JP6785695B2 - 除害機能付ドライ真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ドライポンプを備え、排ガスを無害化する除害機能付ドライ真空ポンプに関する。

半導体デバイス、液晶パネル、太陽電池などの製造プロセスでは、真空に排気されたツール（プロセスチャンバ）内にプロセスガスを導入し、エッチング処理やＣＶＤ処理などの各種処理を行っている。また、このようなツールはクリーニングガスを流すことによって定期的に洗浄される。

これらプロセスガスやクリーニングガスの排ガスは、シラン系ガス（ＳｉＨ₄，ＴＥＯＳ等）、ハロゲン系ガス（ＮＦ₃，ＣｌＦ₃，ＳＦ₆，ＣＨＦ₃等）、ＰＦＣガス（ＣＦ₄，Ｃ₂Ｆ₆等）などを含んでいて有害であるので、大気にそのまま放出することは好ましくない。そこで、これらの排ガスをツールの下流側に設置された除害システムによって無害化する必要がある。

図２０は、除害システム９０の構成例を示す概略ブロック図である。除害システム９０はツール９１からの排ガス（プロセスガスやクリーニングガス）を除害するものであり、ブースタポンプ９２（ＢＰ）およびメインポンプ９３（ＭＰ）を含むドライポンプ９４、除害部９５などから構成され、ドライポンプ９４で吸引された排ガスが除害部９５に導かれる。

ドライポンプ９４におけるメインポンプ９３と除害部９５は、長い配管９６で接続されている。配管９６は接続部材９６ａによってドライポンプ９４に接続され、接続部材９６ｂによって除害部９５に接続される。配管９６内の排ガス濃度を爆限以下とするために、排ガスを希釈するための窒素ガス（望ましくはＨｏｔ Ｎ₂）が配管９６内に導入される。また、配管９６が長く、配管９６内で排ガスの温度が低下して昇華生成物が析出してしまう可能性があるので、ヒーター９７を取り付けて配管９６を高温化している。

特開平９―８６１号公報

ドライポンプ９４は、プロセスガスによって内部に生成物が析出したり、クリーニングガスによって腐食したりすることがあるため、定期的なメンテナンスが必要である。ツール９１のダウンタイムを極力減らすためには、稼働中のメインポンプ９３を同型式の予備ポンプと交換する、所謂スワップメンテナンスを行うのが望ましい。

しかしながら、通常（図２０）の除害システムは大型かつ据え付けされておりスワップメンテナンスは困難である。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、メンテナンスが容易な除害機能付ドライ真空ポンプを提供することである。

本発明の一態様によれば、ツールからの排ガスを真空排気する、１または複数のドライポンプに、前記ドライポンプによって真空排気された排ガスを無害化する除害部を備えた、除害機能付ドライ真空ポンプが提供される。それにより、除害部も所謂スワップメンテナンスを行うことができる。
また、前記ドライポンプと前記除害部とを着脱不能に直結する流路を備えたことにより、ガスのリークに対してきわめて安全な接続方法が提供される。
さらに、ドライポンプと除害部とが直結されるため、メンテナンスが容易となる。

前記ドライポンプは、その側面に排気口が設けられ、前記除害部は、前記排ガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部に前記排ガスを導入するノズルと、を有し、前記流路は水平方向に延びて、一端が前記ドライポンプの排気口に接続され、他端が前記除害部のノズルに接続されてもよい。
このような接続により、流路を短くできる。

前記ドライポンプは、その上面に排気口が設けられ、前記除害部は、前記排ガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部に前記排ガスを導入するノズルと、を有し、前記流路は鉛直部分および水平部分を有するＬ字形状であり、前記鉛直部分の下端が前記ドライポンプの排気口に接続され、前記水平部分の一端が前記除害部のノズルに接続されてもよい。
処理すべき排ガスの量が多いほど燃焼部の高さが必要となるが、このような接続により、ドライポンプの高さ分、燃焼部の高さを稼ぐことができ、除害機能付真空ポンプ全体の高さを小さくできる。

前記ドライポンプは、その下面に排気口が設けられ、前記除害部は、前記排ガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部に前記排ガスを導入するノズルと、を有し、前記流路は鉛直部分および水平部分を有するＬ字形状であり、前記鉛直部分の上端が前記ドライポンプの排気口に接続され、前記水平部分の一端が前記除害部のノズルに接続されてもよい。
除害部が処理すべき排ガスの量がそれほど大きくなくてもよい場合、このような接続も可能である。

前記燃焼部は、円筒状であり、前記ノズルは、前記燃焼部の側面に設けられ、前記燃焼部の接線方向に前記排ガスを導入してもよい。
これにより、効率よく排ガスを無害化できる。

前記ドライポンプは、スクリュー型ポンプまたはルーツ型ポンプであってもよい。
除害機能付ドライ真空ポンプは、前記ドライポンプおよび前記除害部を移動可能なモジュールとし、スワップメンテナンスが可能であるのが望ましい。
前記ドライポンプは、前記ツールと接続された第１ポンプ（例えばブースタポンプ）と、前記第１ポンプと着脱可能に接続され、かつ、前記流路によって前記除害部と着脱不能に接続された第２ポンプ（例えばメインポンプ）と、を有してもよい。
さらに、前記除害部は、前記排ガスを燃焼する２以上の燃焼部と、前記２以上の燃焼部のいずれかを前記ドライポンプと接続する切り替え手段と、を有してもよい。

除害機能付ドライ真空ポンプがドライポンプおよび除害部を備え、これらが直結されるため、除害部のメンテナンスが容易となる。それにより、ユーザ工場でドライポンプと除害間の配管を取り外す危険な作業を回避できる。

一実施形態に係る除害機能付ドライ真空ポンプ１００の概略構成を示すブロック図。 除害機能付ドライ真空ポンプ１００から取り外されたメインポンプ１ｂ、除害部２および全体制御盤４を示す図。 除害部２の主要部である燃焼部２０の断面図。 図２ＡのＡ−Ａ線断面図。 ツール２００と除害機能付ドライ真空ポンプ１００の全体制御盤４との間で行われる情報の入出力と、全体制御盤４とドライポンプ１，希釈用Ｎ₂ユニット７および除害部２との間で行われる各種制御を説明する模式図。 メインポンプ１ｂの一例であるスクリュー型ポンプ１０の垂直方向断面図。 スクリュー型ポンプ１０の水平方向断面図。 スクリュー型ポンプ１０と燃焼部２０との第１接続例を示す模式図。 スクリュー型ポンプ１０と燃焼部２０との第２接続例を示す模式図。 スクリュー型ポンプ１０と燃焼部２０との第３接続例を示す模式図。 スクリュー型ポンプ１０と燃焼部２０との第４接続例を示す模式図。 スクリュー型ポンプ１０と燃焼部２０との第５接続例を示す模式図。 メインポンプ１ｂの別の例であるルーツ型ポンプ４０の垂直方向断面図。 ルーツ型ポンプ４０の水平方向断面図。 図１１におけるＢ−Ｂ断面図。 ルーツ型ポンプ４０と燃焼部２０との第１接続例を示す模式図。 ルーツ型ポンプ４０と燃焼部２０との第２接続例を示す模式図。 ルーツ型ポンプ４０と燃焼部２０との第３接続例を示す模式図。 ルーツ型ポンプ４０と燃焼部２０との第４接続例を示す模式図。 図１の第１変形例を示すブロック図。 図１の第２変形例を示すブロック図。 図１の第３変形例を示すブロック図。 除害システム９０の構成例を示す概略ブロック図。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、一実施形態に係る除害機能付ドライ真空ポンプ１００の概略構成を示すブロック図である。除害機能付ドライ真空ポンプ１００は、ツール２００からの排ガスを除害するものであり、インバータ（ＩＮＶ）がそれぞれ設けられたブースタポンプ１ａ（ＢＰ）およびメインポンプ１ｂ（ＭＰ）を含むドライポンプ１と、除害部２と、流路３と、全体制御盤４と、下フレーム５ａと、上フレーム５ｂとを備え、これらが符号１０１で示すようにパッケージ化されている。ツール２００とは、例えば半導体デバイス、液晶パネル、太陽電池の製造装置である。排ガスとは、ツール２００で用いられるプロセスガスや、洗浄用のクリーニングガスなどである。

ツール２００からの排ガスは、ブースタポンプ１ａおよびメインポンプ１ｂによって真空排気され、流路３を介して、除害部２に導かれる。具体的には、ツール２００と接続されたブースタポンプ１ａは大容量のポンプであり、大流量の排ガスを真空排気できる。ブースタポンプ１ａの下流に設けられたメインポンプ１ｂはブースタポンプ１ａからの排ガスを各段で圧縮・排気し圧力を下げ、真空度を確保する。

除害部２は、燃焼部２０、タンク２５および水洗搭２６などから構成され、排ガスを無害化する。具体的には燃焼部２０は、例えば排ガスに空気や酸素を加えて燃焼することにより、排ガスに含まれる有毒ガスや可燃性ガスを燃焼する。燃焼後の排ガスは水が入ったタンク２５に導かれて冷却される。その後、樹脂製部材が充填された水洗搭２６において、排ガスに水が噴射され水溶性ガスが除去される。無害化されたガスはユーザ−工場の排気ラインに排気される。

全体制御盤４は、ブースタポンプ１ａ、メインポンプ１ｂおよび除害部２を運転制御する。図示していないが、ブースタポンプ１ａ、メインポンプ１ｂおよび除害部２には、運転に必要な電源、冷却水、窒素、燃料などのユーティリティを接続するポート（不図示）が設けられる。

本実施形態において、ブースタポンプ１ａとメインポンプ１ｂは配管８で接続されているが、ブースタポンプ１ａ側の配管とメインポンプ１ｂ側の配管は、例えばクランプによって接続されており、着脱可能である。一方、メインポンプ１ｂと除害部２（における燃焼部２０）は、継手等はなく（継手レス）、流路３で直結されている。すなわち、メインポンプ１ｂ、流路３および除害部２はモジュールとして一体となっていて着脱不能であり、取り外しできない（もしくは、少なくともユーザ−工場で取り外すことを想定していない）。

一体となったメインポンプ１ｂおよび除害部２（ならびにその全体制御盤４）は移動可能なモジュールとされ、例えば下フレーム５ａに設置される。そして、これらおよび上記ポートがフレーム６内に収納される。下フレーム５ａにはキャスターが設けられ、容易に運搬できるようになっている。また、上フレーム５ｂにブースタポンプ１ａが設置される。ユーティリティ類を除くと、下フレーム５ａおよび上フレーム５ｂと外部との接続は、ブースタポンプ１ａの接続（真空配管）と、無害化された排ガスを排気するための接続のみである。

このような構成にすることで、除害部２のスワップメンテナンスが容易となる。すなわち、ブースタポンプ１ａをメインポンプ１ｂから取り外し、下フレーム５ａごとメンテナンス対象のメインポンプ１ｂおよび除害部２を搬出する（図１Ａ参照）。そして、予備（あるいは交換用）のメインポンプ１ｂおよび除害部２が収納された別の下フレーム５ａを搬入し、ブースタポンプ１ａと接続する。これにより、ツール２００のダウンタイムを極力減らすことができる。また、ユーザ工場でドライポンプ１と除害部２とを取り外す危険な作業を回避できる。

このように、ドライポンプ１（におけるメインポンプ１ｂ）と除害部２とを直結することで、次のようなメリットもある。両者間の距離が短いため、流路３内での排ガスの温度低下がほとんどなく、図２０に示すようなヒーター９７を設けなくてよい。そのため、ヒーター施工、ランニングコストを削減できる。また、排ガス濃度を下げるための窒素ガスを導入する必要もなく、除害部２で処理すべきガスの総量が減って除害部２を小型化でき、かつ、無害化に必要な酸素などの燃料も削減できる。さらに、流路３の径を小さくすることもできる。また、継手がないため排ガスがリークする危険性も低減できる。

以下、除害部２およびメインポンプ１ｂの具体的な構成例および接続例を説明する。
図２Ａは、除害部２の主要部である燃焼部２０の断面図である。燃焼部２０は、上端が閉塞され、下端が開口した円筒状となっている。燃焼部２０の上端部近傍において、燃料（燃料ガス）と、支燃性ガス（酸素含有ガス）と、ドライポンプ１によって吸引されたツール２００からの排ガスとが導入されるようになっている。すなわち、燃焼部２０の上部が、図１におけるメインポンプ１ｂと流路３を介して直結される。また、燃焼部２０の上端部には点火用のパイロットバーナ２２が設置されており、燃料および空気が供給されるようになっている。なお、実際には燃焼部２０の下方に洗浄部などが設けられるが、図示を省略している。

図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ線断面図である。図示のように、燃料を吹き込む燃料用ノズル２３ａと、支燃性ガスを吹き込む支燃性ガス用ノズル２３ｂと、流路３と接続されて排ガスを吹き込む排ガス用ノズル２３ｃとが燃焼部２０の内周面の側面において接線方向に向けて設置されている。燃料用ノズル２３ａ、支燃性ガス用ノズル２３ｂおよび排ガス用ノズル２３ｃは、円筒状の燃焼部２０の軸線に直交する同一平面上に位置しており、言い換えると、３つのノズルの燃焼室内周面側の開口の一部が同一平面上に位置している。

図２Ａに示すように、燃焼部２０には、燃料、支燃性ガスおよび排ガスの吹き込み位置のやや下方の位置に、燃焼部２０の内壁面に濡れ壁（水膜）を形成するための水を供給する水供給ノズル２４が設置されている。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように構成された燃焼部２０において、燃料用ノズル２３ａ、支燃性ガス用ノズル２３ｂおよび排ガス用ノズル２３ｃから、それぞれ燃料、支燃性ガスおよび排ガスを燃焼部２０の内周面の接線方向に向けて、火炎の燃焼速度以上の流速で吹き込む。これにより、燃焼部２０の内壁から浮いた三種混合の円筒状混合火炎が形成される。円筒状混合火炎は燃焼部２０の軸線方向に沿って形成される。

三種のガスを共に接線方向に吹き込むことで、旋回遠心力により円筒状混合火炎の外側は温度が低くて重い未燃の三種混合ガス、内側は温度が高くて軽い三種混合の燃焼後ガスの分布が形成される。したがって、円筒状混合火炎は、温度が低い未燃の三種混合ガスに覆われた自己断熱された状態となるため、放熱による温度低下がなく、燃焼効率の高いガス処理が行われる。

図２Ｃは、ツール２００と除害機能付ドライ真空ポンプ１００の全体制御盤４との間で行われる情報の入出力と、全体制御盤４とドライポンプ１，希釈用Ｎ₂ユニット７および除害部２との間で行われる各種制御を説明する模式図である。なお、希釈用Ｎ₂ユニット７は、ドライポンプ１の内部に生成物が付着するのを防止するために、ドライポンプ１に窒素ガスを導入するものである。

ドライポンプ１は、ポンプ内部を流れるプロセスガスの流量に合わせて、希釈用Ｎ₂ユニット７から希釈用のＮ₂ガスを最終圧縮段の吸気側からポンプ内部に導入することで、ポンプの排気性能に悪影響を与えたり、ランニングコストを増大させたりすることなく、プロセスガスが圧縮され、ポンプ内部で最もプロセスガスが濃縮する最終圧縮段に固体が付着したり、腐食が発生したりすることを抑制することができる。

全体制御盤４は、ツール２００の運転工程、ツール２００に供給されたガスの種類およびガス流量の情報に基づいてドライポンプ１に供給されるＮ₂ガスの流量を制御する。また、全体制御盤４は、ツール２００の運転工程、ツール２００に供給されたガスの種類およびガス流量の情報に基づいてドライポンプ１に供給される水の流量、電力を制御する。

図２Ｃにおいては、除害機能付ドライ真空ポンプ１００の機器の全体を制御するコントローラとして全体制御盤４を図示したが、全体制御盤４は各機器（ドライポンプ１，希釈用Ｎ₂ユニット７，除害部２）に付属して設置された個別のコントローラであってもよい。

図２Ｃに示す除害機能付ドライ真空ポンプ１００において、ツール２００の運転工程、供給ガス種、供給ガス流量がツール２００から全体制御盤４に入力される。一例としてツール２００がＣＶＤ装置の場合には、ツール２００において、ウエハ投入→真空引き→昇温→成膜（材料ガス供給）→降温→大気圧復帰→ウエハ取り出しの各運転工程が順次行われ、そして、これらの運転工程が繰り返される。また、ツール２００内に付着した固形物を除去するために、定期的にクリーニングガス（ＨＦ，ＣｌＦ₃，ＮＦ₃等）をツール２００内に供給して排気する。

全体制御盤４は、ツール２００の運転工程、供給ガス種、供給ガス流量に応じてドライポンプ１のブースタポンプ１aおよびメインポンプ１ｂの回転速度の自動制御を行う。すなわち、真空側に配置されるブースタポンプ１aと大気側に配置されるメインポンプ１ｂとをツール２００の運転工程、供給ガス種、供給ガス流量に応じた最適な回転速度に制御する。

ツール２００がＣＶＤ装置の場合、各運転工程におけるブースタポンプ１ａおよびメインポンプ１ｂの最適な回転速度は以下の通りである。
１）ウエハ投入：ドライポンプ１の運転は不要であるが、ドライポンプ１を完全に止めると立ち上げに時間が掛かるので、たとえば２０％程度出力を落とした状態で運転して、ツール２００の真空排気をバルブで止める。
２）真空引き：ドライポンプ１は１００％出力で運転する。
３）昇温：真空が保たれた状態であれば良いので、ドライポンプ１は、例えば７０％出力で運転する。
４）成膜：材料ガスが供給されるので、ドライポンプ１は１００％出力で運転する。
５）降温：ガスの流入が止まるので、少し出力を落とした運転でよいので、ドライポンプ１は、例えば７０％出力で運転する。
６）大気圧復帰：酸化しないように、ツール２００にＮ₂を流入させる。ドライポンプ１の運転は不要であるが、１）と同じ理由で出力を落とした状態で運転していても良い。
７）ウエハ取り出し：１）と同じ。

なお、ドライポンプ１は、真空引き工程においてはツール２００にガスが供給されていないため、ツール２００から全体制御盤４へは真空引きの運転工程が入力され、供給ガス種なし、供給ガス流量０の情報が入力される。そして、ツール２００にガスが供給されると、ツール２００から全体制御盤４に運転工程、供給ガス種、供給ガス流量の情報が入力される。ツール２００にガスが供給される工程において、全体制御盤４は、供給ガス種、供給ガス流量に応じてドライポンプ１のブースタポンプ１aおよびメインポンプ１ｂの回転速度の自動制御を行う。これにより、ツール２００における供給ガスの種類および供給ガス流量に対して、ブースタポンプ１aおよびメインポンプ１ｂを最適な排気能力で運転することができる。したがって、ドライポンプ１における使用電力を削減し、省エネルギを達成できる。

除害部２においては、燃料および支燃性ガスの配管にそれぞれマスフローコントローラＭＦＣ１，ＭＦＣ２を設置し、燃料および支燃性ガスの燃焼部２０への供給量が自動調整できるようになっている。また、燃料および支燃性ガスの配管に遮断弁Ｖ１１，Ｖ１２を設置し、排ガス処理を必要としない製造工程では、燃焼部２０への燃料および支燃性ガスの供給が遮断できるようになっている。さらにＮ₂の配管にマスフローコントローラＭＦＣ４と遮断弁Ｖ１４を設置している。

製造装置の運転工程、供給ガス種、供給ガス流量に応じた燃料、支燃性ガスの各供給量をあらかじめ全体制御盤４に記憶させておき、フィードフォワードとＰＩＤ制御の組合せで、マスフローコントローラＭＦＣ１，ＭＦＣ２を自動制御する。すなわち、全体制御盤４により、ツールに供給しているガス種、ツール２００に供給されたガス流量、ドライポンプ１に供給したＮ₂の流量から必要な熱量を自動計算し、燃料および支燃性ガスの供給量を自動で計算し、燃料および支燃性ガスの供給量をマスフローコントローラＭＦＣ１，ＭＦＣ２で自動調整する。また、排ガス処理を必要としない製造装置の工程では遮断弁Ｖ１１，Ｖ１２を作動させて燃料の供給を遮断する。これにより、除害部２における使用電力を削減するとともに燃料および支燃性ガスの供給量を削減し、省エネルギを達成できる。なお、全体制御盤４に代えて、除害部２を個別に制御するためのコントローラにツール２００からの情報を入力して除害部２を制御するようにしてもよい。

ドライポンプ１、除害部２、ツール２００とドライポンプ１との接続配管に所定量の粉体の付着が発生したことを検知し、除害機能付ドライ真空ポンプ１００におけるこれらの機器から粉体付着が発生したことをツール２００に対してメンテナンス要求として信号出力する。この出力は、除害機能付きドライ真空ポンプ１００の各機器を個別に制御するためのコントローラから行ってもよいし、全体制御盤４から行ってもよい。除害機能付ドライ真空ポンプ１００における粉体付着検知は、圧力（真空ポンプ排気圧力など）、真空ポンプ負荷率（電力など）、製造装置からのガス放出時間等で検知する。

メンテナンス信号はツール２００へ出力するほか、ツール２００の上位のホストコンピュータ（複数の半導体製造装置と接続し、管理しているコンピュータ）に送信しても良い。送信されたメンテナンス信号を受けて、スワップメンテナンスを行うようにしても良い。

図３は、メインポンプ１ｂの一例であるスクリュー型ポンプ１０の垂直方向断面図（側方から見た図）である。また、図４は、スクリュー型ポンプ１０の水平方向断面図（上から見た図）である。図３および図４は横置きのスクリュー型ポンプ１０を示している。

スクリュー型ポンプ１０は、吸気側ハウジング１１１と、ケーシング１１２と、排気側ハウジング１１３と、排気側ハウジング１１３の外側に設けられたモータ部１２と、ケーシング１１２内に設けられたポンプ部１３とを備えている。ケーシング１１２には、吸気口１１ａおよび排気口１１ｂが形成されている。吸気口１１ａは図１の配管８を介してブースタポンプ１ａと接続され、排気口１１ｂは流路３を介して除害部２と直結される。吸気口１１ａおよび排気口１１ｂの位置は種々あり得る。

図１に示すように、メインポンプ１ｂの上方にブースタポンプ１ａが配置される場合、ケーシング１１２の上面に吸気口１１ａが設けられたスクリュー型ポンプ１０（図３（ａ），（ｂ））を適用すればよい。一方、メインポンプ１ｂの下方にブースタポンプ１ａが配置される場合、ケーシング１１２の下面に吸気口１１ａが設けられたスクリュー型ポンプ１０（図３（ｃ），（ｄ））を適用すればよい。同様に、排気口１１ｂはケーシング１１２の上面にあってもよいし（図３（ａ），（ｃ））、下面にあってもよい（図３（ｂ），（ｄ））し、また側面にあってもよい。

図４に示すように、モータ部１２は、モータフレーム１２０と、ステータコアおよび巻線から構成されるステータ巻線１２１ａ，１２１ｂと、モータロータ１２２ａ，１２２ｂとを有する。モータロータ１２２ａは軸受１１３ａ，１１４ａによって、モータ１２２ｂは軸受１１３ｂ，１１４ｂによってそれぞれ回転支持された主軸１３１ａ，１３１ｂに組み付けられる。主軸１３１ａ，１３１ｂはモータ部１２までオーバーハングしており、オーバーハングした主軸先端に、モータロータ１２２ａ，１２２ｂを挿入／締結（組付け）する。

ポンプ部１３は、主軸１３１ａおよびスクリューロータ１３２ａと、主軸１３１ｂおよびスクリューロータ１３２ｂとを有する。主軸１３１ａはスクリューロータ１３２ａに固定されており、これらは一体に形成（加工）されてもよい。主軸１３１ｂおよびスクリューロータ１３２ｂも同様である。主軸１３１ａ，１３１ｂは例えば金属製であり、それぞれ一端側においてモータロータ１２２ａ，１２２ｂが締結され、他端側において吸気側ハウジング１１１に固定された軸受１１４ａ，１１４ｂおよび排気側ハウジング１１３に固定された軸受１１３ａ，１１３ｂによってそれぞれ回転可能に支持される。

主軸１３１ａ，１３１ｂは、吸気側に設けたタイミングギヤ１４ａ，１４ｂによって一定のクリアランスを保った状態で同期反転し、排気を行う。タイミングギヤ１４ａ，１４ｂは、吸気側、排気側のどちらに設けてもよい。

以上説明した、スクリュー型ポンプ１０と燃焼部２０との接続を具体的に説明する。

図５は、スクリュー型ポンプ１０と燃焼部２０との第１接続例を示す模式図であり、同図（ａ）は上方から見た図、同図（ｂ）は側方から見た図である。同図は横置きのスクリュー型ポンプ１０を示している。図示のように、スクリュー型ポンプ１０の側面に排気口１１ｂがある。そして、水平方向に延びる流路３の一端が排気口１１ｂと接続され、他端が燃焼部２０における排ガス用ノズル２３ｃに接続される。

このように接続することで、流路３を極めて短くできる。そのため、ヒーターを設けなくても流路３を通る排ガスの温度がほとんど低下しないし、排ガスの濃度を希釈する必要もない。さらに、スクリュー型ポンプ１０と燃焼部２０とが直結していることで、リークするおそれもほとんどない。

図６は、スクリュー型ポンプ１０と燃焼部２０との第２接続例を示す模式図であり、側方から見た図を示している。図示のように、スクリュー型ポンプ１０の上面に排気口１１ｂがある。そして、流路３は鉛直部分３ａおよび水平部分３ｂを有するＬ字形状である。鉛直部分３ａの下端が排気口１１ｂと接続され、水平部分３ｂの一端が燃焼部２０における排ガス用ノズル２３ｃに接続される。

このように接続することで、スクリュー型ポンプ１０の高さ分、燃焼部２０の高さを稼ぐことができる。よって、燃焼部２０の処理容量を大きくすることができる。もしくは処理すべき排ガス量の増大により、燃焼部２０が長くなった場合でも、スクリュー型ポンプ１０の高さを変えずに、燃焼式除害装置２０と接続することができる。これにより、除害機能付ドライ真空ポンプ１００全体の高さを小さくできる。

図７は、スクリュー型ポンプ１０と燃焼部２０との第３接続例を示す模式図であり、側方から見た図を示している。図示のように、スクリュー型ポンプ１０の下面に排気口１１ｂがある。そして、流路３は鉛直部分３ａおよび水平部分３ｂを有するＬ字形状である。鉛直部分３ａの上端が排気口１１ｂと接続され、水平部分３ｂの一端が燃焼部２０における排ガス用ノズル２３ｃに接続される。燃焼部２０の処理容量がそれほど大きくなくてもよい場合、このように接続することもできる。

図８は、スクリュー型ポンプ１０と燃焼部２０との第４接続例を示す模式図であり、側方から見た図を示している。同図は縦置きのスクリュー型ポンプ１０を示している。図示のように、スクリュー型ポンプ１０の側面に排気口１１ｂがある。そして、水平方向に延びる流路３の一端が排気口１１ｂと接続され、他端が燃焼部２０における排ガス用ノズル２３ｃに接続される。このように接続することで、流路３を極めて短くできる。

図９は、スクリュー型ポンプ１０と燃焼部２０との第５接続例を示す模式図であり、側方から見た図を示している。図示のように、スクリュー型ポンプ１０の上面に排気口１１ｂがある。そして、流路３は鉛直部分３ａおよび水平部分３ｂを有するＬ字形状である。鉛直部分３ａの下端が排気口１１ｂと接続され、水平部分３ｂの一端が燃焼部２０における排ガス用ノズル２３ｃに接続される。このように接続することで、燃焼部２０の高さを稼ぐことができる。もしくは処理すべき排ガス量の増大により、燃焼部２０が長くなった場合でも、スクリュー型ポンプ１０の高さを変えずに、燃焼部２０と接続することができる。これにより、除害機能付ドライ真空ポンプ１００全体の高さを小さくできる。

続いて、メインポンプ１ｂとして、ルーツ型ポンプを用いる場合を説明する。
図１０は、メインポンプ１ｂの別の例であるルーツ型ポンプ４０の垂直方向断面図（側方から見た図）である。図１１は、ルーツ型ポンプ４０の水平方向断面図（上から見た図）である。図１２は、図１１におけるＢ−Ｂ断面図である。以降、三葉ルーツ型ポンプを例示するが、二葉あるいは四葉以上のルーツ型ポンプであってもよい。

ルーツ型ポンプ４０は、ケーシング４１と、ケーシング４１内の一端側に設けられたモータ部４２と、ケーシング４１内に設けられたポンプ部４３とを備えている。ケーシング４１には、吸気口４１ａおよび中間室４１０と連通した排気口４１ｂが形成されている。吸気口４１ａは図１の配管８を介してブースタポンプ１ａと接続され、排気口４１ｂは流路３を介して除害部２と直結される。吸気口４１ａおよび排気口４１ｂの位置は種々あり得る。

図１に示すように、メインポンプ１ｂの上方にブースタポンプ１ａが配置される場合、ハウジング４１の上面に吸気口４１ａが設けられたルーツ型ポンプ４０（図１０（ａ），（ｂ））を適用すればよい。一方、メインポンプ１ｂの下方にブースタポンプ１ａが配置される場合、ハウジング４１の下面に吸気口４１ａが設けられたルーツ型ポンプ４０（図１０（ｃ），（ｄ））を適用すればよい。同様に、排気口４１ｂはハウジング４１の上面にあってもよいし（図１０（ａ），（ｃ））、下面にあってもよい（図１０（ｂ），（ｄ））し、また側面にあってもよい。
なお、図１０（ａ），（ｃ）に示すルーツ型ポンプ４０の場合、排気用のアダプタ４１ｃを通って排気が行われる。

図１１に示すように、モータ部４２は、モータフレーム４２０と、ステータコアおよび巻線から構成されるステータ巻線４２１ａ，４２１ｂと、モータロータ４２２ａ，４２２ｂとを有する。モータロータ４２２ａ，４２２ｂはポンプ部４３に向かって延びており、軸受４１３ａ，４１３ｂ，４１４ａ，４１４ｂによって回転可能に支持されている。そして、モータロータ４２２ａ，４２２ｂは、モータ部４２とは反対側に設けられたタイミングギヤ４２３ａ，４２３ｂによって、互いに逆方向に同期回転（同期反転）する。

ポンプ部４３は、主軸４３１ａおよびルーツロータ４３２１ａ〜４３２５ａと、主軸４３１ｂおよびルーツロータ４３２１ｂ〜４３２５ｂとを有する。主軸４３１ａ，４３１ｂには、それぞれモータロータ４２２ａ，４２２ｂが締結される。そして、モータロータ４２２ａ，４２２ｂの同期反転によってルーツロータ１３２１ａ〜１３２５ａ，１３２１ｂ〜１３２５ｂが同期反転し、吸気口４１ａからの排ガスがルーツロータ１３２１ａ〜１３２５ａ，１３２１ｂ〜１３２５ｂによって圧縮されながら順次移送され、中間室４１０を通って排気口４１ｂから排気される。

なお、中間室４１０は吸気口４１ａおよび排気口４１ｂの両方がハウジング４１の上面または下面にある場合（図１０（ａ），（ｃ））に必要なものであり、一方が上面にあり他方が下面にある場合（図１０（ｂ），（ｃ））には不要である。

以上説明した、ルーツ型ポンプ４０と燃焼部２０との接続を具体的に説明する。
図１３は、ルーツ型ポンプ４０と燃焼部２０との第１接続例を示す模式図であり、同図（ａ）は上方から見た図、同図（ｂ）は側方から見た図である。同図は横置きのルーツ型ポンプ４０を示している。図示のように、ルーツ型ポンプ４０の側面に排気口４１ｂがある。そして、水平方向に延びる流路３の一端が排気口４１ｂと接続され、他端が燃焼部２０における排ガス用ノズル２３ｃに接続される。このように接続することで、図５と同様に、流路３を極めて短くできる。

図１４は、ルーツ型ポンプ４０と燃焼部２０との第２接続例を示す模式図であり、側方から見た図を示している。図示のように、ルーツ型ポンプ４０の上面に排気口４１ｂがある。そして、流路３は鉛直部分３ａおよび水平部分３ｂを有するＬ字形状である。鉛直部分３ａの下端が排気口４１ｂと接続され、水平部分３ｂの一端が燃焼部２０における排ガス用ノズル２３ｃに接続される。このように接続することで、ルーツ型ポンプ４０の高さ分、燃焼部２０の高さを稼ぐことができる。

図１５は、ルーツ型ポンプ４０と燃焼部２０との第３接続例を示す模式図であり、側方から見た図を示している。図示のように、ルーツ型ポンプ４０の下面に排気口４１ｂがある。そして、流路３は鉛直部分３ａおよび水平部分３ｂを有するＬ字形状である。鉛直部分３ａの上端が排気口４１ｂと接続され、水平部分３ｂの一端が燃焼部２０における排ガス用ノズル２３ｃに接続される。燃焼部２０の処理容量がそれほど大きくなくてもよい場合、このように接続することもできる。

図１６は、ルーツ型ポンプ４０と燃焼部２０との第４接続例を示す模式図であり、側方から見た図を示している。同図は縦置きのルーツ型ポンプ４０を示している。図示のように、ルーツ型ポンプ４０の側面に排気口４１ｂがある。そして、水平方向に延びる流路３の一端が排気口４１ｂと接続され、他端が燃焼部２０における排ガス用ノズル２３ｃに接続される。このように接続することで、流路３を極めて短くできる。

このように、本実施形態では、メインポンプ１ｂと除害部２と流路３を介して直結してモジュール化する。そのため、容易にスワップメンテナスが可能となる。また、排ガスがリークする危険性もほとんどない。

さらに、メインポンプ１ｂと除害部２との距離を短くできる。そのため、図２０に示すようなヒーター９７を設けなくても排ガスの温度低下を抑制できるし、排ガス濃度を下げるための窒素ガスを導入する必要もなく除害部２で処理すべきガスの総量が減って除害部２を小型化できる。

なお、図１では、ドライポンプ１におけるブースタポンプ１ａとメインポンプ１ｂとが着脱可能に接続される例を示した。これに対し、図１７に示すように、ブースタポンプ１ａとメインポンプ１ｂとを一体としてもよい。この場合、ブースタポンプ１ａも下フレーム５ａに収納される。そして、ブースタポンプ１ａとツール２００とが着脱可能に接続される。

また、ツール２００からの排ガスの量が多くない場合には、図１８に示すようにドライポンプ１がメインポンプ１ｂのみを含んでいてもよい。この場合、ツール２００とメインポンプ１ｂは着脱可能に接続される。

さらに、図１９に示すように、パッケージ１０１内に２以上の燃焼部２０ａ，２０ｂを設け、切り替え手段６によって燃焼部２０ａ，２０ｂのいずれかとメインポンプ１ｂとが接続されるようにしてもよい。具体的には、切り替え手段６は、燃焼部２０ａ，２０ｂ間に直列接続された２つの三方弁６ａ，６ｂを有する。三方弁６ａ，６ｂを適切に開閉制御することで、流路３を介して燃焼部２０ａ，２０ｂのいずれかとメインポンプ１ｂとを接続したり、燃焼部２０ａ，２０ｂのいずれかとバイパスとを接続したりできる。

このように除害部２が２以上の燃焼部を有することにより、万が一、ツール２００によるプロセス実行中に燃焼部にトラブルが発生したとしても、他の燃焼部に即座に切り替えることで除害機能が継続し、ツールで処理しているウエハのロスを防止できる。手動で切り替えを行うこととしてもよいし、使用中の燃焼部にトラブルが発生したことの検知および切り替えを自動で行うこととしてもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

１ ドライポンプ
１ａ ブースタポンプ
１ｂ メインポンプ
１０ スクリュー型ポンプ
１１１ 吸気側ハウジング
１１２ ケーシング
１１３ 排気側ハウジング
１１ａ 吸気口
１１ｂ 排気口
１２ モータ部
１３ ポンプ部
２ 除害部
２０ 燃焼部
２２ パイロットバーナ
２３ａ 燃料用ノズル
２３ｂ 支燃性ガス用ノズル
２３ｃ 排ガス用ノズル
２４ 水供給ノズル
２５ タンク
２６ 水洗搭
３ 流路
３ａ 鉛直部分
３ｂ 水平部分
４ 全体制御盤
５ａ 下フレーム
５ｂ 上フレーム
４０ ルーツ型ポンプ
４１ ハウジング
４１ａ 吸気口
４１ｂ 排気口
４２ モータ部
４３ ポンプ部
１００ 除害機能付ドライ真空ポンプ
２００ ツール

Claims (8)

1. ツールからの排ガスを真空排気するドライポンプと、
   前記ドライポンプによって真空排気された排ガスを除害する除害部と、
   前記ドライポンプと前記除害部とを着脱不能に直結する流路と、を備え、
   前記ドライポンプは、
   前記ツールと接続された第１ポンプと、
   前記第１ポンプと着脱可能に接続され、かつ、前記流路によって前記除害部と着脱不能に接続された第２ポンプと、を有する除害機能付ドライ真空ポンプ。
2. 前記ドライポンプは、その側面に排気口が設けられ、
   前記除害部は、前記排ガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部に前記排ガスを導入するノズルと、を有し、
   前記流路は水平方向に延びて、一端が前記ドライポンプの排気口に接続され、他端が前記除害部のノズルに接続される、請求項１に記載の除害機能付ドライ真空ポンプ。
3. 前記ドライポンプは、その上面に排気口が設けられ、
   前記除害部は、前記排ガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部に前記排ガスを導入するノズルと、を有し、
   前記流路は鉛直部分および水平部分を有するＬ字形状であり、前記鉛直部分の下端が前記ドライポンプの排気口に接続され、前記水平部分の一端が前記除害部のノズルに接続される、請求項１に記載の除害機能付ドライ真空ポンプ。
4. 前記ドライポンプは、その下面に排気口が設けられ、
   前記除害部は、前記排ガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部に前記排ガスを導入するノズルと、を有し、
   前記流路は鉛直部分および水平部分を有するＬ字形状であり、前記鉛直部分の上端が前記ドライポンプの排気口に接続され、前記水平部分の一端が前記除害部のノズルに接続される、請求項１に記載の除害機能付ドライ真空ポンプ。
5. 前記燃焼部は、円筒状であり、
   前記ノズルは、前記燃焼部の側面に設けられ、前記燃焼部の接線方向に前記排ガスを導入する、請求項２乃至４のいずれかに記載の除害機能付ドライ真空ポンプ。
6. 前記ドライポンプは、スクリュー型ポンプまたはルーツ型ポンプである、請求項１乃至５のいずれかに記載の除害機能付ドライ真空ポンプ。
7. 前記ドライポンプおよび前記除害部を移動可能なモジュールとし、スワップメンテナンスが可能である、請求項１乃至６のいずれかに記載の除害機能付ドライ真空ポンプ。
8. 前記除害部は、
   前記排ガスを燃焼する２以上の燃焼部と、
   前記２以上の燃焼部のいずれかを前記ドライポンプと接続する切り替え手段と、を有する、請求項１乃至７のいずれかに記載の除害機能付ドライ真空ポンプ。

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