JP5837351B2

JP5837351B2 - 排気系システム

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Publication number: JP5837351B2
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Inventors: 豊司篠原; 興太郎川村; 中澤　敏治; 敏治中澤
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Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2015-12-24
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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、チャンバから排出された排ガスを処理する排ガス処理装置などを備えた排気系システム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。また、プロセスチャンバから排出される排ガスには、ＳｉＨ_４のように燃焼爆発の危険性が高いガスも含まれているため、希釈用Ｎ_２ユニットからＮ_２ガスを排ガス中に添加して排ガスを希釈することも行われている。また、プロセスチャンバ以外にも製造装置のトランスファチャンバやロードロックチャンバなどの各種チャンバからの排気も真空ポンプや排ガス処理装置に接続され、処理することがある。

このように、半導体製造装置、液晶パネル製造装置、ＬＥＤ製造装置等におけるチャンバの排気系システムは、真空ポンプ、希釈用Ｎ_２ユニット、排ガス処理装置等を備えており、排気系システムの各機器は製造装置からの信号によってＯＮ／ＯＦＦ制御されるようになっている。例えば、半導体製造装置がＬＰ−ＣＶＤ装置の場合には、製造装置において、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、チャンバ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，ＣｌＦ_３，ＮＦ_３等）をチャンバ内に供給して排気する。真空ポンプは、チャンバの真空引き工程を開始する際に製造装置から真空引き開始信号を受けて起動し、チャンバの大気圧復帰工程の際に、製造装置から大気圧復帰工程信号を受けて停止するようになっている。また、排ガス処理装置は、プロセスチャンバにおける成膜工程を開始する際に製造装置から成膜工程開始信号を受けて起動し、成膜工程の終了後に所定時間運転して停止するようになっている。希釈用Ｎ_２ユニットも同様に製造装置からの信号を受けてＮ_２ガスの供給および供給停止を行っている。このように、排気系システムの各機器は、製造装置における所定の運転工程の開始・終了等の信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御されるようになっている。

特開平９−８６１号公報特開２００１−１８９２７７号公報

上述したように、従来の半導体製造装置等のチャンバの排気系システムにおいては、製造装置における所定の運転工程の信号に基づいて真空ポンプ、排ガス処理装置、希釈用Ｎ_２ユニット等の運転制御を行っている。真空ポンプ、排ガス処理装置および希釈用Ｎ_２ユニットは、チャンバに供給されるガスの種類やガス流量によって最適な運転条件がそれぞれ異なってくるが、従来においてはこの点は全く考慮されていなかった。例えば、チャンバに供給されるガスの種類およびガス流量と、真空ポンプの到達圧力および排気速度（すなわち、真空ポンプの排気能力）とは相関関係があるが、従来にあっては、チャンバに供給されるガスの種類およびガス流量に拘らず、予め定めておいた仕様に基づいて真空ポンプを運転することが行われていた。そのため、真空ポンプは、過剰な排気能力で運転されることがあった。

また、燃焼式排ガス処理装置にあっては、チャンバに供給されるガスの種類およびガス流量と、排ガス処理装置の燃料、酸素および空気の各供給量（すなわち、排ガス処理装置の燃焼能力）とは相関関係があるが、従来にあっては、チャンバに供給されるガスの種類およびガス流量に拘らず、予め定めておいた仕様に基づいて排ガス処理装置を運転することが行われていた。そのため、排ガス処理装置は、過剰な燃焼能力で運転されることがあった。
さらに、希釈用Ｎ_２ユニットにおいても、チャンバからの排ガスに希釈用Ｎ_２を過剰に供給することが行われていた。
そのため、従来の製造装置の排気系システムにあっては、排気システムを構成する各機器において過剰なエネルギー消費となり、また排気システム全体としても過剰なエネルギー消費となることがあった。

また、製造装置等の排気系システムにおいては、真空ポンプ、排ガス処理装置、接続配管等に反応生成物が粉体となって付着するため、製造装置からクリーニングガスを流して排気系システムの各機器を洗浄することが行うことがある。この場合、従来にあっては、運転実績から蓄積されたデータに基づいてクリーニングガスを流して排気系システムをクリーニングしていたため、適切なタイミングで排気系システムをクリーニングしていたわけではなく、クリーニングのタイミングが遅れる場合には粉体による配管閉塞や真空ポンプ停止が起こり、逆にクリーニングのタイミングが早い場合にはクリーニングガスの消費量に無駄が生じていた。

さらに、排ガス処理装置においては、排ガスに燃料、酸素および空気を供給して燃焼させた後に燃焼後の粉体等の残渣を水シャワーで捕捉してタンクに貯留しているため、タンク内の排液処理およびタンクの洗浄等のメンテナンスが必要となる。この場合、従来にあっては、排ガス処理装置におけるタンク内の排液処理およびタンクの洗浄等のメンテナンスは、製造装置側のウエハ処理枚数等の情報に基づいて行っていたため、排ガス処理装置の処理能力にまだ充分な余裕がある場合が多かった。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、半導体、液晶、ＬＥＤ等を製造する製造装置における運転工程、製造装置に供給されるガスの種類およびガス流量を排気系システムのコントローラに入力することにより、真空ポンプ、排ガス処理装置、希釈Ｎ_２ユニット等を最適な運転条件で運転することができ、また排気系システム側の機器のメンテナンス要求等を製造装置側に出力することにより、適正なタイミングで排気系システムの機器をメンテナンスできる排気系システムを提供することを目的とする。

本発明の排気系システムの第１の態様は、半導体デバイス又は液晶又はＬＥＤ又は太陽電池を製造する製造装置のチャンバを排気する排気系システムにおいて、前記チャンバを真空排気する真空ポンプ装置と、前記チャンバから排気された排ガスを処理する排ガス処理装置と、前記製造装置と前記真空ポンプ装置と前記排ガス処理装置とを接続する配管と、前記真空ポンプ装置及び／又は排ガス処理装置を制御するコントローラとを備え、前記製造装置の運転工程、前記製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量の情報を前記コントローラに入力して前記真空ポンプ装置及び／又は排ガス処理装置を制御するようにし、前記真空ポンプ装置は、２段の圧縮段を有する第１真空ポンプと２段の圧縮段を有する第２真空ポンプとから構成され、前記第１真空ポンプに前記チャンバに接続されるポンプ吸気口が設けられ、前記第２真空ポンプに前記排ガス処理装置に接続されるポンプ排気口が設けられ、前記第２真空ポンプの２段の圧縮段の段間部の圧力を圧力センサで測定し、前記コントローラは測定した圧力値に基づいてポンプ吸気口からポンプ内部にプロセスガスが導入されているか否かを判断し、前記コントローラは、前記製造装置に供給されたガスの種類とガスの積算供給量から前記真空ポンプ装置又は排ガス処理装置にメンテナンスが必要となる時期又はメンテナンスが必要となるまでの被処理ガスの種類と残供給可能量を予測し、この予測情報を前記製造装置に出力することを特徴とする。

本発明によれば、製造装置の運転工程、製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量の情報をコントローラに入力して真空ポンプ装置又は排ガス処理装置を制御するようにしたため、製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量に応じて、真空ポンプ装置を最適な排気能力で運転することができ、また排ガス処理装置を最適な処理能力で運転することができる。したがって、真空ポンプ装置における使用電力を削減することができ、また排ガス処理装置における燃料等を削減することができ、省エネルギを達成できる。
本発明によれば、排気系システムの機器におけるメンテナンスの時期が予測できるため、製造装置の運転工程を排気系システムのメンテナンス時期を考慮して決定できる。

本発明の好ましい態様によれば、前記コントローラは、前記製造装置の運転工程、前記製造装置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Ｎ_２ガスの供給量、水の供給量、電力、燃料と酸素と空気の各供給量、ヒーター温度、プラズマ出力のいずれか１つ以上を制御することを特徴とする。
本発明によれば、製造装置の運転工程、製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量に基づいて、たとえば真空ポンプ装置へのＮ_２ガスの供給量を制御することができるため、適量のＮ_２が真空ポンプ装置に供給できるので、真空ポンプ装置の安定運転を可能にし、可燃性ガスの爆発、着火を防止することができる。また、前記コントローラは、前記製造装置の運転工程、前記製造装置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、水の供給量、電力、燃料と酸素と空気の各供給量を最適な量に制御することができる。したがって、水の供給量、電力、燃料と酸素と空気の各供給量を削減することができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記真空ポンプ装置又は排ガス処理装置にメンテナンスが必要になったときに、前記コントローラはメンテナンス要求の情報を前記製造装置に出力することを特徴とする。
本発明によれば、真空ポンプ装置又は排ガス処理装置にメンテナンスが必要になったときに、コントローラはメンテナンス要求の情報を製造装置に出力するため、適正なタイミングで真空ポンプ装置または排ガス処理装置をメンテナンスすることができる。したがって、排気系システムの機器故障の防止を図ることができ、製造装置の安全稼働を確保することができる。

本発明の好ましい態様は、前記コントローラは、前記製造装置の運転工程、前記製造装置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前記真空ポンプ装置の回転速度を制御することを特徴とする。
本発明によれば、製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量に応じて真空ポンプ装置を最適な回転速度に制御することができる。したがって、真空ポンプ装置を製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量に対して最適な排気能力で運転できる。

本発明の好ましい態様は、前記コントローラは、前記製造装置の運転工程、前記製造装置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前記排ガス処理装置の燃料、酸素および空気の供給量、ヒーター温度、プラズマ出力のいずれか１つ以上を制御することを特徴とする。
本発明によれば、製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量に対して、排ガス処理装置の燃料、酸素、空気の供給量を最適な量に制御することができる。したがって、排ガス処理装置における排ガス処理を安定して行うことができるとともに、燃料、酸素、空気の供給量を削減することができる。

本発明の好ましい態様は、前記メンテナンス要求の情報は、前記製造装置に供給されたガスの種類とガスの積算供給量から得ることを特徴とする。
本発明によれば、製造装置に供給されたガスの種類およびガスの積算供給量は、排気系システムの機器が担う経時的な負荷に対応しているため、排気系システムの各機器のメンテナンスの時期の指標として有効なものである。製造装置からコントローラに製造装置の運転工程、供給ガス種、供給ガス流量が入力されると、コントローラは、入力された供給ガス流量を積算することにより製造装置に供給したガスの積算供給量を計算し、排気系システムの機器でメンテナンスが必要となる積算供給量に到達した時点で、製造装置へメンテナンス要求出力を出す。この場合、メンテナンスが必要となる機器は、粉体が付着する真空ポンプ装置や粉体や排液が溜まる排ガス処理装置が代表的機器である。勿論、他の機器もメンテナンス要求の対象となる。このように、排気系システム側から製造装置へメンテナンス要求を出すことができるため、排気系システムの機器の適正なメンテナンスおよび清掃を行うことができる。

本発明の好ましい態様は、前記チャンバから排気される排ガスにＮ_２ガスを添加するＮ_２ユニットを備え、前記製造装置の運転工程、前記製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量の情報をコントローラに入力して前記Ｎ_２ユニットを制御するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、製造装置の運転工程、製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量に基づいて希釈用Ｎ_２ガス（またはＨＯＴＮ_２ガス）の供給を制御することができるため、Ｎ_２ガスの供給量を削減できる。また、適量のＮ_２が真空ポンプ装置や接続配管に供給できるため、真空ポンプ装置の安定運転を可能にし、可燃性ガスの爆発、着火を防止することができる。

本発明の好ましい態様は、前記製造装置と前記真空ポンプ装置と前記排ガス処理装置とを接続する配管の少なくとも一部を加熱する配管ヒータを備え、前記製造装置の運転工程、前記製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量の情報をコントローラに入力して前記配管ヒータを制御するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、製造装置の運転工程に応じて配管ヒータをタイミングよくＯＮ／ＯＦＦさせ、かつ製造装置の運転工程、製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量に応じて配管ヒータを最適な温度に制御できるので、配管ヒータにおける使用電力を削減して省エネルギを達成できる。また、同時に、粉体が接続配管や真空ポンプ装置等の機器内に堆積して配管閉塞や真空ポンプ停止が起こることを防止できる。

本発明の好ましい態様によれば、前記製造装置からクリーニングガスを排気して前記排気系システムの各機器をクリーニングするようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、排気系システムが清掃タイミングになった時点で製造装置からクリーニングガスを排気し、排気系システムの接ガス部分に付着した粉体を除去することができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記真空ポンプ装置又は前記排ガス処理装置又は前記配管に粉体が付着して前記クリーニングが必要になったときに、前記コントローラは前記クリーニングの要求の情報を前記製造装置に出力することを特徴とする。
本発明によれば、真空ポンプ装置、排ガス処理装置、接続配管等に所定量の粉体の付着が発生したことを検知し、排気系システムにおけるこれらの機器から粉体付着が発生したことを製造装置に対して出力し、信号を受信した製造装置はＨＦ，ＣｌＦ_３，ＮＦ_３などのクリーニングガスを製造装置出口に放出する。排気系システムにおける粉体付着検知は、圧力（真空ポンプ排気圧力、排ガス処理装置流入圧力など）、真空ポンプ負荷率、製造装置からのガス種と放出時間等で検知することができる。本発明によれば、粉体による配管閉塞の防止、粉体による真空ポンプ停止の防止、粉体清掃時間の短縮が可能となる。

本発明の好ましい態様は、前記コントローラは、排気系システムの機器の全体を制御するコントローラからなるか、または前記排気系システムの各機器を制御する個別のコントローラからなることを特徴とする。

本発明の排気系システムの制御方法の第１の態様は、半導体デバイス又は液晶又はＬＥＤ又は太陽電池を製造する製造装置のチャンバを排気する排気系システムの制御方法において、前記排気系システムは、前記チャンバを真空排気する真空ポンプ装置と、前記チャンバから排気される排ガスを処理する排ガス処理装置と、前記真空ポンプ装置及び／又は排ガス処理装置を制御するコントローラとを備え、前記製造装置の運転工程、前記製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量の情報を前記コントローラに入力して前記真空ポンプ装置及び／又は排ガス処理装置を制御し、前記真空ポンプ装置は、２段の圧縮段を有する第１真空ポンプと２段の圧縮段を有する第２真空ポンプとから構成され、前記第１真空ポンプに前記チャンバに接続されるポンプ吸気口が設けられ、前記第２真空ポンプに前記排ガス処理装置に接続されるポンプ排気口が設けられ、前記第２真空ポンプの２段の圧縮段の段間部の圧力を圧力センサで測定し、前記コントローラは測定した圧力値に基づいてポンプ吸気口からポンプ内部にプロセスガスが導入されているか否かを判断し、前記コントローラは、前記製造装置に供給されたガスの種類とガスの積算供給量から前記真空ポンプ装置又は排ガス処理装置にメンテナンスが必要となる時期又はメンテナンスが必要となるまでの被処理ガスの種類と残供給可能量を予測し、この予測情報を前記製造装置に出力することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記真空ポンプ装置又は排ガス処理装置にメンテナンスが必要になったときに、前記コントローラはメンテナンス要求の情報を前記製造装置に出力することを特徴とする。

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）製造装置の運転工程、製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量の情報をコントローラに入力して真空ポンプ及び／又は排ガス処理装置を制御するようにしたため、製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量に応じて、真空ポンプ装置を最適な排気能力で運転することができ、また排ガス処理装置を最適な処理能力で運転することができる。したがって、プロセス性能を低下させることなく真空ポンプ装置における使用電力を削減することができ、また排ガス処理装置における燃料や使用電力等を削減することができ、省エネルギを達成できる。
（２）真空ポンプ又は排ガス処理装置にメンテナンスが必要になったときに、コントローラはメンテナンス要求の情報を製造装置に出力するため、適正なタイミングで真空ポンプ装置または排ガス処理装置をメンテナンスすることができる。したがって、排気系システムの機器故障の防止を図ることができ、製造装置の安全稼働を確保することができる。
（３）製造装置の運転工程、製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量に基づいて希釈用Ｎ_２ガス（またはＨＯＴＮ_２ガス）の供給を制御することができるため、Ｎ_２ガスの供給量を削減できる。また、適量のＮ_２が真空ポンプ装置や接続配管に供給できるために、真空ポンプの安定運転を可能にし、可燃性ガスの爆発、着火を防止することができる。
（４）製造装置の運転工程に応じて配管ヒータをタイミングよくＯＮ／ＯＦＦさせ、かつ製造装置の運転工程、製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量に応じて配管ヒータを最適な温度に制御できるので、配管ヒータにおける使用電力を削減して省エネルギを達成できる。また、同時に、粉体が接続配管や真空ポンプ装置等の機器内に堆積して配管閉塞や真空ポンプ停止が起こることを防止できる。
（５）排気系システムが清掃タイミングになった時点で製造装置からクリーニングガスを排気し、排気系システムの接ガス部分に付着した粉体を除去することができる。したがって、粉体による配管閉塞の防止、粉体による真空ポンプ停止の防止、粉体清掃時間の短縮が可能となる。

図１は、本発明の排気系システムの基本構成を示す模式図である。図２は、排気系システムの最上流側にある真空ポンプ装置の一例を示す模式図である。図３は、図１に示す多段真空ポンプの各圧縮段における排気速度及び圧力の関係を示す図である。図４は、排気系システムの最下流側にある排ガス処理装置を示す模式図である。図５は、製造装置と排気系システムのコントローラとの間で行われる情報の入出力と、コントローラと真空ポンプ装置，希釈用Ｎ_２ユニット，排ガス処理装置，配管ヒータとの間で行われる各種制御を説明する模式図である。図６は、製造装置との通信機能と製造装置の排気側に設置された排気系機器の運転制御機能を備えたコントローラの一例を示す模式図である。図７は、製造装置との通信機能と各排気系機器の制御ユニット（または機器付属のコントローラ）との通信機能を備えたコントローラの一例を示す模式図である。図８は、製造装置との通信機能と各排気系機器との通信機能を各排気系機器に付属した制御ユニットに備えた一例を示す模式図である。

以下、本発明に係る排気系システムの実施形態について図１乃至図５を参照して詳細に説明する。なお、図１から図５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は、本発明の排気系システムの基本構成を示す模式図である。図１においては、製造装置として半導体製造装置におけるＣＶＤ装置を例に挙げて説明する。
図１に示すように、製造装置１は、排気系システム２に接続されている。排気系システム２は、真空ポンプ装置３と、希釈用Ｎ_２ユニット４と、排ガス処理装置５と、コントローラ６と、製造装置１と真空ポンプ装置３と排ガス処理装置５とを接続する接続配管７とを備えている。製造装置１がＣＶＤ装置の場合には、プロセスチャンバにおいて、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、チャンバ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，ＣｌＦ_３，ＮＦ_３等）をチャンバ内に供給して排気する。

また、排気系システム２の接続配管７には、配管ヒータ８が設置されるとともにゲートバルブＶ１、バイパスバルブＶ２等の各種バルブが設置されている。図１では、配管ヒータ８が真空ポンプ装置３の上流側に設置された例が図示されているが、配管ヒータ８は真空ポンプ装置３の下流側にも設置されている（図示せず）。排気系システム２は、１つの筐体内に真空ポンプ装置３，希釈用Ｎ_２ユニット４，排ガス処理装置５，コントローラ６，接続配管７，配管ヒータ８の全ての機器が搭載されていてもよいし、各機器が個別に設置されていてもよい。排ガス処理装置５は排気ダクトに接続され、バイパスバルブＶ２も排気ダクトに接続されている。

次に、排気系システムを構成する各機器の詳細について説明する。
図２は、排気系システム２の最上流側にある真空ポンプ装置３の一例を示す模式図である。図２に示すように、真空ポンプ装置３は、２段の圧縮段を有する第１真空ポンプ１０と、２段の圧縮段を有する第２真空ポンプ２０とから主に構成されており、第１真空ポンプ１０にポンプ吸気口１１が設けられ、第２真空ポンプ２０にポンプ排気口２１が設けられている。そして、第１真空ポンプ１０の排気口１８と第２真空ポンプ２０の吸気口２２とは連結管２３で互いに接続されている。

第１真空ポンプ１０は、一対のルーツ型ポンプロータ１３（図２では１つのポンプロータのみを示す）を有するルーツ型真空ポンプであり、１段ルーツ部１４と２段ルーツ部１５の２段の圧縮段が内部に備えられている。第２真空ポンプ２０は、一対のスクリュー型ポンプロータ２４（図２では１つのポンプロータのみを示す）を有するスクリュー型真空ポンプであり、１段スクリュー部２５と２段スクリュー部２６の２段の圧縮段が内部に備えられている。第１真空ポンプ１０は一対のルーツ型ポンプロータ１３を回転駆動するモータ３０を備えている。第２真空ポンプ２０は一対のスクリュー型ポンプロータ２４を回転駆動するモータ３１を備えている。モータ３０，３１は、速度制御が可能な可変速モータから構成されている。

第１真空ポンプ１０のポンプ吸気口１１には、製造装置１から延びる接続配管７が接続されている。第２真空ポンプ２０のポンプ排気口２１には接続配管７が接続され、この接続配管７を介して気体（プロセスガス）が排ガス処理装置５に排気される。このように、この例の多段真空ポンプ装置は、互いに直列に接続された第１真空ポンプ１０と第２真空ポンプ２０を有し、第２真空ポンプ２０が第１真空ポンプ１０よりも下流側に配置されている。すなわち、第１真空ポンプ１０はブースタポンプとして機能し第２真空ポンプ２０よりも真空側に配置され、第２真空ポンプ２０はメインポンプとして機能し第１真空ポンプ１０よりも大気側に配置されている。第２真空ポンプ２０は、大気圧下で起動可能に構成されている。

最終圧縮段である第２真空ポンプ２０の２段スクリュー部２６の吸気側、すなわち第２真空ポンプ２０の１段スクリュー部２５と２段スクリュー部２６の段間部２７には、該段間部（最終圧縮段の吸気側）２７内の圧力を測定する圧力センサ２８が設置されている。また、この段間部２７には、ここにＮ_２ガスを導入する配管２９が接続されており、配管２９には、バルブＶ５が設置されている。圧力センサ２８及びバルブＶ５は、信号線及び／または動力線を介してコントローラ６と接続されている。

このような構成の真空ポンプ装置では、下流側の第２真空ポンプ２０の方が第１真空ポンプ１０よりも大気側に近いため、第２真空ポンプ２０の内部圧力は第１真空ポンプ１０の内部圧力よりも高くなる。このために、凝縮性ガスを排気する場合、凝縮性ガスの副生成物は、第２真空ポンプ２０の内部、特に圧力が最も高くなる、最終圧縮段の２段スクリュー部２６で析出しやすくなる。また腐食性ガスを排気する場合も同様に、最終圧縮段の２段スクリュー部２６で圧力及び温度が高くなるため、２段スクリュー部２６での腐食環境が厳しくなる。

そこで、この例の真空ポンプ装置では、第２真空ポンプ２０の１段スクリュー部２５と２段スクリュー部２６との段間部２７に圧力センサ２８とＮ_２ガスを導入する配管２９を設け、段間部２７の圧力を測定するとともに、測定した圧力値に応じて、Ｎ_２ガス導入配管２９よりポンプ内部へ導入するＮ_２ガスのガス量を制御するようにしている。Ｎ_２ガス導入配管２９は希釈用Ｎ_２ユニット４に接続されている。

この種の真空ポンプ装置にあっては、図３に示すように、プロセスガスＱがポンプ内部に導入されてポンプ内部を流れる時、１段ルーツ部１４における排気速度Ｓ１、２段ルーツ部１５における排気速度Ｓ２、１段スクリュー部２５における排気速度Ｓ３、及び２段スクリュー部２６における排気速度Ｓ４の間には、消費動力削減の観点から、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３＞Ｓ４となる関係がある。

ここで、実際の使用領域における各圧縮段の排気速度が圧力に拠らず一定とすれば、凝縮性ガスや腐食性ガス等のプロセスガスの希釈効果、すなわちプロセスガスの分圧を低減できる効果を発揮できるのは、最終圧縮段である第２真空ポンプ２０の２段スクリュー部２６のみである。これは、最終圧縮段以外の圧縮段の動作圧力はその下流側の圧縮段の排気容量で、つまり１段ルーツ部１４の動作圧力は２段ルーツ部１５の排気容量で、２段ルーツ部１５の動作圧力は１段スクリュー部２５の排気容量で、１段スクリュー部２５の動作圧力は２段スクリュー部２６の排気容量でそれぞれ決まるためである。２段スクリュー部（最終圧縮段）２６は、下流側が大気圧に開放されるため、ポンプ内部にＮ_２ガスを導入することによる圧力上昇が発生し難く、このため、ポンプ内部に導入されたＮ_２ガスの割合でプロセスガスの分圧を低減することが可能となる。

また、図３に示すように、ある一定量のプロセスガスＱがポンプ内部に導入されて流れる場合、１段ルーツ部１４の入口圧力Ｐ１、２段ルーツ部１５の入口圧力Ｐ２、１段スクリュー部２５の入口圧力Ｐ３、２段スクリュー部２６の入口圧力Ｐ４及び２段スクリュー部２６の出口圧力Ｐ５は、Ｐ１＝Ｑ／Ｓ１、Ｐ２＝Ｑ／Ｓ２、Ｐ３＝Ｑ／Ｓ３、Ｐ４＝Ｑ／Ｓ４、Ｐ５＝大気圧となる。各圧縮段の排気速度は、前述した通り、消費動力削減の観点から、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３＞Ｓ４に設定されており、このため、プロセスガスＱがポンプ内部を流れる時の圧力値の変化量は、第２真空ポンプ２０の２段スクリュー部２６の入口圧力Ｐ４で最も大きくなる。したがって、ポンプ内部で圧力値の変化が最も大きい第２真空ポンプ２０の２段スクリュー部２６の入口圧力Ｐ４、つまり第２真空ポンプ２０の１段スクリュー部２５と２段スクリュー部２６の段間部２７の圧力を測定することによって、ポンプ吸気口１１からポンプ内部にプロセスガスが導入されているか否かを判断することができる。

図２に示す真空ポンプ装置３によれば、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Ｎ_２ユニット４から希釈用のＮ_２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。
コントローラ６（図１参照）は、製造装置１の運転工程、製造装置１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真空ポンプ装置３に供給されるＮ_２ガスの流量を制御する。また、コントローラ６は、製造装置１の運転工程、製造装置１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真空ポンプ装置３に供給される水の流量、電力を制御する。

図２に示す真空ポンプ装置３においては、第１真空ポンプ１０をルーツ型真空ポンプで構成し、第２真空ポンプ２０をスクリュー型真空ポンプで構成したが、第１真空ポンプ１０と第２真空ポンプ２０をともにルーツ型真空ポンプで構成してもよい。なお、ルーツ型真空ポンプは、例えば、３葉のロータからなる一対のポンプロータを備えている。第２真空ポンプ２０が多段のルーツ型真空ポンプの場合には、希釈用のＮ_２ガスを最終圧縮段の吸気側からポンプ内部に導入すればよい。

図４は、排気系システム２の最下流側にある排ガス処理装置５を示す模式図である。図４に示すように、排ガス処理装置５は、排ガスを燃焼して酸化分解する燃焼式の加熱処理部４０と、この加熱処理部４０の後段に配置された排ガス洗浄部６０とを備えている。加熱処理部４０は、排ガスを燃焼する燃焼室４２と、燃焼室４２に旋回する火炎を形成するバーナ４１とを有している。排ガスは、バイパス弁（三方弁）４５を通じて加熱処理部４０に供給される。排ガス処理装置に不具合がある場合には、このバイパス弁４５が操作され、排ガスが排ガス処理装置に導入されずに、図示しないバイパス管に送られるようになっている。

燃料と酸素とは予め予混合器４６で混合されて混合燃料が形成され、この混合燃料がバーナ４１に供給されるようになっている。また、排ガスを燃焼（酸化）させるための酸素源となる空気がバーナ４１に供給される。バーナ４１は混合燃料を燃やして燃焼室４２に旋回炎を形成し、この旋回炎により排ガスを燃焼させる。バーナ４１の内部には図示しないＵＶセンサが配置されており、このＵＶセンサにより旋回炎が正常に形成されているかどうかが監視されている。ＵＶセンサの周囲には空気および窒素がパージガスとして供給されている。燃焼室４２の上部には水Ｗ１が供給されている。この水Ｗ１は燃焼室４２の内面に沿って流下し、燃焼室４２の内面に水膜Ｆを形成する。この水膜Ｆにより、旋回炎の熱から燃焼室４２が保護される。また、バーナ４１と燃焼室４２との間には、バーナ４１を冷却するための冷却水Ｗ２が流れる図示しない冷却水路が設けられている。

バーナ４１を通って燃焼室４２に導入された排ガスは、旋回炎により燃焼される。これにより、排ガスに含まれるシランやジシランなど可燃性ガスが酸化分解される。このとき、可燃性ガスの燃焼に伴い、副生成物としてシリカ（ＳｉＯ_２）が生成される。このシリカは微小な粉塵として排ガス中に存在する。

このような副生成物の一部は、バーナ４１や燃焼室４２の内面に堆積する。そこで、加熱処理部４０は、図示しないスクレーパを定期的に操作して、バーナ４１や燃焼室４２の内面に堆積した副生成物を掻き落とすように構成されている。燃焼室４２の下方には循環タンク５０が配置されている。循環タンク５０の内部には堰５１が設けられており、この堰５１によって上流側の第１の槽５０Ａと下流側の第２の槽５０Ｂとに区画されている。スクレーパにより掻き落とされた副生成物は、第１の槽５０Ａの底部に堆積する。また、燃焼室４２の内面を流下した水膜Ｆは第１の槽５０Ａに流入する。第１の槽５０Ａの水は、堰５１をオーバーフローして第２の槽５０Ｂに流れ込むようになっている。

燃焼室４２は冷却部５５を介して排ガス洗浄部６０と連通している。この冷却部５５は、燃焼室４２に向かって延びる配管５６と、この配管５６内に配置されたスプレーノズル５７とを有している。スプレーノズル５７は、配管５６を流れる排ガスに対向するように水を噴射する。したがって、加熱処理部４０により処理された排ガスは、スプレーノズル５７から噴射される水によって冷却される。水は、配管５６を通って循環タンク５０に回収されるようになっている。

冷却された排ガスは、次に排ガス洗浄部６０に導入される。この排ガス洗浄部６０は、水により排ガスを洗浄し、排ガスに含まれる微小な粉塵を除去する装置である。この粉塵は、主として、加熱処理部４０での酸化分解（燃焼処理）により生成された副生成物である。

排ガス洗浄部６０は、ガス流路６２を形成する壁部材６１と、ガス流路６２内に配置される第１のミストノズル６３Ａ、第１の水膜ノズル６３Ｂ、第２のミストノズル６４Ａ、および第２の水膜ノズル６４Ｂとを備えている。これらミストノズル６３Ａ，６４Ａ及び水膜ノズル６３Ｂ，６４Ｂは、ガス流路６２の中心部に位置し、略直線状に配列されている。第１のミストノズル６３Ａおよび第１の水膜ノズル６３Ｂは第１のノズルユニット６３を構成し、第２のミストノズル６４Ａおよび第２の水膜ノズル６４Ｂは第２のノズルユニット６４を構成する。したがって、本実施形態では、２組のノズルユニット６３，６４が設けられている。なお、ノズルユニットは１組でもよく、３組以上のノズルユニットを設けてもよい。

第１のミストノズル６３Ａは、第１の水膜ノズル６３Ｂよりも、排ガスの流れ方向において上流側に配置されている。同様に、第２のミストノズル６４Ａは、第２の水膜ノズル６４Ｂよりも上流側に配置されている。すなわち、ミストノズルと水膜ノズルとが交互に配置されている。ミストノズル６３Ａ，６４Ａ、水膜ノズル６３Ｂ，６４Ｂ、壁部材６１は、耐腐食性のある樹脂（例えばＰＶＣ：ポリ塩化ビニル）から構成されている。
第１のミストノズル６３Ａおよび第２のミストノズル６４Ａは、互いに同一の構成およびサイズを有しており、第１の水膜ノズル６３Ｂおよび第２の水膜ノズル６４Ｂは、互いに同一の構成およびサイズを有している。

第１のミストノズル６３Ａの上流側には、排ガスの流れを整流する整流部材７０が配置されている。この整流部材７０は、排ガスの圧力損失を生じさせて、ガス流路６２中の排ガスの流れを均一にする。整流部材７０は、酸による腐食を防ぐために、金属以外の材料で構成されていることが望ましい。整流部材７０の例として、樹脂で構成された不織材や、複数の開孔が形成された樹脂プレートが挙げられる。整流部材７０の上流側には、ミストノズル７１が配置されている。ミストノズル６３Ａ，６４Ａ，７１および水膜ノズル６３Ｂ，６４Ｂは、壁部材６１に取り付けられている。

図４に示すように、排ガスは、排ガス洗浄部６０の下部に設けられた配管５６から排ガス洗浄部６０の内部に導入される。排ガスは、排ガス洗浄部６０内を下から上に流れる。より詳しくは、配管５６から導入された排ガスは、まず、排ガス洗浄部６０のミストノズル７１に向かう。そして、排ガスは、ミストノズル７１により形成されたミストを通過し、整流部材７０により整流される。整流部材７０を通過した排ガスは均一な流れを形成し、ガス流路６２を低速で上昇する。ガス流路６２には、ミスト、水膜、ミスト、及び水膜がこの順に形成されている。

排ガスに含まれている直径１μｍ未満の微小な粉塵は、拡散作用（ブラウン運動）により、ミストを構成する水粒に容易に付着し、これによりミストに捕捉される。直径１μｍ以上の粉塵も、その多くは同様に水粒に捕捉される。水粒の径は約１００μｍであるので、この水粒に付着した粉塵のサイズ（径）は見かけ上大きくなる。したがって、粉塵を含む水粒は、下流側の水膜に慣性衝突により容易にぶつかり、水粒とともに粉塵は排ガスから除去される。ミスト捕捉されなかった比較的径の大きい粉塵も、同様にして水膜に捕捉され、除去される。このようにして水により洗浄された排ガスは、壁部材６１の上端部の排出ポート７７から排出される。

水膜との慣性衝突は、粉塵の径が１μｍ未満であると起こりにくいことが分かっている。本実施形態によれば、径が１μｍ未満の粉塵は、拡散作用（ブラウン運動）により水粒に付着しやすいので、微小な粉塵の多くは水粒に捕捉される。粉塵を捕捉した水粒は１μｍよりも大きな径を有するので、水膜との慣性衝突が起こりやすくなる。したがって、水粒は水膜に容易に捕捉される。

ガス流路６２を流れる排ガスの流速は遅いほうが好ましい。これは、排ガスの流速が遅いと、排ガス中に含まれる粉塵とミストとの接触時間が長くなり、結果として粉塵の除去率が高くなるからである。このような観点から、ガス流路６２の断面積は大きい方が好ましい。ガス流路６２内では、水膜はミストの上方に形成されている。したがって、水膜は、ミストの保護膜または傘のような役割を担い、上方から落ちてくる水滴からミストを保護する。その結果、水滴によるミストの崩壊が防止され、粉塵の除去率が向上する。

図４に示すように、排ガス洗浄部６０の下方には、上述した循環タンク５０が位置している。ミストノズル６３Ａ，６４Ａ，７１および水膜ノズル６３Ｂ，６４Ｂから供給された水は、循環タンク５０の第２の槽５０Ｂに回収される。第２の槽５０Ｂに貯留された水は、循環ポンプＰによりミストノズル６３Ａ，６４Ａ，７１および水膜ノズル６３Ｂ，６４Ｂに供給される。循環ポンプＰと排ガス洗浄部６０との間には熱交換器７９が配置されている。この熱交換器７９では、冷却水と循環水（循環タンク５０からの水）との間で熱交換が行われ、循環水が冷却される。冷却された循環水は、ミストノズルおよび水膜ノズルに供給される。同時に、循環水は、水Ｗ１として加熱処理部４０の燃焼室４２の上部に送られ、上述したように、燃焼室４２の内面に水膜Ｆを形成する。

上述のように、ミストノズル６３Ａ，６４Ａおよび水膜ノズル６３Ｂ，６４Ｂに供給される水は、循環タンク５０に回収された水であり、粉塵（副生成物など）を含んでいる。したがって、ガス流路６２を洗浄するために、排出ポート７７の上方に配置されたシャワーノズル８０から市水がガス流路６２に供給されるようになっている。シャワーノズル８０の上方には、ミストトラップ８１が設けられている。このミストトラップ８１は、その内部に複数の邪魔板を有しており、排出ポート７７を通り抜けたミストを捕捉する。このようにして、処理されて無害化された排ガスは、排気ダクト（図１参照）を介して最終的に大気に放出される。

循環タンク５０には水位センサ８５が設けられている。この水位センサ８５は第２の槽５０Ｂの水位を監視し、第２の槽５０Ｂの水位が所定の値を超えたときに、バルブＶ２１を開いて第２の槽５０Ｂの水を排出させる。また、循環ポンプＰによって移送される水の一部は、循環タンク５０の側部から第１の槽５０Ａに流入するようになっている。流入した水は、第１の槽５０Ａの底部に堆積した副生成物を堰５１の方に押し流す。これにより、燃焼室４２の下端開口部が副生成物によって閉塞してしまうことが防止される。循環タンク５０の下方には漏洩センサ８６が配置され、循環タンク５０からの水漏れが監視されている。

図４に示す排ガス処理装置５によれば、排ガス中の微小な粉塵は、拡散作用（ブラウン運動）によりミストに容易に付着し、このミストは水膜との接触（慣性衝突）により排ガスから除去される。すなわち、微小な粉塵はミストに捕捉されることにより、見かけ上のサイズが大きくなる。したがって、水膜ノズルにより形成された水膜に接触しやすくなる。その結果、微小な粉塵を高効率で排ガスから除去することができる。

図５は、製造装置１と排気系システム２のコントローラ６との間で行われる情報の入出力と、コントローラ６と真空ポンプ装置３，希釈用Ｎ_２ユニット４，排ガス処理装置５，配管ヒータ８との間で行われる各種制御を説明する模式図である。図５においては、排気系システム２の機器の全体を制御するコントローラとしてコントローラ６を図示したが、コントローラ６は各機器（真空ポンプ装置３，希釈用Ｎ_２ユニット４，排ガス処理装置５，配管ヒータ８）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５に示す排気系システム２において、製造装置１の運転工程、供給ガス種、供給ガス流量が製造装置１からコントローラ６に入力される。製造装置１がＣＶＤ装置の場合には、プロセスチャンバにおいて、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、チャンバ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，ＣｌＦ_３，ＮＦ_３等）をチャンバ内に供給して排気する。コントローラ６は、製造装置１の運転工程、供給ガス種、供給ガス流量に応じて真空ポンプ装置３の第１真空ポンプ１０および第２真空ポンプ２０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としての第１真空ポンプ１０と大気側に配置されるメインポンプとしての第２真空ポンプ２０とを製造装置１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。

製造装置１がＣＶＤ装置の場合、各運転工程における第１真空ポンプ１０および第２真空ポンプ２０の最適な回転速度は以下の通りである。
１）ウエハ投入：真空ポンプの運転は不要であるが、真空ポンプ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％とか出力を落とした状態で運転して、チャンバの真空排気をバルブで止める。
２）真空引き：真空ポンプは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、真空ポンプは、たとえば７０％出力で運転する。
４）成膜：材料ガスが供給されるので、真空ポンプは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、真空ポンプは、たとえば７０％出力で運転する。
６）大気圧復帰：酸化しないように、チャンバーにＮ_２を流入させる。真空ポンプ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、真空ポンプ装置３は、真空引き工程においてはチャンバにガスが供給されていないため、製造装置１からコントローラ６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、チャンバにガスが供給されると、製造装置１からコントローラ６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。チャンバにガスが供給される工程において、コントローラ６は、供給ガス種、供給ガス流量に応じて真空ポンプ装置３の第１真空ポンプ１０および第２真空ポンプ２０の回転速度の自動制御を行う。これにより、チャンバにおける供給ガスの種類および供給ガス流量に対して、真空ポンプ１０，２０を最適な排気能力で運転することができる。したがって、真空ポンプ装置３における使用電力を削減し、省エネルギを達成できる。なお、コントローラ６に代えて、真空ポンプ装置３を個別に制御するためのコントローラに製造装置１からの情報を入力して真空ポンプ装置３の回転速度を制御するようにしてもよい。

また、コントローラ６は、製造装置１の運転工程、供給ガス種、供給ガス流量に応じて配管ヒータ８の制御温度を自動で設定し、その温度に配管ヒータ８を自動で調整する。この場合、供給ガス種、供給ガス流量に応じた加熱温度をコントローラ６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、配管ヒータ８の温度設定値変更と温度制御を自動で行う。また、コントローラ６には、加熱の必要のない工程を予め記憶させておき、コントローラ６は、加熱の必要のない工程では配管ヒータ８を自動でＯＦＦする。このように、コントローラ６は、配管ヒータ８をタイミングよくＯＮ／ＯＦＦさせ、かつ製造装置１の運転工程、供給ガス種、供給ガス流量に応じて配管ヒータ８を最適な温度に制御できるので、配管ヒータ８における使用電力を削減して省エネルギを達成できる。また、同時に、粉体が接続配管７や真空ポンプ装置３等の機器内に堆積して配管閉塞や真空ポンプ停止が起こることを防止できる。なお、コントローラ６に代えて、配管ヒータ８を個別に制御するためのコントローラに製造装置１からの情報を入力して配管ヒータ８を制御するようにしてもよい。

排ガス処理装置５においては、燃料、酸素、空気の配管にそれぞれマスフローコントローラＭＦＣ１，ＭＦＣ２，ＭＦＣ３を設置し、燃料、酸素、空気のバーナ４１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、酸素、空気の配管に遮断弁Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を設置し、排ガス処理を必要としない製造装置１の製造工程では、バーナ４１への燃料、酸素、空気の供給が遮断できるようになっている。さらにＮ_２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、酸素、空気の各供給量をあらかじめコントローラ６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，ＭＦＣ３を自動制御する。すなわち、コントローラ６により、製造装置に供給しているガス種、製造装置に供給されたガス流量、真空ポンプ装置３に供給したＮ_２の流量，希釈用Ｎ_２ユニット４から供給した希釈Ｎ_２の流量から必要な熱量を自動計算し、燃料、酸素、空気の供給量を自動で計算し、燃料、酸素、空気の供給量をマスフローコントローラＭＦＣ１，ＭＦＣ２，ＭＦＣ３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，Ｖ１３を作動させて燃料、酸素、空気の供給を遮断する。これにより、排ガス処理装置５における使用電力を削減するとともに燃料、酸素、空気の供給量を削減し、省エネルギを達成できる。なお、コントローラ６に代えて、排ガス処理装置５を個別に制御するためのコントローラに製造装置１からの情報を入力して排ガス処理装置５を制御するようにしてもよい。排ガス処理装置５が燃焼式でなくプラズマ式やヒータ式等の場合には、排ガス処理に必要な温度をあらかじめコントローラ６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、プラズマ出力やヒータの出力を自動制御する。

また、図５に示すように、希釈用Ｎ_２ユニット４においては、希釈Ｎ_２の配管にマスフローコントローラＭＦＣ５を設置している。また、希釈Ｎ_２の配管に遮断弁Ｖ１５を設置し、希釈不要な製造装置の工程では希釈Ｎ_２の供給を遮断できるようになっている。製造装置の運転工程、供給ガス種、供給ガス流量に応じた希釈Ｎ_２流量をあらかじめコントローラ６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ＭＦＣ５を自動制御する。なお、流せる希釈Ｎ_２流量が異なるＮ_２配管を複数準備し、バルブでＮ_２配管を自動で切り替えることにより、希釈Ｎ_２流量を制御してもよい。図５に示すように構成することにより、希釈Ｎ_２の供給量を削減し、省エネルギを達成できる。また、適量のＮ_２が真空ポンプ装置３や接続配管７に供給できるために、真空ポンプの安定運転を可能にし、可燃性ガスの爆発、着火を防止することができる。なお、希釈用Ｎ_２ユニット４から供給するＮ_２は、ＨＯＴＮ_２であってもよい。また、コントローラ６に代えて、希釈用Ｎ_２ユニット４を個別に制御するためのコントローラに製造装置１からの情報を入力して希釈用Ｎ_２ユニット４を制御するようにしてもよい。

図５に示すように、真空ポンプ装置３の第１真空ポンプ１０および第２真空ポンプ２０を冷却するために、冷却水が供給されるようになっている。また、排ガス処理装置５のバーナ４１および熱交換器７９（図４参照）等を冷却するために、冷却水が供給されるようになっている。第１真空ポンプ１０，第２真空ポンプ２０および排ガス処理装置５における冷却水の配管にマスフローコントローラＭＦＣ１０，ＭＦＣ１１等を設置し、製造装置の運転工程、供給ガス種、供給ガス流量に応じた冷却水使用量をあらかじめコントローラ６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ＭＦＣ１０，ＭＦＣ１１等を自動制御する。なお、流せる冷却水流量が異なる冷却水配管を複数準備し、バルブで冷却水配管を自動で切り替えることにより、冷却水流量を制御してもよい。図５に示すように構成することにより、真空ポンプ装置３および排ガス処理装置５における冷却水を削減し、省エネルギを達成できる。

さらに、図５に示すように、排ガス処理装置５の排ガス洗浄部６０には、洗浄水が供給されるようになっている。この洗浄水の配管にマスフローコントローラＭＦＣ１５を設置し、製造装置の運転工程、供給ガス種、供給ガス流量に応じた洗浄水使用量をあらかじめコントローラ６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ＭＦＣ１５を自動制御する。なお、流せる洗浄水流量が異なる洗浄水配管を複数準備し、バルブで洗浄水配管を自動で切り替えることにより、洗浄水流量を制御してもよい。図５に示すように構成することにより、排ガス処理装置５における洗浄水を削減し、省エネルギを達成できる。

図５に示すように、排ガス処理装置５の排水を中和するために、中和液供給ポンプ８２が設置されている。中和液供給ポンプ８２の配管には中和液流量計８３が設置されている。コントローラ６は、製造装置の供給ガス種、ガス流量に応じて排水を中和するための中和液の供給量を自動計算し、中和液の流量が計算値になるように中和液供給ポンプ８２の出力を自動調整する。図５に示すように構成することにより、中和液の供給量が削減できるとともに、ｐＨメータが無くてもｐＨコントロールが可能となる。

また、図５に示すように、排気系システム２が清掃タイミングになった時点で製造装置１からクリーニングガスを排気し、排気系システム２の接ガス部分に付着した粉体を除去することができるようになっている。すなわち、真空ポンプ装置３、排ガス処理装置５、接続配管７に所定量の粉体の付着が発生したことを検知し、排気系システム２におけるこれらの機器から粉体付着が発生したことを製造装置１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、排気系システム２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、コントローラ６から行ってもよい。信号を受信した製造装置１はＨＦ，ＣｌＦ_３，ＮＦ_３などのクリーニングガスを製造装置出口に放出する。排気系システム２における粉体付着検知は、圧力（真空ポンプ排気圧力、排ガス処理装置流入圧力など）、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。これにより、粉体による配管閉塞の防止、粉体による真空ポンプ停止の防止、粉体清掃時間の短縮が可能となる。

クリーニングガスは、ＨＦ，ＣｌＦ_３，ＮＦ_３などの腐食性の強いガスであるため、排気系システム２の配管や各機器をクリーニングガスでクリーニングする際に、真空ポンプ装置３、排ガス処理装置５、接続配管７等が腐食する恐れがある。そのため、クリーニングガスのガス種、ガス流量に応じた加熱温度をコントローラ６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、配管ヒータ８および希釈用Ｎ_２ユニット４の温度設定値変更と温度制御を自動で行う。これにより、クリーニングガスによる排気系システム２の各機器の腐食消耗が防止できる。なお、コントローラ６に代えて、配管ヒータ８や希釈用Ｎ_２ユニット４を個別に制御するためのコントローラにより配管ヒータ８や希釈用Ｎ_２ユニット４を制御するようにしてもよい。

図５に示す排気系システム２において、コントローラ６は、排気系システム２でメンテナンスが必要となった時点で、製造装置１にメンテナンス要求出力を出すことができる。また、コントローラ６は、排気系システム２でメンテナンスが必要となる時期を算出し、製造装置１に出力する。すなわち、製造装置１からコントローラ６に製造装置の運転工程、供給ガス種、供給ガス流量が入力される。コントローラ６は、入力された供給ガス流量を積算することにより製造装置１に供給したガスの積算供給量を計算し、排気系システム２の機器でメンテナンスが必要となる積算供給量に到達した時点で、製造装置１へメンテナンス要求出力を出す。この場合、メンテナンスが必要となる機器は、粉体が付着する真空ポンプ装置３や粉体や排液が溜まる排ガス処理装置５が代表的機器である。勿論、他の機器もメンテナンス要求の対象となる。このように、排気系システム２側から製造装置１へメンテナンス要求を出すことができるため、排気系システム２の機器の適正なメンテナンスおよび清掃を行うことができる。したがって、排気系システム２において機器故障の防止を図ることができ、製造装置１の安定稼働を確保することができる。コントローラ６は、積算供給量に到達する以前は、製造装置１から入力される、供給されたガスの種類とガスの供給量からガス種とその残供給可能量（排気系システム２で継続して処理できるガス量）を製造装置１へ出力したり、これらの情報により、メンテナンスが必要となる時期を予測し、この予測情報を製造装置１に出力することができる。なお、排ガス処理装置５においては、循環タンク５０に粉体が溜まるが、循環タンク５０に溜まった粉体の量は、製造装置１から排出された排ガスの量と比例するので、循環タンク５０に溜まった粉体の量を製造装置１から排出された排ガス量から算出することにより、排気系システム２でメンテナンスが必要となる時間を検知することもできる。

また、図５に示す排気系システム２において、排ガス処理装置５の粉体自動清掃を行うことができる。製造装置１が製造をしていない工程であることをコントローラ６で確認して、排ガス処理装置５におけるタンク、粉体捕集トラップの自動洗浄を行う。自動洗浄は製造装置の供給ガス種とその積算供給量が規定値に到達した場合にのみ実施する。これにより、人手によるメンテナンスの手間を削減することができるとともに、製造装置の稼働率を向上させることができる。また、メンテナンスによる使用ユーティリティを削減することもできる。

さらに、気密試験対象部位を密閉できるように排気系システム２の各機器の接続配管７上に自動弁を配置し、その密閉される部位に圧力センサと、Ｎ_２供給配管を配置する。排気系システム２の各機器の操作盤で自動気密試験のボタン（スイッチ）を操作すると、気密試験対象部位が自動弁で密閉され、Ｎ_２で密閉部が所定圧力まで自動で加圧される。Ｎ_２により加圧された時点の圧力を記憶し、所定時間後の圧力と比較することで漏洩箇所の有無を操作盤のソフトにより自動で判断する。気密試験終了後は自動弁を順次開にし、加圧に使用したＮ_２を放出する。

図５に示す排気系システム２において、排気系システム２の機器に異常や故障が起こったときに、排気系システム２の機器側から製造装置１に異常や故障の表示信号やアラーム信号を出力することは従来の排気系システムと同様である。

図６乃至図８は、排気系システム２の機器の全体を制御するコントローラおよび排気系システム２の各機器（真空ポンプ装置３，希釈用Ｎ_２ユニット４，排ガス処理装置５，配管ヒータ８）に付属して設置された個別のコントローラの実施例を示す模式図である。

図６は、製造装置との通信機能と製造装置の排気側に設置された排気系機器（全てまたは一部）の運転制御機能を備えたコントローラの一例を示す。図６に示すように、コントローラは、製造装置１との通信と排気系システム２に設置された各排気系機器（真空ポンプ装置３，希釈用Ｎ_２ユニット４，排ガス処理装置５，配管ヒータ８，バルブ等）の運転制御を行う。
図７は、製造装置との通信機能と各排気系機器の制御ユニット（または機器付属のコントローラ）との通信機能を備えたコントローラの一例を示す。図７に示すように、コントローラは、製造装置１との通信と排気系システム２に設置された各排気系機器（真空ポンプ装置３，希釈用Ｎ_２ユニット４，排ガス処理装置５，配管ヒータ８，バルブ等）の制御ユニットとの通信を行う。
図８は、製造装置との通信機能と各排気系機器との通信機能を各排気系機器に付属した制御ユニットに備えた一例を示す。図８に示す実施例では、排ガス処理装置５の制御ユニットに製造装置１ならびに排気系システム２に設置された各排気系機器との通信機能を持たせている。この場合には、図６および図７に示すような独立したコントローラは不要となる。

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製造装置
２排気系システム
３真空ポンプ装置
４希釈用Ｎ_２ユニット
５排ガス処理装置
６コントローラ
７接続配管
８配管ヒータ
１０，２０真空ポンプ
１１，２２ポンプ吸気口
１３ルーツ型ポンプロータ
１４１段ルーツ部
１５２段ルーツ部
１８，２１ポンプ排気口
２３連結管
２４スクリュー型ポンプロータ
２５１段スクリュー部
２６２段スクリュー部
２７段間部
２８圧力センサ
２９配管
３０，３１モータ
４０加熱処理部
４１バーナ
４２燃焼室
４５バイパス弁（三方弁）
４６予混合器
５０循環タンク
５０Ａ，５０Ｂ槽
５１堰
５５冷却部
５６配管
５７スプレーノズル
６０排ガス洗浄部
６１壁部材
６２ガス流路
６３，６４ノズルユニット
６３Ａ，６４Ａ，７１ミストノズル
６３Ｂ，６３Ｂ水膜ノズル
７０整流部材
７７排出ポート
７９熱交換器
８０シャワーノズル
８１ミストトラップ
８２中和液供給ポンプ
８３中和液流量計
８５水位センサ
８６漏洩センサ
ＭＦＣ１〜ＭＦＣ５，ＭＦＣ１０〜ＭＦＣ１１，ＭＦＣ１５マスフローコントローラ
Ｐ循環ポンプ
Ｖ１ゲートバルブ
Ｖ２バイパスバルブ
Ｖ５，Ｖ２１バルブ
Ｖ１１〜Ｖ１４遮断弁

Claims

半導体デバイス又は液晶又はＬＥＤ又は太陽電池を製造する製造装置のチャンバを排気する排気系システムにおいて、
前記チャンバを真空排気する真空ポンプ装置と、
前記チャンバから排気された排ガスを処理する排ガス処理装置と、
前記製造装置と前記真空ポンプ装置と前記排ガス処理装置とを接続する配管と、
前記真空ポンプ装置及び／又は排ガス処理装置を制御するコントローラとを備え、
前記製造装置の運転工程、前記製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量の情報を前記コントローラに入力して前記真空ポンプ装置及び／又は排ガス処理装置を制御するようにし、
前記真空ポンプ装置は、２段の圧縮段を有する第１真空ポンプと２段の圧縮段を有する第２真空ポンプとから構成され、前記第１真空ポンプに前記チャンバに接続されるポンプ吸気口が設けられ、前記第２真空ポンプに前記排ガス処理装置に接続されるポンプ排気口が設けられ、
前記第２真空ポンプの２段の圧縮段の段間部の圧力を圧力センサで測定し、前記コントローラは測定した圧力値に基づいてポンプ吸気口からポンプ内部にプロセスガスが導入されているか否かを判断し、
前記コントローラは、前記製造装置に供給されたガスの種類とガスの積算供給量から前記真空ポンプ装置又は排ガス処理装置にメンテナンスが必要となる時期又はメンテナンスが必要となるまでの被処理ガスの種類と残供給可能量を予測し、この予測情報を前記製造装置に出力することを特徴とする排気系システム。
前記コントローラは、前記製造装置の運転工程、前記製造装置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Ｎ_２ガスの供給量、水の供給量、電力、燃料と酸素と空気の各供給量、ヒーター温度、プラズマ出力のいずれか１つ以上を制御することを特徴とする請求項１記載の排気系システム。
前記真空ポンプ装置又は排ガス処理装置にメンテナンスが必要になったときに、前記コントローラはメンテナンス要求の情報を前記製造装置に出力することを特徴とする請求項１記載の排気系システム。
前記コントローラは、前記製造装置の運転工程、前記製造装置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前記真空ポンプ装置の回転速度を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排気系システム。
前記メンテナンス要求の情報は、前記製造装置に供給されたガスの種類とガスの積算供給量から得ることを特徴とする請求項３記載の排気系システム。
前記チャンバから排気される排ガスにＮ_２ガスを添加するＮ_２ユニットを備え、
前記製造装置の運転工程、前記製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量の情報をコントローラに入力して前記Ｎ_２ユニットを制御するようにしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の排気系システム。
前記製造装置と前記真空ポンプ装置と前記排ガス処理装置とを接続する配管の少なくとも一部を加熱する配管ヒータを備え、
前記製造装置の運転工程、前記製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量の情報をコントローラに入力して前記配管ヒータを制御するようにしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の排気系システム。
前記製造装置からクリーニングガスを排気して前記排気系システムの各機器をクリーニング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１項に記載の排気系システム。
前記真空ポンプ装置又は前記排ガス処理装置又は前記配管に粉体が付着して前記クリーニングが必要になったときに、前記コントローラは前記クリーニングの要求の情報を前記製造装置に出力することを特徴とする請求項８記載の排気系システム。
前記コントローラは、排気系システムの機器の全体を制御するコントローラからなるか、または前記排気系システムの各機器を制御する個別のコントローラからなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の排気系システム。
半導体デバイス又は液晶又はＬＥＤ又は太陽電池を製造する製造装置のチャンバを排気する排気系システムの制御方法において、
前記排気系システムは、
前記チャンバを真空排気する真空ポンプ装置と、
前記チャンバから排気される排ガスを処理する排ガス処理装置と、
前記真空ポンプ装置及び／又は排ガス処理装置を制御するコントローラとを備え、
前記製造装置の運転工程、前記製造装置に供給されたガスの種類およびガス流量の情報を前記コントローラに入力して前記真空ポンプ装置及び／又は排ガス処理装置を制御し、
前記真空ポンプ装置は、２段の圧縮段を有する第１真空ポンプと２段の圧縮段を有する第２真空ポンプとから構成され、前記第１真空ポンプに前記チャンバに接続されるポンプ吸気口が設けられ、前記第２真空ポンプに前記排ガス処理装置に接続されるポンプ排気口が設けられ、
前記第２真空ポンプの２段の圧縮段の段間部の圧力を圧力センサで測定し、前記コントローラは測定した圧力値に基づいてポンプ吸気口からポンプ内部にプロセスガスが導入されているか否かを判断し、
前記コントローラは、前記製造装置に供給されたガスの種類とガスの積算供給量から前記真空ポンプ装置又は排ガス処理装置にメンテナンスが必要となる時期又はメンテナンスが必要となるまでの被処理ガスの種類と残供給可能量を予測し、この予測情報を前記製造装置に出力することを特徴とする排気系システムの制御方法。
前記真空ポンプ装置又は排ガス処理装置にメンテナンスが必要になったときに、前記コントローラはメンテナンス要求の情報を前記製造装置に出力することを特徴とする請求項１１記載の排気系システムの制御方法。