使用真空压力控制阀的预测诊断系统和方法技术方案

校准真空系统中的阀并使用该校准在真空系统中提供诊断指示包括测量根据角度阀位置所述阀的传导率并且生成传导率校准图或函数，以供在阀操作期间使用。基于接收到设定点角度阀位置以及测量出的传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置实际角度阀位置。确定实际系统传导率以及系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差。基于阀的实际角度阀位置以及系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差，生成对系统中的故障的诊断指示。

Predictive diagnosis system and method using vacuum pressure control valve

【技术实现步骤摘要】
使用真空压力控制阀的预测诊断系统和方法本申请是申请号为201780027593.2、申请日为2017年5月8日、专利技术名称为“使用真空压力控制阀的预测诊断系统和方法”的申请的分案申请。
技术介绍
1、
本公开涉及真空压力控制阀，并且特别地涉及使用关于真空压力控制阀的预测诊断的系统和方法。2、相关技术讨论典型的基于真空的处理系统(诸如例如半导体处理系统)通常包括被定位在处理腔室下游的一个或多个阀以及真空泵，以用于控制通过腔室的流体流动。流过腔室的这些流体可以包括例如用于蚀刻或涂覆腔室中的半导体晶圆的反应气体。真空泵在阀的上游位置和阀的下游位置之间创建压力差。通过改变阀被打开/关闭的程度来改变阀的传导率(conductance)以控制通过腔室的流量。蝶形阀通常用于真空压力控制系统，诸如半导体制造系统中采用的那些真空压力控制系统。蝶形阀或“挡板阀”通常包括同轴地设置在通过阀壳体的通道内的薄挡板。挡板通过跨通道横向延伸的可旋转阀轴而被固定到阀组件上。阀轴的旋转控制挡板相对于阀壳体的位置。通过改变挡板在打开(100％开度)和关闭(0％开度)位置之间的位置来控制蝶形阀的传导率。在这样的处理系统中，各种因素可能导致系统性能随时间推移而降低。例如，在沉积工具中，沉积副产物可能在阀和/或泵送管线中积聚。这种积聚可能改变真空系统的一个或多个部件的流体传导率。此外，挡板和阀体之间的柔性密封件会随着时间推移而磨损，这也可能改变真空系统(并且特别是阀)的传导率性能。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种用于校准真空系统中的阀的方法。根据该方法，测量根据角度阀位置的阀的传导率。通过将测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量进行比较来确定阀的传导率图或函数。存储传导率校准图或函数以供在阀的操作期间使用。测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差可以被用于确定传导率图或函数。在操作期间，可以接收基于阀的期望的传导率的设定点角度阀位置。可以基于接收到的设定点角度阀位置以及测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置阀的实际角度阀位置。可以确定实际系统传导率以及系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差。可以基于阀的实际角度阀位置以及系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差，生成对系统中的故障的诊断指示。如果在低传导率阀中，实际角度阀位置相对较低并且实际系统传导率大于参考系统传导率，则诊断指示可以为低传导率阀的挡板密封件被磨损。如果在非密封阀中，实际角度阀位置相对较低并且实际系统传导率小于参考系统传导率，则诊断指示可以为沉积副产物已经被积聚在阀的阀壁和挡板中的至少一个上。相对较低的角度阀位置可以低于20度。如果在低传导率阀中，实际角度阀位置相对较高并且实际系统传导率小于参考系统传导率，则诊断指示可以为系统的导管中至少部分堵塞和系统中的泵劣化中的至少一个。如果在非密封阀中，实际角度阀位置相对较高并且实际系统传导率小于参考系统传导率，则诊断指示可以为系统的导管中至少部分堵塞和系统中的泵劣化中的至少一个。相对较高的角度阀位置可以大于50度。根据另一方面，提供了一种用于在使用阀的真空系统中提供诊断指示的方法。根据该方法，接收基于所述阀的期望的传导率的设定点角度阀位置。基于接收到设定点角度阀位置以及测量出的阀传导率与相对于角度阀位置的预定义的传导率度量之间的差来设置阀的实际角度阀位置。确定实际系统传导率以及系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差。基于阀的实际角度阀位置以及系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差，生成对系统中的故障的诊断指示。如果在低传导率阀中，实际角度阀位置相对较低并且实际系统传导率大于参考系统传导率，则诊断指示可以为低传导率阀的挡板密封件被磨损。如果在非密封阀中，实际角度阀位置相对较低并且实际系统传导率小于参考系统传导率，则诊断指示可以为沉积副产物已经被积聚在阀的阀壁和挡板中的至少一个上。相对较低的角度阀位置可以低于20度。如果在低传导率阀中，实际角度阀位置相对较高并且实际系统传导率小于参考系统传导率，则诊断指示可以为系统的导管中至少部分堵塞和系统中的泵劣化中的至少一个。如果在非密封阀中，实际角度阀位置相对较高并且实际系统传导率小于参考系统传导率，则诊断指示可以为系统的导管中至少部分堵塞和系统中的泵劣化中的至少一个。相对较高的角度阀位置可以大于50度。附图说明通过本公开的实施例的非限制性示例，参考所提到的多个附图，在下面的详细描述中进一步描述本公开，其中，贯穿附图的若干视图，相同的附图标记表示类似的部分。图1包括针对若干类似的阀的传导率相对于阀位置的曲线图。图2包括根据示例性实施例的处理系统的示意性框图。图3A包括根据示例性实施例的阀组件的示意图。图3B包括根据示例性实施例的图3A的阀组件的示意性侧视图。图4包括根据示例性实施例的针对挡板阀组件的传导率相对于轴位置的曲线图。图5包括对应于图4的曲线图的表格。图6包括示例性低传导率挡板阀中的传导率相对于挡板位置的曲线图，其示出了磨损的挡板密封件的情况。图7包括示例性非密封挡板阀中的传导率相对于挡板位置的曲线图，其示出了阀体壁或挡板上的沉积物的积聚情况。图8包括示例性低传导率挡板阀中的传导率相对于挡板位置的曲线图，其示出了泵送管线中的堵塞或泵劣化的情况。图9包括示例性非密封挡板阀中的传导率相对于挡板位置的曲线图，其示出了泵送管线中的堵塞或泵劣化的情况。具体实施方式本文描述的实施例提供了传导率相对于所命令的阀的阀间(valve-to-valve)可重复性，所命令的阀例如挡板、位置(无论所命令的位置是来源于外部还是来源于内部(例如在闭环压力控制期间))。实施例支持腔室匹配和复制精确(copy-exact)要求，这是因为每个阀根据被提供给阀的命令而提供相同性能。根据一些示例性实施例，用于校准阀的方法包括测量根据阀位置的阀的传导率，并且通过将测量出的阀传导率与相对于阀位置的传导率的预定义度量进行比较来确定阀的传导率校准图或函数。该方法还包括存储传导率图或函数以在阀的操作期间使用。流体传导率是流体如何有效地移动通过结构或物质的测度。在真空系统中，通过管道或导管的流体的传导率(C)由以下关系确定：其中，Q是通过导管的流体的总质量流量，P1是上游的压力，并且P2是下游的压力。典型地通过改变打开和关闭位置之间的阀开度来控制阀的传导率。阀性能典型地由制造商基于标称、最小和最大预期性能进行报告。然而，阀的实际传导率可以在不同阀之间变化很大。除了打开或关闭的程度之外，阀的许多特性会影响实际的传导率性能。例如，部件的机械公差和部件装配的变化可以显著地有助于一个阀相对于另一个阀的传导率的变化。虽然可以基于精确的测量规范来选择零件，并且可以定制组件以实现精确的公差，但是在生产环境中这样做是不切实际的。图1是针对若干类似阀的传导率相对于阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于校准真空系统中的第一阀的方法，所述方法包括：/n测量根据第二参考阀角度位置的第二参考阀的传导率，以确定传导率相对于角度阀位置的期望参考轮廓；/n测量根据角度阀位置的所述第一阀的传导率；/n通过将根据角度阀位置的所述第一阀的测量出的传导率与传导率相对于角度阀位置的期望参考轮廓进行比较，来确定所述第一阀的传导率图或函数；以及/n存储传导率校准图或函数以供在所述第一阀的操作期间使用。/n

【技术特征摘要】
20160510 US 62/333,989;20170428 US 15/581,8751.一种用于校准真空系统中的第一阀的方法，所述方法包括：
测量根据第二参考阀角度位置的第二参考阀的传导率，以确定传导率相对于角度阀位置的期望参考轮廓；
测量根据角度阀位置的所述第一阀的传导率；
通过将根据角度阀位置的所述第一阀的测量出的传导率与传导率相对于角度阀位置的期望参考轮廓进行比较，来确定所述第一阀的传导率图或函数；以及
存储传导率校准图或函数以供在所述第一阀的操作期间使用。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一阀的测量出的传导率与所述传导率相对于角度阀位置的期望参考轮廓之间的差被用于确定所述传导率图或函数。


3.根据权利要求2所述的方法，还包括，在操作期间，接收基于所述第一阀的期望的传导率的设定点角度阀位置；并且基于接收到的设定点角度阀位置以及所述第一阀的测量出的传导率与所述传导率相对于角度阀位置的期望参考轮廓之间的差，来设置所述第一阀的实际角度阀位置。


4.根据权利要求3所述的方法，还包括，确定实际系统传导率并且确定所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差。


5.根据权利要求4所述的方法，还包括，生成对所述系统中的故障的诊断指示，所述诊断指示基于所述第一阀的实际角度阀位置以及所述系统的实际系统传导率与参考系统传导率之间的差。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，如果在低传导率阀中，所述第一阀的实际角度阀位置相对较低并且所述实际系统传导率大于所述参考系统传导率，则所述诊断指示是所述低传导率阀的挡板密封件被磨损。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一阀的相对较低的角度阀位置低于20度。


8.根据权利要求5所述的方法，其中，如果在非密封阀中，所述第一阀的实际角度阀位置相对较低并且所述实际系统传导率小于所述参考系统传导率，则所述诊断指示是沉积副产物已经被积聚在所述第一阀的阀壁和挡板中的至少一个上。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一阀的相对较低的角度阀位置低于20度。


10.根据权利要求5所述的方法，其中，如果在低传导率阀中，所述第一阀的实际角度阀位置相对较高并且所述实际系统传导率小于所述参考系统传导率，则所述诊断指示为所述系统的导管中至少部分堵塞和所述系统中的泵劣化中的至少一个。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一阀的相对较高的角度阀位置大于50度。


12.根据权利要求5所述的方法，其中，如果在非密封阀中，所述第一阀的实际角度阀位置相对较高并...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·布莱恩·张伯伦，弗拉迪斯拉夫·达维德科维奇，斯科特·本尼迪克特，戈登·希尔，
申请(专利权)人：MKS仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US