WO2022145292A1 - 真空ポンプ及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセスガスからの堆積物の析出を抑えるために行われる配管のヒータ制御、及び堆積物の除去が行われるデポトラップの冷却制御をポンプ側で行うことでコストダウン及び省スペースを図ると共に、プロセスガスの状況に応じたヒータ制御及び冷却制御を行うことで省エネに繋がる真空ポンプ及び制御装置を提供する。 【解決手段】導入管３Ｈの外周、若しくは内周には温度センサが配設され、この温度センサで検出された温度情報３１は制御装置２００に入力されるようになっている。デポトラップ７の内部より検出された温度情報３３も制御装置２００に入力されるようになっている。制御装置２００では、入力された温度情報３１に基づき導入管３Ｈの温度が所定の温度値となるように、ヒータ４Ｂをオンオフ制御する。制御装置２００では、入力された温度情報３３に基づきデポトラップ７の内部の温度が所定の冷却温度値となるように、バルブ１３を開閉制御する。

Description

真空ポンプ及び制御装置

　本発明は真空ポンプ及び制御装置に係わり、特に、プロセスガスからの堆積物の析出を抑えるために行われる配管のヒータ制御、及び堆積物の除去が行われるデポトラップの冷却制御をポンプ側で行うことでコストダウン及び省スペースを図ると共に、プロセスガスの状況に応じたヒータ制御及び冷却制御を行うことで省エネに繋がる真空ポンプ及び制御装置に関する。

　近年のエレクトロニクスの発展に伴い、メモリや集積回路といった半導体の需要が急激に増大している。
　これらの半導体は、きわめて純度の高い半導体基板に不純物をドープして電気的性質を与えたり、エッチングにより半導体基板上に微細な回路を形成したりなどして製造される。

　そして、これらの作業は空気中の塵等による影響を避けるため高真空状態のチャンバ内で行われる必要がある。このチャンバの排気には、一般に真空ポンプが用いられているが、特に残留ガスが少なく、保守が容易等の点から真空ポンプの中の一つであるターボ分子ポンプが多用されている。
　また、半導体の製造工程では、さまざまなプロセスガスを半導体の基板に作用させる工程が数多くあり、ターボ分子ポンプはチャンバ内を真空にするのみならず、これらのプロセスガスをチャンバ内から排気するのにも使用される。

　ところで、プロセスガスは、反応性を高めるため高温の状態でチャンバに導入される場合がある。そして、これらのプロセスガスは、排気される際に冷却されてある温度になると固体となり排気系に生成物を析出する場合がある。そして、この種のプロセスガスがターボ分子ポンプや除害装置へと通ずる配管内で低温となって固体状となり、ターボ分子ポンプ内部や配管に付着して堆積する場合がある。

　ターボ分子ポンプ内部や配管にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプの性能を低下させたり、配管を閉塞させる原因となる。
　この問題を解決するために、ターボ分子ポンプについては後述するようにベース部周りに対しヒータの加熱や水冷管による冷却の制御が行われている。
　一方、ターボ分子ポンプの下流から除害装置に至る配管については、例えば図４に示すように温度管理がされ、堆積物が付着しないように工夫されている。

　図４において、チャンバ１にはターボ分子ポンプ１００が接続されており、チャンバ１の内部を真空引きするようになっている。そして、このターボ分子ポンプ１００は制御装置２００により制御されるようになっている。ターボ分子ポンプ１００の排気口には配管３Ａの一端が接続されている。そして、配管３Ａの他端にはバルブ５の一端が接続され、このバルブ５の他端には配管３Ｂを介してデポトラップ７が配設されている。

　また、デポトラップ７の下流には、配管３Ｃ、バルブ９、配管３Ｄを介してバックポンプ１１が接続されている。更に、バックポンプ１１の下流には配管３Ｅを介して図示しない除害装置が接続されている。配管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅの外周にはそれぞれヒータ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅが巻着されている。
　デポトラップ７内には配管３Ｆ、バルブ１３、配管３Ｇを介して冷媒装置１５が接続されている。デポトラップ７の内部には図示しない温度センサが配設され、この温度センサで検出された温度情報が、冷媒導入制御用コントローラ１７に入力されるようになっている。そして、冷媒導入制御用コントローラ１７では、入力された温度情報に基づきデポトラップ７の内部の温度が所定の冷却温度値となるように、バルブ１３を開閉制御することで、冷媒装置１５からデポトラップ７へと流れる冷媒の流量が調整されるようになっている。

　また、配管３Ｂには図示しない温度センサが配設され、この温度センサで検出された温度情報は配管ヒータ制御用コントローラ１９に入力されるようになっている。そして、配管ヒータ制御用コントローラ１９では、入力された温度情報に基づき配管３Ｂの温度が所定の温度値となるように、ヒータ４Ｂをオンオフ制御するようになっている。このように、ヒータ４Ｂ等特定の区間だけに限定してオンオフ制御されることもあるし、ヒータ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅのすべてが一括でオンオフ制御されることもある。

　かかる構成において、チャンバ１よりターボ分子ポンプ１００及びバックポンプ１１によりプロセスガスが吸引される。バックポンプ１１はターボ分子ポンプ１００の吸引を補助するのに使われる。
　配管ヒータ制御用コントローラ１９とヒータ４Ｂの作用により、配管内部が所定の高温度値にされることでプロセスガスは気化された状態が維持されるため堆積物が堆積し難くなる。また、冷媒導入制御用コントローラ１７とバルブ１３の作用により、デポトラップ７の内部が所定の低温度値に冷却されることで、プロセスガスから堆積物が析出しデポトラップ７の内部で捕獲される。デポトラップ７の内部で堆積物として堆積（析出）するガス成分が捕獲（除去）された、プロセスガスは除害装置へと送られ、無害化される。ここに、別置型トラップの基本構造の例を特許文献１に示す。

特開２０００－２４９０５８号公報

　ところで、従来の配管３Ｂのヒータ制御及びデポトラップ７の冷却制御を行うためには、配管ヒータ制御用コントローラ１９と冷媒導入制御用コントローラ１７とがそれぞれ配管３Ｂやデポトラップ７が置かれている現場に配設される必要があった。
　また、プロセスガスの流入の状況とは無関係にヒータ制御及び冷却制御を行っているため、常にほぼ最大付近のプロセスガスの流入量を想定した制御となっている。従って、プロセスガスの流入量が少ないときやチャンバ１が休止状態のとき等にも負荷変動を考慮せずに常に過剰な運転制御が行われるおそれがあった。

　本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、プロセスガスからの堆積物の析出を抑えるために行われる配管のヒータ制御、及び堆積物の除去が行われるデポトラップの冷却制御をポンプ側で行うことでコストダウン及び省スペースを図ると共に、プロセスガスの状況に応じたヒータ制御及び冷却制御を行うことで省エネに繋がる真空ポンプ及び制御装置を提供することを目的とする。

　このため本発明（請求項１）は、チャンバ内のガスを排気する真空ポンプ本体と、該真空ポンプ本体を制御する制御装置とを備えた真空ポンプであって、前記制御装置には、前記真空ポンプ本体の後段に接続された配管を加熱する加熱手段、及び、前記配管に接続され、前記チャンバ内から排気された前記ガスより堆積物を生成させ、該堆積物を取り除くトラップ装置の少なくともいずれか一方を温度制御する温度制御手段を備えて構成した。

　制御装置外に配管を加熱する加熱手段やトラップ装置を制御するための温度制御機器を無くした分、保守作業等の邪魔にならずに省スペースであり、また、コストダウンにも繋がる。温度制御手段に加熱手段やトラップ装置を制御する機能を備えても制御装置の大きさは変わらないし、エネルギー消費もほとんど変わらないようにできる。

　また、本発明（請求項２）である真空ポンプは、前記温度制御手段による前記トラップ装置への前記温度制御が、前記トラップ装置への冷媒の導入量若しくは設定温度を調整することで行われることを特徴とする。

　トラップ装置への冷媒の導入量若しくは設定温度を調整することで、プロセスガスを冷却し生成物をトラップ装置で効率良く捕獲できる。

　更に、本発明（請求項３）である真空ポンプは、前記温度制御手段による前記加熱手段への前記温度制御が、前記トラップ装置に接続された前記配管の前記トラップ装置への導入部に対して行われることを特徴とする。

　加熱手段への温度制御を、トラップ装置に接続された配管のトラップ装置への導入部に対して行う。これにより、導入部は加熱手段で加熱され、トラップ装置の直前の導入部で生成物が堆積しないようにできる。このため、トラップ装置の保守作業が楽になる。また、導入部で生成物を堆積させずにトラップ装置の内部で確実に堆積させることでトラップ効率を高くできる。

　更に、本発明（請求項４）である真空ポンプは、前記温度制御が、前記真空ポンプ本体の状態に応じて行われることを特徴とする。

　加熱手段やトラップ装置に対する温度制御は、基本的にはプロセスガスが流れているときにのみ運転していればよい。そこで、このプロセスガスが流れていることを真空ポンプ本体の状態で確認をする。そして、この確認した状態に応じて加熱手段やトラップ装置に対する温度の制御を行う。
　これにより、温度制御の休止期間が設けられたり、ガス流量の少ない期間に応じた制御を行うことが可能となり省エネに繋げることができる。

　更に、本発明（請求項５）である真空ポンプは、前記加熱手段及び前記トラップ装置の起動停止又は出力調整を、前記真空ポンプ本体の状態に応じて行うことを特徴とする。

　加熱手段及びトラップ装置の起動停止又は出力調整を、真空ポンプ本体の状態に応じて行うことにより、効率良く省エネを行うことができる。

　更に、本発明（請求項６）である真空ポンプは、前記温度制御手段には、前記真空ポンプ本体のベース部の温度制御を行うベース部温度制御機能を備えて構成した。

　加熱手段への温度制御機能、トラップ装置への温度制御機能は、ベース部温度制御機能と共に温度制御手段の一カ所に統合できるので保守管理がし易い。また、省スペースに構成できる。

　更に、本発明（請求項７）は、チャンバ内のガスを排気する真空ポンプ本体を制御する制御装置であって、前記制御装置には、前記真空ポンプ本体の後段に接続された配管を加熱する加熱手段、及び、前記配管に接続され、前記チャンバ内から排気された前記ガスより堆積物を生成させ、該堆積物を取り除くトラップ装置の少なくともいずれか一方を温度制御する温度制御手段を備えて構成した。

　以上説明したように本発明によれば、制御装置には、真空ポンプ本体の後段に接続された配管を加熱する加熱手段、及び、配管に接続され、チャンバ内から排気されたガスより堆積物を生成させ、堆積物を取り除くトラップ装置の少なくともいずれか一方を温度制御する温度制御手段を備えて構成したので、制御装置外に配管を加熱する加熱手段やトラップ装置を制御するための温度制御機器を無くすことができる。このため、保守作業等の邪魔にならずに省スペースであり、また、コストダウンにも繋がる。

本発明の実施形態で使用するターボ分子ポンプの構成図 本発明の実施形態の全体ブロック構成図 デポトラップ周りの拡大図 従来の全体ブロック構成図

　以下、本発明の実施形態について説明する。図１に本発明の実施形態で使用するターボ分子ポンプの構成図を示す。図１において、真空ポンプ本体に相当するターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。そして、外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードである複数の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３が備えられている。この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。回転体１０３は、一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属によって構成されている。

　上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接して、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応して４個の上側径方向センサ１０７が備えられている。
　上側径方向センサ１０７は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸１１３の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸１１３の位置を検出する。この上側径方向センサ１０７はロータ軸１１３、即ちそれに固定された回転体１０３の径方向変位を検出し、制御装置２００に送るように構成されている。

　この制御装置２００においては、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ１０７によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４の励磁制御指令信号を生成し、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４を励磁制御することで、ロータ軸１１３の上側の径方向位置が調整される。

　そして、このロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄、ステンレスなど）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。

　更に、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向位置信号が制御装置２００に送られるように構成されている。

　そして、制御装置２００において、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ１０９によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、図示しないアンプ回路が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石１０６Ａが磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂが金属ディスク１１１を下方に吸引し、ロータ軸１１３の軸方向位置が調整される。

　このように、制御装置２００は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。

　一方、モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置２００によって制御されている。また、モータ１２１には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転速度が検出されるようになっている。

　更に、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。制御装置２００では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。

　回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）が配設されている。回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。

　また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼１２３の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・）の間に嵌挿された状態で支持されている。

　固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設されている。ベース部１２９には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。チャンバ（真空チャンバ）側から吸気口１０１に入ってベース部１２９に移送されてきた排気ガスは、排気口１３３へと送られる。

　更に、ターボ分子ポンプ１００の用途によって、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間には、ネジ付スペーサ１３１が配設される。ネジ付スペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。回転体１０３の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）に続く最下部には円筒部１０２ｄが垂下されている。この円筒部１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付スペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。回転翼１０２及び固定翼１２３によってネジ溝１３１ａに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつベース部１２９へと送られる。

　ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。

　かかる構成において、回転翼１０２がロータ軸１１３と共にモータ１２１により回転駆動されると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバから排気ガスが吸気される。回転翼１０２の回転速度は通常２００００ｒｐｍ～９００００ｒｐｍであり、回転翼１０２の先端での周速度は２００ｍ／ｓ～４００ｍ／ｓに達する。吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子等による伝導により固定翼１２３側に伝達される。

　固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。

　ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、あるいは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ１００内部では、排気ガスの圧力は、吸気口１０１で最も低く排気口１３３で最も高い。プロセスガスが吸気口１０１から排気口１３３へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、固体状となり、ターボ分子ポンプ１００内部に付着して堆積する。

　例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ₄が使用された場合、低真空（７６０［ｔｏｒｒ］～１０-2［ｔｏｒｒ］）かつ低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ₃）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積する。
　これにより、ターボ分子ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は、排気口１３３付近やネジ付スペーサ１３１付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。

　そのため、この問題を解決するために、ベース部１２９等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部１２９の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つようにヒータの加熱や水冷管１４９による冷却がＴＭＳ制御（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）により行われている。

　次に、図２に本発明の実施形態の全体ブロック構成図を示す。なお、図４と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
　図２において、図４で配設されていた冷媒導入制御用コントローラ１７及び配管ヒータ制御用コントローラ１９は省略されている。また、図３にデポトラップ７周りの拡大図を示す。配管３Ｂの右端にはフランジ２３ａが取り付けられており、このフランジ２３ａは、デポトラップ７の導入部に相当する導入管３Ｈの左端に取り付けられたフランジ２３ｂに対し固定されている。

　導入管３Ｈの外周、若しくは内周には図示しない温度センサが配設され、この温度センサで検出された温度情報３１は制御装置２００に入力されるようになっている。ヒータ４Ｂは導入管３Ｈの外周部分を覆うように配設されることが望ましい。
　そして、制御装置２００では、入力された温度情報３１に基づき導入管３Ｈの温度が所定の温度値となるように、ヒータ４Ｂをオンオフ制御するようになっている。但し、温度センサは配管３Ｂの外周、若しくは内周に配設されてもよい。この場合、温度制御対象部分である導入管３Ｈ部分よりも温度検出の位置がずれるために温度制御の精度は多少落ちるようになるが、制御は可能である。

　一方、デポトラップ７はその内部空間内を冷媒で冷やす。そして、その空間内をトラップ部２１を通じてプロセスガスが通り冷却されることで、プロセスガス中に含まれるガスのうち蒸気圧曲線で固体領域となるガスが析出物として堆積物が生成され装置内に付着するものである。このデポトラップ７の内部より検出された温度情報３３も制御装置２００に入力されるようになっている。制御装置２００では、入力された温度情報３３に基づきデポトラップ７の内部の温度が所定の冷却温度値となるように、バルブ１３を開閉制御することで、冷媒装置１５から流れる冷媒の流量が調整されるようになっている。

　次に、本発明の実施形態の作用について説明する。
　従来は図４に示すように、ターボ分子ポンプ１００の制御とは無関係に個別のコントローラである配管ヒータ制御用コントローラ１９によりヒータ４Ｂの温度制御を行ったり、冷媒導入制御用コントローラ１７によりデポトラップ７に対する温度制御を実施していた。
　従って、配管の温度制御で一つの温度制御機器、デポトラップの制御でもう一つの温度制御機器が必要であった。ブロック毎に区切られて温度制御の行われる場合には、そのブロック数に応じた複数台の温度制御機器が必要な場合もある。

 本発明では図２、図３に示すように、これらの温度制御機器を無くし、導入管３Ｈの外周、若しくは内周で検出した温度情報３１、及びデポトラップ７の内部で検出した温度情報３３をターボ分子ポンプ１００の制御装置２００に対して入力する。ターボ分子ポンプ１００と制御装置２００とは一体構造であってもよいし、それぞれ独立した別体の装置であってもよい。
　制御装置２００内の図示しない温度制御部には、配管ヒータ制御用機能と冷媒導入制御用機能とを備える。この温度制御部は温度制御手段に相当する。但し、この温度制御部内にはＴＭＳ制御を備えるようにしてもよい。

　配管ヒータ制御用機能では、入力された温度情報３１に基づき導入管３Ｈの温度が所定の温度値となるように、ヒータ４Ｂをオンオフ制御する。ヒータ４Ｂ等特定の区間だけに限定してオンオフ制御してもよいし、ヒータ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅのすべてを一括でオンオフ制御してもよい。また、バルブ５、９についても図示しないヒータを配設し、このヒータを同様にオンオフ制御してもよい。

　これにより、導入管３Ｈはヒータ４Ｂで加熱され、デポトラップ７の直前の導入管部分で生成物が堆積しないようにできる。仮に導入管３Ｈ部分で温度が低い場合には、この箇所に生成物が堆積する。この場合、導入管３Ｈの管路内が閉塞しデポトラップ７の保守作業が面倒となる。しかし、本実施形態のように、導入管３Ｈ部分で生成物が堆積しないようにすることで、デポトラップ７の保守作業が楽に行えるようになる。また、導入管部分で生成物を堆積させずに、デポトラップ７の内部で確実に堆積させることでトラップ効率を高くできる。

　なお、配管３Ａ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅに対するヒータ４Ａ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅの制御を行う場合についても同様で、それぞれの配管３Ａ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅの外周、若しくは内周より検出した温度情報を制御装置２００に入力してそれぞれについて温度調整を行い、この制御装置２００より各ヒータ４Ａ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅに対してオンオフ制御信号を出力することが望ましい。
　一方、冷媒導入制御用機能では、入力された温度情報３３に基づきデポトラップ７の内部の温度が所定の冷却温度値となるように、バルブ１３を開閉制御することで、冷媒装置１５から流れる冷媒の流量を調整する。

　この温度制御部はアナログ信号のまま制御が行われてもよいが、それぞれの温度情報はアナログ／ディジタル変換された後、例えばディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）により演算が行われるようにしてもよい。アナログ信号のまま制御が行われる場合であっても省スペースで構成ができる。しかし、ディジタルにより演算が行われる場合には、従来よりＴＭＳ制御の行われているＤＳＰ装置をそのまま使って、配管ヒータ制御用機能と冷媒導入制御用機能のロジックを組み込むことができる。また、温度情報３１、３３の入力端子、温度制御用の出力端子は従来のＴＭＳ制御の空き端子等を使うことができる。配管ヒータ制御用機能、冷媒導入制御用機能、及びＴＭＳ制御のケーブル端子は温度制御系統としてまとめるできる。このため、制御装置２００の大きさは変わらないし、エネルギー消費もほとんど変わらない。現場に温度制御機器が無い分、保守作業等の邪魔にならずに省スペースであり、また、コストダウンにも繋がる。
　更に、温度制御の機能や端子は一カ所に統合されているので保守管理がし易い。温度制御用の操作パネルも同じ箇所に共通化できる。

　次に、配管ヒータ制御と冷媒導入制御を、ターボ分子ポンプの運転状況を考慮しつつ行う方法について説明する。
　デポトラップ７は、基本的にはプロセスガスが来たときにのみ運転していればよいと考えられる。プロセスガスが来ていない状態でデポトラップ７を運転し続けるのはエネルギーの無駄である。このため、プロセスガスが配管中を流れているか否かを判断し、プロセスガスが流れているときにのみデポトラップ７を運転することが望ましい。プロセスガスが配管中を流れているか否かについて以下の通りに判断をする。
　即ち、ターボ分子ポンプ１００が定格運転をしている状態であれば、いつでもプロセスガスが流れて来る状況であると判断できる。この状態のときには、デポトラップ７を起動させ、いつでも堆積物や堆積物として析出するガス成分を除けるようにしておく。

　一方、ターボ分子ポンプ１００が、モータ１２１の起動、停止、あるいは、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂ及び軸方向センサ１０９を使用して回転体１０３の静止浮上中の際には、デポトラップ７の出力を下げたり、若しくは停止させる。この停止は、冷媒装置１５を駆動する図示しないコンプレッサーを停止させるようにしてもよい。

　または、モータ１２１を流れるモータ電流の大きさに応じてデポトラップ７の出力を調整してもよい。この場合には、モータ電流の大きさで配管中を流れるプロセスガスの量を推測する。このとき、温度制御部は、検出したモータ電流の大きさに基づき配管中を流れるプロセスガスの量を、例えば予め実験等で定めた２次元テーブルから読み取る。そして、この推測したプロセスガスの量に応じて、バルブ１３を開閉制御し冷媒装置１５から流す冷媒ガスの量を決めるようにしてもよい。　
　即ち、チャンバ１が停止していたり、プロセスガスがほとんど流れて来ない状態が続くときには、冷媒装置１５からデポトラップ７に流す冷媒ガスの量をバルブ１３で絞ったり、若しくはデポトラップ７を停止させることで、省エネに繋げることができる。

　同様に、導入管３Ｈ等の温度についてもターボ分子ポンプ１００が定格運転をしている状態であればヒータ４Ｂをオンし、かつ高温度にして、モータ１２１の起動、停止、回転体１０３の静止浮上中の際には、温度を落とす、若しくはヒータ４Ｂをオフする等されてもよい。また、モータ１２１を流れるモータ電流の大きさに応じて、ヒータ４Ｂに流す電流の大きさを制御するようにしてもよい。この場合にも省エネに繋がる。
　あるいは、冷媒ガスの流量ではなく、冷媒装置１５をチラー構造として、温度情報３３に基づき配管３Ｇを流れる冷媒ガス若しくは冷却水等の温度を制御するようにしてもよい。但し、冷媒ガスの流量と温度の双方を制御するようにしてもよい。
　また、デポトラップ７の構成は上記に限定されるものではない。例えば、トラップ部２１の近傍には、このトラップ部２１で冷却され析出した生成物を捕捉するフィルタを備えるようにしても良い。あるいは、このフィルタはトラップ部２１とは独立して構成されてもよい。更に、冷媒装置１５を備えずに、デポトラップ７に代えてフィルタだけで構成されてもよい。デポトラップ７に冷媒装置１５等の温度制御機器が備わっていない場合でも、配管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅやバルブ５、９およびデポトラップ７に関連する出力機器の制御を行うことによっても発明の効果を奏する。
　なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が当該改変されたものにも及ぶことは当然である。

　１ チャンバ
　３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ　配管
　３Ｈ 導入管
　４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ ヒータ
　５、９、１３ バルブ
　７ デポトラップ
 １１ バックポンプ
 １５ 冷媒装置
 ２３ａ、２３ｂ フランジ
 ３１、３３ 温度情報
１００ ターボ分子ポンプ
１０３ 回転体
１０４ 上側径方向電磁石
１０５ 下側径方向電磁石
１０６Ａ、１０６Ｂ 軸方向電磁石
１０７ 上側径方向センサ
１０８ 下側径方向センサ
１０９ 軸方向センサ
１２９ ベース部
１４９ 水冷管
２００ 制御装置

Claims (7)

1. 　チャンバ内のガスを排気する真空ポンプ本体と、
   該真空ポンプ本体を制御する制御装置とを備えた真空ポンプであって、
   前記制御装置には、前記真空ポンプ本体の後段に接続された配管を加熱する加熱手段、及び、前記配管に接続され、前記チャンバ内から排気された前記ガスより堆積物を生成させ、該堆積物を取り除くトラップ装置の少なくともいずれか一方を温度制御する温度制御手段を備えたことを特徴とする真空ポンプ。
2. 　前記温度制御手段による前記トラップ装置への前記温度制御が、前記トラップ装置への冷媒の導入量若しくは設定温度を調整することで行われることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 　前記温度制御手段による前記加熱手段への前記温度制御が、前記トラップ装置に接続された前記配管の前記トラップ装置への導入部に対して行われることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
4. 　前記温度制御が、前記真空ポンプ本体の状態に応じて行われることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の真空ポンプ。
5. 　前記加熱手段及び前記トラップ装置の起動停止又は出力調整を、前記真空ポンプ本体の状態に応じて行うことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
6. 　前記温度制御手段には、前記真空ポンプ本体のベース部の温度制御を行うベース部温度制御機能を備えたことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
7. 　チャンバ内のガスを排気する真空ポンプ本体を制御する制御装置であって、
   前記制御装置には、前記真空ポンプ本体の後段に接続された配管を加熱する加熱手段、及び、前記配管に接続され、前記チャンバ内から排気された前記ガスより堆積物を生成させ、該堆積物を取り除くトラップ装置の少なくともいずれか一方を温度制御する温度制御手段を備えたことを特徴とする制御装置。

Images