特許 7600855 真空ポンプシステム、及び、真空ポンプ

(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】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】真空ポンプシステム、及び、真空ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04B 37/16 20060101AFI20241210BHJP

   F04D 19/04 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

F04B37/16 D

F04B37/16 C

F04D19/04 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021083183

(22)【出願日】2021-05-17

(65)【公開番号】P2022176649

(43)【公開日】2022-11-30

【審査請求日】2023-09-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100121382

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 託嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100221372

【弁理士】

【氏名又は名称】岡崎 信治

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 耕太

【審査官】岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０９２０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３３０８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０２７４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１８４５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９５３４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ３７／１６

Ｆ０４Ｄ １９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の真空ポンプと、
前記第１の真空ポンプの排気口に接続される第２の真空ポンプと、を備え、
前記第２の真空ポンプは、
ロータとステータとを有し、前記ロータ又は前記ステータのいずれかにネジ溝が形成されたホルベックポンプ部と、
前記ホルベックポンプ部の吸気により前記排気口から内部空間に導かれたガスから生成された反応生成物を堆積するトラップ部と、
を有し、
前記トラップ部は、前記ホルベックポンプ部よりも鉛直方向下側に配置され、
前記ホルベックポンプ部は、
前記ホルベックポンプ部のステータの鉛直方向上側に配置される第２排気口と、
前記ホルベックポンプ部の鉛直方向下側に配置され、前記トラップ部の前記内部空間に接続される開口と、
を有する、真空ポンプシステム。

【請求項2】

前記トラップ部を冷却する冷却部をさらに備える、請求項１に記載の真空ポンプシステム。

【請求項3】

前記内部空間にプラズマを発生させるプラズマ発生部をさらに備える、請求項１又は２に記載の真空ポンプシステム。

【請求項4】

前記ホルベックポンプ部を加熱する第１のヒータをさらに備える、請求項１～３のいずれかに記載の真空ポンプシステム。

【請求項5】

前記トラップ部を加熱する第２のヒータをさらに備える、請求項１～４のいずれかに記載の真空ポンプシステム。

【請求項6】

前記第１の真空ポンプは、ターボ分子ポンプを含む、請求項１～５のいずれかに記載の真空ポンプシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空ポンプシステム、及び、真空ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

真空ポンプには、固定翼と回転翼で構成されるタービン翼ポンプ部と、タービン翼ポンプ部よりも排気下流側に設けられたドラッグポンプ部と、を備えるものがある。この真空ポンプを含む真空ポンプシステムは、例えば、ドライエッチング、又は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）などのプロセスを実行するプロセスチャンバ内を高真空とする手段として用いられる。

【0003】

真空ポンプシステムがプロセスチャンバ内を高真空とするために用いられる場合、真空ポンプシステムに含まれる真空ポンプ、真空ポンプ以外の他の装置（例えば、ドライポンプ）、及び／又は、ガス配管に、反応生成物が生成して堆積する可能性がある。真空ポンプシステムにおける反応生成物の生成は抑制する必要がある。なぜなら、真空ポンプの内部に反応生成物が堆積すると、真空ポンプの部品（例えば、ロータ）と反応生成物が接触する可能性があるからである。また、上記の他の装置及びガス配管に反応生成物が堆積すると、真空ポンプシステムの排気能力を低下させるからである。

【0004】

真空ポンプ内部における反応生成物の生成を抑制する方法として、真空ポンプの内部を昇温する方法が知られている。例えば、特許文献１では、真空ポンプの本体をヒータにより加熱して内部を昇温している。また、特許文献２では、高温のパージガスを真空ポンプの内部に導入して昇温している。一方、真空ポンプの排気側に接続されるガス配管及び装置における反応生成物の堆積を抑制するために、特許文献３では、真空ポンプの排気側にフィルタを設けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２０－１１２１３３号公報

【文献】特開２０２０－９０９２２号公報

【文献】特開２００６－７４３６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、真空ポンプの内部の昇温は、抑制することが好ましい。なぜなら、真空ポンプの内部の昇温に伴って、ロータが昇温して膨張し、他の部品と接触しやすくなるからである。その結果、ロータの膨張により他の部品と接触するまでの時間で決定される真空ポンプの寿命が短くなるからである。

【0007】

また、特許文献１及び２の方法により真空ポンプの内部を昇温する場合、さらなる昇温を抑制するために、真空ポンプの排気流量を大きくできない。具体的には、真空ポンプの排気流量を小さくして、ロータを回転させるモータにかかる負荷を低減し、当該モータからの発熱を抑制する必要がある。

【0008】

さらに、特許文献３のように真空ポンプの排気側にフィルタを設ける場合、反応生成物がフィルタに堆積するに従って、真空ポンプの排気側のガスの流れが悪化する。真空ポンプの排気側のガスの流れが悪化すると、真空ポンプの排気側の圧力（背圧）が高くなる。この結果、真空ポンプの排気性能が低下するか、及び／又は、モータの負荷が増大して発熱が多くなる。

【0009】

本発明の目的は、真空ポンプシステムにおいて、真空ポンプ内部の反応生成物の生成を抑制しつつ、排気性能を維持することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様に係る真空ポンプシステムは、第１の真空ポンプと、第２の真空ポンプと、を備える。第２の真空ポンプは、第１の真空ポンプの排気口に接続される。第２の真空ポンプは、ポンプ部と、トラップ部と、を有する。ポンプ部は、ロータを有する。トラップ部は、ポンプ部の吸気により第１の真空ポンプの排気口から内部空間に導かれたガスから生成された反応生成物を堆積する。

【発明の効果】

【0011】

上述した本発明の一態様に係る真空ポンプシステムでは、第２の真空ポンプのポンプ部が、第２の真空ポンプのトラップ部の内部空間に第１の真空ポンプの排気口からガスを吸気により導いている。これにより、第１の真空ポンプの内部から第２の真空ポンプに至る排気経路の圧力を低くすることができるので、第１の真空ポンプの内部、及び、第１の真空ポンプから第２の真空ポンプまでの排気経路における反応生成物の生成が抑制される。その結果、第１の真空ポンプ及びガス配管のメンテナンス頻度を低くできる。また、第２の真空ポンプのトラップ部の内部空間に反応生成物が堆積するので、ポンプ部における反応生成物の生成を抑制できる。

【0012】

また、第１の真空ポンプから第２の真空ポンプまでの排気経路において反応生成物の生成が抑制されることで、当該排気経路のコンダクタンスが高いまま維持される。この結果、ポンプ部が第１の真空ポンプの排気口を吸気する能力が低下しなくなるので、第１の真空ポンプの排気側の圧力（背圧）を低く維持できる。さらに、反応生成物の生成を抑制するために第１の真空ポンプの内部の昇温が不要となる。これらの結果、真空ポンプシステムの排気性能を高いまま維持できる。また、第１の真空ポンプの排気能力が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係る真空ポンプシステムの構成を示す図である。

【図2】第１の真空ポンプの断面図である。

【図3】第２の真空ポンプの断面図である。

【図4】ポンプ部の途中にトラップ部を設けた第２の真空ポンプの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

１．真空ポンプシステムの構成
以下、図面を参照して一実施形態に係る真空ポンプシステムの構成を説明する。図１は、実施形態に係る真空ポンプシステム１００の構成を示す図である。真空ポンプシステム１００は、排気対象装置ＣＨの内部のガスを排気するシステムである。排気対象装置ＣＨは、例えば、半導体製造装置のプロセスチャンバである。真空ポンプシステム１００は、第１の真空ポンプ１と、第２の真空ポンプ３と、第３の真空ポンプ９と、を備える。

【0015】

第１の真空ポンプ１の吸気側は、開閉弁２を介して、排気対象装置ＣＨの内部に接続される。開閉弁２は、弁の開閉により第１の真空ポンプ１の吸気側と排気対象装置ＣＨの内部とを連通させるか遮断するかを切り替える。また、開閉弁２は、弁の開度を制御することで排気対象装置ＣＨの内部の圧力を制御する真空バルブである。第１の真空ポンプ１の排気側は、第１ガスラインＬ１を介して、第２の真空ポンプ３に接続される。

【0016】

第２の真空ポンプ３は、ポンプ部５と、トラップ部７と、を有する。ポンプ部５の吸気側は、トラップ部７に接続される。トラップ部７は、第１ガスラインＬ１を介して、第１の真空ポンプ１の排気側に接続される。ポンプ部５の排気側は、第２ガスラインＬ２、第１バルブＶ１、及び、第３ガスラインＬ３を介して、第３の真空ポンプ９の吸気側に接続される。第３の真空ポンプ９は、例えば、ドライポンプである。また、第３の真空ポンプ９の吸気側は、第４ガスラインＬ４、第２バルブＶ２、第５ガスラインＬ５、及び、第３ガスラインＬ３を介して、排気対象装置ＣＨの内部に接続される。

【0017】

２．第１の真空ポンプの構成
以下、図２を用いて、第１の真空ポンプ１の具体的構成を説明する。図２は、第１の真空ポンプ１の断面図である。第１の真空ポンプ１は、第１吸気口１１と、第１ロータ１３と、第１ステータ１５と、第１モータ１７と、第１排気口１９と、を含む。第１吸気口１１は、第１の真空ポンプ１の吸気側であって、開閉弁２を介して、排気対象装置ＣＨの内部に接続される。

【0018】

第１ロータ１３は、複数段のロータ翼１３Ａとロータ円筒部１３Ｂとを含む。第１ロータ１３は、第１ベース２１と第１軸受２３により回転可能に支持される。第１ロータ１３は、第１モータ１７により回転する。第１ステータ１５は、複数段のステータ翼１５Ａとステータ円筒部１５Ｂとを含む。ステータ円筒部１５Ｂの内周面（ロータ円筒部１３Ｂと対向する面）にはネジ溝が形成されている。第１の真空ポンプ１において、ロータ翼１３Ａとステータ翼１５Ａは交互に配置され、ターボ分子ポンプ部を構成する。一方、ロータ円筒部１３Ｂとステータ円筒部１５Ｂは、ターボ分子ポンプ部の下部において、わずかな隙間を設けて対向して配置され、ネジ溝ポンプ部を構成する。第１排気口１９は、ネジ溝ポンプ部の下部の第１内部空間Ｓ１と連通している。第１排気口１９は、第１ガスラインＬ１を介して、第２の真空ポンプ３に接続される。

【0019】

第１の真空ポンプ１では、第１モータ１７により第１ロータ１３が回転することで、ターボ分子ポンプ部とネジ溝ポンプ部が、排気対象装置ＣＨの内部のガスを第１吸気口１１に吸気する。ターボ分子ポンプ部とネジ溝ポンプ部は、第１吸気口１１に吸気したガスを第１内部空間Ｓ１に導いて第１排気口１９から排気する。この結果、排気対象装置ＣＨの内部が、高真空状態となる。第１排気口１９から排気されたガスは、第２の真空ポンプ３により吸気される。

【0020】

３．第２の真空ポンプの構成
次に、図３を用いて、第２の真空ポンプ３の構成を説明する。図３は、第２の真空ポンプ３の断面図である。なお、図３の矢印は、鉛直方向を表す。上記のように、第２の真空ポンプ３は、ポンプ部５と、トラップ部７と、を含む。ポンプ部５は、第２ロータ５１と、第２ステータ５３と、を含む。

【0021】

第２ロータ５１は、シャフト５１Ａを有する。シャフト５１Ａは、複数の第２軸受５５Ａ～５５Ｄにより回転可能に支持される。複数の第２軸受５５Ａ～５５Ｄは、第２ベース５７のシャフト５１Ａを収納した位置に取り付けられている。第２軸受５５Ａは、例えば、ボールベアリングである。一方、他の第２軸受５５Ｂ～５５Ｄは、例えば、磁気軸受である。ただし、複数の第２軸受５５Ｂ～５５Ｄは、ボールベアリングなどの他の種類の軸受であってもよい。第２ベース５７のシャフト５１Ａを収納した位置には、さらに、第２モータ５９が取り付けられる。第２モータ５９は、第２ロータ５１を回転させる。第２ロータ５１の外周部には、第２ロータ円筒部５１Ｂが形成されている。第２ロータ円筒部５１Ｂは、シャフト５１Ａの延びる軸方向に延びている。

【0022】

ケーシングに相当する第２ステータ５３は、第１端５３Ａと、第２端５３Ｂと、を有する筒状の部材である。第１端５３Ａは、第２ベース５７に接続される。第２端５３Ｂは、開口Ｏ１を形成する。第２ステータ５３は、第２ロータ円筒部５１Ｂの外周面と第２ステータ５３の内周面との間にわずかな隙間を形成した状態で、第２ロータ５１を収納する。第２ステータ５３の内周面、すなわち、第２ロータ円筒部５１Ｂと対向する面には、ネジ溝が形成されている。第２ロータ円筒部５１Ｂの外周面と第２ステータ５３の内周面との間にわずかな隙間が形成され、第２ステータ５３の内周面にネジ溝が形成されることで、第２ロータ円筒部５１Ｂと第２ステータ５３は、ホルベックポンプ部を形成する。ホルベックポンプ部は、第２内部空間Ｓ２に接続される。第２内部空間Ｓ２は、第２ロータ円筒部５１Ｂの上端部、第２ステータ５３の第１端５３Ａ側、及び、第２ベース５７により囲まれた空間である。

【0023】

なお、上記のホルベックポンプ部では、第２ステータ５３の内周面でなく、第２ステータ５３と対向する第２ロータ円筒部５１Ｂの外周面にネジ溝が設けられてもよい。

【0024】

第２ステータ５３の上部には、第２排気口６１が設けられる。第２排気口６１は、第２内部空間Ｓ２に接続される。第２排気口６１は、第２の真空ポンプ３の排気側であって、第２ガスラインＬ２、第１バルブＶ１、及び、第３ガスラインＬ３を介して、第３の真空ポンプ９の吸気側に接続される。

【0025】

第２ステータ５３の外周面には、第１のヒータ６３が設けられる。第１のヒータ６３は、ポンプ部５を加熱する。第１のヒータ６３によりポンプ部５を加熱することで、ポンプ部５において反応生成物が生成されることを抑制できる。第１のヒータ６３によるポンプ部５の加熱温度は、例えば、１５０°Ｃである。この加熱温度は、排気対象装置ＣＨ内で行われるプロセスで用いる原料等に応じて適宜設定できる。

【0026】

ポンプ部５では、第２モータ５９により第２ロータ５１が回転することで、ホルベックポンプ部が、開口Ｏ１においてガスを吸気する。ホルベックポンプ部は、吸気したガスを第２内部空間Ｓ２に導いて第２排気口６１から排気する。第２排気口６１から排気されたガスは、第３の真空ポンプ９により吸気される。

【0027】

トラップ部７は、底面部７Ａと、側面部７Ｂと、を有する。側面部７Ｂの一端は、底面部７Ａと接続される。底面部７Ａと側面部７Ｂは、第３内部空間Ｓ３を形成する。トラップ部７は、例えば、底面部７Ａが円形である円筒形状を有する。トラップ部７が円筒形状であることにより、第３内部空間Ｓ３にガスを滞留しやすくできる。なお、トラップ部７は、内部にガスをある程度の時間留めておくことができれば、円筒形状以外の他の形状（例えば、直方体、底面部７Ａが多角形の立体等）とできる。

【0028】

その他、トラップ部７の第３内部空間Ｓ３に他のガス滞留構造を設けてもよい。例えば、第３内部空間Ｓ３に壁面を設けて、第３内部空間Ｓ３においてガスの流れにくい箇所を形成してもよい。例えば、底面部７Ａに、ルーバー形状、渦巻き形状のフィンなどのガス滞留構造を設けることができる。

【0029】

側面部７Ｂの他端は、第２ステータ５３の第２端５３Ｂに接続される。なお、側面部７Ｂは、第２ステータ５３に溶接等で固定されてもよいし、第２ステータ５３から脱着可能なように、ネジ等で第２ステータ５３に接続されてもよい。側面部７Ｂを第２ステータ５３から脱着可能に接続する場合には、例えば、側面部７Ｂと第２ステータ５３との間にガスシールを設けるなどの方法により、側面部７Ｂと第２ステータ５３とをガスタイト接続する。

【0030】

第３内部空間Ｓ３の底面部７Ａとは反対側は開口しており、開口Ｏ１と接続されている。側面部７Ｂのいずれかには、第２吸気口７１が設けられる。第２吸気口７１は、第３内部空間Ｓ３に接続される。第２吸気口７１は、第１ガスラインＬ１を介して、第１の真空ポンプ１の第１排気口１９に接続される。これにより、ポンプ部５の開口Ｏ１は、第３内部空間Ｓ３、第２吸気口７１、第１ガスラインＬ１、及び、第１の真空ポンプの第１排気口１９とガス流通可能となる。これにより、ポンプ部５は、第１の真空ポンプ１が第１排気口１９に排気したガスを、第１ガスラインＬ１を介して、第３内部空間Ｓ３に導くことができる。

【0031】

トラップ部７は、例えば、アルミニウム、ステンレスなどの金属製の部材である。トラップ部７は、例えば、１枚の金属板を曲げ加工することで形成されてもよいし、底面部７Ａと側面部７Ｂとを別部材として形成して溶接等で底面部７Ａと側面部７Ｂとを接続して形成してもよい。

【0032】

図３に示すように、ポンプ部５は、開口Ｏ１が鉛直方向下側に配置されている。また、トラップ部７は、開口Ｏ１よりもさらに鉛直方向下側に配置されている。すなわち、トラップ部７は、ポンプ部５よりも鉛直方向下側に配置されている。これにより、トラップ部７の底面部７Ａ及び側面部７Ｂに堆積した反応生成物が、重力によりトラップ部７に留まり、ポンプ部５に侵入しにくくなる。

【0033】

第２の真空ポンプ３は、冷却部７３を含む。冷却部７３は、トラップ部７の底面部７Ａに接触した状態で取り付けられる。なお、冷却部７３は、トラップ部７の側面部７Ｂに取り付けられてもよい。冷却部７３は、例えば、冷却液を流すことができる金属製のパイプである。冷却部７３は、トラップ部７の底面部７Ａ及び側面部７Ｂを冷却する。底面部７Ａ及び側面部７Ｂを冷却することで、第３内部空間Ｓ３のガスを冷却できる。第３内部空間Ｓ３のガスを冷却することで、第３内部空間Ｓ３における反応生成物の生成を促進できる。なぜなら、排気対象装置ＣＨの内部に導入されるガス、すなわち、真空ポンプシステム１００にて排気されるガスを原料として反応生成物が生成される場合、ガスの温度が低いほど反応生成物が生成されやすいからである。

【0034】

第２の真空ポンプ３は、プラズマ発生部７５を含む。プラズマ発生部７５は、トラップ部７の第３内部空間Ｓ３に設けられる。プラズマ発生部７５は、第３内部空間Ｓ３にプラズマを発生させる。プラズマ発生部７５から発生するプラズマは、第３内部空間Ｓ３等に堆積した反応生成物を分解する。例えば、メンテナンス時にプラズマ発生部７５からプラズマを発生させることで、トラップ部７等のクリーニング（反応生成物の除去）を実行できる。プラズマ発生部７５は、例えば、平行平板型のプラズマ発生装置、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）の発生装置である。

【0035】

第２の真空ポンプ３は、第２のヒータ７７を含む。第２のヒータ７７は、トラップ部７の側面部７Ｂに設けられる。第２のヒータ７７は、トラップ部７を加熱する。これにより、トラップ部７に堆積した反応生成物を、第２のヒータ７７によるトラップ部７の加熱により除去できる。第２のヒータ７７によるトラップ部７の加熱温度は、例えば、１５０°Ｃである。この加熱温度は、排気対象装置ＣＨ内で行われるプロセスで用いる原料等に応じて適宜設定できる。

【0036】

なお、第２の真空ポンプ３において、トラップ部７を設ける位置は、ポンプ部５の開口Ｏ１の部分に限られない。例えば、図４に示すように、トラップ部７は、ポンプ部５の途中に設けられてもよい。具体的には、第２ステータ５３に設けた開口部分に第３内部空間Ｓ３が接続されるように、トラップ部７を設けてもよい。図４は、ポンプ部５の途中にトラップ部７を設けた第２の真空ポンプ３の断面図である。なお、この変形例では、ポンプ部５の開口Ｏ１が、第１の真空ポンプ１の第１排気口１９に接続される。

【0037】

ポンプ部５の途中にトラップ部７を設けた第２の真空ポンプ３では、ポンプ部５が、第１の真空ポンプ１の第１排気口１９から開口Ｏ１にガスを導く。開口Ｏ１に導かれたガスは、ポンプ部５の吸引により、第２ロータ円筒部５１Ｂと第２ステータ５３との間を通過し、第２排気口６１から排気される。開口Ｏ１に導かれたガスが第２ロータ円筒部５１Ｂと第２ステータ５３との間を通過する間に、当該ガスがトラップ部７の第３内部空間Ｓ３にて滞留する。第３内部空間Ｓ３にて滞留するガスから反応生成物が生成され、トラップ部７に堆積する。

【0038】

４．排気対象装置の真空引き動作
以下、真空ポンプシステム１００を用いて排気対象装置ＣＨの内部を高真空状態とする真空引き動作を説明する。まず、第１の真空ポンプ１を動作可能な圧力となるまで排気対象装置ＣＨを真空引きする。この真空引きは、第２バルブＶ２を開けた状態で第３の真空ポンプ９を動作させ、第３の真空ポンプ９で排気対象装置ＣＨの内部を吸気することで実現できる。この真空引きの実行中、開閉弁２と第１バルブＶ１は閉じられている。

【0039】

排気対象装置ＣＨの内部が第１の真空ポンプ１を動作可能な圧力に到達後、第１の真空ポンプ１による真空引きを開始する。具体的には、第２バルブＶ２を閉じる一方、第１バルブＶ１を開けた後、第１の真空ポンプ１及び第２の真空ポンプ３を動作させる。その後、開閉弁２を開けることで、第１の真空ポンプ１による真空引きが開始される。なお、第１の真空ポンプ１及び第２の真空ポンプを常時動作させている場合には、第２バルブＶ２を閉じて第１バルブＶ１を開けた後開閉弁２を開けることで、第１の真空ポンプ１による真空引きが開始される。

【0040】

第１の真空ポンプ１により排気対象装置ＣＨが高真空状態となった後、排気対象装置ＣＨの内部で各種プロセスが実行される。例えば、排気対象装置ＣＨの内部に導入したガスを原料として半導体材料を生成するプロセスが実行される。または、排気対象装置ＣＨの内部に導入したガスをエッチングガスとして用いて基板等をエッチングするプロセスが実行される。

【0041】

排気対象装置ＣＨの内部に導入されたガスは、真空ポンプシステム１００により排気される。具体的には、排気対象装置ＣＨの内部のガスは、まず、第１の真空ポンプ１により吸気され、第１排気口１９から排気される。第１排気口１９から排気されたガスは、第２の真空ポンプ３のポンプ部５の吸気により、第１ガスラインＬ１を通過して第３内部空間Ｓ３に導かれる。第３内部空間Ｓ３に導かれたガスは、第３内部空間Ｓ３内に滞留する間に冷却される。この結果、第３内部空間Ｓ３に導かれたガスから反応生成物が生成され、トラップ部７に堆積される。第３内部空間Ｓ３に導かれたガスは、反応生成物を生成後、ポンプ部５により第２排気口６１から排気され、第３の真空ポンプ９により吸気される。

【0042】

真空ポンプシステム１００において、第２の真空ポンプ３の第３内部空間Ｓ３は、第１ガスラインＬ１を介して、第１排気口１９に接続されている。また、第１排気口１９は、第１の真空ポンプ１の内部に接続されている。このため、第２の真空ポンプ３のポンプ部５により、第１の真空ポンプ１の内部の圧力が下がる。第１の真空ポンプ１の内部の圧力が低くなると、第１の真空ポンプ１の内部で反応生成物の原料となるガスの分圧が飽和蒸気圧よりも低くなるので、第１の真空ポンプ１の内部における反応生成物の生成と堆積が抑制される。内部に反応生成物が堆積しなくなれば、第１の真空ポンプ１の内部のクリーニングが不要になる。また、第１排気口１９及び第１ガスラインＬ１もポンプ部５により吸気されるので、第１排気口１９及び第１ガスラインＬ１への反応生成物の生成も抑制される。これらの結果、第１の真空ポンプ１及び第１ガスラインＬ１のメンテナンス頻度を低くできる。

【0043】

また、第１排気口１９及び第１ガスラインＬ１への反応生成物の生成が抑制されることで、第１排気口１９及び第１ガスラインＬ１のコンダクタンスが高いまま維持される。この結果、ポンプ部５が第１排気口１９を吸気する能力が低下しなくなるので、第１の真空ポンプ１の背圧を低く維持できる。この結果、真空ポンプシステム１００が排気対象装置ＣＨの内部を排気する能力を高いまま維持できる。さらに、反応生成物の生成を抑制するために第１の真空ポンプ１の内部の昇温が不要であるので、第１の真空ポンプ１の排気能力が向上する。具体的には、第１の真空ポンプ１が排気できるガスの量を大きくできる。また、排気対象装置ＣＨの内部を従来よりも高真空とできる。

【0044】

真空ポンプシステム１００では、第２の真空ポンプ３のトラップ部７に反応生成物が生成され堆積され、反応生成物を生成後のガスが、ポンプ部５により排気される。これにより、ポンプ部５において反応生成物が生成されにくくなる。その結果、ポンプ部５のクリーニングの頻度を低くできるので、第２の真空ポンプ３のメンテナンスが容易になる。トラップ部７に多くの反応生成物が堆積した場合には、トラップ部７を交換する、又は、トラップ部７をクリーニングする。

【0045】

また、トラップ部７が第２ステータ５３の大きな開口Ｏ１に設けられている第２の真空ポンプ３では、トラップ部７に反応生成物が多く堆積しても、ポンプ部５と第３内部空間Ｓ３との間のコンダクタンスが低下せず、ポンプ部５による第３内部空間Ｓ３の吸気能力が低下しにくい。

【0046】

なお、真空ポンプシステム１００では、第１の真空ポンプ１と第２の真空ポンプ３とを両方動作させて排気対象装置ＣＨの内部を真空引きするだけでなく、第２の真空ポンプ３のみを動作させて排気対象装置ＣＨの内部を真空引きすることもできる。第２の真空ポンプ３は第１の真空ポンプ１ほど排気能力が高くないので、第２の真空ポンプ３のみで排気対象装置ＣＨの内部を真空引きすることで、第１の真空ポンプ１では実現できない高い圧力に排気対象装置ＣＨを真空引きできる。その結果、１つの排気対象装置ＣＨにて実行できるプロセスの種類を増加できる。例えば、１つの排気対象装置ＣＨにて、高真空が必要なプロセス（例えば、スパッタリング、エッチング）と、低真空が必要なプロセス（例えば、ＣＶＤ）とを実行できる。なお、第２の真空ポンプ３のみで排気対象装置ＣＨを真空引きする際には、例えば、第１の真空ポンプ１の内部を昇温することで、第１の真空ポンプ１の内部に反応生成物を生成しにくくできる。

【0047】

５．プラズマ発生部を用いたクリーニング動作
次に、第２の真空ポンプ３のトラップ部７に設けられたプラズマ発生部７５を用いた、真空ポンプシステム１００等のクリーニング動作を説明する。プラズマ発生部７５を用いたクリーニングは、開閉弁２、第１バルブＶ１、及び／又は第２バルブＶ２を開状態として、プラズマ発生部７５により第３内部空間Ｓ３にプラズマを発生させることで行う。これにより、プラズマにより発生したラジカルが、第３内部空間Ｓ３から、当該ラジカルが到達できる箇所までの反応生成物を除去できる。

【0048】

その他、開閉弁２、及び、第２バルブＶ２を開状態とする一方、第１バルブＶ１を閉状態とし、第３の真空ポンプ９を動作させ、プラズマ発生部７５により第３内部空間Ｓ３にプラズマを発生させることよってクリーニングを実行してもよい。この場合、プラズマにより発生したラジカルが、第３内部空間Ｓ３から、第１ガスラインＬ１、第１の真空ポンプ１の内部、排気対象装置ＣＨの内部、第４ガスラインＬ４、第５ガスラインＬ５、及び、第３ガスラインＬ３まで到達しやすくなる。この結果、第３内部空間Ｓ３から、第１ガスラインＬ１、第１の真空ポンプ１の内部、排気対象装置ＣＨの内部、第４ガスラインＬ４、第５ガスラインＬ５、及び、第３ガスラインＬ３までのクリーニングを実行できる。

【0049】

また、第１バルブＶ１を開状態とする一方、開閉弁２、及び、第２バルブＶ２を閉状態とし、第３の真空ポンプ９を動作させ、プラズマ発生部７５により第３内部空間Ｓ３にプラズマを発生させることよってクリーニングを実行してもよい。この場合、プラズマにより発生したラジカルが、第３内部空間Ｓ３から、第２ガスラインＬ２、及び、第３ガスラインＬ３まで到達しやすくなる。この結果、第３内部空間Ｓ３から、第２ガスラインＬ２、及び、第３ガスラインＬ３までのクリーニングを実行できる。

【0050】

以上説明した本実施形態に係る真空ポンプシステム１００では、第２の真空ポンプ３のポンプ部５が、第２の真空ポンプ３のトラップ部７の第３内部空間Ｓ３に第１の真空ポンプ１の第１排気口１９からガスを吸気している。これにより、第１の真空ポンプ１の内部から第２の真空ポンプ３に至る排気経路の圧力を低くできる。第１の真空ポンプ１の内部から第２の真空ポンプ３に至る排気経路の圧力が低くなると、これらの箇所で反応生成物の原料となるガスの分圧が飽和蒸気圧よりも低くなるので、第１の真空ポンプ１の内部から第２の真空ポンプ３に至る排気経路における反応生成物の生成と堆積が抑制される。その結果、第１の真空ポンプ１及びガス配管（第１ガスラインＬ１）のメンテナンス頻度を低くできる。また、第２の真空ポンプ３のトラップ部７の第３内部空間Ｓ３に反応生成物が堆積するので、ポンプ部５における反応生成物の生成を抑制できる。

【0051】

また、第１の真空ポンプ１から第２の真空ポンプ３までの排気経路において反応生成物の生成が抑制されることで、当該排気経路のコンダクタンスが高いまま維持される。この結果、ポンプ部５が第１の真空ポンプ１の第１排気口１９を吸気する能力が低下しなくなるので、第１の真空ポンプ１の排気側の背圧を低く維持できる。さらに、反応生成物の生成を抑制するために第１の真空ポンプ１の内部の昇温が不要となる。これらの結果、真空ポンプシステム１００の排気性能を高いまま維持できる。さらに、反応生成物の生成を抑制するために第１の真空ポンプ１の内部の昇温が不要であるので、第１の真空ポンプ１の排気能力が向上する。

【0052】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0053】

第２の真空ポンプ３は、予め真空ポンプシステム１００に組み込まれていなくてもよい。つまり、第２の真空ポンプ３は、独立した真空ポンプとしても使用できる。この場合、第１の真空ポンプ１と第３の真空ポンプ９とを含む既存のシステムに、第２の真空ポンプ３を組み込むことができる。

【0054】

第２の真空ポンプ３において、ポンプ部５とトラップ部７との位置関係は、トラップ部７に堆積した反応生成物がポンプ部５に侵入しにくい位置関係であれば、ポンプ部５の鉛直方向下側にトラップ部７が設けられるとの位置関係でなくてもよい。例えば、ポンプ部５とトラップ部７とが水平方向に並ぶ位置関係であってもよい。

【0055】

第２の真空ポンプ３の第３内部空間Ｓ３にガスを滞留させる方法は、第３内部空間Ｓ３の構造をガスが滞留しやすい形態にすることに限られない。例えば、ポンプ部５の第２ロータ５１を適切な回転数で回転させることによっても、第３内部空間Ｓ３のガスを滞留させることができる。

【0056】

上記の実施形態に係る第１の真空ポンプ１は、複数段のロータ翼１３Ａと複数段のステータ翼１５Ａとにより構成されるターボ分子ポンプ部と、ロータ円筒部１３Ｂとステータ円筒部１５Ｂとにより構成されるネジ溝ポンプとが一体化されたポンプである。しかし、ネジ溝ポンプは省略されてもよい。すなわち、第１の真空ポンプ１は、ターボ分子ポンプであってもよい。或いは、ターボ分子ポンプは省略されてもよい。すなわち、第１の真空ポンプ１は、ネジ溝ポンプであってもよい。

【0057】

上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0058】

（第１態様）真空ポンプシステムは、第１の真空ポンプと、第１の真空ポンプの排気口に接続される第２の真空ポンプと、を備える。第２の真空ポンプは、ポンプ部と、トラップ部と、を有する。ポンプ部は、ロータを有する。トラップ部は、ポンプ部の吸気により第１の真空ポンプの排気口から内部空間に導かれたガスから生成された反応生成物を堆積する。

【0059】

第１態様に係る真空ポンプシステムでは、第２の真空ポンプのポンプ部が、第２の真空ポンプのトラップ部の内部空間に第１の真空ポンプの排気口からガスを吸気している。これにより、第１の真空ポンプの内部から第２の真空ポンプに至る排気経路の圧力を低くできるので、第１の真空ポンプの内部、及び、第１の真空ポンプから第２の真空ポンプまでの排気経路における反応生成物の生成が抑制される。その結果、第１の真空ポンプ及びガス配管のメンテナンス頻度を低くできる。また、第２の真空ポンプのトラップ部の内部空間に反応生成物が堆積するので、ポンプ部における反応生成物の生成を抑制できる。

【0060】

また、第１の真空ポンプから第２の真空ポンプまでの排気経路において反応生成物の生成が抑制されることで、当該排気経路のコンダクタンスが高いまま維持される。この結果、ポンプ部が第１の真空ポンプの排気口を吸気する能力が低下しなくなるので、第１の真空ポンプの排気側の背圧を低く維持できる。さらに、第１の真空ポンプの内部の昇温が不要となる。これらの結果、真空ポンプシステムの排気性能を高いまま維持できる。また、第１の真空ポンプの排気能力が向上する。

【0061】

（第２態様）第１態様の真空ポンプシステムは、冷却部をさらに備えてもよい。冷却部は、トラップ部を冷却する。これにより、トラップ部７の内部空間のガスを冷却して、内部空間内で反応生成物を生成しやすくできる。

【0062】

（第３態様）トラップ部は、ポンプ部よりも鉛直方向下側に配置されてもよい。これにより、トラップ部に堆積された反応生成物がポンプ部に侵入しにくくなる。

【0063】

（第４態様）真空ポンプシステムは、プラズマ発生部をさらに備えてもよい。プラズマ発生部は、トラップ部の内部空間にプラズマを発生させる。これにより、真空ポンプシステムの分解等をすることなく、真空ポンプシステムにおいて生成した反応生成物を除去するクリーニングを実行できる。

【0064】

（第５態様）真空ポンプシステムは、第１のヒータをさらに備えてもよい。第１のヒータは、ポンプ部を加熱する。第１のヒータによりポンプ部を加熱することで、ポンプ部に反応生成物が堆積することを抑制できる。

【0065】

（第６態様）真空ポンプシステムは、第２のヒータをさらに備えてもよい。第２のヒータは、トラップ部を加熱する。これにより、トラップ部に堆積した反応生成物を、第２のヒータによるトラップ部の加熱により除去できる。

【0066】

（第７態様）真空ポンプは、ポンプ部と、トラップ部と、を備える。ポンプ部は、ロータと、ロータを収納するステータと、により構成される。トラップ部は、ステータの開口に接続された内部空間を有する。トラップ部は、ポンプ部の吸気により内部空間に導かれたガスから生成される反応生成物を堆積する。第７態様に係る真空ポンプでは、トラップ部の内部空間に反応生成物が堆積し、反応生成物を生成後のガスが、ポンプ部により排気される。これにより、ポンプ部において反応生成物が生成されにくくなる。その結果、ポンプ部のクリーニングの頻度を低くできるので、第２の真空ポンプのメンテナンスが容易になる。また、トラップ部がステータの大きな開口に設けられているので、トラップ部に反応生成物が多く堆積しても、ポンプ部と内部空間との間のコンダクタンスが低下せず、ポンプ部による内部空間の吸気能力が低下しにくい。

【符号の説明】

【0067】

１００ 真空ポンプシステム
１ 第１の真空ポンプ
１１ 第１吸気口
１３ 第１ロータ
１３Ａ ロータ翼
１３Ｂ ロータ円筒部
１５ 第１ステータ
１５Ａ ステータ翼
１５Ｂ ステータ円筒部
１７ 第１モータ
１９ 第１排気口
２１ 第１ベース
２３ 第１軸受
Ｓ１ 第１内部空間
Ｓ２ 第２内部空間
２ 開閉弁
３ 第２の真空ポンプ
５ ポンプ部
５１ 第２ロータ
５１Ａ シャフト
５１Ｂ 第２ロータ円筒部
５３ 第２ステータ
５３Ａ 第１端
５３Ｂ 第２端
Ｏ１ 開口
５５Ａ～５５Ｄ 第２軸受
５７ 第２ベース
５９ 第２モータ
６１ 第２排気口
６３ 第１のヒータ
７ トラップ部
７Ａ 底面部
７Ｂ 側面部
Ｓ３ 第３内部空間
７１ 第２吸気口
７３ 冷却部
７５ プラズマ発生部
７７ 第２のヒータ
９ 第３の真空ポンプ
ＣＨ 排気対象装置
Ｌ１ 第１ガスライン
Ｌ２ 第２ガスライン
Ｌ３ 第３ガスライン
Ｌ４ 第４ガスライン
Ｌ５ 第５ガスライン
Ｖ１ 第１バルブ
Ｖ２ 第２バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】