JP2018080609A - ポンプ状態推定装置およびターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ状態を推定することで、生成物堆積およびクリープ寿命に対する予防保全を図ることができるポンプ状態推定装置の提供。【解決手段】ポンプ状態推定装置８は、ターボ分子ポンプ３のポンプ単体における、導入ガスの種類、排気口圧、導入ガス流量、吸気口圧およびモータ電流値の間の相関情報を記憶する記憶部８３と、ポンプ運転中におけるプロセスチャンバ１からターボ分子ポンプ３までの流路コンダクタンスに関するコンダクタンス情報、モータ電流値およびプロセスチャンバ１のチャンバ内圧力と相関情報とに基づいて、導入ガスの種類およびポンプ排気口圧の推定領域と推定領域における導入ガス流量とを演算する演算部８１と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプ状態推定装置およびターボ分子ポンプに関する。

ターボ分子ポンプは種々の半導体製造装置の排気ポンプとして使用されるが、エッチングプロセス等において排気を行うと、反応生成物がポンプ内部に堆積する。特に、ポンプ下流側のガス流路に堆積しやすく、ロータとステータとの隙間が堆積物によって埋められてしまうほど反応生成物が堆積すると種々の不具合が生じる。例えば、ロータがステータに固着してロータ回転が不可能となる。また、ポンプ排気口側が閉塞気味になってポンプ排気口圧が上昇するとモータ電流値が上昇し、発熱によりロータ温度が上昇する。

一方、ターボ分子ポンプのロータは一般的にアルミ材が用いられるので、クリープ歪みの著しい進展を防止する観点から比較的低い許容温度を有している。そのため、ガス導入量が過多の状態で、熱伝導性の悪い重いガスを使用する場合には、クリープ寿命に対して注意が必要であった。

従来は、上述のような反応生成物堆積に関しては、例えば特許文献１に記載のような、モータ電流値の増加量から堆積量を評価する手法が提案されている。また、クリープ寿命に関しては、ロータ温度を検出するための専用センサを使用してリープ寿命予測をする方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

国際公開第２０１３／１６１３９９号 特開２００６−８３８２５号

しかしながら、特許文献１に記載の評価方法では、例えば生成物を生じない希釈ガス流量が増えることでも電流は増えるので、事前に導入ガス流量、背圧が既知でないと推定精度が極めて低くなるという問題がある。また、特許文献２に記載の方法では、ロータ温度を検出するための専用センサをポンプに設ける必要があるのでコスト上昇を招くと共に、ロータ温度情報だけでは生成物堆積の予測は困難である。

本発明の好ましい実施形態によるポンプ状態推定装置は、ガスを導入しつつプロセスが行われる真空チャンバを排気するターボ分子ポンプの、ポンプ状態を推定するポンプ状態推定装置であって、前記ターボ分子ポンプのポンプ単体に関する、吸気口圧、排気口圧、導入ガスの種類、導入ガス流量およびモータ電流値の間の相関情報を記憶する記憶部と、ポンプ運転中における前記真空チャンバから前記ターボ分子ポンプまでの流路コンダクタンスに関するコンダクタンス情報、モータ電流値および前記真空チャンバのチャンバ内圧力と前記相関情報とに基づいて、前記導入ガスの種類およびポンプ排気口圧の推定領域と前記推定領域における導入ガス流量とを演算する演算部と、を備える。
さらに好ましい実施形態では、前記コンダクタンス情報は、予め定められた所定ガス種を使用した場合のコンダクタンス情報である。
さらに好ましい実施形態では、前記チャンバ内圧力が準静的状態か否かを判定する状態判定部を備え、前記演算部は、前記状態判定部により準静的状態と判定された場合に前記推定領域および前記導入ガス流量の演算を行う。
さらに好ましい実施形態では、前記相関情報は、前記導入ガスの分子量をＭ、前記排気口圧をＰout、前記導入ガス流量をＱin、前記吸気口圧をＰin、前記モータ電流値をＩmtrとした場合に、Ｍ，ＰoutおよびＰinをパラメータとしてＱin(Ｍ，Ｐout，Ｐin)と表される第１のデータと、Ｍ，ＰoutおよびＱinをパラメータとしてＰin(Ｍ，Ｐout，Ｑin)と表される第２のデータと、Ｍ，ＰoutおよびＱinをパラメータとしてＩmtr(Ｍ，Ｐout，Ｑin)と表される第３のデータとを含む。
さらに好ましい実施形態では、前記推定領域および前記推定領域における導入ガス流量を、ポンプ運転時間の経過とともに逐次的に推定する。
さらに好ましい実施形態では、前記推定領域におけるポンプ排気口圧が所定閾値以上となったときに警報を発生する警報部をさらに備える。
さらに好ましい実施形態では、前記推定領域は前記ガスの分子量に応じて複数の部分領域に分割されると共に、前記部分領域毎に許容流量値が設定され、少なくとも一つの前記部分領域において前記演算した導入ガス流量が該部分領域の前記許容流量値以上となったときに、警報を発生する警報部をさらに備える。
さらに好ましい実施形態では、ポンプ状態推定装置は、前記推定領域のガス種範囲内に所定ガス種を予め設定し、前記所定ガス種が前記演算部で演算された導入ガス流量だけ流れている場合のロータ温度を推定するロータ温度推定部と、前記ロータ温度推定部で推定した前記ロータ温度におけるロータ寿命時間の逆数値の時間積算値に基づいて、クリープ寿命か否かを判定するクリープ寿命判定部とを備える。
本発明の好ましい実施形態によるターボ分子ポンプは、上述のポンプ状態推定装置を備える。

本発明によれば、ポンプ状態を推定することで、生成物堆積およびクリープ寿命に対する予防保全を図ることができる。

図１は、本実施の形態のポンプ状態推定装置を備える真空システムの一例を示すブロック図である。 図２は、排気状態推定に関する演算処理の一例を示すフローチャートである。 図３は、Ｉmtr曲面Ｓ１と現在のモータ電流値Ｉmtrを表す平面Ｓ２とを示す図である。 図４は、推定曲線Ｌ２(Ｍest，Ｐout_est)と曲線Ｌ３とを示す図である。 図５は、推定曲線Ｌ２の時間推移を示す図である。 図６は、導入ガス流量Ｑinが増大する状況における、Ｑin_est曲線Ｌ３の推移を示す図である。 図７は、推定曲線Ｌ２を利用した生成物堆積に対する予防保全動作を説明する図である。 図８は、流量推定値Ｑin_estを利用したクリープ歪みに関する予防保全動作を説明する図である。 図９は、警告判定処理の一例を示すフローチャートである。 図１０は、排気特性データの一例を示す図である。 図１１は、分子量Ｍを範囲ＭＲの任意の一つに固定した場合の、導入ガス流量Ｑinとロータ温度Ｔｒとの関係を示す図である。 図１２は、曲線Ｌ７(M1)、Ｌ７(M2)、Ｌ７(M3)を示す図である。 図１３は、補正係数α２，α３を説明する図である。 図１４は、一般的な高温、高引張応力の一定状態におけるクリープの進展トレンドを模式的に示す図である。 図１５は、ロータ寿命時間とロータ温度との関係を示す図である。 図１６は、ロータ寿命時間の逆数値とロータ温度との関係を示す図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
−第１の実施の形態−
図１は、本実施の形態のポンプ状態推定装置８を備える真空システムの一例を示すブロック図である。真空システムとしては、例えばエッチング装置等があげられ、プロセスチャンバ１においてエッチング処理が行われる。真空システム全体の制御は、メインコントローラ５にて行われる。

プロセスチャンバ１には、コンダクタンス可変なバルブ２を介してターボ分子ポンプ３が取り付けられている。ターボ分子ポンプ３の排気口には、バックポンプ４が取り付けられている。バルブ２のコンダクタンスを変更することで、プロセスチャンバ１に対するバルブ２とターボ分子ポンプ３とから成る排気系の実効排気速度を変えることができる。バルブ２は、自動圧力調整式のバルブでも良いし、バルブ開度をマニュアルで変更する方式のバルブでも良い。また、本実施形態は、バルブ２を設けない配管のみでプロセスチャンバ１とターボ分子ポンプとが接続されている構成にも適用することができる。

プロセスチャンバ１には、チャンバ内に導入されるガスの流量を調整するマスフローコントローラ等の流量制御器７と、チャンバ内圧力Ｐｃを計測する真空計６とが設けられている。メインコントローラ５には、チャンバ内圧力Ｐｃおよび導入ガス流量Ｑinの計測値、バルブ２の開度計測値θｒが入力される。バルブ２へはメインコントローラ５から開度指令値θｓが入力され、開度計測値θｒが開度指令値θｓに収束するようにバルブ２が制御される。ポンプ状態推定装置８は、演算部８１、推定部８２、記憶部８３を備えている。ポンプ状態推定装置８には、メインコントローラ５からチャンバ内圧力Ｐｃおよび開度計測値θｒが入力され、ターボ分子ポンプ３からモータ電流値Ｉmtrが入力される。

次に、ポンプ状態推定装置８の動作について説明する。記憶部８３には、ターボ分子ポンプ３のポンプ単体の排気特性情報が記憶されている。この排気特性情報は、予め記憶部８３に記憶されていても良いし、ターボ分子ポンプ３から通信を介してポンプ状態推定装置８に送信することにより記憶部８３に記憶するようにしても良い。演算部８１は、メインコントローラ５やターボ分子ポンプ３から入力される情報と、記憶部８３に記憶されている排気特性情報等に基づいて、後述するような排気状態推定に関する演算処理を行う。推定部８２は、演算部８１の演算結果に基づいて、後述する予防保全動作の処理を実行する。

ターボ分子ポンプ３の排気特性を表すパラメータとしては、導入ガス流量Ｑin、ガス種Ｍ、排気口圧Ｐout、吸気口圧Ｐin、およびターボ分子ポンプ３のモータ電流値Ｉmtrがある。排気特性情報としては、上記５つのパラメータに関して次式（１）〜（３）で示すような相関関係を示す式で与えられていても良いし、上記５つのパラメータの数値データからなる５次元データセットを多数備えていても良い。
Ｑin＝Ｑin(Ｍ、Ｐout、Ｐin) …（１）
Ｐin＝Ｐin(Ｍ、Ｐout、Ｑin) …（２）
Ｉmtr＝Ｉmtr(Ｍ、Ｐout、Ｑin) …（３）

上述したように、ポンプ状態推定装置８には、モータ電流値Ｉmtr、チャンバ内圧力Ｐｃおよびバルブ２を含む配管のコンダクタンス情報Ｃがリアルタイムに入力される。コンダクタンス情報Ｃは、バルブ２のコンダクタンスと配管のコンダクタンスとで構成される。バルブ２のコンダクタンスは、厳密にはバルブ２の開度θｒだけでなく、ガス種Ｍやチャンバ内圧力Ｐｃの影響も受ける。そのため、バルブ２のコンダクタンスとして、導入される実際のガスに対応する値または基準ガス（例えば、アルゴンガス）におけるコンダクタンス値のいずれが選択されているかを明示しておく必要がある。

基準ガスであるか否かは、コンダクタンス情報Ｃとは別信号でメインコントローラ５からポンプ状態推定装置８に入力される。コンダクタンス情報Ｃにおけるバルブ２のコンダクタンス値が基準値であることが送信される場合には、ポンプ状態推定装置８においては、ガス種Ｍおよびチャンバ内圧力Ｐｃに応じて換算して使用することになる。ただし、厳密な精度を必要としない場合には、換算を行わず使用しても構わない。

なお、バルブ２を備えず、配管のみでプロセスチャンバ１とターボ分子ポンプ３とが接続されている場合には、コンダクタンス情報Ｃとして、バルブ２の開度θｒに代えて配管のコンダクタンス（一定値）がメインコントローラ５からポンプ状態推定装置８に入力される。

チャンバ内圧力Ｐｃが準静的状態であるとみなせる場合には、メインコントローラ５からポンプ状態推定装置８にリアルタイムで入力されるコンダクタンス情報Ｃおよびチャンバ内圧力Ｐｃに対して、次式（４）〜（６）が成立する。なお、Ｑin_estは導入ガス流量の推定値（以下では、流量推定値と呼ぶことにする）であり、Ｐin_estはターボ分子ポンプ３の吸気口圧の推定値である。Ｃは、上述したように、メインコントローラ５からポンプ状態推定装置８に入力されるコンダクタンス情報である。
Ｑin_est＝Ｃ×（Ｐｃ−Ｐin_est） …（４）
Ｑin_est＝（Ｑin／Ｐin）×Ｐin_est …（５）
Ｐin_est＝［Ｃ／｛Ｃ＋（Ｑin／Ｐin）｝］×Ｐｃ …（６）

式（４）は流量推定値Ｑin_estをバルブ特性で表した場合であり、式（５）はポンプ特性で表した場合を示す。式（６）は、式（４）、（５）から求まる式である。（Ｑin／Ｐin）は、記憶部８３に記憶されている導入ガス流量Ｑin、吸気口圧Ｐinから算出されるターボ分子ポンプ３の排気速度に相当するものであり、データ（１）、（２）における導入ガス流量Ｑin、ガス種Ｍ、排気口圧Ｐout、吸気口圧Ｐinの範囲の全てに対して（５次元データセットの場合には、全てのデータセットの全てに対して）算出することができる。

なお、チャンバ内圧力Ｐｃが準静的状態であるか否かは、演算部８１において以下のように判断する。ガスをプロセスチャンバ１に導入した直後やガスを遮断した直後などの、チャンバ内圧力Ｐｃが大きく変動しているタイミングでは式（４）〜（６）による推定誤差が大きくなる。そのため、予め決めておいた時間内でのチャンバ内圧力Ｐｃの変化（＝｜dPc/dt｜）が準静的とみなせる状態か否かの判定値以下である場合にのみ、取得されたチャンバ内圧力Ｐｃを用いて上述した演算を行う。

（排気状態の推定演算）
図２は、演算部８１で行われる排気状態推定に関する演算処理の一例を示すフローチャートである。式（１）、（２）から分かるように、一組の（Ｍ、Ｐout）に対して複数のデータ（Ｐin、Ｑin）が求まるが、ステップＳ１０では、その内の一つを用いて（Ｑin／Ｐin）を算出する。

ステップＳ２０では、コンダクタンス情報Ｃおよびチャンバ内圧力Ｐｃをメインコントローラ５から取得すると共に、モータ電流値Ｉmtrをターボ分子ポンプ３から取得する。

ステップＳ３０では、ステップＳ１０で算出した（Ｑin／Ｐin）と、ステップＳ２０で取得したコンダクタンス情報Ｃおよびチャンバ内圧力Ｐｃとを用いて、式（６）により吸気口圧推定値Ｐin_est(Ｍ，Ｐout)を算出する。

ステップＳ４０では、ステップＳ３０で算出された吸気口圧推定値Ｐin_est(Ｍ，Ｐout)と式（４）または（５）とにより、流量推定値Ｑin_est(Ｍ，Ｐout)を算出する。

ステップＳ５０では、ステップＳ４０で算出された流量推定値Ｑin_est(Ｍ，Ｐout)の値を式（３）のＱinに代入してＱinの値を固定し、図３に示すような（Ｍ、Ｐout）平面に対応するモータ電流値Ｉmtrを表すＩmtr曲面Ｓ１を算出する。図３は、（Ｍ，Ｐout，Ｉmtr）座標におけるＩmtr曲面Ｓ１と、現在のモータ電流値Ｉmtrを表す平面Ｓ２とを示したものである。

ステップＳ６０では、ステップＳ５０で求めたＩmtr曲面Ｓ１とステップＳ２０で取得したモータ電流値Ｉmtrとから、図３に示す推定曲線Ｌ２(Ｍest，Ｐout_est)を算出する。ここで、ステップＳ２０で取得された現在のモータ電流値Ｉmtrは、図３においては平面Ｓ２で表される。そして、平面Ｓ２とＩmtr曲面Ｓ１との交線Ｌ１を(Ｍ，Ｐout)面上に投影したものが、推定曲線Ｌ２(Ｍest，Ｐout_est)である。このように、現在の排気状態において推定されるガス種Ｍおよび排気口圧Ｐoutが、推定曲線Ｌ２(Ｍest，Ｐout_est)の範囲に絞られたことになる。

なお、図３では、排気口圧Ｐoutが同一であるという条件において、ガス種Ｍごとの排気速度がアルゴンガスで最大となり、アルゴンガスよりも分子量の小さいガスおよびアルゴンガスよりも分子量の大きいガスで排気速度が小さくなるような排気特性を有するターボ分子ポンプを仮定した。その場合、Ｉmtr曲面Ｓ１は、アルゴンガス付近で谷を有する曲面となる。そして、推定曲線Ｌ２(Ｍest，Ｐout_est)は、図３に示すように、Ｐoutの正方向に凸の曲線となる。もちろん、このような特性を有するターボ分子ポンプに限らず、種々の排気特性のターボ分子ポンプに対しても、本発明は適用することができる。

ステップＳ７０では、推定曲線Ｌ２(Ｍest，Ｐout_est)上の点（Ｍest，Ｐout_est）における導入ガス流量の推定値である流量推定値Ｑin_est(Ｌ２)を算出する。図４の曲線Ｌ３は、推定曲線Ｌ２(Ｍest，Ｐout_est)に対応する流量推定値Ｑin_est(Ｌ２)を表している。図４では、（Ｍ，Ｐout）面に対する垂直方向の軸は導入ガス流量Ｑinである。

ステップＳ８０では、ステップＳ３０で算出された吸気口圧推定値Ｐin_est(Ｍ，Ｐout)とステップＳ４０で算出された流量推定値Ｑin_est(Ｍ，Ｐout)とを用いて排気速度に相当する（Ｑin_est(Ｍ，Ｐout)／Ｐin_est(Ｍ，Ｐout)）を算出する。そして、算出された（Ｑin_est(Ｍ，Ｐout)／Ｐin_est(Ｍ，Ｐout)）を、次のタイミングで取得されるコンダクタンス情報Ｃ、チャンバ内圧力Ｐｃを用いて吸気口圧推定値Ｐin_est(Ｍ，Ｐout)を算出する際の（Ｑin／Ｐin）として設定する。ステップＳ８０の処理を終了すると、ステップＳ２０へ戻る。

以上のように、図２に示す一連の処理により、現在の排気状態において推定されるガス種Ｍ、排気口圧力Ｐoutおよび導入ガス流量Ｑinは、図３の推定曲線Ｌ２および図４のＱin_est曲線Ｌ３で表される領域に絞られることになる。

なお、式（１）〜（３）で表されるデータにおいて記憶しておくガス種Ｍは、代表的な複数のガス種の分子量順に並べた形態となる。例えば、軽いガスから重いガスへ、Ｈ２、Ｈｅ、Ｎ２、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ・・・のように並べた形態となる。なお、ＳＦ６（六フッ化硫黄）などのエッチングガスも導入されるので、排気特性で厳密な順番としては最適でない面もあるが、ガス種Ｍに関する推定が緩いため、実用的な簡便な手法として採用できる。

（曲線Ｌ２およびＬ３の説明）
上述した推定曲線Ｌ２およびＱin_est曲線Ｌ３は、コンダクタンス情報Ｃ、チャンバ内圧力Ｐｃおよびモータ電流値Ｉmtrを取得するたびに算出されるので、推定曲線Ｌ２およびＱin_est曲線Ｌ３の時間的な推移から生成物堆積量の評価およびクリープ歪み進展に対する予防保全動作を行うことができる。生成物堆積量の評価および予防保全動作の処理は推定部８２において行われる。

図５は、時刻がｔ１→ｔ２→ｔ３と推移した場合の、(Ｍest，Ｐout_est)の範囲を示す推定曲線Ｌ２の推移を示したものである。生成物の堆積が進行して、ターボ分子ポンプ３の排気下流段が閉塞気味になると、ターボ分子ポンプ３の排気口圧力Ｐoutが上昇する。その結果、時間経過と共にモータ電流値Ｉmtrが増加し、図３の平面Ｓ２がＩmtr座標の正方向に移動する。（Ｍ，Ｐout）面上の推定曲線Ｌ２は、図５に示すようにＬ２(ｔ１)→Ｌ２(ｔ２)→Ｌ２(ｔ３)のように推移する。なお、Ｌ２(ｔ１)、Ｌ２(ｔ２)、Ｌ２(ｔ３)は、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３における推定曲線Ｌ２を表す。

図５において、任意の特定ガス種に関して排気口圧Ｐoutの推移を見ると、時間の経過と共の排気口圧Ｐoutが増加している。このように、流量推定値Ｑin_estがほぼ一定であるにもかかわらず、モータ電流値Ｉmtrが増大して排気口圧Ｐoutが増加している場合には、生成物堆積が進行していると判定することができる。

また、導入ガス流量Ｑinが増大してクリープ歪みが進展する状況下においては、例えば、流量推定値Ｑin_est(Ｌ２)は図６に示すような推移を示す。図６は、導入ガス流量Ｑinが増大する状況において時刻がｔ１→ｔ２→ｔ３と推移した場合の、流量推定値Ｑin_est(Ｌ２)を示すＱin_est曲線Ｌ３の推移を示したものである。

図３に示したＩmtr曲面Ｓ１は導入ガス流量Ｑinに応じて定まるものであり、導入ガス流量Ｑinが増加するとＩmtr曲面Ｓ１はＩmtr座標軸の正方向に移動し、導入ガス流量Ｑinが減少するとＩmtr曲面Ｓ１はＩmtr座標軸の負方向に移動する。一方、計測されるモータ電流値Ｉmtrも導入ガス流量Ｑinの増減に伴って増減するので、平面Ｓ２もＩmtr座標軸に関してＩmtr曲面Ｓ１と同じ方向に上下することになる。すなわち、Ｉmtr曲面Ｓ１に対する平面Ｓ２のＩmtr座標軸に関する相対的な移動が小さいので、Ｉmtr曲面Ｓ１と平面Ｓ２との交線Ｌ１を（Ｍ，Ｐout）面上に投影した推定曲線Ｌ２の位置の変化は、流量推定値Ｑin_estが変化しない状況を示す図５の場合に比べて小さくなる。また、時間の推移と共に導入ガス流量Ｑinが増加する場合、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３における各流量推定値Ｑin_est(Ｌ２(ｔ１))，Ｑin_est(Ｌ２(ｔ２))，Ｑin_est(Ｌ２(ｔ３))は、Ｑin_est(Ｌ２(ｔ１))＜Ｑin_est(Ｌ２(ｔ２))＜Ｑin_est(Ｌ２(ｔ３))のように時間経過と共に増加する。

なお、図６に示す例では、クリープ歪みが著しく進展する状況下における排気状態として導入ガス流量Ｑinが増加している場合について説明したが、導入ガス流量の過剰な状態が継続される場合もクリープ歪みが進展する排気状態の一例として考えられる。この場合には、流量推定値Ｑin_est(Ｌ２)はほぼ変化しない状態であるが、その値はクリープ歪みの著しい進展を招く程度に高い。

このように、導入ガス流量Ｑinが増加してモータ電流値Imtrが増加している状況においては、図６に示すように推定曲線Ｌ２の変化は小さく、流量推定値Ｑin_estが時間とともに上昇する。そのような場合には、発熱によるロータ温度上昇が生じていると判断される。また、推定曲線Ｌ２はほぼ変化していないが、流量推定値Ｑin_estが過剰な状態で推移している場合も、ロータ温度上昇が生じていると判断される。

（予防保全動作：生成物堆積）
上述のように、推定曲線Ｌ２および流量推定値Ｑin_estを用いることによって生成物堆積の状況およびクリープ歪み進展状況を把握することができる。図７は、推定曲線Ｌ２を利用した生成物堆積に対する予防保全動作を説明する図である。（Ｍ、Ｐout）面上における推定曲線Ｌ２は、分子量Ｍ＝Ｍ１においてＰoutが極大となるような凸曲線になっている。図３において説明したように、図７はポンプ排気速度がアルゴンガスで最大となる場合の推定曲線Ｌ２を示したものであり、分子量Ｍ１のガスはアルゴンガスである。

推定曲線Ｌ２は、ガスの分子量Ｍと排気口圧Ｐoutで表される排気状態（Ｍ、Ｐout）の範囲を示すものであり、分子量Ｍについて特定することはできない。すなわち、ガス種がＭ１であれば排気口圧はＰout11であって、ガスの分子量がＭ２であれば排気口圧がＰout21であることを推定曲線Ｌ２(ｔ１)は表している。そして、時刻ｔ１における排気状態（Ｍ１、Ｐout1１）は、時刻ｔ２においては推定曲線Ｌ２(ｔ２)上の排気状態（Ｍ１、Ｐout12）に変化する。

生成物堆積が進行すると排気口圧Ｐoutが上昇するので、本実施の形態では、生成物堆積の上限を排気口圧Ｐoutの閾値Ｐout_lmtで規定するようにした。すなわち、図１の推定部８２は、推定曲線Ｌ２が閾値Ｐout_lmtを越えたならば生成物堆積過剰と判定して、生成物堆積警報信号を出力する。生成物堆積警報信号はメインコントローラ５に入力され、所定の警報動作処理が実行される。

ここでは、排気口圧Ｐoutの推定値Ｐout12が閾値Ｐout_lmt以上となる時刻ｔ２に生成物堆積警報信号が出力されるので、実際に導入されているガスの分子量がＭ１である場合には、図７に示すように最適な警報判定となる。ただし、実際に導入されているガスの分子量がＭ２である場合には、時刻ｔ２における排気口圧Ｐoutの推定値Ｐout22は「Ｐout22＜Ｐout_lmt」であるにも関わらず、余裕を持って時刻ｔ２において生成物堆積警報信号が出力されることになる。すなわち、実際に流入されているガスがどのようなガス種であっても、排気口圧Ｐoutが「Ｐout22＞Ｐout_lmt」の状態でターボ分子ポンプ３が使用されるのを、未然に防止することができる。

なお、ガス種情報の取得が可能であれば、例えば、メインコントローラ５からガス種情報としてＭ２が入力される場合には、図７の（Ｍ２、Ｐout21）、（Ｍ２、Ｐout22）、（Ｍ２、Ｐout23）等が推定可能となる。そのため、排気口圧Ｐoutが閾値Ｐout_lmt以上となる時刻ｔ３（Ｐout23＝Ｐout_lmt）に生成物堆積警報信号を出力することが可能である。

（予防保全動作：クリープ歪み）
図８は、流量推定値Ｑin_estを利用したクリープ歪みに関する予防保全動作を説明する図である。図８は、図６に導入ガス流量Ｑinの許容流量Ｑin_lmtを示す平面Ｓ３を追加したものである。一般的に、導入ガス流量Ｑinとロータ温度とにはある程度の相関がある。ここでは、クリープ歪みの進展が著しくなるロータ温度に対応する導入ガス流量Ｑinを、許容流量Ｑin_lmtとする。なお、後述するように、許容流量Ｑin_lmtはガス種や排気口圧Ｐoutにも依存する。流量推定値Ｑin_estが許容流量Ｑin_lmt以上となるポンプ状態ではクリープ歪みの進展が著しいので、そのような場合には、図１の推定部８２は、クリープ歪み警報信号を出力する。

上述したように、導入ガス流量Ｑinが増加してモータ電流値Imtrが増加している状況においては、時刻推移に対する推定曲線Ｌ２の変化が小さく、排気口圧力の推定値Ｐout_estは僅かしか変化しない。そのため、推定値Ｐout_estが排気口圧の閾値Ｐout_lmtに達する前に、時間とともに増加する流量推定値Ｑin_estが許容流量Ｑin_lmtに達することになる。その結果、クリープ歪み警報信号（クリープ歪みの進展が著しいことを警告する信号）が推定部８２から出力されることになる。クリープ歪み警報信号はメインコントローラ５に入力され、所定の警報動作処理が実行される。

図８に示す例では、時刻ｔ１，ｔ２における流量推定値Ｑin_est(ｔ１)、Ｑin_est(ｔ２)はいずれも許容流量Ｑin_lmtよりも小さいが、時刻ｔ３の流量推定値Ｑin_est(ｔ３)は許容流量Ｑin_lmtよりも大きくなっている。そのため、時刻ｔ３に推定部８２からクリープ歪み警報信号が出力される。

なお、図８では、同時刻の流量推定値Ｑin_estの値が等しい場合であって、また、許容流量Ｑin_lmtも（Ｍ、Ｐout）平面の全域で一定である場合を例に示したが、以下のように許容流量Ｑin_lmtを設定しても良い。

推定曲線Ｌ２に関する流量推定値Ｑin_est(Ｌ２)に対して、推定曲線Ｌ２の離散要素毎に許容流量Ｑin_lmtを予め定めておく。この場合、分子量Ｍや排気口圧Ｐoutが大きい場合ほど、許容流量Ｑin_lmtは小さく設定される。推定曲線Ｌ２の離散要素毎に流量推定値Ｑin_est(Ｌ２)と許容流量Ｑin_lmtとを比較し、いずれかの離散要素において「流量推定値Ｑin_est(Ｌ２)≧許容流量Ｑin_lmt」となった場合にはクリープ歪み警報信号を出力する。

なお、許容流量Ｑin_lmtはターボ分子ポンプ３の周囲温度にも影響を受けるので、例えば、反応生成物低減のためのポンプベース部加熱制御の有無等に応じて許容流量Ｑin_lmtのセットを複数の運転環境について保有しておき、運転環境に応じて選択するようにしても良い。

図９は、推定部８２で行われる警告判定処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１００では、排気口圧Ｐoutの推定値Ｐout_estが閾値Ｐout_lmt以上か否かを判定する。ステップＳ１００で「Ｐout_est≧Ｐout_lmt」と判定されると、ステップＳ１１０へ進んで生成物堆積警報信号を出力する。一方、ステップＳ１００において「Ｐout_est＜Ｐout_lmt」と判定されると、ステップＳ１２０へ進む。

ステップＳ１２０では、流量推定値Ｑin_estが許容流量Ｑin_lmt以上か否かを判定する。ステップＳ１２０で「Ｑin_est≧Ｑin_lmt」と判定されると、ステップＳ１３０へ進んでクリープ歪み警報信号を出力する。一方、ステップＳ１２０において「Ｑin_est＜Ｑin_lmt」と判定されると、ステップＳ１００へ戻る。

上述したクリープ歪み警報の判定方法では、例えば、図８に示したように流量推定値Ｑin_estが許容流量Ｑin_lmt以上となった場合にクリープ歪み警報信号を出力するようにした。以下では、他の判定方法について説明する。

（判定方法１）
図１０は、記憶部８３に予め記憶しているターボ分子ポンプ３の排気特性データの一例を示したものであり、ガスの分子量Ｍおよび排気口圧Ｐoutと許容流量Ｑin_lmtとの関係を示す図である。図１０の横軸はガスの分子量Ｍを表しており、縦軸は許容流量Ｑin_lmtを表す。曲線群ＬＧ１は、排気口圧Ｐoutを固定した場合の分子量Ｍと許容流量Ｑin_lmtとの関係を示す曲線群である。例えば、曲線Ｌ４(Pout1)、Ｌ４(Pout2)、Ｌ４(Pout3)は、それぞれ排気口圧がＰout1、Ｐout2、Ｐout3の場合の分子量Ｍと許容流量Ｑin_lmtとの関係を示す曲線である。また、範囲ＭＲは推定されたガス種Ｍの範囲を示している。使用可能性のあるガス種はこの範囲に含まれ、Ｍ１は基準ガスに設定されたガスの分子量を表している。通常、基準ガスとしてはターボ分子ポンプ排気における代表的なガスであるアルゴンあるいは窒素を用いるが、必ずしもこれらに限定する必要はない。

前述したように、許容流量Ｑin_lmtはガスの分子量Ｍが大きいほど、また、排気口圧Ｐoutが高いほど小さくなる。そのため、曲線群ＬＧ１を構成する各曲線Ｌ４は、分子量Ｍが増加するに従ってＱin_lmtが小さくなるような右下がりの曲線となり、排気口圧Ｐoutが小さなものほど図示上側に位置する。

曲線群ＬＧ１を用いると、任意の（Ｍ、Ｐout）に対して許容流量Ｑin_lmtを求めることができる。太線で示した曲線Ｌ５は、推定曲線Ｌ２で表される（Ｍ、Ｐout）に対する許容流量Ｑin_lmtを示したものである。例えば、図５の曲線Ｌ２（ｔ２）を考えた場合、Ｍが小→大のように変化したときに、排気口圧Ｐoutは中（Ｐout2）→大（Ｐout3）→小（Ｐout1）のように変化する。これを図１０上に表示した場合、曲線Ｌ５のように曲線Ｌ４(Pout2)と交差する点から出発して、曲線Ｌ４(Pout3)に達した後に曲線Ｌ４(Pout1)と交差する位置に至る。

曲線Ｌ５上においては、許容流量Ｑin_lmtが最小となる点ａ３の条件がロータ温度に関して最も厳しいものとなる。すなわち、点ａ３における分子量Ｍを有するガス種が、ロータ温度に関して最も条件の悪いガス種であることを示している。また、点ａ２における許容流量は、範囲ＭＲの平均的な分子量Ｍ２に対する許容流量Ｑaveを表している。これは、範囲ＭＲ内の分子量Ｍの許容流量値を平均処理することで求められる。

なお、排気口圧Ｐoutの上昇がモータ電流上昇を招きロータ温度に影響するので、許容流量に関する最悪位置（点ａ３）、平均位置（点ａ２）を求める場合、厳密には推定されたＭだけでなく、推定されたＰoutの大きさも考慮した処理が必要である。ただし、一般に、ロータ発熱に対してはＰoutよりもガス種（分子量Ｍ）の影響の方が大きいので、ここでは排気口圧Ｐoutの影響を無視して最悪位置、平均位置を求めた。以下の説明においても同様に扱うものとする。

図１０において、許容流量Ｑ１はガス種をＭ１とした場合の許容流量Ｑin_lmtであり、Ｑｅは現在の流量推定値を示している。通常、流量推定値Ｑｅは許容流量Ｑ１よりも低い位置となる。ここでは、流量推定値Ｑｅを示す直線Ｌ６が最悪の許容流量（点ａ３における許容流量）以上となった場合、あるいは平均的な許容流量Ｑave（点ａ２における許容流量）以上となった場合には、クリープ歪み警報信号を発生する。例えば、直線Ｌ６が最悪の許容流量（点ａ３における許容流量）以上となったときにクリープ歪み警報信号を発生する構成の場合には、実際に流れているガスが、範囲ＭＲ内のいずれのガス種であっても、ロータ温度が過温度（クリープ歪み速度が極めて速い温度）になるのを防止することができる。

（判定方法２）
判定方法２では、演算部８１でロータ温度を推定してクリープ寿命の判定を行う。図１１は、分子量Ｍを範囲ＭＲの任意の一つ（Ｍ＝Ｍ１）に固定した場合の、導入ガス流量Ｑinとロータ温度Ｔｒとの関係を示す図である。図１１の横軸は導入ガス流量Ｑinを表しており、縦軸はロータ温度Ｔｒを表している。曲線群ＬＧ２は、排気口圧Ｐoutを固定した場合の導入ガス流量Ｑinとロータ温度Ｔｒとの関係を示す曲線群である。例えば、曲線Ｌ７(Pout1)、Ｌ７(Pout2)、Ｌ７(Pout3)は、それぞれ排気口圧がＰout1、Ｐout2、Ｐout3の場合の導入ガス流量Ｑinとロータ温度Ｔｒとの関係を示す曲線である。これらのデータは、予め記憶部８３に記憶されている。

排気口圧Ｐoutを一定とした場合も、導入ガス流量Ｑinが大きいほどモータ電流値Ｉmtrが大きくなるので、ロータ温度Ｔｒもより高くなる。導入ガス流量Ｑinを変化させたときのロータ温度Ｔｒは、排気口圧Ｐoutの高低によって異なり、一般的に、同じ導入ガス流量Ｑinであっても、排気口圧Ｐoutが高い方がロータ温度Ｔｒは高くなる。図１１では、Ｐout1＜Ｐout2＜Ｐout3であって、曲線群ＬＧ２に含まれる複数の曲線Ｌ７は、排気口圧Ｐoutが高いほど図示上側に位置する。

図１１では、曲線群ＬＧ２に含まれる各曲線Ｌ７は、ガスの分子量がＭ１の場合のロータ温度Ｔｒの許容上限温度Ｔe_M1に関して、Ｔｒ≦Ｔe_M1の範囲で記載されている。許容上限温度Ｔe_M1以上ではクリープ歪み速度が極めて速い条件であるため、基本的に運転不可である。各曲線Ｌ７の許容上限温度Ｔe_M1における流量が、許容流量Ｑin_lmtに対応している。例えば、曲線Ｌ７(Pout3)と許容上限温度Ｔe_M1を表すラインとの交点における流量が、図１０の点ａ１における許容流量Ｑ１を表している。また、現在の流量推定値Ｑｅにおけるロータ温度Ｔr_M1は、Ｑin＝Ｑｅの直線と曲線Ｌ７(Pout3)とが交差する点の温度である。

図１１は、範囲ＭＲの内の分子量Ｍ１の場合について示したものであるが、他の分子量Ｍについても図１１と同様の曲線群ＬＧ２が得られる。図１２は、分子量Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３（Ｍ１＜Ｍ２＜Ｍ３）の各曲線群ＬＧ２に含まれる曲線の内、排気口圧Ｐoutが同一の場合（Ｐout＝Ｐout3の場合）の曲線Ｌ７(M1)、Ｌ７(M2)、Ｌ７(M3)を示す図である。

図１０に示したように、排気口圧Ｐoutを固定した場合の曲線Ｌ４における許容流量は、分子量Ｍが大きいほど小さくなる。許容流量は分子量Ｍに応じて異なっているが、許容流量はロータ温度Ｔｒが許容上限温度となったときの流量なので、各許容流量におけるロータ温度は同一温度（許容上限温度）になっている。分子量Ｍが大きいほど許容流量が小さいので、分子量Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の各曲線L７(M1)、Ｌ７(M2)、Ｌ７(M3)は、図１２に示すように、曲線Ｌ７(M1)が最も右側となり、曲線Ｌ７(M2)、Ｌ７(M3)の順に左側に位置している。

図１２において、各曲線Ｌ７(M1)、Ｌ７(M2)、Ｌ７(M3)上の同一流量（例えば、推定流量値Ｑｅ）におけるロータ温度Ｔr1，Ｔr2，Ｔr3を比較すると、Ｔr1＜Ｔr2＜Ｔr3のようになる。すなわち、分子量Ｍ１のガスにおける温度Ｔｒ(M1)を基準に、温度Ｔｒ(M2)、Ｔｒ(M3)の温度補正係数α２（＝Ｔr2／Ｔr1）、α３（＝Ｔr3／Ｔr1）すると、１＜α２＜α３となっている。分子量Ｍが基準ガスの分子量Ｍ１よりも小さい場合には、補正係数αはα＜１となる。このように、基準ガスの分子量Ｍ１における温度Ｔr1が推定できれば、温度補正係数α２、α３を用いて、平均的な許容流量Ｑave与える分子量Ｍ２（点ａ２）に対する温度Ｔr2、および、最悪の許容流量を与える分子量Ｍ３（点ａ３）に対する温度Ｔr3を算出することができる。

図１３は、図１０の平均位置（点ａ２）、最悪位置（点ａ３）における分子量をＭ２，Ｍ３とした場合の補正係数α２，α３を示したものである。図１３に示すような補正曲線Ｌ８は、予め記憶部８３に記憶されている。判定方法２では、温度Ｔr1・α２、Ｔr1・α３を利用して寿命判定を行う。

図１４は、一般的な高温、高引張応力の一定状態におけるクリープの進展トレンドを模式的に示したものである。ターボ分子ポンプ３の運転時にポンプロータに生じる歪みには弾性歪みと永久歪みであるクリープ歪みとがある。図１４の縦軸はクリープ歪みを表し、横軸に示す時間はロータ駆動累積時間を表している。

曲線Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３は、それぞれロータ温度がＴr1，Ｔr2，Ｔr3（Ｔr1＜Ｔr2＜Ｔr3）の場合を示している。図１４に示すように、比較的短時間で遷移クリープが生じた後に、ほぼ一定速度で徐々に進展する定常クリープが生じ、その後、加速的に進展する加速クリープの３つの状態におおよそ分けられる。

通常、ポンプロータは定常クリープの範囲内で設計される。以下では、定常クリープにおいて回転側と固定側との隙間が狭くなる過程において、最終的にポンプロータがステータ側に接触するおそれのある危険域に達したときのクリープ歪みを、寿命歪みと呼ぶことにする。この寿命歪みはポンプ設計によって決まっている。一定のロータ温度Ｔr1で使用した場合には寿命はｔe1となり、一定のロータ温度Ｔr2（＝Ｔr1・α２）で使用した場合にはｔe2、一定のロータ温度Ｔr3（＝Ｔr1・α３）で使用した場合にはｔe3となる。

図１５は、クリープ歪みによりロータ寿命に至るまでのロータ駆動累積時間（以下ではロータ寿命時間と呼ぶ）とロータ温度Ｔｒとの関係を示す図である。図１５に示す関係は、予め記憶部８３に記憶されている。ロータ温度Ｔｒが上昇するに従ってロータ寿命時間が短くなる。これは、図１４の定常クリープにおける曲線Ｌ２１〜Ｌ２３の傾き（すなわちクリープ歪み速度）を見ると分かるように、ロータ温度Ｔｒが高くなるにつれてクリープ歪み速度が大きくなること意味している。図１５に示す例では、ロータ温度が１１５℃の場合にはロータ寿命は１７年であり、ロータ温度が１２０℃の場合にはロータ寿命は１０年である。

図１６は、図１５のロータ寿命時間ｔe1〜ｔe3に対して、ロータ寿命時間の逆数値1/ｔe1〜1/ｔe3とロータ温度Ｔｒとの関係を示す図である。図１６に示す関係は、予め記憶部８３に記憶されている。ロータ寿命時間の逆数値1/ｔe1〜1/ｔe3は、ロータ寿命ｔe1〜ｔe3までのクリープ歪みを１とみなし、かつ、歪み速度が一定とみなしたときの１年当たりのクリープ歪みに相当するものである。

図１５に示す例では、Ｔｒ＝１２０℃におけるロータ寿命時間は１０年、Ｔｒ＝１１５℃におけるロータ寿命時間は１７年になっている。ロータ温度Ｔｒ＝１２０℃および１１５℃におけるロータ寿命時間の逆数値は、図１６に示すように、それぞれ０．１［1/年］、０．０５９［1/年］となる。ロータ温度Ｔｒ＝１２０℃において累積で１０年間使用するとロータ寿命となり、ロータ寿命時間の逆数値の時間積分は１になる。同様に、ロータ温度Ｔｒ＝１１５℃において累積で１７年間使用すると寿命になり、ロータ寿命時間の逆数値の時間積分は１になる。

歪みは歪み速度の時間積分（すなわち時間積算値）であるので、ロータ寿命時間の逆数値の時間積分は歪み量を正規化した量になる。そして、温度Ｔr2（＝Ｔr1・α２）またはＴr3（＝Ｔr1・α３）に基づくロータ寿命時間の逆数値の時間積分が１に達したタイミングがロータ寿命のタイミングであり、推定部８２はクリープ寿命と判断してアラーム信号を出力する。ただし、温度検出精度等を考慮して、閾値＝１に安全係数を掛けることも実用上有益である。また、１から現時点の時間積分を差し引いた時間積分残余から、現時点のロータ温度を継続した場合の運転時間、すなわちクリープ寿命までの運転可能時間を推定することもできる。

以上説明したように本実施の形態のポンプ状態推定装置８は以下のよう作用効果を奏する。
（Ｃ１）ポンプ状態推定装置８は、ターボ分子ポンプ３のポンプ単体に関する、吸気口圧Ｐin、排気口圧Ｐout、導入ガスの種類、導入ガス流量Ｑin、およびモータ電流値Ｉmtrの間の相関情報を記憶する記憶部８３と、ポンプ運転中におけるプロセスチャンバ１からターボ分子ポンプ３までの流路コンダクタンスに関するコンダクタンス情報Ｃ、モータ電流値Ｉmtrおよびプロセスチャンバ１のチャンバ内圧力Ｐｃと上記相関情報とに基づいて、導入ガスの種類およびポンプ排気口圧の推定領域（例えば、推定曲線Ｌ２で表される（Ｍest、Ｐout_est）の範囲）と推定領域における導入ガス流量（例えば、曲線Ｌ３で表される流量推定値Ｑin_est）とを演算する演算部８１と、を備える。

このように、導入ガスの種類およびポンプ排気口圧の推定領域と推定領域における導入ガス流量とを演算してポンプ状態を推定することで、それらの推定結果を反応生成物堆積量に関する閾値（閾値Ｐout_lmt）やクリープ歪みに関する閾値（許容流量Ｑin_lmt）と比較することにより、生成物堆積およびクリープ寿命に対する予防保全を図ることができる。

（Ｃ２）コンダクタンス情報Ｃは、予め定められた所定ガス種を使用した場合のコンダクタンス情報であるのが好ましい。例えば、アルゴンガスに関するコンダクタンス情報が良い。

（Ｃ３）また、演算部８１においてチャンバ内圧力Ｐｃが準静的状態か否かを判定し、準静的状態と判定された場合に上記推定領域（推定曲線Ｌ２）および導入ガス流量（流量推定値Ｑin_est）の演算を行うことにより、推定誤差を抑制することができる。

（Ｃ４）相関情報は、導入ガスの種類をＭ、排気口圧をＰout、導入ガス流量をＱin、吸気口圧をＰin、モータ電流値をＩmtrとした場合に、Ｍ，ＰoutおよびＰinをパラメータとしてＱin(Ｍ，Ｐout，Ｐin)と表される第１のデータと、Ｍ，ＰoutおよびＱinをパラメータとしてＰin(Ｍ，Ｐout，Ｑin)と表される第２のデータと、Ｍ，ＰoutおよびＱinをパラメータとしてＩmtr(Ｍ，Ｐout，Ｑin)と表される第３のデータとを含むように構成される。このようなデータを記憶部８３に記憶させておくことにより、従来のようにターボ分子ポンプ３にロータ温度検出用センサを備えていなくても、生成物堆積量の過剰やおよびクリープ歪みの著しい進展を評価することができる。

（Ｃ５）推定領域（推定曲線Ｌ２）および推定領域における導入ガス流量（流量推定値Ｑin_est）を、ポンプ運転時間の経過とともに逐次的に推定することで、生成物堆積量およびクリープ歪みの進展の度合いを逐次取得することができ、それらの情報に基づいて生成物堆積過剰やクリープ寿命に対する予防保全を図ることができる。

（Ｃ６）推定部８２は、推定領域におけるポンプ排気口圧（Ｐout_est）が所定閾値（閾値Ｐout_lmt）以上となったとき、すなわち生成物堆積過剰となった場合に、警報を発生する警報部として機能する。このような警報を発生することで、生成物堆積過剰に対して適切に対応することができる。

（Ｃ７）また、ガス種により熱伝導性が異なり、分子量の大きなガス種ほど熱伝導性が悪くロータ温度が上昇しやすい。そのため、推定領域をガスの分子量に応じて複数の部分領域に分割すると共に、部分領域毎に許容流量値を設定することで、よりロータ温度を正確に反映した推定を行うことができる。そして、少なくとも一つの部分領域において演算した導入ガス流量が該部分領域の許容流量値以上となったときに、警報を発生することで、クリープ寿命に対して余裕を持って警報することができる。

（Ｃ８）また、推定領域のガス種範囲内に所定ガス種を予め設定し、演算部８１では、導入ガス流量Ｑｅを演算し、所定ガス種がその導入ガス流量Ｑｅだけ流れている場合のロータ温度を推定する。ここで、実際に流れているガス種は不明であるので、所定ガス種としては、例えば図１０の点ａ２に対応する分子量Ｍ２（平均的な許容流量Ｑave与える分子量）のガスや、点ａ３に対応する分子量Ｍ３（最悪の許容流量を与える分子量）のガスが設定される。さらに演算部８１は、推定したロータ温度におけるロータ寿命時間の逆数値の時間積算値を演算する。

推定部８２は、演算部８１で演算されたロータ寿命時間の逆数値の時間積算値に基づいて、ポンプロータがクリープ寿命を推定する。クリープ寿命の推定とは、クリープ寿命に達したか否か（すなわち、時間積算値が１に達したか否か）の判定や、時間積算値が１に達するまでの駆動時間（残寿命）の推定などである。このように、ロータ温度検出用のセンサを備えていなくても、ロータ温度を推定することでクリープ寿命の判定を行うことが可能となる。

（Ｃ９）ポンプ状態推定装置は、ターボ分子ポンプと一体に設けられていても良いし、ターボ分子ポンプ３とは別に排気システムに独立して設けられていても良いし、メインコントローラ５に内蔵されていても良い。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１…プロセスチャンバ、２…バルブ、３…ターボ分子ポンプ、４…バックポンプ、５…メインコントローラ、６…真空計、７…流量制御器、８…ポンプ状態推定装置、８１…演算部、８２…推定部、８３…記憶部

Claims (9)

1. ガスを導入しつつプロセスが行われる真空チャンバを排気するターボ分子ポンプの、ポンプ状態を推定するポンプ状態推定装置であって、
   前記ターボ分子ポンプのポンプ単体に関する、吸気口圧、排気口圧、導入ガスの種類、導入ガス流量およびモータ電流値の間の相関情報を記憶する記憶部と、
   ポンプ運転中における前記真空チャンバから前記ターボ分子ポンプまでの流路コンダクタンスに関するコンダクタンス情報、モータ電流値および前記真空チャンバのチャンバ内圧力と前記相関情報とに基づいて、前記導入ガスの種類およびポンプ排気口圧の推定領域と前記推定領域における導入ガス流量とを演算する演算部と、を備えるポンプ状態推定装置。
2. 請求項１に記載のポンプ状態推定装置において、
   前記コンダクタンス情報は、予め定められた所定ガス種を使用した場合のコンダクタンス情報である、ポンプ状態推定装置。
3. 請求項１または２に記載のポンプ状態推定装置において、
   前記チャンバ内圧力が準静的状態か否かを判定する状態判定部を備え、
   前記演算部は、前記状態判定部により準静的状態と判定された場合に前記推定領域および前記導入ガス流量の演算を行う、ポンプ状態推定装置。
4. 請求項１に記載のポンプ状態推定装置において、
   前記相関情報は、前記導入ガスの分子量をＭ、前記排気口圧をＰout、前記導入ガス流量をＱin、前記吸気口圧をＰin、前記モータ電流値をＩmtrとした場合に、Ｍ，ＰoutおよびＰinをパラメータとしてＱin(Ｍ，Ｐout，Ｐin)と表される第１のデータと、Ｍ，ＰoutおよびＱinをパラメータとしてＰin(Ｍ，Ｐout，Ｑin)と表される第２のデータと、Ｍ，ＰoutおよびＱinをパラメータとしてＩmtr(Ｍ，Ｐout，Ｑin)と表される第３のデータとを含む、ポンプ状態推定装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のポンプ状態推定装置において、
   前記推定領域および前記推定領域における導入ガス流量を、ポンプ運転時間の経過とともに逐次的に推定する、ポンプ状態推定装置。
6. 請求項５に記載のポンプ状態推定装置において、
   前記推定領域におけるポンプ排気口圧が所定閾値以上となったときに警報を発生する警報部をさらに備える、ポンプ状態推定装置。
7. 請求項５に記載のポンプ状態推定装置において、
   前記推定領域は前記ガスの分子量に応じて複数の部分領域に分割されると共に、前記部分領域毎に許容流量値が設定され、
   少なくとも一つの前記部分領域において前記演算した導入ガス流量が該部分領域の前記許容流量値以上となったときに、警報を発生する警報部をさらに備える、ポンプ状態推定装置。
8. 請求項５に記載のポンプ状態推定装置において、
   前記推定領域のガス種範囲内に所定ガス種を予め設定し、前記所定ガス種が前記演算部で演算された導入ガス流量だけ流れている場合のロータ温度を推定するロータ温度推定部と、
   前記ロータ温度推定部で推定した前記ロータ温度におけるロータ寿命時間の逆数値の時間積算値に基づいて、クリープ寿命を推定するリープ寿命推定部とを備える、ポンプ状態推定装置。
9. 請求項１から請求項８までの少なくとも一項に記載のポンプ状態推定装置を備える、ターボ分子ポンプ。

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