TWI808996B - 即時監視具有加熱區早期檢測的多區立式爐 - Google Patents

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Abstract

本發明應有助於避免熱處理時的晶圓損失，晶圓損失每批次價值高達150,000 EUR。用於處理鏡片的熱學裝置也不應再出現意外故障並且應能夠更好地規劃資源。所提出的方法，用於監測用於接收和調溫散裝晶圓或成批晶圓的熱學裝置10，採用對熱學裝置10的多個供熱區(1'，2'，3'，4'，5')的至少一個供熱區(1')中的電阻值(R1)進行持久施加的測量。將所屬供熱區(1')中的該電阻(1)的當前測量值(R1(i))相應地與同一電阻(1)的先前測量值(R1(i-1))進行比較。基於比較獲得的來自同一供熱區(1')的兩個電阻值的偏差(ΔR1)，在時間上在該熱學裝置(10)中的全部供熱區(1)發生故障之前就已經發生產生針對設備(100)的警告或警報(90)。

Description

即時監視具有加熱區早期檢測的多區立式爐
本發明涉及對多區立式爐中的加熱元件的即時監測，例如TEL(Tokyo Electron Limited)的五區爐Alpha8SE。高溫得自於高於500℃的值，該等值在熱學裝置(申請專利範圍1)中在激活運行期間占主導；參見設備數據表，TEL-Alpha-8SE，2004年8月，調用於2017年9月23日......www.agsemiconductor.com/files/LM28.pdf。
在此，本發明涉及對各個加熱區(其中存在至少一個加熱元件)過早磨損的監測，並且因此還共同監測所有加熱區。還監測各自具有多個加熱區的多個設備。
目前，無法識別供熱區(=加熱區)的過早故障。因此，存在每個設備150片晶圓的晶圓損失的高風險。日本設備製造商Tokyo Electron(TEL)只有一種用於識別供熱區實際故障之方法。其他製造商也提供這種類型的 熱學監測，該熱學監測可以識別由於溫度下降造成的故障並在設備上產生溫度警報。
TEL的所謂加熱裝置係立式5區加熱器，其在600℃至1150℃的範圍內運行。由於豎直安排和高溫，單獨的、平坦安排的線圈(繞組)隨著時間而發生變形，並且可能在一個區內的繞組的兩個相鄰區段之間形成接觸(見圖1)。由於這種效應電阻減少了幾個百分點並且這在一定時間之後導致繞組在此處斷開。
到目前為止，還無法早期檢測設備待機或運行過程中五個區的加熱故障。過去出現過多種故障情況。該等事件一方面發生在運行過程中，借助於產生溫度警報(導致運行中斷)，但也在待機狀態下發生過此類中斷。
在待機狀態下發生故障的情況下，仍然可以啟動對晶圓的調溫過程，因為設備上沒有產生警報。預裝載了昂貴的晶圓的運行過程已經啟動並且然後由於溫度警報而中斷。
每次過程中斷導致所有散裝(或成批)的至少150片晶圓的生產損失(300,000 EUR的損失成本)以及設備長達大約12天不可用的後果。
從上述先前技術出發，本發明基於以下技術問題......本發明係為了避免每批價值高達150,000 EUR的晶圓損失。熱學裝置也不應再出現意外故障並且應更好地規劃資源。
所要求保護的發明(申請專利範圍第1項或申請專利範圍第18項或申請專利範圍第20項)早期識別磨損(加熱線圈的元件或區域接觸或加熱線圈中出現逐點控制位置)，從而最小化或完全消除晶圓損失並且能夠更好地規劃人力和材料可用性。
根據本發明，藉由持久測量每個供熱區的電阻(從電壓和電流的測量獲得)來完成。將電阻的當前值與先前值進行比較。即使電阻值偏差很小，設備也會在時間上在整個加熱繞組發生故障之前很久產生警報(警告)。
本發明利用如下效應：持久地即時檢測各個加熱區，並且因此可以在繞組最終斷開之前早期檢測到繞組內的接觸。這分為預期故障(已經作為警報消息發出)和真實的故障(體現為繞組斷裂)。
也可以在所謂的待機模式時檢測實際運行之前的預期故障(申請專利範圍5)。如果此時出現故障預期，則根本不會接通。
本發明實現的優點尤其在於：藉由在檢測到即將發生的故障時停止設備運行，可以顯著地最小化晶圓損失的風險，並且例如可以預防性地更換五區加熱器，或者甚至更新單獨的加熱區，或者在未進行維修之前不啟動熱學裝置。
所要求保護的螢幕顯示可以清晰地監測多個熱學裝置，並且即使要監測大量設備或其中包含的電阻， 也允許使用者即時識別系統狀態。
此外，為了實施如申請專利範圍第1至15項之一所述之方法，螢幕顯示係(有效地)適用的。
該螢幕顯示具有用於顯示熱學裝置的技術參數的配置視窗區域以及用於顯示其中一個熱學裝置的技術測量值和計算值的測量和檢測視窗區域，較佳的是多個獨立的測量和檢測視窗區域，其中每個視窗區域被配給僅一個熱學設備。多個設備以這種方式在螢幕上獨立地顯示出來，但並沒有相互交織。
這裡包括相應的從屬申請專利範圍。
對於本發明的具體實例參考附圖(或圖片)，其中該等實例不能被理解為其包含收錄在就此而言優先的申請專利範圍中或需要在其中出現的強制性元素。進而，這並不意味著該等實例不包含適合於補充申請專利範圍的公開內容。
儘管不是在每個位置和每個句子中都能讀到術語“尤其”或“例如”，但對應的本領域的讀者請將所要求保護的發明的、以下給出的實例理解為具有示例性的元素、值和功能的實例。
未描述的元件不應被理解為其存在不受保護。然而，如果僅公開了針對元素、值或功能的一個實例，則這可以由熟悉該項技術者以類似方式對其進行修改。
1:電阻
2:電阻
3:電阻
4:電阻
5:電阻
10:熱學裝置
20:電壓感測器
20a:功能區域
21:電壓感測器
22:電壓感測器
23:電壓感測器
24:電壓感測器
25:電壓感測器
30:電流感測器
30a:功能區域
31:電流測量
41:雙向晶閘管
50:計算單元
52:緩衝記憶體
54:減法器
56:閾值開關
60:繼電器
61:繼電器
80:電源
90:警報
91:區域
100:設備
110:加熱變壓器
122a:分支
122a:返回路徑
145a:返回路徑
151b:分支
200:資訊
210:選項卡
211:起始頁
212:選項卡
212a:選項卡
212b:選項卡
213:選項卡
214:UI評估
221:配置測量系統
221a:取樣速率
221b:樣本數量
221c:保存計數時間區間
222:配置極限
223:區域
224:區域
224a:區域
230:實際測量窗口
232:區域
235:區域
236:區域
237:功能區域
240:區域
241:電壓曲線
對於本發明的實例，參考附圖(或圖片)。在此，附圖示出如下內容：圖1示出加熱區中的繞組接觸之實例。
圖2示出(在設備100中)進行加熱之電路原理圖。
圖2a示出高壓側加熱電路圖。
圖3示出變壓器之實例。
圖4示出電流感測器之實例。
圖5示出用於七個設備的八插槽檢測模組。
圖6示出實例中的設備之電路圖。
圖6a示出電阻測量和設備監測之框圖。
圖6b示出電阻測量和設備監測的程式技術方面的解決方案之流程圖。
圖7示出借助示波器測量電壓和電流。
圖8作為螢幕顯示示出軟體選項卡，使用者介面之起始頁面。
圖9作為螢幕顯示示出軟體選項卡，使用者介面之設備頁面。
圖10作為螢幕顯示示出軟體選項卡，歷史數據評估。
圖11作為螢幕顯示示出軟體選項卡，讀取歷史數據變化。
圖12作為螢幕顯示示出軟體選項卡，UI評 估。
圖13示出早期檢測繞組接觸事件1。
圖14示出早期檢測繞組接觸事件2。
圖1中示出了繞組(即作為纏繞的、平坦的形式的加熱線圈的電阻)之放大圖示。此處應示出繞組接觸點F1，由於兩個相鄰的加熱絲段(看起來是黑色或深色的)的接觸而在產生繞組損壞F(圓形)的區域中產生該繞組接觸點。
在發生這種損壞之前，本文所述的發明、尤其本文所述的實施方式能夠作為產生的損壞而預見這種損壞。
線圈中心未顯示，它位於上方，大約是圖片高度的兩倍。該區段被示出為在下邊緣區域處，並且是借助於加熱區1'中的電阻1來解釋的。加熱絲通常是一件式的，其以盤旋狀或螺旋狀的方式圍繞中心向外纏繞。
徑向接片(圖1中可看到的淺色部分)穩定了這種深色顯示的加熱絲之位置。加熱絲的兩個相應的徑向相鄰的區段之間(圖中看起來是深色的)係絕緣材料(圖中淺色部分)。在邊緣區域中，可以看到該加熱絲的單獨編號的區段。區段1.4、1.3、1.2和1.1係加熱絲、即整個繞組的相鄰區段。最外面的金屬絲區段或導線區段1.1在所有接片1至1.1下方穿過。它開始於圖片左邊，在接片1.10下 方向右延續，然後到達接片1.11、1.12，然後到達接片1.13和1.14。
該等接片具有大致相同的角距，但是在它們的縱向延伸方向(沿徑向方向)並不是同樣長，而是如圖所示交替地較短和較長。
在區段1.3的內邊緣上存在絕緣區1.6。接片支撐在加熱絲區段之間、位於其中的絕緣區(更淺色地示出)上。在更裡面的位置，下一個絕緣區1.5與加熱絲的區段1.4內部相鄰。先前描述的加熱絲的導線區段1.4、1.3、1.2和1.1位於徑向接片1.12和1.13之間的右側區段中。
在該中間接片區域中可看見絕緣體1.6顯著加寬(區段1.6')，即加熱線圈的區段1.3和1.4繼續彼此遠離，以便然後在隨後的中間接片區段(標有αF)中參照區段1.4明顯地向外移動，直至在用圓圈出的故障區域F中兩個導線區段1.3和1.4在中間接片區段αF中發生接觸，其被標記為F1。
這種局部接觸情況導致圓周線圈(大約360°)短路，將導致故障情況。這種故障情況可能產生這樣的影響：當F1位置處可能出現直至導致導線斷裂的過度加熱時，整個加熱線圈1發生故障。
這可以在虛線區域F'中看出。這係(將導致的)涉及到絲區段1.1和1.2的另一種故障情況。
硬體之實施方式
圖2展示了結構之電路原理圖。
借助於潛在地光學隔離的電壓轉換器20(來自圖3)相應地直接在各個供熱區1至5處測量各個所述電阻的電壓。藉由相A至E與SCR單元40(晶閘管塊或加熱器控制裝置)之間的非接觸式霍爾電流感測器(來自圖4)來相應地實現對各個區域1至5的電流檢測30。
在感測器發生故障的情況下，非接觸式測量不會影響供熱區。兩種感測器類型(電流感測器30、電壓感測器20)使用±15V的直流電壓作為電勢隔離的電源電壓。
為了評估電流和電壓的信號，將8槽外殼用於模組m1至m7，其中每個模組中提供有針對電流的類比檢測區域30a和針對電壓的類比檢測區域20a。在示例性結構中，八槽外殼係來自National Instruments的NI-cDAQ 9188。它包含7個類比輸入模組(每個模組有16個模擬輸入端)和一個帶有八個SSR繼電器的固態繼電器模組60(見圖5)。
借助於該硬體，可以同時監測不同設備的各有五個區的七個加熱器(即，七個圖2中的各自帶有至少五個區的熱學裝置10)。
藉由繼電器60可以與相應的熱學裝置10連接，以產生警報90。
根據圖6可以看見硬體之電佈線(整個設備100的實例)。每台設備具有一個配電箱，其中電壓感測器 20和電源80以±15V(DCV)實現。
為避免干擾影響，干擾抑制電容器可以接至電流感測器30，因為其直接安裝在設備中的電力變壓器附近。此外，可以使用遮罩了的多芯線纜。
非易燃導線可以被用於分接電壓。
關於上文整體所述的設備100，將在單獨部件中更詳細地解釋，其中使用附圖標記。
首先概述電流感測器30，其可以在圖2中的晶閘管塊40前方看到。在熱學裝置10的五個區1'、2'、3'、4'和5'的實例中，涉及五個雙向晶閘管，其也可作為三端雙向開關來切換(以前常稱為加熱器控制裝置)。其操控對應於常見的操作方式，並且對此不再詳細說明。然而其控制效果已存在。
在熱學裝置10中可識別五個區1'至5'，它們用五個電阻1到5標記，其中每一個區中均具有一個電阻。因此，該等電阻係如下區：即，區1'中的電阻1、區2'中的電阻2、區域3'中的電阻3、區域4'中的電阻4、以及區域5'中的電阻5。在將該實例中的該等電阻全部串聯連接之後，還可以稱為上部電阻(Top)和下部電阻(Bottom)。它們對應地安排在熱學裝置10中。
電阻上的電壓(即各個電阻上的各個電壓)由所提及的電壓感測器20確定，在此在電阻1處的加熱區1'中提供電壓感測器21，所有其他電壓感測器22、23、24和25對應於加熱區2'、3'、4'和5'或所屬的電阻2、3、4和5。
晶閘管塊40中的每個晶閘管(相應的反向並聯的晶閘管對)、例如41控制電阻，在該實例中加熱區1'中的電阻1(加熱線圈1)。這裡展示電流iA，該電流從待解釋的無電勢的次級負載電壓A經由電流測量31、雙向連接的晶閘管41、所屬的導線流到BN，然後進入加熱區1'中，流過電阻1並在端部經由連接導線AN流出。該電流係交流電並且來自於下面將參考圖2a說明的電壓。
這種電壓A具有相和中性導體AN，文中以“top”命名。它們來自共用的變壓器芯上的繞組，其中例如存在五個繞組。該等繞組及其分別由相和中性導體構成的輸出端(均無電勢)被命名為A、B、C、D和E。它們連接到晶閘管塊40的所屬的相輸入端A、B、C、D和E(各個相)並且各中性導體AN、BN、CN等分別被連接至圖2中的中性導體AN、BN、CN等。
加熱變壓器110具有初級高輸入電壓，該輸入電壓可以在300V與600V之間，較佳的是380V的標稱交流電壓。由三個相U、V和W構成的所屬輸入電路以三角形連接方式連接到三個繞組W1、W2和W3，這三個繞組纏繞在共同的芯上。在次級側，該變壓器芯具有五個無電勢的次級繞組，其與熱學裝置10中的加熱區的數量相匹配。
每個次級繞組具有加熱區，並且在加熱區與其電阻串聯之後可以經由晶閘管塊40和其中存在的雙向晶閘管借助各個繞組對相應區進行獨立加熱。
圖2a中所示的開關(Schalter)接通加熱區及其 供電電壓，該等開關在此被簡稱為“Sch”，並且在圖6左下方再次被找到。那裡顯示的電壓對應於電壓A至E(從上到下)。
加熱變壓器110的電源的電流水平適配於電阻1至5的電流相容性，所述電流在30A與55A之間。還相關聯地匹配了加熱變壓器110的次級繞組的電壓並且為在75V至165V之間。在中等溫度範圍內，加熱區中的電阻值為1.8Ω至4.5Ω之間；而在高溫範圍內，電阻值為0.25Ω與0.9Ω之間。
電流可以為最高達150A。電阻可以具有直至低於1Ω的值。
為配合下文說明，再次示出：加熱區1'具有電阻1(作為實體的或物體意義上的電阻)。如圖1中可看到的，該電阻被設計成線圈。其可運行的值(此處稱為電阻值)為R1。
在該實例中，加熱區1'係上加熱區“Top”，並且具有對帶感測器21的實體電阻1處的電壓測量。在所示的實例中，電流iA在帶有電阻值R1的電阻1中流動。由電壓測量21和電流測量31確定的該電阻值為計算為R1，其中在連續測量中，“測量”並計算多個電阻值，因為電阻1的歐姆值改變並且相應地多個測量的電阻值作為電流測量的第i-個測量值得出，即，R1(i)、R1(i+1)，其中i=1到n.n係採樣時間(更準確地說......採樣區間)的倍數。
這同樣適用於具有實體電阻2和其歐姆電阻 值R2的加熱區2'，其在時間段上持續為R2(i)，其中i=1至n。以相同的方式說明圖2中其他三個電阻3、4和5，各自具有對應的指示3、4和5。
在圖3中以實體形式示出電壓感測器20作為插入式外殼(位於卡扣導軌上)。所述變壓器具有無電勢的輸入介面和輸出介面。
關於電流感測器30，圖4示出了電流感測器31之實例，該電流感測器以無電勢的方式測量電流，該電流例如被供應給晶閘管塊40的雙向晶閘管41。
使用多個電流感測器，在該實例中為五個，對應於熱學裝置10的五個區。如果使用更多個設備，則對應地具備更多個電流感測器。
在電流感測器30和電壓感測器20的數量可以變得非常廣泛之後，提供輸入模組以用於評估電流和電壓的測量信號，在圖5的實例中作為8槽外殼30a(用於電流)和如圖6所示的20a(用於電壓)。在此實例中有七個設備，每個設備有五個加熱區。
在每個模組有16個類比輸入端可供使用之後，每個模組可以容納比此處在該實例中互連的更多的加熱區。在此將五個輸入端用於電流信號並將五個輸入端用於電壓信號，在圖6的實例中在實體模組m1中是功能區域30a(用於電流)和20a(用於電壓)。因此，可以將熱學裝置10配給一個模組。
從圖6a可以看到示意性框圖(作為電路)，如 可以針對一個區及安排在其中的電阻來實現。
如果監測多個區，那麼該示意圖也可以適用於多個區，或者多維度地考慮使得每個功能塊50、52......如此頻繁地存在，如在要監測的熱學設備中存在電阻，尤其要麼在一個熱學裝置10中、要麼即使對多個設備(例如各自具有五個加熱區的七個設備)進行監測也由設備決定。
在此借助圖6a對熱學裝置10中的區1'進行解釋。
借助電壓測量21和電流測量31來檢測在時間上在時刻i存在的各自指配的測量值(i係數位採集的連續變數並且也可以被稱為時間戳記)。交流電較佳的是有效值、而不是瞬時值。兩個測量信號(時間點i的電壓和電流)都被提供給計算單元50，以便從中計算出電阻值R1(i)，該電阻值相關聯地從屬於作為時間戳記i的時間值。
該測量和該計算持久地在熱學裝置10運行期間進行，並且在此持續地確定的電阻值R1(i)被存儲在緩衝記憶體52中。緩衝記憶體52給出當前值和先前值(尤其緊接在前的值)並由此提供給比較器或減法器54。
兩個電阻值R1(i)和R1(i-1)相減或在其值方面被比較，並且輸出這兩個值的比較結果，尤其是差值ΔR1(i)。通常，在j=1至m的情況下是電阻值差ΔRj(i)，其中在該實例中m=5代表五個加熱區。
差值ΔRj(i)的輸出藉由閾值開關56進行，該 閾值開關在超過預定差值ΔR時回應(也稱為具有上限和下限的視窗)，並且閾值開關56向SSR繼電器60中的一個繼電器61輸出觸發警報信號90的信號。圖6中可以看到多個SSR繼電器60，其中之一(SSR 61)在此在第一熱學裝置10的加熱線圈1中是激活的。
饋入的偏差ΔR限定了回應靈敏度並指示故障情況F是否正在開始或已經發生，該故障情況由區域F1中的兩個相鄰加熱線區段的接觸引起。因此，在整個加熱繞組或加熱線圈1產生故障之前很久，警報90就識別出故障情況，即在此考慮為圖6a和圖1中的實例。
藉由測量和計算連續的電阻值，可以在導致最終繞組斷裂或最終導致繞組斷裂之前早期識別繞組內的接觸情況。
如果所指配的措施係可行的，那麼例如在維修之前不接通該設備。該設備也可以在故障之前已經被停止，並且更新由所有現有的、尤其五個區構成的整個加熱裝置。另一種可能性係：當在待機模式下執行監測並且識別到即將到來的實際故障情況(即將到來的繞組斷裂)(作為監測的產生“故障情況”的警報)時，阻止啟動該熱學設備。
軟體實現(程式技術上的實現)
測量數據獲取和監測同樣可以藉由程式技術來完成，如圖6b所闡釋的。經程式設計的技術流程圖係 190。其與來自操作過程的真實測量值一起工作(以配給技術領域的過程電腦的方式，該過程電腦不處理抽象數據，並且因此不是“數據處理設備本身”)。
在所有熱學裝置10、程式設計功能110上，每次模擬輸入以5,000個值/秒同時實現電流和電壓信號的採集(即，測量值)。測量區間為4秒，其對應於每次模擬輸入的總共20,000個值。完整的測量數據包可以藉由網路、例如藉由以太網(未示出)傳送到用軟體程式設計的控制器上，該控制器實現作為電路示出的圖6a的功能或在軟體流程圖190中檢測到所述功能。
過濾和評估
對每個單獨供熱區的調溫由設備的晶閘管控器40來負責。根據功率預定(0%至100%)，該晶閘管控制器轉換持續一定的毫秒數的多個電壓週期(實例參見圖7)。
為實現電流和電壓的純RMS形成130(Root Mean Square、均方根，RMS，有效值)，藉由為此程式設計的濾波器濾除過零點(參見圖12，其中U和I為過零點中的梯級)並且僅作為負半波用於評估，功能125。這係因為由於功率變化加熱區在正半波中可能相互影響並且可能因此導致不純的信號。
功能122中可以檢查是否存在最小數量的週期，例如，五個週期。若不存在，則忽略該等數據，分支 122a。這尤其有意義，因為當加熱器冷卻時，功率可能小於3%，並且由此可能導致用於最佳RMS形成的原始數據(第一閾值)量不足。
形成RMS130之後，根據歐姆定律，利用功能140確定每個加熱元件的電阻值並用時間戳記存儲到合適的檔案、尤其本文檔案中。
隨後，使用功能142利用電壓和電流的二次值從確定的電阻值中檢測功率曲線，以便此外排除信號被干擾。如果比較144時差值大於預定值(第二閾值)，則同樣忽略所涉及供熱區的(測量區間的)測量數據)，即分支144a、功能145。
警報生成
確定過程數據(沒有“數據本身”)後，藉由警報路線對其進行評估。同時，將當前電阻值與功能150的最後值進行比較。在範圍之外的偏差(例如，就百分比而言以作為視窗的ΔR的±2.5%)，作為第三閾值，在經由分支151a進行查詢151之後經過具有功能161的所屬設備的SSR繼電器的電路生成警報90。
並非強制性地僅藉由無電勢的、同樣可以藉由等電勢的SSR繼電器來生成警報。
另外，存儲原始數據以便可以回顧信號曲線分析。同樣可以評估用於正半波或負半波的晶閘管對是否有缺陷。這在過程中確定並以文本形式顯示。
在流程圖中迄今未提及功能120，藉由該功能來縮放(或標準化)已測得的原始數據。由此可以用合理大的數值進行後續計算，在適當時甚至可以不必考慮不同區域的不同電流強度。藉由標準化，可以調整30A至60A之間的電流，以便具有相同的最大值或有效值以用於以下計算和故障檢測。功能150的故障檢測取決於百分比的偏差。
因此，電阻差ΔR絕對可以與先前或當前測量值Rj(i)或Rj(i-1)相關，表示為ΔR相對的百分比，即，對區j的第i次測量，{Rj(i)-RJ(i-1)}/Rj(i)。在功能150中產生ΔR相對。
對於超出閾值的偏差，例如作為視窗的ΔR相對的±2.5%，在該過程中採用路徑151a，否則採用分支151b，該分支返回至功能110，如還有分支的返回路徑122a和145a，則未達到閾值。
應再次選取各種插入的閾值。該等閾值用於驗證結果，該結果不僅僅簡單地被視為警報故障情況151、151a和警報生成161，而是可以藉由多次合理性檢查來判斷它是否真的是真正的故障(在預期的真實故障的範圍內)、而非不幸的測量值或干擾變數。
(a)查詢122中的週期數確保存在足夠的測量結果。晶閘管控制器40以在該實例中假設的脈衝包控制器形式工作之後，即，晶閘管控器一直通過整個正弦波並阻擋一個或多個正弦波，可能在小功率(如小於3%)時多個全波被 360°消隱且只有一個或幾個全波被通過，例如一個被通過的全波和五個停頓的全波。在電流較高時，例如通過八個全波並且停頓兩個全波。後一種情況可能支持查詢122且表示存在足夠的用於有效值計算的測量值。這係第一檢查步驟，此處也抽象地被稱為“第一閾值”。
(b)第二閾值在電流和電壓的有效功率控制中。如果在功能140中計算了電阻，則該功能還可以被用於計算有效功率，該有效功率為藉由電壓和電流被輸送到設備或區的有效功率。兩個計算出的有效功率的過程值均可用並有助於識別故障。這應被稱為第二閾值，其不是真實閾值，而是僅僅是旨在防止傳輸任何干擾或觸發故障警報的閾或切換閾。
(c)第三閾值存在於查詢151中。在此，在已測量和先前測量的電阻值(或甚至更早測量的電阻值)之間所獲得的差值被指定為必須滿足的最小程度的偏差，以便經由警報線路151、151a和161觸發故障作為真實警報90。
其中一個、兩個或全部三個閾值有助於提高故障識別的安全性和可靠性，並且在很大程度上幾乎完全避免故障警報。在此應記住的是，關斷該設備與丟失其中包所含的晶圓的風險相關聯。因此，提早識別應是可能的，但同時實現可靠的識別。從控制技術來看眾所周知的是，在運行中系統響應越靈敏，越易受到干擾。同時滿足這兩個標準實現了多倍地提供上述閾，當警報161實際上必須被觸發時，該等閾必須被克服。
最小週期數的合適值係至少五個相繼的電壓週期的數量。用於控制有效功率(由電流計算)和用於比較有效功率(由電壓計算)的合適值，各自具有先前計算的電阻值，在小於5%、較佳的是小於2%的範圍內。視窗或檢查視窗(其必須保留針對故障情況的電阻差)的合適值為±2.5%。在此須注意的是：一方面不能選擇太大的閾(即視窗)而錯過或隱藏故障情況，另一方面也不能選擇太小的閾而經常接收故障情況，其中只有少數實際的故障情況，如圖1中區域F中所示。
功能上的軟體介面(GUI，控制台)
GUI(Grafic User Interface，圖像使用者介面)可以由若干選項卡210構成。在起始頁211(也參見圖8)上可以設定以下特性......
用於該測量系統的配置221......
˙取樣速率，區域221a
˙數值的數量，區域221b
˙時間區間，區域221c，用於顯示和保存圖形(以小時為單位，24h制)
˙警報限制，區域222，以百分比加/減，作為所提及的第三閾值，以八個窗口的形式
˙激活/停用數據獲取，區域223，每個設備100
˙從警報評估中功能性地移除單獨的供熱區(加熱區)，即區域224。
應從上述概述性描述中更具體地強調整個設備(在該實例中具有八個熱學設備PHOT-0400至PHOT-1400)的在含選項卡211的起始頁上定義的資訊200。
測量系統被配置在221處(在子選項卡中)。(第三個閾值的)極限在子選項卡222中尤其根據+/-極限進行配置或確定，使得在此設定的針對例如PHOT-0400為±2.5%的極限給出如下範圍，在該範圍內不輸出警告或警報。
在沒有單獨的選項卡、直接在使用者介面上的情況下，區域223配備有圖形化可激活的按鍵或區域，其中上述八個設備被激活以啟動數據收採集。圖表的下半部分係子選項卡224中的評估，其中PHOT-0400到PHOT-1400的各個設備及其所有區顯示在區域224a中，在此各五個區(Bottom、CTR1、CTR2、CTR3和Top)。
因此，藉由選項卡211訪問的圖形選項卡具有如下特徵：測量系統的配置、極限的配置、警報評估和在多個熱學設備的每一個中激活數據獲取的區域。
在此，以特殊方式保留並以光學方式視覺化用於配置系統的所有有用數據。重要的標準係設定單獨設備中電阻差的視窗大小，其間不會產生警告。還可以從警告中找出整個區或甚至整個設備，藉由在區域中用選項卡224進行激活後切斷。這種評估設法調查大量的過程數據，該等過程數據可以藉由取樣速率221a、樣本數量221b和預定時間區間來識別，針對該時間區間測量值應被存儲 為圖形。然而達到了功能上易於獲取的概覽，其允許用戶監測、預設和激活以及禁用該(該等)設備及其故障情況。
以下選項卡212、212a、212b、......(參見圖9)被配給設備PHOT-0400、PHOT-0500等。選項卡上顯示當前確定的數據並以圖形方式顯示電阻值。在警報消息91的文本區域中標出了警報情況90。
在選項卡歷史記錄213(見圖10)中，可以讀取單獨設備的過去電阻值。
由於為每個時間區間形成並存儲平均值，因此也可以在時間段上觀察電阻的變化(見圖11)。
在U-I評估下(見圖12)，可以查看故障情況時的電壓和電流的原始數據。
在此應借助圖9說明以下選項卡212、212a、212b等中的功能識別。在此更詳細地描述每個設備以及用於展示時間段上的電阻曲線的圖表232。在此僅說明選項卡212，以相同的方式形成選項卡212a、212b並在功能上得以實現。當使用者離開選項卡211的起始頁時，點擊選項卡212在視覺上展示設備PHOT-400。
可看到三個較大的區域：區域230中的實際過程數據(測量數據和計算值)、區域91中的警報消息90(當前無警報顯示，設備無故障地運行)、以及隨時間變化的至少四條電阻曲線232的在視覺上支持理解的圖表，其中，隨著時間的推移可以兩個電阻可以相互重疊，在4.25歐姆與4.5歐姆之間。
在實際測量窗口230中，對於已設五個區(Bottom、CTR1、CTR2、CTR3和Top)的設備PHOT-400，其中存在的所有物理變數都是可見的，該等物理變數為所計算的電阻、檢測到的電壓、測量到的電流、計算出的有效功率。可視顯示(例如LED標識)可以象徵警報是否處於活動狀態，並且已發生的警報也可以顯示在五個區的各區的較小視窗中。
圖中，各熱學設備的個性化設置使使用者能夠非常具體地瞭解過程中的事件、更抽象地概覽上級測量和過程的其他結果、視覺化地評估顯示的結果、以及很快地執行。如果以選項卡212為例，疊加此處所示的另外七個設備PHOT-0500到PHOT-1400，因此可以容易地看到再次處理了多少數據量，以便可以由用戶輕鬆地獲取和評估。當然，與此無關的是對警報結果的自動評估，然而，該評估取決於GUI的起始頁211上的參數設定。
配置集中在起始頁211上。對於每個設備和設備內的所有現有區域，以及在整個設備100中每個設備10的在該實例中五個區，設備結果在選項卡212、212a、......上產生相關的警報消息90。
可選地，來自晶閘管單元40的故障消息(作為斷路器的實例)也可以包括在警報中，而不僅僅是檢測到被損壞的電阻線圈。
選項213(圖10和11)以及UI評估214(圖12中)用於檢查和回顧性地思考故障發展。未來重現並查看故障 的確切過程非常有意義，這有助於分析檢測到故障的原因或方法，最後但同樣重要的是，分析意外報告的警報原因也是有意義的，雖然它不被認可。過去的記錄(歷史記錄，選項卡213)以及電阻變化的測量記錄，長期表現如何均有助於此目的。為此例如根據圖11輸入每日平均值，其中圖9、10和11中在兩個豎直區段之間示出的x-軸各自縮放變得越來越大。如果在圖9中x-軸的縮放也被劃分為2分鐘(對於選項卡212、212a、212b中的相應設備)，選項卡213中的歷史記錄顯示已經增加到每個標度單元2h，並且變化情況甚至縮放至更長的2個月時間。
測量數據越來越密集，因此還容許長期報表和評估，以及採用分鐘網格的短期判定。
可以藉由區域235讀取外包數據(提供本文檔案以使該數據可供使用)。此外，變化數據可以藉由區域236讀入，如圖11所示，各自與設備相關的功能區域237。在一天以上的較長時間內讀取變化數據(圖10的歷史數據形成約一天24h)，可以藉由圖11的兩個月網格實現和圖表變化數據234'。
此處描述的所有區域都是觸敏或點擊敏感的，以觸發相關操作。
監測和控制還用於藉由可激活的區域240記錄與電阻值可比較的電壓曲線。由此出現的電壓曲線241在x-軸上縮放數據樣本的數量。
須注意，過零點被隱藏，這之前已借助圖6b 用功能121對其進行了解釋。其中一個位置用241a標出。應當這樣理解，在計算電壓R有效值和相應電流值所需的四或五個週期的情況下，用於UI評估的電壓和電流的更多數據樣本被持久地存儲，並且對於所有設備的電阻值的歷史記錄213都是如此。
如上所述，圖13和14示出繞組接觸的早期檢測係可能的，已知為圖13中的事件1並且已知為圖14中的事件2。
按照歷史記錄和相關選項卡213來進行證實，借助於上述圖10中的功能序列並且隨後可以回顧分析已發生的事件。假設並繪製2h的時間網格，如圖10中所示，其中針對圖13的警報情況，藉由功能選擇框237顯示了設備PHOT-0900。
對於圖14中的事件2，在功能選擇框237中選擇設備PHOT-1000，並且在兩圖中使用每個比例網格進行2h縮放。
在局部放大圖中，在圖13中時間範圍300增大為300'，以便顯示在時間點310時的故障情況開端(電阻變化為7%)。在5h後，電阻斷裂在320中被示出為真實的故障情況。然而，在觀察到(即將出現的)真實故障時的警報生成在時間上較早，並且在真實的故障導致熱學設備發生故障(並且使得該批次負載不可用)之前，系統已將其分類為故障情況。
在可比較的局部放大圖中，圖14中時間範圍 300增大為300"，以便顯示事件2故障情況開端(在時間點310'時電阻變化為7%)。在3.5h後，電阻斷開在320'處被示出為第二真實的故障情況。警報生成已在3.5h前完成。
早期識別證明了......
自從在內部設備上安裝了加熱器監測以來，已經可以證實早期識別繞組接觸(事件1和事件2)的兩個結果(如圖13和14所示)。在兩種情況下，電阻變化約為7%，並且約3.5h或5h後出現繞組斷裂(熱學設備中加熱線圈斷裂)。
散裝生產藉由發送警報消息給設備得以實現。
1:電阻
1':加熱區
2:電阻
2':加熱區
3:電阻
3':加熱區
4:電阻
4':加熱區
5:電阻
5':加熱區
10:熱學裝置
20:電壓轉換器
21:電壓感測器
22:電壓感測器
23:電壓感測器
24:電壓感測器
25:電壓感測器
30:電流感測器
31:電流測量
40:晶閘管塊(加熱器控制裝置)
41:雙向晶閘管
100:設備

Claims (16)

  1. 一種用於監測用於接收和調溫成批晶圓的熱學裝置(10)的方法，各熱學裝置具有多個供熱區(1'，2'，3'，4'，5')且於該多個供熱區之所屬供熱區(1')中具有一電阻(1)，其中在該所屬供熱區(1')中對該電阻(1)的電阻值(R1(i))進行持久檢測；將該所屬供熱區(1')中的該電阻(1)的相應的當前檢測電阻值(R1(i))相應地與該電阻(1)的先前檢測電阻值(R1(i-1))進行持久比較；該電阻(1)為加熱線圈；其中，藉由該持久檢測比較所獲得的該電阻(1)的兩個時間上間隔開的該電阻值的偏差為電阻值差的至少2.5%，該偏差來自該所屬供熱區(1')且發生於該加熱線圈的並置部位(1.3，1.4)的電接觸點(F1)，由此檢測該電接觸點(F1)；在該加熱線圈(1)的電流突然中斷(320,320')之前，產生針對該熱學裝置(10)的警告或警報(90)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中對該電阻值的該持久檢測係從對該電阻(1)處的電壓(21)和電流(31)的多次測量以及對該電阻(1)的該電阻值(R1)的相應計算中獲得的。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中對該電阻值(R1(i))的該持久檢測得出該電阻(1)的該電阻值(R1(i))的時間曲線。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該熱學裝置(10)所產生的該警告或警報(90)導致更換該所屬供熱區(1')中的該電阻(1)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中對該電阻值(R1)的該持久檢測還延伸在該熱學裝置(10)實際運行之前的時間範圍上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中藉由比較所獲得的、這兩個時間上間隔開的該電阻值的該偏差(ΔR1)小於完好的、未損壞的加熱線圈(1)的電阻值(R1)的10%。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中藉由比較所獲得的、這兩個時間上間隔開的該電阻值的該偏差(ΔR1)小於該完好的、未損壞的加熱線圈(1)的該電阻值(R1)的5%。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中導致該電流運行中斷的該加熱線圈(1)的斷裂發生於該電接觸點(F1)的檢測之後多於一小時。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該電阻值差(310,310',ΔR1)的至少2.5%的檢測偏差遠遠早於該所屬供熱區(1')的故障，該所屬供熱區(1')具有作為該加熱線圈(1)的所屬的加熱電阻。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該多個供熱區(1'，2'，3'，4'，5')中以該持久檢測和比較相應的該電阻值。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中即使當該熱學裝置(10)冷卻或處於冷卻運行時，該持久檢測仍生效。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中設置多個閾值(122，142，151)，必須在該電阻(1)的該電阻值(R1(i))的檢測過程中克服該等閾值來允許自動結論(151a)以觸發該警告或警報(90)。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中(a)必須相繼地切換所屬的功率控制器(40)、尤其晶閘管控制器的饋送給相應該電阻(1)的電壓的最小週期數，以提供第一閾值；和/或(b)從該電阻值(R1(i))的該持久檢測以及分別從測量 出的電壓和從測量出的電流計算出有效功率，且該有效功率被比較，以提供第二閾值；和/或(c)使得該持久檢測該電阻值的該偏差(ΔR1)經受控制視窗，並且使得該電阻值的該偏差(ΔR1)必須離開該控制視窗，以提供第三閾值。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中，必須切換該電壓至少四個週期，和/或所計算的該有效功率能夠彼此相差小於2%，以允許該警告或警報(90)之觸發。
  15. 如申請專利範圍第12至14項之任一項所述之方法，其中為了對該電阻(1)處的電流和電壓形成均方根(RMS)，將過濾出過零點並且將僅一個半波、尤其負半波用於該電阻值(R1(i))的該持久檢測。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之方法，具有多個電阻，其中該電阻(1)所屬於該多個供熱區之一者，以提供該多個電阻於該熱學裝置(10)的該多個供熱區中，其中過濾出過零點且僅一個半波用於該電阻值(R1(i))的該持久檢測。
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