TW591688B - Lifetime estimation method of rotary machine for semiconductor manufacturing device and the semiconductor manufacturing device - Google Patents

Description

591688 五、發明説明（i [發明之技術領域] 本發明係有關半導體製造裝置用旋轉機之壽命預測、診 斷技術’特別是有關預測乾泵等旋轉機壽命之診斷方法及 具備該旋轉機之半導體製造裝置。 [先前技藝] 近年來為求有效製造半導體裝置，半導體製造裝置之故 障診斷技術非常重要。此外，系統L S I尤其更趨向於少量 多種生產，因而需要便於對應其之小旋轉之有效半導體裝 置的製造方法。 一種有效生產半導體裝置的方法係使用數條小規模的生 產線。但是，僅縮小大規模生產線時，製造裝置的運轉率 降低。且亦存在投資效率降低的問題。其對策係採用以又 個半導體製造裝置進行數個製造步驟的方法。C v D裝置 藉由成膜對象材料導入C VD處理室之反應氣體（原料氣體） 及CVD處理室中生成之反應生成物雖不同，但是均導入 將CVD處理室予以排氣的乾系内。因此，對象之成膜物 質不同時，乾泵内部之反應生成物的發生狀況不同，乾栗 的壽命變動。CVD生長中泵停止時導致製造中的批量不 艮。再者，因CVD處理室的内部等產生微小塵埃，因而 製造裝置需要多餘的保養。實施多餘的保養時，造成半導 體裝置的製造效率大幅降低。另外，為求防止cvd生長 中哭然停止，而保留較長之泵保養時間時，泵的保養頻率 增加。如此，不但保養成本增加，且因更換泵造成 裝置的運轉率降低。因而存在半導體裝置之製造效率大幅 本紙張尺度制中國國家標準 -4- 591688 A7 B7 五、發明説明（ 降低的缺點。 迄今已有數種乾泵的壽命診斷方法。基本上係可採用以 馬達電 >瓦、振動、溫度掌握乾泵的狀態，從此等狀態量的 炎化來預測壽命的方法。尤其是乾泵的壽命診斷方法主要 係以裝載機旋轉造成的振動來掌握泵狀態的方法。其理由 係因以振動診斷時，只須在泵側面安裝加速度計即可測 足’是一種簡便的壽命預測方法，因而受到矚目。此外， 自测定之振動資料預測壽命的方法，提出有一種使用神經 網路分析300 kHz附近之高頻成分與基準值之差異的方法 (參照特開2000-64964號公報）。 [發明所欲解決之問題] 記載於特開2000-64964號公報中之技術，存在因對象頻 率高，隨泵運轉之變化（通常為反應生成物的堵塞）擴大， 以致靈敏度降低的問題。 因而’為求在效率良好之小規模生產線上實現必要裝置 勺’、用化系要正確#斷乾泵的壽命，於到達壽限前持續 使用泵。因此需要高精度預測壽命。但是，先前安裝加速 度計於乾泵上時，靈敏度隨其安裝位置及安裝方法而變 化，很難取得良好靈敏度且穩定的振動資料。 有鑑於此等問題，本發明之目妁在提供一種可高靈敏度 且穩定預測料之半導體製造裝置用旋轉機之壽命預測方 法、及具備該旋轉機之半導體製造裝置。 [解決問題之手段] 為求達成上述目的，本發明第一特徵之要旨為一種半導 本紙張^度適財―家鮮(CNS) 乂4規格(210X 2971|) ----- 3 五、發明説明（ 體製造裝置用旋轉機夕a人益、a丨、 測定步pu機 万法，其包含：⑴抽樣 /4疋步驟’其係以分析對 隔及分析對象頻率之4拉 2周期以下的抽樣間 德、士 :命 冬倍以上的抽樣次數，抽樣測定旋轉 二二估用時間序列資料’作成對應於分析 m口速度的峰值變動，作為評估用診斷資料；及 J 旋轉機壽命步驟，其係使用評估用診斷資料來決 ^ X下第一〜第十二特徵亦同，而所謂第一特徵之「半 導體製造裝置用旋轉機」，係以機械式真空泵，尤其是以 乾泵及油旋轉泵等為代表。因此，使用此等旋轉機之半導 =製造裝置—，係以減壓CVD (LPCVD)裝置及乾式钱刻裝置 二戈表藉由須率分析評估用時間序列資料，可獲得頻 ，本發明第-特徵中，該頻譜係選定對應於分析對象頻 率之加速度的峰值’將該争值之變動作為評估用診斷資料 而作成。 人知用本發明帛—#徵可高靈敏度且穩定地預測旋轉機壽 〒。使用峰值加速度之變動預測壽命時，容易決定判斷旋 轉機之筹命時的特定值及特定條件，可立即判斷是否超出 條件。 、t發明第二特徵之要旨為一種半導體製造裝置用旋轉機 之壽命預測方法，其包含：（1)抽樣測定步驟，其係以分 析對象頻率之W2周期以下的抽樣間隔及分析對象頻率之4 倍以上的抽樣次數，分別抽樣測定旋轉機之加速度的基準 用時間序列資料及該加速度的評估用時間序列資料；（2 ) 4 五、發明説明（ 學值又動作成步驟，其係頻率分析基準用時間序列資料， 作成對應於分析對象頻率之加速度的峰值變動，作為基準 :診斷資料，頻率分析評估用時間序列資料，作成學= 變動，作為評估用診斷資料；及（3)決定旋轉機壽命步 驟，其係使用基準用診斷資料及評估 入採用本發明第二特徵可高靈敏度且穩定地預=疋機壽 〒。使用峰值加速度之變動作為預測壽命上使用之要素 時，谷易決定判斷旋轉機之壽命時的特定值及特定條件， 可立即判斷是否超出條件。 μ 本發明第一及第二特徵係藉由加速度之辛值下降率作成 =估用診斷資料，可判定下降率超過預定臨限值的時刻為 哥2。此外，本發明之第二特徵係自使用旋轉機之成膜步 驟前的基準用時間序列資料取得基準用診斷資料作為第一 峰值加速度，自成膜步驟後之評估用時間序列資料取得評 估用診斷資料作為第二峰值加速度，可將第二峰值加速度 對第一峰值加速度之加速度比小於預定臨限值時判斷為壽 命。再者，本發明第一及第二特徵係於對限定處理條件之 旋轉機之負荷一定的狀態下，抽樣測定評估用時間序列資 料，藉此作成評估用診斷資料，可藉由峰值之增加/減少 的過渡變化判斷壽命。再者，本發明第二特徵係於比測定 評估用時間序列資料時刻僅提前以經驗法則規定之特定時 間的時刻，且在與評估用時間序列資料相同處理條件下， 藉由自測定之基準用時間序列資料所獲得之基準用診斷資 料作成馬氏（Mahalanobis)空間，以該馬氏（Mahalanobis)空間 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 5 五、發明説明（ 為基礎’异出評估用診斷資料的馬氏（Mahalanobis)距離， 可將該馬氏（Mahalanobis)距離超過預定之臨限值的時刻判 足為壽限。使用馬氏（Mahalanobis)距離時，尤其可在短時 間高靈敏度地預測壽命。 本發明第三特徵之要旨為一種半導體製造裝置用旋轉機 之壽命預測方法，其包含：（丨）抽樣測定步驟，其係以分 析對象頻率之1 / 2周期以下的抽樣間隔及分析對象頻率之4 倍以上的抽樣次數，抽樣測定旋轉機之加速度的評估用時 間序列資料；（2 )頻率變動作成步驟，其係頻率分析評估 用時間序列資料，作成顯示對應於分析對象頻率之峰值加 速度的頻率變動，作為評估用診斷資料；及（3)決定旋轉 機壽命步驟，其係使用評估用診斷資料來決定。 知用本發明第三特徵可高靈敏度且穩定地預測旋轉機壽 命。使用顯示峰值加速度之頻率的變動預測壽命時，容易 決定判斷旋轉機之壽命時的特定值及特定條件，可立即判 斷是否超出條件。 本發明第四特徵之要旨為一種半導體製造裝置用旋轉機 之壽命預測方法，其包含··（丨）抽樣測定步驟，其係以分 析對象頻率之1 /2周期以下的抽樣間隔及分析對象頻率之4 倍以上的抽樣次數，分別抽樣測定旋轉機之加速度的基準 用時間序列資料及該加速度的評估用時間序列資料；（2 ) 峰值變動作成步驟，其係頻率分析基準用時間序列資料， 作成顯示對應於分析對象頻率之峰值之加速度的頻率變 動，作為基準用診斷資料，頻率分析評估用時間序列f 1’作成顯示峰值之加速度之頻率變動，作為評估用診斷 2料；及（3)決定旋轉機壽命步驟，其係使用基準用診斷 資料及評估用診斷資料來決定。 人採用衫明第⑸特徵可高靈敏度且穩定地預測旋轉機壽 二。使用顯示峰值加速度之頻率變動預測壽命時，容易決 足判斷旋轉機之壽命時的特定值及特定條件，可立即判斷 是否超出條件。 本^明第五特徵之要旨為一種半導體製造裝置用旋轉機 之壽命預測方法，其包含：〇)固定步驟，其係固定分析 對2頻率為旋轉機上固有之基準頻率的整數倍；（2)抽樣 一J足步驟，其係以分析對象頻率之丨/ 2周期以下的抽樣間 隔及刀析對象頻率之4倍以上的抽樣次數，抽樣測定旋轉 機之加速度的評估用時間序列資料；（3)加速度變動作成 步驟，其係頻率分析評估用時間序列資料，作成固定於分 析對象頻率之加速度變動，作為評估用診斷資料；及（4) 決疋旋轉機壽命步驟，其係使用評估用診斷資料來決定。 八採用本發明第五特徵可高靈敏度且穩定地預測旋轉機壽 〒。使用固足之加速度變動作為壽命預測上使用的要素 時，容易決定判斷旋轉機之壽命時的特定值及特定條件， 可立即判斷是否超出條件。 本發明第六特徵之要旨為一種半導體製造裝置用旋轉機 之壽命預測方法，其包含：（1)固定步驟，其係固定分析 對象頻率為旋轉機上固有之基準頻率的整數倍；（2)抽樣 測疋步驟，其係以分析對象頻率之1 /2周期以下的抽樣間 五、發明説明（7 ) 隔及分析對象頻率之4倍以上的 旋轉機之加速度的基準用時 j /人數，分別抽樣測定 用時間序列資料；（3)加速及該加速度的評估 準用時間序列資料，作成固;:::二=頻率分析基 為基準用診斷資料，頻率折對象頻率义加速度作 固足於分析對象頻率之加速 科作成 ⑷決定旋轉機壽命步驟，其们=:用財斷資料;及 估用診斷資料來決^。、吏用基準用精資料及評 定地預測旋轉機壽 ’容易決定判斷旋 立即判斷是否超出 採用本發明第六特徵可高靈敏度且穩 命。使用固疋之加速度變動預測壽命時 轉機之壽命時的特定值及特定條件，可 條件。 本發明第七特徵之要旨為一種半導體製造裝置，其包 ° (1)旋轉機，（2 )加速度計，其係以分析對象頻率之 1/2周期以下的抽樣間隔及分析對象頻率之4倍以上的抽樣 次數，抽樣測定旋轉機之加速度的評估料間序列資料； (3 ) v員率刀析裝置，其係頻率分析該加速度計的輸出；（斗） 峰值加速度推移記錄機構，其係依據該頻率分析結果，自 評估用時間序列資料作成對應於分析對象頻率之加速度的 峰值變動，作為評估用診斷資料，並記錄評估用診斷資 料’及（5 )令χΓρ判足機構，其係使用評估用診斷資料決定 旋轉機的壽命。 採用本發明弟七特徵可高靈敏度且穩定地預測旋轉機壽 命。使用峰值加速度之變動預測壽命時，容易決定判斷旋 591688 A7

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估用時間序列資料作成顯示對應於分析對象頻率之加速度 <峰值的頻率變動，作為評估用診斷資料，並記錄評估用 診斷資料；及（5)壽命狀機構’其係使用評估用診斷資 科決定旋轉機的壽命。 人採用本發明第九特徵可高靈敏度且穩定地預測旋轉機壽 命。使用顯示峰值加速度之頻率的變動預測壽命時，容易 決定判斷旋轉機之壽命時的特定值及特定條件，可立即判 斷是否超出條件。 本發明第十特徵之要旨為一種半導體製造裝置，其包 έ ·( 1 )旋轉機；（2 )加速度計，其係以分析對象頻率之 1/2周期以下的抽樣間隔及分析對象頻率之*倍以上的抽樣 次數’分別抽樣測定旋轉機之加速度的基準用時間序列資 料及該加速度的評估用時間序列資料；（3 )頻率分析裝 置’其係頻率分析該加速度計的輸出；（4 )峰值頻率推移 记錄機構，其係依據該頻率分析結果，自基準用時間序列 資料作成顯示對應於分析對象頻率之加速度之峰值的頻率 動’作為基準用诊斷資料’自評估用時間序列資料作成 顯示峰值的頻率變動，作為評估用診斷資料，並記綠基準 用診斷資料及評估用診斷資料；及（5 )壽命判定機構，其 係使用基準用診斷資料及評估用診斷資料決定旋轉機的壽 命0 採用本發明第十特徵可高靈敏度且穩定地預測旋轉機壽 命。使用顯示峰值加速度之頻率的變動預測壽命時，容易 決定判斷旋轉機之壽命時的特定值及特定條件，可立即判

-------12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 591688 A7 B7 五 、發明説明（ 斷是否超出條件。 本發明第十一特徵之要旨為一種半導體製造裝置，其包 含：（1 )旋轉機；（2 )加速度計，其係以分析對象頻率之 1 / 2周期以下的抽樣間隔及分析對象頻率之4倍以上的抽樣 次數’抽樣測定旋轉機之加速度的評估用時間序列資料； (3)頻率分析裝置，其係頻率分析該加速度計的輸出；（4) 加速度推移記錄機構，其係依據該頻率分析結果，自評估 用時間序列資料作成固定於分析對象頻率之加速度的變 動，作為評估用診斷資料，並記錄評估用診斷資料；及（5 ) 壽命判定機構，其係使用評估用診斷資料決定旋轉機的壽 命。 式採用本發明第十一特徵可高靈敏度且穩定地預測旋轉機 壽命。使用固定之加速度的變動預測壽命時，容易決定判 斷旋轉機之壽命時的特定值及特定條件，可立即判斷是否 超出條件。 本發明第十二特徵之要旨為一種半導體製造裝置，並包 含：（ο旋轉機；（2)加速度計’其係以分析對象頻率之 1/2周期以下的抽樣間隔及分析對象頻率之4倍以上 ^數’分別抽樣測定旋轉機之加速度的基準用時間序列資 科及该加速度的評估用時間序列資料；（3)頻率分 置，其係頻率分析該加速度計的輸出；加 錄機構，其係依據 陆-推移記 料作成固定於分析對象頻率之加速度==間序列資 準用診斷資料，自，杜用味 又動’作為基 自汗估用時間序列資料作成固定於分析對 本紙張尺度適财目 591688 五 、發明説明（ 11 象頻率之加速度之峰值變動，作為評估用診斷资 =基準用診斷資料及評估用診斷資料；及（5)壽命判定機 3 ’其係使職準詩斷資料及評估轉斷料決轉 機的壽命。 &甘 採用本發明第十二特徵可高靈敏度 式 双度且穩疋地預測旋轉機 =叩。使用固定之加速度的變動預測壽命時，容易決定判 斷旋轉機之壽命時的特定值及特定條件，可立即判 超出條件。 口 本發明第七〜十二特徵中，加速度計宜配置於旋轉機之 齒輪箱的上面、該齒輪箱的側面、該齒輪箱的底面、距該 嵩輪箱20 cm以内之外殼的上面，該外殼的侧面、該外殼 的辰面的任何一處。安裝該加速度計之方法可採用磁力、 黏合劑、螺絲固定、埋入等。尤其是以螺絲固定及埋入之 =式，予以強固地固定時，共振頻率高，可測定更高的頻 率不過’因本發明係將對象頻率作為旋轉機轉數的整數 倍，可在1 kHz以下預測壽命，因此亦可使用磁鐵及黏合 劑固定，可實施簡便的安裝。 [發明之實施形態] 以下參照圖式說明本發明第一〜第三種實施形態。以下 圖式〃己載中’在相同或類似的部分註記相同或類似符號。 但是須注意圖式係模式圖。 (第一種實施形態） 圖1係顯示作為本發明第一種實施形態之半導體製造裝 置< LPCVD裝置的概略圖。如圖1所示，該lPCvd裝置具 —尺度適 裝 訂 591688 A7 ___B7 五、發明説明（^ ) 12 7 有可真空排氣之密閉構造的CVD處理室1，CVD處理室i 的排氣側連接有真空配管3 2，真空配管3 2的排氣側連接 有門閥2。而該門閥2的排氣側連接有真空配管3 3，真空 配管3 3的排氣側連接有排出c V D處理室1内部氣體用的旋 轉機（ROOTS型之乾泵）3。門閥2依需要分離CVD處理室！ 與乾泵3，並調整電導。另外，CVD處理室1上連接有數 個氣體配管5 1，5 2，5 3，……，該氣體配管5 1，5 2， 5 3 ’ ......分別連接於質量流量控制器4 1，4 2，4 3。導入 CVD處理室1之各種原料氣體（來源氣體）及載氣藉由質量 流量控制器4 1，4 2，4 3控制其流量。而被控制之原料氣 體等通過氣體配管51，52，53.......導入一定減壓化的 CVD處理室1。為求以乾泵3將CVD處理室1内部予以真 空排氣， 而乾泵3排出導入CVD處理室1内之未反應的原料氣體 及反應生成物。使用圖1所示的LPCVD裝置如形成矽氮化 膜（SisN4膜）時，於藉由乾泵3形成減壓狀態之CVD處理室 1内，經由質量流量控制器4 1導入二氯矽烷（SiH2Cl2)氣 體，並經由質量流量控制器4 2導入氨（NH3)氣體。而後在 CVD處理室1内部將矽（Si)基板加熱至約800。(：，藉由二 氯矽烷（SiH2Cl2)氣體與氨（NH3)氣體的化學反應，在矽基 板上生成矽氮化膜。該化學反應生成矽氮化膜，並且產生 氯化氨（ΝΗβΙ)氣體及氫（H2)氣體之反應副生成物。因氫 係氣體，因此藉由乾泵3排氣。另外，氯化氨於生成時， 因反應爐内約在800 °C的高溫下及數1〇〇 pa以下的減壓 _-15- _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)' " 591688 A7 B7

下，因此成氣體狀。通常於LPCVD裝置内，捕捉固體之反 應副生成物的陷阱係設置於CVD處理室丨與乾果3之間， 不過省略其圖式。陷阱因壓力低，而無法完全捕捉反應副 生成物。因此，播法捕捉之反應副生成物到達乾果3。乾 泵3藉由氣體壓縮約自〇.iPa昇壓至大氣壓。反應副生成 物在低壓下係以氣體存在，但在更高壓下則開始固體化。 由於乾泵3的内部反覆進行氣體壓縮，壓力自數1〇〇以之 壓力至大氣壓間變化，因此排氣中的氣體狀反應副生成物 的壓力上昇並且在乾泵3的内部開始固體化。在乾泵3之配 管内開始固體化時，雖極少的堆積物即造成旋轉軸彈性變 形。因而導致乾泵故障。 如圖1所示，本發明第一種實施形態之半導體製造裝置 (LPCVD裝置）用之ROOTS型乾泵（旋轉機）3具有齒輪箱 3 5 ’ 3齒輪柏3 5附近配置有檢測振動的加速度計3 6。加 速度計36可配置於乾泵（旋轉機）3之齒輪箱35的上面、該 齒輪箱3 5的侧面、或齒輪箱3 5之底面的任何一處。或是 可配置於距該齒輪箱3 5在20 cm以内之外殼（省略圖式）的 上面、該外殼之側面、或外殼之底面的任何一處。再者， 於加速度計3 6之輸出側連接有傅里葉轉換分析裝置等頻率 分析裝置3 7，頻率分析裝置3 7將以加速度計3 6抽樣測定 之旋轉機（乾泵）3之振動（加速度）予以傅里葉轉換，分解 成頻率成分。因而在頻率分析裝置37内設有傳送加速度計 3 6所測定之資料用的配線3 8 a。藉由頻率分析裝置（傅里 葉轉換分析裝置）3 7，振動（加速度）之時間序列資料被分 ____-16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) A7 A7

解成頻率成分之頻譜的資料經由配線38b傳送至CPU 39。 CPU 39内藏有分析對象頻率決定機構4、峰值加速度推 移把錄機構5、及壽命判定機構卜分析對象頻率決定機構 4分析傳送至CPU 39之頻譜的資料，纟自頻譜之♦值 的頻率決定分析對象頻率。導值加速度推移記錄機構5將 抽樣測疋（加速度的分析對象頻率成分記錄於C p U的主記 :隱裝置或省略圖式之外部記憶裝置的特定檔案内。亦即： 猎由傅里葉轉換裝置37的頻率分析結果，自基準用時間序 列資料作錢應於分析料料之加較料值變動 為基準用讀資料，自評估㈣間序列資料作料值的變 動作為評估用診斷資料，將料基準財斷資料及評估用 診斷資料記錄於主記憶裝置或外部記憶裝置内。壽命判定 機構6則讀取峰值加速度推移記錄機構5所記錄之資料群， 並藉由運算進行乾泵3的壽命判定。 、具體而f，第一種實施形態之半導體製造裝置的壽命判 定機構6内藏加速度減少率判定機構61、加速度比判定機 構62、加速度推移判定機構〇、及馬氏…讣以⑽吡⑷距離 判定機構64等四個模組。加速度減少率判定機構6丨係算 出CVD生長中（成膜步驟）之加速度的減少率，判定乾泵3 之壽命的模組。加速度比判定機構62係算出CVD處理中 之成膜步驟前後的加速度比，判定乾泵3之壽命的模組。 加速度推移判定機構63係藉由待用時流入乾泵3之氣體流 量一足時之峰值加速度的履歷（時間序列資料）判定乾泵3 之筹命的模組。馬s(Mahalanobis)距離判定機構64係自特 591688

定日前正常時的資料群，如待用時流人泵内之氣體流量一 定時之峰值加速度的資料群作成基準空間（馬氏 (Mahalanobis)空間），使用該基準空間算出馬氏 (Mahalanobis)距離，並藉由馬氏（Mahalan〇bis)距離之變動 判定乾泵3之壽命的模組。 圖2顯示圖i所示之R00TS型乾泵（旋轉機）3之内部構 造。如圖2所示，第一種實施形態之半導體製造裝置 (LPCVD裝置）上使用之乾泵3係採付3片葉片之兩個裝載 機l〇a，l〇b分別以旋轉軸lla , Ub旋轉的構造。乾泵3 具有：設於本體13與本體13之吸氣側的吸氣凸緣14 ;及 設於本體1 3之排氣側的排氣凸緣丨5。圖i所示之齒輪箱3 5 在圖2中省略其圖式，其係轉換驅動兩個裝載機i〇a，i〇b 之馬達的輸出，控制兩個裝載機丨〇 a，i 〇 b的旋轉。加速 度計3 6如以磁鐵安裝於齒輪箱3 5的上部平面部分。亦可 以黏合劑等化學性機構、或螺絲固定、埋入等機械性機構 固定於齒輪箱35上。自CVD處理室1通過門閥2的氣流自 吸氣凸緣14進入乾泵3内。進入乾泵3内之氣體藉由兩個 裝載機10a，l〇b以旋轉軸lla，Ub旋轉而壓縮。被壓縮 之氣體自排氣凸緣1 5排出。 其次，使用圖3所示的流程圖說明本發明第一種實施形 態之半導體製造裝置（LPCVD裝置）用旋轉機的壽命預測方 法。此處所謂旋轉機，係指乾泵3。具體而言，係預測形 成氮化矽薄膜之LPCVD裝置上之乾泵3的壽命。 (1 )首先，於步驟S101中，以配置於LPCVD裝置之乾聚 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 591688 A7 B7 五、發明説明（16 ) 3的加速度計3 6抽樣測定乾泵3之振動（加速度）的時間序 列資料（推移）。加速度之時間序列資料的測定係以特定時 間間隔抽樣特定數的加速度。 (2) 其次，於步騾S102中，藉由頻率分析裝置（傅里葉 轉換分析裝置）3 7將步驟S101所獲得之振動資料分解成頻 率成分，獲得加速度的頻譜。並於傅里葉轉換後，在C R T 及R C D等顯示裝置上顯示加速度的頻譜，或是藉由列印 機（Printer)等之輸出裝置輸出加速度的頻譜。 (3) 圖2所示之乾泵3，由於旋轉軸1 1 a，i ib係以50 Hz 旋轉，裝載機10a，10b的葉片有3片，因此旋轉軸lla， 11b每旋轉1次葉片通過6次。因而如圖4所示，在相當於6 倍基準振動的300 Hz附近出現加速度的最大峰值。亦即， 頻譜中最大之加速度峰值係藉由旋轉軸lla , llb之基準 振動與裝載機之葉片數量來決定。基準振動為5〇 Hz的乾 泵3，於50 Hz的整數倍上出現頻譜中之加速度的降值。步 驟S103中，使用CPU 39之分析對象頻率決定機構* ,並參 照加速度之頻譜，以決定測定壽命上使用的分析對象頻 率。從圖4可知，分析對象頻率宜採用位於各基準振動之 整數倍之峰值的頻率。因此第一種實施形態之分析對象頻 率為300 Hz。藉由使用對應於該分析對象頻率之峰值加速 度值，可靈敏度良好地預測對象之乾泵3的壽命。實際 上’顯示宰值加速度之頻率並未固定在分析對象頻率，而 顯示在分析對象頻率之近旁搖動及變動。亦即，通常顯示 峰值加速度的頻率係變數。

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訂

(4)而後，抽樣測定加速度的時間序列資料（推移），將 時間序列資料傅里葉轉換成頻率區域的資料，獲得對應於 刀析對象頻率成分之加速度的峰值。亦即，首先，分別抽 樣測定旋轉機之加速度的基準用時間序列資料及該加速度 的評估用時間序列資料。欲以高靈敏度地捕捉基準振動整 數倍之分析對象頻率之加速度的峰值變動時，資料的抽樣 方去為關鍵。本發明第一種實施形態之壽命預測方法，係 使加速度之抽樣間隔在最大分析對象頻率的丨/2周期以 下’使抽樣數在最大分析對象頻率數的4倍以上。如最大 刀析對象頻率為450 Hz時，抽樣數為4 X 450 = 1 800個以上 即可。將包含該特定數之抽樣次數的抽樣測定作為1個抽 樣私序’以特定之診斷時間間隔重複抽樣測定。如1個抽 樣程序内之抽樣間隔為〇·5 ms，1個抽樣程序之抽樣數為 4000點’則抽樣測定4〇〇〇點的加速度。而後，頻率分析基 準用時間序列資料，作成對應於分析對象頻率之加速度的 1值變動作為基準用診斷資料，頻率分析評估用時間序列 資料，作成峰值變動作為評估用診斷資料。自丨個抽樣程 序的4 0 0 0個抽樣點獲得基準用診斷資料及評估用診斷資料 的一個診斷點。藉由選擇抽樣間隔及抽樣數，可高靈敏度 預"、彳而後’於步驟S1 〇4中，使用峰值加速度推移記錄機 構5將包含加速度之分析對象頻率成分之診斷點群之資料 的基準用診斷資料及評估用診斷資料記錄於記憶裝置的特 足檐案内:此時，係將包含CVD生長中（成膜步驟）所測定 (加速度 < 分析對象頻率成分的診斷點群資料記錄於記憶

18 五、發明説明 用之輸入作為加速度減少率判定機構(模組)61 析對㈣： 外’將包含成膜步驟前後之加速度之分 pΊ成分《#斷點群的資料記錄於記憶裝置的特定 作為加速度比判定機構(模组)62用的輸入資料。 八二CVD處理以外狀態之加速度之分析對象頻率成 遠声憶裝置的特定檔案内，作為加 、又推和判疋機構（模組）63用的輸入資料。並將包各評估 乾泵3之狀態日之72小時前(可自48小時前至】心時前 疋間）< 待用時（同一氣體流量條件）的資料群，包本加速 對象頻率成分的診斷點群資料記錄於記憶^置的 疋檔案内，作為馬氏（Mahalan〇bis)距離判定機構（模組） 6 4用的輸入資料。 (5)於步驟S105中，讀取包含由步驟sl〇4中記錄之加速 度 < 分析對象頻率成分構成之診斷點之資料群（加速度之 峰值的資料群）的基準用診斷資料及評估用診斷資料，並 使用加速度減少率判定機構6丨、加速度比判定機構6 2、 加速度推移判定機構63、及馬氏(Mahalanobis)距離判定機 構6 4判斷乾泵3的壽命： ① 於步驟S 1 1中，使用加速度減少率判定機構（模組）ό 1， 並利用CVD生長中（成膜步驟）之峰值加速度降低的現象， 判斷乾泵3的壽命。於成膜步驟時，峰值加速度減少率在 85%以上時，判斷為泵即將停止，亦即乾泵3的壽命。就 峰值加速度減少率，使用圖5及圖6詳細說明於後； ② 於步騾S 1 2中，使用加速度比判定機構（模組）6 2計算成 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) A7 A7

膜步驟前後之峰值加速度比。亦即，於c VD處理中之成 膜步驟之後，經成膜步驟減少之300 Hz的峰值加速度，於 正常狀態下係回復到成膜步驟前的值，而利用泵=將停 止，未回復到成膜步騾前之值的現象判斷乾泵3的壽命。 成膜步驟前後之峰值加速度比（後/前）在90%以下時，判斷 為泵即將停止，亦即乾泵3的壽命。就成膜步騾前後之峰 值加速度比，以圖7及圖8詳細說明如後； ③於步驟S13中，使用加速度推移判定機構（模組）63，求 出C V D處理以外狀態之診斷點的時間變化（峰值加速度的 變化）。本發明人經實驗確認··於CVD處理之外，經抽樣 測疋及頻率分析之峰值加速度，因乾泵3内部蓄積有堆積 物而變化。因而泵更換之後，一定之峰值加速度於泵停止 的特定日前增加，於泵即將停止減少（參照圖9)。亦即， 如待用時流入乾泵3之氣體流量一定時之峰值加速度增加 後再度減少時，即判斷為乾泵3接近壽限。尤其是，此時 y以短的加速度測定時間完成，因此可有效預測乾泵3的 哥命； 於步驟S 1 4中，為使用馬氏（Mahaian〇bis)距離判定機構 (¼組）64算出馬氏（Mahalanobis)距離之乾泵3的壽命判斷 方法。馬氏（Mahalanobis)距離判定機構（模組）64中收集可 均質性期待的正常時資料，作成構成認識基準的空間，亦 即馬氏（Mahalanobis)空間（正常空間）。計測正常狀態的特 徵量（加速度）時，其特徵量（加速度）期待為比較均質者。 正¥狀態（加速度的資料集合構成具有某種相關關係之形

591688 A7 B7 -- 五、發明説明 成評估基準的空間，因此自資料之集合體導出之相關行列 的反行列表現有馬氏（Mahalanobis)空間。「馬氏 (Mahalanobis)距離MD」係評估對象之加速度的資料異常 程度，亦即係顯示所測定之加速度資料與評估基準（正常 狀態之）加速度資料差距的尺度。馬氏（Mahalanobis)距離 M D取零至無限大的值。為小值時即為個正常資料，為大 值時異常的概率大，可判斷為接近壽限。但是，利用馬氏 (Mahalanobis)距離之變化判斷壽命時，基準空間（馬氏 (Mahalanobis)空間）的取得方法為關鍵。本發明第一種實 施形態之半導體製造裝置用旋轉機之壽命預測方法，為求 消除製程變動的影響，自評估乾泵3狀態之資料群之測定 7 2小時前待用時（同一氣體流量條件）之加速度資料群作成 基準空間（馬氏（Mahalanobis)空間），使用該基準空間算出 馬氏（Mahalanobis)距離MD ，檢查各時刻之馬氏 (Mahalanobis)距離MD的變動。於馬氏（Mahalan〇Ms)距離 MD為1 5以上時，判斷為泵即將停止。使用馬氏 (Mahalanobis)距離MD的靈敏度相當高。 (6)而後，依據步驟si〇5的判斷，於步驟yog中實施i 即將停止(壽命)的顯示、顯示裝置、顯示面板或顯示燈1 顯示、或警報等音響的顯示。 另外太，即使上述步驟S11〜S14分別獨立，仍可判斷乾 泵3的壽命，亦可组合兩個以上步驟實施综合性判斷。二 獨地進行-上述步驟S11~S14中的任何—個步驟時，只= 有圖1所示之壽命判定機構6中之加速度減少率判定機構

21 A7 B7 五 發明説明（ 6 1、加速度比判定機構6 2、加速度推移判定機構6 3、馬 氏（Mahalanobis)距離判定機構64之四個模組内對應的模組 即可。此外，實施組合判斷時，當然需要加速度減少率判 定機構6 1、加速度比判定機構6 2、加速度推移判定機構 6 3、馬氏（Mahalanobis)距離判定機構6 4内之組合上所需的 至少兩個模組。上述之說明係以使用頻譜之最大峰值加速 度進行乾泵3的壽命預測為例，不過亦可使用其他的辛值 加速度及次峰值加速度。 圖4係振動加速度的頻譜。縱軸顯示以設置於乾泵3之加 速度计3 6測足的加速度’橫抽表示頻率。如圖4所示，數 個頻率中可看出加速度的峰值。如前所述，有3片葉片之 乾泵3實施50 Hz的基準振動時，基準振動6倍頻率的加速 度於乾泵3的狀態下特別敏感。因此，頻率為3〇〇 Hz時獲 得具有最大峰值的加速度。亦即，使用3〇〇 Hz時之辛值加 速度作為分析對象頻率，以進行乾泵3之壽命預測最為合 理。但是，即使使用其他基準振動之整數倍頻率的辛值^ 為分析對象頻率，仍可判斷壽命。圖4中分別於25〇 ，300 Hz之峰值高頻側、低頻側的1〇Hz處還看到25〇 & ，300 Hz的次峰值。使用此等次峰值作為分析對象頻率^ 可判斷壽命。 圖5係成膜步驟時之峰值加速度時間經過變化圖。縱軸 表示300 Hz的峰值加速度，橫軸表示CVD處理中的時間 經過。依據圖5，CVD處理中的成膜步驟時可確認峰值力I 速度下降的現象。圖6係成膜步驟時之峰值加速度減少率 -24 - 本紙银尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210 X 297公羡） W1688 A7 -----—--— B7 五、發明説明（ ） :間經=變化圖。縱軸表示CVD生長中之峰值加速度減 乂率，檢軸表示C VD生長中的時間經過。發現峰值加速 度減少率有隨累積膜壓之增加而增加的趨勢。因此圖5上 所看到 < 成膜步·驟時出現峰值加速度下降時的加速度減少 率，表示其者即為圖6。加速度減少率在85%以上的情況 下乾泵3到達*限。因此，於加速度減少率在85%以上 時，可判斷乾泵3即將停止。 圖7係泵即將停止之成膜步驟時之峰值加速度時間經過 變化圖。縱軸表示300 Hz的峰值加速度，橫軸表示CVD 生長中的時間經過。CVD於成膜步驟之後，因成膜步騾 而減少之300 Hz的峰值加速度在正常狀態下，如圖$所 示，回復到成膜步驟前的值。但是，圖7顯示泵即將停止 時，出現峰值加速度未能回復到成膜步驟前之值的現象。 圖8顯示峰值加速度於成膜步驟前後峰值加速度比時間 經過變化圖。縱軸表示成膜步驟前後的峰值加速度比（後/ 蝻）。橫軸表示C V D生長中的時間經過。如圖7所示，泵 即將停止時峰值加速度並未回復到成膜步驟前的值。另 外，本發明人發現加速度比之減少率為9〇%時，乾泵3即 到達壽限。因此形成判斷基準之峰值加速度比的減少率為 90%。亦即，加速度比之減少率為9〇%時，可判斷乾泵3 即將停止。 圖9係顯示待用時之診斷點（峰值加速度）時間經過變化 圖。縱軸表示待用時流入乾泵3之氣體量為一定時的峰值 加速度。橫軸表示時間的經過。圖左端為泵更換之後。初

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期峰值加速度一定。但是經過某個時間後，保持一定之導 值加速度增加。該峰值加速度的增加係暫時性，隨即又開 始減少。本發明人確認顯示峰值加速度增加後又減少的時 間經過變化時，乾泵3隨後即到達壽限。因此，觀察流入 乾泵3之氣體流量為一定時之診斷點的時間經過變化，於 辛值加速度增加後又減少時，可判斷為乾泵3即將停止。

裝 圖1 0係顯示以待用時（同一氣體流量條件）之診斷點（辛 值加速度）之資料群作成的基準空間（馬氏（Mahalanobis)空 間）為基礎，算出馬氏（Mahalanobis)距離MD ，馬氏 (Mahalanobis)距離M D的時間經過變化圖。縱軸表示馬氏 (Mahalanobis)距離MD，橫軸表示時間的推移。觀察圖1 〇 的結果馬氏（Mahalanobis)距離MD時間經過的推移而增 加。並於馬氏（Mahalanobis)距離MD在5以上時，可判斷從 正常狀態發生變化（轉移成異常狀態）。並於馬氏 (Mahalanobis)距離 MD增加，馬氏（Mahalanobis)距離 MD 在

IP 1 5以上之後’獲得乾泵3停止（故障）的實驗性資料。因 此，流入乾泵3的氣體流量一定時，於馬氏(Mahalan〇bis)距 離M D在1 5以上時，可判斷為乾泵3即將停止。 (第二種實施形態） 圖1 1係顯示作為本發明第二種實施形態之半導體製造裝 置之LPCVD裝置的概略圖。具有峰值加速度之頻率於頻率 區域内，在分析對象頻率決定機構4決定之分析對象頻率 的近旁變動。本發明之第二種實施形態實施LPCVD裝置上 使用之乾泵3的壽命判斷時，係使用加速度顯示峰值之位 - ...........- -- 本紙張尺度適财® ®家標準(CNS) A4規格(21GX297公I) 24 591688 五、發明説明（ 置的頻率變動來取代第一種實施形態使用之峰值加速产 (頻率區域之加速度的峰值)的變動。因此，圖"盥圖^ 致相同，唯内藏於CPU 39的模组不同。亦即，如圖"所 不’ CPU 39内藏有分析對象頻率蚊機構4、峰值顏 ^記錄機構7、及壽命判定機構6 4析對象頻率決定機構 4與圖i同樣地分析傳送至CPU39的料，於頻率區域内 決定顯示辛值之加速度的頻率作為分析對象頻率。峰值頻 率推移記錄機構7將顯Μ應料值之頻率之頻率區域内 之變動的時間經過資料記錄於記錄裝置。亦即，峰值频率 推移記錄機構7依據頻率分析裝置37之頻率分析妹果，/、自 基準用時間序歹J資料作成顯示對應❹析對象頻^之加速 度學值的頻率變動作為基準用診斷資料，自評估用時間序 列資料作成顯示峰值之頻率變動作為評估用診斷資料，並 將此等基準时斷資料及評估用診斷資料記錄於記錄裝置 内。 壽命判定機構6讀取峰值頻率推移記錄機構7所記錄之時 間序列資料，進行乾泵3的壽命判定。壽命判定機構6具有 頻率減少率判定機構7丨、頻率比判定機構7 2、及馬氏 (Mahalanobis)距離判定機構7 3的4個模組。頻率減少率判 定機構（模組）7丨係藉由CVD生長中（成膜步騾）之頻率減 ^率判疋乾泵3壽命的模組。頻率比判定機構（模組）72係 藉由CVD處理中之成膜步驟前後之變動的頻率比判定乾 泵3壽命的模組。馬氏（Mahalanobis)距離判定機構（模組） 73係自特定日前之待用時流入乾泵3之氣體流量為一定時 二 27 X 297公釐） &張财咖家鮮(CNS) A4規格(21〇 591688

之峰值頻率的資料群形成基準空間（馬氏（Mahalanobis)空 間）’使用$亥基準空間算出馬氏（]^^11&1&11〇1)丨3)距離]^10，藉 由馬氏（Mahalanobis)距離μ D之變動判定乾泵3之壽命的模 組。其他與圖1相同，因此省略重複說明。 其次，使用圖1 2所示的流程圖，說明本發明第二種實施 形態之半導體製造裝置（LPCVD裝置）用旋轉機的壽命預測 方法。此處所謂旋轉機與第一種實施形態同樣地係指乾泵 、（1)於步騾S201中，採用與步驟sl〇1同樣的方法抽樣測 定加速度（振動資料）。 (2) 其/人，於步驟S2〇2中，藉由頻率分析裝置（傅里葉 轉換分析裝置）3 7將步驟S201所獲得之振動資料轉換成頻 T區域的貝料。具體而纟，係以特定時間間隔抽樣特定數 I的頻率後，實施傅里葉轉換，以獲得頻譜。 (3) 而後，參照頻譜的峰值，於步驟82〇\中，使用cpu 39(刀析對象頻率決足機構4，選定—個基準振動整數倍 之頻率作為分析對象頻率。 (4)再者，抽樣測定壽命預測上所需的加速度資料， 即旋轉機加速度之基準用時間序列資料、及該加速度之 間序列資料。而後’頻率分析抽樣測定的結果， :匕3顯不分析對象頻率之變動之診斷點的時間經過 二=,頻率分析基準用時間序列資料，作成顯示對-太二頻率m速度的頻率變動作為基準用診 貝料’頻率分析評估輯間序料料，作成顯科值加:

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度的頻率變動作為評估用診斷資料。顯示頻率變動之時間 經過資料係於步驟圓中，使料值頻率推移記錄機構7 記錄於記憶裝置的特定樓案内。此時，頻率減少率判定機 構（模組）7丨用之輸入資料係將顯示CVD生長中（成膜步驟） 所測定之頻率之時間經過變化資料記錄於記憶裝置的特定 檔案内。此外，頻率比判定機構（模組）72用之輸入資料係 抽樣測定顯示成膜步騾前後之頻率變化的資料，記錄於記 憶裝置的特定檔案内。再者，馬氏（Mahalan〇bis)距離判定 機構（模組）73用之輸入資料係包含評估乾泵3之狀態日之 72小時前（可自48小時前至168小時前之間）之待用~時（同 一氣體流量條件）的資料群，將顯示頻率之時間經過變化 的資料記錄於記憶裝置的特定檔案内。 (5)而後，於步驟S205中，讀取顯示步驟§204所記錄之 峰值頻率推移（顯示頻率變動之時間經過資料）的基準用診 斷資料及評估用診斷資料，輸入至頻率減少率判定機^ (模組）7 1、頻率比判定機構（模組）72、及馬氏 (Mahalanobis)距離判定機構（模組）73，使用各個模組，分 別判斷乾泵3的壽命： 刀 ① 於步驟S21中，使用頻率減少率判定機構（模組）71，計 算頻率的減少率。亦即，觀察CVD生長中（成膜步驟）之峰 值頻率的減少率，判斷乾泵3的壽命。如成膜步驟時之峰 值頻率減少率為特定值，如為〇·3%以上時，判斷為泵即將 停止，亦即乾泵3的壽命； 才 ② 於步驟S22中，使用頻率比判定機構（模組）72計算 -29- 本紙張尺度適财_家鮮(CNS) Μ規格(2,297公酱) 591688 A7

c V D處理中之成膜步驟前後的頻率比。於c v D處理中之 成膜步驟之後，經成膜步驟減少之峰值頻率，於正常狀態 下係回復到成膜步驟前的值，而利用泵即將停止，未回復 到成膜步驟前之值的現象判斷乾泵3的壽命。成膜步驟前 後之译值頻率比（後/前）在特定值，如在99·7%以下時，判 斷為泵即將停止，亦即乾泵3的壽命； ③於步驟S 2 3中，使用馬氏（Mahalanobis)距離判定機構（模 組）73及馬氏（Mahalanobis)距離MD判斷乾泵3的壽命。如 馬氏（Mahalanobis)距離M D在1 5以上時判斷為泵即將停 止。使用馬氏(Mahalanobis)距離MD的靈敏度相當高。 (6)而後，依據步驟S205的判斷，於步驟32〇6中實施泵 即將停止（壽命）的顯示。 因而，即使將第一種實施形態之峰值加速度置換成峰值 頻率，測定頻率區域之頻率變動，仍與第一種實施形態同 樣地，可預測乾泵3的壽命。 (第三種實施形態） 圖1 3係顯示作為本發明第三種實施形態之半導體製造裝 置之LPCVD裝置的概略圖。第一種實施形態之具有峰值加 速度的頻率，於頻率區域内，在分析對象頻率決定機構4 決定之分析對象頻率的近旁變動，並非固定於一定的頻 率。而本發明之第三種實施形態則係藉由於分析頻率固定 在300 kHz時的300 kHz中觀察出之加速度的時間序列資 料’實施LPCVD裝置上使用之乾泵3的壽命預測者。圖1 3 與圖1大致相同，唯内藏於CPU 39的模組不同。亦即，圖 ......... - -30 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 591688

-31 - 1 3所7F的CPU 39内藏有加速度推移記錄機構8、分析對象 頻率固足機構9、及壽命判定機構6。圖i及丨丨之分析對象 頻率決定機構4係分析傳送至CPU 39之頻譜，以決定分析 對象頻率，而圖1 3的分析頻率於初期係固定於特定值，如 固定於300 kHz。如藉由内藏CPU 39之電腦系統的輸入裝 置輸入300 kHz時，分析對象頻率固定機構9則固定分析對 象頻率在300 kHz。加速度推移記錄機構8則係將抽樣測定 < 300 kHz <加速度的時間序列資料記錄於記憶裝置的特 定檔案内。亦即，加速度推移記錄機構8藉由傅里葉轉換 分析裝置3 7等頻率分析裝置的頻率分析結果，自基準用時 間序列貝料作成固走在分析對象頻率之加速度之峰值的變 動作為基準用診斷資料，自評估用時間序列資料作成固定 在分析對象頻率之加速度之峰值的變動作為評估用診斷資 料，記錄基準用診斷資料及評估用診斷資料。壽命判定機 構6依據加速度推移記錄機構8所獲得之資料，判定乾泵3 的壽命。而壽命判定機構6内藏加速度減少率判定機構 81、加速度比判定機構82、加速度推移判定機構83 、及馬氏（Mahalanobis)距離判定機構84等4個模組。此等4 個模組對固定於300 kHz之分析對象頻率，實施與圖丄中說 明之加速度減少率判定機構（模組）61、加速度比判定機 構（模組）62、加速度推移判定機構（模組）63、及馬氏 (Mahalanobis)距離判定機構（模組）64大致相同的判定。其 他與圖1相同，因此省略重複說明。但是，初期將分析頻 率固定在特定值時，可使用帶通濾波器或狹帶域放大器= 本紙張尺度適财a國家鮮(CNS) Μ規格_ χ 297公复了 裝 訂

五、發明説明（29 ) 取代傅里葉轉換分析裝置37等的頻率分析裝置。此種情況 下，亦可自帶通濾、波器或狹帶域放大器傳送固定於3〇〇 kHz之加速度的類比資料至cpu 39，於CPU 39内部或介面 將該類比資料予以A / D轉換。 其次，使用圖1 4所示的流程圖，以分析頻率固定於3〇〇 kHz為例說明本發明第三種實施形態之半導體製造裝置 (LPCVD裝置）用旋轉機的壽命預測方法。此處所謂旋轉機 與第一及第二種實施形態同樣地係指乾泵3。 (1) 於步驟S301中，採用與步驟sl〇1同樣的方法抽樣測 定加速度（振動資料）。 (2) 其次，於步驟S3〇2中，藉由頻率分析裝置（傅里葉 轉換分析裝置）3 7將步騾S301所獲得之振動資料分解成頻 率成分，以獲得頻譜。 〃 (3) 於步驟S303中，自步騾8301中獲得之加速度的頻譜 抽出固足於300 kHz的加速度。並將分析對象頻率固定於 300 kHz 〇 ' (4) 其次，分別抽樣測定旋轉機之加速度的基準用時間 序列資料及該加速度的評估用時間序列資料，抽出 kHz的加速度成分。纟即，頻率分析基準用時間序列資 料’作成固足於分析f士象頻率之加速度作為基準用診斷資 料，頻率分析評估用時間序列資料，作成固定於分析對象 頻率之加速度作為冑估时斷料。如力口速度減少率 機構（模組）81用之輸入資料，係抽樣測定cvd生長中（ 膜步驟）之加速度的時間序列資料，抽出固定之分析對象 591688 A7 B7 五、發明説明（ 頻率（300 kHz)的成分。此外，加速度比判定機構（模組） 8 2用之輸入資料，係抽樣測定成膜步驟前後之加速度的時 間序列資料。抽出300 kHz的成分。再者，加速度推移判 定機構（模組）8 3用的輸入資料，係抽樣測定C V D處理以 外狀態之加速度的時間序列資料，抽出300 kHz的成分。 再者，馬氏（Mahalanobis)距離判定機構（模組）8 4用的輸入 資料，係包含評估乾泵3之狀態日之7 2小時前（可自4 8小 時前至1 6 8小時前之間）之待用時（同一氣體流量條件）的資 料群，抽樣測定加速度的時間序列資料，抽出30〇 kHz的 成分。於步驟S304中，使用加速度推移記錄機構8將包含 此等300 kHz時之加速度之診斷點群的時間經過（基準用診 斷資料及評估用診斷資料）記錄於記憶裝置的特定構案 内。 (5 )於步驟S305中，自記憶裝置讀取包含步驟S3〇4中獲 得之加速度之診斷點群的時間經過資料（基準用診斷資料 及評估用診斷資料），輸入至加速度減少率判定機構（模組） 81、加速度比判定機構（模組）82、加速度推移判定機構 (模組）83、及馬氏（Mahalanobis)距離判定機構（模組）84， 以各個模組判斷乾泵3的壽命： ①於步驟S 3 1中，使用加速度減少率判定機構（模組）8又 ，計算CVD生長中（成膜步騾）之固定於3〇〇 kHz的加速度 減少率。亦即利用CVD生長中（成膜步驟）之固定於3 = kHz之加速度下降的現象判斷乾泵3的壽命。成膜步驟時 固足於300 kHz之加速度減少率在8 5 %以上時，判斷為泵

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591688 A7 B7 32 五、發明説明（ 為泵即將停止。使用馬氏（Mahalanobis)距離M D的靈敏度 相當高。 (6)而後，依據步騾S3〇5的判斷，於步騾S306中實施泵 即將停止（筹命）的顯示。 採用本發明第三種實施形態之半導體製造裝置（LPCVD 裝置）用旋轉機的壽命預測方法，即使將分析頻率固定於 300 kHz，仍可與第一種實施形態同樣地預測乾泵3的壽 命。 (其他實施形態） 如上所述，本發明係依據第一〜第三種實施形態記載， 但是構成該揭示之一部分的論點及圖式不應解釋為限定該 發明者。從該揭示可知本業者包含各種代替實施形態、實 施例及運用技術。 已欽述之第--第三種實施形態的說明中，係說明分別 抽樣測定旋轉機之加速度的基準用時間序列資料及評估用 時間序列資料，並自基準用時間序列資料作成基準用診斷 資料’自評估用時間序列資料作成評估用診斷資料。但 疋’只須瞭解本發明之旨趣即不難理解，在一定情況下， 亦可省略抽樣測定旋轉機之加速度的基準用時間序列資 料’自基準用時間序列資料作成基準用診斷資料的步驟。 此外’第一〜第三種實施形態的說明中之旋轉機係列舉 ROOTS型心乾泵3，並以使用乾泵3之峰值加速度的變動 或學值頻率的變動為例作說明，不過，即使為螺旋型之乾 栗仍可確認相同的效果。再者，亦可為油旋轉泵等的旋轉 U0X297公董） 591688 A7 B7 五、發明説明（ 機。 再者，分析對象頻率如為旋轉機轉數的整數倍即可獲得 相同的效果，與裝載機的葉片數量無關。此外，藉由同時 分析數個頻率可確認不同邵分的異常。此時之資料抽樣條 件須因應最大頻率。

此外，上述係以二氯矽烷（Si&Cl2)氣體與氨（NH3)氣體 的反應’形成碎氮化膜（Si#4膜）為例，而原料氣體當然 不限定於二氯矽烷（SiH^ClO氣體及氨（NH3)氣體。且不限 定於矽氮化膜的LPCVD，即使為其他材料之薄膜LPCVD 同樣地可適用。此外，係以生長單一種類的薄膜為例，不 過即使以同一個LPCVD裝置形成氮化矽膜、TEOS氧化 膜、多晶矽等數種薄膜時，仍可獲得相同效果。 訂

另外’第一〜第三種實施形態係以LPCVD處理為例，不 過本發明可確認於乾系内部因反應生成物堆積以致旋轉機 (泵）停止的情況下同樣有效，可適用於整個CVD處理及乾 式蝕刻處理等。 因而’本發明當然包含此處未記載之各種實施形態等。 因此，本發明第一種實施形態之技術性範圍，係僅自上述 說明藉由適切之申請專利範圍的發明特定事項定義者。 [發明之功效] 採用本發明可提供一種可於極短時間内有效預測壽命之 半導體製造裝置用旋轉機的壽命預測方法、及具備該旋轉 機之半導體製造裝置。 [圖式之簡單說明]

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置的 圖。 置用 圖1係顯示本發明第一種實施形態之半導體 概略圖。 圖2係顯示圖1所示之旋轉機（乾泵）的内部構造剖面 、圖3係說明本發明第一種實施形態之半導體製造装 旋轉機哥命預測方法用的流程圖。 圖4係振動加速度的頻譜。 圖5係成膜步驟中之峰值加速度的時間經過變化圖。 圖6係成膜步驟中之峰值加速度減少率的時間經過織化 圖7係泵即將停止之成膜步驟中之峰值加速度的時間經 圖8係辛值加速度的成膜步騾前後比推移。 圖9係待用時之峰值加速度的時間經過變化圖。 圖1 〇係使用待用時之峰值加速度之馬氏（Mahalan〇b⑷距 離M D的時間經過變化圖。 圖1 1係顯示本發明第二種實施形態之半導體製造裝置的 概略圖。 圖1 2係說明本發明第二種實施形態之半導體製造裝置用 旋轉機壽命預測方法用的流程圖。 圖1 3係顯示本發明第三種實施形態之半導體製造裝置的 概略圖。 圖1 4係說明本發明第三種實施形態之半導體製造裝置用 旋轉機壽命預測方法用的流程圖。 ______-37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 591688 ' A7 B7 五、發明説明（35 ) [元件符號之說明] 1 C V D處理室 2 門閥 3 乾泵（旋轉機） 4 分析對象頻率決定機構 5 峰值加速度推移記錄機構 6 壽命判定機構 7 峰值頻率推移記錄機構 8 加速度推移記錄機構 10a，10b 裝載機 11a，lib 旋轉軸 13 本體 14 吸氣凸緣 15 排氣凸緣 32, 33 真空配管 3 5 齒輪箱 36 加速度計

3 7 頻率分析裝置（傅里葉轉換分析裝置） 3 8 a，3 8 b 配線 3 9 CPU 41，42, 43 質量流量控制器 51，52, 53 氣體配管 61，81 加速度減少率判定機構 62, 82 加速度比判定機構 _-38-_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 591688 A7 B7 五、發明説明（36 ) 63, 83 加速度推移判定機構 64，84 馬氏（Mahalanobis)距離判定機構 7 1 頻率減少率判定機構 72 頻率比判定機構 73 馬氏（Mahalanobis)距離判定機構 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. 591688 、申請專利範圍 1· 一種半導體製造 為包含： <轉機之壽命預測方法，其特徵 抽樣測定步驟，甘^ 的抽樣間隔及前述分H分析對象頻率之1 /2周期以下 數，抽樣測定旋轉機、Λ象頻率之4倍以上的抽樣次 毕值變動作成步把速度的#估用時間序列資料； 列資料，將對應於以==前述評估用時間序 動，作成評估用診㈣H Λ、率<加速度的辛值變 決足旋轉機壽命步赞 來決定前述旋轉機之^命其係使用前述評估用診斷資料 2· —種半導體製造裝¥ 、 為包含： 疋轉機之壽命預測方法，其特徵 抽樣測定步驟，其係以分析對象頻率之1/2周期以 2抽樣間隔及前述分析對象頻率之4倍以上的抽樣 數"刀別抽樣測定旋轉機之加速度的基準用時間序列 料及孩加速度的評估用時間序列資料； 學值變動作成步驟，其係頻率分析前述基準用時間 列資料，將對應於前述分析對象頻率之加速度的峰值 動’作成基準用診斷資料’並頻率分析前述評估用時 序列貝料’將前述φ值的變動’作成評估用診斷資料； 及 ， 決定旋轉機壽命步驟，其係使用前述基準用診斷資料 及前述評估用診斷資料來決定前述旋轉機之壽命。 3.如申請專利範圍第丨或2項之半導體製造裝置用旋轉機之 裝 下 次 資 訂 序 變 間 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐）

   申“專利範

   成前：t万法’其中係藉由前述加速度之峰值下降率作 成則述評估用診斷資料， +手作 的時刻判定為壽限。 τ降率超過預定臨限值 4·:=πγ項之半導體製造裝置用旋轉機之壽 前述其Γ 自使用前述旋轉機之成膜步驟前的 第二Γ列：料取得前述基準用診斷資料作為 序n 度’自|述成膜步料之前述評估用時間 Γ:，得前述評估用診斷資料作為第二辛值力」 、⑽罘一峰值加速度對前述第一峰值加速度之加 、又比小於預定臨限值時判斷為壽命。 5·=請專利範圍第1或2項之半導體製造裝置用旋轉機之 ::!:ί法：！中係於對限定處理條件之前述旋轉機 -何定的狀悲下，抽樣測定前述評估用時間序列 齡2此作成前述評估用診斷資料，藉由前述評估用診 ::料顯示之前述峰值之增加/減少的過渡變化判斷壽 6.如申請專利範圍第2項之半導體製造裝置用旋轉機之壽 命預測方法’其中係、於比測定前述評估用時間序列資二 時刻僅提前以經驗法則規定之特定時間的時刻，且藉由 自f與前述評估用時間序列資料㈣處理條件下所^定 :前述基準用時間序列資料’而獲得之前述基準用診斷 釦料作成馬氏（Mahalanobis)空間，以該馬氏 (Mahalanobis )空間為基礎，算出前述評估用診斷資料的 馬氏（Mahalanobis)距離，將該馬氏（Mahalan〇bis)距離超 -2 - 過預定臨限值的時刻判定為壽限。 種半導體製造裝置用旋棘趟 為包含： U用旋轉機4命預測方法，其特徵 :由樣測定步驟’其係以分析對象頻率之1/2周期以下 勺抽樣間隔及前述分析對象頻率之4倍以 數，抽樣測定旋轉機之加速度的評估用時間序列人 ^變料成步驟，其係頻率分析前述評估 :L:將顯示對應於前述分析對象頻率之•值加S 勺乂、率，交動，作成評估用診斷資料；及 本決疋^轉機可命步驟’其係使用前述評估用診斷資料 來決定前述旋轉機之壽命。 導體製造裝置用旋轉機之壽命預測方法，其特徵 抽樣測定步驟，其係以分析對象頻率之1/2周期 的抽樣間隔及前述分析對象頻率之4倍以上的抽樣次 數，抽樣測定旋轉機之加速度的基準用時間序列資料及 孩加速度的評估用時間序列資料； 學值變動作成步驟，其係頻率分析前述基準用時間序 列資料’將顯示對應㈣述分析對象頻率之♦值之加速 度的頻率變動，作成基準用診斷資料，並頻率分析前述 汗估用時間序列資料，將顯示前料值之加速度之頻率 變動，作成評估用診斷資料；及 八 決定旋轉機壽命步驟，其係使用前述基準用診斷資料 及前述評估用診斷資料來決定前述旋轉機之壽命。 591688 申請專利範圍 9· 一種半導體製造裝置 為包含： 轉機《哥πρ預測方法，其特徵 固定步驟’其係固定、 基準頻率的整數倍； 、、^為旋轉機上固有之 '抽樣測定步驟，其係以前述分析對象頻率 以下的抽樣間隔及前 ^ 周期 次數，抽樣測定旋二1/ 4倍以上的抽樣 料； 4旋轉機〈加速度的評估用時間序列資 加速度變動作成步w 序列資料，:::述間 變動，作成評估用診斷資料；及 Μ加速度的 決定旋轉機壽命步驟，其 來決定前述旋轉機之壽命。‘、吏用則述評估用診斷資料 10·—種半導體製造裝冒胡# 、 為包含： 疋轉機之壽命預測方法，其特徵 固定步驟，其係固定分 + 基準頻率的整數倍； 為旋轉機上固有之 抽樣測定步驟，其係以前述 以下的抽樣間隔及前述分、。《1 /2周期 次數，分別抽樣測定旋轉機 口上的抽樣 次料及呤Λ、条洛、 I加逮度的基準用時間序列 貝枓及邊加速度的評估用時間序列資料； 加速度變動作成步驟， 序列資料，將固定於前述分析前述基準用時間 變動，作成基準用診斷資料象頻率《前述加速度的 貝科並頻率分析前述評估用時 -4- 591688 B8 C8 --—_ P8 六、申請專利範圍 間序列資料，將固定於前述分析對象頻率之前述加速度 的變動，作成評估用診斷資料；及 決定旋轉機壽命步驟，其係使用前述基準用診斷資料 及前述評估用診斷資料來決定前述旋轉機之壽命。 11· 一種半導體製造裝置，其特徵為包含： 1 旋轉機； 加速度計，其係以分析對象頻率之1/2周期以下的抽 樣間隔及前述分析對象頻率之4倍以上的抽樣次數，抽 樣測定前述旋轉機之加速度的評估用時間序列資料； 頻率分析裝置’其㈣率分析該加速度計的輸出； 峰值加速度推移記錄機構，其係依據該頻率分析結 果，自W述If估用時間序列資料，將對應於前述分析對 象頻率之加速度科值變動作成評估用診斷資料，並記 錄前述評估用診斷資料；及 可口P判定機構’其係使用前述評估用診斷資料決定前 述旋轉機的壽命。 12. —種半導體製造裝置，其特徵為包含： 旋轉機； 加速度計’其係以分析對象頻率之i /2周期以下 樣間隔及前述分析對象頻率之4倍以上的抽樣次數，八 別抽樣測定前述旋轉機之加速度的基準用時間序列^ 及該加速度的評估用時間序列資料； 頻率刀析裝置，其係頻率分析該加速度計的輸出· ，值加速度推移記錄機構，其係依據該頻率分析結 _______-5- 本紙張尺度適财S时料 裝 訂 M1688

   申請專利範圍 :、自基卞用時間序列資料，將對應於前述分析游象頻 〈加速度的峰值變動作成基準用診斷資料，並自前述 砰估用時間序列資料乂 ^ 診斷資料，*、枓，將則述峰值的變動，作成評估用 " 、"己錄前述基準用診斷資料及前述評估用夸 斷資料；及 j % “可π判疋機構，其係使用前述基準用診斷資料及前 #估用^斷貝料決定前述旋轉機的壽命。 3-種半導體製造裳置，其特徵為包含： 旋轉機； 加速度计，其係以分析對象頻率之1 /2周期以下的搞 裝 樣間隔及前述分析對象頻率之4倍以上的抽樣次數，抽 樣測定前述旋轉機之加速度的評估用時間序列資料； 頻率刀析裝置，其係頻率分析該加速度計的輸出； 訂 2值y頁率推移冗錄機構，其係依據該頻率分析結果， 自前述評估用時間库祝丨咨# 象頻率之加速产、您對應於前述分析對 象力速度〈辛值的頻率變動作成評估用診 料，並€錄前述許估用診斷資料；及 線 寄命判定機構，其作你m A、_p、 述旋轉機的壽命。“述評估用診斷資料決定前 M. —種半導體製造裝置，其特徵為包含： 旋轉機； •加速度計’其係以分析對象頻率之^周期以下的抽 樣間隔及前述分析對象頻率之4倍以上的的抽 別抽樣測定前述旋轉機之加速度的基：

   及：：速度的評估用時間序列資料； 頻率分析奘W ^ 置，其係頻率分析該加速度計的輸出； ’值喪、率推移記錄 自基準用時間係依據該頻率分析結果， 率之加速度之•信二Γ，將顯示對應於前述分析對象頻 擎值的頻率變動作成基準用診斷資料，並 自則述坪估用時間序 A 動作成評估用診斷資: 頻率變 前述評估用診斷資料；及 _貝科及 、可卩$ &機構’其係使用前述基準用診斷資料及 汗估用衫斷資料決定旋轉機的壽命。 15·—種半導體製造裝置，其特徵為包含： 旋轉機； 加速度計，其係以分析對象頻率之1 /2周期以下的柄 樣間隔及則述分析對象頻率之4倍以上的抽樣次數，、抽 樣疋^述旋轉機之加速度的評估用時間序列資料； 頻率分析裝置，其係頻率分析該加速度計的輪出； 加速度推移記錄機構，其係依據該頻率分析結果，自 前述評估用時間序列資料，將固定於前述分析i象頻率 <加速度的變動作成評估用診斷資料，並記綠前述 用診斷資料；及 。 壽命判定機構，其係使用前述評估用診斷資料決定矿 述旋轉機的壽命。 則 16· —種半導體製造裝置，其特徵為包含： 旋轉機； 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 檨門隔：2其係以分析對象頻率之1 /2周期以下的抽 =:，對象頻率之4倍以上的抽樣次數，I 職足加逮度的基準用時間序列資料 及Θ加速度的評估用時間序列資料； 頻率分析裝置，並佴葙盘八α ’ ^ ^ 八係乂、率刀析該加速度計的輸出； 推移記錄機構’其係依據該頻率分析結果，自 基準用時間序列資料，| m ^ 傲 將固疋於前述分析對象頻率之加 =作成基準用診斷資料，並自前述評估用時間 序列：科，將固定於前述分析對象頻率之加速度之變動 作成β估用β斷貝料，並？己錄前述基準用診斷資料及前 述評估用診斷資料；及 壽命判定機構，其係使用前述基準用診斷資料及前述 評估用診斷資料決定前述旋轉機的壽命。 17. 如申請專^範圍第項中任一項之半導體製造裝 置其中&述加速度计係配置於前述旋轉機之齒輪箱的 上面、蔹齒輪箱的側面、該齒輪箱的底面、距該齒輪箱 20 cm以内之外殼的上面，該外殼的側面、該外殼的底 面的任何一處。 -8 -

   日期 Φ' 8\^ϋ· 案 號 類 別 RofL ^f〇D~~~~ A4 C4 591688 中文

   、雰！名稱 半^1製造裝置用旋轉機之 專利説 •說明書替換本(9$

   !導体製造装置用回輕機ο ，哥命預測方法及半導體製造裝置 奏命予測方法及W半導体製造裳 姓 名 國 籍 1. 佐俣秀一 2. 牛久4廣 3·古田武夫 4.中尾隆 5·石井賢 1-5.均曰本japan 人 明陳發斜 請 中 所 居 名} 稱 姓U 國 籍 居 住 所 務 餐 人名 表 代姓 寓 1001公 092-1-20川 -5-65-2B 古 5-165¾ 4-3-N刀 2 東 台尾藤3087 山寺齋川％ 丸北區野川 區區川區古 南見奈前1-港鹤神宮幸 市参Ψ:市Ψ- 濱濱濱崎崎 #/衝斯川川 IMIMIMIMIM 奈奈奈奈奈、孑、孑、孑、孑、孑 國國國國國 本本本本本 曰曰曰曰曰 12 3 4 5 東U5 、商AB1 日U 本 曰 司 公 限 有 份I 芝 區 港 者 京 國 本 曰 正 村 岡 A hou f 番 IX 目