JP7480517B2 - ポンプ監視装置および真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ監視装置および真空ポンプに関する。

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、プロセスチャンバを真空ポンプにより排気しつつプロセスガスを導入して、所定のプロセス圧力に維持して処理を行う。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堆積物検知装置が開示されている。特許文献１に開示されている堆積物検知装置では、以下のような処理を行って警告を発するようにしている。すなわち、初期処理における所定時間内にモータ電流値を複数回読み込み、それらの合計値を読み込み回数で除算してモータ電流初期値を求める。同様に、事後処理における所定時間内にモータ電流値を複数回読み込み、それらの合計値を読み込み回数で除算してモータ電流現在値を求める。モータ電流現在値からモータ電流初期値を減算したモータ電流変化量を、警告レベル値と比較することにより警告を発する。

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。

本発明の態様によるポンプ監視装置は、同一のプロセスが時系列的に複数回繰り返し行われるプロセスチャンバを排気する真空ポンプのポンプ監視装置であって、前記真空ポンプの運転状態を表す物理量を取得する取得部と、取得した前記物理量に基づいて、物理量の時系列変化を表す実測波形データを生成する演算部と、複数の前記プロセスに関して、前記プロセスの開始から終了までの１プロセス期間内に設定された所定期間の実測波形データに基づく実測波形画像をそれぞれ形成し、その複数の実測波形画像を予め設定された表示形式で表示装置の一表示画面に表示させる表示制御部と、を備える。
本発明の態様による真空ポンプは、ロータ、ステータ、およびロータを回転駆動するモータを有するポンプ本体と、前記ポンプ監視装置を含み、前記モータを駆動制御するポンプコントローラと、を備える。

本発明によれば、真空ポンプの異常を判定する際の誤判定を防止することができる。

図１は、実施の形態におけるポンプ監視装置を搭載する真空処理装置の概略構成を示す図である。 図２は、ポンプ本体の詳細を示す断面図である。 図３は、真空ポンプの構成と監視装置の構成を示すブロック図である。 図４は、モータ電流値の時系列波形の一例を示す図である。 図５は、データ生成処理の一例を示すフローチャートである。 図６は、表示制御処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、表示形式Ａによる画像表示を示す図である。 図８は、表示形式Ｂによる画像表示を示す図である。 図９は、表示形式Ｃによる画像表示を示す図である。 図１０は、表示形式Ｃによる画像表示を示す図である。 図１１は、ピークホールド表示を示す図である。 図１２は、表示形式Ａの変形例を示す図である。 図１３は、監視機能をポンプコントローラに担わせた場合の構成を示すブロック図である。

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。図１は、実施の形態におけるポンプ監視装置を搭載する真空処理装置１０の概略構成を示す図である。真空処理装置１０は、たとえばエッチング処理装置や成膜処理装置である。真空ポンプ１はバルブ３を介してプロセスチャンバ２に取り付けられている。真空ポンプ１は、ポンプ本体１１と、ポンプ本体１１を駆動制御するポンプコントローラ１２とを備えている。ポンプコントローラ１２には、真空ポンプ１の状態を監視する監視装置５が接続されている。なお、図１に示す例では、監視装置５には１台のポンプコントローラ１２に接続されているが、複数台のポンプコントローラ１２に接続して複数の真空ポンプ１を監視するようにしても良い。

真空処理装置１０は、真空ポンプ１およびバルブ３を含む真空処理装置１０全体を制御するメインコントローラ１００を備える。真空ポンプ１のポンプコントローラ１２、バルブ３、および監視装置５は、通信ライン４０を介してメインコントローラ１００に接続されている。監視装置５は、真空ポンプ１が異常か否かを監視している。本明細書におけるポンプ異常の例としては、ポンプ本体１１の内部に堆積する反応生成物の量が許容量を超えた場合である。

図２は、ポンプ本体１１の詳細を示す断面図である。本実施の形態における真空ポンプ１は磁気軸受式のターボ分子ポンプであり、ポンプ本体１１には磁気軸受により磁気浮上支持される回転体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。

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、固定側には複数段の固定翼ステータ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４ｂの外周面にネジ溝を形成する形式がある。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。

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。なお、本実施の形態における磁気軸受１７Ａ～１７Ｃでは専用の変位センサによりロータシャフト１５の浮上位置を検出する方式としたが、専用の変位センサに代えて電磁石電流にセンサキャリア成分を重畳して変位を検出する、セルフセンシング方式（センサレス方式とも呼ばれる）の磁気軸受としても良い。

ベース６０には、吸気口６１ａが形成されたポンプケーシング６１がボルト固定されている。ベース６０の排気口６０ａには排気ポート６５が設けられ、この排気ポート６５に補助ポンプが接続される。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ポート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。

図３は、真空ポンプ１の構成と監視装置５の構成を示すブロック図である。図２にも示したように、真空ポンプ１のポンプ本体１１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。ポンプコントローラ１２は、磁気軸受制御部（ＭＢ制御部）２２およびモータ制御部２３を備える。なお、図３では、図２のラジアル磁気軸受１７Ａ，１７Ｂおよびアキシャル磁気軸受１７Ｃを、まとめて磁気軸受１７と記載した。

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フィードバック制御する。ガス流量が大きくなるとポンプロータ１４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。このように、一連のプロセスが行われている状態では、モータ制御部２３は回転速度を定格回転速度に維持する定常運転制御を行っている。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。

監視装置５は、プロセスチャンバ２に取り付けられた真空ポンプ１の状態を監視する装置である。監視装置５は、データ取得部５１と、演算部５２と、表示部５４と、表示制御部５３と、監視装置５にユーザが指令を入力するための操作部５５と、記憶部５６とを備えている。監視装置５は、ＣＰＵと、記憶部５６を構成するＲＡＭやＲＯＭ等のメモリおよびハードディスク等の記録媒体と、を備えている。ＣＰＵは、記憶部５６に格納されているプログラムに従い、データ取得部５１、演算部５２および表示制御部５３として機能する。

なお、表示部５４は、監視装置５とは別に設けられていても良い。また、図１３のようにデータ取得部５１、演算部５２、表示制御部５３、操作部５５および記憶部５６をポンプコントローラ１２に組み込み、監視装置５の機能をポンプコントローラ１２に担わせても良い。さらにまた、監視装置５から波形画像データ等をメインコントローラ１００に出力して、メインコントローラ１００の表示部に波形画像を表示しても良いし、メインコントローラ１００が監視装置５を含む構成としても良い。

本実施の形態では、真空ポンプ１を監視するための物理量として、真空ポンプ１のモータ電流値を用いる場合について説明する。データ取得部５１は、モータ制御部２３で検出されているモータ電流値をポンプコントローラ１２から取得する。モータ電流値は、予め設定された所定のサンプリング間隔で取得される。演算部５２は、データ取得部５１で取得したモータ電流値に基づいて、後述するモータ電流値の実測波形データ、基準波形データおよびピークホールド波形データ等を生成する。表示制御部５３は、演算部５２で生成されたデータに基づく画像を、操作部５５を介して入力されたユーザ指令に基づく表示形式で表示部５４に表示する。記憶部５６には、データ取得部５１で取得したデータ、演算部５２で生成したデータ、上述したプログラム等が記憶される。

図４は、真空処理装置１０において同一真空処理プロセス、たとえば複数枚の基板に対してエッチングプロセスを連続して繰り返し行っているときのモータ電流値の時系列波形の一例を示す図である。時刻ｔ１～ｔ２の期間Ｐ１において１枚目の基板に対するプロセスが行われ、時刻ｔ２～ｔ３の期間Ｐ２において２枚目の基板に対するプロセスが行われ、時刻ｔ３～ｔ４の期間Ｐ３において３枚目の基板に対するプロセスが行われる。同一プロセスが繰り返し行われるので、各期間Ｐ１～Ｐ３のモータ電流値の時系列波形はほぼ同じ波形になっている。以下では、この期間のことをプロセス期間と呼ぶことにする。

時刻ｔ１において、プロセスチャンバ２に１枚目の基板が搬入され、プロセスチャンバ２が真空ポンプ１により排気されるとモータ電流値が急上昇し、モータ電流値は時刻ｔ１ａで最大値となり時刻ｔ１ｂまで低下する。その後、時刻ｔ１ｂからプロセスガスが導入されてモータ電流値は上昇して時刻ｔ１ｃで最大値となる。時刻ｔ１ｃから時刻ｔ１ｄまでは、一定のプロセス圧力によりプロセス処理が行われるので、一定のモータ電流値となる。時刻ｔ１ｄで１枚目の基板に対するプロセス処理が終了し、プロセスガスの導入が停止されるとモータ電流値は急激に低下し、時刻ｔ１ｅの位置まで低下する。その後、モータ電流値は時刻ｔ１ｆ、ｔ１ｇに２つのピークをとり、時刻ｔ１ｇのピークから急激に低下して時刻ｔ２の値まで低下する。この間に１枚目の基板が搬出され、２枚目の基板が搬入される。時刻ｔ２から始まる２枚目の基板に対するプロセス期間Ｐ２、および時刻ｔ３から始まる３枚目の基板に対するプロセス期間Ｐ３でも、モータ電流値はプロセス期間Ｐ１と同様の変化を示す。

図４において、実線Ｌ１で示す波形は実測したモータ電流値の波形（以下、実測波形と呼ぶ）であり、破線Ｌ２で示す波形は比較の基準となるモータ電流値の波形（以下、基準波形と呼ぶ）である。プロセス処理は、真空ポンプ１が起動されて定格回転数に達した後に開始される。後述するように、基準波形は、ポンプ運転開始後の所定期間内における複数回のプロセス処理において取得されたモータ電流値に基づいて設定される。所定期間は、生成物堆積がほぼ生じていないポンプ運転開始後の初期期間において設定される。

（基準波形データと実測波形データの生成）
図５は、監視装置５の演算部５２におけるデータ生成処理の一例を示すフローチャートである。この手順は、記憶部５６に記憶されているデータ生成処理プログラムを、監視装置５の起動に伴って起動することにより実行される。なお、演算部５２で生成されるデータとしては、例えば、計測されたモータ電流値に基づく実測波形データ（図４のＬ１）と、その実測波形データに基づいて加工生成される波形データがある。加工生成される波形データとしては、平均化処理を施して生成される基準波形データ（図４のＬ２）や、逐次生成される実測波形データのピークホールド波形を示すデータ（後述する図１１（ａ），図１１（ｂ）のＬph）などがある。図５では、実測波形データおよび基準波形データを生成する場合を例に示した。

真空処理装置１０のメインコントローラ１００からの指令により真空ポンプ１が起動すると、真空ポンプ１の起動に伴って監視装置５も起動する。監視装置５が起動すると、図５の処置のプログラムが実行される。ステップＳ１では、真空ポンプ１のロータ回転駆動が開始されたか否か、すなわち、真空ポンプ１がスタートされたか否かを判定する。ステップＳ１でロータ回転駆動が開始されたと判定されると、ステップＳ２に進んでモータ電流値のサンプリングが開始される。サンプリングされたモータ電流値は、記憶部５６に蓄積される。ステップＳ３では、モータ電流値のサンプリングを開始してからＮ個のプロセス期間が経過したか否かを判定する。すなわち、基準波形データの生成に必要なＮプロセス期間分のモータ電流値が、サンプリングされたか否かを判定する。

図４において、真空ポンプ１の回転がスタートされて、ｔ＝ｔ１に最初のプロセスが開始されると仮定する。プロセス期間中、モータ電流値には複数の極小値が生じるが、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４・・・において最も値の小さな極小値（Ｉ≒Ｉ_０）が生じる。この極小値Ｉ≒Ｉ_０は、図４に示すように各プロセス期間の開始時に取得されるので、極小値Ｉ≒Ｉ_０が３回得られた時点ではプロセス期間２つ分のモータ電流値データがサンプリングされたことになる。例えば、基準波形データ生成にプロセスＮ回分のモータ電流値データが必要であると仮定した場合、極小値Ｉ≒Ｉ_０が（Ｎ＋１）回得られるまでにサンプリングされたモータ電流値データを基準波形データ生成に使用する。すなわち、ステップＳ３では、サンプリングされた複数のモータ電流値データにおいて電流値Ｉ≒Ｉ_０のものが（Ｎ＋１）個になった時点で、ｙｅｓと判定される。

ステップＳ３でＮプロセス期間分のモータ電流値データが取得されたと判定されると、ステップＳ４に進んで１プロセス期間の時間Δｔを決定する。具体的には、電流値Ｉ≒Ｉ_０であるモータ電流値データの取得時間間隔が１プロセス期間の時間Δｔに相当するので、（Ｎ＋１）番目の電流値Ｉ≒Ｉ_０のサンプリング時刻と１番目の電流値Ｉ≒Ｉ_０のサンプリング時刻との差分値に１／Ｎを乗算することで、１プロセス期間の時間Δｔが算出される。算出された１プロセス期間の時間Δｔは、記憶部５６に記憶される。

ステップＳ５では、記憶部５６に蓄積されたＮプロセス期間分のモータ電流値データに基づいて、基準波形データを生成する。まず、Ｎプロセス期間分のモータ電流値データを、１プロセス期間毎のモータ電流値データにグループ化する。すなわち、電流値Ｉ≒Ｉ_０が取得された時刻から１プロセス期間の時間Δｔが経過するまでに取得された複数のモータ電流値データを、１プロセス期間のモータ電流値データとしてグループ化する。そして、Ｎプロセス期間分のＮ個のモータ電流値データ群に対して、例えば、プロセス期間内の同一サンプリングタイミングのモータ電流値得データの間で平均値をとることで、平均化された１プロセス期間分のモータ電流値データ群が得られる。この１プロセス期間分のモータ電流値データ群が基準波形データに相当する。算出された基準波形データは、記憶部５６に記憶される。

ステップＳ６では、サンプリングされて記憶部５６に蓄積された複数のモータ電流値データを、１プロセス期間毎のモータ電流値データ群にグループ化することで、実測波形データを生成する。すなわち、電流値Ｉ≒Ｉ_０のモータ電流値データのサンプリング時刻から１プロセス期間の時間Δｔが経過するまでに取得された複数のモータ電流値データを、１プロセス期間のモータ電流値データ群としてグループ化する。このグループ化されたモータ電流値データ群が実測波形データに相当する。

ステップＳ７では真空ポンプ１が停止されたか否かを判定する。ステップＳ７において、真空ポンプ１が停止していないと判定されるとステップＳ６へ戻り、ポンプ停止と判定されると一連のデータ処理を終了する。すなわち、真空処理装置１０における一連のプロセス処理が停止されて真空ポンプが停止されるまで、実測波形データ生成処理が繰り返し実行される。そして、１プロセス期間分のモータ電流値データ群が新たに取得される度に、新たな１プロセス期間分の実測波形データが算出され、記憶部５６に蓄積される。

なお、真空ポンプ１が停止されたか否かの判定は、例えば、サンプリングされたモータ電流値がゼロとなったことを検出することでポンプ停止と判断する。また、ポンプスタートおよびポンプ停止の信号がメインコントローラ１００から入力されるような構成とし、ポンプ停止信号の受信でポンプ停止と判断しても良い。

（表示部５４への画像表示の説明）
監視装置５の表示制御部５３（図３参照）は、生成された監視用画像データに基づく表示画像の表示部５４への表示を制御する。表示制御部５３は、ユーザが操作部５５を操作して入力された表示指令に基づく表示形式により、表示画像を表示部５４に表示する。

図６は、表示制御部５３による表示制御処理の一例を示すフローチャートである。この手順は、記憶部５６に記憶されている表示制御プログラムを、監視装置５の起動に伴って起動することにより実行される。なお、図６では、３種類の表示形式Ａ，Ｂ，Ｃがある場合を例に示した。

ステップＳ１０では、入力された表示指令が表示形式Ａか否かを判定する。ステップＳ１０で表示指令が表示形式Ａであると判定されると、ステップＳ１１へ進んで表示形式Ａで波形画像を表示する。ステップＳ１０で表示指令が表示形式Ａ以外であると判定されると、ステップＳ１２へ進んで表示指令が表示形式Ｂか否かを判定する。ステップＳ１２で表示指令が表示形式Ｂであると判定されると、ステップＳ１３へ進んで表示形式Ｂで波形画像を表示する。ステップＳ１２で表示指令が表示形式Ｂ以外であると判定されると、ステップＳ１４へ進んで表示形式Ｃで波形画像を表示する。

なお、図６に示す例では、操作部５５からの表示指令に基づいて、複数の表示形式Ａ～Ｃからいずれか一つを選択して表示する構成としたが、いずれか一つの表示形式でのみ表示する構成としても良い。例えば、表示形式Ａによる表示のみ可能な監視装置でもよい。

図７は、表示形式Ａによる画像表示を示す図である。表示形式Ａでは、現在から過去に遡る３枚の実測波形Ｌ１３、Ｌ１２，Ｌ１１が、波形画像No.1～No.3として表示部５４の表示領域である表示画面５４ａの左右方向に並べて表示されている。波形画像No.1は直近に得られた最新の実測波形Ｌ１３あって、１サイクル過去の実測波形Ｌ１２は左隣に波形画像No.2として表示され、２サイクル過去の実測波形Ｌ１１はさらに左隣に波形画像No.3として表示される。図７に示す状態から、実測波形Ｌ１３の１サイクル後の実測波形（実測波形Ｌ１４と表す）が新たに得られた場合には、波形画像No.1として実測波形Ｌ１４が表示され、波形画像No.2，No.3として実測波形Ｌ１３，Ｌ１２がそれぞれ表示される。

図７において、実測波形Ｌ１１，Ｌ１３はほぼ同一の波形形状であるが、実測波形Ｌ１２では符号５４３で示す部分の形状が他の実測波形Ｌ１１と異なっている。ユーザは、３枚の実測波形Ｌ１３、Ｌ１２，Ｌ１１を観察して比較することにより、実測波形の相違からポンプに異常が生じているか否かを判定する。例えば、生成物堆積が許容範囲内か否かを判定する。このような表示画像から波形の異常を判断する場合、プロセス期間の波形全体を目視で比較することができるので、波形形状の相違がプロセス期間のいずれの領域にある場合でも、その相違点を容易に見つけることができる。そのため、ポンプ異常の見落としを防止することができる。

一方、特許文献１に記載の従来の技術では、初期処理および事後処理の各々において、プロセス期間の所定時間内に複数回取得されるモータ電流値の平均値を求め、それらの差であるモータ電流変化量と警告レベル値と比較することにより警告を発している。そのため、所定時間以外の期間においてモータ電流変化量が大きくなる状況が生じても、見落とされてしまうことになるが、本実施の形態では、上述のようにプロセス期間の波形全体を画像として比較することができ、従来のような見落としによる誤判定を防止することができる。

図７において、表示画面５４ａ内の下部領域には、操作部５５として、タッチパネル式の操作ボタン５５ａ，５５ｂ，５５ｃが表示されている。操作ボタン５５ａは、表示状態を１サイクル分だけ戻す操作ボタンである。図７の表示状態で操作ボタン５５ａを１回押すと、波形画像No.1～No.3として１サイクル分だけ過去の実測波形、すなわち、実測波形Ｌ１２，Ｌ１１と実測波形Ｌ１１よりも１サイクル前に得られた実測波形とが波形画像No.1，No.2，No.3として順に表示される。その状態から、実測波形を１サイクル分だけ進める操作ボタン５５ｃを操作すると、図７の表示状態に戻る。

なお、図７の最新の表示状態では、その状態から先の（未来の）表示状態は表示不可能なので、操作ボタン５５ｃが破線で示されていて操作不可であることを示している。また、操作ボタン５５ｂは、最新の表示状態に戻す操作ボタンである。操作ボタン５５ａまたは５５ｃを操作して表示状態を変更した後、操作ボタン５５ｂを押すと最新の表示状態（図７の表示状態）に戻る。

図８は、表示形式Ｂによる画像表示を示す図である。表示形式Ｂでは、現在から過去に遡る３枚の波形画像No.1，NO.2，No.3を同一表示領域に重ねて表示するようにした。なお、図８では、重複表示されている波形画像No.1～No.3が認識できるように、それらをずらして表示している。波形画像No.1には実測波形Ｌ１３が表示され、波形画像No.2には実測波形Ｌ１２が表示され、波形画像No.3には実測波形Ｌ１１が表示されている。この場合、比較すべき複数の実測波形Ｌ１１～Ｌ１３が重ねて表示されているので、図７のように左右に並べて表示する場合に比べて波形形状の相違が見分け易くなる。図８の表示状態において操作ボタン５５ａを押すと表示が１サイクル分だけ過去に遡り、実測波形Ｌ１３，Ｌ１２，Ｌ１１に代えて、実測波形Ｌ１２，Ｌ１１と実測波形Ｌ１１よりも１サイクル前の実測波形が、波形画像No.1～No.3として表示される。

図９は、表示形式Ｃによる画像表示を示す図である。表示形式Ｃでは、実測波形が表示された波形画像No.1と、基準波形Ｌ２が表示された波形画像No.2とを重ねて表示するようにした。図９に示す例では、波形画像No.1には直近の実測波形Ｌ１３が表示されている。表示形式Ｃでは、実測波形を、生成物堆積がほとんどないポンプ使用初期状態の基準波形Ｌ２と比較表示するようにしているので、実測波形の基準波形Ｌ２からの乖離によって生成物堆積状態の状況や推移を容易に認識することができる。図９の表示状態において操作ボタン５５ａを押すと、図１０のように１サイクル前の実測波形Ｌ１２が波形画像No.1として表示される。波形画像No.2は基準波形Ｌ２のままである。

図１０では、操作ボタン５５ｃは実線で表示されていて、操作可能であることを示している。なお、図９、１０に示す例では、実測波形が表示された一つの波形画像No.1に対して基準波形Ｌ２が表示された波形画像No.2を重ねて表示したが、図８のような実測波形が表示された複数の波形画像に対して、基準波形Ｌ２が表示された波形画像を重ねて表示しても良い。

表示部５４における複数の波形画像を表示する表示形式は、上述した表示形式Ａ～Ｃに限定されず、種々の形態が可能である。例えば、図８のように複数の波形画像を同時に重ねて表示する代わりに、複数の波形画像を目視で比較しやすい所定時間間隔（例えば、１秒間隔）で順に表示するようにしても良い。その際に、図９，１０のように基準波形Ｌ２も合わせて表示しても良い。

また、図１１に示すようなピークホールド波形Ｌphが表示された波形画像を、基準波形画像の一つとして表示するようにしても良い。なお、ピークホールド波形Ｌphのデータであるピークホールド波形データは、演算部５２で生成される。図１１（ａ）では、ピークホールド波形Ｌphが表示された波形画像No.1と、実測波形Ｌ１１が表示された波形画像No.2と、基準波形Ｌ２が表示された波形画像No.3とが重ねて表示されている。図１１（ｂ）では、ピークホールド波形Ｌphが表示された波形画像No.1と、実測波形Ｌ１２が表示された波形画像No.2と、基準波形Ｌ２が表示された波形画像No.3とが重ねて表示されている。図１１（ａ）は実測波形Ｌ１１が取得された時刻ｔのときの表示であり、図１１（ｂ）は１サイクル後の実測波形Ｌ１２が取得された時刻ｔ＋Δｔにおける表示である。

図１１（ａ）では、実測波形Ｌ１１の符号ｐ１０で示す部分の値（電流値）は、実測波形Ｌ１１が得られる前のピークホールド波形の値よりも大きくなっている場合を示した。そのため、実測波形Ｌ１１が得られたことにより、ピークホールド波形Ｌphは符号ｐ１０で示す領域の値が実測波形Ｌ１１の値に更新されている。さらに、図１１（ｂ）の実測波形Ｌ１２が得られると、実測波形Ｌ１２のｐ１１で示す領域の値は、図１１（ａ）のピークホールド波形Ｌphの同一領域における値よりも大きい。そのため、図１１（ｂ）のピークホールド波形Ｌphでは、図１１（ａ）に示すピークホールド波形Ｌphに対して符号ｐ１１で示す領域の値（波形）が更新されている。

このように、ピークホールド波形Ｌphは、計測開始から現在までの実測波形の各時刻におけるプロセス期間における各時刻のピーク値で構成される波形である。ピークホールド波形Ｌphを表示することにより、生成物堆積によるモータ電流値の増加の推移を容易に認識することができる。

（変形例１）
図１２に示す表示形式は、図７に示す表示形式Ａの変形例である。図１２に示す表示形式では、直近の実測波形Ｌ２０から過去に遡った実測波形Ｌ１１までの１０の実測波形Ｌ１１～Ｌ２０を、図１２（ａ）～図１２（ｃ）に示すように表示する。図１２（ａ）が表示されてから所定時間（例えば、１秒）が経過すると、図１２（ｂ）の表示に切り替わり、さらに所定時間が経過すると図１２（ｃ）の表示に切り替わる。図１２（ａ）では、実測波形Ｌ２０，Ｌ１９，Ｌ１８が図示右側から順に波形画像No.1，No.2，No.3として表示されている。図１２（ｂ）では、実測波形Ｌ２０，Ｌ１９，Ｌ１８のそれぞれに対して１サイクル分だけ前の実測波形Ｌ１９，Ｌ１８，Ｌ１７が、波形画像No.1，No.2，No.3として表示されている。さらに、図１２（ｃ）では、実測波形Ｌ１９，Ｌ１８，Ｌ１７のそれぞれに対して１サイクル分だけ前の実測波形Ｌ１８，Ｌ１７，Ｌ１６が、波形画像No.1，No.2，No.3として表示されている。

図１２に示す表示形式では、所定時間が経過する度に、１サイクル分だけ前の実測波形が波形画像No.1，No.2，No.3として表示され、最終的に、図１２（ａ）が表示されてから（所定時間）×７だけの時間が経過すると、実測波形Ｌ１３，Ｌ１２，Ｌ１１が波形画像No.1，No.2，No.3として表示されることになる。その結果、２０の実測波形Ｌ１１～Ｌ２０を目視で比較することができる。

なお、図８に示す表示形式Ｂについても、その変形例として、複数の実測波形Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３を所定時間間隔で時系列に表示するようにしても良い。

上述した実施の形態では、表示部５４に表示された複数の波形画像を目視により観察してポンプ異常を判断した。しかし、監視装置５にポンプ異常判断部を設けて、そのポンプ異常判断部においてプロセス期間全域における波形画像の波形形状（例えば、実測波形データの波形形状と基準波形データの波形形状）を比較し、波形形状の相違からポンプ異常判断を行っても良い。

（変形例２）
真空ポンプ１を監視するための物理量としては、上述したモータ電流値に限らず、モータ回転数、磁気軸受け制御の制御電流値なども使用することができる。これらの物理量は、生成物堆積によるポンプ負荷の変化を示す指標として利用することができる。

（変形例３）
上述した実施の形態では、プロセスが開始された後に得られるＮプロセス期間分のモータ電流値データに基づいて基準波形データを生成して記憶部５６に格納し、その基準波形データに基づいて基準波形Ｌ２を表示するようにした。この基準波形Ｌ２は、次回のポンプメンテナンス後のプロセス開始後の基準波形Ｌ２として利用することができる。すなわち、ポンプメンテナンス後にプロセスを開始したならば、記憶部５６に記憶されている基準波形データにより基準波形Ｌ２を表示して実測波形との比較を行う。

上述した例示的な実施の形態および変形例は、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］一態様に係るポンプ監視装置は、同一のプロセスが時系列的に複数回繰り返し行われるプロセスチャンバを排気する真空ポンプのポンプ監視装置であって、前記真空ポンプの運転状態を表す物理量を取得する取得部と、取得した前記物理量に基づいて、物理量の時系列変化を表す実測波形データを生成する演算部と、複数の前記プロセスに関して、前記プロセスの開始から終了までの１プロセス期間内に設定された所定期間の実測波形データに基づく実測波形画像をそれぞれ形成し、その複数の実測波形画像を予め設定された表示形式で表示装置の一表示画面に表示させる表示制御部と、を備える。

例えば、監視装置５においては、データ取得部５１、演算部５２および表示制御部５３が取得部、演算部、表示制御部に相当する。表示制御部５３は、図７に示すような複数の波形画像No.1～No.3を表示部５４の表示画面５４ａに表示させるので、波形全体を観察して複数の波形画像を比較することができる。その結果、波形形状の相違がプロセス期間のいずれの領域にある場合でも、その相違点を容易に見つけることができ、ポンプ異常の見落としを防止することができる。

なお、上述した実施形態では、１プロセス期間内に設定された所定期間として、１プロセス期間（図４の期間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３など）そのものを用いたが、例えば、図４の１プロセス期間内の時刻ｔ１から時刻ｔ１ｅまでに相当する期間を所定期間としても良い。

［２］上記［１］に記載のポンプ監視装置において、前記表示制御部は前記予め設定された表示形式として複数の表示形式を有し、前記複数の表示形式の内の一つを、前記表示装置の一表示画面に表示させる表示形式として設定する設定部を備える。例えば、図６に示すように、表示指令に応じて表示形式Ａ～Ｃのいずれかを表示可能な構成とすることで、より比較しやすい表示形式を選択することができる。

［３］上記［１］または［２］に記載のポンプ監視装置において、前記表示装置に表示させる表示形式は、複数の前記プロセスに関する複数の実測波形画像を、前記表示装置の一表示画面に複数並べて表示する第１の表示形式、複数の前記プロセスに関する複数の実測波形画像を、前記表示装置の一表示画面に共通の時間軸で複数重ね合わせて表示する第２の表示形式、および、前記プロセスに関する実測波形画像とその実測波形画像に対する比較基準としての基準波形画像とを、前記表示装置の一表示画面に共通の時間軸で複数重ね合わせて表示する第３の表示形式のいずれかである。

例えば、図７に示す表示形式Ａが第１の表示形式に、図８に示す表示形式Ｂが第２の表示形式に、図９に示す表示形式Ｃが第３の表示形式にそれぞれ相当する。図７の表示形式Ａでは、それぞれ１プロセス期間に取得されたモータ電流値に基づく実測波形Ｌ１３，Ｌ１２，Ｌ３が一つの表示画面５４ａに並べて表示されている。そのため、同じプロセスタイミングにおけるモータ電流値の比較が容易であり、相違点を見つけやすい。さらに、図８の示す表示形式Ｂのように、複数の波形画像No.1～No.3を一つの表示画面５４ａに共通の時間軸で重ね合わせて表示することで、波形の相違が際立って見える。また、図９の表示形式Ｃのように、実測波形Ｌ１３が表示された波形画像No.1と基準波形Ｌ２が表示された波形画像No.2とを一つの表示画面５４ａに共通の時間軸で重ねて表示することで、実測波形の基準波形Ｌ２からの乖離にから、生成物堆積状態の状況や推移を容易に認識することができる。もちろん、１プロセス期間の全てではなく、１プロセス期間の内のモータ電流値の相違が発生し易い期間の波形を表示しても良い。

［４］上記［３］に記載のポンプ監視装置において、前記演算部は、予め定めた所定期間内の複数のプロセス期間の実測波形データに基づいて、１プロセス期間における基準波形データをさらに生成し、前記表示制御部は、前記基準波形データに基づいて前記基準波形画像を表示させる。複数のプロセス期間の実測波形データに基づいて基準波形データを演算し、その基準波形データに基づいて前記基準波形画像を表示させるので、基準波形画像を予め設定しておく必要がない。

［５］上記［３］に記載のポンプ監視装置において、前記演算部は、複数の異なるプロセス期間の実測波形データから、同一プロセスタイミングにおける複数の物理量から最大値の物理量を抽出して得られるピークホールド波形データをさらに生成し、前記表示制御部は、前記ピークホールド波形データに基づいて前記基準波形画像を表示させる。例えば、図１１（ａ）に示すように、ピークホールド波形Ｌphが表示された波形画像No.1と、実測波形Ｌ１１が表示された波形画像No.2とを重ねて表示することで、生成物堆積によるモータ電流値の増加の推移を容易に認識することができる。

［６］上記［１］から［５］までのいずれか一項に記載のポンプ監視装置において、前記物理量は、前記真空ポンプのロータを回転駆動するモータの電流値、または、前記ロータを支持する磁気軸受におけるロータ変位計測値である。生成物堆積によりモータの電流値は変化するので、物理量としてモータ電流値を使用することにより、生成物堆積の状況を適切に把握することができる。また、生成物堆積によるロータ位置の変化を、磁気軸受１７Ａ～１７Ｃにおけるロータ変位計測値を用いて検出し、そのロータ変位計測値をモータ電流値に代えて物理量として使用しても良い。

［７］一態様に係る真空ポンプは、ロータ、ステータ、およびロータを回転駆動するモータを有するポンプ本体と、前記ポンプ監視装置を含み、前記モータを駆動制御するポンプコントローラと、を備える。

以上では、プロセスガスの不純物成分がロータなどに付着して起こるポンプ負荷の増大を一例として説明した。しかし、本発明のように、基準波形と実測波形の比較からポンプ負荷増大に伴うポンプ異常を監視する装置は、生成物堆積に起因するポンプ負荷の増大に限らず、他の要因によるポンプ負荷が増大する事象を監視する場合にも適用することができる。

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…真空ポンプ、２…プロセスチャンバ、５…監視装置、１０…真空処理装置、１１…ポンプ本体、１２…ポンプコントローラ、１４…ポンプロータ、１６…モータ、５１…データ取得部、５２…演算部、５３…表示制御部、５４…表示部、５４ａ…表示画面、５５…操作部、５６…記憶部、６２…固定翼ステータ、６４…ネジステータ、１００…メインコントローラ

Claims (1)

1. 同一のプロセスが時系列的に複数回繰り返し行われるプロセスチャンバを排気する真空ポンプのポンプ監視装置であって、
   前記真空ポンプの運転状態を表す物理量を取得する取得部と、
   取得した前記物理量に基づいて、物理量の時系列変化を表す実測波形データを生成する演算部と、
   複数の前記プロセスに関して、前記プロセスの開始から終了までの１プロセス期間内に設定された所定期間の実測波形データに基づく実測波形画像をそれぞれ形成し、その複数の実測波形画像を予め設定された表示形式で表示装置の一表示画面に表示させる表示制御部と、を備え、
   前記表示装置に表示させる表示形式は、
   複数の前記プロセスに関する複数の実測波形画像を、前記表示装置の一表示画面に複数並べて表示する第１の表示形式、
   複数の前記プロセスに関する複数の実測波形画像を、前記表示装置の一表示画面に共通の時間軸で複数重ね合わせて表示する第２の表示形式、
   および、前記プロセスに関する実測波形画像とその実測波形画像に対する比較基準としての基準波形画像とを、前記表示装置の一表示画面に共通の時間軸で複数重ね合わせて表示する第３の表示形式のいずれかであり、
   前記演算部は、複数の前記プロセスに関して、１プロセス期間内の同一時刻における複数の前記物理量の内の最大値の物理量を１プロセス期間に亘って抽出して得られるピークホールド波形データを取得し、
   前記表示制御部は、前記ピークホールド波形データに基づいて前記基準波形画像を表示させる、ポンプ監視装置。

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