堆積物狀態推定裝置、堆積物狀態推定方法及堆積物狀態推定系統的制作方法
【專利摘要】提供一種堆積物狀態推定裝置、堆積物狀態推定方法及堆積物狀態推定系統，其能夠推定隔膜的受壓面上所堆積的堆積物的狀態。根據未堆積有堆積物(PM)的初始狀態的隔膜(32)發生共振的初始電源頻率(rf1)和堆積有堆積物(PM)之后的隔膜(32)發生共振的電源頻率(rf2)，能夠推定堆積物(PM)的狀態，因此即使在隔膜(32)上僅堆積有一點點堆積物(PM)的不產生零點漂移的階段，也能夠推定堆積物(PM)的狀態。
【專利說明】
堆積物狀態推定裝置、堆積物狀態推定方法及堆積物狀態推定系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種堆積物狀態推定裝置、堆積物狀態推定方法及堆積物狀態推定系統，尤其，涉及一種將受到被測定流體的壓力而彎曲的傳感器隔膜(隔膜)的變化作為電容的變化來進行檢測的電容型壓力傳感器。
【背景技術】
[0002]以往，將受到被測定流體的壓力而彎曲的傳感器隔膜的變化作為電容的變化來進行檢測的電容型壓力傳感器為人們所知。例如，為了對半導體制造裝置等的薄膜形成工序中的真空狀態的壓力進行計測而利用電容型壓力傳感器，將用于計測該真空狀態的壓力的電容型壓力傳感器稱作隔膜真空計。
[0003]該隔膜真空計包括:具有被測定流體的導入部的殼體;受到設在該殼體的內部且穿過殼體的導入部被導入的被測定流體的壓力而彎曲的傳感器隔膜;將該傳感器隔膜彎曲時的變化作為電容的變化檢測出，并將該電容的變化轉換成電壓值而輸出的傳感器單元；對將該傳感器單元收納于內側的殼體進行覆蓋的傳感器箱(例如參見專利文獻I)。在此，所謂傳感器隔膜是指:通過在其表面受到穿過殼體的導入部被導入的被測定流體的壓力而彎曲變形的隔膜。
[0004]在這種隔膜真空計中，在傳感器隔膜的表面上堆積與工序對象的薄膜相同的物質及其副產物等。以下，將堆積于傳感器隔膜的表面上的物質稱作“堆積物”。一旦該堆積物堆積于隔膜的表面上，根據堆積物的狀態就會產生壓縮應力或拉伸應力等內部應力。
[0005]隨著該應力的產生，與被測定流體接觸的一側的傳感器隔膜的面被拉伸或被壓縮，傳感器隔膜的厚度方向上的力的平衡將失去。由此，傳感器隔膜的被測定流體一側的面將會彎曲成凸狀或凹狀。
[0006]這樣，如果由于堆積物附著于傳感器隔膜上而使該傳感器隔膜彎曲的話，實際上，即使在傳感器隔膜的被測定流體一側的面及與被測定流體側相反一側的面這兩側沒有壓力差的狀態下，也會檢測到有壓力差，由此產生零點誤差。這種現象稱為零點漂移。一旦發生零點漂移，利用隔膜真空計進行的壓力測定就會產生誤差，將不得不更換該隔膜真空計(例如參見專利文獻2。)。
[0007]現有技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻I日本特開2014-1265021號公報
[0010]專利文獻2日本特開2014-109484號公報
【發明內容】
[0011]發明要解決的課題
[0012]可是，傳感器隔膜的被測定流體一側的面是否堆積有堆積物是通過將隔膜真空計分解并調查該傳感器隔膜的表面，或根據零點漂移進行推測來判斷的。
[0013]但是，在通過對隔膜真空計的分解調查來判斷傳感器隔膜的表面是否堆積有堆積物的情況下，將產生伴隨分解作業的勞力及時間。另外，存在以下問題:在通過分解調查判斷為堆積有堆積物的情況下，不論堆積物的狀態如何，都必須將隔膜真空計更換成新的產品O
[0014]另外，由規定的推定裝置根據零點漂移自動地對傳感器隔膜的表面是否堆積有堆積物進行判斷的情況下，實際上如果不是零點漂移發生之后的話，則無法判斷有無堆積物。
[0015]在此，在傳感器隔膜的表面僅附著了一點點堆積物的程度的階段中，內部應力為極小的狀態，在該階段中，利用隔膜真空計進行的被測定流體的壓力測定不會產生誤差。因此，存在以下問題:如果不是因較多堆積物的附著而使傳感器隔膜彎曲這樣的發生零點漂移的程度的狀態的話，就無法判斷傳感器隔膜的表面是否附著了堆積物。
[0016]本發明是為了解決這種問題而做出的，其目的在于，提供能夠對堆積在隔膜上的堆積物的狀態進行推定的堆積物狀態推定裝置、堆積物狀態推定方法及堆積物狀態推定系統。
[0017]用于解決課題的手段
[0018]為了達成該目的，本發明是對堆積在壓力傳感器單元(30)的隔膜(32)上的堆積物(PM)的狀態進行推定的堆積物狀態推定裝置，所述壓力傳感器單元(30)包括:所述隔膜(32);與該隔膜(32)相對地配置的傳感器基座(33);形成在所述隔膜(32)上的可動電極(3213、32(:);形成在所述傳感器基座(33)上的與所述可動電極(3213、32(3)相對的固定電極(3313、330);用于在所述可動電極(3213、32(3)與所述固定電極(3313、33(3)之間施加交流電源的電壓的端子(35、36、41、45、46、)；以及將與通過所述可動電極(3213、32(3)和所述固定電極(33b、33c)而形成的電容相對應的信號(Su)輸出的輸出電路，所述堆積物狀態推定裝置包括:電源頻率變更部(210)，其對施加于所述端子(35、36、41、45、46)的所述交流電源的電源頻率進行變更;檢測部(220)，其在對施加于所述端子(35、36、41、45、46)的所述交流電源的電源頻率進行了變更時，檢測所述隔膜(32)發生共振的所述電源頻率(rf2);初始狀態存儲部(230)，其對在所述隔膜(32)上未堆積有所述堆積物(PM)的初始狀態下所述隔膜(32)發生共振的初始電源頻率(rf!)進行存儲；以及推定部(250)，其根據由所述檢測部(220)檢測出的所述電源頻率(rf2)和存儲于所述初始狀態存儲部(230)的所述初始電源頻率(rfl)，來推定堆積在所述隔膜(32)上的所述堆積物(PM)的狀態。
[0019]在本發明中，所述堆積物狀態推定裝置(200)還包括輸出部(260)，該輸出部(260)將表示所述堆積物(PM)的狀態的信息(Se I?Se3)向外部輸出。
[0020]在本發明中，所述推定部(250)具有和所述電源頻率(rf2)與所述初始電源頻率(rf!)之差(rfA )進行比較的多個閾值(thAl?thA3)，通過將所述差(rfA)與所述多個閾值(thA I?thA 3)進行比較，來對劃分為多個階段的等級的所述堆積物(PM)的狀態進行推定。
[0021]本發明涉及一種堆積物狀態推定方法，其對堆積于壓力傳感器單元(30)的隔膜(32)上的堆積物(PM)的狀態進行推定，所述壓力傳感器單元(30)具備:隔膜(32);與該隔膜(32)相對地配置的傳感器基座(33);形成在所述隔膜(32)上的可動電極(32b、32c);形成在所述傳感器基座(33)上且與所述可動電極(32b、32c)相對的固定電極(33b、33c);用于在所述可動電極(32b、32c)與所述固定電極(33b、33c)之間施加交流電源的電壓的端子(35、36、41、45、46);以及將與通過所述可動電極(3215、32(3)和所述固定電極(3313、33(3)而形成的電容相對應的信號(Su)輸出的輸出電路，所述堆積物狀態推定方法具有以下步驟:電源頻率變更步驟，由電源頻率變更部(210)對施加于所述端子(35、36、41、45、46)的所述交流電源的電源頻率進行變更;檢測步驟，在對施加于所述端子(35、36、41、45、46)的所述交流電源的電源頻率進行了變更時，由檢測部(220)對所述隔膜(32)發生共振的所述電源頻率(rf2)進行檢測;推定步驟，根據存儲于初始狀態存儲部(230)的在所述隔膜(32)上未堆積有所述堆積物(PM)的初始狀態下所述隔膜(32)發生共振的初始電源頻率(rfl)和由所述檢測部(220)檢測出的所述電源頻率(rf2)，利用推定部(250)對堆積在所述隔膜(32)上的所述堆積物(PM)的狀態進行推定。
[0022]在本發明中，堆積物狀態推定系統(I)包括:壓力傳感器單元(30)，其具備:隔膜(32)、與該隔膜(32)相對地配置的傳感器基座(33)、形成在所述隔膜(32)上的可動電極(3213、32(:)、形成在所述傳感器基座(33)上且與所述可動電極(3213、32(3)相對的固定電極(3313、330)、用于在所述可動電極(3213、32(3)和所述固定電極(3313、33(3)之間施加交流電源的電壓的端子(35、36、41、45、46)、以及將與通過所述可動電極(3213、32(3)和所述固定電極(33b、33c)而形成的電容的相對應的信號(Su)輸出的輸出電路；電源頻率變更部(210)，其對施加于所述端子(35、36、41、45、46)的所述交流電源的電源頻率進行變更;檢測部(220)，其在變更了施加于所述端子(35、36、41、45、46)的所述交流電源的電源頻率時，對所述隔膜(32)發生共振的所述電源頻率(rf2)進行檢測；初始狀態存儲部(230)，其對在所述隔膜
(32)上未堆積有所述堆積物(PM)的初始狀態下所述隔膜(32)發生共振的初始電源頻率(rfl)進行存儲；以及推定部(250)，其根據由所述檢測部(220)檢測出的所述電源頻率(rf2)和存儲于所述初始狀態存儲部(230)的所述初始電源頻率(rf!)，來推定堆積在所述隔膜(32)上的所述堆積物(PM)的狀態。
[0023]發明的效果
[0024]根據本發明，因為能夠基于未堆積有堆積物(PM)的初始狀態的隔膜(32)共振的初始電源頻率(rf!)和堆積了堆積物(PM)的后的隔膜(32)共振的電源頻率(rf2)來對堆積物(PM)的狀態進行推定，所以即使在隔膜(32)上僅堆積有一點點堆積物(PM)那樣的沒有產生零點漂移的階段，也能夠推定堆積物(PM)的狀態。
[0025]根據本發明，能夠根據電源頻率(rf2)與所述初始電源頻率(rfl)之差(rfA)和多個閾值(th Al?thA 3)，來推定等級劃分為多個階段的堆積物(PM)的狀態，所以能夠使操作人員識別自初始階段開始的堆積物(PM)的狀態。
【附圖說明】
[0026]圖1是示出本實施方式中的堆積物狀態推定系統的整體結構的框圖。
[0027]圖2是示出本實施方式中的電容型壓力傳感器(隔膜真空計)的要部的縱向截面圖。
[0028]圖3是示出本實施方式中的傳感器單元的傳感器隔膜的受壓面上堆積有堆積物的狀態的立體圖。
[0029]圖4是示出在本實施方式中，堆積物被堆積之前的傳感器隔膜共振時的電源頻率與堆積了堆積物之后的傳感器隔膜共振時的電源頻率之差的圖。
[0030]圖5是示出將本實施方式中的閾值與堆積物的狀態(進行程度)對應起來的圖表。
[0031]圖6是示出將本實施方式中的初始電源頻率預先存儲的處理程序的流程圖。
[0032]圖7是示出對本實施方式中的堆積物的狀態進行推定的處理程序的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]以下，一邊參照附圖一邊對本發明的實施方式進行說明，但在此之前先對本申請發明的原理進行說明。
[0034]< 原理 >
[0035]本申請發明著眼于:在半導體制造裝置的工序中所使用的電容型壓力傳感器的壓力傳感器單元的隔膜的受壓面上堆積有堆積物的情況下，與該堆積物的量相應地，隔膜的楊氏模量(縱向彈性系數)外觀上發生變化，隔膜的固有頻率產生變化。
[0036]因此，本申請發明的特征在于:在對包括隔膜；與該隔膜相對地配置的傳感器基座;形成在隔膜上的可動電極;形成在傳感器基座上且與可動電極相對的固定電極；用于在可動電極與固定電極之間施加交流電源的電壓的端子;輸出與由可動電極和固定電極形成的電容相對應的信號的輸出電路的壓力傳感器單元的隔膜上所堆積的堆積物的狀態進行推定時，對施加于端子上的交流電源的電源頻率進行變更，在變更施加于端子的交流電源的電源頻率時，檢測隔膜發生共振的電源頻率，根據在隔膜上未堆積有堆積物的初始狀態下隔膜發生共振的初始電源頻率和所檢測出的電源頻率之差，來推定隔膜上所堆積的堆積物的狀態。
[0037]<堆積物狀態推定系統的整體結構>
[0038]如圖1所示，堆積物狀態推定系統I包括隔膜真空計100和推定裝置200，該推定裝置200對設在該隔膜真空計100內部的壓力傳感器單元30的傳感器隔膜(后述)上所堆積的堆積物的狀態(進行程度)進行推定。
[0039]<隔膜真空計的結構>
[0040]該隔膜真空計100包括:殼體10;容納于殼體10內的基座板20;同樣容納于殼體10內且與基座板20的上表面接合的壓力傳感器單元30;直接安裝在殼體10上且將殼體10內外導通連接的2個電極引線部40。
[0041]殼體10包括下殼體11、上殼體12及蓋13。此外，下殼體11、上殼體12及蓋13由作為耐腐蝕性金屬的絡鎳鐵合金(Incone I)構成，分別通過焊接而接合。
[0042]下殼體11具有直徑不同的圓筒體的大直徑部Ila和小直徑部Ilb連結而成的形狀。大直徑部Ila具有與支承隔膜50的下表面接合的接合部，小直徑部Ilb構成供被測定流體流入的導入部10A。
[0043]上殼體12具有大致圓筒體形狀，借助蓋13、支承隔膜50、基座板20及壓力傳感器單元30在殼體10內形成獨立的真空的基準真空室10B。此外，基準真空室1B內具備所謂的吸氣劑(未圖示)的氣體吸附物質，以維持室內的真空度。
[0044]另外，在上殼體12的內周面上的支承隔膜50的附近突出形成有擋塊12a。此外，該擋塊12a起到限制基座板20因被測定流體的壓力急劇上升而過度地位移的作用。
[0045]另外，蓋13由圓形的板構成，蓋13的規定位置上形成有電極引線穿插孔13a。蓋13的電極引線穿插孔13a中，借助氣密封接件60埋入有電極引線部40，利用氣密封接件60確保了埋入有電極引線部40部分的密封性。
[0046]基座板20由第I板構件21和第2板構件22構成。該基座板20被殼體10的內周面間隔開，僅借助支承隔膜50而被支承在殼體10上。
[0047]支承隔膜50由具有與殼體10的形狀配合的外形形狀的鉻鎳鐵合金的薄板而形成。該支承隔膜50在被夾在第I板構件21與第2板構件22之間的狀態下，其外周部(周邊部)被夾在上述上殼體11與下殼體12的緣部并通過焊接等而接合。
[0048]此外，支承隔膜50的厚度在例如本實施方式的情況下，為數十微米，是比各板構件
21、22充分薄的厚度。另外，在基座板20(21、22)及支承隔膜50的中央部分形成有用于將被測定流體導入至壓力傳感器單元30的導入孔50a。
[0049]第I板構件21及第2板構件22由氧化鋁的單晶體即藍寶石構成，第I板構件21在離開殼體10的內表面的狀態下與支承隔膜50的下表面接合，第2板構件22在離開殼體10的內表面的狀態下與支承隔膜50的上表面接合。
[0050]此外，第I板構件21及第2板構件22形成相對于支承隔膜50的厚度、如上所述的充分的厚度，且具有將支承隔膜50夾成三明治狀的結構。由此，防止了因支承隔膜50與基座板20的熱膨脹系數不同所產生的熱應力而引起該部分翹曲。
[0051]另外，在第2板構件22的上表面借助氧化鋁基的接合材料接合有用氧化鋁的單晶體即藍寶石做成的俯視呈矩形狀的壓力傳感器單元30。
[0052]壓力傳感器單元30以俯視有Icm見方以下的大小，具有:由在四邊形型的中央部形成有貫通孔的薄板構成的隔板31;與隔板31接合的由硅構成的傳感器隔膜32;以與傳感器隔膜32相對配置的狀態接合的傳感器基座33。
[0053]傳感器基座33由與隔板31同樣的四角形型的薄板構成，具有與該隔板31同樣的大小。另外，傳感器基座33在其中央部分形成有俯視呈矩形狀的凹部33a。
[0054]作為傳感器隔膜32與傳感器基座33接合的結果，凹部33a形成為電容室30A。該電容室30A及基準真空室1B借助穿設于傳感器基座33的適當位置的未圖示的連通孔一起保持相同的真空度。
[0055]此外，隔板31、傳感器隔膜32及傳感器基座33通過所謂的直接接合而相互接合，構成一體化的壓力傳感器單元30。作為該壓力傳感器單元30的構成要素的傳感器隔膜32相當于本發明中所說的隔膜。
[0056]壓力傳感器單元30的電容室30A中形成有在傳感器基座33的凹部33a的底面用金或鉑等導體做的固定電極33b、33c。在與該固定電極33b、33c相對的傳感器隔膜32的表面上形成有用金或鉑等導體做的可動電極32b、32c。
[0057]另外，在壓力傳感器單元30的上表面形成有由金或鈾構成的接觸墊35、36，固定電極33b、33c與可動電極32b、32c通過接觸墊35、36以及未圖示的接線連接。
[0058]電極引線部40合計設有4個，分別包括電極引腳41和金屬制的屏蔽殼42。屏蔽殼42在其內部借助由玻璃等絕緣性材料構成的氣密封接件43埋設有電極引腳41的中央部分，保持電極引腳41的兩端部間的氣密狀態。
[0059]電極引腳41的一端露出于殼體10的外部。2個電極引腳41的一端連接有輸出電路30p，該輸出電路30p將傳感器隔膜32彎曲且由固定電極33b、33c和可動電極32b、32c構成的電容器的電容值(電容)變化時的與該電容值對應的傳感器輸出信號Su輸出。另外，剩余的2個電極引腳41的一端與推定裝置200的電源頻率變更部210連接。
[0060]此外，在屏蔽殼42與蓋13之間也夾有如上所述的氣密封接件60。另外，電極引腳41的另一端連接有具有導電性的接觸彈簧45、46的一端。接觸彈簧45、46的另一端與接觸墊35、36機械性地電連接。
[0061]接觸彈簧45、46具有充分程度的柔軟性，該柔軟性使得即使因突然從導入部1A流入被測定流體而產生的急劇的壓力上升導致支承隔膜50發生若干位移，接觸彈簧45、46的作用力也不會對壓力傳感器單元30的測定精度造成影響。
[0062]在該隔膜真空計100中，在壓力傳感器單元30的傳感器隔膜32和導入部1A之間、導入部1A中的被測定流體的出口處，相對配置有由鉻鎳鐵合金構成的第I擋板71 i和由鉻鎳鐵合金構成的第2擋板72。
[0063]第I擋板71做成圓板狀，僅在該板面的中央部形成有作為被測定流體的導通路(流路)的開口 71a。
[0064]第2擋板72也做成圓板狀，在該板面的周邊部作為被測定流體的導通路(流路)形成有開口 72a。此外，第2擋板72形成有比第I擋板71稍大的直徑。
[0065]第I擋板71的板面及第2擋板72的板面相對于被測定流體的通過方向F以正交的狀態相對配置。即，在隔膜真空計100中，將第I及第2擋板71、72做成2層格局的結構，將第I擋板71配置在被測定流體的通過方向F的上游側，將第2擋板72配置在被測定流體的通過方向F的下游側。
[0066]<推定裝置的構成>
[0067]推定裝置200包括:電源頻率變更部210、共振點檢測部220、初始狀態存儲部230、比較部240、進行程度推定部250及信號輸出部260。
[0068]該推定裝置200通過在由CPU(Central Processing Unit中央處理單元)、存儲器、接口等構成的計算機(硬件)中安裝計算機程序(軟件)來實現，該推定裝置200的各部分的功能通過計算機的各種硬件資源和計算機程序協作來實現。
[0069]電源頻率變更部210對施加在壓力傳感器單元30中的傳感器基座33的固定電極33b、33c與傳感器隔膜32的可動電極32b、32c之間的電源電壓的電源頻率逐漸地進行變更。
[0070]具體地，電源頻率變更部210通過壓力傳感器單元30使該電源電壓的電源頻率以例如數[Hz]的單位從對傳感器隔膜32未彎曲的狀態的所謂O點進行測定時的電源電壓的基準頻率f [Hz ]向低頻帶或高頻帶逐漸地變更。
[0071]共振點檢測部220在使施加在壓力傳感器單元30的固定電極33b、33c與傳感器隔膜32的可動電極32b、32c之間的電源電壓的電源頻率變更時，檢測出傳感器隔膜32共振時的電源頻率作為共振點，并將用于判別隔膜32的振動是否共振的閾值thfl保持于內部存儲器。
[0072]共振點檢測部220在根據電源頻率的變更依次得到的傳感器輸出信號Su的值與其前一個值的變化量大于規定的閾值thfl的情況下，判別為傳感器隔膜32共振了，將得到該傳感器輸出信號Su時的電源頻率作為傳感器隔膜32的共振點輸出。
[0073]初始狀態存儲部230將由共振點檢測部220提供的初始狀態的隔膜32的電源頻率rf!進行存儲。另外，初始狀態存儲部230根據來自比較部240的要求，將初始狀態的傳感器隔膜32共振時的電源頻率rfl輸出給比較部240。
[0074]比較部240—旦從共振點檢測部220接收到經過任意的累積使用時間之后的傳感器隔膜32共振時的電源頻率rf2，就向初始狀態存儲部260要求接收初始狀態的隔膜32的電源頻率rf I，計算出電源頻率rf 1、rf 2之間的差rf Δ。該差rf Δ是電源頻率rf I與電源頻率rf2的頻率差。比較部240將該計算出的差rf Δ輸出給進行程度推定部250。
[0075]進行程度推定部250根據由比較部240所提供的差rfA，來推定堆積在傳感器隔膜32的受壓面32a上的堆積物PM的堆積程度(以下，將這稱作“狀態”。)。具體地，進行程度推定部250為了推定堆積物PM的狀態，將如圖5所示的表Tl存儲于內部存儲器。
[0076]表Tl是與由比較部240所提供的差rf Δ進行比較的多個閾值thA I?thA3(thA I<thA 2<thA 3)、表示與該閾值thA I?thA 3相對應的堆積物PM的狀態的進行程度(20%、50%、80% )、及表示該進行程度的信息Sel?Se3所分別關聯的表。閾值th Δ I?th Δ3和堆積物PM的進行程度(20%、50%、80%)的關系可以預先通過實驗或計算求出并設定。
[0077]因此，進行程度推定部250將差rfA與閾值thAI?thA 3進行比較，根據進行程度表Tl，將意味著傳感器隔膜32上所成膜的堆積物PM的進行程度的堆積信息Sel?Se3讀出，將該堆積信息Se I?Se3輸出給信號輸出部260。
[0078]信號輸出部260將由進行程度推定部250所提供的堆積信息Sel?Se3輸出給外部的通知裝置(未圖示)。通知裝置根據堆積信息Sel?Se3，向隔膜真空計100的用戶進行某些通知。在此，作為通知裝置，例如為警告聲音產生單元或警告燈點燈單元。但并不限于此，只要是能夠將壓力傳感器單元30的傳感器隔膜32的堆積物PM的進行程度的推定結果通知用戶即可，也可以是其他各種方法。
[0079]<堆積物狀態推定動作>
[0080]接著，雖然對通過推定裝置200來推定堆積在壓力傳感器單元30的傳感器隔膜32的受壓面上的堆積物的狀態的堆積物狀態推定動作進行說明，但在此之前先對傳感器隔膜32的受壓面上形成有堆積物的狀態進行簡單的說明。
[0081]圖3是將圖1的壓力傳感器單元30的傳感器隔膜32及傳感器基座33上下顛倒地表達的放大圖。被測定流體借助第I擋板71的開口71a、第2擋板72的開口 72a及導入孔50A被從殼體10的導入部1A導入，與此相應地，堆積物PM在壓力傳感器單元30的隔膜32的表面形成于受到被測定流體的壓力的受壓面32a上。
[0082]隨著被測定流體從導入孔50A被導入的時間的經過，該堆積物PM的量逐漸地變多。如果堆積在傳感器隔膜32的受壓面32a上的堆積物PM的量變多，則因為彎矩將變大，所以傳感器隔膜32將會彎曲。在通過推定裝置200對該傳感器隔膜32的受壓面32a上所形成的堆積物PM的狀態進行推定的時候，將初始值存儲階段和堆積物狀態推定階段分開說明。
[0083]《初始值存儲階段》
[0084]初始值存儲階段是將處于堆積物PM堆積之前的初始狀態的傳感器隔膜32共振時的電源頻率rfl(以下，將這稱作“初始電源頻率rfl”。)預先存儲好的階段。
[0085]如圖6所示，最初，推定裝置200的電源頻率變更部210向處于堆積物PM被堆積之前的初始狀態的傳感器隔膜32的可動電極32b、32c與壓力傳感器單元30中的傳感器基座33的固定電極33b、33c之間施加電源電壓，將該電源電壓的電源頻率從基準頻率f [Hz ]逐漸地進行變更(步驟SP1)。
[0086]這樣，利用電源電壓的電源頻率的變動，假如傳感器隔膜32的振動的頻率與傳感器隔膜32的固有頻率一致，則該傳感器隔膜32將會共振。
[0087]此時，由于傳感器隔膜32的共振，來自壓力傳感器單元30的輸出電路30p的傳感器輸出信號Su將急劇增大。在該傳感器輸出信號Su的變化率大于閾值thf I的情況下，共振點檢測部220對堆積物PM被堆積之前的初始狀態的傳感器隔膜3 2共振時的初始電源頻率rf I進行檢測(步驟SP2)。
[0088]共振點檢測部220將堆積物PM被堆積之前的初始狀態的傳感器隔膜32的初始電源頻率rfl輸出給初始狀態存儲部230，將該初始電源頻率rfl存儲至該初始狀態存儲部230作為初始值(步驟SP3)。
[0089]《堆積物狀態推定階段》
[0090]堆積物狀態推定階段是，在上述初始值存儲階段之后，在半導體制造裝置的工序中隔膜真空計100任意的累積使用時間經過后的任意時間點，對被堆積在傳感器隔膜32的受壓面32a上的堆積物PM的狀態(進行程度)進行推定的階段。
[0091]如圖7所示，電源頻率變更部210將施加于傳感器隔膜32的可動電極32b、32c與壓力傳感器單元30的固定電極33b、33c之間的電源電壓的電源頻率從基準頻率f [Hz]逐漸地變更(步驟SPll )。
[0092]在此，傳感器隔膜32雖然原本具有固有頻率，但如果在半導體制造裝置的過程中受壓面32a上形成有堆積物PM，則與該堆積物PM的量相應地楊氏模量將明顯發生變化，因而固有頻率將會變化。一旦堆積有堆積物PM，則傳感器隔膜32的固有頻率就會從堆積物PM被形成之前的初始狀態的傳感器隔膜32的固有頻率偏移到正側或負側。而且，隨著堆積物PM的堆積量增大，傳感器隔膜32的固有頻率具有越來越偏離初始狀態的傳感器隔膜32的固有頻率的特性。
[0093]共振點檢測部220用與上述的初始值存儲階段相同的方法，在堆積物PM被形成之后的傳感器隔膜32的傳感器輸出信號Su的變化量大于閾值thfl的情況下，對得到該傳感器輸出信號Su時的電源頻率rf2進行檢測，作為堆積物PM被形成之后的傳感器隔膜32的第2共振點，將該電源頻率rf2輸出給比較部240(步驟SP12)。
[0094]比較部240計算出堆積物PM被堆積之前的初始電源頻率rfI與堆積物PM被形成之后的電源頻率rf 2之差rf △，將它輸出給進行程度推定部250 (步驟SPl 3)。
[0095]進行程度推定部250在判斷差rf Δ大于閾值thA 3的情況下(步驟SP14:是)，推定傳感器隔膜32的受壓面32a上所形成的堆積物PM的進行程度為80%，將意味著該推定結果的信息Se3從信號輸出部260輸出給外部的通知裝置(未圖示)(步驟SP15)。
[0096]由此，通知裝置通過將意味著與信息Se3相應的緊急性的大音量的警告音輸出，或者、使意味著緊急性的紅色的警告燈點燈，向操作人員通知，傳感器隔膜32的受壓面32a上所堆積的堆積物PM的進行程度為80%，隔膜真空計100的更換時期迫近了。
[0097]另一方面，進行程度推定部250在判斷差rfA不大于閾值thA3(步驟SP14:否)，且差rf △大于閾值thA 2的情況下(步驟SP16:是)，推定傳感器隔膜32的受壓面32a上所堆積的堆積物PM的進行程度為50%，將意味著該推定結果的信息Se2從信號輸出部260輸出給外部的通知裝置(未圖示)(步驟SP17)。
[0098]由此，通知裝置通過將與信息Se2相應的中音量的警告音輸出或使黃色的警告燈點燈，來向操作人員通知，傳感器隔膜32的受壓面32a上所堆積的堆積物PM的進行程度為50%，隔膜真空計100的更換時期正在靠近。
[0099]而且，進行程度推定部250在判斷差rfA不大于閾值thA2(步驟SP16:否)，且差rfA大于閾值th Al的情況下(步驟SP18:是)，推定傳感器隔膜32的受壓面32a上所堆積的堆積物PM的進行程度為20%，并將意味著該推定結果的信息Sel從信號輸出部260輸出給外部的通知裝置(未圖示)(步驟SP19)。
[0100]由此，通知裝置通過將與信息Sel相應的小音量的警告音輸出或使藍色的警告燈點燈，來向操作人員通知，傳感器隔膜32的受壓面32a上所堆積的堆積物PM的進行程度為20%，至更換時期還留有充分的時間，可以就這樣繼續使用。
[0101 ] 此外，進行程度推定部250可以對內部存儲器中存儲的閾值th Δ I?th Δ 3 (th Δ I<thA2<thA 3)的值進行任意變更。由此，推定裝置200只要根據隔膜真空計100所使用的環境對閾值th Al?thA 3的值進行變更，就能夠根據與該環境相適應的堆積物PM的進行程度，讓警告音或警告燈點燈并通知操作人員。
[0102]<効果>
[0103]堆積物狀態推定系統I的推定裝置200利用以下的特性:與堆積物PM被形成之前的初始狀態的傳感器隔膜32相比，即使僅形成有一點點堆積物PM之后的傳感器隔膜32的固有頻率也將產生變化。
[0104]即，因為在形成堆積物PM之前的初始狀態的初始電源頻率rfl和形成有堆積物PM之后的電源頻率rf2之間存在差rf △，所以即使形成于傳感器隔膜32的受壓面32a的堆積物PM的量僅為一點點，推定裝置200也能夠根據該差rf Δ來推定堆積物PM的狀態(進行程度)。
[0105]這樣，因為能夠從早期階段開始推定形成在傳感器隔膜32的受壓面32a上的堆積物PM的狀態，所以操作人員能夠對隔膜真空計100的更換時期進行適當的管理，可以使半導體制造裝置的故障停機時間最優化。
[0106]另外，操作人員通過從早期階段開始對形成于傳感器隔膜32的受壓面32a上的堆積物PM的狀態進行認識，能夠防止在隔膜真空計100的傳感器隔膜32上形成有大量堆積物PM而產生零點漂移的狀態下進行壓力的測定，能夠減少輸出包含誤差的壓力測定結果這樣的風險。
[0107]<其他實施方式>
[0108]此外，在上述實施方式中，說明了根據表Tl來推定堆積在傳感器隔膜32上的堆積物PM的狀態(進行程度)的情形，但本發明并不限于此，也可以根據差rfA的大小通過計算來推定堆積物PM的進行程度。
[0109]而且，在上述實施方式中，說明了將隔膜真空計(電容型壓力傳感器)100作為對象來進行配置的情形，但本發明并不限于此，也可以將采用了隔膜的半導體壓電電阻擴散壓力傳感器作為對象。
[0110]而且，在上述實施方式中，說明了將隔膜真空計(電容型壓力傳感器)100用于半導體制造裝置的工序的情形，但本發明并不限于此，也可以用于冷凍干燥裝置、真空栗評價裝置等其他各種使用環境中。在這種情況下，只要設定適應使用環境的閾值th △ I?th △ 3BP可。
[0111]符號說明
[0112]I……堆積物狀態推定系統，10……殼體，1A……導入部，1B……基準真空室，11……下殼體，12……上殼體，13……蓋，20……基座板，30……壓力傳感器單元，30A……電容室，30p……輸出電路，31……隔板，32……傳感器隔膜(隔膜)，32a……受壓面，32b、32c……可動電極，33……傳感器基座，33b、33c……固定電極，35、36……接觸墊，40……電極引線部，41……電極引腳，42……屏蔽殼，43、60……氣密封接件，45、46……接觸彈簧，50……支承隔膜，71……第I擋板，72……第2擋板，100……隔膜真空計，200……推定裝置，210……電源頻率變更部，220……共振點檢測部，230……初始狀態存儲部，240……比較部，250……狀態推定部(推定部)，260……信號輸出部(輸出部)，PM……堆積物。
【主權項】
1.一種堆積物狀態推定裝置，其是對堆積在壓力傳感器單元的隔膜上的堆積物的狀態進行推定的堆積物狀態推定裝置，所述壓力傳感器單元包括:所述隔膜;與該隔膜相對地配置的傳感器基座;形成在所述隔膜上的可動電極;形成在所述傳感器基座上且與所述可動電極相對的固定電極;用于在所述可動電極與所述固定電極之間施加交流電源的電壓的端子；以及將與通過所述可動電極和所述固定電極而形成的電容相對應的信號輸出的輸出電路，所述堆積物狀態推定裝置的特征在于，包括: 電源頻率變更部，其對施加于所述端子上的所述交流電源的電源頻率進行變更； 檢測部，其在變更了施加于所述端子的所述交流電源的電源頻率時，對所述隔膜發生共振的所述電源頻率進行檢測； 初始狀態存儲部，其對在所述隔膜上未堆積有所述堆積物的初始狀態下所述隔膜發生共振的初始電源頻率進行存儲；以及 推定部，其根據由所述檢測部檢測出的所述電源頻率和存儲于所述初始狀態存儲部的所述初始電源頻率，來推定堆積在所述隔膜上的所述堆積物的狀態。2.根據權利要求1所述的堆積物狀態推定裝置，其特征在于， 所述堆積物狀態推定裝置還包括輸出部，所述輸出部將表示所述堆積物的狀態的信息向外部輸出。3.根據權利要求1所述的堆積物狀態推定裝置，其特征在于， 所述推定部具有和所述電源頻率與所述初始電源頻率之差進行比較的多個閾值，通過對所述差與所述多個閾值進行比較，來推定劃分為多個階段的等級的所述堆積物的狀態。4.一種堆積物狀態推定方法，其是對堆積在壓力傳感器單元的隔膜上的堆積物的狀態進行推定的堆積物狀態推定裝置，所述壓力傳感器單元包括:所述隔膜;與該隔膜相對地配置的傳感器基座;形成在所述隔膜上的可動電極;形成在所述傳感器基座上且與所述可動電極相對的固定電極;用于在所述可動電極與所述固定電極之間施加交流電源的電壓的端子；以及將與通過所述可動電極和所述固定電極而形成的電容相對應的信號輸出的輸出電路，所述堆積物狀態推定方法的特征在于，具有以下步驟: 電源頻率變更步驟，利用電源頻率變更部對施加于所述端子上的所述交流電源的電源頻率進行變更； 檢測步驟，在變更了施加于所述端子的所述交流電源的電源頻率時，利用檢測部對所述隔膜發生共振的所述電源頻率進行檢測； 推定步驟，根據存儲于初始狀態存儲部的在所述隔膜上未堆積有所述堆積物的初始狀態下所述隔膜發生共振的初始電源頻率和由所述檢測部檢測出的所述電源頻率，利用推定部來推定堆積在所述隔膜上的所述堆積物的狀態。5.一種堆積物狀態推定系統，其特征在于，包括: 壓力傳感器單元，具備:隔膜、與該隔膜相對地配置的傳感器基座、形成在所述隔膜上的可動電極、形成在所述傳感器基座上且與所述可動電極相對的固定電極、用于在所述可動電極和所述固定電極之間施加交流電源的電壓的端子、以及將與通過所述可動電極和所述固定電極而形成的電容的相對應的信號輸出的輸出電路； 電源頻率變更部，其對施加于所述端子的所述交流電源的電源頻率進行變更； 檢測部，其在變更了施加于所述端子的所述交流電源的電源頻率時，對所述隔膜發生共振的所述電源頻率進行檢測； 初始狀態存儲部，其對在所述隔膜上未堆積有所述堆積物的初始狀態下所述隔膜發生共振的初始電源頻率進行存儲；以及 推定部，其根據由所述檢測部檢測出的所述電源頻率和存儲于所述初始狀態存儲部的所述初始電源頻率，來推定堆積在所述隔膜上的所述堆積物的狀態。
【文檔編號】G01L19/06GK106017776SQ201610164516
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月22日
【發明人】櫪木偉伸, 石原卓也
【申請人】阿自倍爾株式會社