KR20040027423A - 제조 장치 및 회전기의 수명 예측 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 과제는 고감도로 안정된 고정밀도의 수명 예측을 할 수 있는 회전기를 구비한 제조 장치를 제공하는 것이다.
회전기(3)에 시계열 진동 데이터를 측정하는 가속도계(36a, 36b)가 회전기 진동의 변동이 상이한 위치에 배치된다. 가속도계(36a, 36b)에서 측정된 시계열 진동 데이터는 주파수 해석 장치(37)에서 주파수 해석된다. 시계열 데이터 기록부(5)에서는 주파수 해석된 시계열 진동 데이터로부터 해석 대칭 주파수에 대응한 특징량의 변동이 평가용 진단 데이터로서 작성되어 평가용 진단 데이터가 기록된다. 수명 판정 유닛(6)에서 평가용 진단 데이터를 이용하여 회전기(3)의 수명이 예측된다.
Description
본 발명은 제조 장치용 회전기의 수명의 예측 및 진단 기술에 관한 것으로, 특히 진공 펌프 등의 회전기의 수명을 예측하는 진단 방법 및 이 회전기를 구비한 제조 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조를 효율적으로 행하기 위해 반도체 제조 장치의 고장 진단이 중요해지고 있다. 또한, 최근, 시스템 LSI에서는 특히 소량 다품종 생산의 경향이 강해져 이에 대응한 상황에 대처할 수 있는 효율적인 반도체 장치의 제조 방법이 필요해졌다. 효율적인 반도체 생산에는 소규모의 생산 라인을 이용하는 경우가 있다. 그러나, 대규모 생산 라인을 단순히 작게 한 것만으로는 제조 장치의 가동률 저하 등의 문제가 발생하므로 투자 효율이 저하되게 되는 문제가 있다. 이 대책으로서는 복수의 제조 공정을 하나의 제조 장치에서 행하는 방법이 있지만, 예를 들어 드라이 펌프를 배기계에 이용하고 있는 감압 화학 기상 성장(LPCVD) 장치에서는 프로세스의 종류의 차이에 따라서 반응 가스나 반응 생성물이 다르고, 펌프 내부에서의 생성물의 발생 상황이 다르다. 이로 인해, 프로세스의 종류가 변하면 수명이 변동되어 버린다.
특정한 제조 프로세스 중에 펌프가 정지하면, 제조 중인 로트가 불량이 되어 버릴 뿐만 아니라, 제조 장치 내부에 미소 더스트가 발생하므로 제조 장치에 여분의 보수가 필요해져 반도체 장치의 제조 효율이 대폭으로 저하된다. 이 프로세스중의 돌연 정지를 방지하기 위해 펌프의 보수 시간에 여유를 두면 펌프의 보수 빈도가 방대해져 보수 비용의 증가뿐만 아니라 펌프 교환에 의한 반도체 제조 장치의 가동률 저하가 현저해지므로 반도체 장치의 제조 효율이 대폭으로 저하되어 버린다. 이와 같이, 효율 좋은 소규모 생산 라인에 필요한 장치의 공용화를 실현하기 위해서는 드라이 펌프의 수명을 정확하게 진단하여 수명이 다 될 때까지 펌프를 사용하는 것이 필요해 수명 예측이 필수이다.
드라이 펌프의 수명 진단 방법은 현재까지 몇 가지의 방법이 제안되어 있다. 기본적으로는 드라이 펌프의 상태를 모터 전류, 진동, 온도로 파악하여 이들 상태량의 변화로부터 수명을 예측한다는 방법이 취해져 왔다. 특히, 드라이 펌프의 수명 진단 방법으로서, 펌프의 상태를 회전자 회전에 기인하는 진동으로 파악하는 방법이 주로 취해져 왔다. 그 이유로서 진동으로 진단하기 위해서는 가속도계를 펌프 측면에 부착하는 것만으로 측정할 수 있으므로 간편한 수명 예측 방법으로서 주목받고 있기 때문이다. 또한 측정된 진동 데이터로부터 수명을 예측하는 방법으로서는 300 ㎑ 부근의 고주파수 성분의 기준치로부터의 어긋남을 뉴럴 네트워크를 이용하여 해석하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1]
일본 특허 공개 2000-64964호 공보(제3 내지 4 페이지, 도1)
특허문헌 1에 기재된 기술의 경우, 대상 주파수가 높기 때문에 드라이 펌프의 가동에 수반하는 반응 생성물의 막힘에 의한 변화가 넓어져 감도가 낮은 것이문제였다.
또한, 종래의 진동 측정 방법에 있어서는 가속도계를 드라이 펌프에 부착하는 경우, 그 부착 위치나 부착 방법에 의해 감도가 변화하여 고감도로 안정되게 고정밀도의 진동 데이터를 취득하는 것이 곤란하였다. 특히, 가속도계는, 예를 들어 반도체 제조 장치 부근의 공사 진동이나, 펌프 내 압력 변동 등의 소음을 받기 쉽다. 따라서, 관측되는 진동의 변동이 소음에 의한 것인지 여부를 구별할 필요가 있었다.
상술한 바와 같이, 진동을 이용하는 종래의 드라이 펌프의 수명 예측 방법에서는 감도나 안정성에 문제가 있어, 보다 고감도로 안정된 고정밀도의 수명 예측 방법의 확립이 요구되고 있었다.
본 발명은 이와 같은 과제를 해결하여 고감도로 안정된 고정밀도 회전기의 수명 예측 방법 및 이 회전기를 구비한 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치의 개략을 도시하는 도면.
도2는 도1에 도시한 회전기(드라이 펌프)의 내부 구조를 도시하는 단면도.
도3은 성막 스텝에서의 피크 가속도의 경시 변화 그래프.
도4는 성막 스텝에서의 피크 가속도 감소율의 경시 변화 그래프.
도5는 본 발명의 실시 형태에 관한 드라이 펌프의 가속도계의 배치를 도시하는 개략도.
도6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치용 회전기의 수명 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도7은 펌프 교환 직후의 성막 스텝에서의 피크 가속도의 주파수 스펙트럼의 그래프.
도8은 펌프 정지 직전의 성막 스텝에서의 피크 가속도의 주파수 스펙트럼의 그래프.
도9는 성막 스텝에서의 기준 진동 및 서브 피크의 피크 가속도의 경시 변화 그래프.
도10은 성막 스텝에서의 합계 가속도의 경시 변화 그래프.
도11은 성막 스텝에서의 진동 위상차의 경시 변화 그래프.
도12는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치용 회전기의 수명 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도13은 성막 스텝에서의 진동 데이터를 이용한 마하라노비스 거리(MD)의 경시 변화 그래프.
도14는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치용 회전기의 수명 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도15는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치용 회전기의 수명 예측을 행하는 반도체 생산 시스템의 구성예를 나타낸 블럭도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : CVD 챔버
2 : 게이트 밸브
3 : 드라이 펌프(회전기)
4 : 주파수 결정부
5 : 시계열 데이터 기록부
6 : 수명 판정 유닛
10a, 10b : 회전자
11a, 11b : 회전축
13 : 본체
14 : 흡기 플랜지
15 : 배기 플랜지
32, 33 : 진공 배관
36a 내지 36d : 가속도계
37 : 주파수 해석 장치(프리에 변환 분석 장치)
38a 내지 38c : 배선
39 : CPU
41, 42, 43 : 매스플로우 제어기
51, 52, 53 : 가스 배관
61 : 가속도 추이 판정부
62 : 합계 가속도 추이 판정부
63 : 진동 위상차 추이 판정부
64 : 마하라노비스 거리 판정부
66 : 시스템 정보 기억 장치
70 : 반도체 제조 장치
71 : LAN
72 : CIM
73 : 서버
74 : 데이터 처리 시스템
75 : 외부 기억 장치
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 특징은 (가) 회전기와, (나) 회전기의 본체 측면에 있어서 진동의 변동이 상이한 위치에 배치되어 시계열 진동 데이터를 측정하는 복수의 가속도계와, (다) 복수의 가속도계에서 측정된 시계열 진동 데이터를 주파수 해석하는 주파수 해석 장치와, (라) 주파수 해석된 시계열 진동 데이터로부터 해석 대칭 주파수에 대응한 진동의 특징량 변동을 평가용 진단 데이터로서 작성하여 평가용 진단 데이터를 기록하는 시계열 데이터 기록부와, (마) 평가용 진단 데이터를 이용하여 회전기의 수명을 예측하는 수명 판정 유닛을 구비하는 반도체 제조 장치인 것을 요지로 한다.
본 발명의 제1 특징에 따르면, 고감도로 안정되게 고정밀도의 수명 예측이 가능한 회전기를 구비한 반도체 제조 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 제1 특징에 있어서, 복수의 가속도계는 회전기 본체의 일측면 및 일측면에 대향하는 다른 측면에 배치된다. 또한, 복수의 가속도계가 회전기의 진동에 위상차가 있는 본체 위치에 배치되어도 좋다. 또한, 복수의 가속도계가 회전기 본체의 중앙부 및 단부에 배치되어도 좋다. 또한, 회전기는 루트형 혹은 스크류형 드라이 펌프인 것이 바람직하다. 또한, 해석 대상 주파수가 회전기에 고유의 기준 진동 주파수의 정수배인 것이 바람직하다. 또한, 회전기의 회전자의 블레이드 매수를 포함하는 식과, 회전기에 고유의 기준 진동 주파수와의 곱으로 표시되는 주파수를 이용하면 더욱 고감도로 수명 예측이 가능해진다. 회전기의 회전자의 블레이드 매수를 포함하는 식은 블레이드 매수를 m이라 하고, 임의의 정수(n 및 1)를 이용하여 (n ＋ 1/m)로 표시된다. 또한, 수명 판정 유닛은 평가용 진단 데이터의 특징량을 피크 가속도로 하는 가속도 추이 판정부, 평가용 진단 데이터의 특징량을 해석 대상 주파수 범위에서 피크 가속도를 적분한 합계 가속도로 하는 합계 가속도 추이 판정부, 평가용 진단 데이터의 특징량을 복수의 가속도계에서 측정된 진동의 위상차로 하는 진동 위상차 추이 판정부 및 시계열 진동 데이터를 측정하는 시각으로부터 경험적으로 결정되는 시간만큼 선행한 시각에 있어서, 시계열 진동 데이터와 동일 프로세스 조건 하에서 측정되는 기준용 시계열 진동 데이터로부터 얻게 되는 기준용 진단 데이터에 의해 마하라노비스 공간을 작성하고, 마하라노비스 공간을 기초로 하여 평가용 진단 데이터로부터 산출되는 마하라노비스 거리를 이용하여 수명을 예측하는 마라노비스 거리 판정부를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 특징은, (가) 회전기 진동의 변동이 역상(逆相)이 되는 회전기의 복수의 위치에서 시계열 진동 데이터를 측정하는 스텝과, (나) 시계열 진동 데이터를 주파수 해석하여 해석 대상 주파수에 대응한 진동의 특징량 변동을 평가용 진단 데이터로서 작성하는 스텝과, (다) 평가용 진단 데이터를 이용하여 회전기의 수명을 판정하는 스텝을 포함하는 반도체 제조 장치용 회전기의 수명 예측 방법인 것을 요지로 한다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 고감도로 안정된 고정밀도의 반도체 제조 장치용 회전기의 수명 예측 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 제3 특징은, (가) 회전기 진동의 변동이 역상이 되는 회전기의 복수의 위치에서 기준용 시계열 진동 데이터를 측정하는 스텝과, (나) 기준용 시계열 진동 데이터를 주파수 해석하여 해석 대상 주파수에 대응한 특징량의 변동을 기준용 진단 데이터로서 작성하여 기준용 진단 데이터에 의해 기준 마하라노비스 공간을 설정하는 스텝과, (다) 회전기의 복수의 위치에서 평가용 시계열 진동 데이터를 측정하는 스텝과, (라) 평가용 시계열 진동 데이터를 주파수 해석하여 해석 대상 주파수에 대응한 특징량의 변동을 평가용 진단 데이터로서 작성하고, 마하라노비스 공간을 기초로 하여 평가용 진단 데이터의 마하라노비스 거리를 산출하는 스텝과, (마) 마하라노비스 거리를 이용하여 회전기의 수명을 판정하는 스텝을 포함하는 반도체 제조 장치용 회전기의 수명 예측 방법인 것을 요지로 한다.
본 발명의 제3 특징에 따르면, 고감도로 안정된 고정밀도의 반도체 제조 장치용 회전기의 수명 예측 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 제3 특징에 있어서, 기준용 시계열 데이터는 평가용 시계열 데이터를 측정하는 시각으로부터 경험적으로 결정되는 시간만큼 선행한 시각에 있어서, 평가용 시계열 데이터와 동일 프로세스 조건 하에서 측정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 및 제3 특징에 있어서, 회전기는 드라이 펌프인 것이 바람직하다. 또한, 특징량이 진동의 피크 가속도인 것이 바람직하다. 또한, 특징량이 해석 대상 주파수 범위에서 진동의 피크 가속도를 적분한 합계 가속도라도 좋다. 또한, 특징량이 회전기의 복수의 가속도계에서 측정된 진동의 위상차라도 좋다. 또한, 해석 대상 주파수가 회전기에 고유의 기준 진동 주파수의 정수배인 것이 바람직하다. 또한, 회전기의 회전자의 블레이드 매수를 포함하는 식과, 회전기에 고유의 기준 진동 주파수와의 곱으로 표시되는 주파수를 해석 대상으로 하면, 더욱 감도 좋게 수명 예측이 가능해진다. 회전기의 회전자의 블레이드 매수를 포함하는 식은 블레이드 매수를 m이라 하고, 임의의 정수(n 및 1)를 이용하여 (n ＋ 1/m)로 표시된다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 이하의 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사한 부분에는 동일 또는 유사한 부호가 붙여져 있다. 단, 도면은 모식적인 것으로, 두께와 평면 치수와의 관계, 각 층의 두께의 비율 등은 현실의 것과는 다른 것에 유의해야 한다. 따라서, 구체적인 두께나 치수는 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또한 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
(제1 실시 형태)
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치로서의 LPCVD 장치는, 도1에 도시한 바와 같이 CVD 챔버(1)를 진공 배기하는 드라이 펌프(3)(회전기)와, 드라이 펌프(3)의 본체 측면에 있어서 진동의 변동이 상이한 위치에 배치되어 시계열 진동 데이터를 측정하는 복수의 가속도계(36a 및 36b)와, 복수의 가속도계(36a, 36b)에서 측정된 시계열 진동 데이터를 주파수 해석하는 주파수 해석 장치(37)와, 주파수 해석 장치(37)에 의해 주파수 해석된 시계열 진동 데이터를 기초로 드라이 펌프(3)의 수명을 예측하는 CPU(39)를 구비하고 있다.
또한, CPU(39)는 주파수 해석된 시계열 진동 데이터로부터 해석 대칭 주파수에 대응한 진동의 특징량 변동을 평가용 진단 데이터로서 작성하여 평가용 진단 데이터를 기록하는 시계열 데이터 기록부(5)와, 평가용 진단 데이터를 이용하여 회전기의 수명을 예측하는 수명 판정 유닛(6)을 구비한다.
LPCVD 장치의 CVD 챔버(1)에는 가스 배관(51, 52, 53)이 접속되어 있다. 이 가스 배관(51, 52, 53)에는 CVD 챔버(1)로 도입되는 다양한 원료 가스 및 캐리어 가스를 제어하기 위한 매스플로우 제어기(41, 42, 43)가 각각 접속되어 있다. 즉, 매스플로우 제어기(41, 42, 43)에 의해 그 유량이 제어된 원료 가스 등은 가스 배관(51, 52, 53)을 통해 일정한 감압화의 CVD 챔버(1)로 도입된다. CVD 챔버(1)는 외기 차단과 분위기를 유지하는 것이 가능한 밀폐 구조를 이루고 있다. CVD 챔버(1)의 내부를 드라이 펌프(3)로 진공 배기하기 위해 CVD 챔버(1)의 배기측에는진공 배관(32)이 접속되고, 이 진공 배관(32)의 배기측에 게이트 밸브(2)가 접속되어 있다. 게이트 밸브(2)의 배기측에는 또 다른 진공 배관(33)이 접속되어 있다. 진공 배관(33)의 배기측에 드라이 펌프(3)의 흡기측이 접속되어 있다. 게이트 밸브(2)는 필요에 따라서 CVD 챔버(1)와 드라이 펌프(3)를 분리하거나, 혹은 배기 컨덕턴스를 조정한다. 그리고, 드라이 펌프(3)는 CVD 챔버(1)로 도입된 미반응의 원료 가스 및 반응 생성물을 배기하기 위해 이용되고 있다.
도1에 도시한 LPCVD 장치를 이용하여, 예를 들어 실리콘 질화막(Si3N4막)을 성막하는 경우에는 감압 상태가 된 CVD 챔버(1)에 디클로로실란(SiH2Cl2) 가스를 매스플로우 제어기(41)를 거쳐서 도입하고, 암모니아(NH3) 가스를 매스플로우 제어기(42)를 거쳐서 도입한다. 그리고, CVD 챔버(1)의 내부에서 실리콘(Si) 기판을 약 800 ℃ 정도까지 가열하여 디클로로실란 가스와 암모니아 가스와의 화학 반응에 의해 실리콘 기판 상에 실리콘 질화막을 성막한다. 이 화학 반응은 실리콘 질화막을 생성하는 동시에, 반응 부생성물로서 염화암모늄(NH4Cl) 가스 및 수소(H2) 가스를 발생한다. 수소는 기체이고, 드라이 펌프(3)에 의해 배기된다. 염화암모늄은 생성시에 있어서는 반응로 내가 800 ℃ 정도인 고온 하 및 수백 Pa 혹은 서브 수백 Pa 이하의 감압 하이기 때문에 기체형이다. 도시를 생략하고 있지만, 통상, LPCVD 장치에는 고체의 반응 부생성물을 포집하는 트랩이 CVD 챔버(1)와 드라이 펌프(3) 사이에 설치되어 있다. 트랩은 압력이 낮기 때문에 반응 부생성물의 완전한 포집은 불가능하다. 완전히 포집할 수 없는 반응 부생성물은 드라이 펌프(3)까지도달한다. 드라이 펌프(3)에서는 기체의 압축에 의해 0.1 Pa 정도로부터 대기압까지 압력이 증가한다. 반응 부생성물은 상태도에 있어서의 승화 곡선에 따라서 저압 하에서는 기체로서 존재하지만, 보다 고압화에서 고화를 시작한다. 펌프 내부에서는 가스의 압축이 반복되어 수백 Pa의 압력으로부터 대기압까지 압력이 변화해 가므로, 배기 가스 중의 가스형 반응 부생성물은 압력 상승과 함께 드라이 펌프(3)의 내부에서 고화되기 시작한다. 드라이 펌프(3)의 배관 내에서 고화되기 시작하면, 근소하지만 퇴적물이 회전축을 탄성 변형시킨다. 그 결과로서, 드라이 펌프가 고장으로 이어진다.
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치(LPCVD 장치)용 루트형의 드라이 펌프(회전기)(3)는, 도1에 도시한 바와 같이 진동을 검지하는 가속도계(36a, 36b)가 구비되어 있다. 도1에서는, 가속도계(36a 및 36b)는 드라이 펌프(3)의 전방면 및 배면에 대향하도록 배치되어 있다. 혹은, 가속도계(36a 및 36b)의 부착 위치는 드라이 펌프(3)의 상면 및 바닥면이라도 좋다. 또한, 가속도계(36a, 36b)의 출력측에는 프리에 변환 분석 장치 등의 주파수 해석 장치(37)가 접속되어 있다. 주파수 해석 장치(37)는 가속도계(36a, 36b)에서 샘플링 측정한 드라이 펌프(3)의 진동, 즉 가속도를 프리에 변환하여 주파수 성분으로 분해한다. 이로 인해, 프리에 변환 장치(37)에 가속도계(36a, 36b)에서 측정된 데이터를 전송하기 위해 배선(38a, 38b)이 설치되어 있다. 주파수 해석 장치(37)에 의해 가속도의 시계열 데이터가 주파수 성분으로 분해된 주파수 스펙트럼의 데이터는 배선(38c)을 거쳐서 CPU(39)로 전송된다.
CPU(39)에는 주파수 결정부(4), 시계열 데이터 기록부(5), 수명 판정 유닛(6)이 내장되어 있다. 주파수 결정부(4)는 CPU(39)로 전송된 주파수 스펙트럼의 데이터를 분석하여 스펙트럼의 피크 위치의 주파수로부터 해석 대상 주파수를 결정한다. 시계열 데이터 기록부(5)는 샘플링 측정된 가속도의 해석 대상 주파수 성분을 시스템 정보 기억 장치(66), 혹은 CPU(39)의 주기억 장치의 파일에 기록한다. 즉, 프리에 변환 장치(37)의 주파수 해석의 결과에 의해, 기준용 시계열 데이터로부터 해석 대상 주파수에 대응한 가속도의 피크치의 변동을 기준용 진단 데이터로서 작성하고, 평가용 시계열 데이터로부터 피크치 변동을 평가용 진단 데이터로서 작성한다. 이들 기준용 진단 데이터 및 평가용 진단 데이터를 시스템 정보 기억 장치(66), 혹은 CPU(39)의 주기억 장치에 기록한다.
수명 판정 유닛(6)에서는 시계열 데이터 기록부(5)가 기록한 데이터군을 판독하고, 연산함으로써, 드라이 펌프(3)의 수명 판정을 행한다. 구체적으로는, 제1 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치의 수명 판정 유닛(6)은 가속도 추이 판정부(61), 합계 가속도 추이 판정부(62), 진동 위상차 추이 판정부(63), 마하라노비스 거리 판정부(64)의 4개의 모듈을 내장하고 있다. 가속도 추이 판정부(61)는 성막 스텝에서의 피크 가속도의 변동으로부터 드라이 펌프(3)의 수명을 판정한다. 합계 가속도 추이 판정부(62)는 해석 대상 주파수 범위 내에서 성막 스텝에서의 합계 가속도를 산출하여 드라이 펌프(3)의 수명을 판정한다. 진동 위상차 추이 판정부(63)는 성막 스텝의 진동 데이터의 위상차를 산출하여 드라이 펌프(3)의 수명을 판정한다. 마하라노비스 거리 판정부(64)는 소정일 전의 동일 프로세스 조건에서의 데이터군으로부터 기준 공간(이하,「마하라노비스 공간」이라 칭함)을 작성하고, 이 마하라노비스 공간을 이용하여 마하라노비스 거리를 산출하고, 마하라노비스 거리의 변동에 의해 드라이 펌프(3)의 수명을 판정한다.
도2에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치(LPCVD 장치)에 이용하는 드라이 펌프(3)는 2매의 블레이드가 부착된 2개의 회전자(10a, 10b)가 각각 회전축(11a, 11b)에서 회전하는 구조이다. 드라이 펌프(3)는 본체(13), 본체(13)의 흡기측에 설치된 흡기 플랜지(14) 및 본체(13)의 배기측에 설치된 배기 플랜지(15)를 갖고 있다. CVD 챔버(1)로부터 게이트 밸브(2)를 통과해 온 가스 흐름은 흡기 플랜지(14)로부터 드라이 펌프(3) 내로 들어간다. 드라이 펌프(3) 내로 들어간 가스는 2개의 회전자(10a, 10b)가 회전축(11a, 11b)에서 회전함으로써 압축된다. 압축된 가스는 배기 플랜지(15)로부터 배기된다. 회전자(10a, 10b)는 50 ㎐에서 회전시키기 때문에 가속도계(36a, 36b)에서 관측되는 기준 진동의 주파수는 50 ㎐이다.
도3에, 드라이 펌프(3)의 전방면과 배면에 각각 부착한 가속도계(36a 및 36b)에서 성막 스텝에 있어서 측정된 기준 진동 50 ㎐의 가속도 추이를 나타낸다. 피크(A)는 성막 스텝에서의 가속도의 변화이다. 드라이 펌프(3) 전방면에 부착한 가속도계(36a)의 가속도는 감소하고, 드라이 펌프(3) 배면에 부착한 가속도계(36b)의 가속도는 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 성막 스텝이 아닌 곳에서, 예를 들어 피크(B)에서는 가속도계(36b)만 가속도가 증가하고, 피크(C)에서는 가속도계(36a, 36b) 모두 감소하고 있다. 이와 같이, 한 쪽의 가속도계(36a 또는36b)에만 가속도의 피크가 보이거나, 양 쪽의 가속도계(36a 및 36b)에서 동일 방향의 피크가 검출되는 경우에는 드라이 펌프(3) 부근의 공사 진동이나, 드라이 펌프(3) 내의 압력 변동 등에 기인하는 소음이고, 드라이 펌프(3) 내부의 반응 생성물에 의한 막힘과는 상관없다. 따라서, 가속도계(36a 및 36b)에서 얻게 되는 가속도의 변동 방향을 비교함으로써, 가속도 변동이 펌프 내부의 막힘에 의한 것인지 혹은 소음에 의한 것인지를 구별할 수 있다. 이와 같이, 드라이 펌프(3)의 반응 생성물의 막힘에 기인하는 피크 가속도를 안정되고 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
도4에, 드라이 펌프(3)의 교환 직후로부터 내부에 생성물이 퇴적하여 정지하기까지의 기준 진동 50 ㎐의 피크 가속도 추이를 조사한 결과를 나타낸다. 드라이 펌프(3)의 정지 직전에서 피크 가속도가 급격히 증가하고 있어 드라이 펌프(3)의 이상, 즉 펌프 정지 직전의 예조를 검출할 수 있는 것을 알 수 있다. 이 해석 대상 주파수에 대응한 피크 가속도의 값을 이용함으로써, 감도 좋게 대상으로 하는 드라이 펌프(3)의 수명을 예측할 수 있다.
본 발명의 제1 실시 형태의 드라이 펌프(3)의 수명 예측에서는 회전자 회전에 기인하는 기준 진동의 가속도 변동이 이용된다. 드라이 펌프(3)의 회전자(10a, 10b)는 기계적으로 케이싱 내에 부착되어 있으므로, 케이싱과 회전자(10a, 10b) 사이나 회전자(10a와 10b) 사이의 클리어런스는 엄밀하게는 동일이 아닌 비대칭성을 갖는다. 이로 인해, 드라이 펌프(3) 내부에 반응 생성물이 축적되면 케이싱과 회전자(10a, 10b) 사이나 회전자(10a와 10b) 사이의 마찰에는 불균일성이 생긴다. 반응 생성물이 축적된 경우에 드라이 펌프(3)에의 가속도계(36a, 36b)의 부착 위치에 의해, 진동의 가속도 변동이 올라가는 경우와 내려가는 경우가 생긴다. 이 진동의 가속도 변동이 역상이 되는 가속도계(36a, 36b)의 부착 위치는, 도1에 도시한 바와 같이, 예를 들어 드라이 펌프(3)의 전방면과 배면이다. 혹은, 도5에 도시한 바와 같은 드라이 펌프(3)의 중앙 부근과 단부에 각각 가속도계(36c 및 36d)를 부착해도 진동의 가속도 변동이 역상이 되는 것을 확인하고 있다.
다음에, 도6에 도시한 흐름도를 이용하여 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치용 회전기의 수명 예측 방법을 설명한다. 구체적으로는, Si3N4박막을 형성하는 LPCVD 장치에 이용되는 드라이 펌프(3)의 수명을 예측한다.
(가) 우선, 스텝 S101에서는 LPCVD 장치의 드라이 펌프(3)의 전방면 및 배면에 배치된 가속도계(36a, 36b)에서 드라이 펌프(3)의 진동(가속도)의 시계열 진동 데이터(추이)가 샘플링 측정된다. 구체적으로는, 예를 들어 1 ms 간격으로 4096점의 가속도를 샘플링 측정한다.
(나) 다음에 스텝 S102에 있어서, 스텝 S101에서 얻게 된 시계열 진동 데이터를 주파수 해석 장치(37)에 의해 주파수 성분으로 분해하여 가속도의 주파수 스펙트럼을 얻을 수 있다.
(다) 스텝 S103에 있어서, CPU(39)의 주파수 결정부(4)를 이용하여 가속도의 주파수 스펙트럼을 참작하여 수명 판정에 이용하는 해석 대상 주파수가 결정된다. 제1 실시 형태에서는, 해석 대상 주파수는 기준 진동의 50 ㎐이다.
(라) 그 후, 스텝 S104에 있어서, 시계열 데이터 기록부(5)를 이용하여 피크가속도의 해석 대상 주파수 성분으로 이루어지는 평가용 진단 데이터가 시스템 정보 기억 장치(66)의 파일에 기록된다.
(마) 스텝 S105에 있어서는 스텝 S104에서 기록한 해석 대상 주파수 성분의 피크 가속도의 평가용 진단 데이터가 판독되어 가속도 추이 판정부(61)에 의해 설정치와 비교하여 드라이 펌프(3)의 수명이 판단된다. 평가용 진단 데이터가 이하이면 계속해서 측정을 반복한다.
(바) 그리고, 평가용 진단 데이터를 초과하고 있으면, 스텝 S106에서 가속도 추이 판정부(61)는 LPCVD 장치에 딸린 표시 장치, 표시 패널, 혹은 표시 램프에 펌프 정지 직전(수명)의 표시를 행한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치의 수명 진단 방법에 있어서, 고장의 예조를 판단하는「설정치」는 실제의 적용에 있어서 적절하게 설정하면 되고, 예를 들어 정상시 평균치의 1배 내지 3배 이상 어긋나는 경우를 고장의 예조라 하면 된다.
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치의 수명 진단 방법은 드라이 펌프(3)의 고장 진단에 해석 대상으로서 기준 진동을 이용하여 설명하였지만, 다른 주파수에서도 드라이 펌프(3)의 진동 변동이 관측되어 수명 진단에 이용할 수 있다.
드라이 펌프(3)에서는 복수매의 블레이드가 부착된 복수의 회전자 간극이 일정해지도록 각각의 회전축에서 회전하여 가스의 흐름을 발생시킨다. 이로 인해, 회전자 회전에 기인하는 기준 진동과, 기준 진동의 정수배의 주파수 진동이 발생한다. 예를 들어, 도7에 도시한 바와 같이 기준 진동의 50 ㎐뿐만 아니라, 기준 진동의 2배의 주파수 100 ㎐를 비롯하여 기준 진동의 정수배의 주파수에도 가속도의 피크가 관측된다. 이와 같이 드라이 펌프(3)의 수명 예측에서는 회전자 회전에 기인하는 기준 진동의 정수배의 주파수의 가속도 변동을 이용할 수 있다.
또한, 드라이 펌프(3)의 회전자(10a, 10b)는 기계적으로 케이싱 내에 부착되어 있으므로, 케이싱과 회전자(10a, 10b) 사이나 회전자(10a, 10b) 사이의 클리어런스는, 엄밀하게는 동일이 아닌 비대칭성을 갖는다. 이로 인해, 드라이 펌프(3) 내부에 반응 생성물이 축적되면 케이싱과 회전자(10a, 10b) 사이나 회전자(10a, 10b) 사이의 마찰에는 불균일성이 생긴다. 이 결과, 반응 생성물이 축적된 경우에는, 가속도계(36a, 36b)에서 측정되는 가속도의 주파수 성분에는 회전자 회전에 기인하는 기준 진동 및 기준 진동의 정수배의 주파수 이외의 진동 주파수의 서브 피크가 관찰된다. 예를 들어, 도8에 도시한 바와 같이 드라이 펌프(3) 내부에 반응 생성물이 축적되어 정지 직전이 되면, 기준 진동의 1.5배의 주파수 75 ㎐에 서브 피크가 출현한다. 한편, 도7에 도시한 바와 같이 정상 상태에서는 기준 진동의 정수배의 피크가 현저하고, 서브 피크는 불명료하다. 도8에 도시한 바와 같은 펌프 정지 전에 출현하는 서브 피크는 펌프 내부의 반응 생성물의 축적에 매우 민감한 것을 확인하고 있다. 드라이 펌프(3) 내부의 반응 성생물이 막힌 모니터에 유효한 주요한 서브 피크는 경험적으로 회전자(10a, 10b)의 블레이드 매수를 m이라 한 경우, 기준 진동의 (n ＋ 1/m)배로 표시된다. n, 1은 임의의 양의 정수이지만, n이 큰 경우에는 감도가 저하하기 때문에 n ≤ mx 회전축수 ＋ 1이 필요하다. 예를 들어, 도8에 도시한 주파수 75 ㎐의 서브 피크는 n = 1, 1 = 1, m = 2의 경우에 상당한다.
도9에 도시한 바와 같이, 주파수 50 ㎐의 기준 진동과 75 ㎐의 서브 피크의 피크 가속도는, 모두 펌프 정지 직전에는 증가하는 것을 알 수 있다. 특히, 75 ㎐의 서브 피크에서는 피크 가속도의 변화율이 크기 때문에, 반응 생성물에 의한 드라이 펌프(3)의 막힘을 기준 진동보다 감도 좋게 검지할 수 있는 것을 알 수 있다. 75 ㎐의 서브 피크를 이용하여 피크 가속도가 펌프 교환 후의 정상치로부터 4배 이상이 된 값을 이상으로 한 바, 적어도 펌프 정지의 전일에는 이상을 검지할 수 있는 것을 확인하고 있다. 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서, 서브 피크의 피크 가속도 변동을 이용하는 것에 따라서도 고감도에 이상(수명)을 검출할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 주파수 분포의 추이를 조사하면 매우 단시간이지만, 0 ㎐에서 광범위, 예를 들어 기준 진동의 10배인 500 ㎐의 범위에서 가속도가 증가하는 현상이 나타난다. 예를 들어, 도8과 도7을 비교하면, 도8에서는 0 내지 500 ㎐ 전체 주파수 영역에 걸쳐서 가속도가 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 도10에 도시한 바와 같이, 0 ㎐로부터 기준 진동의 10배에 대응하는 500 ㎐ 사이의 가속도를 적분한 합계 가속도도 펌프 정지 전에 증가하므로 합계 가속도에 의해 펌프 정지 직전의 판단이 가능해진다. 이 경우, 도6에 나타낸 스텝 S104에서 0 ㎐ 내지 500 ㎐ 사이의 가속도의 적분치가 평가용 진단 데이터로서 기록된다. 그리고, 합계 가속도 추이 판정부(62)에 의해 합계 가속도가 판독되고, 설정치와 비교되어 드라이 펌프(3)의 수명이 판단된다. 성막 스텝의 합계 가속도 증가율이, 예를 들어 평상시의 200 ％ 이상이 된 경우에는 펌프 정지 직전, 즉 드라이 펌프(3)의 수명이라 판단된다.
(제2 실시 형태)
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치의 수명 진단 방법은 드라이 펌프(3)의 고장 진단에 진동의 위상차를 이용한 예를 설명한다. 즉, 제2 실시 형태에 관한 수명 진단 방법은 제1 실시 형태의 드라이 펌프(3)의 고장 진단에 이용한 진동의 피크 가속도 변동 대신에 드라이 펌프(3)의 본체(13) 중앙 부분의 측면과 단부의 측면에 각각 배치한 가속도계(36c, 36d)에서 측정되는 진동의 위상차를 해석한다. 시계열 진동 데이터를 주파수 해석하는 주파수 해석 장치(37), 주파수 해석 장치(37)에 의해 주파수 해석된 시계열 진동 데이터를 기초로 드라이 펌프(3)의 수명을 예측하는 CPU(39)는 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 여기서는 설명을 생략한다.
드라이 펌프(3)에 복수의 가속도계를 부착하여 진동을 측정하는 경우, 반응 생성물이 축적되어 오면, 드라이 펌프 내부의 케이싱과 회전자(10a, 10b) 사이, 혹은 회전자(10a)와 회전자(10b) 사이의 클리어런스의 비대칭성이 생긴다. 케이싱과 회전자(10a, 10b) 사이, 혹은 회전자(10a)와 회전자(10b) 사이의 마찰의 불균일성으로 인해, 각각의 가속도계에서 관측되는 진동의 위상이 변동한다. 예를 들어, 도5에 도시한 드라이 펌프(3)의 중앙 부분의 측면과 단부의 측면에 각각 부착한 가속도계(36c, 36d)에서 측정되는 성막 스텝 중 기준 진동 사이에는, 드라이 펌프(3) 교환 직후에는 거의 일정한 180도의 위상차가 있다. 드라이 펌프(3)의 내부에 반응 생성물이 축적되어 펌프 정지 직전이 되면, 도11에 도시한 바와 같이 가속도계(36c, 36d)에서 측정되는 성막 스텝 중 기준 진동 사이의 위상차의 변동이 증가한다. 위상차의 변동 증가는 드라이 펌프(3)의 내부에 축적한 반응 생성물이 많아지지 않으면 관측되지 않으므로 펌프 정지 직전의 예측을 효율적으로, 고정밀도로 행할 수 있다.
제2 실시 형태에 있어서는, 가속도 센서의 부착 위치를 케이싱 중앙 부분의 측면과 케이싱 단부의 측면으로 하였지만, 진동에 위상차가 있는 부분이면 되는 것은 물론이다. 또한, 가속도계를 2군데가 아닌 3군데 이상에 부착하여 복수의 진동의 위상 변동을 이용해도 좋다.
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치의 수명 진단 방법은 도12에 나타내는 순서로 행한다.
(가) 우선, 스텝 S201에서 도1에 도시한 LPCVD 장치의 드라이 펌프(3)의 중앙 부분의 측면과 단부의 측면에 각각 부착한 가속도계(36c, 36d)에서 드라이 펌프(3)의 시계열 진동 데이터가 샘플링 측정된다. 예를 들어, 1 ms 간격으로 4096점의 가속도를 샘플링 측정한다.
(나) 다음에 스텝 S202에 있어서, 스텝 S201에서 얻게 된 시계열 진동 데이터를 주파수 해석 장치(37)에 의해 주파수 성분으로 분해하여 가속도의 주파수 스펙트럼을 얻게 된다.
(다) 스텝 S203에 있어서, CPU(39)의 주파수 결정부(4)는 해석 대상 주파수를 기준 진동 50 ㎐로 한다.
(라) 그 후, 스텝 S204에 있어서, 시계열 데이터 기록부(5)를 이용하여 가속도계(36c와 36d)에서 측정된 기준 진동의 위상차를 산출한 평가용 진단 데이터가 시스템 정보 기억 장치(66)의 파일에 기록된다.
(마) 스텝 S205에 있어서는 스텝 S204에서 기록한 평가용 진단 데이터가 판독된다. 그리고, 진동 위상차 추이 판정부(63)에 의해 평가용 진단 데이터의 표준편차가 산출되고, 설정치와 비교함으로써 드라이 펌프(3)의 수명이 판단된다. 평가용 진단 데이터가 이하이면, 계속해서 측정을 반복한다.
(바) 그리고, 평가용 진단 데이터를 초과하면 스텝 S206에서 진동 위상차 추이 판정부(63)는 LPCVD 장치에 딸린 표시 장치, 표시 패널, 혹은 표시 램프에 펌프 정지 직전(수명)의 표시를 행한다.
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치의 수명 진단 방법에 있어서, 예를 들어 고장 예조의 설정치를 정상시의 위상차의 표준 편차가 1배 내지 3배 이상 증가하는 값이라 하면, 수명 판정을 정밀도 좋게 행할 수 있다.
(제3 실시 형태)
본 발명의 제3 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치의 수명 진단 방법은 드라이 펌프(3)의 수명 진단에 마하라노비스 거리(MD)를 이용한 예를 설명한다. 즉, 제3 실시 형태에서는 제1 및 제2 실시 형태에서 수명 진단에 이용한 기준 진동 50 ㎐와 서브 피크 75 ㎐의 피크 가속도, 합계 가속도 및 진동의 위상차 변동 등의 복수의 진동 특징량의 시계열 데이터에 의한 마하라노비스 거리(MD)를 이용한다. 반도체 제조 장치의 수명 진단 방법에 마하라노비스 거리(MD)를 이용하기 위해서는마하라노비스 공간을 취하는 쪽이 키가 된다. 본 발명의 제3 실시 형태에서는, 마하라노비스 공간은「진단과 동일 프로세스 조건」이 되는 LPCVD의 성막 스텝의 특징량의 시계열 데이터가 이용된다. 구체적으로는, 예를 들어 드라이 펌프(3)의 상태를 평가하는 데이터의 3일 전의 특징량의 시계열 데이터를「기준용 시계열 진동 데이터」로서 이용하고, 3일 동안의 마하라노비스 거리(MD)의 변화 추이를 조사함으로써 프로세스 조건 변동의 영향을 제외할 수 있다. 도13에 도시한 바와 같이, 펌프 정지 직전에 마하라노비스 거리(MD)가 5를 초과하는 것을 알 수 있다. 일반적으로, 마하라노비스 거리(MD)가 4 이상을 이상(異常)이라 판단하지만, 전술한 바와 같이 본 발명에서는 경험상, 마하라노비스 거리의 수명 판정의 설정치를 5 내지 10의 범위의 값으로 한다. 여기서는, 마하라노비스 거리의 설정치를 5로 하고 있다. 그리고, 마하라노비스 거리(MD)가 설정치 5를 초과하면 고장의 예조가 포착되었다고 판단한다.
또한, 상술한 특징량 이외에 드라이 펌프(3)의 모터 전류나 전력, 드라이 펌프(3) 내의 압력 혹은 드라이 펌프(3)의 온도 등의 특징량의 시계열 데이터를 마하라노비스 공간의 구성 요소로서 가해도 되는 것은 물론이다.
본 발명의 제3 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치의 수명 진단 방법은 도14에 나타내는 순서로 행한다.
(가) 우선, 스텝 S301에 있어서, LPCVD 장치의 드라이 펌프(3)의 특징량의 진단용 시계열 진동 데이터의 측정을 개시하는 시각의 소정 시간 전에 목적으로 하는 진단과 동일 프로세스 조건에 대응하는 특징량의 기준용 시계열 진동 데이터가측정된다.
(나) 다음에, 스텝 S302에 있어서, 이 기준용 시계열 진동 데이터로부터 마하라노비스 공간이 설정된다. 즉, 기준 진동 50 ㎐와 서브 피크 75 ㎐의 피크 가속도, 합계 가속도 및 진동의 위상차 변동 등의 기준용 시계열 진동 데이터의 집합체로부터 도출되는 상관 행렬의 역행열이 구해진다. 이 상관 행렬의 역행열의 계산은 도1에 도시한 CPU(39)의 마하라노비스 거리 판정부(64)에서 실행된다. 구해진 마하라노비스 공간은 시스템 정보 기억 장치(66)에 저장된다.
(다) 그리고, 스텝 S303에 있어서, 3일간, 특징량인 기준 진동 50 ㎐와 서브 피크 75 ㎐의 피크 가속도, 합계 가속도 및 진동의 위상차 변동 등의 진단용 시계열 진동 데이터가 측정된다.
(라) 그리고, 스텝 S304에 있어서, 3일간의 진단용 시계열 진동 데이터와 마하라노비스 공간을 이용하여 진단용 시계열 진동 데이터의 마하라노비스 거리(MD)의 시간 변화가 구해진다. 마하라노비스 거리(MD)의 계산은 시스템 정보 기억 장치(66)에 저장된 마하라노비스 공간의 데이터를 이용하여 마하라노비스 거리 판정부(64)에서 실행된다.
(마) 다음에, 스텝 S305에 있어서, 마하라노비스 거리 판정부(64)에서 산출된 마하라노비스 거리(MD)가 설정치와 비교된다. 산출된 마하라노비스 거리(MD)가 설정치 이하이면, 진단용 시계열 진동 데이터가 측정되어 새롭게 마하라노비스 거리가 산출된다.
(바) 그리고, 스텝 S306에 있어서, 산출된 마하라노비스 거리(MD)가 설정치를 초과하고 있는 경우, 마하라노비스 거리 판정부(64)는 드라이 펌프(3)의 수명이라 판단하여 LPCVD 장치에 딸린 표시 장치, 표시 패널, 혹은 표시 램프에 펌프 정지 직전(수명)의 표시를 행한다.
본 발명의 제3 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치의 수명 진단 방법에 따르면, 고감도로 안정되고 정밀도 좋게 고장의 예조를 포착할 수 있다.
(그 밖의 실시 형태)
상기한 바와 같이, 본 발명은 제1 내지 제3 실시 형태에 의해 기재하였지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라 이해하면 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 명백해질 것이다.
본 발명의 제1 실시 형태에서는 가속도계(36a, 36b)의 부착 위치를 드라이 펌프(3)의 케이싱 중앙 부분의 전방면 및 배면으로 하였지만, 케이싱 단부라도 좋고, 또한 도시는 생략되어 있는 드라이 펌프(3)의 기어 박스의 상부, 측면, 혹은 바닥면이라도 좋다. 단, 측정 가속도의 안정성을 확보하기 위해 드라이 펌프(3)의 부착 부분을 가속도계의 부착면과 같은 정도의 가공 정밀도의 평면으로 할 필요가 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에서는 루트형의 드라이 펌프(3)를 이용한 예를 서술하였지만, 스크류형의 드라이 펌프라도 같은 효과를 얻을 수 있는 것을 확인하고 있다. 기준 진동의 (n ＋ 1/m)배의 서브 피크를 이용하는 경우, 스크류형 드라이 펌프에 대한 블레이드 매수(m)는 1로 하면 된다.
또한, 드라이 펌프(3)의 수명을 예측하는 해석은, 본 발명의 실시 형태에서는 LPCVD 장치에 딸린 CPU(39)의 수명 판정 유닛(6)으로 실시하였지만, 수명 판정 해석은 LPCVD 장치의 다른 컴퓨터에서 행해도 좋다. 예를 들어, 드라이 펌프(3)의 제어 장치(도시 생략)에 내장해도 좋다. 또한, 도15에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 반도체 생산 시스템은 로컬 영역 네트워크(LAN)(71)에 반도체 제조 장치(70)나 컴퓨터 종합 생산 시스템(CIM)(72) 등이 접속되어 있다. CIM(72)은 서버(73), 데이터 처리 시스템(74) 혹은 외부 기억 장치(75) 등이 접속되어 있다. 측정된 시계열 진동 데이터를 LAN(71)을 거쳐서 전송하고, CIM(72) 상의 데이터 처리 시스템(74)에서 수명 판정 해석을 실시해도 좋다. 또한, 서버(73) 혹은 CIM(72) 상의 다른 컴퓨터에서 수명 판정 해석을 실시해도 좋다. 또한, 수명 판정 해석용 특징량의 시계열 데이터를 CIM(72) 상의 외부 기억 장치(75)에 저장해도 좋다.
또한, 상기에 있어서, 디클로로실란 가스와 암모니아 가스와의 반응으로 실리콘 질화막을 성막하는 경우를 예시하였지만, 원료 가스는 디클로로실란 가스나 암모니아 가스에 한정되지 않는 것은 물론이다. 또한, Si3N4막의 LIPCVD의 예에 한정되지 않고, 다른 재료의 박막의 LPCVD라도 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한, 단일 종류의 박막을 성장하는 경우의 예를 나타내었지만, Si3N4막, TEOS 산화막, 다결정 실리콘 등의 복수 종류의 박막을 동일한 LPCVD 장치에서 형성하는 경우라도 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 관한 제1 내지 제3 실시 형태에서는 LPCVD 프로세스의 예를 나타내었지만, 본 발명은, 드라이 펌프의 내부에 반응 생성물이 퇴적하여 회전기(펌프)가 정지하는 경우에는 같은 효과가 확인되어 있고, CVD 프로세스 전반, 드라이 에칭 프로세스 등에 적용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 여기에서는 기재하고 있지 않은 다양한 실시예 등을 포함하는 것은 물론이다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에 관한 기술적 범위는 상기한 설명으로부터 타당한 특허청구의 범위에 관한 발명 특정 사항에 의해서만 정해지는 것이다.
본 발명에 따르면, 고감도로 안정된 고정밀도의 회전기의 수명 예측 방법 및 이 회전기를 구비한 제조 장치를 제공할 수 있다.
Claims (20)
- 회전기와,상기 회전기의 진동 변동이 상이한 위치에 배치되어 시계열 진동 데이터를 측정하는 복수의 가속도계와,상기 복수의 가속도계에서 측정된 시계열 진동 데이터를 주파수 해석하는 주파수 해석 장치와,상기 주파수 해석된 상기 시계열 진동 데이터로부터 해석 대칭 주파수에 대응한 진동의 특징량 변동을 평가용 진단 데이터로서 작성하여 상기 평가용 진단 데이터를 기록하는 시계열 데이터 기록부와,상기 평가용 진단 데이터를 이용하여 상기 회전기의 수명을 예측하는 수명 판정 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 가속도계가 상기 회전기 본체의 일측면 및 상기 일측면에 대향하는 다른 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 가속도계가 상기 회전기의 진동에 위상차가 있는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 가속도계가 상기 회전기 본체의 측면 중앙부및 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 해석 대상 주파수가 상기 회전기에 고유의 기준 진동 주파수의 정수배인 것을 특징으로 하는 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 해석 대상 주파수가 상기 회전기의 회전자의 블레이드 매수를 포함하는 식과, 상기 회전기에 고유의 기준 진동 주파수와의 곱으로 표시되는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 블레이드 매수를 포함하는 식이 상기 블레이드 매수를 m이라 하고, 임의의 정수 1 및 n을 이용하여 n ＋ (1/m)로 표시되는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수명 판정 유닛이 상기 평가용 진단 데이터의 상기 특징량을 피크 가속도로 하는 가속도 추이 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수명 판정 유닛이 상기 평가용 진단 데이터의 상기 특징량을 상기 해석 대상 주파수 범위에서 피크 가속도를 적분한 합계 가속도로 하는 합계 가속도 추이 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수명 판정 유닛이 상기 평가용 진단 데이터의 상기 특징량을 상기 복수의 가속도계에서 측정된 상기 진동의 위상차로 하는 진동 위상차 추이 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수명 판정 유닛이 상기 시계열 진동 데이터를 측정하는 시각으로부터 경험적으로 결정되는 시간만큼 선행한 시각에 있어서, 상기 시계열 진동 데이터와 동일 프로세스 조건 하에서 측정되는 기준용 시계열 진동 데이터로부터 얻게 되는 기준용 진단 데이터에 의해 마하라노비스 공간을 작성하여 상기 마하라노비스 공간을 기초로 하여 상기 평가용 진단 데이터로부터 산출되는 마하라노비스 거리를 이용하여 수명을 예측하는 마하라노비스 거리 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
- 진동의 위상이 상이한 복수의 위치에서 회전기의 시계열 진동 데이터를 측정하는 스텝과,상기 시계열 진동 데이터를 주파수 해석하여 해석 대상 주파수에 대응한 진동의 특징량 변동을 평가용 진단 데이터로서 작성하는 스텝과,상기 평가용 진단 데이터를 이용하여 상기 회전기의 수명을 판정하는 스텝을포함하는 것을 특징으로 하는 회전기의 수명 예측 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 해석 대상 주파수가 상기 회전기에 고유의 기준 진동 주파수의 정수배인 것을 특징으로 하는 회전기의 수명 예측 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 해석 대상 주파수가 상기 회전기의 회전자의 블레이드 매수를 포함하는 식과, 상기 회전기에 고유의 기준 진동 주파수와의 곱으로 표시되는 것을 특징으로 하는 회전기의 수명 예측 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 블레이드 매수를 포함하는 식이 상기 블레이드 매수를 m이라 하고, 임의의 정수(1 및 n)를 이용하여 n ＋ (1/m)로 표시되는 것을 특징으로 하는 회전기의 수명 예측 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 특징량이 상기 진동의 피크 가속도인 것을 특징으로 하는 회전기의 수명 예측 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 특징량이 상기 해석 대상 주파수 범위에서 상기 진동의 피크 가속도를 적분한 합계 가속도인 것을 특징으로 하는 회전기의 수명 예측 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 특징량이 상기 회전기의 상기 복수의 가속도계에서 측정된 상기 진동의 위상차인 것을 특징으로 하는 회전기의 수명 예측 방법.
- 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 기준용 시계열 진동 데이터를 측정하는 스텝과,상기 기준용 시계열 진동 데이터를 주파수 해석하여 해석 대상 주파수에 대응한 특징량의 변동을 기준용 진단 데이터로서 작성하여 상기 기준용 진단 데이터에 의해 기준 마하라노비스 공간을 설정하는 스텝과,상기 기준 마하라노비스 공간을 기초로 하여 상기 평가용 진단 데이터로부터 산출되는 마하라노비스 거리를 이용하여 수명을 예측하는 스텝을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기의 수명 예측 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 기준용 시계열 진동 데이터는 상기 평가용 시계열 진동 데이터를 측정하는 시각으로부터 경험적으로 결정되는 시간만큼 선행한 시각에 있어서, 상기 평가용 시계열 진동 데이터와 동일 프로세스 조건 하에서 측정되는 것을 특징으로 하는 회전기의 수명 예측 방법.
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