバーから排気されるガス流を排気することが可能である。

【0015】

本発明の別の好ましい実施の形態において、第１の容積型ポンプ及び第２の容積型ポンプは、排気処理設備、有利にはスクラバーに接続される。これにより、プロセスチャンバーから排気されるプロセスガス及びプロセス副産物をリサイクルすることが可能である。

【0016】

本発明の更に別の好ましい実施の形態において、主ルーツポンプの圧送流量は、５０００Ｌ／分～１０００００Ｌ／分、有利には１００００Ｌ／分～７００００Ｌ／分、好ましくは２５０００Ｌ／分～５５０００Ｌ／分である。これにより、本発明の冗長真空ポンプシステムは、特に半導体産業における既存の製造ラインに実装することができる。

【0017】

本発明の更に好ましい実施の形態において、冗長真空ポンプシステムは、主ルーツポンプ、第１の副ルーツポンプ、第２の副ルーツポンプ、第１の容積型ポンプ、又は第２の容積型ポンプのうちのいずれかの故障を検出する故障検出手段を備える。これらの故障検出手段により、故障があれば迅速に検出し、その結果、必要であれば弁を切り替えることが可能である。

【0018】

本発明の更に好ましい実施の形態において、故障検出手段は、故障が検出された場合に、第１の弁、第２の弁、及び／又は第３の弁を作動させることを可能にするように構成される。これは、故障が検出された場合、正しい弁が故障検出手段によって自動的に作動することができることから特に有利である。

【0019】

第２の態様において、本発明の目的は、本発明に係る冗長真空ポンプシステムによる圧送方法であって、主ルーツポンプは、第１のポンプサブシステムの流量と第２のポンプサブシステムの流量との合計に等しい公称流量において常に駆動される、圧送方法によって達成される。この圧送方法により、冗長真空ポンプシステムのポンプのうちのいずれかが故障した場合でも、プロセスチャンバー内の圧力レベルを一定に維持するとともに、ウェハーの損害を回避することができることが確実になる。

【0020】

本発明の第２の態様の第１の好ましい実施の形態において、ポンプシステムは、第３の弁を備えるバイパスダクトを備え、第３の弁は、故障検出手段によって主ルーツポンプの故障が検出された場合、開放位置に切り替わる。これにより、冗長真空ポンプシステムの主ルーツポンプが故障した場合、プロセスチャンバーから排気する必要があるガス流を、バイパスダクトを通して排気することができる。

【0021】

本発明の第２の態様の別の好ましい実施の形態において、故障検出手段は、第１の副ルーツポンプ又は第１の容積型ポンプの故障が検出された場合、第１の弁を閉鎖する。これにより、第１のポンプサブシステムのポンプのうちのいずれかが故障した場合、第１の弁を自動的に閉鎖することが可能である。

【0022】

本発明の第２の態様の更に別の好ましい実施の形態において、故障検出手段は、第２の副ルーツポンプ又は第２の容積型ポンプの故障が検出された場合、第２の弁を閉鎖する。これにより、第２のポンプサブシステムのポンプのうちのいずれかが故障した場合、第２の弁を自動的に閉鎖することが可能である。

【0023】

本発明の特定の実施形態及び利点が添付図面から明らかとなる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】従来技術から既知の第１の冗長ポンプシステムの概略図である。

【図2】従来技術から既知の第２の冗長ポンプシステムの概略図である。

【図3】本発明に係る冗長ポンプシステムの好ましい一実施形態の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

図１は、従来技術から既知の第１の冗長ポンプシステム１００を概略的に示している。既知の冗長ポンプシステム１００は、プロセスチャンバー１０１からの圧送のために並列に配置される２つのポンプサブシステム１１０及び１２０を備える。上述したように、冗長ポンプシステムは、特に半導体産業における或る特定の製造プロセス中に、チャンバー１０１内の圧力レベルが常に維持されることを絶対的に確実にしなければならない状況で設けられる。

【0026】

ポンプシステム１００は、所定の末端圧力に達することを可能にするだけでなく、大量のガス流Ｆを扱うことも可能にするように構成しなければならない。これは、特に、化学気相エッチングプロセス又は化学気相成長を伴う場合に重要である。これらのプロセスは、一定流量のプロセスガスをチャンバー１０１内に供給することが必要であり、これらのガス及びプロセスの残滓は、ポンプシステム１００によって外部に圧送する必要がある。十分低い末端圧力に達するとともに、大量のガス流を圧送することを可能にするために、半導体産業において通常用いられる既知のポンプシステムは、容積型ポンプ、有利にはドライスクリューポンプと、ブースターポンプとしても知られるルーツポンプとの組合せを採用している。高い圧縮比を有するドライスクリューポンプにより、低い末端圧力に達することができる一方で、ルーツポンプにより、非常に大量のガス流を効率的に扱うことができる。

【0027】

したがって、再び図１を参照すると、２つのポンプサブシステム１１０、１２０のそれぞれは、ルーツポンプ１１１、１２１及びドライスクリューポンプ１１２、１２２を備える。上述したように、２つのサブシステムは、並列に配置され、２つの弁１１３、１２３によってプロセスチャンバー１０１に接続される。ポンプシステム１００は、通常動作中、弁１１３は開放し、弁１２３は閉鎖しているという意味で、冗長である。したがって、プロセスチャンバー１０１から外部に圧送されるガス流Ｆは、通常動作中、サブシステム１１０単独で圧送される。このサブシステムのいずれかのポンプが故障した場合にのみ、弁１１３が閉鎖して、弁１２３が開放し、チャンバー１０１がサブシステム１２０単独で真空化されるようになっている。

【0028】

しかしながら、図１のシステム１００のような冗長ポンプシステムは、多くの欠点を有する。まず、冗長ポンプシステムは、システムをサブシステム１１０からサブシステム１２０に切り替えなければならない場合、深刻な圧力ハンチングを被る。この圧力ハンチングは、プロセスチャンバー１０１内のコンタミネーションにつながるが、これは、多くの用途において許容できない。さらに、サブシステム１１０の故障を検出した後の或る特定の時間、プロセスチャンバー１０１内の圧力は上昇し、最終的には、チャンバー１０１内に保持されたウェハーの損害につながる。最後に、通常動作中、サブシステム１２０のポンプ１２１及び１２２が常に稼働していることから、ルーツポンプ１２１の入口と弁１２３との間の圧力が、サブシステム１２０の末端圧力に保たれる。これは、弁１２３がサブシステム１１０の故障検出に反応して急に開放した場合、プロセスチャンバー内の圧力が影響を受けることを意味する。そのような圧力変化は、プロセスチャンバー内の高品質なプロセス条件を保証することを不可能にする。

【0029】

図２は、従来技術から既知の第２の冗長ポンプシステム２００を概略的に示している。システム２００は、２つのポンプサブシステム２１０、２２０が、それぞれ、ドライスクリューポンプ等の容積型ポンプ２１２、２２２のみを備えるという点で、システム１００とは異なる。重要なガス流Ｆを扱うために、システム２００は、双方のサブシステム２１０及び２２０に「共通」のルーツポンプ２０２を備える。通常動作中、弁２１３は開放し、弁２２３は閉鎖する。したがって、ガス流Ｆ全体は、ルーツポンプ２０２及びドライスクリューポンプ２１２のみによって圧送される。ドライスクリューポンプ２１２が故障した場合、弁２１３が閉鎖して、弁２２３が開放し、ガス流Ｆをルーツポンプ２０２とドライスクリューポンプ２２２との組合せによって排気することができるようになっている。

【0030】

冗長システム１００と比較して、冗長システム２００は、ドライスクリューポンプ２１２が故障した場合に、プロセスチャンバー２０１内を一定圧力に維持する能力に関して向上した性能を有するが、ルーツポンプ２０２が故障すると、プロセスチャンバー２０１内の圧力に、許容できない一定の上昇がもたらされるという大きな欠点を有する。

【0031】

図３は、本発明の好ましい一実施形態に係る冗長ポンプシステム３００を概略的に示している。ポンプシステム３００は、プロセスチャンバー３０１に接続可能な主ルーツポンプ３０２と、２つのポンプサブシステム３１０及び３２０とを備え、２つのポンプサブシステム３１０及び３２０のそれぞれは、副ルーツポンプ３１１、３２１と、ドライスクリューポンプ等の容積型ポンプ３１２、３２２とをそれぞれ備える。通常動作中、弁３１３及び弁３２３は、常に開放しており、プロセスチャンバー３０１から排気されるガス流Ｆの半分がサブシステム３１０によって圧送され、もう半分がサブシステム３２０によって圧送される。本発明の適切な実施に不可欠なのは、主ルーツポンプ３０２が、サブシステム３１０及び３２０の合計圧送速度と同じ圧送速度で駆動可能であることである。換言すれば、通常動作中、主ルーツポンプ３０２は、圧送力に関与せず、入口３０２ａにおける圧力Ｐ１が出口３０２ｂにおける圧力Ｐ２と同じ、すなわち、通常動作における主ルーツポンプ３０２の圧縮比が１に等しい。これは、圧送速度を調節することができる主ルーツポンプを有するか、又は、最大圧送速度がサブシステム３１０及び３２０の圧送速度に等しい主ルーツポンプを有することによって達成することができる。

【0032】

本発明を超える構想は、具体的な実施例によってよりよく説明される。この例では、プロセスチャンバーから排気するのに必要とされるガス流量Ｆが２００００Ｌ／分に等しいと仮定する。上述したように、本発明の冗長ポンプシステム３００は、主ルーツポンプ３０２をＦに等しい圧送速度で駆動することができるように、また、各サブシステム３１０及び３２０が、Ｆ／２、この例では１００００Ｌ／分に等しい圧送速度を有するように構成される。主ルーツポンプ３０２に入る流量と、主ルーツポンプ３０２から出る流量とが等しいことから、通常動作中の主ルーツポンプ３０２の圧縮比Ｋ_{ｎｏｒｍａｌ}は１に等しい。

【0033】

これは、通常動作中、圧送速度及び末端圧力に関するポンプシステム３００の性能が、主ルーツポンプ３０２が存在しないか、オフにされているか、又は（真空化の障害とならない程度に）故障している場合と同じであることを意味する。通常動作中、システム３００全体の末端圧力は、サブシステム３１０、３２０のそれぞれの末端圧力を、流量ゼロでの出口圧力における圧縮比であるＫ_０で割ることによって得られる。通常、サブシステム３１０、３２０は、０．１ｍｂａｒ程度の末端圧力を有する。主ルーツポンプは、この圧力範囲において、５０程度の圧縮比Ｋ_０を有する。結果として、システム３００全体の末端圧力は、２×１０^－４ｍｂａｒ程度である。

【0034】

ここで、サブシステム３２０が故障した場合、弁３２３は閉鎖し、主ルーツポンプ３０２とサブシステム３１０との組合せによって、流れＦ全体に対処する必要がある。サブシステム３１０の流量は固定であり、Ｆ／２に等しいため、主ルーツポンプ３０２は、プロセスチャンバーから排気されるガスを２倍に圧縮しなければならない。これは、サブシステム３２０の故障に起因して、主ルーツポンプ３０２を越える流量がＦからＦ／２に降下するやいなや、自動的に行われる。当然ながら、サブシステムの入口３１１ａにおける圧力Ｐ３は、通常動作中よりも２倍高くなるが、ここでは、主ルーツポンプ３０２が、プロセスチャンバー３０１から排気されるガスを２倍に圧縮することによって、圧送力に関与していることから、末端圧力及び圧送速度は、サブシステム３２０の故障による影響を受けず、この場合でもプロセスチャンバー内の圧力を一定に維持することができる。

【0035】

さらに、上述したように、主ルーツポンプ３０２が故障した場合、２つのサブシステム３１０及び３２０が正常に稼働している限り、システム３００の性能は全く影響を受けない。主ルーツポンプ３０２とサブシステム３１０又は３２０のうちの一方とが同時に故障する可能性は非常に低いため、本発明に係る冗長ポンプシステム３００は、従来技術から既知の冗長システムの欠点を回避することが可能である。

【0036】

さらに、ポンプシステム３００内に、弁３０４を備えるバイパスダクト３０３を追加で設けることが可能である。追加のバイパスダクト３０３により、主ルーツポンプ３０２が故障によって圧送の抵抗となる場合でも、２つのサブシステム３１０，３２０によってプロセスチャンバー３０１を真空化し、チャンバー３０１内を一定圧力に維持することが可能である。そのような場合、流れＦは、バイパスダクト３０４を通るように転換され、２つのサブシステム３１０及び３２０に向けられる。

【0037】

さらに、容積型ポンプ３１２，３２２の両方のガス放出出口を少なくとも１つの排気処理設備、有利にはスクラバーに接続することが有利である。

【0038】

最後に、上述の記載は、１つの関連する非限定的な実施形態を概説したものであることを指摘すべきである。当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、開示の非限定的な実施形態に対する変更を行うことができることが明らかであろう。したがって、記載の非限定的な実施形態は、より際立った特徴及び用途のうちのいくつかを単に説明したものとみなすべきである。他の有益な結果は、非限定的な実施形態を異なる方法で適用することによって、又は当業者には既知の方法で変更することによって実現することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【手続補正書】

【提出日】2022-11-25

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冗長真空ポンプシステム（３００）であって、
プロセスチャンバー（３０１）に接続可能なガス吸引入口（３０２ａ）と、第１のポンプサブシステム（３１０）及び第２のポンプサブシステム（３２０）に接続されるガス放出出口（３０２ｂ）とを有する主ルーツポンプ（３０２）を備え、
前記第１のポンプサブシステム（３１０）及び前記第２のポンプサブシステム（３２０）は、前記主ルーツポンプ（３０２）によって排気されるガスを並列して圧送するように配置され、
前記第１のポンプサブシステム（３１０）は、第１の副ルーツポンプ（３１１）と、第１の容積型ポンプ（３１２）と、前記主ルーツポンプ（３０２）の前記ガス放出出口（３０２ｂ）と前記第１の副ルーツポンプ（３１１）のガス吸引入口（３１１ａ）との間に位置する第１の弁（３１３）とを備え、
前記第２のポンプサブシステム（３２０）は、第２の副ルーツポンプ（３２１）と、第２の容積型ポンプ（３２２）と、前記主ルーツポンプ（３０２）の前記ガス放出出口（３０２ｂ）と前記第２の副ルーツポンプ（３２１）のガス吸引入口（３２１ａ）との間に位置する第２の弁（３２３）とを備え、
前記第１のポンプサブシステム（３１０）及び前記第２のポンプサブシステム（３２０）は、同じ流量で圧送するように構成され、
前記主ルーツポンプ（３０２）は、前記第１のポンプサブシステム（３１０）の圧送流量と前記第２のポンプサブシステム（３２０）の圧送流量とを足したものに等しい流量Ｆで圧送することが可能であるように構成されることを特徴とする、冗長真空ポンプシステム。

【請求項2】

請求項１に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記第１の容積型ポンプ（３１２）及び／又は前記第２の容積型ポンプ（３２２）は、ドライスクリューポンプである、冗長真空ポンプシステム。

【請求項3】

請求項１に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記第１の容積型ポンプ（３１２）及び／又は前記第２の容積型ポンプ（３２２）は、ドライクローポンプである、冗長真空ポンプシステム。

【請求項4】

請求項１に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記第１の容積型ポンプ（３１２）及び／又は前記第２の容積型ポンプ（３２２）は、スクロールポンプである、冗長真空ポンプシステム。

【請求項5】

請求項１に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記第１の容積型ポンプ（３１２）及び／又は前記第２の容積型ポンプ（３２２）は、ダイアフラムポンプである、冗長真空ポンプシステム。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記主ルーツポンプ（３０２）に並列して配置される第３の弁（３０４）を備えるバイパスダクト（３０３）を備える、冗長真空ポンプシステム。

【請求項7】

請求項１～５のいずれか１項に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記第１の容積型ポンプ（３１２）及び前記第２の容積型ポンプ（３２２）は、排気処理設備、又はスクラバーに接続される、冗長真空ポンプシステム。

【請求項8】

請求項１～５のいずれか１項に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記主ルーツポンプ（３０２）の圧送流量は、５０００Ｌ／分～１０００００Ｌ／分、又は１００００Ｌ／分～７００００Ｌ／分、又は２５０００Ｌ／分～５５０００Ｌ／分である、冗長真空ポンプシステム。

【請求項9】

請求項１～５のいずれか１項に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記主ルーツポンプ（３０２）、前記第１の副ルーツポンプ（３１１）、前記第２の副ルーツポンプ（３２１）、前記第１の容積型ポンプ（３１２）、又は前記第２の容積型ポンプ（３２２）のうちのいずれかの故障を検出する故障検出手段を備える、冗長真空ポンプシステム。

【請求項10】

請求項９に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）であって、前記故障検出手段は、故障が検出された場合に、前記第１の弁（３１３）、前記第２の弁（３２３）、及び／又は前記第３の弁（３０４）を作動させることを可能にするように構成される、冗長真空ポンプシステム。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか１項に記載の冗長真空ポンプシステム（３００）による圧送方法であって、前記主ルーツポンプ（３０２）は、前記第１のポンプサブシステム（３１０）の圧送流量と前記第２のポンプサブシステム（３２０）の圧送流量との合計に等しい公称流量において常に駆動されることを特徴とする、圧送方法。

【請求項12】

前記ポンプシステム（３００）は、第３の弁（３０４）を備えるバイパスダクト（３０３）を備え、前記第３の弁（３０４）は、前記故障検出手段によって前記主ルーツポンプ（３２０）の故障が検出された場合、開放位置に切り替わる、請求項１１に記載の圧送方法。

【請求項13】

前記故障検出手段は、前記第１の副ルーツポンプ（３１１）又は前記第１の容積型ポンプ（３１２）の故障が検出された場合、前記第１の弁（３１３）を閉鎖する、請求項１１又は１２に記載の圧送方法。

【請求項14】

前記故障検出手段は、前記第２の副ルーツポンプ（３２１）又は前記第２の容積型ポンプ（３２２）の故障が検出された場合、前記第２の弁（３２３）を閉鎖する、請求項１１又は１２に記載の圧送方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0011】

特に、本発明の目的は、第１の態様において、冗長真空ポンプシステムであって、プロセスチャンバーに接続可能なガス吸引入口と、第１のポンプサブシステム及び第２のポンプサブシステムに接続されるガス放出出口とを有する主ルーツポンプを備え、第１のポンプサブシステム及び第２のポンプサブシステムは、主ルーツポンプによって排気されるガスを並列して圧送するように配置され、第１のポンプサブシステムは、第１の副ルーツポンプと、第１の容積型ポンプと、主ルーツポンプのガス放出出口と第１の副ルーツポンプのガス吸引入口との間に位置する第１の弁とを備え、第２のポンプサブシステムは、第２の副ルーツポンプと、第２の容積型ポンプと、主ルーツポンプのガス放出出口と第２の副ルーツポンプのガス吸引入口との間に位置する第２の弁とを備え、第１のポンプサブシステム及び第２のポンプサブシステムは、同じ流量で圧送するように構成され、主ルーツポンプは、第１のポンプサブシステムの圧送流量と第２のポンプサブシステムの圧送流量とを足したものに等しい流量Ｆで圧送することが可能であるように構成される、冗長真空ポンプシステムによって達成される。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0036】

さらに、ポンプシステム３００内に、弁３０４を備えるバイパスダクト３０３を追加で設けることが可能である。追加のバイパスダクト３０３により、主ルーツポンプ３０２が故障によって圧送の抵抗となる場合でも、２つのサブシステム３１０，３２０によってプロセスチャンバー３０１を真空化し、チャンバー３０１内を一定圧力に維持することが可能である。そのような場合、流れＦは、バイパスダクト３０３を通るように転換され、２つのサブシステム３１０及び３２０に向けられる。

【手続補正4】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図3】

【国際調査報告】