JP7218706B2 - 真空排気装置および真空排気装置の起動方法 - Google Patents

Description

本発明は、真空排気装置および真空排気装置の起動方法に関する。

従来、任意の容積の真空容器をターボ分子ポンプと補助ポンプとの組合せで高真空または超高真空まで排気する場合、まず、補助ポンプを起動し、真空容器の圧力がターボ分子ポンプの連続運転可能な圧力（およそ10-1000Paの範囲）まで下がったならば、ターボ分子ポンプを起動する方法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、補助ポンプを起動した後の真空容器の圧力変化を推定し、補助ポンプ起動から推定圧力が上述した連続運転可能な圧力になるまでの経過時間を演算する。そして、実際に補助ポンプを起動してからその経過時間が経過した時点においてターボ分子ポンプを起動するようにしている。

特開２０１９－０４４７４６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の起動方法では、推定演算に必要なチャンバ容積、補助ポンプの排気速度を予め求めて記憶しておく必要がある。ターボ分子ポンプと補助ポンプとを備える真空排気装置は種々の真空容器の排気に利用されるものであり、特許文献１に記載の起動方法では、真空容器が異なるたびにチャンバ容積を調べて記憶させるという作業を行わなければならない。そのため、真空排気装置の起動前の準備作業に手間がかかり、仮にチャンバ容積記憶作業を忘れてしまった場合、ターボ分子ポンプが適切なタイミングで起動されないという問題があった。

本発明の第１の態様による真空排気装置は、ターボ分子ポンプと、前記ターボ分子ポンプの排気側に接続された補助ポンプと、前記補助ポンプの起動時から前記補助ポンプの吸気口側圧力がターボ分子ポンプ起動可能圧力よりも高く大気圧よりも低い所定圧力となるまでの第１の経過時間を計測する計測部と、前記計測部で計測された前記第１の経過時間と、前記大気圧と、前記所定圧力とに基づいて、前記補助ポンプの起動時から前記吸気口側圧力が前記ターボ分子ポンプ起動可能圧力となるまでの第２の経過時間を算出する演算部と、前記補助ポンプの起動時から前記第２の経過時間が経過したときに前記ターボ分子ポンプを起動する起動制御部と、を備える。
本発明の第２の態様による真空排気装置の起動方法は、ターボ分子ポンプと、前記ターボ分子ポンプの排気側に接続された補助ポンプとを備える真空排気装置の起動方法であって、前記補助ポンプの起動時から前記補助ポンプの吸気口側圧力がターボ分子ポンプ起動可能圧力よりも高く大気圧よりも低い所定圧力となるまでの第１の経過時間を計測し、前記第１の経過時間と、前記大気圧と、前記所定圧力とに基づいて、前記補助ポンプの起動時から前記吸気口側圧力が前記ターボ分子ポンプ起動可能圧力となるまでの第２の経過時間を算出し、前記補助ポンプの起動時から前記第２の経過時間が経過したときに前記ターボ分子ポンプを起動する。

本発明によれば、チャンバ容積を予め記憶させるという準備作業を必要とせずに、ターボ分子ポンプを適切に起動することができ、操作性に優れた真空排気装置を提供できる。

図１は、真空排気装置の概略構成を示す図である。 図２は、補助ポンプ起動後のチャンバ圧力変化の一例を示す図である。 図３は、チャンバ容積が異なる場合の排気曲線を示す図である。 図４は、起動処理の一例を示すフローチャートである。 図５は、標高と気圧との関係を示す図である。 図６は、圧力計測により経過時間ｔ１を取得する場合の起動動作の一例を示すフローチャートである。

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。図１は、真空排気装置１の概略構成を示す図である。真空排気装置１は、排気系としてターボ分子ポンプ１０と、ターボ分子ポンプ１０の排気側に設けられた補助ポンプ２０とを備える。ターボ分子ポンプ１０は、真空排気装置１により真空排気を行う真空チャンバ１００に接続される。真空排気装置１は、さらに、補助ポンプ２０の吸気口側の圧力を検出する圧力スイッチ３０と、ターボ分子ポンプ１０を駆動制御するＴＭＰ制御部１１と、真空排気装置１の全体の制御を行うコントローラ４０と、オペレータによって操作されるスイッチ等が設けられた入力操作部５０とを備えている。図示は省略したが、入力操作部５０には、真空排気装置１の電源をオンオフ操作するための電源スイッチ、排気系を起動させる起動スイッチ、排気系を停止させる停止スイッチ等が設けられている。

ターボ分子ポンプ１０および補助ポンプ２０の起動および停止は、コントローラ４０によって制御される。コントローラ４０は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶部４２などを備えたマイクロコンピュータで構成される。ＣＰＵ４１は、記憶部４２に格納されている制御プログラムに従い演算部４１１、起動制御部４１２、計時部４１３として機能し、ＴＭＰ制御部１１および補助ポンプ２０を制御する。

圧力スイッチ３０は、補助ポンプ２０の吸気口側の圧力と大気圧との差圧（ゲージ圧）を計測し、計測される差圧が予め設定した設定圧未満の場合にはオフ信号またはオン信号を出力し、差圧が設定圧に達するとオン信号またはオフ信号を出力する。以下では、差圧が設定圧未満の場合にはオフ信号を出力し、差圧が設定圧に達するとオン信号を出力する場合を例に説明する。起動制御部４１２は、圧力スイッチ３０の出力信号に基づいてターボ分子ポンプ１０の起動制御を行う。

本実施の形態では、補助ポンプ２０を起動してから補助ポンプ２０の吸気口側圧力Ｐが所定圧力Ｐ１になるまでの排気時間、すなわち、補助ポンプ２０の起動から吸気口側圧力Ｐが所定圧力Ｐ１になるまでの経過時間ｔ１に基づいて、ターボ分子ポンプ１０の起動タイミング（経過時間ｔ２）を推定演算する。そして、補助ポンプ２０の起動から経過時間ｔ２が実際に経過した時点でターボ分子ポンプ１０を起動する。ここで、補助ポンプ２０の吸気口側の圧力とは、図１の補助ポンプ２０の吸気口から真空チャンバ１００の入口までの排気経路における任意の場所の圧力を意味する。すなわち、圧力スイッチ３０は、補助ポンプ２０の吸気口から真空チャンバ１００の入口までの排気経路の任意の位置に設けることができる。

図１に示す構成では、補助ポンプ２０の吸気口からターボ分子ポンプ１０の排気口までの排気経路の圧力を圧力スイッチ３０により検出している。なお、ターボ分子ポンプ１０が停止している状態においては、ターボ分子ポンプ１０は、補助ポンプ２０の排気に対して単なる排気経路として機能するだけである。

図２は、図１の構成における補助ポンプ起動後の真空チャンバ１００の圧力変化（すなわち、排気曲線）の一例を示したものである。図２の横軸は排気時間ｔを表し、縦軸は真空チャンバ１００の圧力（絶対圧）を表す。排気曲線Ｌ１は真空チャンバ１００の容積が１０００（Ｌ）の場合を示しており、排気開始時の真空チャンバ１００の圧力は大気圧Ｐ０（≒１００，０００Ｐａ）で、ｔ＝ｔ１には圧力スイッチ３０がオンとなる所定圧力Ｐ１となり、ｔ＝ｔ２にはターボ分子ポンプ１０の起動可能圧力Ｐ２となる。前述したように、ターボ分子ポンプ１０の連続運転可能な圧力は大気圧Ｐ０よりも低く、本実施の形態では、この連続運転可能な圧力のことを起動可能圧力Ｐ２と称することにする。

圧力スイッチ３０は吸気口側圧力Ｐと大気圧Ｐ０との差圧（すなわちゲージ圧）に応じてオンオフする。真空チャンバ１００を補助ポンプ２０で真空排気する場合、真空チャンバ１００を含む補助ポンプ吸気口側の圧力Ｐは大気圧Ｐ０よりも低下するので、ゲージ圧である差圧Ｐ－Ｐ０（＝－｜Ｐ－Ｐ０｜＜０）はマイナスの値、すなわち負圧となる。図２に示す例では、圧力スイッチ３０の設定差圧は－｜Ｐ１－Ｐ０｜に設定されている。ｔ＝０～ｔ１では検出される差圧の絶対である差圧の大きさ｜Ｐ－Ｐ０｜は設定差圧の大きさ｜Ｐ１－Ｐ０｜より小さく、圧力スイッチ３０はオフ状態となっている。そして、ｔ＝ｔ１にＰ＝Ｐ１となると｜Ｐ－Ｐ０｜＝｜Ｐ１－Ｐ０｜となり、圧力スイッチ３０はオンする。

補助ポンプ２０の排気速度をＳ、チャンバ容積をＶとすると、大気圧Ｐ０から圧力Ｐまでの排気時間ｔは次式（１）で算出される。
ｔ＝(Ｖ/Ｓ)log _e(Ｐ０/Ｐ） …（１）
よって、吸気口側圧力Ｐが圧力スイッチ３０がオンとなる所定圧力Ｐ１に達する時間ｔ１（経過時間ｔ１）は次式（２）で表され、吸気口側圧力Ｐがターボ分子ポンプ１０の起動可能圧力Ｐ２に達する時間ｔ２（経過時間ｔ２）は次式（３）で表される。
ｔ１＝(Ｖ/Ｓ)log _e(Ｐ０/Ｐ１） …（２）
ｔ２＝(Ｖ/Ｓ)log _e(Ｐ０/Ｐ２） …（３）

式（３）に示すように、吸気口側圧力Ｐが起動可能圧力Ｐ２に達する時間ｔ２は、チャンバ容積Ｖおよび補助ポンプ２０の排気速度Ｓに依存している。図３は、４種類の真空チャンバ１００に対する排気曲線を示したものである。曲線Ｌ２１，Ｌ２２およびＬ２３は、真空チャンバ１００の容積が１００（Ｌ），２００（Ｌ）および３４２（Ｌ）の場合の排気曲線を示す。曲線Ｌ２１，Ｌ２２およびＬ２３の圧力が起動可能圧力Ｐ２に達する時間は、それぞれｔ２１，ｔ２２およびｔ２３である。

このように、真空チャンバ１００の容積が異なると起動可能圧力Ｐ２に達する時間も異なるので、特許文献１のようにチャンバ容積Ｖおよび排気速度Ｓに基づいて時間ｔ２を推定する方法の場合、接続する真空チャンバ１００が変更されるたびに、真空チャンバ１００に応じたチャンバ容積Ｖを計算して記憶させる必要があった。なお、チャンバ容積Ｖは、真空チャンバ１００の容積と、真空チャンバ１００と補助ポンプ２０との間の排気経路の容積（すなわち、ターボ分子ポンプ１０の容積と配管の容積）とを含む。

ところで、式（３）に式（２）を適用すると、補助ポンプ２０の起動から吸気口側圧力Ｐが起動可能圧力Ｐ２となるまでの経過時間ｔ２は、次式（４）のように表される。式（４）はチャンバ容積Ｖや補助ポンプ２０の排気速度Ｓに依存していないので、容積の異なる種々の真空チャンバ１００に対して適用することができる。本実施の形態では、経過時間ｔ１を測定により取得することで、チャンバ容積Ｖや補助ポンプ２０の排気速度Ｓが未知であっても経過時間ｔ２を推定することができる。
ｔ２＝Ｋ×ｔ１ …（４）
ただし、Ｋ＝log _e(Ｐ０/Ｐ２）/ log _e(Ｐ０/Ｐ１）である。

定数Ｋに含まれる大気圧Ｐ０は、真空排気装置１が設置される環境の実際の圧力であるが、図１の記憶部４２には、標準的な大気圧Ｐ０（例えば、１００，０００Ｐａ）および搭載されているターボ分子ポンプ１０の起動可能圧力Ｐ２に基づく定数Ｋが記憶されている。また、時間ｔ１は補助ポンプ２０の起動から圧力スイッチ３０がオンとなるまでの経過時間であり、圧力スイッチ３０からオン信号が出力されるタイミングを計時部４１３により取得することができる。すなわち、取得された経過時間ｔ１を式（４）に代入して経過時間ｔ２を算出し、補助ポンプ２０の起動から経過時間ｔ２が経過した時点でターボ分子ポンプ１０を起動すれば良い。

圧力スイッチ３０や圧力スイッチ３０の代わりに用いる真空計は、少なくとも大気圧Ｐ０から所定圧力Ｐ１までの圧力範囲が測定可能でなければならない。より安価な真空計を利用するためには、大気圧～５００Ｐａ程度が測定可能な低真空用の真空計を用いるのが好ましい。差圧を検出する圧力スイッチであれば、低真空用の真空計に比べてより安価に入手することができる。

（所定圧力Ｐ１の設定方法）
ところで、圧力スイッチ３０を用いる場合、大気圧Ｐ０と吸気口側圧力Ｐとの差圧の大きさである絶対値｜Ｐ－Ｐ０｜が、設定差圧の大きさ｜Ｐ１－Ｐ０｜以下になることが必要である。しかしながら、大気圧Ｐ０は真空排気装置１の設置環境によって変化する。

例えば、図５に示す標高と気圧との関係のように、標高０ｍでの大気圧Ｐ０が１０１，３２５Ｐａであったとしても、標高に応じて大気圧Ｐ０の値が変化する。図５によれば標高２０００ｍの大気圧Ｐ０は８０ｋＰａなので、計算上は設定差圧の大きさ｜Ｐ１－Ｐ０｜を８０ｋＰａ未満に設定すれば、補助ポンプ２０の排気により圧力スイッチ３０からオン信号が出力され得る。

例えば、設定差圧の大きさ｜Ｐ１－Ｐ０｜を７５ｋＰａに設定した場合には、排気開始時に０Ｐａであった差圧の大きさ｜Ｐ－８０ｋＰａ｜が７５ｋＰａに到達した時点で、すなわち、吸気口側圧力Ｐが５ｋＰａまで低下した時点で、圧力スイッチ３０からオン信号が出力される。一方、設定差圧の大きさ｜Ｐ１－Ｐ０｜を８５ｋＰａに設定した場合、｜Ｐ－８０ｋＰａ｜における吸気口側圧力Ｐ（絶対圧）を仮にＰ＝０Ｐａまで排気できたとしても、差圧（ゲージ圧）の大きさ｜Ｐ－８０ｋＰａ｜は８０ｋＰａまでしか増加することができない。すなわち、設定差圧を－８５ｋＰａに設定した場合には、補助ポンプ２０による真空排気をどんなに長時間行っても圧力スイッチ３０からオン信号が出力されることはなく、オペレータが手動でターボ分子ポンプ１０を起動させる必要がある。

すなわち、真空排気装置１を標高２０００ｍでも使用できるためには、設定差圧の大きさを８０ｋＰａ未満に設定する必要がある。設定差圧をそのように設定すれば、標高２０００ｍ以下の種々の大気圧環境において真空排気装置１を使用可能である。また、設定差圧の大きさを８０ｋＰａ未満に設定した場合には、標高１００ｍ程度であれば、低気圧や台風の接近により気圧が低下した場合でも十分に対応することができる。

なお、上述した設定差圧の設定方法は一例を示したものであり、設定差圧についてはある程度幅を持たせることができる。例えば、使用可能な標高を２５００ｍ程度まで拡大しようとした場合には設定差圧を－７５ｋＰａとすれば良く、逆に、使用可能な標高を６００ｍ程度まで制限しようとした場合には設定差圧を－９５ｋＰａに設定すれば良い。さらに、設定差圧を－７５ｋＰａ～－９５ｋＰａに設定することで、経過時間ｔ１を測定誤差が問題とならない十分な長さに設定することができる。なお、ここでは、標高の変化に対して大気圧が標高０ｍの１０１，３２５Ｐａから標高２０００ｍの８０ｋＰａまで直線的に変化すると仮定し、標高が１ｍ高くなると気圧が１０．６６Ｐａ低下するとして計算した。

また、極端な大気圧環境状況において、予め設定されている設定圧条件で圧力スイッチ３０が適切に動作しない場合に備えて、ユーザが入力操作部５０を操作して設定差圧を変更できるような構成としても良い。そのユーザ設定差圧は記憶部４２に記憶され、予め記憶されている設定差圧の代わりに使用される。
なお、図４のテーブルを記憶しておき、真空排気装置１が使用される標高を作業者が入力し、その標高でテーブルを参照して大気圧Ｐ０を算出してもよい。あるいは、真空排気装置１に高度計を実装し、高度計からの標高データでテーブルを参照して大気圧Ｐ０を算出してもよい。

（起動動作）
図４は、起動制御部４１２で実行される起動処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、入力操作部５０に設けられた真空排気開始のための起動スイッチがオンされるとスタートする。ステップＳ１０では、補助ポンプ２０を起動すると共に、計時部４１３による計時を開始する。ステップＳ２０では、圧力スイッチ３０から出力される信号がオン信号か否か、すなわち検出される差圧「－｜Ｐ－Ｐ０｜」が設定差圧「－｜Ｐ１－Ｐ０」に達したか否かを判定し、オン信号と判定されるとステップＳ３０へ進む。差圧が設定差圧に達していない場合にはステップＳ２０の処理が繰り返し実行され、差圧が設定差圧に達するとステップＳ３０へ進む。なお、設定差圧の設定方法については後述する。

ステップＳ３０では、差圧が設定差圧に達するまでの計時部４１３の計時時間、すなわち、補助ポンプ２０を起動してから圧力スイッチ３０がオンとなるまでの時間を、経過時間ｔ１として取得する。ステップＳ４０では、取得された経過時間ｔ１と式（４）とに基づいて、補助ポンプ起動から吸気口側圧力Ｐがターボ分子ポンプ１０の起動可能圧力Ｐ２に達するまでの経過時間ｔ２、すなわち、補助ポンプ起動からターボ分子ポンプ１０の起動までの経過時間ｔ２を推定演算する。

ステップＳ５０では、補助ポンプ２０の起動からの経過時間である計時部４１３の計時時間が、ステップＳ４０で推定演算した経過時間ｔ２に達したか否かを判定し、ｔ＝ｔ２となったならばステップＳ６０へ進む。ステップＳ６０では、ターボ分子ポンプ１０を起動すると共に、計時部４１３の計時を停止する。

このように、本実施の形態では、補助ポンプ２０を起動してから圧力スイッチ３０がオンとなるまでの時間を計測して、その計測値に基づいて吸気口側圧力Ｐがターボ分子ポンプ１０の起動可能圧力Ｐ２に達するまでの経過時間ｔ２を算出している。そのため、特許文献１に記載の起動方法のようにチャンバ容積Ｖを予め記憶部４２に記憶させておく必要がなく、真空排気装置１を異なる真空チャンバ１００に装着する度に行われるチャンバ容積Ｖの記憶設定作業を省略することが可能となる。

（変形例）
上述した実施の形態では、圧力スイッチ３０のオン・オフ信号を利用して経過時間ｔ２の推定演算を行った。しかし、圧力スイッチには、差圧に対応したアナログ出力（電圧）が出力されるものもあり、そのアナログ出力値が設定差圧に対応する値に達した時の計時時間を経過時間ｔ１として取得するようにしても良い。また、補助ポンプ２０の動作圧力範囲が計測可能な低真空用の真空計で圧力を計測して、経過時間ｔ１を取得するようにしても良い。

図６は、吸気口側圧力を計測して経過時間ｔ１を取得する場合の起動動作の一例を示すフローチャートである。図６のフローチャートは、図４のフローチャートのステップＳ２０の処理を、ステップＳ２５に示すような処理に変更したものである。すなわち、ステップＳ１０で補助ポンプ２０を起動した後の吸気口側圧力Ｐが、図２に示す所定圧力Ｐ１に達したか否かを判定する。そして、Ｐ＝Ｐ１となったならば、ステップＳ３０に進んで計時部４１３の計時時間を経過時間ｔ１として取得する。ステップＳ４０～ステップＳ６０までの処理は、上述した図４の場合と同様なので説明を省略する。なお、圧力スイッチ３０のアナログ出力（電圧）を利用して経過時間ｔ１として取得する場合も、絶対圧ではなく差圧を用いる点が異なるだけで、図６の場合と同様な処理となる。

上述のように、図４に示す起動動作における圧力スイッチ３０のオンオフ動作は、吸気口側圧力Ｐと大気圧Ｐ０との差圧であるゲージ圧に基づいている。そのため、真空排気装置１の設置環境を考慮して設定差圧（Ｐ１－Ｐ０）を設定する必要がある。

一方、図６に示す起動動作のように圧力スイッチ３０の差圧信号に代えて真空計で計測される絶対圧を吸気口側圧力Ｐに用いる場合には、ステップＳ２５のように吸気口側圧力Ｐが所定圧力Ｐ１に達したか否かを判定して経過時間ｔ１を取得する。そのため、所定圧力Ｐ１の設定に関しては、圧力スイッチ３０を用いる場合の差圧設定に関する上記問題は生じない。ただし、一般的に圧力スイッチ３０に比べて、絶対圧を計測するピラニー真空計等の真空計は高価であるため、コスト上昇を招くという欠点がある。

上述した例示的な実施の形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

［１］一態様に係る真空排気装置は、ターボ分子ポンプと、前記ターボ分子ポンプの排気側に接続された補助ポンプと、前記補助ポンプの起動時から前記補助ポンプの吸気口側圧力がターボ分子ポンプ起動可能圧力よりも高く大気圧よりも低い所定圧力となるまでの第１の経過時間を計測する計測部と、前記計測部で計測された前記第１の経過時間と、前記大気圧と、前記所定圧力とに基づいて、前記補助ポンプの起動時から前記吸気口側圧力が前記ターボ分子ポンプ起動可能圧力となるまでの第２の経過時間を算出する演算部と、前記補助ポンプの起動時から前記第２の経過時間が経過したときに前記ターボ分子ポンプを起動する起動制御部と、を備える。

すなわち、計測部である図１の圧力スイッチ３０および計時部４１３により計測される第１の経過時間ｔ１に基づいて、補助ポンプ２０の起動時から補助ポンプ２０の吸気口側圧力がターボ分子ポンプ１０の起動可能圧力Ｐ２となるまでの第２の経過時間ｔ２を算出し、補助ポンプ２０の起動時から第２の経過時間ｔ２が経過したタイミングでターボ分子ポンプ１０を起動する。したがって、経過時間ｔ２の算出にチャンバ容積データを必要としない。そのため、従来のように、接続される真空容器が異なるたびにチャンバ容積を調べて記憶させる作業を必要とせず、起動操作が簡単な操作性に優れた真空排気装置１とすることができる。

［２］上記［１］に記載の真空排気装置において、前記計測部は、前記補助ポンプの吸気口側圧力を測定する圧力計または大気圧と前記吸気口側圧力との差圧を測定する差圧計と、前記補助ポンプの起動から前記圧力計の測定圧力が前記ターボ分子ポンプ起動可能圧力よりも高い所定圧力に達するまでの時間、または、前記補助ポンプの起動から前記差圧計の測定差圧が前記所定圧力と大気圧との差圧に達するまでの時間を、前記第１の経過時間として計時する計時部と、を備える。

例えば、第１の経過時間ｔ１を計測する計測部としては、図１に示す圧力スイッチ３０および計時部４１３のように、圧力スイッチ３０から出力される差圧信号（吸気口側圧力と大気圧との差圧を表す信号）が差圧＝所定圧力Ｐ１－大気圧Ｐ０を表す差圧信号に達するまでの経過時間ｔ１を計時部４１３で計時する構成でも良いし、圧力計で測定された吸気口側圧力がターボ分子ポンプ１０の起動可能圧力Ｐ２よりも高い所定圧力Ｐ１に達するまでの経過時間ｔ１を計時部４１３で計時する構成でも良い。

［３］上記［１］に記載の真空排気装置において、前記計測部は、前記補助ポンプの吸気口側圧力と大気圧との差圧が、前記ターボ分子ポンプ始動可能圧力よりも高い所定圧力と大気圧との差圧に達したことを報知する信号を出力する圧力スイッチと、前記補助ポンプの起動から前記圧力スイッチから前記信号が出力されるまでの時間を前記第１の経過時間として計時する計時部と、を備える。

例えば、計測部として圧力スイッチ３０と計時部４１３とを備え、補助ポンプ２０の起動から圧力スイッチ３０から報知信号が出力されるまでの時間、すなわち、補助ポンプ起動から吸気口側における差圧（Ｐ－Ｐ０）が所定圧力Ｐ１と大気圧Ｐ０との差圧（Ｐ１－Ｐ０）に達するまでの時間を第１の経過時間ｔ１として計時するような構成であっても良い。

［４］上記［２］または［３］に記載の真空排気装置において、前記所定圧力と大気圧との差圧は－７５ｋＰａから－９５ｋＰａまでの範囲に設定される。すなわち、計測部として圧力スイッチ３０と計時部４１３とを備える構成において、差圧（Ｐ１－Ｐ０）を－７５ｋＰａから－９５ｋＰａまでの範囲に設定することで、経過時間ｔ１を測定誤差が問題とならない十分な長さに設定しつつ、真空排気装置１の使用環境圧力に幅を持たせることができる。

［５］上記［１］から［４］までのいずれか一項に記載の真空排気装置において、前記第１の経過時間をｔ１、大気圧をＰ０、前記所定圧力をＰ１、前記ターボ分子ポンプ起動可能圧力をＰ２および前記第２の経過時間をｔ２としたとき、ｔ２は式「ｔ２＝｛log _e(Ｐ０/Ｐ２）/ log _e(Ｐ０/Ｐ１）｝×ｔ１」に基づいて算出されるのが好ましい。

［６］一態様に係る真空排気装置の起動方法は、ターボ分子ポンプと、前記ターボ分子ポンプの排気側に接続された補助ポンプとを備える真空排気装置の起動方法であって、前記補助ポンプの起動時から前記補助ポンプの吸気口側圧力がターボ分子ポンプ起動可能圧力よりも高く大気圧よりも低い所定圧力となるまでの第１の経過時間を計測し、前記第１の経過時間と、前記大気圧と、前記所定圧力とに基づいて、前記補助ポンプの起動時から前記吸気口側圧力が前記ターボ分子ポンプ起動可能圧力となるまでの第２の経過時間を算出し、前記補助ポンプの起動時から前記第２の経過時間が経過したときに前記ターボ分子ポンプを起動する。

すなわち、計測された第１の経過時間ｔ１と、大気圧Ｐ０と、圧力スイッチ３０がオンする所定圧力Ｐ１とに基づいて、補助ポンプ２０の起動時から吸気口側圧力がターボ分子ポンプ１０の起動可能圧力Ｐ２となるまでの第２の経過時間ｔ２を式（４）により算出し、第２の経過時間ｔ２に基づいてターボ分子ポンプ１０を起動する。したがって、経過時間ｔ２の算出にチャンバ容積データを必要としない。そのため、従来のように、接続される真空容器が異なるたびにチャンバ容積を調べて記憶させる作業を必要としない。

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…真空排気装置、１０…ターボ分子ポンプ、２０…補助ポンプ、３０…圧力スイッチ、４０…コントローラ、４２…記憶部、５０…入力操作部、１００…真空チャンバ、４１１…演算部、４１２…起動制御部、４１３…計時部

Claims (6)

1. ターボ分子ポンプと、
   前記ターボ分子ポンプの排気側に接続された補助ポンプと、
   前記補助ポンプの起動時から前記補助ポンプの吸気口側圧力がターボ分子ポンプ起動可能圧力よりも高く大気圧よりも低い所定圧力となるまでの第１の経過時間を計測する計測部と、
   前記計測部で計測された前記第１の経過時間と、前記大気圧と、前記所定圧力とに基づいて、前記補助ポンプの起動時から前記吸気口側圧力が前記ターボ分子ポンプ起動可能圧力となるまでの第２の経過時間を算出する演算部と、
   前記補助ポンプの起動時から前記第２の経過時間が経過したときに前記ターボ分子ポンプを起動する起動制御部と、を備える真空排気装置。
2. 請求項１に記載の真空排気装置において、
   前記計測部は、
   前記補助ポンプの吸気口側圧力を測定する圧力計または前記吸気口側圧力と大気圧との差圧を測定する差圧計と、
   前記補助ポンプの起動から前記圧力計の測定圧力が前記ターボ分子ポンプ起動可能圧力よりも高い所定圧力に達するまでの時間、または、前記補助ポンプの起動から前記差圧計の測定差圧が前記所定圧力と大気圧との差圧に達するまでの時間を、前記第１の経過時間として計時する計時部と、を備える真空排気装置。
3. 請求項１に記載の真空排気装置において、
   前記計測部は、
   前記補助ポンプの吸気口側圧力と大気圧との差圧が、前記ターボ分子ポンプ起動可能圧力よりも高い所定圧力と大気圧との差圧に達したことを報知する信号を出力する圧力スイッチと、
   前記補助ポンプの起動から前記圧力スイッチから前記信号が出力されるまでの時間を前記第１の経過時間として計時する計時部と、を備える真空排気装置。
4. 請求項２または３に記載の真空排気装置において、
   前記所定圧力と大気圧との差圧は－７５ｋＰａから－９５ｋＰａまでの範囲に設定される、真空排気装置。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載の真空排気装置において、
   前記第１の経過時間をｔ１、大気圧をＰ０、前記所定圧力をＰ１、前記ターボ分子ポンプ起動可能圧力をＰ２および前記第２の経過時間をｔ２としたとき、ｔ２は下記式に基づいて算出される、
   ｔ２＝｛log _e(Ｐ０/Ｐ２）/ log _e(Ｐ０/Ｐ１）｝×ｔ１
   真空排気装置。
6. ターボ分子ポンプと、前記ターボ分子ポンプの排気側に接続された補助ポンプとを備える真空排気装置の起動方法であって、
   前記補助ポンプの起動時から前記補助ポンプの吸気口側圧力がターボ分子ポンプ起動可能圧力よりも高く大気圧よりも低い所定圧力となるまでの第１の経過時間を計測し、
   前記第１の経過時間と、前記大気圧と、前記所定圧力とに基づいて、前記補助ポンプの起動時から前記吸気口側圧力が前記ターボ分子ポンプ起動可能圧力となるまでの第２の経過時間を算出し、
   前記補助ポンプの起動時から前記第２の経過時間が経過したときに前記ターボ分子ポンプを起動する、真空排気装置の起動方法。

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