TWI463072B - 減壓系統與真空處理裝置 - Google Patents

Description

減壓系統與真空處理裝置

本發明係關於一種減壓系統、及使用該減壓系統的真空處理裝置。該減壓系統係具備：例如低溫泵(cryo-pump)或低溫捕集器(cryo-trap)等之複數個減壓裝置；以及對該複數個減壓裝置供給經壓縮過的冷媒之壓縮裝置。

習知作為形成極高真空的裝置，已知有一種記載於例如專利文獻1的低溫泵或記載於專利文獻2的低溫捕集器等使氣體凝縮於極低溫面並予以捕捉的減壓裝置。在利用冷媒膨脹時之吸熱而形成極低溫面的此種減壓裝置中，將經壓縮過的冷媒送給至減壓裝置的壓縮裝置是不可缺少的，而上述減壓裝置係藉由與此種壓縮裝置之間的協力運作來實現超高真空。

在製造液晶顯示器等之顯示裝置、CPU或記憶體等之半導體裝置等的製造裝置中，係可利用由上述減壓裝置及壓縮裝置所構成的排氣單元，作為構成此製造裝置的真空室之排氣系統。在由複數個真空室構成1台製造裝置的叢集型(cluster type)之製造裝置的情況下，減壓裝置需要的個數與真空室之個數相同，且為了達成縮小製造裝置本身所佔有的空間，以此種複數個減壓裝置共有1台壓縮裝置的形式來構成減壓系統。

[專利文獻]

(專利文獻1)日本特開2002-70737號公報

(專利文獻2)日本特開2009-19500號公報

然而近年來，從保護地球環境的觀點來看，即使是上述製造裝置，也被強烈期待能省能源化。另一方面，在以1台壓縮裝置達成複數個減壓裝置之排氣能力的上述減壓系統中，雖然可縮小製造裝置本身所佔有的空間，但是經壓縮裝置壓縮過的冷媒之供給量在各複數個減壓裝置中僅能達到相同的程度。由運轉動作狀態不同之複數個真空室所構成的上述叢集型之製造裝置，對於各複數個減壓裝置中所需求的排氣能力通常為不同，若如上所述，冷媒之供給量在各減壓裝置中為相同的程度，則就連不需要的冷媒也會供給至減壓裝置。因此，在以1台壓縮裝置達成複數個減壓裝置之排氣能力的減壓系統中，由於不免會使不需要的冷媒從壓縮裝置壓送，所以此種壓送機制會大大地妨礙壓縮裝置的省電力化、甚至減壓系統的省能源化。

本發明係有鑒於上述狀況而開發完成者，其目的在於提供一種可削減消耗電力，並以1台壓縮裝置達成複數個減壓裝置之排氣能力的減壓系統及真空處理裝置。

本發明之一態樣，係提供一種減壓系統。減壓系統係具備：複數個減壓裝置，其係各別包含冷卻部，用以接收經壓縮過的冷媒，且當使該經壓縮過的冷媒絶熱膨脹時可補充氣體；壓縮裝置，其係包含具有交流電動機的壓縮部，且以相應於前述交流電動機之旋轉速度的流量，從前述壓縮部供給前述經壓縮過的冷媒至前述複數個減壓裝置之各冷卻部；溫度檢測部，其係檢測前述各減壓裝置的冷卻部之溫度；變頻裝置，其係可對供給至前述交流電動機的交流電源之頻率進行變更；以及頻率控制部，其係控制前述變頻裝置之輸出頻率，且前述頻率控制部，係在前述複數個減壓裝置中之至少一個減壓裝置的冷卻部之溫度為第1臨限值以上時，相對地提高前述變頻裝置之輸出頻率，而在前述複數個減壓裝置全部的冷卻部之溫度下降至未滿前述第1臨限值時，相對地降低前述變頻裝置之輸出頻率。

以下，係參照圖1至圖6說明本發明之減壓系統、及使用該減壓系統的真空處理裝置之一實施形態。圖1係顯示作為真空處理裝置的半導體裝置之製造裝置10的概略構成圖。圖2(a)係顯示真空排氣部之構成的概略構成圖；圖2(b)係顯示高真空排氣部之構成的概略構成圖。

如圖1所示，半導體裝置之製造裝置10，係一種對基板W形成由預定金屬等所構成的膜之裝置。製造裝置10係具有：包含例如進行濺鍍處理等之複數個室(chamber)的第1處理部11；包含例如對基板W進行熱處理等之複數個室的第2處理部12；以及連接此等第1及第2處理部11、12的緩衝室13。

第1處理部11，係具有剖面呈多角形狀的搬運室15。在該搬運室15中，設有2個負載鎖定室(load lock chamber)16a、16b、4個室17、18、19、20、及1個緩衝室13，此等經由與各自對應的閘閥21來連接。各個室，係藉由與之對應的閘閥21的開啟來與搬運室15連通，反之，藉由與之對應的閘閥21的關閉來切斷與搬運室15的連通。在製造裝置10中，係經由負載鎖定室16a而搬入基板W，並經由負載鎖定室16b將基板W搬出至製造裝置10之外部。4個室17、18、19、20，係一種在真空環境下執行對基板W之各種處理的室，例如室17、20係使用濺鍍法將由鋁所構成的金屬膜形成於基板W，而室18、19則是使用長拋濺鍍法(long throw sputtering method)將由鋁所構成的金屬膜形成於基板W。在搬運室15之內部，係搭載有用以搬運基板W的搬運機器人22。搬運機器人22，係進行從搬運室15朝負載鎖定室16a、16b、室17、18、19、20及緩衝室13之(以及反方向之)基板W的搬運。

第2處理部12，係與第1處理部11相同，具有剖面呈多角形狀的搬運室25。在該搬運室25中，係在緩衝室13已連通的狀態下連接，並且室26、27、28、29、30、31經由與各自對應的閘閥21而連接。各個室，係藉由與之對應的閘閥21的開啟來與搬運室25的連通，反之，藉由與之對應的閘閥21的關閉來切斷與搬運室25的連通。在第2處理部12之室26中，係對因各種處理而變成高溫的基板W進行冷卻處理。3個室27、30、31，係一種在真空環境下執行對基板W之各種處理的室，例如，此等各個室，係執行一邊對基板W施加偏向電壓、一邊使濺鍍粒子沉積於同一基板W上以形成金屬膜或是金屬氮化膜的成膜處理。又室28、29亦為一種在真空環境下執行對基板W之各種處理的室，例如室28係在氫氣等之還原性氣體環境下執行對基板W之熱處理，室29則是執行將附著於基板W之表面的氣體粒子予以去除的脫氣處理。在搬運室25之內部，也搭載有用以搬運基板W的搬運機器人32。搬運機器人32，係進行從搬運室25朝緩衝室13、及室26、27、28、29、30、31(以及反方向)之基板W的搬運。

換句話說，上述的半導體裝置之製造裝置10，係一種在隔著緩衝室13而連結的搬運室15及搬運室25及其搭載的複數個室的所謂叢集型之裝置，且在各為真空室的搬運室15與搬運室25之間經由緩衝室13使基板W往來搬運。然後被搬入於負載鎖定室16a的基板W，係藉由搬運機器人22、32之搬運動作而依序搬運至真空之各個室，在搬運目的地的室中施予真空環境下的各種處理。

然而，對此種基板W進行的濺鍍處理等之各處理，係在室內成為真空環境後才進行。因此，在各個室中，係連接有使該室內成為真空狀態的真空排氣部34、或使該室內成為真空度比真空狀態還高的高真空狀態之高真空排氣部35。換句話說，在構成製造裝置10的室之中，其所需要的真空度非為高真空的室內連結有真空排氣部34，而在其所需要的真空度為高真空度的室內連結有高真空排氣部35。例如圖1所示，第1處理部11之負載鎖定室16a、16b、第2處理部12之室26、28、29中，連接有真空排氣部34。另一方面，在第1處理部11之搬運室15、室17、18、19、20及第2處理部12之搬運室25、室27、30、31中，連接有高真空排氣部35。

如圖2(a)所示，真空排氣部34係由如下所構成：對室內進行粗抽排氣的粗抽泵浦36；對經粗抽排氣過的室內進一步進行排氣以形成真空狀態的渦輪分子泵浦37；為了擔保渦輪分子泵浦37之排氣能力而對該渦輪分子泵浦37之背壓側進行粗抽排氣的粗抽泵浦38；以及對此等各構成要素與室之間進行開閉的複數個閥39。然後在室內形成真空狀態時，首先粗抽泵浦36及粗抽泵浦38會驅動而粗抽室內與渦輪分子泵浦37之背壓側。接著粗抽泵浦36與室之間的閥39會關閉，而渦輪分子泵浦37與室之間的閥39會打開，藉此室內可依渦輪分子泵浦37而排氣。

如圖2(b)所示，在高真空排氣部35中，為了使所連接的室內成為高真空狀態，而除了上述的真空排氣部34之構成以外，還在渦輪分子泵浦37之吸入側設置有構成減壓系統之作為減壓裝置的低溫捕集器40。低溫捕集器40，係包含由冷凍機與被該冷凍機冷卻的冷卻面板所構成的冷卻部41(參照圖3)，該冷卻部41係為前述冷凍機供給經壓縮過的氦氣(冷媒)，且連接於構成減壓系統的壓縮裝置42(參照圖3)。

低溫捕集器40，係一種使並未藉由高真空排氣部35之粗抽泵浦36及渦輪分子泵浦37來排氣而殘留於室內的例如水蒸氣等之氣體，凝縮於冷卻面板之極低溫面並予以捕捉的裝置。在上述的冷卻部41之冷凍機中，供給有藉由壓縮裝置42而經壓縮過的高壓氦氣，且藉由該高壓氦氣絶熱膨脹時之吸熱而使冷卻面板冷卻至123K。藉此可實現冷卻面板的極低溫面。又，在此等冷卻面板中，分別設置有作為溫度檢測部的溫度感測器50，用以檢測該冷卻面板之溫度(參照圖4)。另外，以下所謂的冷卻部41之溫度，係顯示於該冷卻面板之溫度。

其次，參照圖3至圖6說明應用於半導體裝置之製造裝置10的減壓系統。另外，半導體裝置之製造裝置10係具有：對應第1處理部11之高真空處理部35的減壓系統；以及對應第2處理部12之高真空排氣部35的減壓系統。此等的減壓系統，由於只有冷卻部41之數量不同而其基本的構成則是相同的，所以以下針對第1處理部11中之減壓系統加以說明，而省略第2處理部12中之減壓系統。圖3係顯示此種第1處理部11之減壓系統中冷媒流動配管之系統圖；圖4係顯示與構成第1處理部11之減壓系統的壓縮裝置42有關之電氣概略構成的方塊圖。

如圖3所示，構成減壓系統的壓縮裝置42，係具有接受交流電動機43之驅動力以壓縮作為冷媒之氦氣的壓縮部44。經該壓縮部44壓縮而變成高壓的氦氣，一旦被貯留於蓄壓器(accumulator)45之後，會供給至各冷卻部41之冷凍機。換句話說，該壓縮裝置42，係以1台對第1處理部11中的5個高真空排氣部35之各冷卻部41，供給經壓縮過的高壓之氦氣。被供給至各冷卻部41的高壓氦氣，係在各冷卻部41之冷凍機中絶熱膨脹而變成低壓，且在一旦被貯留於低壓氣體貯留部46之後，會再次被送回到壓縮裝置42之壓縮部44。

如圖4所示，壓縮裝置42，係具有頻率控制部51、變頻裝置52及交流電動機43。設置於第1處理部11之各冷卻部41的溫度感測器50，係與頻率控制部51電性連接，將當時對冷卻部41之溫度的檢測信號輸出至頻率控制部51。頻率控制部51，係產生或事先儲存如下之各種參照電壓

‧相當於冷卻部41之溫度之目標值的電壓位準

‧相當於冷卻部41之溫度之第1臨限值的電壓位準

‧相當於溫度比第1臨限值還高之第2臨限值的電壓位準，且將相當於各溫度感測器50之檢測結果的電壓位準與此等的參照電壓進行比較。

另外，所謂冷卻部41之溫度之目標值，係指冷卻面板可恆常地充分發揮冷卻能力時的冷卻部41之溫度，例如被設定在123K。又所謂第1臨限值，係指作為冷卻對象的冷卻面板需要被更有效率地冷卻時，冷卻部41的溫度，例如被設定在128K。又所謂第2臨限值，係指將作為冷卻對象之冷卻面板之溫度強制性地急遽冷卻時，冷卻部41的溫度，例如被設定在138K。

頻率控制部51，係在壓縮裝置42剛運轉動作後以預定之檢測週期(本實施形態中為5分鐘)取得來自各溫度感測器50之檢測信號，且變頻裝置52會將供給至交流電動機43的交流電源之頻率的控制指令值輸出至變頻裝置52。另外，上述所謂的預定之檢測週期，係指各冷卻部41足以受到變頻裝置52經變更過之輸出頻率之影響的時間。

變頻裝置52，係一旦將從外部電源53(本實施例中為AC200V、50Hz)供給的交流電源轉換成直流，且再次轉換成交流，藉此變更供給至交流電動機43的交流電源之頻率的裝置。變頻裝置52，係可將來自外部電源53的交流電源之頻率在下限值之30Hz與上限值之50Hz之間進行變更，且接受來自頻率控制部51之控制指令值，將根據該控制指令值的頻率之交流電源供給至交流電動機43。另外，變頻裝置52之輸出頻率的上限值，係指各冷卻部41之全部溫度強制性地冷卻至目標值之123K以下的頻率。

交流電動機43，係接受從變頻裝置52供給的交流電源並以相應於該交流電源之頻率的旋轉速度進行旋轉，且將相應於該旋轉速度的量之氦氣供給至各冷卻部41。詳言之，當從變頻裝置52供給的交流電源之頻率變高時，交流電動機43之旋轉速度就會變高，且供給至各冷卻部41的氦氣之供給量會增加。如此當氦氣之供給量增加時，經由蓄壓器45而連繫的全部冷卻部41之冷卻能力就會提高。反之，當變頻裝置52供給的交流電源之頻率變低時，交流電動機43之旋轉速度就會變低，且供給至各冷卻部41的氦氣之供給量會減少。這樣的話，當氦氣之供給量減少時，經由蓄壓器45而連繫的全部冷卻部41之冷卻能力就會降低。換言之，在上述的減壓系統中，從變頻裝置52供給至交流電動機43的交流電源之頻率可藉由頻率控制部51來控制，且可配合該交流電源之頻率而控制各冷卻部41之溫度。

參照圖5說明藉由此種頻率控制部51而執行的變頻裝置52之輸出頻率的控制。圖5係顯示依頻率控制部51來控制變頻裝置52之輸出頻率之流程的流程圖。另外，該一系列的處理，係在上述預定之每一檢測週期、即頻率控制部51每次取得冷卻部41之溫度時所執行者，雖然可藉由頻率控制部51所搭載的專用之邏輯電路而實現，但是並不限於此，也可藉由搭載於例如通用電腦的程式等來實現。

如圖5所示，頻率控制部51，係根據來自各溫度感測器50之檢測信號，取得各冷卻部41之溫度(步驟S101)。接著頻率控制部51，係判斷全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41的溫度是否為第2臨限值之138K以上、換句話說判斷是否存在需要強制冷卻的冷卻部41(步驟S102)。當頻率控制部51判斷全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41的溫度為第2臨限值以上時(步驟S102：是)，該頻率控制部51就會將指示將變頻裝置52之輸出頻率設定在上限值之50Hz的控制指令值輸出至變頻裝置52(步驟S103)。然後頻率控制部51會使交流電動機43執行對全部冷卻部41之強制性的冷卻，並結束一系列的處理。

此時，當強制性的冷卻指令從頻率控制部51輸出至變頻裝置52時，供給至交流電動機43的交流電源之輸出頻率就會被設定在該輸出頻率的上限值之50Hz。然後當以成為上限值的輸出頻率供給交流電源時，在交流電動機43的旋轉速度就會變成最大，而壓縮裝置42中供給至各冷卻部41的氦氣之供給量會變成最大。換句話說，當全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41的溫度達到第2臨限值以上時，對於達到該第2臨限值以上的冷卻部41之冷卻就會被優先執行，而冷卻部41可被快速地冷卻。

另一方面，當頻率控制部51判斷全部冷卻部41中之溫度為未滿第2臨限值、換句話說不需要對冷卻部41進行強制性的冷卻時(步驟S102：否)，頻率控制部51就會判斷全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41的溫度是否為前述第1臨限值之128K以上(步驟S104)。當頻率控制部51判斷全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41的溫度為第1臨限值以上時(步驟S104：是)，頻率控制部51就會判斷現在的交流電源之頻率是否為上限值之50Hz、換句話說判斷是否可更增加交流電源之頻率(步驟S105)。然後若現在的交流電源之頻率為上限值之50Hz(步驟S105：是)，則頻率控制部51會判斷不可增加交流電源之頻率，且將維持交流電源之頻率於上限值之50Hz的控制指令值輸出至變頻裝置52，並結束一系列的處理。相對於此，若現在的交流電源之頻率非為上限值之50Hz(步驟S105：否)，則將使得使交流電源之頻率從現在的值上升5Hz之控制指令值輸出至變頻裝置52(步驟S106)，並結束一系列的處理。

此時，當使得使現在的輸出頻率上升5Hz之控制指令值從頻率控制部51輸出至變頻裝置52時，供給至交流電動機43的交流電源之頻率就會比現在的值高出5Hz，而在交流電動機43方面，會提高該上升頻率部分的旋轉速度。然後當交流電動機43的旋轉速度變高時，從壓縮裝置42朝各冷卻部41供給的氦氣之供給量也會增大，而可對冷卻部41進行更進一步的冷卻。

另一方面，當頻率控制部51判斷全部冷卻部41之溫度為未滿第1臨限值之128K時(步驟S104：否)，頻率控制部51就會判斷現在的交流電源之頻率是否為變頻裝置51的下限值之30Hz、換句話說判斷是否可更進一步減少交流電源之頻率(步驟S107)。然後若現在的交流電源之頻率為下限值之30Hz(步驟S107：是)，頻率控制部51就會判斷不可減少交流電源之頻率，且將為了維持交流電源之頻率於下限值之30Hz的控制指令值輸出至變頻裝置52，並結束一系列的處理。相對於此，若現在的交流電源之頻率非為下限值之30Hz(步驟S107：否)，則將使交流電源之頻率從現在的值減少5Hz之控制指令值輸出至變頻裝置52(步驟S108)，並結束一系列的處理。

此時，當使現在的輸出頻率減少5Hz之控制指令值從頻率控制部51輸出至變頻裝置52時，供給至交流電動機43的交流電源之頻率就會比現在的值降低5Hz，而在交流電動機43方面，會降低該減少頻率部分的旋轉速度。然後當交流電動機43的旋轉速度變低時，從壓縮裝置42朝各冷卻部41供給的氦氣之供給量也會減少，而在並非必要對冷卻部41進行更進一步的冷卻時，可減少在壓縮裝置42所消耗的電力。

換句話說，在上述的減壓系統中，係當全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41需要進行更進一步的冷卻時，變頻裝置52之輸出頻率就可藉由頻率控制部51提高5Hz。然後供給至全部冷卻部41的氦氣之供給量會以+5Hz來增大，且全部冷卻部41之冷卻能力會配合此而增強。另一方面，當沒有必要對全部冷卻部41進行更進一步的冷卻時，變頻裝置52之輸出頻率就可藉由頻率控制部51降低5Hz。然後供給至全部冷卻部41的氦氣之供給量會減少5Hz，且全部冷卻部41之冷卻能力會配合此而減少。故而，會在全部冷卻部41中一邊進行配合當時的溫度之有效率的冷卻，一邊削減壓縮裝置42消耗的電力。

其次，使用如圖6之時序圖說明依頻率控制部51來控制變頻裝置52之輸出頻率的一例。圖6係顯示第1處理部11的各個室中冷卻部41之溫度推移、與根據該溫度推移而設定的變頻裝置52之輸出頻率的時序圖。圖6中的時序t1~t10，係顯示檢測各冷卻部41之溫度的每一檢測週期之時序，且顯示從全部的室成為等待處理的閒置(idle)狀態(時序t0)至持續進行各個室之處理的狀態(時序t10)。另外，在各個室中尤其是在不需要較大排氣能力的上述閒置狀態(時序t0)中，供給至交流電動機43的交流電源之頻率可藉由頻率控制部51經常設定在下限值之30Hz。

如圖6所示，在處於閒置狀態的時序t0、及從時序t0經過檢測週期的時序t1中，全部冷卻部41之溫度為第2臨限值(138K)，進而為未滿第1臨限值(128K)。然後在各個室中尤其是在不需要較大排氣能力的此等時序t0及時序t1中，對交流電動機43供給下限值之30Hz的交流電源。因此，在時序t0及時序t1中，可持續維持變頻裝置52之輸出頻率於下限值之30Hz。

其次，在室17中需要例如較大的排氣能力，且對應於室17的冷卻部41之溫度變成第1臨限值以上。結果，在時序t2中，係在頻率控制部51中判斷全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41之溫度為第1臨限值以上。此外，在頻率控制部51中完成現在的變頻裝置52之輸出頻率為下限值之30Hz的判斷，藉此，用以使輸出頻率比現在的頻率(30Hz)上升5Hz之控制指令值會從該頻率控制部51輸入至變頻裝置52。結果，可對交流電動機43供給頻率為35Hz之交流電源，且藉由輸出頻率上升5Hz，可提高交流電動機43之旋轉速度，並增加供給至各冷卻部41的氦氣之供給量，而提高全部冷卻部41之冷卻能力。

接著，在室17中持續需要較大的排氣能力，且室17的冷卻部41之溫度，在連續的檢測週期中維持第1臨限值以上的狀態。結果，在時序t3中，當在頻率控制部51中持續判斷全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41之溫度為第1臨限值以上。此外，在頻率控制部51中完成現在的變頻裝置52之輸出頻率(35Hz)為未滿足上限值之50Hz的判斷，藉此，用以使輸出頻率比現在的頻率(35Hz)上升5Hz之控制指令值會從該頻率控制部51輸入至變頻裝置52。結果，可對交流電動機43供給頻率40Hz之交流電源，進而提高交流電動機43之旋轉速度，而更進一步提高全部冷卻部41之冷卻能力。

該狀態雖然可在室17中確保充分的排氣能力，但是當在室20中另外需要較大的排氣能力時，就如圖6所示，雖然室17中的冷卻部41之溫度變成未滿第1臨限值，但是與此不同的室20中的冷卻部41之溫度則變成第1臨限值以上。因此，在時序t4中，於頻率控制部51，持續完成全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41之溫度在連續的檢測週期中為第1臨限值以上之同樣的判斷。又，在頻率控制部51中完成現在的變頻裝置52之輸出頻率(40Hz)為未滿足上限值之50Hz的判斷，藉此，用以使輸出頻率比現在的頻率(40Hz)上升5Hz之控制指令值會從該頻率控制部51輸入至變頻裝置52。結果，可對交流電動機43供給頻率45Hz之交流電源，且以配合室20之處理內容的方式進而提高交流電動機43之旋轉速度，而各冷卻部41之冷卻能力會更加提高。

接著，在室20中持續需要較大的排氣能力，且室20的冷卻部41之溫度，在連續的檢測週期中維持第1臨限值以上的狀態。結果，在時序t5中，會在頻率控制部51中持續判斷全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41之溫度為第1臨限值以上。此外，在頻率控制部51中完成現在的變頻裝置52之輸出頻率(45Hz)為未滿足上限值之50Hz的判斷，藉此，用以使輸出頻率比現在的頻率(45Hz)上升5Hz之控制指令值會從該頻率控制部51輸入至變頻裝置52。結果，可對交流電動機43供給頻率上限值50Hz之交流電源，藉此各冷卻部41之冷卻能力會變成最大。

換句話說，在時序t2~t5中，判斷全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41之溫度為第1臨限值以上。因此，在變頻裝置52，於各時序t2~t5中，持續輸入用以使輸出頻率上升5Hz的控制指令值。在此，使用此種經壓縮過的氦氣而被冷卻的冷卻部41，其溫度並不會按照氦氣供給量之增減而立即產生變化。

例如，在冷媒之絶熱膨脹週期需要長時間的情況或其熱傳導需要長時間的情況，由冷媒供給量之增減反映出達成冷卻部之溫度需要花費相當的時間。因此若是冷卻部41之溫度急遽地上升的情況，較佳為配合地大幅增大冷媒之供給量，而若在冷卻部41之溫度緩慢地上升的情況，則較佳為配合地小幅增大冷媒之供給量、或直接壓制該增大。

如上所述，在本實施形態中，在至少1個冷卻部41連續變成第1臨限值以上的情況下、即對其中1個冷卻部41需要更進一步的冷卻之情況，供給至交流電動機43的交流電源之頻率會階段性地上升。因而，基於前次因提升輸出頻率造成各冷卻部41之溫度變化後，可再進一步完成輸出頻率之上升。若為此種控制方法，則可避免變頻裝置52的輸出頻率之過度上升，且只要避免該頻率的過度上升，就可削減壓縮裝置42所消耗的電力。

接著，在時序t6中，可在各個室中確保充分的排氣能力，且全部冷卻部41之溫度會成為未滿第1臨限值之128K。因而，在時序t6中，在頻率控制部51會判斷沒有具第1臨限值以上溫度的冷卻部41。此外，在頻率控制部51中完成了現在的變頻裝置52之輸出頻率(50Hz)為比下限值(30Hz)還高的判斷。藉此，用以使輸出頻率比現在的頻率減少5Hz之控制指令值會從該頻率控制部51輸入至變頻裝置52。結果，交流電動機43之旋轉速度會變低，且在全部冷卻部41中，不會造成冷卻能力的剩餘。

之後，同樣地，可在各個室中確保充分的排氣能力，且在全部冷卻部41之溫度在連續的檢測週期中為未滿第1臨限值之128K的時序t7~t9中，該情況用來使輸出頻率比現在的頻率減少5Hz之控制指令值會從該頻率控制部51輸入至變頻裝置52。然後，在時序t9中，當變頻裝置52所輸出的交流電源之頻率到達下限值(30Hz)時，則在時序t10以後，供給至交流電動機43的交流電源之頻率會維持在下限值之30Hz。

換句話說，在時序t6~t10中，會連續完成各冷卻部41之全部溫度為未滿第1臨限值之判斷。因此，在變頻裝置52，在各時序t6~t10中係輸入有使輸出頻率比現在的頻率減少5Hz之控制指令值。如上所述，使用此種經壓縮過的氦氣而被冷卻的冷卻部41並非按照氦氣供給量之增減而立即使其溫度產生變化。因此，如上所述，在冷卻部41之全部溫度連續未滿第1臨限值的情況、即不需要對冷卻部41進行更進一步之冷卻的情況，供給至交流電動機43的交流電源之頻率會階段性地減少。藉此，基於因減少前次之輸出頻率而造成各冷卻部41之溫度變化，可更進一步完成輸出頻率之減少。藉此，可使變頻裝置52之輸出頻率按照當時的冷卻部41之溫度而減少，且可藉由減少其輸出頻率，來減低在壓縮裝置42所消耗的電力。然後，在具備此種減壓系統的製造裝置10中，可藉由該減壓系統所減低的消耗電力，來減低該製造裝置10的消耗電力。

順便一提，若在時序t6中暫時完成各至少1個冷卻部41之溫度為第1臨限值以上的判斷，則供給至交流電動機43的交流電源之頻率，係繼續維持在上限值之50Hz。又例如，在時序t8中，在暫時完成各至少1個冷卻部41之溫度為第1臨限值以上的判斷之情況，用以使輸出頻率比現在的頻率(40Hz)上升5Hz之控制指令值將從頻率控制部51輸入至變頻裝置52。又例如，在時序t0~10中之任一個時序中，若暫時完成各冷卻部41之至少1個溫度為第2臨限值之138K以上的判斷，則用以使其輸出頻率強制設定在上限值之50Hz的控制指令值將輸入至變頻裝置52。

如以上所說明，依據本實施形態的減壓系統、及使用該減壓系統的製造裝置10，可獲得下述效果。

(1)當全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41的溫度為第1臨限值以上時，變頻裝置52之輸出頻率可藉由頻率控制部51來提高，而當各冷卻部41之全部溫度為未滿第1臨限值時，變頻裝置52之輸出頻率可同樣藉由頻率控制部51來降低。若為此種輸出頻率之控制方法，則當需要對冷卻部41進行更進一步的冷卻時，可增加供給至各冷卻部41的氦氣之供給量，而可增強各冷卻部41之冷卻能力。另一方面，當沒有必要對冷卻部41進行更進一步的冷卻時，可減少供給至各冷卻部41的氦氣之供給量，而逐漸降低各冷卻部41之冷卻能力。故而，可一邊對各冷卻部41按照當時的溫度進行效率佳地冷卻，一邊在降低輸出頻率的期間，可削減在壓縮裝置42所消耗的電力。

(2)頻率控制部51，係在預定之每一檢測週期取得各冷卻部41之溫度，且當全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41的溫度為第1臨限值以上時，使對變頻裝置52之輸出頻率朝向上限值在每一檢測週期階段性地上升。亦即，基於因提高前次之輸出頻率而造成各冷卻部41之溫度變化後，再執行更進一步的輸出頻率之上升。若為此種構成，則可避免變頻裝置52之輸出頻率的過度上升，且藉由避免該過度的頻率上升，就可削減在壓縮裝置42所消耗的電力。

(3)頻率控制部51，係在預定之每一檢測週期取得各冷卻部41之溫度，且當全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41的溫度為未滿第1臨限值時，使變頻裝置52之輸出頻率朝向下限值在預定之每一檢測週期階段性地減少。因此，基於藉由減少前次之輸出頻率而造成各冷卻部41之溫度變化後，再執行更進一步的輸出頻率之減少。結果，可使變頻裝置52之輸出頻率按照當時的冷卻部41之溫度而減少，且可藉由減少該輸出頻率，而減低在壓縮裝置42所消耗的電力。

(4)頻率控制部51，係當全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41的溫度為第2臨限值以上時，將變頻裝置52之輸出頻率設為上限值之50Hz。若為此種構成，當需要最優先進行冷卻部41之冷卻時，可將冷凍機之冷卻能力設為最大，且可對冷卻部41快速地冷卻。

另外，上述實施形態也可變更如下來實施。

‧在上述實施形態中，雖係將減壓系統應用於作為真空處理裝置的半導體裝置之製造裝置10，但是並不限於此，只要是利用減壓裝置及壓縮裝置的裝置，本發明也可應用於其他的裝置。

‧上述實施形態之頻率控制部51，係當全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41的溫度為第2臨限值以上時，將變頻裝置52之輸出頻率設定在該變頻裝置可輸出的上限值。然而，也可省略根據該第2臨限值的控制。在上述實施形態中，係當全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41的溫度為第1臨限值以上時，對該冷卻部41進行更進一步的冷卻。因而，即便省略根據第2臨限值的控制，本發明至少也可獲得上述(1)~(3)之效果。

‧上述實施形態之頻率控制部51，係當根據各冷卻部41之溫度，在全部冷卻部41之溫度下降至未滿第1臨限值時，就以將變頻裝置52之輸出頻率在上述每一檢測週期朝向下限值階段性地降低的方式控制輸出頻率。取代該控制方法，頻率控制部51，也可在全部冷卻部41之溫度下降至未滿第1臨限值時將變頻裝置52之輸出頻率設定在下限值。即使此種構成，本發明至少也可獲得上述(1)、(2)之效果。

‧上述實施形態之頻率控制部51，係當根據各冷卻部41之溫度，在全部冷卻部41中之至少1個冷卻部41的溫度為第1臨限值以上時，就以將變頻裝置52之輸出頻率在每一檢測週期朝向上限值階段性地提高的方式控制輸出頻率。取代該控制方法，作為用以對冷卻部41進行更進一步的冷卻之其他方法，有例如：頻率控制部51，也可以下限值與上限值之二個值來控制變頻裝置52之輸出頻率。在此情況下，頻率控制部51係當至少1個冷卻部41之溫度為第1臨限值以上時，藉由將變頻裝置52之輸出頻率設定在上限值也可提高冷卻效果。

‧上述實施形態之頻率控制部51係在預定之每一檢測週期取得各冷卻部41之溫度，且根據該取得的溫度控制變頻裝置52之輸出頻率。不限於此，頻率控制部51也可連續地取得冷卻部41之溫度，而控制變頻裝置52之輸出頻率。

‧上述實施形態之頻率控制部51，可非是在冷卻部41之至少1個溫度為第1臨限值以上時階段性地提高變頻裝置52之輸出頻率，而是也可以變成相應於該冷卻部41之溫度的頻率之方式來設定變頻裝置52之輸出頻率。此時，當具有第1臨限值以上之溫度的冷卻部41有複數個時，例如頻率控制部51，也可以變成相應於此等冷卻部41中之最高溫度的頻率之方式來設定變頻裝置52之輸出頻率。

‧上述實施形態中，作為壓縮裝置42之供給對象的冷卻部41之個數，只要是配合壓縮裝置42之填裝能力的2個以上的個數，則該個數就未被特別限定。

‧上述實施形態之減壓系統中，雖然使用低溫捕集器40作為減壓裝置，但是也可使用低溫泵作為減壓裝置。另外，在使用低溫泵作為減壓裝置時，較佳為適當變更第1臨限值及第2臨限值。

‧圖5中，也可省略步驟S105(與上限值之50Hz作比較)及步驟S107(與下限值之30Hz作比較)。亦即，也可在至少1個冷卻部41之溫度為第1臨限值(128K)以上時，立即相對地(例如5Hz)提高輸出頻率，而在全部冷卻部41之溫度為未滿第1臨限值(128K)時，立即相對地(例如5Hz)降低輸出頻率。

本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

10．．．半導體裝置之製造裝置

11．．．第1處理部

12．．．第2處理部

13．．．緩衝室

15、25．．．搬運室

16a、16b．．．負載鎖定室

17~20、26~31．．．室

21．．．閘閥

22、32．．．搬運機器人

34．．．真空排氣部

35．．．高真空排氣部

36、38．．．粗抽泵浦

37．．．渦輪分子泵浦

39．．．閥

40．．．低溫捕集器

41．．．冷卻部

42．．．壓縮裝置

43．．．交流電動機

44．．．壓縮部

45．．．蓄壓器

46．．．低壓氣體貯留部

50．．．溫度感測器

51．．．頻率控制部

52．．．變頻裝置

53．．．外部電源

圖1係顯示作為本發明之真空處理裝置的半導體裝置之製造裝置的概略構成圖；

圖2中，(a)係顯示圖1之真空處理裝置之真空排氣部的概略構成圖；(b)係顯示圖1之真空處理裝置之高真空排氣部的概略構成圖；

圖3係顯示圖1之第1處理部之減壓系統中的冷媒流動配管的系統圖；

圖4係顯示與構成圖1之第1處理部之減壓系統的壓縮裝置有關之電氣概略構成的方塊圖；

圖5係顯示圖4之以頻率控制部來控制變頻裝置之輸出頻率之流程的流程圖；

圖6係顯示圖1之第1處理部的各個室中的冷卻部之溫度推移與變頻裝置之輸出頻率的時序圖。

42．．．壓縮裝置

43．．．交流電動機

50．．．溫度感測器

51．．．頻率控制部

52．．．變頻裝置

Claims (4)

1. 一種減壓系統，其特徵在於，具備：複數個減壓裝置，其各別包含複數個冷卻部，用以接收經壓縮過的冷媒，且當使該經壓縮過的冷媒絶熱膨脹時可補充氣體；一壓縮裝置，其係包含具有一交流電動機的一壓縮部，且以相應於該交流電動機之旋轉速度的流量，從該壓縮部供給該經壓縮過的冷媒至該複數個減壓裝置之各冷卻部；一溫度檢測部，其檢測該複數個減壓裝置的該複數個冷卻部之溫度；一變頻裝置，其可對供給至該交流電動機的一交流電源之一頻率進行變更；以及一頻率控制部，其控制該變頻裝置之一輸出頻率；其中，該頻率控制部在預定之一每一檢測週期取得各減壓裝置的冷卻部之溫度，且在該每一檢測週期判定該些減壓裝置中之至少一個減壓裝置的冷卻部之溫度是否為一第1臨限值以上；其中當在連續之檢測週期中該至少一個減壓裝置的冷卻部之溫度為一第1臨限值以上時，於該每一檢測週期階段性地提高該變頻裝置之該輸出頻率；當該些減壓裝置中之至少一個減壓裝置的冷卻部之溫度為比該第1臨限值還高的一第2臨限值時，將該變頻裝置之該輸出頻率設定在一上限值；以及在該每一檢測週期判定該些減壓裝置全部的冷卻部之溫度 是否為未滿該第1臨限值；當在連續之檢測週期中該些減壓裝置全部的冷卻部之溫度為未滿該第1臨限值時，於該每一檢測週期階段性地降低該變頻裝置之該輸出頻率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之減壓系統，其中，該頻率控制部係在該至少1個減壓裝置的冷卻部之溫度為該第1臨限值以上時，進一步判定該變頻裝置之該輸出頻率是否已上升至一上限值，若未上升至該上限值則提高該輸出頻率。
3. 如申請專利範圍第1或第2項所述之減壓系統，其中，該頻率控制部係在前述至少1個減壓裝置全部的冷卻部之溫度為未滿該第1臨限值時，進一步判定該變頻裝置之該輸出頻率是否已下降至一下限值，若未下降至該下限值則降低該輸出頻率。
4. 一種真空處理裝置，其特徵在於，具備：複數個真空室；以及申請專利範圍第1至第3項中任一項所記載的減壓系統，且該複數個真空室係分別連接於該複數個減壓裝置之一個。