CN107305150A - 真空计状态检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的真空计状态检测方法及系统能够更正确地判断真空计的保养时期。状态判断部(123)将测量部(122)所获得的输出值与设为基准的基准特性值相比较，对输出值为基准特性值以上的过大压力施加状态的次数进行累计，并对次数达到所设定的上限值的情况进行判断。警报输出部(125)根据状态判断部(123)对输出值为基准特性值以上的次数达到所设定的上限值的情况的判断来输出警报。

Description

真空计状态检测方法及系统
技术领域
本发明涉及对静电容量型的真空计的状态进行检测的真空计状态检测方法及系统，所述静电容量型的真空计具备受压的膜片等可动部。
背景技术
静电容量型的隔膜真空计是由作为可动部的膜片(隔膜)接受压力，将接受压力所导致的膜片的挠曲量转换为静电容量值。该隔膜真空计由于气体种类依赖关系低，因此经常被使用于以半导体装置制造设备为代表的工业用途中(参照非专利文献1)。
如图6所示，上述的隔膜真空计包括：基座301，其由绝缘体构成；膜片302，其通过支承部301a被支承于基座301之上，并在可动区域302a中与基座301分离配置，由在可动区域302a能够向基座301的方向位移的绝缘体构成，并接收来自测定对象的压力；以及气密室303，其形成于可动区域302a中的膜片302与基座301之间。各部分由蓝宝石构成。
此外，包括：可动电极304，其形成于膜片302的可动区域302a；以及固定电极305，其与可动电极304面对面地形成在基座301上。此外，包括：可动参照电极306，其在膜片302的可动区域302a中形成于可动电极304的周围；以及固定参照电极307，其形成于固定电极305周围的基座301之上，并与可动参照电极306面对面地形成。
上述那样构成的隔膜真空计被安装于供作为测定对象的气体流动的配管等，并对压力进行测定。在静电容量型的隔膜真空计中将接受了气压的膜片的位移转换为静电容量值。由于该隔膜真空计对于被使用的气体种类依赖关系不多，因此被广泛应用于以上述那样的半导体装置制造设备为代表的工业用途中。
在应用于半导体装置的制造的成膜装置、蚀刻装置中被使用的情况下，要求对于材料气体、清洁气体的耐腐蚀性，并且也要求对于工序中的副产物堆积的抗性、对于配管加热的耐热性。此外要求在保养维护时的耐久性。
在成膜装置、蚀刻装置中，在保养维护时真空室被开放于大气中。因此，大气压以上的过大压力被施加于隔膜真空计。根据此时接受压力的隔膜的应力缓和等理由，真空计的零点输出值往往会发生变化(以下记载为零点漂移)。输出值变化的原因不仅是上述应力缓和，也可能是作为工序中的副产物而堆积到隔膜膜片上的膜的状态变化。
作为零点漂移的对策，电性地重置隔膜真空计的零点来调整的情况很多，但现状是使用者自身来判断调整的必要性并实施。但是，在超出可调整范围的情况下，该操作是不可能的，变为更换隔膜真空计，不得不为了更换而在预期之外停止装置。此外，零点调整设为必要的频率、时刻对于使用者来说是难以预测的状况。
关于施加过大压力，也可以在隔膜真空计和真空室之间设有阀门，在被施加了过大压力那样的保养维护时关闭阀门，从而对隔膜真空计没有施加大气压力。但是，这在故障维护、阀门设置成本两者上并不优选。
由于零点漂移的容许值是根据隔膜真空计的规格预先决定的，因此产生检查过大压力施加、副产物堆积所导致的劣化的预兆的需要。由于通过掌握预兆，能够进行有计划的预防维护，不需要高频的维护保养，因此也有助于设备维持费的削减。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特表2010-525324号公报
非专利文献1：関根正志、石原卓也、差波信雄、谷武夫、「サファイア高温隔膜真空計のセンサ素子·パッケージ開発」、azbil Technical Review、28～33頁、2011年1月発行号(关根正志、石原卓也、差波信雄、谷武夫、(蓝宝石高温隔膜真空计的传感器元件·包装开发)、azbil Technical Review，28～33页、2011年1月发行号)。
发明内容
发明要解决的课题
为了掌握隔膜真空计的劣化(零点漂移)，在现状下对零点调整时的偏压调整量进行监控，在偏压调整量的累计值超过某个阈值的情况下从测量电路发出警报信息。参考该警报信息的级别、到达零点时的隔膜真空计输出的偏置量，使用者自身判断是否有必要来实施真空计的更换或者保养的情况很多。是否是适当的维护状态依赖于使用者的判断，有可能变成超过零点的可调整范围而导致真空计不可用的事态。
作为自动地修正隔膜真空计的零点的技术，存在以实施零点调整的时期的信息为基础，对检查、更换为必要的时期进行预测，并进行自动校正的技术(参照专利文献1)。由于作为基础的信息是以使用者所实施的零点调整的时机为契机被收集的，因此被零点调整的频率即使用者的行动以及判断影响。进而，在设备的使用频率变化的情况下，或者不同的工序条件并存的情况下，认为时期的预测精度恶化。由于实施零点调整的时期的确认是必须的，因此即使鉴于这之后的校正被自动化的可能性，依然大量地包含使用者的手动的操作不可缺少的方面。
本发明的是为了解决以上那样的问题点做出的，其目的在于，能够更正确地判断真空计的保养时期。
解决课题的技术手段
本发明所涉及的真空计状态检测方法是对真空计的膜片的状态进行检测的方法，所述真空计由具备膜片的传感器芯片构成，并将膜片的位移作为静电容量的变化来检测，所述膜片被设为能位移并接受来自测定对象的压力，所述真空计状态检测方法包括：第1步骤，其获得真空计的输出值；第2步骤，其将第1步骤所获得的输出值与作为基准的基准特性值相比较；第3步骤，其对在第2步骤的比较中被判断为输出值为基准特性值以上的过大压力施加状态的次数进行累计；以及第4步骤，其对第3步骤所获得的次数达到所设定的上限值的情况进行判断。
在上述真空计状态检测方法中，也可以取得在第2步骤的比较中被判断为过大压力施加状态的时刻信息，根据所取得的时刻信息、在第3步骤中所获得的次数以及所设定的上限次数，对真空计的零点调整达到临界的日期时刻进行预测，根据从所预测的日期时刻减去真空计的保养所需要的日期时刻而得到的临界日期时刻来决定上限值。
在上述真空计状态检测方法中，也可以求出真空计最近之前实施的零点调整的调整量除以第3步骤所获得次数所得的比值，根据当前时刻的真空计的可调整量除以比值的所得的值来决定剩余次数，将在次数上加上剩余次数所得的值作为上限值。
此外，本发明所涉及的真空计状态检测系统包括：真空计，所述真空计由具备膜片的传感器芯片构成，并将膜片的位移作为静电容量的变化来检测，所述膜片被设为能位移并接受来自测定对象的压力；测量部，其获得真空计的输出值；以及状态判断部，其将测量部所获得的输出值与作为基准的基准特性值相比较，对输出值为基准特性值以上的过大压力施加状态的次数进行累计，并对次数达到所设定的上限值的情况进行判断。
在上述真空计状态检测系统中，也可以是状态判断部取得在比较中被判断为过大压力施加状态的时刻信息，根据所取得的时刻信息、次数以及所设定的上限次数对真空计的零点调整达到临界的日期时刻进行预测，并根据从所预测的日期时刻减去真空计的保养所需要的日期时刻而获得的临界日期时刻来决定上限值。
在上述真空计状态检测系统中，也可以是状态判断部求出真空计最近之前实施的零点调整的调整量除以次数所得的比值，根据当前时刻的真空计的可调整量除以比值所得的值决定剩余次数，将在次数上加上剩余次数所得的值作为上限值。
发明的效果
如以上所说明，根据本发明，可以获得以下的优异效果：由于对真空计的输出值变为基准特性值以上的过大压力施加状态的次数达到上限值的情况进行了判断，因此能够更正确地判断真空计的保养时期。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1中的真空计状态检测系统的构成的构成图。
图2是示出超过可测定最大压力的过大压力的施加次数，和伴随过大压力施加次数的零点漂移量的推移的一例的特性图。
图3是对本发明实施方式1中的真空计状态检测方法进行说明的流程图。
图4是对本发明实施方式2中的真空计状态检测方法进行说明的流程图。
图5是对本发明实施方式3中的真空计状态检测方法进行说明的流程图。
图6是示出静电容量型的隔膜真空计的构成的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示出本发明的实施方式1中的真空计状态检测系统的构成的构成图。该系统包括：传感器芯片101、压力值输出部121、测量部122、状态判断部123、基准值存储部124以及警报输出部125。
传感器芯片101是被广为人知的静电容量型的隔膜真空计，包括基座111、膜片112、可动电极114以及固定电极115。基座111以及膜片112例如是由蓝宝石、氧化铝陶瓷等具有耐热耐腐蚀性的绝缘体构成。此外，作为受压部的隔膜112是通过基座111的支承部111a被支承的、在支承部111a的内侧的可动区域112a中能够向基座111的方向位移的可动部。可动区域112a例如俯视时为圆形。
可动区域112a中的膜片112与基座111之间是被设为气密地密封的气密室113。气密室113被设为所谓的真空，成为基准真空室。
此外，可动电极114在气密室113的内部形成于隔膜112的可动区域112a。此外，固定电极115在气密室113的内部与可动电极114面对面地形成在基座111上。另外，传感器芯片101包括：可动参照电极116，其在气密室113的内部在隔膜112的可动区域112a中形成于可动电极114的周围；以及固定参照电极117，其在气密室113的内部形成于固定电极115的周围的基座111之上，并与可动参照电极116面对面地形成。
压力值输出部121使用被设定的传感器灵敏度将容量变化转换为压力值并输出。通过传感器芯片101以及压力值输出部121构成真空计。此外，在上述真空计的基础上，配合使用测量部122、状态判断部123、基准值存储部124以及警报输出部125，由此在成膜装置、蚀刻装置等中，真空度(压力)的测定、控制等变为可以实施。
测量部122获得真空计(压力值输出部121)的输出值。状态判断部123将测量部122所获得的输出值与设为基准的基准特性值相比较，对输出值被判断为基准特性值以上的过大压力施加状态的次数进行累计，并对次数达到所设定的上限值的情况进行判断。基准特性值被存储于基准值存储部124中。
警报输出部125根据状态判断部123对输出值为基准特性值以上的次数达到所设定的上限值的情况的判断来输出警报。如此，通过输出警报，能够判断已成为需要真空计的保养的状态。
图2是示出超过可测定最大压力(真空度)的过大压力(例如大气压)的施加次数(横轴)，和伴随过大压力施加次数的零点漂移量的推移的一例的特性图。在使零点调整不可能的漂移量例如是±20％FS的情况下，达到该值的过大压力施加次数(作为临界施加次数)预计会有5000次。考虑真空计的压力范围和规格、制作上的标准离差或者真空计使用条件等来决定临界施加次数。以远未达到该临界施加次数的施加次数来设定上限施加次数。该上限施加次数的最佳值根据装置的运行状况、到真空计更换等保养为止所需要的必要期间的不同而不同。
将被测量的次数达到上限施加次数的情况下的警报输出至真空计的接口操作面板或者输出端口。在经过输出端口的情况下，被显示于设置有真空计的半导体装置制造设备侧的操作面板上。设备操作员或者管理者掌握该显示，迅速地开始保养的手续，由此能够尽可能地避免未预期的装置停止。
接着，使用图3的流程图对本发明的实施方式1中的真空计状态检测系统的动作(真空计状态检测方法)进行说明。
首先，在步骤S201中，测量部122取得来自压力值输出部121的输出值。接着，在步骤S202中，状态判断部123将在步骤S201中获得的输出值与设为基准的基准特性值相比较。
接着，在步骤S203中，状态判断部123通过步骤S202的比较对输出值是否为基准特性值以上进行判断。根据该判断，在输出值被判断为基准特性值以上(过大压力施加状态)的情况下(步骤S203的y)，在步骤S204中对过大压力施加状态的次数进行累计。接着，在步骤S205中，状态判断部123对在步骤S204中所获得的次数达到所设定的上限值的情况进行判断。根据该判断，在所获得的次数达到所设定的上限值的情况下(步骤S205的y)，状态判断部123判断为真空计(传感器芯片101)变为保养时期，在步骤S206中，警报输出部125输出警报。由此，设备操作员或者管理者能够开始保养的手续。
[实施方式2]
接着，对本发明地实施方式2进行说明。实施方式2的真空计状态检测系统和上述的实施方式1相同，包括：传感器芯片101、压力值输出部121、测量部122、状态判断部123、基准值存储部124以及警报输出部125(参照图1)。
在实施方式2中，状态判断部123取得通过测量部122所得到的输出值和基准特性值的比较而被判断为过大压力施加状态的时刻信息，根据所取得的时刻信息、次数以及所设定的上限次数对真空计的零点调整变为临界的日期时刻进行预测，并根据从所预测的日期时刻减去真空计的保养所需要的日期时刻而获得的临界日期时刻来决定上限值。
以下，使用图4的流程图对实施方式2中的真空计状态检测系统的动作(真空计状态检测方法)进行说明。
首先，在步骤S301中，测量部122取得来自压力值输出部121的输出值。接着，在步骤S302中，状态判断部123将在步骤S301中所获得的输出值与设为基准的基准特性值相比较。
接着，在步骤S303中，状态判断部123通过步骤S302的比较对输出值是否为基准特性值以上进行判断。根据该判断，在输出值被判断为基准特性值以上(过大压力施加状态)的情况下(步骤S303的y)，在步骤S304中对过大压力施加状态的次数进行累计。接着，在步骤S305中，状态判断部123取得被设为过大压力施加状态的输出值被输出的时刻信息。
接着，在步骤S306中，状态判断部123根据所取得的时刻信息、步骤S304中所获得的次数以及所设定的上限次数对真空计的零点调整变为临界的日期时刻进行预测，并根据从所预测的日期时刻减去真空计的保养所需要的日期时刻而获得的临界日期时刻来决定上限值。
接着，在步骤S307中，状态判断部123对步骤S304中所获得的次数达到步骤S306中所设定的上限值的情况进行判断。根据该判断，在所获得的次数达到所设定的上限值的情况下(步骤S307的y)，状态判断部123判断为真空计(传感器芯片101)变为保养时期，在步骤S308中，使警报输出部125输出警报。由此，设备操作员或者管理者能够开始保养的手续。
[实施方式3]
接着，对本发明的实施方式3进行说明。实施方式3的真空计状态检测系统和上述的实施方式1相同，包括：传感器芯片101、压力值输出部121、测量部122、状态判断部123、基准值存储部124以及警报输出部125(参照图1)。
在实施方式3中，状态判断部123求出真空计最近之前实施的零点调整的调整量除以过大压力施加状态的次数所得的比值，根据当前时刻的真空计的可调整量除以比值所得的值决定剩余次数，将在过大压力施加状态的次数上加上剩余次数所得的值作为上限值。
以下，使用图5的流程图对实施方式3的真空计状态检测系统的动作(真空计状态检测方法)进行说明。
首先，在步骤S401中，测量部122取得来自压力值输出部121的输出值。接着，在步骤S402中，状态判断部123将在步骤S401中所获得的输出值与设为基准的基准特性值相比较。
接着，在步骤S403中，状态判断部123通过步骤S402的比较对输出值是否为基准特性值以上进行判断。根据该判断，在输出值被判断为基准特性值以上(过大压力施加状态)的情况下(步骤S403的y)，在步骤S404中对过大压力施加状态的次数进行累计。接着，在步骤S405中，状态判断部123算出真空计最近之前实施的零点调整的调整量除以过大压力施加状态的次数所得的比值。
接着，在步骤S406中，状态判断部123根据当前时刻的真空计的可调整量除以上述比值所得的值算出剩余次数。接着，在步骤S407中，状态判断部123将在步骤S404中所获得的过大压力施加状态的次数上加上所算出的剩余次数所得的值作为上限值。
接着，在步骤S408中，状态判断部123对步骤S404中所获得的次数达到步骤S407中所设定的上限值的情况进行判断。根据该判断，在所获得的次数达到所设定的上限值的情况下(步骤S408的y)，状态判断部123判断为真空计(传感器芯片101)变为保养时期，在步骤S409中，使警报输出部125输出警报。由此，设备操作员或者管理者能够开始保养的手续。
综上所述，根据本发明，由于根据过大压力施加状态的次数已达到上限值的情况来判断真空计的保养时期，所述过大压力施加状态是真空计的输出值变为基准特性值以上的状态，因此能够更正确地判断真空计的保养时期。
另外，本发明并没有限定于以上所说明的实施方式，在本发明的技术思想的范围内，能够由在本领域内具有常识的人实施多个变形以及组合是显而易见的。例如，在上文中，使用了参照电极，但并不限定于此，也可以使固定电极和固定参照电极为一体，可动电极和可动参照电极为一体。
符号的说明
101…传感器芯片、111…基座、111a…支承部、112…膜片、112a…可动区域、113…气密室、114…可动电极、115…固定电极、116…可动参照电极、117…固定参照电极、121…压力值输出部、122…测量部、123…状态判断部、124…基准值存储部、125…警报输出部。

Claims (6)

1.一种真空计状态检测方法，其对真空计的膜片的状态进行检测，所述真空计由具备膜片的传感器芯片构成，并将所述膜片的位移作为静电容量的变化来检测，所述膜片被设为能位移并接受来自测定对象的压力，所述真空计状态检测方法的特征在于，包括：
第1步骤，其获得所述真空计的输出值；
第2步骤，其将所述第1步骤所获得的输出值与作为基准的基准特性值相比较；
第3步骤，其对在所述第2步骤的比较中被判断为所述输出值为所述基准特性值以上的过大压力施加状态的次数进行累计；以及
第4步骤，其对所述第3步骤所获得的次数达到所设定的上限值的情况进行判断。
2.根据权利要求1所述的真空计状态检测方法，其特征在于，
取得在所述第2步骤的比较中被判断为过大压力施加状态的时刻信息，根据所取得的时刻信息、在所述第3步骤中所获得的次数以及所设定的上限次数，对所述真空计的零点调整变为临界的日期时刻进行预测，根据从所预测的日期时刻减去所述真空计的保养所需要的日期时刻而得到的临界日期时刻来决定所述上限值。
3.根据权利要求1所述的真空计状态检测方法，其特征在于，
求出所述真空计最近之前实施的零点调整的调整量除以在所述第3步骤中所获得的次数所得的比值，根据当前时刻的所述真空计的可调整量除以所述比值所得的值来决定剩余次数，将在所述次数上加上所述剩余次数所得的值作为上限值。
4.一种真空计状态检测系统，其特征在于，包括：
真空计，所述真空计由具备膜片的传感器芯片构成，并将膜片的位移作为静电容量的变化来检测，所述膜片被设为能位移并接受来自测定对象的压力；
测量部，其获得所述真空计的输出值；以及
状态判断部，其将所述测量部所获得的输出值与作为基准的基准特性值相比较，对所述输出值为所述基准特性值以上的过大压力施加状态的次数进行累计，并对次数达到所设定的上限值的情况进行判断。
5.根据权利要求4所述的真空计状态检测系统，其特征在于，
所述状态判断部取得在所述比较中被判断为过大压力施加状态的时刻信息，根据所取得的时刻信息、所述次数以及所设定的上限次数对所述真空计的零点调整达到临界的日期时刻进行预测，并根据从所预测的日期时刻减去所述真空计的保养所需要的日期时刻而获得的临界日期时刻来决定所述上限值。
6.根据权利要求4所述的真空计状态检测系统，其特征在于，
所述状态判断部求出所述真空计最近之前实施的零点调整的调整量除以所述次数所得的比值，根据当前时刻的所述真空计的可调整量除以所述比值所得的值来决定剩余次数，将在所述次数上加上所述剩余次数所得的值作为上限值。
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