JP2023119904A - ドライ真空ポンプの再生機構及びドライ真空ポンプの再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オーバーホールせずに停止したドライ真空ポンプを再起動させることが可能な再生機構を提供する。【解決手段】ドライ真空ポンプ１０の再生機構は、吸気配管５０と、排気配管５２，５６と、補助真空ポンプ１６と、プラズマ生成装置１２と、第１のガス加熱装置１４－１と、バイパス配管５４とを備える。補助真空ポンプは、前記排気配管を介して、停止している前記ドライ真空ポンプ内を排気する。プラズマ生成装置は、第１のガスを通過させ、通過中の前記第１のガスの雰囲気にプラズマを生成し、停止している前記ドライ真空ポンプの吸気口に前記吸気配管を介して前記プラズマにより生成される前記第１のガスの成分のラジカルを放出する。第１のガス加熱装置は、第２のガスを通過させ、通過中の前記第２のガスを加熱し、停止している前記ドライ真空ポンプの吸気口に前記吸気配管を介して加熱された第２のガスを放出する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、ドライ真空ポンプの再生機構及びドライ真空ポンプの再生方法に関する。

封止に油や液体を使用しない非接触型のドライ真空ポンプは、油や液体の拡散がなく、クリーンな真空が得られることから、半導体製造ラインに多く用いられる。例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）装置に代表される成膜装置は、ドライ真空ポンプにより排気される。成膜装置では、原料ガスを成膜チャンバ内に導入して、成膜チャンバに配置される基板上に所望の膜を成膜する。そして、成膜チャンバ内に残存する原料ガスは、排気配管を経由してドライ真空ポンプにより排気される。その際、原料ガスに起因する生成物がドライ真空ポンプ内に堆積し、ドライ真空ポンプを停止させてしまうといった問題があった。成膜装置に限らず、例えば、ドライエッチング装置に代表されるエッチング装置等のその他のプロセス装置においても、プロセスチャンバ内をドライ真空ポンプにより排気する。かかる場合に、プロセスチャンバから排出されるガス等に起因する生成物がドライ真空ポンプ内に堆積し、ドライ真空ポンプを停止させてしまうといった問題があった。

ここで、ドライ真空ポンプ内に生成物が吸い込まれる前に、成膜装置から排出された生成物を除去する技術が開示されている。しかしながら、一旦、停止したドライ真空ポンプの再起動は困難であった。

特許第６３４２３７０号公報

本発明の実施形態は、オーバーホールせずに停止したドライ真空ポンプを再起動させることが可能な再生機構及び再生方法を提供する。

実施形態のドライ真空ポンプの再生機構は、内部に堆積した堆積物に起因して停止したドライ真空ポンプを再起動可能に再生させるドライ真空ポンプの再生機構であって、吸気配管と、排気配管と、補助真空ポンプと、プラズマ生成装置と、第１のガス加熱装置と、バイパス配管と、を備える。吸気配管は、ドライ真空ポンプの吸気口に接続される。排気配管は、前記ドライ真空ポンプの排気口に接続される。補助真空ポンプは、前記排気配管を介して、停止している前記ドライ真空ポンプ内を排気する。プラズマ生成装置は、第１のガスを通過させ、通過中の前記第１のガスの雰囲気にプラズマを生成し、停止している前記ドライ真空ポンプの前記吸気口に前記吸気配管を介して前記プラズマにより生成される前記第１のガスの成分のラジカルを放出する。第１のガス加熱装置は、第２のガスを通過させ、通過中の前記第２のガスを加熱し、停止している前記ドライ真空ポンプの前記吸気口に前記吸気配管を介して加熱された第２のガスを放出する。バイパス配管は、前記ドライ真空ポンプを介さずに前記吸気配管と前記排気配管とを接続する。

第１の実施形態におけるポンプ再生機構の外観の一例を説明するための図である。 第１の実施形態におけるポンプ再生機構の構成の一例を示す図である。 第１の実施形態における蒸気圧曲線のグラフの一例を示す図である。 第１の実施形態におけるポンプ再生方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。 第１の実施形態における加熱窒素ガス生成装置の内部構成の一例を示す図である。 第１の実施形態におけるドライ真空ポンプの構成の一例を示す図である。 第１の実施形態におけるプラズマ生成装置の内部構成の一例を示す図である。 第１の実施形態におけるバイパス配管の作用を説明するための図である。 第１の実施形態におけるトラップの構成の一例を示す断面図である。 第１の実施形態における排ガス除害装置の構成の一例を示す断面図である。 第１の実施形態におけるドライ真空ポンプ内のケーシングとローターの状態の一例を示す図である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるポンプ再生機構の外観の一例を説明するための図である。図１において、ポンプ再生機構１００は、ドライ真空ポンプの再生機構の一例である。ポンプ再生機構１００は、制御回路１１０、プラズマ生成装置１２、加熱窒素ガス生成装置１４－１，１４－２、補助真空ポンプ１６、及び排ガス除害装置１８を備えている。ポンプ再生機構１００では、フレーム１１内に、プラズマ生成装置１２、加熱窒素ガス生成装置１４－１，１４－２、補助真空ポンプ１６、及び排ガス除害装置１８が配置される。

図１の例では、再生対象のドライ真空ポンプ１０を覆うフレーム１１内に、プラズマ生成装置１２、加熱窒素ガス生成装置１４－１，１４－２、補助真空ポンプ１６、及び排ガス除害装置１８を配置する。例えば、再生対象のドライ真空ポンプ１０の排気口側の側面に補助真空ポンプ１６を配置する。例えば、補助真空ポンプ１６に隣接して、排ガス除害装置１８を配置する。例えば、再生対象のドライ真空ポンプ１０の上方に、プラズマ生成装置１２、及び加熱窒素ガス生成装置１４－１，１４－２を配置する。また、例えば、フレーム１１上に制御回路１１０を配置する。このように、ポンプ再生機構１００は、再生対象のドライ真空ポンプ１０を覆うフレーム１１内に、各装置を配置するため、コンパクトにレイアウトできる。

ドライ真空ポンプ１０は、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）装置に代表される成膜装置、ドライエッチング装置に代表されるエッチング装置、或いはその他のプロセス装置において、プロセスチャンバ内を大気圧よりも低い圧力状態に制御するため、プロセスチャンバ内の排気に使用される。かかる場合に、プロセスチャンバから排出されるガス等に起因する生成物がドライ真空ポンプ１０内に堆積し、ドライ真空ポンプ１０を停止させてしまう。例えば、シラン（ＳｉＨ_４）系のガスを主原料ガスとして導入して、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）やシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を成膜する。その他、例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ガス等を主原料ガスとして導入して、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）を成膜する。これらの膜を成膜する際に、成膜チャンバ内に留まらず、排気配管を介してドライ真空ポンプ１０内に、原料ガスに起因する生成物が堆積する。ドライ真空ポンプ１０内に堆積する生成物として、シリコン酸化膜の他に、例えば、硫酸アンモニウム等の硫酸系化合物、或いはエーテル系化合物等が挙げられる。

生成物が堆積するような高負荷プロセスでは、例えば、ルーツ型やスクリュー型のドライ真空ポンプ１０が用いられる場合が多い。これらのドライ真空ポンプ１０では、ケーシング内をローターが回転することにより、内部のガスを排気口側へと送り出す。これを繰り返すことにより吸気口側に真空状態を生成する。そして、ガスの逆流を抑制するため、ローターとケーシングとの間の隙間（クリアランス）は、例えば、数１０μｍ～数１００μｍといったサブミリオーダーの小さい寸法に制御されている。そのため、ドライ真空ポンプ１０内に生成物が堆積すると、堆積した生成物によりローターとケーシングとの間の隙間が埋まってしまい閉塞状態となる。閉塞状態になるとローターを回転させるモーターが過負荷状態となりドライ真空ポンプ１０が停止してしまう。

従来、生成物の堆積により停止したドライ真空ポンプは、ポンプメーカーに送られ、内部に堆積した生成物を除去するためにオーバーホールを行っていた。半導体製造ラインには多くのドライ真空ポンプが使用される中、停止するドライ真空ポンプの台数が多いため、多大なオーバーホール費用が発生していた。そのため、オーバーホールせずとも停止したドライ真空ポンプを再起動させることができれば、その方が望ましい。そこで、第１の実施形態では、生成物の堆積により停止したドライ真空ポンプ１０をプロセスチャンバから続く排気配管から取り外し、ポンプ再生機構１００に取り付ける。言い換えれば、半導体製造ラインから生成物の堆積により停止したドライ真空ポンプ１０を取り外し、ポンプ再生機構１００に取り付ける。そして、ポンプ再生機構１００によって起動不可能の状態だったドライ真空ポンプ１０を起動可能に再生する。以下、具体的に説明する。

図２は、第１の実施形態におけるポンプ再生機構の構成の一例を示す図である。第１の実施形態におけるポンプ再生機構１００において、図２に示すように、吸気配管５０が、内部に堆積した堆積物に起因して停止したドライ真空ポンプ１０の吸気口４０に接続される。また、排気配管５２が、ドライ真空ポンプ１０の排気口４２に接続される。また、補助真空ポンプ１６が排気配管５２，５６を介して、停止しているドライ真空ポンプ１０に接続される。図２の例では、ドライ真空ポンプ１０の排気口４２と補助真空ポンプ１６の吸気口４４との間にトラップ２０が配置される場合を示している。トラップ２０は、省略される構成であっても構わない。図２の例では、一端がドライ真空ポンプ１０の排気口４２に接続された排気配管５２の他端がトラップ２０の吸気口に接続され、排気配管５６の一端がトラップ２０の排気口に接続される。排気配管５６の他端が補助真空ポンプ１６の吸気口４４に接続される。

さらに、補助真空ポンプ１６の排気口４６側に排ガス除害装置１８が配置される。なお、補助真空ポンプ１６の排気口４６には、逆止弁３４が配置され、ガスの逆流を防止する。

また、吸気配管５０には、バルブ２２を介して加熱窒素ガス生成装置１４－１（第１のガス加熱装置）が接続される。また、吸気配管５０には、さらに、バルブ２６を介してプラズマ生成装置１２が接続される。一方、排気配管５２には、バルブ２４を介して加熱窒素ガス生成装置１４－２（第２のガス加熱装置）が接続される。言い換えれば、停止しているドライ真空ポンプ１０の吸気口４０に吸気配管５０を介して加熱窒素ガス生成装置１４－１が接続される。停止しているドライ真空ポンプ１０の排気口４２に排気配管５２を介して加熱窒素ガス生成装置１４－２が接続される。停止しているドライ真空ポンプ１０の吸気口４０に吸気配管５０を介してプラズマ生成装置１２が接続される。

また、ドライ真空ポンプ１０を介さずに吸気配管５０と排気配管５２とをバイパス配管５４が接続する。バイパス配管５４の途中には差動排気弁２８が配置される。差動排気弁２８の代わりに流量調整弁であっても構わない。

さらに、ポンプ再生機構１００全体を制御する制御回路１１０は、プラズマ生成装置１２、加熱窒素ガス生成装置１４－１，１４－２、補助真空ポンプ１６、及び排ガス除害装置１８の各制御回路に通信可能に接続される（点線）。また、制御回路１１０は、図示しないが各バルブ２２，２４，２６に接続される。制御回路１１０は、差動排気弁２８（或いは流量調整弁）に接続されても良い。また、制御回路１１０は、再生対象のドライ真空ポンプ１０の制御回路に通信可能に接続される。

制御回路１１０は、プラズマ生成装置１２、加熱窒素ガス生成装置１４－１，１４－２、補助真空ポンプ１６、及び排ガス除害装置１８を制御する。また、制御回路１１０は、各バルブ２２，２４，２６の開閉を制御する。制御回路１１０は、差動排気弁２８（或いは流量調整弁）の差動圧（或いは開度）を制御しても良い。また、制御回路１１０は、生成物の付着により停止したドライ真空ポンプ１０の起動／停止の信号を送信可能に構成される。

図３は、第１の実施形態における蒸気圧曲線のグラフの一例を示す図である。図３において、縦軸に圧力（Ｐａ）を示す。横軸に温度（℃）を示す。ドライ真空ポンプ１０に堆積する各種の生成物は、蒸気圧曲線の左側の条件では固体として存在するが、蒸気圧曲線の右側の条件では昇華してガス化する。具体的には、各圧力下において、温度が低い方が固体化し易く、温度が高い方が気体化し易い。第１の実施形態では、かかる現象を利用して、堆積する生成物の蒸気圧曲線に応じて圧力と温度を制御することで、ドライ真空ポンプ１０内に堆積する生成物を昇華させた上で排出する（加熱クリーニング）。さらに、第１の実施形態では、プラズマ反応によりドライ真空ポンプ１０内に堆積する生成物を分解した上で排出する（プラズマクリーニング）。これらの加熱クリーニング処理とプラズマクリーニング処理との一方、若しくは両方を行うことで、ドライ真空ポンプ１０内に堆積する生成物を再起動可能な程度にドライ真空ポンプ１０から排出する。

図４は、第１の実施形態におけるポンプ再生方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図４において、第１の実施形態におけるポンプ再生方法は、補助ポンプ排気工程（Ｓ１００）と、前段加熱クリーニング工程（Ｓ１１２）と、後段加熱クリーニング工程（Ｓ１１４）と、復旧確認工程（Ｓ１１６）と、プラズマクリーニング工程（Ｓ１２２）と、内部ヒーティング工程（Ｓ１２４）と、復旧確認工程（Ｓ１２６）と、いう一連の工程を実施する。

図４の例では、前段加熱クリーニング工程（Ｓ１１２）と後段加熱クリーニング工程（Ｓ１１４）といった加熱クリーニング処理を、プラズマクリーニング工程（Ｓ１２２）と内部ヒーティング工程（Ｓ１２４）といったプラズマクリーニング処理よりも先に実施する場合を示したがこれに限るものではない。プラズマクリーニング工程（Ｓ１２２）と内部ヒーティング工程（Ｓ１２４）といったプラズマクリーニング処理を、前段加熱クリーニング工程（Ｓ１１２）と後段加熱クリーニング工程（Ｓ１１４）といった加熱クリーニング処理よりも先に実施する場合であっても構わない。或いは、先に実施したクリーニング処理によりドライ真空ポンプ１０の再起動ができた場合、後のクリーニング処理を省略しても構わない。

補助ポンプ排気工程（Ｓ１００）として、補助真空ポンプ１６は、排気配管５２，５６を介して、停止しているドライ真空ポンプ１０内を排気する。図２に示すように、排気配管５２，５６の間にトラップ２０を経由しても構わない。

ここで、ローターとケーシングとの間の隙間が生成物で埋まってしまう閉塞状態には、閉塞箇所の上流側と下流側とが完全に遮断される場合と、閉塞箇所の近傍に上流側と下流側とが遮断されずにガスが通過可能な箇所が存在する場合とがある。上流側と下流側とが遮断されずにガスが通過可能な箇所が存在する場合、補助真空ポンプ１６により、ドライ真空ポンプ１０の吸気口４０まで排気される。上流側と下流側とが完全に遮断される場合、補助真空ポンプ１６により、ドライ真空ポンプ１０の完全遮断された箇所の下流側が排気される。

前段加熱クリーニング工程（Ｓ１１２）として、まず、バルブ２２，２４，２６が閉の状態から、制御回路１１０は、バルブ２２を開に制御する。そして、制御回路１１０による制御の下、加熱窒素ガス生成装置１４－１は、不活性ガスを通過させ、通過中の不活性ガスを加熱し、停止しているドライ真空ポンプ１０の吸気口４０に吸気配管５０を介して加熱された不活性ガスを放出する。

図５は、第１の実施形態における加熱窒素ガス生成装置の内部構成の一例を示す図である。図５において、加熱窒素ガス生成装置１４－１（１４－２）は、配管１１２とヒータ１１４とヒータ制御回路１１６とを有する。ヒータ１１４は、例えば、配管１１２の内部に配置される。ポンプ再生機構１００の外部から加熱窒素ガス生成装置１４－１に不活性ガスを供給する。不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ_２）ガス、或いはアルゴン（Ａｒ）ガスを用いると好適である。以下、例えば、Ｎ_２ガスを用いる場合を説明する。供給されたＮ_２ガスは、配管１１２を通過する。ヒータ制御回路１１６による制御の下、ヒータ１１４は、配管１１２内を通過するＮ_２ガスを加熱し、加熱されたＮ_２ガス（Ｈｏｔ Ｎ_２ガス）は配管１１２出口から放出される。放出されたＨｏｔ Ｎ_２ガスは、ドライ真空ポンプ１０の吸気口４０に供給される。ここで、加熱する温度は、堆積する生成物の蒸気圧曲線に応じて、昇華する温度に設定されればよい。例えば、２００～３００℃程度に設定すると好適である。

Ｈｏｔ Ｎ_２ガスは、ドライ真空ポンプ１０の吸気口４０からドライ真空ポンプ１０内に侵入し、ドライ真空ポンプ１０の内部温度を上昇させる。これにより、ドライ真空ポンプ１０の内部に堆積する生成物を昇華させる。ここで、Ｈｏｔ Ｎ_２ガスの供給により、ドライ真空ポンプ１０の吸気口４０側の圧力が予め設定された圧力以上に高くなる場合には、差動排気弁２８が開き、バイパス配管５４を介して、補助真空ポンプ１６により排気される。これにより、堆積する生成物の蒸気圧曲線に応じて昇華が可能な圧力状態を維持できる。

ドライ真空ポンプ１０の吸気口４０からのＨｏｔ Ｎ_２ガスの侵入により、吸気口４０側から排気口４２側に向かって徐々に内部に堆積する生成物を昇華させる。例えば、ドライ真空ポンプ１０内で上流側と下流側とが完全に遮断される閉塞状態では、吸気口４０から侵入したＨｏｔ Ｎ_２ガスによる加熱によって、閉塞箇所の生成物を昇華させることができる。昇華されたガスは、バイパス配管５４を介して、補助真空ポンプ１６により排気される。これにより、完全に遮断された状態からガスが通過可能な状態（通気状態）にすることができる。ガスが通過可能な状態になれば、さらに、排気口４２側に向かって生成物の昇華を進めることができる。

また、堆積する生成物の種類によっては、加熱窒素ガス生成装置１４－１（１４－２）で生成可能なＨｏｔ Ｎ_２ガスの温度範囲内に、大気圧であっても昇華可能な温度が存在する場合がある。かかる場合、昇華可能な温度以上のＨｏｔ Ｎ_２ガスを供給すれば、大気圧の状態でも堆積する生成物を昇華させることができる。

前段加熱クリーニング工程（Ｓ１１２）を予め設定された時間、実施した後、後段加熱クリーニング工程（Ｓ１１４）に進む。例えば、１～５時間程度実施する。

図６は、第１の実施形態におけるドライ真空ポンプの構成の一例を示す図である。図６の例では、前段ポンプとなるブースターポンプ（ＢＰ）と後段ポンプとなるメインポンプ（ＭＰ）の２段構成のドライ真空ポンプ１０を示している。生成物の堆積は、ブースターポンプ（ＢＰ）とメインポンプ（ＭＰ）のどちらにも起こり得る。ブースターポンプ（ＢＰ）内に堆積した生成物の除去は、ドライ真空ポンプ１０の吸気側から行う。この場合に、ブースターポンプ（ＢＰ）に堆積している生成物を昇華させると、一部の液状化した生成物が下方に配置されるメインポンプ（ＭＰ）側に流れ込むとともに途中の接続管にも付着すると考えられる。そのため、後段、前段の順で生成物を昇華させる場合、再度、後段の加熱クリーニングを実施する可能性が生じ得る。これに対し、前段、後段の順で加熱クリーニングを行うことで生成物を効率よく昇華させることができる。そこで、第１の実施の形態では、ブースターポンプ（ＢＰ）内の生成物の堆積を想定して、後段加熱クリーニング工程（Ｓ１１４）よりも先に前段加熱クリーニング工程（Ｓ１１２）を実施すると好適である。

後段加熱クリーニング工程（Ｓ１１４）として、制御回路１１０は、バルブ２２を閉じ、バルブ２４を開ける。そして、制御回路１１０による制御の下、加熱窒素ガス生成装置１４－２は、加熱窒素ガス生成装置１４－１とは独立に不活性ガスを通過させ、通過中の不活性ガスを加熱し、停止しているドライ真空ポンプ１０の排気口４２に排気配管５２を介して加熱された不活性ガスを放出する。

ポンプ再生機構１００の外部から加熱窒素ガス生成装置１４－２に不活性ガスを供給する。不活性ガスとして、例えば、Ｎ_２ガス、或いはＡｒガスを用いると好適である。以下、例えば、Ｎ_２ガスを用いる場合を説明する。供給されたＮ_２ガスは、図５に示したように、配管１１２を通過する。ヒータ制御回路１１６による制御の下、ヒータ１１４は、配管１１２内を通過するＮ_２ガスを加熱し、加熱されたＮ_２ガス（Ｈｏｔ Ｎ_２ガス）は配管１１２出口から放出される。放出されたＨｏｔ Ｎ_２ガスは、ドライ真空ポンプ１０の排気口４２に供給される。ここで、加熱する温度は、堆積する生成物の蒸気圧曲線に応じて、昇華する温度に設定されればよい。例えば、２００～３００℃程度に設定すると好適である。

Ｈｏｔ Ｎ_２ガスは、ドライ真空ポンプ１０の排気口４２からドライ真空ポンプ１０内に侵入し、ドライ真空ポンプ１０の内部温度を上昇させる。これにより、ドライ真空ポンプ１０の内部に堆積する生成物を昇華させる。ドライ真空ポンプ１０の排気口４２側は、補助真空ポンプ１６により排気されているので、堆積する生成物の蒸気圧曲線に応じて昇華が可能な圧力状態を維持できる。

ドライ真空ポンプ１０の排気口４２からのＨｏｔ Ｎ_２ガスの侵入により、排気口４２側から吸気口４０側に向かって徐々に内部に堆積する生成物を昇華させる。例えば、前段加熱クリーニング工程（Ｓ１１２）によりドライ真空ポンプ１０内で上流側と下流側とが完全に遮断される閉塞状態を解消できなかった場合では、排気口４２から侵入したＨｏｔ Ｎ_２ガスによる加熱によって、閉塞箇所の生成物を昇華させることができる。昇華されたガスは、補助真空ポンプ１６により排気される。これにより、完全に遮断された状態からガスが通過可能な状態（通気状態）にすることができる。ガスが通過可能な状態になれば、前段加熱クリーニング工程（Ｓ１１２）により除去しきれなかった生成物が存在する場合でも、吸気口４０側に向かって生成物の昇華を進めることができる。

後段加熱クリーニング工程（Ｓ１１４）を予め設定された時間、実施した後、復旧確認工程（Ｓ１１６）に進む。例えば、１～５時間程度実施する。

復旧確認工程（Ｓ１１６）として、ドライ真空ポンプ１０に電源ケーブルを接続し、電力を供給した状態で、制御回路１１０は、ドライ真空ポンプ１０に起動信号を送信する。或いは作業員がドライ真空ポンプ１０の起動スイッチをＯＮにする。これにより、ドライ真空ポンプ１０が再起動するかどうかを確認する。その際、ドライ真空ポンプ１０のローターの回転軸端に外部から工具を差し込み、ブースターポンプのローターを手動で回す動作を行い、ローターが回転することを確認し、同様に、メインポンプのローターを手動で回す動作を行い、ローターが回転することを確認した後で、ドライ真空ポンプ１０を再起動させるとなお良い。ドライ真空ポンプ１０が再起動する場合、再生完了として、終了する。ドライ真空ポンプ１０が再起動せず、過負荷状態である場合に、プラズマクリーニング工程（Ｓ１２２）に進む。

制御回路１１０は、停止しているドライ真空ポンプ１０に加熱された不活性ガスを放出する加熱クリーニング処理と、停止しているドライ真空ポンプにクリーニングガスの成分のラジカルを放出するプラズマクリーニング処理とを切り替える制御を行う。ここでは、加熱クリーニング処理からプラズマクリーニング処理へと切り替える制御を行う。

プラズマクリーニング工程（Ｓ１２２）として、まず、制御回路１１０は、バルブ２２，２４を閉じ、バルブ２６を開ける。そして、制御回路１１０による制御の下、プラズマ生成装置１２は、クリーニングガスを通過させ、通過中のクリーニングガスの雰囲気にプラズマを生成し、停止しているドライ真空ポンプ１０の吸気口４０に吸気配管５０を介してプラズマにより生成されるクリーニングガスの成分のラジカルを放出する。

図７は、第１の実施におけるプラズマ生成装置の内部構成の一例を示す図である。図７において、プラズマ生成装置１２は、導電性材料の配管１０２と導電性材料の内部電極１０４とプラズマ生成回路１０６とを有する。内部電極１０４は、例えば、配管１０２内に配置される。内部電極１０４は、例えば、パイプ状に形成される。例えば、断面が配管１０２と同様の円形に形成される。配管１０２の外周面に接続された導入端子ポートから導入端子１０５を配管１０２内部に導入し、導入端子１０５を内部電極１０４に接続する。

プラズマ生成装置１２の外部からＮＦ_３ガス等のクリーニングガスをプラズマ生成装置１２に供給する。ＮＦ_３ガスの他、Ａｒガスが希釈ガスとして合わせて供給される。クリーニングガスは、配管１０２内を通過する。プラズマ生成回路１０６は、通過中のクリーニングガスの雰囲気にプラズマを生成する。具体的には、プラズマ生成回路１０６は、配管本体１０２を接地された接地電極として、内部電極１０４に導入端子１０５を介して高周波（ＲＦ）電界を印加することで、内部電極１０４と配管１０２（接地電極）との間に高周波電圧を印加する。これにより内部電極１０４と配管１０２との間の空間にプラズマ（容量結合プラズマ：ＣＣＰ）を生成する。上流側から供給されるＮＦ_３ガス等のクリーニングガスを利用して、プラズマによるＦラジカルを生成する。そして、生成されたＦラジカルは吸気配管５０を介してドライ真空ポンプ１０の吸気口４０に放出される。かかるＦラジカルにより、ドライ真空ポンプ１０内に堆積する生成物を分解する。これにより、ドライ真空ポンプ１０内で高いクリーニング性能を発揮できる。ＮＦ_３ガスの反応式は、以下の式（１）に示すことができる。
（１） ２ＮＦ_３→６Ｆ^＊＋Ｎ_２

また、生成物との反応式は、以下の式（２）に示すことができる。
（２） Ｆ^＊＋ＳｉＯ_２→ＳｉＦ_４＋Ｏ_２
Ｆラジカルによる堆積物の分解後に生成される、例えば、ＳｉＦ_４は、揮発性が高いため、排気配管５２を通って補助真空ポンプ１６により排気される。

図８は、第１の実施形態におけるバイパス配管の作用を説明するための図である。図８の例では、ブースターポンプ（ＢＰ）と吸気口４０付近を示している。バイパス配管５４は、吸気配管５０内で折れ曲がり、吸気口４０を通ってケーシング８２内に差し込まれると良い。ケーシング８２内のローター８４近くまで延びるとなお良い。これにより、バイパス配管５４は、生成物が付着するローター付近の圧力で差動排気することができる。

プラズマクリーニングでは、ＮＦ_３、Ａｒを流した状態での圧力がプラズマを生成させることができる低圧の雰囲気に制御される。バイパス配管５４がない場合、圧力が上昇してしまいプラズマを生成することができなくなるおそれがある。そのためバイパス配管５４で差動排気することにより安定した圧力帯を維持できる。安定した圧力帯を維持することでプラズマを失火させない状態を維持できる。

ここで、上述した加熱クリーニングにより昇華された生成物と、プラズマクリーニングにより分解された生成物は、補助真空ポンプ１６による排気動作によりドライ真空ポンプ１０から排出される。排出された生成物の成分を含むガスは、トラップ２０を通過する。トラップ２０は、停止しているドライ真空ポンプ１０から排出される排出物の中から堆積物を回収する。

図９は、第１の実施形態におけるトラップの構成の一例を示す断面図である。図９の例において、トラップ２０は、筒状の本体１２２と、吸気口１２４と、排気口１２６とを有する。本体１２２内部は、仕切り板１２８により、流路が長くなるように調整される。流路を長くすることで、侵入したガスが触れる本体１２２内壁及び仕切り板１２８の面積を大きくできる。本体１２２の内径を排気配管５２よりも大きくすることでガスの流速を遅くできる。トラップ２０内を通過するガスは、トラップ２０内で本体１２２内壁及び仕切り板１２８に接触することにより冷却される。これにより、トラップ２０内部で生成物２が固体化し、堆積する。よって、補助真空ポンプ１６側に移動する生成物の量を低減できる。トラップ２０内に堆積した生成物２は、本体１２２の両側のフランジ１２９を取り外し、内部を洗浄することで除去できる。これによりトラップ２０を再利用できる。

また、補助真空ポンプ１６から排気されたガスは、排ガス除害装置１８に進む。排ガス除害装置１８は、補助真空ポンプ１６を介してドライ真空ポンプ１０から排出されるガスを除害する。

図１０は、第１の実施形態における排ガス除害装置の構成の一例を示す断面図である。図１０の例では、水スクラバーを用いた湿式の排ガス除害装置１８の一例を示す。本体１３２下部には、溶液１３５、例えば、水が貯留される。本体１３２下部に貯留された溶液１３５はポンプ１３７により汲み上げられ、本体１３２上方のシャワーヘッド１３４へと運ばれる。本体１３２側面の吸気口１３４から導入された排ガスは、本体１３２内でシャワーヘッド１３４から放出される溶液１３５のシャワーを浴びながら上方の排気口１３８へ進む。これにより、排ガス中の微粒子を除去すると共に、その他の有害ガスを無害化することができる。排ガス除害装置１８は湿式に限らず、その他の方式の除害装置であっても構わない。排気口１３８から排気された無害化されたガスは、工場排気設備へと進む。

プラズマクリーニング工程（Ｓ１２２）を予め設定された時間、実施した後、内部ヒーティング工程（Ｓ１２４）に進む。例えば、１～５時間程度実施する。

内部ヒーティング工程（Ｓ１２４）として、制御回路１１０は、バルブ２６を閉じ、バルブ２２を開ける。そして、制御回路１１０の制御の下、加熱窒素ガス生成装置１４－１は、停止しているドライ真空ポンプ１０の吸気口４０に吸気配管５０を介して加熱された不活性ガス（Ｈｏｔ Ｎ_２ガス）を放出する。これにより、ドライ真空ポンプ１０の内部をＨｏｔ Ｎ_２ガスにより加熱する。

図１１は、第１の実施形態におけるドライ真空ポンプ内のケーシングとローターの状態の一例を示す図である。図１１の例では、ルーツ型のドライ真空ポンプ内の複数段のローターのうちの１つを示している。ローター１４４とケーシング１４２との間の隙間（クリアランス）は、例えば、サブミリオーダーの小さい寸法に制御されている。これは、ドライ真空ポンプの運転開始後、十分にローター１４４とケーシング１４２が温められた状態でかかる寸法になるように制御されている。ローター１４４を回転させる回転軸は熱膨張するため、常温下では、図１１（ａ）に示すように、ローター１４４は、回転軸の固定端側に寄せて配置される。これにより、ケーシング１４２壁面とローター１４４側面とのクリアランスＧ１は通常運転時より狭い状態となっている。プラズマクリーニング後に、かかる狭い箇所に生成物４がまだ付着して閉塞している場合、再起動できないこともあり得る。そこで、Ｈｏｔ Ｎ_２ガスを流して、ローター１４４とケーシング１４２を加熱してプラズマクリーニング後よりも温度を高くする。これにより、回転軸が熱膨張し、図１１（ｂ）に示すように、ケーシング１４２壁面とローター１４４側面とのクリアランスをＧ１よりも広いＧ２にできる。よって、生成物４が残っていた場合でも、ローター１４４とケーシング１４２との間に空間を作ることができる。かかる状態で、復旧確認工程（Ｓ１２６）を実施する。

復旧確認工程（Ｓ１２６）として、復旧確認工程（Ｓ１１６）と同様にしてドライ真空ポンプ１０が再起動するかどうかを確認する。ドライ真空ポンプ１０が再起動する場合、再生完了として、終了する。

以上により、内部に堆積した堆積物に起因して停止したドライ真空ポンプ１０を再起動可能に再生できる。

なお、ドライ真空ポンプ１０が再起動しない場合、加熱クリーニング処理に戻って再度、前段加熱クリーニング工程（Ｓ１１２）以下の工程を実施しても良い。

以上のように、第１の実施形態によれば、オーバーホールせずに停止したドライ真空ポンプ１０を再起動させることができる。

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、上述した例では、２つの加熱窒素ガス生成装置１４－１，１４－２を用いていたが、１つの加熱窒素ガス生成装置１４－１で生成されるＨｏｔ Ｎ_２ガスを２系統に分岐して使用してもよい。

また、内部ヒーティング工程（Ｓ１２４）において、Ｈｏｔ Ｎ_２ガスの供給による加熱の仕方を説明したが、これに限るものではない。例えば、ケーシング外部からヒータ（例えば、ジャケットヒータ）により加熱しても構わない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのドライ真空ポンプの再生機構及びドライ真空ポンプの再生方法は、本発明の範囲に包含される。

１０ ドライ真空ポンプ、１２ プラズマ生成装置、１４ 加熱窒素ガス生成装置、１６ 補助真空ポンプ、１８ 排ガス除害装置、２０ トラップ、５０ 吸気配管、５２，５６ 排気配管、５４ バイパス配管、１００ ポンプ再生機構、１１０ 制御回路

Claims (6)

1. 内部に堆積した堆積物に起因して停止したドライ真空ポンプを再起動可能に再生させるドライ真空ポンプの再生機構であって、
   ドライ真空ポンプの吸気口に接続される吸気配管と、
   前記ドライ真空ポンプの排気口に接続される排気配管と、
   前記排気配管を介して、停止している前記ドライ真空ポンプ内を排気する補助真空ポンプと、
   第１のガスを通過させ、通過中の前記第１のガスの雰囲気にプラズマを生成し、停止している前記ドライ真空ポンプの前記吸気口に前記吸気配管を介して前記プラズマにより生成される前記第１のガスの成分のラジカルを放出するプラズマ生成装置と、
   第２のガスを通過させ、通過中の前記第２のガスを加熱し、停止している前記ドライ真空ポンプの前記吸気口に前記吸気配管を介して加熱された第２のガスを放出する第１のガス加熱装置と、
   前記ドライ真空ポンプを介さずに前記吸気配管と前記排気配管とを接続するバイパス配管と、
   を備えたことを特徴とするドライ真空ポンプの再生機構。
2. 前記排気配管に配置され、停止している前記ドライ真空ポンプから排出される排出物の中から前記堆積物を回収するトラップをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のドライ真空ポンプの再生機構。
3. 前記補助真空ポンプの排気口側に配置され、前記補助真空ポンプを介して前記ドライ真空ポンプから排出されるガスを除害する排ガス除害装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のドライ真空ポンプの再生機構。
4. 停止している前記ドライ真空ポンプに前記加熱された第２のガスを放出する処理と、停止している前記ドライ真空ポンプに前記第１のガスの成分のラジカルを放出する処理とを切り替える制御を行う制御回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のドライ真空ポンプの再生機構。
5. 前記第１のガス加熱装置とは独立して前記第２のガスを通過させ、通過中の前記第２のガスを加熱し、停止している前記ドライ真空ポンプの前記排気口に前記排気配管を介して加熱された第２のガスを放出する第２のガス加熱装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のドライ真空ポンプの再生機構。
6. 内部に堆積した堆積物に起因して停止したドライ真空ポンプを再起動可能に再生させるドライ真空ポンプの再生方法であって、
   停止しているドライ真空ポンプの吸気口に、加熱された不活性ガスを放出する工程と、
   停止しているドライ真空ポンプの排気口に、加熱された不活性ガスを放出する工程と、
   停止している前記ドライ真空ポンプの吸気口にプラズマにより生成されるクリーニングガスの成分のラジカルを放出する工程と、
   を備えたことを特徴とするドライ真空ポンプの再生方法。

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