CN109154406B - 使用真空压力控制阀的预测诊断系统和方法 - Google Patents

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Abstract

校准真空系统中的阀并使用该校准在真空系统中提供诊断指示包括测量根据角度阀位置所述阀的传导率并且生成传导率校准图或函数，以供在阀操作期间使用。基于接收到设定点角度阀位置以及测量出的传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置实际角度阀位置。确定实际系统传导率以及系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差。基于阀的实际角度阀位置以及系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差，生成对系统中的故障的诊断指示。

Description

使用真空压力控制阀的预测诊断系统和方法
背景技术
1、技术领域
本公开涉及真空压力控制阀，并且特别地涉及使用关于真空压力控制阀的预测诊断的系统和方法。
2、相关技术讨论
典型的基于真空的处理系统(诸如例如半导体处理系统)通常包括被定位在处理腔室下游的一个或多个阀以及真空泵，以用于控制通过腔室的流体流动。流过腔室的这些流体可以包括例如用于蚀刻或涂覆腔室中的半导体晶圆的反应气体。真空泵在阀的上游位置和阀的下游位置之间创建压力差。通过改变阀被打开/关闭的程度来改变阀的传导率(conductance)以控制通过腔室的流量。
蝶形阀通常用于真空压力控制系统，诸如半导体制造系统中采用的那些真空压力控制系统。蝶形阀或“挡板阀”通常包括同轴地设置在通过阀壳体的通道内的薄挡板。挡板通过跨通道横向延伸的可旋转阀轴而被固定到阀组件上。阀轴的旋转控制挡板相对于阀壳体的位置。通过改变挡板在打开(100％开度)和关闭(0％开度)位置之间的位置来控制蝶形阀的传导率。
在这样的处理系统中，各种因素可能导致系统性能随时间推移而降低。例如，在沉积工具中，沉积副产物可能在阀和/或泵送管线中积聚。这种积聚可能改变真空系统的一个或多个部件的流体传导率。此外，挡板和阀体之间的柔性密封件会随着时间推移而磨损，这也可能改变真空系统(并且特别是阀)的传导率性能。
发明内容
根据第一方面，提供了一种用于校准真空系统中的阀的方法。根据该方法，测量根据角度阀位置的阀的传导率。通过将测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量进行比较来确定阀的传导率图或函数。存储传导率校准图或函数以供在阀的操作期间使用。
测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差可以被用于确定传导率图或函数。在操作期间，可以接收基于阀的期望的传导率的设定点角度阀位置。可以基于接收到的设定点角度阀位置以及测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置阀的实际角度阀位置。可以确定实际系统传导率以及系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差。可以基于阀的实际角度阀位置以及系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差，生成对系统中的故障的诊断指示。如果在低传导率阀中，实际角度阀位置相对较低并且实际系统传导率大于参考系统传导率，则诊断指示可以为低传导率阀的挡板密封件被磨损。如果在非密封阀中，实际角度阀位置相对较低并且实际系统传导率小于参考系统传导率，则诊断指示可以为沉积副产物已经被积聚在阀的阀壁和挡板中的至少一个上。相对较低的角度阀位置可以低于20度。如果在低传导率阀中，实际角度阀位置相对较高并且实际系统传导率小于参考系统传导率，则诊断指示可以为系统的导管中至少部分堵塞和系统中的泵劣化中的至少一个。如果在非密封阀中，实际角度阀位置相对较高并且实际系统传导率小于参考系统传导率，则诊断指示可以为系统的导管中至少部分堵塞和系统中的泵劣化中的至少一个。相对较高的角度阀位置可以大于50度。
根据另一方面，提供了一种用于在使用阀的真空系统中提供诊断指示的方法。根据该方法，接收基于所述阀的期望的传导率的设定点角度阀位置。基于接收到设定点角度阀位置以及测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置阀的实际角度阀位置。确定实际系统传导率以及系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差。基于阀的实际角度阀位置以及系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差，生成对系统中的故障的诊断指示。
如果在低传导率阀中，实际角度阀位置相对较低并且实际系统传导率大于参考系统传导率，则诊断指示可以为低传导率阀的挡板密封件被磨损。如果在非密封阀中，实际角度阀位置相对较低并且实际系统传导率小于参考系统传导率，则诊断指示可以为沉积副产物已经被积聚在阀的阀壁和挡板中的至少一个上。相对较低的角度阀位置可以低于20度。如果在低传导率阀中，实际角度阀位置相对较高并且实际系统传导率小于参考系统传导率，则诊断指示可以为系统的导管中至少部分堵塞和系统中的泵劣化中的至少一个。如果在非密封阀中，实际角度阀位置相对较高并且实际系统传导率小于参考系统传导率，则诊断指示可以为系统的导管中至少部分堵塞和系统中的泵劣化中的至少一个。相对较高的角度阀位置可以大于50度。
附图说明
通过本公开的实施例的非限制性示例，参考所提到的多个附图，在下面的详细描述中进一步描述本公开，其中，贯穿附图的若干视图，相同的附图标记表示类似的部分。
图1包括针对若干类似的阀的传导率相对于阀位置的曲线图。
图2包括根据示例性实施例的处理系统的示意性框图。
图3A包括根据示例性实施例的阀组件的示意图。
图3B包括根据示例性实施例的图3A的阀组件的示意性侧视图。
图4包括根据示例性实施例的针对挡板阀组件的传导率相对于轴位置的曲线图。
图5包括对应于图4的曲线图的表格。
图6包括示例性低传导率挡板阀中的传导率相对于挡板位置的曲线图，其示出了磨损的挡板密封件的情况。
图7包括示例性非密封挡板阀中的传导率相对于挡板位置的曲线图，其示出了阀体壁或挡板上的沉积物的积聚情况。
图8包括示例性低传导率挡板阀中的传导率相对于挡板位置的曲线图，其示出了泵送管线中的堵塞或泵劣化的情况。
图9包括示例性非密封挡板阀中的传导率相对于挡板位置的曲线图，其示出了泵送管线中的堵塞或泵劣化的情况。
具体实施方式
本文描述的实施例提供了传导率相对于所命令的阀的阀间(valve-to-valve)可重复性，所命令的阀例如挡板、位置(无论所命令的位置是来源于外部还是来源于内部(例如在闭环压力控制期间))。实施例支持腔室匹配和复制精确(copy-exact)要求，这是因为每个阀根据被提供给阀的命令而提供相同性能。
根据一些示例性实施例，用于校准阀的方法包括测量根据阀位置的阀的传导率，并且通过将测量出的阀传导率与相对于阀位置的传导率的预定义度量进行比较来确定阀的传导率校准图或函数。该方法还包括存储传导率图或函数以在阀的操作期间使用。
流体传导率是流体如何有效地移动通过结构或物质的测度。在真空系统中，通过管道或导管的流体的传导率(C)由以下关系确定：
Figure BDA0001852373280000041
其中，Q是通过导管的流体的总质量流量，P1是上游的压力，并且P2是下游的压力。
典型地通过改变打开和关闭位置之间的阀开度来控制阀的传导率。阀性能典型地由制造商基于标称、最小和最大预期性能进行报告。然而，阀的实际传导率可以在不同阀之间变化很大。除了打开或关闭的程度之外，阀的许多特性会影响实际的传导率性能。例如，部件的机械公差和部件装配的变化可以显著地有助于一个阀相对于另一个阀的传导率的变化。虽然可以基于精确的测量规范来选择零件，并且可以定制组件以实现精确的公差，但是在生产环境中这样做是不切实际的。
图1是针对若干类似阀的传导率相对于阀位置的图。Y轴以标准立方厘米每毫托为单位，对应于相对于阀的上游位置和下游位置之间的压力差。X轴以阀的百分比开度为单位，在0％开度(即关闭)和100％开度之间变化。曲线104是典型的阀的最大预期传导率，并且曲线108是该阀的最小预期传导率。曲线116是一批生产的阀中的示例性阀的传导率，并且曲线112描绘了该批中的阀的典型的传导率性能。
半导体制造商通常具有执行相同的功能的多个处理系统(即工具)。他们希望系统中的每个以具有最少的校准或设置的相同方式进行操作，特别是在初始工具安装和调试时。例如，制造商期望能够使用相同的处理配方(recipe)控制阀的传导率，而不必在安装或服务间隔期间校准每个阀。此外，制造商期望每个阀为指定的、命令的或报告的位置提供相同的传导率。举例来说，最大传导率(曲线104)和最小传导率(曲线108)之间的可能的传导率变化大于许多应用所期望的。通常，期望每个阀以根据阀的命令或报告的位置(在这种情况下即％开度)的相同传导率(例如传导率曲线116)进行操作。本文描述的实施例提供了通过其每个阀响应于命令的位置而提供已知的传导率的方法。
图2包括根据示例性实施例的处理系统200的示意性框图。处理系统200包括处理腔室228，该处理腔室228包括被耦合到处理腔室228的输出的导管204。系统200还包括被耦合到导管204的出口206的阀组件212。阀组件212还被耦合到第二导管208的入口210。系统200还包括被耦合到第二导管208的泵224。泵224从导管208抽取流体以在阀组件212的上游位置214和阀组件212的下游位置218之间创建压力差。
系统200还包括被可操作地连接到阀组件212的致动器216。致动器216控制阀组件212的操作，以改变例如通过阀组件212从导管204到导管208的流体的流动。在一些实施例中，阀组件212包括蝶形阀，并且致动器216改变阀组件212中的挡板相对于通过阀组件212的通道的位置。以这种方式，致动器216通过改变阀打开/关闭的程度来影响阀组件212的传导率。系统200还可以包括阀位置传感器220，例如光学或机械编码器，其在挡板在操作期间改变时测量挡板的位置。
图3A和3B是根据说明性实施例的阀组件300的示意图。阀组件300是挡板阀组件并且包括挡板304。挡板304通过可旋转的阀轴308固定到阀组件300，所述阀轴308跨阀组件300的通道312而横向延伸。阀轴308的旋转由虚线箭头316示出。通过致动器(例如图2的致动器216)对阀轴308进行的旋转控制挡板308相对于阀组件300的通道312的位置。通过改变挡板308在打开和关闭位置(在图3B中示出为100％关闭)之间的位置来控制阀组件300的传导率。
参考图2，系统200还包括可操作地连接到致动器216的控制系统228。控制系统228向致动器216提供信号并接收各种输入信号。控制系统228控制致动器216的操作以控制阀组件212。控制系统228包括运动控制器232和可选的压力控制器236。在一个实施例中，运动控制器232接收各种信号和信息并输出各种信号和信息，并将运动控制信号输出到致动器216。在一些实施例中，可选的压力控制器236与运动控制器232一起使用，以计算要提供给致动器216的控制信号，以通过改变阀组件212中的挡板的位置来控制处理腔室228中的压力。可以使用例如被耦合到处理腔室228的压力换能器240来测量压力。
在一些实施方式中，阀组件(例如，阀组件212)被用于控制离开处理腔室228的气体的传导率。气体沿导管204行进并通过阀组件212。然后，气体行进通过导管208到回收系统256，以用于安全处置。命令设定点244(在该实施例中为位置设定点)被提供给控制系统228。位置设定点244是阀组件212中的挡板相对于穿过阀组件212的通道的期望位置。典型地针对处理腔室228意图的一组特定的处理步骤而预先确定位置设定点244，使得实现特定的流动传导率。在一些实施例中，位置设定点244是与期望的挡板阀位置成比例的0-10伏DC模拟信号；其中0伏对应于完全关闭，并且10伏对应于完全打开。在替代实施例中使用替代信号。例如，在一些实施例中，信号是具有与期望的挡板位置成比例的值的数字信号，或者是控制系统用于使挡板相对于通道的位置递增或递减的数字信号。
在操作中，经由气体入口252将气体提供给处理腔室228，并且控制系统228的运动控制器232接收位置设定点244并将其与阀组件212中的挡板的实际位置进行比较。对应于挡板的实际位置的信号260通过阀位置传感器220提供给控制系统228，但是在一些实施例中，实际位置可以从运动控制器提供给致动器的先前(开环)位置命令导出。运动控制器232计算位置设定点244和实际位置信号260之间的误差。然后，运动控制器232向致动器216输出命令信号以改变挡板位置，直到误差为零(或低于期望阈值)为止。运动控制器232输出具有针对挡板移动的期望的特性(例如挡板位置、速度、过冲等)的信号。
由于每个阀组件的制造中的变化，因此阀组件212在达到对应于期望位置设定点244的位置之后可能不提供期望的阀传导率。这也可能是由于系统使用和磨损因素，诸如沉积副产物积聚在系统200的各种部件(诸如腔室228、泵224、导管/管线204、208、阀体和/或挡板)上；磨损的挡板密封件；导管/管线204、208中的堵塞；和/或泵224的劣化。阀组件的变化导致阀组件212的传导率的变化。因此，期望控制系统228修改位置设定点244，使得由控制系统228提供给致动器216的信号考虑到阀组件212的传导率的变化。
图4包括根据示例性实施例的针对挡板阀组件的传导率相对于轴位置的曲线图。Y轴是传导率，并且X轴是轴位置，其中位置范围从0％(完全闭合)到100％(完全打开)。曲线404是根据轴位置的阀的期望的传导率。由于本文所描述的变化，因此每个阀不提供这种特定的传导率性能。曲线408是特定阀的传导率，其与曲线404所示的期望的传导率不匹配。
图5是对应于图4的曲线图的表500。表500的列A是轴位置(为了清楚说明的目的，仅提供了一部分值)。提供了从0％开度(完全关闭)到35％开度，以及95％开度到100％开度(完全打开)的值。表500的列B是针对阀的期望的性能的传导率(对应于图4的曲线404)，也称为“黄金单元”。表500的列C是针对特定阀的性能的传导率(对应于图4的曲线408)。
举例来说，如果特定阀被命令到10％开度的轴位置(箭头504)，则它将提供1.02的传导率(列C，箭头512)，而不是10.02的期望的传导率(列B，箭头508)。因此，为了使阀组件212提供10.02的期望的传导率，控制系统228必须向致动器216输出不同的信号，使得命令阀位置处于与10％不同的阀位置。因此，致动器216必须将特定阀的阀位置移动到大约31.62(箭头516)，以针对特定阀实现10.02的传导率(箭头516)。表500的列D中的值(传导率校准因子)是致动器216必须放置阀组件212所处的位置，因此阀组件212提供图4的曲线404的期望的传导率。在一些实施例中，列D中的值被存储在控制系统228中的查找表中，并且控制系统228响应于由用户提供的位置设定点244，向致动器216输出信号以在阀组件212中实现该阀位置。
在该实施例中，控制系统228输出各种信号，包括实际阀位置264(与位置信号260相同)和传导率匹配位置信号268。在一些示例性实施例中，传导率匹配位置信号268等于传导率设定点244。因此，本公开的方法满足了终端用户具有相对于阀正在产生的实际传导率的已知且可重复的位置输出变量的需求。在其中阀正在提供闭环压力控制的情况下，终端用户典型地监视来自阀的报告的位置以实现与由美国加利福尼亚州托伦斯的SPC公司制造和销售的阀相关联的控制，诸如例如众所周知的SPC控制。相比之下，传统的阀典型地只报告阀挡板的实际轴位置。通过感测实际的轴位置来生成示例性实施例的传导率匹配位置信号268，所述实际的轴位置从正在运行的运动控制系统中获知。根据本文描述的内部校准数据，确定由阀正提供的实际传导率。阀参考所存储的“黄金”阀的传导率相对于位置的参考表，并且在传导率匹配位置信号268中将传导率匹配位置报告为“黄金”阀将产生阀在该时刻正提供的传导率所处的位置。
根据示例性实施例，当阀用作位置控制器时，传导率匹配信号268涉及等于传导率设定点244的传导率匹配位置。当阀用作压力控制器时，传导率匹配位置不等于传导率设定点244，这是因为在这种情况下传导率设定点24是压力设定点命令。取而代之的是，在这种情况下，根据上面详细描述的方法生成传导率匹配位置信号268。
可替换地，列D中的值可以被存储在致动器216或阀组件212中的存储器中(例如查找表中)，并且被配置为响应于命令设定点244来校正阀的操作。在一些实施例中，生成等式，其将列D中的值近似为命令设定点244值的函数，因此不需要查找表。相反，控制系统228基于作为命令设定点值244的函数的等式而确定向致动器216提供什么信号。可以通过例如插值或曲线拟合技术来生成等式。
图5的表500的列E是黄金单元将处于的位置，以产生与给定轴位置的特定阀相同的传导率。如果可选的压力控制器236有效并且阀组件212的轴位置在闭环控制期间被修改，则列E被用于输出“黄金”阀将生成由阀正递送的实际传导率所处的等效位置。
如上面指出的，在诸如上面详细描述的那些处理系统的处理系统中，各种因素可能致使系统性能随时间推移而劣化。例如，在沉积工具中，沉积副产物可能在阀和/或泵送管线(即管道/导管)中积聚。这种积聚可能导致泵送管线直径和/或泵性能降低，并且可能改变真空系统的一个或多个部件的流体传导率；其还可能导致抽速降低。响应于这种劣化，在非密封阀中，阀可以通过设置为更大的阀开度位置来进行补偿。此外，在非密封阀中，这种沉积堆积可能减小挡板与阀孔或流道的壁之间的间隙，从而在一些情况下将阀传导率降低到接近零传导率的值。在这种情况下，阀可以通过较小的关闭(即通过设置为较小的阀角度)来进行补偿。在密封阀的情况下，其中被提供在挡板与阀体孔或通道的壁之间的挡板的外边缘处的挡板密封件可能随时间而磨损，这也可以改变真空系统的传导率性能。在这种情况下，沉积堆积和/或阀密封件磨损可以防止阀在正常阀角度设置下达到零传导率。在这种情况下，阀可以通过较大的关闭(即通过设置为较小的阀角度)来进行补偿。因此，根据本公开，在所有这些情况下，阀位置可以与系统的一个或多个部件中的劣化程度相关联。
根据一些示例性实施例，传导率匹配位置信号268被用作位置报告技术，其允许终端用户使用节流阀位置作为预测性诊断变量，以用于腔室匹配和故障检测以及其他故障部件的分类。这种方法满足了普遍表达的终端用户对具有如与阀正在产生的实际传导率相对的已知且可重复的位置输出变量的需求。
另一个有用的输出是“％传导率”。该变量将是在一组特定测试条件下由阀在每个位置处产生的N2等效传导率(l/s)。变量％传导率是在特定条件下相对于标准气体(例如N2)的归一化输出。作为示例，对于给定的阀尺寸，针对N2的100％开度传导率可以是100l/s。在80％开度处，其可以是90l/s，等等。在该说明性示例中，当阀物理上为100％开度并提供100l/s传导率时，“％传导率”输出将为100％。当阀物理上为80％开度并提供90l/s时，“％传导率”输出将为90％。其被表达为“％传导率”而不仅仅是“传导率”的原因在于，终端用户可以使用具有许多不同气体和气体混合物的阀，并且测量出的传导率是气体类型的函数。因此，避免了生成作为绝对单位(l/s)的输出，有利于归一化的“％传导率”。这种表征为用户提供了可转移的可重复的标准，通过该标准来验证阀正在提供已知的经校准的性能。这种传导率可以作为主要变量而令人感兴趣，但在相对于位置的传导率上，仍然存在阀间可变性。另一方面，相对于传导率匹配位置的传导率将具有非常紧密的阀间可重复性。
“基于步骤计数的位置”和“基于编码器的位置”的更典型的位置报告变量是从阀中可获得的。这允许终端用户监视实际轴位置相对于传导率的二阶相关性(dependency)(如果存在的话)。然而，经由上述传导率匹配位置，将满足针对报告的位置相对于传导率的一阶阀间可重复性的主要益处。
下游压力控制系统中的压力动力学可以被描述为：
Figure BDA0001852373280000101
其中：
Vchamber-腔室容积
Pchamber：腔室内的压力
Ppump：泵输入处的压力
Qinlet：进口气体流量
Ssystem：组合的系统传导率。
在正常情况下，泵处的压力基本上低于腔室内的受控压力，并且因此可以忽略不计。
组合的系统传导率Ssystem可以被描述为串联连接的包括下游压力控制系统的元件的各个传导率：腔室、阀、前级管道(导管)和泵：
Figure BDA0001852373280000111
其中：
Cchamber-腔室传导率
Cforeline：前级管道传导率
Cpump：泵的传导率(抽速)
Cvalve：节流阀传导率。
阀传导率Cvalve是阀角度θ的高度非线性函数，在0％开度和100％开度之间是可变化的：
Cvalve＝f(θ)。
针对典型的下游压力控制应用，各种系统部件之间的以下关系将适用：
情况I：θ≤10％开度，即相对小的阀角度。在这种情况下，系统传导率仅由阀传导率主导，即：
Cvalve＜＜Cchamber
Cvalve＜＜Cforeline
Cvalve＜＜Cpump
在这种情况下，等式(3)可以被重写为近似值：
Ssystem≈Cvalve
考虑到这种关系，可以基于知道阀角度和系统传导率Ssystem来执行系统诊断，Ssystem是通常可用的变量。作为结果，在这种小阀角度的情况下，Ssystem的任何实质变化都可以归因于阀传导率的变化。特别地，对于低传导率节流阀(诸如F-密封件、Q-密封件等)，密封元件的损坏或磨损将导致较高的系统传导率，如图6所示，并且可以被用于对阀健康的原位诊断。
图6包括示例性低传导率挡板阀中的传导率相对于挡板位置的曲线图，其示出了磨损的挡板密封件的情况。图6示出了由于挡板密封件的磨损而引起的系统传导率的变化。图6包括实际系统传导率Ssystem曲线602和参考传导率曲线604。如图6所示，在磨损的挡板密封件的情况下，系统传导率Ssystem将被检测为高于在小阀开度角度下的预期参考传导率。
对于非密封阀，在阀操作期间由于化学沉积物引起的阀体污染可被检测为与低开度下的参考值相比，系统传导率Ssystem的减小，如图7所示。图7包括示例性非密封挡板阀中的传导率相对于挡板位置的曲线图，其示出了阀体壁或挡板上的沉积物积聚的情况。图7示出了由于非密封阀挡板和主体的污染而引起的系统传导率的变化。图7包括实际系统传导率Ssystem曲线608和参考传导率曲线606。如图7所示，在非密封阀中的阀体壁或挡板上的沉积物积聚的情况下，系统传导率Ssystem将被检测为低于小阀开度角度下的预期参考传导率。
情况II：θ≥60％开度，即相对大的阀开度。在这种情况下，前级管道(即管道(导管/管))传导率和泵传导率远小于阀传导率和腔室传导率。系统传导率由前级管道(管道、导管/管)传导率和泵传导率主导。在这种情况下，等式(3)可以被写为近似值：
Figure BDA0001852373280000131
在大的阀开度下，密封件的影响可以忽略不计。对于低传导率和非密封蝶形阀两者，测量出的系统传导率的减小可以归因于泵性能的劣化或归因于管道(即导管/管)中的堵塞，如图8和图9所示。
图8包括示例性低传导率挡板阀中的传导率相对于挡板位置的曲线图，其示出了管道管线(即导管/管)中堵塞或泵劣化的情况。图8示出了由于低传导率阀中的管线堵塞或泵劣化而引起的系统传导率的变化。图8包括实际系统传导率Ssystem曲线612和参考传导率曲线610。如图8所示，在低传导率阀中的管线堵塞或泵劣化的情况下，系统传导率Ssystem将被检测为低于相对大的阀开度角度下的预期参考传导率。
图9包括示例性非密封挡板阀中的传导率相对于挡板位置的曲线图，其示出了泵送管线中的堵塞或泵劣化的情况。图9示出了由于非密封阀中的管线堵塞或泵劣化而引起的系统传导率的变化。图9包括实际系统传导率Ssystem曲线616和参考传导率曲线614。如图9所示，在非密封阀中的管线堵塞或泵劣化的情况下，系统传导率Ssystem将被检测为低于相对大的阀开度角度下的预期参考传导率。
因此，通常，这些诊断允许终端用户通过观察传导率曲线的哪个部分正在改变来推断故障(诸如阀污染、挡板密封件磨损、前级管道堵塞和/或泵劣化)。
在一些示例性实施例中，实施方式将利用配方时间标记触发器，其将与如下工具操作协调：
·工具运行基线过程。
·具有阀的I/O接受标记了时间标记触发器的输入，即记录标记1、记录标记2·在每个标记处，阀记录其位置、记录的压力和内部估计的过程参数(气体流量)并将之存储在存储器中
·在晶圆生产期间，阀从工具接受不同的触发器，所述不同的触发器指示配方
正穿过相同的原始标记点：即读取标记1，读取标记2
·在每个标记点处，阀应用逻辑来确定传导率曲线Ssystem是否已经移到其经过某个阈值所处的点。然后，阀将把警告发回给工具，该警告具有关于改变的一些指示以及改变可能的原因。
在该示例性实施例中，工具和阀之间的通信格式的细节可以如表1所示。
表1.工具的所提出的命令和界面
Figure BDA0001852373280000141
根据一些示例性实施例，实施方式的另一个改进包括在工具和阀之间交换气体信息。这允许使用三维系统传导率表，其中传导率是阀位置和气体成分的非线性函数，即，
Ssystem＝f(θ,气体成分)。
根据一些示例性实施例，本文详细描述的诊断方法的又一个改进利用了来自使用上游压力信息和下游压力信息(表示为上面的等式(2)中的Pchamber和Ppump)两者的结果。上游换能器的有效放置直接在阀入口处，并且下游换能器的有效放置位于阀出口处。这种换能器放置将提供堵塞上游管道相对于堵塞下游管道以及泵劣化之间的另外的区别。
根据一些示例性实施例，时间标记方法的替代是在工具的空闲时间期间执行完整的系统学习例程。这将生成如上面所绘制的完整的系统传导率曲线Ssystem。与使用时间标记方法获得的特定操作点相比，该方法的优点在于更连续的曲线。
在本申请中，包括下面的定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指代，以下的部分或包括：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或组)；提供所描述的功能的其他适合的硬件部件；或者以上的一些或所有的组合(诸如在片上系统中)。
如上面所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包含单个处理器电路，其执行来自多个模块的一些或所有代码。术语组处理器电路包含与附加处理器电路组合执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器。对多个处理器电路的引用包含在分立的管芯上的多个处理器电路、在单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个内核、单个处理器电路的多个线程、或上述的组合。术语共享存储器电路包含单个存储器电路，其存储来自多个模块的一些或所有代码。术语组存储器电路包含与附加存储器组合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的，术语计算机可读介质不包含通过介质(诸如在载波上)传播的暂时性电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被视作是有形的且非暂时性的。非暂时性、有形的计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路(诸如快闪存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路、或者掩模只读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁性存储介质(诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动)、以及光学存储介质(诸如CD、DVD、或蓝光碟片)。
在本申请中所描述的设备和方法可以部分地或完全地由专用计算机实施，该专用计算机通过配置通用计算机以执行在计算机程序中具体化的一个或多个特定功能而创建。如上所述的功能块和流程图要素用作软件规范，其可以由熟练技工或程序员的常规工作而被转换为计算机程序。
虽然已经参照本发明构思的示例性实施例特别地示出和描述了本发明构思，但本领域的普通技术人员将理解的是，在不脱离如由以下权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (16)

1.一种用于校准真空系统中的阀的方法，所述方法包括：
测量根据角度阀位置的所述阀的传导率；
通过将测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量进行比较来确定所述阀的传导率图或函数；
存储传导率校准图或函数以供在所述阀的操作期间使用，其中所述测量出的阀传导率与所述相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差被用于确定所述传导率图或函数；
在操作期间，接收基于所述阀的期望传导率的设定点角度阀位置；并且基于接收到的设定点角度阀位置以及所述测量出的阀传导率与所述相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置所述阀的实际角度阀位置；
确定实际系统传导率并且确定所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；以及
生成对所述系统中的故障的诊断指示，所述诊断指示基于所述阀的实际角度阀位置以及所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；其中，
如果在低传导率阀中，所述实际角度阀位置相对较低并且所述实际系统传导率大于所述参考系统传导率，则所述诊断指示是所述低传导率阀的挡板密封件被磨损。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，相对较低的角度阀位置低于20度。
3.一种用于在使用阀的真空系统中提供诊断指示的方法，所述方法包括：
接收基于所述阀的期望传导率的设定点角度阀位置；
基于接收到的设定点角度阀位置以及测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置所述阀的实际角度阀位置；
确定实际系统传导率；
确定所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；以及
生成对所述系统中的故障的诊断指示，所述诊断指示基于所述阀的实际角度阀位置以及所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；其中，
如果在低传导率阀中，所述实际角度阀位置相对较低并且所述实际系统传导率大于所述参考系统传导率，则所述诊断指示是所述低传导率阀的挡板密封件被磨损。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，相对较低的角度阀位置低于20度。
5.一种用于校准真空系统中的阀的方法，包括：
测量根据角度阀位置的所述阀的传导率；
通过将测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量进行比较来确定所述阀的传导率图或函数；和
存储传导率校准图或函数以供在所述阀的操作期间使用，其中所述测量出的阀传导率与所述相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差被用于确定所述传导率图或函数；
在操作期间，接收基于所述阀的期望传导率的设定点角度阀位置；并且基于接收到的设定点角度阀位置以及所述测量出的阀传导率与所述相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置所述阀的实际角度阀位置；
确定实际系统传导率并且确定所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；以及
生成对所述系统中的故障的诊断指示，所述诊断指示基于所述阀的实际角度阀位置以及所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；其中，
如果在非密封阀中，所述实际角度阀位置相对较低并且所述实际系统传导率小于所述参考系统传导率，则所述诊断指示是沉积副产物被积聚在所述阀的阀壁和挡板中的至少一个上。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，相对较低的角度阀位置低于20度。
7.一种用于校准真空系统中的阀的方法，包括：
测量根据角度阀位置的所述阀的传导率；
通过将测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量进行比较来确定所述阀的传导率图或函数；和
存储传导率校准图或函数以供在所述阀的操作期间使用，其中所述测量出的阀传导率与所述相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差被用于确定所述传导率图或函数；
在操作期间，接收基于所述阀的期望传导率的设定点角度阀位置；并且基于接收到的设定点角度阀位置以及所述测量出的阀传导率与所述相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置所述阀的实际角度阀位置；
确定实际系统传导率并且确定所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；以及
生成对所述系统中的故障的诊断指示，所述诊断指示基于所述阀的实际角度阀位置以及所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；其中，
如果在低传导率阀中，所述实际角度阀位置相对较高并且所述实际系统传导率小于所述参考系统传导率，则所述诊断指示是所述系统的管道中的至少部分堵塞和所述系统中的泵的退化中的至少一个。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，相对较高的角度阀位置大于50度。
9.一种用于校准真空系统中的阀的方法，包括：
测量根据角度阀位置的所述阀的传导率；
通过将测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量进行比较来确定所述阀的传导率图或函数；和
存储传导率校准图或函数以供在所述阀的操作期间使用，其中所述测量出的阀传导率与所述相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差被用于确定所述传导率图或函数；
在操作期间，接收基于所述阀的期望传导率的设定点角度阀位置；并且基于接收到的设定点角度阀位置以及所述测量出的阀传导率与所述相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置所述阀的实际角度阀位置；
确定实际系统传导率并且确定所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；以及
生成对所述系统中的故障的诊断指示，所述诊断指示基于所述阀的实际角度阀位置以及所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；其中，
如果在非密封阀中，所述实际角度阀位置相对较高并且所述实际系统传导率小于所述参考系统传导率，则所述诊断指示是所述系统的管道中的至少部分堵塞和所述系统中的泵的退化中的至少一个。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，相对较高的角度阀位置大于50度。
11.一种用于在使用阀的真空系统中提供诊断指示的方法，所述方法包括：
接收基于所述阀的期望传导率的设定点角度阀位置；
基于接收到的设定点角度阀位置以及测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置所述阀的实际角度阀位置；
确定实际系统传导率；
确定所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；以及
生成对所述系统中的故障的诊断指示，所述诊断指示基于所述阀的实际角度阀位置以及所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；其中，
如果在非密封阀中，所述实际角度阀位置相对较低并且所述实际系统传导率小于所述参考系统传导率，则所述诊断指示是沉积副产物被积聚在所述阀的阀壁和挡板中的至少一个上。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，相对较低的角度阀位置低于20度。
13.一种用于在使用阀的真空系统中提供诊断指示的方法，所述方法包括：
接收基于所述阀的期望传导率的设定点角度阀位置；
基于接收到的设定点角度阀位置以及测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置所述阀的实际角度阀位置；
确定实际系统传导率；
确定所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；以及
生成对所述系统中的故障的诊断指示，所述诊断指示基于所述阀的实际角度阀位置以及所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；其中，
如果在低传导率阀中，所述实际角度阀位置相对较高并且所述实际系统传导率小于所述参考系统传导率，则所述诊断指示是所述系统的管道中的至少部分堵塞和所述系统中的泵的退化中的至少一个。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，相对较高的角度阀位置大于50度。
15.一种用于在使用阀的真空系统中提供诊断指示的方法，所述方法包括：
接收基于所述阀的期望传导率的设定点角度阀位置；
基于接收到的设定点角度阀位置以及测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置所述阀的实际角度阀位置；
确定实际系统传导率；
确定所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；以及
生成对所述系统中的故障的诊断指示，所述诊断指示基于所述阀的实际角度阀位置以及所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差；其中，
如果在非密封阀中，所述实际角度阀位置相对较高并且所述实际系统传导率小于所述参考系统传导率，则所述诊断指示是所述系统的管道中的至少部分堵塞和所述系统中的泵的退化中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，相对较高的角度阀位置大于50度。
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