TW201805558A - 使用真空壓力控制閥之預測診斷系統及方法 - Google Patents

使用真空壓力控制閥之預測診斷系統及方法 Download PDF

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Abstract

校準一真空系統中之一閥且使用該校準提供該真空系統中之一診斷指示包含：量測依據角度閥位置而變化之該閥之傳導性並產生一傳導性校準圖或函數以在該閥之操作期間使用。基於經接收設定點角度閥位置以及該經量測閥傳導性與傳導性對角度閥位置之一預定義度量之間之一差而設定一實際角度閥位置。判定該系統之一實際系統傳導性以及該實際系統傳導性與一參考系統傳導性之間之一差。基於該閥之該實際角度閥位置以及該系統之該實際系統傳導性與該參考系統傳導性之間之該差而產生該系統中之一故障之該診斷指示。

Description

使用真空壓力控制閥之預測診斷系統及方法
本發明係關於真空壓力控制閥，且特定言之係關於使用結合真空壓力控制閥之預測診斷之系統及方法。
一典型基於真空之處理系統(諸如(舉例而言)一半導體處理系統)通常包含定位於一處理腔室之下游之一或多個閥及一真空泵以控制通過腔室之流體流量。流動通過腔室之此等流體可包含例如用於蝕刻或塗覆腔室中之一半導體晶圓之反應性氣體。真空泵產生閥上游之一位置與閥下游之一位置之間之一壓力差。藉由改變閥敞開/閉合之程度來改變閥之傳導性而控制通過腔室之流量。 蝶形閥通常用於諸如於半導體製造系統中採用之真空壓力控制系統中。一蝶形閥或「擋板閥」通常包含同軸地安置於通過閥外殼之一通路內之一薄擋板。擋板係由跨通路橫向延伸之一可旋轉閥軸固定至閥總成。閥軸之旋轉控制擋板相對於閥外殼之位置。藉由使擋板之位置在敞開(100%敞開)位置與閉合(0%敞開)位置之間變化而控制一蝶形閥之傳導性。 在此等處理系統中，各種因素可引起系統效能隨時間劣化。例如，在沈積工具中，沈積副產物可積聚於閥及/或泵送管線中。此積聚可改變真空系統之一或多個組件之流體傳導性。又，擋板與閥本體之間之一可撓密封件可隨時間磨損，此亦可更改真空系統及特定言之閥之傳導效能。
根據一第一態樣，提供一種用於校準一真空系統中之一閥之方法。根據該方法，量測依據角度閥位置而變化之該閥之傳導性。藉由比較該經量測閥傳導性與傳導性對角度閥位置之一預定義度量而判定該閥之一傳導性圖或函數。儲存該傳導性校準圖或函數以在該閥之操作期間使用。 可在判定該傳導性圖或函數時使用該經量測閥傳導性與傳導性對角度閥位置之該預定義度量之間之一差。在操作期間，可接收基於該閥之一所要傳導性之一設定點角度閥位置。可基於該經接收設定點角度閥位置以及該經量測閥傳導性與傳導性對角度閥位置之該預定義度量之間之該差而設定該閥之實際角度閥位置。可判定該系統之一實際系統傳導性以及該實際系統傳導性與一參考系統傳導性之間之一差。可基於該閥之該實際角度閥位置以及該系統之該實際系統傳導性與該參考系統傳導性之間之該差而產生該系統中之一故障之一診斷指示。若該實際角度閥位置相對較低且該實際系統傳導性大於該參考系統傳導性，則在一低傳導性閥中，該診斷指示可為該低傳導性閥之一擋板密封件已受磨損。若該實際角度閥位置相對較低且該實際系統傳導性小於該參考系統傳導性，則在一非密封性閥中，該診斷指示可為沈積副產物已累積於該閥之一閥壁及一擋板之至少一者上。該相對較低角度閥位置可低於20度。若該實際角度閥位置相對較高且該實際系統傳導性小於該參考系統傳導性，則在一低傳導性閥中，該診斷指示可為該系統之一導管中之一至少部分堵塞及該系統中之一泵之劣化之至少一者。若該實際角度閥位置相對較高且該實際系統傳導性小於該參考系統傳導性，則在一非密封性閥中，該診斷指示可為該系統之一導管中之一至少部分堵塞及該系統中之一泵之劣化之至少一者。該相對較高角度閥位置可大於50度。 根據另一態樣，提供一種用於提供使用一閥之一真空系統中之一診斷指示之方法。根據該方法，接收基於該閥之一所要傳導性之一設定點角度閥位置。基於該經接收設定點角度閥位置以及經量測閥傳導性與傳導性對角度閥位置之一預定義度量之間之一差而設定該閥之一實際角度閥位置。判定該系統之一實際系統傳導性以及該實際系統傳導性與一參考系統傳導性之間之一差。基於該閥之該實際角度閥位置以及該系統之該實際系統傳導性與該參考系統傳導性之間之該差而產生該系統中之一故障之一診斷指示。 若該實際角度閥位置相對較低且該實際系統傳導性大於該參考系統傳導性，則在一低傳導性閥中，該診斷指示可為該低傳導性閥之一擋板密封件已受磨損。若該實際角度閥位置相對較低且該實際系統傳導性小於該參考系統傳導性，則在一非密封性閥中，該診斷指示可為沈積副產物已累積於該閥之一閥壁及一擋板之至少一者上。該相對較低角度閥位置可低於20度。若該實際角度閥位置相對較高且該實際系統傳導性小於該參考系統傳導性，則在一低傳導性閥中，該診斷指示可為該系統之一導管中之一至少部分堵塞及該系統中之一泵之劣化之至少一者。若該實際角度閥位置相對較高且該實際系統傳導性小於該參考系統傳導性，則在一非密封性閥中，該診斷指示可為該系統之一導管中之一至少部分堵塞及該系統中之一泵之劣化之至少一者。該相對較高角度閥位置可大於50度。
相關申請案 本申請案係關於2016年5月10日申請之美國臨時專利申請案第62/333,989號且主張該案之優先權，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。 本文中描述之實施例提供傳導性對命令閥(例如，擋板)位置之閥對閥再現性，而不管命令位置是源於外部還是內部(例如在閉環壓力控制期間)。實施例支援腔室匹配及複製精確要求，此係因為各閥提供依據提供至閥之命令而變化之相同效能。 根據一些例示性實施例，一種用於校準一閥之方法包含：量測依據閥位置而變化之閥之傳導性；及藉由比較經量測閥傳導性與傳導性對閥位置之一預定義度量而判定閥之一傳導性校準圖或函數。該方法亦包含儲存傳導性圖或函數以在閥之操作期間使用。 流體傳導性係對一流體移動通過一結構或物質之有效程度之一量測。在一真空系統中，藉由以下關係判定一流體通過一管道或導管之傳導性(C )：
Figure TW201805558AD00001
； (1) 其中Q 係通過導管之流體之總質量流量，P1 係上游之壓力，且P2 係下游之壓力。 通常藉由在敞開位置與閉合位置之間改變閥開口而控制一閥之傳導性。閥效能通常藉由製造商基於標稱、最小及最大預期效能而報告。然而，一閥之實際傳導性可在不同閥之間廣泛變化。一閥之許多性質(除其敞開或閉合之程度以外)影響實際傳導效能。例如，組件之機械容限及組件總成之變動可明顯促成一個閥相對於另一閥之傳導性之變動。雖然可基於精確量測規範選擇零件，且總成可經客製化以達成嚴格容限，但此在一生產環境中係不切實際的。 圖1係數個類似閥之傳導性對閥位置之一曲線圖。Y軸係以標準立方公分每毫托為單位，其對應於關於閥之一上游位置與下游位置之間之一壓力差。X軸係以閥之敞開度百分比為單位，其在0%敞開(即，閉合)與100%敞開之間變化。曲線104係一典型閥之最大預期傳導性，且曲線108係該閥之最小預期傳導性。曲線116係經產生閥之一批次中之一例示性閥之傳導性，且曲線112描繪該批次中之閥之典型傳導效能。 半導體製造商通常具有執行相同功能之多個處理系統，即，工具。製造商預期系統之各者以相同方式運作而尤其在初始工具安裝及試運轉(commissioning)時具有最小校準或設置。例如，製造商預期能夠使用相同製程配方控制一閥之傳導性而不必在安裝或一服務時段期間校準各閥。此外，製造商預期各閥針對一指定、命令或報告位置提供相同傳導性。例如，一最大傳導性(曲線104)與最小傳導性(曲線108)之間之可能傳導性變動大於許多應用所期望之變動。一般而言，可期望各閥以依據閥之命令或報告位置(即，在此例項中，敞開百分比(% open))而變化之相同傳導性(例如，傳導性曲線116)運作。本文中描述之實施例提供各閥回應於一命令位置而提供一已知傳導性之方法。 圖2包含根據一例示性實施例之一處理系統200之一示意性方塊圖。處理系統200包含一製程腔室230，該製程腔室230包含耦合至製程腔室228之一輸出之一導管204。系統200亦包含耦合至導管204之一出口206之一閥總成212。閥總成212亦耦合至一第二導管208之一入口210。系統200亦包含耦合至第二導管208之一泵224。泵224自導管208抽取流體以產生閥總成212之一上游位置214與閥總成212之一下游位置218之間之一壓力差。 系統200亦包含可操作地連接至閥總成212之一致動器216。致動器216控制閥總成212之操作以例如改變自導管204通過閥總成212而至導管208之流體流量。在一些實施例中，閥總成212包含一蝶形閥，且致動器216改變閥總成212中之一擋板相對於通過閥總成212之通路之位置。以此方式，致動器216藉由更改閥敞開/閉合之程度而影響閥總成212之傳導性。系統200亦可包含一閥位置感測器220 (例如，一光學或機械編碼器)，其量測擋板在操作期間改變之位置。 圖3A及圖3B係根據一闡釋性實施例之一閥總成300之示意性繪示。閥總成300係一擋板閥總成且包含一擋板304。擋板304係由跨閥總成300之一通路312橫向延伸之一可旋轉閥軸308固定至閥總成300。閥軸308之旋轉係由虛線箭頭316展示。藉由一致動器(例如，圖2之致動器216)旋轉閥軸308控制擋板304相對於閥總成300之通路312之位置。藉由使擋板304之位置在敞開位置與閉合位置(如圖3B中之100%閉合所展示)之間變化而控制閥總成300之傳導性。 參考圖2，系統200亦包含可操作地連接至致動器216之一控制系統228。控制系統228將信號提供至致動器216且接收各種輸入信號。控制系統228控制致動器216之操作以控制閥總成212。控制系統228包含一運動控制器232及(視情況)一壓力控制器236。在一項實施例中，運動控制器232接收各種信號及資訊且輸出各種信號及資訊，並將運動控制信號輸出至致動器216。在一些實施例中，選用壓力控制器236與運動控制器232一起使用以計算提供至致動器216之控制信號，以藉由改變閥總成212中之擋板之位置而控制製程腔室230中之壓力。可使用例如耦合至製程腔室230之一壓力換能器240來量測壓力。 在一些實施方案中，一閥總成(例如，閥總成212)用於控制一氣體離開處理腔室230之傳導性。氣體沿導管204行進並通過閥總成212。接著，氣體行進通過導管208而至一回收系統256以進行安全處理。一命令設定點244 (此實施例中，位置設定點)經提供至控制系統228。位置設定點244係閥總成212中之擋板相對於通過閥總成212之通路之所要位置。位置設定點244通常經預先判定以用於處理腔室228意欲進行之一特定組之處理步驟，使得達成一特定流動傳導性。在一些實施例中，位置設定點244係與所要擋板閥位置成比例之一0伏特至10伏特DC類比信號；其中0伏特對應於完全閉合，且10伏特對應於完全敞開。替代信號用於替代實施例中。例如，在一些實施例中，信號係具有與所要擋板位置成比例之值之一數位信號，或其係控制系統所使用以使擋板相對於通路之位置遞增或遞減之一數位信號。 在操作中，氣體經由氣體入口252提供至製程腔室230，且控制系統228之運動控制器232接收位置設定點244且比較其與閥總成212中之擋板之實際位置。對應於擋板之實際位置之一信號260藉由閥位置感測器220提供至控制系統228，然而在一些實施例中，可自由運動控制器提供至致動器之先前(開環)位置命令導出實際位置。運動控制器232計算位置設定點244與實際位置信號260之間之誤差。接著，運動控制器232將一命令信號輸出至致動器216以改變擋板位置，直至誤差為零(或低於一所要臨限值)。運動控制器232輸出一信號，該信號具有擋板之移動所期望之特性，例如，擋板位置、速度、超越量等。 在達成對應於所要位置設定點244之位置之後，閥總成212可因各閥總成之製造變動而未提供所要閥傳導性。此亦可歸因於系統用法及磨損因素，諸如系統200之各種組件(諸如腔室230、泵224、導管/管線204、208、閥本體及/或擋板上之沈積副產物之累積；磨損的擋板密封件；導管/管線204、208中之堵塞；及/或泵224之劣化。閥總成中之變動導致閥總成212之傳導性之變動。因此，可期望控制系統228修改位置設定點244使得由控制系統228提供至致動器216之信號考量閥總成212之傳導性之變動。 圖4包含根據一例示性實施例之一擋板閥總成之傳導性對軸位置之一圖表。Y軸係傳導性且X軸係軸位置，其中位置在自0% (完全閉合)至100% (完全敞開)之範圍內。曲線404係依據軸位置而變化之閥之所要傳導性。各閥因本文中描述之變動而未提供此特定傳導效能。曲線408係一特定閥之傳導性，其不匹配曲線404所展示之所要傳導性。 圖5係對應於圖4之曲線圖之一表500。表500之欄A係軸位置(為清楚繪示之目的僅提供一部分之值)。提供自0%敞開(完全閉合)至35%敞開及95%敞開至100%敞開(完全敞開)之值。表500之欄B係閥之所要效能之傳導性(對應於圖4之曲線404)，亦稱為「黃金單元」。表500之欄C係特定閥之效能之傳導性(對應於圖4之曲線408)。 例如，若特定閥經命令至10%敞開(箭頭504)之一軸位置，則其將提供1.02 (欄C，箭頭512)之一傳導性，而非所要傳導性10.02 (欄B，箭頭508)。因此，為使閥總成212提供所要傳導性10.02，控制系統228必須將一不同信號輸出至致動器216，使得將閥位置命令為在不同於10%之一閥位置處。因此，致動器216必須使特定閥之閥位置移動至大約31.62 (箭頭516)以達成特定閥之10.02之一傳導性。表500之欄D (傳導性校準因數)中之值係致動器216必須放置閥總成212使得閥總成212提供圖4之曲線404之所要傳導性之處之位置。在一些實施例中，欄D中之值經儲存於控制系統228中之一查找表中，且控制系統228將一信號輸出至致動器216以回應於一使用者所提供之位置設定點244而達成閥總成212中之閥位置。 在此實施例中，控制系統228輸出各種信號，包含實際閥位置264 (與位置信號260相同)及一傳導性匹配位置信號268。在一些實施例中，傳導性匹配位置信號268等於傳導性設定點244。因此，本發明之方法滿足終端使用者需要以獲取一已知的且可再現的位置輸出變量對一閥正產生之實際傳導性。在閥正提供閉環壓力控制之情況中，終端使用者通常監測來自閥之報告位置以啟用控制，諸如(舉例而言)與由美國加利福尼亞州托倫斯市(Torrance, California, USA)之SPC公司製造並銷售之閥相關聯之熟知SPC控制。相比之下，傳統閥通常僅報告閥之擋板之實際軸位置。藉由感測實際軸位置而產生例示性實施例之傳導性匹配位置信號268，該實際軸位置係自正進行之運動控制系統得知。自本文中描述之內部校準資料判定正由閥提供之實際傳導性。該閥參考一「黃金」閥之經儲存傳導性對位置參考表，並將傳導性匹配位置信號268中之傳導性匹配位置報告為「黃金」閥將會在該處產生該閥在該時刻會提供的傳導性之位置。 根據例示性實施例，當將閥用作一位置控制器時，傳導性匹配信號268涉及等於傳導性設定點244之一傳導性匹配位置。當將閥用作一壓力控制器時，傳導性匹配位置不等於傳導性設定點244，此係因為在此情況中，傳導性設定點244係一壓力設定點命令。代替性地，在此情況中，傳導性匹配位置信號268係根據上文詳細描述之方法而產生。 替代地，欄D中值可例如以一查找表儲存於致動器216或閥總成212中之記憶體中，且經組態以回應於命令設定點244而校正閥之操作。在一些實施例中，產生將欄D中之值近似表示為命令設定點244值之一函數之一方程式，因此不需要查找表。實情係，控制系統228基於該方程式判定將何種信號提供至致動器216，該方程式係命令設定點值244之一函數。可藉由例如內插技術或曲線擬合技術而產生該方程式。 圖5之表500之欄E係黃金單元將在該處針對一給定軸位置產生與特定閥相同之傳導性之位置。若在閉環控制期間，選用壓力控制器236起作用且閥總成212之軸位置經修改，則欄E用於輸出「黃金」閥將在該處產生由閥輸送之實際傳導性之等效位置。 如上文提及，在諸如上文詳細描述之系統之處理系統中，各種因素可引起系統效能隨時間劣化。例如，在沈積工具中，沈積副產物可積聚於閥及/或泵送管線(即，管路/導管)中。此積聚可導致減小的泵送管線直徑及/或泵效能，且可改變真空系統之一或多個組件之流體傳導性；其亦可導致降低的泵送速度。回應於此劣化，在一非密封性閥中，閥可藉由設定至一更大閥敞開位置而進行補償。又，在一非密封性閥中，此沈積積聚可減小擋板與閥孔或流動通道之壁之間之一間隙，因此使閥傳導性(在一些情況中)降低至接近零傳導性之值。在此情況中，閥可由閉合更少(即，藉由設定至一更小閥角)而進行補償。在一密封性閥之情況中，一可撓密封件提供於擋板與閥本體孔或通道之壁之間的擋板之外緣處之處可隨時間磨損，此亦可更改真空系統之傳導效能。在此情況中，沈積積聚及/或閥密封件磨損可妨礙閥在法向閥角設定處達到零傳導性。在此情況中，閥可藉由閉合更多(即，藉由設定一更小閥角)而進行補償。因此，根據本發明，在全部此等情況中，閥位置可與系統之一或多個組件之一劣化程度相關。 根據一些例示性實施例，將傳導性匹配位置信號268用作一位置報告技術，此容許終端使用者使用節流閥位置作為一預測診斷變量以進行腔室匹配且對其他故障組件進行故障偵測及分類。此方法滿足常表達之終端使用者需具有一已知的且可再現的位置輸出變量對照一閥正產生之實際傳導性。 另一有用輸出係「傳導性百分比(% Conductance)」。此變量將為閥在一特定組之測試條件下在各位置處產生之N2 等效傳導性(l/s)。變量傳導性百分比係在指定條件下相對於一標準氣體(例如，N2 )之一正規化輸出。作為一實例，對於一給定閥大小，N2 之100%敞開傳導性可為100 l/s。在80%敞開處，其可為90 l/s，等等。在此闡釋性實例中，當閥實體上100%敞開且提供100 l/s傳導性時，「傳導性百分比」輸出將為100%。當閥實體上80%敞開且提供90 l/s時，「傳導性百分比」輸出將為90%。表達為「傳導性百分比」且非僅僅為「傳導性」之原因係終端使用者可搭配許多不同氣體及氣體混合物使用閥，且經量測傳導性隨氣體類型而變化。因此，避免產生作為一絕對單位(l/s)之一輸出，支持正規化「傳導性百分比」。此特性化向使用者提供一可轉移的可再現標準以驗證閥正提供已知經校準效能。作為一主要變量，此傳導性可受到關注，但仍將存在傳導性對位置之一閥對閥變化性。另一方面，傳導性對傳導性匹配位置將具有極其嚴密的閥對閥再現性。 可自閥獲得「基於步進計數之位置」及「基於編碼器之位置」之典型位置報告變量。此容許終端使用者監測實際軸位置對傳導性之二階相依性(若存在)。然而，經由上文描述之傳導性匹配位置將滿足報告位置對傳導性之一階閥對閥再現性之主要益處。 下游壓力控制系統中壓力動態可描述為：
Figure TW201805558AD00002
； (2) 其中：Vchamber -腔室容積Pchamber ：腔室內部之壓力Ppump ：泵輸入端處之壓力Qinlet ：入口氣體流量Ssystem ：組合系統傳導性。 在正常情況下，泵處之壓力實質上低於腔室內部之受控壓力且因此可被忽略。 組合系統傳導性Ssystem 可被描述為元件之個別傳導性之一串聯連接，該等元件包括下游壓力控制系統：腔室、閥、前段管線(導管)及泵：
Figure TW201805558AD00003
， (3) 其中：Cchamber -腔室傳導性Cforeline ：前段管線傳導性Cpump ：泵之傳導性(泵送速度)Cvalve ：節流閥傳導性。 閥傳導性Cvalve 係閥角θ 之一高度非線性函數，其可在0%敞開與100%敞開之間變化：
Figure TW201805558AD00004
。 對於一典型下游壓力控制應用，各種系統組件之間之以下關係將成立： 情況I：θ ≤ 10%敞開(即，相對較小閥角)。在此情況中，系統傳導性僅由閥傳導性主導，即：
Figure TW201805558AD00005
在此情況中，方程式(3)可重寫為一近似式：
Figure TW201805558AD00006
考慮到此關係，可基於閥角及系統傳導性Ssystem (其係一通常可用變量)之知識來執行系統診斷。因此，在小閥角之此情況中，Ssystem 之任何實質變動可歸因於閥傳導性之一變化。明確言之，對於一低傳導性節流閥(諸如F密封件、Q密封件等)，對密封元件之損害或磨損將導致較高系統傳導性(如圖6中繪示)且可用於對閥狀況(valve health)進行現場診斷。 圖6包含一例示性低傳導性擋板閥中之傳導性對擋板位置之一圖表，其繪示一受磨損擋板密封件之情況。圖6繪示系統傳導性歸因於擋板密封件之磨損之變動。圖6包含一實際系統傳導性Ssystem 曲線602及一參考傳導性曲線604。如圖6中繪示，在一受磨損擋板密封件之情況中，系統傳導性Ssystem 將被偵測為在小閥敞開角處高於預期參考傳導性。 對於非密封性閥，閥本體在其操作期間歸因於化學沈積物之污染可被偵測為系統傳導性Ssystem 在低敞開處與參考值相比之一降低，如圖7中繪示。圖7包含一例示性非密封性擋板閥中之傳導性對擋板位置之一圖表，其繪示沈積物累積於閥本體壁或擋板上之情況。圖7繪示系統傳導性歸因於非密封性閥擋板及本體之污染之變動。圖7包含一實際系統傳導性Ssystem 曲線608及一參考傳導性曲線606。如圖7中繪示，在沈積物累積於一非密封性閥中之閥本體壁或擋板上之情況中，系統傳導性Ssystem 將被偵測為在小閥敞開角處低於預期參考傳導性。 情況II：θ ≥ 60%敞開(即，相對較大閥開口)。在此情況中，前段管線(即，管路(導管/管道))傳導性及泵傳導性遠小於閥傳導性及腔室傳導性。系統傳導性由前段管線(管路、導管/管道)傳導性及泵傳導性主導。在此情況中，方程式(3)可寫為近似式：
Figure TW201805558AD00007
在大閥開口處可忽略密封件之影響。對於低傳導性與非密封蝶形閥兩者，經量測系統傳導性之縮減可歸因於泵效能之劣化或管路(即，導管/管道)中之堵塞，如圖8及圖9中繪示。 圖8包含一例示性低傳導性擋板閥中之傳導性對擋板位置之一圖表，其繪示一泵送管線(即，導管/管道)之堵塞或泵劣化之情況。圖8繪示在一低傳導性閥中，系統傳導性歸因於管線堵塞或泵劣化之變化。圖8包含一實際系統傳導性Ssystem 曲線612及一參考傳導性曲線610。如圖8中繪示，在一低傳導性閥中之管線堵塞或泵劣化之情況中，系統傳導性Ssystem 將被偵測為在相對較大閥敞開角處低於預期參考傳導性。 圖9包含一例示性非密封性擋板閥中之傳導性對擋板位置之一圖表，其繪示一泵送管線中之堵塞或泵劣化之情況。圖9繪示在一非密封性閥中，系統傳導性歸因於管線堵塞或泵劣化之變化。圖9包含一實際系統傳導性Ssystem 曲線616及一參考傳導性曲線614。如圖9中繪示，在一非密封性閥中之管線堵塞或泵劣化之情況中，系統傳導性Ssystem 將被偵測為在相對較大閥敞開角處低於預期參考傳導性。 因此，一般而言，此等診斷容許一終端使用者藉由觀察傳導性曲線之哪一部分正改變而推斷諸如閥污染、擋板密封件磨損、前段管線堵塞及/或泵劣化之故障。 在一些例示性實施例中，一實施方案將利用將與如下工具操作協調之配方時間標記(timemark)觸發： • 工具順串基線製程。 • 具有閥之I/O接受標記時間標記觸發(即，記錄標記1 (RecordMark1)、記錄標記2 (RecordMark2))之一輸入 • 在各標記處，閥記錄其之位置、經記錄壓力及內部估計之製程參數(氣體流量)並將其等儲存於記憶體中 • 在晶圓生產期間，閥接受來自工具之一不同觸發，該觸發指示配方正通過相同原始標記點：即，讀取標記1 (ReadMark1)、讀取標記2 (ReadMark2) • 在各標記點處，閥應用邏輯以判定傳導性曲線Ssystem 是否已移位至其超過某一臨限值之點。接著，閥將用關於變化及變化之可能原因之一些指示將一警告發回至工具。 在此例示性實施例中，工具與閥之間之通信格式之細節可如表1中所展示。 表1.所提出的命令及與工具之介接 根據一些例示性實施例，實施方式之另一增強包含工具與閥之間之氣體資訊交換。此容許使用一三維系統傳導性表，其中傳導性係閥位置及氣體組分之一非線性函數，即，
Figure TW201805558AD00008
根據一些例示性實施例，本文中詳細描述之診斷方法之另一增強利用來自使用上游壓力資訊及下游壓力資訊兩者(其等在上文方程式(2)中表示為Pchamber 及Ppump )之結果。上游換能器之一有效放置係緊接閥入口處，且下游換能器之一有效放置係在閥出口處。此換能器放置將提供阻塞上游管路對下游管路與泵劣化之間之進一步差別。 根據一些例示性實施例，時間標記方法之一替代方法係在工具之閒置時間期間執行一完整系統學習常式。此將產生如上文標繪之完整系統傳導性曲線Ssystem 。此方法之一優點在於與使用時間標記方法所獲得之特定操作點相比更連續之一曲線。 在本申請案中，包含下文之定義，可用術語「電路」取代術語「模組」或術語「控制器」。術語「模組」可部分指代或包含：一特定應用積體電路(ASIC)；一數位、類比或混合類比/數位離散電路；一數位、類比或混合類比/數位積體電路；一組合邏輯電路；一場可程式化閘陣列(FPGA)；執行程式碼之一(共用、專用或群組)處理器電路；儲存由處理器電路執行之程式碼之一(共用、專用或群組)記憶體電路；提供所描述功能性之其他適合硬體組件；或一些或全部以上各者諸如於一系統單晶片上中之一組合。 術語程式碼(如上文使用)可包含軟體、韌體及/或微程式碼，且可指代程式、常式、函數、類別、資料結構及/或物件。術語經共用處理器電路涵蓋執行來自多個模組之一些或全部程式碼之一單一處理器電路。術語群組處理器電路涵蓋結合額外處理器電路執行來自一或多個模組之一些或全部程式碼之一處理器電路。對多個處理器電路之指稱涵蓋離散晶粒上之多個處理器電路、一單一晶粒上之多個處理器電路、一單一處理器電路之多個核心、一單一處理器電路之多個執行緒，或以上之一組合。術語共用記憶體電路涵蓋儲存來自多個模組之一些或全部程式碼之一單一記憶體電路。術語群組記憶體電路涵蓋結合額外記憶體儲存來自一或多個模組之一些或全部程式碼之一記憶體電路。 術語記憶體電路係術語電腦可讀媒體之一子集。術語電腦可讀媒體(如本文中使用)不涵蓋透過一媒體(諸如在一載波上)傳播之暫時性電信號或電磁信號；因此，術語電腦可讀媒體可被視為有形的且非暫時性的。一非暫時性有形電腦可讀媒體之非限制實例係非揮發性記憶體電路(諸如一快閃記憶體電路、一可擦除可程式化唯讀記憶體電路或一遮罩唯讀記憶體電路)、揮發性記憶體電路(諸如一靜態隨機存取記憶體電路或一動態隨機存取記憶體電路)、磁性儲存媒體(諸如一類比或數位磁帶或一硬碟機)，及光學儲存媒體(諸如一CD、一DVD或一藍光光碟)。 本申請案中描述之裝置及方法可部分或完全由藉由組態一通用電腦以執行體現於電腦程式中之一或多個特定功能而產生之一專用電腦來實施。上文描述之功能區塊及流程元件用作軟體規範，其等可由一熟習此項技術者或程式設計員之日常工作轉譯成電腦程式。 雖然本發明概念已參考其之例示性實施例而特定展示並描述，但一般技術者將瞭解，可在不脫離如由以下申請專利範圍定義之本發明概念之精神及範疇之情況下進行各種形式及細節改變。
104‧‧‧曲線
108‧‧‧曲線
112‧‧‧曲線
116‧‧‧曲線
200‧‧‧處理系統
204‧‧‧導管/管線
206‧‧‧導管之出口
208‧‧‧第二導管/管線
210‧‧‧第二導管之入口
212‧‧‧閥總成
214‧‧‧閥總成之上游位置
216‧‧‧致動器
218‧‧‧閥總成之下游位置
220‧‧‧閥位置感測器
224‧‧‧泵
228‧‧‧控制系統
230‧‧‧製程腔室/處理腔室
232‧‧‧運動控制器
236‧‧‧壓力控制器
240‧‧‧壓力換能器
244‧‧‧命令設定點/位置設定點/傳導性設定點
252‧‧‧氣體入口
256‧‧‧回收系統
260‧‧‧實際位置信號
264‧‧‧實際閥位置
268‧‧‧傳導性匹配位置信號
300‧‧‧閥總成
304‧‧‧擋板
308‧‧‧閥軸
312‧‧‧通路
316‧‧‧閥軸之旋轉
404‧‧‧曲線
408‧‧‧曲線
500‧‧‧表
504‧‧‧箭頭
508‧‧‧箭頭
512‧‧‧箭頭
516‧‧‧箭頭
602‧‧‧實際系統傳導性
Ssystem ‧‧‧ 曲線
604‧‧‧參考傳導性曲線
606‧‧‧參考傳導性曲線
608‧‧‧實際系統傳導性
Ssystem ‧‧‧ 曲線
610‧‧‧參考傳導性曲線
612‧‧‧實際系統傳導性
Ssystem ‧‧‧ 曲線
614‧‧‧參考傳導性曲線
616‧‧‧實際系統傳導性
Ssystem ‧‧‧ 曲線
下文詳細描述中參考所示出之複數個圖式以本發明實施例之非限制性實例之方式進一步描述本發明，其中貫穿圖式之數個視圖，相似元件符號表示類似零件。 圖1包含數個類似閥之傳導性對閥位置之一圖表。 圖2包含根據一例示性實施例之一處理系統之一示意性方塊圖。 圖3A包含根據一例示性實施例之一閥總成之一示意圖。 圖3B包含根據一例示性實施例之圖3A之閥總成之一示意性側視圖。 圖4包含根據一例示性實施例之一擋板閥總成之傳導性對軸位置之一圖表。 圖5包含對應於圖4之圖表之一表。 圖6包含一例示性低傳導性擋板閥中之傳導性對擋板位置之一圖表，其繪示一受磨損擋板密封件之情況。 圖7包含一例示性非密封性擋板閥中之傳導性對擋板位置之一圖表，其繪示沈積物累積於閥本體壁或擋板上之情況。 圖8包含一例示性低傳導性擋板閥中之傳導性對擋板位置之一圖表，其繪示一泵送管線堵塞或泵劣化之情況。 圖9包含一例示性非密封性擋板閥中之傳導性對擋板位置之一圖表，其繪示一泵送管線堵塞或泵劣化之情況。
200‧‧‧處理系統
204‧‧‧導管/管線
206‧‧‧導管之出口
208‧‧‧第二導管/管線
210‧‧‧第二導管之入口
212‧‧‧閥總成
214‧‧‧閥總成之上游位置
216‧‧‧致動器
218‧‧‧閥總成之下游位置
220‧‧‧閥位置感測器
224‧‧‧泵
228‧‧‧控制系統
230‧‧‧製程腔室/處理腔室
232‧‧‧運動控制器
236‧‧‧壓力控制器
240‧‧‧壓力換能器
244‧‧‧命令設定點/位置設定點/傳導性設定點
252‧‧‧氣體入口
256‧‧‧回收系統
260‧‧‧實際位置信號
264‧‧‧實際閥位置
268‧‧‧傳導性匹配位置信號

Claims (22)

  1. 一種用於校準一真空系統中之一閥之方法，其包括： 量測依據角度閥位置而變化之該閥之傳導性； 藉由比較該經量測閥傳導性與傳導性對角度閥位置之一預定義度量而判定該閥之一傳導性圖或函數；及 儲存該傳導性校準圖或函數以在該閥之操作期間使用。
  2. 如請求項1之方法，其中在判定該傳導性圖或函數時使用該經量測閥傳導性與傳導性對角度閥位置之該預定義度量之間之一差。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包括：在操作期間，接收基於該閥之一所要傳導性之一設定點角度閥位置；及基於該經接收設定點角度閥位置以及該經量測閥傳導性與傳導性對角度閥位置之該預定義度量之間之該差而設定該閥之實際角度閥位置。
  4. 如請求項3之方法，其進一步包括判定一實際系統傳導性並判定該系統之該實際系統傳導性與一參考系統傳導性之間之一差。
  5. 如請求項4之方法，其進一步包括產生該系統中之一故障之一診斷指示，該診斷指示係基於該閥之該實際角度閥位置以及該系統之該實際系統傳導性與該參考系統傳導性之間之該差。
  6. 如請求項5之方法，其中若該實際角度閥位置相對較低且該實際系統傳導性大於該參考系統傳導性，則在一低傳導性閥中，該診斷指示係該低傳導性閥之一擋板密封件已受磨損。
  7. 如請求項6之方法，其中該相對較低角度閥位置低於20度。
  8. 如請求項5之方法，其中若該實際角度閥位置相對較低且該實際系統傳導性小於該參考系統傳導性，則在一非密封性閥中，該診斷指示係沈積副產物已累積於一閥壁及該閥之一擋板之至少一者上。
  9. 如請求項8之方法，其中該相對較低角度閥位置低於20度。
  10. 如請求項5之方法，其中若該實際角度閥位置相對較高且該實際系統傳導性小於該參考系統傳導性，則在一低傳導性閥中，該診斷指示係該系統之一導管中之一至少部分堵塞及該系統中之一泵之劣化之至少一者。
  11. 如請求項10之方法，其中該相對較高角度閥位置大於50度。
  12. 如請求項5之方法，其中若該實際角度閥位置相對較高且該實際系統傳導性小於該參考系統傳導性，則在一非密封性閥中，該診斷指示係該系統之一導管中之一至少部分堵塞及該系統中一泵之劣化之至少一者。
  13. 如請求項12之方法，其中該相對較高角度閥位置大於50度。
  14. 一種用於提供使用一閥之一真空系統中之一診斷指示之方法，該方法包括： 接收基於該閥之一所要傳導性之一設定點角度閥位置； 基於該經接收設定點角度閥位置以及經量測閥傳導性與傳導性對角度閥位置之一預定義度量之間之一差而設定該閥之實際角度閥位置； 判定一實際系統傳導性； 判定該系統之該實際系統傳導性與一參考系統傳導性之間之一差；及 產生系統中之一故障之一診斷指示，該診斷指示係基於該閥之該實際角度閥位置以及該系統之該實際系統傳導性與該參考系統傳導性之間之該差。
  15. 如請求項14之方法，其中若該實際角度閥位置相對較低且該實際系統傳導性大於該參考系統傳導性，則在一低傳導性閥中，該診斷指示係該低傳導性閥之一擋板密封件已受磨損。
  16. 如請求項15之方法，其中該相對較低角度閥位置低於20度。
  17. 如請求項14之方法，其中若該實際角度閥位置相對較低且該實際系統傳導性小於該參考系統傳導性，則在一非密封性閥中，該診斷指示係沈積副產物已累積於一閥壁及該閥之一擋板之至少一者上。
  18. 如請求項17之方法，其中相對較低角度閥位置低於20度。
  19. 如請求項14之方法，其中若該實際角度閥位置相對較高且該實際系統傳導性小於該參考系統傳導性，則在一低傳導性閥中，該診斷指示係該系統之一導管中之一至少部分堵塞及該系統中之一泵之劣化之至少一者。
  20. 如請求項19之方法，其中該相對較高角度閥位置大於50度。
  21. 如請求項14之方法，其中若該實際角度閥位置相對較高且該實際系統傳導性小於該參考系統傳導性，則在一非密封性閥中，該診斷指示係該系統之一導管中之一至少部分堵塞及該系統中之一泵之劣化之至少一者。
  22. 如請求項21之方法，其中該相對較高角度閥位置大於50度。
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