KR102534184B1 - 진보된 진공 프로세스 제어 - Google Patents

Abstract

배기될 수 있는 진공 프로세스 체적(1), 진공 밸브(10), 규정된 프로세스 상태의 적어도 부분적인 제공을 위해 설계된 주변 유닛(4, 21-25) 및 조절 및 제어 유닛(11)을 갖는, 객체의 규정된 프로세싱을 위한 진공 프로세스 시스템. 진공 밸브(10)는 개구 축을 규정하는 밸브 개구 및 밸브 개구를 둘러싸는 제1 시일링(sealing) 표면을 갖는 밸브 시트, 제1 시일링 표면에 대응하는 제2 시일링 표면을 갖는 밸브 마개, 및 밸브 마개에 커플링되고, 밸브 마개가 각각의 밸브 개방 상태를 제공하기 위해 규정된 방식으로 변경 및 조정될 수 있도록 구성되는 구동 유닛을 포함한다. 조절 및 제어 유닛(11)은 프로세스 사이클의 다중 실행을 위해 설계되고, 프로세스 사이클은, 규정된 프로세스 상태의 적어도 일부가 제공될 수 있는 주변 유닛(4, 21-25)의 이러한 작동, 및 프로세스 파라미터에 대해 현재 결정된 조절 변수 및 타겟 변수에 기초하여 구동 유닛을 작동시킴으로써 밸브 개방 상태의 특정 변화 또는 설정을 제공하는 조절 사이클의 실행을 갖는다. 주변 유닛(4, 21-25)의 작동 및 프로세스 사이클 내의 조절 사이클의 실행은 특정 시간 관계로 수행될 수 있다.

Description

진보된 진공 프로세스 제어

본 발명은 진공 밸브(vacuum valve), 프로세스 챔버(process chamber), 주변 유닛(peripheral unit) 및 진공 조건 하에서 프로세싱 프로세스의 제어되고("gesteuert") 조절된("geregelt") 동작을 위한 제어(control) 및 조절(regulating) 유닛으로 구성된 시스템에 관한 것이다.

체적(volume) 또는 질량 흐름(mass flow)을 조절하고 밸브 하우징(housing) 내에 형성된 개구를 통해 이어지는 유로의 본질적인 기밀 폐쇄(gas-tight closing)를 위한 진공 밸브가 다양한 실시예에서 종래 기술로부터 일반적으로 알려져 있고, 특히, 가능하다면 오염 입자 없이 보호된 대기에서 이루어져야 하는 IC, 반도체 또는 기판 생산의 영역에서의 진공 챔버 시스템에 대해 사용된다. 이러한 진공 챔버 시스템은 특히 진공 챔버로서, 배기될 수 있고, 프로세싱되거나 생산될 반도체 요소 또는 기판을 수용하기 위해 제공되고, 그에 마련된 적어도 하나의 진공 챔버 개구를 통해 반도체 요소 또는 다른 기판이 이 진공 챔버 안으로 그리고 그로부터 밖으로 안내(guide)될 수 있는, 적어도 하나의 진공 챔버, 및 진공 챔버를 배기시키기 위한 적어도 하나의 진공 펌프를 포함한다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판을 위한 생산 공장에서, 고감도 반도체 또는 액정 요소가 몇몇 프로세스 진공 챔버를 순차적으로 통과하며, 여기서 프로세스 진공 챔버 내에 위치된 부품이 각각 프로세싱 장치에 의해 프로세싱된다. 프로세스 진공 챔버 내에서의 프로세싱 프로세스 동안 및 챔버에서 챔버로의 이송 동안 모두에서, 고감도 반도체 요소 또는 기판은 항상 보호된 대기, 특히 공기가 없는 환경에 있어야 한다.

이를 위해, 한편으로는 주변 밸브(peripheral valves)가 가스 입구 또는 출구를 개방 및 폐쇄하는 데 사용되고, 다른 한편으로는 전환 밸브(transfer valves)가 부품을 삽입 및 제거하기 위해 진공 챔버의 전환 개구를 개방 및 폐쇄하는 데 사용된다.

반도체 부품이 통과하는 진공 밸브는 설명된 적용 분야 및 관련 치수(dimensioning)로 인해 진공 전환 밸브로 칭해지고, 또한 주로 직사각형 개구 단면으로 인해 직사각형 밸브, 및 또한 동작의 정상 모드로 인해 슬라이드 밸브(slide valves), 직사각형 슬라이더(sliders) 또는 전환 슬라이드 밸브로 칭해진다.

주변 밸브는 특히 진공 챔버와 진공 펌프 또는 추가 진공 챔버 사이의 가스 흐름의 제어("Steuerung") 또는 조절("Regelung")을 위해 사용된다. 예를 들어, 주변 밸브는 프로세스 진공 챔버 또는 전환 챔버와 진공 펌프, 대기 또는 추가 프로세스 진공 챔버 사이의 파이프 시스템 내에 위치된다. 펌프 밸브(pump valves)라고도 알려진 이러한 밸브의 개구 단면은 일반적으로 진공 전환 밸브의 개구 단면보다 작다. 주변 밸브는 조절 밸브(regulating valves)라고도 칭해지는데, 왜냐하면 적용 분야에 따라, 개구를 완전히 개방 및 폐쇄하는 데 사용될 뿐만 아니라, 완전 개방 위치(fully open position)와 기밀 폐쇄 위치(gas-tight closed position) 사이에서 개구 단면을 연속적으로 조정함으로써 흐름을 제어 또는 조절하는 데 사용되기 때문이다. 가스 흐름을 제어 또는 조절하기 위한 가능한 주변 밸브는 펜듈럼(pendulum) 밸브이다.

US 6,089,537호(Olmsted)에서 알려진 것과 같은 통상적인 펜듈럼 밸브에서, 제1 단계는 통상적으로 둥근 밸브 디스크(disk)를, 개구를 해제하는 위치로부터, 통상적으로 또한 둥근 개구를 통해 개구를 덮는 중간 위치(intermediate position)로 회전시키는 것이다. 슬라이드 밸브의 경우, 예를 들어, US 6,416,037호(Geiser) 또는 US 6,056,266호(Blecha)에 설명된 바와 같이, 밸브 디스크뿐만 아니라 개구는 통상적으로 직사각형이며, 이러한 제1 단계에서, 개구를 해제시키는 위치로부터 개구를 덮는 중간 위치로 선형으로 푸시(push)된다. 이 중간 위치에서, 펜듈럼 또는 슬라이드 밸브의 밸브 디스크는 개구를 둘러싸는 밸브 시트(seat)의 반대편에 거리를 둔 채로 위치된다. 제2 단계에서, 밸브 디스크와 밸브 시트 사이의 거리가 감소되어 밸브 디스크와 밸브 시트가 서로에 대해 균등하게 가압되고 개구는 본질적으로 기밀하게 폐쇄된다. 이러한 제2 이동은 바람직하게는 밸브 시트에 실질적으로 수직인 방향으로 발생한다. 시일링(sealing)은, 예를 들어, 개구를 둘러싸는 밸브 시트에 대해 가압되는 밸브 디스크의 폐쇄측 상에 배치된 시일링 링(ring)을 통해, 또는 이에 대해 밸브 디스크의 폐쇄측이 가압되는 밸브 시트 상의 시일링 링을 통해 일어날 수 있다. 2-단계 폐쇄 프로세스로 인해, 밸브 디스크와 밸브 시트 사이의 시일링 링은, 제2 단계에서의 밸브 디스크의 이동이 밸브 시트에 대해 수직인 직선으로 본질적으로 일어나기 때문에, 시일링 링을 파괴할 거의 어떠한 전단력(shear force)도 받지 않는다.

다양한 시일링 장치가 종래 기술, 예를 들어, US 6,629,682 B2호(Duelli)로부터 알려져 있다. 진공 밸브에서 시일링 링 및 시일에 대한 적합한 재료는 예를 들어, FKM으로도 알려진 플루오로고무(fluororubber), 특히 상표명 "Viton"으로 알려진 플루오로엘라스토머(fluoroelastomer), 및 단축하여 FFKM으로 불리는 퍼플루오로고무(perfluororubber)이다.

종래 기술로부터, 예를 들어, 펜듈럼 밸브에 대해 US 6,089,537호(Olmsted)로부터, 그리고 슬라이드 밸브에 대해 US 6,416,037호(Geiser)로부터, 다양한 액추에이터(actuator) 시스템이 회전 및 펜듈럼 밸브의 개구에 평행한 밸브 디스크의 병진 이동 및 슬라이드 밸브의 개구에 수직인 실질적으로 병진 이동의 이러한 조합을 달성하는 것으로 알려져 있다.

밸브 디스크는, 전체 압력 범위 내에서 필요한 가스 기밀성이 보장되고 과도한 압력 부하에 의해 야기된 시일링 매체, 특히 O-링 형태의 시일링 링에 대한 손상이 회피되는 방식으로, 밸브 시트에 대해 가압되어야 한다. 이를 보장하기 위해, 공지된 밸브는 2개의 밸브 디스크측 사이의 압력 차의 함수로서 밸브 디스크의 압력 제어를 제공한다. 특히 큰 압력 변동 또는 음압으로부터 양압으로 또는 그 반대로의 변화의 경우, 시일링 링의 전체 원주를 따른 균일한 힘 분포가 언제나 보장될 수는 없다. 일반적으로, 밸브에 가해지는 압력으로 인한 지지력으로부터 시일링 링을 커플링 해제시키는 것이 목적이다. 예를 들어, US 6,629,682호(Duelli)에서, 시일링 링 및 인접한 지지 링으로 구성되는 시일링 매체를 갖는 진공 밸브가 제안되어, 시일링 링은 본질적으로 지지력으로부터 자유롭다.

필요한 가스 기밀성을 달성하기 위해, 선택적으로 양압 및 음압 모두에 대해, 일부 알려진 펜듈럼 밸브 또는 슬라이드 밸브는 제2 이동 단계에 추가로 또는 대안적으로, 밸브 디스크에 수직으로 변위(displaced)될 수 있고 개구를 둘러싸며 밸브 디스크에 가압되어 밸브를 기밀하게 폐쇄하는 밸브 링을 제공한다. 밸브 디스크에 대해 능동적으로 변위될 수 있는 밸브 링을 갖는 이러한 밸브는 예를 들어, DE 1 264 191 B1호, DE 34 47 008 C2호, US 3,145,969호(von Zweck) 및 DE 77 31 993 U호로부터 알려져 있다. US 5,577,707호(Brida)는 개구를 통한 흐름을 제어하기 위해 개구를 가로질러 평행하게 피벗(pivot)될 수 있는 밸브 디스크 및 개구를 갖는 밸브 몸체를 갖는 펜듈럼 밸브를 설명한다. 개구를 둘러싸는 밸브 링은 몇몇 스프링과 압축된 공기 실린더에 의해 밸브 디스크 방향으로 수직으로 능동적으로 이동될 수 있다. 이러한 펜듈럼 밸브의 가능한 추가적인 개발이 US 2005/0067603 A1호(Lucas 등)에 제안되어 있다.

상술한 밸브는 무엇보다도 고감도 반도체 요소의 제조에 사용되기 때문에, 특히 밸브의 작동 및 밸브 마개 요소에 대한 기계적 부하 및 밸브 챔버의 자유 입자의 수에 의해 야기된 입자 생성은 가능한 낮게 유지되어야 한다. 입자 생성은 주로, 예를 들어 금속-대-금속의 접촉 및 마모를 통한, 마찰(friction)의 결과이다.

상술한 바와 같이, 진공 조절 밸브는 프로세스 챔버에서 규정된 프로세스 환경을 설정하는 데 사용된다. 조절은 통상적으로 내부 챔버 압력에 관한 정보를 제공하는 압력 신호에 의해, 그리고 조절에 의해 달성될 타겟 변수, 즉, 타겟 압력에 의해 수행된다. 밸브 마개(밸브 디스크)의 위치는 특정 기간 내에 타겟 압력에 도달되도록 조절 내에서 변경된다.

조절에 대한 대안으로서, 진공 조절 밸브는 또한 특정된 시간 내에 프로세스 챔버에서 도달될 타겟 압력과 같은 알려진 프로세스 파라미터(parameters)를 사용하여 제어되는 방식으로 동작될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어 밸브 디스크에 대해, 관련 타겟 위치가 제공되며, 이 위치는 특정 시간에 접근된다.

상술한 양 방법은 특정한 이점과 단점을 갖는다. 예를 들어, 사전-규정된(pre-defined) 제어가 사용되어 프로세스 챔버에서 타겟 압력을 비교적 짧은 시간에 설정할 수 있지만, 피드백(예를 들어, 현재 압력 정보)의 통상적인 부족으로 인해, 실제 압력에 대한 진술은 조건부로(with reservations) 이루어질 수밖에 없다. 변화된 가스 입구 또는 프로세스 챔버에서의 누출과 같은, 생산 프로세스에 대한 임의의 바람직하지 않은 영향은, 완전히 검출되지 않은 채로 유지되고 통상적으로 생산 품질 저하로 이어진다.

제어와 대조적으로, 프로세스 챔버에서의 압력 조절은 더욱 시간-소모적이다. 통상적으로 현재 챔버 압력을 측정하는 압력 센서에 의해 생성되는, 피드백 신호는, 자연 지연으로 검출 및 프로세싱된다. 따라서, 이를 기반으로 한 조절은 대응하는 지연으로 발생하며 타겟 압력의 대응하는 장래의 조정으로 이어진다. 다른 한편으로, 타겟 압력의 조절은 프로세스 챔버에서 가스 입구 또는 압력 변동이 변하더라도 이를 신뢰성 있게 조정할 수 있다. 결정적인 내부 챔버 압력과 관련하여 보다 신뢰성 있는 프로세스 안전으로 인해, 대부분의 경우 밸브 조절이 선호된다.

또한, 통상적인 프로세싱 프로세스는 일련의 개별 단계인, 챔버 로딩, 챔버 폐쇄, 프로세스 가스로 챔버 배기 및 충진 등으로 구성된다. 또한, 이들 단계는 특히 진공 밸브에 의해 챔버 내의 타겟 압력 또는 원하는 질량 흐름을 설정하는 것을 포함한다. 통상적으로 개별 단계의 분산된 조정으로 인해, 이러한 프로세스에 대한 제어는 복잡하고, 오류가 발생하기 쉬우며, 개별 단계 사이에 특정 시간 지연을 거친다. 예를 들어, 조절 밸브는 압력 조절을 언제 개시할 것인지에 대한 신호를 수신한다. 일단 타겟 압력에 도달되면, 후속 프로세스 단계에 대한 신호가 다시 출력되어야 한다.

따라서, 본 발명은 상술한 단점을 극복할 수 있는 개선된 진공 프로세스를 제공하는 목적에 기초한다.

특히, 본 발명의 목적은 개선된, 즉, 더욱 빠르고, 더욱 신뢰성 있고 더욱 단순한 객체의 프로세싱을 갖는 개선된 진공 프로세스를 제공하는 것이다.

이들 목적은 독립항들의 특징들을 구현함으로써 달성된다. 대안적이거나 유리한 방식으로 본 발명을 추가로 개발하는 특징들을 종속항들에서 찾을 수 있다.

본 발명의 기본 아이디어는 이러한 프로세싱 시스템에 대한 진공 밸브를 더 이상 격리하지 않고 제어하거나 조절하는 것이며, 즉, 밸브의 제어는 더 이상 압력 설정을 시작하기 위한 신호만을 수신하지 않고, 시스템에 대한 제어 및 조절 유닛이 밸브를 조절할 뿐만 아니라 적어도 하나의 추가 단계, 그리고 그에 따라 프로세싱 프로세스의 다른 구성 요소를 능동적으로 제어한다. 몇몇 구성 요소의 이러한 중앙 제어 및 조절은 개별 프로세스 단계의 개선된 조정으로 귀결될 수 있다. 예를 들어, 압력 조절 개시는 가스 입구 밸브의 작동과 최적으로 동기화될 수 있어, 원하는 타겟 압력에 대한 더 빠른 조정을 제공한다. 대안적으로, 조절기는 타겟 압력에 도달할 것으로 예상되는 때를 인식할 수 있고, 그에 따라 시간-최적화된 방식으로 플라즈마 생성을 위한 전극과 같은 주변 유닛을 작동시킬 수 있다. 이는 또한 상당한 시간을 절약할 수 있다.

프로세스 사이클이 수회 반복되면, 시스템의 추가 이점이 활용될 수 있다. 예를 들어, 진공 밸브 및 그 조절 부분에서, 프로세스 상태에 대한 진술이 이루어질 수 있게 하는 정보가 생성될 수 있다. 예를 들어, 현재 기록된 조절 곡선이 저장된 조절 곡선과 비교될 수 있고, 프로세스의 제어된 조정은 이들 두 곡선의 가능한 편차에 기초하여 수행될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, 가스 입구는 다음 사이클에서 제어되는 방식으로 감소될 수 있다. 예를 들어, 너무 긴 조절 시간은, 이전에 허용된 가스량이 너무 많았음을 나타낼 수 있다.

따라서, 본 발명은 진공 조건 하에서 객체의 규정된 프로세싱을 위한 진공 프로세스 시스템에 관한 것이다. 본 시스템은 배기될 수 있고 프로세싱을 위해 그 안으로 객체가 도입될 수 있는 진공 프로세스 체적, 진공 프로세스 체적으로부터의 체적 또는 질량 흐름을 조절하고 및/또는 진공 프로세스 체적의 기밀 폐쇄를 위한 진공 밸브, 진공 프로세스 체적에서 규정된 프로세스 상태의 적어도 부분적 제공을 위해 설계된 주변 유닛 및 조절 및 제어 유닛을 갖는다. 규정된 프로세스 상태의 부분적 제공은 프로세스-결정 변수(예를 들어, 챔버 압력 또는 프로세스 가스의 유형) 중 적어도 하나가 제공될 수 있는 방식으로 이해된다.

진공 프로세스 체적은 예를 들어, 필요에 따라 기밀하게 폐쇄될 수 있고, 그 안으로 객체가 예를 들어, 로봇에 의해 삽입 및 제거될 수 있는 프로세스 챔버이다. 객체는 예를 들어, 코팅될 기판 또는 웨이퍼(반도체 웨이퍼)일 수 있다.

주변 유닛은 작동될 수 있고 프로세싱 프로세스를 위해 제공되는 다양한 구성 요소에 의해 형성될 수 있다. 특히, 가스 입구 유닛(예를 들어, 가스 입구 밸브 또는 증발기), 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 장치 또는 전환 밸브가 주변 유닛을 형성할 수 있다. 핀 리프터(pin lifter)가 또한 이러한 주변 유닛으로서 고려될 수 있다.

진공 밸브는 개구 축을 규정하는 밸브 개구 및 밸브 개구를 둘러싸는 제1 시일링(sealing) 표면을 갖는 밸브 시트를 갖는다. 또한, 밸브 개구를 제1 시일링 표면에 대응하는 제2 시일링 표면으로 본질적으로 기밀 시일링하기 위한 밸브 마개가 제공된다. 밸브는 또한 밸브 마개에 커플링되는 구동 유닛으로서, 밸브 마개가 각각의 밸브-개방 상태를 제공하기 위해 규정된 방식으로 변경 및 조정될 수 있고, 밸브 마개가 밸브 개구를 적어도 부분적으로 해제하는 개방 위치로부터, 제1 시일링 표면이 제2 시일링 표면에 대해 가압되어 밸브 개구를 실질적으로 기밀 방식으로 폐쇄하는 폐쇄 위치로, 그리고 반대로 조정될 수 있도록 설계되는 구동 유닛을 포함한다.

조절 및 제어 유닛은 프로세스 사이클의 다중 실행을 위해 설계된다. 프로세스 사이클은, 규정된 프로세스 상태(예를 들어, 규정된 프로세스 가스)의 적어도 일부가 제공될 수 있는, 주변 유닛의 적어도 하나의 작동, 및 프로세스 파라미터에 대해 현재 결정된 조절 변수 및 타겟 변수에 기초하여 구동 유닛을 작동시킴으로써 밸브 개방 상태의 특정 변화 또는 설정을 제공하고, 특히 그 결과로서 조절 변수가 이러한 방식으로 야기된 밸브 마개의 상태 변화에 의해 타겟 변수로 근사될 수 있는, 조절 사이클의 실행을 포함한다.

주변 유닛의 작동 및 조절 사이클의 실행은 특정 시간 관계를 갖는 프로세스 사이클의 프레임워크 내에서 수행 및 제어될 수 있다.

주변 유닛을 작동시키고 밸브에 의해 조절하는 2개의 단계는 타이밍으로, 즉, 알려지고 미리 정해진 시간 오프셋(offset)으로 또는 동기화되어, 그에 따라 개시되거나 수행될 수 있다. 시간 오프셋은 달성될 프로세스 상태(예를 들어, 특정의, 일정한 내부 압력 또는 층류(laminar flow)))에 따른다.

예를 들어 증발 시스템에 의해 가변 밸브 조정 및 가스 주입으로 펌핑 오프(pumping off)하여 조절된 챔버 압력의 동기화는, 예를 들어 프로세스 단계가 수행된 후에 그리고 후속 단계가 개시되기 전에, 균일한 압력 또는 흐름의 제공 및 비교적 빠른 체적의 배기를 허용한다.

또한, 원자층 증착(ADL: Atomic Layer Deposition) 또는 표면 에칭(ALE: Atomic Layer Etching)을 위해 원하는 가스량이 제공될 수 있다. 통상적으로, 수 밀리초(milliseconds) 범위에서 정확하게 규정된 프로세스 시간이 준수되어야 한다. 특정 생산에 대해 동일한 시퀀스로 이러한 단계의 복수의 반복이 필요할 수 있다. 이 경우에, 예를 들어 도포된 원자층 또는 단일 원자의 수가 일정하게 유지될 수 있고 너무 적거나 너무 많은 층 또는 원자가 증착되지 않도록, 프로세스 시간이 각 경우에 정밀하게 유지되는 것이 결정적일 수 있다. 본 발명에 따른 시스템은, 필요한 프로세스 가스의 공급이 주변 유닛(예를 들어, 증발기)에 의해 제어될 수 있고 필요한 챔버 압력의 조정이 조절될 수 있기 때문에, 개선된 방식으로 이들 프로세스를 제어할 수 있다.

따라서, 조절(폐쇄-루프(loop) 제어)이 유리할 수 있는데, 개방-루프 제어와 달리, 이는 가능한 시스템 오류에 대한 드리프트(drift) 효과를 피하기 때문이다.,

압력 센서와 같은 추가 모니터링 유닛이 주변 유닛 및 진공 밸브의 타이밍을 설정하거나 최적화하는 데 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 조절 및 제어 유닛은 프로세스 사이클의 다중 실행을 위해 설계되며, 이는 주변 유닛 프로세스 파라미터에 대한 현재 결정된 주변 유닛 조절 변수 및 주변 유닛 타겟 변수에 기초하여 주변 유닛의 상기 작동에 의해 주변 유닛의 타겟화된 변화 또는 설정을 제공하는 주변 유닛 조절 사이클의 실행을 포함하고, 조절 사이클의 실행 및 주변 유닛 조절 사이클의 실행은 특정 시간 관계를 갖는 프로세스 사이클의 프레임워크 내에서 수행될 수 있다.

이는 주변 유닛의 작동이 조절 및 제어 장치에 의해 수행된 조절에 기초할 수 있음을 의미한다. 밸브 개방 상태의 변화/설정에 추가하여, 조절 및 제어 유닛은 또한 주변 유닛의 상태를 변화/설정할 수 있으며, 즉, 주변 유닛이 조절될 수 있다.

예를 들어, 프로세스 가스 공급 유닛이 주변 유닛으로서 조절될 수 있어, 요구에 따라 프로세스 가스 공급을 위한 미리 정해진 값 또는 미리 정해진 값 곡선(즉, 예를 들어, 질량 흐름)이 주변 유닛 프로세스 파라미터로서 설정될 뿐만 아니라, 프로세스 가스 공급은 피드백에 의해 영향을 받는 경로를 가정하고, 따라서 현재 원하는 주변 유닛 상태를 달성하는 데 보다 효과적이고 및/또는 효율적으로 기여한다. 조절된 주변 유닛의 다른 예는 진공 펌프이며, 예를 들어, 펌프 출력 또는 속도는 예를 들어, 이 경우에 조절될 수 있다. 따라서, 조절 및 제어 유닛은 또한 이들 주변 유닛을 작동시킴으로써 다양한 주변 유닛의 하나 이상의 상태를 조절할 수 있다.

몇몇 시스템 구성 요소, 예를 들어, 진공 밸브 및 프로세스 가스 공급 유닛을 공동으로 조정하여, 원하는 프로세싱 상태(예를 들어, 프로세스 체적의 압력 및 프로세스 가스량)에 도달하는 데 필요한 시간과 관련하여 프로세싱 프로세스의 상당한 최적화가 달성될 수 있다. 따라서, 프로세스 단계는 보다 높은 시퀀스 빈도로 수행될 수 있다.

다른 실시예에서, 조절 사이클에서 하나 이상의 주변 유닛 프로세스 파라미터가 고려될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 하나 이상의 프로세스 파라미터가 또한 주변 유닛 조절 사이클에서 고려될 수 있다.

이것은 각각의 조절 사이클에서 정보의 흐름이 양방향(bilateral)임을 의미하며, 이에 의해 프로세스 사이클의 더 나은 효율이 다시 달성될 수 있다. 따라서, 구동 유닛의 조절은 주변 유닛의 파라미터를 피드백 파라미터로서 고려할 수 있고, 반대로 주변 유닛의 조절은 또한 진공 밸브의 파라미터에 따를 수 있다.

예를 들어, 질량 흐름 제어 유닛을 조절할 때 (즉, 주변 유닛으로서 프로세스 가스 공급 유닛의 보다 넓은 의미에서), 진공 밸브의 디스크 위치, 진공 밸브의 개구, 또는 진공 밸브의 디스크 위치의 진행 곡선(progression curve)이 현재 어떻게 결정되는지를 고려할 수 있다. 진공 밸브로부터의 정보는 그 후 예를 들어, 프로세스 가스의 유입 시간 및/또는 유속을 변화/설정하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 진공 펌프를 조절할 때, 그 성능은 상술한 정보 또는 진공 밸브를 통해 이용 가능한 다른 정보에 따라 조절될 수 있다.

한편, 진공 밸브를 조절할 때, 예를 들어, 프로세스 가스 공급 유닛에 의해 측정된 현재 압력 및/또는 흐르는 가스의 현재 온도와 같은 가스 공급에 관한 정보가 고려될 수 있다. 진공 밸브를 조절할 때, 진공 펌프의 현재 속도 또는 온도가 또한 고려될 수 있다. 예로서, 진공 밸브를 조절할 때 플라즈마 생성의 전압 값 또는 주파수 값이 또한 고려될 수 있다.

다른 실시예에서, 조절 및 제어 유닛은 진공 밸브 또는 주변 유닛으로 구성된다. 이는 조절 및 제어 유닛이 진공 밸브 또는 주변 유닛에 물리적 구성 요소로서 통합될 수 있음을 의미한다.

다른 실시예에서, 주변 유닛은 주변 유닛 제어 유닛을 갖는다. 이러한 주변 유닛 제어 유닛은 예를 들어, 주변 유닛을 제어하는데 이용될 수 있다. 특히, 이 실시예에서, 주변 유닛 제어 유닛은, 조절 및 제어 유닛이 주변 유닛 제어 유닛에 의해 구현되는 방식으로 현재 설계될 수 있다. 이는 특히 주변 유닛 제어 유닛이 기능적으로 조절 및 제어 유닛의 역할을 담당한다는 것을 의미하고, 즉, 주변 유닛을 제어 및/또는 조절할 뿐만 아니라 진공 밸브를 조절하도록 설계된다.

따라서, 조절 및 제어 유닛은 또한 주변 유닛 중 하나와 통합된 설계로 형성될 수 있으며, 즉, 조절 및 제어 유닛은 대응하는 주변 유닛(들)에 의해 그리고 이를 갖도록 제공되고 조절될 진공 밸브는 조절 및 제어 유닛에 연결된다.

일 실시예에서, 조절 및 제어 유닛은 업데이트 기능, 특히 프로세스 사이클에 걸쳐 있는 업데이트 기능을 가지며, 이는 그 실행 동안, 프로세스 정보가 제1 프로세스 사이클 동안 도출되고, 후속하는 제2 프로세스 사이클이 프로세스 정보에 기초하여 구성되는 방식으로 설계된다. 프로세스 정보는, 예를 들어, 프로세스에 대해 규정된 정상 상태로부터의 편차, 예를 들어, 프로세스 가스와의 에어레이션(aeration) 동안 과도한 압력 증가일 수 있다. 프로세스 정보는 밸브의 각각의 조절 거동(behavior)으로부터 추출될 수 있다. 결과적으로, 가스 입구에 대한 밸브는 압력 상승이 타겟 레벨을 초과하지 않는 방식으로 후속 프로세스 사이클 동안 제어될 수 있다.

따라서, 프로세스 사이클에서 이전에 발생하는 편차는 다음 사이클에서 감소되거나 완전히 피할 수 있다.

조절 및 제어 유닛은 또한 업데이트 기능이 연속적으로, 특히 생산 프로세스 동안 다수의 제어 사이클에 걸쳐 실행될 수 있는 방식으로 구성될 수 있다.

프로세스 정보는 도출된 조절 편차의 값에 따라 생성될 수 있으며, 특히 조절 편차가 사전 규정된 임계값을 초과하면 프로세스 정보가 생성된다.

프로세스 정보는 또한 출력 신호를 포함할 수 있고, 출력 신호는 음향적으로 또는 시각적으로 생성된다. 또한, 프로세스 정보는 조절 사이클에 대한 품질을 나타내는 품질 정보를 포함할 수 있고 이러한 품질 정보는 사용자 출력, 특히 오류 정보 또는 경보 신호를 생성하는 데 사용될 수 있다.

프로세스 정보에 기초하여, 바람직하지 않은 프로세스 상태, 특히 조절 사이클 동안 바람직하지 않은 질량 유입이 또한 식별될 수 있으며, 여기서 프로세스 체적 누출의 존재가 특히 식별될 수 있다.

특히, 제1 프로세스 사이클의 실행 동안 조절 변수를 기록함으로써, 실제 조절 곡선이 프로세스 정보로서 도출될 수 있고, 실제 조절 곡선은 저장된 기준 조절 곡선과 비교될 수 있고 조절 편차(확장된 프로세스 정보)가 도출될 수 있고, 제2 프로세스 사이클의 조정이 도출된 조절 편차의 특성에 기초하여 이루어진다. 제2 프로세스 사이클에 대해, 예를 들어, 제어된 방식으로 접근될 수 있는 밸브 마개에 대한 사전-조절 위치가 구성될 수 있거나, 가스 유입에 대한 개시 시간이 수정될 수 있다.

조절 사이클을 2개의 부분 단계로 나눔으로써, 사전-조절 위치에 접근될 수 있다. 제1 부분 단계에서, 밸브 마개는 알려진 설정에 따라 제어되는 이러한 위치로 가져오게 되고, 이는 순수한 조절에 의해 설정될 위치에 이상적으로 이미 근접해 있다. 제2 부분 단계에서, 내부 챔버 압력이 순수하게 조정된다. 사전-조절 위치에 직접 접근함으로써, 압력 센서의 지연된 정보로부터 야기될 수 있는 지연이 극복(bridged)되고 감소될 수 있다.

일 실시예에서, 프로세스 정보는 제1 프로세스 사이클의 실행 동안 조절 변수를 기록함으로써 도출될 수 있고, 프로세스 정보에 기초하여, 주변 유닛의 작동이 제2 프로세스 사이클에 대해 구성될 수 있다. 밸브의 현재 조절에 의해 도출될 수 있는 프로세스 상태에 대한 정보로부터, 프로세스, 즉, 후속 프로세스 사이클은 주변 유닛을 직접 작동시킴으로써, 즉, 밸브를 조절하기 위한 조절 파라미터에 임의의 변화를 만들지 않고도 타겟 사양(specifications)에 대해 구성될 수 있다. 따라서, 밸브 조절이 또한 여기서 사용되어 프로세스를 점검하고 모니터링할 수 있다.

선행 사이클에 기초하여 구성된 주변 유닛의 작동은 프로세스 사이클에 대한 (새로운) 현재 작동으로서 제공 및/또는 저장될 수 있으며, 특히 주변 유닛의 작동의 조정은 조절 변수에 대한 적어도 부분적으로 예측 가능한 효과에 기초하여 구성된다. 이는 프로세스 사이클의 반복적인 구성을 제공한다.

특히, 제2 프로세스 사이클은 제1 프로세스 사이클 후에 수행된다.

일 실시예에서, 조절 및 제어 유닛은, 복수의 조절 사이클의 실행 동안 조절 변수를 기록함으로써, 기준 조절 곡선이 생성 및 저장될 수 있는 방식으로 설계될 수 있으며, 특히 조절 단계의 특정 시간 간격 또는 특정 시점에 대해 기록된 조절 변수가 평균화된다. 이는 조절을 위한 일종의 학습 기능으로 이해될 수 있으며, 타겟 조절 곡선의 생성을 허용한다.

또한, 조절 및 제어 유닛은 기준 프로세스 진행을 생성하기 위한 대안적인 학습 기능을 가질 수 있으며, 여기서 학습 기능은 그 실행 동안 프로세스 사이클에 대한 타겟 동작에 대응하는 다수의 본질적으로 동일한 프로세스 사이클을 수행하기 위해, 밸브 마개에 대한 각각의 타겟 위치 및/또는 주변 유닛을 작동시키기 위한 각각의 제어 변수가 각각의 프로세스 사이클의 적어도 하나의 각각의 시간 간격에 걸쳐 검출되도록 구성된다. 기록된 타겟 위치 및/또는 제어 변수가 프로세스 사이클의 각각의 시간 세그먼트를 참조하여 기준 프로세스 진행으로서 저장될 수 있다. 따라서, 학습 기능은 조절 사이클에만 한정되지 않고 조절 및 제어 유닛에 의해 관리되거나 발행되는 모든 제어 커맨드(commands)에 영향을 줄 수 있다.

여기서, 제어 신호의 출력에 대한 각각의 시간은 특히 관련이 있다. 각각의 상대 시간, 즉, 선행 제어 신호에 대해 학습함으로써, 프로세스 진행의 최적화 및 따라서 프로세스 시간의 감소가 달성될 수 있다.

기준 조절 진행은 타겟 변수 및 조절 사이클, 특히 실행될 프로세스 사이클의 실행에 대한 허용 구간의 함수로서 규정될 수 있다.

특정 실시예에 따르면, 조절 및 제어 유닛은 주변 유닛을 작동시키기 위한 개시 신호를 출력하고, 개시 신호에 대해 규정된 시간 오프셋으로 조절 사이클을 개시하도록 설계될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 주변 유닛이 보다 제어 가능한 가스 입구 유닛이고 가스 입구의 시작에서 내부 압력을 조절하기 시작하는 경우에 유리하다. 호스트 제어기가 가스 입구 신호를 밸브에 출력하고 그 후 밸브가 압력 센서 피드백 신호를 기대하는 종래 기술의 구성과 달리, 조절의 타이밍은 가스 입구로 시작하도록 조정될 수 있다. 특히, 밸브 마개의 타겟화된 조정은 제1 조절 단계에서 이루어질 수 있고, 수신된 압력 정보에 기초한 순수한 조절이 연결에 사용될 수 있다.

예를 들어, 2-단계 사이클로 인해, 조절은 특정 시간 오프셋(밸브 마개의 제어된 조정의 이전 실행에 의해 생성되고 개시 시간에 대해 구성됨)으로 개시되며, 이에 의해 프로세스 체적으로부터의 현재 압력 데이터가 조절을 위해 이미 이용 가능하며, 그에 따라 조절이 직접 개시될 수 있다.

프로세스 파라미터는 특히 진공 프로세스 체적에 대한 압력 정보에 의해 구현될 수 있다. 타겟 변수는 진공 프로세스 체적에서 도달될 타겟 압력일 수 있고 현재 결정된 조절 변수는 진공 프로세스 체적에서의 현재 압력을 나타낼 수 있다. 이것은 프로세스 체적에 대한 압력 조절과 관련이 있다.

예를 들어, 프로세스 챔버에서 측정된 압력에 응답하여, 밸브의 개구 단면은 특정 방향으로 조정되며, 여기서 단면이 증가할 때 압력 강하(drop)가 예측되며, 단면이 감소될 때 압력 증가가 예측된다(예측 가능성). 프로세스 구조가 매우 잘 알려져 있다면, 압력 변화의 방향(압력 증가 및 감소)에 추가하여, 이에 의해 야기되는 압력 변화의 양이 또한 적어도 대략 알려질 수 있다.

본 발명의 일 변형에서, 타겟 변수는 진공 프로세스 체적에서 달성될 타겟 압력일 수 있으며, 여기서 현재 결정된 조절 변수는 - 예를 들어 압력 정보에 추가하여 - 진공 프로세스 체적으로 유입되는 현재 매체(media)를 나타내고, 특히 현재 결정된 조절 변수는 현재 압력 입구 변수를 고려한다. 이러한 추가 정보를 사용하면, 타겟 압력이 증가된 정확도와 효율성으로 조절될 수 있다.

특히, 출구 정보는 현재 결정된 조절 변수로 저장되거나 현재 결정될 수 있으며, 여기서 출구 정보는 매체(예를 들어, 프로세스 가스)의 어떠한 질량 또는 어떠한 체적이 시간 단위 당 그리고 마개 위치의 함수로서 프로세스 체적으로부터 유출되는지를 특정한다. 출구 정보는 진공 펌프에 의해 제공되는 흡입력에 크게 의존할 수 있다.

조절 및 제어 유닛은 예를 들어, 압력 센서에 연결될 수 있으며, 압력 센서로부터의 출력 신호는 현재 결정된 조절 변수(프로세스 챔버 내의 현재 압력)를 제공한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 조절 및 제어 유닛은 질량 유량계 또는 질량 흐름 제어 유닛에 연결될 수 있고, 질량 유량계 또는 질량 흐름 제어 유닛의 출력 신호는 (예를 들어, 시간 당 프로세스 가스의 유입량에 대한 정보로서) 현재 결정된 조절 변수를 제공한다. 두 번째 경우에, 조절 변수는 챔버 압력일 필요는 없지만, 현재 가스 유입을 또한 나타낼 수 있다.

바람직하게는, 실제 조절 곡선 및 기준 조절 곡선은 각각의 조절 곡선의 형태로 기록된다.

일 실시예에서, 진공 밸브와 조절 및 제어 유닛은 통합 설계된다.

대안적으로, 제어 및 조절 유닛은 진공 밸브로부터 구조적으로 분리될 수 있고 진공 밸브와 연통(communication connection)할 수 있으며, 특히 무선 라디오 링크 또는 유선 연결이 있다.

주변 유닛은 대응하는 실시예에서 다음과 같이 설계될 수 있다.

- 특히, 증발기, 가스 입구 밸브 또는 질량 흐름 제어기로서의, 프로세스 가스 공급 유닛,

- 특히 고주파수 역극성 전극들, 특히 적어도 13 MHz의 주파수를 갖는, 플라즈마 생성기,

- 진공 프로세스 체적을 로딩 및/또는 언로딩하기 위한, 진공 전환 밸브,

- 프로세스 챔버 내 또는 객체에 대한 규정된 온도를 설정하기 위한, 온도 제어 유닛,

- 진공 프로세스 체적으로 및/또는 진공 프로세스 체적으로부터 객체를 이송하기 위한, 로봇 유닛,

- 진공 펌프, 또는

- 특히 작동 위치에서, 특히 작동 상태의 객체를 제공하기 위한 핀 리프터(pin lifter)인, 핀 리프팅 장치.

특정 실시예에 따르면, 규정된 양의 가스가 진공 프로세스 체적에서 프로세스 사이클에 이용 가능하게 될 수 있고, 따라서 규정된 프로세스 상태는 프로세스 가스 공급 유닛으로서 설계된 주변 유닛을 작동시킴으로써 적어도 부분적으로 이용 가능하게 될 수 있다.

본 발명은 또한 진공 프로세스 시스템용 조절 및 제어 유닛에 관한 것으로, 여기서 진공 프로세스 시스템은 체적 또는 질량 흐름을 조절하고 및/또는 프로세스 체적(1)을 기밀 방식으로 폐쇄하도록 설계되고 구동 유닛에 의해 조정될 수 있는 밸브 마개를 갖는 적어도 하나의 진공 밸브를 갖고, 또한 배기될 수 있고 그 프로세싱을 위해 그 안으로 객체가 도입될 수 있는 진공 프로세스 체적, 및 진공 프로세스 체적에서 규정된 프로세스 상태를 적어도 부분적으로 제공하도록 설계된 주변 유닛을 갖는다. 진공 밸브, 주변 유닛 및 진공 체적은 본원에서 개요된 바와 같이 설계될 수 있다.

조절 및 제어 유닛은 프로세스 사이클의 다중 실행을 위해 설계 및 구성된다. 프로세스 사이클은 규정된 프로세스 상태의 적어도 일부가 제공될 수 있는 주변 유닛의 이러한 작동, 및 조절 사이클의 실행으로서, 프로세스 파라미터에 대해 현재 결정된 조절 변수 및 타겟 변수에 기초하여 구동 유닛을 작동시킴으로써 밸브 개방 상태의 특정 변화 또는 설정을 제공하고, 특히 그 결과로서 조절 변수가 이러한 방식으로 야기된 밸브 마개의 상태 변화에 의해 타겟 변수로 근사될 수 있는, 조절 사이클의 실행을 포함한다. 주변 유닛의 작동 및 조절 사이클의 실행은 특정 시간 관계를 갖는 프로세스 사이클의 프레임워크 내에서 수행될 수 있다.

조절 및 제어 유닛은 시스템의 다른 제어 가능한 구성 요소에 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.

조절 및 제어 유닛은 또한 소프트웨어 또는 알고리즘을 구성 또는 업데이트하고 및/또는 프로토콜 데이터를 판독하기 위한 인터페이스(논리적 및/또는 물리적)를 가질 수 있다.

본 발명은 또한 진공 프로세스 시스템으로 프로세스 사이클을 수행하기 위한 방법에 관한 것으로, 진공 프로세스 시스템은 적어도

- 체적 또는 질량 흐름을 조절하고 및/또는 프로세스 체적의 기밀 폐쇄를 위해 설계되고 구동 유닛에 의해 조정될 수 있는 밸브 마개를 갖는, 진공 밸브,

- 배기될 수 있고 프로세싱을 위해 그 안으로 객체가 도입될 수 있는, 진공 프로세스 체적, 및

- 진공 프로세스 체적에서 규정된 프로세스 상태를 적어도 부분적으로 제공하도록 설계된, 주변 유닛을 포함한다.

본 방법의 프레임워크 내에서, 프로세스 사이클이, 특히 수회, 수행된다. 프로세스 사이클은 적어도

- 규정된 프로세스 상태의 적어도 일부가 제공되는 방식의, 주변 유닛의 작동, 및

- 프로세스 파라미터에 대해 현재 결정된 조절 변수 및 타겟 변수에 기초하여 구동 유닛을 작동시킴으로써 밸브 개방 상태의 특정 변화 또는 설정을 제공하고, 특히 그 결과로서 조절 변수가 이러한 방식으로 야기된 밸브 마개의 상태 변화에 의해 타겟 변수로 근사될 수 있는, 조절 사이클의 실행을 포함한다.

주변 유닛의 작동 및 조절 사이클의 실행은 규정된 시간 관계를 갖는 프로세스 사이클의 프레임워크 내에서 수행되다.

본 발명은 또한 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 기계-판독 가능 캐리어(machine-readable carrier)에, 특히 상술한 조절 및 제어 유닛에 저장되고, 상술한 방법의 적어도 다음 단계들의 적시의 실행 또는 제어를 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것으로, 다음 단계들은:

- 주변 유닛의 작동, 및

- 밸브 개방 상태의 조절된 변화 또는 조정으로의 조절 사이클의 실행을 포함한다.

특히, 프로그램 또는 프로그램 코드는 전자 데이터 프로세싱 유닛, 특히 조절 및 제어 유닛, 진공 프로세스 시스템 또는 조절 및 제어 유닛에서 실행된다. 이는 대응하는 (컴퓨터-구현) 알고리즘을 실행하여 (완전한) 프로세스 사이클이 제어 및 조절될 수 있음을 의미한다.

본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법은 도면들에 개략적으로 도시된 구체적이고 예시적인 실시예에 기초하여 더 상세히 후술되며, 본 발명의 추가 이점이 또한 논의된다. 구체적으로 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 프로세스 사이클의 제어-조절된 동작을 위한 진공 프로세스 시스템의 제1 실시예의 개략도를 나타낸다;
도 2는 본 발명에 따른 진공 프로세싱 시스템의 다른 실시예를 나타낸다;
도 3a 내지 도 3c는 조절될 수 있고 본 발명에 따라 펜듈럼(pendulum) 밸브로서 제공되는 진공 밸브의 실시예를 나타낸다.

도 1은 진공 조건 하에서 객체, 예를 들어 반도체 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 본 발명에 따른 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸다. 본 구조는 진공 프로세스 챔버(1) 및 프로세스 챔버(1)로의 공급 라인(1a)을 가지며, 공급 라인(1a)은, 이 경우 가스 유량계 또는 조절기인, 주변 유닛(2)에 커플링되며, 이에 따라 프로세스 챔버(1)로 유입되는 가스량이 측정될 수 있거나 또는 유입되는 가스량이 그에 따라 조절될 수 있다. 프로세스 체적(1) 내부의 압력(챔버 압력)이 결정될 수 있게 하는 압력 센서(3)가 또한 제공된다.

프로세스 챔버(1)의 하나의 출구 측에서 진공 펌프(4)가 그 배기를 위해 챔버(1)에 연결된다. 진공 펌프(4)와 챔버(1) 사이에는 유출 질량 흐름의 제어 또는 조절을 위한 조정 가능한 진공 밸브(10)가 있다. (제어되는) 조정성이 밸브의 전동식, 공압식 또는 유압식 구동에 의해 구현될 수 있다.

본 발명에 따르면, 시스템은 조절 및 제어 유닛(11)을 가지며, 이는 한편으로는 주변 유닛(2)에 연결되고 이 유닛의 직접 작동 및 조정을 가능하게 하며 다른 한편으로는 밸브(10)에 연결되고 대응하는 입력 변수(12)(조절 변수) 및 타겟 변수(13)(타겟 값)에 기초하여 밸브(10)의 적어도 하나의 제어된 작동을 제공한다. 입력 변수(12)를 제공하기 위해, 조절 및 제어 유닛(11)은 압력 센서(2)로부터 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 챔버 압력은 조절될 관련 프로세스 파라미터로서의 역할을 할 수 있다.

조절 및 제어 유닛(11)은 따라서 시스템의 주요 구성 요소인, 진공 밸브(10) 및 가스 입구(2)를 공동으로 제어 및 조절할 수 있으며, 이는 객체 프로세싱을 수행하기 위한 것이다. 이러한 배치의 이점은 종래 기술에서 가스 입구, 압력 측정 및 챔버 압력의 조절 사이의 통상적으로 주어지는 지연이 상당히 감소되거나 완전히 회피될 수 있다는 것이다. 이러한 지연은 지금까지, 주변 장치(2)를 능동적으로 작동시키는 것이, 밸브의 제어 또는 조절이 아니라, 프로세스 개시 또는 가스 입구에 대해 통상적으로 개시 신호를 수신하는 밸브의 조절기였으며, 이로 인해 압력 조절의 자연스러운 지연으로 귀결되었다는 사실에서 기인해왔다. 개별 프로세싱 단계에 대한 심지어 더욱 감소된 프로세스 시간으로 인해(때로는 밀리초 범위), 요구되는 프로세스 조건(챔버 압력, 온도, 플라즈마 점화 등)을 설정하기 위한 구간에 관한 본 발명과 연관된 개선이 전체 프로세싱 시간의 상당한 개선으로 이어진다. 프로세싱될 객체의 처리량이 이에 따라 증가될 수 있다.

시스템으로 수행될 수 있는 프로세스 사이클은 조절 및 제어 유닛(11)에 의해 개시될 수 있으며, 이 유닛(11)이 주변 유닛(2)에 신호(17)를 송신한다는 점에서 그러하다. 신호(17)는 예를 들어, 주변 유닛(2)의 사전 규정된 방식으로 발생하는 액션(예를 들어, 유입 가스량의 변화)에 대한 개시 신호의 형태 또는 주변 유닛(2)의 동등하게 연속하는 타겟화된 작동을 위해 연속적으로 송신되는 제어 변수의 형태일 수 있다. 즉, 개시 신호만 출력될 수 있고 주변 유닛(2)의 기능은 그 후 사전 규정된 방식으로 자동으로 실행될 수 있거나, 주변 유닛(2)의 상태(예를 들어, 유입 가스량)는 조절 및 제어 유닛(11)에 의해 특정 기간에 걸쳐 능동적으로 설정된다.

따라서, 사전 규정된 프로세스 사이클은 조절 및 제어 유닛(11)에 의해 개시될 수 있다. 미리 정해진 양의 프로세스 가스가 챔버(1) 내로 도입될 수 있거나, 챔버를 통한 사전 규정된 질량 또는 체적 흐름이 도입될 수 있다.

사이클 개시의 시간 또는 주변 유닛(2)의 제어에 따라, 밸브 위치의 조절은 또한 조절 및 제어 유닛(11)에 의해 개시될 수 있다. 이를 위해, 조절 및 제어 유닛(11)은 압력 센서(3)로부터 현재 압력 신호(12)를 수신한다. 규정된 시간 오프셋으로 조절이 개시될 수 있다.

주변 유닛(2)을 작동시킴으로써 프로세스가 개시되는 시점을 알면, 예를 들어, 압력 신호(12)를 수신하지 않아도, 밸브(10)에서 제어된 사전-조절 단계를 적시에 수행할 수 있다. 예를 들어, 밸브 마개는 예상되는 초기 조절 위치에 가까운 것으로 알려진 사전-조절 위치로 구체적으로 이동된다. 이 제어된 오프셋에 후속하여, 압력 신호(12)에 기초하여 조절로 전환(스위치 오버)할 수 있다.

속도의 증가는 또한 순수한 종래 기술의 조절 시스템에 대해 자연적으로 주어진 신호 지연들(Delay)에 기인한다. 예를 들어, 압력 센서(3)는 현재 챔버 압력을 결정하기 위해 그리고 대응하는 신호 생성 및 출력에 대해 일정량의 시간을 필요로 한다. 이것은 조절 시스템이 또한 이러한 지연을 갖는 필요한 조절 변수를 수신한다는 것을 의미하며, 이는 조절에 대한 유사한 지연 및 원하는 타겟 압력의 달성으로 귀결된다. 이러한 신호 지연은 밸브의 사전-제어에 의해 극복될 수 있다.

사전-제어에 의해, 밸브 마개에 대한 제1 조정 경로는 피드백 신호(현재 압력)없이 작동될 수 있고 그 후 조절 단계, 즉, 밸브 마개의 조절된 이동으로 변환될 수 있다. 이로써 상술한 지연이 감소되거나 회피될 수 있는데, 왜냐하면 압력 센서로부터의 신호가 예를 들어, 이후의 조절 단계의 개시에 이미 존재하고, 그 후 조절기에 의해 직접 프로세싱될 수 있기 때문이다.

두 단계 사이의 스위칭은 주변 유닛(2) 또는 밸브(10)의 사전 규정되고 알려진 작동 거동에 따라 수행될 수 있다. 여기에서 전환은 특정된 시간이 경과한 후에 자동으로 이루어지므로, 추가적인 피드백 신호는 필요하지 않다.

이러한 예시적인 실시예에서, 프로세스 사이클은 기본적으로 다음과 같이 3개의 연속 단계를 갖는다:

a) 제1 단계 - 주변 유닛(2)의 활성 작동 - 에서, 가스 입구가 제어된다.

b) 제2 단계 - 사전-조절 단계 - 에서 밸브 마개는 알려진 중간 타겟 위치(사전-조절 위치)를 기준으로 이 위치에 배치된다. 사전-조절 단계는 개시 신호(17)에 의해 개시되거나 촉발(triggered)된다. 개시 신호(17)는 조절 및 제어 유닛(11)에 의해 생성된다.

c) 제3 단계를 형성하는, 사전-조절 단계로부터 프로세스 사이클의 조절 단계로의 전이는, 사전-조절 위치에 도달될 때 또는 개시 신호에 대한 알려진 시간차로 자동으로 발생한다. 사전-조절 위치의 도달은 예를 들어, 현재 그리고 지속적으로 결정된 마개 위치 및 이 위치와 사전 설정된 사전-조절 위치의 비교에 의해 검출될 수 있다. 대응하는 현재 마개 위치 정보(14)는 밸브(10) 또는 밸브 액추에이터(actuator)로부터 조절 및 제어 유닛(11)으로 송신될 수 있다. 특히, 이러한 정보는 조절 및 제어 유닛(11)의 조절 및 최적화 모듈(15)로 송신된다(논리적 화살표(14)의 점선 연장으로 나타냄). 사전-조절 위치에 도달되자마자, 시스템은 사전-조절 모드(제어)로부터 실제 조절 모드(조절 단계)로 스위칭한다.

대안으로서 - 또한 타이밍으로 - 예를 들어, 프로세스의 제2 단계는 프로세스의 제1 단계 전에 이미 일어날 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 대안적인 실시예에서, 프로세스 사이클은 2 단계로 수행될 수 있으며, 여기서 밸브(10)의 사전-제어는 생략될 수 있다.

조절 및 제어 유닛(11)에 의해 제공되는 조절 단계에서, 압력 센서(3)의 현재 압력 신호(12)는 입력 변수(12), 즉, 현재 결정된 조절 변수로서 지속적으로 수신되고, 이에 의해 현재 압력 상태가 알려지거나 프로세스 챔버(1)에 제공된다. 조절 및 제어 유닛(11)에는 또한 설정점(setpoint) 또는 타겟 변수(13)로서 각각의 프로세싱 프로세스에 대한 타겟 압력 또는 타겟 압력 곡선이 제공된다. 이들 입력 변수에 기초하여, 조절 및 제어 유닛(11)으로 작동 신호가 생성되어 전동식 밸브(10)로 출력된다.

프로세스 챔버(1)에서 원하는 내부 압력을 설정하기 위해, 진공 밸브(10)의 밸브 개구는 그에 따라, 조절 사이클의 프레임워크 내에서, 프로세스 챔버로부터의 가스 유출이 현재 내부 압력이 타겟 압력으로 근접될 수 있는 방식으로 - 제1 단계에서 밸브 마개의 제어되는, 한 번의(one-off) 조정에 의해 사전-조절 위치로, 그리고 제2 단계에서 지속적으로 검출되는 조절 변수에 기초하여 마개 위치의 조절된 변화에 의해 - 발생하는 방식으로 변한다. 특히, 밸브 마개의 규정된 위치 변화에 의해 야기되는 조절 변수에 대한 영향이 본질적으로 예측될 수 있고, 이에 의해 타겟화되고 효율적인 조절이 제공될 수 있다.

예를 들어, 밸브 개구는, 내부 압력이 가능한 한 빨리 낮아질 수 있도록, 프로세싱 프로세스의 제1 기간에 비교적 넓게 개방되도록 설정되어야 하며, 밸브 개구는 추가 조절 과정에서 덜 넓게 개방되게 설정되어, 시간 단위 당 더 적은 양의 가스의 제어된 유출에 의해 그 이후의 기간에 원하는 내부 압력이 설정되고 유지될 수 있으며, 특히 층류 또는 분자 가스 흐름 또는 이 둘의 혼합된 형태가 존재한다. 다르게 구성된 파라미터를 갖는 조절 사이클은 이들 기간 모두, 즉, 설정될 각각의 타겟 압력에 대해 저장될 수 있다.

밸브 위치, 즉, 밸브 개구에 대한 밸브 마개의 위치를 변화시킴으로써, 프로세스 챔버(1) 내부의 압력이 변하고 따라서 조절 프로파일(profile), 특히 조절 곡선이 각각의 조절 사이클, 즉, 특정 시간 간격의 각각의 시간에서의 압력 및/또는 밸브 위치에 대해 규정된다. 프로세스 챔버에서의 프로세싱 프로세스는 통상적으로 프로세스 사이클에서 다수회 반복되며(또한 조절 곡선 또는 조절 사이클의 다중 실행), 압력 조절은 그 후 동일한 방식으로 대응되게 주기적으로 수행된다.

조절 및 제어 유닛(11)은 또한 예를 들어, 프로세싱될 워크피스(예를 들어, 반도체 웨이퍼)와 함께 프로세스 챔버의 로딩을 제어하기 위해, 그리고 규정된 대기의 후속적인 생성 또는 프로세스 챔버에서의 플라즈마의 점화를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 프로세스 대기의 경우, 규정된 프로세스 가스는 통상적으로 - 특히 가스 유량계 또는 조절기(2)를 통해 - 프로세스 챔버(10)로 공급되고, 프로세스 챔버의 내부 압력은 진공 흡입 및 밸브(10)에 의한 그 조절에 의해 사전 규정된 레벨에 이른다.

본 발명에 따르면, 조절 및 제어 유닛(11)에는 또한 업데이트 기능이 제공될 수 있다. 조절 사이클이 실행되는 동안 또는 적어도 조절 단계 동안 업데이트 기능이 수행될 수 있다. 이 경우, 수신된 조절 변수(12)(예를 들어, 압력 센서의 신호)는 적어도 일시적으로 기록되고 실제 조절 곡선은 그에 기초하여 도출된다. 예를 들어, 압력 곡선 및/또는 - 마개 위치 정보(17)가 조절 변수의 일부로서 수신되는 경우 - 마개 위치 곡선, 즉, 내부 챔버 압력에 대한 값 및 조절 시간과 관련한 마개 위치에 대한 값이 도출된다.

업데이트 기능을 사용하는 조절 사이클의 업데이트의 일부로서, 기록된 실제 조절 곡선은 기준 조절 곡선과 비교될 수 있고, 이를 기초로 조절 편차가 도출될 수 있다. 기준 조절 곡선은, 미리 기록되고 필요한 경우 구체적으로 그리고 규정되고 제어된 조건 하에서 실행된, 조절 사이클 또는 단계를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 기준 조절 곡선은 타겟 조절 곡선의 형태로 저장된다.

도출된 조절 편차의 특성에 따라 그리고 조절 변수(12)에 대한 본질적으로 예측 가능한 효과에 기초하여, 예를 들어, 사전-조절 위치의 조정 또는 주변 유닛(2)의 작동의 조정이 그 후 수행될 수 있다. 즉, 예를 들어, 가스 입구는 실제 조절 곡선이 계산된 편차의 프레임워크 내에서 기준 곡선에 근사되는 방식으로 재조정될 수 있다.

조절 및 제어 유닛(11)은 업데이트 기능이 연속적으로, 특히 생산 프로세스 동안 복수의 조절 사이클에 걸쳐 수행되도록 구성될 수 있다.

따라서, 도 1에 나타낸 시스템은 한편으로는 (적어도 전체 제어된 프로세스 사이클의 2-단계 특성에 의해) 프로세스 챔버(1)에서 원하는 압력 상태의 신속한 조정을 가능하게 하고, 또한 추가 프로세스 유닛(2)(주변 유닛)의 조절 곡선 및/또는 작동의 연속적인 구성이, 예를 들어, 원하는 조절로부터 발생하는 임의의 편차의 경우, 프로세스 사이클이 예를 들어, 조절 파라미터(예를 들어, 사전-조절 위치)를 재조정하거나 추가 프로세스 유닛(2)의 능동 작동을 구성함으로써 프로세스 사이클이 자동으로 보정될 수 있는 방식으로 이루어지는 것을 가능하게 한다.

프로세스 무결성(integrity) 및/또는 품질을 검증하기 위해, 검증 또는 모니터링 기능이 또한 제공될 수도 있다.

조절의 기준 곡선에 대한 정보에 기초하여, 현재 기록된 조절 곡선이 이제 명목 곡선(nominal curve)과 비교할 수 있으며, 이 비교에 기초하여, 조절이 설정된 한계 내에서, 예를 들어, 공차 범위(tolerance range) 내에서 수행되었는지 여부에 대한 정보가 도출될 수 있다.

조절 및 제어 유닛(11)은 또한 주변 유닛(2)의 작동 또는 기준 조절에 관한 정보를 생성하는 데 사용될 수 있는 학습 기능을 가질 수 있다. 이를 위해, 설정된 타겟 조건(예를 들어, 타겟 압력, 타겟 온도, 압력 곡선, 온도 곡선 등)으로 생산 주기가 수회 수행되고, 챔버(1)의 압력이 조절 및 제어 유닛(11)을 사용하여 타겟 압력을 달성하기 위해 가스 입구(2) 및 밸브 위치를 통해 조절되는 방식으로 설정된다. 이들 생산 사이클을 통과하는 동안, 가스 입구(2)의 상태 및 특히 또한 개별 사이클에서의 밸브 위치는 프로세스 시간에 걸쳐 저장된다. 개별 데이터 기록(프로세스 사이클 당 하나의 데이터 기록)을 결합한 타겟 프로세스 정보는 그 후 이러한 방식으로, 예를 들어, 밸런싱(balancing) 계산 또는 모델링(modeling)에 의해 생성될 수 있는 데이터 양으로부터 도출된다.

조절 및 제어 유닛(11)은 또한 현재 프로세스 상태에 관한 정보를 포함하는 신호를 출력하는 데 사용될 수 있는 출력 채널(16)을 갖는다. 예를 들어, 사용자는 프로세스가 지정된 한계 내에서 실행 중인지 또는 이들로부터 편차가 있는지를 인식할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 컴퓨터 유닛 또는 상위 프로세스 제어 유닛의 신호가 제공될 수 있고, 이에 의해 예를 들어, 전체 프로세스의 자동 조정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 수용될 가스의 양 또는 챔버 온도는 조절 및 제어 유닛(11)에 의해 제어되어 변할 수 있다.

따라서, 이러한 검증 기능은 프로세스에 대해 규정된 경계 조건이 준수되는지를 점검할 수 있게 한다. 만약, 예를 들어, 현재 기록된 조절 곡선과 프로세스에 대해 저장된 타겟 조절 곡선 사이의 편차가 검출되면, 이 편차는 예를 들어, 프로세스 챔버에서의 누출 또는 벗어난 가스 주입의 존재에 대한 결론을 도출하는 데 사용될 수 있다.

주변 유닛(2)은 예를 들어, 원하는 양의 프로세스 가스가 생성되어 챔버로 주입될 수 있는 증발 시스템으로서 설계되는 것으로 이해된다. 가스 도포는 예를 들어, 펄스화(pulsed)될 수 있으며, 즉, 각 프로세스 단계마다 하나의 펄스 또는 단일 프로세스 단계에 대한 가스량의 단계별(stepwise) 펄스화된 증가일 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 진공 프로세싱 시스템의 다른 실시예를 나타낸다. 프로세스 챔버(1)는 이를 위해 진공 펌프(4)에 결국 연결되며, 여기서 펌프(4)에 의해 제공될 수 있는 챔버(1)로부터의 체적 흐름은 진공 제어 밸브(10)에 의해 조정 및/또는 가변된다. 압력 신호(12)는 챔버(1)의 대기 상태에 대한 정보를 제공한다.

조절 및 제어 유닛(11)은 압력 정보(12)에 기초하여 그리고 밸브(10)의 개구 단면의 조정성에 의해 챔버(1)의 내부 압력이 조절될 수 있도록 설계된다. 밸브(10)는 대응하는 제어 신호(18)를 조절 및 제어 유닛(11)으로부터 수신한다. 챔버(1)의 실제 상태(여기서: 실제 압력)는 조절(여기서: 챔버(1)로부터의 특정 가스 배출)에 의해 타겟 상태(여기서: 사전 규정된 타겟 압력)에 근사된다.

시스템은 객체(예를 들어, 반도체 웨이퍼)의 타겟화된 프로세싱을 위해 의도된 추가의 구성 요소를 갖는다. 이들 주변 유닛은 프로세스 챔버(1)에서 플라즈마를 생성하기 위한 전극 배치(21)에 의해, 제1 가스 공급 라인을 통해 프로세스 가스 또는 전구체(precursor) 가스(필요에 따라 펄스화되거나 동작될 수 있음)를 제공하기 위한 가스화 및/또는 가스 주입 장치(22)에 의해, 액체 및/또는 전구체 탱크(23)에 의해, 객체에 대한 온도-제어 가능 및/또는 조정 가능 리셉터클(receptacle, 24)에 의해, 그리고 추가의 제어 가능한 가스 공급 라인(25)에 의해 구현된다.

조절 및 제어 유닛(11)은 이들 주변 유닛(21-25) 각각에 연결된다. 조절 및 제어 유닛(11)은 또한 사전 규정된 프로세스 사이클에 따라 이들 유닛(21-25) 각각을 타겟화된 방식으로 작동시켜 (규정된) 공식에 따라 프로세싱 프로세스를 실행시키도록 설계된다. 프로세스 사이클의 이러한 번들링된(bundled) 작동 및 조절의 결과로서 유리한 프로세스 속도에 도달될 수 있다. 프로세스의 주요 단계가 모두 공통 기초로 제어되고 수행되기 때문에, 개별 단계 사이의 잠재적 지연에 관한 최적화가 구현될 수 있다.

특히, (가스 공급 유닛(22, 23)에 의해) 규정된 프로세스 가스로 챔버를 충진하고, (밸브 조절에 의해) 규정된 프로세스 압력을 설정하고 특정 압력에서 (전극(21)에 의해) 플라즈마를 생성하는 것과 같은 개별 서브-프로세스(sub-process)가 시간-조율되고(time-coordinated) 조정된 방식으로 수행될 수 있다. 이는 이러한 종래 기술의 프로세스와 비교하여 프로세싱 시간의 감소를 허용한다.

추가 실시예(단지 부분적으로 표현됨)에서, 조절 및 제어 유닛(11)은 주변 유닛 중 적어도 하나로부터 추가 프로세스 정보를 수신하도록 설계된다. 이 경우, 정보(예를 들어, 상태 정보 및 제어 정보)는 양방향으로 송신될 수 있다. 즉, 예를 들어, 펌프 라인에 관한 정보는 진공 펌프(4)로부터 획득될 수 있거나 가스 흐름에 관한 정보는 가스화 및/또는 가스 주입 장치(22)로부터 획득될 수 있으며, 이 정보는 진공 밸브, 제어 가능한 가스 공급 라인(25) 중 하나(예를 들어, MFC - Mass Flow Controller, 질량 유량계) 또는 가스 주입 장치(22) 자체를 제어 또는 조절하기 위해 프로세싱될 수 있다.

조절 및 제어 유닛(11) 자체는 가스화 및/또는 가스 주입 장치(22)의 일부로서 구현될 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 프로세싱 시스템의 일부로서 펜듈럼 밸브 형태의 진공 밸브의 가능한 실시예를 나타낸다. 유로의 본질적 기밀 차단을 위한 밸브는 개구(33)를 갖는 밸브 하우징(31)을 갖는다. 개구는 원형 단면을 갖는다. 밸브 디스크(38)(밸브 마개)의 폐쇄 위치에서, 개구(33)는 밸브 디스크(38)에 의해 기밀하게 폐쇄된다. 밸브 디스크(38)의 개방 위치(O)가 도 3b 및 도 3c에 나타난다.

개구(33)는 밸브 시트에 의해 둘러싸인다. 이 밸브 시트는, 밸브 디스크(38)의 방향을 축 방향으로 가리키고 개구 축(34)에 대해 횡방향으로 진행되며, 원형 링의 형상을 갖는 시일링 표면(35)에 의해 형성되고, 밸브 하우징(31)에 형성된다.

또한, 밸브는 개구 축(34)과 본질적으로 평행하게 조절될 수 있는 피벗 가능(pivotable) 밸브 디스크(38)를 갖는다.

밸브 디스크(38)는 디스크 측면에 배치되고 개구 축(34)에 수직으로 연장되는 아암(arm, 39)을 통해 전기 구동기(40)(모터)에 연결된다. 밸브 디스크(38)의 폐쇄 위치에서, 이러한 아암(39)은 개구 축(34)을 따라 기하학적으로 돌출된(projected) 개구(33)의 개구 단면 외부에 위치된다.

전기 구동기(40)는 밸브 디스크(38)가 - 펜듈럼 밸브에서 통상적인 것과 같이 - 개방 위치(O)와 중간 위치 사이에서 피벗 축(41)을 중심으로 구동기(40)의 횡방향 이동(x)에 의해 개구 축(34)에 횡방향으로 그리고 개구(33)의 단면에 실질적으로 평행하고 개구 축(34)에 대해 수직으로 피벗될 수 있고, 개구 축(34)에 평행하게 일어나는 구동기(40)의 종방향 이동(y)에 의해 선형으로 변위될 수 있도록, 대응하는 기어(gear)를 사용하여 설계된다. 개방 위치(O)에서, 밸브 디스크(38)는 개구(33) 및 유로가 해제되도록 제1 개구(33)에 측방향으로 인접하게 위치된 드웰(dwell) 섹션에 위치된다. 중간 위치에서, 밸브 디스크(38)는 제1 개구(33) 위의 거리에 위치되고 개구(33)의 개구 단면을 덮는다. 폐쇄 위치에서, 개구(33)는 기밀하게 폐쇄되고 유로는 밸브 마개(38)(밸브 디스크)와 밸브 시트의 시일링 표면(35) 사이에 기밀 접촉이 존재한다는 점에서 차단된다.

밸브의 자동화되고 조절된 개폐를 가능하게 하기 위해, 밸브에는 밸브 디스크(38)가 프로세스 체적의 기밀 폐쇄를 위해 또는 이러한 체적의 내부 압력을 조절하기 위해 그에 따라 조정될 수 있도록 설계되고 구동기(40)에 연결된 전자 조절 및 제어 유닛이 제공된다. 밸브, 프로세스 체적 및 주변 유닛과 함께, 이러한 제어 유닛은 본 발명에 따른 밸브 시스템을 형성한다.

밸브 디스크(38)의 위치는 조절 변수 및 출력 제어 신호에 기초하여 가변적으로 조정된다. 정보, 예를 들어 밸브에 연결된 프로세스 체적의 현재 압력 상태에 대한 정보가 입력 신호로서 획득된다. 또한, 조절기에는 추가 입력 변수, 예를 들어, 체적으로의 질량 흐름이 제공될 수 있다. 이들 변수에 기초하여 그리고 체적에 대해 설정되거나 도달되어야 하는 특정 타겟 압력에 기초하여, 밸브는 조절 사이클의 기간 동안 조절된 방식으로 설정되어, 체적으로부터의 질량 유출이 밸브에 의해 시간이 지남에 따라 조절될 수 있다. 이를 위해 진공 펌프가 통상적으로 밸브 뒤에 제공되며, 즉, 밸브는 프로세스 챔버와 펌프 사이에 배치된다. 따라서, 원하는 압력 곡선이 조정될 수 있다.

밸브 마개(38)를 설정함으로써, 각각의 개구 단면이 밸브 개구(33)에 대해 설정되고, 따라서 시간 단위 당 프로세스 체적으로부터 배기될 수 있는 가능한 가스량이 설정된다. 이를 위해, 밸브 마개(38)는, 특히 가능한 한 층류인 매체 흐름을 달성하기 위해, 원형으로부터 벗어난 형상을 가질 수 있다.

개구 단면을 설정하기 위해, 밸브 디스크(38)는 구동기(40)의 횡방향 이동(x)에 의해 개방 위치(O)로부터 중간 위치로 그리고 구동기(40)의 종방향 이동(y)에 의해 중간 위치로부터 폐쇄 위치로, 조절 및 제어 유닛에 의해 조정될 수 있다. 유로를 완전히 개방하기 위해, 밸브 디스크(38)는 구동기(40)의 종방향 이동(y)에 의해 폐쇄 위치로부터 중간 위치로 그리고 구동기(40)의 횡방향 이동(x)에 의해 이로부터 중간 위치로부터 개방 위치로, 제어 시스템에 의해 이동될 수 있다.

본 실시예에서, 구동기(40)는 전기 모터로 설계되며, 기어는 구동기(40)의 구동이 횡방향 이동(x) 또는 종방향 이동(y) 중 어느 하나를 야기하는 방식으로 전환될 수 있다. 구동기(40)와 기어는 조절 시스템에 의해 전자적으로 작동된다. 특히 스플리터 기어시프트(splitter gearshifts)를 갖는 이러한 기어는 종래 기술로부터 알려져 있다. 또한, 횡방향 이동(x) 및 종방향 이동(y)에 영향을 미치기 위해 몇몇 구동기를 사용할 수 있으며, 제어 시스템은 구동기의 작동을 가정한다.

상술한 펜듈럼 밸브에 의한 유속의 정밀한 조절 또는 조정은 횡방향 이동(x)에 의한 개방 위치(O)와 중간 위치 사이의 밸브 디스크(38)의 피벗팅 조정에 의해서 뿐만 아니라, 무엇보다도 종방향 이동(y)에 의한 중간 위치와 폐쇄 위치 사이의 개구 축(34)을 따른 밸브 디스크(38)의 선형 조정에 의해 가능하다. 설명된 펜듈럼 밸브는 정밀한 조절 작업에 사용될 수 있다.

밸브 디스크(38)와 밸브 시트 모두는 - 각각 제1 및 제2 시일링 표면인 - 시일링 표면(35)을 갖는다. 제1 시일링 표면(35)은 또한 시일을 갖는다. 이 시일은 예를 들어, 가황(vulcanization)에 의해 중합체(polymer)로서 밸브 시트 상에 가황될 수 있다. 대안적으로, 시일은 예를 들어, 밸브 시트의 홈에 O-링으로서 설계될 수 있다. 시일링 재료는 또한 밸브 시트에 접합되어 시일을 구현할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 시일은 밸브 디스크(38)의 측면, 특히 제2 시일링 표면 상에 배치될 수 있다. 이들 실시예의 조합도 고려할 수 있다.

나타낸 바와 같은 펜듈럼 밸브에 대한 대안으로서, 본 발명에 따른 진공 프로세스 시스템은 다른 유형의 진공 밸브, 예를 들어, 플랩(flap) 밸브, 슬라이드 밸브 또는 소위 버터플라이 조절 밸브로 구현될 수 있다. 특히, 시스템은 진공 영역에서 사용하기 위한 압력 조절 밸브로 설계된다. 또한, 펜듈럼 밸브가 또한 사용될 수 있으며, 그 마개는 한 방향으로만 조정될 수 있다.

조절 및 제어 유닛은 예를 들어, 진공 밸브와 통합된 설계일 수 있으며, 즉, 조절 및 제어 유닛은 밸브에 의해 그리고 밸브로 제공되고 조절 및 제어 유닛에 의해 작동될 다른 주변 장치는 밸브 또는 그 조절 및 제어 유닛에 연결된다.

나타낸 도면들은 단지 가능한 예시적인 실시예를 개략적으로 나타내는 것으로 이해된다. 상이한 접근법이 본 발명에 따라 서로 조합될 수 있을 뿐만 아니라 종래 기술의 진공 프로세스를 위한 그리고 진공 프로세스의 압력 조절 또는 제어를 위한 방법 및 장치와 조합될 수 있다.

Claims (23)

1. 객체의 규정된 프로세싱을 위한 진공 프로세스 시스템으로서, 적어도
   · 배기될 수 있고 프로세싱을 위해 그 안으로 상기 객체가 도입될 수 있는, 진공 프로세스 체적(1),
   · 상기 진공 프로세스 체적(1)으로부터의 체적 또는 질량 흐름을 조절하기 위한 또는 상기 진공 프로세스 체적(1)의 기밀 폐쇄를 위한, 진공 밸브(10),
   · 상기 진공 프로세스 체적(1)에서 규정된 프로세스 상태를 적어도 부분적으로 제공하도록 설계된, 주변 유닛(2, 4, 21-25), 및
   · 조절 및 제어 유닛(11)을 포함하고,
   상기 진공 밸브(10)는,
   · 개구 축(34)을 규정하는 밸브 개구(33) 및 상기 밸브 개구(33)를 둘러싸는 제1 시일링(sealing) 표면(35)을 갖는, 밸브 시트,
   · 상기 밸브 개구(33)를 상기 제1 시일링 표면(35)에 대응하는 제2 시일링 표면으로 실질적으로 기밀 폐쇄하기 위한, 밸브 마개(38) 및
   · 구동 유닛(40)으로서, 상기 밸브 마개(38)에 커플링되고, 상기 밸브 마개(38)가
   

   

   각각의 밸브 개방 상태를 제공하기 위해 규정된 방식으로 변경 및 조정될 수 있고,
   

   

   상기 밸브 마개(38)가, 상기 밸브 개구(33)를 적어도 부분적으로 개방하는 개방 위치(O)로부터, 상기 제1 시일링 표면(35)이 상기 제2 시일링 표면에 대해 가압되어 상기 밸브 개구(33)를 실질적으로 기밀 상태로 폐쇄하는 폐쇄 위치로, 그리고 반대로 조정될 수 있도록 구성되는, 구동 유닛(40)을 포함하고,
   상기 조절 및 제어 유닛(11)은 프로세스 사이클의 다중 실행을 위해 설계되고, 상기 프로세스 사이클은,
   · 상기 규정된 프로세스 상태의 적어도 일부가 이용 가능하게 되도록 하는, 상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)의 작동, 및
   · 조절 사이클의 실행으로서, 프로세스 파라미터에 대해 현재 결정된 조절 변수(12) 및 타겟 변수(13)에 기초하여 상기 구동 유닛(40)을 작동시킴으로써 상기 밸브 개방 상태의 특정 변화 또는 설정을 제공하고, 그 결과로서 상기 조절 변수(12)가 이러한 방식으로 야기된 상기 밸브 마개(38)의 상태 변화에 의해 상기 타겟 변수(13)로 근사될 수 있는, 조절 사이클의 실행을 갖고,
   상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)의 작동 및 상기 조절 사이클의 실행은 특정 시간 관계를 갖는 상기 프로세스 사이클의 프레임워크 내에서 수행될 수 있는 것을 특징으로 하는, 진공 프로세스 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조절 및 제어 유닛(11)은 상기 프로세스 사이클의 다중 실행을 위해 설계되며, 상기 프로세스 사이클은,
   · 주변 유닛 프로세스 파라미터에 대한 현재 결정된 주변 유닛 조절 변수 및 주변 유닛 타겟 변수에 기초하여 상기 주변 유닛의 상기 작동에 의해 상기 주변 유닛의 타겟화된 변화 또는 설정을 제공하는, 주변 유닛 조절 사이클의 실행을 포함하고,
   상기 조절 사이클의 실행 및 상기 주변 유닛 조절 사이클의 실행은 특정 시간 관계를 갖는 상기 프로세스 사이클의 상기 프레임워크 내에서 수행될 수 있는, 진공 프로세스 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   하나 이상의 주변 유닛 프로세스 파라미터가 상기 조절 사이클에서 고려될 수 있고, 및
   하나 이상의 프로세스 파라미터가 상기 주변 유닛 조절 사이클에서 고려될 수 있는, 진공 프로세스 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조절 및 제어 유닛은 상기 진공 밸브 또는 상기 주변 유닛으로 구성되는, 진공 프로세스 시스템.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 주변 유닛은 주변 유닛 제어 유닛을 가지며,
   상기 주변 유닛 제어 유닛은, 상기 조절 및 제어 유닛이 상기 주변 유닛 제어 유닛에 의해 구현되도록 형성되는, 진공 프로세스 시스템.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조절 및 제어 유닛(11)은 업데이트 기능을 가지며, 상기 업데이트 기능은 그 실행 동안,
   · 프로세스 정보가 제1 프로세스 사이클 동안 도출되고,
   · 후속하는 제2 프로세스 사이클이 상기 프로세스 정보에 기초하여 구성되는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 진공 프로세스 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   · 상기 제1 프로세스 사이클의 실행 동안 상기 조절 변수(12)를 검출함으로써, 실제 조절 곡선이 프로세스 정보로서 도출되고,
   · 상기 실제 조절 곡선이 저장된 기준 조절 곡선과 비교되고, 조절 편차가 도출되고,
   · 상기 제2 프로세스 사이클이, 상기 도출된 조절 편차의 특성 값에 기초하여 조정되는 것을 특징으로 하는, 진공 프로세스 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 조절 및 제어 유닛(11)은, 복수의 조절 사이클의 실행 동안 상기 조절 변수(12)를 기록함으로써 상기 기준 조절 곡선이 생성 및 저장될 수 있는 방식으로 설계되고, 조절 단계의 특정 시간 간격 또는 특정 시점에 대해 기록된 상기 조절 변수들이 평균화되는 것을 특징으로 하는, 진공 프로세스 시스템.
9. 제6항에 있어서,
   · 상기 프로세스 정보는 상기 제1 프로세스 사이클의 실행 동안 상기 조절 변수(12)를 기록함으로써 도출되고,
   · 상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)의 작동은 상기 프로세스 정보에 기초하여 상기 제2 프로세스 사이클에 대해 구성되고,
   상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)의 구성된 작동은 상기 프로세스 사이클에 대한 현재 작동으로서 제공 및 저장되고, 상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)의 작동의 구성은 상기 조절 변수(12)에 대한 적어도 부분적으로 예측 가능한 효과에 기초하는, 진공 프로세스 시스템.
10. 제6항에 있어서,
    상기 조절 및 제어 유닛(11)은 기준 프로세스 곡선을 생성하기 위한 학습 기능을 가지며, 상기 학습 기능은 그 실행 동안,
    · 상기 프로세스 사이클에 대한 타겟 동작에 해당하는 다수의 본질적으로 유사한 프로세스 사이클의 실행에 대해,
    

    

    상기 밸브 마개(38)에 대한 각각의 타겟 위치들 또는
    

    

    상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)을 작동시키기 위한 각각의 제어 변수들이, 각각의 프로세스 사이클의 적어도 하나의 시간 세그먼트에 걸쳐 기록되고,
    · 상기 기록된 타겟 위치들 또는 제어 변수들이 상기 프로세스 사이클의 각각의 시간 세그먼트들을 참조하여 상기 기준 프로세스 곡선으로서 저장되는 방식으로 구성되는, 진공 프로세스 시스템.
11. 제6항에 있어서,
    상기 조절 및 제어 유닛(11)은,
    · 상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)을 작동시키기 위한 개시 신호(5)를 출력하고,
    · 상기 개시 신호에 대해 규정된 시간 오프셋으로 상기 조절 사이클을 개시하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 진공 프로세스 시스템.
12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    · 상기 프로세스 파라미터는 상기 진공 프로세스 체적(1)에 대한 압력 정보에 의해 구현되고,
    · 상기 타겟 변수(13)는 상기 진공 프로세스 체적(1)에서 달성될 타겟 압력이고,
    · 상기 현재 결정된 조절 변수(12)는 상기 진공 프로세스 체적(1)의 현재 압력을 나타내는 것을 특징으로 하는, 진공 프로세스 시스템.
13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    · 상기 타겟 변수(13)는 상기 진공 프로세스 체적(1)에서 달성될 타겟 압력이고,
    · 상기 현재 결정된 조절 변수(12)는 상기 프로세스 체적(1)으로의 현재 매체 유입을 나타내며, 상기 현재 결정된 조절 변수는 현재 압력 입구 변수를 고려하는 것을 특징으로 하는, 진공 프로세스 시스템.
14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)은,
    · 프로세스 가스 공급 유닛(2, 22, 23, 25),
    · 플라즈마 생성기(21),
    · 상기 진공 프로세스 체적을 충진 또는 배출하기 위한, 진공 전환 밸브,
    · 상기 진공 프로세스 체적 내 또는 상기 객체에 대한 규정된 온도를 설정하기 위한, 온도 제어 유닛(24),
    · 진공 펌프(4),
    · 상기 진공 프로세스 체적으로 또는 상기 진공 프로세스 체적으로부터 상기 객체를 이송하기 위한, 로봇 유닛, 또는
    · 프로세싱 상태에서 상기 객체를 프로세싱 위치에 제공하기 위한 핀 리프팅 장치로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 진공 프로세스 시스템.
15. 제14항에 있어서,
    프로세스 가스 공급 유닛으로서 설계된 상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)을 작동시킴으로써 상기 진공 프로세스 체적(1)에서 프로세스 사이클에 대해 규정된 양의 가스가 이용될 수 있게 되며, 따라서 규정된 프로세스 상태가 적어도 부분적으로 이용될 수 있게 되는 것을 특징으로 하는, 진공 프로세스 시스템.
16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 및 제어 유닛(11)은,
    · 압력 센서(3)에 접속되고, 상기 압력 센서의 출력 신호는 상기 현재 결정된 조절 변수(12)를 제공하고, 또는
    · 질량 유량계(2) 또는 질량 흐름 제어 유닛(2)에 접속되고, 상기 질량 유량계 또는 상기 질량 흐름 제어 유닛의 출력 신호는 상기 현재 결정된 조절 변수(12)를 제공하는 것을 특징으로 하는, 진공 프로세스 시스템.
17. 진공 프로세스 시스템용 조절 및 제어 유닛(11)으로서,
    상기 진공 프로세스 시스템은 적어도,
    · 배기될 수 있고 프로세싱을 위해 그 안으로 객체가 도입될 수 있는, 진공 프로세스 체적(1),
    · 체적 또는 질량 흐름을 조절하고 또는 상기 진공 프로세스 체적(1)을 기밀 방식으로 폐쇄하도록 설계되고 구동 유닛(40)에 의해 조정될 수 있는 밸브 마개를 갖는, 진공 밸브(10), 및
    · 상기 진공 프로세스 체적(1)에서 규정된 프로세스 상태를 적어도 부분적으로 제공하도록 설계된, 주변 유닛(2, 4, 21-25)을 포함하고,
    상기 조절 및 제어 유닛(11)은 프로세스 사이클의 다중 실행을 위해 설계 및 구성되고, 상기 프로세스 사이클은,
    · 상기 규정된 프로세스 상태의 적어도 일부가 이용 가능하게 되도록 하는, 상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)의 작동, 및
    · 조절 사이클의 실행으로서, 프로세스 파라미터에 대해 현재 결정된 조절 변수(12) 및 타겟 변수(13)에 기초하여 상기 구동 유닛(40)을 작동시킴으로써 밸브 개방 상태의 특정 변화 또는 설정을 제공하고, 그 결과로서 상기 조절 변수(12)가 이러한 방식으로 야기된 상기 밸브 마개(38)의 상태 변화에 의해 상기 타겟 변수(13)로 근사될 수 있는, 조절 사이클의 실행을 갖고,
    상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)의 작동 및 상기 조절 사이클의 실행은 특정 시간 관계를 갖는 상기 프로세스 사이클의 프레임워크 내에서 수행될 수 있는 것을 특징으로 하는, 조절 및 제어 유닛(11).
18. 제17항에 있어서,
    상기 조절 및 제어 유닛(11)은 상기 프로세스 사이클의 다중 실행을 위해 설계되며, 상기 프로세스 사이클은,
    · 주변 유닛 프로세스 파라미터에 대한 현재 결정된 주변 유닛 조절 변수 및 주변 유닛 타겟 변수에 기초하여 상기 주변 유닛의 상기 작동에 의해 상기 주변 유닛의 타겟화된 변화 또는 설정을 제공하는, 주변 유닛 조절 사이클의 실행을 갖고,
    상기 조절 사이클의 실행 및 상기 주변 유닛 조절 사이클의 실행은 특정 시간 관계를 갖는 상기 프로세스 사이클의 상기 프레임워크 내에서 수행될 수 있는, 조절 및 제어 유닛(11).
19. 제18항에 있어서,
    하나 이상의 주변 유닛 프로세스 파라미터가 상기 조절 사이클에서 고려될 수 있고, 및
    하나 이상의 프로세스 파라미터가 상기 주변 유닛 조절 사이클에서 고려될 수 있는, 조절 및 제어 유닛(11).
20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 및 제어 유닛은 상기 진공 밸브 또는 상기 주변 유닛으로 구성되는, 조절 및 제어 유닛(11).
21. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주변 유닛은 주변 유닛 제어 유닛을 가지며,
    상기 주변 유닛 제어 유닛은, 상기 조절 및 제어 유닛이 상기 주변 유닛 제어 유닛에 의해 구현되도록 배치되는, 조절 및 제어 유닛(11).
22. 진공 프로세스 시스템으로 프로세스 사이클을 수행하기 위한 방법으로서,
    상기 진공 프로세스 시스템은 적어도
    · 배기될 수 있고 프로세싱을 위해 그 안으로 객체가 도입될 수 있는, 진공 프로세스 체적(1),
    · 체적 또는 질량 흐름을 조절하고 또는 상기 진공 프로세스 체적(1)을 기밀 방식으로 폐쇄하도록 설계되고, 구동 유닛에 의해 조정될 수 있는 밸브 마개를 갖는, 진공 밸브(10), 및
    · 상기 진공 프로세스 체적(1)에서 규정된 프로세스 상태를 적어도 부분적으로 제공하도록 설계된, 주변 유닛(2, 4, 21-25)을 포함하고,
    프로세스 사이클이 프로세스의 프레임워크 내에서, 수회, 수행되고, 상기 프로세스 사이클은 적어도
    · 상기 규정된 프로세스 상태의 적어도 일부가 제공되는 방식의, 상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)의 작동, 및
    · 조절 사이클의 실행으로서, 프로세스 파라미터에 대해 현재 결정된 조절 변수(12) 및 타겟 변수(13)에 기초하여 상기 구동 유닛(40)을 작동시킴으로써 밸브 개방 상태의 특정 변화 또는 설정을 제공하고, 그 결과로서 상기 조절 변수(12)가 이러한 방식으로 야기된 상기 밸브 마개(38)의 상태 변화에 의해 상기 타겟 변수(13)로 근사될 수 있는, 조절 사이클의 실행을 포함하고,
    상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)의 작동 및 상기 조절 사이클의 실행은 특정 시간 관계를 갖는 상기 프로세스 사이클의 상기 프레임워크 내에서 수행되는, 방법.
23. 제22항에 따른 방법의 적어도 이하의 단계들을 수행하거나 제어하기 위한 프로그램이 저장된 기계-판독 가능 캐리어에 있어서, 상기 적어도 이하의 단계들은:
    · 상기 주변 유닛(2, 4, 21-25)의 작동, 및
    · 상기 밸브 개방 상태의 조절된 변화 또는 설정으로의, 상기 조절 사이클의 실행을 포함하고,
    상기 프로그램은 전자 데이터 프로세싱 유닛에서 실행되는, 기계-판독 가능 캐리어.

Images