KR20190024851A - 진공 조정 디바이스 - Google Patents

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KR20190024851A
KR20190024851A KR1020180103902A KR20180103902A KR20190024851A KR 20190024851 A KR20190024851 A KR 20190024851A KR 1020180103902 A KR1020180103902 A KR 1020180103902A KR 20180103902 A KR20180103902 A KR 20180103902A KR 20190024851 A KR20190024851 A KR 20190024851A
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    • Y10T279/17256—Reciprocating cam sleeve

Abstract

능동 요소(15)를 커플링하기 위해 형성된 커플링(11)을 갖는, 프로세스 대기 영역에서 이동 가능한 능동 요소(15)에 대한 진공 조정 디바이스(10)가 제공된다. 조정 디바이스는, 커플링(11)이 커플링된 상태의 능동 요소(15)가 그 의도된 효과와 관련하여 실질적으로 효과가 없는 상태에 있는 정상 위치로부터, 능동 요소(15)가 커플링된 상태에서 그 의도된 효과를 제공하는 능동 위치로, 그리고 다시 반대로 조정 가능한 방식으로 설계되고 커플링(11)과 협업하는 구동 유닛(12)을 갖는다. 또한, 외부 대기 영역(A)으로부터 프로세스 대기 영역(P)을 분리하기 위한 분리 디바이스가 제공되고, 여기서 구동 유닛(12)은 외부 대기 영역(A)에 적어도 부분적으로 연관된다. 커플링(11)은 컬릿(collet) 및 컬릿과 협업하는 로킹 요소를 가지며, 여기서 커플링(11)은 능동 요소(15)를 수용하기 위한 수용 축을 규정한다. 컬릿 및 로킹 요소는, 수용 축을 따라 또는 평행한 축 방향으로의 상대적인 위치 변화에 대해, 로킹 요소가 개방 위치 및 폐쇄 위치로 컬릿에 대해 조정 가능하도록 배열된다.
커플링(11)은 컬릿과 로킹 요소의 상호 작용에 의한 개방 위치에서의 개방 변화 상태 및 폐쇄 위치에서의 폐쇄 작동 상태를 제공한다.

Description

진공 조정 디바이스 {VACUUM ADJUSTMENT DEVICE}
본 발명은 프로세스 대기에서 구동 유닛에 커플링될 수 있는 능동 요소를 이동 및 위치시키기 위한 진공 조정 디바이스에 관한 것이다.
진공 범위를 위해 설계된 이러한 조정 디바이스는, 예를 들어, 진공 챔버에서 프로세싱될 기판을 위치시키기 위해 사용된다. 기판은 통상적으로 로봇에 의해 프로세스 체적으로 도입되며, 여기서 특정 저장 포인트에 저장하기 위해 챔버에 배치되어야 하고, 그 다음 프로세싱 후에 이들 포인트로부터 리프팅되어야 한다. 프로세스 챔버에서의 위치 결정 및 이동은 핀 리프터(lifter)라고도 칭하는 특정 조정 디바이스, 소위 핀 리프팅 시스템에 의해 실현된다.
핀 리프팅 시스템은 특히 IC, 반도체, 평면-패널 또는 기판 생산의 분야의 진공 챔버 시스템에서 사용되며, 이는 오염 입자가 가능한 존재하지 않는 보호된 대기에서 일어나야 한다.
이러한 진공 챔버 시스템은 특히, 프로세싱되거나 생산될 반도체 요소 또는 기판을 수용하기 위해 제공되고, 적어도 하나의 진공 챔버 개구를 갖는 적어도 하나의 진공 가능한 진공 챔버를 포함하며, 이 진공 챔버 개구를 통해 반도체 요소 또는 다른 기판이 진공 챔버 안으로 또는 밖으로 가이드될 수 있다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판용 제조 플랜트에서, 고감도 반도체 또는 액정 요소는, 프로세스 진공 챔버 내에 위치된 부품이 각각의 프로세싱 디바이스에 의해 프로세싱되는 복수의 프로세스 진공 챔버를 순차적으로 통과한다.
이러한 프로세스 챔버는 종종 이송 밸브와 같은 다른 조정 디바이스를 가지며, 그 이송 밸브의 단면은 기판 및 로봇에 적응되며, 이를 통해 기판이 진공 챔버로 도입될 수 있고, 의도된 프로세싱 후에 선택적으로 제거될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 프로세싱된 기판이 이를 통해 챔버 밖으로 운반되는 추가적인 조정 디바이스(이송 밸브)가 제공될 수 있다.
예를 들면, 예를 들어 웨이퍼인 기판을 가이드하는 것이 적절하게 형성 및 제어되는 로봇 아암으로 발생하며, 이는 이송 밸브가 제공될 수 있는 프로세스 챔버의 개구를 통해 가이드될 수 있다. 그 다음, 프로세스 챔버의 로딩이 기판을 로봇 아암으로 잡아서, 기판을 프로세스 챔버 내로 가져오고 챔버 내에서 기판을 규정된 위치로 결정함으로써 일어난다. 프로세스 챔버의 비우기는 대응하는 방식으로 일어난다.
기판의 적재 및 챔버 내의 기판의 정밀한 위치 결정을 위해, 기판의 비교적 높은 정확도 및 이동성이 보장되어야 한다. 이를 위해, 기판에 대한 복수의 지지점과 그에 따라 전체 기판에 대한 (기판의 데드 웨이트(dead weight)로 인한) 부하 분포를 제공하는 핀 리프팅 시스템이 사용된다.
기판은 리프팅 시스템의 연장된 지지 핀 상의 로봇에 의해 적재되고, 지지체, 예를 들어 포텐셜 플레이트 상에 핀을 하강시킴으로써 적재된다. 이를 위해, 통상적으로 기판을 운반하는 로봇 아암이 챔버 밖으로 이동된다. 기판을 적재한 후에 핀이 추가로 하강되어, 이로부터 분리될 수 있으며, 즉, 핀과 기판 사이에 접촉이 없다. 로봇 아암의 제거 및 챔버의 폐쇄 (및 프로세스 가스의 도입 또는 배기) 후에, 프로세싱 단계가 수행된다.
기판에 대한 힘의 낮은 작용은 또한 챔버에서 프로세스 단계를 수행하고 후속적으로 기판을 리프팅한 후에 특히 중요하다. 기판은 통상적으로 적재될 때 지지체 상에 접촉하여 받치는 비교적 매끄러운 표면을 갖는다. 이러한 방식으로, 기판과 캐리어 사이에서 작용하는 음의 압력에 의해 캐리어로부터 기판을 분리하려고 시도할 때, 이는 공기 주머니에 의해 유발되는 일종의 부착을 초래할 수 있다. 기판이 지지체로부터 너무 빨리 밀려 나올 경우, 부착력이 적어도 특정 접촉점에서 극복되거나 해소될 수 없으므로 기판이 파손될 수 있다. 또한, 지지 핀과 기판 사이의 접촉이 발생하는 경우에도, 이 프로세스 중에 발생하는 기판에 대한 접합은 바람직하지 않은 응력(또는 파단)을 초래할 수 있다. 따라서, 기판 상에 대응하는 힘은 챔버 내의 기판 취급에서 중요한 요소이다.
동시에, 프로세싱될 기판의 가능한 가장 부드럽고 신중한 취급에 더하여, 가능한 가장 짧은 프로세싱 시간이 보장되어야 한다. 이는, 기판이 챔버에서 규정된 상태 - 로드 및 언로드 위치 및 프로세싱 위치 - 로 가능한 빨리 가져올 수 있음을 의미한다.
예를 들어, 반도체 웨이퍼의 프로세싱에서 원하지 않는 충격을 피하기 위해, 미국 제6,481,723 B1호는 핀 리프터에서의 하드(hard) 이동 정지부 대신에 특수한 정지 디바이스의 사용을 제안한다. 임의의 경질 플라스틱 정지부는 여기에서 보다 부드럽게 구성된 정지 부재 및 하드 정지부의 조합으로 대체되어야 하며, 여기서 부드러운 정지 부재와의 접촉이 이동 제한을 위해 우선 이루어지고, 하드 정지부는 그 후에 그리고 대응되게 댐핑된 방식으로 접촉된다.
미국 제6,646,857 B2호는 검출된 발생력에 의한 리프팅 이동의 조절을 제안한다. 지지 핀이 획득된 힘 신호에 응답하여 여기에서 이동될 수 있어, 지지 핀에 대한 리프팅 력이 항상 웨이퍼 상에서 도싱되고(dosed) 제어된 방식으로 작용한다.
진공 상태 및 인가된 전위 하에서의 작업 프로세스에 관한 다른 양태는 전기 및/또는 자기원 간섭의 가능한 영향이다. 이와 관련하여, 특히 핀 리프팅 시스템의 설계에서, 프로세싱 절차에 대한 가능한 영향을 고려할 필요가 있다. 따라서, 미국 제2005/0092438 A1호는 예를 들어, 그 지지 핀이 비도전성 재료에 의해 제어 플레이트로부터 전기적으로 분리될 수 있는 리프팅 디바이스를 제안한다.
당연히, 진공 조정 디바이스로 이동된 구성 요소의 부품은 프로세스 체적 내에 존재하며, 따라서 프로세싱 절차의 영향에 마찬가지로 노출된다. 결과적으로, 이러한 부품은 증가된 마모를 경험할 수 있으며, 통상적으로 정기적인 또는 요구-기반 유지 보수를 필요로 하거나, 정기적으로 또는 필요에 따라 교체되어야 한다.
핀 리프팅 디바이스로서 설계된 진공 조정 디바이스에서, 특히 지지 핀은 이러한 마모 영향에 노출되며, 그에 따라 교체되어야 한다.
진공 밸브로서 형성된 진공 조정 디바이스의 경우, 밸브 클로져(밸브 플레이트)는 특히 프로세스 관련 마모의 영향을 받는다. 따라서, 이러한 클로져는 매우 특수한 유지 보수 요건의 적용을 받는다.
일반적으로, 밸브 하우징 내에 형성된 개구를 통해 안내되는, 체적 또는 질량 유동을 조절하고/하거나 유동 경로를 실질적으로 기밀식으로 폐쇄하기 위한 진공 밸브가 종래 기술로부터의 다양한 실시예에서 알려져 있고, - 상술한 바와 같이 - 특히 IC, 반도체 또는 기판 제조 분야의 진공 챔버 시스템에서 사용되며, 이는 가능하다면 오염 입자가 존재하지 않는 보호된 대기에서 이루어져야 한다. 프로세스 진공 챔버 내에서의 프로세싱 절차 동안뿐만 아니라, 챔버에서 챔버로의 이송 중 모두에서, 매우 민감한 반도체 요소 또는 기판은 항상 보호된 대기 - 특히 진공 환경에서 있어야 한다.
이를 위해, 한편으로는 주변 밸브가 가스 공급 또는 배출을 개폐하기 위해 사용되고, 다른 한편으로 이송 밸브가 부품의 삽입 및 제거를 위해 진공 챔버의 이송 개구를 개폐하기 위해 사용된다.
어플리케이션의 설명된 분야 및 진공 이송 밸브와 연관된 치수화로 인해, 반도체에 의해 통과된 진공 밸브는 일반적으로 직사각형의 개구 단면 때문에, 그리고 또한, 슬라이드 밸브, 직사각형 밸브 또는 이송 슬라이드 밸브와 같은 그 유용한 기능으로 인해, 또한 직사각형 밸브라고 칭해진다.
주변 밸브는 특히 진공 챔버와 진공 펌프 또는 추가적인 진공 챔버 사이의 가스 흐름을 제어 또는 조절하기 위해 사용된다. 예를 들어, 주변 밸브는 프로세스 진공 챔버 또는 이송 챔버와 진공 펌프, 대기 또는 다른 프로세스 진공 챔버 사이의 파이프 시스템 내에 위치된다. 펌프 밸브라고도 칭하는 이러한 밸브의 개구 단면은 일반적으로 진공 이송 밸브보다 작다. 주변 밸브는 어플리케이션 분야에 따라, 개구의 완전한 개폐를 허용할 뿐만 아니라, 완전 개방 위치와 기밀 폐쇄 위치 사이에서 개구 단면을 연속적으로 조정함으로써 흐름을 제어 또는 조절하는 것을 허용하며, 이는 제어 밸브라고도 칭해진다. 가스 흐름을 제어하거나 조절하기 위한 하나의 가능한 주변 밸브는 펜듈럼 밸브(pendulum valve)이다.
예를 들어, 미국 제6,089,537호(Olmsted)로부터 알려된 통상적인 펜듈럼 밸브에서, 제1 단계에서, 일반적으로 둥근 밸브 플레이트가 개구-해제 위치로부터 개구를 덮는 중간 위치로, 일반적으로 또한 원형인 개구를 통해 회전식으로 피벗된다. 예를 들어, 미국 제6,416,037호(Geiser) 또는 미국 제6,056,266호(Blecha)에 설명된 바와 같이, 슬라이드 밸브의 경우, 밸브 플레이트뿐만 아니라 개구는 일반적으로 직사각형이며, 이러한 제1 단계에서, 개구-해제 위치로부터 개구와 중첩되는 중간 위치로 선형으로 밀어진다. 이러한 중간 위치에서, 펜듈럼 또는 슬라이드 밸브의 밸브 플레이트는 개구를 둘러싸는 밸브 시트에 대향되게 이격되어 있다. 제2 단계에서, 밸브 플레이트와 밸브 시트 사이의 거리가 감소되어, 밸브 플레이트와 밸브 시트가 서로에 대해 균일하게 가압되고, 개구는 실질적으로 기밀하게 폐쇄된다. 이러한 제2 이동은 밸브 시트에 실질적으로 수직인 방향으로 수행되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 시일이 개구를 둘러싸는 밸브 시트 상에 가압되는 밸브 플레이트의 클로져측에 배치되는 시일링 링을 통해, 또는 밸브 시트 상의 시일링 링을 통해 제공될 수 있으며, 밸브 시트에 대해 밸브 플레이트의 클로져측이 가압된다. 두 단계에서 발생하는 폐쇄 프로세스로 인해, 밸브 플레이트와 밸브 시트 사이의 시일링 링은, 제2 단계에서 밸브 플레이트의 이동이 밸브 시트에 실질적으로 직각으로 일어나기 때문에, 시일링 링을 파괴할 수 있는 전단력을 거의 받지 않는다.
예를 들어, 미국 제6,629,682 B2(Duelli)로부터의 다른 시일링 디바이스가 종래 기술로부터 알려져 있다. 진공 밸브 내의 시일링 링 및 시일에 대한 적절한 재료는 예를 들어, FKM이라고도 칭하는 불소 고무, 특히 "Viton"이라는 상표명으로 알려진 불소 탄성체, 또한 과불소 고무, 축약하여 FFKM이다.
종래 기술로부터, 펜듈럼 밸브 내의 밸브 플레이트의 회전 이동과, 개구를 통해 평행한 슬라이드 밸브 내의 밸브 플레이트의 병진 이동과 개구에 수직한 실질적으로 병진 이동의 이러한 조합을 달성하기 위한 상이한 구동 시스템이, 예를 들어 펜듈럼 밸브에 대해서는 미국 제6,089,537호(Olmsted), 슬라이드 밸브에 대해서는 미국 제6,416,037호(Geiser)로부터 알려져 있다.
밸브 시트 상의 밸브 플레이트의 가압은 모든 압력 범위 내에서 요구되는 기밀성이 보장되는 것뿐만 아니라, 시일링 매체, 특히 O-링 형태의 시일링 링에 대한 손상이 과도한 압력 스트레스에 의해 회피되는 방식으로 일어나야 한다. 이를 보장하기 위해, 알려진 밸브는 2개의 밸브 플레이트측 사이에 지배적인 압력 차에 따라 조절되는 밸브 플레이트의 압력 차 제어를 제공한다. 그러나, 특히 큰 압력 변동 또는 음의 압력에서 양의 압력으로의 변화 또는 그 반대의 경우로 인해, 시일링 링의 전체 주위를 따라 균일한 힘의 분포가 언제나 보장되는 것은 아니다. 일반적으로, 밸브에 가해지는 압력으로 인한 지지력으로부터 시일링 링을 커플링 해제시키는 것이 목적이다. 미국 제6,629,682호(Duelli)에서, 시일링 매체를 갖는 진공 밸브가 이러한 경우에 제안되며, 예를 들어, 이는 시일링 링과 인접한 지지 링으로 구성되어, 시일링 링이 지지력으로부터 실질적으로 자유롭게 된다.
제2 이동 단계에 부가적으로 또는 대안적으로, 선택적으로 오버프레셔(overpressure) 및 언더프레셔(underpressure) 모두에 대해, 요구되는 기밀성을 달성하기 위해, 소정의 알려진 펜듈럼 밸브 또는 슬라이드 밸브가 밸브 플레이트에 수직으로 변위 가능하고 개구를 둘러싸는 밸브 링을 제공하며, 이는 밸브의 기밀식 시일링을 위해 밸브 플레이트 상에 가압된다. 밸브 플레이트에 대해 능동적으로 변위 가능한 밸브 링을 갖는 이러한 밸브는 예를 들어, 독일 제1 264 191 B1호, 독일 제34 47 008 C2호, 미국 제3,145,969호(von Zweck) 및 독일 제77 31 993 U호로부터 알려져 있다. 미국 제5,577,707호(Brida)는 개구를 갖는 밸브 하우징 및 개구를 통한 흐름을 제어하기 위해 개구를 가로 질러 평행하게 피벗 가능한 밸브 플레이트를 갖는 펜듈럼 밸브를 개시한다. 개구를 둘러싸는 밸브 링은 몇몇 스프링과 압축 공기 실린더에 의해 밸브 플레이트의 방향으로 수직하게 이동할 수 있다. 이러한 펜듈럼 밸브의 가능한 추가적인 개발이 미국 제2005/0067603 A1호(Lucas 등)에 제안되어 있다.
상기 진공 밸브는, 각각의 경우에 이동 가능 밸브 클로져(closure)가 구동기에 의해 폴리머-기반의 시일링 재료로 통상 가이드되고, 밸브 효과를 부여하도록 제공된다는 점에서 공통점을 갖는다. 클로져는 통상적으로 적어도 부분적으로 프로세싱 절차를 거치며, 그에 따라 마모가 증가한다. 따라서 밸브 클로져를 정기적으로 또는 요구-기반으로 교체할 것이 요구된다.
일반적으로 이러한 진공 조정 디바이스, 즉, 구체적으로 핀 리프팅 시스템 및 진공 밸브를 고려할 때, 통상적으로 정기적인 또는 요구에 따른 간격으로 디바이스의 부품을 교체할 필요가 있다. 이러한 능동 요소의 유지 보수 또는 개선은 일반적으로 생산 프로세스의 중단 또는 중지와, 전체 시스템에서의 다소 대규모 개입을 필요로 한다. 밸브 클로져 또는 지지 핀을 교환하기 위해, 이는 종종 대응 요소에 대한 패스너의 지루한 풀림을 필요로 한다. 이는 종종 상대적으로 긴 가동 중지 시간으로 귀결되고, 유지 관리 프로세스를 위한 특수 도구를 필요로 한다. 또한 프로세스에서 능동 요소의 고정 배열을 제공하는 고정 수단은 구조적으로 종종 접근하기 어렵다.
이러한 상황의 불리한 점은 또한 단기간 및 신속한 개입을 필요로 하는 시스템에서 갑자기 발생하는 문제(예를 들어, 지지 핀의 파손)로 명백해진다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 불리한 점들이 감소되거나 회피되는 개선된 진공 조정 디바이스를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 디바이스의 최적화, 즉, 특히 더 빠르고 쉬운 유지 보수를 가능하게 하는 개선된 진공 조정 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명은 마모 부품의 최적화된 교체를 위해 대응되게 개선된 설계를 갖는 진공 조정 디바이스를 제공하는 목적에 추가로 기반한다.
이러한 목적은 독립 청구항들의 특징적인 특성을 실현함으로써 달성된다. 대안적인 또는 유리한 방식으로 본 발명을 추가로 개발하는 특성은 종속 청구항에서 찾을 수 있다.
본 발명은 진공 조정 시스템, 즉 진공 영역에 이동 가능 요소를 갖는 임의의 유형의 디바이스의 유지 보수를 위해 진공 영역에서 입자 형성의 위험을 피하거나 감소시키는 보다 단순한 가능성을 제공하는 접근법에 기초한다. 본 발명에 따르면, 컬릿(collet)과의 특정 커플링이 이 목적을 위해 사용되어야 한다.
컬릿은 통상적으로 공작물이나 기구를 고정밀도로 중심적으로 빠르고 끼워 맞춤 방식으로 클램핑하기 위한 클램핑 수단이다. 컬릿은 머신 기구에서 종종 발견되지만, 손으로 작동하는 커터, 소형 드릴 또는 손잡이에 컬릿이 있는 그레이빙(graving) 기구로 또한 고정될 수 있다.
컬릿은 통상적으로 원형, 때로는 정사각형 또는 육각형인 규정된 크기의 보어(bore)가 있는 외부 원추 방사형 슬롯 슬리브(slotted sleeve)로 구성된다. 특히, 컬릿은 컬릿과 매칭되는 내부 콘(cone)을 갖는 컬릿 리셉터클(receptacle)을 갖는다. 이는, 컬릿이 컬릿 리셉터클의 내부 콘 내로 가압되어 클램핑되는 로킹 요소, 예를 들어 유니온 너트(union nut)를 조임으로써 조여진다.
컬릿의 슬롯팅(slotting)의 결과로서, 보어는 그 내부에서 균등하게 압축될 수 있으며, 이에 의해 공작물 또는 기구는 끼워 맞춤 방식으로 보유된다. 컬릿의 클램핑 범위는 종종 비교적 작다.
본 발명에 따르면, 컬릿 조립체(로킹 요소를 갖는 컬릿)의 작동은 바람직하게는 커플링을 이동시키는 구동 유닛에 의해 수행된다. 선택적으로, 컬릿 또는 로킹 요소는 예를 들어 정지부로 이동될 수 있고, 따라서 로킹 요소 또는 컬릿은 이에 따라 이동 제한된 대응물에 대해 추가로 이동되어 커플링을 폐쇄 또는 개방할 수 있다. 결과적으로 커플링을 다른 상태로 놓기 위해 외측 또는 외부력을 가할 필요가 없다.
즉, 커플링의 개방된 변화 상태 또는 폐쇄 작동 상태의 생성(또는 이들 상태 들 간의 변화)은 바람직하게는 커플링의 목표 축 방향 이동에 의해서만 제공될 수 있으며, 여기서 컬릿 및 로킹 요소 중 적어도 하나의 요소에서의 전체 이동의 범위 내에서 전체 이동 거리의 일부만이 함께 이동되고, 그 대응물 또는 구동 유닛에 대한 나머지 이동 거리에 대해서는 고정되어 있다. 적어도 컬릿 또는 로킹 요소 중 어느 하나가 축 방향으로 조정되지 않고 남아 있는 이러한 이동 단계에서, 커플링의 상태의 변화가 다른 요소의 추가적인 이동에 의해 발생한다.
따라서, 본 발명은 또한 프로세스 대기 영역(예를 들어, 진공 영역)에서 이동 가능한 능동 요소, 예를 들어, 밸브 클로져(closure)를 갖는 진공 밸브 또는 적어도 하나의 지지 핀을 갖는 핀 리프팅(pin lifting) 디바이스에 대한 진공 조정 디바이스에 관한 것이다. 진공 조정 디바이스는, 커플링이 능동 요소가 그 의도된 효과에 대해 본질적으로 효과가 없는 상태에 있는 정상 위치로부터, 능동 요소가 커플링된 상태에서 그 의도된 효과를 제공하는 능동 위치로, 그리고 다시 반대로 조정 가능하도록 설계되고 커플링과 협업하는 구동 유닛과 능동 요소를 커플링하기 위해 설계된 커플링을 갖는다. 디바이스는 또한 외부 대기 영역으로부터 프로세스 대기 영역을 분리하기 위한 분리 디바이스를 갖고, 여기서 구동 유닛은 특히 프로세스 대기 영역을 갖는 커플링과 외부 대기 영역과 적어도 부분적으로 연관된다.
커플링은 컬릿과, 컬릿과 협업하는 로킹 요소(클램핑 요소)를 갖는다. 커플링은 능동 요소 또는 능동 요소의 커플링 디바이스를 수용하기 위한 수용 축을 규정한다. 컬릿 및 로킹 요소는, 로킹 요소가 특히 변위 가능한 개방 위치 및 폐쇄 위치에서 컬릿에 대해 조정 가능한 이러한 상대 위치 변화에 대해 수용 축을 따라 또는 평행하게 축 방향으로 배치된다. 커플링은 개방 위치에서 로킹 요소와 컬릿의 상호 작용에 의해 개방 변화 상태, 및 폐쇄 위치에서 폐쇄 작동 상태를 제공한다.
특히, 개방 변화 상태에서, 컬릿에 의해 규정되는 내경은 폐쇄 작동 상태에서 컬릿에 의해 규정되는 내경보다 더 크다.
로킹 요소는 예를 들어, 커플링 링(coupling ring)으로서 형성될 수 있고, 원통형 또는 원뿔형 컬릿을 따라 가이드될 수 있거나, 컬릿은 로킹 요소의 고정에 의해 그에 따라 능동적으로 가이드될 수 있다. 두 경우에, 상대적 위치 변화가 발생한다. 개방 변화 상태로부터 폐쇄 작동 상태로 또는 그 반대로의 상태의 변화는 2개의 구성 요소의 상이한 내부 또는 외부 반경을 갖는 대응하는 축 방향 영역의 상호 작용에 의해 바람직하게 실현된다.
특정 실시예에서, 로킹 요소의 개방 위치와 폐쇄 위치 간의 변화가 구동 유닛과, 컬릿 또는 로킹 요소에 대한 기존의 축 방향 이동 제한에 의한 커플링의 축 방향 조정에 의해 수행될 수 있도록 진공 조정 디바이스가 설계 및 구성될 수 있다. 커플링의 축 방향 이동에서, 컬릿 또는 로킹 요소 중 하나는, 각각의 다른 구성 요소가 그에 대해 이동될 수 있도록 고정된다. 결과적으로, 로킹 요소가 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 될 수 있다.
커플링의 개폐를 위해서, 외측으로부터의 시스템 또는 디바이스에서의 개입이 여기에서 필요하지 않다. 따라서, 능동 요소는 쉽게, 즉 대체로 작용력 없이 제거 및/또는 삽입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 정지 요소가 제공될 수 있으며, 여기서, 적어도 하나의 정지 요소는 로킹 요소 또는 컬릿과의 상호 작용을 위해 배치 및 구성된다. 따라서, 정지 요소는 로킹 요소 또는 컬릿에 대해 구동측에 제공되는 이동 거리의 제한을 형성할 수 있다.
특히, 정지 요소는 진공 조정 디바이스의 하우징(예를 들어, 구동 유닛의 하우징), 진공 조정 디바이스와 협업하는 프로세스 챔버 또는 능동 요소 상에 배치될 수 있거나, 하우징, 프로세스 챔버 또는 능동 요소에의해 형성될 수 있다.
구동 유닛은 구동 유닛에 의해 실행되는 커플링의 이동에 의해 적어도 하나의 정지 요소와의 상호 작용에 의해 로킹 요소가 개방 위치 및/또는 폐쇄 위치로 변위될 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 구동 유닛은 특정의 총 이동 범위에 걸쳐 수용 축을 따라 또는 축에 평행하게 커플링의 선형 축 방향 이동을 위해 설계될 수 있고, 적어도 하나의 정지 요소가 또한 총 이동 범위에서 커플링의 이동과 관련하여 컬릿에 대해 로킹 요소를 조정하기 위해 배치될 수 있다.
그 구조 설계로 인해, 구동 유닛은 커플링의 선형(축 방향) 이동에 대해 2개의 제한을 규정할 수 있다. 예를 들어, 유닛은 이러한 목적을 위한 가이드 로드를 가지며, 이는 이러한 제한 내에서 거리에 걸쳐 대응하여 선형으로 조정 가능하며, 그 위에 커플링이 배치된다. 정지 요소는, 로킹 요소 또는 컬릿의 이동 경로에만 결합하여 커플링의 구성 요소 중 하나와만 상호 작용하도록 이러한 제한에 배치될 수 있다.
따라서, 특히 컬릿 또는 로킹 요소에 대한 커플링의 총 이동 범위는 제1 및 제2 단부 위치에 의해 제한될 수 있다. 제1 단부 위치에서, 개방 변화 상태가 존재하거나 생성될 수 있고 제2 단부 위치에서 폐쇄 작동 상태가 존재하거나 생성될 수 있다.
개방 변화 상태는 커플링 또는 컬릿을 제1 단부 위치로 조정함으로써 이용 가능하게 될 수 있고, 폐쇄 작동 상태는 커플링 또는 컬릿을 제2 단부 위치로 조정함으로써 이용 가능하게 될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 작용 구역이 총 이동 영역에 대해 규정될 수 있다. 제1 단부 위치는 제1 작용 구역을 제한하고 로킹 요소는, 컬릿이 실질적으로 반경 방향 힘을 받지 않도록 제1 작용 구역에서 조정 가능하다. 제2 단부 위치는 제2 작용 구역을 제한하고, 로킹 요소는, 컬릿이 반경 방향 내부로, 즉 예를 들어, 컬릿의 중심 축 방향으로 작용하는 힘에 의해 작용되도록, 제2 작용 구역에서 조정 가능하다. 따라서, 각각의 작용 구역에서, 구동 유닛에 의해 (이러한 이동 중에 위치-불변인) 다른 구성 요소에 대한 커플링의 구성 요소를 능동적으로 그리고 선택적으로 이동시킴으로써 커플링의 각각의 기능 상태를 제공하는 것이 가능하다.
특히, 총 이동 범위에 대한 커플링의 정상 위치 및 능동 위치는 적어도 부분적으로 제1 및/또는 제2 작용 구역 내에 제공된다.
예를 들어, 디바이스의 프로세스 동작에서, 커플링은 단부 위치 중 하나까지 변위되지 않지만, 총 이동 범위 내에 있는 이동 거리에 걸쳐 이동되고 범위 제한을 포함하지 않는다. 작용 구역 내로 그리고 작용 구역 내에서의 이동은 능동 요소의 교체 또는 유지 보수의 목적, 및 그에 따른 커플링 기구의 작동을 위해서만 발생한다. 커플링은 통상적으로 정지부까지 구동되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 컬릿은 특히 수용 축을 규정하는 원통형 또는 원뿔형의 내부 컬릿 리셉터클을 가질 수 있다. 컬릿 리셉터클의 치수화는 특히 수용되는 능동 요소와 매칭된다. 컬릿은 수용 축을 따라 변하는 외경을 갖는 반경 방향으로 슬롯(slotted) 슬리브로서 형성될 수 있으며, 로킹 요소의 내경은 컬릿의 최대 외경보다 작다. 컬릿 및 로킹 요소는, 컬릿의 외경이 로킹 요소의 내경과 협업하고 컬릿 리셉터클을 향해 반경 방향으로 지향되는 컬릿 상의 수용력이 수용 축을 따라 로킹 요소의 축 방향 변위에 의해 생성될 수 있도록 추가로 배치될 수 있다.
컬릿의 클램핑은 채용되는 능동 요소와 협업하여 끼워-맞춤 접속, 즉 능동 요소의 끼워-맞춤 고정을 제공할 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 커플링의 폐쇄 상태에서, 커플링과 능동 요소 사이에 포지티브 접속이 제공될 수 있다. 이를 위해, 능동 요소는 예를 들어, 폐쇄시에 컬릿의 대응 부분과 결합하여 능동 요소의 보유를 제공하는 환형 원주 홈을 가질 수 있다.
조정 디바이스는 특히 진공 영역에서 사용하도록 설계되며, 조정 디바이스의 일부는 진공 영역에 존재하고 이동되고, 다른 부분, 바람직하게는 구동 유닛의 부분은 이 영역 외측에 존재한다. 2개의 영역의 대기 분리를 위한 분리 디바이스가 구동 유닛에 의해 이 목적으로 제공될 수 있으며, 예를 들어, 구동 유닛의 하우징 또는 벨로우즈에 의해 형성될 수 있다.
대안적으로, 분리 디바이스는 또한, 커플링이 부분적으로 또는 완전히 진공 영역의 외측에 있고 이동되도록 제공될 수 있다. 분리 디바이스는 예를 들어, 프로세스 챔버의 챔버 벽에 접속될 수 있다.
분리 디바이스는, 예를 들어, 벨로우즈(bellows) 또는 슬라이딩 피드스루(feedthrough)로서 형성될 수 있으며, 이는 예를 들어 O-링으로 시일링된다.
드라이브 유닛은 또한 전자 기계식 또는 공압식 드라이브, 특히 공압식 드라이브 실린더로서 설계될 수 있다.
능동 요소는 핀 리프팅 디바이스의 지지 핀 또는 진공 밸브의 밸브 클로져로서 실현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 진공 조정 디바이스는 구동 유닛을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함할 수 있으며, 제어 유닛은 실행될 때 커플링의 축 방향 위치가 가변적이어서 변화 상태 또는 폐쇄 작동 상태를 제공하도록 구성된 유지 보수 기능을 갖는다.
따라서, 필요에 따라 실행될 수 있는 사용자측 기능이 구현될 수 있으며, 이는 드라이브 유닛에 의해 능동 요소를 장착 또는 제거하기 위해 커플링의 변위를 자동으로 수행한다.
일 실시예에 따르면, 진공 조정 디바이스는 진공 프로세스 챔버에 의해 제공되는 프로세스 대기 영역에서 프로세싱될 기판, 특히 웨이퍼의 이동 및 위치 결정을 위해 핀 리프팅 디바이스로서, 특히 핀 리프터로서 형성되고, 특히 복수의 커플링 중 제1 커플링으로서의 커플링을 포함한다.
여기서 구동 유닛은 제1 커플링의 적어도 선형 이동성을 제공한다. 이 경우, 핀 리프팅 디바이스에 기판을 장착하기 위한 장착 위치에 의해 능동 위치가 형성되고, 커플링은 기판과 접촉하고 운반하여 능동 요소를 형성하도록 구성된 지지 핀을 수용하도록 설계된다. 능동 요소(지지 핀)의 의도된 효과는 여기서 프로세싱되는 기판의 운반, 리프팅 및 하강으로서 고려될 수 있다.
제1 커플링의 선형 이동성에 의해 생성될 수 있는 정상 위치는, 기판과의 접촉이 없는 지지 핀의 하강된 위치에 의해 특히 나타내어진다.
컬릿 커플링은 지지 핀의 용이하고 빠른 교체를 허용한다. 이러한 배치의 이점은, 이러한 교환을 위해, 커플링만이 미리 규정된 변경 위치로 이동되어야 하며, 추가적인 기계적 개입이 디바이스에 이루어지지 않아야 한다는 것이다. 그 후, 핀이 쉽게 제거될 수 있으며, 새 핀이 개방된 커플링에 삽입될 수 있다. 특히 도달하기 어려운 프로세스 챔버에서, 핀 리프팅 디바이스의 이러한 설계는, 유지 보수가 특별한 지식이나 기구 없이 수행될 수 있기 때문에 유리하다.
핀 리프팅 디바이스는 특히, 능동 및 정상 위치 및 개방 변화 상태 및 폐쇄 작동 상태가 커플링 또는 커플링의 구성 요소의 목표화된 선형 운동 또는 위치 결정에 의해 생성될 수 있도록 설계된다. 이를 위해서, 바람직하게는, 커플링의 이동 또는 위치 결정만이 요구되며, 구동 유닛에 대해 고정된 정지부와의 상호 작용이 개방 변화 상태 및 폐쇄 작동 상태의 제공을 위해 제공된다. 상기 목표화된 선형 이동 또는 위치 결정이 구동 유닛에 의해 제공될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 진공 조정 디바이스는 부피 또는 질량 흐름을 조절하기 위해 및/또는 흐름 경로의 기밀식 차단을 위해 진공 밸브, 특히 진공 슬라이드 밸브, 펜듈럼(pendulum) 밸브 또는 모노밸런트(monovalent) 밸브로서 설계될 수 있다. 이 경우, 진공 조정 디바이스는 개방 축을 규정하는 밸브 개구와 밸브 개구를 둘러싸는 제1 시일링 면을 갖는 밸브 시트를 가지며, 또한 제1 시일링 면에 대응하는 제2 시일링 면을 갖는, 부피 또는 질량 흐름을 조절하기 위해 및/또는 흐름 경로를 차단하기 위해(= 의도된 효과) 능동 요소, 특히 밸브 플레이트를 형성하는 밸브 클로져를 갖는다.
밸브 클로져는, 밸브 클로져가, 진공 밸브의 밸브 클로져와 밸브 시트가 접촉 없이 서로에 대해 존재하는 정상 위치로서의 개방 위치로부터, 제1 시일링 면과 제2 시일링 면 사이의 접촉을 시일링하는 개재된 시일이 존재하고, 밸브 개구가 그에 의해 기밀식으로 시일링되는 능동 위치로서의 폐쇄 위치로, 그리고 다시 반대로 조정 가능하도록 커플링에 의해 구동 유닛에 커플링된다. 커플링은 그에 따라 밸브 클로져를 수용하도록 설계된다.
다시, 밸브 클로져가 분리된 제거 위치로 용이하게 올 수 있고, 대응하여 작은 노력, 즉 특히 보유 스크류의 추가적인 해제 없이 제거 및 교체될 수 있다는 배치의 이점이 있다.
본 발명에 따른 디바이스는 도면에 개략적으로 나타낸 구체적인 실시예를 참조하여 순전히 예시의 방식으로 후술되며, 도면은 또한 본 발명의 추가적인 이점을 다루며, 여기서 도면이 상세하게 나타낸다:
도 1a 내지 도 1c는 상이한 위치에서 핀 리프팅 디바이스로서 설계된 본 발명에 따른 진공 조정 디바이스의 실시예를 나타낸다;
도 2a 내지 도 2c는 상이한 상태의 본 발명에 따른 조정 디바이스의 컬릿(collet) 커플링의 실시예를 나타낸다; 그리고
도 3a 및 도 3b는 진공 밸브로서 설계된 본 발명에 따른 진공 조정 디바이스의 다른 실시예를 나타낸다.
도 1a 내지 도 1c는 상이한 위치에서 핀 리프팅 디바이스로서 형성된 진공 조정 디바이스(10)의 실시예를 개략적으로 나타낸다.
도 1a는 커플링(11)에 의해 구동 유닛(12)에 접속된 지지 핀(15)을 갖는 동작 또는 생산 상태의 핀 리프팅 디바이스(10)를 나타낸다. 지지 핀(15)은 프로세스 챔버의 챔버 벽(16)을 통해 챔버 내부로 돌출된다. 구동 유닛(15)은 정의된 이동 범위의 한계 내에서 지지 핀(15)의 선형 축(여기서는 수직) 이동을 제공한다. 이러한 이동 범위는 여기에서 특히 프로세스 챔버에 대한 구동 유닛(15)의 배열에 의해 제한된다.
특히, 구동 유닛은, 지지 핀(15)이 프로세스 챔버를 설치하기 위한 수용 위치로 설정되는 방식, 즉 프로세스 챔버 내로 멀리 돌출하는 방식으로 제어된다. 기판, 예를 들어, 웨이퍼는 로봇 아암에 의해 진공 이송 밸브를 통해 진공 챔버로 도입될 수 있다. 그 곳에서, 로봇 아암은 핀 리프팅 디바이스(10)의 연장된 그리고 추가의 지지 핀(여기서는 도시되지 않음) 상의 웨이퍼의 적재를 허용한다. 핀 상에 웨이퍼를 놓은 후에, 로봇 아암은 챔버 밖으로 가이드되고, 이송 밸브가 닫히고 핀(15)이 적절한 제어에 의해 하강된다. 이는 핀(15)에 커플링되어 핀(15)의 이동을 제공하는 구동 유닛(12)의 구동 또는 리프팅 실린더에 의해 수행된다. 따라서, 웨이퍼는 의도된 지지 요소 상에 적재될 수 있다.
이 상태에서, 진공 조건 하에, 특히 정의된 대기(즉, 소정의 프로세스 가스로)에서 웨이퍼의 계획된 프로세싱(예를 들어, 코팅)이 그 후 통상적으로 일어난다. 챔버는 이러한 목적을 위해 진공 펌프 및 바람직하게는 챔버 압력을 제어하기 위한 진공 제어 밸브(도시되지 않음)에 커플링된다.
프로세싱 후에, 웨이퍼는 핀 리프팅 디바이스(10)에 의해 제거 위치로 다시 상승된다. 제2 로봇 아암으로, 웨이퍼는 제2 이송 밸브를 통해 후속적으로 제거된다. 대안적으로, 프로세스는 단지 하나의 로봇 아암으로 설계될 수 있으며, 여기서 배치 및 제거는 단일 이송 밸브에 의해 수행된다.
지지 핀(15)은 특히 전기적으로 비도전성인, 예를 들어, 세라믹인 재료로 이루어지며, 원통형이다. 지지 핀(15)은 대안적으로 예를 들어, 금속으로 이루어진 도전성일 수 있다.
지지 핀은 커플링(11)에 추가로 클램핑되며, 프로세스 챔버의 로딩 및 언로딩을 수행하기 위해 이러한 클램핑된 상태에서 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 지지 핀(15)의 마모 또는 파손으로 인한 복수의 부품 생산 기간 동안, 핀(15)의 적어도 하나의 교체가 통상적으로 요구될 것이다. 여기에 나타내어진 해결책은 핀(11) 및 선택적으로 디바이스(10)의 쉽고 신속한 유지 보수를 허용한다. 이를 위해, 커플링(11)이 지지 핀(15)과 구동기(12) 사이에 제공되고 특별히 설계된다.
커플링(11)은 컬릿과 협업하는 내부 컬릿 및 외부 로킹(locking) 요소(예를 들어, 커플링 링)를 갖는다. 로킹 요소는 컬릿에 대해 수용 축을 따라 축 방향으로 개방 위치와 폐쇄 위치로 조정 가능하며, 특히 이에 대해 변위 가능하다. 수용 축은 예를 들어, 원통형 또는 원추형이고 컬릿에 의해 형성되는 내부 수집 리셉터클과 커플링(11)의 변위에 의해 형성된다. 도 1a에서, 커플링(11)은 폐쇄된 클램핑된 상태로 도시되어 있으며, 여기서 지지 핀(15)은 커플링(11) 내의 인장된 컬릿에 의해 로킹된다. 로킹은 로킹 요소의 대응하는 축 방향 조정에 의해 다시 생성 및 해제될 수 있다.
따라서, 커플링은 개방 변화 상태(로킹 요소의 개방 위치) 및 폐쇄 작동 상태(로킹 요소의 폐쇄 위치)에서 컬릿과 로킹 요소의 상호 작용에 의해 변위될 수 있다.
로킹 요소의 작동 및 이에 따른 커플링 상태의 변화는 구동 유닛의 목표로 된 제어에 의해 수행될 수 있다.
진공 조정 디바이스(10)의 일부는 프로세스 대기 영역(P)(진공 영역)에 위치되어 있다. 이 영역(P)은 프로세스 챔버의 내부 체적에만 한정되지 않고, 지지 핀(15)의 통로를 통해 챔버 아래 영역으로 확장된다. 또한, 커플링(11)은 프로세스 대기(P)에 배치된다. 이미 상술한 바와 같이, 프로세스 무결성, 프로세스 신뢰성 및 청결성에 대한 요구가 프로세스 대기(P) 내에서 증가된다. 입자의 방지는 우선 순위 기준으로 고려된다. 컬릿 커플링(11)에 의해, 이러한 요건이 충족될 수 있다. 상대적으로 적은 노력과 지지 핀 교체를 위한 입자 생성원의 대응하는 감소로 인해 - 예를 들어, 스크류 접속이 해제되고 구동 유닛에 의해 작동이 수행 가능함 - 통상적인 조정 어셈블리에서 상당한 개선이 컬릿 커플링(11)의 사용으로 달성될 수 있다.
커플링(11)은 대안적으로 (도시되지 않음) 외측 대기 영역(A)에 존재할 수 있으며, 예를 들어, 챔버 벽(예를 들어, 시일링된 핀 피드스루(feedthrough))에 의해 대기 분리가 제공된다.
도 1b는, 커플링(11)이 구동 유닛(12)에 의해 정지부(13)로(화살표 방향으로) 이동되는 진공 조정 디바이스(10)를 나타낸다. 정지부(13)는 커플링(11), 특히 로킹 요소의 작동을 제공한다. 도면은 로킹 요소의 상대 이동 후의 핀(15)의 이미 확립된 로킹을 나타낸다. 따라서, 지지 핀(15)은 커플링(11) 내의 차단 위치에 있으며, 이 상태에서 머시닝 프로세스를 수행하는 데 사용될 수 있다.
도 1c는 개방 상태의 커플링(11) 및 커플링(11)으로부터 해제되거나 커플링(11) 내로 삽입되는 핀(15)을 나타낸다. 커플링(11)을 개방하기 위해, 하위 정지 부(14)와 접촉하게 된다. 커플링(11)의 로킹 요소의 축 방향 이동성은 이 정지 부(14)에 의해 일측에서 제한된다. 로킹 요소는 정지부(14)와 접촉하는 제1 단계에서 이동되고, 후속 단계에서, 내부 컬릿이 동일한 축 방향으로 추가로 오프셋된다. 즉, 컬릿이 적어도 부분적으로 로킹 요소로부터 인출된다. 그 결과, 반경 방향 내측으로 향한 힘이 컬릿 상에서 감소되거나 해소되어, 핀(15)을 로킹시키는데 필요한 힘이 감소되거나 해소된다.
역전이 커플링(11)을 폐쇄하기 위해 발생한다. 특히, 접촉을 만들기 위한 목적으로만(즉, 본질적으로 힘이 없는 방식으로) 로킹 요소가 정지부(13)로 이동되고, 그 후 컬릿이 요소로의 연속적인 축 방향 이동에 의해 밀어지고, 이에 의해 컬릿이 보강되며, 즉, 방사상으로 작용하는 힘이 컬릿 상에서 생성되거나 증가된다. 지지 핀(15)은 커플링(11)으로의 컬릿의 삽입 전에 삽입된다.
도 2a 내지 2c는 상이한 상태의 본 발명에 따른 조정 디바이스의 컬릿 커플링(20)의 실시예를 나타낸다.
도 2a에서, 커플링(20)은 능동 요소(예를 들어, 밸브 플레이트 또는 지지 핀)를 갖는 조립체 없이 개방 변화 상태로 나타내어진다. 참조 부호 26은 능동 요소의 원통형 커플링 섹션의 일부, 즉, 커플링(20)에 수용되어 그 다음 사용을 위해 내부에 로킹되는 요소의 일부를 나타낸다.
여기에서 커플링 링(21)으로 설계된 로킹 요소는 그의 축 방향 연장에 대해 상이한 내부 반경 또는 내측 직경을 갖는다. 제1 단부 영역(22)에서, 내부 반경은 중앙 영역(23)에 비해 더 작다.
컬릿(24)은 그 공간적 연장에 대하여 로킹 요소(21)의 치수에 적응된다. 컬릿(24)은 상부 슬리브 섹션에 여기에 환형으로 배열된 복수의 보강 또는 클램핑 레그(25)를 갖는다. 특히, 컬릿(24)은 슬롯형 슬리브로서 형성된다. 클램핑 레그(25)의 영역에서 컬릿의 외경은 실질적으로 중앙 영역(23)에서 커플링(21)의 내경에 대응하거나(컬릿 상에 힘이 존재하지 않음), 정의된 프리텐션(pretension)을 제공하기 위해 약간 더 크게 설계된다.
클램핑 레그(25)는 각각 중심 축을 향하여 각이 형성되는 단부를 가지며, 여기서 더 작은 내부 직경을 생성한다. 이렇게 감소된(힘이 없음) 내경은 여기서 클램핑 요소(25) 아래의 하부 영역에서 컬릿(24)의 직경에 실질적으로 대응한다.
개방 변화 상태의 커플링(20)의 내경, 즉, 컬릿(24)의 최소 내경 및 원통형 커플링 섹션(26)의 (외부) 직경에 대응하는 공간적 연장이 적용된다. 따라서 커플링 섹션(26)은 상당한 노력 없이 커플링(20) 내로 도입될 수 있다. 컬릿(24)은 수용된 커플링 섹션(26)의 특정의 프리텐셔닝 및 정확한 정렬성을 제공하기 위해 약간 더 작은 내경을 가질 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 커플링 설계는 진공 조정 디바이스의 일부일 수 있다. 적어도 커플링(20)의 축 방향 이동성을 제공하는 구동 유닛의 제어는, 로킹 요소(21)의 정지시 컬릿(24)의 이동이, 클램핑 요소(25)의 축 방향 영역이 단부 영역(22) 및 중앙 영역(23)의 한계 내에서만 조정 가능하도록 발생될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 이는, 컬릿(24)이 커플링 링(21)으로부터 인출되지 않도록 보장할 수 있다.
또한, 도 2b는 개방 위치에 있는 커플링(20)을 나타낸다. 능동 요소의 커플링 섹션(26)은 커플링(20) 내로 삽입되고 그 내부에서 컬릿(24)으로 밀리지만 로킹되지 않는다. 따라서, 커플링 섹션(26)은 예를 들어 그 연장 축선 주위로 회전될 수 있다. 컬릿(24)은 특히 하위 단부에서 내부 경계, 예를 들어, 에지 또는 정지부를 가져, 커플링 섹션(26)이 특정 깊이로 컬릿(24) 내로 삽입될 수 있다. 이는 능동 요소의 위치에 대해 매우 정밀한 재현성을 달성할 수 있게 한다.
도 2c는 폐쇄된 작동 상태의 커플링(20)을 나타낸다. 로킹 요소(21)는 폐쇄 위치에서 컬릿(24)에 대해 이러한 목적으로 오프셋된다. 이 경우의 로킹 요소(21)의 단부 영역(22)은 클램핑 레그(25), 특히 확대된 외부 반경을 갖는 클램핑 레그(25)의 영역과 적어도 부분적으로 그 위치에 대하여 축 방향으로 대응한다. 이러한 상호 작용은 내부 컬릿 리셉터클의 방향으로 향한 클램핑 레그(25)에 대한 클램핑 력을 초래한다.
클램핑 력은 커플링 섹션(26)이 로킹되도록, 즉 커플링 섹션(26)에 인가되는 비교적 큰 인장력을 견딜 수 있도록 커플링 섹션(26)에 클램핑 레그(25)의 보강 또는 클램핑을 생성한다.
폐쇄 위치(도 2c 이후의 도 2b)에 도달하기 위해, 로킹 요소(21)는 특히 상위 위치 정지부로 이동되고, 삽입된 커플링 섹션(26)과 함께 컬릿(24)이 로킹 요소(21) 내로 가압된다.
개방 위치(도 2a 이후의 도 2c)에 도달하기 위해, 로킹 요소(21)는 특히 하부 위치 정지부로 이동되고, 삽입된 커플링 섹션(26)과 함께 컬릿(24)이 그 후 정의된 거리를 넘어 로킹 요소(21)로부터 인출된다.
도 3a 및 3b는 진공 밸브(30)로서 설계된, 본 발명에 따른 진공 조정 디바이스의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸다. 예에서, 밸브(30)는 소위 모노(mono) 밸브로서 설계되고, 밸브-개방 위치(도 1a)와 밸브-폐쇄 위치(도 1b)에서 단면으로 나타내어진다.
선형 운동에 의해 유로를 기밀하게 폐쇄하기 위한 밸브(30)는 유로에 대한 개구(32)를 갖는 밸브 하우징(31)을 가지며, 여기서 개구(32)는 유로를 따라 기하학적인 개구 축(H)을 갖는다. 개구(32)는 도면에서 밸브(30) 또는 분리 벽(도시되지 않음)의 좌측에 있는 제1 가스 영역(L)을 그 우측의 제2 가스 영역(R)에 접속시킨다. 이러한 분리 벽은 예를 들어, 진공 챔버의 챔버 벽에 의해 형성된다.
폐쇄 요소(34)(밸브 플레이트)는 능동 요소를 형성하고, 개구(32)를 해제하는 개방 위치로부터 개구(32)를 통해 폐쇄 방향으로 선형으로 밀려지는 폐쇄 위치로(도 3b), 그리고 예시적인 밸브 로드에서, 이동 가능한 조정 요소(35)를 갖는 구동 유닛(37)에 의해 개방 방향으로 반대로 역행하는, 폐쇄 요소 평면에서 개구 축(H)에 횡방향으로 연장되는 기하학적인 조정 축(V)을 따라 선형으로 변위 가능하다.
예를 들어, (굴곡된) 제1 시일링 면(33)은 밸브 하우징(31)의 개구(32)를 제1 평면(33a)의 제1 섹션을 따라 그리고 제2 평면(33b)의 제2 섹션을 따라 둘러싼 다. 제1 평면과 제2 평면은 이격되어 서로 평행하게 연장되고 폐쇄 요소 평면에 평행하다. 따라서, 제1 섹션(33a)과 대향하는 제2 섹션(33b)은 그에 따라 조정 축(V)을 가로지르고 개구 축(H)의 방향으로 서로 기하학적으로 오프셋된다. 개구(32)는 조정 축(V)을 따라 연장되는 영역에서 2개의 대향 섹션(33a, 33b) 사이에 배치된다.
폐쇄 요소(34)는 제1 및 제2 섹션(33a, 33b)에 대응하는 섹션들을 따라 연장되는 제1 시일링 면(33)에 대응하는 제2 시일링 면(36)을 갖는다.
나타낸 예에서, 시일을 형성하는 시일링 재료는 밸브 시트의 제1 시일링 면(33) 상에 제공된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 시일은 밸브 클로져의 제2 시일링 면(36) 상에 배치될 수 있다.
시일은 예를 들어, 가황(vulcanization)에 의해 중합체로서 밸브 시트 상에 가황될 수 있다. 대안적으로, 시일은 예를 들어, 밸브 시트의 홈에 O-링으로서 설계될 수 있다. 또한, 시일링 재료가 밸브 시트에 접착되어 시일을 구현할 수도 있다. 이러한 시일은 물론 예에서 설명된 밸브(30)에 한정되지 않고, 다른 설명된 밸브 실시예에도 적용 가능하다.
모노 밸브, 즉 단일 선형 이동에 의해 폐쇄 가능한 진공 밸브는 예를 들어, 비교적 복잡한 구조로 구동을 필요로 하는 2개의 이동에 의해 폐쇄 가능한 이송 밸브와 비교할 때, 비교적 단순한 폐쇄 메커니즘의 이점을 갖는다. 폐쇄 요소는 또한 일체형으로 형성될 수 있기 때문에, 높은 가속력에 노출될 수 있어, 이 밸브는 또한 신속하고 긴급한 폐쇄에도 사용될 수 있다. 폐쇄 및 시일링은 단일 선형 이동에 의해 수행될 수 있어, 밸브(1)의 매우 신속한 폐쇄 및 개방이 가능하다.
특히, 모노 밸브의 이점은, 예를 들어, 폐쇄 도중에 그 진행에 기인한 시일의 길이 방향 연장에 대한 횡방향의 임의의 횡방향 하중을 시일이 받지 않는다는 것이다. 한편, 개구 축(H)에 대한 그 횡방향 연장으로 인해, 폐쇄 요소(34), 그 구동부 및 그 저장부의 견고한 구성을 필요로 하는 특히 큰 차압(differential pressure)으로, 시일은 개방 축(H)을 따라 폐쇄 요소(34)에 작용하는 힘을 거의 흡수할 수 없다.
도 3a 및 3b에 나타낸 진공 밸브(30)는 본 발명에 따라 컬릿(44) 및 컬릿(44)에 대해 축 방향으로 이동 가능한 클램핑 요소(41)(로킹 요소)를 갖는 커플링(40)을 포함한다. 클램핑 요소(41)는 (컬릿에 대하여) 축 방향의 상대 위치를 변경시킴으로써 커플링(40)을 개방 변화 상태 및 폐쇄 작동 상태로 변위시킬 수 있다. 도 3a에서, 개방 변화 상태가 나타내어진다.
커플링(40)은, 이 경우 클램핑 요소(41)가 밸브 로드(35)에 커플링되어 가이드될 수 있도록 설계된다. 컬릿(44)은 수동적으로 이동되며, 즉 컬릿(44)이 정지 부에 접하고 클램핑 요소(41)가 접촉점을 넘어서 추가로 이동되어, 컬릿(44)이 클램핑 요소(41)에 대해 이동 가능하다. 이를 위해, 예를 들어, 튜브로 설계된 로드(35)에 형성되는 내부 정지부(46)가 제공된다. 대안적으로, 정지부(46)는 또한 축 방향으로 능동적으로 이동될 수 있어, 컬릿(44)의 변위를 유발할 수 있다.
따라서, 컬릿(44)은 정지부(44)에 의해 지지되고, 클램핑 요소(41)는 컬릿(44) 위로 당겨진다. 결과적으로, 커플링(40)이 개방되고 밸브 클로져(34) 및 그 커플링 핀(38)이 제거될 수 있다.
새로운 밸브 클로져(34)의 삽입을 위해, 핀(38)이 개방 컬릿(44) 내로 삽입되고 밸브 클로져(34)가 특히 정렬된다. 커플링(40) 내의 밸브 클로져(34)를 고정 또는 로킹하기 위해, 밸브 로드(35)가 수직 축(V)을 따라 삽입된 클로져(34)와 함께 위로, 즉 밸브-폐쇄 위치로 이동된다. 로드(35)의 변위는 접촉점(밸브 클로져(34)와 시일링 면(33)의 시일 간의 접촉)을 넘어서 발생하여, 클램핑 요소(41)가 이동-제한 컬릿(44) 위로 밀어지고, 커플링(40)이 폐쇄 동작 상태에 놓인다.
이러한 변하는 디바이스로, 밸브 플레이트(34)는 적은 노력과 간단한 수단으로 프로세스 가스 영역 내에서 교체될 수 있다. 밸브 로드(35)로부터의 밸브 플레이트(34)의 기계적 이완 및 그에 대한 커플링은 커플링(40)의 수직 축 위치의 목표화된 조정에 의해 적절하게 발생할 수 있다. 시스템에서의 다른 기계적 개입(예를 들어, 나사의 풀림 및 조임)이 그에 따라 회피될 수 있다. 따라서, 원하지 않는 입자 형성의 위험이 감소된다. 바람직하게는, 구동 유닛(37)에 대한 특정 구동 시퀀스가 이 목적으로 제공된다.
본 발명에 도시되거나 포함되는 커플링 실시예는 이에 따라 종래 기술의 다른 유형의 진공 밸브에 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 바람직하게는, 마모 경향이 있는 밸브 클로져의 교체 및/또는 유지 보수를 위한 구성이 적절할 수 있다. 진공 프로세싱 프로세스에서 다른 이동 가능 구성 요소에 대해 대안적으로 또는 부가적으로 구동에 의해 해제될 수 있는 그러한 저-입자 컬릿 커플링의 대응하는 구성을 생각할 수 있다. 이러한 실시예는 또한 본 발명에 포함된다.
도시된 도면은 단지 가능한 실시예를 개략적으로 나타내는 것으로 이해된다. 본 발명에 따른 다양한 접근법은 또한 서로 결합될 수 있을 뿐만 아니라 진공 디바이스, 특히 종래 기술의 기판 프로세싱 또는 진공 밸브와 함께 결합될 수 있다.

Claims (15)

  1. 프로세스 대기 영역(P), 특히 진공 영역에서 이동 가능한 능동 요소(15, 34)에 대한 진공 조정 디바이스(10, 30)로서,
    ● 상기 능동 요소(15, 34)를 커플링하기 위해 설계된 커플링(11, 20, 40),
    ● 상기 커플링(11, 20, 40)이 이하의 위치로부터 전후로 조정 가능하도록 상기 커플링(11, 20, 40)과 협업하는 방식으로 설계된 구동 유닛(12, 37), 및
    ◆ 상기 능동 요소(15, 34)가 그 의도된 효과와 관련하여 실질적으로 효과가 없는 상태로 커플링된 상태에 존재하는 정상 위치,
    ◆ 상기 능동 요소(15, 34)가 그 의도된 효과를 제공하는 능동 위치,
    ● 외부 대기 영역(A)으로부터 상기 프로세스 대기 영역(P)을 분리하기 위한 분리 디바이스를 포함하고, 상기 구동 유닛(12, 37)은 상기 외부 대기 영역(A)에 적어도 부분적으로 할당되고, 상기 커플링(11, 20, 40)은 특히 상기 프로세스 대기 영역(P)에 할당되고,
    상기 커플링(11, 20, 40)은 컬릿(collet)(24, 44) 및 상기 컬릿(24, 44)과 협업하는 로킹 요소(21, 41)를 포함하고,
    ● 상기 커플링(11, 20, 40)은 상기 능동 요소(15, 34)를 수용하기 위한 수용 축(Z)을 규정하고,
    ● 상기 컬릿(24, 44) 및 상기 로킹 요소(21,41)는 상기 로킹 요소(21, 41)가 조정 가능하고, 특히 상기 컬릿(24, 44)에 대한 개방 위치로, 그리고 폐쇄 위치로 변위 가능한 상대적인 위치 변화에 대해, 축 방향으로 배열되거나 상기 수용 축(Z)에 평행하게 배열되고,
    ● 상기 커플링(11, 20, 40)은 상기 컬릿(24, 44)과 상기 로킹 요소(21, 41)의 상호 작용에 의한 상기 개방 위치에서의 개방 변화 상태 및 상기 폐쇄 위치에서의 상기 로킹 요소(21, 41)와의 폐쇄 작동 상태를 제공하는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공 조정 디바이스(10, 30)는 상기 로킹 요소(21, 22)에 대한 상기 개방 위치와 상기 폐쇄 위치 간의 변화가 상기 구동 유닛과 그에 따른 상기 컬릿(24, 44) 또는 상기 로킹 요소(21, 41)에 대한 기존의 축 방향 이동 한계에 의한 상기 커플링(11, 20, 40)의 축 방향 조정에 의해 가능하도록 형성 및 구성되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 정지 요소(13, 14, 34, 46)가 제공되고, 적어도 하나의 상기 정지 요소(13, 14, 34, 46)는 로킹 요소(21, 41) 또는 컬릿(24, 44)과 상호 작용하도록 배치 및 형성되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정지 요소(13, 14, 34, 46)는,
    ● 상기 진공 조정 디바이스(10, 30)의 하우징(31), 상기 진공 조정 디바이스(10, 30)와 협업하는 프로세스 챔버(16) 또는 상기 능동 요소(15, 34) 상에 배치되거나,
    ● 상기 하우징(31), 상기 프로세스 챔버 또는 상기 능동 요소(15, 34)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 구동 유닛(12, 37)은, 상기 로킹 요소(21, 41)가 상기 구동 유닛(12, 37)에 의해 생성된 상기 커플링(11, 20, 40)의 이동에 의한 상기 적어도 하나의 정지 요소(13, 14, 34, 46)와의 협업에 의한 상기 개방 위치 및/또는 상기 폐쇄 위치로 변위 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    ● 상기 구동 유닛(12, 37)은 특정 총 이동 범위에 대해 상기 수용 축(Z)을 따라 또는 평행하게 상기 커플링(11, 20, 40)의 선형 축 방향 이동을 위해 설계되고,
    ● 상기 적어도 하나의 정지 요소(13, 14, 34, 46)는 상기 커플링(11, 20, 40)의 이동의 일부로서 상기 로킹 요소(21, 41)를 조정하기 위한 전체 이동 범위에 배치되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  7. 제6항에 있어서,
    ● 상기 총 이동 범위는 상기 커플링(11, 20, 40), 특히 상기 컬릿(24, 44)에 대한 제1 단부 위치 및 제2 단부 위치에 의해 제한되고,
    ● 상기 개방 변화 상태가 상기 제1 단부 위치에서 존재하고,
    ● 상기 폐쇄 작동 상태가 상기 제2 단부 위치에서 존재하고,
    특히,
    ● 상기 개방 변화 상태는 상기 커플링(11, 20, 40) 및 상기 컬릿(24, 44)을 상기 제1 단부 위치로 조정함으로써 제공될 수 있고,
    ● 상기 폐쇄 작동 상태는 상기 커플링(11, 20, 40) 및 상기 컬릿(24, 44)을 상기 제2 단부 위치로 조정함으로써 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 총 이동 범위에 대해, 제1 작용 구역 및 제2 작용 구역이 규정되고,
    ● 상기 제1 단부 위치는 상기 제1 작용 구역을 제한하고, 상기 컬릿(24, 44)이 실질적으로 반경 방향으로 힘이 없이 존재하도록 상기 로킹 요소(21, 41)가 상기 제1 작용 구역에서 조정 가능하고,
    ● 상기 제2 단부 위치는 상기 제2 작용 구역을 제한하고, 상기 컬릿(24, 44)이 반경 방향 힘에 의해 작용되도록 상기 로킹 요소(21, 41)가 상기 제2 작용 구역에서 조정 가능한 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 커플링(11, 20, 40)의 상기 정상 위치 및 상기 능동 위치는 상기 제1 작용 구역 및/또는 상기 제2 작용 구역 내에서 적어도 부분적으로 상기 총 이동 범위에 대해 제공되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    ● 상기 컬릿(24, 44)은 상기 수용 축(Z)을 규정하는, 특히 원통형 또는 원뿔형의 내부 컬릿 리셉터클(receptacle)을 갖고,
    ● 상기 컬릿(24, 44)은 상기 수용 축(Z)을 따라 다양한 외경을 갖는 방사형 슬롯 슬리브(slotted sleeve)로서 설계되고,
    ● 상기 로킹 요소(21, 41)의 내경은 상기 컬릿(24, 44)의 최대 외경보다 작고,
    ● 상기 컬릿(24,44)과 상기 로킹 요소(21,41)는,
    ◆ 상기 컬릿(24, 44)의 외경이 상기 로킹 요소(21, 41)의 내경과 협업하며,
    ◆ 상기 수용 축(Z)을 따라 상기 로킹 요소(21, 41)를 조정하여, 상기 컬릿(24, 44)의 내부로 반경 방향으로 향하는 상기 컬릿(24, 44) 상에 힘이 발생될 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    ● 상기 분리 디바이스는 상기 구동 유닛(12, 37)의 하우징 또는 벨로우즈에 의해 형성되고,
    및/또는
    ● 상기 구동 유닛(12, 37)은 공압식 구동 실린더로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 능동 요소(15, 34)는 지지 핀(15) 또는 밸브 클로져(closure)(34)로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 조정 디바이스(10, 30)는 상기 구동 유닛(12, 37)을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은 그 실행시에, 상기 커플링(11, 20, 40)의 축 방향 위치가 가변되어 상기 개방 변화 상태 또는 상기 폐쇄 작동 상태를 제공하는 방식으로 구성된 유지 보수 기능을 갖는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 조정 디바이스(10, 30)는 진공 프로세싱 챔버에 의해 제공되는 프로세스 대기 영역(P)에서 프로세싱될 기판, 특히 웨이퍼의 이동 및 위치 결정을 위해 핀 리프팅 디바이스(10)로서, 특히 핀 리프터(pin lifter)로서 형성되고, 특히 복수의 커플링 중 제1 커플링으로서의 상기 커플링(11)을 포함하고,
    ● 상기 구동 유닛(12)은 상기 제1 커플링(11)의 적어도 선형 이동성을 제공하고,
    ● 상기 능동 위치는 상기 핀 리프팅 디바이스에 상기 기판을 장착하기 위한 장착 위치에 의해 형성되고,
    ● 상기 커플링(11)은 상기 기판을 접촉 및 지지하고 상기 능동 요소를 형성하도록 설계된 지지 핀(15)을 수용하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 조정 디바이스(10, 30)는 부피 또는 질량 흐름을 조절하고/하거나 흐름 경로의 기밀식 차단을 위한 진공 밸브(30), 특히 진공 슬라이드 밸브, 펜듈럼(pendulum) 밸브 또는 모노(mono) 밸브로서 형성되고, 상기 진공 밸브(30)는,
    ● 개방 축(H)을 규정하는 밸브 개구(32) 및 상기 밸브 개구(32)를 둘러싸는 제1 시일링 면(33)을 갖는 밸브 시트,
    ● 상기 제1 시일링 면(33)에 대응하는 제2 시일링 면(36)을 갖는, 부피 또는 질량 흐름을 조절하기 위해 및/또는 흐름 경로를 차단하기 위해 상기 능동 요소(15, 34), 특히 밸브 플레이트를 형성하는 밸브 클로져(34)를 갖고,
    ● 상기 밸브 클로져(34)는, 상기 밸브 클로져(34)가,
    ◆ 상기 진공 밸브(30)의 상기 밸브 클로져와 상기 밸브 시트가 접촉 없이 서로에 대해 존재하는 정상 위치로서의 개방 위치로부터,
    ◆ 상기 제1 시일링 면(33)과 상기 제2 시일링 면(36) 사이의 시일링 접촉이 개재된 시일을 통해 제공되고, 상기 밸브 개구(32)가 그에 따라 기밀식으로 시일링되는 능동 위치로서의 폐쇄 위치로, 그리고 다시 반대로
    조정 가능하도록 상기 커플링(40)에 의해 상기 구동 유닛(37)에 커플링되고,
    ● 상기 커플링(40)은 상기 밸브 클로져(34)를 수용하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(10, 30).
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