JP2014231822A - 除害機能付真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】排ガスを許容濃度以下までに処理するために、除害部のカスタマイズ（仕様に応じて変更）を行う必要がなく、設計時間、検証時間の大幅な短縮が可能となり、リードタイム削減を図ることができ、さらに安全許容濃度にあわせて最低限の仕様を提供することによって、最小限のイニシャルコスト、運用コストで除害機能付真空ポンプを提供する。
【解決手段】真空ポンプ１の排気口に、真空ポンプ１から排出された排ガスを処理して無害化する除害部１０を付設した真空ポンプ１であって、排ガスの処理形式および／または排ガスの処理量が異なる除害部を複数種類用意し、真空ポンプ１から排出される排ガスのガス量およびガス種に応じて複数種類の除害部１０から１又は複数の除害部１０を選定し、選定された除害部１０を真空ポンプ１の排気口に接続した。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイス、液晶、ＬＥＤ等を製造する製造装置の排気系システムに用いられる真空ポンプに係り、特に製造装置のチャンバを排気するための真空ポンプにチャンバから排出された排ガスを処理して無害化するための除害機能を付加した除害機能付真空ポンプに関するものである。

半導体デバイス、液晶パネル、ＬＥＤ、太陽電池等を製造する製造プロセスにおいては、真空に排気されたプロセスチャンバ内にプロセスガスを導入してエッチング処理やＣＶＤ処理等の各種処理を行っている。これらエッチング処理やＣＶＤ処理等の各種処理を行うプロセスチャンバは真空ポンプによって真空排気されている。また、プロセスチャンバおよびプロセスチャンバに接続されている排気系機器は、クリーニングガスを流すことによって定期的に洗浄している。これらプロセスガスやクリーニングガス等の排ガスは、シラン系ガス（ＳｉＨ_４，ＴＥＯＳ等）、ハロゲン系ガス（ＮＦ_３，ＣｌＦ_３，ＳＦ_６，ＣＨＦ_３等）、ＰＦＣガス（ＣＦ_４，Ｃ_２Ｆ_６等）などを含み、人体に悪影響を及ぼしたり、地球温暖化の原因になる等の地球環境に悪影響を及ぼすので、大気にそのまま放出することは好ましくない。そこで、これらの排ガスを真空ポンプの下流側に設置された排ガス処理装置によって無害化処理を行った後に大気に放出している。

特許第３３０５５６６号公報

半導体デバイス、液晶パネル、ＬＥＤ、太陽電池等を製造する製造プロセスでは、種々のプロセスガスやクリーニングガス等が用いられている。これら種々のプロセスガスやクリーニングガス等の排ガスを処理する排ガス処理装置は、以下に列挙するような問題がある。
１）半導体製造プロセスで使用されるガスの種類(反応)およびガスの流量に応じ、装置の仕様を各ユーザー、プロセス毎に製作し、装置の評価を実施し市場に投入している。この場合、排ガスを許容濃度以下までに処理するために、処理部・冷却部、紛体捕集部等のカスタマイズ（仕様に応じて変更）を行っている。そのため、各ユーザー、プロセス毎に装置の設計、製作および評価が必要となり、多大な労力を要するとともに装置コストが上昇する。

２）プロセス装置は、一般的に１つあるいは複数のプロセスチャンバで構成されており、各プロセスチャンバに対して、ドライ真空ポンプが１台(あるいは複数台)接続され、それらのドライ真空ポンプのそれぞれの排気ラインが排ガス処理装置に接続されている。このため、排ガス処理装置は、複数のプロセスチャンバの排ガス処理を実施することになり、複数のプロセスチャンバは、チャンバごとにレシピが異なるため、使用するガスの種類、ガスを流すタイミングが異なる。したがって、排ガス処理装置に流入するガスの種類、ガス量のパターンを考慮すると無数の組み合わせが存在し、装置はこれら全ての組み合わせに対応可能な処理性能が求められ、過剰性能（オーバースペック）になる。

３）複数のチャンバで運用されている装置から排ガスが排ガス処理装置に流入するため、排ガス処理装置の処理能力は、使用条件に左右される。そのため、使用条件にあわせて、もしくは想定される使用条件を網羅した排ガス処理装置のハードウェア設定・ユーティリティ設定・ソフト設定の選定を行う必要があり、レシピ変更、プロセス変更に対して柔軟且つ迅速な対応が難しい。

４）排ガス処理装置は、複数のチャンバを一つの除害装置でまとめて処理する仕様が一般的であり、この場合、排ガス処理装置の大型が避けられない状況にある。排ガス処理装置の大型化によって、工場の設置場所の都合で、排ガス処理装置はドライ真空ポンプとある程度の距離を隔てたところに設置されるケースが多い。生成物が発生するようなプロセスの場合、排気ラインが長いと生成物が堆積するケースが多く、排気ラインのメンテナンスが必要で、プロセス装置のダウンタイムに影響する。生成物の堆積は、ドライ真空ポンプの背圧上昇を引き起こし、ポンプトラブルの一因となる。

５）昇華生成物の発生抑止を目的として、排気ラインの配管にヒーターを施工する必要があり、ヒーターのイニシャルコストやランニングコスト、インストール作業時間に影響する。排気ラインのメンテナンス時のヒーターの復旧もプロセスダウンタイムに影響する。

６）配管に施工されるヒーターは、一般的にヒーターの内部にヒーター線が組み込まれたジャケットタイプのヒーターが使用されるが、制御に必要な温度のモニターは、ヒーター線あるいは加熱対象の部品表面に設置された熱電対によって行われる。一点での温度制御は、加熱対象の温度分布のムラが避けられず、これを極力均一化するには、測定結果のフィードバックや再製作等の設計労力が大きい。また、長い配管に対してヒーター施工を行う場合、温度均一化を目的としてヒーターの細分化等が一般的に必要であり、結果としてヒーターの複雑な個別制御や配線の複雑化が生じる。そのため、インストール作業労力の増大とイニシャルコスト等が増加する要因ともなる。

７）プロセスチャンバを排気するドライ真空ポンプと排ガス処理装置とは、それぞれ単体での制御を行っている。すなわち、運転のＯＮ／ＯＦＦ、燃焼モードの切り替え、インターロック等はドライ真空ポンプと排ガス処理装置でそれぞれ製造装置と各々個別で信号のやりとりを行っている。そのため、ドライ真空ポンプと排ガス処理装置個々に対して入出力信号を管理する必要がある。また、ドライ真空ポンプと排ガス処理装置の運転管理のために、それぞれ個別のモニターを行っている。そのために、ドライポンプと排ガス処理装置各々で装置と連動したプロトコルを構築する際に、製造装置側の制御のハード/ソフト設計が複雑になるだけでなく、構成される配線も複雑となり、製造装置の設計工数の増大が生じる。その結果、イニシャルコストの増加だけでなく、検証時間の増大の要因となる。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、排ガスを許容濃度以下までに処理するために、除害部のカスタマイズ（仕様に応じて変更）を行う必要がなく、設計時間、検証時間の大幅な短縮が可能となり、リードタイム削減を図ることができ、さらに安全許容濃度にあわせて最低限の仕様を提供することによって、最小限のイニシャルコスト、運用コストで除害機能付真空ポンプを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の除害機能付真空ポンプは、真空ポンプの排気口に、真空ポンプから排出された排ガスを処理して無害化する除害部を付設した真空ポンプであって、排ガスの処理形式および／または排ガスの処理量が異なる除害部を複数種類用意し、前記真空ポンプから排出される排ガスのガス量およびガス種に応じて前記複数種類の除害部から１又は複数の除害部を選定し、前記選定された除害部を前記真空ポンプの排気口に接続したことを特徴とする。
本発明によれば、排ガスの処理形式が異なる複数種類の除害部を用意しておき、また、処理形式の異なる各除害部毎に排ガスの処理量が異なる除害部を複数個用意しておき、真空ポンプから排出される排ガスのガス量およびガス種に応じて上記複数種類の除害部および／または排ガスの処理量が異なる複数の除害部から最適なものを選定し、真空ポンプと一体化される。したがって、排ガスを許容濃度以下までに処理するために、除害部のカスタマイズ（仕様に応じて変更）を行う必要がなく、設計時間、検証時間の大幅な短縮が可能となり、結果としてリードタイム削減に寄与する。また、使用条件にあわせて、除害部の種類・個数の組合せ構成で対応が可能である。

本発明の好ましい態様によれば、前記真空ポンプは、一台の真空ポンプから構成されるか、あるいは直列および／または並列に接続された複数台の真空ポンプから構成されることを特徴とする。
本発明によれば、真空ポンプは、一台のドライ真空ポンプから構成してもよいし、複数台のドライ真空ポンプを直列又は並列に接続して構成してもよい。これら一台又は複数台のドライ真空ポンプは、ルーツ型ドライ真空ポンプ、スクリュー型ドライ真空ポンプ、クロー型ドライ真空ポンプ、スクロール型ドライ真空ポンプなどからなる。

本発明の好ましい態様によれば、前記除害部は、一台の除害部から構成されるか、あるいは直列および／または並列に接続された複数台の除害部から構成されることを特徴とする。
本発明によれば、１台又は複数台の真空ポンプと一台又は複数台の除害部とが接続される。本発明によれば、複数台の除害部を直列および／または並列の組合せで接続することにより一連の除害群を形成することができ、様々な種類のプロセス要求、複雑なプロセス要求に対応が可能となる。複数台の除害部は排ガスのガス量およびガス種に応じて、燃焼式、乾式、湿式、固定式等の複数種の除害部を組み合わせて接続してもよいし、単一種の除害部を接続してもよい。

本発明の好ましい態様によれば、前記真空ポンプおよび前記除害部に供給する冷却水および／または不活性ガスは、共通のユーティリティ設備から供給可能であることを特徴とする。
本発明によれば、前記真空ポンプおよび前記除害部に供給する冷却水および／または不活性ガスは、共通のユーティリティ設備から供給可能であるため、ユーティリティサイドのラインの簡素化が実現できる。したがって、設計工数低減(ハード・ソフト)を図ることができる。また、除害部用にユーティリティラインを確保する必要が無く、ユーティリティ計画が簡単になり、イニシャルコストの低減となる。さらに、一つのモニターで、除害部と真空ポンプのユーティリティ状況の管理が可能なため、運用管理が容易となる。

本発明の好ましい態様によれば、前記不活性ガスは、前記除害部における排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて加熱された後に前記真空ポンプに供給されることを特徴とする。
本発明によれば、除害部において排ガスの無害化処理の際に発生した廃熱を利用してＮ_２等の不活性ガスを加熱し、加熱された不活性ガスを真空ポンプに供給することができる。したがって、加熱された不活性ガスにより真空ポンプのパージを行うことができ、真空ポンプの内部に生成物が付着することを防止することができる。本発明によれば、不活性ガスを加熱するための専用のヒーターを設置する必要がなく、設計工数の削減、部品点数の削減に伴うリードタイム削減およびコスト削減を図ることができる。また、ヒーター用の動力を必要とせず、省エネルギーを図ることができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記共通のユーティリティ設備は、燃料および空気を燃焼式の前記除害部に供給可能であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記共通のユーティリティ設備は、携帯可能なボンベから燃料を供給可能であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記除害部で排ガスを無害化処理した後に、処理後のガスを、設置先にある排気ダクトに直接排出するようにしたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記除害部で排ガスを無害化処理した後に、処理後のガスを、スクラバに排出するようにしたことを特徴とする。

本発明の好ましい態様によれば、前記真空ポンプと前記除害部とを一括して制御する制御部を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、制御部が真空ポンプの制御および除害部の制御を一括して行うように構成されているため、装置からのインターフェースを従来のように真空ポンプ用および排ガス処理装置用と区別して用意することが不要となる。メインの信号の窓口が真空ポンプとなることによって、装置側あるいは工場側の制御が簡略化される。真空ポンプの運転状態にあわせて、ポンプ制御部が除害部の制御を行うため、使用条件・使用環境にあわせて、除害部・真空ポンプのシンクロ運転、安全運転の実現が可能となる。真空ポンプの使用状況にあわせて、除害部の運転モードの最適化が図れる。

本発明の除害部は、排ガスを処理して無害化する除害部を一台または複数台備え、前記一台または複数台の除害部の全体を制御する制御部を備え、前記制御部は、設置先の装置に設けられた制御部と送受信可能であるとともに設置先の監視システムに前記一台または複数台の除害部のステータス信号を出力可能であることを特徴とする。
既設の真空ポンプを備えた排気システムに本発明の除害部を接続する場合あるいは真空ポンプが必要とされない市場へ本発明の除害部を投入する場合等には除害部を単独制御する必要がある。本発明によれば、除害部が除害部の全体を制御する制御部を備えることにより、スタンドアロン型の除害部を構成することができる。スタンドアロン型の除害部により、ブロアと除害部の組合せや除害部単独での使用が可能となる。したがって、既設の真空ポンプを備えた排気システムにも除害部の投入が可能となる。

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）排ガスの処理形式が異なる複数種類の除害部を用意しておき、また、処理形式の異なる各除害部毎に排ガスの処理量が異なる除害部を複数個用意しておき、真空ポンプから排出される排ガスのガス量およびガス種に応じて上記複数種類の除害部および／または排ガスの処理量が異なる複数の除害部から最適なものを選定し、真空ポンプと一体化される。したがって、排ガスを許容濃度以下までに処理するために、除害部のカスタマイズ（仕様に応じて変更）を行う必要がなく、設計時間、検証時間の大幅な短縮が可能となり、結果としてリードタイム削減に寄与する。また、使用条件にあわせて、除害部の種類・個数の組合せ構成で対応が可能である。
（２）従来、排ガス処理装置は大型であったため、輸送、設置、取り外し、移設が容易ではなく、また複雑な制御を必要としたが、本発明の除害部によれば、小型でコンパクトな構成となり、部品点数が少なく、故障率の低減を図ることができる。故障した場合、現地で予備の除害部の交換で対応が可能であり、プロセスダウンタイムの低減を図ることができる。メンテナンスも、現地で予備の除害部の交換で対応が可能であり、プロセスダウンタイムの低減を図ることができる。
（３）真空ポンプから排気される排ガスは、真空ポンプにおける圧縮熱により２００℃程度まで加熱されており、この加熱された排ガスを排気管から直接に除害部に導入して無害化処理を行うことができる。したがって、排ガスを常温から暖める必要がなく、除害部における燃料使用量を削減することができ、省エネルギーを図ることができる。真空ポンプの排気管の内部を２００℃程度まで加熱された排ガスが流れるので、排気管を配管ヒーターで昇温する必要がない。したがって、配管ヒーターを設置しなくても済むため、省エネルギーを実現できる。
（４）除害部において排ガスの無害化処理の際に発生した廃熱を利用してＮ_２等の不活性ガスを加熱し、加熱された不活性ガスを真空ポンプに供給することができる。したがって、加熱された不活性ガスにより真空ポンプのパージを行うことができ、真空ポンプの内部に生成物が付着することを防止することができる。本発明によれば、不活性ガスを加熱するための専用のヒーターを設置する必要がなく、設計工数の削減、部品点数の削減に伴うリードタイム削減およびコスト削減を図ることができる。また、ヒーター用の動力を必要とせず、省エネルギーを図ることができる。
（５）複数台の除害部を直列および／または並列の組合せで接続することにより一連の除害群を形成することができ、様々な種類のプロセス要求、複雑なプロセス要求に対応が可能となる。複数台の除害部は排ガスのガス量およびガス種に応じて、燃焼式、乾式、湿式、固定式等の複数種の除害部を組み合わせて接続してもよいし、単一種の除害部を接続してもよい。安全許容濃度にあわせて必要最低限の仕様を提供することによって、最小限のイニシャルコスト、運用コストが実現可能となる。除害部を並列に並べることで、一方の除害部の故障、メンテナンス時にはその他の除害部で対応が可能となり、プロセスダウンタイムをゼロにすることができる。
（６）ポンプ制御部が真空ポンプの制御および除害部の制御を一括して行うように構成されているため、装置からのインターフェースを従来のように真空ポンプ用および排ガス処理装置用と区別して用意することが不要となる。メインの信号の窓口が真空ポンプとなることによって、装置側あるいは工場側の制御が簡略化される。真空ポンプの運転状態にあわせて、ポンプ制御部が除害部の制御を行うため、使用条件・使用環境にあわせて、除害部・真空ポンプのシンクロ運転、安全運転の実現が可能となる。真空ポンプの使用状況にあわせて、除害部の運転モードの最適化が図れる。

図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の除害機能付真空ポンプの構成例を示す模式的斜視図である。 図２（ａ）〜（ｅ）は、本発明の除害機能付真空ポンプの他の構成例を示す模式的斜視図である。 図３は、複数のプロセスチャンバを排気するために、本発明の除害機能付真空ポンプを複数台設置する場合を示す模式的正面図である。 図４は、真空ポンプの除害部で発生した粉体を排気ダクトに直接排出できないときにスクラバを設置する場合を示す模式的正面図である。 図５（ａ）〜（ｅ）は、円筒容器状の除害部が縦方向設置（図５（ａ）〜（ｄ））又は横方向設置（図５（ｅ））され、除害部の排ガス入口および除害部の排ガス出口が種々の方向に配置され、種々の接続形態に対応できる構成例を示す模式的斜視図である。 図６（ａ），（ｂ）は複数台の除害部を直列および／または並列に接続し、一台または複数台の真空ポンプから排出される排ガスのガス量およびガス種に対応できるようにした構成を示す模式的斜視図である。 図７（ａ），（ｂ）は、本発明の除害機能付真空ポンプのユーティリティの共通化の構成を示す模式図である。 図８は、本発明の除害機能付真空ポンプの制御部の構成を示す模式図である。 図９は、除害部に設置された除害部を単独制御する制御部の構成を示す模式図である。 図１０は、本発明の除害機能付真空ポンプの除害部として好適な小型の燃焼式除害部を示す模式的断面図である。

以下、本発明に係る除害機能付真空ポンプの実施形態について図１乃至図１０を参照して説明する。なお、図１乃至図１０において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の除害機能付真空ポンプの構成例を示す模式的斜視図である。
図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、本発明の除害機能付真空ポンプは、真空ポンプ１の排気管１ａに除害部１０を付設した構成を備えている。真空ポンプ１は、一台のドライ真空ポンプから構成してもよいし、複数台のドライ真空ポンプを直列又は並列に接続して構成してもよい。これら一台又は複数台のドライ真空ポンプは、ルーツ型ドライ真空ポンプ、スクリュー型ドライ真空ポンプ、クロー型ドライ真空ポンプ、スクロール型ドライ真空ポンプなどからなり、これらドライ真空ポンプの構成は周知であるため、図示および説明を省略する。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）では、真空ポンプ１は筺体Ｃを備えた形式の真空ポンプを例示している。除害部１０は、全体として円筒状の容器として構成されている。また、各除害部が接続された場合、ドライポンプの制御部が除害部の種類を自動認識する。

図１（ａ），（ｂ），（ｃ）において、真空ポンプ１と除害部１０との配置関係はそれぞれ異なっており、図１（ａ）においては真空ポンプ１と除害部１０は並置され、図１（ｂ）においては除害部１０は真空ポンプ１の下方に配置され、図１（ｃ）においては除害部１０は真空ポンプ１の上方に配置されている。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）において、除害部１０の種類は燃焼式、乾式、湿式、ヒーター式、フッ素固定式、触媒式、プラズマ式、希釈ユニット式（ブロア、Ｎ_２添加、Ａｉｒ添加）等がある。本発明は、排ガスの処理形式が異なるこれら複数種類の除害部１０を用意しておく。また、処理形式の異なる各除害部１０毎に排ガスの処理量が異なる除害部１０を複数個用意しておく。本発明においては、除害部１０は、真空ポンプ１から排出される排ガスのガス量およびガス種に応じて上記複数種類の除害部１０および／または排ガスの処理量が異なる複数の除害部１０から最適なものを選定し、真空ポンプ１と一体化されるようになっている。

図１（ａ），（ｂ），（ｃ）において、真空ポンプ１の排気口と除害部１０のガス導入口との間を接続する排気管１ａの配管長は、５００ｍｍ以下であり、２００ｍｍ〜４００ｍｍに設定されている。また、排気管１ａの排気口直径は、ドライ真空ポンプの背圧を考慮して１５ｍｍ以上であり、１６ｍｍ〜４０ｍｍに設定されている。なお、排気管１ａは設けず、除害部１０を真空ポンプ１の排気部に直接接続してもよい。

図２（ａ）〜（ｅ）は、本発明の除害機能付真空ポンプの他の構成例を示す模式的斜視図である。
図２（ａ），（ｂ）は、一台の真空ポンプ１の排気管１ａを分岐して２つの除害部１０，１０を付設した構成の除害機能付真空ポンプを示す。
図２（ａ）に示す例においては、分岐した排気管１ａを直接に２つの除害部１０，１０に接続しており、図２（ｂ）に示す例においては、分岐した排気管１ａにそれぞれ自動開閉（又は手動開閉）のバルブＶ１を配置することにより、各除害部１０への排ガスの流入を制御できるようになっている。
図２（ｃ），（ｄ）は、二台の真空ポンプ１，１の排気管１ａ，１ａをマニホールド２で連結し、マニホールド２に一台の除害部１０を付設した構成の除害機能付真空ポンプを示す。
図２（ｃ）に示す例においては、マニホールド２と除害部１０とを接続しており、図２（ｄ）に示す例においては、マニホールド２に二つの自動開閉（又は手動開閉）のバルブＶ２，Ｖ２を配置することにより、各真空ポンプ１から除害部１０への排ガスの流入を制御できるようになっている。
図２（ｅ）は、二台の真空ポンプ１の排気管１ａ，１ａをマニホールド２で連結し、マニホールド２に三台の除害部１０を付設した構成の除害機能付真空ポンプを示す。

図１および図２に示すように、本発明によれば、一台または複数台の真空ポンプ１の排気口に直接にコンパクトな除害部１０を設ける一体型のため、従来のように一台または複数台の排ガス処理装置とドライ真空ポンプ収納用ラックという構図での検討が不要となる。その結果、設計時間、検証時間の大幅な短縮が可能となり、結果としてリードタイム削減に寄与する。また、除害部１０においては、個々のモジュール設計を行うことで、一つの除害部に必要な設計時間の短縮を図ることができる。さらに使用条件にあわせて、除害部１０の種類・個数の組合せ構成で対応が可能である。各ドライ真空ポンプ(プロセスチャンバ)ごとにモジュール化された除害部を設置するため、チャンバごとの負荷率に対して柔軟な対応が可能となる。

除害部１０の開発時間の短縮によって、リードタイムの削減となる。製品の標準化によって、各プロセスごとの処理実績等のデータベース化が容易である。除害部毎に性能が明確化されるため、除害部の型式・提案が容易となる。
除害部１０の構造の簡素化によって、部品の共通化が図れる。したがって、製造リードタイムの削減、製造コスト削減を図ることができる。
除害部１０の標準化が図れるため、除害部１０の単体の安全規格・ガイドラインへの適用・準拠が容易となる。

従来、排ガス処理装置は大型であったため、輸送、設置、取り外し、移設が容易ではなく、また複雑な制御を必要としたが、本発明の除害部１０によれば、小型でコンパクトな構成となり、部品点数が少なく、故障率の低減を図ることができる。故障した場合、現地で予備の除害部の交換で対応が可能であり、プロセスダウンタイムの低減を図ることができる。
メンテナンスも、現地で予備の除害部の交換で対応が可能であり、プロセスダウンタイムの低減を図ることができる。異常が起きた際に、除害部１０を単独で工場・サービスセンターに引取り、調査が可能である。

本発明によれば、真空ポンプ１から排気される排ガスは、真空ポンプ１における圧縮熱により２００℃程度まで加熱されており、この加熱された排ガスを排気管１ａから直接に除害部１０に導入して燃焼による無害化処理を行うことができる。したがって、排ガスを常温から暖める必要がなく、除害部１０における燃料使用量を削減することができ、省エネルギーを図ることができる。真空ポンプ１の排気管１ａの内部を２００℃程度まで加熱された排ガスが流れるので、排気管１ａを配管ヒーターで昇温する必要がない。したがって、配管ヒーターを設置しなくても済むため、省エネルギーを実現できる。また、真空ポンプ１と除害部１０とを接続する排気管１ａの配管長が５００ｍｍ以下であり、この部分での生成物の付着の防止も図ることができる。

図３は、複数のプロセスチャンバを排気するために、本発明の除害機能付真空ポンプを複数台設置する場合を示す模式的正面図である。図３においては、真空ポンプ１の排気管１ａに除害部１０を付設した構成した本発明の除害機能付真空ポンプを記号ＶＡＣを用いて示す。図３に示すように、複数台の除害機能付真空ポンプＶＡＣは、ポンプラック２０に収納されている。真空ポンプＶＡＣの除害部１０は、安全許容濃度にあわせて、最低限の仕様を提供することによって、最小限のイニシャルコスト、運用コストが実現可能となる。真空ポンプＶＡＣの除害部１０の出口は、直接工場の排気ダクト２１に接続されている。除害部１０における処理で発生した粉体は、除害部１０の排気の流速で飛ばし、排気ダクト２１に排出する。

図４は、真空ポンプＶＡＣの除害部１０で発生した粉体を排気ダクト２１に直接排出できないときにスクラバを設置する場合を示す模式的正面図である。図４に示すように、複数台の真空ポンプＶＡＣの除害部１０の出口は接続用配管２２を介してスクラバ２３に接続されている。スクラバ２３は、例えば、水スクラバから構成されている。そして、スクラバ２３の出口は、排気ダクト２１（図３参照）に接続されている。なお、スクラバに代えて、フィルタを設置してもよい。

図１および図２に示すように、真空ポンプ１と除害部１０とは、種々の姿勢で相互に接続される。また、１台又は複数台の真空ポンプ１と一台又は複数台の除害部１０とが接続される。さらに、本発明においては、複数台の除害部１０が直接又は並列で接続される場合もある。したがって、本発明で用いる除害部１０は、排ガス入口１０_ＩＮおよび排ガス出口１０_ＯＵＴが種々の接続形態に対応できる構成であることが要求される。

図５（ａ）〜（ｅ）は、円筒容器状の除害部１０が縦方向設置（図５（ａ）〜（ｄ））又は横方向設置（図５（ｅ））され、除害部１０の排ガス入口１０_ＩＮおよび除害部１０の排ガス出口１０_ＯＵＴが種々の方向に配置され、種々の接続形態に対応できる構成例を示す模式的斜視図である。図５（ａ）に示す例においては、除害部１０の入口１０_ＩＮ（または出口１０_ＯＵＴ）が除害部１０の上部側面にあり、除害部１０の出口１０_ＯＵＴ（または入口１０_ＩＮ）が除害部１０の下部側面にある。図５（ｂ）に示す例においては、除害部１０の入口１０_ＩＮ（または出口１０_ＯＵＴ）が除害部１０の下面にあり、除害部１０の出口１０_ＯＵＴ（または入口１０_ＩＮ）が除害部１０の上面にある。図５（ｃ）に示す例においては、除害部１０の入口１０_ＩＮ（または出口１０_ＯＵＴ）が除害部１０の上面にあり、除害部１０の出口１０_ＯＵＴ（または入口１０_ＩＮ）が除害部１０の下部側面にある。図５（ｄ）に示す例においては、除害部１０の入口１０_ＩＮ（または出口１０_ＯＵＴ）が除害部１０の下面にあり、除害部１０の出口１０_ＯＵＴ（または入口１０_ＩＮ）が除害部１０の上部側面にある。図５（ｅ）に示す例においては、除害部１０の入口１０_ＩＮが一側面にあり、除害部１０の出口１０_ＯＵＴが他側面にある。

図６（ａ），（ｂ）は複数台の除害部１０を直列および／または並列に接続し、一台または複数台の真空ポンプ１から排出される排ガスのガス量およびガス種に対応できるようにした構成を示す模式的斜視図である。
図６（ａ）に示す例においては、複数台（図示例では三台）の除害部１０が直列に接続されている。複数台の除害部１０は接続配管１１を介して接続してもよいし、接続配管１１を無くして隣接する二つの除害部１０のガス出口とガス入口を直接接続してもよい。
図６（ｂ）に示す例においては、排ガスの流れ方向において除害部１０の台数が次第に増加するように複数台の除害部１０は接続配管１１およびマニホールド１２を介して直列および並列に接続されている。すなわち、除害部１０は排ガスの流れ方向の上流側から下流側に向かって多段状に配置され、台数が一台、二台、三台と増加していき、これらの除害部１０は上流側から下流側に直列に接続されている。また、各段にある複数の除害部１０はマニホールド１２によって並列に接続されている。

図６（ａ），（ｂ）に示すように、複数台の除害部１０を直列および／または並列の組合せで接続することにより一連の除害群を形成することができ、様々な種類のプロセス要求、複雑なプロセス要求に対応が可能となる。複数台の除害部１０は排ガスのガス量およびガス種に応じて、燃焼式、乾式、湿式、固定式等の複数種の除害部１０を組み合わせて接続してもよいし、単一種の除害部１０を接続してもよい。
安全許容濃度にあわせて必要最低限の仕様を提供することによって、最小限のイニシャルコスト、運用コストが実現可能となる。
除害部１０を並列に並べることで、バックアップ運転の実現が容易となる。すなわち、一方の除害部１０の故障、メンテナンス時にはその他の除害部１０で対応が可能となり、プロセスダウンタイムをゼロにすることができる。
また、真空ポンプ１のオーバーホール周期へ合わせこむために除害部１０を複数設置し、相互にバックアップする運用が可能となる。
納入後のプロセス仕様変更に対しても、除害部毎の設定値の変更が容易となり、特定の除害部の変更で対応が容易な場合もある。

除害部１０の単体の設計は不要、あるいは最小となり、レイアウト検討のみで済む。また、要求性能ごとに除害部１０を標準化しているため、改造部品の製造が容易である。さらに、部品納期の短縮、改造要領の簡素化を図ることができる。
除害部毎に規格対応を行うため、新たな要求仕様に対して、規格の認証の検討、取得が不要となる。全ての配管が集合配管でなくてもよい。必要に応じて、配管部にバルブを設置してもよい。複数台の除害部１０を直列や並列で接続する場合、除害部１０の設置位置方向は自由に設定可能である。また、一台又は複数台の除害部１０と制御盤１３を組み合わせることによってスタンドアロンタイプの単体／複合除害システムも構築可能である。また、図６（ａ），（ｂ）に示す構成に、補器類を適宜組み合せてもよい。

次に、本発明の除害機能付真空ポンプのユーティリティについて説明する。図７（ａ），（ｂ）は、本発明の除害機能付真空ポンプのユーティリティの共通化の構成を示す模式図である。
図７（ａ）に示す例においては、電源は真空ポンプ１に供給され、除害部１０用の電源は真空ポンプ１から供給される。なお、真空ポンプ１に設置されるインターフェースボックスより除害部１０に電源を供給してもよい。冷却水は、真空ポンプ１に供給されて真空ポンプ１を冷却した後に、除害部１０に供給され、除害部１０を冷却するようになっている。除害部１０を冷却した冷却水は、ユーティリティ設備に戻るようになっている。また、真空ポンプ１の内部に生成物が付着することを防止するために、ユーティリティ設備からＮ_２を真空ポンプ１に供給できるようになっている。除害部１０が燃焼式除害部の場合には、ユーティリティ設備から燃料や酸化剤が除害部１０に供給できるようになっている。燃料や酸化剤は、携帯可能なボンベによる供給も可能である。この場合、燃料供給ラインがない場所での燃焼式除害部の運用が可能となる。携帯可能なボンベは複列に設置可能で、運転中に、使用済みボンベの交換を可能とする。携帯可能なボンベから燃料や酸化剤を供給する場合には、圧力計Ｐを設けて残量検知（圧力監視）を行うようにしてもよい。この場合、携帯可能なボンベの残量が一定の量よりも低下した場合、信号／ランプ／音によるアナウンス機能を可能とする。

図７（ｂ）に示す例においては、除害部１０が燃焼式除害部、あるいは加熱酸化式除害部である場合、ユーティリティ設備からＮ_２を除害部１０に供給し、除害部１０における排ガスの無害化処理によって発生した廃熱を利用してＮ_２を加熱し、加熱したＮ_２を真空ポンプ１に供給している。したがって、加熱されたＮ_２ガスにより真空ポンプ１のパージを行うことができ、真空ポンプ１の内部に生成物が付着することを防止することができる。本発明によれば、Ｎ_２ガスを加熱するための専用のヒーターを設置する必要がなく、設計工数の削減、部品点数の削減に伴うリードタイム削減およびコスト削減を図ることができる。また、ヒーター用の動力を必要とせず、省エネルギーを図ることができる。パージ用のガスとしては、Ｎ_２以外でも含有ガスと反応しない不活性ガスであればよく、例えば、Ｈｅ，Ａｒ，Ｋｒ等の希ガスやＣＯ_２などでもかまわない。
なお、十分な温度が排熱で確保できない場合でも、ある程度温度上昇したＮ_２をホットＮ_２用のヒーターに投入できるため、常温から昇温させる場合よりも、ホットＮ_２用のヒーターの負荷率を低減することができ、必要消費電力の削減に寄与する。図７（ｂ）に示す例において、電源や冷却水等のその他のユーティリティは、図７（ａ）に示す例と同様に供給される。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、Ｎ_２と冷却水の供給ラインを真空ポンプ１と除害部１０とをシリアル（直列）に接続することによって、ユーティリティサイドのラインの簡素化が実現できる。したがって、設計工数低減(ハード・ソフト)を図ることができる。また、除害部１０用にユーティリティラインを確保する必要が無く、ユーティリティ計画が簡単になり、イニシャルコストの低減となる。さらに、一つのモニターで、除害部１０と真空ポンプ１のユーティリティ状況の管理が可能なため、運用管理が容易となる。

次に、本発明の除害機能付真空ポンプの制御部の構成を説明する。本発明の除害機能付真空ポンプは、一台または複数台の真空ポンプ１に一台または複数台の除害部１０を付設した一体型の真空ポンプであるため、除害機能付真空ポンプの全体制御を真空ポンプ１に設けられた制御部により行うように構成されている。
図８は、本発明の除害機能付真空ポンプの制御部の構成を示す模式図である。図８に示すように、本発明の除害機能付真空ポンプは、真空ポンプ１の排気管１ａに除害部１０を付設した構成を備えており、真空ポンプ１にはポンプ制御部３０が設けられている。ポンプ制御部３０は、製造装置等にある制御部３１と通信線等を介して送受信が可能になっている。また、ポンプ制御部３０は、集中監視システム３２に真空ポンプ１と除害部１０のステータス信号を出力するようになっている。ポンプ制御部３０は真空ポンプ１の制御および除害部１０の制御を一括して行うように構成されており、ポンプの信号入出力の一部を除害部１０に接続し、除害部１０の運転制御およびステータス監視をポンプ制御部３０で実施する。すなわち、ポンプ制御部３０から除害部１０の制御ボックス１０ａに運転・停止信号を出力し、制御ボックス１０ａからポンプ制御部３０の除害部１０のステータス信号を出力するように構成されている。ポンプの運転はリモート運転、ローカル運転、ＣＯＭ運転のいずれでも対応可能になっている。真空ポンプ１の操作盤にメインブレーカを設置するため、除害部１０では必要最低限の電源部品で対応が可能となる。
ポンプ制御部３０より真空ポンプ１の運転信号が出力されると、同時にポンプ制御部３０から除害部１０に運転信号が出力され、除害部１０の運転が開始される。除害部１０が燃焼式の場合には、パイロットバーナの着火を開始する。アイドル時は、除害部１０の運転を停止する。ポンプ制御部３０において、除害部１０の運転タイミングの設定変更が可能になっている。

図８に示すように、ポンプ制御部３０が真空ポンプ１の制御および除害部１０の制御を一括して行うように構成されているため、装置からのインターフェースを従来のように真空ポンプ用および排ガス処理装置用と区別して用意することが不要となる。また、除害部１０は、最小限の電装系で構成される。
また、メインの信号の窓口が真空ポンプ１となることによって、装置側あるいは工場側の制御が簡略化される。
ガスの種類や量によって除害部１０の種類や数が選定される。その除害部１０とポンプ制御部３０が接続され、ポンプ制御部３０が除害部１０の種類や数を自動認識することも可能である。個別にポンプ制御部３０で除害部１０の種類と数を選択することも可能である。
真空ポンプ１の運転状態にあわせて、ポンプ制御部３０が除害部１０の制御を行うため、使用条件、使用環境にあわせた、除害部・真空ポンプのシンクロ運転、安全運転の実現が可能となる。
真空ポンプ１の使用状況にあわせて、除害部１０の運転モードの最適化が図れる。ユーザー側で、除害部１０の制御シーケンスの構築が不要となる。除害部１０の設置の際、配線作業が不要となり、工数の低減となる。

除害部１０が燃焼式の場合、プロセス中においても各ステップで使用されるプロセスガスの種類に応じて、燃料や酸化剤の流量を調整し、燃焼モードを変更するケースがある。従来は、除害部に装置あるいはユーティリティ設備からの入力信号によって、モードの変更を行っている。本発明の形態の場合、ドライポンプの制御部に信号を入力し、除害部１０の燃焼モードの変更を行う。
また、除害部１０の信号を真空ポンプ１に対して有効活用することができる。例えば、燃焼除害の場合、一般的にＣｌ_２等のクリーニングガスを処理するためには、燃料・酸素を増加させて高温状態でガスを分解させる必要がある。このクリーニングガス処理のための処理信号を別途出力するケースがあるが、インターフェースを真空ポンプの制御部に統合した場合、ポンプ部品の腐食対策として、前記処理信号を希釈Ｎ_２の増量信号として活用することができる。これにより、真空ポンプの寿命延長を図ることができる。
真空ポンプ１の状態監視モニターに、除害部１０のステータス表示がされるため、運用が容易となる。マスターの真空ポンプ１に表示されるステータスだけで一括管理が可能になり、除害・ポンプの異常をユーザーが一括でモニター可能になる。
また、真空ポンプ１と除害部１０の統合された情報の収集が可能であるため、問題発生時の真空ポンプ１と除害部１０の状態が把握でき、問題分析が容易となり、改善対応の時間短縮を図ることができる。

既設の真空ポンプを備えた排気システムに本発明の除害部１０を接続する場合あるいは真空ポンプが必要とされない市場へ本発明の除害部１０を投入する場合等には除害部１０を単独制御する必要があるため、除害部１０を単独制御する制御部が必要となる。
図９は、除害部１０に設置された除害部１０を単独制御する制御部の構成を示す模式図である。図９に示すように、除害部１０には制御ボックス１０ａが設けられている。制御ボックス１０ａは、製造装置等にある制御部３１と通信線等を介して送受信が可能になっている。また、制御ボックス１０ａは、集中監視システム３２に除害部１０のステータス信号を出力するようになっている。
図９に示すように、除害部１０が除害部１０の全体を制御する制御ボックス１０ａを備えることにより、スタンドアロン型の除害部１０を構成することができる。スタンドアロン型の除害部１０により、ブロアと除害部１０の組合せや除害部１０単独での使用が可能となる。したがって、既設の真空ポンプを備えた排気システムにも除害部１０の投入が可能となる。

図１０は、本発明の除害機能付真空ポンプの除害部として好適な小型の燃焼式除害部１０を示す模式的断面図である。図１０に示すように、除害部１０は、全体として円筒状の容器として構成されている。円筒容器状の除害部１０は、縦方向に配置され、その軸心が垂直方向になるように配置されている。除害部１０は、バーナにより火炎を形成して排ガスを燃焼させる燃焼室Ｓを形成する有底の円筒体４１と、この円筒体４１から所定間隔離間して円筒体４１を包囲するように設けられた外筒４２とを備えている。そして、円筒体４１と外筒４２との間には、Ｎ_２ガス等の不活性ガスを保持して加熱する加熱室４３が形成されている。Ｎ_２ガス等の不活性ガスは、外筒４２の上部にある入口ポートＰ_ＩＮから加熱室４３に流入して加熱されて外筒４２の下部にある出口ポートＰ_ＯＵＴから流出するようになっている。二重管構造の加熱室４３は熱交換器を構成している。加熱された不活性ガスは真空ポンプ１に供給することができるようになっている。加熱室４３において不活性ガスの温度は、真空ポンプ１の内部温度と略同一温度、例えば、１９０℃〜２２０℃に加熱されている。

図１０に示すように、除害部１０の下部の周壁には、処理対象の排ガスを燃焼室内に導入するガス導入口１０_ＩＮが形成され、除害部１０の上端には、処理後のガスを排出するガス出口１０_ＯＵＴが形成されている。除害部１０には、燃焼室Ｓに空気を供給する複数の空気ノズル４５と、燃焼室Ｓに燃料を供給する複数の燃料ノズル４６とが設けられている。空気ノズル４５は、除害部１０の接線方向に対して所定角度をもって延びており、円筒体４１の周壁の内周面に沿って旋回流を形成するように空気を吹き出すようになっている。燃料ノズル４６も同様に除害部１０の接線方向に対して所定角度をもって延びており、円筒体４１の周壁の内周面に沿って旋回流を形成するように燃料を吹き出すようになっている。空気ノズル４５および燃料ノズル４６は、それぞれ、除害部１０の円周方向に所定の間隔を置いて複数個配置されている。円筒体４１の底部には、火炎を検出するためのＵＶセンサ４８と、点火を行うための点火プラグ４９とが設けられている。

点火プラグ４９の周囲を囲むように筒状のパイロットバーナ部５０が設けられている。パイロットバーナ部５０には、火炎形成用の燃料を供給する燃料供給口５１と、半予混合空気を供給する空気供給口５２とが形成されており、燃料供給口５１から供給される燃料に点火プラグ４９により点火してパイロットバーナＰＢを形成するようになっている。

除害部１０の制御ボックス１０ａは、空気および燃料を燃焼室Ｓへ供給・供給停止するための電磁弁ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３と、点火プラグ４９用の点火トランス５３と、ＵＶセンサ４８用の計測部５４、パルス発生器５５を備えている。さらに、制御ボックス１０ａは、電源５６およびＣＰＵ５７を備えている。電源５６はポンプ制御部３０（図８参照）へ接続され、ＣＰＵ５７はポンプ制御部３０へ接続されている。
ポンプ制御部３０と除害部１０のインターフェースの手段は、電源供給と通信(ＲＳ４８５)に限らない。

次に、図１０に示す除害部１０における作用について説明する。
燃料は除害部１０に設けられた複数の燃料ノズル４６から燃焼室Ｓに向けて旋回流を作り出すように吹き出される。また、複数の空気ノズル４５から空気が燃焼室Ｓに向けて旋回流を作り出すように吹き出される。そして、燃料と空気の混合気がパイロットバーナＰＢにより点火されると、円筒体４１の内周面に火炎の旋回流（旋回炎）を形成する。
一方、処理対象の排ガスは、円筒体４１の内周面に開口する排ガス導入口１０_ＩＮから前記燃焼室Ｓに向けて噴出する。この噴出された排ガスは混合気の旋回炎と混合して燃焼するが、この際、円周方向の全ての燃料ノズル４６から燃料が一方向に強く旋回するように吹き出されているため、排ガスの燃焼効率は高くなる。また、空気ノズル４５から噴出された空気も旋回しているため、この空気流が火炎と混合して火炎の旋回流を加速しつつ、排ガスを酸化分解する。処理後のガスは、除害部１０の上端のガス出口１０_ＯＵＴから排出されて排気ダクトへ排出される。

図１０に示す燃焼式除害部によれば、除害部１０の加熱室４３において排ガスの無害化処理の際に発生した燃焼廃熱を利用してＮ_２等の不活性ガスを加熱し、加熱された不活性ガスを真空ポンプ１に供給することができる。したがって、加熱された不活性ガスにより真空ポンプ１のパージを行うことができ、真空ポンプ１の内部に生成物が付着することを防止することができる。本発明によれば、不活性ガスを加熱するための専用のヒーターを設置する必要がなく、省エネルギーを図ることができる。

排ガス処理が不要な用途で、希釈のみを実施すれば良いような場合(たとえばＣＶＤ等のチャンバ内でのプロセスガスの消費効率が高く、ドライポンプ排気中の有害ガス成分濃度が許容濃度付近である場合)、除害部ではなく、Ｎ_２あるいは空気をブロアによって供給するシステム構成によってシステム簡略化、コストダウンが可能となる。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

１ 真空ポンプ
１ａ 排気管
１０ 除害部
１０ａ 制御ボックス
２０ ポンプラック
２１ 排気ダクト
２２ 接続用配管
２３ スクラバ
３０ ポンプ制御部
３１ 制御部
３２ 集中監視システム
４１ 円筒体
４２ 外筒
４３ 加熱室
４５ 空気ノズル
４６ 燃料ノズル
４８ ＵＶセンサ
４９ 点火プラグ
５０ パイロットバーナ部
５１ 燃料供給口
５２ 空気供給口
５３ 点火トランス
５４ 計測部
５５ パルス発生器
５６ 電源
５７ ＣＰＵ
ＶＡＣ 真空ポンプ

Claims (11)

1. 真空ポンプの排気口に、真空ポンプから排出された排ガスを処理して無害化する除害部を付設した真空ポンプであって、
   排ガスの処理形式および／または排ガスの処理量が異なる除害部を複数種類用意し、
   前記真空ポンプから排出される排ガスのガス量およびガス種に応じて前記複数種類の除害部から１又は複数の除害部を選定し、
   前記選定された除害部を前記真空ポンプの排気口に接続したことを特徴とする除害機能付真空ポンプ。
2. 前記真空ポンプは、一台の真空ポンプから構成されるか、あるいは直列および／または並列に接続された複数台の真空ポンプから構成されることを特徴とする請求項１記載の除害機能付真空ポンプ。
3. 前記除害部は、一台の除害部から構成されるか、あるいは直列および／または並列に接続された複数台の除害部から構成されることを特徴とする請求項１または２記載の除害機能付真空ポンプ。
4. 前記真空ポンプおよび前記除害部に供給する冷却水および／または不活性ガスは、共通のユーティリティ設備から供給可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の除害機能付真空ポンプ。
5. 前記不活性ガスは、前記除害部における排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて加熱された後に前記真空ポンプに供給されることを特徴とする請求項４記載の除害機能付真空ポンプ。
6. 前記共通のユーティリティ設備は、燃料および空気を燃焼式の前記除害部に供給可能であることを特徴とする請求項４記載の除害機能付真空ポンプ。
7. 前記共通のユーティリティ設備は、携帯可能なボンベから燃料を供給可能であることを特徴とする請求項６記載の除害機能付真空ポンプ。
8. 前記除害部で排ガスを無害化処理した後に、処理後のガスを、設置先にある排気ダクトに直接排出するようにしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の除害機能付真空ポンプ。
9. 前記除害部で排ガスを無害化処理した後に、処理後のガスを、スクラバに排出するようにしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の除害機能付真空ポンプ。
10. 前記真空ポンプと前記除害部とを一括して制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の除害機能付真空ポンプ。
11. 排ガスを処理して無害化する除害部を一台または複数台備え、
    前記一台または複数台の除害部の全体を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、設置先の装置に設けられた制御部と送受信可能であるとともに設置先の監視システムに前記一台または複数台の除害部のステータス信号を出力可能であることを特徴とする除害部。

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