JP2021179187A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ内部の反応生成物の堆積をノイズや短周期の負荷変動に影響されることなく判定でき、その判定結果に応じた適切な対応を促すことができる真空ポンプを提供する。【解決手段】検出値３１はローパスフィルタ３３を通り、Ａ／Ｄコンバータ３５でディジタル変換された後、対比部３７に入力される。対比部３７では、しきい値３９と対比される。しきい値３９は、例えば生成物の量に応じてＨＨレベル、Ｈレベル、Ｌレベルの３段階の値を有する。そして、入力された検出値信号がこのＨＨレベル以上だった場合には、ポンプ停止信号４１が堆積物演算部２７より出力される。一方、入力された信号がこのＨＨレベル未満で、かつ、Ｈレベル以上だった場合には、Ｈレベル警報信号４３が堆積物演算部２７より出力される。また、入力された信号がこのＨレベル未満で、かつ、Ｌレベル以上だった場合には、Ｌレベル警報信号４５が堆積物演算部２７より出力される。【選択図】図３

Description

本発明は真空ポンプに係わり、特に、ポンプ内部の反応生成物の堆積をノイズや短周期の負荷変動に影響されることなく判定でき、その判定結果に応じた適切な対応を促すことができる真空ポンプに関する。

近年のエレクトロニクスの発展に伴い、メモリや集積回路といった半導体の需要が急激に増大している。
これらの半導体は、きわめて純度の高い半導体基板に不純物をドープして電気的性質を与えたり、エッチングにより半導体基板上に微細な回路を形成したりなどして製造される。

そして、これらの作業は空気中の塵等による影響を避けるため高真空状態のチャンバ内で行われる必要がある。このチャンバの排気には、一般に真空ポンプが用いられているが、特に残留ガスが少なく、保守が容易等の点から真空ポンプの中の一つであるターボ分子ポンプが多用されている。
また、半導体の製造工程では、さまざまなプロセスガスを半導体の基板に作用させる工程が数多くあり、ターボ分子ポンプはチャンバ内を真空にするのみならず、これらのプロセスガスをチャンバ内から排気するのにも使用される。

ところで、プロセスガスは、排気される際に冷却されてある温度になったり、圧力が増加しある値を超えたりすると固体となり排気系に生成物を析出する場合がある。そして、この種のプロセスガスがターボ分子ポンプ内で低温となって固体状となり、ターボ分子ポンプ内部に付着して堆積する場合がある。

ターボ分子ポンプ内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプの性能を低下させたり、ターボ分子ポンプの回転体に作用するプロセスガスとの摩擦抵抗が増加し、回転体の温度が上昇してその材料寿命を低下させたりする原因となる。このため、生成物の堆積量が、ある程度、多くなった時点で、ターボ分子ポンプの運転を中断し、ターボ分子ポンプ内部を洗浄するなどして、堆積した生成物を除去するオーバーホールが必要となる。このオーバーホールを適切な時期に実施するために、反応生成物の堆積量を的確に判定する技術の確立が望まれている。
このターボ分子ポンプの内部の反応生成物の堆積を判定する方法として、特許文献１が知られている。

特開２０２０−２０２７２号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、反応生成物の堆積の指標となるモータの消費電力、インバータ電流、電源装置の入力電流値、消費電力、ロータの回転数の変化量の検出値が、反応生成物の堆積量とは関連性の低い短周期の或いは突発的な真空ポンプの負荷変動やノイズ等によっても変動する。このため、反応生成物とは関連性の低いこれらの変動を検知し、堆積物の堆積量が少ない状況であっても、堆積量が過剰であると誤判定してしまい、判定の信頼性に課題があった。

また、この方法は、堆積物の堆積量が過剰か否かの２つの状況しか判定できない。このため、過剰と判定した場合に、真空ポンプの使用現場、特に半導体製造工場においては、予め製造装置の運転計画に設定された停止時期を待たずに直ちに真空ポンプを停止しなければならないのか、次の停止時期まで継続して運転できるのかといった緊急性を適切に判断できず、製造装置の無用な緊急停止と、それによる半導体生産量の低下を招くおそれがあった。

本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、ポンプ内部の反応生成物の堆積をノイズや短周期の負荷変動に影響されることなく判定でき、その判定結果に応じた適切な対応を促すことができる真空ポンプを提供することを目的とする。

このため本発明（請求項１）は、被排気室内のガスを排気する真空ポンプであって、ロータと、前記ロータを回転駆動するモータと、前記モータを駆動制御する制御装置と、前記モータの電流値、ＰＷＭ信号のパルス幅、消費電力、前記制御装置の入力電流値、消費電力、前記ロータの回転速度の少なくともいずれか一つを検出する検出器と、前記検出器の検出結果に基づく値に応じて異なるレベルのアラームの表示若しくは信号の出力をする反応生成物堆積監視装置と、を備えて構成した。

検出器の検出結果に基づき推定された生成物の量に応じて緊急度合いを判定する。そして、この緊急度合いに応じて反応生成物堆積監視装置より異なるレベルのアラームの表示若しくは信号の出力をする。
このことにより、緊急性を適切に判断でき、真空ポンプの無用な緊急停止と、それによる生産量の低下を防ぐ、若しくは低減することができる。

また、本発明（請求項２）は、前記反応生成物堆積監視装置は、所定の周期で、前記検出結果に基づく値と閾値を比較し、その比較結果が、前記検出結果が前記ロータの回転速度である場合には、前記検出結果に基づく値が前記閾値より小さいとなった回数を、前記検出結果が前記ロータの回転速度でない場合には、前記検出結果に基づく値が前記閾値より大きいとなった回数を積算し、その積算結果に応じて前記アラームの表示若しくは信号の出力をすること、を特徴とする。

所定の周期で、検出結果に基づく値と閾値を比較し、その比較結果に基づく値が閾値より小さいか、大きいかに応じてその回数を積算する。そして、その積算結果に応じてアラームの表示若しくは信号の出力をする。
このように比較した結果を蓄積し、その結果を判断することにより、短周期の或いは突発的な真空ポンプの負荷変動やノイズ等の影響を無くす、若しくは低減することができる。

更に、本発明（請求項３）は、前記反応生成物堆積監視装置は、所定の周期で前記検出結果のサンプリングをし、所定の長さの期間に前記サンプリングによって得られた被サンプリング値の平均値を前記検出結果に基づく値とすること、を特徴とする。

所定の長さの期間にサンプリングによって得られた被サンプリング値の平均値を検出結果に基づく値とする。
このように検出値の平均値を判断することにより、短周期の或いは突発的な真空ポンプの負荷変動やノイズ等の影響を無くす、若しくは低減することができる。

更に、本発明（請求項４）は、前記反応生成物堆積監視装置は、前記検出結果を、高周波数帯域のゲインが低いローパスフィルタを通して、前記検出結果に基づく値とすること、を特徴とする。

ローパスフィルタの周波数特性は、高周波数帯域のゲインが低い。
このようにローパスフィルタを通過させることで、短周期の或いは突発的な真空ポンプの負荷変動やノイズ等の影響を無くす、若しくは低減することができる。

更に、本発明（請求項５）は、前記ローパスフィルタは、前記モータの電磁石の各相の交番電流の周波数のゲインが、該周波数より低い周波数のゲインより低いこと、を特徴とする。

このような特性を有するローパスフィルタに対し検出値を通過させることで、短周期の或いは突発的な真空ポンプの負荷変動やノイズ等の影響を無くす、若しくは低減することができる。

更に、本発明（請求項６）は、前記反応生成物堆積監視装置は、所定の周期で前記検出結果のサンプリングをし、前記サンプリングによって得られた被サンプリング値を、該サンプリング値と該サンプリング値よりも前に得られた被サンプリング値との差の絶対値が、所定値より小さい場合に、前記検出結果に基づく値とすること、を特徴とする。

このようにして、短周期の或いは突発的な真空ポンプの負荷変動やノイズ等が発生した場合であってもその変動やノイズを無視することができる。従って、これらの負荷変動やノイズ等の影響を無くす、若しくは低減することができ、誤った通報や不必要なポンプの停止を防ぐ、若しくは低減することができる。

更に、本発明（請求項７）は、前記反応生成物堆積監視装置は、前記検出結果を、時間によって積分し、その積分結果を前記検出結果に基づく値とすること、を特徴とする。

前記検出結果を積分することで、ローパスフィルタを通すことと類似した効果を得ることができ、前記検出結果の短周期の或いは突発的な変動による影響を無くす、若しくは低減することができる。

以上説明したように本発明によれば、検出器の検出結果に基づく値に応じて異なるレベルのアラームの表示若しくは信号の出力をするように構成したので、緊急性を適切に判断でき、真空ポンプの無用な緊急停止と、それによる生産量の低下を防ぐことができる。

本発明の実施形態であるターボ分子ポンプの構成図 本発明の実施形態のシステム構成図 生成物の堆積量の推定、警報処理のブロック図 ローパスフィルタの周波数特性 しきい値と生成物の量の関係 生成物の堆積量を推定し、その堆積量に応じて警報する別方法（その１） 生成物の堆積量を推定し、その堆積量に応じて警報する別方法（その２） サンプリングされた検出値と平均値の関係を示す図 生成物の堆積量を推定し、その堆積量に応じて警報する別方法（その３） 演算部の処理を示す具体的なサンプリング例 生成物の堆積量を推定し、その堆積量に応じて警報する別方法（その４） しきい値と生成物の量の関係（モータ回転速度の場合） 検出値と積分結果の関係を示す図

以下、本発明の実施形態について説明する。図１に本発明の実施形態であるターボ分子ポンプの構成図を示す。
図１において、ターボ分子ポンプ１００の円筒状の外筒１２７の上端には吸気口１０１が形成されている。外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードによる複数の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・を放射状かつ多段に形成した回転体１０３を備える。

この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば、いわゆる５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。
上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石が、ロータ軸１１３の径方向の座標軸であって互いに直交するＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接かつ対応して、コイルを備えた４個の上側径方向変位センサ１０７が備えられている。この上側径方向変位センサ１０７はロータ軸１１３の径方向変位を検出し、後述する制御装置２００に送るように構成されている。

制御装置２００においては、上側径方向変位センサ１０７が検出した変位信号に基づき、ＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して上側径方向電磁石１０４の励磁を制御し、ロータ軸１１３の上側の径方向位置を調整する。
ロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄など）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。

また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向変位センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向変位センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。
更に、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。

そして、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂは、図示しない軸方向変位センサの軸方向変位信号に基づき制御装置２００のＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して励磁制御されるようになっている。軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂは、磁力により金属ディスク１１１をそれぞれ上方と下方とに吸引する。
このように、制御装置２００は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。

モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置２００によって制御されている。
回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・が配設されている。回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。
そして、固定翼１２３の一端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・の間に嵌挿された状態で支持されている。

外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設され、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間にはネジ付きスペーサ１３１が配設されている。そして、ベース部１２９中のネジ付きスペーサ１３１の下部には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。
ネジ付きスペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３２が複数条刻設されている。

ネジ溝１３２の螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。
回転体１０３の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・に続く最下部には回転円筒１０２ｄが垂下されている。この回転円筒１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付きスペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付きスペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。
ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレス、銅などの金属によって構成されている。

図２に本発明の実施形態のシステム構成図を示す。
図２において、電源電圧Ｖｄは、ＡＣ入力電源１よりＡＣ／ＤＣ主電源３を経て低電圧化されたものである。そして、この電源電圧Ｖｄは電磁石パワーアンプ７に入力され励磁回路の電源として使用されている。

また、ＡＣ／ＤＣ主電源３の出力はモータ駆動回路９にも入力されモータ１２１に電力供給されている。更に、このＡＣ／ＤＣ主電源３の出力は制御装置２００にも電力供給されている。制御装置２００にはポンプの制御を行うポンプ制御部１１が配設されている。そして、このポンプ制御部１１は、磁気軸受の制御を行う磁気軸受制御部１３とモータ１２１の制御を行うモータ回転制御部１５とを監視制御している。

磁気軸受制御部１３は、上側径方向変位センサ１０７、下側径方向変位センサ１０８、及び軸方向変位センサで検出したセンサ信号に基づき、電磁石パワーアンプ７に設けられたスイッチング素子をオンオフ制御するためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号１７を生成し送信する。電磁石パワーアンプ７で調整された電圧は、電磁石１０４、１０５、１０６に対し供給される。
一方、モータ回転制御部１５は、モータ駆動回路９に含まれる複数のスイッチング素子をオンオフ制御するためのＰＷＭ信号１９を生成し送信する。モータ駆動回路９で調整された電圧に基づきモータ１２１は電力供給される。

モータ１２１に流れる電流は電流センサ１６で検出され、ここで検出されたモータ電流値１７は制御装置２００に入力されるようになっている。同様に、モータ電圧２１が検出され、制御装置２００に入力されるようになっている。
また、制御装置２００への入力電流値２３が検出され、制御装置２００に入力されるようになっている。更に、モータ１２１の回転速度２５が計測され、制御装置２００に入力されるようになっている。但し、モータ１２１の回転速度２５は、モータ電流値１７とモータ電圧２１に基づいて演算で推定されても良い。

堆積物演算部２７では、モータ電流値１７、ＰＷＭ信号１９のパルス幅、モータ電流値１７とモータ電圧２１とから演算されたモータ１２１の消費電力、制御装置２００の入力電流値２３、電源電圧Ｖｄと入力電流値２３とから演算された制御装置２００の消費電力、またはモータ１２１の回転速度２５のいずれか少なくとも一つに基づき排気ガスに起因する生成物の堆積量が推定されるようになっている。そして、堆積物演算部２７より生成物の堆積量に応じた警報、停止信号が出力されるようになっている。この堆積物演算部２７は反応生成物堆積監視装置に相当する。

次に、生成物の堆積量をモータ１２１の電流値に基づき推定し、その堆積量に応じて警報する方法について説明する。
生成物はポンプ内部の下流領域に堆積され易い。このため、回転円筒１０２ｄの外周面とネジ付きスペーサ１３１の内周面間の隙間に堆積し易く、この隙間に堆積すると、ポンプ流路が狭められ、この隙間の圧力は上昇する。そして、この圧力が上昇すると、回転体１０３の回転維持に必要なモータ１２１の電流値が上昇する。そのため、モータ１２１の電流値の変化に基づいて生成物の堆積状況を推定することができる。

図３に生成物の堆積量の推定、警報処理のブロック図を示す。図３において、検出値３１はモータ１２１の電流値である。この検出値３１である電流値は、図４にその周波数特性を示すローパスフィルタ３３に通される。このローパスフィルタ３３の周波数特性は、高周波数帯域のゲインが低い。即ち、モータ１２１の電磁石に流れる各相の交番電流の周波数Ｆ１のゲインが、この周波数Ｆ１より低い周波数のゲインより低い。
このようにローパスフィルタ３３を通過させることで、短周期の或いは突発的な真空ポンプの負荷変動やノイズ等の影響を無くす、若しくは小さくすることができる。

ローパスフィルタ３３を通ったモータ電流値はＡ／Ｄコンバータ３５でディジタル変換された後、対比部３７に入力される。対比部３７では、しきい値３９と対比がされる。このしきい値３９は図５に示すように、例えば生成物の量に応じてＨＨレベル、Ｈレベル、Ｌレベルの３段階の値を有する。そして、入力された検出値信号がこのＨＨレベル以上だった場合には、ポンプ停止信号４１が堆積物演算部２７より出力される。一方、入力された信号がこのＨＨレベル未満で、かつ、Ｈレベル以上だった場合には、Ｈレベル警報信号４３が堆積物演算部２７より出力される。また、入力された信号がこのＨレベル未満で、かつ、Ｌレベル以上だった場合には、Ｌレベル警報信号４５が堆積物演算部２７より出力される。
この場合においては、検出値３１すなわちモータ電流値が大きいほど生成物の堆積量が多いので、Ｈレベル警報信号４３の方がＬレベル警報信号４５よりも、より強く真空ポンプのオーバーホールを求める警告度の高い警報信号となる。

このように、モータ電流値に基づき推定された生成物の量に応じて緊急度合いを判定する。そして、この緊急度合いに応じてポンプ停止信号、警報信号を生成するようにしたので、緊急性を適切に判断でき、半導体等の製造装置の無用な緊急停止と、それによる生産量の低下を防ぐ、若しくは少なくすることができる。
ところで、半導体の製造プロセス等においては、通常、複数のプロセスで行われ、それぞれのプロセスでは異なる処理ガスが投入される。このため、プロセス毎に検出値３１の値が異なることがある。この場合、それぞれのプロセス毎に異なるしきい値を設定しても良い。

また、対比部３７に入力される前段階にモータ電流値のΔｔ時間毎の変動量を算出する。そして、対比部３７では、プロセス毎に応じて設定された変動量のしきい値との間で対比を行うようにしても良い。この場合であってもしきい値は例えば３段階に設定する。以下、モータ電流値以外の各検出値３１についても、Δｔ時間毎の変動量を算出し、設定された変動量のしきい値との間で対比を行うようにしても良い点は同様である。
なお、上記では、検出値３１がモータ１２１の電流値の場合について説明したが、モータ消費電力を用いても良い。また、モータ電力はＰＷＭ信号１９のパルスのデューティ比から公知の計算式を用いて演算により算出が可能である。そこで、検出値３１にはこの算出されたモータ電力の値が適用されても良い。

また、ポンプ内に生成物が堆積すると電磁石１０４、１０５、１０６に対し供給される電磁石電流も増加して、磁気軸受の消費電力も増加する。そのため、制御装置２００の入力電流値、消費電力量の変化に基づいて生成物の堆積状況を推定することができる。この場合、検出値３１として、これらの制御装置２００の入力電流値２３、若しくは、電源電圧Ｖｄと入力電流値２３とから演算された消費電力を適用する。
また、電磁石電流の変化に基づいて生成物の堆積状況を推定しても良い。なお、電磁石電流はターボ分子ポンプの重力に対する設置方向如何で、対となる電磁石のそれぞれを流れる電流の大きさがこの重力による影響により相違する場合がある。この場合、電流の変化量が大きくなる重力負担の大きい側の電磁石の電流を検出値３１として採用して対比を行うことが望ましい。

次に、図６に基づき、生成物の堆積量を推定し、その堆積量に応じて警報する別方法について説明する。なお、図３と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
検出値３１はローパスフィルタ３３を通り、Ａ／Ｄコンバータ３５でディジタル変換された後、ＣＰＵ４７で決められた周期毎に単位時間４９の間隔について、サンプリング部５１でサンプリングが行われる。サンプリングされた検出値３１は対比部３７において、例えば３段階に設定されたしきい値３９との間で対比が行われる。このとき、その検出値３１の大きさに応じて例えば３段階のカウンタがインクリメントされる。

検出値３１の大きさがＨＨレベル以上だった場合には、ＨＨカウンタ５３がインクリメントされる。一方、検出値３１の大きさがＨＨレベル未満で、かつ、Ｈレベル以上だった場合には、Ｈカウンタ５５がインクリメントされる。また、検出値３１の大きさがこのＨレベル未満で、かつ、Ｌレベル以上だった場合には、Ｌカウンタ５７がインクリメントされる。判定部５９では１周期が完了した段階で、各カウンタの数値を読み、一番大きい数値のカウンタに相当する信号を出力する。即ち、ＨＨカウンタ５３が最大の数値であった場合にはポンプの停止信号が出力される。

一方、Ｈカウンタ５５が最大の数値であった場合にはＨレベル警報信号が出力される。Ｌカウンタ５７が最大の数値であった場合にはＬレベル警報信号が出力される。Ｈレベル警報信号、Ｌレベル警報信号によればメンテナンスの必要な緊急度合いを通知することができる。
このようにカウンタに対比結果を蓄積し、その結果を判断することにより、短周期の或いは突発的な真空ポンプの負荷変動やノイズ等の影響を無くすことができる。

次に、図７に基づき、生成物の堆積量を推定し、その堆積量に応じて警報する別方法について説明する。なお、図３及び図６と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
図７において、検出値３１はローパスフィルタ３３を通り、Ａ／Ｄコンバータ３５でディジタル変換された後、ＣＰＵ４７で決められた周期毎に単位時間４９の間隔Δｔについて、サンプリング部５１でサンプリングが行われる。サンプリングされた検出値３１は平均値算出部６１に入力される。このサンプリングされた検出値３１の様子を図８の上段に示す。そして、図８の下段に平均値算出部６１で各単位時間４９の間隔Δｔ毎に検出値３１の平均値を算出した結果を示す。

この検出値３１の平均値は次の対比部３７において例えば３段階に設定されたしきい値３９との間で対比が行われる。このしきい値３９は図５に示すように、例えば生成物の量に応じてＨＨレベル、Ｈレベル、Ｌレベルの３段階の値を有する。そして、各段階に応じて停止信号若しくは警報信号が出力される。
このように検出値３１の平均値を判断することにより、短周期の或いは突発的な真空ポンプの負荷変動やノイズ等の影響を無くす、若しくは小さくすることができる。

次に、図９に基づき、生成物の堆積量を推定し、その堆積量に応じて警報する別方法について説明する。なお、図３及び図６と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
図９において、検出値３１はローパスフィルタ３３を通り、Ａ／Ｄコンバータ３５でディジタル変換された後、ＣＰＵ４７で決められた周期毎に単位時間４９の間隔Δｔについて、サンプリング部５１でサンプリングが行われる。サンプリングされた検出値３１は演算部６３に入力される。演算部６３では、サンプリングによって得られた検出値３１を、この検出値３１とこの検出値３１よりも前に得られた検出値３１との差の絶対値が、所定値より小さいときのみについて次の対比部３７に入力させる。

図１０に、この演算部６３の処理を示す具体的なサンプリング例を示す。
時刻ｔ１とｔ２間における検出値３１の差の絶対値ΔＬは所定値ΔＬｍａｘよりも小さい。従って、時刻ｔ２における検出値３１は次の対比部３７に入力させる。一方、次の時刻ｔ２とｔ３間における検出値３１の差の絶対値ΔＬは所定値ΔＬｍａｘよりも大きい。このとき、時刻ｔ３における検出値３１は次の対比部３７に入力させない。次の時刻ｔ３とｔ４間における検出値３１の差の絶対値ΔＬも所定値ΔＬｍａｘよりも大きい。従って、時刻ｔ４における検出値３１は次の対比部３７に入力させない。そして、次の時刻ｔ４とｔ５間における検出値３１の差の絶対値ΔＬは所定値ΔＬｍａｘよりも小さい。従って、時刻ｔ５における検出値３１は次の対比部３７に入力させる。以降、同様に処理が行われる。その結果、時刻ｔ３において生じた突発的な検出値３１による影響は受けなくできる。

サンプリングされた検出値３１は、対比部３７において例えば３段階に設定されたしきい値３９との間で対比が行われる。このとき、その検出値３１の大きさに応じて例えば３段階のカウンタがインクリメントされる。この場合、演算部６３での処理とカウンタによる蓄積処理の双方の作用により、一層真空ポンプの負荷変動やノイズ等に強くなっている。
このようにして、短周期の或いは突発的な真空ポンプの負荷変動やノイズ等が発生した場合であってもその変動やノイズを無視することができる。従って、これらの負荷変動やノイズ等の影響を無くすことができ、誤った通報や不必要なポンプの停止を防ぐ、若しくは少なくすることができる。

次に、図１１に基づき、生成物の堆積量を推定し、その堆積量に応じて警報する別方法について説明する。
図１１において、検出値３１はローパスフィルタ３３を通り、Ａ／Ｄコンバータ３５でディジタル変換された後、ＣＰＵ４７で決められた周期毎に単位時間４９の間隔Δｔについて、サンプリング部５１でサンプリングが行われる。サンプリングされた検出値３１は平均値算出部６１に入力され、単位時間Δｔ毎に平均値が算出される。
なお、ローパスフィルタ３３は、Ａ／Ｄコンバータ３５が検出値３１をディジタル変換した後に、検出値３１のディジタル値を演算によってフィルタリングする方式のディジタルフィルタであっても良い。
また、図１３において、所定の時間の幅の前記検出結果を時間によって定積分すると、その定積分の結果は、斜線部の領域の面積に相当し、その時間の幅において、前記検出結果が大きければ大きくなり、前記検出結果が小さければ小さくなるとともに、積分演算することで、ローパスフィルタを通すことと類似した効果を得ることができる。よって、ローパスフィルタ３３を用いる代わりに、検出値３１を積分演算しても良い。
積分演算は、Ａ／Ｄコンバータ３５が検出値３１をディジタル変換する前にアナログ回路によって行なっても良いし、Ａ／Ｄコンバータ３５が検出値３１をディジタル変換した後に、ディジタル演算によって行なっても良い。

この検出値３１の平均値は次の対比部３７において例えば３段階に設定されたしきい値３９との間で対比が行われる。このとき、その検出値３１の大きさに応じて例えば３段階のカウンタがインクリメントされる。この場合、平均値算出部６１での処理とカウンタによる蓄積処理の双方の作用により、一層真空ポンプの負荷変動やノイズ等に強くなっている。
このようにして、短周期の或いは突発的な真空ポンプの負荷変動やノイズ等が発生した場合であってもその変動やノイズを無視することができる。

なお、半導体の製造においては、その製造工程の中でチャンバ内にプロセスガスが投入される。この際、プロセスガスの投入に伴いガス負荷の急激な変化を生じ、モータ回転速度２５が定格回転数から低下する。このモータ回転速度２５の低下は、生成物の堆積量が多い場合、生成物の堆積の無い場合に比べて相当程度低下することが知られている。

そこで、検出値３１としてモータ回転速度２５を用いるようにしても良い。
この場合の対比部３７での判断は、図１２に示すように、例えば生成物の量に応じてＨレベル、Ｌレベル、ＬＬレベルの３段階のしきい値と比較される。そして、対比部３７に入力された信号がこのＨレベル未満となった場合には、Ｈレベル警報信号が堆積物演算部２７より出力される。また、入力された信号がＬレベル未満となった場合には、Ｌレベル警報信号が堆積物演算部２７より出力される。更に、入力された信号がＬＬレベル未満となった場合には、ＬＬレベル停止信号が堆積物演算部２７より出力される。この場合にはポンプが停止される。
この場合においては、検出値３１すなわちモータ回転速度２５が低いほど生成物の堆積量が多いので、Ｈレベル警報信号よりもＬレベル警報信号の方が、より強く真空ポンプのオーバーホールを求める警告度の高い警報信号となる。

このモータ回転速度２５を用いた検出値３１に対し、しきい値のＨレベル、Ｌレベル、ＬＬレベルに対応したカウンタに蓄積する等上記で説明した各処理方法が適用されても良い。
上記説明では、しきい値３９やカウンタについて３段階の値を有するとして説明したが、より多段階としてきめ細かな情報を提供できるようにしても良い。
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が当該改変されたものにも及ぶことは当然である。

１ 入力電源
３ ＡＣ／ＤＣ主電源
７ 電磁石パワーアンプ
９ モータ駆動回路
１１ ポンプ制御部
１３ 磁気軸受制御部
１５ モータ回転制御部
１６ 電流センサ
１７ モータ電流値
１９ ＰＷＭ信号
２１ モータ電圧
２３ 入力電流値
２５ モータ回転速度
２７ 堆積物演算部
３１ 検出値
３３ ローパスフィルタ
３５ Ａ／Ｄコンバータ
３７ 対比部
３９ しきい値
４１ ポンプ停止信号
４３ Ｈレベル警報信号
４５ レベル警報信号
４９ 単位時間
５１ サンプリング部
５３ ＨＨカウンタ
５５ Ｈカウンタ
５７ Ｌカウンタ
５９ 判定部
６１ 平均値算出部
６３ 演算部
１００ ターボ分子ポンプ
１０２ｄ 回転円筒
１０３ 回転体
１０４ 上側径方向電磁石
１０５ 下側径方向電磁石
１０６Ａ、１０６Ｂ 軸方向電磁石
１０７ 上側径方向変位センサ
１０８ 下側径方向変位センサ
１１３ ロータ軸
１２１ モータ
２００ 制御装置

Claims (7)

1. 被排気室内のガスを排気する真空ポンプであって、
   ロータと、
   前記ロータを回転駆動するモータと、
   前記モータを駆動制御する制御装置と、
   前記モータの電流値、ＰＷＭ信号のパルス幅、消費電力、前記制御装置の入力電流値、消費電力、前記ロータの回転速度の少なくともいずれか一つを検出する検出器と、
   前記検出器の検出結果に基づく値に応じて異なるレベルのアラームの表示若しくは信号の出力をする反応生成物堆積監視装置と、
   を備えたことを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記反応生成物堆積監視装置は、
   所定の周期で、前記検出結果に基づく値と閾値を比較し、その比較結果が、前記検出結果が前記ロータの回転速度である場合には、前記検出結果に基づく値が前記閾値より小さいとなった回数を、前記検出結果が前記ロータの回転速度でない場合には、前記検出結果に基づく値が前記閾値より大きいとなった回数を積算し、その積算結果に応じて前記アラームの表示若しくは信号の出力をすること、
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記反応生成物堆積監視装置は、
   所定の周期で前記検出結果のサンプリングをし、所定の長さの期間に前記サンプリングによって得られた被サンプリング値の平均値を前記検出結果に基づく値とすること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空ポンプ。
4. 前記反応生成物堆積監視装置は、
   前記検出結果を、高周波数帯域のゲインが低いローパスフィルタを通して、前記検出結果に基づく値とすること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空ポンプ。
5. 前記ローパスフィルタは、前記モータの電磁石の各相の交番電流の周波数のゲインが、該周波数より低い周波数のゲインより低いこと、
   を特徴とする請求項４に記載の真空ポンプ。
6. 前記反応生成物堆積監視装置は、
   所定の周期で前記検出結果のサンプリングをし、前記サンプリングによって得られた被サンプリング値を、該サンプリング値と該サンプリング値よりも前に得られた被サンプリング値との差の絶対値が、所定値より小さい場合に、前記検出結果に基づく値とすること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空ポンプ。
7. 前記反応生成物堆積監視装置は、
   前記検出結果を、時間によって積分し、その積分結果を前記検出結果に基づく値とすること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空ポンプ。

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