CN113631817B - 泵监视装置、真空泵以及记录介质 - Google Patents
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Abstract
一种泵监视装置，用于诊断真空泵内的生成物堆积，该泵监视装置具备：获取部，其获取表示所述真空泵的泵状态的数据；统计量运算部，其基于由所述获取部获取到的所述数据，来计算每个规定时间间隔的表示数据的分布的宽度的统计量；以及诊断部，其基于所述统计量，输出所述真空泵的与生成物堆积量有关的诊断信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种泵监视装置、真空泵以及生成物堆积诊断用数据处理程序。
背景技术
在半导体、液晶面板的制造中的干蚀刻、CVD等工序中，要在高真空的处理腔室内进行处理，因此作为排出处理腔室内的气体来维持高真空的手段，例如使用涡轮分子泵那样的真空泵。此时，存在如下问题：排出的气体内所含的反应生成物在泵内部被冷却，从而反应生成物固化并堆积在泵内部。
在专利文献1所记载的发明中，检测用于对旋转体进行旋转驱动的马达的马达电流值，在稳定旋转模式时，仅存储马达电流值中的设定值以上的马达电流值，计算所存储的马达电流值的每单位时间的平均值，将平均值按时间顺序排列，求出平均值的一次近似线，并求出使用一次近似线计算出的预测马达电流值与开始使用排气泵时的初始马达电流值的差值，将差值超过预先设定的阈值的时间点判定为排气泵的维护时期。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/161399号
发明内容
发明要解决的问题
另外，在实际的排气泵中存在机台差异或环境差异，从而同一条件下的马达电流值未必一致。因此，在维护时期的判定中，能够通过与初始状态的马达电流值进行比较来降低机台差异的影响，但环境差异所引起的影响、例如气温等外部条件所引起的影响仅通过与初始状态的马达电流值进行比较则很难去除。
用于解决问题的方案
根据本发明的第一方式，一种泵监视装置，用于诊断真空泵内的生成物堆积，所述泵监视装置具备：获取部，其获取表示所述真空泵的泵状态的数据；统计量运算部，其基于由所述获取部获取到的所述数据，来计算每个规定时间间隔的表示数据的分布的宽度的统计量；以及诊断部，其基于所述统计量，输出所述真空泵的与生成物堆积量有关的诊断信息。
根据本发明的第二方式，在第一方式的泵监视装置中，优选的是，当所述统计量达到与所述生成物堆积量有关的容许上限值时，所述诊断部输出表示是处于泵维护时期的诊断信息。
根据本发明的第三方式，在第一方式的泵监视装置中，优选的是，所述泵监视装置还具备警报部，当所述统计量达到与所述生成物堆积量有关的容许上限值时，所述警报部发出泵维护的警报。
根据本发明的第四方式，在第一方式的泵监视装置中，优选的是，所述统计量运算部计算方差、最大值与最小值之差、四分位距以及分位点范围中的至少一者来作为所述统计量。
根据本发明的第五方式，在第一方式的泵监视装置中，优选的是，所述泵监视装置还具备图案分类部，所述图案分类部将由所述获取部获取到的所述数据按所述规定时间间隔进行分割并且按类似的数据图案进行分类，所述统计量运算部基于由所述图案分类部分类后的所述数据图案来计算所述统计量。
根据本发明的第六方式，在第一方式的泵监视装置中，优选的是，所述获取部获取规定电流值以上的马达电流值来作为所述数据，所述规定电流值大于在所述真空泵中没有气体负荷的情况下的无负荷时电流值。
根据本发明的第七方式，在第一方式的泵监视装置中，优选的是，所述泵监视装置还具备平均化部，所述平均化部通过平均化滤波器使由所述统计量运算部计算出的统计量平均化，所述诊断部基于由所述平均化部进行平均化后的统计量来进行诊断。
根据本发明的第八方式，一种真空泵，其具备第一方式的泵监视装置。
根据本发明的第九方式，一种生成物堆积诊断用数据处理程序，用于使计算机执行以下功能：获取表示真空泵的泵状态的数据；基于所述数据，来计算每个规定时间间隔的表示数据的分布的宽度的统计量；以及基于所述统计量，来输出所述真空泵的与生成物堆积量有关的诊断信息。
发明的效果
根据本发明，能够在维护时期的诊断等对真空泵进行诊断时去除环境差异的影响。
附图说明
图1是示出具备真空泵的真空处理装置的图。
图2是示出泵主体的详细内容的截面图。
图3是示出真空泵和主控制器的结构的框图。
图4是泵监视部的功能框图。
图5是示出伴随工艺处理而发生的马达电流值的变化的一例的图。
图6是示出伴随工艺处理而发生的马达电流值的变化的其它例子的图。
图7是示出仅获取了阈值以上的马达电流值的情况下的电流图案的图。
图8是示出数据xi的分布的图。
图9是示出比较例中的电流图案的图。
图10是示出比较例中的每单位时间的马达电流值的平均的图。
图11是示出t＝t10、t20时的每单位时间Δt的马达电流值的平均<x>的图。
图12是示出t＝t10、t20时的电流值的分布D1、D2的图。
图13是示出与生成物堆积诊断有关的处理的一例的流程图。
图14是示出统计量运算处理的一例的流程图。
图15是示出通过通信线路来连接的计算机和服务器计算机的图。
具体实施方式
下面，参照图来说明用于实施本发明的方式。图1是示出具备真空泵1的真空处理装置10的概要结构的图。真空处理装置10例如是蚀刻处理或成膜装置。真空泵1借助阀3而被安装于处理腔室2。真空处理装置10具备对包括真空泵1和阀3的真空处理装置10整体进行控制的主控制器100。真空泵1具备泵主体11以及对泵主体11进行驱动控制的泵控制器12。真空泵1的泵控制器12经由通信线路40来与主控制器100连接。
图2是示出泵主体11的详细内容的截面图。本实施方式的真空泵1是磁轴承式的涡轮分子泵，在泵主体11设置有通过磁轴承所支承的旋转体R。旋转体R具备泵转子14以及与泵转子14连接的转子轴15。
在泵转子14中，在上游侧形成有多级的旋转叶片14a，在下游侧形成有构成螺纹槽泵的圆筒部14b。与它们相对应地，在固定侧设置有多个固定叶片定子62以及圆筒状的螺纹槽泵定子64。作为螺纹槽泵，有在螺纹槽泵定子64的内周面形成螺纹槽的形式以及在圆筒部14b的外周面形成螺纹槽的形式。各固定叶片定子62借助间隔环63来被载置于基座60上。
转子轴15被设置于基座60的径向磁轴承17A、17B以及轴向磁轴承17C进行磁悬浮支承，通过马达16对转子轴15进行旋转驱动。各磁轴承17A～17C具备轴承电磁体和位移传感器，通过位移传感器来检测转子轴15的悬浮位置。转子轴15的转数通过转数传感器18来检测。在磁轴承17A～17C不工作的情况下，转子轴15被紧急用的机械轴承66a、66b所支承。
形成有进气口61a的泵壳61被螺栓固定于基座60。在基座60的排气口60a设置有排气端口65，在该排气端口65连接增压泵(back pump)。当通过马达16使连接有泵转子14的转子轴15高速旋转时，进气口61a侧的气体分子被排出到排气端口65侧。
在基座60设置有加热器19以及供冷却水等制冷剂流动的制冷剂配管67。在制冷剂配管67连接未图示的制冷剂供给配管，能够通过对设置于制冷剂供给配管的电磁开闭阀(未图示)的开闭控制，来调整流向制冷剂配管67的制冷剂流量。在排出容易产生反应生成物堆积的气体的情况下，为了抑制生成物向螺纹槽泵部分和下游侧的旋转叶片14a的堆积，通过对加热器19进行开启关闭以及对在制冷剂配管67中流动的制冷剂的流量进行开启关闭，来进行温度调整以使例如螺纹槽泵定子64被固定的固定部附近的基座温度成为规定温度。
图3是示出设置于真空处理装置10的真空泵1的结构以及主控制器100的结构的框图。图2中也示出，真空泵1的泵主体11具备马达16、磁轴承(MB)17以及转数传感器18。此外，在图3中，将图2的径向磁轴承17A、17B以及轴向磁轴承17C统一记载为磁轴承17。如上所述，磁轴承17具备轴承电磁体以及用于检测转子轴15的悬浮位置的位移传感器。
泵控制器12具备CPU 20和存储部21等。CPU 20按照存储部21中保存的控制程序，来作为磁轴承控制部(MB控制部)22、马达控制部23以及泵监视部24发挥功能。存储部21具备RAM、ROM等存储器、以及硬盘、CD-ROM等记录介质，控制程序被记录在记录介质中。CPU 20在执行控制程序时，从记录介质读取控制程序并将控制程序存储到存储器中。主控制器100具备主控制部110、显示部120以及存储部130。
马达控制部23基于由转数传感器18检测到的旋转信号来估计转子轴15的转数，基于估计出的转数来将马达16控制为规定目标转数。当气体流量变大时，给予泵转子14的负荷增加，因此马达16的转数下降。马达控制部23通过对马达电流进行控制以使由转数传感器18检测出的转数与规定目标转数(额定转数)之差为零，来维持规定目标转数。
图4是泵监视部24的功能框图。泵监视部24基于表示真空泵1的状态的数据来监视生成物向真空泵1的堆积。下面，以使用马达电流值作为表示真空泵1的状态的数据的情况为例进行说明。泵监视部24具备电流值获取部241、运转图案分类部242、统计量运算部243、诊断部244以及警报部245。已知当反应生成物在真空泵1的内部堆积时真空泵1的状态微小地变化，从而气体排出时的马达电流值变化。并且，本发明的发明人发现马达电流值的偏差根据堆积量而变化。在泵监视部24中，着眼于该马达电流值的偏差的变化来诊断生成物向真空泵1的堆积。
电流值获取部241从图3的马达控制部23获取马达控制部23检测出的马达电流值。如后述那样，在处理腔室2中进行多个处理的情况下，马达电流值(例如，处理期间的马达电流值的平均值)根据处理(运转图案)而不同。在运转图案分类部242中，如后述那样将获取到的马达电流值的数据按运转图案进行分类。在统计量运算部243中，基于由运转图案分类部242分类后的马达电流值数据，来计算表示马达电流值的分布的宽度的统计量。在本实施方式中，使用表示马达电流值的分布的宽度的统计量来作为表示马达电流值的偏差的信息。
诊断部244基于由统计量运算部243计算出的表示分布的宽度的统计量来诊断生成物堆积。确认到表示分布的宽度的统计量随着生成物堆积量增加而增加。如果泵使用开始状况中的分布的宽度与使用开始后的分布的宽度之差达到判定用阈值，则诊断部244诊断为生成物堆积量达到了容许上限值。此外，也可以将泵使用开始状况中的分布的宽度设为初始值、将使用开始后的分布的宽度达到“初始值+判定用阈值”的时间点设为达到容许上限值，实质上与使用差的情况相同。
当由诊断部244诊断为生成物堆积量达到了容许上限值时，警报部245发出警报。例如，可以在警报部245中设置显示装置，在显示装置上显示警报信息、例如用于通知到了去除生成物的维护时期的信息，也可以将警报信息经由通信线路40发送到主控制器100。
由电流值获取部241获取到的马达电流值被暂时存储到存储部21，被利用于运转图案分类部242的分类处理以及统计量运算部243的统计量的计算中。与上述的生成物堆积的监视有关的处理是通过执行存储部21中存储的生成物堆积诊断用的处理程序来进行的。
(运转图案分类处理)
接着，说明由运转图案分类部242进行的马达电流值的图案分类。虽然在图1中省略了图示，但真空处理装置10的一般的腔室结构为将晶圆从洁净室(cleanroom)向腔室内导入的加载互锁腔室、对晶圆进行处理的处理腔室2、以及加载互锁腔室与处理腔室2之间的进行晶圆的搬入和搬出的传送腔室这样的结构。
在处理腔室2中进行一种工艺处理PA的情况下，如图5那样示意性地示出真空泵1的马达电流值的变化。图5是示出伴随工艺处理而发生的马达电流值的变化的一例的图，纵轴为马达电流值，横轴为时间。当在t＝t1时开始向处理腔室2内导入处理气体时，马达电流值因气体负荷而上升。当处理腔室2内的压力稳定为期望的处理压力时，马达电流值也大致固定。之后，在用标记PA(1)表示的期间进行第一次的工艺处理PA。
当第一次的工艺处理PA(1)结束并在t＝t2时停止处理气体的导入时，处理腔室2的压力下降，从而马达电流值也下降。在用标记B表示的期间，从处理腔室2搬出处理完成的晶圆以及向处理腔室2搬入未处理晶圆。如果晶圆的搬出和搬入结束，则在t＝t3时再次开始向处理腔室2内导入处理气体。
在图5所示的例子中，在t＝t1至t＝t5的期间，如PA(1)、PA(2)、PA(3)那样进行三次相同的工艺处理PA。即，对三片晶圆进行处理。之后，在t＝t5至t＝t6的期间，进行加载互锁腔室中的晶圆盒的更换。在晶圆盒的更换期间，在处理腔室2中不进行工艺处理，腔室内被维持为高真空，因此马达负荷变小，马达电流值也被维持为小的值。当晶圆盒的更换结束并将晶圆搬入到处理腔室2时，在t＝t7时导入处理气体。之后，如果腔室内压力稳定，则在用标记PA(4)表示的期间进行工艺处理。
图6是伴随工艺处理而发生的马达电流值的变化的其它例子的图，表示在处理腔室2中进行三种工艺处理PA、PB、PC的情况。即，对搬入到处理腔室2的晶圆依次进行工艺处理PA、PB、PC。
当在t＝t1时开始向处理腔室2内导入处理气体时，马达电流值因气体负荷而上升。当处理腔室2内的压力稳定为期望的处理压力时，马达电流值也大致固定。之后，在用标记PA(1)表示的期间进行工艺处理PA。当工艺处理PA(1)结束并在t＝t2时停止处理气体的导入时，处理腔室2的压力下降，从而马达电流值也下降。
在处理腔室2的压力充分下降后的t＝t3时，导入与工艺处理PB有关的处理气体。然后，如果腔室内压力稳定为工艺处理PB的处理压力，则在用标记PB(1)表示的期间进行工艺处理PB。当工艺处理PB(1)结束并在t＝t4时停止工艺处理PB的处理气体导入时，腔室内压力下降，从而马达电流值也下降。
在处理腔室2的压力充分下降后的t＝t5时，导入与工艺处理PC有关的处理气体。然后，如果腔室内压力稳定，则在用标记PC(1)表示的期间进行工艺处理PC。当工艺处理PC(1)结束并在t＝t6时停止处理气体的导入时，处理腔室2的压力下降，从而马达电流值也下降。之后，将处理完成的晶圆从处理腔室2搬出。
在图6所示的例子中，在t＝t1至t＝t6的期间，对同一晶圆依次进行工艺处理PA(1)、PB(1)、PC(1)。当对晶圆进行了工艺处理PA、PB、PC时，在t＝t6至t＝t7的期间将处理完成的晶圆从处理腔室2搬出。在t＝t7至t＝t8的期间，进行加载互锁腔室中的晶圆盒的更换。之后，将未处理的晶圆搬入到处理腔室2，并在t＝t8时开始导入处理气体，来进行工艺处理PA(2)。之后，依次进行工艺处理PB(2)和工艺处理PC(2)。
如图5、图6所示，马达电流值根据工艺处理的种类、是否正在进行工艺处理等而变化。因此，为了正确地检测因生成物堆积量的影响而引起的马达电流值的变化，需要比较同一条件下的马达电流值。在本实施方式中，通过对由电流值获取部241获取到的马达电流值数据进行聚类处理，来将马达电流值数据按运转图案进行分类。
以图5的马达电流值为例说明基于聚类的分类处理。在图5所示的例子中，重复进行同一种类的工艺处理PA，在马达电流值中重复出现大致相同的电流图案。为了进行聚类，需要将获取到的马达电流值按单位时间进行分割。
在各工艺处理PA中，在晶圆的搬出、搬入后的处理腔室2的压力充分下降成为规定压力的定时R1(例如，图5的t＝t3)，开始导入处理气体。在成为规定压力的定时R1，马达电流值下降到I0附近，当开始向腔室内导入处理气体时，马达电流值从I0急剧地上升。
作为聚类的时间框即上述单位时间的设定方法，例如，将从马达电流值为I0的定时R1起的规定的时间间隔Δt设为聚类的时间框。在图5所示的例子中，将从定时R1至下一定时R1的时间间隔Δt设定为时间框(＝单位时间)，但并不限定于此。从自定时R1经过了时间间隔Δt后马达电流值成为I0的定时起进行下一马达电流值分割。
在图5的例子中，在t4至t5的马达电流值分割之后，由于进行加载互锁腔室中的晶圆盒的更换，因此腔室内压力低，马达电流值也处于I0附近。即，从t＝t4起经过了时间间隔Δt的定时t5时的马达电流值低于I0，因此进行t5～t6的马达电流值的分割。同样地，在t6～t8也进行马达电流值的分割。此外，t＝t8时的马达电流值超过I0，因此在该定时不开始马达电流值的分割，在t＝t8以后马达电流值初次低于I0的定时t9时开始马达电流值的分割。
如果像这样将马达电流值按时间框(时间间隔)Δt进行分割，则接下来以聚类方式进行分类。此时，关注电流图案的特征性部位的马达电流值来进行分类。例如，在图5所示的电流图案中，利用电流值为峰值的部位R2、R3、R4、电流值为谷值的部位R5、R6等来进行聚类，分类为簇C1、簇C2、簇C3以及簇C4这四种电流图案。
在进行相同的工艺处理PA的t1～t3的时间框Δt和t3～t4的时间框Δt中，电流图案大致相同，被分类为簇C1。当然，如果真空泵1的条件在理想上一致则认为是相同的，但实际上马达电流值根据环境温度、生成物堆积量的差异、真空泵1的机台差异等而不同，这对电流值图案也产生影响。t4～t5的时间框Δt的电流图案与上述的两个时间框Δt中的电流图案相比，晶圆搬入/搬送期间内的图案形状不同，因此被分类为其它的簇C2。
t5～t6的时间框Δt的电流图案是没有进行工艺处理的期间的电流图案，被分类为与簇C1、簇C2不同的簇C3。关于t6～t8的时间框Δt，形成了分割出工艺处理PA的电流图案的一部分那样的时间框设定，因此成为与簇C1～C3均不同的电流图案，从而被分类为簇C4。在生成物堆积的诊断中能够使用簇C1、簇C2以及簇C4的统计量，能够使用这些电流图案中的任一个电流图案的统计量，或者能够选择使用多个统计量。
此外，在由电流值获取部241获取马达电流值时，如果获取比在真空泵1中没有气体负荷的情况下的无负荷时电流值大的阈值Ith以上的马达的电流值，则能够防止得到如簇C3那样不适合诊断生成物堆积的簇。在仅获取了阈值Ith以上的马达电流值的情况下，获取到的马达电流值如图7那样。在该情况下，仅簇C1、C2被获取，能够进行更适当的聚类。
在图6所示的例子中，当仅获取阈值Ith以上的马达电流值来进行聚类时，分类为与工艺处理PA、PB、PC对应的三种簇C1～C3。在包括多个工艺处理PA、PB、PC的情况下，作为聚类时的特征点，最好也采用工艺处理期间的马达电流值、即马达电流值稳定地成为峰值状态的范围的马达电流值。
(统计量的计算)
对统计量运算部243中的统计量的计算进行说明。以往，例如使用马达电流值的每单位时间的平均值来作为用于估计生成物堆积量的指标。在本实施方式中，设为使用表示马达电流值的分布的扩展的统计量来作为用于估计生成物堆积量的指标。作为这样的统计量，能够使用方差、最大值与最小值之差、四分位距、分位点范围等。
以聚类方式对马达电流值数据进行分类，例如，在针对图5的分类为簇C1的电流图案求统计量的情况下，针对电流图案计算时间框Δt中获取到的马达电流值的平均值xi(i＝1、2、3、···、n)。n是以聚类方式分类为簇C1的电流图案数据的个数，是计算统计量时的数据数。若将<x>设为n个数据xi的平均值，则方差V通过下式(1)计算出。
[数1]
此外，在本实施方式中，使用马达电流值的平均值来作为数据xi，但数据xi不限定于平均值，例如，也可以是在t＝t1至t＝t2的时间宽度中累积电流值所得的总电流量(Ah)。
图8是示出多个数据xi的分布、即电流值与数据数的关系的图。在图8的分布中，四分位距表示25％分位点(第1四分位点)与75％分位点(第3四分位点)之间的电流值的范围(＝电流值差)。在25％分位点的左侧(值小的侧)存在全部数据数的25％，在75％分位点的右侧(值大的侧)也存在全部数据数的25％。另外，将全部数据的电流值的中央值称为第2四分位点。另外，分位点范围是指M％分位点与(100-M)％分位点之间的电流值的范围(＝电流值差)。
(表示分布的宽度的统计量的优点)
作为比较例，在使用每单位时间的马达电流值的平均的情况下，例如通过图9、图10所示的方法来获取马达电流值。图9示出图7的簇C2的电流图案，图10用柱状图示出每单位时间的马达电流值的平均。在图9、图10中，Δt1是求平均时的单位时间。在比较例的情况下，根据在电流图案的哪个定时计算每单位时间的马达电流值的平均，而计算出的平均值产生偏差。当然，在将单位时间Δt1设定为与簇C2的时间宽度Δt(参照图7)相同程度的情况下，马达电流值的平均为与上述平均值xi相同程度的值。
在使用图10所示的每单位时间Δt1的马达电流值的平均的情况下，得到图9所示的分布内的任意的Δt1的电流值平均值。在专利文献1中，将通过这样得到的每单位时间的马达电流值的平均按时间顺序排列来求出一次近似线，将通过一次近似线预测的马达电流值与开始使用泵时的马达电流值之差超过阈值的点判定为维护时期。
参照图11、图12来说明使用表示马达电流值的分布的宽度的统计量来作为生成物堆积量的指标的情况下的优点。图11示出使用每单位时间Δt1的马达电流值的平均的情况。图12示出如本实施方式那样使用表示马达电流值的分布的宽度的统计量的情况。在此，以使用方差σ2作为表示分布的宽度的统计量的情况为例进行说明。
在图11中，在t＝t10和t＝t20时的马达电流值的平均值分别是x1、x2。在t＝t10和t＝t20，环境状态和生成物堆积量不同，设为在t＝t20时的因生成物堆积量而引起的马达电流平均值的变化(＝增加)为Δ1、因环境状态而引起的马达电流平均值的变化为Δ2。
在根据马达电流值的平均值x1、x2估计生成物堆积量的影响的情况下，能够将因环境状态而引起的电流值增加Δ2视为误差因素。因此，根据马达电流值的平均值x1、x2估计的一次直线L2与在仅考虑因生成物堆积量而引起的电流值的增加Δ1的情况下估计的一次直线L1不同。即，根据环境状态的变化，与生成物堆积有关的维护时期估计会产生误差。
图12示意性地示出图11的t＝t10、t20时的马达电流值的分布D1、D2。在此，假定分布D1、D2为正态分布，将分布D1、D2的方差分别设为σ12、σ22。
在本实施方式中表示在生成物堆积的诊断中使用的马达电流值的分布的宽度的统计量的情况下，以聚类方式分类为相同的簇的多个电流图案的马达电流值(平均值)如图8所示那样分布。获取多个数据xi的时间范围为2分钟(min)左右，因此能够认为在该时间范围内获取的多个数据xi的电流值增加Δ2大致相同。即，因环境状态的变化而引起的马达电流值的变化产生图8所示的多个数据xi的整体向增加方向或减少方向移动那样的影响。另一方面，当生成物堆积量增加时，如上所述，马达电流平均值产生增加Δ1。
因此，分布D1、D2的中央值为值x1、x2，如图12所示，分布D2相对于分布D1偏移了差＝x2-x1。该差＝x2-x1如上述那样是由因生成物堆积量而引起的马达电流平均值的增加Δ1和因环境状态而引起的马达电流平均值的增加Δ2产生的，等于Δ1+Δ2。并且，已知当生成物堆积量增加时，多个数据xi的偏差即分布的宽度扩展，即使在环境状态(例如，环境温度)变化的情况下，分布的宽度也不变。即，通过监视该方差σ2的增加，能够不受环境状态的变化(环境差异)影响地诊断生成物堆积量。
在图4的统计量运算部243中，基于多个数据xi，来计算表示分布的宽度的统计量。作为表示分布的宽度的统计量，有方差、最大值与最小值之差、四分位距、分位点范围等。统计量运算部243计算这些中的至少一个，在上述的例子中计算了方差。
在诊断部244中，基于计算出的统计量来进行生成物堆积量的诊断。具体地说，计算基于将真空泵1安装于真空处理装置10的处理腔室2后开始使用的情况下的、在使用开始的初期时获取的多个数据xi的统计量(初始统计量)。然后，计算在当前时间点计算出的统计量的以计算出的初始统计量为基准的增加量即差(＝当前统计量-初始统计量)。如果计算出的差达到预先设定的容许上限值，则从警报部245发出警报。
此外，也可以是，在诊断部244中，对计算出的统计量的经时变化应用基于最小二乘法的一次函数拟合(Savitzky-Golay滤波器)等，来对统计量进行平均化处理。在该情况下，使用平均化后的统计量求出与初始状态的差，在该差达到容许上限值的时间点发出警报。通过进行统计量的平均化处理，在进行与容许上限值的比较时，能够防止因噪声等而引起的统计量的上下波动的影响。
另外，也可以将容许上限值设定为需要与生成物堆积有关的维护的值。诊断部244将统计量按时间顺序排列来求出一次近似线，使用该一次近似线将统计量达到“初始统计量+容许上限值”的时间点诊断为维护时期。警报部245不仅在差达到容许上限值的时间点发出警报，还将估计出的维护时期作为维护信息进行通知。
图13是示出与由泵监视部24执行并处理的堆积物诊断有关的处理的一例的流程图。通过随着泵启动而启动存储部21中存储的处理程序来执行该处理。
在图13的步骤S100中，开始由电流值获取部241获取马达电流值。在步骤S110中，在泵启动初始期间进行图14所示的统计运算处理，来计算上述的初始统计量。如果初始统计量的计算结束，则进入步骤S120，通过图14所示的统计运算处理来计算泵启动初始期间以后的统计量即当前统计量。
接着，在步骤S130中，计算在步骤S120中计算出的当前统计量与在步骤S110中计算出的初始统计量之差(＝当前统计量-初始统计量)。计算出的差被存储到存储部21中。在步骤S140中，求出表示计算出的差的时间顺序变化的一次近似线，使用该一次近似线来估计差达到容许上限值的时间点。在此，将容许上限值设为与维护时期有关的上限值。在步骤S150中，警报部245将在步骤S140中估计出的维护时期作为维护信息进行通知。
此外，也可以是，代替使用差的一次近似线，而是求出统计量的一次近似线，将统计量达到“初始统计量+容许上限值”的时间点判断为维护时期。
在步骤S160中，判定在步骤S130中计算出的差是否达到容许上限值、即生成物堆积量是否达到容许上限。当在步骤S160中判定为差达到容许上限值时，进入步骤S170，使警报部245发出警报。另一方面，当在步骤S160中判定为差未达到容许上限值时，进入步骤S120。
(统计量运算处理)
图14是与步骤S110和S120中使用的统计量运算处理有关的流程图。在步骤S200中，从获取到的马达电流值中分割出从电流上升起直到经过单位时间Δt为止的电流值。在步骤S210中，对在步骤S200中分割出的电流值进行如上所述的图案分类。在步骤S220中，关于在步骤S210中分类得到的相同图案分类，分别计算上述的电流平均值xi(数据xi)。在步骤S230中，判定数据xi的数据数是否达到n，在数据数未达到n的情况下返回到步骤S210，在数据数达到n的情况下进入步骤S240。在步骤S240中，基于n个数据xi来计算统计量(例如，方差)。
(变形例)
在上述的实施方式中，通过进行聚类，由此关于同一分类的电流图案求出多个数据xi。在使用上述的统计量进行生成物堆积的诊断的情况下，未必需要上述那样的聚类方式的分类。例如，对于图7所示那样的电流图案，也可以不将分割开始定时限定为电流的上升定时，而是以Δt的数倍左右的时间间隔为单位时间来分割电流值，计算电流值的平均值。然后，将无分类地得到的n个马达电流平均值作为数据xi来计算统计量。
在变形例的情况下，与以聚类方式进行分类的情况相比，数据xi的偏差变大且分布的宽度也变大，但能够根据分布的宽度的大小来判定生成堆积量。此外，通过使分割的单位时间变长，能够将数据xi的偏差抑制得小。
本领域技术人员应理解，上述的多个示例性的实施方式是下面的方式的具体例。
[1]一个方式所涉及的泵监视装置用于诊断真空泵内的生成物堆积，所述泵监视装置具备：获取部，其获取表示真空泵的泵状态的数据；统计量运算部，其基于由所述获取部获取到的所述数据，来计算每个规定时间间隔的表示数据的分布的宽度的统计量；以及诊断部，其基于所述统计量，输出所述真空泵的与生成物堆积量有关的诊断信息。
例如，如图12所示，t＝t10时的每个规定时间间隔的电流值的分布D1在t＝t20时成为分布D1那样。而且，表示分布D1、D2的宽度的统计量(例如，方差σ12、σ22)虽未受到环境状态的变化(环境差异)的影响，但当生成物堆积量增加时统计量变大。即，通过监视表示电流值的分布的宽度的统计量的增加，能够不受环境状态的变化(环境差异)影响地诊断生成物堆积量。
此外，在上述实施方式中，获取真空泵1的马达16的电流值，计算每个规定时间间隔的表示电流值的分布的宽度的统计量，基于该统计量来进行生成物堆积量的判定。但是，受到生成物堆积量影响的表示真空泵1的状态的数据不限定于马达电流值，也能够使用表示马达负荷的马达功率、与对磁悬浮的影响有关的数据即位移传感器的电流值、磁轴承电流值以及磁轴承功率等来作为表示泵状态的数据。然后，计算表示用于表示泵状态的数据的分布的宽度的统计量，基于该统计量来进行生成物堆积量的判定。
由于生成物向泵转子14堆积而使泵转子14的重量、转子不平衡量增加。例如，当转子不平衡量增加时，处于磁悬浮状态的泵转子14的偏心(日语：振れ回り)量增加，转子悬浮位置的偏差也增加。因此，能够通过使用表示位移传感器的电流值的分布的宽度的统计量，来进行生成物堆积量的诊断。
[2]在上述[1]所记载的泵监视装置中，当所述统计量达到与所述生成物堆积量有关的容许上限值时，所述诊断部输出表示处于泵维护时期的诊断信息。其结果是，能够不受环境状态的变化(环境差异)影响地诊断泵维护时期。
[3]在上述[1]或[2]所记载的泵监视装置中，还具备警报部，当所述统计量达到与生成物堆积量有关的容许上限值时，所述警报部发出泵维护的警报。
如图13的步骤S160那样，通过判定差＝当前统计量-初始统计量是否达到容许上限值、即通过判定统计量是否达到与生成物堆积量有关的容许上限值，能够诊断为到了与生成物堆积有关的维护时期。然后，通过从警报部245发出警报，能够迅速地进行真空泵的维护，能够预先防止因生成物堆积所致的不良情况的发生。
[4]在上述[1]至[3]中的任一项所记载的泵监视装置中，所述统计量运算部计算方差、最大值与最小值之差、四分位距以及分位点范围中的至少一者来作为所述统计量。
作为表示分布的宽度的统计量，除了方差以外，还能够使用最大值与最小值之差、四分位距以及分位点范围等。并且，通过使用多个统计量，能够实现生成物堆积的诊断的可靠性的提高。例如，在使用三个统计量的情况下，仅在全部的统计量达到容许上限值的情况下诊断为达到维护时期，由此能够防止因噪声等其它因素而导致一个统计量短暂地超过了容许上限值那样的例外状况的影响。
[5]在上述[1]至[4]中的任一项所记载的泵监视装置中，还具备图案分类部，所述图案分类部将由所述获取部获取到的所述数据按所述规定时间间隔进行分割并且按类似的数据图案进行分类，所述统计量运算部基于由所述图案分类部分类后的所述数据图案来计算所述统计量。
例如，在如图6所示那样存在多个运转图案的情况下，气体流量、阀3的开度的变动方式根据运转图案而不同。因此，即使在泵内堆积的生成物量相同，每单位时间的马达电流值也会根据运转图案而不同。与此相对，通过如上述那样将获取到的电流值按规定时间间隔进行分割并按类似的电流图案进行分类，由此相同的运转图案被分类为相同的电流图案。其结果是，能够不受其它的运转图案影响地进行生成物堆积诊断。
[6]在上述[1]至[5]中的任一项所记载的泵监视装置中，所述获取部获取规定电流值以上的马达电流值来作为所述数据，所述规定电流值大于在所述真空泵中没有气体负荷的情况下的无负荷时电流值。
例如，如果如图6所说明的那样在获取马达电流值时获取比无负荷时电流值大的阈值Ith以上的马达的电流值，则能够更高精度地进行每个规定时间间隔的表示电流值的分布的宽度的统计量的计算。即，如果包括无负荷时电流值的区间，则对分布的宽度产生影响，因此导致生成物堆积以外的要素影响统计量而使生成物堆积的诊断精度变差。但是，如上所述，如果获取比在真空泵中没有气体负荷的情况下的无负荷时电流值大的规定电流值以上的马达的电流值，则能够防止这种诊断精度的变差。
另外，在将电流值按规定时间间隔进行分割并按类似的电流图案进行分类的情况下，能够防止获得图5的簇C3那样的与工艺处理无关且对生成物堆积诊断产生不良影响的簇。
[7]在根据上述[1]至[6]中的任一项所记载的泵监视装置中，还具备平均化部，所述平均化部通过平均化滤波器使由所述统计量运算部计算出的统计量平均化，所述诊断部基于由所述平均化部进行平均化后的统计量来进行诊断。
在诊断部244中，对计算出的统计量的经时变化应用基于最小二乘法的一次函数拟合(Savitzky-Golay滤波器)等平均化滤波器，来使统计量平均化，由此在进行与容许增加量的比较时，能够防止因噪声等而引起的统计量的上下波动的影响。
[8]一种真空泵，其具备上述[1]至[7]中的任一项所记载的泵监视装置。通过具备泵监视装置，能够不受环境状态的变化(环境差异)影响地诊断生成物堆积量，能够适当地进行真空泵的维护。
[9]一个方式所涉及的生成物堆积诊断用数据处理程序用于使计算机执行以下功能：获取表示真空泵的泵状态的数据；基于所述数据，计算每个规定时间间隔的表示数据的分布的宽度的统计量；以及基于所述统计量，来输出与生成物堆积量有关的所述真空泵的诊断信息。
通过在设置于真空泵1的泵控制器12的泵监视部24中执行生成物堆积诊断用数据处理程序，能够容易地诊断真空泵1内的生成物堆积。
生成物堆积诊断用数据处理程序能够通过CD-ROM、DVD-ROM等非暂时性计算机可读记录介质(non-transitory computer readable medium)、因特网等的数据信号来提供。也能够将程序作为数据信号通过载波输送来发送到CPU等处理装置。像这样，程序能够作为记录介质、载波等各种方式的计算机可读的计算机程序产品来提供。
图15是示出经由通信线路连接的计算机和服务器计算机的图。个人计算机300借助CD-ROM 304来接受程序的提供。另外，个人计算机300具有与通信线路301连接的连接功能。计算机302是提供上述程序的服务器计算机，在硬盘303等记录介质中保存程序。通信线路301是因特网、个人电脑通信等通信线路或者专用通信线路等。计算机302使用硬盘303来读出程序，经由通信线路301将程序发送到个人计算机300。即，将程序作为数据信号包含到载波中，来经由通信线路301进行发送。像这样，程序能够作为记录介质、载波等各种方式的计算机可读的计算机程序产品来提供。
以上说明了实施方式和变形例，但是本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内想到的其它方式也包括在本发明的范围内。例如，在上述的实施方式中，将泵监视部24设置在真空泵1的泵控制器12中，但也可以将泵监视部24作为与泵控制器12不同的装置独立地设置。另外，真空泵1能够使用各种泵，并不限于磁轴承式的涡轮分子泵。
下面的优先权基础申请的公开内容通过引用被并入本申请。
日本特愿2019-061602号(2019年3月27日申请)。
附图标记说明
1：真空泵；2：处理腔室；10：真空处理装置；11：泵主体；12：泵控制器；16：马达；17：磁轴承；20：CPU；21：存储部；24：泵监视部；241：电流值获取部；242：运转图案分类部；243：统计量运算部；244：诊断部；245：警报部。
Claims (8)
1.一种泵监视装置，用于诊断真空泵内的生成物堆积，所述泵监视装置具备：
获取部，其获取表示所述真空泵的泵状态的数据；
统计量运算部，其基于由所述获取部获取到的所述数据，来计算每个规定时间间隔的表示数据的分布的宽度的统计量；以及
诊断部，其基于所述统计量的大小，输出所述真空泵的与生成物堆积量有关的诊断信息，
其中，
所述泵监视装置还具备图案分类部，所述图案分类部将由所述获取部获取到的所述数据按所述规定时间间隔进行分割并且按类似的数据图案进行分类，
所述统计量运算部基于由所述图案分类部分类后的所述数据图案来计算所述统计量。
2.根据权利要求1所述的泵监视装置，其中，
当所述统计量达到与所述生成物堆积量有关的容许上限值时，所述诊断部输出表示是处于泵维护时期的诊断信息。
3.根据权利要求1所述的泵监视装置，其中，
所述泵监视装置还具备警报部，当所述统计量达到与所述生成物堆积量有关的容许上限值时，所述警报部发出泵维护的警报。
4.根据权利要求1所述的泵监视装置，其中，
所述统计量运算部计算方差、最大值与最小值之差、四分位距以及分位点范围中的至少一者来作为所述统计量。
5.根据权利要求1所述的泵监视装置，其中，
所述获取部获取规定电流值以上的马达电流值来作为所述数据，所述规定电流值大于在所述真空泵中没有气体负荷的情况下的无负荷时电流值。
6.根据权利要求1所述的泵监视装置，其中，
所述泵监视装置还具备平均化部，所述平均化部通过平均化滤波器使由所述统计量运算部计算出的统计量平均化，
所述诊断部基于由所述平均化部进行平均化后的统计量来进行诊断。
7.一种真空泵，其具备根据权利要求1所述的泵监视装置。
8.一种计算机可读记录介质，记录有生成物堆积诊断用数据处理程序，所述生成物堆积诊断用数据处理程序用于使计算机执行以下功能：
获取表示真空泵的泵状态的数据；
基于所述数据，来计算每个规定时间间隔的表示数据的分布的宽度的统计量；以及
基于所述统计量的大小，来输出所述真空泵的与生成物堆积量有关的诊断信息，
其中，
将获取到的所述数据按所述规定时间间隔进行分割并且按类似的数据图案进行分类，
基于分类后的所述数据图案来计算所述统计量。
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