[发明专利]泵抽系统及运行方法

说明书

本发明涉及运行泵抽系统的方法。

真空处理一般地用在半导体装置以及平板显示器制造中，以便将薄膜积淀到基片上，同时用在冶金加工中。用于将相对较大的处理腔室比如载荷锁定腔室(load lock chamber)抽空至所需要压力的泵抽系统通常地包括至少一个升压泵，其与至少一个前级泵串联。

升压泵典型地具有无油泵抽机构，因为存在于该泵抽机构内的任何润滑剂都可能导致清洁环境的污染，在该清洁环境内，执行该真空处理。这种“干燥”真空泵一般地为具有泵抽机构的单级或多级正排量泵，该泵抽机构采用位于定子内的内啮合转子。该转子可以在每级具有相同类型的外形，或者该外形可以从级到级变化。该前级泵可以具有与该升压泵类似的泵抽机构或者具有不同的泵抽机构。

异步交流马达典型地驱动升压泵的该泵抽机构。这种马达必须具有额定值，使得该泵能够在泵入口与出口之间供应充足的泵抽气体的压缩，并且使得由此引起的泵抽速度对所需要的负载是足够的。

供应给该升压泵的马达的一定比例的电源在排气中产生压缩热量，尤其是在中级及高级入口压力等级，从而使得该泵体以及转子能够热起来。如果生成的压缩量以及差压量未能充分地得到控制，那么可能存在该升压泵过热的风险，最终引起润滑失效、过量热膨胀以及卡死。

因而常常选择适合于该升压泵的尺寸以及泵抽速度的标准马达，使得它能够以低级的入口压力、在常规使用时供应充分的压缩，但是如果该泵在没有保护装置的情况下，以中级以及高级入口压力等级运行，则留有过热的风险。为了驱动该马达，可以在该马达与电源之间为该马达提供变频驱动单元。这种驱动单元通过将由该电源供应的交流电转变为具有所需振幅以及频率的交流电而得以运行。供应给马达的电源通过控制供应给马达的电流而得以控制，该供应给马达的电流又通过调节马达内的电压频率和/或振幅而得以控制。供应给马达的电流决定了在马达内产生的扭矩量，并且因此而决定了用于转动泵抽机构的可得扭矩。电源频率决定了泵抽机构的转动速度。通过改变电源频率，即使在气体载荷可以实质性地改变的情形下，升压泵能够维持恒定的系统压力。

为了防止升压泵过载，驱动单元为电源频率设定最大值(f_max)，并且为供应给马达的电流设定最大值(I_max)。这种电流限制按照惯例将适用于马达的持续额定值，并且将限制由泵抽机构产生的有效扭矩，并且因此将限制由此产生的差压量，从而限制了生成的排气热量。

然而，如果上述控制不理想并且升压泵在具有过量气体热量的情形下运行时，则升压泵的泵抽机构将开始过热，导致泵抽机构的转子在其温度增加时以均匀的方式膨胀。然而，泵抽机构的定子将以非均匀的方式膨胀。热排气典型地在泵的排出侧导致强烈的加热效果，而在入口处的持续冷气体输入没有导致这种加热。因此，定子的排出侧热起来并且膨胀，从而使得热转子与热定子之间的运行间隙在泵的这个区域损失很少。然而，在泵的入口侧，定子的加热以及膨胀相当少，并且如果允许转子继续膨胀，则转子与定子之间的运行间隙典型地消失，并且典型地在围绕定子的相对较冷入口喉道的特别狭窄区域发生接触。考虑到这点，经常采用相对复杂并且昂贵的热交换器或者其它冷却机构来减少泵抽机构的转子与定子之间的这种碰撞。

本发明的至少一个优选实施例的目的是力图提供一种相对简单以及成本低廉的真空泵运行方法，以便减少真空泵的泵抽机构的转子与定子之间碰撞的风险。

在第一方面，本发明提供一种泵抽系统，其包括泵抽机构；用于驱动该泵抽机构的马达；用于给马达供应变频电源的装置；用于在马达内为电流以及频率设定最大值的控制装置；以及用于给控制装置供应数据的装置，该数据代表从泵抽机构排出气体的温度以及泵抽机构定子的温度，其中，该控制装置配置为使用该接收到的数据，以便在泵抽系统运行过程中调节最大值中的至少一个。