JP2015519476A - Method and apparatus for adjusting operating parameters of vacuum pump device - Google Patents

Method and apparatus for adjusting operating parameters of vacuum pump device Download PDF

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Abstract

【課題】真空ポンプを通って現に流れているガスの熱的特性に基づいて真空ポンプの作動パラメータを調節する方法および／または装置を提供することにある。【解決手段】真空ポンプ装置を通って流れる第１ガスの特性を判定する工程と、第１ガスの判定された特性に基づいて真空ポンプ装置の作動パラメータを設定する工程とを有する真空ポンプ装置の作動パラメータを調節する方法。コントローラは、ガスの特性にしたがって真空ポンプ装置の作動パラメータを調節する方法を実施するように構成できる。【選択図】図３A method and / or apparatus for adjusting operating parameters of a vacuum pump based on the thermal characteristics of the gas currently flowing through the vacuum pump. A vacuum pump apparatus comprising: determining a characteristic of a first gas flowing through the vacuum pump apparatus; and setting an operating parameter of the vacuum pump apparatus based on the determined characteristic of the first gas. How to adjust the operating parameters. The controller can be configured to implement a method for adjusting the operating parameters of the vacuum pump device according to the characteristics of the gas. [Selection] Figure 3

Description

本発明は、真空ポンプ装置の作動パラメータの調節方法および／または調節装置に関し、より詳しくは、真空ポンプ装置を通って流れるガスの熱的特性に基づいて、真空ポンプ装置の出力限度および温度限度を自動調節する方法および／または装置に関する。   The present invention relates to a method and / or device for adjusting operating parameters of a vacuum pump device, and more particularly, based on the thermal characteristics of a gas flowing through the vacuum pump device, the output limit and temperature limit of the vacuum pump device. The present invention relates to a method and / or apparatus for automatic adjustment.

半導体または他の工業的製造工程に使用されるシステムは、数ある中で一般に、プロセスツールと、ブースタポンプおよびバッキングポンプを備えた真空ポンプ装置と、除害装置（abatement device）とを有している。半導体製造用途では、一般に、プロセスツールはプロセスチャンバを有し、該プロセスチャンバ内では、半導体ウェーハが所定構造に加工される。真空ポンプ装置はプロセスツールに連結され、種々の半導体加工技術を遂行できるように、プロセスチャンバを真空引きしてプロセスチャンバ内に真空環境を創出する。真空ポンプ装置によりプロセスチャンバから真空引きされたガスは、大気環境に放出される前に、ガスの有害成分または毒性成分を破壊しまたは分解する除害装置に導かれなくてはならない。   Systems used in semiconductor or other industrial manufacturing processes generally include a process tool, a vacuum pump device with a booster pump and a backing pump, and an abatement device. Yes. In semiconductor manufacturing applications, a process tool typically has a process chamber in which a semiconductor wafer is processed into a predetermined structure. A vacuum pump device is connected to the process tool and creates a vacuum environment in the process chamber by evacuating the process chamber so that various semiconductor processing techniques can be performed. The gas evacuated from the process chamber by the vacuum pump device must be directed to an abatement device that destroys or decomposes the harmful or toxic components of the gas before being released to the atmospheric environment.

多くの半導体加工技術は、異なる工程で種々のガスをプロセスチャンバ内に注入することと関連している。水素は、有機金属化学蒸着（Metalorganic Chemical Vapor Deposition: ＭＯＣＶＤ）、 プラズマ増強化学蒸着（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: ＰＥＣＶＤ）およびシリコンエピタキシー等の加工に一般的に使用されているガスの１つである。水素リッチガスは、より重いガス状成分を含むことから、しばしば非常に異なる特性を呈する。大きい割合の水素を含むガスは、高い熱伝導率を有する傾向があり、一方、大きい割合の重いガス状成分を含むガスは低い熱伝導率を有する傾向がある。水素リッチガスが真空ポンプを通ってポンピングされるとき、ロータとステータとの温度差は、ガスが大きい割合の重いガス状成分を含む場合のロータとステータとの温度差より小さくなる傾向がある。このため、重いガスをポンピングする真空ポンプに比べ、水素リッチガスをポンピングする真空ポンプは、熱膨張により引き起こされるロータとステータとの衝突により焼付く危険性が低くなる。   Many semiconductor processing techniques are associated with injecting various gases into the process chamber at different steps. Hydrogen is one of the gases commonly used for processing such as metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD), plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and silicon epitaxy. Hydrogen rich gases often exhibit very different properties because they contain heavier gaseous components. A gas containing a large proportion of hydrogen tends to have a high thermal conductivity, whereas a gas containing a large proportion of a heavy gaseous component tends to have a low thermal conductivity. When hydrogen rich gas is pumped through a vacuum pump, the temperature difference between the rotor and the stator tends to be smaller than the temperature difference between the rotor and the stator when the gas contains a large proportion of heavy gaseous components. For this reason, compared with a vacuum pump that pumps heavy gas, a vacuum pump that pumps hydrogen-rich gas has a lower risk of seizing due to collision between the rotor and the stator caused by thermal expansion.

半導体製造工程で使用される真空ポンプは、ポンプの焼付きの危険性には良く対処できるとはいえ、これらの真空ポンプが可能である程にはハードに駆動できないことがある。多くの半導体製造プロセスサイクルの種々の工程には、水素以外の他の重いガスも存在する。これらの重いガスに適応させるため、真空ポンプの出力限度は、ロータとステータとの衝突により引き起こされるポンプの焼付きを防止すべく、しばしば控えめに設定される。このため、真空ポンプは充分に活用されない傾向を有している。   Although vacuum pumps used in semiconductor manufacturing processes can cope well with the risk of pump seizure, they may not be driven as hard as these vacuum pumps are possible. Other heavy gases besides hydrogen are also present at various steps in many semiconductor manufacturing process cycles. In order to accommodate these heavy gases, the vacuum pump output limits are often set conservatively to prevent pump seizure caused by rotor-stator collisions. For this reason, vacuum pumps tend not to be fully utilized.

また、重いガスの熱的特性に基づいた真空ポンプの温度限度を設定すると、真空ポンプが水素リッチガスをポンピングするときに、しばしば、有害なトリッピングを引き起こす傾向がある。真空ポンプの温度はポンプケーシングの外部から常にモニタリングされ、一方、真空ポンプの内部の限界温度は外部温度から推測される。内部温度が所定の安全レベルを超えるのを防止すべく、真空ポンプの外部温度に基づいて控えめに限界温度を設定することは一般的な工業的プラクティスである。水素の高い熱伝導率により、真空ポンプの外部と内部との温度差は、真空ポンプが重いガスではなく水素リッチガスをポンピングするときに小さくなる傾向を有する。真空ポンプの内部温度は外部温度より高くなる傾向を有するので、重いガスの熱的特性に基づいて設定された限度は、ポンピングされる水素リッチガスに対する限度よりかなり控えめにしなければならない。真空ポンプが水素リッチガスをポンピングするとき、ポンプが焼付く危険性は殆どないが、このような限度は容易に超えてしまう。このため、有害なトリッピングまたは故障アラームの発生を招くことになる。   Also, setting the temperature limit of the vacuum pump based on the thermal properties of the heavy gas often tends to cause harmful tripping when the vacuum pump pumps the hydrogen rich gas. The temperature of the vacuum pump is constantly monitored from the outside of the pump casing, while the limit temperature inside the vacuum pump is inferred from the external temperature. It is common industrial practice to conservatively set the limit temperature based on the external temperature of the vacuum pump to prevent the internal temperature from exceeding a predetermined safety level. Due to the high thermal conductivity of hydrogen, the temperature difference between the outside and inside of the vacuum pump tends to be small when the vacuum pump pumps a hydrogen rich gas rather than a heavy gas. Since the internal temperature of the vacuum pump tends to be higher than the external temperature, the limit set based on the thermal properties of the heavy gas must be much more conservative than the limit for the pumped hydrogen rich gas. When the vacuum pump pumps the hydrogen rich gas, there is little risk of the pump being seized, but such limits are easily exceeded. This leads to harmful tripping or failure alarms.

従来から、プロセスチャンバの状態に応答して、真空ポンプの回転速度を調節することは可能である。一例が下記特許文献１に開示されており、この技術は、プロセスチャンバが真空ポンプの動力消費を低減させる目的で作動しているか否かを表示する、上流側プロセスツールにより提供される信号に基づいて真空ポンプを制御する方法に関するものである。しかしながら、この方法は、真空ポンプの最高性能を発揮させる目的で、プロセスチャンバから真空引きされるガスの化学的特性および他の特性を考慮に入れたものではない。またこの方法は、プロセスツールにより発生される信号に基づいて真空ポンプの出力限度および／または温度限度を調節できるものではない。   Conventionally, it is possible to adjust the rotational speed of the vacuum pump in response to the state of the process chamber. An example is disclosed in U.S. Pat. No. 6,057,056, which is based on a signal provided by an upstream process tool that indicates whether the process chamber is operating to reduce vacuum pump power consumption. The present invention relates to a method for controlling a vacuum pump. However, this method does not take into account the chemical and other properties of the gas evacuated from the process chamber in order to achieve the best performance of the vacuum pump. This method also does not allow the vacuum pump power limit and / or temperature limit to be adjusted based on the signal generated by the process tool.

米国特許第６，７３９，８４０号明細書US Pat. No. 6,739,840

したがって、本発明の目的は、真空ポンプを通って現に流れているガスの熱的特性に基づいて真空ポンプの作動パラメータを調節する方法および／または装置を提供することにある。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and / or apparatus for adjusting the operating parameters of a vacuum pump based on the thermal characteristics of the gas currently flowing through the vacuum pump.

本発明は、真空ポンプ装置を通って流れる第１ガスの特性を判定する工程と、第１ガスの判定された特性に基づいて真空ポンプ装置の作動パラメータを設定する工程とを有する、真空ポンプ装置の作動パラメータを調節する方法に関する。   The present invention includes a step of determining characteristics of the first gas flowing through the vacuum pump device, and a step of setting operating parameters of the vacuum pump device based on the determined characteristics of the first gas. The present invention relates to a method for adjusting the operating parameters.

本発明はまた、プロセスチャンバを備えたプロセスツールと、プロセスチャンバを真空引きする真空ポンプ装置と、真空ポンプ装置を通って流れる第１ガスの特性を示す情報に応答して真空ポンプ装置の作動パラメータを設定するように構成されたコントローラとを有する装置に関する。   The present invention also provides a process tool with a process chamber, a vacuum pump device for evacuating the process chamber, and operating parameters of the vacuum pump device in response to information indicative of the characteristics of the first gas flowing through the vacuum pump device. And a controller configured to set.

本発明の構造および作動方法は、添付図面に関連して特定実施形態についての以下の説明を読むことにより、本発明の他の目的および長所とともに最も良く理解されよう。   The structure and method of operation of the present invention will be best understood along with other objects and advantages of the present invention by reading the following description of specific embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

本発明の或る実施形態にしたがって、プロセスチャンバ、ブースタポンプおよびバッキングポンプが直列に連結されたシステムを示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a system in which a process chamber, a booster pump, and a backing pump are connected in series according to an embodiment of the present invention. 本発明の或る実施形態にしたがってブースタポンプおよびバッキングポンプの作動パラメータを自動調節する方法を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a method for automatically adjusting operating parameters of a booster pump and a backing pump according to an embodiment of the present invention. 本発明の或る実施形態にしたがって、種々の条件での真空ポンプの動力消費曲線を比較するグラフである。4 is a graph comparing power consumption curves of vacuum pumps at various conditions according to an embodiment of the present invention.

本発明は、真空ポンプ装置の上流側でプロセスツールから真空引きされるガスの熱的特性を示す信号、または真空ポンプ装置の動力消費パターンに基づいて真空ポンプ装置を通って流れるガスの熱的特性の判定に応答して、真空ポンプ装置の作動パラメータを調節する方法および／または装置に関する。真空ポンプ装置の作動パラメータは、プロセスツールから真空引きされるガスの化学的特性および熱的特性を示す、プロセスツールから真空ポンプ装置が受けた信号に応答して調節される。異なるガスは、真空ポンプ装置を通るときに異なる動力消費パターンを呈するため、この信号がない場合には、ガスの熱的特性は動力消費パターンを分析することにより決定される。   The present invention relates to a signal indicative of the thermal characteristics of gas evacuated from the process tool upstream of the vacuum pump apparatus, or the thermal characteristics of gas flowing through the vacuum pump apparatus based on the power consumption pattern of the vacuum pump apparatus And / or apparatus for adjusting the operating parameters of the vacuum pump apparatus in response to the determination. The operating parameters of the vacuum pump apparatus are adjusted in response to a signal received by the vacuum pump apparatus from the process tool that indicates the chemical and thermal characteristics of the gas evacuated from the process tool. Since different gases exhibit different power consumption patterns as they pass through the vacuum pump system, in the absence of this signal, the thermal properties of the gas are determined by analyzing the power consumption patterns.

図１はシステム１０を示す概略図であり、プロセスチャンバ１２および真空ポンプ装置２０は、本発明の或る実施形態にしたがって直列に連結されている。真空ポンプ装置２０は、プロセスチャンバ１２からガスを吸引してプロセスチャンバ１２内に真空環境を創出し、蒸着、エッチング、イオン注入、エピタキシー等の或る加工を行う。ガスは、図１に参照番号１４ａ、１４ｂで示す１つ以上のガス源からプロセスチャンバ１２内に導入される。ガス源１４ａ、１４ｂは、それぞれ制御弁１６ａ、１６ｂを介してプロセスチャンバ１２に連結されている。プロセスチャンバ１２内に種々のガスを導入するタイミングは、制御弁１６ａ、１６ｂを選択的にオンまたはオフすることにより制御できる。ガス源１４ａ、１４ｂからプロセスチャンバ１２内に導入されるガスの流量は、制御弁１２ａ、１２ｂの流体コンダクタンスを調節することにより制御できる。前述のように、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤおよびシリコンエピタキシー等の多くの半導体加工技術は、しばしば、一工程でプロセスチャンバ１２内に水素リッチガスを注入し、他の工程で他の重いガスを注入する。「水素リッチ」とは、ガス中の水素成分がモル分率で５０％以上、または質量分率で７％以上であることをいうと理解されたい。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a system 10 in which a process chamber 12 and a vacuum pump apparatus 20 are connected in series according to an embodiment of the present invention. The vacuum pump device 20 draws gas from the process chamber 12 to create a vacuum environment in the process chamber 12 and performs certain processes such as vapor deposition, etching, ion implantation, epitaxy, and the like. Gas is introduced into the process chamber 12 from one or more gas sources, indicated by reference numbers 14a, 14b in FIG. The gas sources 14a and 14b are connected to the process chamber 12 via control valves 16a and 16b, respectively. The timing of introducing various gases into the process chamber 12 can be controlled by selectively turning on or off the control valves 16a and 16b. The flow rate of the gas introduced into the process chamber 12 from the gas sources 14a and 14b can be controlled by adjusting the fluid conductance of the control valves 12a and 12b. As mentioned above, many semiconductor processing techniques such as MOCVD, PECVD, and silicon epitaxy often inject a hydrogen rich gas into the process chamber 12 in one step and other heavy gases in the other step. “Hydrogen-rich” should be understood to mean that the hydrogen component in the gas is 50% or more by mole fraction or 7% or more by mass fraction.

真空ポンプ装置２０は、直列に連結されたブースタポンプ２２およびバッキングポンプ２４を有している。ブースタポンプ２２の入口はプロセスチャンバ１２の出口に連結されており、ブースタポンプ２２の出口はバッキングポンプ２４の入口に連結されている。バッキングポンプ２４の出口は除害装置（図示せず）に連結され、該除害装置では、バッキングポンプ２４から排出された排ガスが環境に与える有害な作用を低減させるべく、排ガスが処理される。真空ポンプ装置２０には、ブースタポンプ２２およびバッキングポンプ２４の温度、動力消費、ポンプ速度等の種々の測定データを収集するセンサ（図示せず）を設けることができる。また、ガス圧力を測定するセンサを、ブースタポンプ２２および／またはバッキングポンプ２４の入口および／または出口に設けることができる。プロセスチャンバ１２から真空引きされるガスの化学的特性および熱的特性を示す信号に応答して真空ポンプ装置２０のパラメータを調節するコントローラ３０を設けることができる。このような信号は、プロセスチャンバに組込まれたプロセスツールにより、またはローカルエリアネットワークまたはインターネットを介してプロセスツールをモニタリングしかつ制御する遠隔のホストコンピュータにより発生させることができる。このような信号はプロセスチャンバ１２内のプロセス・レシピの変化を表示でき、したがってコントローラ３０により真空ポンプ装置２０のパラメータを調節させることができる。また、プロセスチャンバ１２と真空ポンプ装置２０とを連結するフォアラインに配置される１つ以上のセンサ（図示せず）は、チャンバ１２から真空引きされるガスの本質または特性を決定するのに使用できる。   The vacuum pump device 20 has a booster pump 22 and a backing pump 24 connected in series. The inlet of the booster pump 22 is connected to the outlet of the process chamber 12, and the outlet of the booster pump 22 is connected to the inlet of the backing pump 24. The outlet of the backing pump 24 is connected to a detoxifying device (not shown), in which the exhaust gas is treated in order to reduce harmful effects of the exhaust gas discharged from the backing pump 24 on the environment. The vacuum pump device 20 may be provided with a sensor (not shown) that collects various measurement data such as the temperature, power consumption, and pump speed of the booster pump 22 and the backing pump 24. Sensors for measuring the gas pressure can also be provided at the inlet and / or outlet of the booster pump 22 and / or the backing pump 24. A controller 30 may be provided that adjusts the parameters of the vacuum pump apparatus 20 in response to signals indicative of the chemical and thermal characteristics of the gas being evacuated from the process chamber 12. Such a signal can be generated by a process tool embedded in the process chamber, or by a remote host computer that monitors and controls the process tool via a local area network or the Internet. Such a signal can indicate a change in the process recipe within the process chamber 12, and thus allow the controller 30 to adjust the parameters of the vacuum pump apparatus 20. Also, one or more sensors (not shown) located in the foreline connecting the process chamber 12 and the vacuum pump apparatus 20 are used to determine the nature or characteristics of the gas evacuated from the chamber 12. it can.

別の構成として、コントローラ３０は、真空ポンプ装置２０の動力消費パターンを得るべくデータを分析しかつこの動力消費パターンに従って真空ポンプ装置の作動パラメータを設定できる制御回路の形態で真空ポンプ装置２０内に配置することもできる。   As another configuration, the controller 30 analyzes the data to obtain the power consumption pattern of the vacuum pump device 20 and sets the operating parameters of the vacuum pump device according to the power consumption pattern in the vacuum pump device 20 in the form of a control circuit. It can also be arranged.

図２は、本発明の或る実施形態にしたがって、真空ポンプ装置２０の作動パラメータを自動調節する方法を示す。図３は、種々の条件でのブースタポンプ２２の動力消費曲線とバッキングポンプ２４の動力消費曲線とを比較するグラフを例示するものである。図２および図３を参照すると、最初にステップ１０２で、ブースタポンプ２２およびバッキングポンプ２４は、水素リッチガスをポンピングするのに適した水素作動パラメータに設定される。重いガス作動パラメータと比較して、水素作動パラメータはより高い出力限度および温度限度を有する。前述のように、水素リッチガスは高い熱伝導率を有し、このため真空ポンプの内部と外部との温度差が小さくなり、したがって真空ポンプをよりハードに駆動できる。   FIG. 2 illustrates a method for automatically adjusting the operating parameters of the vacuum pump apparatus 20 in accordance with an embodiment of the present invention. FIG. 3 illustrates a graph comparing the power consumption curve of the booster pump 22 and the power consumption curve of the backing pump 24 under various conditions. Referring to FIGS. 2 and 3, initially, at step 102, booster pump 22 and backing pump 24 are set to hydrogen operating parameters suitable for pumping hydrogen rich gas. Compared to heavy gas operating parameters, hydrogen operating parameters have higher power and temperature limits. As described above, the hydrogen-rich gas has a high thermal conductivity, so that the temperature difference between the inside and the outside of the vacuum pump is reduced, so that the vacuum pump can be driven harder.

ステップ１０４では、ブースタポンプの動力消費が第１所定閾値より大きいか否かが判定される。動力消費が第１所定閾値より小さい場合は、工程はステップ１０４の開始に戻る。動力消費が第１所定閾値より大きい場合には、工程はステップ１０６に進む。ステップ１０６では、バッキングポンプの動力消費が第２所定閾値より小さいか否かが判定される。動力消費が第２所定閾値より大きい場合には、工程はステップ１０４の開始に戻る。動力消費が第２所定閾値より小さい場合には、工程はステップ１０８に進み、ここで、ブースタポンプ２２およびバッキングポンプ２４が、重いガス作動パラメータに設定される。   In step 104, it is determined whether the power consumption of the booster pump is greater than a first predetermined threshold. If the power consumption is less than the first predetermined threshold, the process returns to the start of step 104. If the power consumption is greater than the first predetermined threshold, the process proceeds to step 106. In step 106, it is determined whether the power consumption of the backing pump is smaller than a second predetermined threshold. If the power consumption is greater than the second predetermined threshold, the process returns to the start of step 104. If the power consumption is less than the second predetermined threshold, the process proceeds to step 108 where the booster pump 22 and the backing pump 24 are set to heavy gas operating parameters.

図３には、水素をポンピングするブースタポンプの動力消費曲線が参照番号２０２で示され、一方、空気をポンピングするブースタポンプの動力消費曲線が参照番号２０４で示されている。水素をポンピングするバッキングポンプの動力消費曲線が参照番号２０８で示され、一方、空気をポンピングするバッキングポンプの動力消費曲線が参照番号２０６で示されている。ここで、水素および空気は、図２に示した工程を説明する目的で、それぞれ、水素リッチガスおよび重いガスの代用として使用されている。横軸は、直列に連結されたブースタポンプおよびバッキングポンプにより構成された真空ポンプ装置の入口でのガス圧力を示し、縦軸は、ブースタポンプおよびバッキングポンプの動力消費を示す。第１所定閾値および第２所定閾値は、それぞれ、参照番号２１０および２１２で示す水平線により示されている。圧力Ｐ１で、水素がブースタポンプおよびバッキングポンプを通ってポンピングされる場合には、ブースタポンプの動力消費は第１所定閾値２１０より小さくなり、かつ水素作動パラメータは不変に維持される。しかしながら、圧力Ｐ１で、空気がブースタポンプおよびバッキングポンプを通ってポンピングされる場合には、ブースタポンプの動力消費は第１所定閾値２１０より大きくなり、一方、バッキングポンプの動力消費は第２所定閾値２１２より小さくなる。このため、ブースタポンプおよびバッキングポンプは、重いガス作動パラメータに設定される。   In FIG. 3, the power consumption curve of a booster pump that pumps hydrogen is indicated by reference numeral 202, while the power consumption curve of a booster pump that pumps air is indicated by reference numeral 204. The power consumption curve of the backing pump that pumps hydrogen is indicated by reference numeral 208, while the power consumption curve of the backing pump that pumps air is indicated by reference numeral 206. Here, hydrogen and air are used as a substitute for hydrogen-rich gas and heavy gas, respectively, for the purpose of explaining the process shown in FIG. The horizontal axis indicates the gas pressure at the inlet of the vacuum pump device constituted by the booster pump and the backing pump connected in series, and the vertical axis indicates the power consumption of the booster pump and the backing pump. The first predetermined threshold and the second predetermined threshold are indicated by horizontal lines indicated by reference numerals 210 and 212, respectively. If hydrogen is pumped through the booster pump and the backing pump at pressure P1, the power consumption of the booster pump will be less than the first predetermined threshold 210 and the hydrogen operating parameters will remain unchanged. However, when air is pumped through the booster pump and the backing pump at pressure P1, the power consumption of the booster pump is greater than the first predetermined threshold 210, while the power consumption of the backing pump is the second predetermined threshold. Less than 212. For this reason, the booster pump and the backing pump are set to heavy gas operating parameters.

ステップ１０８でブースタポンプおよびバッキングポンプが重いガス作動パラメータに設定された後、工程はステップ１１０に進み、ここでブースタポンプの動力消費が第３所定閾値と比較される。ブースタポンプの動力消費が第３所定閾値より大きい場合には、工程はステップ１１０の開始に戻る。ブースタポンプの動力消費が第３所定閾値より小さい場合には、工程はステップ１１２に進み、ここでブースタポンプの速度が所定速度閾値と比較される。ブースタポンプの速度が所定速度閾値より小さい場合には、工程はステップ１１０の開始に戻る。ブースタポンプの速度が所定速度閾値を超える場合には、工程はステップ１０２に戻り、ここでブースタポンプおよびバッキングポンプが水素作動パラメータに再設定される。   After the booster pump and backing pump are set to heavy gas operating parameters at step 108, the process proceeds to step 110 where the booster pump power consumption is compared to a third predetermined threshold. If the booster pump power consumption is greater than the third predetermined threshold, the process returns to the start of step 110. If the booster pump power consumption is less than the third predetermined threshold, the process proceeds to step 112 where the speed of the booster pump is compared to the predetermined speed threshold. If the booster pump speed is less than the predetermined speed threshold, the process returns to the start of step 110. If the booster pump speed exceeds the predetermined speed threshold, the process returns to step 102 where the booster pump and backing pump are reset to the hydrogen operating parameters.

図３には、第３所定閾値が参照番号２１４で示す水平線により示されている。グラフには、ブースタポンプの動力消費が第３所定閾値２１４より小さい２つの領域、すなわち、圧力がＰ２より低い領域２２０および圧力がＰ３より高い領域２２２が示されている。ブースタポンプが領域２２０内にある場合には、ブースタポンプの速度は所定速度閾値を超え、したがってブースタポンプおよびバッキングポンプを再設定して水素作動パラメータに戻すのが安全であろう。しかしながら、ブースタポンプが領域２２２内にある場合には、ブースタポンプの入口での高い圧力により、その速度は所定の速度閾値より低くなるであろう。このような条件では、ポンプが非常にハードに駆動され、したがってポンプの安全限度を超える危険性があるため、ポンプを水素作動パラメータに再設定することは安全ではない。   In FIG. 3, the third predetermined threshold is indicated by a horizontal line indicated by reference numeral 214. The graph shows two regions where the power consumption of the booster pump is smaller than the third predetermined threshold 214, that is, a region 220 where the pressure is lower than P2 and a region 222 where the pressure is higher than P3. If the booster pump is in region 220, the booster pump speed will exceed a predetermined speed threshold, so it may be safe to reset the booster pump and backing pump back to the hydrogen operating parameters. However, if the booster pump is in region 222, its speed will be below a predetermined speed threshold due to the high pressure at the booster pump inlet. Under such conditions, it is not safe to reset the pump to the hydrogen operating parameters because the pump is driven very hard and therefore there is a risk of exceeding the pump's safety limits.

本発明の方法は、真空ポンプ装置から収集されたデータに基づいて真空ポンプ装置のパラメータを調節することができる。水素リッチガスが真空ポンプ装置を通してポンピングされると判定された場合には、水素作動パラメータを使用して、真空ポンプ装置を、重いガス作動パラメータが使用される場合よりもハードに駆動する。これにより、真空ポンプ装置がその動力限度または温度限度を超える危険性なくして、真空ポンプ装置をより大きいキャパシティで作動させることができる。   The method of the present invention can adjust the parameters of the vacuum pump device based on data collected from the vacuum pump device. If it is determined that the hydrogen rich gas is pumped through the vacuum pump device, the hydrogen operating parameter is used to drive the vacuum pump device harder than when the heavy gas operating parameter is used. This allows the vacuum pump device to operate at a greater capacity without the danger of the vacuum pump device exceeding its power limit or temperature limit.

別の方法として、真空ポンプ装置の作動パラメータは、プロセスチャンバから真空ポンプ装置に真空引きされるガスの化学的特性および熱的特性を示す信号に応答して調節できる。図１に示すように、コントローラ３０は、このような信号に応答して作動パラメータを調節するように構成できる。本発明の或る実施形態では、信号は、プロセスチャンバに組込まれたプロセスツールにより発生させるように構成できる。本発明の他の或る実施形態では、信号は、プロセスツールおよび真空ポンプ装置の両方をローカルエリアネットワークまたはインターネットを介して遠隔的にモニタリングおよび制御するホストコンピュータにより発生させることができる。また、信号は、プロセスチャンバと真空ポンプ装置との間のフォアラインに配置された１つ以上のセンサにより発生させることができる。   Alternatively, the operating parameters of the vacuum pump device can be adjusted in response to signals indicative of the chemical and thermal properties of the gas being evacuated from the process chamber to the vacuum pump device. As shown in FIG. 1, the controller 30 can be configured to adjust operating parameters in response to such signals. In some embodiments of the present invention, the signal can be configured to be generated by a process tool integrated in the process chamber. In certain other embodiments of the present invention, the signal may be generated by a host computer that remotely monitors and controls both the process tool and the vacuum pump device via a local area network or the Internet. The signal can also be generated by one or more sensors located in the foreline between the process chamber and the vacuum pump device.

或る半導体製造プロセスでは、種々の工程で水素リッチガスおよび重いガスの両方をポンピングするのに真空ポンプ装置が使用されている。従来では、真空ポンプ装置が水素ガスの流れにしたがって設計される場合、重いガスをポンピングするときにポンプが焼付くのを防止するため、真空ポンプ装置のサイズを大きくする必要があった。従来の設計とは異なり、本発明の方法および装置は、真空ポンプ装置が、該装置を通って流れるガスの熱的特性に応答して装置の動力限度または温度限度を調節または自動調節することを可能にする。したがって、真空ポンプ装置が水素リッチガスをポンピングするときのポンピングキャパシティを損なうことなくまたは真空ポンプ装置が重いガスをポンピングするときに焼付く危険性なくして、真空ポンプ装置を小型に製造することが可能になる。   In some semiconductor manufacturing processes, vacuum pumping equipment is used to pump both hydrogen rich gas and heavy gas at various steps. Conventionally, when the vacuum pump device is designed according to the flow of hydrogen gas, it is necessary to increase the size of the vacuum pump device in order to prevent the pump from seizing when pumping heavy gas. Unlike conventional designs, the method and apparatus of the present invention allows the vacuum pump apparatus to adjust or automatically adjust the power or temperature limits of the apparatus in response to the thermal characteristics of the gas flowing through the apparatus. to enable. Therefore, the vacuum pump device can be manufactured in a small size without impairing the pumping capacity when the vacuum pump device pumps hydrogen-rich gas, or without risk of seizing when the vacuum pump device pumps heavy gas. become.

真空ポンプ装置を通って流れるガスの熱的特性を判定するのに、動力消費と入口ガス圧力との関係を用いることに加え、他の関係を用いて判定を行うこともできる。例えば、真空ポンプ装置を通って流れるガスの熱的特性を判定するのに、動力消費とポンプ速度との関係を使用することもできる。他の例として、真空ポンプ装置を通って流れるガスの熱的特性を判定するのに、ポンプの動力消費と温度との関係を使用することもできる。これらの関係に基づいた真空ポンプ装置の作動パラメータの設定は、これらの関係にある異なる曲線パターンに適合する或る変更を行って、図２に示したプロセスを適用することにより達成できることは理解されよう。   In addition to using the relationship between power consumption and inlet gas pressure to determine the thermal characteristics of the gas flowing through the vacuum pump device, other relationships can also be used for the determination. For example, the relationship between power consumption and pump speed can be used to determine the thermal characteristics of gas flowing through a vacuum pump device. As another example, the relationship between pump power consumption and temperature can be used to determine the thermal characteristics of the gas flowing through the vacuum pump apparatus. It is understood that the setting of the operating parameters of the vacuum pump device based on these relationships can be achieved by applying some of the changes shown in FIG. 2 with some modifications to fit the different curve patterns in these relationships. Like.

以上、１つ以上の特定例として具現した本発明を示しかつ説明したが、本発明は示された詳細に限定されることを意図するものではない。なぜならば、本発明の精神から逸脱することなく、特許請求の範囲の記載と均等物の範囲内で種々の変更および構造的変化を加えることができるからである。したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲と一致する態様で、特許請求の範囲は広く解釈すべきである。   While the invention has been illustrated and described as one or more specific examples, the invention is not intended to be limited to the details shown. This is because various changes and structural changes can be made within the scope of the description of the claims and the equivalents without departing from the spirit of the present invention. Accordingly, the claims should be construed broadly in a manner consistent with the scope of the present invention as set forth in the claims.

１０ システム
１２ システムチャンバ
１４ａ、１４ｂ ガス源
１６ａ、１６ｂ 制御弁
２０ 真空ポンプ装置
２２ ブースタポンプ
２４ バッキングポンプ
３０ コントローラ 10 system 12 system chamber 14a, 14b gas source 16a, 16b control valve 20 vacuum pump device 22 booster pump 24 backing pump 30 controller

Claims (29)

真空ポンプ装置を通って流れる第１ガスの特性を判定する工程と、
第１ガスの判定された特性に基づいて真空ポンプ装置の作動パラメータを設定する工程とを有することを特徴とする真空ポンプ装置の作動パラメータを調節する方法。 Determining the characteristics of the first gas flowing through the vacuum pump device;
Setting the operating parameter of the vacuum pump device based on the determined characteristic of the first gas. A method of adjusting the operating parameter of the vacuum pump device. 前記第１ガスの特性を判定する工程は、真空ポンプ装置が、前記特性を表示する信号を受ける段階からなることを特徴とする請求項１記載の方法。   The method of claim 1, wherein the step of determining the characteristic of the first gas comprises the step of a vacuum pump device receiving a signal indicating the characteristic. 前記信号は、真空ポンプ装置の上流側のプロセスツールから与えられることを特徴とする請求項２記載の方法。   The method of claim 2, wherein the signal is provided from a process tool upstream of the vacuum pump apparatus. 前記信号は、プロセスツールをこの下流側の真空ポンプ装置に連結するフォアライン内のセンサにより発生されることを特徴とする請求項２記載の方法。   3. The method of claim 2, wherein the signal is generated by a sensor in the foreline that connects the process tool to the downstream vacuum pump apparatus. 前記センサは、第１ガスの熱伝導率の直接測定または間接測定を行うように構成されていることを特徴とする請求項４記載の方法。   The method of claim 4, wherein the sensor is configured to perform direct or indirect measurement of the thermal conductivity of the first gas. 前記第１ガスの特性を判定する工程は、
真空ポンプ装置が、これを通して第１ガスをポンピングするときに真空ポンプ装置の特性をモニタリングすること、および
モニタリングした特性に基づいて第１ガスの特性を判定することからなることを特徴とする請求項１記載の方法。 The step of determining the characteristics of the first gas includes:
The vacuum pump apparatus comprises: monitoring characteristics of the vacuum pump apparatus when pumping the first gas therethrough, and determining characteristics of the first gas based on the monitored characteristics. The method according to 1. 前記特性は、動力消費パターンであることを特徴とする請求項６記載の方法。   The method of claim 6, wherein the characteristic is a power consumption pattern. 前記真空ポンプ装置はブースタポンプおよびバッキングポンプからなり、ブースタポンプおよびバッキングポンプは、ブースタポンプがプロセスチャンバの下流側かつバッキングポンプの上流側になる態様でプロセスチャンバに直列に連結されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。   The vacuum pump device comprises a booster pump and a backing pump, and the booster pump and the backing pump are connected in series to the process chamber in such a manner that the booster pump is downstream of the process chamber and upstream of the backing pump. The method according to any one of claims 1 to 7. 前記第１ガスの特性を判定する工程は、所与の瞬間でのブースタポンプの動力消費が第１所定閾値より大きいか否かを判定することからなることを特徴とする請求項８記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein determining the characteristics of the first gas comprises determining whether the power consumption of the booster pump at a given moment is greater than a first predetermined threshold. . 前記第１ガスの特性を判定する工程は、所与の瞬間でのブースタポンプの動力消費が第１所定閾値より大きい場合に、所与の瞬間でのバッキングポンプの動力消費が第２所定閾値より小さいか否かを判定することからなることを特徴とする請求項８または９記載の方法。   The step of determining the characteristics of the first gas may include determining whether the power consumption of the backing pump at a given moment is greater than a second predetermined threshold when the power consumption of the booster pump at a given moment is greater than a first predetermined threshold. 10. Method according to claim 8 or 9, characterized in that it consists in determining whether it is small or not. 前記第１ガスの特性を判定する工程は、バッキングポンプの動力消費が第２所定閾値より小さくかつブースタポンプの動力消費が所与の瞬間での第１所定閾値より大きい場合に、重いガスとして第１ガスを選定することからなることを特徴とする請求項１０記載の方法。   The step of determining the characteristics of the first gas includes the first gas as heavy gas when the power consumption of the backing pump is smaller than a second predetermined threshold and the power consumption of the booster pump is larger than the first predetermined threshold at a given moment. The method according to claim 10, comprising selecting one gas. 前記作動パラメータは、バッキングポンプの動力消費が第２所定閾値より小さくかつブースタポンプの動力消費が所与の瞬間での第１所定閾値より大きい場合に、重いガスの特性にしたがって重いガス作動パラメータとなるように設定されることを特徴とする請求項１０または１１記載の方法。   The operating parameter may be a heavy gas operating parameter according to a heavy gas characteristic when the backing pump power consumption is less than a second predetermined threshold and the booster pump power consumption is greater than a first predetermined threshold at a given moment. The method according to claim 10, wherein the method is set as follows. 前記第１ガスの特性を判定する工程は、バッキングポンプの動力消費が第２所定閾値より大きくかつブースタポンプの動力消費が所与の瞬間での第１所定閾値より大きい場合に、水素リッチガスとして第１ガスを選定することからなることを特徴とする請求項１０、１１または１２のいずれか１項記載の方法。   The step of determining the characteristics of the first gas includes the step of determining the hydrogen-rich gas when the power consumption of the backing pump is greater than a second predetermined threshold and the power consumption of the booster pump is greater than the first predetermined threshold at a given moment. 13. A method according to any one of claims 10, 11 or 12, characterized in that it comprises selecting one gas. 前記作動パラメータは、バッキングポンプの動力消費が第２所定閾値より大きくかつブースタポンプの動力消費が所与の瞬間での第１所定閾値より大きい場合に、水素リッチガスの特性にしたがって水素作動パラメータとなるように設定されることを特徴とする請求項１０または１１記載の方法。   The operating parameter is a hydrogen operating parameter according to the characteristics of the hydrogen rich gas when the power consumption of the backing pump is greater than a second predetermined threshold and the power consumption of the booster pump is greater than the first predetermined threshold at a given moment. The method according to claim 10 or 11, wherein the method is set as follows. 前記水素作動パラメータの真空ポンプ装置に対する動力限度は、重いガス作動パラメータの真空ポンプ装置に対する動力限度より大きいことを特徴とする請求項１３または１４記載の方法。   15. A method according to claim 13 or 14, wherein the power limit for the vacuum pumping device with the hydrogen operating parameter is greater than the power limit for the vacuum pumping device with the heavy gas operating parameter. 前記水素作動パラメータの真空ポンプ装置に対する温度限度は、重いガス作動パラメータの真空ポンプ装置に対する温度限度より大きいことを特徴とする請求項１３または１４記載の方法。   15. A method according to claim 13 or 14, wherein the temperature limit for the vacuum pumping device with the hydrogen operating parameter is greater than the temperature limit for the vacuum pumping device with the heavy gas operating parameter. 前記第１ガスの特性を判定する工程は、ブースタポンプの動力消費が第３所定閾値より小さいか否かを判定することからなることを特徴とする請求項１２記載の方法。   The method of claim 12, wherein the step of determining the characteristic of the first gas comprises determining whether the power consumption of the booster pump is less than a third predetermined threshold. 前記第１ガスの特性を判定する工程は、ブースタポンプの動力消費が第３所定閾値より小さい場合に、所定の速度閾値を超えるか否かを判定することからなることを特徴とする請求項１７記載の方法。   The step of determining the characteristic of the first gas comprises determining whether or not a predetermined speed threshold is exceeded when the power consumption of the booster pump is smaller than a third predetermined threshold. The method described. 前記作動パラメータは、ブースタポンプが所定の速度閾値を超えかつブースタポンプの動力消費が第３所定閾値より小さい場合に、水素リッチガスの特性にしたがって水素作動パラメータとなるように設定されることを特徴とする請求項１７または１８記載の方法。   The operating parameter is set to be a hydrogen operating parameter according to the characteristics of the hydrogen rich gas when the booster pump exceeds a predetermined speed threshold and the power consumption of the booster pump is smaller than a third predetermined threshold. The method according to claim 17 or 18. 前記動力消費パターンは、真空ポンプ装置の動力消費と真空ポンプ装置の入口圧力との関係からなることを特徴とする請求項７〜１９のいずれか１項記載の方法。   The method according to any one of claims 7 to 19, wherein the power consumption pattern comprises a relationship between power consumption of a vacuum pump device and an inlet pressure of the vacuum pump device. 前記動力消費パターンは、真空ポンプ装置の動力消費と真空ポンプ装置のポンプ速度との関係からなることを特徴とする請求項７〜１９のいずれか１項記載の方法。   The method according to any one of claims 7 to 19, wherein the power consumption pattern comprises a relationship between power consumption of a vacuum pump device and a pump speed of the vacuum pump device. 前記動力消費パターンは、真空ポンプ装置の動力消費と真空ポンプ装置の温度との関係からなることを特徴とする請求項７〜１９のいずれか１項記載の方法。   20. The method according to any one of claims 7 to 19, wherein the power consumption pattern comprises a relationship between power consumption of a vacuum pump device and a temperature of the vacuum pump device. プロセスチャンバを備えたプロセスツールと、
プロセスチャンバを真空引きする真空ポンプ装置と、
真空ポンプ装置を通って流れる第１ガスの特性を示す情報に応答して真空ポンプ装置の作動パラメータを設定するように構成されたコントローラとを有することを特徴とする装置。 A process tool with a process chamber;
A vacuum pump device for evacuating the process chamber;
And a controller configured to set operating parameters of the vacuum pump device in response to information indicative of characteristics of the first gas flowing through the vacuum pump device. 前記情報は、プロセスツールにより発生された信号の形態をなしていることを特徴とする請求項２３記載の装置。   24. The apparatus of claim 23, wherein the information is in the form of a signal generated by a process tool. 前記信号は、プロセスツールをこの下流側の真空ポンプ装置に連結するフォアライン内のセンサにより発生されることを特徴とする請求項２４記載の装置。   25. The apparatus of claim 24, wherein the signal is generated by a sensor in a foreline connecting a process tool to a downstream vacuum pump apparatus. 前記センサは、第１ガスの熱伝導率の直接測定または間接測定を行うように構成されていることを特徴とする請求項２５記載の装置。   26. The apparatus of claim 25, wherein the sensor is configured to perform direct or indirect measurement of the thermal conductivity of the first gas. 前記情報は、真空ポンプ装置のモニタリングされる特性の形態をなしていることを特徴とする請求項２３記載の装置。   24. The apparatus of claim 23, wherein the information is in the form of a monitored property of a vacuum pump apparatus. 前記モニタリングされる特性は動力消費パターンからなることを特徴とする請求項２７記載の装置。   28. The apparatus of claim 27, wherein the monitored characteristic comprises a power consumption pattern. 前記真空ポンプ装置はブースタポンプおよびバッキングポンプからなり、ブースタポンプおよびバッキングポンプは、ブースタポンプがプロセスチャンバの下流側かつバッキングポンプの上流側になる態様でプロセスチャンバに直列に連結されていることを特徴とする請求項２８記載の装置。   The vacuum pump device comprises a booster pump and a backing pump, and the booster pump and the backing pump are connected in series to the process chamber in such a manner that the booster pump is downstream of the process chamber and upstream of the backing pump. 30. The apparatus of claim 28.
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