(57)【要約】【課題】前段ポンプと後段ポンプとを中間配管で連結した２段式のスクリュー真空ポンプにおいて、排気効率の低下と中間配管における圧力上昇とを抑制し、駆動トルクを低減することのできる２段スクリュー真空ポンプ及びその制御方法を提供する。【解決手段】前段ポンプＢＰと後段ポンプＭＰとを中間配管３５で連結した２段式のスクリュー真空ポンプ１であって、前記前段ポンプＢＰから後段ポンプＭＰに向けて排出ガスが流される中間配管３５の容積を増加させることにより、該中間配管３５の圧力上昇を緩衝する圧力緩衝手段３６を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前段ポンプと後段ポンプとを中間配管で連結した２段式のスクリュー真空ポンプであって、
前記前段ポンプから後段ポンプに向けて排出ガスが流される中間配管の容積を増加させることにより、該中間配管の圧力上昇を緩衝する圧力緩衝手段を備えることを特徴とするスクリュー真空ポンプ。
【請求項２】
前記圧力緩衝手段は、所定量の前記排出ガスを収容可能な第１の容器であって、
前記第１の容器の吸気口が、前記中間配管に接続され、
前記中間配管の過圧力によって前記吸気口から前記排出ガスを吸気し、前記第１の容器に所定量の排出ガスを一時的に収容することにより中間配管の容積を増加させることを特徴とする請求項１に記載されたスクリュー真空ポンプ。
【請求項３】
前記圧力緩衝手段は、前記排出ガスの収容容積が可変な第２の容器であって、
前記第２の容器の吸気口が、前記中間配管に接続され、
前記中間配管の過圧力によって前記吸気口から前記排出ガスを吸気し、前記第２の容器に前記過圧力に応じた量の排出ガスを一時的に収容することにより中間配管の容積を増加させることを特徴とする請求項１に記載されたスクリュー真空ポンプ。
【請求項４】
前段ポンプと後段ポンプとが中間配管で連結され、通常運転時に前記前段ポンプのスクリュー回転速度が第１の回転速度となされる２段式のスクリュー真空ポンプの制御方法であって、
前記スクリュー真空ポンプのゲートバルブが閉じられた状態から、前記スクリュー真空ポンプによる排気作業を開始する際、
前記第１の回転速度でスクリュー回転する前記前段ポンプのスクリュー回転速度を、第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に減速するステップと、
前記前段ポンプのスクリュー回転速度が前記第２の回転速度の状態で、前記ゲートバルブを開くステップと、
前記ゲートバルブを開いてから所定時間経過後に、前記前段ポンプのスクリュー回転速度を、前記第１の回転速度に復帰させるステップとを実行することを特徴とするスクリュー真空ポンプの制御方法。
【請求項５】
前段ポンプと後段ポンプとを中間配管で連結した２段式のスクリュー真空ポンプであって、
前記後段ポンプのハウジングにおいて、吸気側の容積を増加させることにより、前記中間配管の圧力上昇を緩衝する圧力緩衝手段を備えることを特徴とするスクリュー真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュー真空ポンプに関し、特に前段ポンプと後段ポンプとを、中間配管で連結した２段式のスクリュー真空ポンプ及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から２段式のスクリュー真空ポンプが知られている。例えば、特開平５−１８３７８号公報に示された２段式のスクリュー真空ポンプについて図９に基づいて説明する。
図９に示すように、真空容器１００は、前段ポンプ１０１の前段吸込口１０１Ａに接続され、その前段ポンプ２２の前段吐出口１０１Ｂは、中間配管１０２により後段ポンプ１０３の後段吸込口１０３Ａに接続されている。
【０００３】
また、駆動機１０４の出力軸には、増速ギア１０５が設けられ、両ポンプ１０１、１０３のロータに設けられたギア１０１Ｃ、１０３Ｃに噛合している。
そして、真空容器１００の気体は、前段ポンプ１０１、中間配管１０２及び後段ポンプ１０３を介し後段吐出口１０３Ｂから吐出され、真空容器１００内が真空状態に維持されるようになっている。
【０００４】
したがって、１台の駆動機１０４で、前後段ポンプ１０１、１０３を同時に大気圧から起動する場合には、前段ポンプ１０１から中間配管１０２に排出される気体量より後段ポンプ１０３が排出する気体量が少ないので、中間配管１０２の圧力が大気圧以上に上昇し、前後段ポンプ１０１、１０３とも駆動トルクが増加する。
また、そのとき生じる圧縮熱により異常な温度上昇が起こり、各部材に損傷が生じることがある。これは、前後段ポンプ１０１、１０３をそれぞれ別個の駆動機で駆動する場合でも、同様である。
【０００５】
この問題を解決するために、特許文献１にあっては、図９に示すように、中間配管１０２と前段ポンプ１０１の前段吸込口１０１Ａとを連通する連通通路１０６が設けられ、その連通通路１０６には、常開の電磁開閉弁で構成された開閉弁１０７が設けられている。
他方、前段吸込口１０１Ａには、圧力スイッチ１０８が設けられ、その圧力スイッチ１０８は、電気回路１０９により開閉弁１０７のソレノイド１０７ａに接続されている。この圧力スイッチ１０８は、前段吸込口１０１Ａの圧力が、所定圧力より低いときに、ＯＮとなって開閉弁１０７を閉じるようになっている。
【０００６】
上記のように構成された２段スクリュー真空ポンプにおいては、起動時などに真空容器１００内の大気圧を吸引する場合に、前段ポンプ１０１の吸込口１０１Ａの圧力が所定圧力より高い時は、開閉弁１０７を開いて中間配管１０２の気体の一部を前段ポンプ１０１の吸込側に戻し、中間圧の上昇を抑えることができる。
【０００７】
また、真空容器１００内の圧力が下がるにつれて中間圧も低下し、開閉弁１０７を閉じても過負荷が生じないような圧力で開閉弁１０７を閉じ、駆動機１０４に過負荷がかからないようにすることができる。
【特許文献１】特開平５−１８３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記のように、特許文献１に開示の２段スクリュー真空ポンプの構造にあっては、前段ポンプ１０１の吸込口１０１Ａの圧力が所定圧力より高くなると、開閉弁１０７を開いて中間配管１０２における圧力の急上昇を緩衝することができる。
しかしながら、開閉弁１０７が開くと中間配管１０２の排出ガスが前段ポンプ１０１の吸込側に戻るため、排気効率が低下するという課題があった。
【０００９】
また、特許文献１に開示の構造では、真空領域において前段ポンプ１０１と後段ポンプ１０３の排気速度がほぼ同じとなるよう運転されており、定常運転の途中で排気ガス量が増加した場合（例えばプロセスガスの流量が変化する場合、サイクルパージガスをチャンバに流す場合、ウエハ入替え後に大気圧チャンバを排気する場合等）は、後段ポンプ１０３による排気が追いつかなくなり、中間配管１０２の圧力が急激に上昇するという課題があった。
【００１０】
また、中間配管１０２の圧力が急激に上昇した場合、前段ポンプ１０１の吸気側の圧力を測定し、その測定結果に基づき開閉弁１０７の開閉制御を行なっているため、中間配管１０２での急激な圧力変動に開閉弁１０７の開閉動作が追従できない虞があった。
【００１１】
そして、中間配管１０２内の圧力が急激に上昇し、開閉弁１０７の開閉動作が追従できないと、中間配管内よりも圧力の低い前段ポンプ１０１の排気側軸受・軸シール部及び後段ポンプ１０３の吸気側軸受・軸シール部にプロセスガスが進入し、潤滑油・潤滑グリースの潤滑性能低下、軸受・軸シールへの生成物付着を引き起こしていた。
また、前段ポンプ１０１の吸込口１０１Ａにおける圧力を測定する圧力計（図示せず）や開閉弁１０７にも生成物が付着し易く、生成物の付着により、実際の圧力を正確に測定できなくなる状態、或いは、不必要なときに開閉弁１０７が開いた状態となっていた。
【００１２】
本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、前段ポンプと後段ポンプとを中間配管で連結した２段式のスクリュー真空ポンプにおいて、排気効率の低下と中間配管における圧力上昇とを抑制し、駆動トルクを低減することのできる２段スクリュー真空ポンプ及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記した課題を解決するために、本発明に係るスクリュー真空ポンプは、前段ポンプと後段ポンプとを中間配管で連結した２段式のスクリュー真空ポンプであって、前記前段ポンプから後段ポンプに向けて排出ガスが流される中間配管の容積を増加させることにより、該中間配管の圧力上昇を緩衝する圧力緩衝手段を備えることに特徴を有する。
尚、前記圧力緩衝手段は、所定量の前記排出ガスを収容可能な第１の容器であって、前記第１の容器の吸気口が、前記中間配管に接続され、前記中間配管の過圧力によって前記吸気口から前記排出ガスを吸気し、前記第１の容器に所定量の排出ガスを一時的に収容することにより中間配管の容積を増加させることが望ましい。
【００１４】
このように構成することにより、起動時などに真空容器内の大気圧を吸引する場合に、中間配管での圧力が過圧状態になろうとしても、その過圧力により排出ガスを第１の容器に収容し、中間配管の実質的な容積を増加させて、中間配管での圧力上昇を緩衝することができる。
また、定常運転の途中で排気ガス量が増加した場合（例えば、プロセスガスの流量が変化する場合、サイクルパージガスをチャンバに流す場合、或いは大気圧状態のチャンバから排気する場合等）において、中間配管での圧力が急激に増加しても、中間配管の実質的な容積を増加させることができるため、圧力の急上昇を緩衝することができる。
即ち、中間配管に第１の容器のような圧力増加緩衝手段が設けられることによって、中間配管での急激な圧力上昇が緩衝され、その結果、前段ポンプと後段ポンプの駆動トルクを共に低減することができる。
【００１５】
また、中間配管の排出ガスが前段ポンプの吸気側に戻ることもないため、効率的に排気することができる。
また、中間配管での圧力の急上昇が緩衝されることにより、中間配管内よりも圧力が低くなる前段ポンプの排気側にある軸受・軸シール部、及び後段ポンプの吸気側にある軸受、軸シール部（片持でロータを支持する場合、該後段ポンプの吸気側にある軸受・軸シールは不要となる。）へのプロセスガスの侵入を防止することができる。
【００１６】
或いは、前記圧力緩衝手段は、前記排出ガスの収容容積が可変な第２の容器であって、前記第２の容器の吸気口が、前記中間配管に接続され、前記中間配管の過圧力によって前記吸気口から前記排出ガスを吸気し、前記第２の容器に前記過圧力に応じた量の排出ガスを一時的に収容することにより中間配管の容積を増加させるように構成してもよい。
このように収容容積が可変な第２の容器で圧力緩衝手段を構成することによっても、前記と同様の効果を得ることができ、また、収容容積が可変であるため、前記第１の容器よりも排気容積が小さくなり、排気に要する時間を短縮することができる。
【００１７】
また、前記した課題を解決するために、本発明に係るスクリュー真空ポンプの制御方法は、前段ポンプと後段ポンプとが中間配管で連結され、通常運転時に前記前段ポンプのスクリュー回転速度が第１の回転速度となされる２段式のスクリュー真空ポンプの制御方法であって、前記スクリュー真空ポンプのゲートバルブが閉じられた状態から、前記スクリュー真空ポンプによる排気作業を開始する際、前記第１の回転速度でスクリュー回転する前記前段ポンプのスクリュー回転速度を、第２の回転速度に減速するステップと、前記前段ポンプのスクリュー回転速度が前記第２の回転速度の状態で、前記ゲートバルブを開くステップと、前記ゲートバルブを開いてから所定時間経過後に、前記前段ポンプのスクリュー回転速度を、前記第１の回転速度に復帰させるステップとを実行することに特徴を有する。
尚、スクリュー回転速度を第２の回転速度から第１の回転速度に復帰させるタイミングについては、前記ゲートバルブを開いてから所定時間の経過をトリガーとする替わりに、前段ポンプの吸気圧、前段ポンプの排気圧、中間配管の圧力、後段ポンプの吸気圧のいずれかが所定の圧力値以下になった場合、又は、前段ポンプもしくは後段ポンプの動力値（電流値）が所定の値以下になった場合をトリガーとしてもよい。
【００１８】
このような制御方法によれば、前段ポンプのスクリュー回転速度を通常運転時よりも低速の第１の回転速度とした後にゲートバルブが開かれる。これにより、中間配管における圧力上昇をより効果的に抑制することができる。
【００１９】
また、前記した課題を解決するために、本発明に係るスクリュー真空ポンプは、前段ポンプと後段ポンプとを中間配管で連結した２段式のスクリュー真空ポンプであって、前記後段ポンプのハウジングにおいて、吸気側の容積を増加させることにより、前記中間配管の圧力上昇を緩衝する圧力緩衝手段を備えることに特徴を有する。
このように構成することにより、起動時などに真空容器内の大気圧を吸引する場合に、中間配管での圧力が過圧状態になろうとしても、中間配管の排出ガスを、その過圧力により後段ポンプのハウジングに一時的に収容することができ、中間配管での圧力上昇を緩衝することができる。その結果、前段ポンプと後段ポンプの駆動トルクを共に低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、前段ポンプと後段ポンプとを中間配管で連結した２段式のスクリュー真空ポンプにおいて、排気効率の低下と中間配管における圧力上昇とを抑制し、駆動トルクを低減することのできる２段スクリュー真空ポンプ及びその制御方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係るスクリュー真空ポンプ（以下、単に真空ポンプと呼ぶ）及びその制御方法の実施の形態について図面に基づき説明する。図１は、本発明に係る真空ポンプの第１の実施の形態の構成を模式的に示す断面図である。
図示するように、この真空ポンプ１は２段ポンプで構成される。真空ポンプ１は、筐体２内に収容された前段側の真空ポンプＢＰ（前段ポンプ）と後段側の真空ポンプＭＰ（後段ポンプ）とからなる。
【００２２】
真空ポンプＢＰは、一対のスクリューロータ３を備え、この一対のスクリューロータ３はハウジング４の内部に収納されている。そして、前記ハウジング４の上端面及び下端面は、上端板５及び下端板６によって封止されている。尚、図１にあっては、一対のスクリューロータ３の一方側のみを図示している。
また、前記一対のスクリューロータ３とハウジング４によって作動室７が形成される。この作動室７には前段側吸気口８からプロセスガス（反応性ガス）が導入され、前記一対のスクリューロータ３の回転に伴い、前記作動室７内のプロセスガスは、必要に応じて移送と圧縮工程を経て、排気口９から排気されるようになされている。
【００２３】
一方、真空ポンプＭＰは、一対のスクリューロータ１０を備え、このスクリューロータ１０はハウジング１１の内部に収納されている。ハウジング１１の上端面及び下端面は、上端板１２及び下端板１３によって封止されている。尚、図１にあっては、一対のスクリューロータ１０の一方側のみを図示している。
また、前記一対のスクリューロータ１０とハウジング１１によって作動室１４が形成される。この作動室１４には真空ポンプＢＰの前段側排気口９から排気されたプロセスガスが中間配管３５を通って後段側吸気口１５から導入される。そして、前記一対のスクリューロータ１０の回転に伴い、前記作動室１４内のプロセスガスは、移送、必要に応じて圧縮がなされ、後段側排気口１６から排気されるように構成されている。
【００２４】
前記真空ポンプＢＰにおける一対のスクリューロータ３は、上端板５及び下端板６に設けられた軸受１７、１８によって、ハウジング４に対して回転可能に支持されている。同様に、前記真空ポンプＭＰにおける一対のスクリューロータ１０は、上端板１２及び下端板１３に設けられた軸受１９、２０によって、ハウジング１１に対して回転可能に支持されている。
【００２５】
また、前記真空ポンプＢＰにおいて軸受１７、１８の近傍に設けられた軸シール２１、２２は、軸受１７、１８とハウジング４内の作動室７を隔離し、軸受１７、１８の潤滑油がハウジング４内に漏洩するのを防止すると共に、ハウジング４の作動室７から軸受１７、１８に、プロセスガスや反応生成物等の異物が侵入することを防止している。
同様に、前記真空ポンプＭＰにおいて軸受１９、２０の近傍に設けられた軸シール２３、２４は、軸受１９、２０とハウジング１１内の作動室１４を隔離し、軸受１９、２０の潤滑油がハウジング１１内に漏洩するのを防止すると共に、ハウジング１１の作動室１４から軸受１９、２０に、プロセスガスや反応生成物等の異物が侵入することを防止している。
【００２６】
また、真空ポンプＢＰにおいて、一対のスクリューロータ３の一端部には、タイミングギア２５が設けられ、図示していない他のスクリューロータの一端部に設けられた（紙面に対しタイミングギア２５の奥側の）タイミングギアと互いに噛み合うように構成されている。さらに、スクリューロータ３の他端部には、モータ２６が一体的に連結され、スクリューロータ３の回転に伴って、タイミングギア２５に噛み合うタイミングギアに連結された、図示していない他のスクリューロータ（紙面に対しスクリューロータ３の奥側のスクリューロータ）が回転するように構成されている。
【００２７】
また、真空ポンプＢＰと同様に、真空ポンプＭＰにおいて、一対のスクリューロータ１０の一端部には、タイミングギア２７が設けられ、図示していない他のスクリューロータの一端部に設けられた（紙面に対しタイミングギア２７の奥側の）タイミングギアと互いに噛み合うように構成されている。さらに、スクリューロータ１０の他端部には、モータ２８が一体的に連結され、スクリューロータ１０の回転に伴って、タイミングギア２７に噛み合うタイミングギアに連結された、図示していない他のスクリューロータ（紙面に対しスクリューロータ１０の奥側のスクリューロータ）が回転するように構成されている。
【００２８】
尚、真空ポンプＢＰ並びに真空ポンプＭＰにおいて、モータ２６、２８としては、モータのロータ部が密閉されたキャンドモータが用いられる。また、前記タイミングギア２５、２７が収納されるギア室２９、３０の底部には、潤滑油３１が貯溜され、ポンプ（図示せず）により軸受とタイミングギア２５、２７に供給される。
【００２９】
また、真空ポンプＢＰにおいて、上端板５の側面から軸受１７と軸シール２１との間には、不活性ガス流通路５ａが形成されている。そして、不活性ガス流通路５ａを介して、軸受１７と軸シール２１との間に不活性ガスが供給されるようになされている。また、下端板６の側面から軸受１８と軸シール２２との間には、不活性ガス流通路６ａが形成され、この不活性ガス流通路６ａに不活性ガスが供給されるようになされている。
【００３０】
一方、真空ポンプＭＰにおいて、上端板１２の側面から軸受１９と軸シール２３との間には、不活性ガス流通路１２ａが形成されている。そして、不活性ガス流通路１２ａを介して、軸受１９と軸シール２３との間に不活性ガスが供給されるようになされている。また、下端板１３の側面から軸受２０と軸シール２４との間には、不活性ガス流通路１３ａが形成され、この不活性ガス流通路１３ａに不活性ガスが供給されるようになされている。
【００３１】
このように、真空ポンプＢＰ、ＭＰにおいては、不活性ガス流通路５ａ、６ａ、１２ａ、１３ａを介して、不活性ガスがスクリューロータ３、１０の外周方向に供給されるため、軸受１７、１８側と作動室７側との間、並びに軸受１９、２０側と作動室１４との間を分離することができ、反応性ガス（プロセスガス）あるいは反応性ガスにより生成される生成物が軸受側に侵入するのを抑制することができる。
【００３２】
また、真空ポンプＢＰと真空ポンプＭＰとを結ぶ中間配管３５には、その配管途中にバッファタンク３６（第１の容器）が設けられている。このバッファタンク３６は、所定量のガスを収容可能な容器であって、その吸気口３６ａは中間配管３５に接続されている。そして、中間配管３５の過圧力によって吸気口３６ａから排出ガスを吸気し、バッファタンク３６に所定量の排出ガスを一時的に収容（バッファリング）することにより中間配管３５の実質的な容積を増加させるように構成されている。
【００３３】
したがって、本発明に係る真空ポンプの第一の実施の形態によれば、起動時などに真空容器内の大気圧を吸引する場合に、中間配管３５での圧力が過圧状態になろうとしても、その過圧力により排出ガスをバッファタンク３６に収容し、中間配管３５の実質的な容積を増加させて、中間配管３５での圧力上昇を緩衝することができる。
また、定常運転の途中で排気ガス量が増加した場合（例えば、プロセスガスの流量が変化する場合、サイクルパージガスをチャンバに流す場合、或いは大気圧状態のチャンバから排気する場合等）において、中間配管３５での圧力が急激に増加しても、中間配管３５の実質的な容積を増加させることができるため、圧力の急上昇を緩衝することができる。
即ち、中間配管３５に圧力増加緩衝手段としてのバッファタンク３６が設けられることによって、中間配管３５での急激な圧力上昇が緩衝され、その結果、真空ポンプＢＰと真空ポンプＭＰの駆動トルクを共に低減することができる。
【００３４】
また、中間配管３５の排出ガスが真空ポンプＢＰの吸気側に戻ることもないため、効率的に排気することができる。
また、中間配管３５での圧力の急上昇が緩衝されることにより、中間配管３５よりも圧力が低くなる真空ポンプＢＰの排気側にある軸受１８・軸シール２２、及び真空ポンプＭＰの吸気側にある軸受１９、軸シール２３（片持でロータを支持する場合、該後段ポンプの吸気側にある軸受・軸シールは不要となる。）へのプロセスガスの侵入を防止することができる。
【００３５】
続いて、本発明に係る真空ポンプの第２の実施の形態について説明する。図２は本発明に係る真空ポンプの第２の実施の形態の構成を模式的に示す断面図である。
尚、この第２の実施の形態においては、図１に示した第１の実施形態の構成と中間配管３５の構成のみが異なるため、その他の構成部分については同符号で示し、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
図２に示すように、真空ポンプＢＰと真空ポンプＭＰとを結ぶ中間配管３５には、その配管途中にバッファ容量が可変な圧力緩衝手段としての容積可変容器４０（第２の容器）が設けられている。この容積可変容器４０は、排出ガスの収容容積が可変な容器であって、その吸気口４１ａが中間配管３５上に形成されている。そして、中間配管３５の過圧力によって吸気口４１ａから排出ガスを吸気し、容積可変容器４０に、その過圧力に応じた量の排出ガスを一時的に収容（バッファリング）することにより中間配管３５の実質的な容積を増加させるように構成されている。
【００３７】
この容積可変容器４０の構成を図３及び図４の断面図に示す。図３は、バッファ容量が最小の状態を示し、図４は、バッファ容量が最大の状態を示している。
図３、図４に示すように、容積可変容器４０は、吸気口４１ａが形成された天板４１と、天板４１の周縁部を支持する複数の支柱４３と、支柱４３を支持する底板４２とを備えている。
【００３８】
また、天板４１と底板４２との間に形成される空間５１には、天板４１と底板４２との間を上下移動可能なピストン４４が設けられている。このピストン４４は、その周縁部に前記複数の支柱４３が摺接状態で貫通しており、それら支柱４３に沿って上下方向に移動するようになされている。
空間５１におけるピストン４４よりも天板４１側の上部空間５１ａには、周囲側面がベローズにより伸縮自在な容器５０が設けられ、その吸気口５０ａが容積可変容器４０の吸気口４１ａに接続されている。
【００３９】
また、上部空間５１ａにおける各支柱４３の周囲には、コイルスプリング４５が設けられ、ピストン４４よりも底板４２側の下部空間５１ｂにおける各支柱４３の周囲には、コイルスプリング４６が設けられている。
この構成により、中間配管３５での圧力が所定圧力より高くなると、中間配管３５での過圧力に応じた排出ガスが吸気口４１ａから容器５０内に流れ込み、図４に示すように吸気される排出ガスによってピストン４４が押し下げられる。そして、コイルスプリング４５と共に容器５０のベローズが下方向に伸び、その過圧力に応じた容量の排出ガスが容器５０に収容される。
【００４０】
したがって、本発明に係る真空ポンプの第二の実施の形態によれば、起動時などに真空容器内の大気圧を吸引する場合に、中間配管３５での圧力が過圧状態になろうとしても、その過圧力により排出ガスを容積可変容器４０に収容し、中間配管３５の実質的な容積を増加させて、中間配管３５での圧力上昇を緩衝することができる。
また、定常運転の途中で排気ガス量が増加した場合（例えば、プロセスガスの流量が変化する場合、サイクルパージガスをチャンバに流す場合、或いは大気圧状態のチャンバから排気する場合等）において、中間配管３５での圧力が急激に増加しても、中間配管３５の実質的な容積を増加させることができるため、圧力の急上昇を緩衝することができる。
即ち、中間配管３５に圧力増加緩衝手段としての容積可変容器４０が設けられることによって、中間配管３５での急激な圧力上昇が緩衝され、その結果、真空ポンプＢＰと真空ポンプＭＰの駆動トルクを共に低減することができる。
【００４１】
また、中間配管３５の排出ガスが真空ポンプＢＰの吸気側に戻ることもないため、効率的に排気することができる。
また、中間配管３５での圧力の急上昇が緩衝されることにより、中間配管３５よりも圧力が低くなる真空ポンプＢＰの排気側にある軸受１８・軸シール２２、及び真空ポンプＭＰの吸気側にある軸受１９、軸シール２３へのプロセスガス（片持でロータを支持する場合、該後段ポンプの吸気側にある軸受・軸シールは不要となる。）の侵入を防止することができる。
尚、片持の場合、ロータ軸を下方に伸ばし、タイミングギア２７と軸シール２４間にモータ２８を配置し、モータの軸方向両端付近に軸受を配置することにより、軸受１９及び軸シール２３を無くすことができる。
また、この第二の実施の形態のように、圧力緩衝手段を容積可変容器４０とすることで、第一の実施の形態に示したガス収容容積が所定量であるバッファタンク３６よりも圧力緩衝不要時の排気容積が小さくなり、排気に要する時間を短縮することができる。
【００４２】
また、図５に、容積可変容器４０の変形例を示す。図５に示す構成においては、天板４１と底板４２との間において、ピストン４４は筒状のシリンダ４７の内周面を上下方向に摺動自在に設けられている。また、この構成においては、図３、図４に示した、周囲がベローズ状の容器５０は設けられず、シリンダ４７によって囲まれた上部空間５１ａに吸気口４１ａから流れ込んだ中間配管３５の排出ガスが収容される。
即ち、このような容積可変容器４０の構成によっても、中間配管３５での圧力が所定圧力より高くなった場合に、容器５０内に流れ込んだ排出ガスがピストン４４を押し下げ、そのときの過圧力に応じた容量の排出ガスを上部空間５１ａに収容することができる。
【００４３】
続いて、本発明に係る真空ポンプの第３の実施の形態について説明する。図６は本発明に係る真空ポンプの第３の実施の形態の構成を模式的に示す断面図である。
尚、この第３の実施の形態においては、前記した第１の実施の形態（図１）或いは第２の実施形態（図２）の構成に加え、所定の制御を行なうことで、より中間配管でのピーク圧を抑えるための構成となされる。図６においては、図２の構成に制御部等を加えたものを示している。
【００４４】
具体的には、前段側吸気口８の手前に設けられたゲートバルブ５２が制御部５３によって開閉動作制御され、さらに真空ポンプＢＰのモータ２６と真空ポンプＭＰのモータ２８の回転駆動動作が制御部５３によって制御される。
また、真空ポンプＢＰのギア室２９には必要に応じて、例えば圧縮排気する場合、不活性ガス供給口２９ａが形成される。真空ポンプＭＰのギア室３０にも必要に応じて、例えば圧縮排気する場合、不活性ガス供給口３０が形成されている。そして、運転開始時の所定のタイミングにおいて、不活性ガス供給口２９ａからギア室２９内に、不活性ガス供給口３０ａからギア室３０内に、制御部５３の制御によりパージガスが供給されるよう構成されている。
【００４５】
このような構成において、大気圧のチャンバ（図示せず）を真空とするため排気する場合、制御部５３の制御により、ゲートバルブ５２を開くタイミング直前に、不活性ガス（パージガス）がギア室２９、３０内に所定量供給される。
これによりギア室２９、３０内は真空ポンプ１の排気動作が開始される前に、予め排気室側よりも高い圧力になされる。即ち、ギア室２９、３０内の圧力が高く設定されることにより、ポンプ運転開始後において、真空ポンプＢＰ、ＭＰの軸受・軸シール部に対する反応性生物の侵入がより抑制される。
尚、真空ポンプＢＰ、ＭＰの排気側の不活性ガス流路６ａ、１３ａ、吸気側の不活性ガス流路５ａ、１２ａのいずれか排気室側よりも圧力が低くなる部分の不活性ガスを同様に増やしても同じ効果が得られる。
【００４６】
また、半導体装置（図示せず）において被処理基板であるウエハ等の入れ替え後、チャンバを排気する場合、図６の構成において、ゲートバルブ５２を開くタイミングとモータ２６、２８の回転制御は図７のフローに従い制御してもよい。
即ち、通常運転中（ステップＳ１）の状態で、半導体装置側からモータ減速オン信号が制御部５３に対し発行されると（ステップＳ２）、制御部５３はモータ減速オン信号を受け取ってから１分後に、真空ポンプＢＰのモータ２６の減速制御（例えば５０００ｒｐｍから２０００ｒｐｍへの減速）を行なう（ステップＳ３）。
【００４７】
その後、半導体装置側の指示で制御部５３の制御によりゲートバルブ５２が開かれる（ステップＳ４）。ここで、チャンバ内は大気状態から真空状態となるよう排気されるが、真空ポンプＢＰの回転数が低速で、真空ポンプＭＰの回転数が定常回転数であるため、中間配管３５での圧力上昇が抑制される。
チャンバからの排気処理が進行し、チャンバ内が所定の圧となると、半導体装置側からモータ減速オフ信号が制御部５３に対し発行される（ステップＳ５）。
【００４８】
制御部５３は、モータ減速オフ信号を受け取ると、タイマカウント（例えばディレイタイム５秒）を行い（ステップＳ６）、その後、真空ポンプＢＰのモータ２６の回転数を復帰制御（この例の場合、２０００ｒｐｍから５０００ｒｐｍ）する（ステップＳ７）。
また、これにより、通常運転に復帰する（ステップＳ８）。
【００４９】
以上、本発明に係る真空ポンプの第三の実施の形態によれば、本発明に係る第一及び第二の実施の形態の構成に加え、ゲートバルブ５２を開く前に、制御部５３の制御により、ギア室２９、３０内に不活性ガス（パージガス）が供給されてギア室２９、３０の圧力が予め排気側の圧力よりも高く設定される。これにより、ポンプ運転開始後において、真空ポンプＢＰ、ＭＰのギア室側の軸受・軸シール部に対する反応生成物又はガスの侵入がより抑制される。
また、排気室側の圧力上昇時に不活性ガス供給流路５ａ、６ａ、１２ａ、１３ａに供給する不活性ガス量を圧力に応じて増し、軸受・軸シール部の圧力を排気室側の圧力よりも高くすることにより、反応生成物または反応生成ガスの侵入を抑制することができる。
また、ゲートバルブ５２が開かれる前に、真空ポンプＢＰのモータ２６の回転数が通常運転時より減速され、低速運転となされる。
これにより、圧力緩衝手段による圧力上昇緩衝の効果に加え、より効果的に中間配管３５での圧力上昇を抑制することができる。
尚、前記した効果は、前記第一及び第二の実施の形態で示した圧力緩衝手段を組み合わせない場合であっても、当該第三の実施の形態で説明したギア室内の不活性ガス量の制御、軸受・軸シール部への不活性ガス量の制御、及び真空ポンプＢＰのロータ回転数制御のうち少なくとも１つの制御方法により、十分奏することができる。
【００５０】
また、前記第一乃至第三の実施の形態において、圧力緩衝手段であるバッファタンク３６、容積可変容器４０は着脱自在に設けられることが望ましい。そのように構成すれば、中間配管３５を通る排出ガスから生じた反応生成物が、それら容器内に溜まり、容易に除去することができる。特に、バッファタンクは、図１のように中間配管３５の上方に配置するよりも、図２のように中間配管３５の下方に配置するほうが、自重により自然に反応生成物がバッファタンク内に落ち、堆積させることができる。
また、バッファタンク３６或いは容積可変容器４０を設ける替わりに、中間配管３５の容積を、通常必要とされる容積よりも大きく形成し、これにより圧力緩衝手段とすることもできる。即ち、容積が大きい中間配管３５を用いることによって、中間配管３５自体を圧力緩衝部材として機能させることができる。
【００５１】
また、前記第一乃至第三の実施の形態にあっては、圧力緩衝手段を中間配管３５に接続する例を示したが、本発明のスクリュー真空ポンプは、その形態に限定されるものではない。本発明の第四の実施の形態として図８に示すように、真空ポンプＭＰのスクリューロータ１０を収容するハウジング３２において、その吸気側の容積を増加させ、空間３２ａを形成することによって、これを圧力緩衝手段としてもよい。
尚、図８では、第一乃至第三の実施の形態において既に説明した構成部分については同符号で示し、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
図８に示すように、後段ポンプである真空ポンプＭＰの吸気側のハウジング容積を増加させることによって、起動時などに真空容器内の大気圧を吸引する場合に、中間配管３５での圧力が過圧状態になろうとしても、中間配管３５の排出ガスを、その過圧力により真空ポンプＭＰのハウジング３２の空間３２ａに一時的に収容することができ、中間配管での圧力上昇を緩衝することができる。その結果、真空ポンプＢＰと真空ポンプＭＰの駆動トルクを共に低減することができる。
【００５３】
また、図８に示すように空間３２ａ内に反応生成物トラップとしての円錐状の反応生成物溜部材Ｘを配置することにより、排気室内へ反応生成物が落下し、スクリューロータ間、もしくはスクリューロータとハウジング間に反応生成物を噛み込むことによる真空ポンプの故障を抑制することができる。吸気口１５は、反応生成物溜部材Ｘのハウジングへの固定部Ｙよりも上方に開口している。該トラップとしては、上記構造には限定されず、該空間３２ａ内に配置できるものであれば、どのような構造のものでもよい。
【００５４】
また、以上の実施の形態においては、２段式スクリュー式真空ポンプについて説明してきたが、３段以上の真空ポンプについても同様の構成をとることにより、同様の効果を奏することができる。例えば、回転軸の異なる３つのスクリュー式真空ポンプを直列に中間配管で３段に接続した場合、真空側ポンプと中間ポンプとの間の第１の中間配管部、及び中間ポンプと大気側ポンプとの間の第２の中間配管についてもそれぞれ本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、半導体製造工程等の反応性ガスを流す工程で使用され、前段ポンプと後段ポンプとを中間配管で連結した２段式のスクリュー真空ポンプに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明に係る真空ポンプの第１の実施の形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る真空ポンプの第２の実施の形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２の真空ポンプが備える容積可変容器の断面図であって、バッファ容量が最小の状態を示している。
【図４】図４は、図２の真空ポンプが備える容積可変容器の断面図であって、バッファ容量が最大の状態を示している。
【図５】図５は、図２の真空ポンプが備える容積可変容器の変形例を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る真空ポンプの第３の実施の形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、図６の真空ポンプにおいてゲートバルブを開くタイミングとモータ回転の制御の流れを示すフローである。
【図８】図８は、本発明に係る真空ポンプの第４の実施の形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、従来の真空ポンプの概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５７】
１        真空ポンプ
２        筐体
３        スクリューロータ
４        ハウジング
５        上端板
６        下端板
７        作動室
８        吸気口
９        排気口
１０      スクリューロータ
１１      ハウジング
１２      上端板
１３      下端板
１４      作動室
１５      吸気口
１６      排気口
１７      軸受
１８      軸受
１９      軸受
２０      軸受
２１      軸シール
２２      軸シール
２３      軸シール
２４      軸シール
２５      タイミングギア
２６      モータ
２７      タイミングギア
２８      モータ
２９      ギア室
３０      ギア室
３１      潤滑油
３２      ハウジング
３２ａ    空間（圧力緩衝手段）
３５      中間配管
３６      バッファチャンバ（第１の容器、圧力緩衝手段）
３６ａ    吸気口
４０      容積可変容器（第２の容器、圧力緩衝手段）
４１ａ    吸気口
５２      ゲートバルブ
５３      制御部
ＢＰ      真空ポンプ
ＭＰ      真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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