JP2016048793A - 真空圧送システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、真空圧送機構（１２）と、真空圧送機構（１２）を駆動するためのモータ（１４）を備える真空圧送システム（１０）を提供する。【解決手段】真空圧送システムの一定期間にわたる累積負荷を決定するための手段（１６）が設けられており、該決定するための手段は、期間にわたってモータの特性をモニタすることにより累積負荷を決定するようになっている。累積加重が予め決定された量を超えたときにメンテナンス作業を開始するための手段（１８）が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、真空圧送機構と、機構を駆動するためのモータを備えるシステムに関する。

真空圧送機構と、機構を駆動するためのモータを備える真空圧送システムが知られている。圧送システムは、半導体ウェハーのようなウェハーを処理するための、処理チャンバと搬送チャンバを備える処理システムから流体を排出するために接続される。このような真空圧送システムの状態は、システムの作動中に悪化し、システムの状態を復旧させ、修理し、又は維持するためにメンテナンス作業が必要とされる。例えば、フィルタが物質で詰まり、交換が必要となることがある。従来は、このようなメンテナンス作業は、システムが顧客に配達されたときから、又は先のメンテナンス作業を行ったときからの経過時間に応じて計画されていた。例えば、メンテナンス作業は、配送の一ヶ月後に計画され、その後は定期的に計画される。システムが予想よりも少ない時間しか作動しておらず、メンテナンス作業が計画されている時にシステムがメンテナンスを必要としていない状態にある場合があるので、このような計画は、実際にメンテナンスが必要であるかは考慮していない。これとは反対に、ことによってはより危険であるが、システムが予想よりも多く使用されていたことにより、計画されているよりも前に、状態のメンテナンスが必要な状態になることがある。従って、実際の、リアルタイムのシステムの状態の要求に応じてメンテナンス作業を行うことが望ましい。

真空圧送サブシステムを他のサブシステムと共に処理システム内に設けることも知られている。除害システムが、このようなサブシステムの一例である。除害システムは、危険な副産物又は他の物質を排気ガスから取り除くために真空圧送システムから排気されるガスを処理する。このような物質を取り除くために、除害システムは、電力、水、ガス、又は他の化学製品のような資源を消費する。圧送装置が、例えば半導体ウェハーを処理するための処理チャンバのような処理チャンバからガスを圧送するように接続されている場合、除害システムは、処理工程の前に稼働し、圧送装置からのガスの予想最大質量流量を処理するのに十分な一定の出力で作動し続ける。除害システムが、このような一定の出力より低い出力で作動している場合、幾らかのガスが処理されることなく大気に放出される。当然のことながら、除害システムは、一定の出力で動くようにセットされているので、真空圧送システムから排気されるガスが、予想最大値よりも少ないか、又はガスが排出されていないときは、システムに余剰がある。

不必要な資源を消費することなく、排気ガスを処理するのに十分な出力で作動するように除害システムを制御することが望ましい。

本発明は、少なくとも一つの真空圧送機構と、少なくとも一つの真空圧送機構を駆動するモータと、真空圧送システムの一定期間にわたる累積負荷を決定するための手段とを備え、該決定するための手段は、期間にわたってモータの特性をモニタすることにより累積負荷を決定するようになっており、さらに、累積負荷が予め決定された量を超えたときにメンテナンス作業を開始させるための手段を備える、真空圧送システムを提供する。

真空圧送システムは、ウェハーを処理することができる処理チャンバと、ウェハーが、処理のために処理チャンバに搬送されるときに通過し、処理の後に処理チャンバから搬送されてくる搬送チャンバとを備える処理システムと共に使用することができる。この場合、真空圧送システムは、処理チャンバからガスを排気するための第１モータによって駆動される第１の真空圧送機構と、搬送チャンバからガスを排気するための第２モータによって駆動される第２真空圧送機構とを備え、決定手段は、第１モータ又は第２モータの特性をモニタすることによって経時的に真空圧送システムの累積負荷を決定する。

また、本発明は、真空圧送システム用のメンテナンス検出ユニットであって、システムは、真空圧送機構と、真空圧送機構を駆動するためのモータと、システム制御ユニットとを備え、メンテナンスユニットは、モータの特性をモニタすることにより、経時的に真空圧送システムの累積負荷を決定するための手段と、累積負荷が予め決定された量を超えたときにシステムのメンテナンス作業を開始するための手段と、決定手段が特性をモニタすることができるように、検出ユニットが制御ユニットと連絡するのを可能にするためのインターフェイスとを備えるメンテナンス検出ユニットを提供する。

また、本発明は、処理システムであって、該システムの処理チャンバからガスを排気するための真空圧送サブシステムを備え、真空圧送サブシステムは、少なくとも一つの真空圧送機構と、少なくとも一つの真空圧送機構を駆動するためのモータとを備え、処理システムは、モータの特性をモニタすることによって真空圧送機構の負荷を決定するための手段と、真空圧送機構の決定された負荷に応じてシステム内の少なくとも一つの他のサブシステムを制御するための制御手段とを備える処理システムを提供する。

また、本発明は、処理システム用の制御ユニットであって、システム内のチャンバからガスを排気するための真空圧送サブシステムを備え、真空圧送サブシステムは、真空圧送機構と、真空圧送機構を駆動するためのモータとを備え、制御ユニットは、モータの特性をモニタすることによって真空圧送サブシステムの負荷を決定するための手段と、決定された真空圧送サブシステムの負荷に応じてシステム内の少なくとも一つの他のサブシステムの作動を制御するための手段とを備える制御ユニットを提供する。本発明の他の好ましい、且つ／又は選択的な側面は、添付の特許請求の範囲に規定されている。

本発明をより分かりやすく説明するために、添付図面を参照して本発明のいくつかの例示的な実施形態を説明する。

真空圧送システムの概略線図である。 第２真空圧送システム及び処理システムの概略線図である。 図２に示す真空圧送システムのモータのモータ電流の経時変化を示すグラフである。 図２に示す真空圧送システムの電気回路のフローチャートである。 図２に示す真空圧送システムのモータの第２モータ電流の経時変化を示すグラフである。 図２に示す真空圧送システムの電気回路のフローチャートである。 第３真空圧送システム及びメンテナンス検出ユニットの概略線図である。 真空圧送サブシステム及び除害サブシステムを備えるシステムの概略線図である。 真空圧送サブシステム及び除害システムを備える処理システムの概略線図である。 図８又は図９の真空圧送サブシステムのモータのモータ電流の経時変化を示すグラフである。 図８又は図９の真空圧送サブシステムの電気回路のフローチャートである。 図９の真空圧送サブシステムの第２モータのモータ電流の経時変化を示すグラフである。 図９の真空圧送サブシステムの電気回路のフローチャートである。 図８乃至１３に示すシステムの制御ユニットの概略線図である。

図１は、真空圧送機構１２と、真空圧送機構を駆動するためのモータ１４を備える真空圧送システムを示す。真空圧送システムの経時的な累積負荷を決定するための手段１６が設けられており、この手段は、その期間中、モータの特性を監視するようになっている。累積負荷が予め決定された量を超えたときに、メンテナンス作業を稼働させるための手段１８が設けられている。

図１において監視するモータ１４の特性は、真空圧送システム１２を駆動させるためのモータの要求電力であるが、モータの他の特性を監視することも本発明の範囲内である。電力は、電位と電流の積に等しく、電源は通常、一定であるので、決定手段１６は、電力を決定するためにモータのコイルの電流をモニタするように構成される。

図１では、累積負荷は、一定期間、真空圧送機構１２によって圧送された流体（ガス又は蒸気）の総質量流量と等しい。従って、真空圧送機構によって圧送される流体の質量流量に比例して劣化する真空圧送システム１０の状態をモニタすることができ、そしてシステムの状態を復旧させるために、適切なときにメンテナンス作業を開始する。この方法により、従来の真空圧送システムで行われていたようにシステムの復旧が必要であるかは分からない、任意の予め決定された時刻にではなく、復旧が必要なときにシステム１０の状態を復旧させることができる。図１の構成は、システムの状態が、深刻な損傷が生じるような劣化に至る可能性を減らし、従って、高価な修理作業またはシステムの幾つか又は全てを交換することを避けることができる。

オイルシール、フィルタ、ベアリングの状態、潤滑油の品質は、システムを通るガスの質量流量に比例して劣化する真空圧送システムの部品の非網羅的な例である。

稼働手段１８は、システムの累積負荷に関連する、決定手段１６からの出力を受け取る。稼働手段１８は、累積負荷が予め決定された量を超えたときにメンテナンス作業を開始するように構成されている。予め決定された量は、事前の実験によって選択される。これに関して、システムの状態及びシステムの累積負荷は、システムの実験的作動によってモニタされ、どのような累積負荷で、システムの状態が復旧を必要とするのか記録される。種々の異なる処理装置又は科学的装置と関連して使用できるように、種々の異なる作動パラメータで実験を行うことが好ましい。当然のことながら、異なる処理装置及び科学的装置は、真空圧送システムの状態に種々の異なる作用を及ぼす異なるガス、材料、ウェハー等の使用を伴う。従って、決定手段１６及び稼働手段は、複数の異なる装置で使用できるように前もって構成される。

図２には、処理システム２２用の真空圧送システム２０を示す。処理システム２２は、ステージ２８上でウェハー２６を処理することができる処理チャンバ２４と、未処理ウェハー２６を処理チャンバ２４に搬送するために未処理のウェハー２６が通過する搬送チャンバ３０とを備える。処理済みのウェハー２６は、処理チャンバ２４から搬送チャンバ３０に搬送される。処理チャンバ２４は、一般的にウェハーがチャンバに搬送され、そこから取り除かれる間の一連の複数の処理サイクルにわたって処理圧力に維持される。一方で、搬送チャンバ３０は、典型的に大気圧である第１圧力と、数mTorrである処理圧力との間で循環する。ウェハー２６は、第１圧力の搬送チャンバに搬入される。搬送チャンバ３０内の圧力は、処理圧力まで減らされ、次いでウェハー２６は、処理チャンバ２４に搬送されて処理チャンバ２４から戻ってくる。搬送チャンバ３０内の圧力は、処理済みのウェハー２６を取り除くために大気圧まで上昇する。

この例では、搬送チャンバ３０は、２つの機能、即ち大気圧でウェハーをシステムに搬入し、処理圧力でウェハーを処理チャンバに搬送することを実行するのを可能にする。別の構成では、別個のロードロックチャンバが上述の第１の機能を行い、さらに別個の搬送チャンバが上述の第２の機能を行う。搬送チャンバの用語は、図２に示す構成、または２つの別個のチャンバが設けられた構成を含む。

処理の間、第１真空圧送システム３２によって、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、又はＦ₂のような処理ガスを処理チャンバ２４に導入し、且つチャンバから排出する。第１のモータが、第１真空圧送機構を駆動する。第２真空圧送システム３６が、搬送チャンバ３０からガスを排気するために第２モータ３８によって駆動される。

第１真空圧送機構３２に加わるガス負荷は、処理ステップの間、処理チャンバ２４に導入される処理ガスの質量流量に依存し、第１モータ２３の動力は、ガスの質量流量に比例して増加する。その上、ガスの質量流量は、ウェハーを処理しているとき増加するので、ガスの質量流量の経時的な変動は、処理システム２２で処理したウェハーの数を決定するのに使用される。

第２真空圧送機構３６に加わるガス負荷は、処理チャンバ３０を処理圧力にする真空排気中又は減圧ステップ中の比較的大きい負荷、及びチャンバを真空排気していないときの比較的高負荷の間を循環する。処理サイクルの間、一度（即ち、未処理のウェハーが搬送チャンバに導入された直後）は、比較的高負荷が生じるので、真空圧送機構３６に加わる負荷の循環は、処理システム３２によって処理されたウェハーの数の計測値である。

真空圧送システム２０は、第１モータ及び／又は第２モータの特性、この場合には電力を経時的にモニタすることによって真空圧送システム２０に加わる累積負荷を決定する決定手段４０を備える。従って、決定手段は、第１モータ又は第２モータの何れかの特性をモニタすることにより、処理システムによって処理されたウェハーの数を決定することができる。システム２２によって処理したウェハーの数、及びシステム２０を流れた質量流量の両者は、真空圧送システムの状態を示し、システムの状態を決定するために一緒に、又は別々に使用することができる。

より具体的には、第１の構成では、第１真空圧送機構３２によって圧送されたガスの総質量流量を決定するために、第１モータ３４の電力を決定手段４０によってモニタする。この場合、総質量流量が、事前の実験によって定められ、真空圧送システムの状態が復旧を必要とする、予め決定された総質量流量を超えたときに、稼働手段４２がメンテナンス作業を開始させる。

第２構成では、システム２２によって処理したウェハーの数を決定するために、第１モータ３４の電力を決定手段４０によってモニタする。この場合、ウェハーの数が、事前の実験によって定められ、真空圧送システムが復旧を必要とする、予め決定された総質量流量を超えたときに、稼働手段４２がメンテナンス作業を開始させる。

第３の構成では、システム２２によって処理したウェハーの数を決定するために、モータ３８の電力を決定手段４０によってモニタする。この場合、ウェハーの数が、事前の実験によって定められ、真空圧送システムの状態が復旧を必要とする、予め決定されたウェハーの数を超えたときに、稼働手段４２がメンテナンス作業を開始させる。

真空圧送システム２０の状態のより着実な表示を提供するために、第１、第２、又は第３の構成の何れかを単独で採用し、又は複数で使用することができる。

図３は、時間（t）の経過に伴う、図２に示す第１モータ３４のコイルを通る電流（I_m）のグラフを示す。ウェハーを処理するとき、処理チャンバ２４に処理ガスを導入し、真空圧送システム３２によって排気する。処理ガスの排気は、機構３２の負荷を増加させ、従って、モータ３４の電流が増える。システムの累積負荷は、時間に対する電流の積分値に比例し、従って、決定手段４０は、時間に関して電流値を積分するための積分手段を備える。モニタする特性が電流以外の特性である場合、決定手段４０は、時間に対して他の特性を積分するための手段を備える。図３に示すように、曲線とｘ軸との間の影付き部は、システムに加わる累積ガス負荷を示す。システムの劣化は、累積負荷と共に増すので、稼働手段４２は、累積ガス負荷が予め決定された量を超えたときにメンテナンス作業を開始するように構成されている。従って、システムの状態を、必要なときに復旧させることができる。

図４は、上述の決定手段及び作動手段の一例を示す。図４の構成は、処理チャンバ２４からガスを排気する圧送機構３２に加わる負荷からメンテナンス要求を導くのに適している。

図３に示すように、処理の間、負荷が増加し、故に電流I_mが増加する。モータ３４の電流は、モータを直接モニタし、又はモータを駆動する周波数変換器から導出することにより検出することができる。決定手段４０は、クロック回路４１と、クロック回路から時間（ｔ）を受け取り、且つモータ電流I_mを受け取る処理回路とを備える。処理回路は、システムに加わる累積負荷に対応する積分値（∫fI_mdt）（即ち、図３に示す影付き領域の和）を算出する。稼働手段４２は、実験で決定された値「ｘ」を格納するためのメモリ４４を備え、値「ｘ」は、システムが劣化し、例えばオイル交換のようなメンテナンスを要求することを示す∫fl_mdtの値を示す。稼働手段４２は、現在の∫fI_mdtと、「ｘ」とを比較し、∫fI_mdtがｘよりも大きければSERVICE信号（即ち、二進数の「１」）を出力し、∫fI_mdtがｘ未満であればNO SERVICE信号（即ち、二進数の「０」）を出力するコンパレータを備える。メンテナンス作業を警告するディスプレイ４５又は他の適当な手段が、稼働手段からのSERVICE信号に応じてALERTを表示する。

図５は、時間（t）の経過に伴う、図２に示す第２モータ３８のコイルを通る電流（I_m）のグラフを示す。ウェハーが搬送チャンバ３０に導入されると、真空圧送機構３６によってチャンバは真空排気される。搬送チャンバからのガスの排気は、機構３６の負荷を増加させ、従って、モータ３８の電流が増える。各々のウェハーを処理すると、真空圧送システムが劣化する。

これに関して、第１真空圧送機構３２の状態は、圧送される処理ガスの質量流量に従って劣化する。各々のウェハーを処理している間の第１真空圧送機構３２によって圧送されるガスの質量流量を実験によって決定することができる。第２真空圧送機構３６の状態も、真空排気した回数に応じて劣化し、各々のウェハー又は各々のウェハーのバッチについて必要な真空排気の回数を実験によって決定することができる。

図６を参照して、決定手段４０は、時間（ｔ）に関して電流I_mを微分する（dI_m/dt）処理回路を備える。検出された電流I_m及びクロック回路４１からの時間（t）は、微分回路に入力される。メモリ４４が、圧送機構３６が搬送／ロードロックチャンバ３０の真空排気を開始したときに、dI_m/dtに対応する値「y」を格納する。「y」は、「y」とdI_m/dtを比較し、dI_m/dtが「y」よりも大きいときにYES信号を出力するコンパレータに入力される。ウェハー又はウェハーのバッチが搬送チャンバに搬入されたときに、YES信号（即ち、二進法の「1」）を出力する。

YES信号は、システムに搬入されたウェハー又はバッチの数をカウントし、コンパレータ４９に「ウェハー／バッチカウント値」を出力するカウンタ４７に入力される。メモリ４４は、これよりも大きければメンテナンス作業が必要であるとされるウェハー／バッチの数と等しい値「x」を格納する。各々のウェハー又はウェハーのバッチは、システム内を流れる処理ガスの質量流量、従ってシステムの劣化を示すので、ウェハー／バッチカウントは、システムの劣化を示すものである。コンパレータ４９は、カウント値を「x」と比較し、カウント値が「x」よりも大きいときに、ディスプレイにSERVICE信号（即ち、二進法の「1」）を出力する。ディスプレイは、メンテナンス作業を開始させるための警報を表示する。

図３乃至６を参照して、決定手段及び作動手段をウェハーの数及びガスの総質量流量に応じてメンテナンス作業を開始するように構成してもよい。例えば、ガス質量流量が予め決定された値を超えた場合には、処理したウェハーの数が予め決定された量を超えたときに限りメンテナンス作業を開始する。変形として、ウェハーの数が予め決定された量を超えた場合には、ガス質量流量が予め決定された量を超えたときに限りメンテナンス作業を開始する。

再び図１を参照して、真空圧送システム１０は、ユーザのメンテナンス作業の要求を通信できるユーザインターフェイス１０を備える。好ましくは、ユーザインターフェイスは、画像ディスプレイユニットを備える。変形として、インターフェイスは、可聴信号又はページャを使用するような警報手段を備える。単一のインターフェイスを真空圧送システム１２と関連付け、その隣に配置することができる。変形として、インターフェイスを真空圧送システムから離して配置することができる。インターフェイスが離れて配置されている場合、インターフェイスは、有線又は無線ネットワークを通して稼働手段と連絡することができる。インターフェイスが、互いに離れて配置された複数の圧送機構、即ちポンプを備える圧送システムのメンテナンス作業の要求を示すことができるように、複数の稼働手段と連絡するように構成されていてもよい。例えば、インターフェイスは、複数の異なる位置の真空ポンプのメンテナンス作業の要求を表示するように構成されていてもよく、従って、ポンプの一つの状態を復旧させるために、メンテナンス人員を適切な時期に派遣することができる。

上述した圧送機構は、ターボ分子ポンプ、ブースタポンプ又は補助ポンプの何れかの一部をなすものであってもよい。変形として、一連のポンプの各々の圧送機構をモニタするようにしてもよい。一般に、ブースタポンプの圧送機構をモニタすることが好ましい。

図７は、真空圧送システム４８用のメンテナンス検出ユニット４６を示す。システムは、真空圧送機構５０と、真空圧送機構を駆動するためのモータ５２とを備える。メンテナンスユニット４６は、経時的にモータ５２の特性をモニタすることにより真空圧送システム４８の累積負荷を決定するための手段５４を備える。ユニットは、さらに、累積負荷が予め決定された量を超えたときにシステムのメンテナンス作業を開始させるための手段５６を備える。決定手段及び作動手段は、図１乃至６を参照して上述したように構成される。メンテナンス検出ユニット４６は、システムを復旧させるためのメンテナンス作業がシステムのモータのモニタされた特性に因って開始することができるように、一つ以上の既存の圧送システムに組み込まれる（即ち、レトロフィット）。

典型的には、既存の圧送システムは、そこに組み込まれ、システムのモータの特性を決定し、又は出力することができるコントロールユニットを備える。この場合、メンテナンス検出ユニットは、前記決定手段が前記特性をモニタすることができるように、メンテナンス検出ユニットが制御ユニットと連係するのを可能にするためのインターフェイス（図示せず）を備える。

図８には、真空圧送サブシステム６２と、さらなるサブシステム６４とを備えるシステム６０を示す。図８では、さらなる真空圧送サブシステムは、真空圧送サブシステムから排出されたガスを処理するための除害システム６４である。

本発明の他の実施形態では、更なるサブシステムは、例えば、処理チャンバ内の基板を冷却するための冷却器、又はシステムの更なるチャンバからガスを排気するための更なる真空圧送サブシステムを含む。後者に関して、第１真空圧送サブシステムは、ロードロックチャンバからガスを排気するために接続されており、第２真空圧送サブシステムは、処理チャンバからガスを排気するために接続されている。

図８に示すように、真空圧送サブシステム６２は、真空圧送機構６６と、真空圧送機構を駆動するためのモータ６８を備える。圧送装置６０は、モータ６８の特性をモニタすることによって真空圧送システム６６の負荷を決定するための手段７０を備える。制御手段７２は、真空圧送機構６６の決定された負荷に応じて除害システム６４を制御する。制御手段７２は、上述したように他のサブシステム、又は一つ以上のサブシステムの作動を制御するように構成されている。

図８の実施形態では、電力は、真空圧送機構の負荷に比例するので、モニタされる特性は、真空圧送機構６６を駆動するためにモータ６８によって要求される電力である。図１０及び１１を参照して以下でより詳細に説明するように、電力を決定するための決定手段７０が、モータ６８の電力をモニタするように決定手段７０を構成するのが便利である。

図８に示す例での負荷は、真空圧送機構６６によって圧送される流体（ガス又は蒸気）の質量流量である。この場合、決定手段７０は、真空圧送機構６６によって圧送されている流体の質量流量を決定し、決定された質量流量の値を示す信号を制御手段７２に出力するように構成されている。

制御手段７２は、決定手段７０からの信号を受け取り、真空圧送システム６２から排気されたガスの質量流量の値に応じて除害システム６４を制御するように構成されている。

除害システムは、排気ガスが有害である場合、又は排気することが大気にとって望ましくない、若しくは法律的に禁止されている場合に、排気ガスを処理することが要求される。真空圧送システムは、シリコンウェハー処理システムからガスを排出させ、排出されるガスは、例えば、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、又はＦ₂を含む。ガスは、複数の異なる方法によって処理され、一般的に、ガスの処理は、電力、水、酸素、メタン、又は他のガス、及び化学製品のような資源７４を消費する。例えば、排気ガスを、メタン炎又は酸素炎で燃焼させ、又は熱分解させることができる。熱分解生成成分は、水で、許容される濃度である約３％に溶かされる。資源の消費は、費用を増やし、且つフッ素化水の除去は、除去すべき水の量に応じて費用を増す。

除害システム６４は、真空圧送システムから排気されたガスの質量流量を処理するのに十分な出力で作動する。ここで真空圧送システムが所定の化学的処理又は工業的処理に関連するガスを排気するとき、このような処理に先だって予想される質量流量を決定し、処理の間発生することが予想される最大予想質量流量を処理するのに十分な出力で除害システムを作動させる。除害システムは、処理を開始する前に一定時間、稼働させる必要があり、また、処理の終了後、一定時間経過後に非稼働にする必要がある。除害システムは、この時間の間、例えば、ガスの質量流量が予想最大量の７０％である場合、又は処理中にガスが発生しない場合でも、真空圧送システムから実際排気されるガスの量に関わらず、全出力で作動する。従って、除害システムは、手動で稼働され又は非稼働とされる。さらに、除害システムは、発生するガスが予想最大質量流量未満であるときも、不必要なほど多くの資源を消費する。

図８を参照して、決定手段７０は、真空圧送システム６２によって排気される質量流量を決定する。制御手段７２は、決定された質量流量が予め決定された継続時間の閾値より小さい場合、除害システムが、除害システムによる資源の消費を減らすためにアイドルモードで作動するように、除害システムを制御するように構成されている。閾値は、好ましくは０又はほぼ０であり、継続時間は、処理が終了したと合理的に確実なときに除害システムがアイドルモードになるように好ましく設定される。好ましくは、除害システムは、処理サイクル時間の経過時間の少なくとも２倍の時間が経過したと判断したときに、アイドルモードにされる。

ある構成では、制御手段７２は、各々の複数の処理について、予想されるガスの最大質量流量を格納するためのメモリを備える。制御手段は、所定の処理の間の決定された質量流量が最大の場合、除害システムが最大質量流量のガスを処理するのに十分な出力で作動するように制御するように構成されている。制御手段は、決定されたガスの質量流量が、予想最大質量流量の１００％未満である場合、除害システムが質量流量の減少割合に比例して減るような出力で作動するように構成されている。従って、ガスの質量流量が予想最大値の７０％である場合、除害システムの出力は７０％に減らされる。

他の構成では、制御手段は、決定されたガスの質量流量を安全マージンで処理するために、要求されるよりも高い出力で除害システムを作動させるように構成されている。安全マージンは、５％若しくは１０％、又は他の適当なマージンである。

サブシステムが冷却器である場合、制御手段は、水又は循環する他の冷媒の量又は温度を制御する。サブシステムが真空圧送サブシステムである場合、制御手段は、サブシステムの作動を制御する。

図９は、処理システム２２を示す。処理システム２２は、図２を参照して上で詳細に説明されている。圧送装置８０は、第１真空圧送サブシステム９１と、第２真空圧送サブシステム９０と、除害サブシステム９２とを備える。第１真空圧送サブシステム９１は、処理チャンバ２４からガスを排気するための第１モータによって駆動される第１真空圧送機構８２を備える。第２真空圧送サブシステム９０は、搬送チャンバからガスを排気するための第２モータ８８によって駆動される第２真空圧送機構８６を備える。決定手段９４は、第１モータ８４又は第２モータの電力のような特性をモニタすることによって真空圧送サブシステム９０の負荷を決定する。

決定手段９４は、図２と共に上述した決定手段４０と同様の方法で構成されている。しかしながら、決定手段４０は、経時的に真空圧送システム２０の累積負荷を決定するのに対して、決定手段９０は、圧送サブシステム９０及び／又はサブシステム９１のリアルタイム負荷を決定する。

従って、決定手段は、第１モータ及び／又は第２モータの何れかの特性をモニタすることにより、処理システムによって、いつウェハーが処理されているか、又はこれから処理されるのかを決定することができる。ウェハー処理サイクルの最初に搬送チャンバが排気されると、第２モータをモニタすることが、さらなるサブシステムの使用が必要になることの事前の警報をもたらす。例えば、搬送チャンバの真空排気の開始、及び処理ステージ２８へのウェハーの搬送は、典型的に、処理及びシステム内の装置の構成に応じて時間の一部を奪う。従って、決定手段が、第２圧送機構が作動を開始したと決定したとき、制御手段９６は、除害システムを作動させて、真空圧送システムからガスが排気されたときに除害システムが処理ガスを受け入れられるようにする。同様に、別の構成では、制御手段は、ステージ２８を冷却するための冷却器の作動を開始させ、又は処理チャンバからガスを排気するためのサブシステム９１の作動を開始させる。

この方法により、除害システム９２を、ガスを処理するため又はガスがサブシステム９１から排気される間近であるときだけに稼働させることができる。決定手段は、モータ８８の特性をモニタすることによって真空圧送システムから排気されるガスのリアルタイム質量流量を決定することができる。従って、除害システムは、アイドルモード又は作動モードで作動するように制御され、これにより、除害のために資源が必要とされるまで、資源を節約することができる。第２に、決定手段は、除害サブシステム９２が過度に余分な資源を消費することなく排気されるガスを十分に処理することができる出力で作動するように、モータ８４をモニタすることができる。

図１０は、時間（ｔ）に対する、図９に示す第１モータ８４のコイルを流れる電流（I_m）のグラフを示す。ウェハーを処理するとき、処理ガスは、処理チャンバに導入され、真空圧送機構８２によって排気される。処理ガスの排気は、機構８２の負荷を増加させ、従って、モータ３４の電流は増加する。負荷は、電流に比例するので、決定手段９４は、モータ８４の電流をモニタするための手段を備える。モニタされる特性が電流以外の特性である場合、決定手段４０は、該他の特性をモニタするための手段を備える。

制御手段９６は、資源７４を捨てることなく、真空圧送システム９０から排気されたガスを処理できるように、第１モータ８４のモニタされた電流に応じて除害システムを制御する。

図１１は、除害サブシステム９２が１００％又は７５％で作動するように制御するための決定手段９４及び制御手段９６の一例を示す。

図１０に示すように、処理の間、モータ８４の負荷、従ってモータの電流（I_m)は、増加する。決定手段９４は、モータの電流を決定するための検出器を備える。検出器は、モータの電流を直接モニタし、又はモータの波長変換機に接続されている。検出器は、制御部９６にI_mを出力する。制御部９６は、電流コンパレータと、メモリ９７とを備える。メモリは、図１０に示す、先の実験で決定された値「x」を格納する。この例では、電流I_m（即ち、真空サブシステム９１の負荷）で決定され、これよりも大きいときは、除害システム９２は、１００％の容量で作動し、これよりも小さいときは、除害システムは、７５％の容量で作動する。メモリは、除害システムを全出力の範囲（即ち０％から１００％）で作動させるための基準として決定された複数の値を格納する。電流コンパレータは、実電流I_mと「x」を比較し、除害システムに制御信号（即ち、YESを示す二進法の「１」及びNOを示す二進法の「０」）を出力する。I_mが「x」よりも大きい場合、出力は、二進法の「１」であり、除害システムは、１００％の出力で作動する。I_mが「x」未満である場合、出力は、二進法の「０」であり、除害システムは、７５％で作動する。

図１２は、時間（t）に対する、図９に示すモータ８８のコイルを流れる電流（I_m)を示すグラフである。従って、図１２のI_mは、処理サイクルの最初にロードロック／搬送チャンバからガスを排気させた真空圧送サブシステム９０の負荷に相当する。ウェハーが搬送チャンバ３０に導入されたとき、チャンバは、真空圧送機構８６によって真空排気される。搬送チャンバからのガスの排気は、機構３６の負荷を増やし、従って、モータ３８の電流は増加する。ウェハーを処理する処理ステップが、搬送チャンバ３０へ圧送されたときに開始する。従って、決定手段９４は、第２モータ８８の電流をモニタするための電流モニタ手段を備え、制御手段は、ガスが真空圧送システム９０から排気されたときにガスを処理できるように、処理が開始したときに除害システムを稼動させる。搬送チャンバ３０から排気されたガスが除害システム９２による処理が必要な場合、制御手段は、モニタされた第２モータ８８の電流が閾値を超えたときに除害システムを稼動させる。

図１３は、除害サブシステム９２のアイドル作動又は全出力の作動を制御するための決定手段９４及び制御手段９６の一例を示す。

図１２に示すように、搬送チャンバの真空排気が開始したときにモータ８８の負荷、従って、モータの電流（I_m)が増加する。決定手段９４は、モータの電流を検出するための検出器を備える。検出器は、モータの電流を直接モニタし、又はモータの波長変換機に接続される。この例の決定手段９４は、クロック回路９５と、モータ電流の変化率（dI_m/dt）を算出するプロセッサを備える。制御部９６は、電流の変化率と、メモリ９７からの入力値とを比較するためのコンパレータを備える。図１２に示すように、電流I_mの変化率は、真空サブシステム９０が作動を開始して「x」のときに生じる。コンパレータは、dI_m/dtと、「x」を比較し、除害システム９２に制御信号（即ち、全出力を示す二進法の「１」、及びアイドル状態を示す二進法の「０」）を出力する。dI_m/dtが、「ｘ」よりも大きい場合、出力は、二進法の「１」であり、除害システムは、全出力、又は１００％の出力で作動する。dI_m/dtが、「ｘ」未満である場合、出力は、二進法の「０」であり、除害システムはアイドルモードで作動する。

図１４は、真空圧送システム１０２にレトロフィットすることができ、図８乃至１３を参照して上述したシステムと同様の制御ユニット１００を示す。システムは、真空圧送サブシステム１０４と、真空圧送サブシステム１０４から排気されたガスを処理するための除害システム１０６とを備える。真空圧送サブシステムは、真空圧送機構１０８と、真空圧送機構１０８を作動させるためのモータ１１０を備える。制御ユニット１００は、モータ１１０の特性をモニタすることにより真空圧送サブシステム１０４の負荷を決定するための手段を備える。ユニットは、さらに、モニタされた真空圧送サブシステムの負荷に応じて除害システム１０６を制御するための手段１１４を備える。決定手段１１２と制御手段１１４は、図８乃至１３を参照した上述の説明のように構成される。制御ユニット１００は、モニタされたモータ１１０の特性に応じて、既存のシステムの除害システムを余分な資源７４を捨てないように制御するように、一つ以上の既存の真空圧送装置に組み込むことができる。

図１乃至７で説明した装置は、システムの累積負荷をモニタするのを可能にし、それに応じてシステムのメンテナンスを行うことを可能にする。図８乃至１４で説明した装置は、真空サブシステムの負荷をモニタするのを可能にし、それに応じて他のサブシステムを制御するのを可能にする。図１乃至７で説明した決定手段及び稼働手段は、各々、図８乃至１４で説明した決定手段及び制御手段と一体にすることができる。このような一体化は、真空ポンプのモータの特性に応じてメンテナンスを稼働させ、且つサブシステムを制御する装置を提供する。

Claims (31)

1. 少なくとも一つの真空圧送機構と、
   前記少なくとも一つの真空圧送機構を駆動するモータと、
   前記真空圧送システムの一定期間にわたる累積負荷を決定するための手段とを備え、該決定するための手段は、前記期間にわたって前記モータの特性をモニタすることにより累積負荷を決定するようになっており、
   さらに、前記累積負荷が予め決定された量を超えたときにメンテナンス作業を開始させるための手段を備える、真空圧送システム。
2. 前記特性は、真空圧送機構を駆動させるためにモータが要求した電力である、請求項１に記載の真空圧送システム。
3. 前記決定手段は、前記電力を決定するためにモータの電流をモニタする、請求項２に記載の真空圧送システム。
4. 前記累積負荷は、一定の期間にわたる作業の間、真空圧送機構によって圧送された流体の流量質量の合計に等しい、請求項１乃至３の何れか１項に記載の真空圧送システム。
5. 前記真空圧送システムの状態は、真空圧送機構によって圧送された流体の質量流量に比例して劣化し、前記予め決定された量は、前記累積負荷が前記予め決定された量を超えたときに前記圧送システムが前記状態に復旧するためにメンテナンス作業を必要とするように予め決定されている、請求項４に記載の真空圧送システム。
6. ウェハーを処理することができる処理チャンバと、
   ウェハーが、処理のために処理チャンバに搬送されるときに通過し、処理の後に処理チャンバから搬送されてくる搬送チャンバとを備え、
   前記真空圧送システムは、
   処理チャンバからガスを排気するための前記第１モータによって駆動される前記第１の真空圧送機構と、
   搬送チャンバからガスを排気するための前記第２モータによって駆動される前記第２真空圧送機構とを備え、
   前記決定手段は、前記第１モータ又は前記第２モータの前記特性をモニタすることによって経時的に前記真空圧送システムの累積負荷を決定する、請求項１乃至６の何れか１項に記載のシステム。
7. 真空排気中、第２真空圧送機構は、搬送チャンバ内の圧力をウェハーが搬送チャンバに導入される第１圧力から、ウェハーが処理のために搬送チャンバから処理チャンバに搬送される第２圧力まで減らし、前記第２モータの前記モニタされる特性は、真空排気を行うごとに増加し、前記第２真空圧送機構が搬送チャンバ内の圧力を減らしていないときに減少し、前記累積負荷は、処理システムによって処理されたウェハーの数であり、前記決定手段は、前記第２モータの前記モニタされた特性の増加回数をカウントすることによって前記累積負荷を決定するように構成されている、請求項６に記載の真空圧送システム。
8. 処理ガスは、処理ステップ中に処理チャンバに導入され、第１真空圧送機構によって処理チャンバから排気され、前記第１モータの前記モニタされた特性は、各々の処理ステップの間増加し、前記第１圧送機構が前記処理チャンバからガスを排気していないときに減少し、前記累積負荷は、複数の処理ステップにわたって第１真空圧送機構によって圧送された処理ガスの質量流量の合計に等しく、前記決定手段は、前記第１モータの前記モニタされた特性の経時的な増加量を決定することにより累積負荷を決定するように構成される、請求項６に記載の真空圧送システム。
9. 前記累積負荷は、時間に対する前記モニタされた特性の積分値に比例し、前記決定手段は、時間に関して前記特性を積分するための積分手段を備える、請求項８に記載の真空圧送システム。
10. 前記第１真空圧送機構及び／又は前記第２真空圧送機構に関連する前記真空圧送機構の状態は、処理システムによって処理されたウェハーの数に比例して劣化し、前記稼働手段は、システムによって処理されたウェハーの数が予め決定された量を超えたときに前記状態を復旧させるためのメンテナンス作業を開始させるように構成されている、請求項７に記載の真空圧送システム。
11. 前記第１真空圧送機構及び／又は前記第２真空圧送機構に関連する前記真空圧送機構の状態は、前記処理チャンバから前記第１真空圧送手段によって排気されたガスの質量流量に比例して劣化し、前記稼働手段は、ガスの前記総質量流量が予め決定された量を超えたときに前記状態を改善するためのメンテナンス作業を開始させるように構成されている、請求項８又は９に記載の真空圧送システム。
12. 前記第１真空圧送機構及び／又は前記第２真空圧送機構に関連する前記真空圧送機構の状態は、処理システムによって処理されたウェハーの数に応じた累積負荷、及び第１真空圧送手段によって前記処理チャンバから排気された処理ガスの総質量流量に応じて劣化し、前記稼働手段は、前記累積負荷が予め決定された量を超えたときにメンテナンス作業を開始させるように構成されている、請求項１０又は１１に記載の真空圧送システム。
13. 前記決定手段は、ガスの総質量流量によって調整されたウェハーの数に応じて前記累積負荷を決定するように構成されている、請求項１２に記載の真空圧送システム。
14. 少なくとも一つの真空圧送機構から離れて配置されたユーザインターフェイスを備え、システムは、前記稼働手段が、前記インターフェイスによってメンテナンス作業の要求を通信できるように構成されている、請求項１乃至１３の何れか１項に記載の真空圧送システム。
15. ブースタポンプが、前記第１真空圧送機構及び／又は前記第２真空圧送機構を構成する、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の真空圧送システム。
16. 真空圧送システム用のメンテナンス検出ユニットであって、
    前記システムは、
    真空圧送機構と、
    前記真空圧送機構を駆動するためのモータと、
    システム制御ユニットとを備え、
    前記メンテナンスユニットは、
    前記モータの特性をモニタすることにより、経時的に前記真空圧送システムの累積負荷を決定するための手段と、
    前記累積負荷が予め決定された量を超えたときに前記システムのメンテナンス作業を開始するための手段と、
    前記決定手段が前記特性をモニタすることができるように、前記検出ユニットが前記制御ユニットと連絡するのを可能にするためのインターフェイスとを備える、メンテナンス検出ユニット。
17. 処理システムであって、該システムの処理チャンバからガスを排気するための真空圧送サブシステムを備え、
    前記真空圧送サブシステムは、
    少なくとも一つの真空圧送機構と、
    前記少なくとも一つの真空圧送機構を駆動するためのモータとを備え、
    前記処理システムは、前記モータの特性をモニタすることによって前記真空圧送機構の負荷を決定するための手段と、
    前記真空圧送機構の前記決定された負荷に応じて前記システム内の少なくとも一つの他のサブシステムを制御するための制御手段とを備える、処理システム。
18. 前記特性は、真空圧送機構を駆動するためにモータによって要求される電力であり、前記電力は、前記真空圧送機構に加わる負荷に比例する、請求項１７に記載の処理システム。
19. 前記決定手段は、前記電力を決定するためにモータの電流をモニタすることができる、請求項１８に記載の処理システム。
20. 前記負荷は、真空圧送機構によって圧送された流体の流量質量である、請求項１７乃至１９に記載の処理システム。
21. 前記決定手段は、真空圧送機構によって圧送される流体の質量流量を決定するように、且つ決定された質量流量を示す信号を前記制御手段に出力するように構成されている、請求項２０に記載の処理システム。
22. 前記制御手段は、前記決定手段からの前記信号を受け取るように、前記真空圧送サブシステムから排気されたガスの質量流量に応じて前記他のサブシステムの作動を制御するように構成されている、請求項２１に記載の処理システム。
23. 前記制御手段は、決定された質量流量が予め決定された経過時間の閾値より小さいとき、前記他のサブシステムによって消費される資源を減らすために、前記他のサブシステムがアイドルモードで作動させるように構成されている、請求項２２に記載の処理システム。
24. 前記制御手段は、決定された負荷が閾値を超えたときに前記サブシステムの作動を稼働させるように構成されている、請求項１７乃至２３の何れか１項に記載の処理システム。
25. 前記真空圧送サブシステムは、ロードロックチャンバを排気するためのものである、請求項１７乃至２４の何れか１項に記載の処理システム。
26. 前記他のサブシステムは、除害システム、冷却器、又は第２真空圧送サブシステムで構成される、請求項１７乃至２５の何れか１項に記載の処理システム。
27. 前記決定手段は、クロック回路及び微分回路を備え、制御部は、コンパレータ及びメモリを備える、請求項１７乃至２６の何れか１項に記載の処理システム。
28. ウェハーを処理することができる処理チャンバと、ウェハーが、処理のために処理チャンバに搬送されるときに通過し、処理の後に処理チャンバから搬送されてくるロードロックチャンバとを備える処理システムであって、
    前記真空圧送サブシステムは、
    処理チャンバからガスを排気するための前記第１モータによって駆動される前記第１真空圧送機構と、
    ロードロックチャンバからガスを排気するための前記第２モータによって駆動される前記第２真空圧送機構とを備え、
    前記決定手段は、
    前記第１モータ及び前記第２モータの前記特性をモニタすることによって前記真空圧送サブシステムの負荷を決定する、処理システム。
29. 減圧ステップで、第２真空圧送機構が搬送チャンバ内の圧力を、ウェハーが搬送チャンバに導入される第１圧力から、ウェハーが処理のために搬送チャンバから処理チャンバに搬送される第２圧力まで減圧し、前記第２モータの前記モニタされる特性は、各々の減圧ステップの間増加し、前記搬送チャンバ内を減圧していないときに減少し、前記決定された特性が閾値より大きくなると、前記制御手段は、前記除害システムを稼働させ、前記特性が予め決定された経過時間にわたって前記閾値よりも小さくなると、前記制御手段は、除害システムがアイドルモードになるようにする、請求項２８に記載の処理システム。
30. 処理ガスは、処理ステップ中に処理チャンバに導入され、第１真空圧送機構によって処理チャンバから排気され、前記第１モータの前記モニタされた特性は、各々の処理ステップの間増加する、請求項２８に記載のシステム。
31. 処理システム用の制御ユニットであって、
    システム内のチャンバからガスを排気するための真空圧送サブシステムを備え、
    前記真空圧送サブシステムは、
    真空圧送機構と、
    前記真空圧送機構を駆動するためのモータとを備え、
    前記制御ユニットは、
    前記モータの特性をモニタすることによって前記真空圧送サブシステムの負荷を決定するための手段と、
    決定された前記真空圧送サブシステムの負荷に応じて前記システム内の少なくとも一つの他のサブシステムの作動を制御するための手段とを備える、制御ユニット。

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