JP2020176555A - 真空ポンプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】堆積物の堆積状態を精度よく推定する。【解決手段】真空ポンプは、吸気口から吸気した気体が排気口６５に流れる気体流路の気体圧力を検出する真空計１１０と、真空計１１０で検出した気体圧力に基づき、気体流路に堆積する堆積物の状態を推定する推定部２４とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、真空ポンプシステムに関する。

半導体や液晶パネルの製造におけるドライエッチングやＣＶＤ等の工程では、高真空のプロセスチャンバ内で処理を行うため、例えば、ターボ分子ポンプのような真空ポンプでプロセスチャンバ内のガスを排気し高真空を維持する。ドライエッチングやＣＶＤ等のプロセスチャンバ内のガスを排気する場合、ガスの排気に伴ってポンプ内に反応生成物が堆積する。

このような反応生成物の堆積に関して、特許文献１には、ポンプ内に堆積した生成物を検知する方法が開示されている。特許文献１に開示されている堆積物検知方法では、ポンプの回転体を回転駆動するモータの電流値を計測し、モータ電流初期値に対する計測値の変化量が所定値以上の場合に警告を発するようにしている。

日本国特許第５７６７６３２号公報

しかしながら、実際には、単一のプロセス内においても排気されるガス流量は大きく変動するので、ガス流量の変動に伴って回転体を回転駆動するモータの電流値も大きく変動することになる。そのため、誤判定が避けられない。

本発明による真空ポンプシステムは、吸気口、排気口、および吸気口から吸気した気体が排気口に流れる気体流路の気体圧力を検出する圧力検出部を有する真空ポンプと、前記圧力検出部で検出した前記気体圧力に基づき、前記気体流路に堆積する堆積物の状態を演算する演算装置とを備える。

本発明によれば、排気流路に堆積する堆積物の堆積状態を精度よく推定することができる。

図１は、第１の実施形態に係るターボ分子ポンプの構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係るターボ分子ポンプで用いられる堆積物推定装置の構成を示す図である。 図３は、第２の実施形態に係るターボ分子ポンプの構成を示す図である。 図４は、第３の実施形態に係るターボ分子ポンプの構成を示す図である。 図５は、第４の実施形態に係るターボ分子ポンプの構成を示す図である。 図６は、第５の実施形態に係るターボ分子ポンプの構成を示す図である。 図７は、変形例５に係る真空ポンプシステムの構成を示す図である。

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の実施形態−
図１は、第１の実施形態における真空ポンプ１を示す図、図２は、真空ポンプ１を駆動制御するコントローラ１２を示す図である。真空ポンプ１は図示しない調圧バルブを介して図示しないプロセスチャンバに取り付けられる。これらの真空ポンプ１および調圧バルブなどはコントローラ１２（図２参照）で駆動制御され、プロセスチャンバ内の気圧を調圧制御する。すなわち、コントローラ１２は、調圧バルブの制御、ポンプモータの制御、温度制御、磁気浮上制御を行う。コントローラ１２は堆積物推定演算も行う。堆積物推定演算は、真空ポンプ１の気体流路の気体圧力に基づいて、流路内に堆積する堆積物の堆積状態を推定する。
コントローラ１２は図２を参照して後述する。

図１に示す真空ポンプ１は、排気機能部として、タービン翼を備えたターボポンプ部ＴＰと、螺旋型の溝を備えたHolweckポンプ部ＨＰとを備えた磁気軸受式のターボ分子ポンプである。ターボポンプ部ＴＰとHolweckポンプ部ＨＰは、ハウジングと呼ばれるポンプ筐体１１内に設けられている。ポンプ筐体１１は、ベース６０と、ベース６０の上に積層されたケーシング６１とを有する。ベース６０の側面には排気口６５が設けられ、ケーシング６１の上面には吸気口６１ａが設けられている。吸気口６１ａには、不図示の調圧バルブを介して真空室であるプロセスチャンバが接続され、排気口６５には不図示のバックポンプと呼ばれる補助ポンプが接続される。補助ポンプに代えて調圧バルブが設けられることもある。ターボ分子ポンプ１によりプロセスチャンバ内が真空排気され、調圧バルブにより所定の圧力に調圧される。

本発明は、排気機能部にターボポンプ部ＴＰおよびHolweckポンプ部ＨＰを備えた真空ポンプに限らず、タービン翼のみを備えた真空ポンプや、ジーグバーンポンプやHolweckポンプなどのドラッグポンプのみを備えた真空ポンプや、それらを組み合わせた真空ポンプにも適用することができる。
なお、Holweckポンプ部ＨＰはネジ溝ポンプ部とも呼ばれる。

ポンプ筐体１１には回転体Ｒが設けられている。回転体Ｒは、ポンプロータ１４と、ポンプロータ１４に締結されたロータシャフト１５とを備えている。ロータシャフト１５はポンプモータ１６で回転駆動される。
ポンプロータ１４には、上流側に回転翼１４ａが複数段形成され、下流側にネジ溝ポンプを構成する円筒部１４ｂが形成されている。これらに対応して、固定側には複数の固定翼ステータ６２と、円筒状のネジステータ６４とが設けられている。ネジステータ６４の内周面にネジ溝が形成される形式と、円筒部１４ｂの外周面にネジ溝を形成する形式などがある。各固定翼ステータ６２は、スペーサリング６３を介してベース６０上に載置される。
ポンプ筐体１１の上流側がターボポンプ部ＴＰ、下流側がHolweckポンプ部ＨＰである。

ロータシャフト１５は、ベース６０に設けられたラジアル磁気軸受１７Ａ，１７Ｂとアキシャル磁気軸受１７Ｃとによって磁気浮上支持され、モータ１６により回転駆動される。各磁気軸受１７Ａ〜１７Ｃは電磁石と変位センサとを備えおり、変位センサによりロータシャフト１５の浮上位置が検出される。ロータシャフト１５の回転数は回転数センサ１８により検出される。磁気軸受１７Ａ〜１７Ｃが作動していない場合には、ロータシャフト１５は非常用のメカニカルベアリング６６ａ，６６ｂによって支持される。磁気軸受１７Ａ〜１７Ｃを代表符号１７で示している。
ポンプロータ１４が締結されたロータシャフト１５をモータ１６により高速回転すると、吸気口６１ａ側の気体分子は排気口６５側へと排気される。

ベース６０には、ヒータ１９と、冷却水などの冷媒が流れる冷媒配管２０とが設けられている。冷媒配管２０に不図示の冷媒供給配管が接続され、冷媒供給配管に設置した電磁開閉弁の開閉制御により、冷媒配管２０への冷媒流量を調整することができる。反応生成物の堆積しやすいガスを排気する場合には、ネジ溝ポンプ部分や下流側の回転翼１４ａへの生成物堆積を抑制するために、ヒータ１９をオンオフすること、および冷媒配管２０を流れる冷媒の流量をオンオフすることにより、例えばネジステータ固定部付近のベース温度が所定温度となるように温度調整を行う。

（コントローラ１２）
図２を参照してコントローラ１２を説明する。
図１に示すように、ターボ分子ポンプ１は、モータ１６，磁気軸受（ＭＢ）１７および回転数センサ１８を備える。コントローラ１２は、ＣＰＵやＦＰＧＡなどの演算処理装置を備える。演算処理装置は、モータ制御部２３、磁気軸受制御部（ＭＢ制御部）２２、堆積物推定部２４として機能する。記憶部２５には、ポンプを駆動制御するためのプログラムと、堆積物の堆積状態を推定するためのプログラム(以下、堆積物推定プログラム)などが格納されている。後述するように、記憶部２５には、気体圧力に対する堆積物の堆積状態を表すテーブルが予め作成されて記憶されている。

モータ制御部２３は、回転数センサ１８で検出した回転信号に基づいてロータシャフト
１５の回転数を推定し、推定された回転数に基づいてモータ１６を所定目標回転数に制御
する。ガス流量が大きくなるとポンプロータ１４への負荷が増加するので、モータ１６の
回転数が低下する。モータ制御部２３は、回転数センサ１８で検出された回転数と所定目
標回転数との差がゼロとなるようにモータ電流を制御することにより所定目標回転数（定
格回転数）を維持するようにしている。
磁気軸受１７は、軸受電磁石と、ロータシャフト１５の浮上位置を検出するための変位
センサとを備えている。
真空計１１０は、後述するように、ターボポンプ部ＴＰとHolweckポンプ部ＨＰとの境界領域の気体流路７１の気体圧力を検出する圧力計である。

堆積物推定部２４は、記憶部２５に格納した堆積物推定プログラムを実行することにより、真空計１１０で検出する気体圧力Ｐ１１０に基づいて、ターボ分子ポンプ１の気体流路に堆積する堆積物の堆積状態を推定する演算装置である。堆積物の過剰な堆積によりターボ分子ポンプ１が正常に運転できなくなる状態をポンプ異常状態と定義する。そして、このポンプ異常状態を未然に防止するため、ポンプ異常状態が発生する時点より十分に余裕を持った手前の時点で、ポンプ異常発生を予測する。ただし、ここでは、ポンプ異常が予測された時点をポンプ異常検出と呼ぶ。

なお、一般的にはターボ分子ポンプ１は一定回転数で連続回転し、プロセスチャンバの目標圧力に応じて調圧バルブの開度が制御される。調圧バルブの開度制御は、コントローラ１２で行う、あるいは、別設のメインコントローラで行うなど、各種の形式がある。

（堆積物状態の検出）
上述したとおり、第１の実施形態のターボ分子ポンプ１には、ターボポンプ部ＴＰとHolweckポンプ部ＨＰとの境界領域、すなわち、ターボポンプ部ＴＰからHolweckポンプ部ＨＰに連通する流路７１の気体圧力を検出する真空計１１０が設けられている。すなわち、ベース６０の外周面には気体圧力計測ポート６０ａが設けられ、この気体圧力計測ポート６０ａと、上記境界領域の流路７１との間には、気体圧力計測用通路（以下、計測用通路と呼ぶ）６７が設けられている。

真空計１１０の検出圧力Ｐ１１０に基づいて、コントローラ１２の記憶部２５に実装した堆積物推定プログラムにより、堆積物の堆積量を推定し、あるいは、堆積量を予測する。第１の実施形態では、たとえば以下のようにして堆積物の堆積量を推定することができる。
コントローラ１２の記憶部２５には、気体圧力に対する堆積物の堆積状態を表すテーブル(以下、気体圧力−堆積状態テーブル)が予め作成されて記憶されている。検出した気体圧力Ｐ１１０で気体圧力−堆積状態テーブルを参照して堆積物の堆積状態を読み出す。堆積状態を示す気体圧力が所定の閾値以上の場合、ターボ分子ポンプ１の運転が正常ではない，すなわち異常であることを警告する。この場合の閾値は異常判定閾値である。
なお、気体圧力Ｐ１１０が異常判定閾値より小さい値であっても、近い将来、たとえば、１時間後に異常判定閾値以上になることがある。このような気体圧力を異常判定閾値として設定することもできる。すなわち、複数の異常判定閾値を設定してユーザに報知し警告することができる。

以上説明したように第１の実施形態の真空ポンプでは以下のような作用効果がある。
堆積物の増加に伴う気体圧力の変動はモータ電流の変動に比べて大きいので、堆積物の状態変化を早期に検出することができる。モータ電流の変動により堆積物が増加したことを判定するためには、たとえば、１５０Pa程度まで圧力が上昇しないと精度よく検出できない。この点、タービンポンプ部ＴＰとHolweckポンプ部ＨＰの境界領域７１の圧力変動により堆積物の堆積状態を検出する実施形態では、たとえば２０Pa〜５０Pa程度の範囲であれば、真空計１１０で正確に検出できる。ちなみに、圧力が２０Pa〜５０Pa程度で変動する場合、モータ電流は０．１Ａ〜０．５Ａの範囲で変動するが、モータ電流に重畳するノイズなどを勘案すると精度の高い検出は難しい。

−第２の実施形態−
第２の実施形態のターボ分子ポンプ１は、ターボポンプ部ＴＰとHolweckポンプ部ＨＰとの境界領域の流路７１を流れる気体圧力の検出に加え、ターボポンプ部ＴＰの入口側気体圧力も検出して堆積物の堆積状態を監視することを可能とした真空ポンプである。

図３を参照して、第１の実施形態と相違する箇所を主に以下説明する。
第２の実施形態のターボ分子ポンプ１には、ターボポンプ部ＴＰの入口側気体圧力を計測する真空計１２０が設けられている。吸気口６１ａは、不図示の調圧バルブを介してプロセスチャンバからの排気ガスが流入する流路７２を有し、真空計１２０は、この流路７２の気体圧力を検出する。すなわち、ケーシング６１の外表面には気体圧力計測ポート６１ｂが設けられ、この気体圧力計測ポート６１ｂと、上記入口側気体流路７２との間には、気体圧力計測用通路（以下、計測用通路と呼ぶ）６１ｃが設けられている。図３は、真空計１２０の取付位置を模式的に説明するものであり、気体圧力計測ポート６１ｂの設置位置はターボ分子ポンプ１の仕様によって適切に設定される。

真空計１１０の検出圧力Ｐ１１０と真空計１２０の検出圧力Ｐ１２０とに基づいて、コントローラ１２の記憶部２５に実装した堆積物推定プログラムにより、堆積物の堆積量を推定し、あるいは、堆積量を予測する。第２の実施形態では、たとえば以下のようにして堆積物の堆積量を推定することができる。

第２の実施形態の真空ポンプでは、吸気口６１ａの気体圧力Ｐ１２０と、ターボポンプ部ＴＰとHolweckポンプ部ＨＰとの境界領域の流路７１の気体圧力Ｐ１１０とをそれぞれ真空計１１０と１２０で検出する。気体圧力Ｐ１１０とＰ１２０の差分ΔＰ１は、ターボポンプ部ＴＰの気体流入口７２から気体流出口７１の間の気体流路の圧力損失を示す。したがって、ターボ分子ポンプ１の使用開始直後の差分ΔＰ１を計測して基準値として記憶し、この差分ΔＰ１からの乖離によって堆積物の堆積状態を検出できる。

コントローラ１２の記憶部２５には、差分ΔＰ１に対する堆積物の堆積状態を表すテーブルが予め作成されて記憶されている。検出した気体圧力Ｐ１１０とＰ１２０との差分ΔＰ１でテーブルを参照して堆積物の堆積状態を読み出す。差圧ΔＰ１が所定の閾値以上の場合、ターボ分子ポンプ１の運転が正常ではない，すなわち異常であることを警告する。この場合の閾値は異常判定閾値である。
なお、気体圧力の差圧ΔＰ１が異常判定閾値より小さい値であっても、近い将来、たとえば、１時間後に異常判定閾値以上になることがある。このような気体圧力を異常判定閾値として設定することもできる。すなわち、複数の異常判定閾値を設定してユーザに報知し警告することができる。

以上説明したように第２の実施形態の真空ポンプでは以下のような作用効果がある。
ターボポンプ部ＴＰの出口圧力の変動のみで堆積物の堆積状態を検出する第１の実施形態では、プロセスチャンバ内で複数の目標圧力が設定される場合に正確に堆積状態を検出できない。この点、第２の実施形態では、圧力Ｐ１１０と圧力Ｐ１２０の差分ΔＰ１を用いるので、ターボ分子ポンプ１の吸気口６１ａの圧力が異なっている場合でも、ターボポンプ部ＴＰ内の圧力損失を正確に検出できる。その結果、プロセスチャンバ内での処理内容によって圧力目標値が異なっても、すなわちプロセスチャンバで行われる処理のレシピにかかわらず、精度の高い堆積物検出が可能となる。

−第３の実施形態−
第３の実施形態のターボ分子ポンプ１は、ターボポンプ部ＴＰとHolweckポンプ部ＨＰとの境界領域の流路７１を流れる気体圧力の検出に加え、Holweckポンプ部ＨＰの出口側気体圧力も検出して堆積物の堆積状態を監視することが可能とした真空ポンプである。

図４を参照して、第１の実施形態と相違する箇所を主に以下説明する。
第３の実施形態のターボ分子ポンプ１には、Holweckポンプ部ＨＰの出口側気体圧力を計測する真空計１３０が設けられている。ベース６０の外表面には気体圧力計測ポート６０ｂが設けられ、この気体圧力計測ポート６０ｂと、Holweckポンプ部ＨＰの出口側気体流路７３との間には、気体圧力計測用通路（以下、計測用通路と呼ぶ）６８が設けられている。図４は、真空計１３０の取付位置を模式的に説明するものであり、気体圧力計測ポート６０ｂの設置位置はターボ分子ポンプ１の仕様によって適切に設定される。

真空計１１０の検出圧力Ｐ１１０と真空計１３０の検出圧力Ｐ１３０とに基づいて、コントローラ１２の記憶部２５に実装した堆積物推定プログラムにより、堆積物の堆積量を推定し、あるいは、堆積量を予測する。第３の実施形態では、たとえば以下のようにして堆積物の堆積量を推定することができる。

第３の実施形態の真空ポンプでは、ターボポンプ部ＴＰとHolweckポンプ部ＨＰとの境界領域の流路７１の気体圧力Ｐ１１０と、Holweckポンプ部ＨＰの出口側付近の流路７３の気体圧力Ｐ１３０とをそれぞれ真空計１１０と１３０で検出する。気体圧力Ｐ１１０とＰ１３０の差分ΔＰ２は、Holweckポンプ部ＨＰの気体流入口から気体流出口の間の気体流路の圧力損失を示す。したがって、ターボ分子ポンプ１の使用開始直後の差分ΔＰ２を計測して基準値として記憶し、この差分ΔＰ２からの乖離によって堆積物の堆積状態を検出できる。

コントローラ１２の記憶部２５には、差分ΔＰ２に対する堆積物の堆積状態を表すテーブルが予め作成されて記憶されている。検出した気体圧力Ｐ１１０とＰ１３０との差分ΔＰ２でテーブルを参照して堆積物の堆積状態を読み出す。堆積状態が所定の閾値以上の場合、ターボ分子ポンプ１の運転が正常ではない，すなわち異常であることを警告する。この場合の閾値は異常判定閾値である。
なお、気体圧力の差分ΔＰ２が異常判定閾値より小さい値であっても、近い将来、たとえば、１時間後に異常判定閾値以上になることがある。このような気体圧力を異常判定閾値として設定することもできる。すなわち、複数の異常判定閾値を設定してユーザに報知し警告することができる。

以上説明したように第３の実施形態の真空ポンプでは以下のような作用効果がある。
ターボポンプ部ＴＰの出入口圧力の圧力差ΔＰ１で堆積物の堆積状態を推定する第２の実施形態では、Holweckポンプ部ＨＰに付着する堆積物の堆積状態を推定できない。この点、第３の実施形態では、圧力Ｐ１１０と圧力Ｐ１３０の差分ΔＰ２を用いるので、Holweckポンプ部ＨＰ内の圧力損失を正確に推定できる。その結果、Holweckポンプ部ＨＰに付着する堆積物の堆積状態を推定できる。

−第４の実施形態−
図５を参照して第４の実施形態を説明する。
第４の実施形態のターボ分子ポンプ１は、ターボ分子ポンプ１の吸気口６１ａの気体圧力（ターボポンプ部ＴＰの入口圧力）Ｐ１２０を検出する真空計１２０と、ターボポンプ部ＴＰの出口圧力（Holweckポンプ部ＨＰの入口圧力）Ｐ１１０を検出する真空計１１０と、Holweckポンプ部ＨＰの出口圧力Ｐ１３０を検出する真空計１３０とを備えている。

第４の実施形態の真空ポンプでは以下のような作用効果がある。
排気流路の三箇所の気体圧力に基づいて、ターボポンプ部ＴＰの堆積物の堆積状態と、Holweckポンプ部ＨＰの堆積物の堆積状態とを検出することができる。
ターボポンプ部ＴＰの出入口圧力の圧力差ΔＰ１で堆積物の堆積状態を推定する第２の実施形態では、Holweckポンプ部ＨＰに付着する堆積物の堆積状態を推定できない。また、Holweckポンプ部ＨＰの出入口圧力の圧力差ΔＰ２で堆積物の堆積状態を推定する第３の実施形態では、ターボポンプ部ＴＰに付着する堆積物の堆積状態を推定できない。この点、第４の実施形態では、ターボポンプ部ＴＰの出入口圧力の圧力差ΔＰ１でターボポンプ部ＴＰの堆積物の状態が推定可能であり、Holweckポンプ部ＨＰの出入口圧力の圧力差ΔＰ２でHolweckポンプ部ＨＰの堆積物の堆積状態が推定可能である。

−第５の実施形態−
第５の実施形態は、ターボ分子ポンプの入口側に設けた低圧側調圧バルブと、出口側に設けた高圧側調圧バルブとを備えた真空ポンプ装置に本発明を適用した例である。第５の実施形態の真空ポンプ装置は、低圧側調圧バルブの気体排出側の気体圧力と、高圧側調圧バルブの気体流入側の気体圧力を計測して堆積物の堆積状態を監視する。第１〜第４の実施形態との相違は、真空ポンプ単体ではなく、低圧側調圧バルブと高圧側調圧バルブとを設けた真空ポンプ装置における堆積物の堆積状態を気体圧力で監視する点である。
第２の実施形態と相違する箇所を主に以下説明する。

図６に示すように、ターボ分子ポンプ１は、その吸気口６１ａが低圧側調圧バルブ８０を介してプロセスチャンバ９０に接続されている。低圧側調圧バルブ８０の吸気口はプロセスチャンバ９０に接続され、低圧側調圧バルブ８０は、ターボ分子ポンプ１に流入する気体圧力を調圧する。ターボ分子ポンプ１の排気口６５には高圧側調圧バルブ９５が設けられ、気体排気圧が調圧される。

第５の実施形態の真空ポンプ装置では、低圧側調圧バルブ８０の弁体を流出した気体圧力を検出する真空計１４０が設けられている。すなわち、真空計１４０は、低圧側調圧バルブ８０から流出する気体が吸気口６１ａに流入する上流の流路７４の気体圧力を検出する。具体的には、低圧側調圧バルブ８０の出口側筐体８１の外表面に気体圧力計測ポート８１ａが設けられ、気体圧力計測ポート８１ａに管路８２を介して真空計１４０が設けられている。
第５の実施形態の真空ポンプ装置ではまた、高圧側調圧バルブ９５の気体流入口の気体圧力を検出する真空計１５０が設けられている。すなわち、真空計１５０は、ターボ分子ポンプ１の排気口６５から流出する排気ガスが高圧側調圧バルブ９５に流入する管路９６の気体圧力を検出する。

真空計１４０の検出圧力Ｐ１４０と真空計１５０の検出圧力Ｐ１５０とに基づいて、コントローラ１２の記憶部２５に実装した堆積物推定プログラムにより、堆積物の堆積量を推定し、あるいは、堆積量を予測する。第５の実施形態では、たとえば以下のようにして堆積物の堆積量を推定することができる。

以上説明したように第５の実施形態の真空ポンプでは、低圧側調圧バルブ８０の弁体の下流側の圧力Ｐ１４０と、高圧側調圧バルブ９５の気体流入口の気体圧力Ｐ１５０とをそれぞれ真空計１４０と１５０で検出する。気体圧力Ｐ１４０とＰ１５０の差分ΔＰ３は、ターボポンプ部ＴＰの気体流入側から、ターボ分子ポンプ１の気体流出側までの間の気体流路の圧力損失を示す。したがって、ターボ分子ポンプ１の使用開始直後の差分ΔＰ３を計測して基準値として記憶し、この差分ΔＰ３からの乖離によって堆積物の堆積状態を検出できる。

以上説明したように第５の実施形態の真空ポンプでは以下のような作用効果がある。
ターボポンプ部ＴＰの出口圧力の変動のみで堆積物の堆積状態を検出する第１の実施形態では、プロセスチャンバ内で複数の目標圧力が設定される場合（レシピが切り換わる場合）に正確に堆積状態を検出できない。この点、第５の実施形態では、Ｐ１４０とＰ１５０の差分ΔＰ３を用いるので、プロセスチャンバ内の目標圧力に相関するターボ分子ポンプ１の吸気口６１ａの圧力が異なっている場合でも、ターボポンプ部ＴＰ内の圧力損失を正確に検出できる。したがって、プロセスチャンバ内での処理内容（レシピ）に応じて、調圧バルブ８０でターボ分子ポンプ１の吸気口６１ａの圧力が制御されても、精度の高い堆積物推定処理が可能となる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、上述の実施形態と組み合わせることが可能である。以下の変形例において、上述の実施形態と同様の構造、機能を示す部位等に関しては、同一の符号で参照し、適宜説明を省略する。

（変形例１）
第２の実施形態では、ターボポンプ部ＴＰの吸気圧力Ｐ１２０と出口圧力Ｐ１１０との差圧ΔＰ１を所定の異常判定閾値と比較して堆積物の堆積状態を演算した。一般には、プロセスチャンバ内で行われる処理内容（レシピ）は種々であり、異常判定閾値をレジピごとにそれぞれ設定することもできる。レシピによってプロセスチャンバ内の目標圧力が異なるので、吸気口圧力Ｐ１２０と出口圧力Ｐ１１０との差分に基づく堆積状態の評価はレシピごとに異なる。したがって、変形例１では、圧力差ΔＰ１に対する堆積状態の異常判定閾値はレシピごとに設定する。
変形例１によれば、レシピの切替によりプロセスチャンバ内の目標圧力が変更されても、精度よく堆積部の堆積状態を推定できる。

（変形例２）
第２〜第４の実施形態では、二箇所の気体圧力の差分ΔＰ１〜ΔＰ３の大きさで堆積物の堆積状態を推定した。変形例２では、二箇所の気体圧力それぞれの時間変化で堆積状態を推定する。たとえば、次の３つの例を挙げる。
ｉ）ターボポンプ部ＴＰの入口側の圧力Ｐ１２０と出口側の圧力Ｐ１１０それぞれの時間変化に基づいて、ターボポンプ部ＴＰの堆積物の堆積状態を推定してもよい。
ｉｉ）Holweckポンプ部ＨＰの入口側の圧力Ｐ１１０と出口側の圧力Ｐ１３０それぞれの時間変化に基づいて、Holweckポンプ部ＨＰの堆積物の堆積状態を推定してもよい。
ｉｉｉ）低圧側調圧バルブ８０の出口側の圧力Ｐ１４０と、高圧側調圧バルブ９５の入口側の圧力Ｐ１５０それぞれの時間変化に基づいて、ターボ分子ポンプ１の流路に付着する堆積物の堆積状態を推定してもよい。
変形例２によれば、二箇所の気体圧力の時間変化を用いることにより、堆積状態を精度よく推定することができる。

（変形例３）
第２〜第５の実施形態では、二箇所の気体圧力の差分ΔＰ１〜Ｐ３の大きさで堆積状態を判定した。変形例３では、二箇所の気体圧力の差分ΔＰ１〜Ｐ３の時間変化で堆積状態を判定する。たとえば、次の３つの例を挙げる。
ｉ）ターボポンプ部ＴＰの入口側の圧力Ｐ１２０と出口側の圧力Ｐ１１０の差分ΔＰ１の時間変化に基づいて、ターボポンプ部ＴＰの堆積物の堆積状態を推定してもよい。
ｉｉ）Holweckポンプ部ＨＰの入口側の圧力Ｐ１１０と出口側の圧力Ｐ１３０の差分ΔＰ２の時間変化に基づいて、Holweckポンプ部ＨＰの堆積物の堆積状態を推定してもよい。
ｉｉｉ）低圧側調圧バルブの出口側の圧力Ｐ１４０と、高圧側調圧バルブの入口側の圧力Ｐ１５０の差分ΔＰ３の時間変化に基づいて、Holweckポンプ部ＨＰの堆積物の堆積状態を推定してもよい。
変形例３によれば、二箇所の気体圧力の差分の時間変化を用いることにより、堆積状態をより精度よく推定することができる。二箇所の圧力の差分は圧力損失を表すので、圧力損失の時間変化を用いることにより、正確な推定が可能となる。

（変形例４）
第１〜第５の実施形態と変形例１〜３の真空ポンプおよび、真空ポンプ装置では、運転異常が発生しているか否かを推定するものである。変形例４は、運転異常が将来起こることを予測するものである。
一例として、過去に収集した気体圧力の時間変化と現在収集している気体圧力の時間変化を比較して予測する。たとえば、過去に異常判定閾値に至る気体圧力の時間変化特性と同様な傾向を示す場合、将来の運転異常を予測できる。
他の例として、気体流路上流と気体流路下流といった複数個所の気体圧力の差分の時間変化特性を利用して、過去に収集した差分時間特性と、現在収集している差分時間特性を比較して予測することもできる。
変形例４によれば、堆積物の付着量が増加して運転異常となることを予測し、運転中断する前に適切にメンテナンスを行うことができる。

上記各実施形態と変形例１〜４では、ターボ分子ポンプのコントローラ１２内に堆積物推定部２４が設けられ、記憶部２５に格納された堆積物推定プログラムと気体圧力−堆積状態テーブルに基づき堆積物推定部２４が堆積状態を推定するようにした。すなわち、真空ポンプ１は、ターボポンプ部ＴＰおよびHolweckポンプ部ＨＰを有するポンプ本体と、真空計１１０と、堆積物推定部２４と、堆積物推定プログラムおよび気体圧力−堆積状態テーブルを実装する記憶部２５とで構成された真空ポンプシステムと云うこともできる。
上記各実施形態と変形例１〜４のように真空ポンプの制御部であるコントローラ内で堆積状態を推定するのではなく、真空ポンプとは別の演算処理装置で堆積部推定演算を行うようにしてもよい。

（変形例５）
上記各実施形態と変形例１〜４では、ターボ分子ポンプのコントローラ１２内に堆積物推定部２４が設けられ、記憶部２５に格納された堆積物推定プログラムと気体圧力−堆積状態テーブルに基づき堆積物推定部２４が堆積状態を推定するようにした。しかし、 図７を参照して説明する。図７は変形例５の真空ポンプシステム１Ｂを説明する図である。変形例５は、真空ポンプ側で堆積物を推定することに代えて外部サーバで堆積物を推定するものである。

真空ポンプシステム１Ｂは、ターボ分子ポンプ１Ａと、ネットワーク３００でターボ分子ポンプ１Ａと接続された外部サーバ２００とを備えている。ネットワーク３００は、ローカルネットワーク回線あるいはインターネットなどの公衆回線網である。ターボ分子ポンプ１Ａは、図示しないが図１で示す吸気口６１ａと、排気口６５と、ターボポンプ部ＴＰおよびHolweckポンプ部ＨＰを有するポンプ本体と、吸気口６１ａから吸気した気体を排気口６５から排気する気体流路に設けられた真空計１１０と、ＭＢ制御部２２と、モータ制御部２３と、通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）４００とを備えている。真空計１１０で計測された圧力値はネットワーク３００経由で外部サーバ２００に送信される。
なお、ターボ分子ポンプ１Ａには第１〜第５の実施の形態の堆積物推定部２４と、堆積物推定プログラムと気体圧力−堆積状態テーブルの記憶部２５も設けられていない。

外部サーバ２００は、ネットワーク３００と接続された通信Ｉ／Ｆ２０１と、受信した圧力値に基づいて堆積物の堆積状態を演算する堆積物推定部２０２と、堆積物推定プログラムおよび気体圧力-堆積状態テーブルが格納された記憶部２０３とを備えている。ポンプ制御用のプログラムはターボ分子ポンプ１Ａの図示しない記憶部に格納されている。外部サーバ２００は、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ等の処理装置で構成された演算処理装置である。

外部サーバ２００の堆積物推定部２０２は、ターボ分子ポンプ１Ａから送信された圧力値を用いて、記憶部２０３に格納されている気体圧力-堆積状態テーブルを参照して堆積状態を推定する。変形例５の真空ポンプシステムでも、上述したと同様の作用効果が得られる。
変形例５の真空ポンプシステム１Ｂを第２〜第５の実施の形態および変形例１〜４にも適用することができる。

以上説明した実施形態および変形例の真空ポンプでは次のような作用効果を奏する。
（１）第１の態様による実施形態では、真空ポンプシステムは、吸気口、排気口、および吸気口から吸気した気体が排気口に流れる気体流路の気体圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部で検出した前記気体圧力に基づき、前記気体流路に堆積する堆積物の状態を演算する演算装置とを備える。
これにより、モータ電流に基づいて堆積物の堆積状態を推定する場合に比べて、高い精度で堆積物の堆積状態を推定できる。

（２）第２の態様に係る実施形態では、第１の態様の真空ポンプシステムにおいて、前記圧力検出部は、前記気体流路の複数の箇所の気体圧力を検出するために、それぞれが異なる箇所に設けられた複数の圧力検出要素を含み、前記演算装置は、前記複数の圧力検出要素で検出された気体圧力に基づいて、前記気体流路に堆積する堆積物の状態を演算する。
これにより、１箇所の圧力で堆積状態を推定する場合に比べて、精度よく堆積状態を推定できる。また、堆積状態が悪化した箇所の特定が可能となる。

（３）第３の態様による実施形態では、第２の態様の真空ポンプシステムにおいて、前記演算装置は、前記複数の圧力検出要素で検出された気体圧力それぞれの時間変化に基づいて、前記気体流路に堆積する堆積物の状態を演算する。
これにより、１箇所の圧力で堆積状態を推定する場合に比べて、精度よく堆積状態を推定できる。また、堆積状態が悪化した箇所の特定が可能となる。
（４）第４の態様による実施形態では、第２の態様の真空ポンプシステムにおいて、前記演算装置は、前記複数の圧力検出要素で検出された気体圧力の差分に基づいて、前記気体流路に堆積する堆積物の状態を演算する。
たとえば、上流と下流の二箇所の圧力差は圧力損失に相関するので、精度よく堆積状態を推定できる。
（５）第５の態様による実施形態では、第２の態様の真空ポンプシステムにおいて、前記演算装置は、前記複数の圧力検出要素で検出された気体圧力の差分の時間変化に基づいて、前記気体流路に堆積する堆積物の状態を演算する。
たとえば、上流と下流の二箇所の圧力差は圧力損失に相関するので、精度よく堆積状態を推定できる。また、差分の時間変化を用いると、誤った推定を防止できる。
（６）第６の態様による実施形態では、第１〜第５の態様の真空ポンプシステムにおいて、前記演算装置は、前記検出した気体圧力に関する圧力情報と堆積物の堆積状態との関係を記憶した記憶部を有し、前記演算装置は、前記記憶部に記憶されている圧力情報と堆積物の堆積状態との関係と、前記圧力検出部で検出した前記気体圧力とに基づき前記堆積状態を演算する。
これにより、堆積物の推定演算処理が簡素化され、処理時間が短縮される。
（７）第７の態様による実施形態では、第６の態様の真空ポンプシステムにおいて、前記記憶部には、前記検出した気体圧力に関する圧力情報と前記堆積物の堆積状態との関係が、前記真空ポンプが接続されるプロセスチャンバ内で行われる処理内容であるレシピごとに記憶され、前記演算装置は、前記レシピと前記気体圧力に関する前記圧力情報とに基づき前記堆積状態を演算する。
これにより、レシピの切替によりプロセスチャンバ内の目標圧力が変更されても、精度よく堆積部の堆積状態を推定できる。

（８）第８の態様による実施形態では、第１〜第７の真空ポンプシステムにおいて、前記真空ポンプは、ターボポンプ部および／またはネジ溝ポンプ部を有し、前記圧力検出部は、前記ターボポンプ部および／またはネジ溝ポンプ部の気体圧力を検出し、前記演算装置は、前記ターボポンプ部および／またはネジ溝ポンプ部の前記気体流路で検出される気体圧力に基づき前記堆積物の状態を演算する。
これにより、ターボ分子ポンプ、ドラックポンプなど各種の真空ポンプの堆積物の堆積状態を推定できる。
（９）第９の態様による実施形態では、第１〜８の態様の真空ポンプシステムにおいて、前記真空ポンプは、前記ターボポンプ部を少なくとも有し、前記圧力検出部は、前記ターボポンプ部の上流側流路の気体圧力を検出する第１圧力検出部と、前記ターボポンプ部の下流側流路の気体圧力を検出する第２圧力検出部とを含み、前記演算装置は、前記第１圧力検出部と前記第２圧力検出部で検出した気体圧力に基づき、前記堆積物の状態を演算する。
これにより、ターボポンプ部における堆積物の堆積状態を推定できる。
（１０）第１０の態様による実施形態では、第８の態様の真空ポンプシステムにおいて前記圧力検出部は、前記真空ポンプは、前記ネジ溝ポンプ部を少なくとも有し、前記ネジ溝ポンプ部の上流側流路の気体圧力を検出する第１圧力検出部と、前記ネジ溝ポンプ部の下流側流路の気体圧力を演算する第２圧力検出部とを含み、前記演算装置は、前記第１圧力検出部と前記第２圧力検出部で検出した気体圧力に基づき前記堆積物の状態を演算する。
これにより、ネジ溝ポンプ部における堆積物の堆積状態を推定できる。
（１１）第１１の態様による実施形態では、第８の態様の真空ポンプシステムにおいて、前記真空ポンプは、上流側から順に、前記ターボポンプ部および前記ネジ溝ポンプ部を有し、前記真空ポンプは、上流側から順に、前記ターボポンプ部および前記ネジ溝ポンプ部を有し、前記圧力検出部は、前記ターボポンプ部の上流側流路の気体圧力を検出する第１圧力検出部と、前記ネジ溝ポンプ部の下流側流路の気体圧力を演算する第２圧力検出部とを含み、前記演算装置は、前記第１圧力検出部と前記第２圧力検出部で検出した気体圧力に基づき前記堆積物の状態を演算する。
これにより、ターボ分子ポンプの排気流路における堆積物の堆積状態を推定できる。
（１２）第１２の態様による実施形態では、第８の態様の真空ポンプシステムにおいて、前記真空ポンプは、上流側から順に、前記ターボポンプ部および前記ネジ溝ポンプ部を有し,前記圧力検出部は、前記ターボポンプ部の上流側流路の気体圧力を検出する第１圧力検出部と、前記ターボポンプ部の下流側流路の気体圧力を検出する第２圧力検出部と、前記ネジ溝ポンプ部の下流側流路の気体圧力を演算する第３圧力検出部とを含み、前記演算装置は、前記第１〜第３圧力検出部で検出した気体圧力に基づき前記堆積物の状態を演算する。
これにより、ターボポンプ部とネジ溝ポンプ部における堆積物の堆積状態を推定できる。

本発明は上記実施形態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。

１，１Ａ：ターボ分子ポンプ、１Ｂ：真空ポンプシステム、２：ベース、３：ポンプロータ、４：モータ、１２:コントローラ、２０：固定翼、２１ａ：ステータ円筒部、２４：堆積物推定部、３０：回転翼、３１ａ：ロータ円筒部、６０:ベース、６１：ケーシング、７１〜７４：気体流路、８０、９５：調圧バルブ、１１０，１２０，１３０，１４０，１５０：真空計、２００：外部サーバ、２０１：通信Ｉ／Ｆ、２０２：堆積物推定部、２０３：記憶部、４００：通信Ｉ／Ｆ

Claims (12)

1. 吸気口、排気口、および前記吸気口から吸気した気体が前記排気口に流れる気体流路の気体圧力を検出する圧力検出部を備える真空ポンプと、
   前記圧力検出部で検出した前記気体圧力に基づき、前記気体流路に堆積する堆積物の状態を演算する演算装置とを備える真空ポンプシステム。
2. 請求項１に記載の真空ポンプシステムにおいて、
   前記圧力検出部は、前記気体流路の複数の箇所の気体圧力を検出するために、それぞれが異なる箇所に設けられた複数の圧力検出要素を含み、
   前記演算装置は、前記複数の圧力検出要素で検出された気体圧力に基づいて、前記気体流路に堆積する堆積物の状態を演算する真空ポンプシステム。
3. 請求項２に記載の真空ポンプシステムにおいて、
   前記演算装置は、前記複数の圧力検出要素で検出された気体圧力それぞれの時間変化に基づいて、前記気体流路に堆積する堆積物の状態を演算する真空ポンプシステム。
4. 請求項２に記載の真空ポンプシステムにおいて、
   前記演算装置は、前記複数の圧力検出要素で検出された気体圧力の差分に基づいて、前記気体流路に堆積する堆積物の状態を演算する真空ポンプシステム。
5. 請求項２に記載の真空ポンプシステムにおいて、
   前記演算装置は、前記複数の圧力検出要素で検出された気体圧力の差分の時間変化に基づいて、前記気体流路に堆積する堆積物の状態を演算する真空ポンプシステム。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載の真空ポンプシステムにおいて、
   前記演算装置は、前記検出した気体圧力に関する圧力情報と堆積物の堆積状態との関係を記憶した記憶部を有し、
   前記演算装置は、前記記憶部に記憶されている圧力情報と堆積物の堆積状態との関係と、前記圧力検出部で検出した前記気体圧力とに基づき前記堆積状態を演算する真空ポンプシステム。
7. 請求項６項に記載の真空ポンプシステムにおいて、
   前記記憶部には、前記検出した気体圧力に関する圧力情報と前記堆積物の堆積状態との関係が、前記真空ポンプが接続されるプロセスチャンバ内で行われる処理内容であるレシピごとに記憶され、
   前記演算部は、前記レシピと前記気体圧力に関する前記圧力情報とに基づき前記堆積状態を演算する真空ポンプシステム。
8. 請求項１から７までのいずれか１項に記載の真空ポンプシステムにおいて、
   前記真空ポンプは、ターボポンプ部および／またはネジ溝ポンプ部を有し、
   前記圧力検出部は、前記ターボポンプ部および／またはネジ溝ポンプ部の気体圧力を検出し、
   前記演算装置は、前記ターボポンプ部および／またはネジ溝ポンプ部の前記気体流路で検出される気体圧力に基づき前記堆積物の状態を演算する真空ポンプシステム。
9. 請求項８に記載の真空ポンプシステムにおいて、
   前記真空ポンプは、前記ターボポンプ部を少なくとも有し、
   前記圧力検出部は、
   前記ターボポンプ部の上流側流路の気体圧力を検出する第１圧力検出部と、
   前記ターボポンプ部の下流側流路の気体圧力を検出する第２圧力検出部とを含み、
   前記演算装置は、前記第１圧力検出部と前記第２圧力検出部で検出した気体圧力に基づき、前記堆積物の状態を演算する真空ポンプシステム。
10. 請求項８に記載の真空ポンプシステムにおいて、
    前記真空ポンプは、前記ネジ溝ポンプ部を少なくとも有し、
    前記圧力検出部は、
    前記ネジ溝ポンプ部の上流側流路の気体圧力を検出する第１圧力検出部と、
    前記ネジ溝ポンプ部の下流側流路の気体圧力を演算する第２圧力検出部とを含み、
    前記演算装置は、前記第１圧力検出部と前記第２圧力検出部で検出した気体圧力に基づき前記堆積物の状態を演算する真空ポンプシステム。
11. 請求項８に記載の真空ポンプシステムにおいて、
    前記真空ポンプは、上流側から順に、前記ターボポンプ部および前記ネジ溝ポンプ部を有し、
    前記圧力検出部は、
    前記ターボポンプ部の上流側流路の気体圧力を検出する第１圧力検出部と、
    前記ネジ溝ポンプ部の下流側流路の気体圧力を演算する第２圧力検出部とを含み、
    前記演算装置は、前記第１圧力検出部と前記第２圧力検出部で検出した気体圧力に基づき前記堆積物の状態を演算する真空ポンプシステム。
12. 請求項８に記載の真空ポンプシステムにおいて、
    前記真空ポンプは、上流側から順に、前記ターボポンプ部および前記ネジ溝ポンプ部を有し、
    前記圧力検出部は、
    前記ターボポンプ部の上流側流路の気体圧力を検出する第１圧力検出部と、
    前記ターボポンプ部の下流側かつ前記ネジ溝ポンプ部の上流側の流路の気体圧力を検出する第２圧力検出部と、
    前記ネジ溝ポンプ部の下流側流路の気体圧力を演算する第３圧力検出部とを含み、
    前記演算装置は、前記第１〜第３圧力検出部で検出した気体圧力に基づき前記堆積物の状態を演算する真空ポンプシステム。

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