KR102483792B1 - 진공 밸브에 대한 최적화된 압력 조절 - Google Patents

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Abstract

진공 밸브 및 조절 및 제어 유닛을 포함하는 밸브 시스템으로서, 진공 밸브는 개구 축을 정의하는 밸브 개구 및 밸브 개구 주위에서 이어지는 제1 밀봉 표면을 갖는 밸브 시트, 제2 밀봉 표면을 갖는 밸브 개구의 폐쇄를 위한 밸브 폐쇄부 및 밸브 폐쇄부에 커플링되어 각각의 폐쇄 위치를 제공하기 위해 정의된 방식으로 밸브 폐쇄부가 가변적인 그러한 방식으로 구성되는 드라이브 유닛을 포함한다. 제어 및 조절 유닛은 밸브 폐쇄부에 대한 사전 조절 단계(53a) 및 조절 단계(53b)를 갖는 조절 사이클의 실행을 위해 구성되고, 사전 조절 단계(53a)의 과정에서, 밸브 폐쇄부(38)는 정의된 실제 사전 조절 위치로 이동되고, 조절 단계(53b)의 과정에서 폐쇄 위치의 특정 변경은 실제로 결정된 제어 변수 및 타겟 값에 기초하여 실행된다. 조절 및 제어 유닛은 업데이트 기능을 갖고, 업데이트 기능의 실행 동안 제어 변수는 적어도 조절 사이클의 일부 동안 기록되고, 실제 조절 프로파일(51)이 유도되고, 실제 조절 프로파일(51)은 기준 조절 프로파일과 비교되고 조절 편차가 유도되고, 실제 사전 조절 위치의 조정이 이루어지고 조정된 사전 조절 위치가 조절 사이클에 대한 실제 사전 조절 위치로서 제공된다.

Description

진공 밸브에 대한 최적화된 압력 조절{OPTIMIZED PRESSURE REGULATION FOR AND WITH A VACUUM VALVE}
본 발명은 진공 조절 밸브 및 진공 조건 하에서 프로세싱 프로세스의 압력 조절 동작을 위한 제어 및 조절 유닛을 포함하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 밸브 하우징 내에 형성된 개구를 통해 안내되는 체적 또는 질량 유동을 조절하고 유동 경로의 실질적으로 기밀 폐쇄를 위한 진공 밸브는 종래 기술로부터의 다양한 실시예에서 공지되어 있으며, 특히 오염 입자의 존재 없이 가능한 한 보호된 환경에서 발생해야 하는 IC, 반도체 또는 기판 제조의 분야의 진공 챔버 시스템들에서 사용된다. 이러한 진공 챔버 시스템은 특히, 반도체 엘리먼트 또는 다른 기판이 진공 챔버 내로 및 밖으로 안내되게 할 수 있는 적어도 하나의 진공 챔버 개구 뿐만 아니라 진공 챔버를 배기하기 위한 적어도 하나의 진공 펌프를 갖는, 프로세싱 또는 제조될 반도체 엘리먼트 또는 기판을 수용하기 위한 적어도 하나의 배기가능한 진공 챔버를 포함한다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판을 위한 제조 플랜트에서, 높은 감도의 반도체 또는 액정 엘리먼트는, 프로세스 진공 챔버 내부에 위치된 부품이 각각의 경우에 프로세싱 디바이스에 의해 프로세싱되는 복수의 프로세스 진공 챔버들을 통해 순차적으로 이어진다. 프로세스 진공 챔버 내부의 프로세싱 프로세스 및 또한 챔버로부터 챔버로의 이송 둘 모두 동안, 높은 감도의 반도체 엘리먼트 또는 기판은 항상 보호된 대기, 특히 공기 없는 환경에 위치되어야 한다.
한편으로는, 가스 공급 또는 배출을 개방 및 폐쇄하는 주변 밸브, 및 다른 한편으로는 진공 챔버의 이송 개구를 개방 및 폐쇄하기 위한 이송 밸브가 부품의 도입 및 제거를 위한 이러한 목적으로 사용된다.
반도체 부품이 통과하게 하는 진공 밸브는 전술한 적용 영역 및 연관된 치수화의 결과로서 진공 이송 밸브로, 이들의 대체로 사각형 개방 단면의 결과로서 사각형 밸브로, 그리고 이들의 통상적 동작 모드의 결과로서 슬라이드 밸브, 사각형 슬라이더 또는 이송 슬라이드 밸브로 또한 지정된다.
주변 밸브는 특히 진공 챔버와 진공 펌프 또는 다른 진공 챔버 사이의 가스 유동을 제어 또는 조절하기 위해 사용된다. 주변 밸브는 예를 들어 프로세스 진공 챔버 또는 이송 챔버와 진공 펌프, 대기 또는 다른 프로세스 진공 챔버 사이의 파이프 시스템 내부에 위치된다. 펌프 밸브로 또한 공지된 이러한 밸브의 개방 단면은 통상적으로 진공 이송 밸브의 경우보다 작다. 주변 밸브는 개구의 완전한 개방 및 폐쇄 뿐만 아니라 완전한 개방 위치와 기밀 폐쇄 위치 사이의 개방 단면의 연속적인 조절을 통해 유동을 제어 또는 조절하기 위해, 적용 영역에 따라 사용되기 때문에, 이는 또한 조절 밸브로 지정된다. 가스 유동을 제어 또는 조절하기 위한 가능한 주변 밸브는 진자 밸브(pendulum valve)이다.
예를 들어 US 6,089,537(Olmsted)로부터 공지된 것과 같은 전형적인 진자 밸브에서는, 제1 단계에서, 일반적으로 둥근 밸브 디스크가, 개구를 노출하는 위치로부터 개구를 커버하는 중간 위치까지 또한 일반적으로 둥근 개구 위에서 회전가능하게 피봇된다. US 6,416,037(Geiser) 또는 6,056,266(Blecha)에서 설명된 바와 같은 슬라이드 밸브의 경우, 밸브 디스크 및 또한 개구는 통상적으로 사각형으로 구성되고, 이러한 제1 단계에서, 개구를 노출하는 위치로부터 개구를 커버하는 중간 위치로 선형으로 푸시된다. 이러한 중간 위치에서, 진자 밸브 또는 슬라이드 밸브의 밸브 디스크는 개구를 둘러싸는 밸브 시트에 대해 이격된 대향 위치에 위치된다. 제2 단계에서, 밸브 디스크와 밸브 시트 사이의 거리는 감소되어 밸브 디스크와 밸브 시트가 서로에 대해 균일하게 가압되고 개구는 실질적으로 기밀 방식으로 폐쇄된다. 이러한 제2 운동은 바람직하게는 밸브 시트에 실질적으로 수직인 위치에서 발생한다. 밀봉은, 예를 들어, 개구 주위에서 이어지는 밸브 시트에 가압되는 밸브 디스크의 폐쇄 측에 배열된 밀봉 링을 통해 달성될 수 있거나, 또는 밸브 디스크의 폐쇄 측이 가압되는 밸브 시트 상의 밀봉 링을 통해 달성된다. 2개의 단계들에서 발생하는 폐쇄 프로세스의 결과로서, 밀봉 링은, 제2 단계의 밸브 디스크의 이동이 밸브 시트 상에 실질적으로 직선적으로 수직으로 발생하기 때문에 밸브 디스크와 밸브 시트 사이의 밀봉 링을 파괴할 전단력을 거의 겪지 않는다.
예를 들어, US 6,629,682B2(Duelli)로부터의 종래 기술로부터 상이한 밀봉 프로세스가 공지되어 있다. 진공 밸브에서 링 및 밀봉을 밀봉하기에 적합한 재료는 예를 들어 FKM으로 또한 공지된 불소 고무, 특히 "Viton"이라는 상품명으로 공지된 플루오로엘라스토머 뿐만 아니라 짧게는 FFKM인 퍼플루오로 고무이다.
진자 밸브의 경우 밸브 디스크의 회전 이동과 개구 위에 평행한 슬라이드 밸브의 경우 밸브 디스크의 병진 이동 및 개구에 수직인 실질적 병진 이동의 이러한 조합을 달성하기 위한 다양한 드라이브 시스템은 예를 들어, 진자 밸브에 대해서는 US 6,089,537(Olmstead) 및 슬라이드 밸브에 대해서는 US6,416,037(Geiser)로부터 공지되어 있다.
밸브 디스크를 밸브 시트 상에 가압하는 것은, 전체 압력 범위 내에서 요구되는 기밀성이 보장되는 것 및 또한 과도한 압력 부하로 인한 밀봉 매체, 특히 O 링의 형태인 밀봉 링에 대한 임의의 손상이 회피되는 것 둘 모두에 의한 이러한 방식으로 달성되어야 한다. 이를 회피하기 위해, 공지된 밸브는 2개의 밸브 디스크 측 사이에서 우세한 압력 차이에 따라 조절되는 밸브 디스크의 접촉 압력 조절을 제공한다. 특히, 큰 압력 변동의 경우 또는 네거티브 압력으로부터 포지티브 압력으로 또는 반대로 변화하는 경우, 밀봉 링의 전체 원주를 따라 균일한 힘 분포가 항상 보장될 수는 없다. 일반적으로, 밸브에 가해지는 압력으로부터 발생하는 지지력으로부터 밀봉 링을 분리시키기 위해 노력한다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어 US 6,629,682(Duelli)에서, 밀봉 링 및 인접하게 위치된 지지 링으로 구성되는 밀봉 매체를 가져서, 밀봉 링이 지지력으로부터 실질적으로 자유롭게 되는 진공 밸브가 제안된다.
포지티브 및 또한 네거티브 압력에 대해, 선택적으로, 추가로 또는 대안적으로 제2 이동 단계에 대해 요구되는 가스 기밀성을 달성하기 위해, 일부 공지된 진자 밸브 또는 슬라이드 밸브는 밸브의 기밀 폐쇄를 위해 밸브 디스크 상에 가압되는 밸브 디스크에 수직으로 변위가능한, 개구를 둘러싸는 밸브 링을 제공한다. 밸브 디스크에 대해 능동적으로 변위가능한 밸브 링을 갖는 이러한 밸브는 공지되어 있는데, 예를 들어 DE 1 264 191 B1, DE 34 47 008 C2, US 3,145,969(von Zweck) 및 DE 77 31 993 U. US 5,577,707(Brida)은 개구를 통한 유동을 제어하기 위해 개구 위에서 평행하게 피봇가능한 밸브 디스크 및 개구를 갖는 밸브 케이싱을 갖는 진자 밸브를 설명한다. 개구를 둘러싸는 밸브 링은 복수의 스프링 및 압축 공기 실린더에 의해 밸브 디스크의 방향으로 수직으로 능동적으로 이동가능하다. 이러한 진자 밸브의 가능한 추가적인 발전은 US 2005/0067603 A1(Lucas 등)에 제안되어 있다.
전술한 밸브는 무엇보다도, 높은 감도의 반도체 엘리먼트의 제조에서 사용되기 때문에, 특히 밸브의 작동 및 밸브 폐쇄부 부재의 기계적 부하 및 밸브 챔버 내의 자유 입자의 수에 의해 초래되는 입자 생성은 가능한 한 적게 유지되어야 한다. 입자 생성은 주로 금속-금속 접촉으로 의한 및 마모로 인한 마찰의 결과이다.
전술한 바와 같이, 진공 조절 밸브는 프로세스 챔버에서 정의된 프로세스 환경을 조정하기 위해 사용된다. 여기서 조절은 전형적으로, 챔버 내부 압력에 관한 정보를 제공하는 압력 신호에 의해 및 타겟 값, 즉 조절에 의해 달성되어야 하는 원하는 압력에 의해 달성된다. 그 다음, 밸브 폐쇄부(밸브 디스크)의 위치는 조절 과정에서 변경되어 원하는 압력은 특정 시간 간격 내에 달성된다.
조절에 대한 대안으로, 진공 조절 밸브는 또한 예를 들어 미리 정의된 시간 내에 프로세싱 챔버에서 달성될 원하는 압력과 같은 공지된 프로세스 파라미터에 의해 제어된 방식으로 동작될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어 밸브 디스크에 대한 적절한 원하는 위치가 제공되고, 이러한 위치는 마찬가지로 미리 정의된 시간에 접근된다.
상기 방법 둘 모두는 특정 이점 및 단점을 갖는다.
따라서, 프로세스 챔버 내의 원하는 압력은 미리 정의된 제어에 의해 비교적 짧은 시간에 설정될 수 있지만, 전형적으로 피드백(예를 들어, 현재 압력 정보)이 부족한 결과로, 조건부로 오직 현재 지배적인 압력에 대한 예측만이 이루어질 수 있다. 예를 들어 변경된 가스 입구 또는 프로세스 챔버의 누설과 같은 생산 프로세스에 대한 임의의 원치 않은 영향은 완전히 미확인 상태로 유지되고, 그 다음, 통상적으로 제조 품질의 감소를 초래한다.
제어와 대조적으로, 프로세스 챔버 내의 압력의 조절은 더 시간 집약적이다. 실제 적용된 챔버 압력을 측정하는 압력 센서에 의해 통상적으로 생성되는 피드백 신호는 자연스러운 지연으로 기록되고 프로세싱된다. 결과적으로 그에 기초한 조절은 대응하는 지연으로 이루어지며, 대응적으로 원하는 압력의 추후의 세팅을 도출한다. 다른 한편으로, 원하는 압력의 조절은 프로세스 챔버에서의 변하는 가스 입구 또는 압력 변동에 대해서도 이것을 신뢰가능하게 설정할 수 있다. 확정적 챔버 내부 압력의 관점에서 더 신뢰가능한 프로세스 안전의 결과로서, 대부분의 경우들에서 밸브의 조절은 바람직하게 사용된다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 단점들을 회피할 수 있는 조절 장치를 갖는 개선된 진공 밸브를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 개선된, 즉 더 신속하고 더 신뢰가능한 조절 거동을 나타내는 조절 장치를 갖는 개선된 진공 밸브를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 독립항들의 특성적 특징들을 구현함으로써 해결된다. 대안적 또는 유리한 방식으로 본 발명을 추가로 발전시키는 특징들은 종속 특허 청구항들로부터 추론될 수 있다.
본 발명의 기본적인 아이디어는 챔버 압력을 결정하는 폐쇄 포지셔닝을 위한 가속을 달성하기 위해 실행된 조절 프로세스를 2개의 부분적 단계들로 분할하는 것이다. 제1 부분적 단계에서, 밸브 폐쇄부는 제어된 방식으로 미리 결정된 사전 조절 위치로 이동되고, 그 다음, 제2 부분적 단계에서 챔버 압력의 조절이 달성된다. 또한, 특히 다수 실행되는 조절 사이클은 대응하는 기준과 비교하기 위해 각각의 경우에 모니터링되고 기록된다. 그 다음, 이러한 비교에 기초하여, 사전 조절 위치의 조정이 후속 사이클에 대해 수행될 수 있다.
그 결과, 한편으로는 원하는 압력이 보다 신속하게 달성될 수 있고 둘째로 자율적이고 자체-조정적인 조절 시스템이 제공될 수 있다.
새로운 작동 포인트(예를 들어, 프로세스 챔버에서 새로 원하는 압력)의 조정을 일시적으로 최적화하기 위해, 하나의 작동 포인트로부터 다른 작동 포인트로의 전이 위상은 조절 대신에 적절한 포지셔닝 시퀀스에 의해 제어된다. 포지셔닝 시퀀스(사전 조절 단계)는 압력을 시간-최적으로 새로운 작동 포인트 인근으로 유도한다. 포지셔닝 시퀀스 이후, 폐쇄 루프 모드로의 스위치오버는 압력을 정확하게 조정하고 유지하기 위해 발생한다.
사전 조절 단계 및 사용된 사전 조절 위치에 대한 타이밍은 예를 들어 폐 루프 모드에서 조절되고 있는 기준 사이클 또는 몇몇 기준 사이클들로부터 획득된다.
포지셔닝 시퀀스 파라미터, 특히 사전 조절 위치 또는 사전 조절 시간은 다음 사이클에 대한 각각의 조절 사이클 이후 최적화될 수 있다.
바람직하게는, 포지셔닝 시퀀스는 유동 제어기 제어와 동기화되는데, 즉, 사전 조절 정지 또는 포지셔닝 시퀀스는 유동 제어기의 결정된 활성화로 시작한다.
사전 포지셔닝의 경우, 예를 들어 다음 파라미터가 요구된다:
- 새로운 압력에 대한 조절된 폐쇄 위치(예를 들어, 사전 조절 위치에 대응함),
- 밸브 폐쇄부의 현재 위치, 및
- 현재 위치로부터 조정된 위치로 변경이 수행되도록 하는 기준.
밸브 폐쇄부의 현재 위치는 특히 선행 사이클에서 사용된다. 후속 사이클의 경우 위치는 예를 들어 선행 사이클의 종료에서 결정되거나 또는 위치 평균(예를 들어, 100 ms 초과)이 형성된다.
그 다음, 다음 설정 포인트(작동 포인트) 전에 결정된 마지막 평균이 저장된다. 또한, 조절 모드에서 특정 시간 이후 달성되는 위치가 저장되는 것이 또한 가능할 것이다. 그 결과, 플럭스 변경으로 인한 또는 챔버 내의 플라즈마 점화로 인한 영향은 현재 단계에서 제거될 수 있다.
사전 조절 위치는, 예를 들어, 챔버 내부 압력이 가능한 신속하게 새로 원하는 값에 근접하도록 선택된다. 한편, 접근이 너무 신속하게 발생해서는 안되기 때문에, 조절 및 제어 유닛은 조정을 효율적으로 가능하게 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 체적 또는 질량 유동을 조절하기 위한 그리고 프로세스 체적 및 조절 및 제어 유닛의 기밀 밀봉을 위한 적어도 하나의 진공 밸브를 포함하는 밸브 시스템에 관한 것이다. 진공 밸브는, 개구 축을 정의하는 밸브 개구 및 밸브 개구 주위에서 이어지는 제1 밀봉 표면을 갖고, 제1 밀봉 표면에 대응하는 제2 밀봉 표면을 갖는 밸브 개구의 실질적 기밀 폐쇄를 위한 밸브 폐쇄부를 갖는 밸브 시트를 포함한다.
또한, 각각의 폐쇄 위치를 제공하고 밸브 폐쇄부가 적어도 부분적으로 밸브 개구를 노출하는 개방 위치로부터 제1 밀봉 표면이 제2 밀봉 표면 상으로 가압되어 실질적으로 기밀 방식으로 다시 밸브 개구를 폐쇄하는 폐쇄 위치로 조정가능한 정의된 방식으로 밸브 폐쇄부가 가변적이고 조정가능한 그러한 방식으로 구성되는 밸브 폐쇄부에 커플링된 드라이브 유닛이 제공된다.
조절 및 제어 유닛은 사전 조절 단계 및 밸브 폐쇄부를 위한 후속 조절 단계를 갖는 조절 사이클의 실행을 위해 구성된다. 이러한 조절 사이클은 특히 다수회 반복적으로 실행될 수 있고, 여기서 다른 프로세스 단계 또는 사이클이 2개의 이러한 사이클 사이에서 실행될 수 있다.
조절 사이클을 실행하는 경우, 사전 조절 단계의 과정에서, 밸브 폐쇄부는 드라이브 유닛의 대응하는 활성화에 의해, 특히 개방 위치로부터 조절 및 제어 유닛에 의해 제어되는 정의된 현재 사전 조절된 위치로 이동된다. 따라서, 사전 조절 단계에서, 밸브 위치의 어떠한 진정한 조절도 발생하지 않지만 밸브 폐쇄부는 구체적으로, 제어에 의해 특정 상태로, 즉, 특히 현재 사전 조절 위치로 도출된다. 사전 정의된 사전 조절은 원칙적으로 사이클마다 가변적이고, 폐쇄 위치의 대응하는 조정은 현재 정의된 사전 조절 위치에 의해 각각의 경우에 수행된다.
조절 단계 동안, 폐쇄 위치의 특정 변경 또는 조정은 프로세스 파라미터에 대한 현재 결정된 제어 변수 및 타겟 값에 기초하여 드라이브 유닛을 활성화시킴으로써 현재 사전 조절 위치에 따라 실행된다. 특히, 제어 변수는 타겟 값에 가깝게 도출될 수 있다. 제어 변수에 대한 밸브 폐쇄부의 정의된 위치 변경에 의해 도출되는 효과는 적어도 부분적으로 예측될 수 있다. 이러한 후속 단계에서, 이제 폐쇄 위치의 진정한 조절된(폐루프) 조정이 발생한다.
예를 들어, 프로세스 챔버에서 측정된 압력에 응답하여, 밸브의 개구 단면은 특정 방향으로 조정되고, 여기서 단면에서의 증가에 따라 압력 강하가 예상되고, 압력 상승은 단면에서의 감소의 경우에 예상된다(예측가능성). 프로세스 구조가 매우 잘 공지되어 있으면, 압력 변경의 방향(압력의 증가 및 감소)에 추가로, 이에 따라 초래되는 압력 변경의 크기는 적어도 대략적으로 공지될 수 있다.
조정 사이클의 2-스테이지 성질의 결과로서, 조절은 예를 들어 특정 시간 오프셋(이전에 발생한 밸브 폐쇄부의 제어된 조절에 의해 생성됨)에 의해 개시되고, 그 다음, 결과적으로, 프로세스 체적으로부터 현재 압력 데이터가 이미 이용가능하고 그에 따라 조절은 직접 시작할 수 있다.
본 발명에 따르면, 조절 및 제어 유닛은, 그 실행 동안 제어 변수가 적어도 조절 사이클의 일부 동안 기록되고 그에 기초하여 실제 조절 프로파일이 유도되는 이러한 방식으로 구성되는 업데이트 기능을 갖는다. 실제 조절 프로파일은 기준 조절 프로파일과 비교되고 조절 편차가 유도된다. 차이 및 특히 차이의 범위가 결정된다.
현재의 사전 조절 위치의 조정은 유도된 조절 편차의 발현에 따라 그리고 제어 변수에 대한 적어도 부분적으로 예측가능한 효과에 기초하여 이루어진다. 즉, 이것은, 예를 들어 특정 임계값을 초과하는 결정된 편차의 경우, 이에 따라 편차가 상쇄되도록 사전 조절 위치의 조정이 이루어질 수 있음을 의미한다.
조정된 사전 조절 위치는 조절 사이클에 대한 현재의 사전 조절 위치로서 제공 및/또는 저장된다. 따라서, 현재의 사전 조절 위치는 그에 따라 재설정되고 결과적으로 다음 조절 사이클의 사전 조절 단계에서 현재의 사전 조절로서 설정된다. 따라서, 조절 사이클들에서 이전에 발생하는 편차는 다음 사이클에서 감소되거나 완전히 회피될 수 있다.
조정 및 제어 유닛은, 업데이트 기능이 특히 프로세스 체적을 갖는 생성 프로세스 동안 복수의 조절 사이클에 걸쳐 연속적으로 실행될 수 있는 그러한 방식으로 추가적으로 구성된다.
일 실시예에서, 업데이트 기능은, 제1 조절 사이클 또는 제1 조절 단계의 실행 동안 제어 변수를 기록함으로써 기준 조절 프로파일이 생성 및 저장되고, 실제 조절 프로파일은 제2 조절 사이클 또는 제2 조절 단계의 실행 동안 제어 변수를 기록함으로써 유도되는 그러한 방식으로 구성된다.
특히, 제2 조절 사이클 또는 제2 조절 단계는 제1 조정 사이클 또는 제1 조절 단계에 후속하여 실행된다.
기준 조절 프로파일은 예를 들어 단일 이전 사이클에 기록된 조절 프로파일이다. 대안적으로, 기준 조절 프로파일은 복수의 이전에 실행된 사이클에 기초하거나 또는 특정 학습 프로세스에 의해 생성될 수 있다.
즉, 일 실시예에서, 조절 및 제어 유닛은, 복수의 조절 사이클 또는 복수의 조절 단계의 실행 동안 제어 변수를 기록함으로써 기준 조절 프로파일이 생성 및 저장되는 그러한 방식으로 구성될 수 있고, 특히 여기서 특정 시간 간격 동안 또는 조절 단계의 특정 시점 동안 기록된 제어 변수들의 평균화가 달성된다.
조절 및 제어 유닛은 또한 기준 조절 프로파일을 생성하기 위한 학습 기능을 가질 수 있다. 학습 기능은, 조절 사이클에 대한 원하는 동작에 대응하는 다수의 실질적으로 동일한 조절 사이클을 수행하기 위한 실행 동안, 밸브 폐쇄부에 대한 각각의 원하는 위치가 각각의 조절 사이클의 적어도 하나의 시간 섹션에 대해 기록되고 밸브 폐쇄부에 대한 기록된 원하는 위치는 기준 조절 프로파일로서 조절 사이클의 각각의 시간 섹션에 대해 저장되는 그러한 방식으로 구성된다.
기준 조절 프로파일은 조절 사이클 또는 사전 조절 단계 또는 조절 단계, 특히 실행될 프로세스 단계를 실행하기 위한 타겟 값 및 신뢰가능한 시간에 따라 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 조절 및 제어 유닛은, 방향 관점에서 및/또는 크기 관점에서 조절 편차를 정의된 방식으로 상쇄하는 제어 변수 또는 프로세스 파라미터에 대한 효과가 조정된 사전 조절 위치에 의해 생성되는 그러한 방식으로 현재의 사전 조절 위치가 조정되는 그러한 방식으로 구성된다. 따라서, 사전 조절 위치는 예를 들어 너무 낮은 챔버 압력이 감소된 밸브 개구에 의해 사전 보상되도록 조정될 수 있다.
제어 변수에 의해 기록되는 프로세스 파라미터는 예를 들어 프로세스 체적에 대한 압력 정보일 수 있으며, 여기서 타겟 값은 프로세스 체적에서 도달될 원하는 압력일 수 있고 현재 결정된 제어 변수는 프로세스 체적의 현재 압력을 표현한다. 그 다음, 이는 프로세스 체적에 대한 압력 조절을 수반한다.
본 발명의 일 변형에서, 타겟 값은 프로세스 체적에서 도달될 원하는 압력일 수 있으며, 현재 결정된 제어 변수는, 예를 들어 압력 정보에 추가로, 프로세스 체적으로의 현재의 매체 유입을 특정하고, 특히 현재 결정된 제어 변수는 현재 압력 입구 크기를 고려한다. 이 추가적인 정보로, 원하는 압력이 증가된 정확도 및 효율성으로 조절될 수 있다.
특히, 출구 정보는 현재 결정된 제어 변수로 저장되거나 현재 결정될 수 있으며, 출구 정보는 프로세스 체적으로부터 그리고 폐쇄 위치에 따라 단위 시간당 어떤 질량의 또는 어떤 체적의 매체(예를 들어, 프로세스 가스)가 흐르는지를 특정한다. 이러한 경우 출구 정보는 진공 펌프에 의해 제공되는 추출 용량에 결정적으로 의존할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 조절 사이클을 실행하기 위해, 트리거 또는 시작 신호가 수신된다. 따라서, 사전 조절 단계는 시작 신호의 수신에 따라 개시 또는 실행될 수 있다. 조절 사이클 또는 사전 조절 단계는, 시작 신호가 수신되고 조절 및 제어 유닛에 의해 프로세싱되자 마자 실행된다.
바람직하게는, 시작 신호는 상위 프로세스 제어기에 의해 생성되며, 프로세스 제어기는 동일한 타입의 다수의 제품에 대한 프로세스 체적을 갖는 생성 프로세스를 제어하도록 구성되며, 조절 사이클은 그에 따라 다수회 반복되는 생성 프로세스의 일부를 표현하고, 그에 따라 시작 신호는 생성 프로세스 동안 다수회 출력된다.
프로세스 제어기는 또한 이러한 상황에서 시작 신호 출력의 동기화 및 예를 들어 프로세스 가스의 공급 또는 공급 변경을 제공할 수 있다. 결과적으로, 조절 프로세스는 특정 프로세스 단계와 매칭되어 개시될 수 있고, 사전 조절 위치로의 제어된 조정은 예를 들어, 프로세스 가스의 도입과 함께 각각의 프로세스 단계의 시작으로 발생한다.
조절 및 제어 유닛은 예를 들어, 압력 센서에 연결될 수 있고, 압력 센서의 출력 신호는 현재 결정된 제어 변수(프로세스 챔버 내의 현재의 압력)를 제공한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 조절 및 제어 유닛은 질량 유량계 또는 질량 유동 모니터링 유닛에 연결될 수 있고, 질량 유량계 또는 질량 유동 모니터링 유닛의 출력 신호는 현재 결정된 제어 변수(예를 들어, 시간 당 프로세스 가스의 유입량에 관한 정보)를 제공한다. 따라서, 제2 경우에서, 제어 변수는 챔버 압력일 필요는 없지만 또한 현재의 가스 유입을 표현할 수 있다.
바람직하게는, 실제 조절 프로파일 및 기준 조절 프로파일은 기준 조절 곡선의 형태로 기록된다.
일 실시예에서, 진공 밸브 및 조절 및 제어 유닛은 통합된 설계로 실행된다.
대안적으로, 조절 및 제어 유닛은 진공 밸브와는 구조적으로 별개로 구성될 수 있고 진공 밸브와 연통될 수 있으며, 무선 라디오 접속 또는 유선 접속이 존재한다.
추가적인 기능에서, 조절 및 제어 유닛은, 실제 조절 프로파일과 기준 조절 프로파일과의 비교에 따라 프로세스 정보가 생성될 수 있는 그러한 방식으로 구성될 수 있다.
프로세스 정보는 유도된 조절 편차의 발현에 따라 생성될 수 있으며, 특히 조절 편차가 미리 정의된 임계값을 초과하면 프로세스 정보가 생성된다.
또한, 프로세스 정보는 출력 신호를 더 포함할 수 있으며, 출력 신호는 음향적으로 또는 시각적으로 생성된다. 또한, 프로세스 정보는 조절 사이클에 대한 품질을 부여하는 품질 정보를 포함할 수 있으며, 이러한 품질 정보에 의해 사용자 출력, 특히 에러 정보 또는 경보 신호가 생성될 수 있다.
프로세스 정보에 기초하여, 바람직하지 않은 프로세스 상태, 특히 조절 사이클 동안의 원하지 않는 대량 유입이 추가적으로 식별될 수 있고, 특히 프로세스 체적의 누설의 존재가 식별될 수 있다.
본 발명은 추가적으로 진공 밸브 용 조절 및 제어 유닛에 관한 것이며, 진공 밸브는 체적 또는 질량 유동을 조절하기 위해 및/또는 프로세스 체적의 기밀 밀봉을 위해 구성되며, 조절가능한 밸브 폐쇄부를 갖는다.
본 발명에 따르면, 조절 및 제어 유닛은 사전 조절 단계 및 밸브 폐쇄부를 위한 후속 조절 단계를 갖는 조절 사이클의, 특히 다중 실행을 위해 구성된다. 조절 사이클을 실행하는 경우, 사전 조절 단계의 과정에서, 밸브 폐쇄부는 드라이브 유닛의 대응하는 활성화에 의해, 특히 개방 위치로부터 조절 및 제어 유닛에 의해 제어되는 정의된 현재 사전 조절된 위치로 이동된다. 조절 단계 동안, 폐쇄 위치의 특정 변경 또는 조정은 프로세스 파라미터에 대한 현재 결정된 제어 변수 및 타겟 값에 기초하여 드라이브 유닛을 활성화시킴으로써 현재 사전 조절 위치에 따라 실행되고, 특히 이에 따라 제어 변수는 타겟 값에 가깝게 도출될 수 있다. 제어 변수에 대한 밸브 폐쇄부의 정의된 위치 변경에 의해 도출되는 효과는 적어도 부분적으로 예측될 수 있다.
조절 및 제어 유닛은, 그 실행 동안 제어 변수가 적어도 조절 사이클의 일부 동안 기록되고 그에 기초하여 실제 조절 프로파일이 유도되는 이러한 방식으로 구성되는 업데이트 기능을 갖는다. 실제 조절 프로파일은 기준 조절 프로파일과 비교되고 조절 편차가 유도된다. 조절 편차의 유도는 또한 어떠한 편차도 존재하지 않는다고 랜덤으로 설정하는 것을 포함한다.
현재의 사전 조절 위치의 조정은 유도된 조절 편차의 발현에 의존하여 그리고 제어 변수에 대한 적어도 부분적으로 예측가능한 효과에 기초하여 이루어지며, 조정된 사전 조절 위치는 조절 사이클에 대한 현재의 사전 조절 위치로서 제공 및/또는 저장된다. 따라서, 편차가 제로인 경우, 현재의 사전 조절 위치가 실질적으로 동일한 새로운 사전 조절 위치로 대체되는 그러한 방식으로 조정이 또한 이루어질 수 있음이 이해된다.
조정 및 제어 유닛은, 업데이트 기능이 특히 프로세스 체적을 갖는 생성 프로세스 동안 복수의 조절 사이클에 걸쳐 연속적으로 실행될 수 있는 그러한 방식으로 구성된다.
본 발명은 추가로, 진공 밸브를 갖는 생성 사이클을 수행하기 위한 방법에 관한 것이며, 진공 밸브는 체적 또는 질량 유동, 특히 프로세스 체적으로부터의 그리고 프로세스 체적의 기밀 밀봉을 위한 체적 또는 질량 유동을 조절하기 위해 구성 및 배열된다. 진공 밸브는, 개구 축을 정의하는 밸브 개구 및 밸브 개구 주위에서 이어지는 제1 밀봉 표면을 갖고, 추가적으로 제1 밀봉 표면에 대응하는 제2 밀봉 표면을 갖는 밸브 개구의 실질적 기밀 폐쇄를 위한 밸브 폐쇄부를 갖는 밸브 시트를 포함한다. 밸브 폐쇄부에 커플링된 드라이브 유닛은, 각각의 폐쇄 위치를 제공하고 밸브 폐쇄부가 적어도 부분적으로 밸브 개구를 노출하는 개방 위치로부터 제1 밀봉 표면이 제2 밀봉 표면 상으로 가압되어 실질적으로 기밀 방식으로 다시 밸브 개구를 폐쇄하는 폐쇄 위치로 조정될 수 있는 정의된 방식으로 밸브 폐쇄부가 가변적이고 조정가능한 그러한 방식으로 구성된다.
방법의 과정에서, 밸브 폐쇄부에 대한 조절 사이클은 특히 다수회 실행되고, 조절 사이클은 적어도 밸브 폐쇄부의 제어된 이동 및 폐쇄 위치의 조절된 변경 또는 조정을 포함한다. 밸브 폐쇄부의 제어된 이동은, 특히 개방 위치로부터 정의된 현재의 사전 조절 위치로, 드라이브 유닛의 타겟팅된 활성화에 의한 시작 신호의 수신, 및 후속적으로 프로세스 파라미터 및 타겟 값에 대해 현재 결정된 제어 변수에 기초하여 드라이브 유닛을 활성화시킴으로써 현재의 사전 조절 위치에 따른 폐쇄 위치의 조절된 변경 또는 조정에 따라 달성되고, 특히 이에 따라 제어 변수가 타겟 값에 가깝게 도출된다. 제어 변수에 대한 밸브 폐쇄부의 정의된 위치 변경에 의해 도출되는 효과는 이러한 경우 공지되거나 적어도 부분적으로 예측될 수 있다.
제어 변수는 적어도 조절 사이클의 일부 동안 기록되고, 그에 기초하여 실제 조절 프로파일이 유도된다. 실제 조절 프로파일은 기준 조절 프로파일과 비교되고 조절 편차가 유도된다. 현재의 사전 조절 위치의 조정은 유도된 조절 편차의 발현에 의존하여 그리고 제어 변수에 대한 적어도 부분적으로 예측가능한 효과에 기초하여 이루어지며, 조정된 사전 조절 위치는 조절 사이클에 대한 현재의 사전 조절 위치로서 제공 및/또는 저장된다.
본 발명의 요지는, 전술한 방법의 적어도 특정 방법 단계들을 실행 또는 제어하기 위한 프로그램 코드를 갖는, 머신 판독가능 캐리어, 특히 전술한 밸브 시스템의 저장 유닛 또는 상기 조절 및 제어 유닛에 저장되는 컴퓨터 프로그램 제품이다. 단계들은 다음과 같다.
· 밸브 폐쇄부의 제어된 이동,
· 폐쇄 위치의 조절된 변경 또는 조정,
· 실제 조절 프로파일의 유도 및 기준 조절 프로파일과의 비교,
· 조절 편차의 유도,
· 유도된 조절 편차의 발현에 따라 그리고 제어 변수에 대한 적어도 부분적으로 예측가능한 효과에 기초하는 사전 조절 위치의 조정, 및
· 조절 사이클에 대한 현재의 사전 조절 위치로서 조정된 사전 조절 위치의 제공.
특히, 프로그램 또는 프로그램 코드는 전자 데이터 프로세싱 유닛, 특히 밸브 시스템의 조절 및 제어 유닛 또는 조절 및 제어 유닛에서 실행된다.
따라서, 대응하는 조절 사이클의 업데이트는 대응하는 (컴퓨터 구현된) 알고리즘을 실행함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법은 도면에 개략적으로 도시된 특정 예시적인 실시예를 참조하여 단지 예시로서 이후에 상세하게 설명되며, 본 발명의 추가적인 이점이 또한 논의된다. 상세하게는 도면에서,
도 1은 본 발명에 따른 프로세스 챔버의 제어-조절 동작을 위한 진공 시스템의 제1 실시예의 개략도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 각각 새로운 작동 포인트를 설정하기 위한 진공 밸브에서의 조절 프로세스를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 각각 가변 유동으로 챔버 압력을 조절 또는 유지하기 위한 진공 밸브에서의 조절 프로세스를 도시한다
도 4a 내지 도 4c는 진자 밸브로서의 본 발명에 따른 조절가능한 진공 밸브의 실시예를 도시한다.
도 1은 물체, 예를 들어, 진공 조건 하의 반도체 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 시스템의 구조를 개략적으로 도시한다. 구조는 프로세스 챔버(1) 및 프로세스 챔버로의 피드를 포함하며, 피드에는 가스 유량계 또는 조절기(2)가 제공되고 따라서 프로세스 챔버로 유동하는 가스의 양이 측정될 수 있거나 그에 따라 유입 가스양이 조절될 수 있다. 또한, 프로세스 챔버 내부의 압력(챔버 압력)이 결정되도록 허용하는 압력 센서(3)가 제공된다.
프로세스 챔버(1)의 출구 측에는, 이의 배기를 위해 진공 펌프(4)가 챔버(1)에 연결된다. 유출되는 질량 유동을 제어 또는 조절하기 위한 조정가능한 진공 밸브(10)가 진공 펌프(4)와 챔버(1) 사이에 배열된다. 여기서 (제어되는) 조정가능성은 예를 들어, 전동식, 공압식 또는 유압식 밸브 드라이브에 의해 달성될 수 있다.
시스템은 본 발명에 따라, 밸브(10)에 연결되고 대응하는 입력양(12) 및 원하는 양(13)에 의해 또는 진공 밸브(10)의 밸브 폐쇄부에 대한 공지된 사전 조절 위치에 의해 밸브(10)의 조절된 및 제어된 활성화 둘 모두를 제공하는 조절 및 제어 유닛(11)을 갖는다. 사전 조절 위치는 예를 들어, 조절 및 제어 유닛(11)의 내부 메모리 내의 조정 위치의 형태로 저장될 수 있다.
조절 및 제어 유닛(11)은 조절 사이클의 형태로 밸브에 대해 본 발명에 따른 제어를 제공한다. 조절 사이클은 2개의 연속적으로 실행되는 스테이지들을 포함한다. 사전 조절 단계인 제1 스테이지에서, 밸브 폐쇄부는 이전에 공지된 중간의 원하는 위치(사전 조절 위치)에 의해 이러한 위치에 배치된다. 사전 조절 단계는 시작 신호(5)에 의해 개시 또는 트리거링된다. 시작 신호(5)는 일반적으로 호스트 제어기에 의해 출력되며, 이러한 제어기는 상위 생성 프로세스의 제어를 제공한다.
호스트 제어기는 예를 들어, 프로세싱될 공작물, 예를 들어 반도체 웨이퍼의 프로세스 챔버 구비 및 그 다음 프로세스 챔버에서 정의된 분위기의 생성을 제어한다. 이러한 프로세스 분위기에 대해, 일반적으로 정의된 프로세스 가스가 특히 가스 유량계 또는 조절기(2)를 통해 프로세스 챔버(10) 내로 공급되고 진공 추출 및 밸브(10)와의 조절에 의해 내부 압력이 미리 정의된 레벨로 도출된다. 시작 신호(5)의 생성 및 출력은 바람직하게는 호스트 제어기에 의한 프로세스 제어와 동기화된다. 예를 들어, 시작 신호(5)는 구비 이후 프로세스 가스의 입구에 의해 출력된다.
최적화된, 즉 신속한 프로세스 사이클의 경우, 사전 조절 단계가 먼저 달성된다. 이러한 수단에 의해, 밸브 폐쇄부는 조절 없이 그리고 오직 직접적 제어에 의해, 여기서는 전동식 밸브(10)에 대한 조정 신호(14)의 출력에 의해 사전 조절 위치로 도출된다. 예를 들어, 구체적으로 접근될 수 있는 밸브 폐쇄부의 개방 위치에 대한 대응하는 오프셋이 저장된다. 이러한 사전 조절 또는 위치 기반 사전 제어의 이점은, 전체 조절 사이클에 걸쳐 관측되는 경우 대응적으로 더 짧은 사이클 시간으로 실행될 수 있다는 결과로, 원하는 추출 용량의 상당히 더 빠른 달성에 있다.
속도에서의 증가는 또한 순수한 조절 시스템에 대해 자연적으로 주어지는 신호 지연(지연)으로 인해 발생한다. 예를 들어, 압력 센서(3)는 현재의 챔버 압력의 설정 전에, 대응하는 신호 생성 및 출력에 대해 특정 시간을 요구한다. 즉, 조절 시스템은 또한 이러한 지연으로 요구되는 제어 변수를 수신하고, 이는 원하는 압력의 조절 및 달성에 대해 단지 그러한 지연을 야기한다.
사전 조절에 의해, 밸브 폐쇄부에 대한 제1 조정 섹션은 피드백 신호(현재의 압력)없이 이동될 수 있고, 그 다음 조절 단계, 즉 밸브 폐쇄부의 조절된 이동으로 전달될 수 있다. 이러한 수단에 의해, 압력 센서의 신호가 예를 들어 후속 조절 위상의 시작 시에 이미 존재하기 때문에 전술한 지연이 감소될 수 있고, 그 다음, 조절기에 의해 직접 프로세싱될 수 있다.
사전 조절 단계로부터 조절 사이클의 제2 스테이지를 형성하는 조절 단계로의 전이는 사전 조절 위치에 도달할 때 발생한다. 사전 조절 위치의 도달은 예를 들어 현재 및 연속적으로 결정된 폐쇄 위치 및 이러한 위치와 미리 정의된 사전 조절 위치와의 비교에 의해 식별될 수 있다. 대응하는 현재의 폐쇄 위치 정보(17)는 밸브(10) 또는 밸브 드라이브로부터 조절 및 제어 유닛(11)으로 전달될 수 있다. 특히, 정보의 이러한 전달은 조절 및 제어 유닛(11)의 조절 및 최적화 모듈(15)에 대해 발생한다(논리 화살표(17)의 파선 확장으로 표시됨). 사전 조절 위치에 도달하자 마자 사전 조절 모드(제어)로부터 실제 조절 모드(조절 단계)로의 스위치오버가 발생한다.
대안적으로, 스위치오버는 밸브의 공지된 활성화 거동으로부터 유도될 수 있는 사전 조절 단계에 대한 미리 정의된 지속기간 이후 2개의 단계 사이에서 발생할 수 있다. 여기서, 사전 조절 단계에 대해 제공된 시간이 경과한 후에 스위치오버가 자동으로 발생하기 때문에, 이에 대한 어떠한 추가적인 피드백 신호도 요구되지 않는다.
그 다음, 미리 설정된 사전 조절 위치로부터 시작하여, 압력 센서(3)의 현재의 압력 신호(12)는 조절 단계에서 입력 양(12), 즉 현재 결정된 제어 변수로서 연속적으로 획득되고, 그 결과 프로세스 챔버(1)의 현재의 압력 상태가 공지되거나 준비된다. 조절 및 제어 유닛(11)에는, 원하는대로 또는 타겟 값(13)과 같은 각각의 프로세싱 프로세스에 대해 원하는 압력 또는 원하는 압력 프로파일이 추가적으로 제공된다. 이러한 입력양들에 의해, 조정 신호(14)가 생성되고 조절 및 제어 유닛(11)에 의해 전동식 밸브(10)에 출력된다.
프로세스 챔버(1)에서 원하는 내부 압력을 설정하기 위해, 조절 사이클 동안 진공 밸브(10)의 밸브 개방은 프로세스 챔버로부터 가스 유동이 발생하도록 그에 따라 변화되어, 현재의 내부 압력은 사전 조절 위치로의 밸브 폐쇄부의 제어된 일회 조정에 의해 제1 단계에서 그리고 연속적으로 기록된 제어 변수를 사용하여 폐쇄 위치의 조절된 변경에 의해 제2 단계에서 타겟 압력에 근사화될 수 있다. 여기서, 특히, 제어 변수에 대한 밸브 폐쇄부의 정의된 위치 변경에 의해 야기되는 효과가 실질적으로 예측될 수 있어서, 특정하고 효율적인 조절이 제공될 수 있다.
예를 들어, 프로세싱 프로세스의 제1 시간 섹션에서, 밸브 개방은 상대적으로 넓게 개방되도록 설정되어, 내부 압력이 가능한 한 빨리 강하되도록 되어야 하며, 조절의 추가적인 과정에서, 밸브 개방은 덜 넓게 개방되도록 설정되어, 후속 시간 단계에서 원하는 내부 압력은 단위 시간당 더 적은 양의 가스의 제어된 유출에 의해 설정 및 유지될 수 있으며, 특히 층류 또는 분자 가스 유동 또는 그러나 둘 모두의 혼합된 형태가 존재한다. 이러한 시간 섹션들 둘 모두에 대해, 즉 설정될 각각의 원하는 압력에 대해, 사전 제어 및 후속적 조절을 갖는 본 발명에 따른 조절 사이클이 저장될 수 있다.
밸브 위치, 즉 밸브 개구에 대한 밸브 폐쇄부의 위치를 변경함으로써, 프로세스 챔버(1) 내부의 압력은 변경되고, 따라서 각각의 조절 사이클에 대해, 조절 프로파일, 특히 조절 곡선, 즉 압력 및/또는 특정 시간 간격에서 각각의 시점에 대한 밸브 위치가 정의된다. 조절 프로파일의 제1 부분적 섹션은 각각의 경우에 사전 조절 단계로서 본 발명에 따라 정의된다. 프로세스 챔버에서의 프로세싱 프로세스는 일반적으로 조절 사이클(조절 프로파일의 다중 실행)에서 다수회 반복되며, 그 다음, 압력 조절은 각각의 경우에 대응하는 순환적 방식으로 동일한 방식으로 실행되어야 한다.
본 발명에 따르면, 조절 및 제어 유닛(11)은 업데이트 기능을 갖는다. 업데이트 기능은 조절 사이클을 통과하는 동안 또는 적어도 조절 단계 동안 실행된다. 여기서, 수신된 제어 변수(12)(예를 들어, 압력 센서의 신호)는 적어도 간헐적으로 기록되고, 실제 조절 프로파일은 이에 기초하여 유도된다. 따라서, 예를 들어 압력 프로파일 및/또는 제어 변수의 일부로서 폐쇄 위치 정보(17)의 수신 시에, 폐쇄 위치 프로파일, 즉 챔버 내부 압력에 대한 값 및 조절 시점에 관한 폐쇄 위치에 대한 값이 유도된다.
업데이트 기능에 의한 조절 사이클의 업데이트하는 과정에서, 기록된 실제 조절 프로파일은 기준 조절 프로파일과 비교되고, 이에 기초하여 조절 편차가 유도된다. 기준 조절 프로파일은 이러한 경우 선택적으로 특정 방식으로 정의되고 제어된 조건 하에서 실행되어 미리 기록된 조절 사이클 또는 단계를 표현할 수 있다. 예를 들어, 기준 조절 프로파일은 원하는 조절 곡선의 형태로 저장된다.
그 다음, 사전 조절 위치의 조정은 유도된 조절 편차의 발현에 따라 그리고 제어 변수(12)에 대한 실질적으로 예측가능한 효과에 기초하여 이루어진다. 즉, 사전 조절 위치는 계산된 편차의 프레임워크 내에서 실제 조절 프로파일이 기준 프로파일에 접근되는 방식으로 재설정될 수 있다.
사전 조절 위치의 조정을 위해, 마찬가지로 기록가능한 폐쇄 위치 정보(17)가 또한 실행된 조절 단계에 대해 고려될 수 있다. 결과적으로, 밸브 위치에 관한 추가적인 정보는 조절 단계를 넘어서 액세스가능하고, 유도된 조절 편차와 이에 연결된 폐쇄 위치 사이에서 참조될 수 있다. 결과적으로, 챔버(1) 내의 압력 레벨에 대한 특정 폐쇄 위치의 효과를 알면, 조절 동안 특정 시점에서 조절 기준의 타겟팅되고 효율적인 조정 또는 정정이 가능하다.
조정 및 제어 유닛(11)은, 업데이트 기능이 특히 생성 프로세스 동안 복수의 조절 사이클에 걸쳐 연속적으로 실행되는 그러한 방식으로 구성될 수 있다.
따라서, 도 1에 도시된 시스템은 한편으로는 (조절의 2-스테이지 성질의 결과로서) 프로세스 챔버(1)에서의 원하는 압력 상태의 신속한 조정, 및 또한 예를 들어, 원하는 조절로부터의 임의의 편차가 있는 경우 조절 사이클의 정정이 예를 들어, 사전 조절 위치 또는 다른 조절 파라미터의 재조정에 의해 자동으로 행해질 수 있는 그러한 방식으로 조절 프로파일의 연속적인 조정을 가능하게 한다.
프로세스 무결성 및/또는 품질을 검증하기 위해, 체크 또는 모니터링 기능이 또한 제공될 수 있다. 조절의 조절 프로파일에 관한 정보에 의해, 현재 기록된 조절 프로파일은 원하는 프로파일과 비교될 수 있고, 이러한 비교에 기초하여 조절이 설정된 제한 내에서 예를 들어, 허용 오차 범위 내에서 수행되었는지 여부에 관한 정보가 유도될 수 있다.
조절 및 제어 유닛(11)은 기준 조절에 관한 정보가 생성될 수 있게 하는 학습 기능을 더 포함할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 생성 사이클은 설정된 원하는 조건(예를 들어, 원하는 압력, 원하는 온도, 압력 프로파일, 온도 프로파일 등)으로 다수회 실행되고, 조절 및 제어 유닛(11)에 있어서 챔버(1) 내의 압력은 원하는 압력을 달성하기 위한 밸브 위치를 통해 조절된 방식으로 설정된다. 이러한 생성 사이클을 통과하는 동안, 개별적인 사이클에서의 밸브 위치는 조절 시간에 걸쳐 저장된다. 그 다음, 개별적인 데이터 세트(조절 사이클 당 하나의 데이터 세트)를 결합하는 원하는 조절 정보는, 그에 따라 생성될 수 있는 데이터의 양으로부터, 예를 들어, 보상 계산 또는 모델링에 의해 유도된다.
체크 기능은 예를 들어 조절의 확립된 편차가 후속 조절 사이클에서 보상되는 그러한 방식으로 조절 프로세스에 영향을 미치기 위해, 기록된 전류 조절 프로파일에 따라 도달될 타겟 값의 조정을 수행하도록 추가로 구성될 수 있다. 즉, 체크 기능은 특히 시간-의존적으로 변하지 않는 방식으로 타겟 값을 출력할 수 있으며, 이를 이 형태로 제어 회로에 도입시킬 수 있다.
유사한 방식으로, 체크 기능은 현재 측정된 제어 변수(예를 들어, 측정된 압력)에 따라 적절히 작용할 수 있다. 예를 들어, 내부 압력에서 보다 신속한 감소를 도출하기 위해, 실제로 측정된 것보다 높은 압력의 존재가 시뮬레이션될 수 있다.
체크 기능에 의한 조절 프로세스에서의 개입은 특히 조절기로의 직접 입력에 의해 예를 들어, 조절 파라미터를 조정시킴으로써 달성될 수 있다.
조절 및 제어 유닛(11)은 추가적으로 출력 채널(16)을 갖는다. 이에 의해, 현재의 조절 상태에 관한 정보를 포함하는 신호가 출력될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 사용자는, 프로세스가 사전 정의된 제한 내에서 발생하고 있는지 또는 이로부터의 편차가 존재하는지 여부를 식별할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 신호는 프로세싱 유닛 또는 상위 프로세스 제어에 제공될 수 있어서, 이에 따라 예를 들어 전체 프로세스의 자동 조정이 이루어질 수 있다.
따라서, 체크 기능에 의해, 밸브(10)에 제공된 조절 프로세스가 고착되는지 여부가 체크될 수 있을 뿐만 아니라 프로세싱 프로세스 자체가 그 정의된 경계 조건 내에서 발생하고 있는지 여부에 대한 예측이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 현재의 기록된 조절 곡선과 프로세스에 대해 저장된 원하는 조절 곡선 사이의 편차가 결정되면, 이러한 편차에 의해, 조절 사이클의 조정이 이루어지지 않고도, 예를 들어 프로세스 챔버에 누설이 존재하거나 프로세스 챔버 및 그에 따라 특성화된 프로세스에 대한 공급이 결함이 있는 것으로 결론지어질 수 있다. 본 발명에 따른 체크 기능이 없다면, 이러한 누설은 단순히 "과잉 조절"될 수 있어서, 즉, 프로세스 프로파일에서의 결함이 외부적으로 확립됨이 없이 원하는 압력이 미리 정의된 시간에 도달되는 그러한 방식으로, 그에 따라 밸브가 활성화될 것이다.
도 2a 및 도 2b 각각은 새로운 작동 포인트, 즉 새로운 압력 설정 포인트를 설정하기 위한 진공 밸브에서의 조절 프로세스를 예시한다. 이에 따라, 이는, 진공 챔버의 내부 압력이 변경되어야 하는 시스템에 미리 정의된다. 이는, 예를 들어 특정 프로세스 단계를 실행하는데 필요할 수 있다. 전형적으로, 도달될 타겟 압력은 이러한 단계에 대해 원하는 값으로서 미리 정의된다.
각각의 상부 곡선(121, 21)은 시간 t에 걸친 진공 챔버 내의 압력 프로파일을 표현한다. 압력 곡선(121, 21) 아래에 도시된 제2 곡선(122, 22)은 도시된 기간에 걸친 밸브 폐쇄부의 포지셔닝 또는 위치를 표현한다.
도 2a는 폐쇄 위치의 배타적 조절에 의한 새로운 압력의 세팅을 도시한다. 이러한 조절은 원칙적으로 선행 기술로부터 공지되어 있다.
여기서, 압력에서의 원하는 변화는 시간 t0에서 규정된다. 이러한 규격에 대한 응답으로 밸브 폐쇄부의 위치가 변경된다. 곡선(122)에서, 이것은 t0 직후의 곡선(122)의 레벨 강하로 예시된다. 밸브 폐쇄부의 이러한 새로운 위치의 결과로서, 챔버 내의 압력은 초기에 그에 따라 신속하게 증가하고(t0 이후의 곡선(121)), 요구된 압력 레벨에 접근한다. 도시된 바와 같이, 밸브 폐쇄부의 반대 이동은, 챔버 내부 압력이 원하는 압력을 넘어 증가하지 않도록 조절함으로써 개시된다.
Δt1로 도시된 시간 섹션에서, 챔버 압력은 원하는 수준으로 레벨 아웃된다. 이러한 레벨 아웃은 밸브 폐쇄부의 조절된 이동의 결과이다. 압력이 예를 들어 원하는 압력 위로 증가하려는 경향이 있는 경우, 밸브에 의해 "반대 이동"이 개시되는데, 즉 통상적으로 진공 펌프에 의해 제공된 네거티브 압력이 증가되도록 노출된 밸브 개구에서의 증가가 설정된다. 폐쇄부의 이러한 조절 이동의 발현에 따라, 지나치게 낮은 내부 압력을 따르는 임의의 경향에 대항하기 위해 후속적으로 반대 이동이 다시 발생한다.
본 발명에 따른 순차적인 조절과의 직접 비교를 위해, 도 2b는 (도 2a에서와) 동일한 원하는 압력을 달성하기 위한 제어된 사전 조절 단계(제1 시퀀스) 및 후속 조절 단계(제2 시퀀스)를 갖는 이러한 순차적 조절을 예시한다.
따라서, 시간 t0에서, 밸브 폐쇄부의 조절된 이동은 여기에서 직접 시작되지 않지만 폐쇄부는 제1 단계에서 미리 정의된 밸브 위치(곡선 22)에 배치된다. 이러한 위치에서 바람직하게는 이에 따라 달성될 수 있는 내부 압력에 대한 연관된 효과(곡선 21)는 이미 공지되어 있고 링크되어 있다. 따라서 밸브 폐쇄부가 이러한 사전 조절 위치로 도출되면, 내부 압력은 그에 따라 신속하고 구체적으로, 궁극적으로 달성될 압력 레벨에 접근된다.
이러한 위치는 예를 들어 제어를 위해 미리 실행된 학습 프로세스에 의해 결정될 수 있다. 진공 챔버에서 빈번하게 순환적으로 반복되는 프로세스 단계의 결과로서, 챔버에서 설명된 압력 변화는 복수의 동일한 제품의 특정 생성 동안 매우 빈번하게 반복적으로 통과될 수 있다. 따라서, 사전 조절 위치의 교시는 여기에서 특히 유리하다.
예를 들어, 폐쇄 위치의 능동적인 조절은 오직 사전 조절 위치로의 폐쇄부의 제어된 조정 후에만 시작된다. 제어된 이동과 밸브 폐쇄부의 조절된 이동의 중첩이 또한 가능하다. 따라서, 예를 들어 폐쇄 위치 또는 새로운 원하는 압력에 도달하기 직전에 조절이 개시될 수 있다.
따라서, 후속하는 조절 단계는 배타적으로 시간적으로 완전히 별개의 단계가 아니라 오직 시간의 사전 조절에 후속하여 개시되는 본 발명의 프레임워크 내에서 확인될 수 있다.
명백하게 확인할 수 있는 바와 같이, 새로운 압력을 설정하기 위한 본 발명에 의해 달성될 수 있는 시간 Δt2는 Δt1에 비해 상당히 감소된다. 사전 조절 위치로의 제어된 접근 방식에 의해 원하는 압력 주위의 압력에 대한 조절-기반의 레벨 아웃 프로세스가 감소되거나 대체로 회피된다. 이는, 제어된 사전 조절 단계 및 후속하는 전통적인 조절 단계 전체에서 원하는 압력의 보다 신속한 달성을 도출한다.
또한, 본 발명은 사전 조절 위치의 연속적인 업데이트를 제공한다. 이것은 특히, 예를 들어 특정 기판의 일련의 생성 과정에서 일반적으로 반복적으로 실행되는 조절 프로세스에 특히 유리하다. 여기서, 각각의 조절 사이클에 대한 사전 조절 위치는 선행 또는 몇몇 선행 사이클들로부터 획득된 데이터를 사용하여 설정될 수 있다.
바람직하게는, 현재의 조절 사이클의 압력 프로파일(21)이 기록되어 선행 압력 프로파일과 또는 다른 기준 프로파일과 비교될 수 있다. 그 다음, 이러한 비교에 의해, 설정된 사전 조절 위치의 정정 또는 조정이 이루어질 수 있다. 조정은 특히 2개의 프로파일 사이의 결정된 편차에 따라 달성되는데, 즉 편차가 특정 허용 오차 범위를 초과하는 경우, 편차에 대한 반대 효과가 그에 따라 제공되는 그러한 방식으로 방향 및 크기에서 사전 조절 위치의 재설정이 이루어질 수 있다. 특히, 그에 의해 (예를 들어, 특정 조절 시점 및 단위 시간당) 도출될 수 있는 압력 변화에 대한 사전 조절 위치의 특정 변경의 영향은 공지되어 있는데, 즉, 특히 공지된 프로세스 시스템에 대해 그에 따라 예측될 수 있다. 이러한 지식으로, 사전 조절 위치의 업데이트는 매우 정확하고 최적화된 효과로 이루어질 수 있다.
도 3a 및 도 3b 각각은, 예를 들어, 프로세스 가스의 가변 유동으로 챔버 압력을 조절 또는 유지하기 위한 진공 밸브에서의 조절 프로세스를 예시한다 이에 따라, 이는, 진공 챔버의 내부 압력이 일정하게 유지되어야 하는 시스템에 미리 정의된다. 예를 들어, 이는, 상이한 프로세스 가스가 특정적으로 사용되지만 챔버 내의 압력은 프로세싱을 위해 동일한 레벨로 유지되어야 하는 특정한 연속적인 프로세스 단계를 실행하기 위해 필수적일 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 몇몇 프로세스 사이클에 걸친 진공 챔버에서의 프로세싱의 시퀀스를 도시한다. 도시된 변형에서, 2개의 상이한 프로세싱, 예를 들어, 코팅 프로세스가 교번하여 수행된다. 이것은 2개의 시퀀스 A 및 B의 시퀀스에 의해 예시된다. 각각의 프로세스 단계는 시간 단위에 걸쳐 연장되며, 여기서 시퀀스 A는 각각 동일한 프로세스 파라미터로 발생하고, 시퀀스 B는 또한 특히 A와 상이한(예를 들어, 상이한 프로세스 가스의 유입) 동일한 프로세스 파라미터들로 발생한다.
도 3a는 밸브 폐쇄부의 위치의 조절된 설정에 의해 챔버 압력의 전통적인 배타적인 조절의 경우의 압력 프로파일(151) 및 위치 프로파일(152)을 도시한다.
챔버 내부 압력의 프로파일에서, 각각의 시퀀스 A와 B 사이의 스위치오버는 명확하게 식별될 수 있다. 스위치오버 프로세스의 거의 직후에, 즉 챔버 내의 가스 유동의 변화 직후에, 곡선(151)은 각각의 편향을 도시한다. 프로세스 사이클 A로부터 사이클 B로의 전이 시에, 예를 들어 더 많은 프로세스 가스가 단위 시간당 챔버로 공급되기 때문에 압력은 비교적 신속하게 증가한다.
측정된 압력 상승에 대한 직접적인 응답으로, 밸브 폐쇄부의 위치는 조절된 방식으로 변경된다. A로부터 B로의 전이 시에, 진공 밸브 상의 유동 개구에서의 증가는 이러한 목적을 위해 발생하는데, 즉 밸브 폐쇄부의 위치 변화는 포지티브 방향으로 나타난다. 이는 위치 곡선(152)에 의해 유도될 수 있다. 그 다음, 압력은 다시 강하되고 짧은 시간 간격 동안 원하는 압력 아래로 떨어진다. 다시, 심한 강하에 대한 응답으로, 폐쇄부의 위치가 재조정되어 프로세스 사이클 B에 대해 원래의 챔버 압력(원하는 압력)이 변경된 밸브 개방으로 유지된다.
프로세스 사이클 B로부터 사이클 A로의 전이 시에, 압력은 비교적 신속하 감소하고, 밸브 위치는 원칙적으로 A로부터 B로의 전이 시와 유사하게 반대 방향(밸브 유동 개방의 감소)으로 조절된다.
그에 따라 조절 단계는 전체 프로세스 지속기간(여기서는 11개의 프로세스 사이클)에 걸쳐 빈번하게 반복된다.
이러한 전이 동안, 원하는 압력에 도달하기 전의 시간은 비교적 길다. 여기서, 각각의 조절 사이클의 대부분은 레벨 아웃 프로세스 ΔtA 및 ΔtB에 의해 점유된다. 원하는 압력은 사이클의 비교적 작은 부분에서만 실질적으로 일정하다.
한편, 도 3b는 제어된 사전 조절 및 후속 조절 단계를 갖는 본 발명에 따른 조절 사이클의 반복적 실행 동안 압력(51) 및 밸브 위치(52)의 프로파일을 도시한다. 프로세스 사이클 A 및 B에 대한 프레임 파라미터는 도 3a의 프로세스 A 및 B의 프레임 파라미터와 유사하다.
여기서 전체 프로세스에 걸쳐 달성된 압력 프로파일(51)의 증가된 균일성은 명확하게 식별될 수 있다. 하나의 조절 사이클로부터 후속 조절 사이클로의 각각의 전이 동안, 챔버 내의 원하는 압력에서의 급격한 증가 또는 감소는 대체로 감소되거나 회피된다. 이러한 개선은 선행 사전 조절 단계에 의해 결정적으로 달성된다.
예를 들어, 하나의 조정 사이클 B로부터 사이클 A로 전이가 이루어지는 경우, 본 발명에 따라 구성된 조절 및 제어 유닛은 대응하는 트리거 신호를, 예를 들어, 프로세스 제어기로부터 수신한다. 트리거 신호 또는 이의 생성은 특히 사이클 A의 시작 포인트에 의존한다. 트리거 사이클에 따라 각각의 조절 사이클이 시작된다. 특히, 트리거 신호는 가스 유입 시스템과 동기화되어, 조절 사이클은, 예를 들어, 추가적인 프로세스 가스 또는 시간당 더 많은 양의 가스의 공급에 매칭되어 발생할 수 있다.
대안적으로, 조절 및 제어 유닛이 가스 유량계 또는 조절기로부터 신호를 직접 수신하고 이러한 신호에 기초하여 밸브 위치의 대응하는 조절이 개시되는 것이 또한 실현가능하다.
일 실시예에서, 조절 사이클을 실행하기 위한 데이터는 예를 들어 조절 및 제어 유닛에 또는 이러한 유닛과 통신하는 메모리에 저장될 수 있다. 데이터는 전형적으로 제어된 방식으로 접근될 사전 조절 위치 및 사전 조절 단계로부터 조절 단계로의 전이를 위한 파라미터(예를 들어, 시점)를 포함한다.
먼저 발생하는 사전 조정 단계의 결과로서, 폐쇄 위치는 그에 따라 여기서, 설정될 원하는 압력이 이미 적어도 접근되거나 대략적으로 달성되는 상태로 이미 이동된다. 그 다음, 원하는 압력은 정확하게 설정되고 실행된 조절 단계에 의해 유지된다.
요구된 원하는 압력이 다시 달성되고 유동 변경 동안 챔버에 유지될 때까지의 시간은 본 발명에 따른 방법으로 상당히 단축되는데, 즉, 원하는 압력은 보다 신속하게 레벨 아웃된다(도 3a와 비교). 이는 시간에서 대응하는 절감을 도출하고 따라서 전반적으로 단축되고 더 효율적인 프로세스 단계를 도출한다. 이는, 예를 들어, 사이클 B에서 원하는 압력의 설정을 위해 요구되는 시간 ΔtB로 도시된다. 사이클 B로부터 A로의 전이 시에, 사전 제어는 이미 너무 정확하고 적절하여, 원하는 압력에서의 임의의 편차는 거의 발생하지 않고, 원하는 압력은 실질적으로 변하지 않고 유지된다.
도시된 바(53)는 밸브 폐쇄부가 사전 조절 위치에 배치되는 사전 제어 위상(53a) 및 조절 사이클 동안 실제 "진정한" 조절 위상(53b)의 시간 분포를 도시한다. 사전 제어 위상(53a)의 시간 연장은 사이클 A 및 B에서 상이하다.
본 발명에 따르면, 각각의 조절 사이클에 대한 업데이트는 전체 프로세스 지속기간 동안, 즉 11개의 도시된 사이클의 실행 동안 실행된다. 2개의 사이클 A 및 B에 대해, 업데이트 기능, 즉 사이클 A에 대한 업데이트 기능 및 사이클 B에 대한 업데이트 기능이 제공된다. 예로서, 업데이트 기능은 아래에서 사이클 B에 대해 설명된다.
사이클 B의 제1 실행 동안, 밸브 폐쇄부는 사전 조절 단계에서 미리 정의된 위치로 도출된다. 이러한 사전 조절 위치는 예를 들어 선행 학습 프로세스에 의해 결정되거나 수동으로 조정될 수 있다. 사전 조절 단계 다음에 폐쇄 위치의 연속적으로 조절된 설정이 후속된다. 이러한 사이클 B에서, 조절 프로파일, 즉 압력 프로파일 곡선(51) 및/또는 위치 프로파일 곡선(52)이 기록된다. 이에 따라 표시된 조절 프로파일을 사용하면, 사이클 B에 대한 원하는 조절 프로파일, 특히 원하는 조절에 의한 비교가 이루어질 수 있고, 이러한 비교에 기초하여 원하는 조절 프로파일로부터의 임의의 편차가 결정될 수 있다. 유도된 편차에 따라, 사이클 B의 다음 실행 또는 다음 실행들을 위해 사전 조절 위치의 조정이 이루어질 수 있다. 조정은 특히 허용가능한 허용 오차보다 큰 편차를 겪는다.
사전 조절 위치의 조정은, 사이클 B의 시작 이후의 압력 상승이 원래 제공되는 것보다 더 강하게 정의되는 그러한 방식으로 편차를 결정하는 경우, 사이클 B로의 진입 시에 밸브의 확대된 개방 위치를 제공하는 새로운 사전 조절 위치가 결정되고 저장되도록 이루어질 수 있다. 결과적으로, 과도한 압력 상승은 그에 따라 상쇄될 수 있다. 또한, 사전 조절 위치가 그 방향으로 조정될 수 있을 뿐만 아니라 편차의 크기는 편차의 결정된 정도에 의해 업데이트될 수 있다.
사이클 B의 제2 실행 동안, 즉 중간적 사이클 A 이후에, 밸브 폐쇄부는 제어된 방식으로 발생하는 예비 조절 단계에서 그에 따라 새로 정의된 사전 조절 위치로 이동된다. 그에 따라 조절 단계가 발생한다. 조절 프로파일은 이러한 제2 실행을 위해 다시 기록된다. 이러한 프로파일은 이제 선택적으로 원래의 미리 정의된 기준 조절 또는 선행 사이클 B의 프로파일과 다시 비교될 수 있다. 즉, 원하는 조절 프로파일은 미리 정의된 기준 조절에 의해 또는 선행 사이클 B의 프로파일에 의해 표현된다.
예를 들어, 조절 프로파일의 비교에 의해, 과도한 압력 상승에도 불구하고, 원하는 압력으로 레벨 아웃하기 전의 시간이 감소하는 것으로 결정되면, 사전 조절 위치의 업데이트는 또한 구체적으로 기준 조절로부터 초기에 증가된 편차(예를 들어, 더 정의된 압력 변동)를 의도할 수 있다. 일시적으로 더 큰 조절 편차를 수용함으로써, 그에 따라 더 짧은 프로세스 시간이 달성될 수 있다.
또한, 사전 조절의 선행 변경의 결과로서 조절 사이클 B에 대한 긍정적 효과가 유도될 수 있고, 따라서 사전 조절 위치에 의해 도출된 예측가능성이 결정될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 진자 밸브 형태의 본 발명에 따른 밸브의 가능한 실시예를 도시한다. 유동 경로의 실질적으로 기밀한 차단을 위한 밸브는 개구(33)를 갖는 밸브 하우징(31)을 구비한다. 개구는 원형 단면을 갖는다. 밸브 디스크(38)(밸브 폐쇄부)의 폐쇄 위치에서, 개구(33)는 밸브 디스크(38)에 의해 기밀 방식으로 폐쇄된다. 밸브 디스크(38)의 개방 위치 O가 도 4b 및 도 4c에 예시되어 있다.
개구(33)는 밸브 시트에 의해 인클로징된다. 이러한 밸브 시트는, 밸브 디스크(38)의 방향으로 축방향으로 향하고 개구 축(34)을 가로질러 이어지고 밸브 하우징(31)에 형성된 원형 링 형상을 갖는 밀봉 표면(35)에 의해 형성된다.
또한, 밸브는 개구 축(34)에 실질적으로 평행하게 또한 조정가능한 피봇가능한 밸브 디스크(38)를 구비한다.
밸브 디스크(38)는 디스크 상에 측방향으로 배치되고 개구 축(34)에 수직으로 확장되는 아암을 통해 전기 드라이브(40)(모터)에 연결된다. 이러한 아암(39)은 개구 축(34)을 따라 기하학적으로 투영된 개구(33)의 개구 단면 외부의 밸브 디스크(38)의 폐쇄 위치에 위치된다.
전기 드라이브(40)는, 통상적으로 진자 밸브에서와 같이 밸브 디스크(38)가 개구 위치 O와 중간 위치 사이의 피봇 축(41)을 중심으로 피봇 이동의 형태로 개구 축(34)을 가로지르고 개구(33)의 단면에 대해 실질적으로 평행하고 개구 축(34)에 대해 수직인 드라이브(40)의 횡방향 이동 x에 의해 피봇가능하며, 개구 축(34)에 평행한 드라이브(40)의 종방향 이동 y에 의해 선형으로 변위가능한 그러한 방식으로 대응하는 변속기를 사용함으로써 구성된다. 개방 위치에서, 밸브 디스크(38)는 제1 개구(33)에 측방향으로 인접하게 배치된 드웰 섹션에 위치되어 개구(33) 및 유동 경로가 해제된다. 중간 위치에서, 밸브 디스크(38)는 제1 개구(33) 위에서 멀리 떨어져 위치되고 개구(33)의 개구 단면을 커버한다. 폐쇄된 위치에서, 개구(33)는 기밀 방식으로 폐쇄되고 유동 경로가 차단되어 밸브 폐쇄부(38)(밸브 디스크)와 밸브 시트의 밀봉 표면(35) 사이에 기밀 접촉이 존재한다.
밸브의 자동화된 및 조절된 개방 및 폐쇄를 가능하게 하기 위해, 밸브는, 이러한 방식으로 구성되고 드라이브(40)와 연통하여 그에 따라 프로세스 체적의 기밀 폐쇄를 위해 또는 이러한 체적의 내부 압력을 조절하기 위해 밸브 디스크(38)가 조정가능하게 되는 전자 조절 및 제어 유닛을 제공한다. 밸브와 함께 이러한 조절 유닛은 본 발명에 따른 밸브 시스템을 형성한다.
전술한 바와 같이, 밸브 디스크(38)는 초기에 정의된 사전 조절된 위치로 제어된 방식으로 이동된다. 그 다음, 밸브 디스크(38)의 위치는 제어 변수들 및 출력 제어 변수에 의해 가변적으로 설정된다. 밸브에 연결된 프로세스 체적의 현재의 압력 상태에 관한 정보가 입력 신호로서 획득된다. 또한, 다른 입력양, 예를 들어, 체적으로의 질량 유동이 조절기에 제공될 수 있다. 이러한 양 및 체적에 대해 설정되거나 달성되어야 하는 미리 정의된 원하는 압력에 의해, 밸브의 조절된 설정이 조절 사이클 시간에 걸쳐 발생하여 체적으로부터의 질량 유량은 밸브에 의해 시간이 지남에 따라 조절될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 진공 펌프는 밸브의 하류에 제공되는데, 즉, 밸브는 프로세스 챔버와 펌프 사이에 배열된다. 따라서, 원하는 압력 프로파일이 레벨 아웃될 수 있다.
밸브 폐쇄부(38)를 설정함으로써, 각각의 개구 단면은 밸브 개구(33)에 대해 설정되고, 따라서 프로세스 체적으로부터 단위 시간당 배기될 수 있는 가스의 가능한 양이 설정된다. 이러한 목적을 위해, 밸브 폐쇄부(38)는 특히 가능한 한 층류인 매체 유동을 달성하기 위해 원형과 상이한 형상을 가질 수 있다.
개방 단면을 설정하기 위해, 밸브 디스크(38)는 개방 위치 O로부터 중간 위치로 드라이브(40)의 횡방향 이동 x에 의해 및 중간 위치로부터 폐쇄된 위치로 드라이브(40)의 종방향 이동 y에 의해 조절 및 제어 유닛(11)에 의해 조정될 수 있다. 유동 경로의 완전한 개방을 위해, 밸브 디스크(38)는 폐쇄 위치로부터 중간 위치로 드라이브(40)의 종방향 이동 y에 의한 및 그로부터 중간 위치로부터 개방 위치 O로 드라이브(40)의 횡방향 이동 x에 의한 제어에 의해 조정될 수 있다.
본 예시적인 실시예에서, 드라이브(40)는 전기 모터로서 구성되며, 여기서, 변속기는, 드라이브(40)의 구동이 횡방향 이동 x 또는 종방향 이동 y를 도출하는 그러한 방식으로 스위칭될 수 있다. 드라이브(40) 및 변속기는 조절에 의해 전자적으로 작동된다. 특히 게이트 시프팅을 갖는 이러한 변속기는 종래 기술로부터 공지되어 있다. 또한, 횡방향 이동 x 및 종방향 이동 y를 도출하기 위해 몇몇 드라이브를 사용하는 것이 추가로 가능하며, 여기서 제어는 드라이브의 활성화를 대신한다.
설명된 진자 밸브를 사용하는 유동의 정확한 조절 또는 설정은 횡방향 이동 x에 의해 개방 위치 O와 중간 위치 사이의 밸브 디스크(38)의 피봇 조정을 통할 뿐만 아니라 주로 중간 위치와 종방향 이동 y에 의한 폐쇄 위치 사이의 개구 축(34)을 따른 밸브 디스크(38)의 선형 조정에 의해 가능하다. 설명된 진자 밸브는 정확한 조절 작업에 사용될 수 있다.
밸브 디스크(38) 및 또한 밸브 시트 둘 모두는 각각 제1 및 제2 밀봉 표면인 밀봉 표면(35)을 갖는다. 제1 밀봉 표면(35)은 추가적으로 밀봉을 갖는다. 이러한 밀봉은 예를 들어, 밸브 시트 상으로의 가황화(vulcanization)에 의해 중합체로서 가황될 수 있다. 선택적으로, 밀봉은 예를 들어 밸브 시트의 홈에 O 링으로 설계될 수 있다. 밀봉 재료는 또한 밸브 시트 상에 접착될 수 있고 그에 의해 밀봉을 구현할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 밀봉은 밸브 디스크(38)의 측면, 특히 제2 밀봉 표면 상에 배열될 수 있다. 이러한 설계들의 조합이 또한 실현가능하다.
도시된 바와 같은 진자 밸브에 대한 대안으로, 본 발명에 따른 진공 밸브 시스템은 다른 타입의 진공 밸브, 예를 들어, 플랩 밸브, 슬라이드 밸브 또는 소위 버터플라이 조절 밸브로 구현될 수 있다. 특히, 압력 조절 밸브를 갖는 시스템은 진공 영역에서의 사용을 위해 구성된다. 또한 오직 일 방향에서만 조정될 수 있는 폐쇄부를 갖는 진자 밸브가 또한 사용될 수 있다.
도시된 도면은 가능한 예시적인 실시예를 오직 개략적으로 도시하는 것으로 이해된다. 본 발명에 따른 다양한 접근법들은 또한 서로, 그리고 진공 프로세스를 위한 압력 조절을 위한 종래 방법 및 디바이스와 결합될 수 있다.

Claims (16)

  1. 체적 또는 질량 유동을 조절하기 위한 및/또는 프로세스 체적(1)을 기밀 밀봉하기 위한 진공 밸브(10); 및 조절 및 제어 유닛(11);을 포함하고,
    상기 진공 밸브(10)는,
    개방 축(34)을 정의하는 밸브 개구(33) 및 상기 밸브 개구(33) 주위에서 이어지는 제1 밀봉 표면(35)을 갖는 밸브 시트;
    상기 제1 밀봉 표면(35)에 대응하는 제2 밀봉 표면을 갖는 상기 밸브 개구(33)의 실질적인 기밀 폐쇄를 위한 밸브 폐쇄부(38); 및
    상기 밸브 폐쇄부(38)에 커플링되는 드라이브 유닛(40);을 포함하고,
    상기 드라이브 유닛(40)은, 상기 밸브 폐쇄부(38)가,
    각각의 폐쇄 위치를 제공하는 정의된 방식으로 가변적이고 조정가능하고,
    상기 밸브 폐쇄부(38)가 적어도 부분적으로 상기 밸브 개구(33)를 해제하는 개방 위치(O)로부터, 상기 제1 밀봉 표면(35)이 상기 제2 밀봉 표면 상으로 가압되고 실질적으로 기밀 방식으로 다시 상기 밸브 개구(33)를 폐쇄하는 폐쇄 위치로 조정될 수 있는 그러한 방식으로 구성되고,
    상기 조절 및 제어 유닛(11)은 사전 조절 단계(53a)를 갖는 조절 사이클 및 상기 밸브 폐쇄부(38)에 대한 후속 조절 단계(53b)를 갖는 조절 사이클의 실행을 위해 구성되고, 상기 조절 사이클을 실행하는 경우,
    상기 사전 조절 단계(53a)의 과정에서, 상기 밸브 폐쇄부(38)는 상기 드라이브 유닛(40)의 대응하는 활성화에 의해, 상기 개방 위치(O)로부터 상기 조절 및 제어 유닛(11)에 의해 제어되는 정의된 실제 사전 조절 위치로, 이동되고,
    상기 후속 조절 단계(53b) 동안, 상기 폐쇄 위치의 특정 변경 또는 조정은 프로세스 파라미터에 대한 실제 결정된 제어 변수(12) 및 타겟 값(13)에 기초하여 상기 드라이브 유닛을 활성화시킴으로써 상기 실제 사전 조절 위치에 따라 실행되고, 이에 따라 상기 제어 변수(12)는 상기 타겟 값(13)에 가깝게 도출될 수 있고, 상기 제어 변수(12)에 대한 상기 밸브 폐쇄부(38)의 정의된 위치 변경에 의해 도출되는 효과는 적어도 부분적으로 예측될 수 있고,
    상기 조절 및 제어 유닛(11)은, 이의 실행 동안,
    상기 제어 변수(12)가 적어도 상기 조절 사이클의 일부 동안 기록되고, 그에 기초하여 실제 조절 프로파일(21, 51)이 유도되고,
    상기 실제 조절 프로파일(21, 51)은 기준 조절 프로파일과 비교되고 조절 편차가 유도되고,
    상기 실제 사전 조절 위치의 조정은 상기 유도된 조절 편차의 발현에 따라 그리고 상기 제어 변수(12)에 대한 적어도 부분적으로 예측 가능한 효과에 기초하여 이루어지고,
    상기 조정된 사전 조절 위치는 상기 조절 사이클에 대한 상기 실제 사전 조절 위치로서 제공 및/또는 저장되는,
    그러한 방식으로 구성되는 업데이트 기능을 갖고,
    상기 조정 및 제어 유닛(11)은, 상기 업데이트 기능이, 상기 프로세스 체적을 갖는 생성 프로세스 동안 복수의 조절 사이클에 걸쳐, 연속적으로 실행될 수 있는 그러한 방식으로 구성되는 밸브 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 업데이트 기능은,
    상기 기준 조절 프로파일이 제1 조절 사이클 또는 제1 조절 단계의 실행 동안 상기 제어 변수(12)를 기록함으로써 생성 및 저장되고,
    상기 실제 조절 프로파일(21, 51)이 제2 조절 사이클 또는 제2 조절 단계의 실행 동안 상기 제어 변수(12)를 기록함으로써 유도되는
    그러한 방식으로 구성되고,
    상기 제2 조절 사이클 또는 상기 제2 조절 단계는 상기 제1 조절 사이클 또는 상기 제1 조절 단계에 후속하여 실행되는 밸브 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조절 및 제어 유닛(11)은, 복수의 조절 사이클 또는 복수의 조절 단계의 실행 동안 상기 제어 변수(12)를 기록함으로써 상기 기준 조절 프로파일이 생성 및 저장되는 그러한 방식으로 구성되는 밸브 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조절 및 제어 유닛(11)은 상기 기준 조절 프로파일을 생성하기 위한 학습 기능을 갖고,
    상기 학습 기능은, 이의 실행 동안,
    상기 조절 사이클 동안 원하는 동작에 대응하는 다수의 실질적으로 동일한 조절 사이클을 실행하기 위해, 상기 밸브 폐쇄부(38)에 대한 각각의 원하는 위치가 각각의 조절 사이클의 적어도 하나의 시간 섹션에 걸쳐 기록되고,
    상기 밸브 폐쇄부(38)에 대한 상기 기록된 원하는 위치는 상기 기준 조절 프로파일로서 상기 조절 사이클의 각각의 시간 섹션에 대해 저장되는,
    그러한 방식으로 구성되는 밸브 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조절 및 제어 유닛(11)은, 방향 관점에서 및/또는 크기 관점에서 상기 조절 편차를 정의된 방식으로 상쇄하는 상기 제어 변수(12)에 대한 효과가 상기 조정된 사전 조절 위치에 의해 생성되는 그러한 방식으로 상기 실제 사전 조절 위치가 조정되는 그러한 방식으로 구성되는 밸브 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 사전 조절 단계(53a)는 시작 신호(5)의 수신에 따라 개시 또는 실행되는 밸브 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 시작 신호(5)는 상위 프로세스 제어기에 의해 생성되고,
    상기 프로세스 제어기는 동일한 타입의 다수의 제품에 대한 상기 프로세스 체적으로 생성 프로세스를 제어하도록 구성되고,
    상기 조절 사이클은 그에 따라 다수회 반복하는 상기 생성 프로세스의 일부를 표현하고,
    상기 시작 신호(5)는 상기 생성 프로세스의 과정에서 그에 따라 다수회 출력되는 밸브 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실제 조절 프로파일(21, 51) 및/또는 상기 기준 조절 프로파일은 조절 곡선의 형태로 기록되고, 및/또는
    상기 기준 조절 프로파일은 상기 타겟 값(13) 및 상기 조절 사이클에 대한 또는 상기 사전 조절 단계(53a) 또는 상기 조절 단계(53b)에 대한 허용가능한 시간 지속기간에 따라 정의되는 밸브 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프로세스 파라미터는 상기 프로세스 체적(1)에 대한 압력 정보에 의해 구현되고,
    상기 타겟 값(13)은 상기 프로세스 체적(1)에서 도달될 원하는 압력이고,
    상기 실제로 결정된 제어 변수(12)는 상기 프로세스 체적(1)에서의 실제 압력을 표현하는 밸브 시스템.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 타겟 값(13)은 상기 프로세스 체적(1)에서 도달될 원하는 압력이고,
    상기 실제로 결정된 제어 변수(12)는 상기 프로세스 체적(1)으로의 실제 매체 유입을 특정하는 밸브 시스템.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    출구 정보가 상기 실제로 결정된 제어 변수(12)로 저장 또는 실제로 결정되고, 상기 출구 정보는 단위 시간당 및 상기 폐쇄 위치에 따라 매체의 어떤 질량 또는 어떤 체적이 상기 프로세스 체적(1)으로부터 유출되는지를 특정하는 밸브 시스템.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조절 및 제어 유닛(11)은,
    압력 센서(3)에 연결되고, 상기 압력 센서의 출력 신호는 상기 실제로 결정된 제어 변수(12)를 제공하고 및/또는
    질량 유량계(2) 또는 질량 유동 모니터링 유닛(2)에 연결되고, 상기 질량 유량계 또는 상기 질량 유동 모니터링 유닛의 출력 신호는 상기 실제로 결정된 제어 변수(12)를 제공하는 밸브 시스템.
  13. 진공 밸브(10)에 대한 조절 및 제어 유닛(11)으로서,
    상기 진공 밸브(10)는 체적 또는 질량 유동을 조절하기 위해 및/또는 프로세스 체적(1)의 기밀 밀봉을 위해 구성되며, 조절가능한 밸브 폐쇄부를 갖고, 상기 조절 및 제어 유닛(11)은 사전 조절 단계(53a)를 갖는 조절 사이클 및 상기 밸브 폐쇄부(38)에 대한 후속 조절 단계(53b)를 갖는 조절 사이클의 실행을 위해 구성되고, 상기 조절 사이클을 실행하는 경우,
    상기 사전 조절 단계(53a)의 과정에서, 상기 밸브 폐쇄부(38)는 드라이브 유닛(40)의 대응하는 활성화에 의해, 개방 위치(O)로부터 상기 조절 및 제어 유닛(11)에 의해 제어되는 정의된 실제 사전 조절 위치로 이동되고,
    상기 조절 단계(53b) 동안, 상기 폐쇄 위치의 특정 변경 또는 조정은 프로세스 파라미터에 대한 실제 결정된 제어 변수(12) 및 타겟 값(13)에 기초하여 상기 드라이브 유닛을 활성화시킴으로써 상기 실제 사전 조절 위치에 따라 실행되고, 이에 따라 상기 제어 변수(12)는 상기 타겟 값(13)에 가깝게 도출될 수 있고, 상기 제어 변수(12)에 대한 상기 밸브 폐쇄부(38)의 정의된 위치 변경에 의해 도출되는 효과는 적어도 부분적으로 예측될 수 있고,
    상기 조절 및 제어 유닛(11)은, 이의 실행 동안,
    상기 제어 변수가 적어도 상기 조절 사이클의 일부 동안 기록되고, 그에 기초하여 실제 조절 프로파일(21, 51)이 유도되고,
    상기 실제 조절 프로파일(21, 51)은 기준 조절 프로파일과 비교되고 조절 편차가 유도되고,
    상기 실제 사전 조절 위치의 조정은 상기 유도된 조절 편차의 발현에 따라 그리고 상기 제어 변수(12)에 대한 상기 적어도 부분적으로 예측 가능한 효과에 기초하여 이루어지고,
    상기 조정된 사전 조절 위치는 상기 조절 사이클에 대한 상기 실제 사전 조절 위치로서 제공 및/또는 저장되는
    그러한 방식으로 구성되는 업데이트 기능을 갖고,
    상기 조정 및 제어 유닛(11)은, 상기 업데이트 기능이 상기 프로세스 체적을 갖는 생성 프로세스 동안 복수의 조절 사이클에 걸쳐 연속적으로 실행될 수 있는 그러한 방식으로 구성되는 조절 및 제어 유닛(11).
  14. 진공 밸브(10)로 생성 사이클을 수행하기 위한 방법으로서,
    상기 진공 밸브(10)는 체적 또는 질량 유동을 조절하기 위해 및/또는 프로세스 체적(1)의 기밀 밀봉을 위해 구성되며,
    개방 축(34)을 정의하는 밸브 개구(33) 및 상기 밸브 개구(33) 주위에서 이어지는 제1 밀봉 표면(35)을 갖는 밸브 시트,
    상기 제1 밀봉 표면(35)에 대응하는 제2 밀봉 표면을 갖는 상기 밸브 개구(33)의 실질적으로 기밀 폐쇄를 위한 밸브 폐쇄부(38), 및
    상기 밸브 폐쇄부(38)에 커플링되는 드라이브 유닛(40)을 포함하고,
    상기 드라이브 유닛(40)은, 상기 밸브 폐쇄부(38)가,
    각각의 폐쇄 위치를 제공하는 정의된 방식으로 가변적이고 조정가능하고,
    상기 밸브 폐쇄부(38)가 적어도 부분적으로 상기 밸브 개구(33)를 해제하는 개방 위치(O)로부터, 상기 제1 밀봉 표면(35)이 상기 제2 밀봉 표면 상으로 가압되고 실질적으로 기밀 방식으로 다시 상기 밸브 개구(33)를 폐쇄하는 폐쇄 위치로 조정될 수 있는 그러한 방식으로 구성되고,
    상기 방법의 과정에서,
    상기 밸브 폐쇄부에 대한 조절 사이클이 실행되고, 상기 조절 사이클은 적어도,
    상기 개방 위치로부터 정의된 실제 사전 조절 위치로 상기 드라이브 유닛(40)의 타겟팅된 활성화에 의한 시작 신호의 수신에 의존하는 상기 밸브 폐쇄부의 제어된 이동, 및 후속적으로
    프로세스 파라미터에 대한 실제로 결정된 제어 변수(12) 및 타겟 값(13)에 기초하여 상기 드라이브 유닛(40)을 활성화시킴으로써 상기 실제 사전 조절 위치에 따른 상기 폐쇄 위치의 조절된 변경 또는 조정을 포함하고, 이에 따라 상기 제어 변수(12)는 상기 타겟 값(13)에 가깝게 도출되고, 상기 제어 변수에 대한 상기 밸브 폐쇄부의 정의된 위치 변경에 의해 도출되는 효과는 적어도 부분적으로 예측될 수 있고,
    상기 제어 변수(12)가 적어도 상기 조절 사이클의 일부 동안 기록되고, 그에 기초하여 실제 조절 프로파일(21, 51)이 유도되고,
    상기 실제 조절 프로파일(21, 51)은 기준 조절 프로파일과 비교되고 조절 편차가 유도되고,
    상기 실제 사전 조절 위치의 조정은 상기 유도된 조절 편차의 발현에 따라 그리고 상기 제어 변수(12)에 대한 상기 적어도 부분적으로 예측 가능한 효과에 기초하여 이루어지고,
    상기 조정된 사전 조절 위치는 상기 조절 사이클에 대한 상기 실제 사전 조절 위치로서 제공 및/또는 저장되는 방법.
  15. 제14항에 따른 상기 방법의 상기 단계를 실행 또는 제어하기 위한 프로그램 코드를 갖는, 머신 판독가능 캐리어 상에 저장되는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    상기 단계는,
    · 상기 밸브 폐쇄부의 제어된 이동,
    · 상기 폐쇄 위치의 조절된 변경 또는 조정,
    · 실제 조절 프로파일의 유도 및 기준 조절 프로파일과의 비교,
    · 조절 편차의 유도,
    · 상기 유도된 조절 편차의 발현에 따라 그리고 상기 제어 변수에 대한 상기 적어도 부분적으로 예측가능한 효과에 기초하는 상기 사전 조절 위치의 조정, 및
    · 상기 조절 사이클에 대한 상기 실제 사전 조절 위치로서 상기 조정된 사전 조절 위치의 제공을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    특정 시간 간격 동안 또는 상기 조절 단계의 특정 시점 동안 기록된 상기 제어 변수들의 평균화가 달성되는 밸브 시스템.
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