DE102021002577A1

DE102021002577A1 - Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung und Vakuumventil mit Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021002577A1
Application number: DE102021002577.6A
Authority: DE
Inventors: Arthur Büchel; Adrian Weitnauer
Original assignee: VAT Holding AG
Current assignee: VAT Holding AG
Priority date: 2021-05-18
Filing date: 2021-05-18
Publication date: 2022-11-24
Also published as: TW202307607A; CN115370768A; JP2022177825A; KR20220156449A; US20220375732A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) zur Verwendung mit einem Vakuumventil zum Verschließen und Öffnen einer Ventilöffnung eines Vakuumkammersystems, aufweisend ein Erdungsband (42) aus einem leitenden Material zur Ableitung an dem Vakuumventil auftretender elektrischer Ladungen, wobei das Erdungsband ein erstes Ende (41) und ein zweites Ende (43) aufweist und zur Erdung des Vakuumventils dazu ausgestaltet ist, an dem ersten Ende mit einem Ventilverschluss des Vakuumventils verbunden zu werden, und an dem zweiten Ende mit einem Bauteil des Vakuumkammersystems verbunden zu werden, wobei die Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung eine Korrekturimpedanz aufweist, wobei das Erdungsband mit der Korrekturimpedanz gekoppelt ist, sodass ein Schwingkreis entsteht, der das Erdungsband und die Korrekturimpedanz umfasst, und die Korrekturimpedanz ein erstes Element zur Verschiebung einer Resonanzfrequenz des Schwingkreises und/oder ein zweites Element zur Verringerung einer Güte des Schwingkreises aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Vakuumventil und ein Vakuumkammersystem mit einer solchen Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung für ein Vakuumventil eines Vakuumkammersystems zur Vermeidung von unerwünschten Plasmaentladungen im Vakuumkammersystem. Die Erfindung betrifft außerdem ein Vakuumventil, insbesondere Transfer-Vakuumventil mit einer solchen Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung sowie ein Vakuumkammersystem mit einem solchen Vakuumventil.
Generell sind Ventile dafür vorgesehen einen Durchfluss insbesondere eines Fluids einstellbar zu machen. Mit einem Ventil kann der Durchfluss über einen maximalen Ventilöffnungsquerschnitt zugelassen oder vollständig abgesperrt werden. Zudem bieten bestimmte Ventiltypen die Möglichkeit eine Durchflussmenge pro Zeiteinheit zu regulieren, stellen also eine Regelbarkeit eines Fluiddurchflusses bereit.
Eine spezifische Ventilgattung bilden Vakuumventile. Diese sind zur Regelung eines Volumen- oder Massenstroms und/oder zum im Wesentlichen gasdichten Schließen eines Fließwegs, der durch eine in einem Ventilgehäuse ausgeformte Öffnung führt, in unterschiedlichen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt und kommen insbesondere bei Vakuumkammersystemen im Bereich der IC-, Halbleiter- oder Substratfertigung, die in einer geschützten Atmosphäre möglichst ohne das Vorhandensein verunreinigender Partikel stattfinden muss, zum Einsatz.
Derartige Vakuumkammersysteme umfassen insbesondere mindestens eine zur Aufnahme von zu bearbeitenden oder herzustellenden Halbleiterelementen oder Substraten vorgesehene, evakuierbare Vakuumkammer, die mindestens eine Vakuumkammeröffnung besitzt, durch welche die Halbleiterelemente oder anderen Substrate in die und aus der Vakuumkammer führbar sind, sowie mindestens eine Vakuumpumpe zum Evakuieren der Vakuumkammer. Beispielsweise durchlaufen in einer Fertigungsanlage für Halbleiter-Wafer oder Flüssigkristall-Substrate die hochsensiblen Halbleiter- oder Flüssigkristall-Elemente sequentiell mehrere Prozess-Vakuumkammern, in denen die innerhalb der Prozess-Vakuumkammern befindlichen Teile mittels jeweils einer Bearbeitungsvorrichtung bearbeitet werden. Sowohl während des Bearbeitungsprozesses innerhalb der Prozess-Vakuumkammern, als auch während des Transports von Kammer zu Kammer müssen sich die hochsensiblen Halbleiterelemente oder Substrate stets in geschützter Atmosphäre - insbesondere in luftleerer Umgebung - befinden.
Hierfür kommen zum einen Peripherieventile zum Öffnen und Schließen einer Gaszu- oder -abfuhr und zum anderen Transferventile zum Öffnen und Schließen der Transferöffnungen der Vakuumkammern für das Ein- und Ausführen der Teile zum Einsatz.
Die von Halbleiterteilen durchlaufenen Vakuumventile werden aufgrund des beschriebenen Anwendungsgebiets und der damit verbundenen Dimensionierung als Vakuum-Transferventile, aufgrund ihres mehrheitlich rechteckigen Öffnungsquerschnitts auch als Rechteckventil und aufgrund ihrer üblichen Funktionsweise auch als Schieberventil, Rechteckschieber oder Transferschieberventil bezeichnet.
Peripherieventile werden insbesondere zur Steuerung oder Regelung des Gasflusses zwischen einer Vakuumkammer und einer Vakuumpumpe oder einer weiteren Vakuumkammer eingesetzt. Peripherieventile befinden sich beispielsweise innerhalb eines Rohrsystems zwischen einer Prozess-Vakuumkammer oder einer Transferkammer und einer Vakuumpumpe, der Atmosphäre oder einer weiteren Prozess-Vakuumkammer. Der Öffnungsquerschnitt derartiger Ventile, auch Pumpenventile genannt, ist in der Regel kleiner als bei einem Vakuum-Transferventil. Da Peripherieventile abhängig vom Einsatzgebiet nicht nur zum vollständigen Öffnen und Schließen einer Öffnung, sondern auch zum Steuern oder Regeln eines Durchflusses durch kontinuierliches Verstellen des Öffnungsquerschnitts zwischen einer vollständigen Offenstellung und einer gasdichten Geschlossenstellung eingesetzt werden, werden sie auch als Regelventile bezeichnet. Ein mögliches Peripherieventil zur Steuerung oder Regelung des Gasflusses ist das Pendelventil.
Bei einem typischen Pendelventil, wie beispielsweise aus der US 6,089,537 (Olmsted) bekannt, wird in einem ersten Schritt ein in der Regel runder Ventilteller über eine in der Regel ebenfalls runde Öffnung von einer die Öffnung freigebenden Stellung in eine die Öffnung überdeckende Zwischenstellung rotatorisch geschwenkt. Im Falle eines Schieberventils, wie beispielsweise in der US 6,416,037 (Geiser) oder der US 6,056,266 (Blecha) beschrieben, ist der Ventilteller, wie auch die Öffnung, meist rechteckig ausgebildet und wird in diesem ersten Schritt linear von einer die Öffnung freigebenden Stellung in eine die Öffnung überdeckende Zwischenstellung geschoben. In dieser Zwischenstellung befindet sich der Ventilteller des Pendel- oder Schieberventils in einer beabstandeten Gegenüberlage zu dem die Öffnung umgebenden Ventilsitz. In einem zweiten Schritt wird der Abstand zwischen dem Ventilteller und dem Ventilsitz verkleinert, so dass der Ventilteller und der Ventilsitz gleichmäßig aufeinandergedrückt werden und die Öffnung im Wesentlichen gasdicht verschlossen wird. Diese zweite Bewegung erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen in eine senkrechte Richtung zum Ventilsitz.
Die Abdichtung kann z.B. entweder über einen auf der Verschlussseite des Ventiltellers angeordneten Dichtungsring, der auf den die Öffnung umlaufenden Ventilsitz gepresst wird, erfolgen, oder über einen Dichtungsring auf dem Ventilsitz, gegen den die Verschlussseite des Ventiltellers gedrückt wird. Durch den in zwei Schritten erfolgenden Schließvorgang wird der Abdichtring zwischen dem Ventilteller und dem Ventilsitz kaum Scherkräften, die den Abdichtring zerstören würden, unterworfen, da die Bewegung des Ventiltellers im zweiten Schritt im Wesentlichen geradlinig senkrecht auf den Ventilsitz stattfindet.
Unterschiedliche Dichtvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der US 6,629,682 B2 (Duelli). Ein geeignetes Material für Dichtungsringe und Dichtungen bei Vakuumventilen ist beispielsweise Fluorkautschuk, auch FKM genannt, insbesondere das unter dem Handelsnamen „Viton“ bekannte Fluorelastomer, sowie Perfluorkautschuk, kurz FFKM.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Antriebssysteme zur Erzielung diese Kombination einer beim Pendelventil rotatorischen und beim Schieberventil translatorischen Bewegung des Ventiltellers parallel über die Öffnung und einer im Wesentlichen translatorischen Bewegung senkrecht auf die Öffnung bekannt, beispielsweise aus der US 6,089,537 (Olmsted) für ein Pendelventil und aus der US 6,416,037 (Geiser) für ein Schieberventil.
Die beschriebene mehrstufige Bewegung, bei welcher das Verschlussglied zuerst quer über die Öffnung geschoben wird, ohne dass es zu einer Berührung der Dichtung mit dem Ventilsitz kommt, und das Verschlussglied im Anschluss im Wesentlichen senkrecht auf den Ventilsitz gedrückt wird, bietet neben dem Vorteil, dass die Dichtung nahezu ausschliesslich senkrecht verpresst wird, ohne dass es zu einer Quer- oder Längsbelastung der Dichtung kommt (Partikelvermeidung), auch die Möglichkeit einer Regelung des Durchflusses eines Mediums (z.B. Prozessgas) durch die Ventilöffnung.
Solche Vakuumventile werden unter anderem für solche Vakuumkammern benötigt, die für die technische Anwendung von Niederdruckplasmen ausgestaltet sind. Ein Niederdruckplasma ist ein Plasma, in dem der Druck erheblich niedriger als der Erdatmosphärendruck ist. Typische technische Niederdruckplasmen werden im Druckbereich weniger Pascal betrieben, also bei Drücken, die um einen Faktor 10.000 geringer sind als der normale Luftdruck. Sie sind wichtige Mittel bei der Herstellung mikroelektronischer Bauelemente, beispielsweise durch Plasmaätzen oder Sputtern, oder der Veredelung von Oberflächen. So wird beispielsweise beim Plasmaätzen von PTFE Material von der Oberfläche mittels eines Wasserstoff-Plasmas abgetragen. Die Behandlung erfolgt unter einem bestimmten Druck in einer Vakuumkammer, wo es zu einer elektrischen Anregung von Wasserstoffgas kommt.
Bei der Verwendung von Vakuumventilen im Zusammenhang mit Niederdruckplasmen ist es nötig, dass das Ventil das elektromagnetische Feld im Inneren der Prozesskammer gut abschirmt, ohne dass es sich elektrisch auflädt. Dazu können zum Beispiel mittels Erdungsbändern die Potentialunterschiede zwischen den einzelnen Bauteilen des Ventils oder zwischen dem Ventil und anderen Bauteilen des Vakuumkammersystems ausgeglichen werden. Durch die Verwendung solcher Erdungsbänder kann es zu nachteilig dazu kommen, dass parasitäre Schwingkreise mit Resonanzfrequenzen im Bereich der Anregungsfrequenz des Plasmas entstehen, sodass unerwünschte Plasmaentladungen („parasitäre Entladungen“) auftreten können. Dabei nimmt das Problem parasitärer Entladungen mit zunehmender Leistung bei der elektrischen Anregung zu.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Vakuumventil und ein verbessertes Erdungssystem bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile vermindern oder vermeiden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein solches Vakuumventil und ein solches Erdungssystem bereitzustellen, die für Anwendungen geeignet sind, bei denen Niederdruckplasmen verwendet werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht auch darin, ein verbessertes Vakuumkammersystem bereitzustellen, welches ein solches Vakuumventil und ein solches Erdungssystem aufweisen.
Diese Aufgaben werden durch die Verwirklichung der kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Merkmale, die die Erfindung in alternativer oder vorteilhafter Weise weiterbilden, sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung zur Verwendung mit einem Vakuumventil zum Verschließen und Öffnen einer Ventilöffnung eines Vakuumkammersystems. Die Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung weist ein Erdungsband aus einem leitenden Material zur Ableitung an dem Vakuumventil auftretender elektrischer Ladungen auf, wobei das Erdungsband ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist und zur Erdung des Vakuumventils dazu ausgestaltet ist, an dem ersten Ende mit einem Ventilverschluss des Vakuumventils verbunden zu werden, und an dem zweiten Ende mit einem Bauteil, insbesondere einem Gehäuse oder einer Wand, des Vakuumkammersystems verbunden zu werden.
Erfindungsgemäß weist die Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung eine Korrekturimpedanz auf, wobei das Erdungsband mit der Korrekturimpedanz gekoppelt ist, sodass ein Schwingkreis entsteht, der mindestens das Erdungsband und die Korrekturimpedanz umfasst. Die Korrekturimpedanz weist ein erstes Element zur Verschiebung einer Resonanzfrequenz des Schwingkreises und/oder ein zweites Element zur Verringerung einer Güte des Schwingkreises auf.
Der Schwingkreis kann insbesondere eine definierbare Resonanzfrequenz und/oder eine definierbare Güte haben. Der Schwingkreis wird insbesondere durch die Korrekturimpedanz, das Erdungsband und Teile des Ventils gebildet, insbesondere durch parasitäre Impedanzen des Vakuumventils bzw. des Ventilverschlusses.
Das Vakuumkammersystem kann eine Prozesskammer aufweisen, in welcher durch Anregung mit einer Anregungsfrequenz ein Niederdruckplasma erzeugbar ist. Dabei ist das Niederdruckplasma insbesondere mittels Kurzwellenanregung erzeugbar, und die Anregungsfrequenz des Niederdruckplasmas kann beispielsweise 13,56 MHz betragen.
In diesem Fall kann die Korrekturimpedanz ein erstes Element aufweisen, das dazu ausgestaltet ist, eine Resonanzfrequenz des Schwingkreises von der Anregungsfrequenz des Niederdruckplasmas zu distanzieren, insbesondere derart, dass die Resonanzfrequenz mindestens 20% unterhalb der Anregungsfrequenz liegt.
In einer Ausführungsform kann das erste Element derart ausgestaltet ist, dass der Schwingkreis eine Resonanzfrequenz aufweist, die weniger als die Hälfte der Anregungsfrequenz des Niederdruckplasmas beträgt, insbesondere weniger als ein Viertel der Anregungsfrequenz.
Das Vakuumkammersystem kann auch eine der Prozesskammer vorgelagerte Schleusenkammer aufweisen, wobei die Schleusenkammer und eine Umgebung des Vakuumkammersystems durch ein erstes Vakuumventil, und die Prozesskammer und die Schleusenkammer durch ein zweites Vakuumventil miteinander verbunden sind.
In einer Ausführungsform ist die Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung zur Verwendung mit dem zweiten Vakuumventil ausgestaltet sein, wobei die Ventilöffnung eine Öffnung zwischen der Prozesskammer und der Schleusenkammer ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung weist die Korrekturimpedanz mindestens das zweite Element auf, wobei dieses zweite Element zur Verringerung der Güte des Schwingkreises einen elektrischen Widerstand aufweist, der mindestens 1 Q (Ohm) beträgt, beispielsweise zwischen 1 und 100 Ω. Vorzugsweise ist der elektrische Widerstand des zweiten Elements deutlich höher als der des Erdungsbandes, beispielsweise mehr als doppelt so hoch.
In einer Ausführungsform ist das zweite Element derart ausgestaltet, dass ein Gütefaktor Q des Schwingkreises unter 0,5 beträgt, insbesondere unter 0,25. Dazu ist der elektrische Widerstand für den jeweiligen Schwingkreis passend, d.h. insbesondere ausreichend groß zu wählen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung weist die Korrekturimpedanz mindestens das erste Element auf, wobei dieses erste Element zur Verschiebung der Resonanzfrequenz eine Induktivität von 1 bis 100 µH (Mikrohenry) aufweist, beispielsweise eine Induktivität zwischen 10 und 40 µH. Die Verschiebung der Resonanzfrequenz kann dabei insbesondere eine Verringerung sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung weist die Korrekturimpedanz als erstes Element eine Spule auf, wobei die Spule einen Körper und einen um den Körper gewickelten Metalldraht aufweist, wobei der Körper beispielsweise zylindrisch ist.
In einer Ausführungsform besteht der Körper der Spule ganz oder teilweise aus Polyetheretherketon (PEEK). Insbesondere beträgt der Anteil an PEEK mindestens 25%. PEEK hat sich als Spulenkörpermaterial zur Verwendung im Hochvakuum als besonders geeignet erwiesen.
In einer Ausführungsform weist die Spule zwischen 12 und 25 Windungen des Metalldrahts um den Körper auf, z.B. 22 Windungen. In einer Ausführungsform weist der Metalldraht einen Durchmesser von etwa 0,6 mm auf.
In einer Ausführungsform ist der Metalldraht ein Stahldraht ist, insbesondere aus rostfreiem Stahl. Dieser hat sich zur Verwendung im Hochvakuum als besonders geeignet erwiesen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung ist das Erdungsband ein Metallband, insbesondere ein Stahlband aus rostfreiem Stahl, und weist eine Länge zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende von mindestens 50 cm auf. Ein solches Stahlband kann insbesondere einen elektrischen Widerstand von weniger als 1 Ω aufweisen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Vakuumventil - beispielsweise ausgestaltet als ein Vakuum-Transferventil - zum Verschließen und Öffnen einer Ventilöffnung eines Vakuumkammersystems. Das Vakuumventil umfasst einen Ventilsitz, der die eine Öffnungsachse definierende Ventilöffnung und eine die Ventilöffnung umlaufende erste Dichtfläche aufweist, einen Ventilverschluss (Ventilteller), zur Regelung des Volumen- oder Massenstroms und/oder zum im Wesentlichen gasdichten Verschließen der Ventilöffnung mit einer zweiten zu der ersten Dichtfläche korrespondierenden Dichtfläche, und einer Erdungsvorrichtung mit einem Erdungsband zur Ableitung auftretender elektrischer Ladungen.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist die Erdungsvorrichtung als eine Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgestaltet. Das heißt, die Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung weist ein Erdungsband aus einem leitenden Material zur Ableitung an dem Vakuumventil auftretender elektrischer Ladungen auf, wobei das Erdungsband ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist und zur Erdung des Vakuumventils dazu ausgestaltet ist, an dem ersten Ende mit dem Ventilverschluss verbunden zu werden, und an dem zweiten Ende mit einem Bauteil des Vakuumkammersystems verbunden zu werden. Außerdem weist die Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung eine Korrekturimpedanz auf, wobei das Erdungsband mit der Korrekturimpedanz gekoppelt ist, sodass ein Schwingkreis entsteht, der mindestens das Erdungsband und die Korrekturimpedanz umfasst. Die Korrekturimpedanz weist ein erstes Element zur Verschiebung einer Resonanzfrequenz des Schwingkreises und/oder ein zweites Element zur Verringerung einer Güte des Schwingkreises auf.
In einer Ausführungsform weist das Vakuumventil genau eine solche Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung mit genau einem Erdungsband und genau einer Spule als erstes Element der Korrekturimpedanz auf.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Vakuumventil eine mit dem Ventilverschluss gekoppelte Antriebseinheit auf, die zur derartigen Bereitstellung einer Bewegung des Ventilverschlusses eingerichtet ist, dass der Ventilverschluss von einer Offenposition, in welcher der Ventilverschluss die Ventilöffnung zumindest teilweise freigibt, in eine Schließposition, in welcher ein dichtender Kontakt der ersten Dichtfläche und der zweiten Dichtfläche mit einem dazwischen vorliegenden Dichtmaterial besteht und die Ventilöffnung dadurch gasdicht verschlossen ist, und zurück verstellbar ist.
In einer Ausführungsform weist das Vakuumventil einen Balg auf, der zur atmosphärische Abtrennung der Antriebseinheit von einem Prozessvolumen mit dem Ventilverschluss und mit dem Ventilgehäuse verbunden ist, wobei der Balg derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass er in der Offenposition zusammengedrückt und in der Schließposition ausgedehnt vorliegt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Vakuumkammersystem mit einer Prozesskammer, in welcher ein Niederdruckplasma erzeugbar ist, und einer der Prozesskammer vorgelagerten Schleusenkammer. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung weist das Vakuumkammersystem mindestens ein Vakuumventil gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung mit einer Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf.
In einer Ausführungsform ist in der Prozesskammer durch Anregung mit einer Anregungsfrequenz ein Niederdruckplasma erzeugbar. Dabei ist das Niederdruckplasma insbesondere mittels Kurzwellenanregung erzeugbar, und die Anregungsfrequenz des Niederdruckplasmas kann beispielsweise 13,56 MHz betragen.
In einer Ausführungsform sind die Schleusenkammer und eine Umgebung des Vakuumkammersystems durch ein erstes Vakuumventil, und die Prozesskammer und die Schleusenkammer durch ein zweites Vakuumventil miteinander verbunden. Insbesondere das zweite Vakuumventil kann dann als Vakuumventil gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgestaltet sein.
Die erfindungsgemäße Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung, das erfindungsgemäße Vakuumventil und das erfindungsgemäße Vakuumkammersystem werden nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben. Die beschriebenen Ausführungsformen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt und sie sind auch nicht als Einschränkung zu verstehen. Im Einzelnen zeigen:

1 eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vakuumkammersystems mit einem Vakuumventil und einer Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung;
2 das Vakuumkammersystem der 1 in einem Querschnitt;
3a-c eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Vakuumventils mit einer Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung;
4 einen durch eine beispielhafte Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung gebildeten Schwingkreis;
5 eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung;
6a-b die Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung der 5 an einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vakuumventils; und
7a-b eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vakuumkammersystems mit einem Vakuumventil und einer Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung.

1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Vakuumkammersystems 50 für die technische Anwendung von Niederdruckplasmen. Das Vakuumkammersystem 50 weist ein Vakuumventil 1 mit einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung 40 auf. Das Vakuumventil 1 soll das elektromagnetische Feld im Inneren der Prozesskammer gut abschirmen, ohne dass es sich elektrisch auflädt. Dazu werden hier mittels des Erdungsbandes 42 Potentialunterschiede zwischen dem Vakuumventil 1 (bzw. dessen Verschluss, dem sogenannten Ventilteller) und einer Außenwand des Vakuumkammersystems 50 ausgeglichen. Insbesondere kann durch die Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung 40 auch eine Mantelwelle abgeleitet werden.
Erfindungsgemäß ist eine Korrekturimpedanz vorgesehen, die verhindert, dass die Erdungsvorrichtung einen Parallelschwingkreis bildet, dessen Resonanzfrequenz in einem problematischen Bereich liegt. Die Korrekturimpedanz, kann beispielsweise eine Spule 45 aufweisen, mit welcher die Frequenz des Schwingkreises verstimmt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Korrekturimpedanz einen elektrischen Widerstand aufweisen, der die Güte des parasitären Schwingkreises soweit erniedrigt, dass die Impedanz stets beschränkt bleibt. Die genaue Ausgestaltung der Korrekturimpedanz ist abhängig von den Spezifikationen des Vakuumventils 1, sowie der freizuhaltenden Frequenz, d.h. insbesondere einer Prozessfrequenz in dem Vakuumkammersystem 50.
In 2 ist dieses Vakuumkammersystem 50 in einem Querschnitt dargestellt. Das Vakuumkammersystem 50 weist eine Prozesskammer 52 auf, in welcher Niederdruckplasmen erzeugbar und für verschiedene technische Anwendungen verwendbar sind. Dieser Prozesskammer 52 ist eine Schleusenkammer 51 vorgeschaltet. In der gezeigten Ausführungsform ist ein erstes Vakuumventil 1 zwischen der Schleusenkammer 51 und der äußeren Atmosphäre vorgesehen, das die Ventilöffnung 2 je nach Bedarf mittels eines Ventilverschlusses 4 (Ventilteller) öffnet oder verschließt. Ein zweites Vakuumventil 1' ist zwischen der Schleusenkammer 51 und der Prozesskammer 52 vorgesehen. Dieser Aufbau ermöglicht, während eines längeren Zeitraums den Druck innerhalb der Prozesskammer 52 unverändert niedrig zu halten. Eines oder beide dieser Vakuumventile 1, 1' kann mit einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung 40 ausgestaltet sein.
In der hier gezeigten Ausführungsform ist nur das erste Vakuumventil 1 mit einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung ausgestaltet. Der Ventilverschluss 4 ist an einem Verstellarm 5 angeordnet, der ist mit einer Antriebseinheit 7 mechanisch gekoppelt ist. Ein Erdungsband 42 der Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung verbindet zur Erdung des Vakuumventils 1 den Ventilverschluss 4 mit dem Gehäuse des Vakuumkammersystems 50. Dort ist das Erdungsband 42 mit einer hier als Spule 45 ausgestalteten Korrekturimpedanz der Erdungsvorrichtung gekoppelt. Die Korrekturimpedanz ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass sie einen Widerstand und eine Reaktanz aufweist, welche dafür sorgen, dass eine Resonanzfrequenz des durch die Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung gebildeten parasitären Schwingkreises sich ausreichend von der Anregungsfrequenz des Niederdruckplasmas unterscheidet.
Liegt eine Resonanzfrequenz des Erdungsbandes 42 ohne Spule 45 (oder anderer Korrekturimpedanz) beispielsweise bei etwa 15 MHz, kann dies im Fall einer Kurzwellenanregung des Plasmas mit 13,56 MHz zu unerwünschten Plasmaentladungen führen. Durch das Hinzufügen einer Korrekturimpedanz wie der Spule 45 kann auf diese Weise eine die Resonanzfrequenz in einen ungefährlichen Bereich verschoben werden, insbesondere auf eine Frequenz, die weniger als die Hälfte der Anregungsfrequenz beträgt.
Die 3a bis 3c zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vakuumventils 1, welches als Vakuum-Transferventil ausgebildet ist, dargestellt in unterschiedlichen Verschlusspositionen (O, Z, S). Das gezeigte Vakuumventil 1 hat einen rechteckigen, plattenförmigen Ventilverschluss 4 (Ventilteller), der eine Dichtfläche 6 (zweite Dichtfläche) zum gasdichten Verschließen einer Öffnung 2 aufweist. Die Öffnung 2 hat einen dem Ventilverschluss 4 entsprechenden Querschnitt und ist in einer Wand 12 ausgeformt. Die Wand 12 kann beispielsweise eine Wand des in den 1 und 2 dargestellten Vakuumkammersystems sein. Die Öffnung 2 ist von einem Ventilsitz, der seinerseits ebenfalls eine mit der Dichtfläche 6 des Ventilverschlusses 4 korrespondierende Dichtfläche 3 (erste Dichtfläche) bereitstellt, umgeben. Die Dichtfläche 6 des Ventilverschlusses 4 umläuft den Ventilverschluss 4 und weist ein Dichtmaterial (Dichtung) auf. In einer Schließposition S (3c) wird die Dichtung zwischen den Dichtflächen 6 und 3 verpresst.
Die Öffnung 2 verbindet einen ersten Gasbereich L, welcher sich links der Wand 12 befindet, mit einem zweiten Gasbereich R rechts der Wand 12. Die Wand 12 wird z.B. durch eine Kammerwand eines Vakuumkammersystems, bzw. der Schleusenkammer (vgl. 2), gebildet. Das Vakuumventil 1 wird dann durch ein Zusammenwirken der Kammerwand 12 mit dem Ventilverschluss 4 gebildet. Der erste Gasbereich kann dabei insbesondere Atmosphärendruck aufweisen, während der zweite Gasbereich im Innern des Vakuumkammersystems, bzw. in der Schleusenkammer, bei geschlossenem Vakuumventil niedrigere Drücke aufweisen kann, insbesondere ein Vakuum.
Es versteht sich, dass der Ventilsitz zusammen mit der ersten Dichtfläche 3 alternativ als mit dem Ventil 1 strukturell fest verbundene Ventilkomponente ausgebildet sein kann und beispielsweise an einer Kammeröffnung angeordnet, z. B. verschraubt, werden kann.
Der Ventilverschluss 4 kann, wie hier gezeigt, an einem Verstellarm 5 angeordnet sein, der hier beispielsweise stangenförmig ist, und sich entlang einer geometrischen Verstellachse V erstreckt. Der Verstellarm 5 ist mit einer Antriebseinheit 7 mechanisch gekoppelt, mittels welcher das Verschlussglied 4 in dem ersten Gasbereich L links der Wand 12 durch Verstellen des Verstellarms 5 mittels der Antriebseinheit 7 zwischen einer Offenposition O (3a) über eine Zwischenposition Z (3b) in eine Schließposition S (3c) verstellbar ist.
In der Offenposition O befindet sich der Ventilverschluss 4 außerhalb eines Projektionsbereichs der Öffnung 2 und gibt diese vollständig frei, wie in 3a gezeigt.
Durch das lineare Verstellen des Ventilverschlusses 4 in axiale Richtung in einer Ebene parallel zu oder koaxial mit der Verstellachse V und parallel zu der Wand 12 kann das Ventilverschluss 4 mittels der Antriebseinheit 7 von der Offenposition O in die Zwischenposition Z verstellt werden.
In dieser Zwischenposition Z (3b) befindet sich die Dichtfläche 6 des Ventilverschlusses 4 in beabstandeter Gegenüberlage zu der die Öffnung 2 umgebenden Dichtfläche 3 des Ventilsitzes.
Durch Verstellen in Richtung der durch die Öffnung 2 definierten Öffnungsachse A (hier: quer zur Verstellachse V), also z. B. senkrecht zur Wand 12 und zum Ventilsitz, kann der Ventilverschluss 4 von der Zwischenposition Z in die Schließposition S verstellt werden (3c).
In der Schließposition S verschließt der Ventilteller 4 die Öffnung 2 gasdicht und trennt den ersten Gasbereich L von dem zweiten Gasbereich R, z. B. im Innern der Schleusenkammer des Vakuumkammersystems, gasdicht ab. Das Öffnen und Schließen des Vakuumventils erfolgt mittels der Antriebseinheit 7, hier durch eine L-förmige Bewegung in zwei z.B. zueinander senkrechte Richtungen H und A des Ventilverschlusses 4. Das gezeigte Ventil wird daher auch L-Typ-Ventil genannt.
Anstelle der in den 3a bis 3c gezeigten rein beispielhaft gezeigten Ausführungsform des Vakuumventils, kann ein erfindungsgemäßes Vakuumventil auch auf andere Art ausgeführt sein, beispielsweise als ein Pendelventil oder Monoventil, wie beispielsweise in der DE 10 2021 000 787.5 im Detail beschrieben. Insbesondere kann das Vakuumventil zudem einen Balg aufweisen, der einerseits mit dem Ventilverschluss und andererseits mit dem Ventilgehäuse verbunden ist. Hierdurch kann eine atmosphärische Abtrennung einer Antriebseinheit und eines Verstellarms des Ventils von einem Prozessvolumen bereitgestellt werden. Im geöffneten Ventilzustand liegt der Balg zusammengedrückt und bei einem geschlossenen Ventil ausgedehnt vor.
Erfindungsgemäß weist das Vakuumventil 1 ein Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung mit einem Erdungsband 42 und einer Korrekturimpedanz auf, wobei die Korrekturimpedanz hier als eine Spule 45 ausgestaltet ist. Ein erstes Ende des Erdungsbandes 42 ist am Ventilverschluss 4 befestigt und wird bei einem Öffnungs- oder Schließvorgang mit diesem zusammen bewegt. Ein zweites Ende des Erdungsbandes 42 ist zusammen mit der Spule 45 an der Wand 12 (oder an einer anderen Stelle des Gehäuses des Vakuumkammersystems) befestigt, sodass ein Potentialausgleich des Ventiltellers 4 mit dem Ventilgehäuse erfolgt (Erdung). Entsprechend der Verstellbarkeit des Ventiltellers 4 variiert der Abstand zwischen Ventilverschluss 4 und Spule 45, sodass die Länge des Erdungsbandes entsprechend zu wählen ist.
Bei einem Vakuumventil 1, wie es in den 3a-c gezeigt ist, entsteht durch den in der Schließposition S vorliegenden geringen Abstand zwischen Ventilverschluss 4 und Wand 12 ein Kondensator Xc, wobei die nichtladende Dichtung 6 als Dielektrikum wirkt. Ohne die Funktionalität des Vakuumventils zu beeinflussen, kann die Kapazität C dieses Kondensators Xc nur geringfügig verändert werden.
4 zeigt schematisch den Aufbau eines Schwingkreises, wie er durch die Komponenten des Hochfrequenz-Erdungssystems gebildet wird, wenn diese zur Erdung eine Verbindung zwischen Vakuumventil und Gehäuse der Vakuumkammer bilden. Dabei stehen Xc für einen Kondensator mit einer Kapazität C, X_L für eine Spule (oder ein ähnliches Element) mit einer Induktivität L und R für einen elektrischen Widerstand.
Die Resonanzfrequenz dieses Schwingkreises hängt von L und von C ab und kann daher durch Ändern von L oder C beeinflusst werden, während die Güte Q des Schwingkreises von L und C sowie dem Widerstand R abhängt. Da C nicht in ausreichendem Maße beeinflussbar ist, wird der Schwingkreis erfindungsgemäß durch eine passend ausgelegte Korrekturimpedanz auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt. Die Induktivität L und der Widerstand R können zum Beispiel durch einen geeigneten konstruktiven Aufbau der Spule 45 oder anderer Elemente passend eingestellt werden.
Wie dem Fachmann bekannt, kann eine Korrekturimpedanz statt durch eine Spule 45 auch auf andere Arten gebildet werden. Hier kommt insbesondere eine Schaltung aus elektrischen Bauteilen in Betracht, beispielsweise aufweisend eine Drossel und einen Widerstand in einem gemeinsamen Bauteil.
In 5 wird das Hochfrequenz-Erdungssystem 40 vom Vakuumventil losgelöst und im Detail dargestellt. Ein solches Hochfrequenz-Erdungssystem 40 ist vorzugsweise hinsichtlich der verwendeten Materialien und Komponenten für Anwendungen im Hochvakuum geeignet. Insbesondere sollte keiner der verwendeten Werkstoffe im Vakuum ausgasen.
Das gezeigte Erdungssystem 40 weist ein Erdungsband 42 aus rostfreiem Edelstahl sowie eine Korrekturimpedanz in Form der Spule 45 auf. Das Erdungsband 42 kann beispielsweise eine Länge von etwa einem halben Meter bis einem Meter aufweisen.
Der elektrische Widerstand eines solchen Erdungsbandes 42 aus Edelstahl ist vergleichsweise gering, beispielsweise deutlich unter 1 Ω (Ohm). An einem ersten Ende 41 des Erdungsbandes 42 ist dieses mittels einer Klemme an einem an dem Vakuumventil, insbesondere am Ventilteller, anzubringenden ersten Verbindungsstück 44 elektrisch leitend verbunden. An einem zweiten Ende 43 des Erdungsbandes ist es mit der Spule 45 elektrisch leitend verbunden. Die Spule 45 weist einen Körper 46 auf, um den ein isolierter Metalldraht 47 gewickelt ist, beispielsweise aus demselben Metall wie das Erdungsband 42. Ein Ende 48 des Drahts ist mit dem zweiten Ende 43 des Erdungsbandes 42 verbunden.
Die Spule 45 als Korrekturimpedanz ist derart ausgestaltet, dass der Schwingkreis eine Resonanzfrequenz aufweist, die sich deutlich von einer Anregungsfrequenz eines in dem Vakuumkammersystem erzeugten Niederdruckplasmas unterscheidet, insbesondere deutlich niedriger ist als die Anregungsfrequenz. Für die meisten Anwendungen ist eine Verschiebung der Anregungsfrequenz in einen niedrigeren Frequenzbereich gegenüber einer Verschiebung in einen höheren Frequenzbereich vorzuziehen, da auf diese Weise Oberwellen vermieden werden können. Beispielsweise kann die durch die Korrekturimpedanz erzeugte Resonanzfrequenz weniger als die Hälfte der Anregungsfrequenz aufweisen. Eine typische Anregungsfrequenz für Niederdruckplasma liegt bei 13,56 MHz. In diesem Fall sollte die durch die Spule 45 verringerte Resonanzfrequenz unter 10 MHz, vorzugsweise unter 5 MHz liegen, um die Gefahr parasitärer Entladungen zu verringern bzw. auszuschließen.
Dazu sollte für diesen Fall die Spule 45 derart ausgestaltet sein, dass ihre Induktivität zwischen 1 µH und 100 µH (Mikrohenry) aufweist, passend, um die Resonanzfrequenz des jeweiligen Vakuumventils an die gewünschte Stelle zu verschieben. Die Induktivität und auch der parasitäre Widerstand der Spule 45 können beispielsweise durch die Wahl des Drahtes 47 und des von ihm umwickelten Körpers 46 (Kern) beeinflusst werden. Dabei sollte einerseits die Induktivität L zur ausreichenden Verringerung der Resonanzfrequenz möglichst groß gewählt werden; andererseits sollte dabei der konstruktive Aufwand nicht zu groß werden.
Beispielsweise besteht der isolierte Draht 47 aus rostfreiem Edelstahl und weist einen Durchmesser von etwa 0,6 mm auf. Ein Ende 48 des Drahts ist mit dem zweiten Ende 43 des Erdungsbandes 42 verbunden. Der zylinderförmige Spulenkörper 46 ist aus Polyetheretherketon (PEEK) gefertigt und auf einer Befestigungsplatte 49 angeordnet, die mit einem Gehäuse eines Vakuumkammersystems erdend verbindbar ist. Je nach benötigter Induktivität zum Erreichen der gewünschten Resonanzfrequenz kann die Spule 45 eine unterschiedliche Anzahl Windungen des Stahldrahts 47 um den PEEK-Körper 46 aufweisen, beispielsweise zwischen 12 und 25 Windungen.
Alternativ oder zusätzlich zur Spule 45 können auch andere die Induktivität L vergrößernde Elemente verwendet werden, beispielsweise eine Feder oder Spirale. Auch müssen diese nicht notwendigerweise an einem Ende des Erdungsbandes 42 angebracht sein, sondern könnten beispielsweise auch in der Mitte zwischen zwei Teilen des Bandes 42 oder als integraler Bestandteil des Bandes 42 ausgestaltet sein (z.B. Spiralband).
Alternativ oder zusätzlich zu der Spule oder anderen die Induktivität L vergrößernden Elementen kann die Korrekturimpedanz einen elektrischen Widerstand R beinhalten. Ein solcher Widerstand senkt die Güte des Schwingkreises.
Vorzugsweise sollte der Widerstand so groß sein, dass der Gütefaktor Q des Schwingkreises unter 1 sinkt, insbesondere unter 0,5. Insbesondere kann mindestens eine der Klemmen an den Enden 41, 43 des Erdungsbandes 42 einen elektrischen Widerstand bereitstellen - beispielsweise das Verbindungsstück 44. Insbesondere wenn der Widerstand ohne Spule 45 oder gleichwirkendes - d.h. die Resonanzfrequenz verschiebendes - Element der Korrekturimpedanz eingesetzt wird, sollte der elektrische Widerstand R deutlich über dem des Erdungsbandes 42 liegen. Je nach Beschaffenheit des Ventils und des Erdungsbandes 42 - sowie, falls zusätzlich eine Spule 45 oder ein anderes die Induktivität L vergrößerndes Element vorhanden ist, abhängig von dieser Induktivität L - können Widerstände in einem Bereich zwischen 0,5 und 1000 Ω, insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 100 Ω, vorteilhaft sein, um die Güte des Schwingkreises ausreichend abzusenken und gleichzeitig die Erdungsfunktion nicht zu beinträchtigen.
Die 6a und 6b zeigen das Hochfrequenz-Erdungssystem der 5 angebracht an einer beispielhaften Ausführungsform eines Vakuumventils eines Vakuumkammersystems. 6a zeigt das Vakuumventil in einer Offenposition 0, in welcher die Ventilöffnung 2 nicht durch den Ventilteller 4 verdeckt ist. 6b zeigt dasselbe Vakuumventil in einer Schließposition S, in welcher der Ventilteller 4 mittels Antriebseinheit 7 und Verstellarm 5 vor die Ventilöffnung 2 bewegt wurde, und diese vollständig abschließt. Ein erstes Ende des Erdungsbandes 42 ist hier seitlich am Ventilteller 4 befestigt und mit diesem zusammen bewegbar. Ein zweites Ende des Erdungsbandes 42 ist zusammen mit der Spule 45 an einer Wand 12 des Vakuumkammersystems bzw. des Ventilkörpers befestigt, sodass eine Erdung des Ventiltellers 4 erfolgt.
Entsprechend der Beweglichkeit des Ventiltellers 4 ist dabei die Länge des Erdungsbandes ausreichend zu wählen.
Die 7a und 7b zeigen eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vakuumkammersystems mit einem Vakuumventil und einer Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung in einem Querschnitt. Das Vakuumkammersystem 50 weist eine Prozesskammer 52 auf, in welcher Niederdruckplasmen erzeugbar und für verschiedene technische Anwendungen verwendbar sind. Dieser Prozesskammer 52 ist eine Schleusenkammer 51 vorgeschaltet. Ein erstes Vakuumventil 1 ist zwischen der Schleusenkammer 51 und der äußeren Atmosphäre vorgesehen, das die Ventilöffnung 2 je nach Bedarf mittels eines Ventilverschlusses 4 (Ventilteller) öffnet oder verschließt. Ein zweites Vakuumventil 1' ist zwischen der Schleusenkammer 51 und der Prozesskammer 52 vorgesehen. Dieser Aufbau ermöglicht, während eines längeren Zeitraums den Druck innerhalb der Prozesskammer 52 unverändert niedrig zu halten.
Beide Vakuumventile 1, 1' sind als Vakuum-Transferventile ausgestaltet. In 7a ist ein erster Zustand dargestellt, in welchem das erste Vakuumventil 1 eine Schließposition S einnimmt, und das zweite Vakuumventil 1' eine Offenposition O. In 7b ist ein zweiter Zustand dargestellt, in welchem das erste Vakuumventil 1 eine Offenposition O einnimmt, und das zweite Vakuumventil 1' eine Schließposition S.
Im Gegensatz zur Ausführungsform der 2 ist hier das zweite Vakuumventil 1' mit einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung ausgestaltet. Alternativ können sowohl das erste als auch das zweite Vakuumventil 1, 1' jeweils mit einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung ausgestaltet sein.
Das zweite Vakuumventil 1' weist zwei Ventilverschlüsse 4, 4' auf, die an einem Verstellarm 5 angeordnet sind, der mit einer Antriebseinheit 7 mechanisch gekoppelt ist. In der Schließposition S verschließt Ventilverschluss 4' die Öffnung der Schleusenkammer 51, und Ventilverschluss 4 die Öffnung der Prozesskammer 52.
Ein Erdungsband 42 der Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung verbindet zur Erdung des Vakuumventils 1' denjenigen Ventilverschluss 4 mit einer inneren Wand des Vakuumkammersystems 50, der die Öffnung zur Prozesskammer 52 verschließt. An der inneren Wand ist das Erdungsband 42 mit einer Spule 45 (als Korrekturimpedanz der Erdungsvorrichtung) gekoppelt. Diese Anordnung der Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung entspricht damit etwa der in den 6a und 6b gezeigten, sodass der Ventilteller 4 in dieser Schnittansicht größtenteils vom Erdungsband 42 verdeckt wird.
Die Spule 45 (Korrekturimpedanz) ist derart ausgestaltet, dass sie einen Widerstand und eine Reaktanz aufweist, welche dafür sorgen, dass eine Resonanzfrequenz des durch die Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung gebildeten parasitären Schwingkreises sich ausreichend von der Anregungsfrequenz des Niederdruckplasmas unterscheidet.
Da die Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung sich hier im Innern des Vakuumkammersystems 50 befindet, sollten alle Komponenten für eine sichere Verwendung im Hochvakuum geeignet sein.
Es versteht sich, dass diese dargestellten Figuren nur mögliche Ausführungsbeispiele schematisch darstellen. Die verschiedenen Ansätze können ebenso miteinander sowie mit Vorrichtungen und Verfahren des Stands der Technik kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6089537 [0008, 0011]
US 6416037 [0008, 0011]
US 6056266 [0008]
US 6629682 B2 [0010]
DE 102021000787 [0058]

Claims

Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) zur Verwendung mit einem Vakuumventil (1, 1') zum Verschließen und Öffnen einer Ventilöffnung (2) eines Vakuumkammersystems (50), aufweisend ein Erdungsband (42) aus einem leitenden Material zur Ableitung an dem Vakuumventil (1) auftretender elektrischer Ladungen, wobei das Erdungsband (42) ein erstes Ende (41) und ein zweites Ende (43) aufweist und zur Erdung des Vakuumventils (1, 1') dazu ausgestaltet ist, an dem ersten Ende (41) mit einem Ventilverschluss (4) des Vakuumventils (1, 1') verbunden zu werden, und an dem zweiten Ende (43) mit einem Bauteil, insbesondere einem Gehäuse oder einer Wand (12), des Vakuumkammersystems (50) verbunden zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) eine Korrekturimpedanz aufweist, wobei - das Erdungsband (42) mit der Korrekturimpedanz gekoppelt ist, sodass ein Schwingkreis entsteht, der das Erdungsband (42) und die Korrekturimpedanz umfasst, und - die Korrekturimpedanz ein erstes Element zur Verschiebung einer Resonanzfrequenz des Schwingkreises und/oder ein zweites Element zur Verringerung einer Güte des Schwingkreises aufweist.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach Anspruch 1, wobei das Vakuumkammersystem (50) eine Prozesskammer (52) aufweist, in welcher durch Anregung mit einer Anregungsfrequenz ein Niederdruckplasma erzeugbar ist.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach Anspruch 2, wobei das Niederdruckplasma mittels Kurzwellenanregung erzeugbar ist, insbesondere wobei die Anregungsfrequenz des Niederdruckplasmas 13,56 MHz beträgt.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Korrekturimpedanz das erste Element aufweist, und das erste Element dazu ausgestaltet ist, eine Resonanzfrequenz des Schwingkreises von der Anregungsfrequenz des Niederdruckplasmas zu distanzieren, insbesondere derart, dass die Resonanzfrequenz mindestens 20% unterhalb der Anregungsfrequenz liegt.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach Anspruch 4, wobei das erste Element derart ausgestaltet ist, dass der Schwingkreis eine Resonanzfrequenz aufweist, die weniger als die Hälfte der Anregungsfrequenz des Niederdruckplasmas beträgt, insbesondere weniger als ein Viertel der Anregungsfrequenz.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Vakuumkammersystem (50) eine der Prozesskammer (52) vorgelagerte Schleusenkammer (51) aufweist, wobei - die Schleusenkammer (51) und eine Umgebung des Vakuumkammersystems (50) durch ein erstes Vakuumventil (1) miteinander verbunden sind, und - die Prozesskammer (52) und die Schleusenkammer (51) durch ein zweites Vakuumventil (1') miteinander verbunden sind.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach Anspruch 6, wobei die Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) zur Verwendung mit dem zweiten Vakuumventil (1') ausgestaltet ist, wobei die Ventilöffnung (2) eine Öffnung zwischen der Prozesskammer (52) und der Schleusenkammer (51) ist.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Korrekturimpedanz mindestens das zweite Element aufweist, wobei das zweite Element zur Verringerung der Güte des Schwingkreises einen elektrischen Widerstand aufweist, der mindestens 1 Ω beträgt, insbesondere zwischen 1 und 100 Q.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach Anspruch 8, wobei das zweite Element derart ausgestaltet ist, dass ein Gütefaktor des Schwingkreises unter 0,5 beträgt, insbesondere unter 0,25.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Korrekturimpedanz mindestens das erste Element aufweist, wobei das erste Element zur Verschiebung der Resonanzfrequenz eine Induktivität von 1 bis 100 µH aufweist, insbesondere eine Induktivität zwischen 10 und 40 µH.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Korrekturimpedanz mindestens das erste Element aufweist, wobei das erste Element als eine Spule (45) ausgestaltet ist, wobei die Spule (45) einen Körper (46) und einen um den Körper gewickelten Metalldraht (47) aufweist, insbesondere wobei der Körper zylindrisch ist.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach Anspruch 11, wobei der Körper (46) aus Polyetheretherketon besteht oder einen Anteil an Polyetheretherketon aufweist, insbesondere einen Anteil von mindestens 25%.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei - die Spule (45) zwischen 12 und 25 Windungen des Metalldrahts (47) um den Körper (46) aufweist, insbesondere 22 Windungen, - der Metalldraht (47) ein Stahldraht ist, insbesondere aus rostfreiem Stahl, und/oder - der Metalldraht (47) einen Durchmesser von etwa 0,6 mm aufweist.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Erdungsband (42) - ein Metallband ist, insbesondere ein Stahlband aus rostfreiem Stahl, und - eine Länge zwischen dem ersten Ende (41) und dem zweiten Ende (42) von mindestens 50 cm aufweist, insbesondere wobei das Stahlband einen elektrischen Widerstand von weniger als 1 Ω aufweist.
Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schwingkreis - eine definierbare Resonanzfrequenz und/oder eine definierbare Güte hat; und/oder - durch die Korrekturimpedanz, das Erdungsband (42) und Teile des Vakuumventils (1, 1'), insbesondere den Ventilverschluss (4), gebildet wird, insbesondere durch parasitäre Impedanzen des Vakuumventils (1, 1') bzw. des Ventilverschlusses (4).
Vakuumventil (1, 1'), insbesondere Vakuum-Transferventil, zum Verschließen und Öffnen einer Ventilöffnung (2) eines Vakuumkammersystems (50), mit - einem Ventilsitz, der die eine Öffnungsachse (A) definierende Ventilöffnung (2) und eine die Ventilöffnung (2) umlaufende erste Dichtfläche (3) aufweist, - einem Ventilverschluss (4), insbesondere Ventilteller, zur Regelung des Volumen- oder Massenstroms und/oder zum im Wesentlichen gasdichten Verschließen der Ventilöffnung (2) mit einer zweiten zu der ersten Dichtfläche (3) korrespondierenden Dichtfläche (6), und - einer Erdungsvorrichtung mit einem Erdungsband (42) zur Erdung auftretender elektrischer Ladungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdungsvorrichtung als eine Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgestaltet ist.
Vakuumventil (1, 1') nach Anspruch 16, aufweisend genau eine Hochfrequenz-Erdungsvorrichtung (40) mit genau einem Erdungsband (42) und genau einer Spule (45) als erstes Element der Korrekturimpedanz.
Vakuumventil (1, 1') nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, aufweisend eine mit dem Ventilverschluss (4) gekoppelte Antriebseinheit (7), die zur derartigen Bereitstellung einer Bewegung des Ventilverschlusses (4) eingerichtet ist, dass der Ventilverschluss (4) von einer Offenposition (C), in welcher der Ventilverschluss (4) die Ventilöffnung (2) zumindest teilweise freigibt, in eine Schließposition (S), in welcher ein dichtender Kontakt der ersten Dichtfläche (3) und der zweiten Dichtfläche (6) mit einem dazwischen vorliegenden Dichtmaterial besteht und die Ventilöffnung (2) dadurch gasdicht verschlossen ist, und zurück verstellbar ist.
Vakuumventil (1, 1') nach Anspruch 18, aufweisend einen Balg, der zur atmosphärische Abtrennung der Antriebseinheit von einem Prozessvolumen mit dem Ventilverschluss (4) und mit dem Ventilgehäuse (9) verbunden ist, wobei der Balg derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass er in der Offenposition (0) zusammengedrückt und in der Schließposition (S) ausgedehnt vorliegt.
Vakuumkammersystem (50) mit einer Prozesskammer (52), in welcher ein Niederdruckplasma erzeugbar ist, und einer der Prozesskammer (52) vorgelagerten Schleusenkammer (51), gekennzeichnet durch mindestens ein Vakuumventil (1, 1') nach einem der Ansprüche 16 bis 19.