專利名稱：真空泵的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空泵的控制裝置，該真空泵具有為使排氣目標(biāo)空間成為預(yù)定真空度進(jìn)行排氣的泵機(jī)部分以及驅(qū)動(dòng)該泵機(jī)部分的電動(dòng)機(jī)部分。
背景技術(shù)：
過去，例如特開平9-306972公報(bào)中公開的半導(dǎo)體制造裝置是為人所熟知的，此型半導(dǎo)體制造裝置設(shè)有與對(duì)晶片(基板)進(jìn)行成膜處理等的處理室相對(duì)的負(fù)載鎖定室。
在這種裝置中，經(jīng)過負(fù)載鎖定室來在處理室和半導(dǎo)體制造裝置的外部之間進(jìn)行晶片的交換。在負(fù)載鎖定室中，通過閥門來連接使所述艙成為預(yù)定真空度的真空泵。這種閥門具有能夠從外部進(jìn)行的操作而使負(fù)載鎖定室與真空泵的壓力連通或隔斷的構(gòu)造。
負(fù)載鎖定室和處理室之間的晶片交換，在負(fù)載鎖定室被隔斷來自半導(dǎo)體制造裝置外部的壓力、并且利用真空泵使其達(dá)到預(yù)定真空度的狀態(tài)下來進(jìn)行。另一方面，在負(fù)載鎖定室和半導(dǎo)體制造裝置的外部之間的晶片交換，在負(fù)載鎖定室被隔斷來自處理室的壓力并且返回到大氣壓的狀態(tài)下進(jìn)行。
而且，負(fù)載鎖定室和半導(dǎo)體裝置外部之間的晶片交換操作當(dāng)中，通過在與負(fù)載鎖定室隔斷壓力的處理室中進(jìn)行成膜處理等，可以提高半導(dǎo)體制造的生產(chǎn)效率。
將大氣壓狀態(tài)的負(fù)載鎖定室再減壓至預(yù)定真空度的時(shí)候，通過使閥門從關(guān)閉狀態(tài)變?yōu)榇蜷_狀態(tài)，使負(fù)載鎖定室與真空泵連通，對(duì)負(fù)載鎖定室進(jìn)行排氣。此時(shí)，在真空泵被驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)下，在閥門從關(guān)閉狀態(tài)切換到打開狀態(tài)相時(shí)，由于真空泵內(nèi)部從所述的預(yù)定真空度急劇升壓至大氣壓，真空泵的壓力負(fù)荷(有關(guān)排氣的壓力負(fù)荷)急劇增大。在采用電動(dòng)機(jī)作為真空泵的驅(qū)動(dòng)源時(shí)，與所述壓力負(fù)荷急劇增大相伴而來的是，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也就是真空泵的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩急劇增大。
當(dāng)真空泵的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩急劇增大時(shí)，為了避免真空泵的構(gòu)成材料發(fā)生破損，需要用能使真空泵的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩不超過預(yù)定上限值的控制裝置對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。這種控制狀態(tài)可以例如參見圖2(a)和圖2(b)所示的時(shí)序圖。圖2(a)中虛線91顯示的是采用同步電機(jī)類型的無電刷電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)時(shí)的驅(qū)動(dòng)頻率。圖2(b)中虛線92顯示的是向該電動(dòng)機(jī)供給的電流值。該電流值與電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也就是真空泵的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的大小相關(guān)。
如圖2(a)，(b)所示，在時(shí)間點(diǎn)t1時(shí)，所述閥門從關(guān)閉狀態(tài)向打開狀態(tài)切換，由此，與真空泵的壓力負(fù)荷急劇增大相伴而來的是，提供給電動(dòng)機(jī)的電流值急劇增大。也就是真空泵的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩急劇增大。
當(dāng)判斷在時(shí)間點(diǎn)t2處電動(dòng)機(jī)的電流值達(dá)到預(yù)定的上限值i2時(shí)，控制裝置使電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)頻率從電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的高速側(cè)的驅(qū)動(dòng)頻率fmax向低速側(cè)的驅(qū)動(dòng)頻率fmin急劇降低。通過這樣降低驅(qū)動(dòng)頻率，使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度降低，由此抑制真空泵的壓力負(fù)荷的增加，與此相伴地，限制電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩也就是真空泵的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩不超過預(yù)定的上限值，也就是與供給電流的上限值i2相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩的上限值。
但是，在前述的控制狀態(tài)中，雖然避免了因?yàn)檎婵毡秘?fù)荷轉(zhuǎn)矩過大導(dǎo)致的真空泵構(gòu)成材料的破損，但是在閥門從關(guān)閉狀態(tài)切換到打開狀態(tài)時(shí)發(fā)生負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的急劇上升。此時(shí)在上升的開始時(shí)間點(diǎn)t1的前后，產(chǎn)生很大的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度差，也就是，產(chǎn)生負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度的急劇上升變化，并且這種增加速度大的狀態(tài)一直持續(xù)到電動(dòng)機(jī)的電流值達(dá)到預(yù)定的上限值i2時(shí)。
因此，在前述的控制狀態(tài)中，雖然避免了真空泵負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的過大，但是由于產(chǎn)生了負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的急劇上升變化，并且在這種上升變化后繼續(xù)所述增加速度大的狀態(tài)，因此擔(dān)心真空泵構(gòu)成材料受到大的沖擊。這就是前述構(gòu)成材料破損的原因。
為了避免前述構(gòu)成材料的破損，考慮對(duì)該構(gòu)成材料進(jìn)行增強(qiáng)而使其堅(jiān)固。但是在這種情況下，會(huì)帶來了真空泵體積大和重量沉的不便。
本發(fā)明的目的是，提供一種真空泵的控制裝置，它不會(huì)因真空泵的增強(qiáng)而導(dǎo)致體積大和重量沉，可提高真空泵的耐用性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明一實(shí)施方案中提供一種真空泵的控制裝置，該裝置在真空泵每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加量發(fā)生急劇的上升變化的時(shí)候，控制電動(dòng)機(jī)部分的旋轉(zhuǎn)速度向下減速。
例如，在真空泵處于操作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)向排氣目標(biāo)空間導(dǎo)入外氣而使該空間的壓力急劇上升的情況下，與真空泵的壓力負(fù)荷(有關(guān)排氣的壓力負(fù)荷)的增加相伴而來的是，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，也就是真空泵的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩顯示出增加的傾向。在這種情況下，例如真空泵每單位時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量(真空泵的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度)從大約0的狀態(tài)上升至超過某值的狀態(tài)，也就是真空泵每單位時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量發(fā)生急劇的上升變化。
本發(fā)明的控制裝置中，當(dāng)真空泵每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量發(fā)生急劇的上升變化時(shí)，控制電動(dòng)機(jī)部分的旋轉(zhuǎn)速度向下減速。由此，在所述的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩上升時(shí)，因?yàn)檎婵毡妹繂挝粫r(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量的急劇上升變化、以及在這種上升變化后真空泵每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量繼續(xù)保持大的狀態(tài)而使真空泵構(gòu)成材料受到的沖擊就都可以減小。而且不必為提高耐沖擊性而對(duì)真空泵構(gòu)成材料進(jìn)行增強(qiáng)，也防止了因?yàn)檫@種增強(qiáng)導(dǎo)致的真空泵體積增加和重量增加。
與基于真空泵每單位時(shí)間負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量而進(jìn)行減速控制的方案相比較，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，關(guān)于真空泵每單位時(shí)間負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加量，可以正確把握其在預(yù)定時(shí)間內(nèi)發(fā)生何種變化?！罢婵毡妹繂挝粫r(shí)間負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量的變化率”表示，真空泵每單位時(shí)間負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加量在單位時(shí)間內(nèi)的變化。


圖1是半導(dǎo)體制造裝置及真空泵的概要圖；圖2(a)是表示電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)頻率的時(shí)序圖；圖2(b)是表示電動(dòng)機(jī)的電流值的時(shí)序圖；圖3(a)和3(b)是另一示例的時(shí)序圖，其中圖3(a)是表示電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)頻率的時(shí)序圖，圖3(b)是表示電動(dòng)機(jī)的電流值的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
以下描述本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置中負(fù)載鎖定室排氣用的真空泵的具體實(shí)施方案。
如圖1所示，在半導(dǎo)體制造裝置11中，并設(shè)處理室12和負(fù)載鎖定室13。在處理室12中，例如對(duì)晶片進(jìn)行真空鍍覆以及濺射等成膜處理。這種處理要用圖中沒有顯示的排氣裝置使處理室12成為預(yù)定真空度下來進(jìn)行。
半導(dǎo)體制造裝置11的外部空間(大氣壓空間)和處理室12之間的晶片交換要通過負(fù)載鎖定室13來進(jìn)行。也就是，在兩個(gè)室12和13之間，設(shè)有在所述晶片交換時(shí)進(jìn)行交接晶片所經(jīng)過的路徑，在這個(gè)路徑中間，設(shè)有可以使兩個(gè)室12和13之間壓力連接以及隔斷的門閥14。另外，半導(dǎo)體制造裝置11中，設(shè)有在負(fù)載鎖定室13和半導(dǎo)體制造裝置11的外部空間之間進(jìn)行晶片交換的路徑，在該路徑的中途，設(shè)有可以使負(fù)載鎖定室13和所述外部空間之間壓力連接或者隔斷的門閥15。
在半導(dǎo)體制造裝置11中，通過排氣路徑16與真空泵20連接。真空泵20以負(fù)載鎖定室13作為排氣目標(biāo)空間。在排氣路徑16中途，設(shè)有可以通過從外部操作而使負(fù)載鎖定室13和真空泵20之間壓力連接或者隔斷的第一閥17。
負(fù)載鎖定室13通過外氣導(dǎo)入路徑18與半導(dǎo)體制造裝置11的外部空間相通。在外氣導(dǎo)入路徑18中途，設(shè)有可以通過從外部操作而使負(fù)載鎖定室13與所述外部空間之間壓力連接或者隔斷的第二閥19。
真空泵20設(shè)有為使負(fù)載鎖定室13成為預(yù)定真空度而對(duì)該艙13進(jìn)行排氣的泵機(jī)構(gòu)21，以及驅(qū)動(dòng)該泵機(jī)構(gòu)21的電動(dòng)機(jī)22。電動(dòng)機(jī)22是同步電機(jī)類型的無電刷電機(jī)，具體的說是無電刷DC電機(jī)，通過從構(gòu)成控制裝置的變頻器30供電而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。通過調(diào)節(jié)從變頻器30提供的電流的驅(qū)動(dòng)頻率(旋轉(zhuǎn)速度指令值)，來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度。
在本實(shí)施方案中，在利用變頻器30以一定的電壓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)22的同時(shí)，提供給電動(dòng)機(jī)22的供給電流值與電動(dòng)機(jī)22的輸出也就是真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的大小相關(guān)。
變頻器30設(shè)有帶微型計(jì)算機(jī)的電子控制單元31(ECU)和電流檢測(cè)器32。ECU31以及電流檢測(cè)器32構(gòu)成電機(jī)的控制裝置。電流檢測(cè)器32對(duì)提供給電動(dòng)機(jī)22的供給電流值進(jìn)行檢測(cè)，將該檢測(cè)信息提供給ECU31。電流檢測(cè)器32構(gòu)成對(duì)提供給電動(dòng)機(jī)22的供給電流值進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)裝置。ECU31根據(jù)從電流檢測(cè)器32提供的檢測(cè)信息，調(diào)節(jié)提供給電動(dòng)機(jī)22的供給電流的驅(qū)動(dòng)頻率。
ECU31根據(jù)從電流檢測(cè)器32得到的檢測(cè)信息(也就是提供給電動(dòng)機(jī)22的供給電流值)來計(jì)算電動(dòng)機(jī)22的輸出轉(zhuǎn)矩也就是真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩。ECU31根據(jù)該負(fù)荷轉(zhuǎn)矩計(jì)算出真空泵20的每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量(以下為方便起見，稱為真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度)。ECU31每隔預(yù)定時(shí)間反復(fù)監(jiān)視真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度。
ECU31判斷真空泵20負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度大于預(yù)定值，以及判斷真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度發(fā)生急劇的上升變化。根據(jù)這種判斷，為了降低真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度，ECU31將提供給電動(dòng)機(jī)22的供給電流的驅(qū)動(dòng)頻率向電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度的低速側(cè)改變，也就是降低驅(qū)動(dòng)頻率。這種控制稱為減速控制。
盡管在判斷了真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度發(fā)生急劇的上升變化之后，ECU31仍繼續(xù)監(jiān)視真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度。具體的說，本實(shí)施方案的ECU31只要在其操作狀態(tài)下就繼續(xù)反復(fù)進(jìn)行前述檢測(cè)。在根據(jù)前述檢測(cè)而判斷真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度發(fā)生急劇的上升變化的情況下由ECU31進(jìn)行所述減速控制的同時(shí)，將通過這種控制而降低的驅(qū)動(dòng)頻率維持到接著判斷增加速度是否大于預(yù)定值的時(shí)刻為止。
在判斷真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度發(fā)生急劇的上升變化的情況下，ECU31在不優(yōu)先進(jìn)行所述減速控制的限度內(nèi)反復(fù)進(jìn)行所述減速控制。減速控制的優(yōu)先處理中，例如有使向電動(dòng)機(jī)22提供的供給電流不超過上限值i2的調(diào)節(jié)處理。這一內(nèi)容將在后面進(jìn)行描述。
以下參考圖2(a)和圖2(b)的時(shí)序圖描述前述構(gòu)成的真空泵20的作用。圖2(a)中的實(shí)線51表示向本實(shí)施方案的電動(dòng)機(jī)22提供的供給電流的驅(qū)動(dòng)頻率。圖2(b)的實(shí)線52表示向本實(shí)施方案的電動(dòng)機(jī)22提供的供給電流值。
利用真空泵20使負(fù)載鎖定室13與處理室12成為同樣的預(yù)定真空度，同時(shí)在門閥14打開的狀態(tài)下，在處理室12和負(fù)載鎖定室13之間進(jìn)行晶片的交接。此時(shí)，門閥15以及第二閥19是關(guān)閉的。
在門閥14、15是關(guān)閉的狀態(tài)下第二閥19打開，使負(fù)載鎖定室13處在與所述外部空間同樣的壓力(大氣壓)之后，在打開門閥15的狀態(tài)下進(jìn)行，在負(fù)載鎖定室13和半導(dǎo)體制造裝置11的外部空間之間的晶片交換。此時(shí)，第一閥17關(guān)閉。
例如在向負(fù)載鎖定室13內(nèi)搬入晶片之后，利用真空泵20使負(fù)載鎖定室13成為預(yù)定真空度的時(shí)候，真空泵20也就是電動(dòng)機(jī)22處于被驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，第一閥17打開，開始給負(fù)載鎖定室13排氣。圖2(a)和圖2(b)中的時(shí)間點(diǎn)t1表示第一閥17打開的時(shí)間點(diǎn)，在該時(shí)間點(diǎn)之前，ECU31以電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度的高速側(cè)的驅(qū)動(dòng)頻率fmax驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)22。
在時(shí)間點(diǎn)t1之前，第一閥17處于關(guān)閉狀態(tài)，真空泵20的與排氣有關(guān)的壓力負(fù)荷大約為0，給電動(dòng)機(jī)22提供的供給電流是最小值i1。
在時(shí)間點(diǎn)t1，第一閥17打開，處于大氣壓狀態(tài)下的負(fù)載鎖定室13內(nèi)的氣體向泵機(jī)構(gòu)21內(nèi)急速地導(dǎo)入，因此真空泵20的壓力負(fù)荷急劇增大。與此相伴的是，電動(dòng)機(jī)22的輸出轉(zhuǎn)矩也就是真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩上升。即在圖2(b)中，電流值從時(shí)間點(diǎn)t1上升。此時(shí)，電流值的增加速度也就是真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度從0開始向不是0的增加速度上升變化。也就是，在時(shí)間點(diǎn)t1以前，電流值是一定的，電流值的增加速度是0。
ECU31利用來自電流檢測(cè)器32的檢測(cè)信息，計(jì)算真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度，判斷該增加速度是否大于預(yù)定值，以及判斷真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度是否發(fā)生急劇的上升變化。根據(jù)這種判斷，為了將負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度向預(yù)定的目標(biāo)值、例如與圖2(b)中以點(diǎn)劃線表示的直線61相對(duì)應(yīng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度降低，ECU31降低電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度。也就是，ECU31進(jìn)行電動(dòng)機(jī)22的減速控制。
通過反復(fù)進(jìn)行所述減速控制，ECU31降低給電動(dòng)機(jī)22提供的供給電流的驅(qū)動(dòng)頻率。通過這種漸減處理，可以緩慢降低電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度。也就是，利用ECU31，以時(shí)間點(diǎn)t1為起點(diǎn)，將驅(qū)動(dòng)頻率從驅(qū)動(dòng)頻率fmax緩慢降低。
由于降低了驅(qū)動(dòng)頻率，因此降低了電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度。通過降低旋轉(zhuǎn)速度，抑制了真空泵20的壓力負(fù)荷的增加傾向，與此相伴的是，降低了真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度。
為了使向電動(dòng)機(jī)22提供的供給電流值不超過上限值i2，ECU31對(duì)驅(qū)動(dòng)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。優(yōu)先于上述減速控制進(jìn)行這種調(diào)節(jié)處理。亦即，ECU31判斷電流值到達(dá)預(yù)定上限值i2時(shí)，就將電動(dòng)機(jī)22的驅(qū)動(dòng)頻率從該時(shí)間點(diǎn)(該實(shí)施方案中為時(shí)間點(diǎn)t3)的驅(qū)動(dòng)頻率f1向低速側(cè)的驅(qū)動(dòng)頻率fmin急劇降低。
通過根據(jù)該驅(qū)動(dòng)頻率的急劇減小而降低電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度，抑制了這種增加傾向，限制電動(dòng)機(jī)22的輸出轉(zhuǎn)矩、也就是真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩不超過與上限值i2相對(duì)應(yīng)的上限轉(zhuǎn)矩。而且，為了在電流值處于不超過上限值i2的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)負(fù)載鎖定室13的高效排氣，ECU31對(duì)驅(qū)動(dòng)頻率進(jìn)行調(diào)整，以盡可能將電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度維持在高速，。
所述電流值的上限值i2是為了避免因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)22的輸出轉(zhuǎn)矩也就是真空泵22的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩過大導(dǎo)致真空泵20的構(gòu)成材料破損來設(shè)定的。
隨著利用真空泵20對(duì)負(fù)載鎖定室13進(jìn)行減壓，真空泵20的壓力負(fù)荷降低后，為了在電流值處于不超過上限值i2的范圍內(nèi)，盡可能使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度成為高速，ECU31將驅(qū)動(dòng)頻率向驅(qū)動(dòng)頻率fmax增加(時(shí)間點(diǎn)t4-時(shí)間點(diǎn)t5之間)。此時(shí)，在本實(shí)施方案中，盡管驅(qū)動(dòng)頻率增加，但是仍顯示伴隨在真空泵20的壓力負(fù)荷降低，真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩(也就是電流值)減少的傾向。
在該實(shí)施方案中，獲得以下的效果。
(1)在真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度發(fā)生急劇的上升變化的時(shí)候，ECU31對(duì)電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行減速控制。這樣，降低了真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩上升時(shí)的增加速度。因此可以減小因?yàn)檎婵毡?0的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度發(fā)生急劇的上升變化以及在該上升變化之后繼續(xù)保持所述增加速度為大的狀態(tài)而給真空泵20的構(gòu)成材料帶來的沖擊。所以例如不必為了提高耐沖擊性而對(duì)真空泵20的構(gòu)成材料進(jìn)行增強(qiáng)，可以防止因?yàn)樵鰪?qiáng)所帶來的真空泵20的大型化和重量化。
(2)ECU31根據(jù)給電動(dòng)機(jī)22提供的供給電流值計(jì)算出真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩。但是不必要設(shè)置用于檢測(cè)真空泵負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感器等特殊裝置。這樣可以降低成本并簡(jiǎn)化構(gòu)造。
(3)ECU31每隔預(yù)定時(shí)間反復(fù)監(jiān)視真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度，即使在判斷真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度發(fā)生急劇的上升變化之后，仍繼續(xù)進(jìn)行這種監(jiān)視。即使在所述減速控制開始之后，仍可根據(jù)真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度的變化，對(duì)電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行適當(dāng)控制。
(4)當(dāng)真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度大于預(yù)定值時(shí)，ECU31判斷真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度發(fā)生急劇的上升變化，則進(jìn)行所述的減速控制。這與用例如在預(yù)定時(shí)間點(diǎn)的真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度和與所述預(yù)定時(shí)間點(diǎn)不同的另一個(gè)預(yù)定時(shí)間點(diǎn)的所述增加速度之差來進(jìn)行減速控制的方案相比，可以省去為了計(jì)算增加速度的差而進(jìn)行的處理。也就是可以簡(jiǎn)化ECU31的計(jì)算，從而減輕了負(fù)擔(dān)。
圖2(b)的時(shí)序圖中，在真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩上升開始的時(shí)間點(diǎn)t1之前，因?yàn)檎婵毡?0的有關(guān)排氣的壓力負(fù)荷大概是一定的(大約是0)，因此負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度值也是一定的(0)。在這種情況下，通過判斷負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度是否大于預(yù)定值，就可以正確判斷負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度是否發(fā)生急劇的上升變動(dòng)。因此在這種情況下，不必計(jì)算所述增加速度的差，就可以正確判斷真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度是否發(fā)生急劇的上升變化。
(5)為了將真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度朝著預(yù)定的目標(biāo)值降低，ECU31進(jìn)行所述減速控制。也就是為了使真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度與預(yù)定的目標(biāo)值接近或者一致而進(jìn)行控制。通過這種控制，真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩上升時(shí)的增加速度可比傳統(tǒng)技術(shù)中的增加速度降低。
(6)為了使真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩不超過預(yù)定的上限值也就是不超過與供給電流的上限值i2相對(duì)應(yīng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的上限值，ECU31進(jìn)行電動(dòng)機(jī)22的控制。也就是利用ECU31來限制作用在真空泵20上的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的最大值，從而可以避免因?yàn)檫^大的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩導(dǎo)致真空泵20的構(gòu)成材料發(fā)生變形和破損等。
(7)利用ECU31進(jìn)行的減速控制，是將向電動(dòng)機(jī)22提供的供給電流的驅(qū)動(dòng)頻率向電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度的低速側(cè)改變。這樣，通過將驅(qū)動(dòng)頻率向低速側(cè)改變，降低了電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度，與此相應(yīng)，真空泵20的壓力負(fù)荷降低。因?yàn)樵搲毫ω?fù)荷降低，因此實(shí)現(xiàn)了真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度的降低。
(8)電動(dòng)機(jī)22是由同步電機(jī)類型的無電刷DC電機(jī)構(gòu)成的。這樣，與有電刷的電機(jī)相比較，容易將電動(dòng)機(jī)22設(shè)置為耐久性高的電動(dòng)機(jī)。另外，不管作用在真空泵20上的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩有多大，均可通過調(diào)節(jié)供給電流的驅(qū)動(dòng)頻率來調(diào)整電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度。
(9)負(fù)載鎖定室13是作為包圍半導(dǎo)體制造裝置11的大氣壓空間和處理室12之間交接晶片時(shí)的中轉(zhuǎn)點(diǎn)的艙。負(fù)載鎖定室13頻繁的從預(yù)定真空度升壓至大氣壓。也就是，對(duì)負(fù)載鎖定室13進(jìn)行排氣的真空泵20中，頻繁的發(fā)生與其壓力負(fù)荷急劇增加相伴而來的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的急劇增加。在這個(gè)方案中，采用有本實(shí)施方案的電機(jī)控制裝置的變頻器30，對(duì)真空泵20的耐用性的提高特別有效。
在不脫離本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)，可以實(shí)施以下方案。
在上述實(shí)施方案中，在判斷真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度大于預(yù)定值時(shí)，判斷真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度發(fā)生急劇的上升變化，則ECU31對(duì)電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行減速控制。作為這種方案的替代是，ECU31計(jì)算出關(guān)于真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度的變化率，也就是每單位時(shí)間內(nèi)上述增加速度的變化量，在判斷這種計(jì)算結(jié)果大于預(yù)定值時(shí)，進(jìn)行上述減速控制。這樣，在真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩在時(shí)間點(diǎn)t1之前的增加速度不是一定值的情況下，也可以正確的把握真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生什么量的變化。
在這種情況下，例如ECU31計(jì)算出現(xiàn)在的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度和從現(xiàn)在開始預(yù)定時(shí)間之前的時(shí)間點(diǎn)處的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加速度之間的差。當(dāng)判斷在從現(xiàn)在的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度中減去預(yù)定時(shí)間之前的時(shí)間點(diǎn)處的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度所得到的結(jié)果(增加速度差)大于預(yù)定值時(shí)，可以判斷真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度發(fā)生急劇的上升變化。根據(jù)這種判斷，ECU31為降低真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度而進(jìn)行上述減速控制。
在利用ECU31將驅(qū)動(dòng)頻率降低的開始時(shí)間點(diǎn)(t1)至電動(dòng)機(jī)22的電流值達(dá)到上限值i2的過程中，真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度沒有必要設(shè)為線性的增加傾向。例如，從時(shí)間點(diǎn)t1的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度比傳統(tǒng)的低，隨后到電流值達(dá)到上限值i2的過程中，負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度比傳統(tǒng)的高。這樣，例如就在真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩剛剛上升之后，增加速度降低，而電流值達(dá)到上限值i2的時(shí)間卻能比傳統(tǒng)的更短。
為了將真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度變化率(每單位時(shí)間內(nèi)上述增加速度的變化量)朝著預(yù)定的目標(biāo)值降低，ECU31進(jìn)行上述減速控制即可。在這種情況下，例如使圖3(b)中點(diǎn)劃線所示的曲線62相對(duì)應(yīng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度的變化率成為上述預(yù)定目標(biāo)值。圖3(a)是表示在這種情況下電動(dòng)機(jī)22的驅(qū)動(dòng)頻率的時(shí)序圖，圖3(b)是表示電動(dòng)機(jī)22的電流值的時(shí)序圖。圖3(a)中的虛線所示的線91與圖2(a)相同，表示傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)頻率。圖3(b)中虛線所示的線92與圖2(b)相同，表示傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的電流值。
這樣為了使真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度的變化率與預(yù)定的目標(biāo)值接近或者一致而進(jìn)行控制。通過這種控制，真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的至少上升開始時(shí)的增加速度比原來的增加速度降低。因此，在真空泵20的構(gòu)成材料受到的沖擊中，因?yàn)檎婵毡?0的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度的變化率導(dǎo)致的沖擊可以變小。
可以在ECU31判斷所述增加速度急劇發(fā)生上升變化之后立即停止，或者在從該判斷結(jié)束時(shí)刻之后的預(yù)定時(shí)間之后停止利用ECU31監(jiān)視真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度。這樣一來，例如，與ECU31繼續(xù)處于動(dòng)作狀態(tài)而反復(fù)進(jìn)行所述監(jiān)視的情況相比，停止所述監(jiān)視可以減輕ECU31的負(fù)擔(dān)。
另外，在這種情況下，也可以對(duì)利用ECU31進(jìn)行所述減速控制的重復(fù)次數(shù)有所限制。這樣，在真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩上升時(shí)，真空泵20的構(gòu)成材料受到的沖擊小，雖如此卻能夠使電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度盡早回到例如真空泵20的排氣效率高的高的旋轉(zhuǎn)速度。
另外，若設(shè)定電動(dòng)機(jī)22的驅(qū)動(dòng)頻率的下限，同時(shí)不降至該下限之下地對(duì)電動(dòng)機(jī)22進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，則可以不必限制所述減速控制的重復(fù)次數(shù)。
電動(dòng)機(jī)22的驅(qū)動(dòng)頻率降低時(shí)，可質(zhì)該驅(qū)動(dòng)頻率不是逐漸減少而是從驅(qū)動(dòng)頻率fmax向驅(qū)動(dòng)頻率fmin急劇減少。在這種情況下，可以使真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩上升時(shí)的增加速度降低。
也可以設(shè)置對(duì)電動(dòng)機(jī)22提供的供給電流的上限值i2。也就是限制真空泵20中的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的最大值。
例如，也可以為了檢測(cè)真空泵負(fù)荷轉(zhuǎn)矩而設(shè)置轉(zhuǎn)矩傳感器，以根據(jù)電動(dòng)機(jī)22的供給電流以外的方法來掌握所述負(fù)荷轉(zhuǎn)矩。
電動(dòng)機(jī)22也可以由無電刷DC電機(jī)以外的同步電機(jī)類型的無電刷電機(jī)構(gòu)成。這種電機(jī)的示例是，磁阻同步電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、感應(yīng)型同步電機(jī)、永磁體同步電機(jī)、磁滯同步電機(jī)等。并且，電動(dòng)機(jī)22也可以采用電感電機(jī)類型的無電刷電機(jī)或者由上述電機(jī)之外的無電刷電機(jī)。另外，還可以采用有電刷電機(jī)，例如DC電機(jī)和通用電機(jī)等。
電動(dòng)機(jī)22只要是可通過調(diào)節(jié)提供給電動(dòng)機(jī)22的供給電流的電壓值調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)速度的類型即又。在這種情況下，所述電壓值與旋轉(zhuǎn)速度指令值相當(dāng)。
在上述實(shí)施方案中，真空泵20是用于負(fù)載鎖定室13的，但也可以用于處理室12。或者可以用于半導(dǎo)體制造裝置11之外的裝置。
上述實(shí)施方案是在負(fù)載鎖定室13處于大氣壓狀態(tài)下第一閥17打開的情況下以電動(dòng)機(jī)22的控制為目標(biāo)。但是不限于此。例如也可在電動(dòng)機(jī)22起動(dòng)時(shí)，為了降低真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的減速控制?；蛘咴诒景l(fā)明中，不只限于從真空泵20的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度為0的狀態(tài)上升，也包括在從比0大的增加速度向更大的增加速度上升時(shí)為了降低負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加速度，對(duì)電動(dòng)機(jī)22進(jìn)行減速控制的情況。
權(quán)利要求
1.一種真空泵控制裝置，所述真空泵具有為使排氣目標(biāo)空間具有預(yù)定真空度而進(jìn)行排氣的泵機(jī)構(gòu)以及用于驅(qū)動(dòng)該泵機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述真空泵每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加量發(fā)生急劇上升變化時(shí)，進(jìn)行減速控制以使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度下降。
2.如權(quán)利要求1所述的真空泵控制裝置，其中根據(jù)提供給電動(dòng)機(jī)的供給電流值而計(jì)算出所述真空泵的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩。
3.如權(quán)利要求1或2所述的真空泵控制裝置，其中每隔預(yù)定時(shí)間反復(fù)監(jiān)視所述真空泵每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加量，并且在判斷了真空泵每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩發(fā)生急劇上升變化之后繼續(xù)這種監(jiān)視。
4.如權(quán)利要求1或2所述的真空泵控制裝置，其中在所述真空泵每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量大于預(yù)定值時(shí)，判斷真空泵每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加量發(fā)生急劇的上升變化，進(jìn)行所述減速控制。
5.如權(quán)利要求1或2所述的真空泵控制裝置，其中在所述真空泵每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量的變化率大于預(yù)定值時(shí)，判斷真空泵每單位時(shí)間內(nèi)負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加量發(fā)生急劇的上升變化，進(jìn)行所述減速控制。
6.如權(quán)利要求4所述的真空泵控制裝置，其中為使所述真空泵每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量向預(yù)定目標(biāo)值降低而進(jìn)行所述減速控制。
7.如權(quán)利要求5所述的真空泵控制裝置，其中為使所述真空泵每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量的變化率向預(yù)定目標(biāo)值降低而進(jìn)行所述減速控制。
8.如權(quán)利要求1或2所述的真空泵控制裝置，其中為使所述真空泵的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩不超過預(yù)定上限值而進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的控制。
9.如權(quán)利要求1或2所述的真空泵控制裝置，其中所述電動(dòng)機(jī)具有同步電機(jī)類型或者感應(yīng)電機(jī)類型的無電刷電機(jī)結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1或2所述的真空泵控制裝置，其中所述真空泵以在半導(dǎo)體制造裝置中與處理室并設(shè)的負(fù)載鎖定室作為排氣目標(biāo)空間。
11.如權(quán)利要求1或2所述的真空泵控制裝置，其中每隔預(yù)定時(shí)間反復(fù)監(jiān)視所述真空泵每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量，并在判斷了真空泵每單位時(shí)間負(fù)荷轉(zhuǎn)矩增加量發(fā)生急劇上升變化之后停止這種監(jiān)視。
12.如權(quán)利要求11所述的真空泵控制裝置，其中限制所述減速控制的重復(fù)次數(shù)。
13.一種真空泵控制方法，所述真空泵具有為使排氣目標(biāo)空間具有預(yù)定真空度而進(jìn)行排氣的泵機(jī)構(gòu)以及用于驅(qū)動(dòng)該泵機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述真空泵每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加量發(fā)生急劇上升變化時(shí)，進(jìn)行減速控制以使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度下降。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種真空泵的控制裝置，該真空泵(20)具有為使排氣目標(biāo)空間具有預(yù)定真空度而進(jìn)行排氣的泵機(jī)構(gòu)(21)以及用于驅(qū)動(dòng)該泵機(jī)構(gòu)(21)的電動(dòng)機(jī)(22)。在所述真空泵(20)每單位時(shí)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的增加量發(fā)生急劇上升變化時(shí)，真空泵(20)的控制裝置進(jìn)行減速控制以使電動(dòng)機(jī)(22)的旋轉(zhuǎn)速度下降。
文檔編號(hào)F04B37/00GK1514133SQ20031012544
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者川口真廣, 山本真也, 佐藤大輔, 越坂亮介, 藏本覺, 也, 介, 輔 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)