TWI535934B - 調諧幫浦速度的裝置與方法 - Google Patents

Description

調諧幫浦速度的裝置與方法

本發明大致係關於一種使用一自動化控制方案調諧真空幫浦之一旋轉速度之裝置及方法。

一真空幫浦係用於從一圍封空間中抽出氣體以在該空間內創造一低壓環境之一器件。其通常用於半導體製程中。舉例而言，可在一化學氣相沈積(CVD)程序期間使用一或多個真空幫浦來抽出一處理腔室中之氣體。作為另一實例，真空幫浦可用於在介接於一處理腔室與周圍環境之間之一負載鎖定腔室中創造一低壓環境。依其等在一半導體製程中的功能而分類之真空幫浦之實例包含但不限於增壓幫浦、負載鎖定幫浦，及前級幫浦。

習知地，一真空幫浦通常係過度指定以適應不同應用之許多變數，以提供性能之一特定保證。半導體製造廠具有各種管道工程幾何形狀及製造設備容限。一過度指定之真空幫浦可方便地適應各種半導體製造廠中的不同安裝要求，且仍保證特定最低性能之滿足。

雖然過度指定使真空幫浦能夠適應各種安裝要求，但是其具有低效率能耗之缺點。一過度指定之真空幫浦趨於在高於一最佳位準之一旋轉速度下運行。因此，其趨於消耗比一可接受之性能所需之能量更多的能量。

習知地，已試圖在操作期間手動調整幫浦速度以節省能量。但是，此方法拙劣且不精確。其可能無法提供一真空幫浦在一最佳速度下運行所需之精確位準。此外，手動調整不一致且易出錯。這可能導致非所要的程序變動。

本發明係關於一種使用一自動化控制方案調諧真空幫浦之一旋轉速度之裝置及方法。在本發明之一些實施例中，裝置包含：一真空幫浦，其係連接至一腔室以從該腔室中抽出氣體；一感測器，其係耦合至該腔室以量測該腔室中之氣體之一特性；及一控制器，其係耦合至該感測器及該真空幫浦以回應於該感測器所產生之一信號(其指示該腔室中之氣體之所量測之特性)調整該真空幫浦之一速度。在本發明之一些其他實施例中，該方法包含下列步驟：設定真空幫浦為一第一速度；量測腔室中之一氣體之一特性；比較所量測之特性與一預定值；及基於所量測之特性與預定值之間之比較調整真空幫浦之速度。

但是，當結合隨附圖式閱讀下文對特定實施例之描述時可最好地理解本發明之構建及操作方法連同其額外目的及優點。

圖1圖解說明根據本發明之一些實施例之用於調諧幫浦速度之一例示性裝置100之一方塊圖。該裝置100包含但不限於一氣體供應器102、腔室104、真空幫浦106、感測器108，及控制器110。腔室104可為接收來自氣體供應器102之化學反應物及其他氣體之一處理腔室。化學反應物通常以氣體狀態供應至腔室104中，且可藉由真空幫浦106經由連接於真空幫浦106與腔室104之間之一前級管道105從腔室104中抽出。真空幫浦106在腔室104中創造一低壓或部分真空環境。

在本發明之一些實施例中，腔室104係一處理腔室，其中化學反應物可在一半導體晶圓上形成一薄塗層。在本發明之一些其他實施例中，腔室104可為一負載鎖定腔室，其具有或不具有附接至其之一氣體供應器。一負載鎖定腔室介接在一處理腔室與周圍環境之間以促進半導體晶圓移進及移出處理腔室。

在本發明之一些實施例中，依其功能分類之真空幫浦106可為一增壓幫浦、負載鎖定幫浦或前級幫浦。如依其設計所分類，真空幫浦106可為一魯式幫浦、魯式-爪式幫浦、螺旋式幫浦、旋片幫浦、活塞幫浦、液體環式幫浦或渦輪分子幫浦。

感測器108係耦合至腔室104以感測及量測腔室104中之氣體之一或多個特性。舉例而言，感測器108可為感測及量測腔室104中之氣態化學反應物或其他氣體之壓力之一壓力計。作為另一實例，感測器108可為感測及量測腔室104中之氣態化學反應物或其他氣體之溫度之一溫度計。在本發明之一些其他實施例中，感測器108可感測及量測腔室108、前級管道105或真空幫浦106之一振動頻率。在本發明之一些其他實施例中，感測器108可感測及量測穿過腔室108、前級管道105或真空幫浦106之一氣體之一氣體流率。應注意，本文所列之實例並非詳盡，且應理解能夠感測及量測腔室104或其他實體組件中之氣體之任何其他特性之其他感測器係在本發明之範疇內。

控制器110係耦合在感測器108與真空幫浦106之間以控制真空幫浦106以回應於感測器108所產生之一信號(其指示腔室104中之氣態化學反應物或其他氣體之一或多個所量測之特性)調整其旋轉速度。控制器110比較所量測之特性與一預定值並基於比較調整真空幫浦106之旋轉速度。舉例而言，在感測器108為一壓力計之情況中，控制器110比較腔室104中之氣體之所量測之壓力與代表一最佳或所要壓力位準之一預定值。當所量測之壓力低於預定值時，控制器110控制真空幫浦106以減小其旋轉速度直至速度落入接近預定值之一可接受之範圍中。另一方面，當所量測之壓力高於預定值時，控制器110控制真空幫浦106以增大其旋轉速度直至速度落入接近預定值之一可接受之範圍中。

在本發明之一些實施例中，幫浦速度之一減量可設定為大於幫浦速度之一增量。舉例而言，減量可設定為約為增量的五倍。依此，能耗之調低的發生可以快於調高。

在本發明之一些實施例中，所量測之特性可為腔室104、前級管道105或真空幫浦106之振動頻率，且預定值可為避免真空幫浦106、前級管道105及腔室104中之共振之特定情況中之一最佳或所要振動頻率。在此情況中，可取代連接腔室104，或除包括連接該腔室104外，連接感測器108以量測前級管道105或真空幫浦106之振動頻率。可發現振動頻率與幫浦速度之間之一關聯以基於所量測之振動頻率與一預定值之間之一比較決定是否應增大或減小幫浦速度。可藉由控制器110比較指示來自感測器108之所量測值之一信號與預定值而實行該比較。可基於該比較調整真空幫浦106之速度直至振動頻率落入一可接受之範圍內。

習知地，在負載鎖定腔室之泵抽降壓操作期間，通常將真空幫浦過度指定以快速使一負載鎖定腔室中的壓力達到目標位準。但是，此方法具有高功率消耗之缺點且可能導致非常高含量之粉塵殘留在腔室中。在本發明之一些實施例中，裝置100可用於管控一負載鎖定幫浦之降壓時間以在一負載鎖定腔室中用最低或較低的幫浦功率消耗達成一最佳或所要之粉塵含量。舉例而言，腔室104可為一負載鎖定腔室，當半導體晶圓被裝入腔室時，針對其泵抽降壓操作預設一目標壓力位準。在第一降壓循環中，量測真空幫浦106使腔室104中之壓力位準降至目標位準所花費的時間。在泵抽降壓操作結束後或期間，亦量測腔室104中的粉塵含量。隨後在下一循環中，將幫浦速度調高或調低一預定值。再次量測真空幫浦106使腔室104中之壓力達到目標位準之循環所花費的時間及腔室中的粉塵含量。分析該等量測值以得出幫浦速度與粉塵含量之間之一關聯。隨後重複該程序直至達到一最佳或所要操作目標。因此，這可用最低或較低的真空幫浦106功率消耗導致一最佳或所要粉塵含量。

在本發明之一些實施例中，感測器108及控制器110可為兩個個別器件。在本發明之一些實施例中，感測器108及控制器110可整合為一單個器件。在本發明之一些實施例中，控制器110可建構在真空幫浦106上作為一單件設備。在本發明之一些實施例中，感測器之數量可多於一個，且控制器之數量亦可多於一個。在本發明之一些實施例中，裝置100可具有並聯或串聯為連續階段之多個真空幫浦。在此情況中，需修改感測器108及控制器110之設計以適應真空幫浦配置。應瞭解熟習此項技術者可簡單地進行此修改而無需根據本揭示內容進行過多的實驗。

圖2圖解說明展示根據本發明之實施例之用於調諧幫浦速度之一方法之一流程圖200。處理流程從步驟202開始。亦參考圖1，在步驟204中，打開真空幫浦106至全速。在步驟206中，設立從氣體供應器102至腔室104之氣流為所要處理條件。在步驟208中，處理等待直至腔室104中的氣體之壓力穩定。在步驟210中，將腔室104中氣體之所量測之壓力與代表一最佳或所要壓力位準之一預定值比較。若所量測之壓力低於預定值，則在步驟212中將幫浦速度減去一預定減量。若所量測之壓力高於預定值，則在步驟214中將幫浦速度增大一預定增量。隨後，在步驟216中，處理等待直至腔室104中的氣體之壓力穩定。在步驟218中，再次將腔室104中氣體之所量測之壓力與預定值比較。若所量測之壓力仍高於預定值，則在步驟214中再次增大將幫浦速度增大一預定增量並重複步驟216。若所量測之壓力低於預定值，則在步驟220中儲存幫浦速度，且處理結束於步驟222。應瞭解圖2所示之處理流程可實施為控制器110中之控制邏輯。

在本發明之一些實施例中，如圖2所示之處理流程可用於調整負載鎖定幫浦之旋轉速度。在本發明之一些實施例中，如圖2所示之處理流程可用於以較少修改避免真空幫浦106、前級管道105及腔室104中之非所要振動。舉例而言，處理流程中所使用之所量測之壓力可改變為真空幫浦106、前級管道105或腔室104之所量測之振動頻率。應瞭解，此等修改具有相當技術性且不偏離本發明之範疇及精神。

本發明之一優點係藉由能夠在最佳速度下操作真空幫浦之所揭示之裝置及方法而實現節能。其在設計可能稍微過度指定以適應不同鑄造廠中之各種管道工程幾何形狀之真空幫浦時保持簡單，同時使真空幫浦與其他情況相比能夠消耗較少能量。自動化幫浦速度調諧裝置及方法與習知手動方法相比能夠更快且以更精確的方式達到最佳速度。這亦消除在壓力條件下手動調整幫浦速度所導致之人工誤差的空間。

上述闡釋提供許多不同實施例或用於實施本發明之不同特徵之實施例。描述組件及程序之特定實施例以幫助闡明本發明。這些當然僅為實施例且不旨在將本發明限於申請專利範圍中所描述的內容。

雖然本文中將本發明繪示並描述為具體實施為一或多個特定實例，但是其並不旨在受限於所展示之細節，因為可在不脫離本發明之精神的情況下及在申請專利範圍之等效物之範疇及界限內進行各種修改及結構變化。因此，應適當地寬泛且以與如下列申請專利範圍所述之本發明之範疇一致的方式解釋隨附申請專利範圍。

100．．．裝置

102．．．氣體供應器

104．．．腔室

105．．．前級管道

106．．．真空幫浦

108．．．感測器

110．．．控制器

圖1圖解說明根據本發明之一些實施例之用於調諧幫浦速度之一裝置之一方塊圖。

圖2圖解說明展示根據本發明之一些實施例之用於調諧幫浦速度之一方法之一流程圖。

(無元件符號說明)

Claims (9)

1. 一種用於調諧連接至一腔室之一真空幫浦之一速度之方法，其包括：設定該真空幫浦為一第一速度；量測腔該室中之一氣體之一特性；比較該所量測之特性與一預定值；及基於該所量測之特性與該預定值之間之比較調整該真空幫浦之該速度，以使得當該真空幫浦之該速度減少時，其以一減量減少，且當該真空幫浦之該速度增加時，其以一增量增加，其中該減量係大於該增量。
2. 如請求項1之方法，其中該特性係該腔室中之該氣體之一壓力。
3. 如請求項1之方法，其中該減量約為該增量之五倍。
4. 如請求項1之方法，其在該調整步驟前進一步包括等待該真空幫浦之該速度穩定。
5. 如請求項1之方法，其中該特性包括該腔室之一振動頻率。
6. 如請求項5之方法，其中該調整步驟包括減小或增大該真空幫浦之該速度直至該腔室之該振動頻率落入一預定範圍中。
7. 如請求項1之方法，其中該特性包括使該腔室中之一壓力達到一目標位準所花費之一時間。
8. 如請求項7之方法，其中該特性包括該腔室中之一粉塵含量。
9. 如請求項8之方法，其進一步包括分析該時間與該粉塵含量之間之一關聯以調整該真空幫浦之該速度。