DE102022100843A1 - Verfahren, Steuervorrichtung, Speichermedium und Vakuumanordnung - Google Patents

Verfahren, Steuervorrichtung, Speichermedium und Vakuumanordnung Download PDF

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Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren (500), aufweisen: Ansteuern (501) eines Pumpstandes (110), welcher eine erste Pumpstufe (110a) und eine dieser nachgeschaltete zweite Pumpstufe (110b) aufweist, gemäß einem ersten Pumpmodus, wenn ein Druck, dem der Pumpstand (110) eingangsseitig ausgesetzt ist, ein Vakuumdruck ist; Ansteuern (503) des Pumpstandes (110) gemäß einem zweiten Pumpmodus, wenn eine ermittelte Kenngröße, welche eine Veränderung des Drucks, die zumindest von der zweiten Pumpstufe (110b) bewirkt wird, repräsentiert, ein abgespeichertes erstes Kriterium erfüllt; wobei gemäß dem ersten Pumpmodus ein Verhältnis eines ersten Ist-Saugvermögens der ersten Pumpstufe (110a) zu einem zweiten Ist-Saugvermögen der zweiten Pumpstufe (110b) reduziert wird; und wobei gemäß dem zweiten Pumpmodus das Verhältnis vergrößert wird.

Description

  • Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren, eine Steuervorrichtung, ein Speichermedium und eine Vakuumanordnung.
  • Im Allgemeinen kann ein Substrat behandelt (prozessiert), z.B. beschichtet werden, so dass die chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des Substrats verändert werden können. Zum Beschichten eines Substrats können verschiedene Beschichtungsverfahren im Vakuum durchgeführt werden, um eine Schicht oder mehrere Schichten mittels einer chemischen und/oder physikalischen Gasphasenabscheidung auf dem Substrat abzuscheiden. Um ein großflächiges Abscheiden auf entsprechend großflächigen Substraten effizient zu realisieren, kann die Prozessieranlage als sogenannte In-Line-Anlage eingerichtet sein, bei der ein Substrat beispielsweise mittels Rollen durch die gesamte Anlage transportiert wird, wobei während des Transports des Substrats durch die In-Line-Anlage hindurch in einem oder mehreren Bereichen der In-Line-Anlage ein Beschichten des Substrats erfolgen kann. Eine solche In-Line-Anlage kann einen Eingangsbereich und optional einen Ausgangsbereich derart aufweisen, dass ein Substrat in die Prozessieranlage hinein bzw. aus der Prozessieranlage heraus geschleust werden kann. Je nach Bauform der Prozessieranlage kann in dem Eingangsbereich und/oder in dem Ausgangsbereich zumindest eine Kammer (auch als Schleusenkammer bezeichnet) angeordnet sein, welche das Einschleusen und/oder Ausschleusen des Substrats ermöglicht.
  • Die Zeit, welche zum Einschleusen und/oder Ausschleusen eines Substrats benötigt wird, wird auch als Taktzeit (das Reziproke des Schleusentakts) bezeichnet, und beeinflusst die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit der Prozessieranlage. Anschaulich kann die Prozessieranlage wirtschaftlicher arbeiten, je mehr Substrate pro Zeit prozessiert werden können. Die Schleusenkammer(n) des Eingangsbereich und/oder des Ausgangsbereich werden dazu zyklisch belüftet und wieder abgepumpt.
  • Herkömmlicherweise werden zum Abpumpen der Schleusenkammer(n) (auch als Vakuumschleusen bezeichnet) leistungsstarke Pumpen verwendet, welche allerdings eine große Standfläche benötigen und/oder hohe Kosten (Anschaffungskosten und/oder Betriebskosten) verursachen. Dabei gibt es eine Vielzahl von Pumpkonzepten, in denen Pumpen verschiedenster Bautypen verwendet werden, deren Pumpverhalten, je nach vorherrschender Meinung, an den Druckbereich der abzupumpenden Kammer und die benötigte Dynamik angepasst ist.
  • Gemäß verschiedenen Pumpkonzepten zum Evakuieren einer Vakuumschleuse werden entweder nur Vorpumpen oder eine Kombinationen von Vorpumpen und sogenannten Booster-Pumpen eingesetzt. Bei einer Booster-Pumpe handelt es sich um eine Pumpe, welche kurzzeitig die zulässige Dauerpumpleistung überschreiten kann und somit bei Bedarf eine größere Pumpleistung (im sogenannten Booster-Modus) bereitstellt.
  • Eine Booster-Pumpe wird herkömmlicherweise mittels einer Schraubenpumpe, z.B. der Produktionsreihe SiHiboost, oder einer Rootspumpe, z.B. der Produktionsreihe PowerBoost von Leybold oder der Produktionsreihe HiLobe von Pfeiffer bereitgestellt. Die Schraubenpumpe der Produktionsreihe SiHiboost ermöglicht in der Regel eine sehr schnelle Schleusenevakuierung, einen unkomplizierten und zuverlässigen Betrieb sowie einen Einsatz unabhängig von der Netzfrequenz.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde erkannt, dass dies nicht zwangsläufig für jede Pumpe gilt, was insbesondere für eine Rootspumpe zutreffen kann. Demgemäß wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Betrieb einer solchen Pumpe (z.B. Rootspumpe) vereinfacht und zuverlässiger gestaltet. Diesbezüglich wird hierin konkret auf die Rootspumpe als exemplarischen Pumpen-Typ Bezug genommen. Es kann verstanden werden, dass das hierin für die Rootspumpe Beschriebene in Analogie für einen Pumpe (z.B. Gastransferpumpe) anderen Typs (auch als Pumpen-Typ bezeichnet) gelten kann, z.B. eine Pumpe, welcher mittels eines Frequenzumrichters betrieben wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Betrieb einer solchen Pumpe erfolgen zum zyklischen Abpumpen einer Vakuumkammer (z.B. Schleusenkammer oder Pufferkammer) einer schnell getakteten Anlage. In einer solchen Anlage wird der Pumpstand, beispielsweise zumindest dessen zweite Pumpstufe, beispielsweise nicht abgeschaltet, im Gegensatz zu einer gelegentlich abgepumpten Anlage. Beispielsweise kann zumindest die zweite Pumpstufe des Pumpstandes dauerhaft in Betrieb sein (beispielsweise eine Drehzahl größer null aufweisen). Beispielsweise kann zumindest die zweite Pumpstufe des Pumpstandes dauerhaft ein Ist-Saugvermögen aufweisen, das größer ist das halbe Ist-Saugvermögen im ersten Pumpmodus und/oder im zweiten Pumpmodus (z.B. bezogen auf den Zeitraum des Pumpmodus) oder zumindest größer ist als null.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden eine oder mehr als eine der folgenden Einschränkungen, die für bestehende Boosterkonzepte auftreten können, gemindert:
    • - schlechtere Kompatibilität mit dem vorliegenden Anlagenkonzept,
    • - Betrieb nur bei geringerer (z.B. bis zu 30°C) Umgebungstemperatur zugelassen,
    • - höhere Kosten,
    • - Einsatz abhängig von der Netzfrequenz,
    • - für den Prozessbereich überdimensioniert (overengineered),
    • - aufwändiger und/oder unzuverlässiger Betrieb.
  • Beispielsweise wurde erkannt, dass eine Rootspumpe mit FU, zu Beginn des Abpumpvorgangs, wenn die Rootspumpe schlagartig dem Atmosphärendruck (auch als atmosphärischer Luftdruck bezeichnet) ausgesetzt wird (auch als Atmosphärenschlag bezeichnet), einen starken Drehzahleinbruch erfährt, um dann während des weiteren Abpumpens wieder auf die Ausgangsdrehzahl zu beschleunigen. Grundsätzlich kann dies von der Rootspumpe bewältigt werden. Die Abstimmung von Rootspumpe und FU ist jedoch immer eine ingenieurmäßig herausfordernde Aufgabe. In ungünstigen Fällen und unter bestimmten Betriebsbedingungen, wie z.B. abrupte Änderungen des Eingangsdrucks an der Rootspumpe, kann es zu undefiniertem Verhalten der Rootspumpe mit FU kommen, womit die eigentliche Funktion der Rootspumpe und FU nicht mehr gegeben ist. Z.B. kann die Drehzahl der Rootspumpe derart stark einbrechen, dass es zum Abschalten der Pumpe oder beharren auf dieser sehr niedrigen Drehzahl kommt. In Folge dessen ist der Anlagenbetrieb gestört. Diesbezüglich wurde erkannt, dass sich dieser abnormale Betriebszustand aufheben lässt, indem die Rootspumpe manuell ausgeschaltet und wieder eingeschaltet wird. Der abnormale Betriebszustand stellt allerdings eine unvorhersehbare Beeinträchtigung des Anlagenbetriebs dar und erfordert, entsprechendes Personal vorzuhalten, um manuell eingreifen zu können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird bereitgestellt, dass ein Pumpstand, der eine Vorpumpe, eine Rootspumpe und einen Frequenzumrichter (FU) zum Betrieb der Rootspumpe aufweist, stabil und ohne einen solchen abnormalen Betriebszustand betrieben werden kann.
  • Neben dem stabilen Lauf der Pumpe hat sich gezeigt, dass die hierin offenbarten Pumpmodi zusätzlich energiesparendender, materialschonender, geräuschärmer und schneller als die herstellerseitig angebotenen Möglichkeiten sind.
  • Es zeigen
    • 1 Vakuumanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht
    • 2 eine Betriebssequenz der Vakuumanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in mehreren schematischen Diagrammen;
    • 3 eine exemplarische Implementierung der Evakuierungsphase der Vakuumanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm;
    • 4 eine exemplarische Implementierung eines Pumpmoduses gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm; und
    • 5 ein Verfahren, welches die hierin beschriebenen Aspekte implementiert, in einem schematischen Ablaufdiagram.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung (z.B. einer elektrisch leitfähigen Verbindung oder einer fluidleitfähigen Verbindung), eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff „gekoppelt“ oder „Kopplung“ im Sinne einer (z.B. mechanischen, hydrostatischen, thermischen und/oder elektrischen), z.B. direkten oder indirekten, Verbindung und/oder Wechselwirkung verstanden werden. Mehrere Elemente können beispielsweise entlang einer Wechselwirkungskette miteinander gekoppelt sein, entlang welcher die Wechselwirkung ausgetauscht werden kann, z.B. ein Fluid (dann auch als fluidleitend gekoppelt bezeichnet). Beispielsweise können zwei miteinander gekoppelte Elemente eine Wechselwirkung miteinander austauschen, z.B. eine mechanische, hydrostatische, thermische und/oder elektrische Wechselwirkung oder einen Stoff (z.B. das Fluid). Eine Kopplung mehrerer Vakuumkomponenten (z.B. Ventile, Pumpen, Kammern, Leitungen, usw.) miteinander kann aufweisen, dass diese fluidleitend miteinander gekoppelt sind, z.B. mittels Fluidleitungen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann „gekuppelt“ im Sinne einer mechanischen (z.B. körperlichen bzw. physikalischen) Kopplung verstanden werden, z.B. mittels eines direkten körperlichen Kontakts. Eine Kupplung kann eingerichtet sein, eine mechanische Wechselwirkung (z.B. Kraft, Drehmoment, etc.) zu übertragen.
  • Als Ist-Zustand einer Entität (z.B. einer Vorrichtung, eines Systems oder eines Vorgangs bzw. Prozesses) kann der tatsächlich vorliegende bzw. sensorisch erfassbare Zustand der Entität verstanden werden. Als Soll-Zustand der Entität kann der angestrebte Zustand, d.h. eine Vorgabe, verstanden werden. Als Steuern kann eine beabsichtigte Beeinflussung des momentanen Zustands (auch als Ist-Zustand bezeichnet) der Entität verstanden werden. Dabei kann der momentane Zustand gemäß der Vorgabe (auch als Soll-Zustand bezeichnet) verändert werden, z.B. indem ein oder mehr als ein Betriebsparameter (dann auch als Stellgröße bezeichnet) der Entität verändert wird, z.B. mittels eines Stellglieds. Die entsprechende Vorgabe wird hierin mit dem Präfix „Soll-“, das tatsächlich Vorliegende mit dem Präfix „Ist-“ angegeben.
  • Regeln kann als Steuern verstanden werden, wobei zusätzlich einer Zustandsänderung durch Störungen entgegengewirkt wird. Dazu wird der Ist-Zustand mit dem Soll-Zustand verglichen und die Entität derart beeinflusst, z.B. mittels eines Stellglieds, dass die Abweichung des Ist-Zustands von dem Soll-Zustand minimiert wird. Die Regelung implementiert somit im Gegensatz zu der reinen vorwärts gerichteten Ablaufsteuerung eine fortlaufende Einflussnahme der Ausgangsgröße auf die Eingangsgröße, welche durch den sogenannten Regelkreis bewirkt wird (auch als Rückführung bezeichnet). Mit anderen Worten kann hierin verstanden werden, dass alternativ oder zusätzlich zu der Steuerung (bzw. dem Ansteuern) eine Regelung verwendet werden kann bzw. alternativ oder zusätzlich zu dem Steuern ein Regeln erfolgen kann.
  • Eine Pumpe (kann auch als Verdichter oder Gebläse bezeichnet werden) kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Entziehen eines Gases eingerichtet sein (z.B. mittels Förderns des Gases und/oder Verdichten des Gases), was allgemeiner auch als Pumpen oder Evakuieren bezeichnet wird. Die Pumpe kann eingangsseitig einen Absauganschluss (auch als Ansauganschluss bezeichnet) aufweisen und ausgangsseitig einen Abgasanschluss (auch als Ausgangsanschluss bezeichnet) aufweisen. Die Pumpe kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise vom Typ der Verdränger-Vakuumpumpe sein.
  • Eine Pumpe kann eine im Betrieb zyklisch arbeitende Gastransfereinheit (auch als Gasförderer bezeichnet) aufweisen, welche das Gas eingangsseitig der Pumpe (d.h. an einem eingangsseitigen Ansauganschluss der Pumpe) ansaugt und ausgangsseitig der Pumpe (d.h. aus einem ausgangsseitigen Ausgangsanschluss der Pumpe) herauspresst. Hierin wird diesbezüglich auf den Begriff „Pumpenfrequenz“ (z.B. eine Drehzahl) Bezug genommen, welche die Frequenz, mit der die Gastransfereinheit zyklisch arbeitet, bezeichnet. Diesbezüglich wird insbesondere auf die „Drehzahl“ (auch als Drehzahl der Pumpe oder Pumpendrehzahl bezeichnet) eines exemplarischen Pumpen-Typs mit einer Drehbewegung (z.B. einer drehenden Gastransfereinheit) als exemplarische Pumpenfrequenz Bezug genommen. Es kann verstanden werden, dass das für die Pumpendrehzahl Beschriebene in Analogie für die Pumpenfrequenz jedes anderen Pumpen-Typs gelten kann, der nicht notwendigerweise eine Drehbewegung zum Pumpen implementieren muss.
  • Der Begriff „Saugvermögen“ (Formelzeichen S) bezogen auf eine Pumpe bezeichnet den Volumendurchfluss durch den Ansauganschluss der Pumpe hindurch, beispielsweise bei einem Umgebungsdruck von 1000 mbar und/oder einer Umgebungstemperatur von 293 Kelvin. Als Relation ausgedrückt ist S = dV/dt, wobei V den Volumendurchfluss und t die Zeit bezeichnet. Ist S für eine Zeitspanne Δt = t1 - t2 invariant, so ist S = ΔV/Δt. Der Begriff „Gasmenge“ bezeichnet im technischen Kontext der Vakuumtechnik das Produkt p · V (beispielsweise bei der Umgebungstemperatur von 293 Kelvin), wobei p der Druck des Gases ist. Der sogenannte pV-Durchfluss (Formelzeichen qpv) bezeichnet das Produkt aus Druck und Volumen einer durch ein Objekt (z.B. den Ansauganschluss der Pumpe) strömenden Gasmenge pro Zeit. Als Relation ausgedrückt ist qpV = p · V / t.
  • Die Saugleistung (auch als Förderrate oder Durchsatz bezeichnet) einer Pumpe lässt sich angeben als pV-Durchfluss durch die Ansauganschluss der Pumpe, wobei p dann den Druck angibt, dem der Ansauganschluss der Pumpe ausgesetzt ist (auch als Ansaugdruck p bezeichnet). Sind p und V an dem Ansauganschluss der Pumpe konstant, so ist die Saugleistung der Pumpe qpv = p · S, wobei S das Saugvermögen dieser Pumpe beim Ansaugdruck p ist. Der Begriff „Saugleistung“ bezogen auf eine Pumpe bezeichnet somit in diesem Zusammenhang die mittels der Pumpe entzogene (z.B. geförderten) Gasmenge pro Zeit. Anschaulicher gesprochen gibt die Saugleistung die von der Pumpe pro Zeit abtransportierte Gasmenge (z.B. in bar · m3/ h) an, und das Saugvermögen gibt die von der Pumpe pro Zeit zur Verfügung gestellte „Transportkapazität“ m3/ h an.
  • Die Saugleistung steht mit dem Saugvermögen S somit über den Druck p im Zusammenhang (mbar 1/s). Anschaulich wird die Kompressibilität des Fördermediums beachtet und gemäß der idealen Gasgleichung korrespondiert die Saugleistung zu der tatsächlich geförderten Masse, bezogen auf Rs und T. Der auf Rs und T bezogene Massefluss wird dann als pV-Durchfluss (auch als QpV-Fluss bezeichnet) bezeichnet und ergibt sich aus dem Produkt von Druck und Saugvermögen: qpv = p · S. In einer seriellen Verschaltung bleibt qpv erhalten und über jede Komponente gibt es eine Pumpdruckdifferenz.
  • Die Saugleistung und/oder das Saugvermögen können eine Funktion des Ansaugdrucks sein. Die in Reihe hintereinander geschalteten gasfördernden Pumpen eines Pumpstands stimmen beispielsweise überein in ihrer Ist-Saugleistung.
  • Generell kann die Pumpe eingangsseitig (d.h. an ihrem Ansauganschluss) einem ersten Druck (auch als Eingangsdruck bezeichnet) und ausgangsseitig (d.h. an ihrem Ausgangsanschluss) einem zweiten Druck (auch als Ausgangsdruck bezeichnet) ausgesetzt sein. Ein Abpumpen mittels der Pumpe kann aufweisen, dass eine Differenz (auch als Pumpdruckdifferenz bezeichnet) zwischen dem Eingangsdruck und dem Ausgangsdruck zunimmt, wobei der Eingangsdruck kleiner ist als der Ausgangsdruck. Mit anderen Worten ist die Pumpe eingerichtet, das Gas entgegen einer Gasstromrichtung (auch als Ausgleichsstrom oder Gegen-Durchflussrate bezeichnet) zu fördern, welche die Pumpdruckdifferenz ausgleichen würde. Die Pumpe kann generell eingerichtet sein, die Pumpdruckdifferenz aufrechtzuerhalten (im Gleichgewicht) oder zu vergrößern (beim Abpumpen).
  • Die Gastransfereinheit kann zum Betrieb der Pumpe mittels einer rotierenden Bewegung (auch als Pumpbewegung bezeichnet) angetrieben werden und/oder in eine rotierende Bewegung versetzt werden (z.B. kann die Gastransfereinheit einen Rotor, eine Schraube, ein Zahnrad, Rotorblätter, und/oder einen Kolben aufweisen). Zum Betrieb kann die Pumpe elektrische Leistung aufnehmen, welche in mechanische Leistung zum Fördern und/oder Verdichten des Gases umgewandelt wird. Dazu kann die Pumpe einen elektrischen Pumpenantrieb aufweisen, welcher die elektrische Leistung aufnimmt, in die mechanische Leistung umwandelt und diese mechanische Leistung der Gastransfereinheit zuführt. Der Pumpenantrieb kann beispielsweise einen elektrischen Motor (beispielsweise einen Drehstrom-Asynchronmotor) aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Je mehr Gas gefördert werden soll und/oder je stärker das Gas verdichtet werden soll, desto mehr elektrische Leistung kann die Pumpe benötigen, z.B. aufnehmen, und/oder desto schneller kann die Pumpbewegung sein. Der Begriff „Drehzahl“ (auch als Rotationsfrequenz bezeichnet) mit Bezug auf eine Pumpe (auch als Pumpendrehzahl bezeichnet) bezeichnet hierin die Drehzahl der Pumpbewegung (auch als Pumpdrehzahl bezeichnet), welche beispielsweise die Drehzahl der Gastransfereinheit der Pumpe und/oder die Drehzahl des Pumpenantriebs der Pumpe sein kann.
  • Wird die Pumpe elektrisch mittels eines Frequenzumrichters (auch als FU bezeichnet) mit der elektrischen Leistung versorgt, kann die Pumpendrehzahl und/oder die Ist-Saugleistung der Pumpe eine Funktion der Ausgabefrequenz des FU sein. Die Ausgabefrequenz des FU kann eine Frequenz des elektrischen Stroms und/oder der elektrischen Spannung sein, welche von dem FU ausgegeben wird zum Bereitstellen der elektrischen Leistung (die dem Pumpenantrieb zugeführt wird). In dem Fall kann die Pumpenfrequenz auch die Ausgabefrequenz des FU sein.
  • Die Pumpe kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Vakuumpumpe (z.B. eine Gastransfervakuumpumpe, z.B. vom Typ der Verdränger-Vakuumpumpe) aufweisen oder daraus gebildet sein. Unter einer Vakuumpumpe kann eine Pumpe verstanden werden, welche einen Eingangsdruck (auch als Ansaugdruck bezeichnet) von weniger als 0,3 bar bei einer Pumpdruckdifferenz von mindestens 0,6 bar, z.B. ungefähr 1 bar (entspricht ungefähr dem atmosphärischem Luftdruck), bereitstellen kann. Der von der Pumpe tatsächlich geförderte Gasstrom (auch als Ist-Förderrate oder Ist-Saugleistung bezeichnet) ergibt sich aus der Überlagerung von Gasbewegungen aufgrund der Fördertätigkeit der Pumpe und dem Ausgleichsstrom (auch als Rückstrom bezeichnet). Erreicht die Pumpe ihre maximale Pumpdruckdifferenz, heben sich die Gasbewegungen innerhalb der Pumpe gegenseitig auf. Die Ist-Saugleistung und/oder das Ist-Saugvermögen der Pumpe sind generell eine Funktion verschiedener Betriebsparameter der Pumpe, welche aufweisen: die Pumpendrehzahl, die Pumpdruckdifferenz, der Ausgangsdruck der Pumpe und/oder der Eingangsdruck der Pumpe.
  • Eine Pumpe kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen zumindest eine von Folgenden Pumpen-Typen aufweisen oder daraus gebildet sein: eine trockenverdichtende Vakuumpumpe, eine Drehschieberpumpe, eine Kreiskolbenpumpe, eine Sperrschieberpumpe, eine Trockenläuferpumpe, eine Schraubenpumpe, eine Rootspumpe (auch als Wälzkolbenpumpe bezeichnet), eine Membranpumpe, eine Rotationskolbenpumpe, eine Drehkolbenpumpe eine Exzenterschneckenpumpen, eine Zahnradpumpe, eine Turbomolekularpumpe, und/oder eine Schraubenpumpe.
  • Grundsätzlich weist eine Pumpe für jeden Betriebsparameter einen Bereich (auch als zulässiger Arbeitsbereich bezeichnet) auf, in welchem diese dauerhaft (z.B. über Tage oder Wochen) betrieben werden kann, ohne auszufallen oder die Pumpe zu beschädigen. Außerhalb des Arbeitsbereichs kann die Pumpe beispielsweise aufgrund der erhöhten (thermischen, elektrischen und/oder mechanischen) Last beschädigt werden oder ausfallen. Als Booster-Pumpe (auch als Überladungspumpe bezeichnet) kann eine Pumpe verstanden werden, welche in einem sogenannten Booster-Modus gebracht werden kann, in welchem ein oder mehr als ein Betriebsparameter außerhalb des zulässigen Arbeitsbereichs ist. Beispiele für solche Betriebsparameter weisen auf: die Pumpendrehzahl, die von der Pumpe aufgenommene elektrische Leistung, ein Gasdruck (z.B. Eingangsdruck und/oder Ausgangsdruck), die Ist-Saugleistung der Pumpe, die Umgebungstemperatur.
  • Begrenzt die thermische Abwärme der Pumpe und/oder der von der Pumpe erzeugte Schallpegel den zulässigen Arbeitsbereich der Pumpe nach oben, kann die als Booster-Pumpe eingerichtete Pumpe (z.B. bei geringer Belastung) im Ruhezustand auf eine erste Pumpendrehzahl (auch als Ruhedrehzahl bezeichnet) gebracht (z.B. abgebremst) werden und im Booster-Modus auf eine zweite Pumpendrehzahl (auch als Nenndrehzahl bezeichnet) kontinuierlich beschleunigt werden. In dem Ruhezustand kann die Pumpendrehzahl konstant bei der Ruhedrehzahl (auch als Ruhedrehfrequenz bezeichnet) sein. In einem Beschleunigt-Zustand der Pumpe kann die Pumpendrehzahl konstant bei der Nenndrehzahl sein. Beispielsweise kann die Gastransfereinheit zum Abpumpen der Vakuumkammer beschleunigt (d.h. deren Pumpendrehzahl kann erhöht werden) und/oder zum Belüften der Vakuumkammer abgebremst werden.
  • Die Nenndrehzahl kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen ungefähr 20 Hz (entspricht 20 Umdrehungen pro Sekunde oder 1200 Umdrehungen pro Minute) sein oder mehr, z.B. ungefähr 30 Hz oder mehr, z.B. ungefähr 40 Hz oder mehr, z.B. ungefähr 50 Hz oder mehr, z.B. ungefähr 60 Hz oder mehr, z.B. ungefähr 70 Hz oder mehr, z.B. ungefähr 80 Hz oder mehr. Die Ruhedrehzahl kann weniger als 10% der Nenndrehzahl sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Ruhedrehzahl gleich zu ungefähr 10 Hz (entspricht 10 Umdrehungen pro Sekunde oder 600 Umdrehungen pro Minute) sein oder weniger, z.B. ungefähr 5 Hz oder weniger, z.B. ungefähr 1 Hz oder weniger, z.B. ungefähr 0,5 Hz oder weniger, z.B. ungefähr 0,1 Hz oder weniger, z.B. ungefähr null.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Pumpe (z.B. eine Rootspumpe) mittels eines Frequenzumrichters (FU) betrieben werden. Dies erreicht, dass die Pumpe unabhängig von der Netzfrequenz eingesetzt werden kann. Als Frequenzumrichter wird ein Wandler (Stromrichter) verstanden, der basierend auf der Wechselspannung, die diesem zugeführt wird, eine Wechselspannung anderer Frequenz (z.B. der Pumpendrehfrequenz) erzeugt.
  • In einem herkömmlichen Pumpstand bestehend aus Vorpumpe und Rootspumpe wird die Rootspumpe bei konstanter Pumpendrehzahl (d.h. der Motor ist direkt am Netz ohne Frequenzwandler angeschlossen) betrieben und wird beim Beginn des Abpumpens von Atmosphäre allein durch eine Umwegleitung (auch als Bypass bezeichnet) geschützt. Die thermische Last bei einem solchen Betrieb der Rootspumpe ist allerdings hoch. Eine dynamische Ansteuerung der Rootspumpe kann diese thermischen Lasten reduzieren und damit höhere Pumpleistungen zulassen.
  • Bei der Rootspumpe kommt insbesondere ein adaptiertes Pumpkonzept zum Einsatz, welches das effektive Saugvermögen des herkömmlichen Pumpstands bestehend aus Vorpumpe und Rootspumpe weiter vergrößert. Das adaptierte Pumpkonzept beinhaltet, dass analog zu der SiHiboost ein dynamisches Pumpverhalten der Rootspumpe erfolgt. Der Pumpenantrieb (z.B. einen oder mehr als einen Motor aufweisend) der Rootspumpe wird gemäß diesem Pumpkonzept mittels eines Frequenzumrichters (FU) drehzahlgesteuert. Im Gegensatz zu der Schraubenpumpe wird jedoch nicht die in den Rotoren der Rootspumpe gespeicherte kinetische Energie der Rotation zusätzlich zum Beschleunigen des Abpumpvorgangs genutzt, sondern die Rootspumpe dreht zu Beginn des Abpumpens mit verminderter Pumpendrehzahl bzw. wird schlagartig abgebremst und erst während des Abpumpvorgangs auf die Nenndrehzahl beschleunigt. Nach Abschluss des Abpumpens wird die Rootspumpe wieder auf ihre Leerlaufdrehzahl abgebremst.
  • Das Abbremsen der Rootspumpe auf Leerlaufdrehzahl bewirkt, dass die Überhitzung der Rootspumpe während des Abpumpens infolge zu hoher Differenzdrücke vermieden wird und die Geräusche während des Abpumpens gemindert werden. Zum Schutz der Rootspumpe wird optional zusätzlich eine Umwegleitung verbaut.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine oder mehr als eine Vakuumkammer mittels eines Kammergehäuses bereitgestellt sein oder werden. Das Kammergehäuse kann beispielsweise zum Bereitstellen eines Unterdrucks oder eines Vakuums (Vakuumkammergehäuse) mit zumindest einer (d.h. einer oder mehr als einer) Pumpe gekoppelt sein und derart stabil eingerichtet sein, dem Einwirken des Luftdrucks im abgepumpten Zustand, z.B. wenn darin ein Vakuumdruck gebildet ist, standzuhalten. Dementsprechend kann eine Vakuumkammer oder können mehrere Vakuumkammern in einem Kammergehäuse bereitgestellt sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kammergehäuse, z.B. eine darin bereitgestellte Vakuumkammer, derart eingerichtet sein, dass darin ein Vakuumdruck (d.h. weniger als 0,3 bar) bereitgestellt werden kann.
  • Der hierin beschriebene Vakuumdruck kann beispielsweise ein Druck von ungefähr 250 mbar (oder 100 mbar) oder weniger sein, z.B. ein Druck in einem Bereich von ungefähr 10 mbar bis ungefähr 1 mbar (mit anderen Worten Grobvakuum) oder weniger, z.B. ein Druck in einem Bereich von ungefähr 1 mbar bis ungefähr 10-3 mbar (mit anderen Worten Feinvakuum) oder weniger, z.B. ein Druck in einem Bereich von ungefähr 10-3 mbar bis ungefähr 10-7 mbar (mit anderen Worten Hochvakuum) oder weniger, z.B. ein Druck von kleiner als Hochvakuum (d.h. weniger als 10-7 mbar).
  • Ferner kann jede Kammer (z.B. eine Vakuumkammer) entsprechend ihres Verwendungszwecks bezeichnet werden. Beispielsweise kann eine Vakuumanordnung zumindest eine (d.h. eine oder mehr als eine) von folgenden Kammern aufweisen: eine Prozessierkammer zum Prozessieren eines Substrats, eine Schleusenkammer (z.B. mittels der ersten Vakuumkammer bereitgestellt) zum Einschleusen eines Substrats in die Vakuumanordnung hinein und/oder zum Ausschleusen eines Substrats aus der Vakuumanordnung heraus, eine Pufferkammer (z.B. mittels der zweiten Vakuumkammer bereitgestellt) zum Vorhalten eines Substrats, eine Transferkammer (z.B. mittels der dritten Vakuumkammer bereitgestellt) zum Bilden eines Substratbands (einer kontinuierlichen Folge von Substraten) aus mehreren Substraten und/oder eine Ventilkammer zum vakuumdichten Separieren zweier Abschnitte der Vakuumanordnung voneinander.
  • Zum Einschleusen eines Substrats in die Vakuumanordnung hinein kann beispielsweise das Substrat in eine belüftete Schleusenkammer (z.B. die erste Vakuumkammer) eingebracht werden, z.B. durch eine geöffnete Substrattransfer-Öffnung (auch als Eingangsöffnung bezeichnet) hindurch. Anschließend kann die Schleusenkammer mit dem Substrat darin (z.B. deren Eingangsöffnung) mittels des ersten Substrattransfer-Ventils vakuumdicht verschlossen und daraufhin evakuiert werden. Danach kann eine zweite Substrattransfer-Öffnung zu einer angrenzenden Vakuumkammer (z.B. einer Pufferkammer) mittels eines zweiten Substrattransfer-Ventils geöffnet werden und das Substrat kann aus der evakuierten Schleusenkammer heraus in die angrenzende Vakuumkammer der Vakuumanordnung durch die zweite Substrattransfer-Öffnung hindurch transportiert werden. Zum Belüften der Schleusenkammern kann die zweite Substrattransfer-Öffnung zu der angrenzenden Vakuumkammer mittels des zweiten Substrattransfer-Ventils wieder verschlossen werden, und ein nächstes Substrat in die belüftete Schleusenkammer eingebracht werden.
  • Zum Transportieren zumindest eines Substrats (eines Substrats oder mehrerer Substrate) in die Vakuumanordnung hinein, aus der Vakuumanordnung heraus oder innerhalb der Vakuumanordnung kann die Vakuumanordnung eine Transportvorrichtung aufweisen. Die Transportvorrichtung kann beispielsweise mehrere Transportrollen aufweisen. Die Transportvorrichtung kann beispielsweise mehrere Gruppen von Transportrollen aufweisen, welche voneinander entkoppelt sind. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Transportvorrichtung eine Transportfläche definieren, zum Transportieren eines Substrats entlang der Transportfläche, wobei die Transportfläche durch die Substrattransfer-Öffnung hindurch verläuft.
  • Die Steuervorrichtung kann eingerichtet sein, zum Betreiben der Pumpe, z.B. gemäß verschiedenen Pumpmodi, in dem Ruhezustand und/oder dem Booster-Modus, z.B. zwischen diesen umzuschalten, wenn ein Kriterium (auch als Umschaltkriterium bezeichnet) erfüllt ist. Das Umschaltkriterium zum Umschalten zwischen zwei Pumpmodi, z.B. in den Booster-Modus, kann erfüllt sein, wenn eine vorgegeben Zeitspanne oder mehr vergangen ist, wenn die Pumpe einem vorgegeben Druck (auch als Boosterdruck bezeichnet) oder mehr ausgesetzt ist, wenn durch die Pumpe hindurch eine vorgegebene Durchflussrate (auch als Boosterdurchflussrate bezeichnet) an Gas oder weniger gefördert wird, usw.
  • Der Begriff „Pumpstand“ bezeichnet eine zusammenhängende Baugruppe, die mehrere Pumpen (auch als Pumpstandpumpen bezeichnet) aufweisen kann. Zum besseren Verständnis der pumpstandsinternen Verschaltung der mehreren Pumpen wird hierin auf den Begriff der „Pumpstufe“ Bezug genommen, wovon der Pumpstand mehrere hintereinander (d.h. in Reihe) geschaltete Pumpstufen aufweisen kann. Jede Pumpstufe des Pumpstands kann eine oder mehr als eine Pumpe der Pumpstandpumpen aufweisen. Das für eine Pumpstufe Beschriebene (z.B. Parameter oder Komponenten) kann in Analogie für die Pumpe(n) der Pumpstufe verstanden werden. Die Pumpendrehzahl der Pumpstufe kann beispielsweise die Pumpendrehzahl ihrer Pumpe(n) sein.
  • Mehrere Pumpen einer Pumpstufe können parallel zueinander verschaltet sein, d.h. die Pumpen können eingangsseitig mittels einer ersten Leitung unmittelbar miteinander und mit dem Eingangsanschluss der Pumpstufe gekoppelt sein und ausgangsseitig mittels einer zweiten Leitung unmittelbar miteinander und mit dem Ausgangsanschluss der Pumpstufe gekoppelt sein. Mit anderen Worten kann ein der Pumpstufe zugeführter Gasstrom auf alle Pumpen der Pumpstufe aufgeteilt werden. Mehrere Pumpstufen können seriell (d.h. in Reihe) verschaltet sein, d.h. der Ausgangsanschluss der Pumpe(n) einer ersten Pumpstufe kann mit dem Eingangsanschluss der Pumpe(n) einer dieser nachgeschalteten zweiten Pumpstufe unmittelbar gekoppelt sein. Mit anderen Worten kann ein von der ersten Pumpstufe abgegebener Gasstrom vollständig der zweiten Pumpstufe zugeführt werden.
  • Im Folgenden wird auf ein Verfahren Bezug genommen, welches das Ansteuern des Pumpstands aufweist. In dem Zusammenhang wird ebenso auf eine Steuervorrichtung bzw. Codesegmente Bezug genommen. Die Steuervorrichtung kann eingerichtet sein, eines oder mehr als eines der hierin beschriebenen Verfahren zu implementieren. Dazu kann die Steuervorrichtung einen Prozessor aufweisen, der eingerichtet ist, das jeweilige Verfahren zu implementieren. Beispielsweise kann der Prozessor eingerichtet sein, entsprechende Instruktionen auszugeben. Alternativ oder zusätzlich kann der Prozessor eingerichtet sein, entsprechende Instruktionen aufzunehmen und zu verarbeiten. Diese Instruktionen können beispielsweise mittels Codesegmenten implementiert sein, welche auf einem nichtflüchtigen Datenspeicher abgespeichert sind. Beispielsweise können die Codesegmente Instruktionen aufweisen, welche wenn von dem Prozessor ausgeführt, den Prozessor dazu bringen, das Verfahren durchzuführen.
  • Der Begriff „Steuervorrichtung“ kann als jede Art einer Logik implementierenden Entität verstanden werden, die beispielsweise eine Verschaltung und/oder einen Prozessor aufweisen kann, welche beispielsweise Software ausführen kann, die in einem Speichermedium, in einer Firmware oder in einer Kombination davon gespeichert ist, und darauf basierend Anweisungen ausgeben kann. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise mittels Codesegmenten (z.B. Software) konfiguriert sein. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuervorrichtung (SPS) aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Datenspeicher (allgemeiner auch als Speichermedium bezeichnet) ein nichtflüchtiger Datenspeicher sein. Der Datenspeicher kann beispielsweise eine Festplatte und/oder zumindest einen Halbleiterspeicher (wie z.B. Nur-Lese-Speicher, Direktzugriffsspeicher und/oder Flash-Speicher) aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Nur-Lese-Speicher kann beispielsweise ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (kann auch als EPROM bezeichnet werden) sein. Der Direktzugriffsspeicher kann ein nichtflüchtiger Direktzugriffsspeicher (kann auch als NVRAM -„non-volatile random access memory“ bezeichnet werden) sein. Beispielsweise kann in dem Datenspeicher eines oder mehr als eines von Folgendem gespeichert werden: die Codesegmente, die Instruktionen gemäß dem Verfahren aufweisen, eine oder mehr als eine Vorgabe (z.B. ein oder mehr als ein Soll-Betriebsparameter), ein oder mehr als ein Kriterium (z.B. das Umschaltkriterium).
  • Der Begriff „Prozessor“ kann als jede Art von Entität verstanden werden, die die Verarbeitung von Daten oder Signalen erlaubt. Die Daten oder Signale können beispielsweise gemäß zumindest einer (d.h. einer oder mehr als einer) spezifischen Funktion behandelt werden, die vom Prozessor ausgeführt wird. Ein Prozessor kann eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, eine Mischsignalschaltung, eine Logikschaltung, einen Mikroprozessor, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine programmierbare Gatter-Anordnung (FPGA), eine integrierte Schaltung oder eine beliebige Kombination davon aufweisen oder daraus gebildet sein. Jede andere Art der Implementierung der jeweiligen Funktionen, die nachstehend ausführlicher beschrieben werden, kann auch als Prozessor oder Logikschaltung verstanden werden, beispielsweise auch virtuelle Prozessoren (oder eine virtuelle Maschine) oder eine Vielzahl dezentraler Prozessoren, die beispielsweise mittels eines Netzwerks miteinander verbunden sind, beliebig räumlich verteilt sind und/oder beliebige Anteile an der Implementierung der jeweiligen Funktionen haben (z.B. Rechenlastverteilung unter den Prozessoren). Dasselbe gilt im Allgemeinen für eine anders implementierte Logik zur Implementierung der jeweiligen Funktionen. Es versteht sich, dass einer oder mehrere der hierin detailliert beschriebenen Verfahrensschritte von einem Prozessor ausgeführt (z.B. realisiert) werden können, durch eine oder mehrere spezifische Funktionen, die von dem Prozessor ausgeführt werden.
  • In einer exemplarischen Implementierung kann die Steuervorrichtung Teil einer kompletten Anlagensteuerung sein und/oder mittels eines Prozessors implementiert sein oder werden, der die Funktionen zum Steuern implementiert, z.B. indem dieser Signale zum Ansteuern des Pumpstandes erzeugt bzw. ausgibt. Mittels der Signale kann beispielsweise das Ansteuern einer oder mehr als einer Pumpe erfolgen, mittels welcher einer Vakuumkammer ein Gas entzogen wird (auch als Abpumpen bezeichnet). Der Prozessor kann beispielsweise mittels Codesegmenten und/oder einer Hartverschaltung eingerichtet sein, welche Instruktionen zum Durchführen des Verfahrens bereitstellen. Beispielsweise kann eine Steuervorrichtung den Prozessor aufweisen und optional ein Speichermedium, auf welchem die Codesegmente gespeichert sind.
  • Gegenüber einem herkömmlichen Pumpstand werden eine oder mehr als eine der folgenden Unterschiede und/oder Verbesserungen erreicht:
    • • nicht notwendigerweise ein Ermitteln der Betriebsparameter (z.B. des Pumpstandes und/oder gesamten Vakuumanordnung) durch die Steuerung erforderlich;
    • • eine Umwegleitung für die Rootspumpen ist nicht notwendigerweise erforderlich;
    • • ein Halten einer Mindestdrehzahl des Pumpstands (z.B. dessen ersten Pumpstufe) ist nicht notwendigerweise erforderlich, was weiter einen oder mehr als eines von Folgendem erreicht:
      • ◯ Reduktion der Geräuschentwicklung (z.B. verglichen mit einer herkömmlich betriebenen Booster-Pumpe);
      • ◯ Reduktion des Strom- und Energiebedarfs;
      • ◯ Reduktion der Materialbeanspruchung;
      • ◯ Reduktion der thermischen Belastung;
      • ◯ Erleichterte Verwendung von Standardkomponenten und Standardpumpen; z.B. reichen gegenüber der herkömmlich betriebenen Booster-Pumpe leistungsschwächere Motoren aus, ohne das technisch und praktisch relevante Einbußen der Saugleistung zu erwarten sind;
      • ◯ weniger oder keine Einschränkung im Betrieb bzgl. der zulässigen Umgebungstemperatur im Vergleich zu den Standardpumpen;
    • • flexibler Aufbau des Pumpstands bei gleichzeitig geringem Footprint (Platzbedarf);
    • • Rootspumpe kann variabel entweder für vertikale oder horizontale Förderrichtung genutzt werden, wie sie eben besser an die Anlage bei möglichst kurzer Verrohrung passt;
    • • funktioniert auch mit dem herkömmlichen FU, was den Aufwand zum Abfangen des abrupten Lastwechsels beim Atmosphärenschlag reduziert, das Risiko eines gestörten Betriebszustands reduziert, wie sie zuvor mit einfachen und unangepassten FU`s beobachtet werden konnten.
  • Zur Vereinfachung des Verständnisses sind die Möglichkeiten der oben genannten Unterschiede und/oder Verbesserungen nachfolgend tabellarisch zusammengefasst:
    Vorgang herkömmlicher Pumpstand gemäß verschiedenen Ausführungsformen
    zyklisches Ermitteln eines oder mehr als eines Betriebspara meters (z.B. Motorstrom) für den Betrieb des Pumpstandes zwingend notwendig, da der Zeitpunkt, zu dem der Atmosphärenschlag erfolgt, vorerst unbekannt ist und „gelernt“ (z.B. trainiert) werden kann (dies bei jeder Variation des Anlagenbetriebs) nicht notwendigerweise notwendig, kann beispielsweise weggelassen werden, wenn der Pumpstand und die daran angekoppelte (z.B. davon abgepumpte) Vakuumkammer (bzw. Vakuumanordnung und/oder deren Ventil(e)) als Einheit angesteuert werden (wodurch der Ist-Betriebszustand im Wesentlichen bekannt ist)
    Drehzahl der Pumpe verringern und bei 30 Hz halten starker Motor notwendig, und hohe Stromaufnahme bei Atmosphärenschlag, was die Energieeffizienz reduziert normaler Motor möglich, Pumpe kann stromlos und quasi in Ruhe bei Atmosphärenschlag sein, was die Energieeffizienter und/oder die Geräuschminderung vergrößert
    Umwegleitung notwendig nicht notwendigerweise notwendig, kann beispielsweise weggelassen werden
  • 1 veranschaulicht eine Vakuumanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumanordnung 100 eine erste Vakuumkammer 102 und eine zweite Vakuumkammer 104 aufweisen, welche mittels einer Substrattransfer-Öffnung 106 (z.B. unmittelbar miteinander) gekoppelt sind. Beispielsweise kann die erste Vakuumkammer 102 eine Schleusenkammer sein.
  • Ferner kann die Vakuumanordnung 100 eine Transportvorrichtung 108 aufweisen, zum Transportieren eines Substrats (nicht dargestellt) durch die Substrattransfer-Öffnung 106 hindurch, z.B. aus der ersten Vakuumkammer 102 in die zweite Vakuumkammer 104 oder andersherum. Die Transportvorrichtung 108 kann mehrere Transportrollen 108r aufweisen, welche eine Transportfläche 111f definieren, entlang derer das Substrat transportiert wird, z.B. auf die Transportrollen 108r aufgelegt.
  • Ferner kann die Vakuumanordnung 100 einen Pumpstand 110 aufweisen, der mehrere seriell hintereinander geschaltete Pumpstufen 110a, 110b (jede eine oder mehr als eine Pumpe aufweisend) aufweist. Beispielsweise können die Pumpstufen 110a, 110b eine erste Pumpstufe 110a (z.B. eine oder mehr als eine Rootspumpe aufweisend) und eine dieser nachgeschaltete zweite Pumpstufe 110b (z.B. eine oder mehr als eine Schraubenpumpe aufweisend) aufweisen. Ferner kann der Pumpstand 110 ein Ventil 116a aufweisen, welches die erste Pumpstufe 110a mit der ersten Vakuumkammer 102 koppelt (d.h. zwischen diese geschaltet ist).
  • Der Ansauganschluss 112a der ersten Pumpstufe 110a bzw. ihrer Pumpe(n) kann mittels des Ventils 116a (auch als erstes Ventil 116a oder als Eingangsventil 116a bezeichnet) mit der ersten Vakuumkammer 102 koppelt sein. Der Ansauganschluss 112b der zweiten Pumpstufe 110b bzw. ihrer Pumpe(n) kann mittels der ersten Pumpstufe 110a mit der ersten Vakuumkammer 102 gekoppelt sein. Optional kann der Pumpstand einen Bypass 118 aufweisen. Der Bypass 118 (z.B. dessen Überdruckventil 116c) kann den Ansauganschluss 112a der ersten Pumpstufe 110a mit deren Ausgangsanschluss und/oder mit dem Ansauganschluss 112b der zweiten Pumpstufe 110a koppeln. Der Bypass 118 (z.B. dessen Überdruckventil 116c) kann alternativ oder zusätzlich die zweite Pumpstufe 110b (z.B. deren Ansauganschluss 112b) mit dem ersten Ventil 116a koppeln.
  • Pro Pumpstufe kann der Pumpstand 110 beispielsweise genau eine Pumpe aufweisen oder mehr, beispielsweise zwei Pumpen oder mehr, z.B. drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, oder z.B. mehr als zehn Pumpen. Die Anzahl der Pumpen kann an die benötigte Pumpleistung angepasst sein oder werden. Mehrere Pumpen einer Pumpstufe können parallel zueinander miteinander gekoppelt sein.
  • Ferner kann der Pumpstand 110 ein zweites Ventil 116b aufweisen, welches zwischen die erste Vakuumkammer 102 und den Umgebungsdruck (z.B. atmosphärischer Luftdruck) geschaltet ist.
  • Ferner kann die Vakuumanordnung 100 eine Steuervorrichtung 120 aufweisen, welche eingerichtet ist, zumindest den Pumpstand 110, z.B. dessen erste Pumpstufe 110a, dessen zweite Pumpstufe 110b und/oder dessen Ventil(e) 116a, 116b, 116c gemäß mehrerer Pump-Modi anzusteuern. Die mehreren Pump-Modi weisen einen ersten Pumpmodus (auch als Herunterfahrmodus bezeichnet) und einen zweiten Pumpmodus (auch als Hochfahrmodus bezeichnet) und optional einen oder mehr als einen dritten Pumpmodus auf.
  • Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 120 eingerichtet sein, zwischen den Pump-Modi umzuschalten, wenn diese ermittelt, dass ein vorgegebenes Kriterium (auch als Umschaltkriterium bezeichnet) erfüllt ist. Die Steuervorrichtung 120 kann beispielsweise eingerichtet sein, einen Zustand des ersten Ventils 116a und/oder des zweiten Ventils 116b und/oder des dritten Ventil 116c zu steuern oder zu regeln. Die Steuervorrichtung 120 kann beispielsweise eingerichtet sein, einen Zustand der ersten Pumpstufe 110a und/oder der zweiten Pumpstufe 110b zu steuern oder zu regeln. Die Steuerung 120 kann optional eingerichtet sein, die Substrattransfer-Öffnung 106 gemäß dem Betriebsmodus zu öffnen und/oder zu schließen.
  • Der in der ersten Vakuumkammer 102 herrschende Druck (auch als Kammerdruck bezeichnet) kann eingangsseitig an dem Pumpstand 110 anliegen, z.B. an dessen ersten Ventil 116a und/oder an dessen zweiten Ventil 116b. Der Umgebungsdruck (z.B. atmosphärischer Luftdruck) kann ausgangsseitig an dem Pumpstand 110 anliegen, z.B. an dem Ausgangsanschluss der zweiten Pumpstufe 110b und/oder an dem zweiten Ventil 116b.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Betrieb der Vakuumanordnung 100 aufweisen, die erste Vakuumkammer 102, beispielsweise wenn diese als Schleusenkammer eingerichtet ist, zyklisch zu belüften (auch als Belüftungsvorgang bezeichnet) und abzupumpen (auch als Evakuierungsvorgang bezeichnet) wird. Dazu kann der Betrieb der Vakuumanordnung 100 gemäß einer Betriebssequenz (siehe hierzu auch 2) erfolgen, welche beispielsweise mittels der Steuervorrichtung 120 implementiert wird. Die Betriebssequenz kann eine erste Phase 401b (auch als Belüftungsphase 401b bezeichnet) aufweisen, in welcher der Belüftungsvorgang erfolgt, und eine zweite Phase 401e (auch als Evakuierungsphase 401e bezeichnet) aufweisen, in welcher der Evakuierungsvorgang erfolgt. Beispielsweise kann der Pumpstand 110 gemäß der Betriebssequenz angesteuert werden. Optional kann ferner ein Substrattransport (auch als Transport eines Substrats bezeichnet) erfolgen zwischen der Belüftungsphase 401b und der Evakuierungsphase 401e. Beispielsweise kann der Substrattransport in die Vakuumkammer 102 hinein unmittelbar vor der Evakuierungsphase 401e erfolgen. Beispielsweise kann der Substrattransport aus der Vakuumkammer 102 heraus unmittelbar vor der Belüftungsphase 401b erfolgen.
  • Im Prozessbetrieb kann die Betriebssequenz zusätzlich (z.B. zu der Belüftungsphase 401b und/oder der Evakuierungsphase 401e) eine oder mehr als eine Phase aufweisen, beispielsweise eine Phase, in welcher der Substrattransport erfolgt, das optional parallel zum Abbremsen der Pumpe erfolgen kann. In diesem Fall ergibt sich als zusätzlicher Vorteil, dass das Bremsen langsamer erfolgen kann, was einen kleineren Bremswiderstand ermöglicht und/oder materialschonender ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Betriebssequenz aufweisen, dass sich die Evakuierungsphase 401e und die Belüftungsphase 401b abwechseln, z.B. wiederholend, z.B. zyklisch wiederholend und/oder z-mal wiederholend (wobei z≥2, z≥5, z≥10, z≥100, z≥1000, z≥104, z≥105 oder z≥106 sein kann). Beispielsweise sich die Evakuierungsphase 401e und die Belüftungsphase 401b abwechseln über eine gesamte Kampagnedauer (beispielsweise mindestens 14 Tage lang) und/oder bei einer Taktzeit von 30 Sekunden. Alternativ oder zusätzlich kann der Wechsel von der Evakuierungsphase 401e in die Belüftungsphase 401b mit einer Betriebsfrequenz (beim Schleusen auch als Schleusentakt bezeichnet) erfolgen. Die Betriebsfrequenz (1/T) kann k/1000 Herz (Hz) oder mehr sein (wobei k≥2, k≥3, k≥4, k≥5, k≥10, k≥20, k≥30 oder k≥60 sein kann), 1/33,3 Sekunden.
  • 2 veranschaulicht die Betriebssequenz 200 der Vakuumanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in mehreren schematischen Diagrammen, in denen verschiedene Betriebsparameter der Vakuumanordnung über der Zeit t aufgetragen sind für einen Takt der Betriebssequenz 200 mit der Länge T (auch als Taktzeit bezeichnet).
  • Die Evakuierungsphase 401e bzw. der Evakuierungsvorgang kann aufweisen, einen Druck 402 in der ersten Vakuumkammer 102 (auch als Kammerdruck 402 bezeichnet) mittels des Pumpstands 110 zu verkleinern. Beispielsweise kann das Verkleinern des ersten Kammerdrucks aufweisen, den Kammerdruck 402 von größer Vakuumdruck (z.B. Umgebungsdruck oder mehr) auf einen Vakuumdruck (z.B. 0,3 mbar oder weniger) zu bringen, z.B. auf einen Soll-Vakuumdruck.
  • Der Umgebungsdruck kann der atmosphärische Luftdruck (z.B. Normaldruck, z.B. ungefähr 1 bar) sein, dem die erste Vakuumkammer 102 ausgesetzt ist, d.h. der hydrostatische Druck der Erdatmosphäre am Ort der Vakuumkammer. Der Soll-Vakuumdruck kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen kleiner als ungefähr 0,3 bar sein, z.B. ungefähr 0,1 bar oder weniger, z.B. ungefähr 0,5 mbar oder weniger, z.B. ungefähr 0,1 mbar oder weniger, z.B. ungefähr 0,05 mbar oder weniger, z.B. ungefähr 0,01 mbar oder weniger, z.B. ungefähr 0,005 mbar oder weniger, z.B. ungefähr 0,002 mbar oder weniger, z.B. ungefähr 0,001 mbar oder weniger. Beispielsweise kann der Soll-Vakuumdruck ein Druck sein, bei dem das Substrat aus der ersten Vakuumkammer 102 in die daran angrenzende zweite Vakuumkammer 104 transferiert werden kann, z.B. durch die Substrattransfer-Öffnung 106 (welche dem Soll-Vakuumdruck ausgesetzt ist) hindurch (auch als Substrattransfer bezeichnet).
  • Die Belüftungsphase 401b bzw. der Belüftungsvorgang können aufweisen, den Kammerdruck 402 mittels des Pumpstands 110 zu vergrößern. Beispielsweise kann das Vergrößern des Kammerdrucks 402 aufweisen, den Kammerdruck von dem Vakuumdruck (z.B. 0,3 mbar oder weniger, z.B. dem Soll-Vakuumdruck) auf größer Vakuumdruck zu bringen, z.B. auf den Umgebungsdruck oder einen anderen Vakuumdruck. Ist die erste Vakuumkammer 102 belüftet (z.B. wenn der Kammerdruck der Umgebungsdruck ist), kann ein Substrat in diese hinein gebracht werden (auch als Einschleusen bezeichnet). Hier wäre auch die Anwendung einer als Pufferkammer eingerichtet Vakuumkammer möglich, welche nicht notwendigerweise beim Belüften auf Umgebungsdruck (z.B. Atmosphärendruck) gebracht werden muss (auch als Teilbelüftung bezeichnet).
  • Die Belüftungsphase 401b bzw. der Belüftungsvorgang können aufweisen, dass das erste Ventil 116a geschlossen und/oder das zweite Ventil 116b geöffnet ist oder wird, beispielsweise mit Beginn der Belüftungsphase 401b. Die Evakuierungsphase 401e bzw. der Evakuierungsvorgang kann aufweisen, dass das erste Ventil 116a geöffnet und/oder das zweite Ventil 116b geschlossen ist oder wird, beispielsweise mit Beginn der Evakuierungsphase 401e. Wird das erste Ventil 116a geöffnet, wird der Druck 410, dem die erste Pumpstufe 110a eingangsseitig ausgesetzt ist (auch als Eingangsdruck 410 bezeichnet) schlagartig erhöht (auch als Atmosphärenschlag bezeichnet), beispielsweise zum Zeitpunkt t0.
  • Nachfolgend wird die Betriebssequenz 200 im Zusammenhang exemplarischer Betriebsmodi erläutert.
  • In der Belüftungsphase 401b kann der Pumpstand (z.B. durchgehend) gemäß dem ersten Pumpmodus (Herunterfahrmodus) angesteuert werden. Gemäß dem Herunterfahrmodus kann eine erste Stellgröße (auch als erste Pump-Stellgröße bezeichnet), welche das Ist-Saugvermögen der ersten Pumpstufe 110a (auch als erstes Ist-Saugvermögen oder als S(1)Ist bezeichnet) beeinflusst, verändert werden derart, dass das erste Ist-Saugvermögen abnimmt, z.B. dass das erste Ist-Saugvermögen auf eine erstes Soll-Saugvermögen (auch als Ruhe-Saugvermögen bezeichnet) gebracht wird. Hierin wird auf die Pumpendrehzahl der ersten Pumpstufe 110a als exemplarische erste Pump-Stellgröße Bezug genommen, wobei das dafür Beschriebene in Analogie auch für eine Pump-Stellgröße anderen Typs gelten kann und andersherum. Beispiele für die Pump-Stellgröße anderen Typs weisen auf: das Ist-Saugvermögen 404 der ersten Pumpstufe 110a, die von der der ersten Pumpstufe 110a aufgenommene elektrische Leistung, der von der der ersten Pumpstufe 110a aufgenommene elektrische Strom.
  • Beispielsweise kann die oder jede Pumpe der ersten Pumpstufe 110 abgebremst werden, z.B. auf die Ruhedrehzahl (z.B. von ungefähr 0 Hz), und/oder beim Erreichen der Ruhedrehzahl stromlos geschaltet werden. Stromlos kann verstanden werden, als dass der Pumpenantrieb frei drehen kann und/oder zumindest weder elektrische Leistung aufnimmt noch abgibt.
  • Beispielsweise kann das Ruhe-Saugvermögen bzw. die Ruhedrehzahl im Wesentlichen null sein. Ist die Pumpe stromlos geschaltet, kann deren Gastransfereinheit (passiv) rotieren, wenn durch diese Gas strömt.
  • Das Ruhe-Saugvermögen Rsoll kann beispielsweise kleiner sein als das Ist-Saugvermögen der zweiten Pumpstufe 110a (auch als zweites Ist-Saugvermögen oder als S(2)Ist bezeichnet). Mit anderen Worten kann das Verhältnis aus Ruhe-Saugvermögen und zweitem Ist-Saugvermögen (auch als Soll-Verhältnis Vsoll bezeichnet) gemäß dem ersten Pumpmodus kleiner als 1 sein, oder als Relation ausgedrückt kann VSoll = RSoll / S (2) ist < 1 sein. Beispielsweise kann VSoll < 10-1 sein, z.B. kann Vsoll < 10-2 sein.
  • Gemäß dem ersten Pumpmodus kann eine zweite Stellgröße (auch als zweite Pump-Stellgröße bezeichnet), welche das Ist-Saugvermögen der zweiten Pumpstufe 110a beeinflusst, im Wesentlichen unverändert bleiben, z.B. derart, dass das Ruhe-Saugvermögen kleiner ist als das zweite Ist-Saugvermögen. Hierin wird auf die Pumpendrehzahl der zweiten Pumpstufe 110b als exemplarische zweite Pump-Stellgröße Bezug genommen, wobei das dafür Beschriebene in Analogie auch für eine Pump-Stellgröße anderen Typs gelten kann und andersherum. Beispiele für die zweite Pump-Stellgröße anderen Typs weisen auf: das Ist-Saugvermögen 406 der zweiten Pumpstufe 110b, die von der der zweiten Pumpstufe 110b aufgenommene elektrische Leistung.
  • Zu Beginn der Evakuierungsphase 401e kann der Pumpstand 110 weiterhin gemäß dem Herunterfahrmodus angesteuert werden bis zu einem Zeitpunkt ts, zu dem eine ermittelte Kenngröße das (z.B. von der Steuervorrichtung 120 abgespeichertes) Umschaltkriterium erfüllt. Zum Zeitpunkt ts kann der Pumpstand 110 gemäß dem zweiten Pumpmodus angesteuert werden bzw. kann von dem Herunterfahrmodus in den Hochfahrmodus gewechselt werden.
  • Die Kenngröße repräsentiert im Allgemeinen eine Veränderung des ersten Kammerdrucks 402, die zumindest von der zweiten Pumpstufe 110b bewirkt wird. Hierin wird auf die seit dem Beginn der Evakuierungsphase 401e verstrichene Zeit 408 (auch als Evakuierungszeit 408 oder Δt bezeichnet) als exemplarische Kenngröße 408 Bezug genommen, wobei das dafür Beschriebene in Analogie auch für eine Kenngröße 408 anderen Typs gelten kann und andersherum. Beispiele für die Kenngröße 408 anderen Typs weisen auf: die von dem Pumpstand 110 geförderte Menge an Gas, der Kammerdruck 402 oder der Eingangsdruck 410, die seit dem Atmosphärenschlag vergangene Zeit (entspricht ungefähr ts - t0). Beispielsweise können der Atmosphärenschlag und das Ansteuern gemäß dem Hochfahrmodus versetzt zueinander erfolgen bzw. beginnen.
  • Beispielsweise kann das Umschaltkriterium erfüllt sein, wenn die Evakuierungszeit 408 mindestens eine Sekunde (1 s) ist, d.h. Δt = 1 s, z.B. mindestens 2 s, z.B. mindestens 3 s. Beispielsweise kann die Evakuierungszeit 408 die folgende Relation erfüllen Δt = ts - t0. Beispielsweise kann das Umschaltkriterium erfüllt sein, wenn der Eingangsdruck 410 und/oder der Kammerdruck 402 seit dem Beginn der Evakuierungsphase um mindestens 10% (z.B. mindestens 25%) gesunken sind. Beispielsweise kann das Umschaltkriterium erfüllt sein, wenn das erste Ist-Saugvermögen und das zweite Ist-Saugvermögen weniger als 50% (z.B. 90%) voneinander abweichen, z.B. wenn diese im Wesentlichen gleich sind.
  • Das Umschaltkriterium (z.B. die Zeitspanne bis zum Zuschalten der Rootspumpe nach dem Atmosphärenschlag) kann beispielsweise eine Funktion des Volumens der ersten Vakuumkammer 102 (z.B. Schleusenklammer) und/oder dem Verhältnis des Saugvermögens der ersten Pumpstufe 110a (z.B. Vorpumpe) und des Saugvermögens der zweiten Pumpstufe (z.B. Rootspumpe) sein. Im Allgemeinen hat eine Rootspumpe ein wesentlich höheres Nennsaugvermögen als eine Vorpumpe, so dass das Ist-Saugvermögen der Vorpumpe der anfänglich limitierende Faktor sein kann. Folglich gibt es einen optimalen Zeitpunkt ts zum Zuschalten der Rootspumpe.
  • Gemäß dem zweiten Pumpmodus kann die erste Pump-Stellgröße, welche das erste Ist-Saugvermögen beeinflusst, verändert werden derart, dass das erste Ist-Saugvermögen zunimmt, z.B. dass das erste Ist-Saugvermögen auf ein zweites Soll-Saugvermögen (auch als Referenzsaugvermögen bezeichnet) gebracht wird. Das Referenzsaugvermögen kann größer sein als das Ruhe-Saugvermögen, z.B. größer als das x-fache des Ruhe-Saugvermögens (wobei x≥2, x≥5, x≥10 oder x≥100 sein kann). In einer exemplarischen Implementierung kann die Pumpendrehzahl der ersten Pumpstufe auf eine Soll-Drehzahl (auch als Nenndrehzahl bezeichnet), bei der das Referenzsaugvermögen erreicht wird, gebracht werden (auch als Beschleunigen der ersten Pumpstufe 110a bezeichnet).
  • Optional kann die erste Pumpstufe 110a zum Beschleunigen in einen Booster-Modus gebracht sein oder werden, bzw. kann das Beschleunigen der ersten Pumpstufe 110a in dem Booster-Modus erfolgen. Dies wird später noch genauer beschrieben.
  • In einer konkreten exemplarischen Implementierung kann die oder jede Rootspumpe der ersten Pumpstufe 110a vor dem Atmosphärenschlag bis 0 Hz verlangsamt (z.B. abgebremst) werden und im Moment des Atmosphärenschlags frei drehen (z.B. stromlos geschaltet sein). Ist eine Soll-Zeitspanne (z.B. zum Zeitpunkt ts) nach dem Atmosphärenschlag abgelaufen, wird/werden die Rootspumpe(n) zur Unterstützung des Abpumpens zugeschaltet und bis zu einer Soll-Drehzahl (bei der das Referenzsaugvermögen erreicht wird) beschleunigt, anschließend wieder auf 0 Hz verlangsamt, usw.
  • 3 veranschaulicht eine exemplarische Implementierung 300 der Evakuierungsphase 401e der Vakuumanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, in dem verschiedene Betriebsparameter der Vakuumanordnung (VA) über der Zeit t im Vergleich zu einer Boosterpumpe (PB) eines herkömmlichen Pumpstands aufgetragen sind, wobei I die Stromstärke, f die Frequenz und p den Eingangsdruck (auch als Ansaugdruck bezeichnet) bezeichnen. Darunter sind:
    • - der Eingangsdruck der ersten Pumpstufe 110a (auch als pVA bezeichnet), d.h. der an dem Ansauganschluss 112a der ersten Pumpstufe 110a anliegende Druck;
    • - der Eingangsdruck des herkömmlichen Pumpstands pPB;
    • - die von der ersten Pumpstufe 110a aufgenommene Stromstärke (auch als IVA bezeichnet);
    • - die von der Boosterpumpe aufgenommene Stromstärke (auch als IPB bezeichnet);
    • - die Pumpendrehzahl der ersten Pumpstufe 110a (auch als fVA bezeichnet);
    • - die Pumpendrehzahl der Boosterpumpe (auch als fPB bezeichnet).
  • 4 veranschaulicht eine exemplarische Implementierung 400 des zweiten Pumpmodus gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm, in dem die von der ersten Pumpstufe 110a aufgenommene Stromstärke (auch als IVA oder als Stromaufnahme bezeichnet) über der Pumpendrehzahl fP der ersten Pumpstufe 110a aufgetragen ist. Im Allgemeinen können die Stromaufnahme (IVA) und die Pumpendrehzahl fP miteinander verknüpft sein, beispielsweise durch eine Funktion g, wobei IVA=g(fP). Eine Änderung der Pumpendrehzahl (auch als Δf bezeichnet) und eine Änderung der Stromaufnahme (auch als ΔIVA bezeichnet) sind somit verknüpft miteinander. Das Beschleunigen kann aufweisen, die Pumpendrehzahl fP zu erhöhen, was die Stromaufnahme verringert. Anschaulich ist das Verhältnis ΔIVA/Δf der Gradient der Funktion g.
  • Die Kurven geben beispielsweise die Strombegrenzungen für den FU bzw. Motor der Pumpe an. Beispielsweise kann die Pumpe bei einer bestimmten Drehzahl nur einen Strom kleiner gleich dem maximal zulässigen Strom aufnehmen. Mehr Leistung bzw. Strom stehen dann nicht zur Verfügung. Der Motor kann elektronisch über den FU gedrosselt sein, was den thermischen Schutz der Pumpe vor Überhitzung erleichtert.
  • Gemäß dem zweiten Pumpmodus kann die Pumpendrehzahl fP der ersten Pumpstufe 110a von der Ruhedrehzahl f0 (z.B. ungefähr 0 Hz) auf die Nenndrehzahl fs gebracht werden, d.h. von der Ruhedrehzahl f0 auf die Nenndrehzahl fs beschleunigt werden. Dies kann erfolgen, wenn die erste Pumpstufe 110a in einen Normal-Modus oder in einen Booster-Modus gebracht ist, bzw. kann das Beschleunigen der ersten Pumpstufe 110a in dem Normal-Modus oder dem Booster-Modus erfolgen.
  • In dem Normal-Modus kann der Betrag des Gradienten der Funktion g mit steigender Pumpendrehzahl fP abnehmen. In dem Booster-Modus kann der Betrag des Gradienten der Funktion g dagegen mit steigender Pumpendrehzahl fP zunehmen. Dies erreicht, dass die erste Pumpstufe 110a im Booster-Modus mehr elektrische Leistung aufnimmt und somit schneller auf die Nenndrehzahl fs gebracht wird, was die Taktzeit T verringert.
  • Beispielsweise kann im Booster-Modus für eine oder mehr als eine (z.B. jede) Pumpendrehzahl fi (fo< fi < fs) folgende Relation erfüllt sein:
    • IVA(fi) > (IVA(f0) -IVA(fs)) / (f0-fs) · fi,
    beispielsweise folgende Relation:
    • IVA(fi) > (IVA(f=0) -IVA(fs)) / (-fs) · fi.
  • Anschaulich repräsentiert der Ausdruck
    (IVA(f0) -IVA(fs)) / (f0-fs) · fi = m·fi die gestrichelte Linie bzw. repräsentiert m den Anstieg der gestrichelten Linie.
  • 5 veranschaulicht ein Verfahren 500, welches die hierin beschriebenen Aspekte zum Betrieb des Pumpstandes 110 (welcher beispielsweise Teil einer Vakuumanordnung 100 sein kann) implementiert, in einem schematischen Ablaufdiagram.
  • Das Verfahren 500 weist auf, in 501, Ansteuern des Pumpstandes 110 gemäß dem ersten Pumpmodus, wenn ein Druck, dem der Pumpstand eingangsseitig ausgesetzt ist, ein Vakuumdruck ist und/oder zunimmt, wobei gemäß dem ersten Pumpmodus ein Verhältnis einem ersten Ist-Saugvermögen der ersten Pumpstufe zu einem zweiten Ist-Saugvermögen der zweiten Pumpstufe reduziert wird. Das Verfahren 500 weist auf, in 503, Ansteuern des Pumpstandes gemäß einem zweiten Pumpmodus, wenn eine ermittelte Kenngröße, welche eine Veränderung (z.B. Verringerung) des Drucks, die zumindest von der zweiten Pumpstufe bewirkt wird, repräsentiert, ein abgespeichertes Umschaltkriterium erfüllt, wobei gemäß dem zweiten Pumpmodus das Verhältnis vergrößert wird.
  • Im Prozessbetrieb können die Pumpmodi wesentlich durch das Evakuierungsventil (auch als Eingangsventil bezeichnet) definiert sein. Ist das Evakuierungsventil geschlossen, muss das Abpumpen nicht notwendigerweise erfolgen, so dass die Pumpe im Ruhezustand sein kann. Wird das Evakuierungsventil geöffnet, kann die Pumpe in den Abpumpmodus übergehen, der einem modifizierten Boostermodus entsprechen kann, da abgefragt wird, wann das Kriterium zum Zünden des Boostermodus erfüllt ist. Wir das Evakuierungsventil geschlossen, kann die Pumpe in den Ruhemodus zurückkehren. Dies kann abhängig davon implementier werden, das Evakuierungsventil dem Pumpstand zugehörig oder der gesamten Anlage zugehörig ist.
  • Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
  • Beispiel 1 ist ein Verfahren, aufweisend: Ansteuern eines Pumpstandes, welcher eine erste Pumpstufe (z.B. eine oder mehr als eine Rootspumpe aufweisend oder daraus gebildet) und eine dieser nachgeschaltete zweite Pumpstufe (z.B. eine oder mehr als eine Schraubenpumpe aufweisend oder daraus gebildet) aufweist, gemäß einem ersten Pumpmodus (z.B. eingerichtet zum Abbremsen der Rootspumpe), wenn (z.B. nachdem und/oder in Antwort darauf, z.B. den ersten Pumpmodus initiierend) ein Druck, dem der Pumpstand eingangsseitig ausgesetzt ist, ein Vakuumdruck ist und/oder zunimmt; (nachfolgendes, z.B. unmittelbar nachfolgendes) Ansteuern des Pumpstandes gemäß einem zweiten Pumpmodus (z.B. eingerichtet zum Beschleunigen der Rootspumpe), wenn (z.B. nachdem und/oder in Antwort darauf, z.B. den zweiten Pumpmodus initiierend) eine (z.B. ermittelte) Kenngröße, welche eine Veränderung (z.B. Verringerung) des Drucks, die zumindest (z.B. nur) von der zweiten Pumpstufe bewirkt wird, repräsentiert (z.B. die Veränderung beeinflusst und/oder davon beeinflusst wird), ein abgespeichertes erstes Kriterium erfüllt; wobei ein Verhältnis einem ersten Ist-Saugvermögen der ersten Pumpstufe (beispielsweise bei dem Druck) zu einem zweiten Ist-Saugvermögen (beispielsweise bei dem Druck) der zweiten Pumpstufe gemäß dem ersten Pumpmodus reduziert gemäß dem zweiten Pumpmodus vergrößert wird; wobei beispielsweise die Veränderung des Drucks und die Kenngröße voneinander abhängen.
  • Beispiel 2 ist das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die erste Pumpstufe eine oder mehr als eine Rootspumpe aufweist; und/oder wobei das Ansteuern des Pumpstands aufweist, einen Frequenzumrichter der ersten Pumpstufe anzusteuern (z.B. mittels welchem eine oder mehr als eine Pumpe der ersten Pumpstufe elektrisch versorgt wird), vorzugsweise gemäß dem ersten Pumpmodus und gemäß dem zweiten Pumpmodus.
  • Beispiel 3 ist das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Pumpstufe eine oder mehr als eine Schraubenpumpe aufweist und/oder wobei sich der die erste Pumpstufe (z.B. deren Pumpe(n)) und die zweite Pumpstufe (z.B. deren Pumpe(n)) in ihrem Pumpen-Typ voneinander unterscheiden.
  • Beispiel 4 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ansteuern des Pumpstandes gemäß dem ersten Pumpmodus erfolgt, wenn der Druck vergrößert wird, vorzugsweise (z.B. von dem Vakuumdruck) auf einen atmosphärischen Luftdruck.
  • Beispiel 5 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei gemäß dem ersten Pumpmodus das Verhältnis reduziert wird auf ein erstes Soll-Verhältnis von 1 oder weniger, vorzugsweise von 10-1 oder weniger, weiter vorzugsweise von 10-2 oder weniger; und/oder wobei gemäß dem zweiten Pumpmodus das Verhältnis vergrößert wird auf ein zweites Soll-Verhältnis von 1 oder mehr, vorzugsweise von 2 oder mehr, weiter vorzugsweise von 5 oder mehr (z.B. 7 oder mehr).
  • Beispiel 6 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei gemäß dem ersten Pumpmodus die erste Pumpstufe abgebremst oder zumindest im einem Generator-Modus betrieben wird; und/oder wobei gemäß dem zweiten Pumpmodus die erste Pumpstufe beschleunigt oder zumindest im einem Booster-Modus betrieben wird.
  • Beispiel 7 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei von der ersten Pumpstufe in dem Generator-Modus erzeugte elektrische Leistung: zumindest teilweise (d.h. teilweise oder vollständig) einem Verbraucher (z.B. ohmschen Verbraucher) und/oder einer Netzrückspeisungsvorrichtung zugeführt wird, wobei der Verbraucher vorzugsweise einen elektrothermischen Wandler (z.B. ohmschen Wiederstand) aufweist oder aus diesem besteht.
  • Beispiel 8 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei von der ersten Pumpstufe in dem Generator-Modus erzeugte elektrische Leistung mittels einer Rekuperationsbremse der ersten Pumpstufe erzeugt wird.
  • Beispiel 9 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei gemäß dem ersten Pumpmodus die erste Pumpstufe stromlos geschaltet wird, wenn das erste Ist-Saugvermögen ein zweites Kriterium erfüllt, wobei das zweite Kriterium vorzugsweise erfüllt ist, wenn das Verhältnis das erste Soll-Verhältnis erreicht hat.
  • Beispiel 10 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Pumpstand eingangsseitig ein Ventil aufweist, welches dem Druck ausgesetzt ist und mittels der ersten Pumpstufe mit der zweiten Pumpstufe gekoppelt ist; wobei gemäß dem ersten Pumpmodus das Ventil geöffnet wird (z.B. wenn das Verhältnis konstant ist und/oder der Druck ein Umgebungsdruck ist) und gemäß dem zweiten Pumpmodus das Ventil geschlossen wird (z.B. wenn das Verhältnis konstant ist und/oder der Druck der Vakuumdruck ist).
  • Beispiel 11 ist das Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei gemäß dem ersten Pumpmodus das Ventil geschaltet (z.B. geöffnet wird, wenn eines oder mehr als eines von Folgendem eintritt oder ermittelt wird: der Druck ist ein atmosphärischer Luftdruck; das erste Ist-Saugvermögen ist kleiner ist als das zweite Ist-Saugvermögen oder im Wesentlichen null; die erste Pumpstufe ist stromlos geschaltet; in einer Kammer (z.B. Vakuumkammer), welche den Druck aufweist, ein Substrat transportiert (z.B. in die Kammer hinein oder aus dieser heraus) wurde; eine Drehzahl der ersten Pumpstufe (z.B. deren Pumpendrehzahl) ist im Wesentlichen null.
  • Beispiel 12 ist das Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei gemäß dem zweiten Pumpmodus das Ventil geschaltet (z.B. geschlossen) wird, wenn von dem zweiten Pumpmodus in den ersten Pumpmodus gewechselt wird und/oder eines oder mehr als eines von Folgendem eintritt oder ermittelt wird: der Druck ist der Vakuumdruck; das erste Ist-Saugvermögen ist größer ist als das zweite Ist-Saugvermögen; in einer Kammer (z.B. Vakuumkammer), welche den Druck aufweist, ein Substrat (z.B. in diese hinein oder aus dieser heraus) transportiert wurde; eine Drehzahl der ersten Pumpstufe (z.B. deren Pumpendrehzahl) ist eine Nenndrehzahl.
  • Beispiel 13 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus und/oder das Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus mehrmals hintereinander und/oder abwechselnd erfolgt, beispielsweise mehrmals pro Stunde, beispielsweise mehrmals pro Minute.
  • Beispiel 14 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus und das Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus einander abwechseln, beispielsweise mehrmals, beispielsweise mehrmals pro Stunde, beispielsweise mehrmals pro Minute.
  • Beispiel 15 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus in einem zeitlichen Abstand nach (z.B. unmittelbar nach) dem Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus erfolgt, wobei der zeitliche Abstand kleiner ist als eine erste Dauer, für die das Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus erfolgt, und/oder als eine zweite Dauer, für die das Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus erfolgt.
  • Beispiel 16 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Ist-Saugvermögen der zweiten Pumpstufe in einem Zeitraum, der mit dem Ansteuern des Pumpstandes gemäß einem ersten Pumpmodus beginnt und mit dem (z.B. unmittelbar) nachfolgenden Ansteuern des Pumpstandes gemäß dem zweiten Pumpmodus endet, (z.B. ununterbrochen) größer ist: als null oder zumindest als die Hälfte des Ist-Saugvermögens gemäß dem zweiten Pumpmodus. Dies erreicht eine größere Taktrate.
  • Beispiel 17 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Ist-Saugvermögen der zweiten Pumpstufe vom Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus (z.B. dessen Ende) bis zum (z.B. unmittelbar) nachfolgenden Ansteuern gemäß einem zweiten Pumpmodus (z.B. dessen Beginn), z.B. ununterbrochen, größer ist: als null oder zumindest als die Hälfte des Ist-Saugvermögens gemäß dem ersten Pumpmodus und/oder gemäß dem zweiten Pumpmodus. Dies erreicht eine größere Taktrate.
  • Beispiel 18 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Verhältnis des Ist-Saugvermögens der ersten Pumpstufe zu dem Ist-Saugvermögen der zweiten Pumpstufe (z.B. ununterbrochen) vom Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus (z.B. dessen Ende) bis zum (z.B. unmittelbar) nachfolgenden Ansteuern gemäß einem zweiten Pumpmodus (z.B. dessen Beginn), z.B. ununterbrochen, endlich ist. Dies erreicht eine größere Taktrate.
  • Beispiel 19 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Ist-Saugvermögen der zweiten Pumpstufe in einem Zeitraum, in dem mehrmals (z.B. mehr als 3, mehr als 10, mehr als 100 mal) nacheinander das Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus und/oder gemäß dem zweiten Pumpmodus erfolgen (z.B. ununterbrochen) größer ist als null oder zumindest größer als die Hälfte des zeitliche gemittelten Ist-Saugvermögens der zweiten Pumpstufe in dem Zeitraum. Dies erreicht eine größere Taktrate.
  • Beispiel 20 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei ein zeitlicher Abstand zwischen dem Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus (z.B. dessen Ende) und dem nachfolgenden Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus (z.B. dessen Beginn) kleiner ist als ein Zeitraum, in dem (z.B. ununterbrochen) das Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus erfolgt, und/oder als ein Zeitraum, in dem (z.B. ununterbrochen) das Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus erfolgt. Dies erreicht eine größere Taktrate.
  • Beispiel 21 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei ein Zeitraum, in dem (z.B. ununterbrochen) das Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus erfolgt, kleiner ist als ein Zeitraum, in dem (z.B. ununterbrochen) das Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus erfolgt. Dies erreicht eine größere Taktrate.
  • Beispiel 22 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das Ansteuern des Pumpstandes aufweist, ein Ventil des Pumpstandes (z.B. das erste Ventil 116a), welches beispielsweise der erste Pumpstufe (110a) vorgeschaltet ist und/oder welches beispielsweise dem Druck ausgesetzt ist, anzusteuern (z.B. dieses zu schließen und/oder zu öffnen), beispielsweise: auf Grundlage der Kenngröße und/oder in Abhängigkeit davon, ob das Verhältnis des Ist-Saugvermögens der ersten Pumpstufe zu dem Ist-Saugvermögen der zweiten Pumpstufe reduziert wird oder vergrößert wird.
  • Beispiel 23 ist das Verfahren gemäß Beispiel 22, wobei das Ansteuern des Ventils aufweist, das Ventil zu schließen, vor oder mit Beginn des Ansteuerns gemäß dem ersten Pumpmodus und/oder nach dem Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus.
  • Beispiel 24 ist das Verfahren gemäß Beispiel 21 oder 23, wobei das Ansteuern des Ventils aufweist, das Ventil geschlossen zu halten, wenn (z.B. solange) das Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus erfolgt.
  • Beispiel 25 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 21 bis 24, wobei das Ansteuern des Ventils aufweist, das Ventil zu öffnen nach dem Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus und/oder vor dem nachfolgenden Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus.
  • Beispiel 26 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 21 bis 25, wobei das Ansteuern des Ventils aufweist, das Ventil geöffnet zu halten wenn (z.B. zumindest solange) das Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus erfolgt.
  • Beispiel 27 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 21 bis 26, wobei die Kenngröße ein Ist-Zustand (z.B. Ist-Öffnungszustand) des Ventils (z.B. offen oder geschlossen) ist.
  • Beispiel 28 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 21 bis 27, wobei das Ansteuern des Ventils aufweist, das Ventil zu schalten (z.B. öffnen oder zu schließen), wobei vorzugsweise ein erster zeitlicher Abstand eines Beginns des Ansteuerns gemäß dem ersten Pumpmodus von einem unmittelbar zuvor erfolgtem ersten Schalten des Ventils null ist oder zumindest kleiner ist als ein zweiter zeitlicher Abstand eines Beginns des Ansteuerns gemäß dem zweiten Pumpmodus von einem unmittelbar zuvor erfolgtem zweiten Schalten des Ventils.
  • Beispiel 29 ist das Verfahren gemäß Beispiel 28, wobei das Schalten (z.B. Schließen) des Ventils das Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus (z.B. dessen Beginn) auslöst oder zeitgleich dazu erfolgt; und/oder wobei das Schalten (z.B. Öffnen) des Ventils das Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus (z.B. dessen Beginn), z.B. zweitverzögert, auslöst; und/oder wobei das Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus zeitverzögert zu dem Schalten (z.B. Öffnen) des Ventils erfolgt.
  • Beispiel 30 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 29, wobei das Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus und/oder gemäß dem zweiten Pumpmodus ausgelöst (z.B. initiiert) wird gemäß einem Ist-Zustand (z.B. offen oder geschlossen) eines Ventils des Pumpstandes, welches beispielsweise der erste Pumpstufe (110a) vorgeschaltet ist und/oder welches dem Druck ausgesetzt ist.
  • Beispiel 31 ist ein nichtflüchtiges Speichermedium, das Codesegmente aufweist, die eingerichtet (z.B. Instruktionen aufweisend) sind, wenn von einem Prozessor ausgeführt, diesen dazu zu bringen, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 30 durchzuführen.
  • Beispiel 32 ist eine Steuervorrichtung, welche eingerichtet (z.B. programmiert) ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 30 durchzuführen.
  • Beispiel 33 ist eine Vakuumanordnung, aufweisend: die Steuervorrichtung gemäß Anspruch 32; den Pumpstand, wobei die Steuervorrichtung mit einem Steuereingang des Pumpstands gekoppelt ist (zum Ansteuern des Pumpstands gemäß dem Verfahren).
  • Beispiel 34 ist die Vakuumanordnung, ferner aufweisend: eine Vakuumkammer (z.B. Schleusenkammer oder Pufferkammer), welche den Druck aufweist, wobei der Pumpstand eingangsseitig mit einem Pumpenanschlussflansch der Vakuumkammer gekoppelt ist.
  • Beispiel 35 ist eingerichtet wie eines der Beispiele 1 bis 34, wobei die Veränderung des Drucks, dem der Pumpstand eingangsseitig ausgesetzt ist, wenn dieser ein Vakuumdruck ist und/oder zunimmt, größer ist (beispielsweise bezogen auf eine Änderung von mehr als 0,5 bar) als mindestens 250 mbar/s (Millibar pro Sekunde), z.B. als mindestens 500 mbar/s, z.B. als mindestens 750 mbar/s.
  • Beispiel 36 ist eingerichtet wie eines der Beispiele 1 bis 35, wobei die Veränderung des Drucks, die zumindest von der zweiten Pumpstufe bewirkt wird und/oder wenn dieser abnimmt, größer ist (beispielsweise bezogen auf eine Änderung von mehr als 0,5 bar) als 20 mbar/s (Millibar pro Sekunde), z.B. als mindestens 30 mbar/s, z.B. als mindestens 40 mbar/s, z.B. als mindestens 50 mbar/s, z.B. als mindestens 75 mbar/s, z.B. als mindestens 100 mbar/s.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das hierin beschriebene Umschalten zwischen dem ersten Pumpmodus und zweiten Pumpmodus (d.h. von dem ersten Pumpmodus in den zweiten Pumpmodus bzw. von dem zweiten Pumpmodus in den ersten Pumpmodus) wiederholt werden, z.B. zyklisch wiederholt werden und/oder z-mal wiederholt (wobei z≥2, z≥5, z≥10 oder z≥100 sein kann). Alternativ oder zusätzlich kann das Umschalten von dem ersten Pumpmodus in den zweiten Pumpmodus mit der Taktzeit T (siehe 2, d.h. dem Reziproken der Betriebsfrequenz) bzw. aller 1000/k Sekunden oder weniger wiederholt werden (wobei k≥2, k≥3, k≥4, k≥5, k≥10, k≥20 oder k≥30 sein kann), z.B. aller 33,3 Sekunden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der hierin beschriebene Pumpstand als steuertechnische Einheit bereitgestellt. Dann kann beispielsweise das Ansteuern der ersten Pumpstufe und der zweiten Pumpstufe steuertechnisch miteinander verbunden sein, z.B. auf Grundlage derselben Eingangsgröße erfolgend. Dann kann beispielsweise das Ansteuern des Eingangsventils steuertechnisch verbunden sein mit dem Ansteuern der ersten Pumpstufe und/oder der zweiten Pumpstufe, z.B. auf Grundlage derselben Eingangsgröße erfolgend. Dies erreicht ein besseres Schaltverhalten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Pumpstufen, die eingerichtet sind, autark und beispielsweise unabhängig von dem Eingangsventil zu arbeiten, wird die Fehleranfälligkeit verringert. Anschaulich behandelt eine autark arbeitende Pumpstufe den Eingangsdruck oder die Pumplast als Störgröße, nicht als Eingangsgröße. Beispielsweise kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine gemeinsame (z.B. integrierte) Anlagensteuerung bereitgestellt sein, die das Eingangsventil und die diesem nachgeschalteten Pumpstufen auf Grundlage derselben Eingangsgröße ansteuert.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen erfolgt das Zuschalten der ersten Pumpstufe (z.B. einer Rootspumpe) zum frühestmöglichen Zeitpunkt (auch als Zuschaltzeitpunkt bezeichnet), so dass die erste Pumpstufe an der Grenze ihrer thermischen und/oder antriebsseitigen Leistungsfähigkeit betrieben wird. Hinsichtlich der antriebsseitigen Leistungsfähigkeit kann es vorkommen, dass die erste Pumpstufe (z.B. die Rootspumpe) thermisch nicht ohne Weiteres überlastet wird und daher immer bei Volllast betrieben werden kann. Beispiele für Faktoren, die eine Rolle spielen können für den Zeitpunkt des Zuschaltens der ersten Pumpstufe (z.B. einer Rootspumpe) und/oder den Betrieb der ersten Pumpstufe (z.B. einer Rootspumpe) weisen auf:
    • - das Saugvermögen der zweiten Pumpstufe,
    • - die Größe des abzupumpenden Volumens; und/oder
    • - die Taktzeit der Anlage.
  • Der Zuschaltzeitpunkt, z.B. dessen Optimierung hinsichtlich einer Minimierung der Taktzeit und/oder unter Vermeidung einer Beschädigung des Pumpstandes, bzw. wann und nach welchem Kriterium die erste Pumpstufe (z.B. Rootspumpe) zugeschaltet wird, kann ermittelt werden basierend auf:
    • - Erfahrung beim Betrieb der Vakuumanordnung;
    • - Versuch und/oder Messung, z.B. des Differenzdrucks über und Temperaturmessungen an der ersten Pumpstufe (z.B. Rootspumpe) -
    • - einem Versuchstand, der die Vakuumanordnung abbildet;
    • - einem Rechenmodell, welches die Vakuumanordnung repräsentiert.
  • Für eine konkrete Vakuumanordnung ergibt sich für die erste Pumpstufe (z.B. jede Rootspumpe) eine genau zugeschnittene Leistungskennlinie des Antriebs und einen genau festgelegten Zeitpunkt des Zuschaltens (auch als Zuschaltzeitpunkt bezeichnet). Der Zuschaltzeitpunkt ist technisch einfacher und reproduzierbarer zu realisieren als beispielsweise der Druckwert. Parallel zum Zuschaltzeitpunkt ist es ggf. empfehlenswert, die Abpumpkurve zu überwachen. Sollte im Betrieb der Vakuumanordnung eine Abweichung zwischen dem zuvor ermittelten Zeitpunkt des Zuschaltens und der hinterlegten Referenz-Abpumpkurve ermittelt werden, kann dies als Anzeichen gewertet werden für eine anstehende Anlagen-, Messtechnik- und/oder Pumpenwartung, bzw. für einen drohenden Defekt des Pumpstandes.

Claims (16)

  1. Verfahren (500), aufweisend: • Ansteuern (501) eines Pumpstandes (110), welcher eine erste Pumpstufe (110a) und eine dieser nachgeschaltete zweite Pumpstufe (110b) aufweist, gemäß einem ersten Pumpmodus, wenn ein Druck, dem der Pumpstand (110) eingangsseitig ausgesetzt ist, ein Vakuumdruck ist und zunimmt; • Ansteuern (503) des Pumpstandes (110) gemäß einem zweiten Pumpmodus, wenn eine Kenngröße, welche eine Veränderung des Drucks, die zumindest von der zweiten Pumpstufe (110b) bewirkt wird, repräsentiert, ein abgespeichertes erstes Kriterium erfüllt; • wobei ein Verhältnis eines Ist-Saugvermögens der ersten Pumpstufe (110a) zu einem Ist-Saugvermögen der zweiten Pumpstufe (110b) gemäß dem ersten Pumpmodus reduziert wird und gemäß dem zweiten Pumpmodus das Verhältnis vergrößert wird; • wobei vorzugsweise das Ist-Saugvermögen der zweiten Pumpstufe (110b) zumindest vom Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus bis zum nachfolgenden Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus größer ist als null.
  2. Verfahren (500) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Pumpstufe (110a) eine oder mehr als eine Rootspumpe aufweist.
  3. Verfahren (500) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Ansteuern des Pumpstandes (110) aufweist, einen Frequenzumrichter der ersten Pumpstufe (110a) anzusteuern gemäß dem ersten Pumpmodus und gemäß dem zweiten Pumpmodus.
  4. Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ansteuern des Pumpstandes (110) gemäß dem ersten Pumpmodus erfolgt, wenn der Druck vergrößert wird, vorzugsweise von dem Vakuumdruck auf einen atmosphärischen Luftdruck.
  5. Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, • wobei gemäß dem ersten Pumpmodus das Verhältnis reduziert wird auf 1 oder weniger, vorzugsweise auf 10-1 oder weniger, weiter vorzugsweise auf 10-2 oder weniger; und/oder • wobei gemäß dem zweiten Pumpmodus das Verhältnis vergrößert wird auf 1 oder mehr, vorzugsweise auf 2 oder mehr, weiter vorzugsweise auf 5 oder mehr.
  6. Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei gemäß dem ersten Pumpmodus die erste Pumpstufe (110a) stromlos geschaltet wird, wenn das Verhältnis reduziert ist auf 1 oder weniger, vorzugsweise auf 10-1 oder weniger, weiter vorzugsweise auf 10-2 oder weniger.
  7. Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, • wobei gemäß dem ersten Pumpmodus die erste Pumpstufe (110a) abgebremst oder zumindest im einem Generator-Modus betrieben wird; und/oder • wobei gemäß dem zweiten Pumpmodus die erste Pumpstufe (110a) beschleunigt oder zumindest im einem Booster-Modus betrieben wird.
  8. Verfahren (500) gemäß Anspruch 7, wobei von der ersten Pumpstufe (110a) in dem Generator-Modus erzeugte elektrische Leistung einem Verbraucher zugeführt wird, wobei der Verbraucher vorzugsweise einen resistiven elektrothermischen Wandler aufweist.
  9. Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Pumpstand (110) eingangsseitig ein Ventil aufweist, welches dem Druck ausgesetzt ist und mittels der ersten Pumpstufe (110a) mit der zweiten Pumpstufe (110b) gekoppelt ist; wobei gemäß dem ersten Pumpmodus das Ventil geöffnet wird und gemäß dem zweiten Pumpmodus das Ventil geschlossen wird.
  10. Verfahren (500) gemäß Anspruch 9, wobei gemäß dem ersten Pumpmodus das Ventil geöffnet wird, wenn eines oder mehr als eines von Folgendem eintritt oder ermittelt wird: • der Druck ist ein atmosphärischer Luftdruck; • das Ist-Saugvermögen der ersten Pumpstufe (110a) ist kleiner ist als das Ist-Saugvermögen der zweiten Pumpstufe (110b) oder im Wesentlichen null; • die erste Pumpstufe (110a) ist stromlos geschaltet; • in einer Vakuumkammer (102), welche den Druck aufweist, wurde ein Substrat transportiert; • eine Drehzahl der ersten Pumpstufe (110a) ist im Wesentlichen null.
  11. Verfahren (500) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei gemäß dem zweiten Pumpmodus das Ventil geschlossen wird, wenn von dem zweiten Pumpmodus in den ersten Pumpmodus gewechselt wird und/oder eines oder mehr als eines von Folgendem eintritt oder ermittelt wird: • der Druck ist der Vakuumdruck; • das Ist-Saugvermögen der ersten Pumpstufe (110a) ist größer ist als das Ist-Saugvermögen der zweiten Pumpstufe (110b); • in einer Kammer, welche den Druck aufweist, wurde ein Substrat transportiert; • eine Drehzahl der ersten Pumpstufe (110a) ist eine Nenndrehzahl.
  12. Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein zeitlicher Abstand zwischen dem Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus und dem Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus kleiner ist als ein Zeitraum, in dem ununterbrochen das Ansteuern gemäß dem ersten Pumpmodus erfolgt, und/oder als ein Zeitraum, in dem ununterbrochen das Ansteuern gemäß dem zweiten Pumpmodus erfolgt.
  13. nichtflüchtiges Speichermedium, das Codesegmente aufweist, die eingerichtet sind, wenn von einem Prozessor ausgeführt, diesen dazu zu bringen, das Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.
  14. Steuervorrichtung (120), welche eingerichtet ist, das Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.
  15. Vakuumanordnung (100), aufweisend: • die Steuervorrichtung (120) gemäß Anspruch 14; • den Pumpstand (110), wobei die Steuervorrichtung (120) mit einem Steuereingang des Pumpstands (110) gekoppelt ist.
  16. Vakuumanordnung (100), ferner aufweisend: • eine Vakuumkammer (102), welche den Druck aufweist, wobei der Pumpstand (110) eingangsseitig mit einem Pumpenanschlussflansch der Vakuumkammer (102) gekoppelt ist.
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