TWI829872B - 真空泵送裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種真空泵送裝置及方法。該真空泵送裝置包括：一共同泵送管線，其具有複數個泵送管線入口及一泵送管線出口，各泵送管線入口經結構設計以與相關聯複數個真空處理腔室之一出口耦接；至少一個初級真空泵，其與該泵送管線出口流體連通以自各真空處理腔室泵送氣體；及控制邏輯，其可操作以回應於該複數個真空處理腔室之一操作狀態之一指示而控制該初級真空泵之操作。以此方式，可調整該初級真空泵之效能以匹配由該等處理腔室提供之負載且當存在一過剩容量(意謂著該等初級真空泵利用不足)時，則該等初級真空泵之該效能可降低，此可導致顯著能量節省且減少泵之磨損。

Description

真空泵送裝置及方法
本發明之領域係關於一種真空泵送裝置及方法。
真空泵送裝置廣泛用於真空處理中，特別是用於半導體製造設施中。製造設施之處理工具在存在選定氣體之情況下需要真空壓力，且真空泵送系統可在所需之真空壓力下提供此等氣體之抽空。
儘管存在真空泵送裝置，但其等各具有其等之自身缺點。據此，期望提供一種改良式真空泵送裝置。
根據一第一態樣，提供一種真空泵送裝置，其包括：一共同泵送管線，其具有複數個泵送管線入口及一泵送管線出口，各泵送管線入口經結構設計以與相關聯複數個真空處理腔室之一出口耦接；至少一個初級真空泵，其與該泵送管線出口流體連通以自各真空處理腔室泵送氣體；及控制邏輯，其可操作以回應於該複數個真空處理腔室之一操作狀態之一指示而控制該初級真空泵之操作。
第一態樣認知，一真空泵送裝置可伺服經由一共同泵送管線連接之多個處理腔室。為了滿足處理腔室之最大處理需要，與平均處理需要相較，該裝置通常將係過大的。據此，提供一種真空泵送裝置或系 統。該裝置可包括具有一個以上入口及至少一個出口之一泵送管線。各泵送管線入口可與複數個真空處理腔室之一相關聯者之一出口耦接。即，複數個真空處理腔室可與彼共同或單個泵送管線耦接。該裝置可包括一或多個真空泵，該一或多個真空泵可與共同泵送管線之一泵送管線出口連接以便自真空處理腔室泵送氣體。該裝置可包括控制邏輯，該控制邏輯可取決於處理腔室之操作狀態而控制初級真空泵之操作。以此方式，可調整初級真空泵之效能以匹配由處理腔室提供之負載且當存在一過剩容量(意謂著初級真空泵利用不足)時，則初級真空泵之效能可降低，此可導致顯著能量節省且減少泵之磨損。
在一項實施例中，該控制邏輯可操作以回應於該指示而改變該初級真空泵之一操作速度。據此，可基於由處理工具產生之負載而減小或增加該真空泵之速度。
在一項實施例中，該控制邏輯可操作以改變該操作速度以使該真空泵之一氣體泵送速率與來自該複數個真空處理腔室之一經指示氣體流動速率匹配。據此，可改變或調整該真空泵之速度以匹配由處理工具產生之負載。
在一項實施例中，該裝置包括複數個初級真空泵。
在一項實施例中，該控制邏輯可操作以回應於該指示而撤銷啟動該等初級真空泵之至少一者。據此，當不需要時，該等初級真空泵之一或多者可被關閉或呈現為非作用。
在一項實施例中，該可操作控制邏輯可操作以回應於該指示而控制下游裝置之操作。據此，可調整共同泵送管線下游之其他裝置之效能以匹配預期負載，由此提供進一步效率節省。
在一項實施例中，該下游裝置包括一減量裝置。
在一項實施例中，該可操作控制邏輯可操作以回應於該指示而改變供應至該減量裝置之能量之一量。據此，取決於處理腔室之輸出，可調整供應至減量裝置之能量及其操作溫度。
在一項實施例中，該裝置包括複數個減量裝置，且其中該可操作控制邏輯可操作以撤銷啟動該複數個減量裝置之至少一者。
在一項實施例中，該可操作控制邏輯可操作以回應於該指示而改變供應至該等初級真空泵、該次級真空泵及該減量裝置之至少一者之稀釋氣體之一量。
在一項實施例中，該指示係由該複數個真空處理腔室提供。據此，可自處理腔室本身提供由處理腔室發射之流動速率。
在一項實施例中，該指示係由供應該複數個真空處理腔室之裝置提供。據此，可將供應至處理腔室之氣體之流動速率之一指示提供至該控制邏輯。
在一項實施例中，該指示指示通過該複數個真空處理腔室之一氣體流動速率。
在一項實施例中，該指示係由與一各自泵送管線入口耦接之一壓力感測器及一流量感測器之至少一者提供。
在一項實施例中，該指示係由與一各自泵送管線入口耦接之一流量控制閥提供。
在一項實施例中，該裝置包括耦接於該等入口與該腔室之間的次級真空泵且該指示係由該等次級真空泵之一功率消耗及速度之一者提供。
在一項實施例中，該裝置包括：至少一個進一步共同泵送管線，各具有複數個泵送管線入口及一泵送管線出口，各泵送管線入口經結構設計以與相關聯複數個真空處理腔室之一出口耦接；及至少一個進一步初級真空泵，其與該泵送管線出口流體連通以自各真空處理腔室泵送氣體。
在一項實施例中，該裝置包括一歧管，該歧管可操作以選擇性地耦接各真空處理腔室與該等共同泵送管線，且其中該指示提供該歧管之一結構設計之一指示。
根據一第二態樣，提供一種方法，其包括：耦接一共同泵送管線之複數個泵送管線入口與相關聯複數個真空處理腔室之一出口；耦接該共同泵送管線之一泵送管線出口與至少一個初級真空泵以自各真空處理腔室泵送氣體；及回應於該複數個真空處理腔室之一操作狀態之一指示而控制該初級真空泵之操作。
在一項實施例中，該控制包括回應於該指示而改變該初級真空泵之一操作速度。
在一項實施例中，該控制包括改變操作速度以使該真空泵之一氣體泵送速率與來自複數個真空處理腔室之一經指示氣體流動速率匹配。
在一項實施例中，該耦接包括與複數個初級真空泵耦接。
在一項實施例中，該控制包括回應於該指示而撤銷啟動該等初級真空泵之至少一者。
在一項實施例中，該控制包括回應於該指示而控制下游裝置之操作。
在一項實施例中，該下游裝置包括一減量裝置。
在一項實施例中，該控制包括回應於該指示而改變供應至該減量裝置之能量之一量。
在一項實施例中，該下游裝置包括複數個減量裝置，且其中該控制包括撤銷啟動該複數個減量裝置之至少一者。
在一項實施例中，該控制包括回應於該指示而改變供應至該等初級真空泵、該次級真空泵及該減量裝置之至少一者之稀釋氣體之量。
在一項實施例中，該指示係由該複數個真空處理腔室提供。
在一項實施例中，該指示係由供應該複數個真空處理腔室之裝置提供。
在一項實施例中，該指示指示通過該複數個真空處理腔室之一氣體流動速率。
在一項實施例中，該指示係由與一各自泵送管線入口耦接之一壓力感測器及一流量感測器之至少一者提供。
在一項實施例中，該指示係由與一各自泵送管線入口耦接之一流量控制閥提供。
在一項實施例中，該方法包括提供耦接於該等入口與該腔室之間的次級真空泵且該指示係由該等次級真空泵之一功率消耗及速度之一者提供。
在一項實施例中，該方法包括提供：至少一個進一步共同泵送管線，各具有複數個泵送管線入口及一泵送管線出口，各泵送管線入 口經結構設計以與相關聯複數個真空處理腔室之一出口耦接；及至少一個進一步初級真空泵，其與該泵送管線出口流體連通以自各真空處理腔室泵送氣體。
在一項實施例中，該方法包括提供提供一歧管，該歧管可操作以選擇性地耦接各真空處理腔室與該等共同泵送管線，且其中該指示提供該歧管之一結構設計之一指示。
在隨附的獨立及附屬技術方案中闡述進一步特定及較佳態樣。附屬技術方案之特徵可適當地與獨立技術方案之特徵組合，且可以除該等技術方案中明確闡述之組合以外之組合組合。
在一裝置特徵被描述為可操作以提供一功能之情況下，將明白，此包含提供彼功能或經調適或經結構設計以提供彼功能之一裝置特徵。
10:真空泵送裝置
20:處理工具
30:處理腔室
40:渦輪泵
50:閘閥
60:前置管線
70:增壓泵
80:閥
90A:共同泵送管線
90B:共同泵送管線
90C:共同泵送管線
100:初級真空泵
110:減量器件
120:控制邏輯
130:電漿器件
現將參考隨附圖式進一步描述本發明之實施例，其中：
圖1繪示根據一項實施例之一真空泵送裝置。
在以任何更多細節論述實施例之前，首先將提供一概述。實施例提供一種配置，其中與真空處理腔室耦接之一或多個初級真空泵及/或其他下游處理設備可使其等操作最佳化以使其等效能與來自彼等真空處理腔室之負載或輸出匹配。特定而言，真空泵通常將經定大小以能夠應付在處理腔室皆在其等峰值下操作且產生一最大輸出負載時(諸如在腔室粗抽或排空期間)提供之最大負載。然而，情況通常將係所產生之實際負載將更低，此係因為一些處理腔室可能未使用或可能具有一低於預期之輸 出。此意謂著真空泵及/或其他下游設備可能係超額供給的(over-provisioned)，從而提供多於所需之容量。因此，控制彼等器件之操作以匹配處理腔室之操作狀態，由此減少能量消耗且延長壽命。
圖1繪示根據一項實施例之一真空泵送裝置10。在此實例中，真空處理裝置10與四個處理工具20耦接。各處理工具20具有數個處理腔室；例如，一個處理工具20具有四個處理腔室30。將明白，處理工具及處理腔室之數目可取決於要求而變化且亦設想單個配置。
各處理腔室與一泵(諸如一渦輪泵40)耦接。儘管在此實例中提供渦輪泵40，但將明白，其他形式之次級泵以及不具有次級泵之一配置亦係可能的。再者，儘管在此實例中渦輪泵40形成真空泵送裝置10之部分，但將明白，其等可代替地由處理工具20之提供者提供。各渦輪泵40經由一閘閥50及一前置管線(fore-line)60耦接至一增壓泵70。
各增壓泵70與一多路閥80連接。在此實例中，各多路閥係一四通口多路閥，意謂著其與增壓泵70耦接之入口可與三個輸出之任一者耦接。閥80之各輸出與一對應共同泵送管線90A至90C耦接。
因此，可見，各共同泵送管線90A至90C具有與閥80之一對應出口耦接之複數個泵送管線入口。在圖1中所展示之實例中，各共同泵送管線90A至90C具有14個泵送管線入口，該等泵送管線入口之各者經由增壓泵70、前置管線60、閘閥50及渦輪泵40與一相關聯處理腔室30耦接。各共同泵送管線90A至90C具有與一或多個初級真空泵100(諸如一羅茨式機械泵)耦接之至少一個泵送管線出口。
在圖1中所展示之實例中，各共同泵送管線與三個初級真空泵100耦接，但可提供大於或小於此數目之初級真空泵。初級真空泵 100繼而與一下游減量器件110連接。
多個共同泵送管線90A至90C之存在有助於確保自不同處理腔室30提供之不相容化學品不相互作用且不導致一不利反應。在其他配置中，僅可利用單個共同泵送管線。
提供控制邏輯120，該控制邏輯120接收提供操作條件及由處理腔室30之各者產生之流出物流連同閥80之各者之結構設計之一指示之信號，以便評估通過共同泵送管線90A至90C之各者之一預期流出物流流量。通常，此指示係自閥80(歧管)上之一或多個壓力感測器提供。運用此資訊，可做出需要來自初級泵100及/或減量器件110及/或電漿器件130或其他前置管線減量器件之多少泵送容量或減量容量之一評估。
例如，若判定當前不存在流出物流流動穿過一共同泵送管線，則可將下游設備置於一閒置模式或甚至關閉。類似地，若減少通過一共同泵送管線之流出物流流量，則下游設備可降低其效能以便匹配。例如，次級泵100之各者可降低其等速度以匹配預期負載，或一些泵可一起關閉且其他泵保留以一較高速度運轉。同樣地，可藉由改變供應至減量器件110或電漿器件130之能量來改變減量器件110或電漿器件130之操作效能以匹配預期負載。類似地，亦可改變供應至減量器件110之稀釋氣體之量。再者，亦可改變其他公用事業(諸如冷卻水、氧化劑或其他氣體、補給水)之量以匹配預期負載或操作條件。
將明白，可以多種不同方式判定由處理腔室30之各者提供之流出物流之流動速率。流動速率可由供應腔室之控制閥(未展示)提供，此係因為此等閥通常控制流量以維持一壓力且流量係自控制閥位置導出。替代地或另外，可藉由量測渦輪泵40及/或增壓泵70之功率消耗及/或速度 來判定流動速率。替代地或另外，可自閥80上之壓力感測器判定流動速率。
一項實施例提供一種伺服具有共同、歧管連接之泵送及減量系統之多個處理模組之區域真空及減量系統。為了滿足最大處理需要，與平均系統需要相較，此等系統必須係過大的。因此，存在一過剩容量，此表示一公用事業節省機會。一項實施例允許具有或不具有來自各工具之信號之動態公用事業節省。
在處理期間，工具經設計以在任何時候預期全真空效能。為了支援所有處理模組位於歧管之任何單個分支上之可能，必須在系統之所有分支上存在真空及減量之一超額供給。由於一個別處理模組一次將跨整個系統僅連接至一個分支，因此此超額供給將可能消耗過剩公用事業，包含電力、冷卻水及氮氣。
在一項實施例中，監測系統基於自所有連接之處理模組(腔室)離開之總氣流維持歧管之各分支上之氣體負載之一動態圖像。總流量用來判定對區域泵送及減量系統之需求。需求值用來最佳化運轉之泵芯(pump cartridge)之數目及運轉速度，並且最佳化減量系統內之燃料及氣體混合物。來自各工具之氣體流量可藉由組合來自數個源之資料導出：直接或間接至系統工具介面之工具信號；壓力控制器件(諸如工具蝶閥)之位置資訊；工具泵(諸如渦輪泵及增壓泵)上之電負載。
一項實施例藉由組合腔室需求與通過一歧管系統之路線來執行一區域真空/減量系統之真空/減量供給之管理以最小化公用事業消耗。
儘管本文中已參考隨附圖式詳細地揭示本發明之繪示性實 施例，但應理解，本發明不限於精確實施例且熟習此項技術者可在不脫離如由隨附發明申請專利範圍及其等等效物所界定之本發明之範疇之情況下在其中實現各種改變及修改。
10:真空泵送裝置
20:處理工具
30:處理腔室
40:渦輪泵
50:閘閥
60:前置管線
70:增壓泵
80:閥
90A:共同泵送管線
90B:共同泵送管線
90C:共同泵送管線
100:初級真空泵
110:減量器件
120:控制邏輯
130:電漿器件

Claims (12)

  1. 一種真空泵送裝置，其包括：一共同泵送管線，其具有複數個泵送管線入口及一泵送管線出口，各泵送管線入口經結構設計以與相關聯複數個真空處理腔室之一出口耦接；至少一個初級真空泵，其與該泵送管線出口流體連通以自各真空處理腔室泵送氣體；及控制邏輯，其可操作以回應於該複數個真空處理腔室之一操作狀態之一指示而控制該初級真空泵以及包括有一減量裝置之一下游裝置之操作；其中該控制邏輯可操作以回應於該指示而改變供應至該等初級真空泵、一次級真空泵及該減量裝置之至少一者之稀釋氣體之一量。
  2. 如請求項1之裝置，其中該控制邏輯可操作以回應於該指示而改變該初級真空泵之一操作速度。
  3. 如請求項2之裝置，其中該控制邏輯可操作以改變該操作速度以使該真空泵之一氣體泵送速率與來自該複數個真空處理腔室之一經指示氣體流動速率匹配。
  4. 如請求項1或2之裝置，其包括複數個初級真空泵且其中該控制邏輯可操作以回應於該指示而撤銷啟動該等初級真空泵之至少一者。
  5. 如請求項1之裝置，其中該控制邏輯可操作以回應於該指示而改變供應至該減量裝置之能量之一量。
  6. 如請求項1或2之裝置，其中該指示係由該複數個真空處理腔室及供應該複數個真空處理腔室之裝置之至少一者提供。
  7. 如請求項1或2之裝置，其中該指示指示通過該複數個真空處理腔室之一氣體流動速率。
  8. 如請求項1或2之裝置，其中該指示係由與一各自泵送管線入口耦接之一壓力感測器及一流量控制閥之至少一者提供。
  9. 如請求項1或2之裝置，其包括耦接於該等入口與該腔室之間的次級真空泵且該指示係由該等次級真空泵之一功率消耗及速度之一者提供。
  10. 如請求項1或2之裝置，其包括：至少一個進一步共同泵送管線，各具有複數個泵送管線入口及一泵送管線出口，各泵送管線入口經結構設計以與相關聯複數個真空處理腔室之一出口耦接；及至少一個進一步初級真空泵，其與該泵送管線出口流體連通以自各真空處理腔室泵送氣體。
  11. 如請求項1或2之裝置，其包括一歧管，該歧管可操作以選擇性地耦接各真空處理腔室與該共同泵送管線，且其中該指示提供該歧管之一結構 設計之一指示。
  12. 一種真空泵送方法，其包括：耦接一共同泵送管線之複數個泵送管線入口與相關聯複數個真空處理腔室之一出口；耦接該共同泵送管線之一泵送管線出口與至少一個初級真空泵以自各真空處理腔室泵送氣體；及回應於該複數個真空處理腔室之一操作狀態之一指示而控制該初級真空泵之操作以及包括有一減量裝置之一下游裝置之操作；其中該控制包括回應於該指示而改變供應至該等初級真空泵、一次級真空泵及該減量裝置之至少一者之稀釋氣體之一量。
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