WO2011145444A1 - 排気ポンプの堆積物検知装置と、該装置を備えた排気ポンプ - Google Patents

排気ポンプの堆積物検知装置と、該装置を備えた排気ポンプ Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a deposit detection device that detects a product deposited in an exhaust pump (a deposit in the pump), and an exhaust pump including the device, and more particularly, the type and flow rate of a gas used in a process such as etching.
  • deposits in the exhaust pump (deposits in the pump) used in the process can be detected more accurately and a warning can be issued.
  • an exhaust pump P shown in FIG. 13 is used as means for exhausting gas discharged from a process apparatus such as etching to the outside.
  • the exhaust pump P has a rotating body R composed of a cylindrical portion 1 and a blade portion 2, and the rotating body R is rotationally driven around the rotor shaft 3 by a motor M. Then, the gas molecules located on the side of the intake port 4 of the exhaust pump P are transferred to the upstream side of the screw groove portion 5 by being given a downward momentum by the rotating blade portion 2 and compressed by the screw groove portion 5. The air is exhausted from the exhaust port 6 to the outside.
  • Patent Document 1 discloses a method for detecting a product accumulated in the pump (a deposit in the pump). The disclosed deposit detection method detects the current value of the motor (7) that rotates the rotor blade (23) in the turbo molecular pump (20), and detects the detected motor current value and a preset set current value. As a result, a warning is issued when the detected motor current value is greater than or equal to a preset value compared to a preset current value (see paragraph 0022 and the like in the document 1).
  • the end user of the exhaust pump including the turbo molecular pump (20) of Patent Document 1 uses the exhaust pump in various processes, and the type and flow rate of the gas flowing in the exhaust pump according to the contents of the process. There are various.
  • the current value of the motor that rotationally drives the rotating body of the exhaust pump also changes according to the type and flow rate of the gas flowing through the exhaust pump.
  • the deposit detection method as described in Patent Document 1 described above employs a configuration in which a product accumulation is detected and a warning is issued based on a preset current value set in advance.
  • a process that does not support it there is a problem that deposits cannot be detected accurately and a warning cannot be given.
  • the exhaust pump is used in a process that uses a different flow rate and type of gas, and the exhaust pump usage status is examined in detail and adjusted to the usage status. Therefore, there is a problem that it takes time and cost to investigate the usage status and change the set current value.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to deposit in an exhaust pump used in any process regardless of the type or flow rate of gas used in the process.
  • An object of the present invention is to provide a deposit detection device capable of more accurately detecting an alarm (deposit in a pump) and issuing a warning, and an exhaust pump including the device.
  • the first pattern of the present invention is a deposit detection device of an exhaust pump that exhausts gas by a rotating operation of a rotating body, and the deposit detection device is an initial process.
  • As a post-processing a process of reading the current value of the motor, a process of obtaining a current value of the motor current based on the read motor current value, and a change amount of the current value of the motor current with respect to the initial value of the motor current are obtained.
  • depositing in-pump deposits based on the amount of change.
  • the post-process in the present invention of the first pattern may further include a process of setting a warning based on the change amount (change amount of the motor current current value with respect to the motor current initial value).
  • the warning setting in this case may adopt a configuration in which the warning level is set stepwise in accordance with the amount of change (the amount of change in the current value of the motor current with respect to the initial value of the motor current).
  • the specified gas type and gas flow rate are supplied to the pump, and then the temperature of the motor is measured at the stage of reading the current value of the motor, and based on the measured motor temperature. Then, the motor current arrival value may be predicted, and the predicted motor current arrival value may be adopted as the motor current current value.
  • the specified gas type and gas flow rate are supplied to the pump, and then the temperature of the motor is measured at the stage of reading the current value of the motor, and based on the measured motor temperature. Then, the motor current arrival value may be predicted, and the predicted motor current arrival value may be adopted and stored as the motor current initial value.
  • the second pattern of the present invention is a deposit detection device of an exhaust pump that exhausts gas by a rotating operation of a rotating body
  • the deposit detection device includes a process of reading the temperature of the rotating body as an initial process, A process of obtaining and storing a rotating body temperature initial value based on the read rotating body temperature, and a function of executing, a post-processing after the initial process, a process of reading the temperature of the rotating body, A function for executing a process for obtaining a current value of the rotating body based on the read rotor temperature and a process for obtaining a change amount of the current value of the rotating body with respect to the initial value of the rotating body; It is characterized in that deposits in the pump are detected based on the amount of change.
  • the post-process in the second pattern of the present invention may further include a process of setting a warning based on the amount of change (the amount of change in the current value of the rotating body temperature with respect to the initial value of the rotating body temperature).
  • the warning setting in this case may adopt a configuration in which the warning level is set stepwise in accordance with the amount of change (the amount of change in the current value of the rotating body temperature relative to the initial value of the rotating body temperature).
  • a third pattern of the present invention is a deposit detection device of an exhaust pump that exhausts gas by a rotating operation of a rotating body, and the deposit detection device performs current of a motor that rotationally drives the rotating body as an initial process.
  • a process of reading a value, a process of obtaining and storing a motor current initial value based on the read motor current value, a process of reading the temperature of the rotating body, and an initial rotating body temperature based on the read rotating body temperature A process for obtaining and storing a value, and as a post process after the initial process, a process for reading the current value of the motor and a current value of the motor current based on the read motor current value , A process for obtaining a change amount of the current value of the motor current with respect to the initial value of the motor current, a process of reading the temperature of the rotating body, and a current value of the rotating body temperature based on the read rotating body temperature.
  • the post-processing in the third pattern of the present invention is further based on the two change amounts (the change amount of the current value of the motor current with respect to the initial value of the motor current and the change amount of the current value of the rotator temperature with respect to the initial value of the rotator temperature).
  • a process for setting a warning can be included.
  • the warning level is set in a stepwise manner according to the two change amounts (the change amount of the current value of the motor current relative to the initial value of the motor current and the change amount of the current value of the rotating body temperature relative to the initial value of the rotor temperature). You may employ
  • the warning setting when the warning level is set stepwise, the warning setting is that the change amount of the current value of the motor current with respect to the initial value of the motor current is greater than or equal to the current maximum / warning setting threshold value. If there is, or if the amount of change of the current value of the rotating body temperature relative to the initial value of the rotating body temperature is equal to or higher than the temperature-related maximum / warning setting threshold, the warning setting corresponding to each threshold is performed, and the motor current The amount of change in the current value of the motor current with respect to the initial value is equal to or greater than the current-related initial / warning setting threshold, and the amount of change in the current value of the rotating body temperature relative to the initial value of the rotating body temperature is the initial value / warning setting related to temperature. When the threshold value is equal to or greater than the threshold value, the warning setting corresponding to the current / temperature-related initial / warning setting threshold value may be performed.
  • the specified gas type and gas flow rate are supplied to the pump, and then the temperature of the motor is measured at the stage of reading the current value of the motor. Based on the measured motor temperature Then, the motor current arrival value may be predicted, and the predicted motor current arrival value may be adopted as the motor current current value.
  • the temperature of the motor is measured at the stage of reading the current value of the motor after flowing a predetermined gas type and gas flow rate through the pump, and based on the measured motor temperature. Then, the motor current arrival value may be predicted, and the predicted motor current arrival value may be adopted and stored as the motor current initial value.
  • the initial value of the motor current is obtained by the initial process and the current value of the motor current is obtained by the post process, and the change amount of the current value of the motor current with respect to the initial value of the motor current is obtained.
  • a configuration that detects sediment in the pump was adopted. For this reason, for example, by performing the above-described initial processing at the time of process execution immediately after the end user incorporates the exhaust pump into the process execution device, the change amount of the motor current corresponding to the actual process is obtained, and the change amount Therefore, the deposits in the exhaust pump used in the process (deposits in the pump) are used regardless of the type and flow rate of the gas used in the process. ) Can be detected more accurately and a warning can be obtained.
  • the initial value of the rotor temperature initial value and the post-processing of the rotor temperature current value are obtained, respectively, and the amount of change of the rotor temperature current value relative to the rotor temperature initial value is obtained, A configuration for detecting deposits in the pump based on the amount of change was adopted. For this reason, for example, by performing the above-described initial processing at the time of process execution immediately after the end user incorporates the exhaust pump into the process execution device, the amount of change in the rotating body temperature corresponding to the actual process can be obtained, and the change Because deposits in the pump are detected based on the volume, deposits in the exhaust pump used in the process (deposition in the pump) regardless of the type and flow rate of gas used in the process. The effect of being able to detect an object) more accurately and to give a warning is obtained.
  • the deposit in the pump is detected based on the amount of change in the current value of the motor current with respect to the initial value of the motor current and the amount of change in the current value of the rotating body temperature with respect to the initial value of the rotating body temperature. Therefore, it is possible to detect the deposit in the pump more accurately and give a warning.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a state in which a product deposition state in the gas flow path in the exhaust pump of FIG. 13 is simulated, a) a state when the product deposition ratio is 25%, b ) Shows the state when the ratio is 50%, and c) shows the state when the ratio is 75%.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram of the relationship between the product deposition ratio and the motor current when the exhaust pump of FIG. 13 is operated under the situation where the pseudo deposit of FIG. 2 exists and the motor current of the exhaust pump is measured.
  • FIG. 14 is a diagram comparing the relationship between the product deposition ratio and the motor current when the exhaust pump of FIG. 13 is operated under the conditions 2 and 3 of FIG. 3 and the motor current of the exhaust pump is measured.
  • FIG. When the exhaust pump is operated under the conditions 2 and 3 in FIG. 5 and the temperature of the rotor (specifically, the blade part) of the exhaust pump is measured, the product deposition ratio and the rotor temperature The figure which compared the relationship.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a post-processing flow in the case of adopting the stepwise warning level setting described above, which is an execution example of the health check mode.
  • Sectional drawing of an example of an exhaust pump Explanatory drawing of the relationship between the operating state of the customer's process execution apparatus incorporating the exhaust pump of FIG. 13 as an exhaust means, and the temperature of the motor of the exhaust pump.
  • the exhaust pump shown in FIG. 13 is operated in a situation where the pseudo deposit shown in FIG. 2 exists, and the exhaust pump motor is operated when the temperature of the exhaust pump motor is high (C4 degrees) and low (C3 degrees).
  • the figure which showed the result of the investigation test which investigates the relationship between the accumulation of a product in a motor, and the electric current change of the motor of an exhaust pump.
  • the figure which showed the result of the experiment which investigates the flow volume of the gas which flows in the inside of an exhaust pump, the temperature of the motor of an exhaust pump, and the electric current value of the motor.
  • the present inventors have made a pseudo-measurement on a portion where the product is most likely to accumulate in the gas flow path of the exhaust pump P in FIG. 13 (specifically, the S portion in FIG. 13).
  • a product accumulation situation was created, and an investigation test was conducted to examine the relationship between the product accumulation in the exhaust pump P and the current change in the motor M of the exhaust pump P. The result is shown in FIG.
  • the present inventors have found that the deposit thickness of the deposit in the pump exceeds 50% of the gas flow path (see the product deposition ratio of 50% in FIG. 2) in the S part of FIG. From this point, it was confirmed that the motor current value changed significantly. Therefore, by detecting the change amount of the motor current value (hereinafter referred to as “motor current change amount”), it is possible to detect the deposit in the pump and to estimate the deposit thickness.
  • motor current change amount the change amount of the motor current value
  • the thickness of the deposit in the pump where the motor current value starts to rise is not 50% in all models, but varies depending on the design. Further, for example, as shown in FIGS. 3 and 4, when the flow rate of the gas flowing through the exhaust pump P is small as in the operating condition 1 of the exhaust pump P (the flow of B gas is 800 sccm), the rate of change of the motor current value The increase in motor current value cannot be determined significantly. Furthermore, the motor current value also varies depending on the individual difference of the exhaust pump P and the pump temperature when the gas flows at the same flow rate. For this reason, in order to determine significantly the increase in the motor current value, the motor current increase ( ⁇ I) of at least 10% or more is required.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of an example in which a deposit detection device according to an embodiment of the present invention is incorporated in the pump control device of the exhaust pump P of FIG.
  • the pump control device 50 in FIG. 1 includes a microcomputer unit 51 that controls the exhaust pump P, a motor driver 52 that drives the motor M of the exhaust pump P, and a customer process (not shown) based on commands from the microcomputer unit 51.
  • a communication unit 53 that communicates with an external device such as a customer device including a device, a display unit 54 that displays an operation status of the exhaust pump P based on a command from the microcomputer unit 51, and the microcomputer unit 51.
  • the motor driver 52 has a function as a motor current value detecting means for detecting the current value of the motor M.
  • the microcomputer unit 51 executes each process of the flowchart shown in FIG. 7 to perform the following processes (1-1) to (1-2) as initial processes and the following (2) as post processes after the initial processes. There is a function for executing the processing from (-1) to (2-4).
  • the reading of the motor current value in (1-1) is a method of reading the motor current detection value from the motor driver 52, but the current value of the motor M may be read by another method.
  • the reading of the motor current value in (2-1) is the same.
  • the average motor current value can be used as the initial motor current value.
  • the method for obtaining the motor current average value is, for example, a method of obtaining a motor current average value by reading the motor current value a plurality of times within a predetermined time and dividing the total of the read motor current values by the number of readings.
  • Various methods such as a method of acquiring several initial motor current values by repeating the method multiple times, and finally acquiring the initial motor current value by dividing the total of the acquired multiple motor current initial values by the number of repetitions.
  • a scheme can be adopted.
  • the method for obtaining the current value of the motor current is the same.
  • the method for storing the initial motor current value is, for example, a method in which a non-illustrated nonvolatile storage medium built in the microcomputer unit 51 is secured as a storage area, and the motor current initial value is stored in the storage area. Other methods can be employed.
  • the current motor current value may also be stored in the storage area of the nonvolatile storage medium, similar to the initial motor current value.
  • a method of securing a part of a volatile storage medium such as a RAM (not shown) built in the microcomputer unit 51 as a storage area and storing the current value of the motor current in the storage area is adopted. You can also
  • the initial motor current value and the current motor current value are acquired from the storage area for the process of obtaining the motor current change amount.
  • the initial value of the motor current may be subtracted from the acquired current value of the motor current.
  • a method of setting the warning level step by step such as level 1, level 2,... According to the motor current change amount, or other methods may be adopted. it can.
  • the set warning level is output to the external device from the communication means 53, each warning level is displayed on the display means 54, etc.
  • Various processes can be employed.
  • the stepwise warning level setting is, for example, a level 1 warning when the motor current change amount is + 30% or more of the initial value of the motor current, a level 2 warning when + 40% or more, and + 50% or more.
  • the warning level may be raised as the motor current change amount increases, for example, a warning of level 3 is set.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the flow of initial processing and post-processing when a stepwise warning level setting is adopted in an example in which deposits in the pump are detected based on the amount of change in motor current.
  • the microcomputer unit 51 first reads the current value (motor current value) detected by the motor driver 52 into the buffer (step 101), and averages the read motor current value.
  • the motor current initial value is acquired and set (steps 102 and 103).
  • the final motor current initial value is obtained by repeating the processes from step 101 to 103 N times (No in step 104)
  • the obtained motor current initial value is stored in the storage area. (Step 105). This completes the initial process.
  • the microcomputer unit 51 reads the motor current value into the buffer (step 106), averages the read motor current value to obtain the current motor current value (step 107), and The motor current change amount is obtained by subtracting the motor current initial value from the current motor current value (step 108), and the process proceeds to step 109.
  • Step 109 it is determined whether or not the motor current change amount obtained in Step 108 is equal to or higher than a warning setting threshold of level 1 (for example, + 30% of the initial value of the motor current).
  • a warning setting threshold of level 1 for example, + 30% of the initial value of the motor current.
  • step 111 it is determined whether or not the motor current change amount obtained in step 108 is equal to or higher than a warning setting threshold of level 2 (for example, + 40% of the initial value of the motor current).
  • a warning setting threshold of level 2 for example, + 40% of the initial value of the motor current.
  • step 113 it is determined whether or not the motor current change amount obtained in step 108 is equal to or higher than a warning setting threshold of level 3 (for example, + 50% of the initial value of the motor current).
  • a warning setting threshold of level 3 for example, + 50% of the initial value of the motor current.
  • step 109 If the motor current change amount is not equal to or higher than the warning setting threshold value of level 1 in step 109, the motor current change amount is not equal to or higher than the warning setting threshold value of level 2 in step 111, and the motor current is changed in step 113. If the change amount is not equal to or greater than the level 3 warning setting threshold value, the processing returns to step 106 (No in step 109, No in step 111, No in step 113), and the processing from step 106 to step 114 is repeated.
  • warning setting threshold values (+ 30%, +40, + 50% of the initial motor current value) for each level are merely examples, and may be arbitrarily set regardless of this example.
  • the upper limit of the gas flow rate that flows through the exhaust pump P during the initial processing may be set so that the initial value of the motor current is within the range that satisfies the following formula 1. With this setting, the current of the motor M does not exceed the maximum supply current of the motor driver 52, and the motor current change amount can be measured more accurately. If an unnecessarily large amount of gas is allowed to flow through the exhaust pump without considering the maximum supply current value of the motor driver 52, the current of the motor M cannot be increased, and the rotating body R cannot maintain its rotational speed. The amount of change in motor current cannot be measured accurately.
  • I is the maximum supply current value of the motor driver
  • I 0 is the initial value of the motor current
  • I max is the amount of motor current change related to the highest warning level (in the previous example, the warning of level 3 is the highest warning level
  • I max is + 50% of the initial value of the motor current).
  • the lower limit of the gas flow rate that flows to the exhaust pump P during the initial processing is a meaningful judgment of changes in the motor current, such as a change in the motor current value of + 10% or more of the initial value of the motor current when the amount of accumulated product increases.
  • the gas flow rate should be higher than possible. In the case of FIG. 3, if the gas B and the flow rate of 1200 sccm are selected as the gas type and flow rate, the two conditions described above (the upper and lower limits of the gas flow rate) are satisfied, and the deposition thickness is estimated more accurately. Is possible.
  • the exhaust pump P is incorporated and used as an exhaust means of an apparatus (process execution apparatus) that executes a process after shipment from the factory. From the usage mode of the exhaust pump P, the initial processing is performed before the exhaust pump is shipped from the factory, or when the end user who actually uses the exhaust pump executes the process immediately after the exhaust pump P is incorporated into the process execution device. Alternatively, the process can be periodically paused.
  • the type and flow rate of the gas flowing to the exhaust pump P are defined as a test, and the current value of the motor M when the exhaust pump P is operated is read according to the regulations. . Then, the motor average current value is obtained and stored based on the read motor current value (the processing from (1-1) to (1-2)).
  • the type and flow rate of the health check gas that flows to the exhaust pump P are defined, and the current value of the motor M when the exhaust pump P is operated in accordance with the regulations is read.
  • the initial value of the motor current is obtained and stored (process (1-1) to (1-2)).
  • the motor current change amount may be obtained by sequentially executing the processes (2-1) to (2-4), and the warning setting may be performed based on the obtained motor current change amount.
  • the health check mode may be performed frequently once a day for processes with a high rate of product build-up, or once every 1-2 weeks for other processes. .
  • the microcomputer unit 51 needs to recognize that the health check mode has been entered and execute the initial process and the post process. This is to separate the process and the health check mode to more reliably estimate the product deposition state.
  • FIG. 11 shows the motor current value during process execution and the motor current value during health check mode execution.
  • the motor current value during process execution may be larger than the motor current value during health check mode execution. For this reason, if the microcomputer unit 51 cannot recognize that it has entered the health mode, the initial process and the post-process are performed despite the process being executed. Reading a large motor current value may cause a problem that an incorrect warning setting is performed.
  • a method using a health check command can be considered. Specifically, the microcomputer unit 51 obtains a health check command (signal) that the gas for health check is flowing from the customer via the communication unit 53 or the input operation unit 55, and uses this as a trigger for the health check mode. Recognize that it has entered, execute the initial process and post-process. In this way, since the initial process and the post process are performed only when the health check mode is entered, no erroneous warning setting is performed.
  • FIG. 10 is an example of executing the health check mode, and is a flowchart showing a post-processing flow when the stepwise warning level setting described above is adopted.
  • the health check timer value T is reset (step 401) and the current integrated value It is reset (step 402).
  • the motor current value Ic is read (step 403), and the read motor current value Ic is compared with the motor current initial value Ii stored in advance in the initial process (step 404). .
  • the motor current value read last time from the buffer memory (hereinafter referred to as “previous motor current value Ib”). Is read (step 405), and the motor current value read in step 403 (hereinafter referred to as “current motor current value Ic”) is stored in the buffer memory (step 406).
  • a health check mode determination threshold value (specifically, a fluctuation range of the motor current value, for example, a value close to zero), which is a criterion for determining whether or not the health check mode has been entered, and the previous motor current value
  • the absolute value of the value obtained by subtracting the current motor current value Ic from Ib is compared. If the absolute value is smaller than the health check mode determination threshold value (Yes in step 407), the health check timer value T is counted up (step 408), and the process proceeds to the next step 409.
  • step 409 the current motor current value Ic is added to the current integrated value It as an integration process of the motor current value, and in the next step 410, the added value is stored as the current integrated value It, thereby integrating the current integrated value It. Update.
  • the subsequent processing from step 413 to 418 is the same as the processing from step 109 to 114 described above, and therefore detailed description thereof is omitted.
  • the initial value of the motor current is obtained by the initial process, and the current value of the motor current is obtained by the post process.
  • a configuration is adopted in which the amount of change in the current value of the motor current is obtained, and deposits in the pump are detected and warnings are set based on the amount of change.
  • the above-described initial processing is performed at the time of the process execution immediately after the end user incorporates the exhaust pump P into the process execution device, so that the amount of change in the motor current corresponding to the actual process can be obtained. Since deposits in the pump are detected based on the amount, deposits in the exhaust pump P used in the process (in the pump) regardless of the type and flow rate of gas used in the process. It is possible to detect deposits more accurately and give a warning.
  • the pump control device 50 of the exhaust pump P that is operating by the end user has a built-in motor driver 52 having a function of detecting the current value of the motor M of the exhaust pump P, the amount of change in the motor current value
  • the above-described example of detecting the deposits in the pump based on the above can be dealt with only by changing the software without adding hardware resources to the exhaust pump operating by the end user.
  • the motor current initial value can be obtained and stored at the time of product shipment including the exhaust pump P and the pump control device 50, the motor current initial value by the initial process in the end user is stored. It is also possible to omit the setting operation.
  • FIG. 5 shows the result (the product deposition ratio and the result when the exhaust pump P of FIG. 13 is operated in the situation where the pseudo deposit of FIG. 2 exists and the temperature of the rotor R of the exhaust pump P is measured. It is explanatory drawing of the relationship with a rotary body temperature.
  • the present inventors have determined that the rotating body R has been deposited from the time when the deposition thickness of the deposit in the pump exceeds 50% of the gas flow path (see the product deposition ratio of 50% in FIG. 2). It was confirmed that the temperature changed significantly in the increasing direction. Therefore, it is possible to detect the deposit in the pump and estimate the deposition thickness by detecting the amount of change in the rotating body temperature.
  • the present inventors also confirmed that when the gas flow rate flowing through the exhaust pump P is small, the rate of change of the temperature of the rotating body R is small and an increase in the temperature of the rotating body R cannot be determined significantly. did. Considering the temperature difference at the start of operation due to individual differences of the exhaust pump P and the temperature equilibrium, a temperature increase of 5 ° C. or more is necessary to determine the amount of temperature increase of the rotating body R significantly.
  • the temperature of the rotating body R does not change following the short-time change (approximately several minutes) of the gas load acting on the rotating body R. .
  • the temperature of the rotating body R is equivalent to integrating the change in the current value of the motor with time.
  • the temperature of the rotor R of the exhaust pump P is read as an initial process. Based on the read rotating body temperature, an initial value of the rotating body temperature is obtained and stored. Further, in the post-processing after the initial processing, the temperature of the rotating body R is read each time after the process is executed, and the current value of the rotating body temperature is obtained based on the read rotating body temperature. Then, an amount of change in the current value of the rotating body temperature relative to the initial value of the rotating body temperature (hereinafter referred to as “rotary body temperature change amount”) is obtained, and deposits are detected based on the obtained amount of change in the rotating body temperature to set a warning.
  • the pump control device 50 shown in FIG. 1 and the exhaust pump P shown in FIG. 13 are configured as follows.
  • the exhaust pump P of FIG. 13 is provided with temperature detecting means 7 for detecting the temperature of the rotating body R.
  • the pump control device 50 (see FIG. 1) of the exhaust pump 13 includes the rotating body detected by the temperature detecting means 7.
  • the temperature of R is input.
  • the microcomputer unit 51 of the pump control device 50 executes the processes of the flowchart shown in FIG. 8 to perform the following processes (3-1) to (3-2) as the initial process, and the initial process: There is a function for executing the following processes (4-1) to (4-4) as the subsequent post-process.
  • Rotational body temperature average value can be adopted for the initial rotational body temperature value. Since the method for obtaining the rotating body temperature average value is the same as the method for obtaining the motor current average value corresponding to this, detailed description thereof will be omitted.
  • the method for storing the initial value of the rotating body temperature, the method for obtaining the amount of change in the rotation temperature, and the method for setting the warning based on the amount of change in the rotation temperature are the same as the above-described methods, that is, the motor current initial value. Since the method is similar to the method for storing values, the method for obtaining the motor current change amount, and the warning setting method based on the motor current change amount, detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the flow of initial processing and post-processing when a stepwise warning level setting is adopted in an example in which deposits in the pump are detected based on the amount of change in the temperature of the rotating body.
  • the microcomputer unit 51 first reads the temperature of the rotating body R into the buffer through the temperature detecting means 7 (step 201), and rotates the read rotating body temperature by averaging processing.
  • the body temperature initial value is acquired and set (steps 204 and 203).
  • the final initial value of the rotating body temperature is obtained (Yes in step 204), and the obtained initial value of the rotating body temperature is stored in the storage area. (Step 205). This completes the initial process.
  • the reading of the initial value of the rotating body temperature may be instructed to the microcomputer unit 51 with the input operation means 55 and the communication means 53. Further, as a method for automatically performing this, after the exhaust pump P is mounted on the apparatus, the maximum temperature of the rotating body during a certain time (for example, 1,000 hours) may be set as the initial temperature. Is possible. Of course, the fixed time can be different depending on the process.
  • the microcomputer unit 51 reads the temperature of the rotator R into the buffer (step 206), and obtains the current value of the rotator temperature by averaging the read rotator temperature as described above (step 207). Then, the rotor body temperature change is obtained by subtracting the rotor body initial value from the rotor body temperature current value (step 208), and the process proceeds to step 209.
  • Step 209 it is determined whether or not the amount of change in the rotating body temperature obtained in Step 208 is equal to or higher than a warning setting threshold of level 1 (for example, + 5 ° C. of the initial value of the rotating body temperature).
  • a warning setting threshold of level 1 for example, + 5 ° C. of the initial value of the rotating body temperature.
  • level 1 warning setting is performed (step 210), and the process proceeds to the next step 211.
  • step 211 it is determined whether or not the rotating body temperature change amount obtained in step 208 is equal to or higher than a warning setting threshold of level 2 (for example, + 10 ° C. of the rotating body temperature initial value).
  • a warning setting threshold of level 2 for example, + 10 ° C. of the rotating body temperature initial value.
  • Step 213 it is determined whether or not the amount of change in the rotating body temperature obtained in Step 208 is equal to or higher than the warning setting threshold of level 3 (for example, + 15 ° C. of the initial value of the rotating body temperature).
  • the warning setting threshold of level 3 for example, + 15 ° C. of the initial value of the rotating body temperature.
  • the previously set level 2 warning setting is canceled and level 3 warning setting is performed (step 214). Examples of warning settings at levels 1, 2, and 3 are as described above.
  • step 209 if the rotating body temperature change amount is not equal to or higher than the level 1 warning setting threshold, and in step 211, if the rotating body temperature change amount is not equal to or higher than the level 2 warning setting threshold, and in step 213, If the rotating body temperature change amount is not equal to or higher than the level 3 warning setting threshold value, the process returns to step 206 (No in step 209, No in step 211, No in step 213), and the process from step 206 to step 214 is performed. repeat.
  • warning setting threshold values (rotary body temperature initial values + 5 ° C., + 10 ° C., + 15 ° C.) of each level are merely examples, and may be arbitrarily set regardless of this example.
  • the initial value of the rotating body temperature is obtained in the initial process, and the current value of the rotating body temperature is obtained in the post-processing.
  • a configuration was adopted in which the amount of change in the current value of the rotating body temperature relative to the initial temperature value was determined, and deposits in the pump were detected based on the amount of change.
  • FIG. 9 employs the stepwise warning level setting described above in an example (corresponding to the third pattern of the present invention) of detecting deposits in the pump based on the motor current change amount and the rotating body temperature change amount. It is the flowchart figure which showed the flow of the initial process and the post process in the case where it did.
  • step 101 to 108 and the processing from step 201 to 208 proceed simultaneously in parallel.
  • the processing group proceeding in parallel is the same as the processing from steps 101 to 108 shown in the flowchart of FIG. 7 and the processing from steps 201 to 208 shown in the flowchart of FIG. Detailed description thereof will be omitted.
  • each of the different steps 301A to 303A and 301B to 303B and 304 will be described.
  • step 301A the motor current change amount obtained in step 108 and a warning setting threshold value (for example, + 50% of the motor current change amount) that prescribes the maximum / warning level with respect to the motor current change amount.
  • a warning setting threshold value for example, + 50% of the motor current change amount
  • step 301A If the motor current change amount is equal to or greater than the current-related maximum / warning setting threshold in step 301A, warning setting processing corresponding to the current-related maximum / warning setting threshold is performed (Yes in step 301A, step 304). On the other hand, when the motor current change amount is not equal to or greater than the current-related maximum / warning setting threshold (No in Step 301A), the process proceeds to the next Step 302A.
  • Step 302A the motor current change amount obtained in Step 108 and a warning setting threshold value (for example, + 30% of the motor current change amount for defining the initial / warning level with respect to the motor current change amount.
  • a warning setting threshold value for example, + 30% of the motor current change amount for defining the initial / warning level with respect to the motor current change amount.
  • a warning setting threshold value (for example, + 5 ° C. of the rotational body temperature change amount, hereinafter “temperature-related initial stage / warning”) that defines the initial / warning level for the rotational body temperature variation obtained in step 208 and the rotational body increase amount. It is determined whether or not the rotating body temperature change amount is equal to or higher than the temperature-related initial / warning setting threshold.
  • the motor current change amount is equal to or greater than the current-related initial / warning setting threshold (Yes in step 302A), and the rotating body temperature change amount is equal to or greater than the temperature-related initial / warning setting threshold (Yes in step 303A).
  • a warning setting process corresponding to the current / temperature-related initial / warning setting threshold value is performed (step 304).
  • the motor current change amount is not equal to or greater than the current-related initial / warning setting threshold value (No in step 302A)
  • the rotating body temperature change amount is not equal to or greater than the temperature-related initial / warning setting threshold value (No in step 303A).
  • step 301B the rotating body temperature change amount obtained in step 208 and a warning setting threshold value that defines the maximum / warning level with respect to the rotating body temperature change amount (for example, + 15 ° C. of the rotating body temperature change amount. It is determined whether or not the amount of change in the rotating body temperature is equal to or higher than the temperature-related maximum / warning setting threshold.
  • Step 301B when the rotating body temperature change amount is equal to or higher than the temperature-related maximum / warning setting threshold (Yes in Step 301B), a warning setting process corresponding to the temperature-related maximum / warning setting threshold is performed. (Step 304). On the other hand, when the rotating body temperature change amount is not equal to or higher than the temperature-related maximum / warning setting threshold (No in Step 301B), the process proceeds to the next Step 302B.
  • step 302B the rotating body temperature change obtained in step 208 is compared with the temperature-related initial / warning setting threshold.
  • the motor current change amount obtained in step 108 is compared with the current-related initial / warning setting threshold.
  • Step 304 A warning setting process corresponding to a temperature-related or current-related initial / warning setting threshold value is performed (step 304).
  • the temperature change amount of the rotating body is not equal to or greater than the temperature-related initial / warning setting threshold (No in Step 302B), or when the motor current change amount is not equal to or greater than the current-related initial / warning setting threshold (No in Step 303B).
  • pump deposit is detected based on motor current change amount and rotor temperature change amount. Therefore, it is possible to detect the deposit in the pump with higher accuracy than the case where the deposit in the pump is detected based on only the motor current change amount or only the rotating body temperature change amount.
  • the warning level is divided into several stages, but a configuration that does not divide such a level can also be adopted. If the warning level is divided into several stages, the end user can easily perform maintenance work on the exhaust pump. For example, the number of backup exhaust pumps can be minimized by preparing a backup exhaust pump when a level 1 warning is issued and replacing the exhaust pump when a level 2 warning is issued. And cost reduction can be achieved.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram of the relationship between the operating state of the customer's process execution apparatus incorporating the exhaust pump P of FIG. 13 as exhaust means and the temperature of the motor M of the exhaust pump P.
  • the temperature of the motor M of the exhaust pump P is stable at a steady temperature (C2 degrees) by the process being executed multiple times by the customer's process execution device.
  • C1 a predetermined temperature
  • the process execution device that has been stopped from time t2 is restarted, and the process is restored and restarted in the device, resulting in an increase in the load of the exhaust pump P from time t2, and the like.
  • the temperature of M rises.
  • the temperature of the motor M is stabilized at a steady temperature (C2 degrees).
  • C2 degrees the motor M of the exhaust pump P incorporated in the customer's process execution apparatus
  • the temperature difference ⁇ C degree of the motor M affects the motor current value.
  • the present inventors conducted an investigation test.
  • the pseudo product deposition state shown in FIG. 2 is created in the portion where the product is most likely to deposit in the gas flow path of the exhaust pump P in FIG. 13 (specifically, the S portion in FIG. 13).
  • the exhaust pump P was operated in a situation where such pseudo deposits existed.
  • the temperature of the motor M of the exhaust pump P is high (C4 degrees) and low (C3 degrees)
  • the accumulation of products in the exhaust pump P and the current change of the motor M of the exhaust pump P The relationship was investigated.
  • FIG. 15 shows the result of the investigation.
  • the type and flow rate of the gas flowing through the exhaust pump P are the same when the temperature of the motor M is high (C4 degrees) and low (C3 degrees).
  • the graph A in the figure shows the relationship between the product accumulation ratio when the temperature of the motor M is high (C4 degree) and the current change of the motor M
  • the graph B in the figure shows the temperature of the motor M.
  • the relationship between the product accumulation ratio and the change in current of the motor M when C is low (C3 degrees) is shown.
  • FIG. 16 is a diagram showing the results of an experiment investigating the relationship between the flow rate of the gas flowing through the exhaust pump P, the temperature of the motor M of the exhaust pump P, and the current value of the motor M.
  • the temperature and current value of the motor M of the exhaust pump P are such that the gas flows as shown in FIGS. It started increasing from the start time t0.
  • the temperature of the motor M is stabilized at a predetermined temperature after a lapse of a predetermined time from the time t0 as shown in FIG. 5B, and the current value of the motor M is changed as shown in FIG.
  • the temperature rose to almost the same level as the temperature stability and stabilized at a predetermined current value.
  • the amount of product accumulation is accurately detected.
  • the exhaust pump P After flowing the prescribed gas type and gas flow rate, the temperature of the motor M is measured at the stage of reading the current value of the motor M, and the motor current arrival value is predicted based on the measured motor temperature.
  • the predicted motor current arrival value is adopted as the current motor current value of (2-2).
  • a technique for predicting the motor current arrival value for example, as shown in FIG. 16A, an experiment is performed in which a specified gas type and gas flow rate are supplied to the exhaust pump P to measure the motor temperature and the motor current.
  • Correlation data between the motor temperature and the motor current as in 16 (b) and 16 (c) may be acquired in advance, and the motor current arrival value may be predicted from the correlation data.
  • the health check mode it is necessary to flow a certain gas flow rate. This is because when the gas flow rate is small, the amount of change in the motor current value is small and it is difficult to detect the product. Therefore, in order to easily detect the product in the health check mode, it is necessary to determine an appropriate gas type and flow rate in advance.
  • the “motor current reaching value” means that the temperature of the motor M, which has decreased to C1 degrees or C3 degrees at time t2, rises to C2 degrees or C4 degrees by the return and restart of the process. It is an expected motor current value that is estimated to be reached when
  • the “motor current arrival value” can be predicted by calculation. According to the graphs A and B in FIG. 15, if the gas type and the gas flow rate flowing through the exhaust pump P are the same, the difference in the motor current value due to the temperature difference (C4-C3) of the motor M is 10% at the maximum as described above. It is. Therefore, for example, when predicting the motor current value (motor current arrival value) when the temperature of the motor M increases to C4 degrees when the temperature is C3 degrees, add 10% to the motor current value when the temperature is C3 degrees. That's fine. Note that the addition amount of 10% is appropriately changed according to the type and flow rate of the gas flowing through the exhaust pump P.
  • the motor current arrival value predicted when the temperature of the motor M is C3 degrees (the motor current value when the temperature of the motor M rises to C4 degrees) is the temperature of the motor M in the post processing. Is adopted as the current value of the motor current when the temperature of the motor M becomes C4 degrees, so that even if post processing is performed when the temperature of the motor M is C3 degrees, the inside of the pump when the temperature of the motor M becomes C4 degrees Accumulated amount of deposit can be detected.
  • a method using a temperature sensor (not shown) attached to the motor M or a temperature sensor attached later can be considered.
  • the prediction of the motor current arrival value may be performed in the initial process.
  • the temperature of the motor M is measured at the stage of reading the current value of the motor M, and based on the measured motor temperature. Predict the motor current arrival value. Then, the predicted motor current arrival value is adopted and stored as the motor current initial value (1-2).
  • a so-called composite blade type exhaust pump having the blade portion 2 and the thread groove portion 5 as shown in FIG. 13 is taken as an example, and the product accumulated in the gas flow path of the exhaust pump is detected.
  • the configuration has been described, in other exhaust pumps such as a so-called all-blade type exhaust pump that does not have the thread groove portion 5 in FIG. 13, the product accumulated in the gas flow path is also detected.
  • the present invention is applicable.

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Abstract

【課題】プロセスで使用するガスの種類や流量を問わず、どのようなプロセスでもそのプロセスで使用する排気ポンプ内の堆積物(ポンプ内堆積物)をより正確に検知し警告を行うことができる、堆積物検知装置と、該装置を備えた排気ポンプを提供する。 【解決手段】排気ポンプPのポンプ制御装置50は、ポンプ内堆積物を検知する堆積物検知装置を含み、堆積物検知装置は、初期処理として、排気ポンプの回転体を回転駆動するモータの電流値を読み込む処理と、読込んだモータ電流値を基にモータ電流初期値を求めて記憶する処理と、を実行する機能を有し、前記初期処理後の事後処理として、前記モータの電流値を読み込む処理と、読込んだモータ電流値を基にモータ電流現在値を求める処理と、モータ電流初期値に対するモータ電流現在値の変化量を求める処理と、を実行する機能を有し、その変化量を基にポンプ内堆積物を検知する。

Description

排気ポンプの堆積物検知装置と、該装置を備えた排気ポンプ
 本発明は、排気ポンプ内に堆積する生成物(ポンプ内堆積物)を検知する堆積物検知装置と、該装置を備えた排気ポンプに関し、特に、エッチング等のプロセスで使用するガスの種類や流量を問わず、どのようなプロセスでもそのプロセスで使用する排気ポンプ内の堆積物(ポンプ内堆積物)をより正確に検知し警告を行うことができるようにしたものである。
 半導体製造装置では、エッチング等のプロセス装置から排出されたガスを外部へ排気する手段として、例えば図13に示す排気ポンプPを使用している。この排気ポンプPは円筒部1とブレード部2で構成された回転体Rを有し、回転体RがモータMによりロータ軸3周りに回転駆動される。そうすると、排気ポンプPの吸気口4側に位置するガスの分子は、回転するブレード部2で下向きの運動量が与えられることによりネジ溝部5の上流に移送され、ネジ溝部5で圧縮された後、排気口6から外部に排気される。
 前記のようなガスの排気によりターボ分子ポンプ等の排気ポンプ内に生成物が堆積することは知られている(例えば、特許文献1の段落0014を参照)。特に図13の排気ポンプでは図中のS部に生成物が堆積し易い。特許文献1では、そのポンプ内に堆積した生成物(ポンプ内堆積物)を検知する方式を開示している。開示された堆積物検知方式は、ターボ分子ポンプ(20)において、その回転翼(23)を回転させるモータ(7)の電流値を検出し、検出したモータ電流値と予め設定した設定電流値とを比較し、その結果、検出したモータ電流値が予め設定した設定電流値に比べて所定値以上である場合には警告をするという方式である(同文献1の段落0022等を参照)。
 しかしながら、特許文献1のターボ分子ポンプ(20)を含む排気ポンプのエンドユーザは、様々なプロセスで排気ポンプを使用しており、プロセスの内容に応じて排気ポンプ内を流れるガスの種類や流量も様々である。排気ポンプ内を流れるガスの種類や流量に応じて、排気ポンプの回転体を回転駆動するモータの電流値も変化する。
 このため、先に説明した特許文献1のような堆積物検知方式では、予め設定した設定電流値に基づいて生成物の堆積を検知し警告を行う構成を採っているので、その設定電流値に対応していないプロセスでは、正確に堆積物を検知し警告を行うことができないという問題がある。また、誤検知や誤警告を回避するには、どのような流量、種類のガスを使用するプロセスで排気ポンプを使用するのか、排気ポンプの使用状況を詳細に調べた上、その使用状況に合わせて設定電流値を変更しなければならず、使用状況の調査や設定電流値の変更に時間とコストがかかるという問題もある。
 以上の説明でカッコ内の符号は特許文献1で用いられている符号である。
特開2003-232292号公報
 本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、プロセスで使用するガスの種類や流量を問わず、どのようなプロセスでもそのプロセスで使用する排気ポンプ内の堆積物(ポンプ内堆積物)をより正確に検知し警告を行うことができる、堆積物検知装置と、該装置を備えた排気ポンプを提供することにある。
 前記目的を達成するために、まず、本発明の第1パターンは、回転体の回転動作によりガスを排気する排気ポンプの堆積物検知装置であって、前記堆積物検知装置は、初期処理として、前記回転体を回転駆動するモータの電流値を読み込む処理と、その読込んだモータ電流値を基にモータ電流初期値を求めて記憶する処理と、を実行する機能を有し、前記初期処理後の事後処理として、前記モータの電流値を読み込む処理と、その読込んだモータ電流値を基にモータ電流現在値を求める処理と、前記モータ電流初期値に対する前記モータ電流現在値の変化量を求める処理と、を実行する機能を有し、その変化量を基にポンプ内堆積物を検知することを特徴とする。
 前記第1パターンの本発明における事後処理は、更に、前記変化量(モータ電流初期値に対するモータ電流現在値の変化量)を基に警告設定を行う処理を含むことができる。
 この場合の警告設定は、前記変化量(モータ電流初期値に対するモータ電流現在値の変化量)に応じて段階的に警告レベルを設定する構成を採用してもよい。
 前記第1パターンの本発明における事後処理では、ポンプに規定のガス種、ガス流量を流した上で、前記モータの電流値を読み込む段階で該モータの温度を計測し、計測したモータ温度に基づいてモータ電流到達値を予測し、予測したモータ電流到達値を前記モータ電流現在値として採用してもよい。
 前記第1パターンの本発明における初期処理では、ポンプに規定のガス種、ガス流量を流した上で、前記モータの電流値を読み込む段階で該モータの温度を計測し、計測したモータ温度に基づいてモータ電流到達値を予測し、予測したモータ電流到達値を前記モータ電流初期値として採用し記憶するようにしてもよい。
 本発明の第2パターンは、回転体の回転動作によりガスを排気する排気ポンプの堆積物検知装置であって、前記堆積物検知装置は、初期処理として、前記回転体の温度を読み込む処理と、その読込んだ回転体温度を基に回転体温度初期値を求めて記憶する処理と、を実行する機能を有し、前記初期処理後の事後処理として、前記回転体の温度を読み込む処理と、その読込んだ回転体温度を基に回転体温度現在値を求める処理と、前記回転体温度初期値に対する前記回転体温度現在値の変化量を求める処理と、を実行する機能を有し、その変化量を基にポンプ内堆積物を検知することを特徴とする。
 前記本発明の第2パターンにおける事後処理は、更に、前記変化量(回転体温度初期値に対する回転体温度現在値の変化量)を基に警告設定を行う処理を含むことができる。
 この場合の警告設定は、前記変化量(回転体温度初期値に対する回転体温度現在値の変化量)に応じて段階的に警告レベルを設定する構成を採用してもよい。
 本発明の第3パターンは、回転体の回転動作によりガスを排気する排気ポンプの堆積物検知装置であって、前記堆積物検知装置は、初期処理として、前記回転体を回転駆動するモータの電流値を読み込む処理と、読込んだモータ電流値を基にモータ電流初期値を求めて記憶する処理と、前記回転体の温度を読み込む処理と、読込んだ回転体温度を基に回転体温度初期値を求めて記憶する処理と、を実行する機能を有し、前記初期処理後の事後処理として、前記モータの電流値を読み込む処理と、その読込んだモータ電流値を基にモータ電流現在値を求める処理と、前記モータ電流初期値に対する前記モータ電流現在値の変化量を求める処理と、前記回転体の温度を読み込む処理と、その読込んだ回転体温度を基に回転体温度現在値を求める処理と、前記回転体温度初期値に対する前記回転体温度現在値の変化量を求める処理と、を実行する機能を有し、前記2つの変化量を基にポンプ内堆積物を検知することを特徴とする。
 前記本発明の第3パターンにおける事後処理は、更に、前記2つの変化量(モータ電流初期値に対するモータ電流現在値の変化量、回転体温度初期値に対する回転体温度現在値の変化量)を基に警告設定を行う処理を含むことができる。
 この場合の警告設定は、前記2つの変化量(モータ電流初期値に対するモータ電流現在値の変化量、回転体温度初期値に対する回転体温度現在値の変化量)に応じて段階的に警告レベルを設定する構成を採用してもよい。
 また、前記本発明の第3パターンにおいて、段階的に警告レベルを設定する場合、警告設定は、前記モータ電流初期値に対する前記モータ電流現在値の変化量が電流関係の最高・警告設定閾値以上である場合、又は、前記回転体温度初期値に対する前記回転体温度現在値の変化量が温度関係の最高・警告設定閾値以上である場合に、それぞれの閾値に対応する警告設定を行い、前記モータ電流初期値に対する前記モータ電流現在値の変化量が電流関係の初期・警告設定閾値以上であり、かつ、前記回転体温度初期値に対する前記回転体温度現在値の変化量が温度関係の初期・警告設定閾値以上である場合に、電流関係若しくは温度関係の初期・警告設定閾値に対応する警告設定を行うようにしてもよい。
 前記第3パターンの本発明における事後処理では、ポンプに規定のガス種、ガス流量を流した上で、前記モータの電流値を読み込む段階で該モータの温度を計測し、計測したモータ温度に基づいてモータ電流到達値を予測し、予測したモータ電流到達値を前記モータ電流現在値として採用してもよい。
 前記第3パターンの本発明における初期処理では、ポンプに規定のガス種、ガス流量を流した上で、前記モータの電流値を読み込む段階で該モータの温度を計測し、計測したモータ温度に基づいてモータ電流到達値を予測し、予測したモータ電流到達値を前記モータ電流初期値として採用し記憶するようにしてもよい。
 本発明の第1パターンによると、初期処理でモータ電流初期値、事後処理でモータ電流現在値をそれぞれ求め、更に、そのモータ電流初期値に対するモータ電流現在値の変化量を求め、かかる変化量を基にポンプ内堆積物を検知する構成を採用した。このため、例えば、エンドユーザが排気ポンプをプロセス実行装置に組み込んだ直後のプロセス実行時に前述の初期処理が行われることで、実際のプロセスに対応したモータ電流の変化量が得られ、その変化量を基にポンプ内堆積物の検知が行われることから、プロセスで使用するガスの種類や流量を問わず、どのようなプロセスにおいてもそのプロセスで使用する排気ポンプ内の堆積物(ポンプ内堆積物)をより正確に検知し警告を行うことができる、という作用効果が得られる。
 本発明の第2パターンによると、初期処理で回転体温度初期値、事後処理で回転体温度現在値をそれぞれ求め、更に、その回転体温度初期値に対する回転体温度現在値の変化量を求め、かかる変化量を基にポンプ内堆積物を検知する構成を採用した。このため、例えば、エンドユーザが排気ポンプをプロセス実行装置に組み込んだ直後のプロセス実行時に前述の初期処理が行われることで、実際のプロセスに対応した回転体温度の変化量が得られ、その変化量を基にポンプ内堆積物の検知が行われることから、プロセスで使用するガスの種類や流量を問わず、どのようなプロセスにおいてもそのプロセスで使用する排気ポンプ内の堆積物(ポンプ内堆積物)をより正確に検知し警告を行うことができる、という作用効果が得られる。
 本発明の第3パターンによると、モータ電流初期値に対するモータ電流現在値の変化量と、回転体温度初期値に対する回転体温度現在値の変化量とを基に、ポンプ内堆積物を検知するから、より正確にポンプ内堆積物を検知し警告を行うことができる。
図13の排気ポンプのポンプ制御装置に本発明の一実施形態である堆積物検知装置を組み込んだ例の機能ブロック図。 図2は、図13の排気ポンプ内のガス流路における生成物の堆積状況を擬似的に作成した状態の説明図であり、a)は生成物堆積比率が25%であるときの状態、b)はその比率が50%であるときの状態、c)はその比率が75%であるときの状態をそれぞれ示した図。 図2の擬似的な堆積物が存在する状況下で図13の排気ポンプを運転し、同排気ポンプのモータの電流を測定したときの、生成物堆積比率とモータ電流との関係の説明図。 図3の条件2と条件3それぞれの条件で図13の排気ポンプを運転し、同排気ポンプのモータの電流を測定したときの、生成物堆積比率とモータ電流との関係を比較した図。 図2の擬似的な堆積物が存在する状況下で排気ポンプを運転し、同排気ポンプの回転体(具体的にはブレード部)の温度を測定したときの、生成物堆積比率と回転体温度との関係の説明図。 図5の条件2と条件3それぞれの条件で排気ポンプを運転し、同排気ポンプの回転体(具体的にはブレード部)の温度を測定したときの、生成物堆積比率と回転体温度との関係を比較した図。 モータ電流変化量を基にポンプ内堆積物を検知する例の実行に関するフローチャート図。 回転体温度変化量を基にポンプ内堆積物を検知する例の実行に関するフローチャート図。 モータ電流変化量と回転体温度変化量を基にポンプ内堆積物を検知する例の実行に関するフローチャート図。 ヘルスチェックモードの実行例であって、先に説明した段階的な警告レベルの設定を採用した場合における事後処理の流れを示したフローチャート図。 プロセス実行時とヘルスチェックモード実行時におけるモータ電流値の変化の様子を示した図。 ガス負荷の変化に対する、モータの電流値の変化と回転体の温度の変化との違いを比較した図。 排気ポンプの一例の断面図。 図13の排気ポンプを排気手段として組み込んだ顧客のプロセス実行装置の稼働状態と、その排気ポンプのモータの温度との関係の説明図。 図2の擬似的な堆積物が存在する状況下で図13の排気ポンプを運転し、同排気ポンプのモータの温度が高い時(C4度)と低い時(C3度)とにおいて、排気ポンプ内での生成物の堆積と排気ポンプのモータの電流変化との関係を調べる調査試験の結果を示した図。 排気ポンプ内を流れるガスの流量と、排気ポンプのモータの温度と、同モータの電流値との関係を調査する実験の結果を示した図。
 以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
(A)モータ電流変化量を基にポンプ内堆積物を検知する例(本発明の第1パターンに相当)の説明
 最初に、排気ポンプ内での生成物の堆積と排気ポンプのモータの電流変化との関係について説明する。
 図13に示す排気ポンプPの場合、生成物はロータ1下部のガス流路(図13のS部を参照)に堆積する。生成物が堆積すると、排気ポンプPの最下段のタービン部2下部の圧力が上昇する。その結果、モータMに加わる負荷が増加するため、モータ電流値は増加方向に変化するよう制御される。
 そこで、本発明者等は、図2に示すように、図13の排気ポンプPのガス流路において生成物が最も堆積しやすい部位(具体的には図13のS部)に、擬似的な生成物の堆積状況を作成し、排気ポンプP内での生成物の堆積と排気ポンプPのモータMの電流変化との関係を調べる調査試験を行った。その結果を示したものが図3である。
 図3に示したように、本発明者等は、図13のS部において、ポンプ内堆積物の堆積厚がガス流路の50%(図2の生成物堆積比率50%を参照)を越えた時点よりモータ電流値が顕著に増加方向に変化することを確認した。従って、このモータ電流値の変化量(以下「モータ電流変化量」という)を検出することで、ポンプ内堆積物を検知したり、その堆積厚を推定したりすることが可能である。
 尚、モータ電流値が上昇を始めるポンプ内堆積物の堆積厚は全ての機種で50%ではなく、デザインにより変動する。また、例えば、図3及び図4の通り、排気ポンプPの運転条件1(Bのガスを800sccm流す)のように排気ポンプPに流すガスの流量が少ない場合には、モータ電流値の変化率が少なく、モータ電流値の増加を有意に判定することができない。更に、モータ電流値は、排気ポンプPの個体差、及び同じ流量でガスを流した場合のポンプ温度によっても変化する。このため、モータ電流値の増加を有意に判定するためには、少なくとも10%以上のモータ電流増加(ΔI)が必要である。
 図1は、図13の排気ポンプPのポンプ制御装置に本発明の一実施形態である堆積物検知装置を組み込んだ例の機能ブロック図である。
 同図のポンプ制御装置50は、排気ポンプPを統括制御するマイクロコンピュータ部51と、排気ポンプPのモータMを駆動するモータドライバ52と、マイクロコンピュータ部51からの指令に基づき図示しない顧客のプロセス装置を含む顧客装置等、外部装置との間で通信を行う通信手段53と、マイクロコンピュータ部51からの指令に基づき排気ポンプPの運転状況を表示する表示手段54と、マイクロコンピュータ部51に対して設定値等の入力を行う入力操作手段55を有し、モータドライバ52はモータMの電流値を検出するモータ電流値検出手段としての機能を備えている。
 マイクロコンピュータ部51は、図7に示すフローチャートの各処理を実行することにより、初期処理として下記(1-1)から(1-2)の処理、及び、初期処理後の事後処理として下記(2-1)から(2-4)の処理を実行する機能がある。
≪初期処理≫
(1-1) モータMの電流値を読み込む処理。
(1-2) 前記(1-1)において読込んだモータ電流値を基にモータ電流初期値を求めて記憶する処理。
≪事後処理≫
(2-1) モータMの電流値を読み込む処理。
(2-2) 前記(2-1)において読込んだモータ電流値を基にモータ電流現在値を求める処理。
(2-3) 前記(2-2)で求めたモータ電流現在値から前記(1-2)で記憶したモータ電流初期値を減算することによりモータ電流変化量を求める処理。
(2-4) 前記(2-3)で求めたモータ電流変化量を基に警告設定を行う処理。
≪初期処理と事後処理の処理内容の詳細≫
 前記(1-1)でのモータ電流値の読込みは、モータドライバ52からモータ電流検出値を読み取る方式であるが、別の方法でモータMの電流値を読込んでもよい。前記(2-1)でのモータ電流値の読込みも同様である。
 モータ電流初期値としてはモータ電流平均値を採用することができる。モータ電流平均値の求め方は、例えば、所定時間内にモータ電流値を複数回読込み、読込んだ複数のモータ電流値の合計を読込み回数で除算してモータ電流平均値を得る方法や、この方法を複数回繰り返すことによりモータ電流初期値をいくつか取得し、取得した複数のモータ電流初期値の合計を繰返し回数で除算することにより最終的にモータ電流初期値を取得する方式など、各種の方式を採用することができる。前記モータ電流現在値を求める方法も同様である。
 モータ電流初期値を記憶する方式は、例えば、マイクロコンピュータ部51に内蔵されている図示しない不揮発性記憶媒体の一部を記憶エリアとして確保し、その記憶エリアにモータ電流初期値を記憶させる方式や、これ以外の方式を採用することができる。
 モータ電流現在値もまた、モータ電流初期値と同様、不揮発性記憶媒体の記憶エリアに記憶させる方式を採用してもよい。これとは別の方式として、マイクロコンピュータ部51に内蔵されている図示しないRAM等の揮発性記憶媒体の一部を記憶エリアとして確保し、その記憶エリアにモータ電流現在値を記憶させる方式を採用することもできる。
 前記のように記憶エリアにモータ電流初期値とモータ電流現在値を記憶する構成を採用した場合、モータ電流変化量を求める処理に関しては、記憶エリアからモータ電流初期値とモータ電流現在値を取得し、取得したモータ電流現在値からモータ電流初期値を減算すればよい。
 モータ電流変化量を基に行う警告設定は、例えばそのモータ電流変化量に応じてレベル1、レベル2、…のように段階的に警告レベルを設定する方式や、その他の方式を採用することができる。
 段階的に警告レベルを設定する方式において、設定した警告レベルは、通信手段53から外部装置へ出力したり、それぞれの警告レベルを表示手段54で表示したりする等、警告の内容を知らせるための各種処理を採用することができる。
 また、段階的な警告レベルの設定は、例えば、モータ電流変化量がモータ電流初期値の+30%以上であるときはレベル1の警告、+40%以上であるときはレベル2の警告、+50%以上であるときはレベル3の警告を設定する等、モータ電流変化量の増加に伴い警告レベルを引き上げるようにしてもよい。
 図7は、モータ電流変化量を基にポンプ内堆積物を検知する例において、段階的な警告レベルの設定を採用した場合における初期処理と事後処理の流れを示したフローチャート図である。
 図7のフローチャート図の処理は、マイクロコンピュータ部51の起動により、又は入力操作手段55を介して処理開始コマンドがマイクロコンピュータ部51に入力されたとき、通信手段53により処理開始コマンドを受信したとき等に、マイクロコンピュータ部51で実行される。
 図7を参照すれば、マイクロコンピュータ部51は、最初に、モータドライバ52で検出した電流値(モータ電流値)をバッファ内に読込み(ステップ101)、読込んだモータ電流値を平均化処理することよりモータ電流初期値を取得し設定する(ステップ102及び103)。このステップ101から103までの処理をN回繰り返すことにより(ステップ104のNo)最終的なモータ電流初期値を求めたら(ステップ104のYes)、その求めたモータ電流初期値を記憶エリアに記憶する(ステップ105)。以上で初期処理が終了する。
 次に、事後処理として、マイクロコンピュータ部51はモータ電流値をバッファ内に読込み(ステップ106)、読込んだモータ電流値を平均化処理することによりモータ電流現在値を求め(ステップ107)、そのモータ電流現在値から前記モータ電流初期値を減算することによりモータ電流変化量を求めて(ステップ108)、ステップ109へ進む。
 ステップ109では、ステップ108で求めたモータ電流変化量がレベル1の警告設定閾値(例えばモータ電流初期値の+30%)以上であるか否かを判定する。ここで、レベル1の警告設定閾値以上である(ステップ109のYes)場合は、レベル1の警告設定を行い(ステップ110)、次のステップ111へ進む。
 ステップ111では、ステップ108で求めたモータ電流変化量がレベル2の警告設定閾値(例えばモータ電流初期値の+40%)以上であるか否かを判定する。ここで、レベル2の警告設定閾値以上である(ステップ111のYes)場合は、先に設定したレベル1の警告設定をキャンセルして、レベル2の警告設定を行い(ステップ112)、次のステップ113へ進む。
 ステップ113では、ステップ108で求めたモータ電流変化量がレベル3の警告設定閾値(例えばモータ電流初期値の+50%)以上であるか否かを判定する。ここで、レベル3の警告設定閾値以上である(ステップ113のYes)場合は、先に設定したレベル2の警告設定をキャンセルして、レベル3の警告設定を行う(ステップ114)。レベル1、2、3の警告設定例は前述の通りである。
 なお、ステップ109において、モータ電流変化量がレベル1の警告設定閾値以上でない場合、及び、ステップ111において、モータ電流変化量がレベル2の警告設定閾値以上でない場合、並びに、ステップ113において、モータ電流変化量がレベル3の警告設定閾値以上でない場合は、それぞれステップ106の処理に戻って(ステップ109のNo、ステップ111のNo、ステップ113のNo)、ステップ106からステップ114の処理を繰り返す。
 前記各レベルの警告設定閾値(モータ電流初期値の+30%、+40、+50%)は一例であり、本例に係わらず、任意に設定しても良い。
 以上説明した初期処理では、モータMの電流値が安定する時間、例えば数分間ガスの排気を行い、その後、読込んだモータ電流値を基にモータ電流平均値を求めることが望ましい。
 初期処理時に排気ポンプPに流すガス流量の上限は、モータ電流初期値が下記式1を満たす範囲となるように設定するとよい。このように設定すれば、モータMの電流がモータドライバ52の最大供給電流を超えるようなことが無くなり、より正確にモータ電流変化量を測定することができる。もし、モータドライバ52の最大供給電流値を考慮しないで必要以上に大量のガスを排気ポンプに流してしまうと、モータMの電流は増加できず、回転体Rはその回転速度を維持できなくなり、正確にモータ電流変化量を測定することができない。
 <式1>
 I+Imax<I
 備考)
  Iはモータドライバの最大供給電流値、Iはモータ電流初期値、Imaxは最高の警告レベルに関わるモータ電流変化量(先の例では、レベル3の警告が最高の警告レベルであるので、Imaxはモータ電流初期値の+50%である)。
 初期処理時に排気ポンプPに流すガス流量の下限は、生成物の堆積量が増加したときにモータ電流値の変化がモータ電流初期値の+10%以上になる等、モータ電流の変化を有意義に判定できるガス流量以上とする。図3の場合、ガスの種類及び流量として、Bのガスと1200sccmの流量を選定すれば、先に説明した2つの条件(ガス流量の上限と下限)を満足し、より正確な堆積厚の推定が可能となる。
≪初期処理を行う時期(タイミング)≫
 排気ポンプPは、工場出荷後、プロセスを実行する装置(プロセス実行装置)の排気手段として組込み使用される。このような排気ポンプPの使用形態より、前記初期処理は排気ポンプの工場出荷前、または、排気ポンプを実際に使用するエンドユーザが排気ポンプPをプロセス実行装置に組み込んだ直後のプロセス実行時、若しくは、定期的にプロセスを休止して行うことができる。
 排気ポンプPの工場出荷前に初期処理を行う場合は、試験的に排気ポンプPに流すガスの種類と流量を規定し、その規定に従って排気ポンプPを運転したときのモータMの電流値を読み込む。そして、読み込んだモータ電流値を基にモータ平均電流値を求めて記憶させる(前記(1-1)から(1-2)の処理)。
≪初期処理と事後処理をヘルスチェックモードで行う例≫
 定期的にプロセスを休止して初期処理を行う場合は、排気ポンプPのヘルスチェックモードとして、前記初期処理と事後処理を行うことができる。
 ヘルスチェックモードでは、排気ポンプPに流すヘルスチェック用ガスの種類と流量とを規定し、その規定に従って排気ポンプPを運転したときのモータMの電流値を読込み、読込んだモータ電流値を基にモータ電流初期値を求めて記憶させる(前記(1-1)から(1-2)の処理)。その後、前記(2-1)から(2-4)の処理を順に実行することによって、モータ電流変化量を求め、求めたモータ電流変化量を基に警告設定を行うようにしてもよい。
 ヘルスチェックモードの実行は、生成物の堆積増加速度が速いプロセスでは1日1回のペースで頻繁に行ってもよく、それ以外のプロセスでは1~2週間に1回のペースで行ってもよい。
 ところで、前述のヘルスチェックモードを採用する場合、マイクロコンピュータ部51はヘルスチェックモードに入ったことを認識して、初期処理と事後処理を実行する必要がある。プロセスとヘルスチェックモードとを分離することにより、より確実に生成物の堆積状況を推定するためである。
 図11には、プロセス実行中のモータ電流値とヘルスチェックモード実行中のモータ電流値が示してある。同図から分かるように、プロセス実行中のモータ電流値はヘルスチェックモード実行中のモータ電流値より大となる場合がある。このため、もし、マイクロコンピュータ部51がヘルスチックモードに入ったことを認識できていないとしたら、プロセス実行中であるにもかかわらず前記初期処理と事後処理が行われてしまい、プロセス実行中の大きなモータ電流値を読取ることで、誤った警告設定が行われるという不具合が生じうる。
≪ヘルスチェックコマンドの利用によるヘルスチェックモードの認識≫
 ヘルスチェックモードに入ったことを認識する手法としては、ヘルスチェックコマンドを利用する方法が考えられる。具体的には、マイクロコンピュータ部51は、通信手段53又は入力操作手段55を介して顧客よりヘルスチェック用ガスを流しているというヘルスチェックコマンド(信号)を取得し、それをトリガとしてヘルスチェックモードに入ったと認識して、初期処理と事後処理を実行する。このようにすれば、ヘルスチェックモードに入った時のみ初期処理と事後処理が行われるので、誤った警告設定が行われることはない。
≪ヘルスチェックコマンドを利用しないでヘルスチェックモードを認識する例≫
 プロセス実行中は、排気ポンプPを流れるガスの流量や種類が変化するため、モータMの電流値が大きく変動する。一方、ヘルスチェックモードでは、排気ポンプPに流すガスの種類と流量が規定されているので、モータMの電流値は比較的安定する。このようなモータ電流値の変動と安定現象を利用することにより、ヘルスチェックコマンドを利用しないで、ヘルスチェックモードであることを認識することもできる。
 具体的には、プロセスでモータ電流値が変動する最大時間Tpmaxに比べて、ヘルスチェックガス導入時間Th(排気ポンプPにヘルスチェック用ガスを流す時間)を十分長い時間(例えば10倍以上)にする。そして、マイクロコンピュータ部51では、モータ電流値を常時監視し、図11に示すTc期間(=ヘルスチェックガス導入時間Th-モータ電流値が安定するまでの時間)モータ電流値が連続的にほぼ安定したら、ヘルスチェックモードを実行したと認識すれば良い。
 図10は、ヘルスチェックモードの実行例であって、先に説明した段階的な警告レベルの設定を採用した場合における事後処理の流れを示したフローチャート図である。
 尚、この図10のヘルスチェックモード実行例では、前述の初期処理が既に行われたことにより、モータ電流初期値Iiがマイクロコンピュータ部51の記憶エリアに記憶されているものとする。また、読込んだモータ電流値はバッファメモリに格納されるものとする。
 図10を参照すると、初めに、ヘルスチェックタイマーの値Tのリセット(ステップ401)と、電流積算値Itのリセット(ステップ402)を行う。次に、初期処理後の事後処理として、モータ電流値Icを読込み(ステップ403)、読込んだモータ電流値Icと前記初期処理で予め記憶したモータ電流初期値Iiとを比較する(ステップ404)。
 そして、その読込んだモータ電流値Icがモータ電流初期値Ii以上である(ステップ404のYes)場合は、バッファメモリから前回読込んだモータ電流値(以下「前回のモータ電流値Ib」という)を読出し(ステップ405)、同バッファメモリに前記ステップ403で読込んだモータ電流値(以下「今回のモータ電流値Icという)を記憶させる(ステップ406)。
 次に、ヘルスチェックモードに入ったか否かの判定基準となるヘルスチェックモード判定閾値(具体的には、モータ電流値の変動幅であって、例えば零に近い値)と、前回のモータ電流値Ibから今回のモータ電流値Icを減算した値の絶対値(今回と前回のモータ電流値の変動幅)とを比較する。そして、その絶対値がヘルスチェックモード判定閾値より小さい(ステップ407のYes)場合は、ヘルスチェックタイマーの値Tをカウントアップして(ステップ408)、次のステップ409へ進む。
 ステップ409では、モータ電流値の積算処理として、電流積算値Itに今回のモータ電流値Icを加算し、次のステップ410では、その加算値を電流積算値Itとして記憶することにより電流積算値Itを更新する。更に次のステップ411では、ヘルスチェックタイマーの値Tと、図11に示すTc期間(=ヘルスチェックガス導入時間Th-モータ電流値が安定するまでの時間)とを比較する。
 そして、前記ステップ411において、T>=Tcであるなら(ステップ411のYes)、マイクロコンピュータ部51は、ヘルスチェックモードを実行したものと認識し、前記更新後の電流積算値Itをヘルスチェックタイマーの値Tで除算(It/T)することにより、モータ電流現在値Iaを求め、モータ電流現在値からモータ電流初期値を減算することによりモータ電流変化量を求める(ステップ412)。その後のステップ413から418までの処理は、先に説明したステップ109から114までの処理と同じであるため、その詳細説明は省略する。
 以上説明した例(モータ電流変化量を基にポンプ内堆積物を検知する例)では、初期処理でモータ電流初期値、事後処理でモータ電流現在値をそれぞれ求め、更に、そのモータ電流初期値に対するモータ電流現在値の変化量を求め、かかる変化量を基にポンプ内堆積物を検知し警告設定を行う構成を採用した。このため、例えば、エンドユーザが排気ポンプPをプロセス実行装置に組み込んだ直後のプロセス実行時に前述の初期処理が行われることで、実際のプロセスに対応したモータ電流の変化量が得られ、その変化量を基にポンプ内堆積物の検知が行われることから、プロセスで使用するガスの種類や流量を問わず、どのようなプロセスにおいてもそのプロセスで使用する排気ポンプP内の堆積物(ポンプ内堆積物)をより正確に検知し警告を行うことが可能である。
 エンドユーザにて稼働中の排気ポンプPのポンプ制御装置50には、排気ポンプPのモータMの電流値を検出する機能を持ったモータドライバ52が内蔵されているので、モータ電流値の変化量を基にポンプ内堆積物を検知する前記の例は、エンドユーザにて稼働中の排気ポンプに対し、ハードウエア資源を追加することなく、ソフトウエアの変更のみで対応することが可能である。
 排気ポンプPに対するガス負荷の変動が大きいプロセス(例えばエッチング装置)では、モータ電流値の変動も大きいことから、安定してモータ電流値を読み込むことは難しいが、先に説明したヘルスチェックモードの導入により、モータ電流値を安定して読込めるため、ガス負荷の変動が大きいプロセスでも、生成物の堆積状況を精度よく検出することが可能となる。
 また、ヘルスチェックモードでは、排気ポンプPとそのポンプ制御装置50を含む製品出荷時に、モータ電流初期値を求めて記憶させておくことが可能となるため、エンドユーザにおける初期処理によるモータ電流初期値の設定作業を省略する事も可能である。
(B)回転体温度変化量を基にポンプ内堆積物を検知する例(本発明の第2パターンに相当)の説明
 最初に、排気ポンプ内での生成物の堆積と排気ポンプの回転体の温度変化との関係について説明する。
 図5は、図2の擬似的な堆積物が存在する状況下で図13の排気ポンプPを運転し、同排気ポンプPの回転体Rの温度を測定したときの結果(生成物堆積比率と回転体温度との関係)の説明図である。
 図5に示したように、本発明者等は、ポンプ内堆積物の堆積厚がガス流路の50%(図2の生成物堆積比率50%を参照)を越えた時点より回転体Rの温度が顕著に増加方向に変化することを確認した。従って、この回転体温度の変化量を検出することで、ポンプ内堆積物を検知したり、その堆積厚を推定したりすることが可能である。
 また、本発明者等において、排気ポンプPに流すガス流量が少ない場合には、回転体Rの温度の変化率が少なく、回転体Rの温度の増加を有意に判定することができないことも確認した。排気ポンプPの個体差による運転開始時、及び温度平衡時の温度差を考慮すると、回転体Rの温度増加量を有意に判定するには5℃以上の温度増加が必要である。
 ところで、図12に示したように、モータMの電流値に比べ、回転体Rの温度は、回転体Rに作用するガス負荷の短時間(数分程度)の変化に対し追随して変化しない。図12のように、実際のプロセスでは、ほぼ同じパターンのガス種、流量の組み合わせが続くことが多い。このようなプロセスの場合、回転体Rの温度は、モータの電流値の変化を時間で積分したのと同等になる。
 以上のことより、本例では、排気ポンプPをプロセス実行装置に組み込んだ直後で、かつ、規定のプロセス数を実行した後に、初期処理として、排気ポンプPの回転体Rの温度を読込み、その読込んだ回転体温度を基に回転体温度初期値を求めて記憶する。更に、初期処理後の事後処理では、プロセス実行後に、その都度、回転体Rの温度を読込み、読込んだ回転体温度を基に回転体温度現在値を求める。そして、回転体温度初期値に対する回転体温度現在値の変化量(以下「回転体温度変化量という」)を求め、求めた回転体温度変化量を基に堆積物を検知し警告設定を行う。このような処理を行うため、先に説明した図1のポンプ制御装置50や図13の排気ポンプPは以下のように構成される。
 図13の排気ポンプPには回転体Rの温度を検出する温度検出手段7が設けられ、その排気ポンプ13のポンプ制御装置50(図1参照)には、温度検出手段7で検出した回転体Rの温度が入力される。
 そして、同ポンプ制御装置50のマイクロコンピュータ部51は、図8に示すフローチャートの各処理を実行することにより、初期処理として下記(3-1)から(3-2)の処理、及び、初期処理後の事後処理として下記(4-1)から(4-4)の処理を実行する機能がある。
≪初期処理≫
(3-1)排気ポンプPの回転体の温度を読み込む処理。
(3-2)前記(3-1)において読込んだ回転体温度を基に回転体温度初期値を求めて記憶する処理。
≪事後処理≫
(4-1) 排気ポンプPの回転体の温度を読み込む処理。
(4-2) 前記(4-1)において読込んだ回転体温度を基に回転体温度現在値を求める処理。
(4-3) 前記(4-2)で求めた回転体温度現在値から前記(3-2)で記憶した回転体温度初期値を減算することにより回転体温度変化量を求める処理。
(4-4) 前記(4-3)で求めた回転体温度変化量を基に警告設定を行う処理。
≪初期処理と事後処理の処理内容の詳細≫
 前記(3-1)での回転体温度の読込みは、温度検出手段7からの入力を読み取る。前記(4-1)での回転体温度の読込みも同様である。
 回転体温度初期値については回転体温度平均値を採用することができる。回転体温度平均値の求め方は、これに対応する前述のモータ電流平均値の求め方と同様であるため、その詳細説明は省略する。
 また、回転体温度初期値を記憶する方式、回転温度変化量を求める方式、並びに、回転温度変化量を基に行う警告設定の方式も、これらにそれぞれ対応する前述の方式、すなわち、モータ電流初期値を記憶する方式、モータ電流変化量を求める方式、モータ電流変化量を基に行う警告設定の方式と同様であるため、その詳細説明は省略する。
 図8は、回転体温度変化量を基にポンプ内堆積物を検知する例において、段階的な警告レベルの設定を採用した場合における初期処理と事後処理の流れを示したフローチャート図である。
 なお、このフローチャート図の処理の実行タイミングは、図7のフローチャート図の処理の実行タイミングと同様である。
 図8を参照すれば、マイクロコンピュータ部51は、最初に、温度検出手段7を通じて回転体Rの温度をバッファ内に読込み(ステップ201)、読込んだ回転体温度を平均化処理することにより回転体温度初期値を取得し設定する(ステップ204及び203)。このステップ201から203の処理をN回繰り返すことにより(ステップ204のNo)最終的な回転体温度初期値を求めたら(ステップ204のYes)、求めた回転体温度初期値を記憶エリアに記憶する(ステップ205)。以上で初期処理が終了する。
 回転体温度の初期値の読込は、入力操作手段55及び通信手段53を持ってマイクロコンピュータ部51に指示をしても良い。また、これを自動的に行う方法として、排気ポンプPが装置に実装されたあと、ある一定時間(例えば1,000時間)の間の回転体の最大温度を持って、初期温度とする事も可能である。もちろん、一定時間はプロセス等により異なる時間とする事は可能である。
 次に、マイクロコンピュータ部51は、回転体Rの温度をバッファ内に読込み(ステップ206)、読込んだ回転体温度を前述の平均化処理することにより回転体温度現在値を求め(ステップ207)、その回転体温度現在値から前記回転体温度初期値を減算することにより回転体温度変化量を求めて(ステップ208)、ステップ209へ進む。
 ステップ209では、ステップ208で求めた回転体温度変化量がレベル1の警告設定閾値(例えば回転体温度初期値の+5℃)以上であるか否かを判定する。ここで、レベル1の警告設定閾値以上である(ステップ209のYes)場合は、レベル1の警告設定を行い(ステップ210)、次のステップ211へ進む。
 ステップ211では、ステップ208で求めた回転体温度変化量がレベル2の警告設定閾値(例えば回転体温度初期値の+10℃)以上であるか否かを判定する。ここで、レベル1の警告設定閾値以上である(ステップ211のYes)場合は、先に設定したレベル1の警告設定をキャンセルして、レベル2の警告設定を行い(ステップ212)、次のステップ213へ進む。
 ステップ213では、ステップ208で求めた回転体温度変化量がレベル3の警告設定閾値(例えば回転体温度初期値の+15℃)以上であるか否かを判定する。ここで、レベル3の警告設定閾値以上である(ステップ213のYes)場合は、先に設定したレベル2の警告設定をキャンセルして、レベル3の警告設定を行う(ステップ214)。レベル1、2、3の警告設定例は前述の通りである。
 なお、ステップ209において、回転体温度変化量がレベル1の警告設定閾値以上でない場合、及び、ステップ211において、回転体温度変化量がレベル2の警告設定閾値以上でない場合、並びに、ステップ213において、回転体温度変化量がレベル3の警告設定閾値以上でない場合は、それぞれステップ206の処理に戻って(ステップ209のNo、ステップ211のNo、ステップ213のNo)、ステップ206からステップ214の処理を繰り返す。
 前記各レベルの警告設定閾値(回転体温度初期値の+5℃、+10℃、+15℃)は、一例であり、本例に係わらず、任意に設定しても良い。
 以上説明した例(回転体温度変化量を基にポンプ内堆積物を検知する例)では、初期処理で回転体温度初期値、事後処理で回転体温度現在値をそれぞれ求め、更に、その回転体温度初期値に対する回転体温度現在値の変化量を求め、かかる変化量を基にポンプ内堆積物を検知する構成を採用した。このため、例えば、エンドユーザが排気ポンプをプロセス実行装置に組み込んだ直後のプロセス実行時に前述の初期処理が行われることで、実際のプロセスに対応した回転体温度の変化量が得られ、その変化量を基にポンプ内堆積物の検知が行われることから、プロセスで使用するガスの種類や流量を問わず、どのようなプロセスにおいてもそのプロセスで使用する排気ポンプ内の堆積物(ポンプ内堆積物)をより正確に検知し警告を行うことができる。
 図9は、モータ電流変化量と回転体温度変化量を基にポンプ内堆積物を検知する例(本発明の第3パターンに相当)において、先に説明した段階的な警告レベルの設定を採用した場合における初期処理と事後処理の流れを示したフローチャート図である。
 この図9のフローチャート図において、図7や図8のフローチャート図の処理と同一の処理には同一符号を付してある。また、図9のフローチャート図の処理の実行タイミングは、図7のフローチャート図の処理の実行タイミングと同様である。
 図9において、ステップ101から108までの処理と、ステップ201から208までの処理は同時並列的に進行する。尚、この同時並列的に進行する処理群は、それぞれ図7のフローチャート図に示したステップ101から108までの処理、図8のフローチャート図に示したステップ201から208までの処理と同一であるので、その詳細説明は省略する。以下は、それ以後の異なるステップ301Aから303A、及び、301Bから303B、304の各処理について説明する。
 ステップ301Aでは、ステップ108において求めたモータ電流変化量と、モータ電流変化量に関して最高・警告レベルを規定する警告設定閾値(例えばモータ電流変化量の+50%。以下「電流関係の最高・警告設定閾値」という)とを比較し、モータ電流変化量が電流関係の最高・警告設定閾値以上であるか否かを判定する。
 そして、このステップ301Aで、モータ電流変化量が電流関係の最高・警告設定閾値以上である場合は、電流関係の最高・警告設定閾値に対応する警告設定の処理を行う(ステップ301AのYes、ステップ304)。一方、モータ電流変化量が電流関係の最高・警告設定閾値以上でない(ステップ301AのNo)場合は、次のステップ302Aに進む。
 ステップ302Aでは、ステップ108において求めたモータ電流変化量と、モータ電流変化量に関して初期・警告レベルを規定する警告設定閾値(例えばモータ電流変化量の+30%。以下「電流関係の初期・警告設定閾値」という)とを比較し、モータ電流変化量が電流関係の初期・警告設定閾値以上であるか否かを判定する。
 ステップ303Aでは、ステップ208において求めた回転体温度変化量と、回転体増加量に関して初期・警告レベルを規定する警告設定閾値(例えば回転体温度変化量の+5℃。以下「温度関係の初期・警告設定閾値」という)とを比較し、回転体温度変化量が温度関係の初期・警告設定閾値以上であるか否かを判定する。
 そして、モータ電流変化量が電流関係の初期・警告設定閾値以上であり(ステップ302AのYes)、かつ、回転体温度変化量が温度関係の初期・警告設定閾値以上である(ステップ303AのYes)場合は、電流関係若しくは温度関係の初期・警告設定閾値に対応する警告設定の処理を行う(ステップ304)。一方、モータ電流変化量が電流関係の初期・警告設定閾値以上でない(ステップ302AのNo)場合や、回転体温度変化量が温度関係の初期・警告設定閾値以上でない(ステップ303AのNo)場合は、ステップ106に戻る。
 ステップ301Bでは、ステップ208において求めた回転体温度変化量と、回転体温度変化量に関して最高・警告レベルを規定する警告設定閾値(例えば回転体温度変化量の+15℃。以下「温度関係の最高・警告設定閾値」という)とを比較し、回転体温度変化量が温度関係の最高・警告設定閾値以上であるか否かを判定する。
 そして、このステップ301Bにおいて、回転体温度変化量が温度関係の最高・警告設定閾値以上である(ステップ301BのYes)場合は、温度関係の最高・警告設定閾値に対応する警告設定の処理を行う(ステップ304)。一方、回転体温度変化量が温度関係の最高・警告設定閾値以上でない(ステップ301BのNo)場合は、次のステップ302Bに進む。
 ステップ302Bでは、ステップ208において求めた回転体温度変化量と、温度関係の初期・警告設定閾値とを比較する。また、次のステップ303Bでは、ステップ108において求めたモータ電流変化量と、電流関係の初期・警告設定閾値とを比較する。
 そして、回転体温度変化量が温度関係の初期・警告設定閾値以上であって(ステップ302BのYes)、かつ、モータ電流変化量が電流関係の初期・警告設定閾値以上である(ステップ303BのYes)場合は、温度関係若しくは電流関係の初期・警告設定閾値に対応する警告設定の処理を行う(ステップ304)。一方、回転体温度変化量が温度関係の初期・警告設定閾値以上でない(ステップ302BのNo)場合や、モータ電流変化量が電流関係の初期・警告設定閾値以上でない(ステップ303BのNo)場合は、ステップ206に戻る。
 以上説明した例(モータ電流変化量と回転体温度変化量とを基にポンプ内堆積物を検知する例)では、モータ電流変化量と回転体温度変化量とを基にポンプ内堆積物を検知するため、モータ電流変化量のみ、あるいは回転体温度変化量のみを基にポンプ内堆積物を検知する場合より精度よく、ポンプ内堆積物の検知が可能である。
 以上説明した全ての例では警告レベルを数段階に分けたが、そのように分けない構成も採用し得る。警告レベルを数段階に分けた場合は、エンドユーザにおいて排気ポンプの保守作業が容易となる。例えば、レベル1の警告が出た時点でバックアップ用排気ポンプを用意し、レベル2の警告が出た時点で排気ポンプを交換することにより、バックアップ用排気ポンプの保有台数を最小限とすることができ、コスト低減を図ることができる。
 図14は、図13の排気ポンプPを排気手段として組み込んだ顧客のプロセス実行装置の稼働状態と、その排気ポンプPのモータMの温度との関係の説明図である。
 図14において、時刻t0からt1の間は、顧客のプロセス実行装置でプロセスが複数回実行されることにより、排気ポンプPのモータMの温度は定常温度(C2度)で安定している。次に、時刻t1の直後からオーバーホール等のため顧客のプロセス実行装置が停止すると、それに伴い排気ポンプPの負荷が減ること等に起因して、排気ポンプPのモータMの温度が所定温度(C1度)まで低下する。その後、時刻t2から停止中のプロセス実行装置が再起動し、同装置においてプロセスが復帰・再開することにより、時刻t2から排気ポンプPの負荷が増えること等に起因して、排気ポンプPのモータMの温度が上昇する。そして、プロセス実行装置でプロセスが複数回実行された時刻t3において、当該モータMの温度は定常温度(C2度)で安定する。このように顧客のプロセス実行装置に組み込まれた排気ポンプPのモータMは常に一定の温度にならない。顧客のプロセス実行装置の稼動状態に応じて排気ポンプPのモータMにはΔC度の温度差(ΔC度=C2度-C1度)が生じる。
 前記モータMの温度差ΔC度はそのモータ電流値に影響を与える。この影響を調べるために、本発明者等は調査試験を行った。この調査試験では、図13の排気ポンプPのガス流路において生成物が最も堆積しやすい部位(具体的には図13のS部)に図2に示す擬似的な生成物の堆積状況を作成し、このような擬似的な堆積物が存在する状況下で排気ポンプPを運転した。そして、同排気ポンプPのモータMの温度が高い時(C4度)と低い時(C3度)とにおいて、排気ポンプP内での生成物の堆積と排気ポンプPのモータMの電流変化との関係を調査した。その調査の結果を示したものが図15である。なお、この調査試験ではモータMの温度が高い時(C4度)と低い時(C3度)に排気ポンプPを流れるガスの種類と流量は同じ条件になるようにした。同図中のグラフAは、モータMの温度が高い時(C4度)の生成物堆積比率とモータMの電流変化との関係を示し、また、同図中のグラフBは、モータMの温度が低い時(C3度)の生成物堆積比率とモータMの電流変化との関係を示している。
 図15の両グラフA、Bから分かるように、排気ポンプPを流れるガスの種類と流量が同じでも、モータMの温度が高い時(C4度)と低い時(C3度)とでは、モータ電流値に差が生じることが分かる。その差は、排気ポンプPを流れるガスの種類と流量やモータMの規格等によって多少異なるが、最大10%程度であることが本発明者等の実験により判明している。
 図16は、排気ポンプP内を流れるガスの流量と、排気ポンプPのモータMの温度と、同モータMの電流値との関係を調査する実験の結果を示した図である。同図(a)のように排気ポンプP内を流れるガスの流量が一定である場合、排気ポンプPのモータMの温度と電流値は、同図(b)(c)のようにガスを流し始めた時刻t0より増加し始めた。そして、モータMの温度については同図(b)のようにガス流し始め時刻t0より所定時間経過後に所定温度で安定し、モータMの電流値については同図(c)のようにモータMの温度の安定とほぼ同等に上昇し、所定電流値で安定した。同図(b)に示したモータMの温度差によるモータ電流値の差は最大で10%程度になった。
 以上説明したようにモータMの温度が高い時(例えば図15のC4度)と低い時(例えば図15のC3度)ではモータ電流値に差が生じるため、前記初期処理において記憶したモータ電流初期値が図15のA1であって、かつ、前記事後処理において求めたモータ電流現在値が図15のA2であるとしたら、同じモータ電流変化量Δi(=A2-A1)でも、モータMの温度が高い時(C4度)と低い時(C3度)とでは、生成物堆積比率が図15のように異なってしまう(図15によると、モータMの温度が低い時(C3度)の生成物堆積比率は約72%であり、モータMの温度が高い時(C4度)の生成物堆積比率は約69%である)。
 そこで、モータMの温度が低い時(例えば図15のC3度)に前述の事後処理においてモータMの温度が高い時(例えば図15のC4度)のポンプ内堆積物(排気ポンプP内に堆積する生成物)の堆積量を正確に検知するためには、モータMの温度を考慮する必要がある。また、先に図4で説明したように排気ポンプPを流れるガスの流量によりモータ電流値の変化率が異なるので、排気ポンプP内を流れるガスの流量も同様に考慮する必要がある。
 以上の事柄(モータMの温度と、排気ポンプP内を流れるガスの流量)を考慮して生成物の堆積量を正確に検知するため、前記ヘルスチェックモードでの事後処理では、排気ポンプPに規定のガス種、ガス流量を流した上で、モータMの電流値を読み込む段階で該モータMの温度を計測し、計測したモータ温度に基づいてモータ電流到達値を予測する。そして、この予測したモータ電流到達値を前記(2-2)のモータ電流現在値として採用する。モータ電流到達値を予想する手法としては、例えば、図16(a)のように排気ポンプPに規定のガス種、ガス流量を流してモータ温度とモータ電流を計測する実験を行うことで、図16(b)(c)のようなモータ温度とモータ電流との相関データを予め取得しておき、その相関データからモータ電流到達値を予想してもよい。なお、ヘルスチェックモードではある程度のガス流量を流す必要がある。ガス流量が少ないと、モータ電流値の変化量が少なく、生成物の検知が難しくなるからである。従って、ヘルスチェックモードにおいて生成物を検知し易くするためには、適切なガス種と流量を予め決めておく必要がある。
 前記「モータ電流到達値」とは、図14と図15の例で説明すると、時刻t2でC1度又はC3度まで低下したモータMの温度がプロセスの復帰・再開によりC2度又はC4度まで上昇したときに到達するものと推測される、予想のモータ電流値である。
 前記「モータ電流到達値」については計算により予想することができる。図15のグラフA、Bによると、排気ポンプPを流れるガス種とガス流量が同じであるなら、モータMの温度差(C4-C3)によるモータ電流値の差は、前述の通り最大10%である。従って、例えばモータMの温度がC3度の時にC4度まで上昇した時のモータ電流値(モータ電流到達値)を予測するなら、C3度の時のモータ電流値に対してその10%を加算すればよい。なお、この10%という加算量は、排気ポンプPを流れるガスの種類や流量に応じて、適宜変更される。
 そして、前記のようにモータMの温度がC3度の時に予想したモータ電流到達値(モータMの温度がC4度まで上昇した時のモータ電流値)は、前記事後処理において、モータMの温度がC4度となった時のモータ電流現在値として採用されることより、モータMの温度がC3度の時に事後処理が行われる場合でも、モータMの温度がC4度となったときのポンプ内堆積物の堆積量を精度よく検出することができる。
 モータMの温度の計測については、そのモータMに付属の図示しない温度センサや後付けの温度センサを利用する方法が考えられる。
 前記モータ電流到達値の予測は前記初期処理で実施してもよい。この場合、その初期処理では、排気ポンプPに規定のガス種、ガス流量を流した上で、モータMの電流値を読み込む段階で該モータMの温度を計測し、計測したモータ温度に基づいてモータ電流到達値を予測する。そして、予測したモータ電流到達値を前記(1-2)のモータ電流初期値として採用し記憶する。
 以上の説明では、図13のようにブレード部2とネジ溝部5を備えた、いわゆる複合翼タイプの排気ポンプを例に挙げ、この排気ポンプのガス流路に堆積する生成物を検知する場合の構成を説明したが、それ以外の別の排気ポンプ、例えば図13のネジ溝部5を持っていない、いわゆる全翼タイプの排気ポンプにおいて、そのガス流路に堆積する生成物を検知する場合にも、本発明は適用できる。
 P 排気ポンプ
 M モータ
 R 回転体
 1 円筒部
 2 ブレード部
 3 ロータ軸
 4 排気ポンプの吸気口
 5 ネジ溝部
 6 排気ポンプの排気口
 7 温度検出手段
 50 ポンプ制御装置
 51 マイクロコンピュータ部
 52 モータドライバ
 53 通信手段
 54 表示手段
 55 入力操作手段

Claims (15)

  1.  回転体の回転動作によりガスを排気する排気ポンプの堆積物検知装置であって、
     前記堆積物検知装置は、
     初期処理として、前記回転体を回転駆動するモータの電流値を読み込む処理と、その読込んだモータ電流値を基にモータ電流初期値を求めて記憶する処理と、を実行する機能を有し、
     前記初期処理後の事後処理として、前記モータの電流値を読み込む処理と、その読込んだモータ電流値を基にモータ電流現在値を求める処理と、前記モータ電流初期値に対する前記モータ電流現在値の変化量を求める処理と、を実行する機能を有し、その変化量を基にポンプ内堆積物を検知すること
     を特徴とする排気ポンプの堆積物検知装置。
  2.  前記請求項1中の事後処理は、更に、同請求項1中の変化量を基に警告設定を行う処理を含むこと
     を特徴とする請求項1に記載の堆積物検知装置。
  3.  前記請求項2中の警告設定は、同請求項2中の変化量に応じて段階的に警告レベルを設定するものであること
     を特徴とする請求項2に記載の排気ポンプの堆積物検知装置。
  4.  前記請求項1中の事後処理では、ポンプに規定のガス種、ガス流量を流した上で、前記モータの電流値を読み込む段階で該モータの温度を計測し、計測したモータ温度に基づいてモータ電流到達値を予測し、予測したモータ電流到達値を前記モータ電流現在値として採用すること
     を特徴とする請求項1に記載の排気ポンプの堆積物検知装置。
  5.  前記請求項1中の初期処理では、ポンプに規定のガス種、ガス流量を流した上で、前記モータの電流値を読み込む段階で該モータの温度を計測し、計測したモータ温度に基づいてモータ電流到達値を予測し、予測したモータ電流到達値を前記モータ電流初期値として採用し記憶すること
     を特徴とする請求項1に記載の排気ポンプの堆積物検知装置。
  6.  回転体の回転動作によりガスを排気する排気ポンプの堆積物検知装置であって、
     前記堆積物検知装置は、
     初期処理として、前記回転体の温度を読み込む処理と、その読込んだ回転体温度を基に回転体温度初期値を求めて記憶する処理と、を実行する機能を有し、
     前記初期処理後の事後処理として、前記回転体の温度を読み込む処理と、その読込んだ回転体温度を基に回転体温度現在値を求める処理と、前記回転体温度初期値に対する前記回転体温度現在値の変化量を求める処理と、を実行する機能を有し、その変化量を基にポンプ内堆積物を検知すること
     を特徴とする排気ポンプの堆積物検知装置。
  7.  前記請求項6中の事後処理は、更に、同請求項6中の変化量を基に警告設定を行う処理を含むこと
     を特徴とする請求項6に記載の排気ポンプの堆積物検知装置。
  8.  前記請求項7中の警告設定は、同請求項7中の変化量に応じて段階的に警告レベルを設定するものであること
     を特徴とする請求項7に記載の排気ポンプの堆積物検知装置。
  9.  回転体の回転動作によりガスを排気する排気ポンプの堆積物検知装置であって、
     前記堆積物検知装置は、
     初期処理として、前記回転体を回転駆動するモータの電流値を読み込む処理と、読込んだモータ電流値を基にモータ電流初期値を求めて記憶する処理と、前記回転体の温度を読み込む処理と、読込んだ回転体温度を基に回転体温度初期値を求めて記憶する処理と、を実行する機能を有し、
     前記初期処理後の事後処理として、前記モータの電流値を読み込む処理と、その読込んだモータ電流値を基にモータ電流現在値を求める処理と、前記モータ電流初期値に対する前記モータ電流現在値の変化量を求める処理と、前記回転体の温度を読み込む処理と、その読込んだ回転体温度を基に回転体温度現在値を求める処理と、前記回転体温度初期値に対する前記回転体温度現在値の変化量を求める処理と、を実行する機能を有し、前記2つの変化量を基にポンプ内堆積物を検知すること
     を特徴とする排気ポンプの堆積物検知装置。
  10.  前記請求項9中の事後処理は、更に、同請求項9中の2つの変化量を基に警告設定を行う処理を含むこと
     を特徴とする請求項9に記載の排気ポンプの堆積物検知装置。
  11.  前記請求項10中の警告設定は、同請求項10中の2つの変化量に応じて段階的に警告レベルを設定するものであること
     を特徴とする請求項10に記載の排気ポンプの堆積物検知装置。
  12.  前記請求項11中の警告設定は、
     前記モータ電流初期値に対する前記モータ電流現在値の変化量が電流関係の最高・警告設定閾値以上である場合、又は、前記回転体温度初期値に対する前記回転体温度現在値の変化量が温度関係の最高・警告設定閾値以上である場合に、それぞれの閾値に対応する警告設定を行い、
     前記モータ電流初期値に対する前記モータ電流現在値の変化量が電流関係の初期・警告設定閾値以上であり、かつ、前記回転体温度初期値に対する前記回転体温度現在値の変化量が温度関係の初期・警告設定閾値以上である場合に、電流関係若しくは温度関係の初期・警告設定閾値に対応する警告設定を行うこと
     を特徴とする請求項11に記載の排気ポンプの堆積物検知装置。
  13.  前記請求項9中の事後処理では、ポンプに規定のガス種、ガス流量を流した上で、前記モータの電流値を読み込む段階で該モータの温度を計測し、計測したモータ温度に基づいてモータ電流到達値を予測し、予測したモータ電流到達値を前記モータ電流現在値として採用すること
     を特徴とする請求項9に記載の排気ポンプの堆積物検知装置。
  14.  前記請求項9中の初期処理では、ポンプに規定のガス種、ガス流量を流した上で、前記モータの電流値を読み込む段階で該モータの温度を計測し、計測したモータ温度に基づいてモータ電流到達値を予測し、予測したモータ電流到達値を前記モータ電流初期値として採用し記憶すること
     を特徴とする請求項9に記載の排気ポンプの堆積物検知装置。
  15.  前記請求項1から14のいずれか1項に記載の堆積物検知装置を備えた排気ポンプ。
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