(57)【要約】【課題】真空ポンプの補強に伴う大型化や重量化を招くことなく前記真空ポンプの耐久性を向上させることができる真空ポンプの制御装置を提供する。【解決手段】真空ポンプ２０は、ロードロックチャンバ１３を所定の真空度とすべく排気を行うポンプ機構部２１と、該ポンプ機構部２１を駆動するための電動モータ部２２と、該電動モータ部２２への給電を行うインバータ３０とを備えている。インバータ３０を構成するＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の単位時間あたりの負荷トルク増加量が急激に上昇変動したとき、電動モータ部２２の回転速度を下げる減速制御を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気対象空間を所定の真空度とすべく排気を行うポンプ機構部と、該ポンプ機構部を駆動するための電動モータ部とを備えた真空ポンプにおいて、
前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が急激に上昇変動したとき、電動モータ部の回転速度を下げる減速制御を行うことを特徴とする真空ポンプの制御装置。
【請求項２】
前記真空ポンプの負荷トルクを、電動モータ部への供給電流値に基づいて算出する請求項１に記載の真空ポンプの制御装置。
【請求項３】
前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量を、所定時間毎に繰り返し監視するとともに、この監視を、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が急激に上昇変動したと判断した後においても継続して行う請求項１又は２に記載の真空ポンプの制御装置。
【請求項４】
前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が所定値よりも大きいとき、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が急激に上昇変動したと判断し、前記減速制御を行う請求項１〜３のいずれかに記載の真空ポンプの制御装置。
【請求項５】
前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量の変化率が所定値よりも大きいとき、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が急激に上昇変動したと判断し、前記減速制御を行う請求項１〜３のいずれかに記載の真空ポンプの制御装置。
【請求項６】
前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量を所定の目標値に向けて低減すべく前記減速制御を行う請求項４又は５に記載の真空ポンプの制御装置。
【請求項７】
前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量の変化率を所定の目標値に向けて低減すべく前記減速制御を行う請求項５に記載の真空ポンプの制御装置。
【請求項８】
前記真空ポンプの負荷トルクが所定の上限値を超えないように電動モータ部の制御を行う請求項１〜７のいずれかに記載の真空ポンプの制御装置。
【請求項９】
前記電動モータ部を同期モータタイプ又は誘導モータタイプのブラシレスモータで構成した請求項１〜８のいずれかに記載の真空ポンプの制御装置。
【請求項１０】
前記真空ポンプは、半導体製造装置においてプロセスチャンバに併設されたロードロックチャンバを排気対象空間とする請求項１〜９のいずれかに記載の真空ポンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気対象空間を所定の真空度とすべく排気を行うポンプ機構部と、該ポンプ機構部を駆動するための電動モータ部とを備えた真空ポンプの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウェハ（基板）の成膜処理等を行うためのプロセスチャンバ（処理室）に対してロードロックチャンバ（ロードロック室）を併設したタイプの半導体製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この装置では、プロセスチャンバと半導体製造装置の外部との間でのウェハ交換が、このロードロックチャンバを経由して行われる。ロードロックチャンバには、該チャンバを所定の真空度とするための真空ポンプが、開閉バルブを介して接続されている。この開閉バルブは、外部からの操作等によってロードロックチャンバと真空ポンプとを圧力的に断接可能な構造とされている。
【０００４】
前述のウェハ交換時におけるロードロックチャンバとプロセスチャンバとの間でのウェハのやりとりは、ロードロックチャンバが半導体製造装置の外部と圧力的に遮断され且つ真空ポンプによって所定の真空度とされた状態で行われる。一方、ロードロックチャンバと半導体製造装置の外部との間でのウェハのやりとりは、ロードロックチャンバがプロセスチャンバと圧力的に遮断され且つ大気圧に戻された状態で行われる。
【０００５】
そして、ロードロックチャンバと半導体製造装置の外部との間でのウェハ交換作業が行われている最中に、ロードロックチャンバと圧力的に遮断されたプロセスチャンバにて成膜処理等を行うことで、半導体製造における作業能率の向上が図られる。
【０００６】
さて、大気圧状態にあるロードロックチャンバを再び所定の真空度に減圧する際には、開閉バルブを閉状態から開状態とすることでロードロックチャンバと真空ポンプとを連通させて排気を行うことになる。このとき、真空ポンプが駆動された状態で開閉バルブが閉状態から開状態に切替えられた場合には、真空ポンプ内が前述の所定の真空度から大気圧に急激に昇圧されることにより、真空ポンプの圧力負荷（排気に係る圧力負荷）が急増する。真空ポンプの駆動源として電動モータを用いた場合、この真空ポンプにおいては、前述の圧力負荷の急増に伴い、電動モータの出力トルク（即ち、真空ポンプの負荷トルク）が急増する。
【０００７】
このような場合、例えば、真空ポンプの負荷トルクが過大となることに起因して真空ポンプの構成部材が破損すること等を回避するために、真空ポンプの負荷トルクが所定の上限値を超えないように制御装置を用いて電動モータを制御することが考えられる。この制御態様として、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）のタイムチャートに示すものが挙げられる。図２（ａ）における線図９１は、電動モータとして同期モータタイプのブラシレスモータを用いた場合の駆動周波数を示している。また、図２（ｂ）における線図９２は、同電動モータへの供給電流の電流値を示している。この電流値は、電動モータの出力トルク即ち真空ポンプの負荷トルクの大きさに相関する。
【０００８】
このタイムチャートに示すように、時点ｔ１において前述の開閉バルブの閉状態から開状態への切替えが行われると、これに基づく真空ポンプの圧力負荷の急増に伴い、電動モータへの供給電流の電流値が急増する（即ち真空ポンプの負荷トルクが急増する）。
【０００９】
制御装置は、時点ｔ２において電動モータの電流値が所定の上限値ｉ２に至ったと判断すると、電動モータの駆動周波数を、高速側（電動モータの回転速度における高速側）の駆動周波数fmaxから低速側の駆動周波数fminに向けて急減させる。この駆動周波数の減少により電動モータの回転速度が低下することで、真空ポンプの圧力負荷の増加が抑えられ、これに伴い電動モータの出力トルク即ち真空ポンプの負荷トルクが所定の上限値（供給電流の上限値ｉ２に対応するトルクの上限値）を上回らないように制限される。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−３０６９７２号公報（第３頁、第１図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述の制御態様では、真空ポンプの負荷トルクが過大となることに起因する真空ポンプの構成部材の破損を回避することはできたとしても、開閉バルブの閉状態から開状態への切替え時において負荷トルクの急増（急激な立ち上がり）が生じる。このとき、立ち上がりの開始時点ｔ１の前後で負荷トルクの増加速度に大きな差が生じる、即ち、負荷トルクの増加速度の急激な上昇変動が生じるとともに、該増加速度が大きい状態が、電動モータの電流値が所定の上限値ｉ２に至るまで継続される。即ち前述の制御態様では、真空ポンプの負荷トルクが過大となることを回避することはできたとしても、負荷トルクの増加速度の急激な上昇変動や、この上昇変動後において前記増加速度が大きい状態が継続されることにより真空ポンプの構成部材が大きな衝撃を受ける虞がある。これは、前記構成部材が破壊に至らしめられる原因となる。
【００１２】
そこで前記構成部材の破壊を避けるために、該構成部材を堅牢にするべく補強することなどが考えられるが、真空ポンプの大型化や重量化につながるという不都合がある。
【００１３】
本発明の目的は、真空ポンプの補強に伴う大型化や重量化を招くことなく前記真空ポンプの耐久性を向上させることができる真空ポンプの制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、請求項１に記載の真空ポンプの制御装置は、前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が急激に上昇変動したとき、電動モータ部の回転速度を下げる減速制御を行う。
【００１５】
例えば、真空ポンプが作動状態にあるときに排気対象空間に外気が導入されて該空間の圧力が急上昇した場合には、真空ポンプの圧力負荷（排気に係る圧力負荷）の増加に伴い、電動モータ部における出力トルク（即ち真空ポンプの負荷トルク）が立ち上がり傾向を示すこととなる。この場合、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量（真空ポンプの負荷トルクの増加速度）が、例えば、ほぼゼロの状態から或る大きさを超えた状態に上昇変動する、即ち、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が急激に上昇変動することがある。
【００１６】
本発明の制御装置は、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が急激に上昇変動したとき、電動モータ部の回転速度を下げる減速制御を行う。これにより、例えば前述の負荷トルクの立ち上がり時において、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量の急激な上昇変動や、この上昇変動後において真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が大きい状態が継続されることにより真空ポンプの構成部材が受ける衝撃を小さくすることが可能になる。したがって、例えば耐衝撃性を向上させるために真空ポンプの構成部材を補強する必要がなくなり、この補強に伴う真空ポンプの大型化や重量化が防止される。
【００１７】
請求項２は請求項１において、前記真空ポンプの負荷トルクを、電動モータ部への供給電流値に基づいて算出する。
この発明によれば、真空ポンプの負荷トルクを検出するためにトルクセンサ等を特段に設ける必要がなくなる。したがって、コストダウンや構造の簡素化に寄与し得る。
【００１８】
請求項３は請求項１又は２において、前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量を、所定時間毎に繰り返し監視する。そして、この監視を、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が急激に上昇変動したと判断した後においても継続して行う。
【００１９】
この発明によれば、前記減速制御が開始された後においても、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量の変動に応じて、電動モータ部の回転速度を適切に制御することができる。
【００２０】
請求項４は請求項１〜３のいずれかにおいて、前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が所定値よりも大きいとき、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が急激に上昇変動したと判断し、前記減速制御を行う。
【００２１】
この発明によれば、例えば、所定の時点における真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量と、前記所定の時点とは別の所定の時点での前記負荷トルク増加量との差に基づいて減速制御を行う態様と比較して、前述の差を算出するための処理を省略することが可能となる。即ち、制御装置における処理負担を軽減することが可能になる。
【００２２】
請求項５は請求項１〜３のいずれかにおいて、前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量の変化率が所定値よりも大きいとき、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が急激に上昇変動したと判断し、前記減速制御を行う。
【００２３】
この発明によれば、例えば、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量に基づいて減速制御を行う態様と比較して、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量について、所定時間の間にどれだけの変化があったかがより正確に把握され得る。なお、ここでいう「真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量の変化率」は、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が、単位時間あたりにどれだけ変化したかを示すものである。
【００２４】
請求項６は請求項４又は５において、前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量を所定の目標値に向けて低減すべく前記減速制御を行う。
この発明によれば、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が所定の目標値に向けて接近又は一致するように制御される。この制御により、真空ポンプの負荷トルクの立ち上がり時において、単位時間あたりの負荷トルク増加量の低減が図られる。
【００２５】
請求項７は請求項５において、前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量の変化率を所定の目標値に向けて低減すべく前記減速制御を行う。
この発明によれば、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量の変化率が所定の目標値に向けて接近又は一致するように制御される。したがって、真空ポンプの構成部材が受ける衝撃のうち、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量の変化率に起因する衝撃を小さくすることが可能になる。
【００２６】
請求項８は請求項１〜７のいずれかにおいて、前記真空ポンプの負荷トルクが所定の上限値を超えないように電動モータ部の制御を行う。
この発明によれば、真空ポンプに作用する負荷トルクの最大値が制限されるため、過大な負荷トルクによる真空ポンプの構成部材の変形や破損等を回避することができる。
【００２７】
請求項９は請求項１〜８のいずれかにおいて、前記電動モータ部を同期モータタイプ又は誘導モータタイプのブラシレスモータで構成した。
この発明によれば、ブラシ付モータに比較して、電動モータ部を耐久性の高いものとすることが容易になる。また、真空ポンプに作用する負荷トルクの大きさに拘わらず、供給電流の駆動周波数を調節することで電動モータ部の回転速度を調節することができる。この場合、電動モータ部への供給電流の駆動周波数が電動モータ部の回転速度の低速側に変更（即ち減少）されることで、電動モータの回転速度が低下され、これに伴い、真空ポンプにおける圧力負荷が低減されて、真空ポンプの負荷トルクの増加速度が低下され得るようになる。
【００２８】
請求項１０は請求項１〜９のいずれかにおいて、前記真空ポンプは、半導体製造装置においてプロセスチャンバに併設されたロードロックチャンバを排気対象空間とする。
【００２９】
ロードロックチャンバは、例えば半導体製造装置を取り巻く大気圧空間とプロセスチャンバとの間でワークをやりとりする際の中継点となるチャンバであるため、ロードロックチャンバは所定の真空度から大気圧に昇圧されることが頻繁に行われる傾向がある。つまり、ロードロックチャンバの排気を行う真空ポンプにおいては、その圧力負荷（排気に係る圧力負荷）の急増に伴う負荷トルクの急増が頻繁に生じ得ることになる。したがって、このような態様において請求項１〜９のいずれかの発明を具体化して、真空ポンプの耐久性の向上を図ることは、特に有効である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を半導体製造装置におけるロードロックチャンバの排気用の真空ポンプに用いた実施形態について説明する。
【００３１】
図１に示すように、半導体製造装置１１において、プロセスチャンバ１２はロードロックチャンバ１３に併設されている。プロセスチャンバ１２においては、例えばウェハに対する真空蒸着処理やスパッタリング処理等の成膜処理が行われる。これらの処理は、図示しない排気手段を用いてプロセスチャンバ１２を所定の真空度としたうえで行われる。
【００３２】
半導体製造装置１１の外部空間（大気圧空間）とプロセスチャンバ１２との間でのウェハ交換は、ロードロックチャンバ１３を介して行われる。即ち、両チャンバ１２，１３間には、前記ウェハ交換におけるウェハのやりとりを行うための経路が設けられ、この経路の途中には、両チャンバ１２，１３間を圧力的に断接可能なゲートバルブ１４が設けられている。更に、半導体製造装置１１には、ロードロックチャンバ１３と半導体製造装置１１の外部空間との間で前記ウェハ交換におけるウェハのやりとりを行うための経路が設けられ、この経路の途中には、ロードロックチャンバ１３と前記外部空間とを圧力的に断接可能なゲートバルブ１５が設けられている。
【００３３】
半導体製造装置１１には、排気経路１６を介して真空ポンプ２０が接続されている。真空ポンプ２０は、ロードロックチャンバ１３を排気対象空間としている。排気経路１６の途中には、外部からの操作等によってロードロックチャンバ１３と真空ポンプ２０とを圧力的に断接可能な開閉バルブ１７が設けられている。
【００３４】
また、ロードロックチャンバ１３は、外気導入経路１８を介して半導体製造装置１１の外部空間と連通されている。外気導入経路１８の途中には、外部からの操作等によってロードロックチャンバ１３と前記外部空間とを圧力的に断接可能な開閉バルブ１９が設けられている。
【００３５】
真空ポンプ２０は、ロードロックチャンバ１３を所定の真空度とすべく該チャンバ１３の排気を行うポンプ機構部２１と、このポンプ機構部２１を駆動するための電動モータ部２２とを備えている。電動モータ部２２は同期モータタイプのブラシレスモータ、具体的にはブラシレスＤＣモータからなっており、制御装置を構成するインバータ３０からの給電により駆動されるようになっている。電動モータ部２２は、インバータ３０からの供給電流における駆動周波数（回転速度指令値）が調節されることにより、その回転速度が調節されるようになっている。
【００３６】
なお本実施形態において、電動モータ部２２は、インバータ３０によって一定の電圧で駆動されるとともに、電動モータ部２２への供給電流の電流値（供給電流値）は、電動モータ部２２の出力トルク即ち真空ポンプ２０の負荷トルクの大きさに相関する。
【００３７】
インバータ３０は、コンピュータ類似の電子制御ユニットたるＥＣＵ３１、及び、電流検出器３２を備えている。ＥＣＵ３１及び電流検出器３２は、モータ制御手段を構成する。電流検出器３２は、電動モータ部２２への供給電流の電流値を検出し、この検出情報をＥＣＵ３１に提供する。電流検出器３２は、電動モータ部２２への供給電流の電流値を検出する検出手段を構成する。ＥＣＵ３１は、電流検出器３２から提供される検出情報に基づいて、電動モータ部２２への供給電流における駆動周波数を調節する。
【００３８】
ＥＣＵ３１は、電流検出器３２からの検出情報（電動モータ部２２への供給電流値）に基づいて、電動モータ部２２の出力トルク、即ち、真空ポンプ２０の負荷トルクを算出する。さらにＥＣＵ３１は、これに基づき、真空ポンプ２０の単位時間あたりの負荷トルク増加量（以降、これを便宜上、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度という）を算出する。ＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度を、所定時間毎に繰り返し監視する。
【００３９】
そしてＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度が所定値よりも大きいと判断すると、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度に急激な上昇変動が発生したと判断する。この判断によりＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度を低減すべく電動モータ部２２への供給電流における駆動周波数を低速側（電動モータ部２２の回転速度における低速側）に変更、即ち、減少させる（減速制御）。
【００４０】
ＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度の監視を、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度が急激に上昇変動したと判断した後においても継続して行う。さらに具体的に言えば、本実施形態のＥＣＵ３１は、該ＥＣＵ３１が作動状態にある限り、前述の監視を継続的に繰り返し実行する。そしてＥＣＵ３１は、前述の監視により真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度が急激に上昇変動したと判断した場合、前記減速制御を行うとともに、この制御により減少された前記駆動周波数を、次に増加速度が所定値よりも大きいか否かを判断するタイミングまで維持する。
【００４１】
また、ＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度が急激に上昇変動したと判断した場合において、前記減速制御を、該減速制御に優先する処理（例えば後述する、電動モータ部２２への供給電流値が上限値ｉ２を超えないようにすべく行われる調節処理）が行われない限り繰り返し実行する。
【００４２】
次に、前述のように構成された真空ポンプ２０の作用について、図２（ａ）及び図２（ｂ）のタイムチャートを参照しながら説明する。図２（ａ）における線図５１は、電動モータ部２２への供給電流における駆動周波数を示している。また、図２（ｂ）における線図５２は、電動モータ部２２への供給電流値を示している。
【００４３】
プロセスチャンバ１２とロードロックチャンバ１３との間でのウェハのやりとりの作業は、真空ポンプ２０によってロードロックチャンバ１３がプロセスチャンバ１２と同じ所定の真空度とされるとともに、ゲートバルブ１４が開かれた状態で行われる。このとき、ゲートバルブ１５及び開閉バルブ１９は閉じられた状態となっている。
【００４４】
また、ロードロックチャンバ１３と半導体製造装置１１の外部空間との間でのウェハのやりとりの作業は、ゲートバルブ１４，１５が閉じられた状態で開閉バルブ１９が開かれ、ロードロックチャンバ１３が前記外部空間と同様の圧力（大気圧）とされた状態でゲートバルブ１５が開かれて行われる。このとき、開閉バルブ１７は閉じられている。
【００４５】
そして例えば、ロードロックチャンバ１３にウェハを搬入した後に真空ポンプ２０によってロードロックチャンバ１３を所定の真空度とする際には、真空ポンプ２０即ち電動モータ部２２が駆動された状態で開閉バルブ１７が開かれてロードロックチャンバ１３の排気が開始される。図２（ａ）及び図２（ｂ）における時点ｔ１は、開閉バルブ１７が開かれた時点を示しており、この時点までにおいてＥＣＵ３１は、電動モータ部２２を高速側（電動モータ部２２の回転速度における高速側）の駆動周波数fmaxにて駆動している。
【００４６】
なお、時点ｔ１以前においては、開閉バルブ１７が閉状態にあったことから真空ポンプ２０の圧力負荷（排気に係る圧力負荷）がほぼゼロであり、電動モータ部２２への供給電流は最小の電流値ｉ１で推移している。
【００４７】
時点ｔ１において開閉バルブ１７が開かれると、大気圧状態にあるロードロックチャンバ１３内の気体がポンプ機構部２１に急速に導入されることにより、真空ポンプ２０の圧力負荷が急増する。これに伴い、電動モータ部２２の出力トルク即ち真空ポンプ２０の負荷トルクは立ち上がり傾向を示す。即ち、図２（ｂ）において、電流値は時点ｔ１から立ち上がり傾向を示す。このとき、電流値の増加速度、即ち、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度はゼロ（時点ｔ１以前においては電流値ｉ１で推移していたため電流値の増加速度はゼロ）から、ゼロではない増加速度に上昇変動する。
【００４８】
ＥＣＵ３１は、電流検出器３２からの検出情報により、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度を算出し、この増加速度が所定値よりも大きいと判断すると、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度に急激な上昇変動が発生したと判断する。この判断によりＥＣＵ３１は、負荷トルクの増加速度を所定の目標値（例えば図２（ｂ）に示す直線６１に対応する負荷トルクの増加速度）に向けて低減すべく電動モータ部２２の回転速度を下げる減速制御を行う。
【００４９】
このときＥＣＵ３１は、前記減速制御を繰り返し実行することで電動モータ部２２への供給電流における駆動周波数を漸減させる。この漸減処理により、電動モータ部２２の回転速度は徐々に低下される。即ち、駆動周波数はＥＣＵ３１によって、時点ｔ１を起点として駆動周波数fmaxから徐々に減少せしめられている。
【００５０】
この駆動周波数の減少により、電動モータ部２２の回転速度が低下する。そしてこの回転速度の低下により、真空ポンプ２０の圧力負荷の増加傾向が抑えられ、これに伴い真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度が低減される。
【００５１】
また、ＥＣＵ３１は、電動モータ部２２への供給電流の電流値が上限値ｉ２を超えないように駆動周波数を調節する。この調節処理は、前記減速制御に優先して行われる。つまり、ＥＣＵ３１は、電流値が所定の上限値ｉ２に至ったと判断すると、電動モータ部２２の駆動周波数を、その時点（本実施形態では時点ｔ３）での駆動周波数ｆ１から低速側の駆動周波数fminに向けて急減させる。
【００５２】
この駆動周波数の急減に基づく電動モータ部２２の回転速度の低下により、電動モータ部２２の出力トルク即ち真空ポンプ２０の負荷トルクは、その増加傾向が抑えられ、上限値ｉ２に対応する上限トルクを超えないように制限される。そしてＥＣＵ３１は、電流値が上限値ｉ２を超えない範囲で、高効率なロードロックチャンバ１３の排気を実現するためにできるだけ高速な電動モータ部２２の回転速度を維持するべく駆動周波数を増減調節する。
【００５３】
なお、前述の上限値ｉ２は、電動モータ部２２の出力トルク即ち真空ポンプ２０の負荷トルクが過大となることに起因して真空ポンプ２０の構成部材が破損すること等を回避するために設定されたものである。
【００５４】
真空ポンプ２０によってロードロックチャンバ１３が減圧されることに伴い真空ポンプ２０の圧力負荷が減少すると、ＥＣＵ３１は、電流値が上限値ｉ２を超えない範囲で電動モータ部２２の回転速度をできるだけ高速とすべく、駆動周波数fmaxに向けて駆動周波数を増加させる（時点ｔ４〜時点ｔ５の間）。このとき、本実施形態においては、駆動周波数が増加されているにも拘わらず真空ポンプ２０の圧力負荷が減少していることに伴い、真空ポンプ２０の負荷トルク（即ち電流値）は減少傾向を示している。
【００５５】
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１）ＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度が急激に上昇変動したとき、電動モータ部２２の回転速度を下げる減速制御を行う。これによれば、真空ポンプ２０の負荷トルクの立ち上がり時の増加速度を低減することができる。したがって、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度の急激な上昇変動や、この上昇変動後において前記増加速度が大きい状態が継続されることにより真空ポンプ２０の構成部材が受ける衝撃を小さくすることが可能になる。したがって、例えば耐衝撃性を向上させるために真空ポンプ２０の構成部材を補強する必要がなくなり、この補強に伴う真空ポンプ２０の大型化や重量化が防止される。
【００５６】
（２）ＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクを、電動モータ部２２への供給電流値に基づいて算出する。これによれば、真空ポンプ２０の負荷トルクを検出するためにトルクセンサ等を特段に設ける必要がなくなる。したがって、コストダウンや構造の簡素化に寄与し得る。
【００５７】
（３）ＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度を、所定時間毎に繰り返し監視するとともに、この監視を、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度が急激に上昇変動したと判断した後においても継続して行う。これによれば、前記減速制御が開始された後においても、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度の変動に応じて、電動モータ部２２の回転速度を適切に制御することができる。
【００５８】
（４）ＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度が所定値よりも大きいとき、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度が急激に上昇変動したと判断し、前記減速制御を行う。これによれば、例えば、所定の時点における真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度と、前記所定の時点とは別の所定の時点での前記増加速度との差（増加速度差）に基づいて減速制御を行う態様と比較して、前述の増加速度差を算出するための処理を省略することが可能となる。即ち、ＥＣＵ３１における処理負担を軽減することが可能になる。
【００５９】
図２（ｂ）のタイムチャートにおいては、真空ポンプ２０の負荷トルクの立ち上がり開始時点ｔ１以前における負荷トルクの増加速度の値が、真空ポンプ２０の圧力負荷（排気に係る圧力負荷）がほぼ一定（ほぼゼロ）であるために一定の値（ゼロ）となっている。このような場合には例えば、時点ｔ１以前における真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度の値をゼロ等の一定値に予め特定しておくことで、負荷トルクの増加速度が所定値よりも大きいか否かを判断するのみで負荷トルクの増加速度が急激に上昇変動したか否かを正確に判断することができる。したがってこの場合、前述の増加速度差の算出を行うことなく、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度が急激に上昇変動したか否かを正確に判断することができる。
【００６０】
（５）ＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度を所定の目標値に向けて低減すべく前記減速制御を行う。これによれば、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度が所定の目標値に向けて接近又は一致するように制御される。
この制御により、真空ポンプ２０の負荷トルクの立ち上がり時の増加速度が、従来の増加速度よりも低減される。
【００６１】
（６）ＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクが所定の上限値（供給電流の上限値ｉ２に対応する負荷トルクの上限値）を超えないように電動モータ部２２の制御を行う。これによれば、ＥＣＵ３１によって、真空ポンプ２０に作用する負荷トルクの最大値が制限されるため、過大な負荷トルクによる真空ポンプ２０の構成部材の変形や破損等を回避することができる。
【００６２】
（７）ＥＣＵ３１による前記減速制御は、電動モータ部２２への供給電流における駆動周波数を電動モータ部２２の回転速度における低速側に変更することで行われる。これによれば、駆動周波数が低速側に変更されることで、電動モータ部２２の回転速度が低下し、これに伴い、真空ポンプ２０の圧力負荷が低下する。この圧力負荷の低下により、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度の低減が実現され得る。
【００６３】
（８）電動モータ部２２を同期モータタイプのブラシレスＤＣモータで構成した。これによれば、ブラシ付モータに比較して、電動モータ部２２を耐久性の高いものとすることが容易になる。また、真空ポンプ２０に作用する負荷トルクの大きさに拘わらず、供給電流の駆動周波数を調節することで電動モータ部２２の回転速度を調節することができる。
【００６４】
（９）ロードロックチャンバ１３は、半導体製造装置１１を取り巻く大気圧空間とプロセスチャンバ１２との間でワークをやりとりする際の中継点となるチャンバであるため、ロードロックチャンバ１３は所定の真空度から大気圧に昇圧されることが頻繁に行われる傾向がある。つまり、ロードロックチャンバ１３の排気を行う真空ポンプ２０においては、その圧力負荷の急増に伴う負荷トルクの急増が頻繁に生じ得ることになる。したがって、このような態様において本実施形態のモータ制御手段を有するインバータ３０を採用して真空ポンプ２０の耐久性の向上を図ることは、特に有効である。
【００６５】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。
○  前記実施形態において、ＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度が所定値よりも大きいと判断したとき、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度が急激に上昇変動したと判断し、電動モータ部２２の回転速度を下げる減速制御を行うように構成された。これに代えて、ＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度について、その変化率、即ち、単位時間あたりの前記増加速度の変化量を算出し、この算出結果が所定値よりも大きいと判断したとき、前記減速制御を行うように構成されていてもよい。これによれば、真空ポンプ２０の負荷トルクの時点ｔ１以前における増加速度が一定値でない場合においても、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度について、所定時間の間にどれだけの変化があったかが正確に把握され得る。
【００６６】
この場合、ＥＣＵ３１は例えば、現時点での負荷トルクの増加速度と、現時点から所定時間だけ前の時点の負荷トルクの増加速度との差を算出する。ＥＣＵ３１は、現時点での負荷トルクの増加速度から、所定時間だけ前の時点の負荷トルクの増加速度を差し引いた算出結果（増加速度差）が、所定値よりも大きいと判断すると、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度に急激な上昇変動が発生したと判断する。この判断によりＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度を低減すべく前記減速制御を行う。
【００６７】
○  真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度は、ＥＣＵ３１による駆動周波数の低減開始時（時点ｔ１）から電動モータ部２２の電流値が上限値ｉ２に至る時点までの間の全てにおいてリニアな増加傾向とされる必要はない。例えば、時点ｔ１からの負荷トルクの増加速度が従来のそれよりも低減されていれば、その後、電流値が上限値ｉ２に至るまでの間に、負荷トルクの増加速度が従来のそれよりも高速となるようにされてもよい。これによれば、例えば、真空ポンプ２０の負荷トルクの立ち上がり開始直後の増加速度を低減しつつ、電流値が上限値ｉ２に至るまでの時間を従来よりも短くすることができる。
【００６８】
○  ＥＣＵ３１は、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度の変化率（単位時間あたりの前記増加速度の変化量）を所定の目標値に向けて低減すべく前記減速制御を行うように構成されていてもよい。この場合、例えば、図３（ｂ）に示す曲線６２に対応する負荷トルクの増加速度の変化率を前記所定の目標値とする。
なお図３（ａ）は、この場合における電動モータ部２２の駆動周波数を示すタイムチャートであり、図３（ｂ）は、電動モータ部２２における電流値を示すタイムチャートである。因みに図３（ａ）における線図９１は、図２（ａ）同様、従来における電動モータの駆動周波数を示し、図３（ｂ）における線図９２は、図２（ｂ）同様、従来における電動モータの電流値を示している。
【００６９】
これによれば、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度の変化率が所定の目標値に向けて接近又は一致するように制御される。この制御により、真空ポンプ２０の負荷トルクの少なくとも立ち上がり開始時点の増加速度が、従来の増加速度よりも低減される。したがって、真空ポンプ２０の構成部材が受ける衝撃のうち、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度の変化率に起因する衝撃を小さくすることが可能になる。
【００７０】
○  ＥＣＵ３１による真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度の監視を、前記増加速度が急激に上昇変動したとＥＣＵ３１が判断した後（この判断直後であってもよく、この判断の終了時点から所定時間経過後であってもどちらでもよい。
）に中止するようにしてもよい。これによれば、例えば、前記監視を、ＥＣＵ３１が作動状態にある限り継続的に繰り返し実行する場合と比較して、前記監視に関するＥＣＵ３１の処理負担を軽減することができる。
【００７１】
なおこの場合、ＥＣＵ３１によって前記減速制御の繰り返し回数（減速制御が繰り返し実行される回数）が制限されるようになっていてもよい。これによれば、真空ポンプ２０の負荷トルクの立ち上がり時において真空ポンプ２０の構成部材が受ける衝撃を小さくしつつ、例えば、電動モータ部２２の回転速度を、真空ポンプ２０の排気効率のよい、高い回転速度により早く戻すことが可能になる。
【００７２】
また、例えば電動モータ部２２の駆動周波数に下限を設定するとともにこの下限を下回ることがないように電動モータ部２２を駆動するようにすれば、必ずしも前記減速制御の繰り返し回数に制限を設けなくともよい。
【００７３】
○  電動モータ部２２の駆動周波数の低減時において、該駆動周波数を漸減させることなく駆動周波数fmaxから駆動周波数fminに向けて急減させるようにしてもよい。この場合であっても、真空ポンプ２０の負荷トルクの立ち上がり時の増加速度を低減することは可能である。
【００７４】
○  電動モータ部２２に対する供給電流の上限値ｉ２は設けられていなくてもよい。即ち、真空ポンプ２０における負荷トルクの最大値の制限は行われなくてもよい。
【００７５】
○  例えば、真空ポンプ２０の負荷トルクを検出するためのトルクセンサを設ける等して、前記負荷トルクを、電動モータ部２２の供給電流値以外によって把握するようにしてもよい。
【００７６】
○  電動モータ部２２を、ブラシレスＤＣモータ以外の同期モータタイプのブラシレスモータで構成してもよい。このモータとしては例えば、リラクタンス同期モータやステッピングモータ、インダクタ型同期モータ、パーマネントマグネット同期モータ、ヒステリシス同期モータなどがある。また、電動モータ部２２を、誘導モータタイプのブラシレスモータで構成してもよい。前述以外のブラシレスモータで構成してもよい。また、ブラシ付モータ（例えばＤＣモータやユニバーサルモータ等）で構成してもよい。
【００７７】
○  電動モータ部２２は、該電動モータ部２２への供給電流における電圧値を調節することで電動モータ部２２の回転速度を調節可能なタイプであってもよい。この場合、前記電圧値が回転速度指令値に相当する。
【００７８】
○  前記実施形態では、真空ポンプ２０をロードロックチャンバ１３用としたが、プロセスチャンバ１２用としてもよい。また、半導体製造装置１１以外に用いてもよい。
【００７９】
○  前記実施形態は、ロードロックチャンバ１３が大気圧状態にある状態から開閉バルブ１７が開かれた場合の電動モータ部２２の制御を対象としたが、これに限定されない。例えば、電動モータ部２２の起動時において真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度を低減すべく電動モータ部の減速制御を行ってもよい。また、本発明においては、真空ポンプ２０の負荷トルクの増加速度がゼロである状態からの立ち上がり時のみに限らず、ゼロより大きい増加速度からさらに大きい増加速度への上昇変動時において負荷トルクの増加速度を低減すべく電動モータ部２２の減速制御を行うことも含まれる。
【００８０】
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（１）前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量を、所定時間毎に繰り返し監視するとともに、この監視を、真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が急激に上昇変動したと判断した後に中止する請求項１又は２に記載の真空ポンプの制御装置。
【００８１】
（２）前記減速制御の繰り返し回数は制限されている技術的思想（１）に記載の真空ポンプの制御装置。
（３）排気対象空間を所定の真空度とすべく排気を行うポンプ機構部と、該ポンプ機構部を駆動するための電動モータ部とを備えた真空ポンプにおいて、前記真空ポンプの単位時間あたりの負荷トルク増加量が急激に上昇変動したとき、電動モータ部の回転速度を下げる減速制御を行うことを特徴とする真空ポンプの制御方法。
【００８２】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜１０に記載の発明によれば、真空ポンプの補強に伴う大型化や重量化を招くことなく、前記真空ポンプの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体製造装置及び真空ポンプの概略図。
【図２】（ａ）は、電動モータ部における駆動周波数を示すタイムチャート、（ｂ）は、電動モータ部における電流値を示すタイムチャート。
【図３】別例におけるタイムチャートであり、（ａ）は、電動モータ部における駆動周波数を示すタイムチャート、（ｂ）は、電動モータ部における電流値を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１１…半導体製造装置、１２…プロセスチャンバ、１３…排気対象空間としてのロードロックチャンバ、２０…真空ポンプ、２１…ポンプ機構部、２２…電動モータ部、３０…制御装置としてのインバータ、３１…ＥＣＵ、３２…電流検出器。
【図１】
2004197644.tif 000003
【図２】
2004197644.tif 000004
【図３】
2004197644.tif 000005