KR102381332B1 - 진공압 제어 밸브를 사용하는 예측 진단 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

교정을 사용하여 진공 시스템의 진단 표시를 제공하는 진공 시스템의 밸브 교정은, 밸브의 컨덕턴스를 각도 밸브 위치의 함수로서 측정하는 것, 및 밸브의 동작 동안 사용하기 위한 컨덕턴스 교정 맵 또는 함수를 생성하는 것을 포함한다. 실제 각도 밸브 위치는, 수신된 설정점 각도 밸브 위치, 및 측정된 밸브 컨덕턴스와 컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 미리 정의된 메트릭 간의 차에 기초하여 설정된다. 실제 시스템 컨덕턴스, 및 실제 시스템 컨덕턴스와 시스템에 대한 기준 시스템 컨덕턴스 간의 차를 결정한다. 시스템의 고장의 진단 표시는, 밸브의 실제 각도 밸브 위치, 및 실제 시스템 컨덕턴스와 시스템에 대한 기준 시스템 컨덕턴스 간의 차에 기초하여 생성된다.

Description

진공압 제어 밸브를 사용하는 예측 진단 시스템 및 방법 {PREDICTIVE DIAGNOSTICS SYSTEMS AND METHODS USING VACUUM PRESSURE CONTROL VALVES}
본 개시 내용은, 진공압 제어 밸브에 관한 것으로서, 구체적으로는, 진공압 제어 밸브와 관련하여 예측 진단을 사용하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
예를 들어 반도체 처리 시스템과 같은 통상적인 진공 기반 처리 시스템은, 처리 챔버를 통한 유체의 흐름을 제어하도록 처리 챔버의 하류에 위치하는 하나 이상의 밸브와 진공 펌프를 종종 포함한다. 챔버를 통해 흐르는 이들 유체는, 예를 들어, 챔버 내의 반도체 웨이퍼를 에칭 또는 코팅하는 데 사용되는 반응성 가스를 포함할 수 있다. 진공 펌프는 밸브의 상류 위치와 밸브의 하류 위치 간에 압력 차를 생성한다. 챔버를 통한 흐름은, 밸브가 개방되고/폐쇄되는 정도를 변경하여 밸브의 컨덕턴스를 가변함으로써 제어된다.
버터플라이 밸브는, 반도체 제조 시스템에 사용되는 것과 같은 진공압 제어 시스템에 일반적으로 사용된다. 버터플라이 밸브 또는 "플래퍼 밸브"(flapper valve)는, 통상적으로 밸브 하우징을 통과하는 통로 내에 동축으로 배치된 얇은 플래퍼를 포함한다. 플래퍼는, 통로를 가로질러 측방향으로 연장되는 회전가능한 밸브 샤프트에 의해 밸브 조립체에 고정된다. 밸브 샤프트의 회전은 밸브 하우징에 대한 플래퍼의 위치를 제어한다. 버터플라이 밸브의 컨덕턴스는, 개방 위치(100% 개방)와 폐쇄 위치(0% 개방) 간에 플래퍼의 위치를 가변함으로써 제어된다.
이러한 처리 시스템에서, 시간 경과에 따라 다양한 인자가 시스템 성능을 열화시킬 수 있다. 예를 들어, 침착 도구에 있어서, 침착 부산물은 밸브 및/또는 펌핑 라인에 축적될 수 있다, 이러한 축적은 진공 시스템의 하나 이상의 구성요소의 유체 컨덕턴스를 변경할 수 있다. 또한, 플래퍼와 밸브 본체 간의 가요성 밀봉부는 시간 경과에 따라 마모될 수 있으며, 이는 또한 진공 시스템, 및 특히 밸브의 컨덕턴스 성능을 변경할 수 있다.
제1 양태에 따르면, 진공 시스템의 밸브를 교정(calibrate)하는 방법을 제공한다. 이 방법에 따르면, 밸브의 컨덕턴스를 각도 밸브 위치(angular valve position)의 함수로서 측정한다. 밸브를 위한 컨덕턴스 맵 또는 함수는, 측정된 밸브 컨덕턴스를 컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 미리 정의된 메트릭과 비교함으로써 결정된다. 컨덕턴스 교정 맵 또는 함수는, 밸브의 동작 동안 사용하도록 저장된다.
측정된 밸브 컨덕턴스와 컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 미리 정의된 메트릭 간의 차는, 컨덕턴스 맵 또는 함수를 결정하는 데 사용될 수 있다. 동작 중에, 밸브의 원하는 컨덕턴스에 기초하는 설정점 각도 밸브 위치가 수신될 수 있다. 밸브의 실제 각도 밸브 위치는, 수신된 설정점 각도 밸브 위치, 및 측정된 밸브 컨덕턴스와 컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 미리 정의된 메트릭 간의 차에 기초하여 설정될 수 있다. 실제 시스템 컨덕턴스, 및 실제 시스템 컨덕턴스와 시스템에 대한 기준 시스템 컨덕턴스 간의 차가 결정될 수 있다. 시스템의 고장의 진단 표시는, 밸브의 실제 각도 밸브 위치, 및 실제 시스템 컨덕턴스와 시스템에 대한 기준 시스템 컨덕턴스 간의 차에 기초하여 생성될 수 있다. 저-컨덕턴스 밸브(low-conductance valve)에서, 실제 각도 밸브 위치가 상대적으로 낮고 실제 시스템 컨덕턴스가 기준 시스템 컨덕턴스보다 큰 경우, 진단 표시는, 저-컨덕턴스 밸브의 플래퍼 밀봉부가 마모되었음을 나타낼 수 있다. 비밀봉 밸브(non-sealing valve)에 있어서, 실제 각도 밸브 위치가 상대적으로 낮고 실제 시스템 컨덕턴스가 기준 시스템 컨덕턴스보다 작은 경우, 진단 표시는, 침착 부산물이 밸브의 밸브 벽과 플래퍼 중 적어도 하나 상에 축적되었음을 나타낼 수 있다. 상대적으로 낮은 각도 밸브 위치는 20도 미만일 수 있다. 저-컨덕턴스 밸브에 있어서, 실제 각도 밸브 위치가 비교적 높고 실제 시스템 컨덕턴스가 기준 시스템 컨덕턴스보다 작은 경우, 진단 표시는, 시스템의 도관 내의 부분적 막힘과 시스템의 펌프 열화 중 적어도 하나일 수 있다. 비밀봉 밸브에 있어서, 실제 각도 밸브 위치가 비교적 높고 실제 시스템 컨덕턴스가 기준 시스템 컨덕턴스보다 작은 경우, 진단 표시는, 시스템의 도관 내의 부분적 막힘과 시스템의 펌프 열화 중 적어도 하나일 수 있다. 상대적으로 높은 각도 밸브 위치는 50도를 초과할 수 있다.
다른 일 양태에 따르면, 밸브를 사용하여 진공 시스템에서 진단 표시를 제공하는 방법을 제공한다. 이 방법에 따르면, 밸브의 원하는 컨덕턴스에 기초하는 설정점 각도 밸브 위치가 수신된다. 밸브의 실제 각도 밸브 위치는, 수신된 설정점 각도 밸브 위치, 및 측정된 밸브 컨덕턴스와 컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 미리 정의된 메트릭 간의 차에 기초하여 설정된다. 실제 시스템 컨덕턴스, 및 실제 시스템 컨덕턴스와 시스템에 대한 기준 시스템 컨덕턴스 간의 차가 결정된다. 시스템의 고장의 진단 표시는, 밸브의 실제 각도 밸브 위치, 및 실제 시스템 컨덕턴스와 시스템에 대한 기준 시스템 컨덕턴스 간의 차에 기초하여 생성된다.
저-컨덕턴스 밸브에 있어서, 실제 각도 밸브 위치가 비교적 낮고 실제 시스템 컨덕턴스가 기준 시스템 컨덕턴스보다 큰 경우, 진단 표시는, 저-컨덕턴스의 플래퍼 밀봉부가 마모되었음을 나타낼 수 있다. 비밀봉 밸브에 있어서, 실제 각 밸브 위치가 비교적 낮고 실제 시스템 컨덕턴스가 기준 시스템 컨덕턴스보다 작은 경우, 진단 표시는, 침착 부산물이 밸브의 밸브 벽과 플래퍼 중 적어도 하나 상에 축적되었음을 나타낼 수 있다. 비교적 낮은 각도 밸브 위치는 20도 미만일 수 있다. 저-컨덕턴스 밸브에 있어서, 실제 각도 밸브 위치가 비교적 높고 실제 시스템 컨덕턴스가 기준 시스템 컨덕턴스보다 작은 경우, 진단 표시는, 시스템의 도관 내의 적어도 부분적 막힘과 시스템의 펌프 열화 중 적어도 하나일 수 있다. 비밀봉 밸브에 있어서, 실제 각도 밸브 위치가 비교적 높고 실제 시스템 컨덕턴스가 기준 시스템 컨덕턴스보다 작은 경우, 진단 표시는, 시스템의 도관 내의 적어도 부분적 막힘과 시스템의 펌프 열화 중 적어도 하나일 수 있다. 비교적 높은 각도 밸브 위치는 50도를 초과할 수 있다.
본 개시 내용은, 진공 시스템의 밸브를 교정하는 방법 및 밸브를 사용하여 진공 시스템에서 진단 표시를 제공하는 방법을 제공함으로써 최종 사용자가 컨덕턴스 곡선의 어느 부분이 변하는지를 관찰하는 것에 의해 밸브 오염, 플래퍼 밀봉부 마모, 포어 라인 막힘, 및/또는 펌프 열화와 같은 결함을 진단할 수 있다.
본 개시 내용은, 본 개시 내용의 실시예의 비제한적인 예로서 언급되는 복수의 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명에서 더 설명하며, 이러한 도면에서 유사한 참조 번호는 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 유사한 여러 개의 밸브에 대한 컨덕턴스 대 밸브 위치의 그래프를 포함한다.
도 2는 예시적인 실시예에 따라 처리 시스템의 개략적 블록도를 포함한다.
도 3a는 예시적인 실시예에 따라 밸브 조립체의 개략도를 포함한다.
도 3b는 예시적인 실시예에 따라 도 3a의 밸브 조립체의 개략적 측면도를 포함한다.
도 4는 예시적인 실시예에 따라 플래퍼 밸브 조립체에 대한 컨덕턴스 대 샤프트 위치의 그래프를 포함한다.
도 5는 도 4의 그래프에 대응하는 테이블을 포함한다.
도 6은, 마모된 플래퍼 밀봉부의 경우를 예시하는, 예시적인 저-컨덕턴스 플래퍼 밸브에서의 컨덕턴스 대 플래퍼 위치의 그래프를 포함한다.
도 7은, 밸브 본체 벽 또는 플래퍼 상의 침착물의 축적의 경우를 예시하는, 예시적인 비밀봉 플래퍼 밸브에서의 컨덕턴스 대 플래퍼 위치의 그래프를 포함한다.
도 8은, 펌핑 라인의 막힘 또는 펌프 열화의 경우를 예시하는, 예시적인 저-컨덕턴스 플래퍼 밸브에서의 컨덕턴스 대 플래퍼 위치의 그래프를 포함한다.
도 9는, 펌핑 라인의 막힘 또는 펌프 열화의 경우를 예시하는, 예시적인 비밀봉 플래퍼 밸브에서의 컨덕턴스 대 플래퍼 위치의 그래프를 포함한다.
본원에서 설명하는 실시예들은, 예를 들어, 폐루프 압력 제어 동안, 명령받은 위치가 외부에서 또는 내부에서 공급된 것인지 여부에 관계없이, 컨덕턴스 대 명령받은 밸브의 밸브간 반복성, 예컨대 플래퍼 위치를 제공한다. 실시예들은, 각 밸브가 밸브에 제공된 명령의 함수와 동일한 성능을 제공하기 때문에, 챔버 매칭과 카피-익젝트(copy-exact) 요건을 지원한다.
일부 예시적인 실시예에 따르면, 밸브를 교정하기 위한 방법은, 밸브의 컨덕턴스를 밸브 위치의 함수로서 측정하는 단계, 및 측정된 밸브 컨덕턴스를 컨덕턴스 대 밸브 위치의 미리 정의된 메트릭과 비교함으로써 밸브에 대한 컨덕턴스 교정 맵 또는 함수를 결정하는 단계를 포함한다. 이 방법은, 또한, 밸브 동작 중에 사용하기 위한 컨덕턴스 맵 또는 함수를 저장하는 단계를 포함한다.
유체 컨덕턴스는, 유체가 구조물이나 물질을 통해 얼마나 효과적으로 이동하는지를 측정하는 것이다. 진공 시스템에서, 파이프 또는 도관을 통과하는 유체의 컨덕턴스(C)는 아래의 관계식에 의해 결정된다.
Figure 112021080073117-pat00001
여기서, Q는 도관을 통과하는 유체의 총 질량 유량이고, P1은 상류 압력이고, P2는 하류 압력이다.
밸브의 컨덕턴스는 통상적으로 개방 위치와 폐쇄 위치 간에 밸브 개방을 변경함으로써 제어된다. 밸브 성능은 통상적으로 공칭, 최소, 및 최대 예상 성능에 기초하여 제조업체에 의해 보고된다. 그러나, 밸브의 실제 컨덕턴스는 상이한 밸브들 간에 크게 다를 수 있다. 밸브가 개방되거나 폐쇄되는 정도와는 다른, 밸브의 많은 특성은 실제 컨덕턴스 성능에 영향을 미친다. 예를 들어, 구성요소들의 기계적 허용오차 및 구성요소들의 조립시 변동은, 한 밸브에 대한 다른 한 밸브의 컨덕턴스 변동에 크게 기여할 수 있다. 부품들은 정밀 측정 규격에 기초하여 선택될 수 있고 조립체는 엄격한 허용오차를 달성하도록 맞춤화될 수 있지만, 생산 환경에서 이렇게 하는 것은 실용적이지 않다.
도 1은 유사한 몇 개의 밸브에 대한 컨덕턴스 대 밸브 위치의 플롯이다. Y축은, 밀리토르당 표준 입방 센티미터 단위로 되어 있으며, 밸브에 대한 상류 위치와 하류 위치 간의 압력 차에 해당한다. X축은, 밸브의 개방 퍼센트(%)의 단위로 되어 있으며, 0% 개방인 폐쇄와 100% 개방 간에 가변한다. 곡선(104)은 전형적인 밸브의 최대 예상 컨덕턴스이고, 곡선(108)은 밸브의 최소 예상 컨덕턴스이다. 곡선(116)은 생산된 밸브들의 뱃치(batch) 내의 예시적인 밸브에 대한 컨덕턴스이고, 곡선(112)은 뱃치 내의 밸브들에 대한 전형적인 컨덕턴스 성능을 도시한다.
반도체 제조업체는 종종 동일한 기능을 수행하는 다수의 처리 시스템, 즉, 툴을 보유한다. 제조업체는, 최소한의 교정 또는 설정으로, 특히 초기 툴 설치 및 커미셔닝에 있어서 각 시스템이 동일한 방식으로 동작할 것으로 예상한다. 예를 들어, 제조업체는, 설치 또는 서비스 간격 동안 각 밸브를 교정할 필요 없이 동일한 프로세스 레시피를 사용하여 밸브의 컨덕턴스를 제어할 수 있을 것으로 기대한다. 또한, 제조업체는, 특정된, 명령받은, 또는 보고된 위치에 대하여 각 밸브가 동일한 컨덕턴스를 제공할 것으로 기대한다. 예를 들어, 최대 컨덕턴스(곡선(104))와 최소 컨덕턴스(곡선(108)) 간의 컨덕턴스의 가능한 변동은, 많은 응용분야에서 요구되는 것보다 크다. 일반적으로, 각 밸브는 밸브의 명령받은 또는 보고된 위치의 함수와 동일한 컨덕턴스로, 예를 들어, 컨덕턴스 곡선(116)으로 즉, 이 경우에는 % 개방으로 동작하는 것이 바람직하다. 본원에 설명하는 실시예들은, 명령받은 위치에 응답하여 각 밸브가 공지된 컨덕턴스를 제공하는 방법을 제공한다.
도 2는 예시적인 실시예에 따라 처리 시스템(200)의 개략적 블록도를 포함한다. 처리 시스템(200)은, 프로세스 챔버(230)의 출력에 결합된 도관(204)을 포함하는 프로세스 챔버(230)를 포함한다. 시스템(200)은, 또한, 도관(204)의 출구(206)에 결합된 밸브 조립체(212)를 포함한다. 밸브 조립체(212)는, 또한, 제2 도관(208)의 입구(210)에 결합된다. 시스템(200)은, 또한, 제2 도관(208)에 결합된 펌프(224)를 포함한다. 펌프(224)는, 도관(208)으로부터 유체를 도출하여 밸브 조립체(212)의 상류 위치(214)와 밸브 조립체(212)의 하류 위치(218) 간의 압력 차를 생성한다.
시스템(200)은, 또한, 밸브 조립체(212)에 동작가능하게 연결된 액추에이터(216)를 포함한다. 액추에이터(216)는, 밸브 조립체(212)의 동작을 제어하여, 예를 들어, 도관(204)으로부터 밸브 조립체(212)를 통해 도관(208)으로 향하는 유체의 흐름을 가변한다. 일부 실시예에서, 밸브 조립체(212)는 버터플라이 밸브를 포함하고, 액추에이터(216)는, 밸브 조립체(212)를 통과하는 통로에 대해 밸브 조립체(212) 내의 플래퍼의 위치를 변경한다. 이러한 방식으로, 액추에이터(216)는, 밸브가 개방/폐쇄되는 정도를 변경함으로써 밸브 조립체(212)의 컨덕턴스에 영향을 미친다. 시스템(200)은, 또한, 플래퍼가 동작 중에 변화할 때 플래퍼의 위치를 측정하는 밸브 위치 센서(220), 예를 들어 광학적 또는 기계적 인코더를 포함할 수 있다.
도 3a와 도 3b는 예시적 실시예에 따른 밸브 조립체(300)의 개략도이다. 밸브 조립체(300)는 플래퍼 밸브 조립체이고 플래퍼(304)를 포함한다. 플래퍼(304)는, 밸브 조립체(300)의 통로(312)를 가로질러 측방향으로 연장되는 회전가능한 밸브 샤프트(308)에 의해 밸브 조립체(300)에 고정된다. 밸브 샤프트(308)의 회전은 점선 화살표(316)로 도시되어 있다. 예를 들어, 도 2의 액추에이터(216)에 의한 밸브 샤프트(308)의 회전은, 밸브 조립체(300)의 통로(312)에 대한 플래퍼(304)의 위치를 제어한다. 밸브 조립체(300)의 컨덕턴스는, 개방 위치와 (도 3b에서 100% 폐쇄로 도시된) 폐쇄 위치 간에 플래퍼(304)의 위치를 가변함으로써 제어된다.
도 2를 참조해 보면, 시스템(200)은 또한 액추에이터(216)에 동작가능하게 연결된 제어 시스템(228)을 포함한다. 제어 시스템(228)은 신호를 액추에이터(216)에 제공하고 다양한 입력 신호를 수신한다. 제어 시스템(228)은 밸브 조립체(212)를 제어하도록 액추에이터(216)의 동작을 제어한다. 제어 시스템(228)은 모션 제어기(232) 및 선택적으로 압력 제어기(236)를 포함한다. 일 실시예에서, 모션 제어기(232)는, 다양한 신호와 정보를 수신하고 다양한 신호와 정보를 출력하며, 모션 제어 신호들을 액추에이터(216)에 출력한다. 선택적인 압력 제어기(236)는, 일부 실시예에서, 밸브 조립체(212)의 플래퍼의 위치를 가변함으로써 프로세스 챔버(230) 내의 압력을 제어하기 위해 액추에이터(216)에 제공되는 제어 신호를 계산하도록 모션 제어기(232)와 함께 사용된다. 압력은, 예를 들어, 프로세스 챔버(230)에 결합된 압력 변환기(240)를 사용하여 측정될 수 있다.
일부 구현예에서, 밸브 조립체, 예컨대, 밸브 조립체(212)는 프로세스 챔버(230)로부터 나가는 가스의 컨덕턴스를 제어하는 데 사용된다. 가스는 도관(204)을 따라 밸브 조립체(212)를 통해 이동한다. 이어서, 가스는 도관(208)을 통해 안전한 폐기를 위해 리클레임 시스템(256)으로 이동한다. 명령 설정점(244)(이 실시예에서는 위치 설정점)이 제어 시스템(228)에 제공된다. 위치 설정점(244)은, 밸브 조립체(212)를 통과하는 통로에 대한 밸브 조립체(212) 내의 플래퍼의 원하는 위치이다. 위치 설정점(244)은, 통상적으로 특정 흐름 컨덕턴스가 달성되도록 프로세스 챔버(230)를 위해 의도한 처리 단계들의 특정 세트에 대하여 미리 결정된다. 일부 실시예에서, 위치 설정점(244)은, 원하는 플래퍼 밸브 위치에 비례하는 0 내지 10볼트의 DC 아날로그 신호이고, 0볼트는 완전 폐쇄에 해당하고, 10볼트는 완전 개방에 해당한다. 대체 실시예에서는 대체 신호가 사용된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 신호는, 원하는 플래퍼 위치에 비례하는 값을 갖는 디지털 신호, 또는 통로에 대한 플래퍼의 위치를 증분 또는 감분하도록 제어 시스템이 사용하는 디지털 신호이다.
동작시, 가스는 가스 입구(252)를 통해 프로세스 챔버(230)에 제공되고, 제어 시스템(228)의 모션 제어기(232)는 위치 설정점(244)을 수신하여 밸브 조립체(212) 내의 플래퍼의 실제 위치와 비교한다. 플래퍼의 실제 위치에 대응하는 신호(260)는 밸브 위치 센서(220)에 의해 제어 시스템(228)에 제공되지만, 일부 실시예에서, 실제 위치는 모션 제어기에 의해 액추에이터에 제공된 이전 (개방 루프) 위치 명령으로부터 도출될 수 있다. 모션 제어기(232)는 위치 설정점(244)과 실제 위치 신호(260) 간의 에러를 계산한다. 이어서, 모션 제어기(232)는, 에러가 제로로 될 때까지(또는 원하는 임계값 미만으로 될 때까지) 플래퍼 위치를 변경하기 위한 명령 신호를 액추에이터(216)에 출력한다. 모션 제어기(232)는 플래퍼의 이동에 필요한 특성, 예를 들어, 플래퍼 위치, 속도, 오버슈트 등을 갖는 신호를 출력한다.
밸브 조립체(212)는, 각각의 밸브 조립체의 제조 상의 변동 때문에 원하는 위치 설정점(244)에 대응하는 위치를 달성한 후에 원하는 밸브 컨덕턴스를 제공하지 않을 수 있다. 이는, 또한, 챔버(230), 펌프(224), 도관/라인(204, 208), 밸브 본체, 및/또는 플래퍼와 같은 시스템(200)의 다양한 구성요소 상의 침착 부산물의 축적 동의 시스템 사용과 마모 인자, 마모된 플래퍼 밀봉부, 도관/라인(204, 208) 내의 막힘, 및/또는 펌프(224) 열화로 인한 것일 수 있다. 밸브 조립체의 변동으로 인해 밸브 조립체(212)의 컨덕턴스가 변동하게 된다. 따라서, 제어 시스템(228)이 위치 설정점(244)을 수정하여 제어 시스템(228)에 의해 액추에이터(216)에 제공되는 신호가 밸브 조립체(212)의 컨덕턴스의 변동을 고려하도록 하는 것이 바람직하다.
도 4는 예시적인 실시예에 따라 플래퍼 밸브 조립체에 대한 컨덕턴스 대 샤프트 위치의 그래프를 포함한다. Y축은 컨덕턴스이며, X축은 0%(완전히 폐쇄됨) 내지 100%(완전히 개방됨) 범위에 걸친 위치들에 대한 샤프트 위치이다. 곡선(404)은 샤프트 위치의 함수로서의 밸브의 바람직한 컨덕턴스이다. 각각의 밸브는 본원에서 설명하는 변동 때문에 이러한 특정 컨덕턴스 성능을 제공하지 않는다. 곡선(408)은 곡선(404)에 의해 도시된 원하는 컨덕턴스와 매칭하지 않는 특정 밸브의 컨덕턴스이다.
도 5는 도 4의 플롯에 대응하는 표(500)이다. 표(500)의 컬럼 A는 샤프트 위치이다(명료하게 예시하도록 값의 일부만 제공되어 있다). 값은 0% 개방(완전히 폐쇄됨)에서 35% 개방까지, 95% 개방에서 100% 개방(완전히 열림)까지 제공된다. 표(500)의 컬럼 B는, 열은, 골든 유닛(golden unit)이라고도 하는 (도 4의 곡선(404)에 대응하는) 밸브의 원하는 성능에 대한 컨덕턴스이다. 표(500)의 컬럼 C는 특정 밸브(도 4의 곡선(408)에 대응하는) 특정 밸브의 성능에 대한 컨덕턴스이다.
예를 들어, 특정 밸브가 10% 개방(화살표 504)의 샤프트 위치로 명령을 받으면, 10.02(컬럼 B, 화살표 508)의 원하는 컨덕턴스가 아니라 1.02(컬럼 C, 화살표 512)의 컨덕턴스를 제공한다. 따라서, 밸브 조립체(212)가 10.02의 바람직한 컨덕턴스를 제공하기 위해, 제어 시스템(228)은, 밸브 위치가 10%와는 상이한 밸브 위치에 있게끔 명령을 받도록 상이한 신호를 액추에이터(216)에 출력해야 한다. 따라서, 액추에이터(216)는, 특정 밸브에 대한 10.02(화살표 516)의 컨덕턴스를 달성하도록 특정 밸브의 밸브 위치를 약 31.62(화살표 516)로 이동시켜야 한다. 표(500)의 컬럼 D(컨덕턴스 교정 인자)의 값은, 밸브 조립체(212)가 도 4의 곡선(404)의 원하는 컨덕턴스를 제공하도록 액추에이터(216)가 밸브 조립체(212)를 배치해야 하는 위치이다. 일부 실시예에서, 컬럼 D의 값은 제어 시스템(228)의 룩업 테이블에 저장되고, 재어 시스템(228)은, 사용자에 의해 제공되는 위치 설정점(244)에 응답하여, 신호를 액추에이터(216)에 출력하여 밸브 조립체(212)의 밸브 위치를 달성한다.
본 실시예에서, 제어 시스템(228) 은, 실제 밸브 위치(264)(위치 신호(260)와 동일함)와 컨덕턴스 매칭 위치 신호(268)를 포함하는 다양한 신호를 출력한다. 예시적인 일부 실시예에서, 컨덕턴스 매칭 위치 신호(268)는 컨덕턴스 설정점(244)과 동일하다. 따라서, 본 개시 내용의 방안은, 밸브가 생성하는 실제 컨덕턴스와는 달리 알려져 있으며 반복가능한 위치 출력 변수를 갖추어 최종 사용자 요구를 충족시킨다. 밸브가 폐루프 압력 제어를 제공하는 경우, 최종 사용자는, 통상적으로 밸브로부터 보고되는 위치를 감시하여, 미국 캘리포니아주 토랜스에 소재하는 SPC Company에 의해 제조 및 판매되는 밸브에 연관된 제어, 예를 들어, 공지되어 있는 SPC 제어를 가능하게 한다. 대조적으로, 기존의 밸브는 통상적으로 밸브의 플래퍼의 실제 샤프트 위치만을 보고한다. 예시적인 실시예의 컨덕턴스 매칭 위치 신호(268)는, 동작 중인 모션 제어 시스템으로부터 알려져 있는 실제 샤프트 위치를 감지함으로써 생성된다. 본원에서 설명하는 내부 교정 데이터로부터, 밸브에 의해 제공되는 실제 컨덕턴스가 결정된다. 밸브는, "골든" 밸브의 컨덕턴스 대 위치의 저장된 기준 표를 참조하고, 컨덕턴스 매칭 위치 신호(268)로 컨덕턴스 매칭 위치를, "골든" 밸브가 그 순간에 제공하는 컨덕턴스를 생성하였을 위치로서 보고한다.
예시적인 실시예에 따르면, 밸브가 위치 제어기로서 사용될 때, 컨덕턴스 매칭 위치 신호(268)는 컨덕턴스 설정점(244)과 동일한 컨덕턴스 매칭 위치에 관련된다. 밸브가 압력 제어기로서 사용될 때, 컨덕턴스 매칭 위치는, 컨덕턴스 설정점(244)이 이 경우 압력 설정점 명령이므로, 컨덕턴스 설정점(244)과 같지 않다. 대신, 이 경우에, 컨덕턴스 매칭 위치 신호(268)가 전술한 방안에 따라 상세히 생성된다.
대안으로, 컬럼 D의 값은, 액추에이터(216) 또는 밸브 조립체(212) 내의 메모리, 예를 들어, 룩업 테이블에 저장될 수 있고, 명령 설정점(244)에 응답하여 밸브의 동작을 보정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서는, 컬럼 D의 값들을 명령받은 설정점(244) 값들의 함수로서 근사화하는 식이 생성되어, 룩업 테이블이 요구되지 않는다. 오히려, 제어 시스템(228)은, 명령받은 설정점 값(244)의 함수인 식에 기초하여 액추에이터(216)에 제공할 신호를 결정한다. 식은, 예를 들어, 보간 또는 곡선 맞춤 기술에 의해 생성될 수 있다.
도 5의 표(500)의 컬럼 E는, 주어진 샤프트 위치에 대하여 특정 밸브와 동일한 컨덕턴스를 생성하도록 골든 유닛이 있을 위치이다. 선택적 압력 제어기(236)가 활성 상태이고 폐루프 제어 중에 밸브 조립체(212)의 샤프트 위치가 수정되면, "골든" 밸브가 밸브에 의해 전달되는 실제 컨덕턴스를 생성할 등가 위치를 출력하도록 컬럼 E가 사용된다.
전술한 바와 같이, 상세히 전술한 바와 같은 처리 시스템에서, 다양한 인자는 시간 경과에 따라 시스템 성능을 열화시킬 수 있다. 예를 들어, 침착 도구에 있어서, 침착 부산물은, 밸브에 및/또는 펌핑 라인, 즉 배관/도관에 축적될 수 있다. 이러한 축적으로 인해, 펌핑 라인 직경 및/또는 펌프 성능이 감소될 수 있고, 진공 시스템의 하나 이상의 구성요소의 유체 컨덕턴스가 변할 수 있으며, 또한, 펌핑 속도가 감소될 수 있다. 이러한 열화에 응답하여, 비밀봉 밸브에서, 밸브는 보다 넓은 밸브 개방 위치로 설정함으로써 보상될 수 있다. 또한, 비밀봉 밸브에서, 이러한 침착 축적은, 플래퍼와 밸브 보어 또는 흐름 통로의 벽 간의 갭을 감소시킬 수 있으며, 따라서 일부 경우에는 밸브 컨덕턴스를 제로 컨덕턴스 근처의 값으로 감소시킬 수 있다. 이 경우, 밸브는, 보다 작게, 즉, 더 작은 밸브 각도로 설정함으로써 보상될 수 있다. 밸브 본체의 벽과 플래퍼 사이에서 플래퍼의 외측 에지에 가요성 밀봉부가 제공되는 밀봉 밸브의 경우에, 시간 경과에 따라 보어 또는 통로가 마모될 수 있어서, 진공 시스템의 컨덕턴스 성능을 또한 변경할 수 있다. 이 경우, 침착 축적 및/또는 밸브 밀봉 마모는, 정상적인 밸브 각도 설정에서 밸브가 제로 컨덕턴스에 도달하는 것을 막을 수 있다. 이 경우, 밸브는, 밸브를 더 폐쇄함으로써, 즉, 더 작은 밸브 각도를 설정함으로써 보상될 수 있다. 따라서, 본 개시 내용에 따르면, 이러한 모든 경우에서, 밸브 위치는 시스템의 하나 이상의 구성요소에서의 열화 정도에 상관될 수 있다.
예시적인 일부 실시예에 따르면, 컨덕턴스 매칭 위치 신호(268)는, 최종 사용자가 챔버 매칭 및 결함 검출 및 다른 결함있는 구성요소의 분류를 위한 예측 진단 변수로서의 스로틀 밸브 위치를 사용할 수 있게 하는 위치 보고 기술로서 사용된다. 이 방안은, 밸브가 생성하는 실제 컨덕턴스와는 달리, 알려져 있으며 반복가능한 위치 출력 변수를 갖추어서 일반적으로 표현되는 최종 사용자 요구를 충족시킨다.
또 다른 유용한 출력은 "% 컨덕턴스"이다. 이 변수는, 테스트 조건들의 특정 세트 하에 각 위치에서 밸브에 의해 생성되는 N2 등가 컨덕턴스(l/s)이다. 변수 % 컨덕턴스는, 특정된 조건들 하에서 표준 가스, 예를 들어, N2에 대한 정규화된 출력이다. 일례로, 제공된 밸브 크기에 대해, N2에 대한 100% 개방 컨덕턴스는 100 l/s일 수 있다. 80% 개방시, 컨덕턴스는 90 l/s 등일 수 있다. 이러한 예시적인 예에서, 밸브가 물리적으로 100% 개방되고 100 l/s 컨덕턴스를 제공하면, "% 컨덕턴스" 출력은 100%로 된다. 밸브가 물리적으로 80% 개방되고 90 l/s를 제공하면, "% 컨덕턴스" 출력은 90%로 된다. "컨덕턴스"가 아니라 "% 컨덕턴스"로 표현하는 이유는, 최종 사용자가 밸브를 많은 상이한 가스 및 가스 혼합물과 함께 사용할 수 있고 측정된 컨덕턴스가 가스 유형의 함수이기 때문이다. 따라서 정규화된 "% 컨덕턴스"를 위해, 출력을 절대 단위(l/s)로서 생성하는 것을 피하게 된다. 이러한 특징은, 밸브가 알려진 교정된 성능을 제공하고 있음을 검증하는, 전달가능하며 반복가능한 표준을, 사용자에게 제공한다. 이 컨덕턴스는 주요 변수로서 중요할 수 있지만, 컨덕턴스 대 위치에 밸브간 변동성이 여전히 존재한다. 반면, 컨덕턴스 대 컨덕턴스 매칭 위치는 매우 엄격한 밸브간 반복성을 갖는다.
"스텝 카운트 기반 위치"와 "인코더 기반 위치"의 더욱 통상적인 위치 보고 변수는 밸브에서 사용할 수 있다. 이에 따라, 최종 사용자가 실제 샤프트 위치 대 컨덕턴스의 이차 종속성(존재하는 경우)을 감시할 수 있다. 그러나, 보고된 위치 대 컨덕턴스에 대한 일차 밸브간 반복성의 주요 이점은 전술한 컨덕턴스 매칭 위치를 통해 충족된다.
하류측 압력 제어 시스템의 압력 동역학은 다음과 같이 기술될 수 있다.
Figure 112021080073117-pat00002
여기서,
Vchamber는 챔버 볼륨,
Pchamber는 챔버 내의 압력,
Ppump는 펌프 입력에서의 압력,
Qinlet은 입구 가스 흐름,
Ssystem은 결합된 시스템 컨덕턴스이다.
정상적인 상황 하에서, 펌프에서의 압력은, 챔버 내에서 제어되는 압력보다 상당히 낮고 따라서 무시할 수 있다.
결합된 시스템 컨덕턴스(Ssystem)는, 챔버, 밸브, 포어 라인(도관) 및 펌프와 같은 하류측 압력 제어 시스템을 구성하는 요소들인, 챔버, 밸브, 포어 라인(도관), 및 펌프의 개별 컨덕턴스들의 직렬 연결이라고 설명할 수 있다.
Figure 112021080073117-pat00003
여기서,
Cchamber는 챔버 컨덕턴스,
Cforeline은 포어 라인 컨덕턴스,
Cpump는 펌프의 컨덕턴스(펌핑 속도),
Cvalve는 스로틀 밸브 컨덕턴스이다.
밸브 컨덕턴스(Cvalve)는 0% 개방과 100% 개방 간에 가변하는 밸브 각도(θ)의 매우 비선형적인 함수이다.
Figure 112021080073117-pat00004
통상적인 하류측 압력 제어 응용분야에 있어서, 다양한 시스템 구성요소 간에 다음의 관계가 성립될 것이다.
경우 I: θ<10% 개방, 즉, 비교적 작은 밸브 각도. 이 경우, 시스템 컨덕턴스는 밸브 컨덕턴스에 의해서만 제어되며, 즉, 아래와 같다.
Figure 112021080073117-pat00005
이 경우, 식 (3)은 아래와 같이 근사치로서 다시 표현될 수 있다.
Figure 112021080073117-pat00006
이 관계를 고려하면, 일반적으로 사용가능한 변수인 시스템 컨덕턴스(Ssystem)와 밸브 각도에 대한 지식을 기반으로 시스템 진단을 수행할 수 있다. 그 결과, 작은 밸브 각도의 경우, Ssystem의 임의의 상당한 변동은 밸브 컨덕턴스의 변화로 인한 것일 수 있다. 특히, (F-밀봉부, Q-밀봉부 등과 같은) 저-컨덕턴스 스로틀 밸브의 경우, 밀봉 요소의 손상 또는 마모는, 도 6에 도시된 바와 같이 더 높은 시스템 컨덕턴스를 초래할 것이며, 밸브 상태의 현장(in-situ) 진단에 사용될 수 있다.
도 6은, 마모된 플래퍼 밀봉부의 경우를 예시하는, 예시적인 저-컨덕턴스 플래퍼 밸브에서의 컨덕턴스 대 플래퍼 위치의 그래프를 포함한다. 도 6은 플래퍼 밀봉부의 마모로 인한 시스템 컨덕턴스의 변동을 도시한다. 도 6은 실제 시스템 컨덕턴스 시스템 곡선(602)과 기준 컨덕턴스 곡선(604)을 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 마모된 플래퍼 밀봉부의 경우, 시스템 컨덕턴스(Ssystem)는, 작은 밸브 개방 각도에서 예상되는 기준 컨덕턴스보다 높게 검출될 것이다.
비밀봉 밸브에 있어서, 밸브의 동작 동안 화학적 침착물로 인한 밸브 본체의 오염은, 도 7에 도시된 바와 같이 밸브의 저 개방에서의 기준값에 비해 시스템 컨덕턴스(Ssystem) 시스템의 감소로서 검출될 수 있다. 도 7은, 밸브 본체 벽 또는 플래퍼 상의 침착물의 축적의 경우를 예시하는, 예시적인 비밀봉 플래퍼 밸브에서의 컨덕턴스 대 플래퍼 위치의 그래프를 포함한다. 도 7은 비밀봉 밸브 플래퍼 및 본체의 오염으로 인한 시스템 컨덕턴스의 변동을 도시한다. 도 7은 실제 시스템 컨덕턴스 시스템 곡선(608)과 기준 컨덕턴스 곡선(606)을 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 비밀봉 밸브에서의 밸브 본체 벽 또는 플래퍼 상의 침착물의 축적의 경우, 시스템 컨덕턴스(Ssystem)는, 작은 밸브 개방 각도에서 예상되는 기준 컨덕턴스보다 작게 검출될 수 있다.
경우 II: θ>60% 개방, 즉, 비교적 넓은 밸브 개방. 이 경우, 포어 라인 즉, 배관(도관/파이프)， 컨덕턴스, 및 펌프 컨덕턴스는 밸브 컨덕턴스와 챔버 컨덕턴스보다 훨씬 작다. 시스템 컨덕턴스는, 포어 라인(배관, 도관/파이프) 컨덕턴스와 펌프 컨덕턴스에 의해 좌우된다. 이 경우, 식 (3)은 아래와 같이 근사치로서 다시 표현될 수 있다.
Figure 112021080073117-pat00007
큰 밸브 개방에서는 밀봉부의 영향을 무시할 수 있다. 저-컨덕턴스 및 비밀봉 버터플라이 밸브 모두에 대해, 측정된 시스템 컨덕턴스의 감소는, 도 8과 도 9에 예시한 바와 같이, 펌프 성능의 열화, 또는 배관, 즉, 도관/파이프 내의 막힘에 기인할 수 있다.
도 8은, 배관 라인, 즉, 도관/파이프 내의 막힘 또는 펌프 열화의 경우를 예시하는, 예시적인 저-컨덕턴스 플래퍼 밸브에서의 컨덕턴스 대 플래퍼 위치의 그래프를 포함한다. 도 8은 저-컨덕턴스 밸브에서의 라인 막힘 또는 펌프 열화로 인한 시스템 컨덕턴스의 변화를 도시한다. 도 8은 실제 시스템 컨덕턴스 시스템 곡선(612)과 기준 컨덕턴스 곡선(610)을 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 저-컨덕턴스 밸브에서의 라인 막힘 또는 펌프 열화의 경우, 시스템 컨덕턴스(Ssystem)는 비교적 큰 밸브 개방 각도에서 예상되는 기준 컨덕턴스보다 작게 검출된다.
도 9는, 펌핑 라인의 막힘 또는 펌프 열화의 경우를 예시하는 예시적인 비밀봉 플래퍼 밸브에서의 컨덕턴스 대 플래퍼 위치의 그래프를 포함한다. 도 9는 비밀봉 밸브의 라인 막힘 또는 펌프 열화로 인한 시스템 컨덕턴스의 변화를 도시한다. 도 9는 실제 시스템 컨덕턴스(Ssystem) 시스템 곡선(616)과 기준 컨덕턴스 곡선(614)을 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 비밀봉 밸브에서의 라인 막힘 또는 펌프 열화의 경우, 시스템 컨덕턴스(Ssystem)는 비교적 큰 밸브 개방 각도에서 예상되는 기준 컨덕턴스보다 낮게 검출된다.
따라서, 일반적으로, 이러한 진단은, 최종 사용자가 컨덕턴스 곡선의 어느 부분이 변하는지를 관찰함으로써 밸브 오염, 플래퍼 밀봉부 마모, 포어 라인 막힘, 및/또는 펌프 열화와 같은 결함을 결론짓게 할 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 구현예는 다음과 같이 툴 작업과 함께 조정될 수 있는 레시피 타임마크 트리거를 이용한다.
* 툴은 베이스라인 프로세스를 실행한다.
* 밸브를 이용한 I/O는 타임마크 트리거를 표시하는 입력, 즉, RecordMark1, RecordMark2를 수락한다.
** 각 마크에서, 밸브는, 메모리에 해당 위치, 기록된 압력, 및 내부적으로 추정된 프로세스 파라미터(가스 흐름)를 기록하고 저장한다.
* 웨이퍼를 생산하는 동안, 밸브는, 레시피가 동일한 초기 마크 지점들, 즉, ReadMark1, ReadMark2를 통과하고 있음을 나타내는, 툴과는 다른 트리거를 수락한다.
* 각 마크 지점에서, 밸브는, 컨덕턴스 곡선(Ssystem)이 소정의 임계값을 통과하는 지점으로 이동하였는지를 결정하는 로직을 적용한다. 이어서, 밸브는, 변경에 대한 소정의 표시 및 가능한 변경 원인을 툴에 다시 경고한다.
예시적인 본 실시예에서, 툴과 밸브 간의 통신 포맷의 세부 사항은 표 1에 도시된 바와 같을 수 있다.
툴에 대하여 제안된 명령과 인터페이스
명령 방향 기능
Record Mark_n 툴에서 밸브로 밸브가, 특정 레시피 단계에서 기준 조건 또는 "레코드 프로세스" 동안 압력 제어 조건을 기록
ReadMark n 툴에서 밸브로 밸브가 레시피의 이 지점에서 진단값을 출력하도록 요청
Conductance Delta n (Read Mark n에 응답하여)
밸브에서 툴로		 실제 컨덕턴스로부터 레코드 프로세스 동안 기록된 컨덕턴스로의 편차의 정량적 출력
Average Conductance Delta (n) (Read Mark n에 응답하여)
밸브에서 툴로		 실제 컨덕턴스로부터 레코드 프로세스 동안 기록된 컨덕턴스로의 정량적 출력이지만, 레시피 단계 n에서 다수의 (i)개 샘플에 대하여 평균화됨
Standard Deviation (Read Mark n에 응답하여)
밸브에서 툴로
Diagnostic Output (Read Mark n에 응답하여)
밸브에서 툴로		 여러 상태 중 하나:
a. 정상
b. 시스템 컨덕턴스 열화 (고 밸브 위치에서의 컨덕턴스가 감소됨)
c. 플래퍼 갭 감소됨
d. F밀봉부 마모됨/고장남
e. 펌프 속도 열화
f. 밸브 내의 축적이 시스템 컨덕턴스를 감소시킴
g. 알려져 있지 않음
예시적인 일부 실시예에 따르면, 구현의 또 다른 향상점은, 툴과 밸브 간의 가스 정보 교환을 포함한다는 것이다. 이것은, 컨덕턴스가 밸브 위치와 가스 조성의 비선형 함수인, 즉,
Figure 112021080073117-pat00008
를 갖는 3차원 시스템 컨덕턴스 테이블을 사용할 수 있게 한다.
일부 예시적인 실시예에 따르면, 본원에 상세히 설명하는 진단 방안의 또 다른 향상점은, 상술한 식 (2)에서 Pchamber와 Ppump로서 표시된 상류측 압력 정보와 하류측 압력 정보 모두의 사용으로부터의 결과를 이용하는 것이다. 상류측 변환기는 밸브 입구에 효과적으로 즉시 배치되며, 하류측 변환기는 밸브 출구에 효과적으로 즉시 배치된다. 이렇게 변환기를 배치함으로써, 상류측 배관의 막힘 대 하류측 배관과 펌프 열화를 더욱 구별하게 된다.
예시적인 일부 실시예에 따르면, 타임마크 방안의 대안은 툴의 유휴 시간 동안 전체 시스템 학습 루틴을 수행하는 것이다. 이는 위에서 도시한 바와 같이 전체 시스템 컨덕턴스 곡선(Ssystem)을 생성한다. 이러한 방안의 이점은, 타임마크 방안을 사용하여 얻는 특정 동작 지점에 비해 더 연속적인 곡선이 있다는 점이다.
이하의 정의를 포함하는 본원에서, "모듈"이라는 용어 또는 "제어기"라는 용어는 '회로"라는 용어로 대체된 수 있다. "모듈"이라는 용어는, 주문형 반도체(ASIC); 디지털, 아날로그, 또는 혼합된 아날로그/디지털 이산 회로; 디지털, 아날로그, 또는 혼합된 아날로그/디지털 집적 회로; 조합 논리 회로; 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA); 코드를 실행하는 프로세서 회로(공유형, 전용형, 또는 그룹형); 프로세서 회로에 의해 실행되는 코드를 저장하는 메모리 회로(공유형, 전용형, 또는 그룹형); 기술된 기능을 제공하는 다른 적절한 하드웨어 구성요소; 또는 시스템-온-칩과 같이, 상기한 예들 중 일부 또는 전부의 조합을 가리킬 수 있고, 포함할 수 있고, 또는 일부일 수 있다.
위에서 사용한 바와 같은 코드라는 용어는, 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 마이크로코드를 포함할 수 있으며, 프로그램, 루틴, 함수, 클래스, 데이터 구조, 및/또는 객체를 가리킬 수 있다. 공유형 프로세서 회로라는 용어는, 다수의 모듈로부터의 일부 또는 모든 코드를 실행하는 단일 프로세서 회로를 포함한다. 그룹형 프로세서 회로라는 용어는, 추가 프로세서 회로와 결합하여 하나 이상의 모듈로부터의 일부 또는 모든 코드를 실행하는 프로세서 회로를 포함한다. 다수의 프로세서 회로에 대한 언급은, 이산적 다이들 상의 다수의 프로세서 회로, 단일 다이 상의 다수의 프로세서 회로, 단일 프로세서 회로의 다수의 코어, 단일 프로세서 회로의 다수의 스레드, 또는 이들의 조합을 포함한다. 공유형 메모리 회로라는 용어는, 다수의 모듈로부터의 일부 또는 모든 코드를 저장하는 단일 메모리 회로를 포함한다. 그룹형 메모리 회로라는 용어는, 추가 메모리와 결합하여 하나 이상의 모듈로부터의 일부 또는 모든 코드를 저장하는 메모리 회로를 포함한다.
메모리 회로라는 용어는 컴퓨터 판독가능 매체라는 용어의 하위 집합이다. 본원에서 사용되는 바와 같은 컴퓨터 판독가능 매체라는 용어는, 매체를 통해(예컨대 반송파 상에서) 전파되는 일시적 전기 또는 전자기 신호를 포함하지 않으며, 따라서, 컴퓨터 판독가능 매체라는 용어는 유형적이고 일시적이지 않은 것으로 간주할 수 있다. 비일시적이고 유형인 컴퓨터 판독가능 매체의 비제한적인 예는, (플래시 메모리 회로, 소거가능 프로그래머블 판독 전용 메모리 피로, 또는 마스크 판독 전용 메모리 회로와 같은) 비휘발성 메모리 회로, (예를 들어, 정적 랜덤 액세스 메모리 회로 또는 동적 랜덤 액세스 메모리 회로와 같은) 휘발성 메모리 회로, (아날로그 또는 디지털 자기 테이프 또는 하드 디스크 드라이브와 같은) 자기 저장 매체, 및 (CD, DVD, 또는 블루레이 디스크와 같은) 광학 저장 매제를 포함한다.
본원에 설명한 장치와 방법은, 컴퓨터 프로그램에 구체화된 하나 이상의 특정 기능을 실행하도록 범용 컴퓨터를 구성함으로써 생성되는 전용 컴퓨터에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 구현될 수 있다. 전술한 기능 블록도와 흐름도 요소들은, 숙련된 기술자 또는 프로그래머의 일상 업무에 의해 컴퓨터 프로그램으로 번역될 수 있는 소프트웨어 사양으로서 기능한다.
본 발명의 사상을 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 통상의 기술자라면, 다음의 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 개념의 범위와 사상을 벗어나지 않고 형태 및 상세에 있어서 다양한 변경을 행할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (22)

  1. 진공 시스템 내 밸브를 교정(calibrate)하기 위한 방법으로서,
    컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 미리 정의된 메트릭을 결정하기 위해 골든 밸브 각도 위치에 대한 함수로서 골든 밸브의 컨덕턴스를 측정하는 단계;
    상기 밸브의 컨덕턴스를 각도 밸브 위치(angular valve position)에 대한 함수로서 측정하는 단계;
    각도 밸브 위치에 대한 함수로서의 상기 밸브의 측정된 컨덕턴스를 컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 상기 미리 정의된 메트릭과 비교하여 상기 밸브에 대한 컨덕턴스 맵 또는 함수를 결정하는 단계; 및
    상기 밸브의 동작 동안 사용하기 위해 컨덕턴스 맵 또는 함수 및 컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 상기 미리 정의된 메트릭을 저장하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 밸브의 측정된 컨덕턴스와, 컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 상기 미리 정의된 메트릭의 사이의 차이는 상기 컨덕턴스 맵 또는 함수를 결정하는 데 사용되는, 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    동작 동안, 상기 밸브의 원하는 컨덕턴스에 기초한 설정점 각도 밸브 위치를 수신하는 단계; 및
    수신된 상기 설정점 각도 밸브 위치, 및 상기 밸브의 측정된 컨덕턴스와 컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 상기 미리 정의된 메트릭 사이의 상기 차이에 기초하여 상기 밸브의 실제 각도 밸브 위치를 설정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제3 항에 있어서, 실제 시스템 컨덕턴스를 결정하고, 상기 실제 시스템 컨덕턴스와 상기 시스템에 대한 기준 시스템 컨덕턴스 사이의 차이를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 시스템 내 결함의 진단 표시를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 진단 표시는 상기 밸브의 실제 각도 밸브 위치, 및 상기 실제 시스템 컨덕턴스와 상기 시스템에 대한 상기 기준 시스템 컨덕턴스 사이의 상기 차이에 기초하는, 방법.
  6. 제5 항에 있어서, 저-컨덕턴스 밸브(low-conductance valve)에 있어서, 상기 밸브의 실제 각도 밸브 위치가 상대적으로 낮고 상기 실제 시스템 컨덕턴스가 상기 기준 시스템 컨덕턴스보다 크면, 상기 진단 표시는, 상기 저-컨덕턴스 밸브의 플래퍼 밀봉부(flapper seal)가 마모되었음을 나타내는 것인, 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 밸브의 상대적으로 낮은 각도 밸브 위치는 20도 미만인, 방법.
  8. 제5 항에 있어서, 비밀봉 밸브(non-sealing valve)에 있어서, 상기 밸브의 실제 각도 밸브 위치가 상대적으로 낮고 상기 실제 시스템 컨덕턴스가 상기 기준 시스템 컨덕턴스보다 작으면, 상기 진단 표시는, 침착 부산물이 상기 밸브의 밸브 벽과 플래퍼 중 적어도 하나 상에 축적되었음을 나타내는, 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 밸브의 상대적으로 낮은 각도 밸브 위치는 20도 미만인, 방법.
  10. 제5 항에 있어서, 저-컨덕턴스 밸브에 있어서, 상기 밸브의 실제 각도 밸브 위치가 상대적으로 높고 상기 실제 시스템 컨덕턴스가 상기 기준 시스템 컨덕턴스보다 작으면, 상기 진단 표시는, 상기 시스템의 도관 내의 적어도 부분적 막힘과 상기 시스템의 펌프 열화 중 적어도 하나인, 방법.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 밸브의 상대적으로 높은 각도 밸브 위치는 50도를 초과하는, 방법.
  12. 제5 항에 있어서, 비밀봉 밸브(non-sealing valve)에 있어서, 상기 밸브의 실제 각도 밸브 위치가 상대적으로 높고 상기 실제 시스템 컨덕턴스가 상기 기준 시스템 컨덕턴스보다 작으면, 상기 진단 표시는, 상기 시스템의 도관 내의 적어도 부분적 막힘과 상기 시스템의 펌프 열화 중 적어도 하나인, 방법.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 밸브의 상대적으로 높은 각도 밸브 위치는 50도를 초과하는, 방법.
  14. 밸브를 이용하는 진공 시스템에서 진단 표시를 제공하기 위한 방법으로서:
    컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 미리 정의된 메트릭을 결정하기 위해 골든 밸브 각도 위치에 대한 함수로서 골든 밸브의 컨덕턴스를 측정하는 단계;
    상기 밸브의 컨덕턴스를 각도 밸브 위치(angular valve position)에 대한 함수로서 측정하는 단계;
    각도 밸브 위치에 대한 함수로서의 상기 밸브의 측정된 컨덕턴스를 컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 상기 미리 정의된 메트릭과 비교하여 상기 밸브에 대한 컨덕턴스 맵 또는 함수를 결정하는 단계;
    상기 밸브의 동작 동안 사용하기 위해 컨덕턴스 맵 또는 함수 및 컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 상기 미리 정의된 메트릭을 저장하는 단계;
    상기 밸브의 원하는 컨덕턴스에 기초한 설정점 각도 밸브 위치를 수신하는 단계;
    수신된 상기 설정점 각도 밸브 위치, 및 상기 밸브의 측정된 컨덕턴스와 컨덕턴스 대 각도 밸브 위치의 상기 미리 정의된 메트릭의 사이의 차이에 기초하여 상기 밸브의 실제 각도 밸브 위치를 설정하는 단계;
    실제 시스템 컨덕턴스를 결정하는 단계;
    상기 실제 시스템 컨덕턴스와 상기 시스템에 대한 기준 시스템 컨덕턴스 사이의 차이를 결정하는 단계;
    상기 시스템 내 결함의 진단 표시를 생성하는 단계 - 상기 진단 표시는 상기 밸브의 실제 각도 밸브 위치, 및 상기 실제 시스템 컨덕턴스와 상기 시스템에 대한 상기 기준 시스템 컨덕턴스 사이의 상기 차이에 기초함 - 를 포함하는, 방법.
  15. 제14 항에 있어서, 저-컨덕턴스 밸브(low-conductance valve)에 있어서, 상기 밸브의 실제 각도 밸브 위치가 상대적으로 낮고 상기 실제 시스템 컨덕턴스가 상기 기준 시스템 컨덕턴스보다 크면, 상기 진단 표시는, 상기 밸브의 플래퍼 밀봉부(flapper seal)가 마모되었음을 나타내는 것인, 방법.
  16. 제15 항에 있어서, 상기 밸브의 상대적으로 낮은 각도 밸브 위치는 20도 미만인, 방법.
  17. 제14 항에 있어서, 비밀봉 밸브(non-sealing valve)에 있어서, 상기 밸브의 실제 각도 밸브 위치가 상대적으로 낮고 상기 실제 시스템 컨덕턴스가 상기 기준 시스템 컨덕턴스보다 작으면, 상기 진단 표시는, 침착 부산물이 상기 밸브의 밸브 벽과 플래퍼 중 적어도 하나 상에 축적되었음을 나타내는, 방법.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 밸브의 상대적으로 낮은 각도 밸브 위치는 20도 미만인, 방법.
  19. 제14 항에 있어서, 저-컨덕턴스 밸브에 있어서, 상기 밸브의 실제 각도 밸브 위치가 상대적으로 높고 상기 실제 시스템 컨덕턴스가 상기 기준 시스템 컨덕턴스보다 작으면, 상기 진단 표시는, 상기 시스템의 도관 내의 적어도 부분적 막힘과 상기 시스템의 펌프 열화 중 적어도 하나인, 방법.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 밸브의 상대적으로 높은 각도 밸브 위치는 50도를 초과하는, 방법.
  21. 제14 항에 있어서, 비밀봉 밸브(non-sealing valve)에 있어서, 상기 밸브의 실제 각도 밸브 위치가 상대적으로 높고 상기 실제 시스템 컨덕턴스가 상기 기준 시스템 컨덕턴스보다 작으면, 상기 진단 표시는, 상기 시스템의 도관 내의 적어도 부분적 막힘과 상기 시스템의 펌프 열화 중 적어도 하나인, 방법.
  22. 제21 항에 있어서, 상기 밸브의 상대적으로 높은 각도 밸브 위치는 50도를 초과하는, 방법.
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