特許 7427558 真空排気系の洗浄装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-26

(45)【発行日】2024-02-05

(54)【発明の名称】真空排気系の洗浄装置

(51)【国際特許分類】

   F04B 37/16 20060101AFI20240129BHJP

   F04D 19/04 20060101ALI20240129BHJP

【ＦＩ】

F04B37/16 C

F04D19/04 G

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020131523

(22)【出願日】2020-08-03

(65)【公開番号】P2022028228

(43)【公開日】2022-02-16

【審査請求日】2023-06-06

(73)【特許権者】

【識別番号】508275939

【氏名又は名称】エドワーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097559

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 浩司

(74)【代理人】

【識別番号】100123674

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 亮

(74)【代理人】

【識別番号】100173680

【弁理士】

【氏名又は名称】納口 慶太

(72)【発明者】

【氏名】樺澤 剛志

【審査官】大瀬 円

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１１３４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３１７１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０３９５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１４５１５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２５２９６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０２５７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２０９５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ３７／１６

Ｆ０４Ｄ １９／０４

Ｂ０１Ｄ ８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

昇華成分を含むガスを冷却して堆積物を発生させることが可能な冷却トラップと、
前記冷却トラップの上流に配設された少なくとも１つの第１真空ポンプと、
前記第１真空ポンプと前記冷却トラップを繋ぐ少なくとも１つの第１排気経路と、
前記冷却トラップの下流に配設された少なくとも１つの第２真空ポンプと、
前記第２真空ポンプと前記冷却トラップを繋ぐ少なくとも１つの第２排気経路と
を備えた前記ガスを排気する真空排気系の洗浄装置であって、
少なくとも、前記第１真空ポンプ又は前記第１排気経路の一部を、
前記昇華成分の昇華温度以上に加熱するとともに、
前記冷却トラップを、前記昇華成分の昇華温度以下に冷却し、
前記冷却トラップは、
吸気口と排気口を備えたケーシングと、
前記ケーシング内に配設された少なくとも１つの板状部と、
前記板状部を冷却する冷却機構と、
前記ケーシング内に設置された回転軸と、
前記回転軸に固定された少なくとも１つの掻出部とを備え、
前記掻出部が前記板状部の板面に沿って回転可能に構成されたこと
を特徴とする真空排気系の洗浄装置。

【請求項2】

前記第１排気経路に配設された少なくとも１つの切替弁と、
前記切替弁と前記第２排気経路を繋ぐ少なくとも１つの第３排気経路を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の真空排気系の洗浄装置。

【請求項3】

前記冷却トラップは、
少なくとも１つの開口部が設けられた前記板状部を、
前記開口部の位相を変えて複数積層して構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の真空排気系の洗浄装置。

【請求項4】

前記第２排気経路に配設された分岐経路と、
前記分岐経路に配設された開閉弁と、
前記開閉弁の下流に配設された堆積物回収容器と
を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の真空排気系の洗浄装置。

【請求項5】

前記冷却トラップの前記ケーシングに設けられた堆積物排出口と、
前記堆積物排出口の下流に配設された開閉弁と、
前記開閉弁の下流に配設された堆積物回収容器と
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の真空排気系の洗浄装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばターボ分子ポンプ等を用いた真空排気系の洗浄装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、真空ポンプの一種としてターボ分子ポンプが知られている。このターボ分子ポンプにおいては、ポンプ本体内のモータへの通電により回転翼を回転させ、ポンプ本体に吸い込んだガス（プロセスガス）の気体分子を弾き飛ばすことによりガスを排気するようになっている。また、このようなターボ分子ポンプには、ポンプ内の温度を適切に管理するために、ヒータや冷却管を備えたタイプのものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－８０４０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述のターボ分子ポンプのような真空ポンプにおいては、移送されるガス内の物質が析出する場合がある。例えば、半導体製造装置のエッチングプロセスに使用されるガスが、ポンプ本体に吸い込んだガス(プロセス)を圧縮し、徐々に圧力を上げる過程で、排気流路の温度が昇華温度を下回る条件により、真空ポンプや配管内部に副反応生成物を析出させ、排気流路を閉塞してしまうことがある。また、ポンプの吸気口から吸引したガスをポンプ内部で圧縮する過程で、吸引したガスが気体から固体へ相変化する圧力を超え、ポンプ内部で固体に相変化することがある。その結果、ポンプ内部に副反応生成物である固体が堆積し、この堆積物によって不具合が生じる場合がある。そして、析出した副反応生成物の除去のために真空ポンプや配管を清掃する必要がある。また、状況によっては、真空ポンプや配管の修理や、新品への交換を行う必要もある。そして、これらのオーバーホールの作業のために、半導体製造装置を一時停止させてしまう場合があった。さらに、オーバーホールの期間が、状況によっては数週間以上に及ぶ場合もあった。

【0005】

また、従来の真空ポンプにおいては、副反応生成物が内部に付着するのを防止するため、通常動作としての排気動作中に、ヒータによって内部の排気経路の温度を上げる機能を備えたものがある（特許文献１）。特許文献１に開示された発明では、ポンプの排気流路のうち、下流側を加熱し、吸入したガスの昇華圧力を上げ、気相領域とすることで、ポンプ内部に副反応生成物が堆積し、排気流路が閉塞されるのを防いでいる。このような加熱の際には、真空ポンプの構成部品に熱による膨張や変形などが生じ、部品同士が接触するのを回避するため、その上昇温度（加熱の目標温度）に制限を設けて、温度が設定値以上に上昇しないよう温度管理が行われる。
を行う必要があった。

【0006】

また、本出願人は、真空ポンプが半導体製造等のプロセスに使用されていない待機状態において、真空ポンプのガス流路を加熱し、堆積物をガス化し除去する機能（「クリーニング機能」や「クリーニングモード」などともいう）を備えた真空ポンプを提案している（特願２０１９－１６５８３９号）。このような真空ポンプによれば、真空ポンプの待機時間に堆積物を除去できるため、プロセス中にガス流路を常に高温に保つ必要は無い。そのため、真空ポンプにおける許容流量を拡大することが可能となる。

【0007】

そして、このタイプの真空ポンプや、真空ポンプを組み込んだ排気システムの一層の改良を考えるとすれば、クリーニング時の加熱されたガスが、更に下流（下段）に配置された真空ポンプや配管などの機器を流れる際に、ガスの温度が低下し、下流側の機器の内部に堆積物が再付着するようなことも想定できないわけではない。

【0008】

本発明の目的とするところは、真空ポンプの下流で堆積物が再付着するのを防止することが可能な真空排気系の洗浄装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）上記目的を達成するために本発明は、昇華成分を含むガスを冷却して堆積物を発生させることが可能な冷却トラップと、
前記冷却トラップの上流に配設された少なくとも１つの第１真空ポンプと、
前記第１真空ポンプと前記冷却トラップを繋ぐ少なくとも１つの第１排気経路と、
前記冷却トラップの下流に配設された少なくとも１つの第２真空ポンプと、
前記第２真空ポンプと前記冷却トラップを繋ぐ少なくとも１つの第２排気経路と
を備えた前記ガスを排気する真空排気系の洗浄装置であって、
少なくとも、前記第１真空ポンプ又は前記第１排気経路の一部を、
前記昇華成分の昇華温度以上に加熱するとともに、
前記冷却トラップを、前記昇華成分の昇華温度以下に冷却し、
前記冷却トラップは、
吸気口と排気口を備えたケーシングと、
前記ケーシング内に配設された少なくとも１つの板状部と、
前記板状部を冷却する冷却機構と、
前記ケーシング内に設置された回転軸と、
前記回転軸に固定された少なくとも１つの掻出部とを備え、
前記掻出部が前記板状部の板面に沿って回転可能に構成されたこと
を特徴とする真空排気系の洗浄装置にある。
（２）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記第１排気経路に配設された少なくとも１つの切替弁と、
前記切替弁と前記第２排気経路を繋ぐ少なくとも１つの第３排気経路を備えたこと
を特徴とする（１）に記載の真空排気系の洗浄装置にある。
（３）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記冷却トラップは、
少なくとも１つの開口部が設けられた前記板状部を、
前記開口部の位相を変えて複数積層して構成されていること
を特徴とする（１）に記載の真空排気系の洗浄装置にある。
（４）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記第２排気経路に配設された分岐経路と、
前記分岐経路に配設された開閉弁と、
前記開閉弁の下流に配設された堆積物回収容器と
を備えたことを特徴とする（１）～（３）のいずれかに記載の真空排気系の洗浄装置にある。
（５）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記冷却トラップの前記ケーシングに設けられた堆積物排出口と、
前記堆積物排出口の下流に配設された開閉弁と、
前記開閉弁の下流に配設された堆積物回収容器と
を備えたことを特徴とする（３）に記載の真空排気系の洗浄装置にある。

【発明の効果】

【0010】

上記発明によれば、真空ポンプの下流で堆積物が再付着するのを防止することが可能な真空排気系の洗浄装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態に係る真空排気系の洗浄装置を概略的に示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る第１真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）の縦断面図である。

【図3】アンプ回路の回路図である。

【図4】電流指令値が検出値より大きい場合の制御を示すタイムチャートである。

【図5】電流指令値が検出値より小さい場合の制御を示すタイムチャートである。

【図6】冷却トラップを示す縦断面図である。

【図7】冷却トラップの一部を拡大して示す縦断面図である。

【図8】図６中のＡ－Ａ線に沿った平断面図である。

【図9】冷却トラップの機能を示す説明図である。

【図10】本発明の第２実施形態に係る真空排気系の洗浄装置を概略的に示すブロック図である。

【図11】本発明の第３実施形態に係る真空排気系の洗浄装置を概略的に示すブロック図である。

【図12】本発明の第４実施形態に係る真空排気系の洗浄装置を概略的に示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の各実施形態に係る真空排気系の洗浄装置について、図面に基づき説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る洗浄装置１０の構成をブロック図により概略的に示している。この洗浄装置１０は、主に、第１真空ポンプ１１、切替弁１２、冷却トラップ１３、開閉弁１４、堆積物回収容器１５、及び、第２真空ポンプ１６の各機器を備えている。

【0013】

また、これらの機器１１～１６は、各種の配管を介して接続されている。第１真空ポンプ１１と冷却トラップ１３は、第１排気経路としての第１配管２１を介して接続されており、第１配管２１の途中には、切替弁１２が配置されている。冷却トラップ１３と第２真空ポンプ１６は、第２排気経路としての第２配管２２を介して接続されている。ここで、各種の配管は、複数の配管部品を組み合わせて構成されているが、配管部品としては一般的な種々のものを採用できるため、ここでは配管部品についての詳細な説明は省略する。

【0014】

前述の切替弁１２は３方弁の構造を有するものとなっており、切替弁１２と第２配管２２は、第３排気経路としての第３配管２３を介して接続されている。また、第２配管２２は、分岐経路としての分岐管２４を介して堆積物回収容器１５に接続されており、分岐管２４の途中には、開閉弁１４が配置されている。ここで、図１中に符号２５で示すのは、第１真空ポンプ１１の吸気側に接続された第４配管である。

【0015】

前述の第１真空ポンプ１１としては、図２に示すようなターボ分子ポンプ１００が採用されている。また、冷却トラップ１３としては、図６～８に示すような積層型のものが用いられている。これらのターボ分子ポンプ１００や冷却トラップ１３の具体的な構成については後述する。

【0016】

さらに、堆積物回収容器１５は、冷却トラップ１３で発生した堆積物を収容することが可能なものとなっている。また、第２真空ポンプ１６としては、各種の一般的なタイプの真空ポンプを採用することが可能であるが、ここではドライポンプが用いられている。

【0017】

次に、第１真空ポンプ１１として用いられているターボ分子ポンプ１００について説明する。図２は、ターボ分子ポンプ１００を示している。このターボ分子ポンプ１００は、例えば、半導体製造装置等のような排気対象機器の真空チャンバ（図示略）に、図１に示す前述の第４配管２５を介して接続されるようになっている。

【0018】

このターボ分子ポンプ１００の縦断面図を図２に示す。図２において、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。

【0019】

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の近接に、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応されて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、すなわちそれに固定された回転体１０３の径方向変位を検出し、図示せぬ制御装置に送るように構成されている。

【0020】

この制御装置においては、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、アンプ回路１５０（後述する）が、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。

【0021】

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。

【0022】

さらに、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に送られるように構成されている。

【0023】

そして、制御装置において、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、アンプ回路１５０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。

【0024】

このように、制御装置は、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。なお、これら上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０については、後述する。

【0025】

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。

【0026】

さらに、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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。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。

【0030】

さらに、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、ネジ付きスペーサ１３１が配設される。ネジ付きスペーサ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、かつネジ付きスペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付きスペーサ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および固定翼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。

【0031】

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。

【0032】

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。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などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。

【0033】

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。

【0034】

なお、上記では、ネジ付きスペーサ１３１は回転体１０３の円筒部１０２ｄの外周に配設し、ネジ付きスペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に円筒部１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。

【0035】

また、ターボ分子ポンプ１００の用途によっては、吸気口１０１から吸引されたガスが上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７、モータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂ、軸方向センサ１０９などで構成される電装部に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、このステータコラム１２２内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。

【0036】

この場合には、ベース部１２９には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転翼１０２の内周側円筒部の間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。

【0037】

ここに、ターボ分子ポンプ１００は、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部１４１を備えている。電子回路部１４１は、ＥＥＰ－ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、それらの実装用の基板１４３等から構成される。この電子回路部１４１は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。

【0038】

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、或いは、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。

【0039】

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とが蒸気圧曲線からわかる。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、排気口付近やネジ付きスペーサ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。

【0040】

そのため、この問題を解決するために、従来はベース部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による冷却の制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。

【0041】

次に、このように構成されるターボ分子ポンプ１００に関して、その上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０について説明する。このアンプ回路の回路図を図３に示す。

【0042】

図３において、上側径方向電磁石１０４等を構成する電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して電源１７１の正極１７１ａに接続されており、また、その他端が電流検出回路１８１及びトランジスタ１６２を介して電源１７１の負極１７１ｂに接続されている。そして、トランジスタ１６１、１６２は、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース－ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。

【0043】

このとき、トランジスタ１６１は、そのダイオードのカソード端子１６１ａが正極１７１ａに接続されるとともに、アノード端子１６１ｂが電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ１６２は、そのダイオードのカソード端子１６２ａが電流検出回路１８１に接続されるとともに、アノード端子１６２ｂが負極１７１ｂと接続されるようになっている。

【0044】

一方、電流回生用のダイオード１６５は、そのカソード端子１６５ａが電磁石巻線１５１の一端に接続されるとともに、そのアノード端子１６５ｂが負極１７１ｂに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード１６６は、そのカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子１６６ｂが電流検出回路１８１を介して電磁石巻線１５１の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路１８１は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。

【0045】

以上のように構成されるアンプ回路１５０は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が５軸制御で、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂが合計１０個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路１５０が構成され、電源１７１に対して１０個のアンプ回路１５０が並列に接続されるようになっている。

【0046】

さらに、アンプ制御回路１９１は、例えば、制御装置の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部（以下、ＤＳＰ部という）によって構成され、このアンプ制御回路１９１は、トランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替えるようになっている。

【0047】

アンプ制御回路１９１は、電流検出回路１８１が検出した電流値（この電流値を反映した信号を電流検出信号１９１ｃという）と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、ＰＷＭ制御による１周期である制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅の大きさ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２）を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂを、アンプ制御回路１９１からトランジスタ１６１、１６２のゲート端子に出力するようになっている。

【0048】

なお、回転体１０３の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線１５１に流れる電流の急激な増加（あるいは減少）ができるように、電源１７１としては、例えば５０Ｖ程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間には、電源１７１の安定化のために、通常コンデンサが接続されている（図示略）。

【0049】

かかる構成において、トランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにすると、電磁石巻線１５１に流れる電流（以下、電磁石電流ｉＬという）が増加し、両方をｏｆｆにすると、電磁石電流ｉＬが減少する。

【0050】

また、トランジスタ１６１、１６２の一方をｏｎにし他方をｏｆｆにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路１５０にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路１５０におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ１６１、１６２を制御することにより、ターボ分子ポンプ１００に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路１８１で測定することで電磁石巻線１５１を流れる電磁石電流ｉＬが検出可能となる。

【0051】

すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図４に示すように制御サイクルＴｓ（例えば１００μｓ）中で１回だけ、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘ（図示せず）に向かって増加する。

【0052】

一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図５に示すように制御サイクルＴｓ中で１回だけパルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎ（図示せず）に向かって減少する。

【0053】

そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２の経過後は、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにする。そのため、この期間中は、アンプ回路１５０にフライホイール電流が保持される。

【0054】

このような基本構成を有するターボ分子ポンプ１００は、図２中の上側（吸気口１０１の側）が対象機器の側に繋がる吸気部となっており、下側（排気口１３３が図中の左側に突出するようベース部１２９に設けられた側）側が、冷却トラップ１３や第２真空ポンプ１６（粗引きする補助ポンプ（バックポンプ））等に繋がる排気部となっている。そして、ターボ分子ポンプ１００は、図２に示すような鉛直方向の垂直姿勢のほか、倒立姿勢や水平姿勢、傾斜姿勢でも用いることが可能となっている。

【0055】

また、ターボ分子ポンプ１００においては、前述の外筒１２７とベース部１２９とが組み合わさって１つのケース（以下では両方を合わせて「本体ケーシング」などと称する場合がある）を構成している。また、ターボ分子ポンプ１００は、箱状の電装ケース（図示略）と電気的（及び構造的）に接続されており、電装ケースには前述の制御装置が組み込まれている。

【0056】

ターボ分子ポンプ１００の本体ケーシング（外筒１２７とベース部１２９の組み合わせ）の内部の構成は、モータ１２１によりロータ軸１１３等を回転させる回転機構部と、回転機構部より回転駆動される排気機構部に分けることができる。また、排気機構部は、回転翼１０２や固定翼１２３等により構成されるターボ分子ポンプ機構部と、円筒部１０２ｄやネジ付きスペーサ１３１等により構成されるネジ溝ポンプ機構部に分けて考えることができる。

【0057】

また、前述のパージガス（保護ガス）は、軸受部分や回転翼１０２等の保護のために使用され、排気ガス（プロセスガス）に因る腐食の防止や、回転翼１０２の冷却等を行う。このパージガスの供給は、一般的な手法により行うことが可能である。

【0058】

例えば、図示は省略するが、ベース部１２９の所定の部位（排気口１３３に対してほぼ１８０度離れた位置など）に、径方向に直線状に延びるパージガス流路を設ける。そして、このパージガス流路（より具体的にはガスの入り口となるパージポート）に対し、ベース部１２９の外側からパージガスボンベ（Ｎ２ガスボンベなど）や、流量調節器（弁装置）などを介してパージガスを供給する。

【0059】

前述の保護ベアリング１２０は、「タッチダウン（Ｔ／Ｄ）軸受」、「バックアップ軸受」などとも呼ばれる。これらの保護ベアリング１２０により、例えば万が一電気系統のトラブルや大気突入等のトラブルが生じた場合であっても、ロータ軸１１３の位置や姿勢を大きく変化させず、回転翼１０２やその周辺部が損傷しないようになっている。

【0060】

なお、ターボ分子ポンプ１００の構造を示す各図（図２など）では、部品の断面を示すハッチングの記載は、図面が煩雑になるのを避けるため省略している。

【0061】

次に、前述した洗浄装置１０におけるガスの経路や、ガスの状態の変化について説明する。なお、第１真空ポンプ１１であるターボ分子ポンプ１００について、以下では主に「第１真空ポンプ」の用語を用いて、洗浄装置１０の説明を行う。

【0062】

第１真空ポンプ１１（ターボ分子ポンプ１００）の排気口１３３（図２）へ送出されたガス（以下では「排出ガス」と称する）は、図１に示す第１配管２１に流入する。第１配管２１に流入した排出ガスは、切替弁１２の状態に応じて、冷却トラップ１３の側、又は、第３配管２３の側へ導かれる。

【0063】

排出ガスが冷却トラップ１３の側に導かれる場合、排出ガスは、クリーニングのための加熱が行われた状態とされている。つまり、本実施形態では、第１真空ポンプ１１のガス流路を加熱し、堆積物をガス化し除去する機能（「クリーニング機能」や「クリーニングモード」などともいう）が採用されている。このようなクリーニング機能としては、本出願人による特願２０１９－１６５８３９号で提案されている加熱式のものと同様なものを採用できる。

【0064】

上述のクリーニング機能を、より具体的に本実施形態に当て嵌めれば、クリーニングを行うにあたり、排出ガスをクリーニングに必要な温度（昇華温度）以上に加熱するためには、ヒータを設けることが可能である。ヒータの配置としては、本実施形態の第１真空ポンプ１１（ターボ分子ポンプ１００）においては、図２に示すネジ付きスペーサ１３１の内部や外周部などを挙げることができる。このネジ付きスペーサ１３１は、前述したネジ溝ポンプ機構部の一部であり、ドラッグポンプ部を構成するものであるということができる。

【0065】

また、ヒータを設置する部品としては、ネジ付きスペーサ１３１以外にも、ベース部１２９の内部や外周部などを挙げることができる。さらに、ベース部１２９とネジ付きスペーサ１３１の両方にヒータを配置することも可能である。そして、ヒータは、クリーニング機能に専用のものであってもよく、前述したＴＭＳのヒータをクリーニング機能に兼用したものであってもよい。

【0066】

さらに、ヒータとしては、例えば、カートリッジヒータ、シースヒータ、電磁誘導ヒータ（ＩＨヒータ）などのように、一般的な種々のものを、その特性に応じて採用することが可能である。また、構造上、立体的に突出する量を抑えた面状ヒータなども採用が可能である。

【0067】

なお、ヒータによる加熱対象となる箇所は、第１真空ポンプ１１に限られず、例えば、第１真空ポンプ１１と冷却トラップ１３とを繋ぐ第１配管２１におけるいずれかの部位であってもよい。第１配管２１におけるいずれかの部位としては、例えば、第１真空ポンプ１１の直後の部位や、第１真空ポンプ１１と切替弁１２の間の部位、切替弁１２と冷却トラップ１３との間の部位などを例示できる。さらに、ヒータの設置個所は、第１配管２１の内部及び外部のいずれか、或いは両方であってもよい。

【0068】

このようなヒータの加熱は、第１真空ポンプ１１や第１配管２１のガス流路中に堆積物が生じるのを防いだり、生じた堆積物を気化させたりするクリーニングのために行われるものである。そして、クリーニングの際に加熱されたガスは、第１真空ポンプ１１から、第１配管２１を経て冷却トラップ１３に至り、冷却トラップ１３において冷却される。

【0069】

冷却トラップ１３においては、ガスの冷却により積極的に固体の析出が行われ、ガス中に含まれる成分（昇華成分）による堆積物が発生する。ここでは、洗浄装置１０の全体的な構成や機能について説明し、冷却トラップ１３の具体的な構成や、冷却トラップ１３により堆積物を発生させる作用についての詳細は後述する。

【0070】

冷却トラップ１３で発生した堆積物は、冷却トラップ１３から第２配管２２へ放出され、第２配管２２と分岐管２４の合流する部位２６を通って、分岐管２４の側へ落とされる。この際、分岐管２４の途中の部位に設置された開閉弁１４は、冷却トラップ１３と堆積物回収容器１５との間を開放状態としている。そして、冷却トラップ１３から放出された堆積物は、分岐管２４を通って堆積物回収容器１５に落下し、堆積物回収容器１５により回収される。

【0071】

上述の第２配管２２は、冷却トラップ１３と第２真空ポンプ１６とを繋いでいる。また、第２真空ポンプ１６は、運転状態とされており、第１真空ポンプ１１によるガスの排気を補助している。そして、冷却トラップ１３で堆積物を発生させたガスのほとんどは、第２真空ポンプ１６の運転によって第２配管２２の側へ流れ、第２真空ポンプ１６により排気される。

【0072】

一方、クリーニングが行われない際（例えば半導体製造等のプロセス時など）には、第１配管２１と第３配管２３とが合流する部位に設置された切替弁１２により、ガスの経路が切り替えられる。第２真空ポンプ１６は上述のように運転状態とされ、第１真空ポンプ１１によるガスの排気を補助している。そして、第１真空ポンプ１１の排出ガスは、第３配管２３へ導かれ、更に第３配管２３と第２配管２２の合流する部位２７から第２配管２２へ流入し、第２真空ポンプ１６により排気される。

【0073】

次に、冷却トラップ１３の具体的な構成や、冷却トラップ１３により堆積物を発生させる作用の詳細について説明する。冷却トラップ１３は、図６に縦断して示すように、ケーシング２０１、吸気口２０２、排気口２０３、冷却機構部２０４、及び、モータ２０５等を備えている。ここで、冷却トラップ１３の構造を示す各図（図６～８など）では、部品の断面を示すハッチングの記載は、図面が煩雑になるのを避けるため省略している。

【0074】

これらのうちケーシング２０１は、円筒状のケーシング本体２１１と、円盤状の蓋部２１２とを組み合わせて構成されている。これらのうち、ケーシング本体２１１には天板部２１３が一体に形成されており、ケーシング本体２１１における軸方向の一端部（図中の上部）は、天板部２１３により閉じられている。

【0075】

蓋部２１２は、ケーシング本体２１１とは別体の部品であり、図示しない固定具（六角穴付きボルトなど）により、ケーシング本体２１１に連結されている。そして、蓋部２１２は、ケーシング本体２１１における軸方向の他端部（図中の下部）を、気密的に塞いでいる。

【0076】

ケーシング本体２１１の天板部２１３には、吸気孔２１４が形成されており、この吸気孔２１４は天板部２１３を厚さ方向に貫通している。吸気孔２１４が設けられた部位には、天板部２１３の外側から円管状の吸気側配管２１５が接合されており、この吸気側配管２１５によって前述の吸気口２０２が形成されている。そして、吸気口２０２は、ケーシング２０１の軸心（図中に一点鎖線で示す）Ｂから径方向に離れた位置に形成されるとともに、ケーシング２０１の軸心Ｂとほぼ平行に延びている。

【0077】

蓋部２１２には、排気孔２１７が形成されており、この排気孔２１７は蓋部２１２を厚さ方向に貫通している。排気孔２１７が設けられた部位には、蓋部２１２の外側から円管状の排気側配管２１８が接合されており、この排気側配管２１８によって前述の排気口２０３が形成されている。そして、排気孔２１７と排気口２０３とにより堆積物排出口（符号省略）が形成されている。ここで、排気孔２１７のみを堆積物排出口として考えることも可能である。

【0078】

排気口２０３は、ケーシング２０１の軸心Ｂから径方向に離れた位置に形成されており、ケーシング２０１の軸心Ｂとほぼ平行に延びている。さらに、排気口２０３は、ケーシング２０１の軸方向に関しては、吸気口２０２と逆向きに延びており、ケーシング２０１の周方向に関しては、吸気口２０２に対して位相が１８０度異なるよう配置されている。

【0079】

前述の冷却機構部２０４は、回転軸（冷却トラップ１３のロータ軸）２２１、掻出部２２２、円板状部品２２３、及び、軸受部２２４、２２５等を備えており、ケーシング２０１内に収容されている。

【0080】

前述のモータ２０５は、ケーシング２０１の蓋部２１２に外側から固定されており、図示を省略した出力軸を、冷却機構部２０４の回転軸２２１に差し込んでいる。そして、モータ２０５の出力軸（図示略）は、回転軸２２１に同軸的に連結されている。ここで、モータ２０５としては、一般的な種々のものを採用することが可能である。

【0081】

冷却機構部２０４の回転軸２２１は、段付きの円柱状部品であり、その軸心（符号省略）をケーシング２０１の軸心Ｂにほぼ一致させている。そして、回転軸２２１における軸方向の一端（図中の上部）は、吸気側の軸受部２２４を介してケーシング本体２１１により回転自在に支持されており、回転軸２２１における軸方向の他端（図中の下部）は、排気側の軸受部２２５を介して蓋部２１２により回転自在に支持されている。

【0082】

掻出部（「スクレイパ」などと称することも可能である）２２２は、断面が矩形の棒状体であり、回転軸２２１に一体加工（或いは別体の組付けでもよい）により形成されている。さらに、掻出部２２２は、回転軸２２１の径方向に逆向きで突出する２つを１組として、多段（ここでは７段）に亘って形成されている。そして、図６に示す例では、７組（合計１４個）の掻出部２２２が、回転軸２２１の軸方向に沿って、互いにほぼ等間隔で形成されている。

【0083】

つまり、各組の掻出部２２２は、図６及び図７に示すように、１８０度位相を異ならせ、同一直線上に位置するよう形成されている。さらに、各組の掻出部２２２は、回転軸２２１の軸心（ここではケーシング２０１の軸心Ｂに一致）を中心として、ほぼ線対称に延びている。

【0084】

また、７組の掻出部２２２は、回転軸２２１の周方向に関しては互いに同じ位相（同位相）で配置され、回転軸２２１の軸方向に関しては、軸方向に沿ってほぼ均等に並んだ位置関係を有している。そして、モータ２０５が駆動され、モータ２０５により回転軸２２１が所定方向に回転させられると、掻出部２２２は、回転軸２２１を中心として、回転軸２２１と一体に回転変位する。

【0085】

ここで、モータ２０５及び回転軸２２１の回転方向は、図８中の時計回り方向、及び、反時計回り方向のうちのいずれであってもよい。また、モータ２０５は、状況に応じ、通常の回転方向に対して逆方向に回転制御されるものであってもよい。

【0086】

また、掻出部２２２を回転軸２２１とは別体で形成し、回転軸２２１に組み付ける場合は、例えば、筒状の部品（図示略）の外周面に掻出部２２２を形成し、この筒状の部品に、回転軸２２１を差し込んで固定することが考えられる。また、筒状の部品に一部の掻出部２２２（例えば１～３組程度）のみを形成し、複数の筒状の部品を回転軸２２１に固定することなども考えられる。

【0087】

前述の円板状部品２２３は、ケーシング２０１内において、多段（ここでは６段）に積層されている。各円板状部品２２３は、図６や図８に示すように真円の円板状に加工されており、外周部を肉厚なスペーサ２３１として、ケーシング２０１の軸方向に重ねられている。各円板状部品２２３の間には、スペーサ２３１によって所定の大きさの隙間が確保され、複数の堆積物移送空間２３２（図７）が形成されている。

【0088】

さらに、ケーシング本体２１１の天板部２１３と、天板部２１３に向かい合った円板状部品２２３（図６及び図７中の最上段のもの）との間には、堆積物移送空間２３２が形成されている。また、拡大した図示は省略するが、蓋部２１２と、蓋部２１２に向かい合った円板状部品２２３（図６中の最下段）との間にも、堆積物移送空間２３２が形成されている。そして、６枚の円板状部品２２３が、ケーシング本体２１１の天板部２１３と、蓋部２１２とにより挟まれた状態で、ケーシング２０１内に固定されている。

【0089】

各円板状部品２２３の、スペーサ２３１よりも内側（「径方向の内側」や「内周側」などともいう）の部位は、真円状の冷却部２３３となっている。この冷却部２３３は、スペーサ２３１よりも薄いほぼ一定の厚みを有している。

【0090】

冷却部２３３には、堆積物を移送するための開口部としての移送穴２３４が、真円状に形成されている。この移送穴２３４は、１枚の円板状部品２２３に１つずつ設けられている。移送穴２３４は、冷却部２３３の外周縁部（最外周部）に配置され、スペーサ２３１の、極僅かに手前の部位（内周側の部位）に位置している。そして、前述した掻出部２２２と移送穴２３４のとの位置関係は、図８に示すように、掻出部２２２が移送穴２３４の中心部を通過する位置にある状況では、掻出部２２２の先端が、移送穴２３４の最外周部に到達して、移送穴２３４の最外周部にほぼ重なるようになっている。

【0091】

また、６枚の円板状部品２２３に設けられた各移送穴２３４は、冷却部２３３の周方向に係る位相が、交互に１８０度異なるように配置されている。つまり、吸気孔２１４から数えて１枚目（吸気孔２１４に最も近い部位）、３枚目、及び、５枚目の円板状部品２２３では、移送穴２３４は、同位相で配置されている。図６では、これらの移送穴２３４は、回転軸２２１の右側において、同一直線状に並ぶように位置している。

【0092】

これに対して、吸気孔２１４から数えて２枚目、４枚目、及び、６枚目の円板状部品２２３では、移送穴２３４は、回転軸２２１を挟んで逆側（図６における回転軸２２１の左側）に、同一直線状に並ぶように位置している。

【0093】

ここで、図８は、図６における吸気孔２１４から１枚目と２枚目の円板状部品２２３の間の部位で、Ａ－Ａ線に沿って径方向に切断した状態を示している。そして、図８において実線で示す移送穴２３４（図中の左側に示す移送穴２３４）は、吸気孔２１４から２枚目の円板状部品２２３に形成されたものであり、破線（隠れ線）で示す移送穴２３４（図中の右側に示す移送穴２３４）は、３枚目の円板状部品２２３に形成されたものである。

【0094】

冷却部２３３の板面と、掻出部２２２との間隔は、回転軸２２１が回転し、掻出部２２２が冷却部２３３の板面に対して変位する際に、掻出部２２２が冷却部２３３の板面に過剰な圧力を生じながら接触して掻出部２２２の変位が妨げられることのないよう、決められている。

【0095】

ここで、図６や図７では、冷却部２３３の板面と掻出部２２２との間の隙間の大きさは、両部材（掻出部２２２と冷却部２３３）の存在が把握し易くなるよう、大きく強調して示されている。また、冷却部２３３の板面に対して掻出部２２２を、掻出部２２２が円滑に変位できる程度の圧力で接触させることも可能である。さらに、掻出部２２２の材質としては、薄板の金属、或いは、十分な硬度と柔軟性を有する合成樹脂などを採用することが可能である。

【0096】

また、図６に符号２３６で示すのは、蓋部２１２に内蔵された冷却管である。この冷却管２３６は、真円状の断面を有する円管であり、蓋部２１２内において、周方向に沿って配置されている。この冷却管２３６には、冷却液（例えば冷却水）が流されるようになっており、冷却液の温度が、冷却管２３６や蓋部２１２、及び、各円板状部品２２３に伝わり、冷却部２３３の温度が一定程度に保たれる。

【0097】

つまり、冷却管２３６、蓋部２１２、及び、各円板状部品２２３のスペーサ２３１は、互いに熱伝達が効率的に行われるように接した状態で、冷却トラップ１３に組付けられている。そして、冷却管２３６の熱は、蓋部２１２、及び、スペーサ２３１を介して、各円板状部品２２３の冷却部２３３に伝達や伝導がされるようになっている。

【0098】

図６には、冷却トラップ１３内を流れるガスの経路を、複数の矢印Ｃ（太線）により概略的に示している。冷却トラップ１３内には、前述した第１真空ポンプ１１から排出されたガス（以下では「排出ガス」と称する）が、吸気側配管２１５を介して、吸気孔２１４へ導入される。そして、排出ガスは、吸気孔２１４に空間的に繋がった堆積物移送空間２３２に導入される。

【0099】

排出ガスは、冷却部２３３の板面に接しながら、堆積物移送空間２３２内に広がる。さらに、排出ガスは、回転軸２２１が存在する部位を越えて、回転軸２２１を基準とした反対側の部位にも達する。そして、排出ガスは、次段の冷却部２３３に形成された移送穴２３４を通って、更に次段の堆積物移送空間２３２に進入する。

【0100】

このようにして、排出ガスは、堆積物移送空間２３２内で流動し、順次移送穴２３４を通って、次段の堆積物移送空間２３２内に広がる。そして、蓋部２１２の排気孔２１７に達した排出ガスは、排気口２０３を通って、冷却トラップ１３の外部に導出される。

【0101】

また、冷却トラップ１３内においては、排出ガスが冷却部２３３に接し、排出ガスと冷却部２３３との間で熱交換が行われる。そして、排出ガスの温度が冷却部２３３により下げられ、排出ガス中の成分が固化して堆積物が発生する。発生した堆積物に対しては、回転変位する掻出部２２２が衝突し、堆積物が円板状部品２２３から強制的に剥がされる。さらに、堆積物は、円板状部品２２３により破砕され、塊状や粉状となる。

【0102】

図９は、冷却トラップ１３の機能を片対数グラフにより示している。図９のグラフにおける横軸は温度［℃］を示しており、縦軸は圧力[Ｔｏｒｒ]を示している。図９中の符号Ｆは、排気ガス中の成分に係る昇華曲線を示している。昇華曲線Ｆの上側は、排気ガス中の成分が「ＳＯＬＩＤ」（固体）となる領域であり、昇華曲線Ｆの下側は、排気ガス中の成分が「ＧＡＳ」（気体）となる領域である。

【0103】

さらに、図９中の符号Ｐ１はプロセス条件を示している。このプロセス条件は、第１真空ポンプ１１（ターボ分子ポンプ１００）の排気対象機器（図示略）において、プロセスガスを用いた所定の処理が行われている場合の環境条件（プロセス条件）を意味している。ここでは、プロセス条件に係る温度は１００[℃]となっており、圧力は１[Ｔｏｒｒ]となっている。そして、この点Ｐ１は、「ＳＯＬＩＤ」（固体）の領域に位置しており、プロセス条件では、プロセスガス中の成分による堆積物が発生する。

【0104】

続いて、図９中の符号Ｐ２はクリーニング条件を示している。このクリーニング条件は、発生した堆積物に対するクリーニングの条件を意味している。ここでは、クリーニング条件に係る温度は１３０[℃]となっており、圧力は０．１[Ｔｏｒｒ]となっている。そして、この点Ｐ２は、「ＧＡＳ」（気体）の領域に位置しており、クリーニング条件では、堆積物が気化される。

【0105】

続いて、図９中の符号Ｐ３はトラップ条件を示している。このトラップ条件は、冷却トラップ１３において堆積物を発生させる条件を意味している。ここでは、トラップ条件に係る温度は７０[℃]となっており、圧力はクリーニング条件と同じく０．１[Ｔｏｒｒ]となっている。そして、この点Ｐ３は、「ＳＯＬＩＤ」（固体）の領域に位置しており、ガス（排出ガス）をトラップ条件の環境におくことにより堆積物が発生する。

【0106】

冷却トラップ１３による排出ガスの冷却（Ｐ３）は、クリーニング（Ｐ２）の後に行われる。そして、図９の例では、クリーニング（Ｐ２）の後に、排出ガスの温度が冷却トラップ１３により下げられ、冷却トラップ１３において積極的に、排出ガス中の堆積物となり得る成分（「昇華成分」或いは「堆積成分」などともいう）の固体化が行われる。このため、第１真空ポンプ１１から第２真空ポンプ１６へ流れる排出ガスは、昇華成分が除去されたものとなり、第１真空ポンプ１１Ａから第２真空ポンプ１６までの間のガス経路や、第２真空ポンプ１６等におけるガスの流路に堆積物が付着するのを防止することが可能となる。

【0107】

ここで、図９のクリーニング条件Ｐ２やトラップ条件Ｐ３の温度や圧力はあくまでも一例であり、昇華曲線Ｆやプロセス条件Ｐ１に合わせて種々に変更することが可能である。ただし、クリーニング条件Ｐ２が「ＧＡＳ」（気体）の領域に位置し、トラップ条件Ｐ３が「ＳＯＬＩＤ」（固体）の領域に位置するよう、クリーニング条件Ｐ２やトラップ条件Ｐ３を設定する必要がある。

【0108】

以上説明したような真空排気系の洗浄装置１０によれば、冷却トラップ１３を備え、この冷却トラップ１３を、ガスの昇華成分の昇華温度以下に冷却していることから、第１真空ポンプ１１から排出されたガスに対して、冷却トラップ１３により積極的に堆積物を発生させるようにすることができる。そして、上述のように、冷却トラップ１３の下流側の配管や第２真空ポンプ１６等に堆積物が付着するのを防止することが可能となる。

【0109】

さらに、切替弁１２と第３配管２３とを備えていることから、例えば半導体製造等のプロセス時には、排出ガスを第３配管２３側へ流し、冷却トラップ１３をバイパスさせて、第２真空ポンプ１６の側へ導くことができる。このため、冷却トラップ１３等が、ガスの流動にあたり抵抗（「流動抵抗」や「排気抵抗」などともいう）となるのを防止できる。

【0110】

また、冷却トラップ１３は、ケーシング２０１内に円板状部品２２３と、冷却管２３６とを備えていることから、円板状部品２２３を良好に冷却することができ、冷却トラップ１３において効率よく堆積物を発生させることが可能である。

【0111】

さらに、冷却トラップ１３は、移送穴２３４が設けられた円板状部品２２３を、移送穴２３４の位相を変えて複数積層して構成されていることから、円板状部品２２３に発生した堆積物を、移送穴２３４を介して次段へ送り込む（送り出す）ことができる。

【0112】

また、冷却トラップ１３は、ケーシング２０１内に設置された回転軸２２１と、回転軸２２１に固定された掻出部２２２とを備え、掻出部２２２が、円板状部品２２３の板面に沿って回転可能に構成されていることから、円板状部品２２３に発生した堆積物を、掻出部２２２により掻き出すことができる。また、堆積物を、掻出部２２２により移送穴２３４を介して次段へ送り込むことができる。

【0113】

さらに、第２配管２２の配設された分岐管２４と、分岐管２４に配設された開閉弁１４と、開閉弁１４の下流に配設された堆積物回収容器１５とを備えていることから、冷却トラップ１３で発生した堆積物を、分岐管２４と開閉弁１４とを介して、堆積物回収容器１５へ送り込むことができる。

【0114】

また、冷却トラップ１３のケーシング２０１に設けられた排気孔２１７や排気口２０３と、排気孔２１７や排気口２０３の下流に配設された開閉弁１４と、開閉弁１４の下流に配設された堆積物回収容器１５とを備えていることから、ケーシング２０１内で発生した堆積物を、排気孔２１７や排気口２０３、及び、開閉弁１４を介して、堆積物回収容器１５へ送り込むことができる。

【0115】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、種々に変形することが可能なものである。例えば、切替弁１２や第３配管２３を備えず、第１真空ポンプ１１の排出ガスを第３配管２３にバイパスさせないようにすることも可能である。ただし、このようにした場合は、前述したように、例えば半導体製造等のプロセス時に、冷却トラップ１３が排気抵抗となる。このため、切替弁１２や第３配管２３を備えたほうが、備えなかった場合に比べて、効率の良い排気を行うことができる。

【0116】

さらに、冷却トラップ１３において、掻出部２２２の回転数を変化させて高めたり、掻出部２２２を正逆回転させたりし、堆積物の撹拌や粉砕を行うことで、堆積物を排気口２０３の側へ移送し易くすることが考えられる。

【0117】

また、個々の掻出部２２２の形状は、棒状に限らず、例えば板状や、多角形（５角形や６角形、８角形など）の断面を有する形状などのように、種々に変形することが可能である。

【0118】

さらに、掻出部２２２を１段につき２つ形成しているが、これに限定されず、１段につき１つ、或いは、３つ以上などとすることも可能である。この場合は、回転時における全体のバランスを考慮して、各組や全体における掻出部２２２の配置を決めることが望ましい。

【0119】

なお、上述の冷却トラップ１３においては、掻出部２２２の数を１段につき２つと少なく抑えていることから、各堆積物移送空間２３２を流れる排出ガスに対して、掻出部２２２が過度な排気抵抗となるようなことを防止できる。

【0120】

また、移送穴２３４の数を、１枚の円板状部品２２３につき１個としているが、これに限定されず、移送穴２３４の数を２個以上としてもよい。また、移送穴２３４の開口面積を、可能な限り大きく設定してもよい。そして、移送穴２３４の開口面積を大きくすることにより、次段への堆積物の送り込みを効率よく行うことが可能となる。

【0121】

ただし、移送穴２３４の開口面積を増やすことにより、円板状部品２２３における冷却部２３３の冷却可能な面積（冷却面積）が減ることになる。このため、移送穴２３４の数や開口面積（移送穴２３４が複数の場合は合計の開口面積）は、排出ガスが円板状部品２２３の板面に触れている時間を十分に長く確保でき、良好な冷却が行える程度に留めることが望ましい。

【0122】

また、上述の第１実施形態では、冷却トラップ１３は、上方から排出ガスが導入されて、堆積物が下方から排出されるようになっているが、これに限定されるものではない。例えば、図示は省略するが、冷却トラップに、水平方向から排出ガスを受け入れるような構造を採用してもよい。

【0123】

また、図示は省略するが、冷却トラップに、例えば水平軸周りに回転する回転体にネジ溝を形成し、このネジ溝により堆積物を押し出すような構造を採用すれば、堆積物を水平方向に移送して排出するといったことも可能となる。ただし、上述したように、堆積物を上方から下方へ移送することにより、堆積物の自重を利用した移送を容易に行うことができ、冷却トラップの構造を簡素なものとすることが可能である。

【0124】

さらに、本発明は、後述するような各種の実施形態を採用することが可能である。なお、以下では、第１実施形態と同様な構成については同一符号を付し、その説明は適宜省略する。

【0125】

例えば、図１０は、本発明の第２実施形態に係る真空排気系の洗浄装置２４０を概略的に示している。この第２実施形態の洗浄装置２４０は、第１実施形態のような真空排気系を、ほぼ並列に２系統備えたタイプのものとなっている。

【0126】

図１０に示すように、一方（図中の左側）の真空排気系（以下では「第１排気系」と称する）２４１には、第１真空ポンプ１１Ａと第２真空ポンプ１６Ａが備えられている。また、他方（図中の右側）の真空排気系（以下では「第２排気系」と称する）２４２には、第１真空ポンプ１１Ｂと第２真空ポンプ１６Ｂが備えられている。

【0127】

これらのうち、一方の真空排気系である第１排気系２４１においては、前述の第１実施形態に係る洗浄装置１０（図１）と同様に、第１真空ポンプ１１Ａ、切替弁１２Ａ、冷却トラップ１３、開閉弁１４、堆積物回収容器１５、及び、第２真空ポンプ１６Ａの各機器が備えられている。

【0128】

第１真空ポンプ１１Ａと冷却トラップ１３は、第１配管２１Ａを介して接続されており、第１配管２１Ａの途中には、切替弁１２Ａが配置されている。冷却トラップ１３と第２真空ポンプ１６Ａは、第２配管２２Ａを介して接続されている。また、第２配管２２Ａは、分岐管２４を介して堆積物回収容器１５に接続されており、分岐管２４の途中には、開閉弁１４が配置されている。さらに、切替弁１２Ａと第２配管２２Ａは、第３配管２３Ａを介して接続されている。

【0129】

これらの各機器としては、第１実施形態に係る洗浄装置１０（図１）における第１真空ポンプ１１、切替弁１２、冷却トラップ１３、開閉弁１４、堆積物回収容器１５、及び、第２真空ポンプ１６と同様のものを採用できる。そして、第１真空ポンプ１１Ａとして、第１実施形態と同様のターボ分子ポンプ１００を用いることが可能である。

【0130】

さらに、第１配管２１Ａ、第２配管２２Ａ、第３配管２３Ａ、分岐管２４としても、第１実施形態に係る洗浄装置１０（図１）における第１配管２１、第２配管２２、第３配管２３、分岐管２４と同様のものを採用できる。また、第１真空ポンプ１１Ａの吸気側には第４配管２５が接続されており、この第４配管２５としても、第１実施形態と同様のものを採用できる。

【0131】

さらに、このような第１排気系２４１においても、前述の第１実施形態と同様にクリーニング機能が備えられており、第１真空ポンプ１１Ａ（或いは第１配管２１Ａのいずれかの部位）におけるガスの加熱によって、堆積物を気化できるようになっている。そして、加熱されたガスは、冷却トラップ１３において冷却され、発生した堆積物が、第１実施形態と同様に、堆積物回収容器１５に回収される。

【0132】

したがって、前述の第１実施形態と同様に、第１真空ポンプ１１Ａから第２真空ポンプ１６へ流れる排出ガスから、堆積物となり得る昇華成分を除去することができる。そして、第１真空ポンプ１１Ａから第２真空ポンプ１６までの間のガス経路や、第２真空ポンプ１６等におけるガスの流路に堆積物が付着するのを防止することが可能となる。

【0133】

続いて、このような第１排気系２４１における第１配管２１Ａには、第２排気系２４２の第１配管２１Ｂが接続されている。この第２排気系２４２には、前述した第１真空ポンプ１１Ｂと第２真空ポンプ１６Ｂが備えられている。さらに、第１真空ポンプ１１Ｂは、第１配管２１Ｂを介して、前述した冷却トラップ１３と接続されている。

【0134】

第１配管２１Ｂの途中には、切替弁１２Ｂが配置されている。この点は第１排気系２４１と同様であるが、第２排気系２４２においては、冷却トラップ１３の下流側に第２真空ポンプ１６Ｂを繋げない構成が採用されている。さらに、第２排気系２４２においては、切替弁１２Ｂに繋がった第３配管２３Ｂが、第２真空ポンプ１６Ｂまで延び、第２真空ポンプ１６Ｂに達している。

【0135】

この第２排気系２４２においても、前述の第１排気系２４１と同様にクリーニング機能が備えられており、ガスの加熱によって堆積物を気化できるようになっている。そして、加熱されたガスは、切替弁１２Ｂを通って第１配管２１Ｂ内を流れ、第１排気系２４１における第１配管２１Ａに流入する。

【0136】

第１配管２１Ａに流入したガス（排出ガス）は冷却トラップ１３において冷却され、発生した堆積物が、堆積物回収容器１５に回収される。そして、堆積物となり得る昇華成分が除去された排出ガスは、第１排気系２４１の第２真空ポンプ１６Ａによる排気作用により、第２真空ポンプ１６Ａに向かって流れ、第２真空ポンプ１６Ａから送出される。

【0137】

このような第２実施形態の洗浄装置２４０によれば、第１実施形態と同様な発明の作用効果を奏するのに加え、複数の排気系（ここでは第１排気系２４１と第２排気系２４２）を備えることが可能になる。さらに、複数の排気系で、冷却トラップ１３や堆積物回収容器１５等を兼用できる。このため、複数（ここでは２つ）の排気系において、冷却トラップ１３等の個数を抑制でき、排出ガスの洗浄構造を簡素化することが可能となる。

【0138】

次に、図１１に基づき、本発明の第３実施形態に係る真空排気系の洗浄装置２５０について説明する。なお、前述の各実施形態と同様の構成については同一符号を付し、その説明は適宜省略する。

【0139】

この第３実施形態に係る洗浄装置２５０は、２つの排気系（第１排気系２４１と第２排気系２４２）を備えている点で、第２実施形態に係る洗浄装置２４０と共通している。しかし、第３実施形態に係る洗浄装置２５０においては、第１排気系２４１の第２配管２２が、第３配管２３Ａと合流する部位２５７において、第２排気系２４２の側に分岐しており、第２排気系２４２における第３配管２３Ｂに向けて延長されている。

【0140】

つまり、第２実施形態に係る洗浄装置２４０においては、第２真空ポンプ１６Ａ、１６Ｂのうち、冷却トラップ１３の下流側に繋がっていたのは、第１排気系２４１の第２真空ポンプ１６Ａのみであった。これに対し、第３実施形態に係る洗浄装置２５０では、第２排気系２４２の第２真空ポンプ１６Ｂも、第１排気系２４１における第２配管２２からの延長部２２Ｂや、第３配管２３Ｂを介して、冷却トラップ１３の下流側に繋がっている。

【0141】

このような第３実施形態の洗浄装置２５０によれば、第１実施形態と同様な発明の作用効果を奏するのに加え、第２排気系２４２の第２真空ポンプ１６Ｂも、冷却トラップ１３により冷却されたガスの排気に利用でき、洗浄装置２５０の総合的な排気能力を向上することが可能となる。

【0142】

ここで、第３実施形態の洗浄装置２５０においては、第２排気系２４２の第３配管２３Ｂについて、延長部２２Ｂとの合流部２５８から下流側（第２真空ポンプ１６Ｂに繋がる側）の部位を、延長部２２Ｂと併せて、第２排気系２４２における第２配管として分類することも可能である。また、第３実施形態の洗浄装置２５０については、第１排気系２４１と第２排気系２４２で、第２配管を一部共用していると考えることも可能である。

【0143】

次に、図１２に基づき、本発明の第４実施形態に係る真空排気系の洗浄装置２６０について説明する。なお、前述の各実施形態と同様の構成については同一符号を付し、その説明は適宜省略する。

【0144】

この第４実施形態に係る洗浄装置２６０は、２つの排気系（第１排気系２４１と第２排気系２４２）を備えている点で、第２実施形態に係る洗浄装置２４０や、第３実施形態に係る洗浄装置２５０と共通している。しかし、第４実施形態に係る洗浄装置２６０においては、第１排気系２４１と第２排気系２４２とで、１つの第２真空ポンプ１６Ｃが共用されている。

【0145】

さらに、第４実施形態に係る洗浄装置２６０においては、第１排気系２４１の第３配管２３Ａと、第２排気系２４２の第３配管２３Ｂとが途中で合流し、１本の共用配管２６１が、第２真空ポンプ１６Ｃに繋がっている。また、第１排気系２４１の第２配管２２Ａが、共用配管２６１に合流しており、第１排気系２４１及び第２排気系２４２の排出ガスは、いずれも、冷却トラップ１３を通り、第２真空ポンプ１６Ｃにより排気される。

【0146】

このような第４実施形態の洗浄装置２５０によれば、第１実施形態と同様な発明の作用効果を奏するのに加え、複数（ここでは２つ）の排気系において、第２真空ポンプ（１６Ｃ）等の個数を抑制でき、排出ガスの洗浄構造を簡素化することが可能となる。

【0147】

ここで、第４実施形態に係る洗浄装置２６０においては、第１排気系２４１と第２排気系２４２とで、１つの第２真空ポンプ１６Ｃを共用することから、第２真空ポンプ１６Ｃとしては、第１実施形態～第３実施形態で用いた各種の第２真空ポンプ１６、１６Ａ、１６Ｂよりも大型のもの（大流量のものなど）を用いることが望ましいと考えられる。

【0148】

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は各実施形態に限定されるものではなく、種々に変形することが可能である。例えば、第１真空ポンプ１１（１１Ａ、１１Ｂ）と冷却トラップ１３の接続は第１配管２１（２１Ａ、２１Ｂ）を介して行っているが、これに限らず、例えば、第１真空ポンプ１１（１１Ａ、１１Ｂ）の排気口１３３（図２）に冷却トラップ１３を直接の接続することも可能である。

【0149】

この場合は、第１真空ポンプ１１（１１Ａ、１１Ｂ）の排気口１３３（図２）を、冷却トラップ１３の吸気側配管２１５に接続することや、冷却トラップ１３の吸気孔２１４に接続することなどが考えられる。

【0150】

また、冷却トラップ１３における円板状部品２２３の冷却のために、冷却管２３６を用いているが、これに限定されず、一般的な種々の冷却手段により冷却を行うことが可能である。例えば、冷却手段としてペルチェ素子（図示略）を用い、ペルチェ素子への通電制御を行って、冷却トラップ１３における温度管理を行うことも可能である。

【0151】

さらに、各洗浄装置１０、２４０、２５０、２６０における弁装置は、切替弁１２、１２Ａ、１２Ｂや開閉弁１４に限らず、必要な機能を有する弁装置を適宜追加することが可能である。

【符号の説明】

【0152】

１０、２４０、２５０、２６０ 洗浄装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ 第１真空ポンプ
１２、１２Ａ、１２Ｂ 切替弁
１３ 冷却トラップ
１４ 開閉弁
１５ 堆積物回収容器
１６、１６Ａ、１６Ｂ 第２真空ポンプ
２１、２１Ａ、２１Ｂ 第１配管（第１排気経路）
２２、２２Ａ、２２Ｂ 第２配管（第２排気経路）
２３、２３Ａ、２３Ｂ 第３配管（第３排気経路）
２４ 分岐管（分岐経路）
１００ ターボ分子ポンプ（第１真空ポンプ）
２０１ ケーシング
２０２ 吸気口
２０３ 排気口（堆積物排出口）
２０４ 冷却機構部（冷却機構）
２１７ 排気孔（堆積物排出口）
２２１ 回転軸
２２２ 掻出部
２２３ 円板状部品（板状部）
２３４ 移送穴（開口部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】