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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-13
(45)【発行日】2022-01-13
(54)【発明の名称】真空ポンプ起動制御装置
(51)【国際特許分類】
F04B 49/02 20060101AFI20220105BHJP
F04D 19/04 20060101ALI20220105BHJP
【ＦＩ】
F04B49/02 331D
F04D19/04 H
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2017171871
(22)【出願日】2017-09-07
(65)【公開番号】P2019044746
(43)【公開日】2019-03-22
【審査請求日】2019-12-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000001993
【氏名又は名称】株式会社島津製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100121382
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 託嗣
(72)【発明者】
【氏名】小亀 正人
(72)【発明者】
【氏名】酒井 春彦
【審査官】大屋 静男
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－２５４６８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００８－５１００９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－３３９９５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０７１２００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１２７３１６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｂ ３７／１６、４９／００－５１／００
Ｆ０４Ｃ ２５／０２
Ｆ０４Ｄ １９／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空ポンプと前記真空ポンプの背圧側に接続されるバックポンプとを備える排気システムに用いられ、前記真空ポンプの起動停止を制御する真空ポンプ起動制御装置であって、前記真空ポンプにより排気されるチャンバのバックポンプ起動後の吸気口圧力に関する情報に基づいて、前記真空ポンプの起動タイミングを設定する設定部を備え、
前記吸気口圧力に関する情報はチャンバ圧力推定値であり、
前記設定部は、前記チャンバの容積、前記バックポンプの排気速度および前記真空ポンプのポンプ吸気口からポンプ排気口までのコンダクタンスに基づいて前記チャンバ圧力推定値を算出し、前記チャンバ圧力推定値が前記真空ポンプの起動可能圧力上限値以下となるタイミングを前記起動タイミングに設定し、
前記設定部により設定された前記起動タイミングにおいて前記真空ポンプを起動する、
真空ポンプ起動制御装置。
【請求項2】
真空ポンプと前記真空ポンプの背圧側に接続されるバックポンプとを備える排気システムに用いられ、前記真空ポンプの起動停止を制御する真空ポンプ起動制御装置であって、前記真空ポンプにより排気されるチャンバのバックポンプ起動後の吸気口圧力に関する情報に基づいて、前記真空ポンプの起動タイミングを設定する設定部を備え、
前記吸気口圧力に関する情報は、バックポンプ起動からの経過時間であり、
前記設定部は、前記チャンバの容積、前記バックポンプの排気速度および前記真空ポンプのポンプ吸気口からポンプ排気口までのコンダクタンスに基づいてチャンバ内圧力が前記真空ポンプの起動可能圧力上限値となる経過時間を算出し、算出された前記経過時間を前記起動タイミングに設定し、
前記設定部により設定された前記起動タイミングにおいて前記真空ポンプを起動する、
真空ポンプ起動制御装置。
【請求項3】
真空ポンプと前記真空ポンプの背圧側に接続されるバックポンプとを備える排気システムに用いられ、前記真空ポンプの起動停止を制御する真空ポンプ起動制御装置であって、前記真空ポンプにより排気されるチャンバのバックポンプ起動後の吸気口圧力に関する情報に基づいて、前記真空ポンプの起動タイミングを設定する設定部を備え、
前記吸気口圧力に関する情報は、前記真空ポンプのポンプロータを回転駆動するモータのモータ電流値であり、
前記設定部は、前記起動タイミングとして、起動加速時の前記モータ電流値よりも低い一定モータ電流値で前記真空ポンプを起動する第１のタイミングと、前記一定モータ電流値のときのロータ回転数とポンプ吸気口圧力値との相関に基づいて推定される加速開始タイミングである第２のタイミングと、を設定し、
前記第１のタイミングで前記一定モータ電流値による前記真空ポンプの駆動を開始し、前記第２のタイミングで前記真空ポンプの回転速度の加速を開始する、真空ポンプ起動制御装置。
【請求項4】
真空ポンプと、前記真空ポンプの背圧側に接続されるバックポンプと、前記真空ポンプにより排気されるチャンバと、前記チャンバと前記真空ポンプとを接続する排気ラインと、前記排気ラインに設けられた第１のバルブと、前記チャンバと前記バックポンプとを接続するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられた第２のバルブと、を有する排気システムに用いられ、前記真空ポンプの起動停止を制御する真空ポンプ起動制御装置であって、バックポンプ起動後に真空計により計測される前記チャンバの圧力計測値に基づいて、前記圧力計測値が前記真空ポンプの起動可能圧力上限値以下となるタイミングを、前記真空ポンプの起動タイミングに設定する設定部と、
前記第１のバルブを閉状態にすると共に前記第２のバルブを開状態にして前記バイパスラインにより前記チャンバを排気し、
前記圧力計測値が前記真空ポンプの前記起動可能圧力となったタイミングで前記真空ポンプを起動し、
前記真空ポンプを起動後、前記第１のバルブを閉状態にすると共に前記第２のバルブを開状態にして前記バイパスラインによる前記チャンバの排気を継続し、
前記圧力計測値が前記真空ポンプの定常運転状態を維持できる定常運転可能圧力値以下になったときに、前記第１のバルブを開状態にすると共に前記第２のバルブを閉状態にして前記真空ポンプにより前記チャンバを排気するバルブ制御部と、
を備える真空ポンプ起動制御装置。
【請求項5】
請求項１に記載の真空ポンプ起動制御装置において、前記排気システムは、前記チャンバと前記真空ポンプとを接続する排気ラインに設けられた第１のバルブと、前記チャンバと前記バックポンプとを接続するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられた第２のバルブとを有し、
前記設定部は、前記真空ポンプのポンプ吸気口からポンプ排気口までのコンダクタンスに代えて前記バイパスラインのコンダクタンスを使用し、前記バックポンプの排気速度および前記バイパスラインのコンダクタンスに基づいて前記チャンバ圧力推定値を算出し、
前記バイパスラインによる前記チャンバの排気時には前記第１のバルブを閉状態にすると共に前記第２のバルブを開状態にし、前記チャンバ圧力推定値が前記真空ポンプの定常運転状態を維持できる定常運転可能圧力値以下になると、前記第１のバルブを開状態にすると共に前記第２のバルブを閉状態にするバルブ制御部を備える、真空ポンプ起動制御装置。
【請求項6】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の真空ポンプ起動制御装置において、前記真空ポンプへ電源を供給する電源供給部と、
前記真空ポンプの少なくともモータ電流値およびロータ回転数を含むポンプ状態を表示する表示部と、を備える真空ポンプ起動制御装置。
【請求項7】
請求項４に記載の真空ポンプ起動制御装置において、前記真空ポンプおよび前記真空計の少なくとも一方へ電源を供給する電源供給部と、
前記真空計で計測された圧力計測値、および前記真空ポンプの少なくともモータ電流値およびロータ回転数を含むポンプ状態を表示する表示部と、を備える真空ポンプ起動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、真空ポンプ起動制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ターボ分子ポンプは真空容器を高真空に排気する真空ポンプであるが、ターボ分子ポンプ単体では排気したガスを大気に排出することができず、排気側に低真空ポンプをバックポンプとして接続する（例えば、特許文献１参照）。また、ターボ分子ポンプで真空容器を排気する場合、低真空ポンプを用いて真空容器を予め所定の真空度まで粗引きしてからターボ分子ポンプを起動する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１２－１６０３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、真空容器の容積によって所定の真空度まで粗引きする時間が異なるため、オペレータが誤って所定の真空度になる前にターボ分子ポンプを起動してしまうと、ターボ分子ポンプが定格回転まで加速できずに過負荷保護機能により停止してしまう場合がある。このように、バックポンプを備える真空ポンプにおいて、真空ポンプの適切な起動動作を行えないおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の好ましい態様による真空ポンプ起動制御装置は、真空ポンプと前記真空ポンプの背圧側に接続されるバックポンプとを備える排気システムに用いられ、前記真空ポンプの起動停止を制御する真空ポンプ起動制御装置であって、前記真空ポンプにより排気されるチャンバのバックポンプ起動後の吸気口圧力に関する情報に基づいて、前記真空ポンプの起動タイミングを設定する設定部を備え、前記吸気口圧力に関する情報はチャンバ圧力推定値であり、前記設定部は、前記チャンバの容積、前記バックポンプの排気速度および前記真空ポンプのポンプ吸気口からポンプ排気口までのコンダクタンスに基づいて前記チャンバ圧力推定値を算出し、前記チャンバ圧力推定値が前記真空ポンプの起動可能圧力上限値以下となるタイミングを前記起動タイミングに設定し、前記設定部により設定された前記起動タイミングにおいて前記真空ポンプを起動する。
本発明の好ましい態様による真空ポンプ起動制御装置は、真空ポンプと前記真空ポンプの背圧側に接続されるバックポンプとを備える排気システムに用いられ、前記真空ポンプの起動停止を制御する真空ポンプ起動制御装置であって、前記真空ポンプにより排気されるチャンバのバックポンプ起動後の吸気口圧力に関する情報に基づいて、前記真空ポンプの起動タイミングを設定する設定部を備え、前記吸気口圧力に関する情報は、バックポンプ起動からの経過時間であり、前記設定部は、前記チャンバの容積、前記バックポンプの排気速度および前記真空ポンプのポンプ吸気口からポンプ排気口までのコンダクタンスに基づいてチャンバ内圧力が前記真空ポンプの起動可能圧力上限値となる経過時間を算出し、算出された前記経過時間を前記起動タイミングに設定し、前記設定部により設定された前記起動タイミングにおいて前記真空ポンプを起動する。
本発明の好ましい態様による真空ポンプ起動制御装置は、真空ポンプと前記真空ポンプの背圧側に接続されるバックポンプとを備える排気システムに用いられ、前記真空ポンプの起動停止を制御する真空ポンプ起動制御装置であって、前記真空ポンプにより排気されるチャンバのバックポンプ起動後の吸気口圧力に関する情報に基づいて、前記真空ポンプの起動タイミングを設定する設定部を備え、前記吸気口圧力に関する情報は、前記真空ポンプのポンプロータを回転駆動するモータのモータ電流値であり、前記設定部は、前記起動タイミングとして、起動加速時の前記モータ電流値よりも低い一定モータ電流値で前記真空ポンプを起動する第１のタイミングと、前記一定モータ電流値のときのロータ回転数とポンプ吸気口圧力値との相関に基づいて推定される加速開始タイミングである第２のタイミングと、を設定し、前記第１のタイミングで前記一定モータ電流値による前記真空ポンプの駆動を開始し、前記第２のタイミングで前記真空ポンプの回転速度の加速を開始する。
本発明の好ましい態様による真空ポンプ起動制御装置は、真空ポンプと、前記真空ポンプの背圧側に接続されるバックポンプと、前記真空ポンプにより排気されるチャンバと、前記チャンバと前記真空ポンプとを接続する排気ラインと、前記排気ラインに設けられた第１のバルブと、前記チャンバと前記バックポンプとを接続するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられた第２のバルブと、を有する排気システムに用いられ、前記真空ポンプの起動停止を制御する真空ポンプ起動制御装置であって、バックポンプ起動後に真空計により計測される前記チャンバの圧力計測値に基づいて、前記圧力計測値が前記真空ポンプの起動可能圧力上限値以下となるタイミングを、前記真空ポンプの起動タイミングに設定する設定部と、前記バイパスラインによる前記チャンバの排気時には前記第１のバルブを閉状態にすると共に前記第２のバルブを開状態にし、前記圧力計測値が前記真空ポンプの定常運転状態を維持できる定常運転可能圧力値以下になると、前記第１のバルブを開状態にすると共に前記第２のバルブを閉状態にするバルブ制御部と、を備える。
さらに好ましい態様では、前記排気システムは、前記チャンバと前記真空ポンプとを接続する排気ラインに設けられた第１のバルブと、前記チャンバと前記バックポンプとを接続するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられた第２のバルブとを有し、前記設定部は、前記真空ポンプのポンプ吸気口からポンプ排気口までのコンダクタンスに代えて前記バイパスラインのコンダクタンスを使用し、前記バックポンプの排気速度および前記バイパスラインのコンダクタンスに基づいて前記チャンバ圧力推定値を算出し、前記バイパスラインによる前記チャンバの排気時には前記第１のバルブを閉状態にすると共に前記第２のバルブを開状態にし、前記チャンバ圧力推定値が前記真空ポンプの定常運転状態を維持できる定常運転可能圧力値以下になると、前記第１のバルブを開状態にすると共に前記第２のバルブを閉状態にするバルブ制御部を備える。
さらに好ましい態様では、前記真空ポンプへ電源を供給する電源供給部と、前記真空ポンプの少なくともモータ電流値およびロータ回転数を含むポンプ状態を表示する表示部と、を備える。
さらに好ましい態様では、前記真空ポンプおよび前記真空計の少なくとも一方へ電源を供給する電源供給部と、前記真空計で計測された圧力計測値、および前記真空ポンプの少なくともモータ電流値およびロータ回転数を含むポンプ状態を表示する表示部と、を備える。
本発明の好ましい態様による真空ポンプ起動制御装置は、真空ポンプと前記真空ポンプの背圧側に接続されるバックポンプとを備える排気システムに用いられ、前記真空ポンプの起動停止を制御する真空ポンプ起動制御装置であって、前記真空ポンプにより排気されるチャンバのバックポンプ起動後の吸気口圧力に関する情報に基づいて、前記真空ポンプの起動タイミングを設定する設定部を備え、前記吸気口圧力に関する情報は、バックポンプ起動からの経過時間であり、前記設定部は、前記チャンバの容積、前記バックポンプの排気速度および前記真空ポンプのポンプ吸気口からポンプ排気口までのコンダクタンスに基づいてチャンバ内圧力が前記真空ポンプの起動可能圧力上限値となる経過時間を算出し、算出された前記経過時間を前記起動タイミングに設定し、前記設定部により設定された前記起動タイミングにおいて前記真空ポンプを起動する。
本発明の好ましい態様による真空ポンプ起動制御装置は、真空ポンプと前記真空ポンプの背圧側に接続されるバックポンプとを備える排気システムに用いられ、前記真空ポンプの起動停止を制御する真空ポンプ起動制御装置であって、前記真空ポンプにより排気されるチャンバのバックポンプ起動後の吸気口圧力に関する情報に基づいて、前記真空ポンプの起動タイミングを設定する設定部を備え、前記吸気口圧力に関する情報は、前記真空ポンプのポンプロータを回転駆動するモータのモータ電流値であり、前記設定部は、前記起動タイミングとして、起動加速時の前記モータ電流値よりも低い一定モータ電流値で前記真空ポンプを起動する第１のタイミングと、前記一定モータ電流値のときのロータ回転数とポンプ吸気口圧力値との相関に基づいて推定される加速開始タイミングである第２のタイミングと、を設定し、前記第１のタイミングで前記一定モータ電流値による前記真空ポンプの駆動を開始し、前記第２のタイミングで前記真空ポンプの回転速度の加速を開始する。
本発明の好ましい態様による真空ポンプ起動制御装置は、真空ポンプと、前記真空ポンプの背圧側に接続されるバックポンプと、前記真空ポンプにより排気されるチャンバと、前記チャンバと前記真空ポンプとを接続する排気ラインと、前記排気ラインに設けられた第１のバルブと、前記チャンバと前記バックポンプとを接続するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられた第２のバルブと、を有する排気システムに用いられ、前記真空ポンプの起動停止を制御する真空ポンプ起動制御装置であって、バックポンプ起動後に真空計により計測される前記チャンバの圧力計測値に基づいて、前記圧力計測値が前記真空ポンプの起動可能圧力上限値以下となるタイミングを、前記真空ポンプの起動タイミングに設定する設定部と、前記バイパスラインによる前記チャンバの排気時には前記第１のバルブを閉状態にすると共に前記第２のバルブを開状態にし、前記圧力計測値が前記真空ポンプの定常運転状態を維持できる定常運転可能圧力値以下になると、前記第１のバルブを開状態にすると共に前記第２のバルブを閉状態にするバルブ制御部と、を備える。
さらに好ましい態様では、前記排気システムは、前記チャンバと前記真空ポンプとを接続する排気ラインに設けられた第１のバルブと、前記チャンバと前記バックポンプとを接続するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられた第２のバルブとを有し、前記設定部は、前記真空ポンプのポンプ吸気口からポンプ排気口までのコンダクタンスに代えて前記バイパスラインのコンダクタンスを使用し、前記バックポンプの排気速度および前記バイパスラインのコンダクタンスに基づいて前記チャンバ圧力推定値を算出し、前記バイパスラインによる前記チャンバの排気時には前記第１のバルブを閉状態にすると共に前記第２のバルブを開状態にし、前記チャンバ圧力推定値が前記真空ポンプの定常運転状態を維持できる定常運転可能圧力値以下になると、前記第１のバルブを開状態にすると共に前記第２のバルブを閉状態にするバルブ制御部を備える。
さらに好ましい態様では、前記真空ポンプへ電源を供給する電源供給部と、前記真空ポンプの少なくともモータ電流値およびロータ回転数を含むポンプ状態を表示する表示部と、を備える。
さらに好ましい態様では、前記真空ポンプおよび前記真空計の少なくとも一方へ電源を供給する電源供給部と、前記真空計で計測された圧力計測値、および前記真空ポンプの少なくともモータ電流値およびロータ回転数を含むポンプ状態を表示する表示部と、を備える。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、バックポンプが接続された真空ポンプの起動動作を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
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は本発明の第１の実施の形態を示す図であり、起動制御装置３を備える排気システム１００の構成を示すブロック図である。排気システム１００は、ターボ分子ポンプ１、バックポンプ２および起動制御装置３を備えている。ターボ分子ポンプ１は、真空排気を行うポンプ本体１１とポンプ本体１１を駆動制御するポンプ制御装置１２とを備えている。ポンプ本体１１の吸気側は排気対象である真空チャンバ４に接続される。真空チャンバ４には、チャンバ内圧力を計測するための真空計５が設けられている。
－第１の実施の形態－
図１は本発明の第１の実施の形態を示す図であり、起動制御装置３を備える排気システム１００の構成を示すブロック図である。排気システム１００は、ターボ分子ポンプ１、バックポンプ２および起動制御装置３を備えている。ターボ分子ポンプ１は、真空排気を行うポンプ本体１１とポンプ本体１１を駆動制御するポンプ制御装置１２とを備えている。ポンプ本体１１の吸気側は排気対象である真空チャンバ４に接続される。真空チャンバ４には、チャンバ内圧力を計測するための真空計５が設けられている。
【0009】
ポンプ本体１１は、タービン翼が形成されたポンプロータ１１０と、ポンプロータ１１０を回転駆動するモータ１１１と、ポンプロータ１１０の回転数を検出する回転センサ１１２とを備えている。ポンプ本体１１の排気側にはバックポンプ２が接続される。ターボ分子ポンプ１は吸気口から流入した気体を大気圧まで圧縮して排気口から排出することができないので、ポンプ本体１１の排気側にドライポンプ等のバックポンプ２を設けて、ターボ分子ポンプ１の排気側の気体をバックポンプ２で大気圧まで圧縮して排出するようにしている。
【0010】
起動制御装置３は、ターボ分子ポンプ１およびバックポンプ２の起動停止等を制御する装置であり、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を備える制御演算部３０、EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性メモリで構成される記憶部３１、ポンプ状態や圧力値等を表示する表示部３３、起動制御装置３への手動入力操作を行うための入力操作部３２、および外部装置に電源を供給する電源供給部３４を備えている。
【0011】
図１に示す例では、電源供給部３４は、ポンプ制御装置１２および真空計５に電源Ｖ１を供給している。ここでは、ポンプ制御装置１２および真空計５に同電圧の電源Ｖ１を供給しているが、異なっていても構わない。また、起動制御装置３は、起動および停止をリモート操作により指示するＴＭＰ制御信号Ｓ１をポンプ制御装置１２へ出力すると共に、バックポンプ２の起動停止を行うＢＰ制御信号Ｓ３を出力する。起動制御装置３には、真空計５から圧力計測値Ｐｃを表すアナログ電圧信号が入力され、ポンプ制御装置１２からポンプ状態信号Ｓ２が入力され、バックポンプ２からアラーム通知信号Ｓ４が入力される。
【0012】
図２は、表示部３３に表示される表示画面の一例を示す図である。図２（ａ）～図２（ｄ）に示す表示画面は、ポンプ状態や圧力値に関するモニタモードの表示画面を示したものである。なお、説明は省略するが、図２に示す表示画面以外にもアラームに関する表示画面、設定に関する表示画面等がある。表示形態をモニタモードに切り替えると、図２（ａ）の表示画面が表示部３３に表示される。
【0013】
図２（ａ）に示すモニタモードの第１画面では、画面上下方向に４種類のデータが表示される。上から順に、ターボ分子ポンプ１の運転状態（TMP STATUS）、バックポンプ２の運転状態（BP STATUS）、ターボ分子ポンプ１のロータ回転数（ROT. SPEED）、真空計５の圧力計測値（PRESS.）が表示されている。図２（ａ）は、ターボ分子ポンプ１およびバックポンプ２が停止中の場合の表示であり、ターボ分子ポンプ１の運転状態およびバックポンプ２の運転状態は「ＳＴＯＰ」と表示され、ロータ回転数は「０．０％」、圧力計測値は「１．０Ｅ＋０５ Ｐａ」のように表示されている。ロータ回転数については「００ｒｐｍ」のように表示を切り替えることができる。
【0014】
図２（ａ）に示す表示状態において入力操作部３２を操作して画面を切り替えると、図２（ｂ）に示すようなモニタモードの第２画面が表示される。第２画面では、ターボ分子ポンプ１およびバックポンプ２の運転状態のみが大きく表示される。
【0015】
図２（ｂ）に示す表示状態において入力操作部３２を操作して画面を切り替えると、図２（ｃ）に示すようなモニタモードの第３画面が表示される。第３画面では、ターボ分子ポンプ１のロータ回転数のみが大きく表示される。
【0016】
図２（ｃ）に示す表示状態において入力操作部３２を操作して画面を切り替えると、図２（ｄ）に示すようなモニタモードの第４画面が表示される。第４画面では、圧力計測値のみが大きく表示される。図２（ｄ）の状態において入力操作部３２を操作して画面を切り替えると、図２（ａ）の第１画面に戻る。
【0017】
次に、起動制御装置３による起動制御について説明する。図３は、起動制御装置３の制御演算部３０によるターボ分子ポンプ１およびバックポンプ２の起動制御の一例を示すフローチャートである。また、図４は起動制御中における圧力計測値Ｐｃの変化を模式的に示す図であり、図５，６は制御制御中における表示部３３の表示の一例を示す図である。
【0018】
オペレータが起動制御装置３の入力操作部３２を手動操作して排気システム１００による排気動作を開始させると、図３に示す処理がスタートする。ステップＳ１０では、バックポンプ２の起動を指示するＢＰ制御信号Ｓ３をバックポンプ２へ出力する。それによりバックポンプ２が起動され、ポンプ本体１１を介した真空チャンバ４の排気が開始される。その結果、図４に示すように、大気圧Ｐ０であった真空チャンバ４の圧力計測値ＰｃはラインＬ１のように低下する。
【0019】
ステップＳ１０が実行された後の図４のｔ＝ｔａにおいては、表示部３３には図５に示すような表示画面が表示される。図５（ａ）に示す第１画面においては、バックポンプ２の状態（BP STATUS）は「ＯＮ（起動）」状態となっており、真空計５による真空チャンバ４の圧力計測値Ｐｃ（PRESS.）は「７．０Ｅ＋０４ Ｐａ」に低下している。そのため、第２画面および第４画面は、図５（ｂ）および図５（ｄ）のようになる。一方、ターボ分子ポンプ１は停止しているので、図５（ａ）に示す第１画面において、TMP STATUSは「ＳＴＯＰ」と表示され、ROT.SPEEDは「０．０」と表示されている。ロータ回転数を示す第３画面は、図５（ｃ）のようになる。
【0020】
ステップＳ２０では、真空計５からの圧力計測値Ｐｃに基づいて、真空チャンバ４の圧力がターボ分子ポンプ１の起動可能圧力値Ｐ１以下に低下したか否かを判定する。起動可能圧力値Ｐ１は、ターボ分子ポンプ１が定常回転状態まで運転可能な吸気口圧力の上限値である。Ｐｃ≦Ｐ１と判定されるとステップＳ３０へ進み、ポンプ制御装置１２に対してターボ分子ポンプ１の起動を指示するＴＭＰ制御信号Ｓ１を出力する。すなわち、制御演算部３０は、ターボ分子ポンプ１が定常回転状態まで運転可能な起動タイミング（起動可能圧力値Ｐ１）を設定し、その起動タイミングにおいてターボ分子ポンプ１を起動する。
【0021】
一般に、ターボ分子ポンプ１で真空チャンバ４を排気する場合、予めバックポンプ２により起動可能圧力値Ｐ１まで真空チャンバ４を粗引きしてから、ターボ分子ポンプ１を起動するようにしている。チャンバ内の圧力計測値Ｐｃが起動可能圧力値Ｐ１に低下する前にターボ分子ポンプ１を起動すると、ポンプロータ１１０を定常回転状態まで加速できないおそれがある。このような場合、ポンプ制御装置１２に備えられた保護機能（過負荷保護機能）により、ポンプロータ１１０の回転は停止する。
【0022】
ステップＳ３０の処理によりターボ分子ポンプ１のモータ１１１によるポンプロータ１１０の回転駆動が開始され、ターボ分子ポンプ１による真空チャンバ４の排気が開始される。その結果、図４のラインＬ２で示すように、真空チャンバ４の圧力計測値Ｐｃは起動可能圧力値Ｐ１からさらに低下する。
【0023】
ステップＳ３０でターボ分子ポンプ１が起動された後の図４のｔ＝ｔｂにおいては、表示部３３には図６に示すような表示画面が表示される。ｔ＝ｔｂにおいては、ターボ分子ポンプ１は起動後の加速状態にあって、ロータ回転数は定格回転数の６０．５％になっている。定格回転数でなくても排気作用が発生するので、圧力計測値Ｐｃは起動可能圧力値Ｐ１よりも低い１．２Ｅ－０．２Ｐａに低下している。そのため、第１画面としては、図６（ａ）に示すような表示画面が表示部３３に表示される。
【0024】
すなわち、第１画面においては、ターボ分子ポンプ１の状態（TMP STATUS）は加速中を表す「ＡＣＣ．」と表示され、バックポンプ２の状態（BP STATUS）は「ＯＮ」と表示され、圧力計測値Ｐｃ（PRESS.）は「１．２Ｅ－０２ Ｐａ」と表示されている。そのため、第２画面、第３画面、第４画面は図６（ｂ）～（ｄ）のようになる。
【0025】
なお、図２ではポンプ停止動作について省略したが、オペレータによる入力操作部３２の操作により、ターボ分子ポンプ１による排気動作を停止する指令が入力されると、起動制御装置３による一連の停止動作が実行される。例えば、ターボ分子ポンプ１の駆動を停止した後に、バックポンプ２の駆動を停止する。
【0026】
（変形例）
図７は、図１に示した排気システム１００の変形例を示す図である。図１に示す排気システム１００では起動制御装置３をターボ分子ポンプ１およびバックポンプ２に対して独立した構成として設けたが、図７に示す例では、ポンプ制御装置１２内に起動制御装置３を内蔵する構成とした。ポンプ制御装置１２には、モータ制御部１２０が設けられ、このモータ制御部１２０によってポンプ本体１１のモータ１１１が駆動制御される。なお、図示を省略したが、図１に記載のポンプ制御装置１２にもモータ制御部１２０が設けられている。また、図示は省略したが、起動制御装置３の内部構成は、図１に示した起動制御装置３と同様の構成となっており、起動制御装置３の制御動作も上述した第１の実施の形態と同様である。なお、例えば、図１の記憶部３１や制御演算部３０を、モータ制御部１２０あるいはポンプ制御装置１２に実装したメモリやプロセッサなどを用いて実施しても良い。
図７は、図１に示した排気システム１００の変形例を示す図である。図１に示す排気システム１００では起動制御装置３をターボ分子ポンプ１およびバックポンプ２に対して独立した構成として設けたが、図７に示す例では、ポンプ制御装置１２内に起動制御装置３を内蔵する構成とした。ポンプ制御装置１２には、モータ制御部１２０が設けられ、このモータ制御部１２０によってポンプ本体１１のモータ１１１が駆動制御される。なお、図示を省略したが、図１に記載のポンプ制御装置１２にもモータ制御部１２０が設けられている。また、図示は省略したが、起動制御装置３の内部構成は、図１に示した起動制御装置３と同様の構成となっており、起動制御装置３の制御動作も上述した第１の実施の形態と同様である。なお、例えば、図１の記憶部３１や制御演算部３０を、モータ制御部１２０あるいはポンプ制御装置１２に実装したメモリやプロセッサなどを用いて実施しても良い。
【0027】
起動制御装置３は、モータ制御部１２０および真空計５に電源Ｖ１を供給する。また、起動制御装置３は、ＴＭＰ制御信号Ｓ１をモータ制御部１２０へ出力すると共にＢＰ制御信号Ｓ３をバックポンプ２へ出力する。起動制御装置３には、真空計５から圧力計測値Ｐｃを表すアナログ電圧信号が入力され、モータ制御部１２０からポンプ状態信号Ｓ２が入力され、バックポンプ２からアラーム通知信号Ｓ４が入力される。ポンプ状態信号Ｓ２は、例えば、ロータ回転数やモータ電流値等である。
【0028】
－第２の実施の形態－
図８は、第２の実施の形態を示す図である。第２の実施の形態では、排気システム１００に、バックポンプ２と真空チャンバ４とを連通するバイパス配管８が設けられている。バイパス配管８にはバルブ７が設けられている。また、ポンプ本体１１と真空チャンバ４との間、すなわち主排気ラインにはバルブ６が設けられている。なお、図８では、図７に示した場合と同様に起動制御装置３がポンプ制御装置１２に内蔵されている構成としたが、図１に場合と同様に起動制御装置３が独立に設けられる構成としても良い。
図８は、第２の実施の形態を示す図である。第２の実施の形態では、排気システム１００に、バックポンプ２と真空チャンバ４とを連通するバイパス配管８が設けられている。バイパス配管８にはバルブ７が設けられている。また、ポンプ本体１１と真空チャンバ４との間、すなわち主排気ラインにはバルブ６が設けられている。なお、図８では、図７に示した場合と同様に起動制御装置３がポンプ制御装置１２に内蔵されている構成としたが、図１に場合と同様に起動制御装置３が独立に設けられる構成としても良い。
【0029】
図８では図示は省略したが、起動制御装置３の構成は図１に示した起動制御装置３と同様である。起動制御装置３の制御演算部３０は、バルブ６およびバルブ７に開閉制御信号Ｓ５、Ｓ６をそれぞれ出力する。制御演算部３０の表示部３３には、バルブ６，７の開閉状態も表示される。なお、例えば、図１の記憶部３１や制御演算部３０を、モータ制御部１２０あるいはポンプ制御装置１２に実装したメモリやプロセッサなどを用いて実施しても良い。
【0030】
図９は表示部３３に表示される表示画面の一例を示す図であり、図２に示した表示形態に対してバルブ６，７の開閉状態に対する表示が追加されている。図９（ａ）に示すモニタモードの第１画面では、圧力計測値の表示の下側に、バルブ６の開閉状態「VALVE1 STATUS」に関する表示、バルブ７の開閉状態「VALVE2 STATUS」に関する表示が表示されている。第２画面、第３画面、第４画面の表示は図２（ｂ）～（ｄ）に示したものと同様であり、図９では記載を省略した。図９（ｂ）は、バルブ６，７の開閉状態を示す第５画面の表示例である。
【0031】
図１０は、起動制御装置３の制御演算部３０（図１参照）によるターボ分子ポンプ１、バックポンプ２、バルブ６およびバルブ７の制御の一例を示すフローチャートである。なお、図１０に示すフローチャートでは、図３に示すフローチャートの処理と同一処理を行うステップには同一符号を付した。
【0032】
オペレータが起動制御装置３の入力操作部３２を手動操作して排気システム１００による排気動作を開始させると、図１０に示す処理がスタートする。ステップＳ１０では、バックポンプ２の起動を指示するＢＰ制御信号Ｓ３をバックポンプ２へ出力する。次いで、ステップＳ１００では、バルブ６を閉じる開閉制御信号Ｓ５およびバルブ７を開く開閉制御信号Ｓ６を出力する。その結果、真空チャンバ４がバイパス配管８を介してバックポンプ２により排気される。
【0033】
図１１は、起動動作中における圧力計測値Ｐｃの変化を模式的に示す図であり、バックポンプ２による排気により真空チャンバ４の圧力計測値ＰｃはラインＬ３で示すように低下する。ｔ＝ｔｃにおいて表示部３３に表示される第１画面は、図１２（ａ）のようになる。ターボ分子ポンプ１は停止状態（STOP）であって、バックポンプ２はＯＮ状態であり、バルブ６の開閉状態（VALVE1 STATUS）は「CLOSE」であり、バルブ７の開閉状態（VALVE2 STATUS）は「OPEN」である。また、真空チャンバ４の圧力計測値Ｐｃ（PRESS.）は、バイパス配管８を介した排気により「７．０Ｅ＋０４ Ｐａ」に低下している。
【0034】
ステップＳ２０では、圧力計測値Ｐｃに基づいて、真空チャンバ４の圧力がターボ分子ポンプ１の起動可能圧力値Ｐ１まで低下したか否かを判定する。ステップＳ２０でＰｃ≦Ｐ１と判定されるとステップＳ３０へ進み、モータ制御部１２０に対してターボ分子ポンプ１の起動を指示するＴＭＰ制御信号Ｓ１を出力する。それによりポンプロータ１１０の回転駆動が開始される。
【0035】
このとき、真空チャンバ４とポンプ本体１１との間のバルブ６は閉状態なので、ポンプロータ１１０の回転を開始しても真空チャンバ４はバックポンプ２のみによる排気が継続される。その結果、真空チャンバ４の圧力計測値Ｐｃは引き続き図１１のラインＬ３のように低下する。一方、ポンプ本体１１の直上の圧力すなわちポンプ吸気口圧力は、ポンプ本体１１による排気作用によって、破線で示すラインＬ４のように低下する。
【0036】
ｔ＝ｔｄにおいて表示部３３に表示される第１画面は、図１２（ｂ）のようになる。ｔ＝ｔ１においてスタートされたターボ分子ポンプ１は、ｔ＝ｔｄにおいては加速状態から定常運転状態へと移行しているとする。定常運転状態では、ロータ回転数が定格回転数を含む所定回転数範囲に維持される。そのため、図１２（ｂ）では、ターボ分子ポンプ１の運転状態（TMP STATUS）は定常運転状態を示す「NORMAL」と表示され、ロータ回転数（ROT.SPEED）は「１００％」と表示されている。真空チャンバ４の圧力計測値Ｐｃ（PRESS.）は起動可能圧力値Ｐ１よりも低下し、「８．０Ｅ－０１ Ｐａ」のように表示されている。
【0037】
その後、バックポンプ２による排気により真空チャンバ４の圧力計測値Ｐｃがターボ分子ポンプ１の定常運転可能圧力値Ｐ２以下となると、ステップＳ１１０でＰｃ≦Ｐ２と判定されてステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０では、バルブ６を開く開閉制御信号Ｓ５およびバルブ７を閉じる開閉制御信号Ｓ６を出力する。その結果、ターボ分子ポンプ１による真空チャンバ４の排気が開始され、真空チャンバ４の圧力計測値Ｐｃは図１１のラインＬ５のように低下する。
【0038】
ところで、ステップＳ１２０においてバルブ６が開状態とされると、図１１の破線で示すラインＬ４のようにポンプ本体１１の直上の圧力は圧力値Ｐ２まで急激に上昇することになる。そのため、定格回転数においてバルブ６を開くタイミングにおける圧力値Ｐ２が高すぎると、高速回転しているポンプロータ１１０に過剰な負荷がかかるという問題が生じる。特に、磁気浮上式のターボ分子ポンプの場合、急激な圧力上昇によりポンプロータ１１０の軸方向位置が大きく変化してタッチダウンするおそれがある。そのため、本実施の形態では、圧力値Ｐ２を過負荷やタッチダウンが発生しない圧力値、すなわち定常運転可能圧力値に設定し、定常運転中（図１１のｔ＝ｔ２のタイミング）にバルブ６を開く場合には、定常運転可能圧力値Ｐ２までチャンバ内圧力が低下してからバルブ６を開くようにする。
【0039】
ｔ＝ｔｅにおいて表示部３３に表示される第１画面は、図１２（ｃ）のようになる。バルブ６の開閉状態（VALVE1 STATUS）は「OPEN」と表示され、バルブ７の開閉状態（VALVE2 STATUS）は「CLOSE」と表示される。真空チャンバ４の圧力計測値Ｐｃ（PRESS.）はターボ分子ポンプ１の排気によりさらに低下して、「５．０Ｅ－０３ Ｐａ」のように表示されている。
【0040】
－第３の実施の形態－
図１３は、本発明の第３の実施の形態を示す図である。上述した第１の実施の形態では、真空計５によって計測された真空チャンバ４の圧力計測値Ｐｃに基づいて、図３に示すような起動制御を行った。一方、図１３に示す構成では、ポンプ制御装置１２に圧力計測値Ｐｃが入力されない構成となっている。第３の実施の形態では、このように圧力計測値Ｐｃが入力されない場合の起動制御について説明する。図１３では、図１の場合と同様に起動制御装置３を独立して設ける構成としたが、図７の場合と同様にポンプ制御装置１２に内蔵する構成としても良い。
図１３は、本発明の第３の実施の形態を示す図である。上述した第１の実施の形態では、真空計５によって計測された真空チャンバ４の圧力計測値Ｐｃに基づいて、図３に示すような起動制御を行った。一方、図１３に示す構成では、ポンプ制御装置１２に圧力計測値Ｐｃが入力されない構成となっている。第３の実施の形態では、このように圧力計測値Ｐｃが入力されない場合の起動制御について説明する。図１３では、図１の場合と同様に起動制御装置３を独立して設ける構成としたが、図７の場合と同様にポンプ制御装置１２に内蔵する構成としても良い。
【0041】
起動制御装置３の記憶部３１には、ターボ分子ポンプ１の起動制御に必要な情報（詳細は後述する）が記憶されている。起動制御装置３は、圧力計測値Ｐｃの入力がある場合には第１の実施の形態で説明したような制御を行い、圧力計測値Ｐｃの入力が無い場合には後述する本実施形態における制御を行う。もちろん、圧力計測値Ｐｃの入力が無い場合の起動制御のみを実行するような構成であっても良い。
【0042】
記憶部３１に記憶されている起動制御に必要な情報には、バックポンプ２の排気速度Ｓbp、真空チャンバ４の容積Ｖｃ、ターボ分子ポンプ１のポンプロータ１１０が停止している状態におけるポンプ本体１１の吸気口から排気口までのコンダクタンスＣｐ等が含まれる。制御演算部３０は、記憶部３１に記憶されている上記情報に基づいて、後述する圧力推定値Ｐｅ(t)を推定演算する。
【0043】
図１４は、第３の実施の形態における起動制御の一例を示すフローチャートである。図１４のフローチャートは、図３のフローチャートにステップＳ２００を追加すると共にステップＳ２０をステップＳ２１０に置き換えたものである。以下ではステップＳ２００，Ｓ２１０を中心に説明する。
【0044】
図１４のステップＳ１０の処理によってバックポンプ２が起動されると、真空チャンバ４はポンプロータ１１０が停止した状態のポンプ本体１１を介してバックポンプ２により排気される。この場合のポンプ本体１１の吸気口における排気速度（以下では、実効排気速度と呼ぶことにする）Ｓeffは、ポンプ本体１１のコンダクタンスＣｐとバックポンプ２の排気速度Ｓbpを用いて次式（１）のように表される。
１／Ｓeff＝１／Ｃｐ＋１／Ｓbp …（１）
１／Ｓeff＝１／Ｃｐ＋１／Ｓbp …（１）
【0045】
真空チャンバ４の圧力推定値Ｐｅは、次式（２）に示す排気の式を満足する。式（２）から、圧力推定値Ｐｅは式（３）のように求まる。図４のラインＬ１で示す圧力の時間変化は、式（３）によって算出される圧力推定値Ｐｅ(t)によって推定することができる。なお、ラインＬ１における排気開始時の圧力は大気圧Ｐ０なので、式（３）の右辺の係数をＰ０とした。
Ｖｃ・（ｄＰｅ／ｄｔ）＝－Ｓeff・Ｐｅ …（２）
Ｐｅ(t)＝Ｐ０・exp｛（－Ｓeff／Ｖｃ）・ｔ｝ …（３）
Ｖｃ・（ｄＰｅ／ｄｔ）＝－Ｓeff・Ｐｅ …（２）
Ｐｅ(t)＝Ｐ０・exp｛（－Ｓeff／Ｖｃ）・ｔ｝ …（３）
【0046】
図１４のステップＳ２００では、制御演算部３０において圧力推定値Ｐｅ(t)の推定演算が行われる。なお、時間ｔは、バックポンプ２の起動からの経過時間である。ステップＳ２１０では、圧力推定値Ｐｅ(t)がターボ分子ポンプ１の起動可能圧力値Ｐ１以下か否かを判定する。Ｐｅ(t)≦Ｐ１と判定されるとステップＳ３０へ進み、ポンプ制御装置１２に対してターボ分子ポンプ１の起動を指示するＴＭＰ制御信号Ｓ１を出力する。その結果、ポンプロータ１１０の回転駆動が開始される。一方、Ｐｅ(t)＞Ｐ１と判定された場合には、ステップＳ２００へ戻って再び圧力推定値Ｐｅ(t)の推定演算を実行する。
【0047】
なお、実効排気速度Ｓeffは、式（１）で示すように記憶部３１に記憶されている真空チャンバ４の容積Ｖｃ、バックポンプの排気速度Ｓbpに応じた値となる。記憶部３１における容積Ｖｃおよび排気速度Ｓbpの設定変更は、例えば、オペレータが図１３に示す入力操作部３２を操作して、真空チャンバ４の容積Ｖｃおよびバックポンプ２の排気速度Ｓbpを入力すると実行される。これにより、図１４の起動制御のステップＳ２００において、入力された容積Ｖｃおよび排気速度Ｓbpに応じた圧力推定値Ｐｅ(t)が推定演算される。
【0048】
（変形例１）
上述した第３の実施の形態では、図１３の構成において、制御演算部３０で圧力推定値Ｐｅ(t)を推定し、図１４のフローチャートに示すような起動制御を行った。一方、以下に説明する変形例１では、図１３の構成において、圧力推定値Ｐｅ(t)が起動可能圧力値Ｐ１となる時間ｔ１、すなわちＰｅ(t)＝Ｐ１となる時間ｔ１を制御演算部３０で推定し、その推定された時間ｔ１を用いて図１４の場合と同様の起動制御を行うようにした。
上述した第３の実施の形態では、図１３の構成において、制御演算部３０で圧力推定値Ｐｅ(t)を推定し、図１４のフローチャートに示すような起動制御を行った。一方、以下に説明する変形例１では、図１３の構成において、圧力推定値Ｐｅ(t)が起動可能圧力値Ｐ１となる時間ｔ１、すなわちＰｅ(t)＝Ｐ１となる時間ｔ１を制御演算部３０で推定し、その推定された時間ｔ１を用いて図１４の場合と同様の起動制御を行うようにした。
【0049】
起動制御装置３は、真空チャンバ４の容積Ｖｃ、バックポンプの排気速度Ｓbpが入力されると、式（１）～（３）の演算を行い圧力推定値Ｐｅ(t)を求める。さらに、その圧力推定値Ｐｅ(t)を用いて、次式（４）によりＰｅ(t)＝Ｐ１となる時間ｔ１を算出する。入力された真空チャンバ４の容積Ｖｃおよびバックポンプ２の排気速度Ｓbpと、算出された時間ｔ１は、記憶部３１に記憶される。
ｔ１＝（Ｖｃ／Ｓeff）・ｌｎ（Ｐ０／Ｐ１） …（４）
ｔ１＝（Ｖｃ／Ｓeff）・ｌｎ（Ｐ０／Ｐ１） …（４）
【0050】
図１５は、変形例１における起動制御を説明するフローチャートである。ステップＳ１０の処理によってバックポンプ２が起動されると、ステップＳ２２０において起動制御装置３の制御演算部３０はタイマによる計時を開始する。ステップＳ２３０では、タイマによる計時時間ｔが、Ｐｅ(t)＝Ｐ１となる時間ｔ１に対してｔ≧ｔ１を満足するか否かを判定する。ステップＳ２３０でｔ≧ｔ１と判定されると、ステップＳ３０へ進んで、ポンプ制御装置１２に対してターボ分子ポンプ１の起動を指示するＴＭＰ制御信号Ｓ１を出力する。その結果、ポンプロータ１１０の回転駆動が開始される。
【0051】
なお、式（４）における実効排気速度Ｓeffは式（１）で表されるので、式（４）によって算出される推定時間ｔ１は、記憶部３１に記憶されている真空チャンバ４の容積Ｖｃ、バックポンプの排気速度Ｓbpに応じた値となる。記憶部３１における容積Ｖｃおよび排気速度Ｓbpの設定変更は、例えば、オペレータが図１３に示す入力操作部３２を操作して、真空チャンバ４の容積Ｖｃおよびバックポンプ２の排気速度Ｓbpを入力すると実行される。そして、制御演算部３０において、入力された容積Ｖｃおよび排気速度Ｓbpに応じた推定時間ｔ１が、自動的に算出され記憶部３１に記憶される。
【0052】
（変形例２）
変形例２では、図１３の構成に、図８に示す場合と同様のバイパス配管８、バルブ６およびバルブ７を設けた場合の制御について説明する。図８の構成の場合、図１１のラインＬ３で示す排気は、バイパス配管８を介したバックポンプ２によって行われる。この場合、真空チャンバ４に対する実効排気速度Ｓeffは、上述した式（１）の右辺第１項のＣｐ（ポンプ本体１１のコンダクタンス）を、バルブ７も含むバイパス配管８のコンダクタンスＣbyで置き換えることによって算出される。その実効排気速度Ｓeffを式（４）に適用した圧力推定値Ｐｅ(t)を用いることで、チャンバ内圧力を推定することができる。
変形例２では、図１３の構成に、図８に示す場合と同様のバイパス配管８、バルブ６およびバルブ７を設けた場合の制御について説明する。図８の構成の場合、図１１のラインＬ３で示す排気は、バイパス配管８を介したバックポンプ２によって行われる。この場合、真空チャンバ４に対する実効排気速度Ｓeffは、上述した式（１）の右辺第１項のＣｐ（ポンプ本体１１のコンダクタンス）を、バルブ７も含むバイパス配管８のコンダクタンスＣbyで置き換えることによって算出される。その実効排気速度Ｓeffを式（４）に適用した圧力推定値Ｐｅ(t)を用いることで、チャンバ内圧力を推定することができる。
【0053】
図１６は、変形例２における起動制御を示すフローチャートであり、図１４の場合と同様に圧力推定値Ｐｅ(t)を用いる場合の起動制御を示す。図１６に示すフローチャートでは、図１０のフローチャートのステップＳ２０を図１４に示すステップＳ２００およびＳ２１０で置き換え、ステップＳ３００を追加した。
【0054】
ステップＳ１０の処理によりバックポンプ２を起動し、ステップＳ１００においてバルブ６を閉状態、バルブ７を開状態としたならば、ステップＳ２００における圧力推定値Ｐｅ(t)の推定およびステップＳ２１０における判定処理が繰り返し実行される。そして、ステップＳ２１０においてＰｅ≦Ｐ１と判定されるとステップＳ３０へ進み、ポンプ制御装置１２に対してターボ分子ポンプ１の起動を指示するＴＭＰ制御信号Ｓ１を出力する。その結果、ポンプロータ１１０の回転駆動が開始される。
【0055】
ポンプロータ１１０の回転駆動を開始してからの圧力推定は、ステップＳ３００によって行われる。次いで、ステップＳ１１０において、ステップＳ３００で推定された圧力推定値Ｐｅ(t)が定常運転可能圧力値Ｐ２に対してＰｅ(t)≦Ｐ２か否かを判定する。圧力推定値Ｐｅ(t)が定常運転可能圧力値Ｐ２まで低下していない場合には、ステップＳ１１０からステップＳ３００へ進んで再び圧力推定値Ｐｅ(t)の推定演算を行う。一方、ステップＳ１１０でＰｅ(t)≦Ｐ２と判定されると、ステップＳ１２０へ進んでバルブ６を開状態にすると共にバルブ７を閉状態にする信号を出力し、ターボ分子ポンプ１による真空チャンバ４の排気を開始する。
【0056】
図１７は、図１５の推定時間ｔ１を用いる場合と同様にバックポンプ２の起動時間で起動制御を行う場合のフローチャートである。すなわち、制御演算部３０においてチャンバ内圧力が起動可能圧力値Ｐ１となる時間ｔ１および定常運転可能圧力値Ｐ２となる時間ｔ２を推定し、それらに基づいて起動制御を行う。図１７に示すフローチャートでは、図１６におけるステップＳ２００およびＳ２１０を図１５に示すステップＳ２２０およびＳ２３０で置き換え、ステップＳ３００およびＳ１１０をステップＳ４００で置き換えた。
【0057】
上述したように、式（１）の右辺第１項のＣｐをバイパス配管８のコンダクタンスＣbyで置き換えることによって算出される実効排気速度Ｓeffを用いることにより、図８の装置構成における圧力推定値Ｐｅ(t)を算出することができる。そして、この圧力推定値Ｐｅ(t)を用いることで、チャンバ内圧力が図１１のＰ１、Ｐ２となる推定時間ｔ１，ｔ２を算出することができる。
【0058】
図１７のステップＳ１０の処理によりバックポンプ２を起動したならば、ステップＳ１００でバルブ６を閉じてバルブ７を開き、ステップＳ２２０において計時を開始する。次いで、ステップＳ２３０において計時時間ｔがｔ≧ｔ１を満足すると判定されると、ステップＳ３０へ進んで、ポンプ制御装置１２に対してターボ分子ポンプ１の起動を指示するＴＭＰ制御信号Ｓ１を出力する。その結果、ポンプロータ１１０の回転駆動が開始される。
【0059】
ステップＳ４００では、バックポンプ２による排気を開始してからからの計時時間ｔが推定時間ｔ２に対してｔ≧ｔ２を満足するか否かを判定する。ステップＳ４００でｔ≧ｔ２と判定されると、ステップＳ１２０へ進んで、バルブ６を開く開閉制御信号Ｓ５およびバルブ７を閉じる開閉制御信号Ｓ６を出力する。その結果、ターボ分子ポンプ１による真空チャンバ４の排気が開始される。
【0060】
－第４の実施の形態－
上述した第３の実施形態およびその変形例１では、圧力計測値Ｐｃが取得できない場合に、バックポンプ２の排気速度Ｓbp、真空チャンバ４の容積Ｖｃ、ポンプ本体１１のコンダクタンスＣｐ等に基づいて圧力推定値Ｐｅ(t)や推定時間ｔ１を推定し、ターボ分子ポンプ１の起動タイミングの制御を行うようにした。
上述した第３の実施形態およびその変形例１では、圧力計測値Ｐｃが取得できない場合に、バックポンプ２の排気速度Ｓbp、真空チャンバ４の容積Ｖｃ、ポンプ本体１１のコンダクタンスＣｐ等に基づいて圧力推定値Ｐｅ(t)や推定時間ｔ１を推定し、ターボ分子ポンプ１の起動タイミングの制御を行うようにした。
【0061】
一方、第４の実施の形態では、ポンプ本体１１のポンプロータ１１０を回転駆動するモータ１１１の電流値（モータ電流値）に基づいて、ポンプ本体１１の起動制御を行うようにした。なお、排気システム１００の構成は図１３に示すものと同様であるが、起動制御装置３をポンプ制御装置１２に内蔵する構成であっても良い。図１３に示すように、ポンプ本体１１にはロータ回転数（すなわちモータ１１１の回転数）を検出する回転センサ１１２が設けられている。回転センサ１１２で検出されたロータ回転数はポンプ制御装置１２に送信され、ロータ回転数に基づいてモータ制御部１２０（不図示）によるモータ１１１の駆動制御が行われる。
【0062】
ところで、ポンプロータ１１０を回転駆動するモータ１１１のモータ電流値Ｉｍを一定電流値Ｉ０に保持した場合、チャンバ内圧力（すなわちロータ負荷）に応じて回転可能なロータ回転数が異なる。例えば、チャンバ内圧力が大気圧付近では１０（回転／秒）程度であるが、チャンバ内圧力が低下するにつれて回転可能なロータ回転数は１０（回転／秒）よりも大きくなる。すなわち、図１８の模式図に示すような相関がロータ回転数Ｎと圧力値Ｐとの間に成り立つ。そこで、本実施の形態では、所定のモータ電流値Ｉ０におけるロータ回転数Ｎと圧力値Ｐとの相関データに基づいて、ターボ分子ポンプ１の起動制御を行うようにした。なお、大気圧付近で回転可能なロータ回転数、ターボ分子ポンプ１の機種によって異なる。
【0063】
図１９は、第４の実施の形態における第１の制御例を示すフローチャートである。第１の制御例の場合には、相関データが記憶部３１に記憶され、その相関データと回転センサ１１２より検出されるロータ回転数とに基づいて、真空チャンバ４の圧力推定値Ｐｅを制御演算部３０で推定するようにした。
【0064】
ステップＳ５００では、バックポンプ２の起動を指示するＢＰ制御信号Ｓ３をバックポンプ２へ出力する。ステップＳ５００の処理によってバックポンプ２が起動される。次いで、ステップＳ５１０においてポンプロータ１１０の回転駆動を開始する。ただし、ステップＳ５１０ではモータ電流値を通常の起動加速動作時の電流値よりも低い値、例えば、図１８に示すモータ電流値Ｉ０に設定する。ステップＳ５２０では、回転センサ１１２によりロータ回転数Ｎを検出する。
【0065】
ステップＳ５３０では、検出したロータ回転数Ｎと図１８の相関関係とに基づいて圧力推定値Ｐｅを推定する。起動制御装置３の記憶部３１には、図１８に示すようなモータ電流値ＩｍがＩ０の場合の相関データＬ６が記憶されている。相関データＬ６はロータ回転数Ｎと圧力推定値Ｐｅとの相関を示したものであり、検出したロータ回転数Ｎと相関データＬ６とからそのときの圧力推定値Ｐｅが求まる。
【0066】
ステップＳ５４０では、ステップＳ５３０で推定した圧力推定値Ｐｅが起動可能圧力値Ｐ１以下か否かを判定する。ステップＳ５４０でＰｅ＞Ｐ１と判定されると、ステップＳ５３０へ戻る。一方、ステップＳ５４０でＰｅ≦Ｐ１と判定されると、ステップＳ５５０へ進んで、一定の電流値Ｉ０でモータ１１１を駆動させる制御から通常の起動時の加速制御へ移行させる加速制御信号を、ポンプ制御装置１２へ出力する。
【0067】
図２０は、本実施の形態における第２の制御例を説明するフローチャートである。図２０のフローチャートは、図１９に示すフローチャートのステップＳ５３０およびＳ５４０をステップＳ６００で置き換えたものである。第２の制御例においては、モータ電流値Ｉ０で駆動した場合の起動可能圧力値Ｐ１における回転数、すなわち図１８の回転数Ｎ１が記憶部３１に記憶されている。
【0068】
ステップＳ５２０でロータ回転数Ｎを検出したならば、ステップＳ６００において、検出したロータ回転数Ｎが記憶部３１に記憶されている回転数Ｎ１以上であるか否かを判定する。図１８から、Ｎ≧Ｎ１の場合にはチャンバ内圧力はＰ１以下であることが分かる。すなわち、ステップＳ６００の処理は、チャンバ内圧力が起動可能圧力値Ｐ１以下になったか否かを判定していることと同等である。ステップＳ６００でＮ≧Ｎ１と判定されると、ステップＳ５５０へ進んで加速制御信号をポンプ制御装置１２へ出力する。
【0069】
なお、上述した説明では、ポンプ本体１１にロータ回転数を検出する回転センサ１１２を設ける構成としたが、モータ制御部１２０においてモータ回転数（すなわちロータ回転数）を推定するような構成としても良い。
【0070】
以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（Ｃ１）図１に示すように、起動制御装置３は、ターボ分子ポンプ１とターボ分子ポンプの背圧側に接続されるバックポンプ２とを備える排気システム１００に用いられ、ターボ分子ポンプ１の起動停止を制御する。起動制御装置３は、ターボ分子ポンプ１により排気される真空チャンバ４のバックポンプ起動後の吸気口圧力に関する情報に基づいて、ターボ分子ポンプ１の起動タイミングを設定する制御演算部３０を備え、制御演算部３０により設定された起動タイミングにおいてターボ分子ポンプ１を起動する。なお、吸気口圧力に関する情報は、圧力計測値Ｐｃ、圧力推定値Ｐｅ、バックポンプ起動からの経過時間などである。
（Ｃ１）図１に示すように、起動制御装置３は、ターボ分子ポンプ１とターボ分子ポンプの背圧側に接続されるバックポンプ２とを備える排気システム１００に用いられ、ターボ分子ポンプ１の起動停止を制御する。起動制御装置３は、ターボ分子ポンプ１により排気される真空チャンバ４のバックポンプ起動後の吸気口圧力に関する情報に基づいて、ターボ分子ポンプ１の起動タイミングを設定する制御演算部３０を備え、制御演算部３０により設定された起動タイミングにおいてターボ分子ポンプ１を起動する。なお、吸気口圧力に関する情報は、圧力計測値Ｐｃ、圧力推定値Ｐｅ、バックポンプ起動からの経過時間などである。
【0071】
バックポンプ起動後の吸気口圧力に関する情報に基づくことで、ターボ分子ポンプ１が定常運転状態まで運転可能な起動タイミングを設定することが可能となり、ターボ分子ポンプ１とバックポンプ２の起動を行う場合における誤操作を防止することができ、例えば、ターボ分子ポンプ１が定常運転状態とならずに保護機能が作動するという現象の発生や、ターボ分子ポンプ１に過大な負荷がかかってターボ分子ポンプ１にダメージを与えるという不都合の発生を防止できる。
【0072】
（Ｃ２）なお、図１（第１の実施の形態）に示すように、圧力情報が真空計５により計測される真空チャンバ４の圧力計測値Ｐｃである場合、制御演算部３０は、圧力計測値Ｐｃがターボ分子ポンプ１の起動可能圧力上限値である起動可能圧力値Ｐ１以下となるタイミングを、ターボ分子ポンプ１を起動する起動タイミングに設定する。起動可能圧力値Ｐ１以下でターボ分子ポンプ１を起動させることでロータ回転時の負荷が低減され、ターボ分子ポンプ１が定常運転状態まで加速できないという不都合の発生を防止できる。
【0073】
（Ｃ３）また、図１３（第３の実施の形態）に示すように圧力計測値Ｐｃが取得できない場合には、制御演算部３０は、真空チャンバ４の容積、バックポンプ２の排気速度およびターボ分子ポンプ１のポンプ吸気口からポンプ排気口までのコンダクタンスに基づく圧力推定値Ｐｅを吸気口圧力に関する情報として推定する。そして、図１４の起動制御のように、推定された圧力推定値Ｐｅに基づいて、圧力推定値Ｐｅがターボ分子ポンプ１の起動可能圧力値Ｐ１以下となるタイミングをターボ分子ポンプ１の起動タイミングに設定する。その結果、圧力計測値Ｐｃが得られない場合でも、圧力推定値Ｐｅに基づいてターボ分子ポンプ１の起動を適切に行うことができる。
【0074】
（Ｃ４）また、図１５（第３の実施の形態の変形例１）に示す起動制御のように、圧力推定値Ｐｅに基づいて推定される時間ｔ１を起動タイミングとして設定する場合には、吸気口圧力に関する情報をバックポンプ起動からの経過時間ｔとする。バックポンプ起動からの経過時間ｔがｔ１以上となったならばターボ分子ポンプ１を起動させることで、圧力計測値Ｐｃを用いる場合と同様の起動制御を行うことができ、ターボ分子ポンプ１の起動を適切に行うことができる。
【0075】
（Ｃ５）また、図１９（第４の実施の形態）に示す起動制御のように、ターボ分子ポンプ１のポンプロータ１１０を回転駆動するモータ１１１のモータ電流値を吸気口圧力に関する情報としても良い。制御演算部３０は、起動タイミングとして、起動加速時のモータ電流値よりも低い一定モータ電流値Ｉ０でターボ分子ポンプ１を起動する第１のタイミングと、一定モータ電流値Ｉ０のときのロータ回転数とポンプ吸気口圧力値との相関（例えば、図１８に示す相関関係）に基づいて推定される加速開始タイミングである第２のタイミングと、を設定する。
【0076】
ここで、加速開始タイミング（第２のタイミング）は、図１８の相関関係において起動可能圧力値Ｐ１に対応する回転数Ｎ１である。このように、ロータ回転数とポンプ吸気口圧力値との相関を利用して加速開始タイミングを設定することで、ポンプ吸気口側（真空チャンバ４）の圧力計測値が得られない場合であっても、ターボ分子ポンプ１の加速開始タイミングを適切に設定することができる。その結果、ターボ分子ポンプ１の加速動作に失敗して保護機能が動作するような状況を防止することができる。また、第１のタイミングとしては、例えば、バックポンプ２の起動と同時のタイミングや、それよりもやや遅延させたタイミングを用いることができる。
【0077】
（Ｃ６）また、図８（第２の実施の形態）に示すように、排気システム１００が、真空計５が設けられた真空チャンバ４とターボ分子ポンプ１とを接続する排気ラインに設けられた第１のバルブ６と、真空チャンバ４とバックポンプ２とを接続するバイパス配管８に設けられた第２のバルブ７とを有する構成の場合、以下に記載のような起動動作を行うのが好ましい。
【0078】
すなわち、図１０に示す起動動作のように、制御演算部３０は、バイパス配管８による真空チャンバ４の排気時には第１のバルブ６を閉状態にすると共に第２のバルブ７を開状態にする。そして、圧力計測値Ｐｃがターボ分子ポンプ１の起動可能圧力値Ｐ１以下となるタイミングでターボ分子ポンプ１を起動し、圧力計測値Ｐｃが真空チャンバ４の定常運転状態を維持できる定常運転可能圧力値Ｐ２以下になると、第１のバルブ６を開状態にすると共に第２のバルブ７を閉状態にする。
【0079】
ターボ分子ポンプ１の起動は、圧力計測値Ｐｃがポンプロータ１１０の起動可能圧力値Ｐ１以下のときに行われるので、ターボ分子ポンプ１が定格回転まで加速できなくなるのを防止することができる。さらに、圧力推定値Ｐｅが定常運転可能圧力値Ｐ２以下になった場合に、バルブ６を開状態にすると共にバルブ７を閉状態にするようにしたので、ターボ分子ポンプ１が定格回転中に過負荷がかかるのを防止することができる。
【0080】
なお、図１０のフローチャートにおいてステップＳ１１０の処理を削除し、ステップＳ３０でターボ分子ポンプ１を起動したならばステップＳ１２０の処理を実行し、ターボ分子ポンプ１による真空チャンバ４の排気を開始するようにしても良い。これは、バイパス配管８およびバルブ６，７を備える構成において、図４（第１の実施の形態）のようにターボ分子ポンプ１をＰｃ＝Ｐ１となったタイミングで起動させる場合に相当する。
【0081】
（Ｃ７）また、図１３（第３の実施の形態）のように真空チャンバ４の真空計５が設けられない構成で、かつ、図８（第２の実施の形態）に示すように、排気システム１００が、真空チャンバ４とターボ分子ポンプ１とを接続する排気ラインに設けられた第１のバルブ６と、真空チャンバ４とバックポンプ２とを接続するバイパス配管８に設けられた第２のバルブ７とを有する構成の場合には、圧力推定値Ｐｅを吸気口圧力に関する情報とし、以下に記載のような起動動作を行うのが好ましい。
【0082】
すなわち、制御演算部３０は、真空チャンバ４の容積、バックポンプ２の排気速度およびバイパス配管８のコンダクタンスに基づく圧力推定値Ｐｅに基づいて、圧力推定値Ｐｅがターボ分子ポンプ１の起動可能圧力値Ｐ１以下となるタイミングをターボ分子ポンプ１の起動タイミングに設定する。そして、バイパス配管８による真空チャンバ４の排気時には第１のバルブ６を閉状態にすると共に第２のバルブ７を開状態にし、圧力推定値Ｐｅがターボ分子ポンプ１の定常運転状態を維持できる定常運転可能圧力値Ｐ２以下になると、第１のバルブ６を開状態にすると共に第２のバルブ７を閉状態にする。
【0083】
ターボ分子ポンプ１の起動は、圧力計測値Ｐｃがポンプロータ１１０の起動可能圧力値Ｐ１以下のときに行われるので、ターボ分子ポンプ１が定格回転まで加速できなくなるのを防止することができる。さらに、圧力推定値Ｐｅが定常運転可能圧力値Ｐ２以下になった場合に、バルブ６を開状態にすると共にバルブ７を閉状態にするようにしたので、ターボ分子ポンプ１が定格回転中に過負荷がかかるのを防止することができる。このように、真空チャンバ４の圧力計測値Ｐｃが得られない場合でも、ターボ分子ポンプ１の起動動作やバルブ６，７の開閉動作を適切に行うことができる。
【0084】
なお、図１７（第３の実施の形態の変形例２）の起動制御のように、制御演算部３０において圧力推定値Ｐｅに基づいて時間ｔ１，ｔ２を設定してもよい。時間ｔ１は圧力推定値Ｐｅが起動可能圧力値Ｐ１となる時間であって、時間ｔ２は圧力推定値Ｐｅが定常運転可能圧力値Ｐ２となる時間である。
【0085】
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く、また、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。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。例えば、上述の実施の形態ではターボ分子ポンプを例に説明したが、例えば、ねじ溝ポンプ段のみを備えるドラッグポンプのように、ポンプロータをモータで回転駆動して真空排気を行う真空ポンプでバックポンプを必要とするものであれば、同様に適用することができる。
【符号の説明】
【0086】
１…ターボ分子ポンプ、２…バックポンプ、３…起動制御装置、４…真空チャンバ、５…真空計、８…バイパス配管、６…バルブ、７…バルブ、１１…ポンプ本体、１２…ポンプ制御装置、３０…制御演算部、３１…記憶部、３２…入力操作部、３３…表示部、３４…電源供給部、１００…排気システム、１１０…ポンプロータ、１１１…モータ、１１２…回転センサ、１２０…モータ制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】