CN107304773B - 监视装置以及真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够提高维护时期的推断精度的监视装置以及真空泵。监视装置(100)包括：推断部(105)，基于由基座温度传感器(6)随着时间检测出的多个基座温度(Tb)，推断出基座温度(Tb)达到作为阈值的规定温度(T2)的维护时期；以及显示部(104)及输出部(108)，输出基于推断出的所述时期的维护信息。

Description

监视装置以及真空泵

技术领域

本发明涉及一种监视装置以及真空泵。

背景技术

涡轮分子泵被用作各种半导体制造装置的排气泵，但若在蚀刻工序(etchingprocess)等中进行排气，则反应生成物会堆积在泵内部。特别是容易堆积于泵下游侧的气体流路，转子与定子之间的间隙越是被堆积物填埋，则越会堆积反应生成物，从而会产生各种故障。例如，转子粘着于定子而导致转子无法旋转，或转子叶片与定子侧接触而破损。针对如上所述的反应堆积物，在专利文献1所记载的发明中记载了如下方法，即，基于马达电流值的经时变化来预测泵内的堆积。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]国际专利公开第2013/161399号

发明内容

[发明所要解决的问题]

但是，对于专利文献1所记载的发明，因为基于马达电流值的变化来预测堆积物，所以若预先不了解气体种类则不准确，且难以进行长期的预测。例如，相对于使氩气作为蚀刻气体的稀释气体而流动的情况，在增加氙气的混合比而使其流动的情况下，热传导率低，转子温度容易上升。因此，在增加了混合比的情况下，考虑到转子蠕变寿命，必须减少气体流量。另一方面，即使气体种类不同，只要气体流量相同，则马达电流值不会大幅发生变化，因此，气体流量减少，马达电流值也会相应地减小。此种现象不仅适用于稀释气体，而且也适用于蚀刻气体，在将蚀刻气体从轻的氯系变更为重的溴系的情况下也相同。因此，在考虑了转子蠕变寿命的情况下，若预先无气体种类信息，则难以预测堆积。

而且，马达电流值会灵敏地对真空泵的运转状态作出响应，因此，像专利文献1的发明那样基于马达电流值来预测生成物堆积的方法存在预测精度下降的问题。

[解决问题的技术手段]

本发明的优选实施方式的监视装置是真空泵的监视装置，所述真空泵包括：马达，相对于设置于泵基底部的定子而旋转驱动转子；加热部，对所述泵基底部进行加热；基座温度检测部，检测所述泵基底部的温度；转子温度检测部，检测相当于所述转子的温度的物理量即温度相当量；以及加热控制部，以使所述转子温度检测部的检测值处于规定目标值范围内的方式，控制所述加热部对于所述泵基底部的加热，所述监视装置包括：推断部，基于由所述基座温度检测部随着时间检测出的多个温度，推断出所述泵基底部的温度为规定温度以下的维护(maintenance)时期；以及输出部，输出基于推断出的所述维护时期的维护信息。

在更优选的实施方式中，所述真空泵具有检测所述转子的转速的转速检测部、与检测所述马达的马达电流值的电流检测部，且包括判定部，所述判定部基于所述转速的时间变化及所述马达电流值，判定所述真空泵是否处于气体流入状态，所述推断部在所述判定部判定为处于气体流入状态时，基于所述基座温度检测部所检测出的温度来进行推断。

在更优选的实施方式中，包括存储部，所述存储部对于由所述基座温度检测部随着时间检测出的多个温度，将包含温度与所述温度的检测时刻的各个数据集存储于数据存储区域，所述推断部基于所述存储部所存储的多个所述数据集来进行推断。

在更优选的实施方式中，包括数据处理部，所述数据处理部对于所述存储部所存储的所述数据集，对所述检测时刻更新的数据集添加更大的权重，所述推断部基于由所述数据处理部添加了所述权重的数据集来进行推断。

在更优选的实施方式中，所述数据处理部进行使所述存储部所存储的多个数据集的数量减少的平均化处理，并且使新的数据集存储于由所述平均化处理产生的所述数据存储区域的空闲区域。

本发明的优选实施方式的真空泵包括：马达，相对于设置于泵基底部的定子而旋转驱动转子；加热部，对所述泵基底部进行加热；基座温度检测部，检测所述泵基底部的温度；转子温度检测部，检测相当于所述转子的温度的物理量即温度相当量；以及所述任一项所记载的监视装置。

[发明的效果]

根据本发明，能够提高维护时期的推断精度。

附图说明

图1是表示泵系统的概略结构的方框图。

图2是表示泵主体的一例的剖面图。

图3(a)及图3(b)是表示转子温度Tr及基座温度Tb在短时间内的变化的一例的图。

图4(a)及图4(b)是表示转子温度Tr及基座温度Tb在长时间内的变化的一例的图。

图5(a)至图5(d)是表示安装于半导体制造装置的真空泵的短期运转状态的一例的图。

图6(a)至图6(d)是表示安装于半导体制造装置的真空泵的长期运转状态的一例的图。

图7是表示推断维护时期的处理的一例的流程图。

图8是表示近似曲线L11、L12、L13的图。

图9是对精简处理进行说明的图。

[符号的说明]

1：泵主体 2：控制单元

3：基座 4：旋转体单元

4a：泵转子 4b：转子轴

5：加热器 6：基座温度传感器

7：冷却装置 8：转子温度传感器

9：靶 10：马达

20：马达控制部 21：轴承控制部

22：温度控制部 23：取得部

24：通信部 25：计时部

26：输入部 27：电流检测部

30：泵壳体 30a：卡止部

31：固定叶片 32：定子

33：垫圈 34、35、36：磁轴承

41：旋转叶片 42：圆筒部

43：旋转传感器 100：监视装置

101：通信部 102：数据处理部

102a：选择部 102b：压缩部

103：存储部 104：显示部

105：推断部 107：输入部

108：输出部 A：温度范围

B：温度幅度 C：部分

D0：初始值 E：部分

F：期间 I：马达电流值

Ith：阈值 L：基座温度曲线

L1、L1'、L21、L22、L23：曲线 L11、L12、L13：近似曲线

P1、P2、P3：点 S10～S90：步骤

T1、T2：规定温度

t1、t2、t3、t4、t11、t12、t13、t14、t20、t21、t22、t23：时刻

Ta：温度 Tb：基座温度

TL：目标下限温度 Tmax：可运转上限温度

Tmin：可运转下限温度 Tr：转子温度

TU：目标上限温度 Δt：规定采样间隔

ΔT1：变化幅度 λ1、λ2、λ3：热传导率

具体实施方式

以下，参照图来对用以实施本发明的方式进行说明。

-第一实施方式-

图1是对本发明的一实施方式进行说明的图，且是表示包括泵主体1、控制单元(control unit)2及监视装置100的泵系统(pump system)的概略结构的方框图。另外，图2是表示泵主体1的一例的剖面图。本实施方式中的真空泵是磁轴承式的涡轮分子泵，图2是表示泵主体1的概略结构的剖面图。再者，本实施方式不限于涡轮分子泵，也能够适用于其他真空泵。

如图2所示，泵主体1包括：涡轮泵段，包含旋转叶片41与固定叶片31；以及螺杆槽泵段，包含圆筒部42与定子32。在螺杆槽泵段，在定子32或圆筒部42中形成有螺杆槽。旋转叶片41及圆筒部42形成于泵转子(pump rotor)4a。泵转子4a连接于转子轴4b。由泵转子4a与转子轴4b构成旋转体单元4。

相对于配置在轴方向上的多段的旋转叶片41，交替地配置有多段的固定叶片31。各固定叶片31经由垫圈(spacer ring)33而载置在基座3上。通过螺栓将泵壳体30固定于基座3后，层叠的垫圈33夹在基座3与泵壳体30的卡止部30a之间，固定叶片31被定位。

转子轴4b非接触地由设置于基座3的磁轴承34、35、36支撑。详细的图示已省略，但各磁轴承34～磁轴承36包括电磁铁与位移传感器。由位移传感器检测转子轴4b的悬浮位置。转子轴4b即旋转体单元4的转速(每秒的旋转数)由旋转传感器43检测。

在基座3上设置有用以对定子32的温度进行调整的加热器5及冷却装置7。在图1所示的例子中，设置有冷却区块作为冷却装置7，所述冷却区块形成有供冷却介质流通的流路。虽未图示，但在冷却装置7的冷却介质流路中设置有对冷却介质流入的开关进行控制的电磁阀。在基座3中设置有基座温度传感器6。再者，在图1所示的例子中，将基座温度传感器6设置于基座3，但也可以设置于定子32。

另外，泵转子4a的温度由转子温度传感器8检测。如上所述，泵转子4a磁悬浮而高速旋转，因此，使用非接触式温度传感器作为转子温度传感器8。例如，可使用日本专利特开2006-194094号公报所记载的利用了如下原理的非接触式温度传感器，所述原理是指强磁体靶的导磁率会在居里温度(Curie temperature)前后大幅地发生变化。转子温度传感器8是电感式传感器，将设置于泵转子4a的靶9的导磁率变化检测为电感变化。靶9由强磁体形成。再者，与转子温度传感器8相向的靶9也可以设置在转子轴4b的位置。

如图1所示，控制单元2包括马达控制部20、轴承控制部21、温度控制部22、取得部23、通信部24、计时部25、输入部26以及电流检测部27。马达10由马达控制部20控制，电流检测部27检测马达电流值I。磁轴承34～磁轴承36由轴承控制部21控制。

温度控制部22基于转子温度传感器8所检测出的转子温度Tr、与输入至输入部26的规定温度T1，控制由加热器5进行的加热以及由冷却装置7进行的冷却。规定温度T1是调整转子温度时的转子温度的目标温度。具体来说，进行加热器5的开关控制、以及冷却装置7的冷却介质流入的开关控制。再者，在本实施方式中，使用加热器5与冷却装置7来调温，但也可以仅通过开关加热器5来调温。

取得部23以基于计时部25的时刻信息的规定的定时，取得基座温度传感器6所检测出的基座温度Tb。取得部23取得基座温度Tb与采样时刻t作为数据的集合(Tb,t)。以下，将所述集合(Tb,t)称为基座温度数据集。从设置于控制单元2的通信部24输出所述基座温度数据集(Tb,t)、马达电流值I、旋转传感器43所检测出的转速、真空泵的状态状况等。此处，考虑马达运转状态(停止、加速、减速、额定旋转)作为状态状况。

监视装置100基于基座温度数据集(Tb,t)来通知用以除去堆积物的维护(maintenance)时期。监视装置100包括通信部101、数据处理部102、存储部103、显示部104、推断部105、输入部107、输出部108。基座温度数据集(Tb,t)、马达电流值I、转速、马达运转状态(停止、加速、减速、额定旋转)等从控制单元2的通信部24输入至通信部101。

数据处理部102包括：选择部102a，对所输入的数据进行选择处理；以及压缩部102b，对存储部103所存储的数据进行压缩处理。选择部102a基于马达电流值I及转速的时间变化，判定泵主体1是否处于气体流入状态。接着，选择部102a基于判定结果，从依次检测的基座温度数据集(Tb,t)中选择气体流入状态下的基座温度数据集(Tb,t)。

所选择的基座温度数据集(Tb,t)存储于存储部103。再者，存储部103中的针对基座温度数据集(Tb,t)的存储容量有限，因此，为了存储新选择的基座温度数据集(Tb,t)，通过压缩部102b对已存储的基座温度数据集(Tb,t)进行精简(thinning)处理。精简处理的详情将后述。

推断部105基于选择部102a所选择的基座温度数据集(Tb,t)，推断出基座温度Tb达到作为阈值的规定温度T2为止的时期，即需要除去堆积物的维护时期。在显示部104中显示与维护时期相关的警报。另外，从输出部108输出维护警报信息。从输入部107输入用以推断可运转时间的规定温度T2。

再者，作为规定温度T1、T2的输入方法，例如由操作员(operator)对设置于输入部26、107的操作部进行操作，从而手动地输入所述规定温度T1、T2。另外，也可以根据来自高阶控制器的指令而设定规定温度T1、T2。再者，特别是在未由外部进行设定的情况下，应用预先存储的标准值作为规定温度T1、T2。

(调温动作的说明)

其次，对温度控制部22的调温动作的一例进行说明。如上所述，在蚀刻工序等中进行排气的情况下，生成物容易堆积于泵内部。特别容易堆积于泵下游侧的定子32、圆筒部42或基座3的气体流路，若堆积于定子32及圆筒部42的堆积物增加，则有时定子32与圆筒部42之间的间隙会因堆积物而变窄，导致定子32与圆筒部42接触或粘着。因此，设置加热器5及冷却装置7，将基座部分的温度控制为高温，抑制生成物堆积于定子32、圆筒部42或基座3的气体流路。所述温度调整动作将后述。

涡轮分子泵的泵转子4a一般使用铝材，因此，泵转子4a的温度(转子温度Tr)有与蠕变应变(creep strain)相关的铝材特有的允许温度。在涡轮分子泵中，泵转子4a高速旋转，因此，在高速旋转状态下，高离心力会作用于泵转子4a而成为高拉伸应力状态。在此种高拉伸应力状态下，若泵转子4a的温度为允许温度(例如120℃)以上，则无法忽视永久应变增加的蠕变变形(creep deformation)的速度。

若在允许温度以上继续运转，则泵转子4a的蠕变应变会增加，泵转子4a的各部分的直径尺寸增大，圆筒部42与定子32之间的间隙或旋转叶片41与固定叶片31之间的间隙变窄，圆筒部42与定子32或旋转叶片41与固定叶片31有可能会接触。考虑到如上所述的泵转子4a的蠕变应变，优选在允许温度以下运转。另一方面，为了抑制生成物的堆积而使除去堆积物的维护间隔进一步延长，优选通过调温使基座温度Tb保持为更高的温度。

在本实施方式中，以使转子温度传感器8所检测出的转子温度Tr达到规定温度或处于规定温度范围的方式，对加热器5及冷却装置7进行控制，由此，保持以蠕变应变的泵转子4a的寿命的长寿命化为优先的恰当温度，并且使得针对生成物堆积的维护时间延长。

图3(a)及图3(b)是表示以使转子温度Tr达到规定温度T1的方式对基座部进行加热及冷却(即调温)时的、转子温度Tr及基座温度Tb在短时间内的变化的一例的图。此处，所谓短时间，是指数分钟至数小时的时间范围。

图3(a)是表示转子温度Tr的变化的图。如上所述，规定温度T1是对基座部进行调温时的转子温度Tr的控制目标温度。图3(b)的曲线L21、L22、L23表示基座温度Tb的变化。曲线L21、L22、L23的排出气体的种类不同。符号λ1、λ2、λ3表示气体的热传导率，且处于λ1＞λ2＞λ3的大小关系。

泵转子4a在气体中高速旋转并排气，因此，会因与气体摩擦而发热。另一方面，从泵转子4a向固定叶片、定子释放的热量依赖于气体的热传导率，气体的热传导率越大，则散热量也越大。结果是在气体的热传导率小的情况下，来自泵转子4a的散热量更小，转子温度Tr更高。即，对于同一气体流量、同一基座温度Tb，越是在气体的热传导率小的情况下，转子温度Tr越高。

在本实施方式中，以使转子温度Tr达到规定温度T1的方式，对基座部的加热及冷却进行控制，因此，越是在气体的热传导率小的情况下，基座温度Tb越低。在图3(b)所示的例子中，λ1＞λ2＞λ3，因此，热传导率λ3的曲线L23的基座温度Tb最低，转子温度Tr按照曲线L22、L21的顺序升高。

规定温度T1输入至图2的输入部26后，规定温度T1从输入部26输入至温度控制部22。温度控制部22在规定温度T1输入后，将用以对加热器5及冷却装置7的开关进行控制的目标上限温度TU(＝T1+ΔT)及目标下限温度TL(＝T1－ΔT)设定为规定温度T1左右。接着，基于所输入的规定温度T1及转子温度Tr，以使转子温度Tr达到规定温度T1的方式，对加热器5及冷却装置7的开关进行控制。

在图3(a)的时刻t1，转子温度Tr向上越过目标下限温度TL，温度控制部22将打开状态的加热器5关闭，从而停止加热。加热器5对于基座部分的加热停止后，从基座部(定子32)向泵转子4a移动的热移动量减小，转子温度Tr的上升率减小。然后，在时刻t2，转子温度Tr向上越过目标上限温度TU，温度控制部22打开冷却装置7，开始对基座部进行冷却。定子32的温度通过冷却而下降后，热从泵转子4a向定子32移动，在冷却开始后不久，转子温度Tr开始下降。

转子温度Tr下降，在时刻t3，转子温度Tr向下越过目标上限温度TU，温度控制部22关闭冷却装置7。结果，从圆筒部42向定子32移动的热减少，转子温度Tr的下降率逐渐减小。然后，在时刻t4，转子温度Tr向下越过目标下限温度TL，温度控制部22打开加热器5，重新开始对基座部进行加热。定子32的温度通过加热器加热而上升后，热从定子32向圆筒部42移动，转子温度Tr开始上升。这样，基座3及定子32的温度通过基座部的加热、冷却而上升、下降后，泵转子4a的温度(转子温度Tr)也随之上升、下降。

图4(a)及图4(b)是表示以使转子温度Tr达到规定温度T1的方式对基座部进行加热及冷却时的、转子温度Tr及基座温度Tb在长时间内的变化的一例的图。此处的长时间是指数月至数年的期间。通过加热器5及冷却装置7来对基座部进行调温，由此，抑制生成物的堆积，但即便如此，生成物仍会逐渐堆积。

生成物堆积在泵内而导致气体流路变窄，涡轮叶片部的压力随之逐渐上升。涡轮叶片部的压力上升后，使转子转速维持于额定转速所需的马达电流增加，并且伴随气体排出的发热增加。结果是转子温度出现上升倾向。转子温度Tr因生成物堆积而出现上升倾向后，以使转子温度Tr达到规定温度T1的方式进行调温，因此，基座部的加热量减少。即，基座温度Tb随着生成物堆积的增加而下降。

在图4(a)及图4(b)所示的例子中，在时刻t11开始使用泵后不久的期间，生成物的堆积量并非为会对转子温度Tr产生影响的量，因此，基座温度Tb大致保持固定。但是，在堆积量已一定程度地增加的时刻t12以后，为了抑制转子温度Tr的上升，基座加热量减少，基座温度开始下降。接着，在时刻t13，曲线L23所示的基座温度Tb达到规定温度T2，进一步在时刻t14，达到可运转下限温度Tmin。

在图3(a)及图3(b)、图4(a)及图4(b)中，Tmax是涡轮分子泵的可运转上限温度，若转子温度Tr超过可运转上限温度Tmax，则无法忽视泵转子4a的蠕变应变，对于寿命下降造成的影响增大。因此，以TU＜Tmax的方式设定规定温度T1，使得转子温度Tr不会超过可运转上限温度Tmax。若转子温度Tr为可运转上限温度Tmax以下，则蠕变应变的影响小，能够将泵转子4a的蠕变寿命保持为规定值以上。

但是，若将规定温度T1设定得过低，则会导致调温时的基座温度Tb为规定温度T2以下，生成物的堆积量增加，从而导致维护间隔缩短。因此，在设想使用曲线L21、L22、L23的气体的情况下，优选如图4(b)所示，以使基座温度Tb的曲线L21、L22、L23在泵运转初始状态下处于比规定温度T2更高的温度位置的方式，设定规定温度T1。

在图3(a)及图3(b)、图4(a)及图4(b)所示的例子中，设定规定温度T1时的下限值即温度Ta表示设想至曲线L23的气体时的值。决定有可能会排出的多个气体种类内的热传导率最低的气体种类的气体流量，以使转子温度Tr达到温度Ta时的曲线L23(基座温度Tb)的位置处于温度比规定温度T2更高的一侧的方式，设定温度Ta。这样，温度Ta为用以使泵运转初始时的基座温度Tb不会低于规定温度T2的转子温度Tr的下限值。

规定温度T1的下限值为用以使基座温度Tb不会低于规定温度T2的转子温度Tr的下限温度，图3(a)表示将规定温度T1设定为下限值的情况。另一方面，图3(a)的曲线L1'表示将规定温度T1设定为上限值的情况。在此情况下，转子温度Tr被控制为可运转上限温度Tmax以下。即，规定温度T1设定于图3(a)的符号A所示的范围。在将曲线L1的温度变化幅度设为2ΔT1的情况下，温度范围A为Ta+ΔT1≦T1≦Tmax－ΔT1。

再者，在将热传导率比预先设想的气体种类更低的气体种类排出的情况下，或者即使与气体种类无关而设定为标准的规定温度T1，结果，基座部温度仍会从初始状态起低于规定温度T2，但在此种情况下，只要重新进行使规定温度T1的值降低的设定变更即可。

作为规定温度T1的设定方法，例如也可以采用如下结构，即，将最优先考虑转子寿命的值T1＝Ta+ΔT1预先设定为规定温度T1的初始值，并能够由使用者从输入部26输入Ta+ΔT1≦T1≦Tmax－ΔT1的范围的所期望的值。使用者能够根据对转子寿命与维护期间中的哪一个给予何种程度的重视来设定规定温度T1。即，能够适当地权衡转子寿命与维护期间。另外，对于规定温度T2，也可以采用如下结构，即，预先设定初始值，并能够由使用者从输入部107输入所期望的值。作为此情况下的规定温度T2的初始值，例如设定与如下目标温度相同程度的温度，所述目标温度是对现有的基座温度设定目标温度来进行调温时的目标温度。

另外，也可以使用生成物的升华温度或所述升华温度附近的温度作为规定温度T2。若基座温度Tb低于规定温度T2，则生成物的堆积速度会急速地加快。可运转下限温度Tmin的一例是导致生成物的堆积变得显著且圆筒部42与定子32的接触等的可能性升高的基座温度。但是，难以严格地决定此种基座温度，此种基座温度会大幅地受到工序的状况或泵状况影响。因此，作为目标，以使温度幅度B为10℃左右以下的方式来设定规定温度T2。当然，也可以在实际的工序条件下进行实验或模拟，决定规定温度T2或可运转下限温度Tmin。

在所述图3(a)及图3(b)、图4(a)及图4(b)中，以工序中的温度变化，即气体流入至泵的状态下的温度变化为例进行了说明。但是，在实际安装于半导体制造装置的状态下，排出工序气体的期间、无气体流入的期间、泵停止的期间等会长期地反复出现。

图5(a)至图5(d)、图6(a)至图6(d)是表示安装于半导体制造装置的真空泵的运转状态的一例的图。图5(a)至图5(d)表示短期(一星期左右)状况，图6(a)至图6(d)表示长达数个月的长期状况。在图5(a)至图5(d)、图6(a)至图6(d)中，(a)均表示转子转速，(b)均表示马达电流值I，(c)均表示转子温度Tr，(d)均表示基座温度Tb。再者，在图5(a)的转子转速中，还一并表示了运转状态(静止、额定、减速、加速)。

如图5(a)至图5(d)所示，在转子转速为额定旋转时，排出工序气体。对于马达电流值I的曲线图，在符号C所示的部分，马达电流值I下降，这是因为在工序与下一工序之间，气体的流入停止，所以马达负载减少，马达电流值I也下降。另外，符号E所示的部分是运转状态从加速向额定旋转切换的点，此时，马达电流值I也大幅地下降。因此，能够判断在转子转速大致为额定转速的额定旋转状态下，且马达电流值I满足I≧Ith的情况是排出工序气体时即气体流入至泵的状态。

在表示长期趋势的图6(a)至图6(d)中，符号F所示的期间对应于图5(a)的表示为“静止”的期间，在所述期间F中，马达电流值I、转子温度Tr及基座温度Tb大幅地下降。另外，在时刻t12以后，基座温度Tb逐渐下降。此对应于图4(b)的时刻t12以后的曲线L23所示的基座温度Tb的变化，在时刻t13，达到规定温度T2，在时刻t13以后，低于规定温度T2。

再者，在执行的一系列的工序中包含与图4(b)的曲线L21～曲线L23相对应的三个工序的情况下，根据执行的工序而检测出的基座温度Tb为处在曲线L21～曲线L23之间的温度范围中的任一个温度。

(维护时期的推断)

在本实施方式中，将基座温度Tb达到规定温度T2的时刻t13视为除去堆积物的维护时期，通过运算来推断所述维护时期。例如在时刻t20的时间点，基于在时刻t20之前所检测出的多个基座温度Tb，预测时刻t20以后的基座温度Tb的变化，推断Tb＝T2的时刻。

图7是表示由监视装置100进行的推断维护时期的处理的一例的流程图。从步骤S10至步骤S30为止是用以判定真空泵是否排出工序气体的处理。

半导体装置中的工序处理是在工序腔室内的压力稳定的状态下进行。在真空泵成为额定旋转状态后，工序气体向工序腔室内流入。马达负载随着气体开始流入而增加，因此，在气体开始流入后，转速立即暂时下降，然后，转速上升并保持于额定转速。另外，如图5(a)至图5(d)所示，工序气体排出过程中的马达电流值I大于阈值Ith。

因此，能够根据是否满足三个条件来判定是否正在排出工序气体，所述三个条件是指状态状况为额定旋转，转速N的时间变化ΔN为规定的阈值ΔNth以下，马达电流值I为I≧Ith。阈值Ith及阈值ΔNth是用以判定是否正在排出工序气体的条件，且已被预先设定。例如以ΔNth＝100[rpm/min]的方式设定规定的阈值ΔNth。

(步骤S10)

在步骤S10中，判定与真空泵的旋转状态相关的状态状况是否为额定旋转。所述状态状况从控制单元2输入。

(步骤S20)

在步骤S20中，关于旋转传感器43所检测出的转子转速，判定转速N的时间变化ΔN是否为规定的阈值ΔNth以下。

(步骤S30)

在步骤S30中，判定电流检测部27所检测出的马达电流值I是否为I≧Ith。

(步骤S40)

若在步骤S10、S20、S30中均判定为是(yes)，则在步骤S40中取得数据集Dn(tn,Tbn)。所取得的数据集Dn(tn,Tbn)存储于存储部103。另一方面，若在步骤S10、S20、S30中的任一个步骤中判定为否(no)，则返回至步骤S10。

数据集Dn(tn,Tbn)包含基座温度Tb与检测出所述温度的时刻t。再者，数据集Dn(tn,Tbn)的初始值D0(t0,Tb0)是在图4(a)及图4(b)、图5(a)至图5(d)的泵开始运转时所取得的数据集。存储部103中确保有对应于1001个数据的数据存储区域作为数据集的数据存储区域，所述1001个数据的数据存储区域存储初始值D0(t0,Tb0)、与除此以外的数据集Dn(tn,Tbn)的1000个数据。

(步骤S50)

在步骤S50中，判定除了初始值D0(t0,Tb0)以外的数据取得数是否为1000，在数据取得数n不足1000的情况下，返回至步骤S10，若数据取得数n为1000，则前进至步骤S60。

(步骤S60)

在步骤S60中，基于存储部103所存储的数据集D0(t0,Tb0)、数据集D1(t1,Tb1)～数据集D1000(t1000,Tb1000)，在推断部105中计算出对基座温度Tb的变化进行预测的近似式。此处，计算出一次式、二次式及三次式这三种式子作为近似式，但并不限定于这些式子。以如下的式(1)～式(3)的方式来设定一次式、二次式及三次式的基本式，并通过应用了最小二乘法(least square method)的运算处理来求出各系数值。

Tb＝b1·t+a1…(1)

Tb＝c2·t²+b2·t+a2…(2)

Tb＝d3·t³+c3·t²+b3·t+a3…(3)

(步骤S70)

在步骤S70中，使用步骤S60所计算出的近似式来进行外插运算处理，所述外插运算处理求出基座温度Tb达到规定温度T2的时刻t13。即，例如应用二分法(method ofbisection)求出由近似式表示的基座温度曲线与规定温度T2的线交叉的点。如图6(a)至图6(d)所示，若将进行运算的当前时刻设为t20，则直至基座温度Tb达到规定温度T2为止的可运转时间为t13－t20。

(步骤S80)

在步骤S80中，将所述可运转时间作为表示维护时期的维护信息而显示在显示部104中，并且从输出部108输出可运转时间的信息作为所述维护信息。再者，也可以代替显示及输出可运转时间而显示及输出时刻t21、t22、t23作为维护信息。作为显示部104的显示例，例如显示如后述的图8所示的近似曲线L11～近似曲线L13、时刻t21～时刻t23以及规定温度T2等。

(步骤S90)

其次，在步骤S90中，由压缩部102b执行精简处理，所述精简处理将存储部103所存储的1000组的数据集D1(t1,Tb1)～数据集D1000(t1000,Tb1000)精简为500组。通过所述精简处理，存储部103所存储的数据集除了初始值D0(t0,Tb0)之外变为500组，在数据存储区域中产生对应于500组数据集的空闲区域。精简处理的详情将后述。

步骤S90的精简处理完成后，返回至步骤10，以将新的500组的数据集存储至因精简处理而产生的空闲区域。这样，每当1001组的数据集齐备时进行近似式运算，计算出基座温度Tb达到规定温度T2的时刻t13。

(近似曲线)

图8模式性地表示基座温度曲线L、与基于直至时刻t20为止的数据集并利用一次式、二次式及及三次式来推断基座温度Tb时的近似曲线L11、L12、L13。基座温度曲线L利用连续曲线来表示被采样的基座温度Tb(离散值)，在图8所示的例子中，基座温度曲线L在时刻t13，与规定温度T2的线交叉。

另一方面，在时刻t20，近似曲线L11、L12、L13是基于时刻t20以前的基座温度数据集而计算出的基座温度Tb的近似曲线。近似曲线L11、L12、L13分别以点P1、P2、P3与规定温度T2的线交叉。

例如，若使用近似曲线L11来推断基座温度Tb达到规定温度T2的时刻，则该时刻为时刻t21。因此，从当前时间点(时刻t20)算起的可运转时间为(t21－t20)。同样地，在使用了近似曲线L12的情况下，因为在时刻t22达到规定温度T2，所以可运转时间推断为(t22－t20)，在使用了近似曲线L13的情况下，在时刻t23达到规定温度T2，可运转时间推断为(t23－t20)。

再者，也可以相比于过去，对当前侧加权的方式，添加通过当前值(时刻t20的数据集)附近的条件。另外，还可以对初始值D0(t0,Tb0)与当前值D(t20、Tbt20)以通过的直线进行近似，从而减少存储容量且减轻运算处理。此情况下的近似式是以如下的式(4)的方式来表示。其中，b＝(Tbt20－Tb0)/(t20－t0)、a＝Tb0。

Tb＝b·(t－t0)+a…(4)

(精简处理)

对精简处理的一例进行说明。数据集Dn(tn,Tbn)以规定采样间隔Δt从控制单元2的通信部24输入至通信部101。所述数据集Dn(tn,Tbn)中也包含并非工序气体排出过程中的数据集，但此处为了便于说明，被采样的数据集Dn(tn,Tbn)均设为工序气体排出过程中的数据集。

首先，初始值D0(t0,Tb0)及1000组的数据集D1(Δt,Tb1)、数据集D2(2Δt,Tb2)、数据集D3(3Δt,Tb3)、数据集D4(4Δt,Tb4)、…、数据集D999(999Δt,Tb999)、数据集D1000(1000Δt,Tb1000)存储于存储部103。其中，对1000组的数据集D1(Δt,Tb1)～数据集D1000(1000Δt,Tb1000)进行精简，生成500组的数据集D1((3/2)Δt,(Tb1+Tb2)/2)、数据集D2((7/2)Δt,(Tb3+Tb4)/2)、…、数据集D499((1995/2)Δt,(Tb997+Tb998)/2)、数据集D500((1999/2)Δt,(Tb999+Tb1000)/2)。

再者，此处，对于前后两个数据集求出基座温度Tb的平均值，将所述平均值设为前后两个数据集的中间时刻的基座温度，由此来进行精简处理。但是，所述精简处理为一例，能够进行各种精简处理。例如，此处说明了采样间隔Δt固定的情况，但采样间隔也可以不固定。

使用所述1001组的数据集计算出近似式后，将新的500组的数据集存储于存储部103。因此，新的500组的数据集中的第一个数据集是从所述第1000组的数据集D1000(1000Δt,Tb1000)的采样时刻＝1000Δt经过近似式运算所需的时间后被采样的数据集。此处，将近似式运算所需的时间省略，说明新的500组的数据集的第一个采样时刻为1000Δt+Δt＝1001Δt。即，新的500组的数据集D1001(1001Δt,Tb1001)、数据集D1002(1002Δt,Tb1002)、…、数据集D1500(1500Δt,Tb1500)存储于存储部103。

结果是在存储部103中存储有初始值D0(t0,Tb0)与1000组的数据集。接着，使用所述1001组的数据集来进行步骤S60的近似式的计算。接着，在步骤S90的精简处理中，对所述1000组的数据集D1((3/2)Δt,(Tb1+Tb2)/2)、数据集D2((7/2)Δt,(Tb3+Tb4)/2)、…、数据集D499((1995/2)Δt,(Tb997+Tb998)/2)、数据集D500((1999/2)Δt,(Tb999+Tb1000)/2)、数据集D1001(1001Δt,Tb1001)、数据集D1002(1002Δt,Tb1002)、…、数据集D1500(1500Δt,Tb1500)进行精简处理。

图9是对精简处理进行说明的图。图9以如下情况为例进行了图示，所述情况是指能够在存储部103的数据存储区域中存储21组的数据集即初始值D0(t0,Tb0)及20组的数据集Dn(tn,Tbn)。在图9中，黑点表示数据集，横轴表示采样时刻。另外，黑点下所示的数字表示数据集Dn(tn,Tbn)内的第几组。在图9中，按照从图示下侧向上侧的顺序，记载了第一次的近似式计算用的数据集至第四次的近似式计算用的数据集。

在第一次的近似式运算中，使用以Δt间隔被采样的包含初始值D0(t0,Tb0)的21个数据集来计算近似式。接着，对除了初始值D0(t0,Tb0)以外的20个数据集进行精简处理。结果是21个数据集成为11个数据集，在存储部103中产生对应于10个数据集的空闲区域。将10个数据集新存储于所述空闲的数据存储区域。

在第二次的近似式运算中，基于初始值D0(t0,Tb0)、通过精简处理而生成的10个数据集以及新存储的10个数据集来计算近似式。然后，对除了初始值D0(t0,Tb0)以外的20个数据集进行精简处理，在存储部103的数据存储区域中确保对应于10个数据集的空闲区域。在所述空闲区域中存储新的10个数据集。而且，图9的第三次及第四次也进行与第二次相同的处理。

(A)如以上的说明所述，在本实施方式中，真空泵包括：固定叶片31及定子32，设置于基座3；泵转子4a，相对于固定叶片31及定子32而受到旋转驱动；作为加热部的加热器5，对基座3进行加热；作为基座温度检测部的基座温度传感器6，检测基座3的温度；转子温度传感器8，检测作为相当于泵转子4a的温度的物理量即温度相当量的导磁率变化量；以及作为加热控制部的温度控制部22，以使转子温度传感器8的检测值处于规定目标值范围内的方式，控制加热器5对于基座3的加热。所述真空泵的监视装置100包括：推断部105，基于随着时间而检测出的多个基座温度Tb，推断基座温度Tb达到规定温度T2的时期(图8的时刻t21、t22、t23)；以及显示部104或输出部108，输出基于推断出的时期的维护信息(例如时刻t21或可运转时间t21－t20)。

这样，基于实际测量出的基座温度Tb来推断基座温度Tb达到规定温度T2的时期(时刻t21～时刻t23)，因此，无论进行哪一种工序，均能够精度良好地推断出需要维护的时期。例如在进行曲线L21的工序的情况下，基座温度Tb如曲线L21所示地发生变化，然后，若变更至曲线L23的工序，则基座温度Tb会向曲线L23发生变化。曲线L23与曲线L21相比，基座温度Tb降低，因此，推断出的维护时期也提前，可运转时间也缩短。

另一方面，对于像专利文献1那样，根据马达电流值的从初始值算起的变化来预测堆积的方法，即使工序变更，只要气体流量无变化，则马达电流值也几乎不会发生变化。因此，推断出的维护时期在工序变更前后几乎不会发生变化，即使仅能够检测工序中的数据且条件良好，仍会导致推断出的维护时期比实际的维护时期更长。

另外，在本实施方式中，如图3(a)及图3(b)、图4(a)至图4(b)所示，以使转子温度传感器8的检测值(转子温度Tr)处于规定目标值范围内的方式进行控制，因此，能够容易地预测转子蠕变寿命。而且，能够使转子温度Tr处于最佳上限温度附近，与此对应地，能够将基座温度Tb设为尽可能高的温度，因此，能够延长对于堆积的可运转时间。

(B)而且，数据处理部102的选择部102a基于转速的时间变化ΔN及马达电流值I来判定真空泵是否处于气体流入状态，并将在气体流入状态下采样的基座温度数据集存储于存储部103。推断部105也可以基于存储部103所存储的数据集，即判定为气体流入状态时所采样的基座温度数据集，推断出泵基底温度达到阈值的时期。

这样，基于在同一条件的泵排气状态下所取得的基座温度Tb来进行近似运算，由此，能够进一步提高运算精度。另外，与气体未流入至真空泵的状态相比，在气体流入至真空泵的状态下，堆积物对于基座温度Tb下降造成的影响表现得更显著。因此，通过使用在气体流动时采样的基座温度Tb，能够更准确地掌握堆积物的影响。

(C)另外，在如下结构中，数据处理部102进行对采样时刻更新的基座温度数据集添加更大权重的处理，所述结构是指将包含泵基底温度及其采样时刻的基座温度数据集D0～基座温度数据集D1000存储于存储部103，基于该存储的基座温度数据集D0～基座温度数据集D1000，推断基座温度Tb达到阈值(规定温度T2)的时期。而且，推断部105也可以基于所述加权后的基座温度数据集进行推断。

但是，堆积物的量越大，则基座温度Tb的下降越大，但并不与堆积物的量成比例，一般来说，随着堆积物的量增大，下降的程度也会增大。因此，在与当前相比，推断将来的基座温度变化的情况下，与以相等的权重来使用长期取得的基座温度数据相比，若更重视在靠近当前的时刻所采样的基座温度来进行近似计算，则推断精度更高。因此，通过进行对采样时刻更新的基座温度数据集添加更大权重的处理，能够提高基座温度的推断精度。

例如，已知若进行如图9所示的精简处理，则对于存储部103所存储的基座温度数据集来说，每次重复进行精简处理在遥远的过去所取得的基座温度数据集的数量会逐渐减少。接着，存储部103所存储的多个基座温度数据集中的大致一半变为最近取得的基座温度数据集。即，通过进行如图9所示的精简处理，对采样时刻更新的基座温度数据集添加更大的权重。

另外，通过进行如上所述的精简处理，能够提高近似精度，且能够将数据存储容量抑制得低。

在所述内容中说明了各种实施方式及变形例，但本发明并不限定于这些内容。例如在所述实施方式中，单独地设置了监视装置100，但也可以将监视装置100设置于控制单元2。另外，也可以仅将监视装置100的功能中的一部分功能设置于控制单元2。能够在本发明的技术思想的范围内想到的其他方式也包含在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种监视装置，其是真空泵的监视装置，其特征在于所述真空泵包括：

马达，相对于设置于泵基底部的定子而旋转驱动转子；

加热部，对所述泵基底部进行加热；

基座温度检测部，检测所述泵基底部的温度；

转子温度检测部，检测相当于所述转子的温度的物理量的温度相当量；以及

加热控制部，以使所述转子温度检测部的检测值处于规定目标值范围内的方式，控制所述加热部对于所述泵基底部的加热，

所述监视装置包括：

推断部，基于由所述基座温度检测部随着时间检测出的多个温度，推断出所述泵基底部的温度为规定温度以下的维护时期；以及

输出部，输出基于推断出的所述维护时期的维护信息；

所述真空泵具有检测所述转子的转速的转速检测部、与检测所述马达的马达电流值的电流检测部，且包括判定部，

所述判定部基于所述转速的时间变化及所述马达电流值，判定所述真空泵是否处于气体流入状态，

所述推断部在所述判定部判定为处于气体流入状态时，基于所述基座温度检测部所检测出的温度来进行推断。

2.一种监视装置，其是真空泵的监视装置，其特征在于所述真空泵包括：

马达，相对于设置于泵基底部的定子而旋转驱动转子；

加热部，对所述泵基底部进行加热；

基座温度检测部，检测所述泵基底部的温度；

转子温度检测部，检测相当于所述转子的温度的物理量的温度相当量；以及

加热控制部，以使所述转子温度检测部的检测值处于规定目标值范围内的方式，控制所述加热部对于所述泵基底部的加热，

所述监视装置包括：

推断部，基于由所述基座温度检测部随着时间检测出的多个温度，推断出所述泵基底部的温度为规定温度以下的维护时期；

输出部，输出基于推断出的所述维护时期的维护信息；以及

存储部，所述存储部对于由所述基座温度检测部随着时间检测出的多个温度，将包含温度与所述温度的检测时刻的各个数据集存储于数据存储区域，

所述推断部基于所述存储部所存储的多个所述数据集来进行推断。

3.根据权利要求2所述的监视装置，其特征在于：

包括数据处理部，所述数据处理部对于所述存储部所存储的所述数据集，对所述检测时刻更新的数据集添加更大的权重，

所述推断部基于由所述数据处理部添加了所述权重的数据集来进行推断。

4.根据权利要求3所述的监视装置，其特征在于：

所述数据处理部进行使所述存储部所存储的多个数据集的数量减少的平均化处理，并且使新的数据集存储于由所述平均化处理产生的所述数据存储区域的空闲区域。

5.一种真空泵，其特征在于包括：

马达，相对于设置于泵基底部的定子而旋转驱动转子；

加热部，对所述泵基底部进行加热；

基座温度检测部，检测所述泵基底部的温度；

转子温度检测部，检测相当于所述转子的温度的物理量的温度相当量；以及

根据权利要求1至4中任一项所述的监视装置。