JP2020041455A - ポンプ監視装置および真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ異常を精度よく判定するポンプ監視装置の提供。【解決手段】ポンプ監視装置は、処理対象に対して各種プロセスを施すプロセスチャンバ内を排気する真空ポンプ１の監視装置であって、真空ポンプ１の運転状態を表す物理量を取得する取得部２４ａと、モータ電流値の実測波形と基準波形とを比較する比較部２４ｄと、比較部２４ｄでの比較結果に基づいて真空ポンプ１の負荷を判定する判定部２４ｅとを備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、ポンプ監視装置およびポンプ監視装置を搭載する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、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。

（１）本発明によるポンプ監視装置は、処理対象に対して各種プロセスを施すプロセスチャンバ内を排気する真空ポンプの監視装置であって、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、前記物理量の実測波形と基準波形とを比較する比較部と、比較部での比較結果に基づいて真空ポンプの負荷増大による異常を判定する判定する判定部とを備えている。
（２）ポンプ監視装置の上記比較部は、好ましくは、前記プロセスに応じて選択された前記基準波形を前記実測波形と比較する。
（３）ポンプ監視装置の前記基準波形は、好ましくは、前記真空ポンプを起動した後の所定時間内における前記物理量の信号波形に基づいて取得される。
（４）ポンプ監視装置の前記比較部は、好ましくは、一つのプロセスでの物理量が最大となる時間幅内の前記実測波形と前記基準波形について、前記実測波形と前記基準波形における物理量の平均値をそれぞれ算出し、前記それぞれの平均値の差分を演算して波形比較を行う。
（５）ポンプ監視装置の好ましい態様では、複数の前記処理対象の各々に対して連続して同一プロセスが施されたときに得られる前記物理量の信号波形を単位波形と定義したとき、前記基準波形と前記実測波形は、それぞれが所定期間内で繰り返される複数の単位波形からなり、前記比較部は、前記複数の単位波形からなる前記基準波形と前記実測波形とを比較する。
（６）ポンプ監視装置の前記物理量は、好ましくは、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である。
（７）本発明の他の態様の真空ポンプは、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、上記の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、プロセスチャンバ内でのプロセスに起因した真空ポンプの負荷の異常、たとえば、生成不純物の堆積物に伴うポンプ負荷増大に起因する異常を正確に判定することができる。

第１の実施の形態における真空処理装置を示す図 ポンプ本体の詳細を示す断面図 （ａ）は真空ポンプおよびポンプ監視装置を示すブロック図,（ｂ）はポンプ監視部の機能ブロック図 モータ電流値の実測波形と基準波形を示す図 真空ポンプの運転制御処理のメインフローの一例を示すフローチャート 第１の実施の形態におけるポンプ監視処理の一例を示すフローチャート 異常判定処理の一例を示すフローチャート モータ電流値の実測波形と基準波形を示す図 第２の実施の形態におけるポンプ監視処理の一例を示すフローチャート

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、第１の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や成膜装置である。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。真空ポンプ１のポンプコントローラ１２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。後述するように、ポンプコントローラ１２は、真空ポンプ１が異常か否かを監視するポンプ監視部２４を備え、真空ポンプ１の異常を監視している。本明細書におけるポンプ異常は、プロセスチャンバ２(図２)からポンプ内に流入するガスによる生成物がポンプロータなどに付着したことに伴い発生する。

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。

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にバック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（ａ）、（ｂ）は、真空処理装置１０に設けられた真空ポンプ１の構成と、メインコントローラ１００の構成を示すブロック図である。図２にも示すように、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、モータ制御部２３、磁気軸受制御部（ＭＢ制御部）２２、ポンプ監視部２４、および記憶部２５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。
メインコントローラ１００は、主制御部１１０、表示部１２０、および記憶部１３０を備えている。

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。

上述したように、ポンプコントローラ１２に設けられたポンプ監視部２４は、プロセスチャンバ２に取り付けられた真空ポンプ１に異常が生じていないか否かを監視する装置である。第１の実施の形態では、とくに反応生成物の過剰な堆積により真空ポンプ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している。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。

図３（ｂ）を参照すると、ポンプ監視部２４は、真空ポンプ１の運転状態を表す物理量、たとえばモータ電流値を取得する取得部２４ａと、モータ電流値の実測波形および基準波形を設定する設定部２４ｂ，２４ｃと、設定された実測波形と基準波形とを比較する比較部２４ｄと、比較部２４ｄでの比較結果に基づいて真空ポンプ１の負荷に基づく異常判定を行う判定部２４ｅとを備えている。これらの機能は図５〜図７で詳細に説明するようにソフトウエアで実現している。
真空ポンプ１のポンプコントローラ１２とメインコントローラ１００とは、通信回線４０により情報の授受が行われる。通信回線４０は、たとえば、シリアル通信により信号の授受が行われる。

（監視方法の説明）
ポンプ監視部２４は、真空ポンプ１の異常を検出するための情報として、ポンプロータ１４の回転状態を表す信号を用いる。本実施の形態では、ポンプロータ１４の回転状態を表す信号として真空ポンプ１のモータ電流値を用いる場合について説明する。

ポンプコントローラ１２のモータ制御部２３においては、回転数センサ１８の検出値に基づいてモータ１６の回転速度を算出し、検出される回転速度が目標回転速度となるようにフィードバック制御している。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。たとえば、プロセスチャンバ２内へガスが導入される際は、ポンプロータ１４への負荷が増加する。モータ制御部２３はモータ回転速度を定格回転速度に維持する制御を行っているので、ガス負荷の増加に伴ってモータ電流値が上昇する。反対にガス負荷の減少に伴ってモータ電流値が減少する。

ポンプ監視部２４には、モータ制御部２３で取得されている真空ポンプ１のモータ電流値が入力される。ポンプ監視部２４は、モータ電流値の波形と、あらかじめ取得した基準波形との間の一致度を演算する。ポンプ監視部２４は、一致度が低いときにポンプ異常と判定し、一致度が高いときはポンプ正常と判定する。

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。具体的には、同一プロセスで連続する、１枚目の基板に対するプロセスＰ１、２枚目の基板に対するプロセスＰ２、３枚目の基板に対するプロセスＰ３におけるモータ電流値の時系列波形を示す。各波形の実線４１は実測したモータ電流値の波形（以下、実測波形と呼ぶ）、破線４２は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。

図４において、１枚目の基板に対するプロセスＰ１は、時刻ｔ１〜ｔ２の間に行われ、２枚目の基板に対するプロセスＰ２は、時刻ｔ２〜ｔ３の間に行われ、３枚目の基板に対するプロセスＰ３は、時刻ｔ３〜ｔ４の間に行われる。図４に示すように、プロセスＰ１〜Ｐ３は等時間間隔（インターバル）で実行され、実測波形４１は略同一である。

時刻ｔ１において、１枚目の基板が搬入されたプロセスチャンバ２の圧力が高真空に向けて排気されるとモータ電流値が急上昇し、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、一定の真空圧力下で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、モータ電流値は急激に低下し、時刻ｔ１ｅまで低下する。その後、時刻ｔ１ｆ、ｔ１ｇの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に至る。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Ｐ３でも、プロセスＰ１と同様なモータ電流値の変動を示す。

第１の実施の形態のポンプ監視部２４では、真空ポンプ１が起動されて定格回転数に達した後にプロセス処理が開始される。このプロセス処理開始から所定期間内において、同一真空処理プロセスを連続して複数枚の基板に対して行ったときのモータ電流値を実測する。所定期間内の複数回のプロセス処理で得られた時系列に変化するモータ電流値の波形を基準波形として記憶する。所定期間は、当該プロセスにおいて堆積物による影響が生じない十分に余裕のある期間である。この所定期間は実験で決定したり、もしくは経験的に決定する。

基準波形とは、たとえば以下（１）、（２）のようなものを云う。
（１）複数の処理対象の各々に対して同一プロセス（たとえばエッチングプロセス）が施されたときに得られるモータ電流値の信号波形を単位波形と定義する。図４で説明すると、時刻ｔ１〜時刻ｔ２のプロセスＰ１の区間のモータ電流値の信号波形が単位波形である。基準波形は、プロセスＰ１，Ｐ２，Ｐ３…プロセスＰＮが行われる所定期間内のＮ個の単位波形が集合した波形である。所定期間は上述したように、堆積物による影響が表れない期間である。
（２）上記所定期間内に得られたＮ個の基準波形は略同一のパターンである。Ｎ個の単位波形に基づいて、一つの平均的な信号パターンを有する波形を基準波形としてもよい。図４で説明すると、たとえば、時刻ｔ１〜ｔ２〜ｔ３〜ｔ４の３区間それぞれの信号パターンの平均値を基準波形としてもよい。
以下の説明では、上記（１）で説明する基準波形を実測波形と比較するものとして説明する。

基準波形との間でパターンの一致度が演算される実測波形は、基準波形を生成した後の所定期間内で得たモータ電流値の繰り返しパターンである。実測波形は、上記（１）のように複数個の信号パターンを有する基準波形と比較される。あるいは、実測波形の複数の単位波形の各々は、上記（２）のように一つの信号パターンである単位波形の基準波形と比較される。

第１の実施の形態のポンプ監視部２４は、実測波形４１と基準波形４２の形状を比較し、両波形が同一もしくは類似する波形と見なせる場合にはポンプに異常がない、すなわち正常と判定する。同一もしくは類似する波形と見なせない場合にはポンプに異常があると判定する。

図５はポンプコントローラ１２で実行されるポンプ運転制御手順を示すフローチャートである。この手順は、記憶部２５に記憶されているプログラムを、ポンプ起動に伴って起動することにより実行される。
ステップＳ５１ではポンプ運転状態検出処理を実行する。第１の実施の形態では、たとえばロータシャフト１５の回転数、モータ１６を流れるモータ電流値、モータ１６に印加されているモータ電圧、生成物の堆積を防止する制御で用いられるベース温度などを検出する。ロータシャフト１５の回転数は、ポンプ本体１１内に設けた回転数センサ１８で検出される。モータ電流値は、ポンプコントローラ１２のモータ制御部２３で検出される。モータ電圧はモータ制御部２３でモータ回転数を定常回転数に制御する際に検出される。ベース温度はベース６０に設置した温度センサで検出される。

ステップＳ５２では、ステップＳ５１で得られたロータ回転数、モータ電流、モータ電圧、ベース温度などを用いて、モータ１６の回転数、ベース温度を適正値に制御するポンプ制御処理を実行する。
ステップＳ５３では、ポンプ異常状態の有無を監視するポンプ監視処理を実行する。ポンプ監視処理の詳細は図６、図７で説明する。

なお、ポンプ制御処理において、モータ回転数制御やステータ温度制御などが繰り返し行われる。ステップＳ５３のポンプ監視処理は、ステップＳ５２のポンプ制御処理において各種制御が一回終了するたび、もしくは、各種制御が複数回繰り返された後に実行されることを示している。したがって、ステップＳ５１〜Ｓ５３は繰り返し実行される。

図６および図７を参照して、図５のステップＳ５３のポンプ監視処理の詳細を説明する。ステップＳ１において、ポンプ回転数が定格回転数に達した後、基準波形４２が取得済みか否かを判定する。否定されるとステップＳ２に進む。ステップＳ２において、モータ電流値を所定時間間隔でサンプリングする。ステップＳ３で所定期間が経過したか否かを判定し、肯定されるまでモータ電流値のサンプリングを継続して行う。サンプリングされるモータ電流値は記憶部２５に格納される。
ステップＳ３が肯定されるとステップＳ４に進み、記憶部２５に格納されたモータ電流値の時系列データを基準波形４２のデータとして設定する。図４の破線で示す波形４２はこのようにして取得されたモータ電流値の基準波形４２である。
ステップＳ１において基準波形が取得済みと判定された場合は、ステップＳ５に進む。

ステップＳ４に続くステップＳ５では、モータ電流値を所定時間間隔でサンプリングする。ステップＳ６で所定期間が経過したか否かを判定し、肯定されるまでモータ電流値のサンプリングを継続して行う。サンプリングされるモータ電流値は記憶部２５に格納される。ステップＳ６が肯定されるとステップＳ７に進み、記憶部２５に格納されたモータ電流値の時系列データを実測波形４１のデータとして設定する。図４の実線で示す波形４１はこのようにして取得されたモータ電流値の実測波形４１である。ステップＳ７に続くステップＳ８においてポンプ異常判定処理を実行する。

図７は、ステップＳ８におけるポンプ異常判定処理を説明するフローチャートである。ポンプ異常判定処理とは、取得された基準波形４２と実測波形４１を用いてポンプ異常状態を検出する処理である。
ステップＳ１１において、記憶部２５に格納されている基準波形４２のデータと実測波形４１のデータとを読み出す。ステップＳ１２において、基準波形４２のデータと実測波形４１のデータを比較する処理を実行する。ステップＳ１３において、比較処理の比較結果に基づいて、両波形の一致度を判定する。同一もしくは類似している場合、両波形は一致していると判定してステップＳ１４において正常フラグをセットする。同一もしくは類似していない場合、両波形は一致していないと判定してステップＳ１５において異常フラグをセットする。ステップＳ１６において、異常フラグ/正常フラグの有無を判定し、異常フラグがあればステップＳ１７に進みポンプ異常を出力する。正常フラグがあればステップＳ１７をスキップして所定の処理にリターンする。

図５〜図７で示すプログラム処理によるポンプ異常状態の検出処理をまとめると以下のとおりである。
真空ポンプ１を起動する指令がポンプコントローラ１２に入力されると、ポンプコントローラ１２はロータシャフト１５を定常回転数で回転するようにモータ制御を行う。すなわち、ポンプコントローラ１２は、回転数センサ１８の検出信号を取得し、ロータシャフト１５が定格回転数で回転するようにモータ制御部２３でモータ１６を制御する。ロータシャフト１５の回転数が定格回転数に達した後は、引き続き回転数センサ１８からの回転数信号を取得し、ロータシャフト１５が定格回転数で回転するようにモータ制御を行う。

ロータシャフト１５が定格回転数で回転した後、基板などの処理対象へのプロセス処理が開始される。プロセス処理開始から所定期間が経過するまでは、堆積物によるモータ制御への影響は小さい。この所定期間の間に取得したモータ電流の時系列変化の波形を基準波形４２として記憶する。基準波形取得後も引き続きモータ電流の時系列変化の波形を実測波形４１として記憶する。基準波形４２と実測波形４１を比較してポンプ異常状態を検出する。波形比較はパターンマッチング法により両波形の一致度を演算して行う。たとえば、一致度を所定の閾値と比較して、閾値より高ければ正常、低ければ異常とする。一致度が高ければ異常なしの正常フラグを設定し、一致度が低ければ異常ありの異常フラグを設定する。ポンプコントローラ１２は異常フラグに基づいてポンプ異常状態をメインコントローラ１００に出力する。

図４では、プロセスＰ１〜プロセスＰ３とも、基準波形４２と実測波形４１とが略一致しており、真空ポンプが正常であることを示した。図８（ａ）、（ｂ）は、プロセスＰ１１〜プロセスＰ１３と、プロセスＰ２１〜プロセスＰ２３における図４と同様のモータ電流の時系列波形を示す。

図８（ａ）に示す電流値波形では、プロセスＰ１１では全区間にわたり実測波形４１と基準波形４２との差は小さい。そのため、プロセスＰ１１の波形の一致度は大きくなり真空ポンプは正常であると判定される。プロセスＰ１２の時刻ｔ１２ｃ〜ｔ１２ｄの区間における実測波形４１と基準波形４２との差は大きく、プロセスＰ１２の波形の一致度は小さい。プロセスＰ１２では真空ポンプの異常が判定される。これは堆積物によりポンプ負荷が大きくなったためと推定される。
プロセスＰ１３の時刻ｔ１３ｃ〜ｔ１３ｄの区間における実測波形４１もプロセスＰ１２の実測波形４１と同様であり、引き続きポンプ異常が判定される。

図８（ａ）の楕円領域Ｃ１、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、電流値波形パターンの一致度を算出する際の実測波形と基準波形の差分演算領域である。実際は、実測波形と基準波形は、各プロセスの各領域内において設定した所定時間幅内の電流値を所定時間間隔でサンプリングして取得される。差分演算領域内でそれらの差分が演算される。所定時間幅内での差分が大きいほど一致度演算に用いられるポイントに小さい値が与えられる。各領域内で演算された一致度演算ポイントの合計値に基づいて波形の一致度が判定される。ポイントの総和が大きいほど一致度が高い。
パターンマッチング演算は上記の例に限らず、その他種々の手法であってもよい。

図８（ｂ）に示す電流値波形では、プロセスＰ２１、プロセスＰ２２の実測波形４１と基準波形４２との差が小さいので、波形パターンの一致度が高くポンプは正常と判定される。しかし、プロセスＰ２３では、領域Ｃ４−1、Ｃ４−２での波形が大きく異なるので、この時間幅内で演算した差分の和が大きくなる。このため、プロセスＰ２３の波形の一致度は小さくなり真空ポンプは異常であると判定される。

以上説明した第１の実施の形態におけるポンプ監視装置の動作をまとめると次の通りである。
（１）ポンプ監視装置は、基板の処理対象に対して各種プロセスを施すプロセスチャンバ２を排気する真空ポンプ１の監視装置であって、真空ポンプ１の運転状態を表す物理量であるモータ電流値を取得する取得部２４ａと、モータ電流値の実測波形４１と基準波形４２とを比較する比較部２４ｄと、比較部２４ｄでの比較結果に基づいて真空ポンプ１の負荷増大による異常を判定する判定部２４ｅとを備える。
したがって、真空ポンプのロータ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従来技術に比べ、誤って警告を報知する機会を抑制することができる。

（２）ポンプ監視装置の設定部２４ｂは、真空ポンプ１を起動して定格回転数に達した後の所定時間内におけるモータ電流値の信号波形を基準波形４２として取得して設定する。
このように構成したため、真空ポンプ１が起動されると、換言すると、プロセスが開始されて所定期間が経過すると基準波形４１が設定されるため、基準波形を設定するためだけの無駄な工程を省略することができる。

−第２の実施の形態−
第１の実施の形態では、一つのプロセス（たとえばエッチングプロセス）について基準波形と実測波形を比較してポンプの異常を監視するものとした。第２の実施の形態では、２以上のプロセス、たとえば異なる種類の２つのエッチングプロセスごとに基準波形を取得し、プロセスごとに固有の基準波形と実測波形とを比較してポンプ異常を監視する。たとえば、異なる２つのエッチングプロセスでは、プロセスの一区間でのモータ電流値の波形が異なるから、パターンマッチングを正しく行うためには、プロセスごとに基準波形を変更する必要がある。

図９は、第２の実施の形態における、図５のステップＳ５３のポンプ監視処理の詳細を示す図である。第１の実施の形態の図６と同様な箇所には同様な符号を付して相違点を主に説明する。
ステップＳ９１において、真空処理装置１０で行われているプロセスを認識する。その後、ステップＳ９２において、認識されたプロセスの基準波形が取得済みが否かを判定する。取得済みでないときはステップＳ２〜Ｓ４において、上述したように所定期間内で繰り返しモータ電流値をサンプリングし、認識されたプロセスの基準波形を設定する。その後、ステップＳ５においてモータ電流値のサンプリングを行い、ステップＳ９３において、所期間内にプロセスが切り替わったか否かを判定する。

ステップＳ９３でプロセスの切り替わりが判定されないときは、ステップＳ６で所定期間が終了するまで実測波形の記憶保存が行われる。その後、ステップＳ７において実測波形が設定され、ステップＳ８でポンプ異常判定が行われる。
ステップＳ９３において所定期間内にプロセスが切り替わったと判定された時は、ステップＳ７における当該プロセスの実測波形の設定と、実測波形の基準波形との比較によるステップＳ８をスキップしてリターン処理を行う。

ステップＳ９１におけるプロセスの認識は次のように行うことができる。
たとえば異なる２つのエッチングプロセスではプロセス処理の一つの単位処理時間が異なる。図４で説明すると、単位処理時間は時刻ｔ１〜ｔ２のインターバル時間である。そこで、モータ電流値の一つのパターンのインターバル時間を監視し、インターバル時間が変わったときをプロセスの切り替わりと認識することができる。
または、一のエッチングプロセスから他のエッチングプロセスに切り替わるとき、クリーニング処理が行われる。このクリーニング処理を認識して一のエッチングプロセスから他のエッチングプロセスに切り替わったことを認識してプロセス切り替わりを認識してもよい。
あるいは、真空処理装置１０のメインコントローラ１００から真空処理レシピをポンプコントローラ１２が入手しておき、レシピにしたがって基準波形を切り替えることができる。

第２の実施の形態のポンプ監視装置では、真空処理装置１０で行われる複数種類のプロセスのうち、現在処理中のプロセスを認識し、当該プロセスの基準波形を取得し、基準波形と実測波形とを比較して波形の一致度を算出する。一致度が高ければ正常（異常なし）、一致度が低ければ異常ありと判定する。

このような第２の実施の形態のポンプ監視装置をまとめると以下のとおりである。
（３）ポンプ監視装置の設定部２４ｂ，２４ｃは、プロセスごとに基準波形４２と実測波形４１を設定し、比較部２４ｄは、プロセスに応じた基準波形４２と実測波形４１とを比較する。換言すると、プロセスごとに選択された基準波形４２を実測波形４１と比較する。
このように構成したので、真空処理装置１０で行われる複数種類のプロセスごとに適切に選択された基準波形と実測波形とを比較してポンプ異常を判定することができる。その結果、精度高く真空ポンプ１の堆積物による異常を判定することができる。

（変形例１）
図４、図８に示すように、第１および第２の実施の形態においては、同一プロセスの一つの工程全域（たとえば図４のプロセスＰ１のインターバル区間）でのモータ電流値の波形について基準波形４２と実測波形４１との間のパターンマッチングを行ってポンプ異常を判定した。しかし、たとえば図８（ａ）の領域Ｃ３の時間幅内の基準波形と実測波形だけのパターンマッチングを行って異常判定を行ってもよい。
すなわち、変形例１のポンプ監視装置では一つのプロセス処理でモータ電流値などの物理量が最大となる時間幅内Ｃ３に着目し、比較部２４ｂは時間幅内Ｃ３における実測波形４１と基準波形４２のサンプリング時刻ごとのモータ電流値の差分を演算し、差分の和に基づいて一致度を判定する。
このため、同一プロセスにおける一つの工程全域でパターンマッチングを行う場合に比べて、異常判定アルゴリズムが簡素化され、コスト低減となるとともに判定時間も短縮できる。

（変形例２）
変形例２のポンプ監視装置は、変形例１の領域、すなわち、モータ電流値が最大となる領域Ｃ３の時間幅内の電流値の平均値を実測波形４１と基準波形４２について算出し、平均値同士の差分が所定の閾値以上であればポンプ異常、所定の閾値未満であれば正常と判定する。すなわち、変形例２のポンプ監視装置における比較部２４ｄは、モータ電流値が最大となる領域Ｃ３の実測波形４１と基準波形４２におけるモータ電流値の平均値をそれぞれ算出し、それぞれの平均値の差分を演算して波形比較を行う。
最大電流値でモータが駆動されているときは、小さい電流値でモータが駆動されている場合に比べて、堆積物による負荷の増大率が大きいので、精度よくポンプ異常を監視できる。

（変形例３）
変形例３のポンプ監視装置では、図８（ａ）の領域Ｃ１〜Ｃ４のいずれか２つ以上の領域における電流値波形を用いてポンプ異常判定を行ってもよい。

（変形例４）
変形例２のポンプ監視装置による平均値を用いたポンプ異常判定アルゴリズムと、第１および第２の実施の形態でのパターンマッチングを用いたポンプ異常判定アルゴリズムを組み合わせてポンプ異常を判定してもよい。

（変形例５）
モータ電流値によるポンプ異常を判定するのではなく、モータ回転数、磁気軸受け制御の制御電流値などを用いてポンプ異常判定を行ってもよい。これらの物理量は堆積物によるポンプ負荷を示す指標として利用することができる。

（変形例６）
第１および第２の実施の形態、変形例では、真空ポンプ１が定格回転数に達した後の所定期間内の時系列なモータ電流値を基準波形として設定するようにした。プロセスが開始される前にあらかじめプロセスごとに基準波形を設定しておき、プロセスに対応した基準波形を読み出してもよい。

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、ポンプ負荷の異常な増大の原因が堆積物に起因することによらず、他の要因でポンプ負荷が増大するポンプ異常の監視に用いてもよい。

上記では、種々の実施の形態を説明したが、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。また、複数の実施形態を組み合わせても良い。

１…真空ポンプ、２…プロセスチャンバ、３…真空バルブ、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、１７…磁気軸受、１７Ａ，１７Ｂ…ラジアル磁気軸受、１７Ｃ…アキシャル磁気軸受、２２…磁気軸受制御部、２３…モータ制御部、２４…ポンプ監視部、２４ａ…基準波形取得部、２４ｂ…波形比較部、２４ｃ…異常判定部、２５…記憶部、４１…実測波形、４２…基準波形、１００…メインコントローラ

Claims (7)

1. 処理対象に対して各種プロセスを施す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、
   前記物理量の実測波形と基準波形とを比較する比較部と、
   前記比較部での比較結果に基づいて前記真空ポンプの負荷増大による異常を判定する判定部とを備えるポンプ監視装置。
2. 請求項１に記載のポンプ監視装置において、
   前記比較部は、前記プロセスごとに選択された前記基準波形を前記実測波形と比較するポンプ監視装置。
3. 請求項１または２に記載のポンプ監視装置において、
   前記基準波形は、前記真空ポンプを起動した後の所定期間内における前記物理量の信号波形に基づいて取得されるポンプ監視装置。
4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載のポンプ監視装置において、
   前記比較部は、一つのプロセスでの物理量が最大となる時間幅内の前記実測波形と前記基準波形について、前記実測波形と前記基準波形における物理量の平均値をそれぞれ算出し、前記それぞれの平均値の差分を演算して波形比較を行うポンプ監視装置。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載のポンプ監視装置において、
   複数の前記処理対象の各々に対して連続して同一プロセスが施されたときに得られる前記物理量の信号波形を単位波形と定義したとき、
   前記基準波形と前記実測波形は、それぞれが所定期間内で繰り返される複数の単位波形からなり、
   前記比較部は、前記複数の単位波形からなる前記基準波形と前記実測波形とを比較するポンプ監視装置。
6. 請求項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であるポンプ監視装置。
7. 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、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の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真空ポンプ。

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