專利名稱：真空壓力控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種在半導體制造裝置中使用的真空壓力控制系統(tǒng)。具體而言涉及到一種可檢測系統(tǒng)的各種異常的真空壓力控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一直以來，例如在半導體制造裝置的CVD裝置中，在使反應室保持減壓狀態(tài)、即保持真空狀態(tài)的同時，將由構(gòu)成薄膜材料的元素所形成的原料氣體提供到晶片上。例如，在圖14所示的CVD裝置中，向作為真空容器的反應室10內(nèi)的晶片從反應室10的入口11提供原料氣體，并且從反應室10的出口12通過真空泵13排氣，從而使反應室10內(nèi)保持真空狀態(tài)。
此時，需要使反應室10內(nèi)的真空壓力保持一定，但該一定值因各種條件而變化，從大氣壓到接近大氣壓的低真空到高真空，橫跨較大范圍。因此，在靠近大氣壓的低真空到高真空為止的大范圍內(nèi)需要使真空壓力高精度地保持一定。并且，為了進一步提高反應室10內(nèi)的晶片上形成的薄膜質(zhì)量，并防止在反應室10內(nèi)粒子上揚，在使反應室10內(nèi)的真空壓力從大氣壓或接近大氣壓的低真空達到目標真空壓力值為止的真空吸引過程中，需要緩慢進行從反應室10內(nèi)排出氣體的過程。
作為滿足這種必要性的真空壓力控制系統(tǒng)，例如包括特開2000-163137號公報公開的系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，操作真空比例開關(guān)閥的開度，使真空容器內(nèi)的真空壓力以外部施加的、或預先由控制器設定的目標真空壓力變化速度產(chǎn)生變化，從而緩慢進行從真空容器內(nèi)排出氣體的進行過程，防止在真空容器內(nèi)粒子上揚，并且在氣體從真空容器內(nèi)排出時，可自由控制真空容器內(nèi)的真空壓力變化速度。
具體而言，以相對由真空壓力傳感器測量的反應室內(nèi)的真空壓力取得的目標真空壓力變化速度而變化的真空壓力值，作為內(nèi)部指令依次生成，將依次生成的內(nèi)部指令作為反饋控制的目標值，通過依次變更反饋控制的目標值，作為跟蹤控制來執(zhí)行反饋控制。這樣一來，在該真空壓力控制系統(tǒng)中，可使反應室內(nèi)的真空壓力以目標真空壓力變化速度平均地變化。
專利文獻1特開2000-163137號公報發(fā)明內(nèi)容但是，在上述現(xiàn)有的真空壓力控制系統(tǒng)中，例如當“真空壓力傳感器異?！?、“反應室泄漏”、“配管堵塞”等異常由操作者等發(fā)現(xiàn)后，才執(zhí)行其對應處理。即，存在系統(tǒng)自身無法檢測異常的問題。
因此，本發(fā)明是鑒于以上課題而產(chǎn)生的，其目的在于提供一種可盡早檢測真空壓力傳感器異常、反應爐泄漏、配管堵塞等系統(tǒng)異常的真空壓力控制系統(tǒng)。
為了解決上述課題，本發(fā)明涉及的真空壓力控制系統(tǒng)具有真空比例開關(guān)閥，位于連接真空容器和真空泵的配管上，通過改變開度來改變上述真空容器內(nèi)的真空壓力；測量上述真空容器內(nèi)的真空壓力的真空壓力傳感器；和根據(jù)上述真空壓力傳感器的輸出控制上述真空比例開關(guān)閥的開度的控制器，其特征在于，上述控制器預先存儲系統(tǒng)正常動作時的上述真空壓力傳感器的輸出和上述真空比例開關(guān)閥的開度的關(guān)系，當根據(jù)上述真空壓力傳感器的輸出進行上述真空比例開關(guān)閥的開度控制時，通過比較上述真空壓力傳感器的實際輸出和上述真空比例開關(guān)閥的實際開度的關(guān)系、及上述存儲的上述真空壓力傳感器的輸出和上述真空比例開關(guān)閥的開度的關(guān)系，來檢測系統(tǒng)異常。
在該真空壓力控制系統(tǒng)中，控制器根據(jù)測量真空容器內(nèi)的真空壓力的真空壓力傳感器及真空壓力傳感器的輸出控制真空比例開關(guān)閥的開度，降低真空容器內(nèi)的壓力(參照圖5)。其中，當系統(tǒng)正常時，真空壓力傳感器的輸出和真空比例開關(guān)閥的開度通常具有一定的關(guān)系。因此，在該真空壓力控制系統(tǒng)中，將這種正常時的真空壓力傳感器的輸出和真空比例開關(guān)閥的開度之間的關(guān)系存儲到控制器中。
并且，在真空壓力控制系統(tǒng)中，當發(fā)生“真空壓力傳感器異常”、“真空容器泄漏”、或“配管堵塞”等異常時，上述真空壓力傳感器的輸出和真空比例開關(guān)閥的開度的一定關(guān)系被破壞。即，真空壓力傳感器的實際輸出和真空比例開關(guān)閥的實際開度之間的關(guān)系與控制器中存儲的關(guān)系變得不一致。因此，在基于真空壓力傳感器的輸出進行真空比例開關(guān)閥的開度控制時，通過比較真空壓力傳感器的實際輸出和真空比例開關(guān)閥的實際開度的關(guān)系、及存儲在控制器中的真空壓力傳感器的輸出和真空比例開關(guān)閥的開度的關(guān)系，可盡早檢測出上述系統(tǒng)的異常。
并且，為了解決上述課題而提出的本發(fā)明的另一實施方式的真空壓力控制系統(tǒng)，具有真空比例開關(guān)閥，位于連接真空容器和真空泵的配管上，通過改變開度來改變上述真空容器內(nèi)的真空壓力；測量上述真空容器內(nèi)的真空壓力的真空壓力傳感器；和根據(jù)上述真空壓力傳感器的輸出控制上述真空比例開關(guān)閥的開度的控制器，其特征在于，上述控制器在基于上述真空壓力傳感器的輸出進行上述真空比例開關(guān)閥的開度控制時，在上述真空比例開關(guān)閥的開度達到預先設定的預定開度時、上述真空壓力傳感器的輸出大于預先設定的預定值的情況下，判斷系統(tǒng)中發(fā)生異常。
在該真空壓力控制系統(tǒng)中，控制器也根據(jù)測量真空容器內(nèi)的真空壓力的真空壓力傳感器及真空壓力傳感器的輸出來控制真空比例開關(guān)閥的開度，降低真空容器內(nèi)的壓力(參照圖5)。其中，當系統(tǒng)正常時，真空壓力傳感器的輸出和真空比例開關(guān)閥的開度通常具有一定的關(guān)系。因此，可預測上述真空比例開關(guān)閥的開度達到預先設定的預定開度時的真空壓力傳感器的輸出。
并且，由于真空容器內(nèi)的壓力下降，所以在真空比例開關(guān)閥的開度達到預先設定的預定開度時、真空壓力傳感器的輸出大于預先設定的預定值時，認為系統(tǒng)中發(fā)生異常。因此，在該真空壓力控制系統(tǒng)中，在基于真空壓力傳感器的輸出進行真空比例開關(guān)閥的開度控制時，在真空比例開關(guān)閥的開度到達預先設定的預定開度時、真空壓力傳感器的輸出大于預先設定的預定值的情況下，判斷系統(tǒng)中發(fā)生異常。這樣一來，可盡早檢測出系統(tǒng)的異常。
其中，用于檢測系統(tǒng)異常而設定的真空比例開關(guān)閥的預定開度及真空壓力傳感器的預定開度可通過實驗等求得與要檢測的異常最適合的值。因此，預先設定的真空比例開關(guān)閥的預定開度及真空壓力傳感器的預定開度的組合可以是一組也可以是多組。
在本發(fā)明涉及的真空壓力控制系統(tǒng)中，上述控制器為了檢測系統(tǒng)異常可以使用輸入到上述真空比例開關(guān)閥的操作電壓，來取代上述真空比例開關(guān)閥的開度。
或者，在本發(fā)明涉及的真空壓力控制系統(tǒng)中，上述控制器為了檢測系統(tǒng)異?？梢允褂锰峁┑缴鲜稣婵毡壤_關(guān)閥的操作氣壓，來取代上述真空比例開關(guān)閥的開度。
這樣一來，即使利用不具有檢測真空比例開關(guān)閥開度的機構(gòu)(例如電位計等)的閥來構(gòu)建系統(tǒng)，也可盡早檢測出系統(tǒng)異常。
在本發(fā)明涉及的真空壓力控制系統(tǒng)中，當上述控制器在檢測到系統(tǒng)異常、或判斷系統(tǒng)中發(fā)生了異常時，優(yōu)選報告這一情況。
這樣一來，操作者可盡早知道系統(tǒng)的異常，并且可迅速采取之后的對應措施。此外，“報告”包括聽覺、視覺等所有方式，可以是單一方式的報告(例如僅發(fā)出警報聲等)，也可以是多個方式的報告(例如警報聲及警報顯示等)。
并且，在本發(fā)明涉及的真空壓力控制系統(tǒng)中，上述控制器在檢測到系統(tǒng)異常、或判斷系統(tǒng)中發(fā)生了異常時，優(yōu)選使上述真空比例開關(guān)閥向系統(tǒng)安全方向動作。
其中，系統(tǒng)的安全方向因各系統(tǒng)的構(gòu)造不同而不同，因此“使真空比例開關(guān)閥向系統(tǒng)安全方向動作”對應于“關(guān)閉閥”、“打開閥”、或“保持閥開度”中的任意一個。即，在該真空壓力控制系統(tǒng)中，在異常時為了提高各系統(tǒng)的安全性，通過控制器控制真空比例開關(guān)閥的動作。因此可自動進行異常時的處理，所以可進一步提高系統(tǒng)安全性。
根據(jù)本發(fā)明的真空壓力控制系統(tǒng)，通過上述構(gòu)成可盡早檢測到真空壓力傳感器異常、反應爐泄漏、配管堵塞等系統(tǒng)異常。


圖1是表示實施方式的真空壓力控制系統(tǒng)概要的框圖。
圖2是真空比例開關(guān)閥阻斷狀態(tài)時的剖視圖。
圖3是真空比例開關(guān)閥打開狀態(tài)時的剖視圖。
圖4是表示實施方式的真空壓力控制系統(tǒng)概要的框圖。
圖5是表示在真空壓力變化速度控制模式中，改變真空比例開關(guān)閥的流導(閥開度)，以設定的一定的速度降低反應室內(nèi)的壓力的形態(tài)的圖。
圖6是表示真空壓力變化速度控制模式的處理內(nèi)容的流程圖。
圖7是表示真空壓力變化速度控制模式的準備時間處理的內(nèi)容的流程圖。
圖8是表示真空壓力變化速度控制模式的執(zhí)行時間處理的內(nèi)容的流程圖。
圖9是表示正常時的真空壓力變化速度控制模式下的反應室的壓力變化和真空比例開關(guān)閥的閥開度的變化的一個例子的圖。
圖10是表示閥的升程斜坡上升(ramp up)處理中的輸入信號的圖。
圖11是表示檢測到異常并進行異常處理時的反應室的壓力變化和真空比例開關(guān)閥的閥開度變化的一個例子的圖。
圖12是表示檢測到異常并進行異常處理時的反應室的壓力變化和真空比例開關(guān)閥的閥開度變化的一個例子的圖。
圖13是表示檢測到異常并進行異常處理時的反應室的壓力變化和真空比例開關(guān)閥的閥開度變化的一個例子的圖。
圖14是表示CVD裝置及其排氣系統(tǒng)概要圖。
標號說明10CVD裝置的反應室14、15真空壓力傳感器16真空比例開關(guān)閥18電位計20控制器具體實施方式
以下對將本發(fā)明的真空壓力控制系統(tǒng)具體化的最佳實施方式參照附圖進行詳細說明。其中，圖1表示相對現(xiàn)有技術(shù)中所示的圖14的、本實施方式涉及的真空壓力控制系統(tǒng)的框圖。本實施方式涉及的真空壓力控制系統(tǒng)具有控制器20、氣壓控制部30、作為操作部40的真空比例開關(guān)閥16、作為檢測部60的真空壓力傳感器14、15。
控制器20具有接口電路21、真空壓力控制電路22、順序控制電路23。接口電路21用于將利用控制器20的前部面板的按鈕進行的現(xiàn)場輸入產(chǎn)生的信號、及利用控制器20的后部面板的連接器進行的遠程輸入的信號變換為適于真空壓力控制電路22、順序控制電路23等的信號。并且，控制器20如下所述，存儲正常時的真空壓力傳感器的輸出和真空比例開關(guān)閥的開度的一定的關(guān)系，并比較該一定的關(guān)系與真空壓力傳感器的實際輸出和真空比例開關(guān)閥的實際開度的關(guān)系，以檢測(判斷)系統(tǒng)異常。
真空壓力控制電路22是通過PID控制進行對圖14的反應室10內(nèi)的真空壓力的反饋控制的電路。順序控制電路23是根據(jù)接口電路21給出的動作模式，使氣壓控制部30內(nèi)的第一電磁閥34的驅(qū)動線圈SV1和第二電磁閥35的驅(qū)動線圈SV2進行預先確定的動作的電路。
氣壓控制部30具有位置控制電路31、脈沖驅(qū)動電路32、時間開關(guān)動作閥33、第一電磁閥34、第二電磁閥35。位置控制電路31對由真空壓力控制電路22給出的閥開度指令值、及從真空比例開關(guān)閥16上設置的電位計18通過放大器19給出的閥開度測量值進行比較，并控制真空比例開關(guān)閥16的閥的位置。脈沖驅(qū)動電路32根據(jù)來自位置控制電路31的控制信號向時間開關(guān)動作閥33發(fā)送脈沖信號。
時間開關(guān)動作閥32內(nèi)置未圖示的送氣側(cè)比例閥及排氣側(cè)比例閥，根據(jù)來自脈沖驅(qū)動電路32的脈沖信號，使送氣側(cè)比例閥及排氣側(cè)比例閥進行時間開關(guān)動作，并通過第二電磁閥35和第一電磁閥34調(diào)整真空比例開關(guān)閥16的氣壓缸41(參照下述圖2、圖3)內(nèi)的空氣壓力。
作為操作部40的真空比例開關(guān)閥16從圖14來看，用于改變從反應室10到真空泵13為止的排氣系統(tǒng)的流導。圖2、圖3表示真空比例開關(guān)閥16的截面。如圖所示，其中央設有活塞桿43。并且，在作為真空比例開關(guān)閥16上部的氣壓缸41內(nèi)，活塞44相對活塞桿43固定設置，在作為真空比例開關(guān)閥16下部的波紋管式提升閥42內(nèi)，提升閥體45相對活塞桿43固定設置。因此，可通過氣壓缸41來移動提升閥體45。
在該真空比例開關(guān)閥16中，不通過供給端口18A向氣壓缸41內(nèi)提供壓縮空氣，當氣壓缸41內(nèi)通過排氣端口18B與排氣線路連通時，氣壓缸41內(nèi)的復位彈簧46向下給出的力作用于活塞44，因此如圖2所示，提升閥體45與閥座47密合，真空比例開關(guān)閥16變?yōu)樽钄酄顟B(tài)。
另一方面，當通過供給端口18A向氣壓缸41內(nèi)提供壓縮空氣時，氣壓缸41內(nèi)的復位彈簧46向下給出的力、及氣壓缸41內(nèi)的壓縮空氣產(chǎn)生的向上的壓力同時作用于活塞44，因此通過其平衡作用，如圖3所示，提升閥體45離開閥座47，真空比例開關(guān)閥16變?yōu)榇蜷_狀態(tài)。
因此，提升閥體45離開閥座47的距離可作為閥的升程，以對氣壓缸的41的壓縮空氣的供給和排氣來操作。并且，提升閥體45離開閥座47的距離是作為閥的升程，通過與活塞44連接的滑桿48利用電位計18測得的，相當于真空比例開關(guān)閥16的開度。
作為檢測部的真空壓力傳感器14、15是測量圖14的反應室10內(nèi)的真空壓力的電容真空計。在此，根據(jù)測量的真空壓力的范圍分開使用二個電容真空計。
在具有這種構(gòu)造的本實施方式的真空壓力控制系統(tǒng)中，當控制器20選擇強制關(guān)閉模式(CLOSE)作為動作模式時，順序控制電路23使第一電磁閥34及第二電磁閥35如圖1所示一樣動作。這樣一來，壓縮空氣不提供到氣壓缸41內(nèi)，氣壓缸41與排氣線路連通，因此氣壓缸41內(nèi)的氣壓為大氣壓，真空比例開關(guān)閥16為阻斷狀態(tài)。
并且，當控制器20選擇真空壓力控制模式(PRESS)為動作模式時，順序控制電路23使第一電磁閥34動作，從而使時間開關(guān)動作閥33和氣壓缸41連通。這樣一來，調(diào)整真空比例開關(guān)閥16的氣壓缸41內(nèi)的空氣壓力，閥的升程變?yōu)榭赏ㄟ^氣壓缸41操作的狀態(tài)。
并且，此時，真空壓力控制電路22開始反饋控制，該控制以通過現(xiàn)場輸入或遠程輸入所指示的目標真空壓力值為目標值。即，在圖14中，通過真空壓力傳感器14、15測量反應室10內(nèi)的真空壓力值，根據(jù)其與目標真空壓力值的差(控制偏差)，操作真空比例開關(guān)閥16的閥的升程，使排氣系統(tǒng)的流導變化，從而使反應室10內(nèi)的真空壓力恒定地保持為目標真空壓力值。
并且，在真空壓力控制電路22中，當反饋控制的控制偏差較大時，使反饋控制的操作量變得最大，因此可充分確保反饋控制的速度響應性。另一方面，當反饋控制的控制偏差較小時，階段性地轉(zhuǎn)換到預先調(diào)整的時間常數(shù)，因此可在穩(wěn)定的狀態(tài)下保持反應室10內(nèi)的真空壓力。
具體而言，如圖4的框圖所示，將由真空壓力傳感器14、15測量的反應室10內(nèi)的真空壓力值通過比例微分電路105、106調(diào)整后的值，在與通過現(xiàn)場輸入或遠程輸入所指示的目標真空壓力值比較后，輸入到比例微分積分電路102、103。之后，串聯(lián)連接的積分電路104向位置控制電路31輸出，因此輸出0～5V范圍的電壓。積分電路104的時間常數(shù)由積分時間調(diào)整電路101決定。
真空壓力傳感器14、15的測量值偏離目標真空壓力值較大時，通過內(nèi)部運算電路使積分電路的積分時間變得極小。這樣一來，積分電路104作為具有幾乎無限大增益的放大電路發(fā)揮作用。
即，當(真空壓力傳感器14、15的測量值)＞(目標真空壓力值)時，作為積分電路104的最大值的5V相對位置控制電路31輸出。結(jié)果是，真空比例開關(guān)閥16急速向打開方向動作。另一方面，當(真空壓力傳感器14、15的測量值)＜(目標真空壓力值)時，作為積分電路104的最小值的0V相對位置控制電路31輸出。結(jié)果是，真空比例開關(guān)閥16急速向關(guān)閉方向動作。
通過這些動作，真空比例開關(guān)閥16的閥開度可以以最短的時間到達成為目標真空壓力值的位置的附近。之后，判斷已經(jīng)到達成為目標真空壓力值的位置附近的積分時間調(diào)整電路101在該位置下以穩(wěn)定的狀態(tài)保持真空壓力，因此進行階段性地轉(zhuǎn)換到預先調(diào)整過的積分電路104的時間常數(shù)的動作。
進一步，在本實施方式涉及的真空壓力控制系統(tǒng)中，當控制器20選擇真空壓力變化速度控制模式(SVAC)作為動作模式時，在使反應室10內(nèi)的真空壓力達到目標真空壓力時，也可控制反應室10內(nèi)的真空壓力變化速度。
這樣一來，在真空壓力變化速度控制模式(SVAC)中，通過進行反饋控制，如圖5所示，改變真空比例開關(guān)閥16的流導(閥開度)，以設定的一定的速度降低反應室10內(nèi)的壓力。因此，在真空壓力控制系統(tǒng)中，當發(fā)生“真空壓力傳感器14、15異?！?、“反應室10泄漏”、或“配管堵塞”等異常時，在真空壓力變化速度控制模式(SVAC)的某一時刻，“真空比例開關(guān)閥16的閥開度”和“真空壓力傳感器14、15的值”的關(guān)系不能變?yōu)閳D5所示的那樣。并且，利用該現(xiàn)象，在本實施方式涉及的真空壓力控制系統(tǒng)中，來檢測上述異常。
因此，對于本實施方式涉及的真空壓力控制系統(tǒng)中的動作，參照圖6～圖9進行說明。圖6是真空壓力變化速度控制模式(SVAC)的流程圖。圖7是真空壓力變化速度控制模式(SVAC)的準備時間的流程圖。圖8是真空壓力變化速度控制模式(SVAC)的執(zhí)行時間的流程圖。圖9是表示正常時的真空壓力變化速度控制模式(SVAC)下的反應室的壓力變化和真空比例開關(guān)閥16的閥開度的變化的一個例子的圖。此外，真空壓力變化速度控制模式(SVAC)是從強制關(guān)閉模式(CLOSE)轉(zhuǎn)換來的。
真空壓力變化速度控制模式(SVAC)如圖6所示，執(zhí)行二個子程序，即執(zhí)行準備時間處理和執(zhí)行時間處理。并且，當控制器20選擇真空壓力變化速度控制模式(SVAC)時，首先進行準備時間處理。
這樣一來，首先通過真空壓力傳感器14、15取得反應室10內(nèi)的現(xiàn)在的真空壓力(S1)。在這里，反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力為大氣壓V0(參照圖9)，因此取得大氣壓V0。
接著，通過電位計18取得真空比例開關(guān)閥16的閥開度(S2)。并且，判斷取得的閥開度是否達到設定值X1(S3)。此時，當閥開度達到設定值X1時(S3YES)，通過真空壓力傳感器14、15取得反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力(S4)。并且，判斷取得的反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力是否在設定值X2以下(S5)。此時，當反應室10內(nèi)的現(xiàn)在的真空壓力大于設定值X2時(S5NO)，判斷發(fā)生異常，結(jié)束真空壓力變化速度控制模式(SVAC)，進行異常處理(S6)。
其中，設置值X1是用于進行系統(tǒng)異常檢測(判斷)的閾值。即，當真空比例開關(guān)閥16的閥開度達到設定值X1時進行系統(tǒng)的異常檢測處理。并且，設定值X2是在進行異常檢測處理時判斷系統(tǒng)是否發(fā)生異常的閾值。即，實施異常檢測處理，當反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力大于設定值X2時，判斷系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生異常。
另一方面，當閥開度未達到設定值X1時(S3NO)，或反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力在設定值X2以下時(S5YES)，進行閥的升程斜坡上升處理(S7)。其中，由于是從強制關(guān)閉模式(CLOSE)轉(zhuǎn)換來的，因此當選擇了真空壓力變化速度控制模式(SVAC)時，真空比例開關(guān)閥16處于阻斷狀態(tài)。因此，如圖10所示，偏壓控制電路110向位置控制電路31輸出指令電壓，以使真空比例開關(guān)閥16的閥的升程按照斜坡上升函數(shù)變化，位置控制電路31向脈沖驅(qū)動電路32發(fā)送控制信號(參照圖4)。其中，作為一個示例，時間t1為10sec，閥的升程的值L1為0.1266mm。
并且，判斷是否經(jīng)過了作為時間t1的10sec(S8)。當判斷經(jīng)過了作為時間t1的10sec時(S8YES)，前進到S11，當判斷未經(jīng)過作為時間t1的10sec時(S8NO)，前進到S9，通過真空壓力傳感器14、15取得反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力。之后，判斷反應室10內(nèi)的真空壓力是否有微小的壓力下降(S10)。當判斷沒有微小的壓力下降時(S10NO)，返回到S2，重復上述處理。此外這里的微小的壓力下降指266Pa以上的壓力下降。
另一方面，當判斷存在266Pa以上的壓力下降時(S10YES)，與判斷經(jīng)過了作為時間t1的10sec(S3YES)時一樣，前進到S11。在S11中，反應室10內(nèi)的真空壓力的反饋控制的目標值設定為從現(xiàn)在的真空壓力減去266Pa的值V1(參照圖9)。
之后，通過電位計18取得真空比例開關(guān)閥16的閥開度(S12)。并且，判斷取得的閥開度是否達到設定值X1(S13)。此時，當閥開度達到設定值X1時(S13YES)，通過真空壓力傳感器14、15取得反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力(S14)。并且，判斷取得的反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力是否在設定值X2以下(S15)。此時，當反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力大于設定值X2時(S15NO)，判斷發(fā)生異常，結(jié)束真空壓力變化速度控制模式(SVAC)，進行異常處(S16)。
另一方面，當閥開度未達到設定值X1時(S13NO)，或反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力在設定值X2以下時(S15YES)，對于反應室10內(nèi)的真空壓力，到經(jīng)過預定時間(在此為10秒)為止，作為常值控制，進行將從現(xiàn)在的真空壓力減去266Pa的值V1(參照圖9)作為目標值的反饋控制(S17)。并且，當判斷反饋控制開始并經(jīng)過了10sec后(S18YES)，轉(zhuǎn)換到執(zhí)行時間處理。
并且，S6及S16中的異常處理中，報告系統(tǒng)發(fā)生異常這一信息，使真空比例控制閥16向安全方向動作。在本實施方式中，使真空比例控制閥16向關(guān)閉方向動作，但根據(jù)系統(tǒng)不同，也存在使閥向打開方向動作或保持現(xiàn)狀閥開度的情況。這是因為根據(jù)系統(tǒng)不同安全方向也不同。因此，在異常處理中，設定成可進行適于各系統(tǒng)的閥動作即可。并且，“報告”包括相對聽覺、視覺等的所有方式，可以是單一方式的報告(例如僅警報聲等)或多個方式的報告(例如警報聲及警報顯示等)。
在執(zhí)行時間處理中，首先通過電位計18取得真空比例開關(guān)閥16的閥開度(S21)。并且，判斷取得的閥開度是否達到設定值X1(S22)。此時，當閥開度達到設定值X1時(S22YES)，通過真空壓力傳感器14、15取得反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力(S23)。并且，判斷取得的反應室10內(nèi)的現(xiàn)在的真空壓力是否在設定值X2以下(S24)。此時，當反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力大于設定值X2時(S24NO)，判斷發(fā)生了異常，結(jié)束真空壓力變化速度控制模式(SVAC)，進行異常處理(S25)。
另一方面，當閥開度未達到設定值X1時(S22NO)，或反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力在設定值X2以下時(S24YES)，取得通過現(xiàn)場輸入或遠程輸入所指示的目標真空壓力值(S26)。并且，通過真空壓力傳感器14、15取得反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力(S27)。并且，判斷反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力是否達到目標真空壓力值(S28)。當反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力未達到目標真空壓力值時(S28NO)，取得通過現(xiàn)場輸入或遠程輸入所指示的目標真空壓力變化速度(S29)。
并且，通過真空壓力傳感器14、15取得反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力值(S30)。并且，對于S30中取得的現(xiàn)在的反應室10的真空壓力值，將在S29中取得的以目標真空壓力變化速度變化的真空壓力值作為內(nèi)部指令由控制器20生成。并且，將內(nèi)部指令作為反饋控制的目標值，變更反饋控制的目標值(S31)。之后，進行反饋控制(S32)。
具體而言，如圖4的框圖所示，通過現(xiàn)場輸入或遠程輸入指示的目標真空壓力值、真空壓力變化速度通過接口電路21(參照圖1)以0～5V范圍的電壓被輸出，并輸入到內(nèi)部指令發(fā)生電路111。在內(nèi)部指令發(fā)生電路111中，根據(jù)真空壓力變化速度的大小，從現(xiàn)在的反應室10的真空壓力值中減去預定的真空壓力值，將該值作為反饋控制的目標值輸出。
另一方面，當反應室10內(nèi)現(xiàn)在的真空壓力到達目標真空壓力值時(S28YES)，將S26中取得的目標真空壓力值設定為反饋控制的目標值。之后進行反饋控制(S32)。
并且，S32的反饋控制，只要動作模式不從真空壓力變化速度控制模式(SVAC)變更就繼續(xù)進行。
在此對檢測到異常并進行異常處理的情況參照圖11～圖13所示的具體示例進行說明。圖11是表示真空壓力傳感器14、15中發(fā)生異常的狀態(tài)的圖。圖12是表示反應室10的泄漏時的狀態(tài)的圖。圖13是表示配管堵塞的狀態(tài)的圖。
首先，真空壓力傳感器14、15中發(fā)生異常，如圖11所示，當反應室10的壓力不下降時，在時刻t2下真空比例開關(guān)閥16的閥開度達到設定值X1。此時，反應室10的真空壓力未變?yōu)樵O定值X2以下。
即，時刻t2在真空壓力變化速度控制模式(SVAC)開始后未經(jīng)過10秒時，在圖7的S3～S6的處理中判斷系統(tǒng)中發(fā)生異常。并且，執(zhí)行關(guān)閉真空比例開關(guān)閥16的異常處理。另一方面，當時刻t2在從真空壓力變化速度控制模式(SVAC)開始后經(jīng)過了10秒時，在圖7的S13～S16的處理中判斷系統(tǒng)中發(fā)生異常。并且，執(zhí)行關(guān)閉真空比例開關(guān)閥16的異常處理。
接著，反應室10中發(fā)生泄漏，如圖12所示，當從反應室10的壓力下降中途壓力不再下降時，在時刻t3，真空比例開關(guān)閥16的閥開度達到設定值X1。此時，反應室10的真空壓力未變?yōu)樵O定值X2以下。
即，時刻t3在從反應室10的壓力下降開始未經(jīng)過10秒時，在圖7的S13～S16的處理中判斷系統(tǒng)中發(fā)生異常。并且，進行關(guān)閉真空比例開關(guān)閥16的異常處理。另一方面，時刻t3在從反應室10的壓力下降開始經(jīng)過10秒時，在圖8的S22～S25的處理中判斷系統(tǒng)中發(fā)生異常。并且，進行關(guān)閉真空比例開關(guān)閥16的異常處理。
最后，配管堵塞，如圖12所示，從反應室10的壓力下降中途壓力不再下降時，在時刻t4，真空比例開關(guān)閥16的閥開度達到設定值X1。此時，反應室10的真空壓力未變?yōu)樵O定值X2以下。
即，時刻t4在從反應室10的壓力下降開始未經(jīng)過10秒時，在圖7的S13～S16的處理中判斷系統(tǒng)中發(fā)生異常。并且，進行關(guān)閉真空比例開關(guān)閥16的異常處理。另一方面，時刻t3在從反應室10的壓力下降開始經(jīng)過了10秒時，在圖8的S22～S25的處理中判斷系統(tǒng)中發(fā)生異常。并且進行關(guān)閉真空比例開關(guān)閥16的異常處理。
另一方面，在正常時，如圖9所示，在時刻t，真空比例開關(guān)閥16的閥開度達到設定值X1，但此時的反應室10的真空壓力小于設定值X2，因此判斷系統(tǒng)未發(fā)生異常。
這樣，在本實施方式涉及的真空壓力控制系統(tǒng)中，可迅速檢測到真空壓力傳感器14、15、反應室10的泄漏、或配管堵塞等系統(tǒng)異常。并且，當檢測到異常時，報告這一信息的同時關(guān)閉真空比例開關(guān)閥16。因此，可構(gòu)建安全性非常高的真空壓力控制系統(tǒng)。
此外，為了檢測上述各異常而設定的設定值X1、X2可通過實驗等預先求得，以便可適當?shù)貦z測出各個異常。
其中，當使用真空比例開關(guān)閥16這樣不具有檢測閥開度的機構(gòu)(電位計18)的閥時，為了檢測系統(tǒng)異常，可使用輸入到閥的操作電壓或提供給閥的操作氣壓，來代替閥開度。這樣一來，即使用不具有檢測閥開度的機構(gòu)的閥來構(gòu)建系統(tǒng)，也可盡早檢測系統(tǒng)異常。
如上所述，在本實施方式涉及的真空壓力控制系統(tǒng)中，控制器20，在真空比例開關(guān)閥16的閥開度達到預先設定的設定值X1時、反應室10的真空壓力大于預先設定的設定值X2的情況下，判斷系統(tǒng)中發(fā)生異常。并且，設定值X1、X2通過實驗等預先求得，以便可適當檢測出各異常。因此，根據(jù)本實施方式涉及的真空壓力控制系統(tǒng)，可迅速檢測出真空壓力傳感器14、15、反應室10的泄漏、或配管堵塞等系統(tǒng)異常。并且，當檢測到異常時，報告這一信息的同時關(guān)閉真空比例開關(guān)閥16。因此，可構(gòu)建安全性非常高的真空壓力控制系統(tǒng)。
并且，上述實施方式僅是單純的示例，不對本發(fā)明作任何限定，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可進行各種改良、變形。例如在上述實施方式中，示例了將本發(fā)明適用于CVD裝置的反應室10的情況，但除此之外本發(fā)明也可適用于半導體生產(chǎn)線的真空容器。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種真空壓力控制系統(tǒng)，具有真空比例開關(guān)閥，位于連接真空容器和真空泵的配管上，通過改變開度來改變所述真空容器內(nèi)的真空壓力；測量所述真空容器內(nèi)的真空壓力的真空壓力傳感器；和根據(jù)所述真空壓力傳感器的輸出控制所述真空比例開關(guān)閥的開度的控制器，其特征在于，所述控制器預先存儲系統(tǒng)正常動作時的所述真空壓力傳感器的輸出和所述真空比例開關(guān)閥的開度的關(guān)系，當選擇了真空壓力變化速度控制模式時，通過比較所述真空壓力傳感器的實際輸出和所述真空比例開關(guān)閥的實際開度的關(guān)系、及所述存儲的所述真空壓力傳感器的輸出和所述真空比例開關(guān)閥的開度的關(guān)系，來檢測系統(tǒng)異常，所述真空壓力變化速度控制模式為，改變所述真空比例開關(guān)閥的開度，以設定的一定的速度降低所述真空容器內(nèi)的壓力。
2.一種真空壓力控制系統(tǒng)，具有真空比例開關(guān)閥，位于連接真空容器和真空泵的配管上，通過改變開度來改變所述真空容器內(nèi)的真空壓力；測量所述真空容器內(nèi)的真空壓力的真空壓力傳感器；和根據(jù)所述真空壓力傳感器的輸出控制所述真空比例開關(guān)閥的開度的控制器，其特征在于，所述控制器在選擇了真空壓力變化速度控制模式時，在所述真空比例開關(guān)閥的開度達到預先設定的預定開度時、所述真空壓力傳感器的輸出大于預先設定的預定值的情況下，判斷系統(tǒng)中發(fā)生異常，所述真空壓力變化速度控制模式為，改變所述真空比例開關(guān)閥的開度，以設定的一定的速度降低所述真空容器內(nèi)的壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的真空壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器為了檢測系統(tǒng)異常，使用輸入到所述真空比例開關(guān)閥的操作電壓，來取代所述真空比例開關(guān)閥的開度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的真空壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器為了檢測系統(tǒng)異常，使用提供到所述真空比例開關(guān)閥的操作氣壓，來取代所述真空比例開關(guān)閥的開度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任意一項所述的真空壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器在檢測到系統(tǒng)異常、或判斷系統(tǒng)中發(fā)生了異常時，報告這一情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任意一項所述的真空壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器在檢測到系統(tǒng)異常、或判斷系統(tǒng)中發(fā)生了異常時，使所述真空比例開關(guān)閥向系統(tǒng)安全方向動作。
權(quán)利要求
1.一種真空壓力控制系統(tǒng)，具有真空比例開關(guān)閥，位于連接真空容器和真空泵的配管上，通過改變開度來改變所述真空容器內(nèi)的真空壓力；測量所述真空容器內(nèi)的真空壓力的真空壓力傳感器；和根據(jù)所述真空壓力傳感器的輸出控制所述真空比例開關(guān)閥的開度的控制器，其特征在于，所述控制器預先存儲系統(tǒng)正常動作時的所述真空壓力傳感器的輸出和所述真空比例開關(guān)閥的開度的關(guān)系，當根據(jù)所述真空壓力傳感器的輸出進行所述真空比例開關(guān)閥的開度控制時，通過比較所述真空壓力傳感器的實際輸出和所述真空比例開關(guān)閥的實際開度的關(guān)系、及所述存儲的所述真空壓力傳感器的輸出和所述真空比例開關(guān)閥的開度的關(guān)系，來檢測系統(tǒng)異常。
2.一種真空壓力控制系統(tǒng)，具有真空比例開關(guān)閥，位于連接真空容器和真空泵的配管上，通過改變開度來改變所述真空容器內(nèi)的真空壓力；測量所述真空容器內(nèi)的真空壓力的真空壓力傳感器；和根據(jù)所述真空壓力傳感器的輸出控制所述真空比例開關(guān)閥的開度的控制器，其特征在于，所述控制器，在基于所述真空壓力傳感器的輸出進行所述真空比例開關(guān)閥的開度控制時，在所述真空比例開關(guān)閥的開度達到預先設定的預定開度時、所述真空壓力傳感器的輸出大于預先設定的預定值的情況下，判斷系統(tǒng)中發(fā)生異常。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的真空壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器為了檢測系統(tǒng)異常，使用輸入到所述真空比例開關(guān)閥的操作電壓，來取代所述真空比例開關(guān)閥的開度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的真空壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器為了檢測系統(tǒng)異常，使用提供到所述真空比例開關(guān)閥的操作氣壓，來取代所述真空比例開關(guān)閥的開度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任意一項所述的真空壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器在檢測到系統(tǒng)異常、或判斷系統(tǒng)中發(fā)生了異常時，報告這一情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任意一項所述的真空壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器在檢測到系統(tǒng)異常、或判斷系統(tǒng)中發(fā)生了異常時，使所述真空比例開關(guān)閥向系統(tǒng)安全方向動作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可盡早檢測出真空壓力傳感器異常、反應爐泄漏、配管堵塞等系統(tǒng)異常的真空壓力控制系統(tǒng)，在通過電位計18取得的真空比例開關(guān)閥16的閥開度達到預先設定的設定值X1時(S22YES)、通過壓力傳感器14、15取得的反應室10的真空壓力大于預先設定的設定值X2時(S24NO)，判斷發(fā)生了真空壓力傳感器異常、反應爐泄漏、配管堵塞等系統(tǒng)異常，進行異常處(S25)，并且，設定值X1、X2通過實驗等預先求得，以便可適當檢測出真空壓力傳感器異常、反應爐泄漏、配管堵塞等各種異常。
文檔編號G05B23/02GK1969241SQ200580019270
公開日2007年5月23日 申請日期2005年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月5日
發(fā)明者豐田哲也 申請人:喜開理株式會社