KR20220082829A - 압력 측정 기능을 갖는 진공 범위에 대한 조정 디바이스 - Google Patents

압력 측정 기능을 갖는 진공 범위에 대한 조정 디바이스 Download PDF

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프란티세크 발론
마이클 지카
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배트 홀딩 아게
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Abstract

프로세스 분위기 영역(P)에서 이동할 수 있고 클러치(18) 및 구동 유닛을 갖는 능동 요소(19)에 대한 진공 조정 디바이스(10)로서, 구동 유닛은 전기 모터(12)를 갖고 클러치(18, 38)가 정상 위치로부터 능동 위치로 그리고 반대로 조정될 수 있는 방삭으로 클러치(18)와 상호 작용한다. 디바이스는 프로세스 분위기를 제공하는 프로세스 용적에 진공 조정 디바이스(10)를 연결하기 위한 기계적인 인터페이스, 외부 분위기 영역(A)으로부터 프로세스 분위기를 분리하기 위한 동적 분리 디바이스(15) 및 적어도 전기적으로 구동 유닛에 연결되고 전기 모터(12)를 제어하도록 설계된 제어 및 프로세싱 유닛을 갖는다. 제어 및 프로세싱 유닛은 엔진 동작 파라미터의 크기에 기초하여 엔진 상태 정보를 도출하도록 설계되고, 부하 차이가 엔진 상태 정보와 알려진 엔진 설정점 상태의 비교에 의해 도출되고 외부 분위기 영역(A)과 프로세스 분위기 영역(P) 사이의 압력 차이가 부하 차이에 기초하여 도출되는 방식으로 구성된 압력-결정 기능을 갖는다.

Description

압력 측정 기능을 갖는 진공 범위에 대한 조정 디바이스
본 발명은 프로세스 분위기에서 커플링에 의해 구동 유닛에 커플링될 수 있는 능동 요소(active element)를 이동 및 위치 결정하기 위한 진공 조정 디바이스(vacuum adjustment device)에 관한 것이다.
진공 적용을 위해 설계된 이러한 조정 디바이스는 예를 들어, 진공 챔버에서 프로세싱될 기판을 위치 결정하는 데 사용된다. 기판은 통상적으로 로봇에 의해 프로세스 용적(process volume)으로 도입되며, 여기서 기판은 챔버의 특정 증착 지점에 배치되어야 하고 프로세싱 후에 이러한 지점에서 다시 리프팅되어야 한다. 프로세스 챔버에서 이러한 위치 결정 및 이동은 핀 리프터(pin lifter)라고도 칭하는 소위 핀 리프팅 시스템이라고 하는 특정 조정 디바이스에 의해 실현된다.
핀 리프팅 시스템은 특히 IC, 반도체, 평판 또는 기판 생산의 진공 챔버 시스템에 사용되며, 이는 가능하면 오염 입자가 없는 보호 분위기에서 이루어져야 한다.
이러한 진공 챔버 시스템은 특히 프로세싱 또는 생산될 반도체 요소 또는 기판을 수용하기 위해 제공되고 반도체 요소 또는 다른 기판이 진공 챔버의 내부로 및/또는 외부로 안내될 수 있는 적어도 하나 또는 2개의 진공 챔버 개구를 갖는 적어도 하나의 진공 가능한 진공 챔버를 포함한다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판에 대한 생산 라인에서, 고감도 반도체 또는 액정 요소는 프로세스 진공 챔버 내에 위치된 부품이 각각 하나의 프로세싱 디바이스에 의해 프로세싱되는 여러 프로세스 진공 챔버를 순차적으로 통과한다.
이러한 프로세스 챔버는 그 단면이 기판 및 로봇에 적응되고 이를 통해 기판이 진공 챔버로 도입될 수 있고 필요한 경우 의도된 프로세싱 후에 제거될 수 있는 이송 밸브와 같은 추가적인 조정 디바이스를 종종 갖는다. 대안적으로, 프로세싱된 기판을 챔버 외부로 가져오는 추가의 조정 디바이스(이송 밸브)가 제공될 수 있다.
기판, 예를 들어, 웨이퍼는 예를 들어, 적절하게 설계되고 제어되는 로봇 아암에 의해 안내되며, 로봇 아암은 이송 밸브에 의해 제공되는 프로세스 챔버의 개구를 통해 이동될 수 있다. 그 후, 프로세스 챔버는 로봇 아암으로 기판을 리프팅하거나 그립핑(gripping)하고, 기판을 프로세스 챔버로 가져오고 정의된 방식으로 기판을 증착함으로써 로딩된다. 프로세스 챔버는 대응하는 방식으로 비워질 수 있다.
기판을 배치하고 챔버에서 기판을 정확하게 위치 결정하기 위해, 기판의 상대적으로 높은 정확도와 이동성이 보장되어야 한다. 이를 위해, 기판에 대한 복수의 지지점을 제공하여 (기판 자체의 중량으로 인한) 전체 기판에 걸친 부하 분배를 제공할 수 있는 핀 리프팅 시스템이 사용된다.
기판은 로봇에 의해 리프팅 시스템의 확장된 리프팅 핀 상에 배치되고 핀을 하강시킴으로써 기판이 캐리어, 예를 들어, 포텐셜 플레이트(척(chuck)) 상에 배치된다. 이를 위해, 통상적으로 기판을 운반하는 로봇 아암이 챔버 외부로 이동된다. 핀은 기판이 증착된 후 더 낮아질 수 있으며 그 후 기판으로부터 분리되며, 즉, 핀과 기판 사이에 접촉이 없다. 로봇 아암을 제거하고 챔버를 닫은 후 (그리고 프로세스 가스를 도입하거나 배기한 후) 프로세싱 단계가 수행된다.
기판에 대한 낮은 힘 효과는 특히 프로세스 단계가 챔버에서 수행된 후 그리고 기판의 후속적인 리프팅 동안에 매우 중요하다. 기판은 통상적으로 캐리어와 접촉하게 되는 비교적 평활한 표면을 가지며 증착 프로세스 동안 캐리어 상에 놓인다. 캐리어에서 기판을 분리하려고 할 때, 기판과 캐리어 사이에 작용하는 음압은 예를 들어, 에어 포켓에 의해 야기되는 일종의 고착(sticking)을 유발할 수 있다. 기판이 캐리어에서 너무 빨리 밀려나면, 적어도 특정 접촉 지점이 아닌 지점에서 접착력이 극복되거나 해소될 수 없기 때문에 기판이 파손될 수 있다. 또한, 리프팅 핀과 기판 사이의 접촉이 확립되더라도 기판에 대한 결과적인 범핑(bumping)은 원하지 않는 응력(또는 파손)으로 이어질 수 있다. 따라서, 기판에 대한 대응하는 힘의 인가는 챔버 내에서 기판 처리에 있어 중요한 요소이다.
동시에 프로세싱될 기판이 가능한 한 부드럽고 조심스럽게 처리되고 프로세싱 시간이 가능한 한 짧도록 보장하는 것이 목적이다. 이는 기판이 가능한 빨리 챔버에서 정의된 상태 - 로딩 및 언로딩 위치 및 프로세싱 위치 - 로 올 수 있음을 의미한다.
예를 들어, 반도체 웨이퍼의 프로세싱 중에 원하지 않는 충격을 피하기 위해, US 6,481,723 B1호는 핀 리프터에서 하드 모션 스톱(hard motion stop) 대신에 특수 스톱 디바이스의 사용을 제안한다. 가능한 단단한 플라스틱 스톱은 여기에서 부드러분 스톱 부품과 단단한 스톱의 조합으로 대체되어야 하며, 여기서 부드러운 스톱 부품과의 접촉은 우선 이동의 제한을 위해 확립된 다음 단단한 스톱이 부드러운 스톱 부품과 접촉하게 되어, 그에 따라 댐핑된다.
US 6,646,857 B2호는 검출된 발생력에 의한 리프팅 이동의 조절을 제안한다. 리프팅 핀은 수신된 힘 신호에 따라 이동될 수 있으므로, 리프팅 핀의 리프팅 힘은 항상 조절되고 제어된 방식으로 웨이퍼 상에 작용한다.
진공 조건 하 그리고 인가된 포텐셜을 갖는 작업 프로세스의 추가의 양태는 간섭의 전기 및/또는 자기원의 가능한 영향이다. 이러한 맥락에서, 특히 핀 리프팅 시스템을 설계할 때 기계 가공 프로세스에 대한 가능한 영향이 고려되어야 한다. 예를 들어, US 2005/0092438 A1호는 리프팅 핀이 비전도성 재료에 의해 제어 플레이트로부터 전기적으로 분리될 수 있는 리프팅 디바이스를 제안한다.
당연히, 진공 조정 디바이스로 이동되는 구성 요소의 부품은 프로세스 용적에 존재하므로 기계 가공 프로세스의 영향에도 노출된다. 결과적으로, 이러한 부품은 증가된 마모를 경험할 수 있으며, 통상적으로 정기적인 또는 주문형 유지 보수를 필요로 하거나, 정기적으로 또는 필요에 따라 교체되어야 한다.
핀 리프팅 디바이스로서 설계된 진공 조정 디바이스의 경우, 특히 리프팅 핀은 이러한 마모 영향에 노출되므로 그에 따라 교체되어야 한다.
진공 밸브로서 설계된 진공 조정 디바이스의 경우, 밸브 마개(밸브 디스크)는 특히 프로세스-관련 마모에 의해 영향을 받는다. 따라서, 이러한 마개는 또한 이러한 특별한 유지 보수 요건에 해당된다.
일반적으로, 부피 또는 질량 유량을 조절하기 위한 진공 밸브 및/또는 밸브 하우징에 형성된 개구를 통해 이어지는 흐름 경로의 본질적으로 기밀 폐쇄를 위한 진공 밸브는 다양한 실시예에서 종래 기술로부터 알려져 있으며 특히 IC, 반도체 또는 기판 생산 부문의 진공 챔버 시스템에서 위에서 언급한 바와 같이 사용되며, 이는 가능하면 오염 입자가 없는 상태에서 보호 분위기에서 이루어져야 한다. 프로세스 진공 챔버 내의 기계 가공 프로세스 동안 그리고 챔버에서 챔버로 운송하는 동안 모두에서, 고감도 반도체 요소 또는 기판은 항상 보호된 대기, 특히 진공 환경에 있어야 한다.
이를 위해, 주변 밸브는 한편으로는 가스 공급 또는 배기를 열고 닫는 데 사용되며 다른 한편으로는 이송 밸브는 부품의 삽입 및 제거를 위한 진공 챔버의 이송 개구를 열고 닫는 데 사용된다.
반도체 부품이 통과하는 진공 밸브는 설명된 적용 분야 및 관련 치수로 인해 진공 이송 밸브라고 칭하며, 주로 직사각형 개구 단면으로 인해 직사각형 밸브라고도 칭하며 슬라이드 밸브, 직사각형 슬라이드 밸브 또는 그 일반적인 동작 모드로 인해 이송 슬라이드 밸브라고도 칭한다.
주변 밸브는 특히 진공 챔버와 진공 펌프 또는 다른 진공 챔버 사이의 가스 흐름을 제어하거나 조절하는 데 사용된다. 주변 밸브는 예를 들어, 프로세스 진공 챔버 또는 이송 챔버와 진공 펌프, 분위기 또는 다른 프로세스 진공 챔버 사이의 파이프 시스템 내에 위치된다. 펌프 밸브라고도 알려진 이러한 밸브의 개구 단면은 일반적으로 진공 이송 밸브의 단면보다 작다. 주변 밸브는 적용 영역에 따라 개구를 완전히 열고 닫는 데 사용될 뿐만 아니라 완전히 열린 위치와 기밀 폐쇄 위치 사이의 개구 단면을 지속적으로 조정하여 유량을 제어하거나 조절하는 데에도 사용되므로, 조절 밸브로도 알려져 있다. 가스 흐름을 제어하거나 조절하기 위한 가능한 주변 밸브는 펜듈럼(pendulum) 밸브이다.
예를 들어, US 6,089,537(Olmsted)호로부터 알려진 바와 같이, 통상적인 펜듈럼 밸브에서, 제1 단계에서 일반적으로 원형 밸브 디스크는 개구를 해제하는 위치로부터 개구를 덮는 중간 위치까지 일반적으로 또한 원형의 개구를 통해 회전 가능하게 피벗된다. 슬라이드 밸브의 경우, US 6,416,037(Geiser)호 또는 US 6,056,266(Blecha)호에 설명된 바와 같이, 밸브 디스크는 개구와 같이 일반적으로 직사각형 형상이며 이러한 제1 단계에서 개구를 해제하는 위치에서 개구를 덮는 중간 위치까지 선형으로 밀어진다. 이러한 중간 위치에서, 펜듈럼 또는 슬라이드 밸브의 밸브 디스크는 개구를 둘러싸는 밸브 시트와 이격된 대향 위치에 있다. 제2 단계에서, 밸브 디스크와 밸브 시트 사이의 거리가 감소되어 밸브 디스크와 밸브 시트가 서로에 대해 균일하게 가압되고 개구는 본질적으로 기밀하게 시일링(sealing)된다. 이러한 제2 이동은 바람직하게는 본질적으로 밸브 시트에 수직인 방향으로 일어난다. 시일링은 예를 들어, 개구를 둘러싸는 밸브 시트 상에 가압되는 밸브 디스크의 마개측 상에 배열된 시일링 링에 의해, 또는 밸브 디스크의 마개측이 가압되는 밸브 시트 상의 시일링 링에 의해 달성될 수 있다. 2개의 단계로 일어나는 폐쇄 프로세스는 밸브 디스크와 밸브 시트 사이의 시일링 링이 시일링 링을 파괴할 수 있는 어떠한 전단력도 거의 받지 않게 하는데, 이는 제2 단계에서 밸브 디스크의 이동이 본질적으로 밸브 시트에 수직인 직선으로 발생하기 때문이다.
위에서 언급한 진공 조정 디바이스, 즉, 특히 핀 리프팅 시스템 및 진공 밸브의 전체적 관점에서, 이는 각각 진공 용적, 즉, 프로세스 챔버에 연결된다는 공통점을 갖는다. 프로세스 용적 내에서 정의된 기계 가공 프로세스를 수행하기 위해, 사전 결정된 프로세스 분위기, 특히 특정 내부 압력이 통상적으로 설정된다. 예를 들어, 사용된 프로세스 가스와 함께 이러한 정밀하게 조정된 내부 압력은 프로세싱 프로그램의 일부이며, 따라서 보장될 프로세스 품질 보증과 관련된 중요한 파라미터이다. 즉, 내부 압력 설정의 신뢰성은 기계 가공 프로세스의 신뢰성에 대응하는 영향을 미친다.
프로세스 분위기를 결정하고 모니터링하기 위해, 프로세스 용적에 배열되거나 이에 연결된 압력 센서가 통상적으로 사용된다. 하나 이상의 이러한 압력 센서의 제공은 동시에 진공 시스템의 구성, 특히 기밀성 및 포텐셜 차이 회피에 관한 추가 지출을 의미한다. 또한, 이러한 센서는 시스템의 추가 오류 원인이며, 즉, 이러한 센서 중 하나가 고장나면, 프로세스가 완전히 중단될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 위에 언급된 단점을 피하기 위한 해결책을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 위의 단점을 피하는 데 도움이 되는 개선된 진공 조정 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명은 또한 신뢰할 수 있는 프로세스 실행을 위해 각각 개선된 진공 조정 디바이스를 제공하는 목적에 기초한다.
이러한 목적은 독립항의 특징적인 피처의 실현에 의해 해결된다. 대안적이거나 유리한 방식으로 본 발명을 추가로 발전시키는 피처는 종속항으로부터 취해질 수 있다.
본 발명은 구조적 설계 및 특히 진공 조정 디바이스의 동적 거동에 대한 정확한 지식으로 이러한 디바이스가 추가 기능에 의해 확장될 수 있고, 이는 결국 기계 가공 프로세스에 관한 더 많은 정보를 액세스 가능하게 한다는 인식에 기초한다. 따라서, 정보를 생성하기 위한 추가의 구성 요소에 대한 필요 없이도 진공 프로세스에 대한 추가 정보가 제공될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 범위 내에서, 조정 디바이스의 모터는 특정 제어 커맨드에 의해 동작되고 모터 상태에 기초한 전류 피드백이 수신되어 추가로 프로세싱되며, 즉, 동작 중에 모터의 실제 상태(예를 들어, 전체 모터 부하)가 기록된다. 실제 상태 외에, 대응하는 타겟 상태(예를 들어, 모터 시스템 부하)가 모터에 대해 알려져 있다. 타겟 상태는 예를 들어, 모터에 부하가 걸리는 조건(예를 들어, 온도, 압력, 습도, 누적 모터 시간, 전체 동작 시간 등)에서 극복할 것으로 예상될 수 있는 것을 나타낸다.
실제 상태와 타겟 상태의 비교로부터, 추가 정보를 얻을 수 있으며, 이는 지배적인 동작 조건의 표시를 허용한다. 특히, 이러한 방식으로 결정될 수 있는 부하 또는 힘의 차이로부터 차압(differential pressure)이 도출될 수 있다.
따라서, 본 발명은 프로세스 분위기, 특히 진공 영역에서 이동 가능한 능동 요소에 대한 진공 조정 디바이스에 관한 것이다. 진공 조정 디바이스는 능동 요소를 커플링하도록 설계된 커플링 및 전기 모터를 포함하는 구동 유닛을 가지며, 구동 유닛은 정상 위치로부터 능동 위치로 그리고 반대로 전기 모터에 의해 커플링이 조정될 수 있는 방식으로 설계되고 커플링과 협력한다.
정상 위치에서, 능동 요소는 커플링된 상태(즉, 능동 요소가 커플링에 연결됨)에서 그 의도된 효과와 관련하여 본질적으로 효과가 없는 상태에 있다. 능동 위치에서, 커플링된 상태의 능동 요소는 그 의도된 효과를 제공한다(예를 들어, 기판을 운반하거나 밸브 개구를 폐쇄).
진공 조정 디바이스는 또한 진공 조정 디바이스를 프로세스 분위기를 제공하는 프로세스 용적에 연결하기 위한 기계적 인터페이스, 외부 분위기 영역으로부터 프로세스 분위기를 분리함으로써 프로세스 분위기 영역(process atmosphere region)을 정의하기 위한 동적 분리 디바이스로서, 구동 유닛은 외부 분위기 영역에 적어도 부분적으로 할당되고(assigned), 커플링은 프로세스 분위기 영역에 할당되는, 동적 분리 디바이스 및 구동 유닛에 적어도 전기적으로 연결되고 전기 모터를 제어하도록 설계된 제어 및 프로세싱 유닛을 갖는다.
특히, 동적 분리 디바이스는 커플링이 조정될 때 그에 따라 분리 디바이스가 부분적으로 이동되는 방식으로 구동 유닛 및/또는 커플링에 커플링되거나 연결된다.
제어 및 프로세싱 유닛은 수신된 모터 동작 파라미터의 크기에 기초하여 모터 상태 정보를 도출하도록 적응되고, 여기서 모터 동작 파라미터의 크기는 전기 모터의 제어된 동작 동안 적어도 전체 모터 부하(total motor load)에 의존한다. 제어 및 프로세싱 유닛은 또한 압력 결정 기능이 수행될 때, 알려진 모터 타겟 상태와 모터 상태 정보의 비교에 의해 부하 차이가 도출되며, 여기서 알려진 모터 타겟 상태는 구동 유닛에 의해 조정될 수 있는 진공 조정 디바이스의 구성 요소의 적어도 현재 상태에 의존하고, 외부 분위기 영역과 프로세스 분위기 영역 사이의 압력 차이가 부하 차이에 기초하여 도출되는 방식으로 설계된 압력 결정 기능을 갖는다.
특정 실시예에서, 제어 및 프로세싱 유닛은 압력 차이에 기초하여 프로세스 분위기 영역의 절대 압력을 도출하도록 설계된다. 이를 위해, 특히 외부 분위기 영역의 현재 우세한 압력에 대한 정보가 사용된다. 이러한 정보는 압력을 측정하거나 알려진 양으로서 획득될 수 있다.
이는 진공 프로세스 챔버의 내부 용적에 대한 직접적인 압력 측정을 제공한다. 대응하는 측정 값이 또한 출력으로서 제공될 수 있고, 예를 들어, 프로세스 챔버에서 기계 가공 프로세스를 제어하거나 조절하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 압력 정보(절대 압력 또는 압력 차이)는 프로세스 압력을 설정하거나 조절하기 위해 고려될 수 있다.
일 실시예에서, 모터 동작 파라미터는 전기 모터에 인가되는 모터 전류이다. 따라서, 실제 모터 전류의 측정치가 얻어지고 제어 및 프로세싱 유닛에 의해 입력으로 프로세싱된다.
모터 동작 파라미터는 커플링의 이동된 조정 거리와 이에 필요한 모터 동작 시간의 비율로서 구현될 수 있다. 즉, 특정 커플링 이동에 필요한 시간이 측정될 수 있다.
하나의 설계에서, 제어 및 프로세싱 유닛은 이동된 조정 거리와 이에 필요한 동작 시간의 비율로부터 모터 상태 정보가 전기 모터에 인가된 반력(counterforce)으로서 도출되는 방식으로 설계될 수 있다.
본 발명에 따르면, 일 실시예에서, 모터 타겟 상태는 각각의 조정 상태(운동 상태)에서 전기 모터에 인가될 것으로 예상되는 모터 타겟 전류일 수 있다. 예를 들어, 예상되는 모터 전류는 전기 모터에 의해 이동될 수 있는 조정 거리에 걸쳐 또는 모터 회전 속도와 관련하여 특히 동작 시간과 관련하여 경로를 갖는 것으로 알려질 수 있다.
하나의 설계에서, 알려진 모터 타겟 상태는 적어도 커플링 및/또는 분리 디바이스를 통해 구동 유닛 또는 전기 모터에 작용하는 부하에 의해 정의될 수 있다. 부하는 예를 들어, 벨로우즈(bellows) 저항, 즉, 정의된 이동 거리에 걸쳐 벨로우즈를 압축하는 데 필요한 힘, 또는 밸브 마개 또는 핀(핀 리프팅 디바이스)의 무게 힘에 의해 부분적으로 결정될 수 있다. 모터 타겟 상태는 특정 조정 거리의 범위에서 그에 따라 변경될 수 있다. 이러한 변화는 또한 알려지고, 결정되고 저장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 알려진 모터 타겟 상태는 커플링의 조정 가능성에 의해 정의된 조정 거리에 걸쳐 동적(변하는) 기준 값을 형성할 수 있다.
하나의 설계에서, 알려진 모터 타겟 상태는,
- 조정 디바이스에 의해, 특히 조정 거리-동작 시간 함수에 의해 주어지는 조정 거리의 범위에서 커플링의 조정 이동의 교정,
- 진공 조정 디바이스를 설명하는 모델, 특히 디지털 컴퓨터 모델,
- 커플링의 조정 가능성에 의해 정의된 조정 거리의 범위에서 조정 조건의 시뮬레이션, 또는
ㆍ 반복되는 표준 이동 사이클들 동안 측정된 부하 및/또는 힘의 평균에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 구동 유닛은 분리 디바이스가 전기 모터에 의해 정상 위치로부터 능동 위치로 그리고 반대로 조정될 수 있는 방식으로 분리 디바이스와 상호 작용할 수 있다. 예를 들어, 분리 디바이스는 구동 유닛에 직접 연결될 수 있거나, 예를 들어, 커플링에 의해 구동 유닛에 간접적으로 연결될 수 있다.
동적 분리 디바이스는 벨로우즈 또는 시일(seal)로서, 특히 다이어프램(diaphragm) 벨로우즈 또는 다이어프램 시일로서 설계될 수 있다. 따라서, 분리 디바이스는 분리 디바이스가 특정 거리 범위에서 이동하더라도 시일링 효과를 제공하는 동적 시일을 제공한다.
조정 디바이스는 특히 진공 영역에서 사용하도록 설계되었으며, 여기서 조정 디바이스의 한 부분은 진공 영역에서 존재하고 이동되고 다른 부분, 바람직하게는 구동 유닛의 부분은 이 영역 외부에 존재한다. 두 영역의 분위기 분리를 위한 분리 디바이스는 또한 이러한 목적을 위해 구동 유닛에 의해 제공될 수 있으며, 예를 들어, 구동 유닛의 하우징 또는 벨로우즈에 의해 형성될 수 있다.
대안적으로, 분리 디바이스는 또한 커플링이 존재하고 부분적으로 또는 완전히 진공 범위 외부로 이동하는 방식으로 제공될 수 있다. 분리 디바이스는 예를 들어, 프로세스 챔버의 챔버 벽으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 분리 디바이스는 또한 예를 들어, O-링으로 시일링된 슬라이딩 부싱(bushing)으로서 설계될 수 있다.
구동 유닛은 조정 축을 따라 및/또는 조정 축에 평행하게 커플링의 선형 축 방향 이동에 대해 설계될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에 따르면, 능동 요소는 핀 리프팅 디바이스의 리프팅 핀으로서 또는 진공 밸브의 밸브 마개로서 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 진공 조정 디바이스는 진공 프로세스 챔버에 의해 제공될 수 있는 프로세스 분위기 영역에서 프로세싱될 기판, 특히 웨이퍼를 이동 및 위치 결정하기 위한 핀 리프팅 디바이스, 특히 핀 리프터로서 설계되고, 핀 리프팅 디바이스는 특히 복수의 커플링으로부터 제1 커플링으로서 커플링을 갖는다.
여기서 구동 유닛은 적어도 제1 커플링의 선형 조정 가능성을 제공한다. 능동 위치는 기판과 함께 핀 리프팅 디바이스를 장착하기 위한 장착 위치에 의해 형성되고, 커플링은 기판에 접촉 및 지지하고 능동 요소를 형성하도록 설계된 리프팅 핀을 수용하도록 설계된다. 능동 요소(리프팅 핀)의 의도된 효과는 여기에서 프로세싱될 기판의 운반, 리프팅 및 하강으로 간주될 수 있다.
제1 커플링의 선형 이동성에 의해 달성될 수 있는 정상 위치는 특히 기판과의 접촉이 없는 리프팅 핀의 하강된 위치로 표시된다.
추가 실시예에서, 진공 조정 디바이스는 부피 또는 질량 흐름을 조절하고/조절하거나 흐름 경로의 기밀 차단을 위해 진공 밸브, 특히 진공 슬라이드 밸브, 펜듈럼(pendulum) 밸브 또는 모노(mono) 밸브로서 설계될 수 있다. 진공 조정 디바이스는 개구 축(O)을 규정하는 밸브 개구 및 밸브 개구를 둘러싸는 제1 시일링 표면을 갖는 밸브 시트를 가지며, 또한 제1 시일링 표면에 대응하는 제2 시일링 표면을 갖고 부피 또는 질량 흐름을 조절하고/조절하거나 흐름 경로를 차단(= 의도된 효과)하기 위해 능동 요소, 특히 밸브 디스크를 형성하는 밸브 마개를 갖는다.
밸브 마개는 밸브 마개가 진공 밸브의 밸브 마개 및 밸브 시트가 서로에 대해 비접촉 방식으로 존재하는 정상 위치로서의 개방 위치로부터 제1 시일링 표면과 제2 시일링 표면 사이의 시일링 접촉이 개재된 시일을 통해 존재하고 이에 의해 밸브 개구가 기밀 방식으로 폐쇄되는 능동 위치로서의 폐쇄 위치로 조정될 수 있고 다시 반대로 조정될 수 있는 방식으로 커플링에 의해 구동 유닛에 커플링된다. 커플링은 그에 따라 밸브 마개를 수용하도록 설계된다.
본 발명에 따른 디바이스는 단지 예로서 도면에 개략적으로 도시된 구체적인 실시예에 의해 아래에 더 상세히 설명되며, 여기서 본 발명의 추가 이점도 논의된다.
도 1은 본 발명에 따른 진공 조정 디바이스를 갖는 웨이퍼용 진공 프로세싱 시스템의 일 실시예의 개략도를 도시한다.
도 2는 핀 리프팅 디바이스로서 설계된 본 발명에 따른 진공 조정 디바이스의 일 실시예를 도시한다.
도 3은 핀 리프팅 디바이스로서 설계된 본 발명에 따른 진공 조정 디바이스의 추가 실시예를 도시한다.
도 4는 진공 밸브로서 설계된 본 발명에 따른 진공 조정 디바이스의 일 실시예를 도시한다.
도 1은 진공 조건 하에서 반도체 웨이퍼(1)를 프로세싱하기 위한 프로세스 설정을 개략적으로 도시한다. 웨이퍼(1)는 제1 진공 이송 밸브(5a)로서 설계된 진공 조정 디바이스를 통해 제1 로봇 아암(2)에 의해 진공 챔버(4)(프로세스 분위기(P))로 오게 되고, 본 발명에 따라 설계된 진공 조정 디바이스의 리프팅 핀(7), 여기서는 핀 리프팅 디바이스(여기서 3개의 핀이 도시됨)에 의해 위치로 오게 된다. 그 후, 웨이퍼(1)는 핀(7)에 픽업되거나 배치되고 로봇 아암(2)은 멀리 이동된다. 핀 리프팅 디바이스의 핀은 여기서 확장된 운반 위치에 있다. 웨이퍼(1)는 통상적으로 로봇 아암 또는 로봇 아암(2, 3)에 제공된 운반 디바이스에 배치되거나 특정 운반 디바이스에 의해 유지된다. 웨이퍼(1)가 핀(7)에 의해 픽업된 후, 로봇 아암은 챔버(4) 밖으로 안내되고, 이송 밸브(5a)가 닫히고 핀(7)이 (정상 위치로) 하강한다. 이는 각각의 핀(7)에 커플링된 핀 리프팅 디바이스의 드라이브(6)에 의해 수행된다. 따라서 웨이퍼(1)는 도시된 4개의 운반 요소(8) 상에 배치된다.
이 상태에서, 웨이퍼(7)의 원하는 프로세싱(예를 들어, 코팅)은 진공 조건 하에서, 특히 정의된 분위기(즉, 특정 프로세스 가스 및 정의된 압력 하에서)에서 일어난다. 이를 위해, 챔버(4)는 진공 펌프에 커플링되고, 바람직하게는 챔버 압력(미도시)을 조절하기 위한 진공 조절 밸브와 커플링된다.
프로세싱 후, 웨이퍼(1)는 핀 리프팅 디바이스에 의해 제거 위치(운반 위치)로 다시 리프팅된다. 제2 로봇 아암(3)에 의해, 웨이퍼(1)는 제2 이송 밸브(5b)에 의해 제거된다. 대안으로, 프로세스는 단지 하나의 로봇 아암으로 설계될 수 있으며, 이 경우 로딩 및 언로딩은 단일 이송 밸브에 의해 수행될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 진공 조정 디바이스의 실시예를 도시하며, 이 경우에는 핀 리프팅 디바이스(10)가 된다.
리프팅 핀(19)은 디바이스(10)의 커플링(18)에 잠겨 있다. 리프팅 핀(19)은 바람직하게는 금속, 중합체-기반 또는 세라믹 재료를 갖고, 특히 핀(19)은 이러한 재료로 완전히 만들어진다. 커플링(18)의 잠금은 예를 들어, 자기적으로 또는 클램프에 의해 실현될 수 있다.
커플링(18)은 슬라이드(14)에 의해 z 방향으로 이동될 수 있다. 이를 위해, 슬라이드(14)는 나사형 스핀들(threaded spindle)(13)에 커플링되고, 이는 차례로 구동 유닛의 모터(12)에 의해 구동된다.
상부 커플링부와 하부 구동부 사이의 선택적인 열 및 전기 절연은 일 변형에서 상부 하우징 부분을 하부 하우징 부분으로부터 열 및 전기적으로 분리하는 제1 절연 요소(16)에 의해 실현된다. 바람직하게는, 슬라이드(14)에 의해 구현될 수 있는 제2 절연 요소가 제공될 수 있다. 핀 리프팅 디바이스(10)의 이러한 변형에서, 나사형 스핀들(13)은 스핀들(13)과 커플링(18) 사이에 (상대적인 이동 중에도) (전기적으로 또는 열적으로 전도성인) 접촉이 발생하지 않도록 정밀하고 견고하게 설계 및 장착된다. 대안적으로, 스핀들(13)은 비전도성 또는 단열 재료로 만들어지거나 코팅된다. 이는 디바이스(10)의 임의의 상태에서 상부와 하부 사이에 완전한 갈바닉(galvanic) 및 열 절연을 제공한다. 추가 변형에서, 나사형 스핀들(13)과 스핀들(13)에 안착된 슬라이드(14)는 모두 전도성(예를 들어, 금속)으로 만들어질 수 있다. 절연은 특히 예를 들어, 스핀들/슬라이드와 커플링 사이의 중간 슬리브에 의해 실현될 수 있다.
위에서 언급한 갈바닉 절연은 순전히 선택 사항이지만, 본 발명은 이러한 절연이 없는 실시예로 확장된다는 것이 이해된다.
핀 리프터(10)는 또한 내부에 벨로우즈(15)를 갖는다. 벨로우즈(15)는 핀(19)(핀)이 존재하고 일반적으로 기계 가공 프로세스가 일어나는 프로세스 분위기 영역(P)과 예를 들어, 드라이브(12) 및 다른 주변 구성 요소가 존재할 수 있는 외부 분위기 영역(A)의 분위기 분리가 제공되는 방식으로 배열되고 형상화된다. 벨로우즈(15)는 핀(19)이 신장될 때 압축되며, 여기서 분위기 분리가 유지된다.
도시된 변형에서, 조정 슬라이드(14)는 커플링(18)과 벨로우즈(15) 모두를 이동시킨다. 커플링(18)과 벨로우즈(15) 모두는 적어도 간접적으로 슬라이드에 커플링된다. 특히, 슬라이드(14)는 커플링(18)에 연결되고 커플링(18)은 벨로우즈(20)에 연결된다. 벨로우즈의 제2 단부는 핀 리프팅 디바이스의 하우징에 다시 연결된다.
개별 구성 요소의 연결은 특히 기밀 방식으로 형성된다.
핀 리프팅 디바이스(10)는 진공 프로세스 챔버의 하우징(20)에 연결된다. 연결은 프로세스 챔버의 내부 프로세스 분위기가 핀 리프팅 디바이스(10)의 내부에도 영향을 주는 방식으로 설계된다. 핀(19)에 대해 제공된 하우징 벽(20)의 피드-스루(feed-through)는 프로세스 분위기가 리프터(10)로 확장되는 것을 보장하며, 즉, 핀 리프터(10)의 내부 용적의 일부 및 프로세스 용적은 공통 프로세스 분위기 영역(P)을 형성한다.
프로세스 분위기 영역(P)은 적어도 벨로우즈(15)에 의해 핀 리프팅 디바이스(10) 내에서 제한된다. 벨로우즈(15)에 의해 정의되는 내부 벨로우즈 용적은 프로세스 분위기 영역(P)의 일부이다. 특히 축 방향 이동에서, 추가 제한은 또한 커플링(18)의 하부에 의해 형성된다. 본질적으로, 프로세스 분위기 영역(P)으로부터 분리된 분위기 영역은 외부 분위기 영역(A)으로 이해되어야 한다.
프로세스 분위기 영역(P)에는 통상적으로 외부 분위기 영역(A)보다 상당히 낮은 압력이 있을 수 있다. 진공 프로세스 챔버 내에서, 따라서 프로세스 분위기 영역(P)에도 특히 공작물을 기계 가공하기 위해 매우 낮은 압력이 존재한다. 통상적으로, 진공 조건이 여기서 우세하다. 핀 리프팅 디바이스(10)의 동작 동안, 프로세스 분위기(P)와 외부 분위기(A) 사이의 상당한 압력 차이가 가정될 수 있다.
본 발명은 이러한 압력 차이를 사용한다.
이동 가능 시스템 구성 요소, 즉, 이 경우 커플링(18) 및 벨로우즈(15)를 이동시키기 위해, 전기 모터(12)는 이러한 구성 요소로 인한 시스템 부하를 극복해야 한다. 여기서 부하는 구성 요소의 구조적 설계(예를 들어, 질량), 이동 속성(예를 들어, 마찰) 및 현재 상태(예를 들어, 위치, 벨로우즈 압축 등)에 따른다. 이러한 모터 시스템 부하(모터 타겟 상태)는 핀 리프터(10)에 대해 알려져 있거나, 교정에 의해 결정될 수 있고 제어 시스템에 저장될 수 있다. 이를 위해, 룩업 테이블, 핀 리프터(10)를 충분히 정확하게 설명하는 모델 또는 모터-티칭(teaching) 프로세스(특정 모션 시퀀스의 반복, 모니터링, 비교 및 저장)가 사용될 수 있다. 따라서, 모터 시스템 부하는 특히 압력, 온도 등과 같은 환경 조건을 고려하여 정의된 조건 하에서 동작하는 동안 전기 모터의 각각의 타겟 상태를 설명한다.
리프터(10)(미도시)를 이동시키기 위한 제어 및 프로세싱 유닛이 제공된다. 타겟화된 제어를 위해, 모터(12)에는 예를 들어, 사전 정의된 핀 위치로 이동시키기 위한 적절한 신호(모터 제어 신호)가 공급된다. 모터(12)를 동작시킬 때, 모터 동작 파라미터가 제공된다. 전기 모터의 제어된 동작 중 모터 동작 파라미터의 범위는 전체 모터 부하에 따르므로 현재 모터(12)에 인가된 부하를 나타낸다. 예를 들어, 모터 동작 파라미터는 임의의 주어진 시간에서 모터에 인가된 모터 전류일 수 있다.
제어 및 프로세싱 유닛은 모터 상태 정보가 모터 동작 파라미터로부터 도출되도록, 즉, 예를 들어, 현재 모터 부하 또는 현재 모터 전류의 정량화가 수행될 수 있는 방식으로 구성된다. 따라서, 제어 및 프로세싱 유닛은 전기 모터의 실제 상태의 결정을 제공한다.
이러한 실제 상태는 알려진 모터 타겟 상태와 관련될 수 있으며, 즉, 모터 상태 정보는 알려진 모터 시스템 부하(모터 타겟 상태)와 비교될 수 있다. 모터 시스템 부하에 대한 정확한 지식에 기초하여, 부하 차이, 즉, 타겟 부하와 실제 부하 간의 차이가 도출될 수 있다.
외부 분위기 영역(A)과 프로세스 분위기 영역(P) 사이의 압력 차이는 이와 같이 결정된 부하 차이로부터 도출된다. 외부 분위기 영역(A)에 존재하는 주변 압력을 알면, 프로세스 분위기 영역(P), 즉, 프로세스 챔버의 절대 압력이 결정될 수 있다.
따라서, 본 발명에서 진공 조정 디바이스는 압력 측정의 확장된 기능을 제공한다.
기존의 모터 동작 파라미터를 저장된 기준 함수(모터 시스템 부하)와 (연속) 비교하면 또한 프로세스 모니터링 및 프로세스 용적의 상태 기록을 가능하게 한다. 예를 들어, 허용 가능한 최대 편차가 초과되면, 대응 신호가 생성되어 출력될 수 있으며, 여기서 허용되지 않는 시스템 상태가 표시될 수 있으며, 필요한 경우, 시스템 점검이 권장될 수 있다.
모터 동작 파라미터에 의해, 더 오랜 기간 동안의 모니터링이 사용되어 핀 리프팅 디바이스의 하나 이상의 구성 요소 마모와 프로세스 품질 모두를 결정할 수 있다. 반복되는 유사한 프로세스 단계(프로세스 사이클)의 장기간 관찰에 의해, 프로세스의 변화 추세도 검출될 수 있다. 추세 모니터링은 또한 장래 시스템 상태의 예측 및 대응하는 최적화된 유지 보수 사이클의 계획을 가능하게 한다.
도 3은 본 발명에 따른 핀 리프팅 디바이스(30)의 일 실시예를 도시한다. 핀 리프팅 디바이스(30)는 하강된 정상 위치에 있는 것으로 도시되어 있다.
도 3은 모터(32)(전기 모터)를 갖는 핀 리프팅 디바이스(30)의 구동 유닛을 도시한다. 모터(32)는 예를 들어, 서보(servo) 또는 스테퍼(stepper) 모터일 수 있다. 구동 유닛은 본원에서 스핀들(33)로서 설계된 샤프트에 커플링되며, 즉, 샤프트(33)는 모터(32)에 의해 회전될 수 있다. 예를 들어, 주어진 회전 수에 따라, 회전이 관리되는 방식으로 제어될 수 있거나 조절될 수 있다. 예를 들어, 인코더와 함께 조절된 동작이 가능하며, 여기서 인코더는 예를 들어, 베어링 핀의 축 위치와 관련하여 제어 변수를 제공한다. 도시된 예에서, 스핀들(33)은 수나사를 갖는다. 나사는 사다리꼴, 뾰족한 또는 둥근 나사로서 설계될 수 있다. 따라서, 나사형 로드(33)(스핀들)는 모터(32)의 적절한 제어에 의해 회전될 수 있다.
핀 리프터(30)는 또한 본 발명에 따른 슬라이딩 가이드 요소(31)를 포함한다. 슬라이딩 가이드 요소(31)는 슬라이딩 가이드 요소(31)의 방향에서 축 방향으로, 본원에서 조정 축(V)에 대해 동축으로 연장되는 중앙 리세스를 갖는다. 리세스는 암나사를 제공한다. 암나사는 예를 들어, 슬라이딩 가이드 요소(31)에 의해 직접 제공될 수 있으며, 즉, 암나사는 슬라이딩 가이드 요소(31)의 재료로 절단될 수 있다. 대안적으로, 리세스에는 예를 들어 암나사를 갖는 슬리브가 제공될 수 있다.
슬라이딩 가이드 요소(31)는 암나사에 의해 스핀들(33)의 수나사에 커플링되며, 즉, 수나사와 암나사가 대응하여 상호 작용한다. 수나사는 암나사와 결합한다. 스핀들(33)은 이동 요소로서 슬라이딩 가이드 요소(31)에만 직접 커플링된다. 즉, 스핀들은 슬라이딩 가이드 요소(31), 특히 단지 슬라이딩 가이드 요소(31)와 드라이브(33)의 커플링을 제공한다.
이러한 상호 작용은 슬라이딩 가이드 요소(31)가 스핀들(33)을 회전시킴으로써 조정 축(V)의 연장 방향으로 전후로 이동될 수 있게 한다. 따라서, 이동은 조정 축(V)을 따라 축 방향으로 수행될 수 있다. 이를 위해, 슬라이딩 가이드 요소(31)는 슬라이딩 가이드 요소(31)가 본질적으로 조정 축 주위에서 회전 이동을 수행할 수 없고 축 방향으로만 이동할 수 있는 방식으로 장착될 수 있다.
슬라이딩 가이드 요소(31)는 또한 핀 리프팅 디바이스(30)의 커플링(38)에 연결된다. 따라서, 커플링(38)은 슬라이딩 가이드 요소(31)의 이동과 유사하게 축 방향으로, 특히 도시된 하강된 정상 위치로부터 연장된 운반 위치로 이동될 수 있다.
커플링(38)은 리프팅 핀을 수용하기 위한 리셉터클(receptacle)(37)을 갖는다. 이러한 리프팅 핀은 바람직하게는 기판(예를 들어, 반도체 웨이퍼)과 접촉하여 지지하도록 설계된다. 리셉터클(37)은 커플링(38)에서 리프팅 핀의 클램핑 잠금을 제공하는 링 또는 나선형 스프링을 포함한다. 그러나, 리셉터클은 또한 대안적인 잠금 디바이스(예를 들어, 콜릿(collet), 자석, 스크류 나사 등)를 가질 수 있다. 리프팅 핀은 이러한 목적을 위해 핀 리프팅 디바이스(30), 특히 커플링(38)의 리셉터클(37)에 제공된 개구를 통해 축(V)을 따라 위로부터 축 방향으로 삽입될 수 있다.
따라서, 슬라이딩 가이드 요소(31)는 연결 구성 요소를 형성하며, 이에 의해 리프팅 핀이 드라이브에 의해 궁극적으로 이동될 수 있다.
적절한 재료를 선택함으로써, 슬라이딩 가이드 요소(31)의 이동은 윤활 없이 낮은 마찰로 수행될 수 있다. 예를 들어, PTFE 또는 비접착성 재료가 생산 재료 또는 표면 코팅으로서 선택될 수 있다. 슬라이딩 가이드 요소(31) 및/또는 내부 표면은 이러한 재료를 포함할 수 있다.
또한, 핀 리프터(30)는 분위기 분리 디바이스로서 설계된 벨로우즈(35)를 갖는다. 그 상단에서, 벨로우즈(35)는 핀 리프터(30)의 하우징에 간접적으로(예를 들어, 상단-장착 하우징 시일에 의해) 또는 직접적으로 연결된다. 그 하단에서, 벨로우즈(35)는 커플링(38)(커플링(38)의 베이스)에 연결된다. 연결은 각각 기밀 방식으로 형성된다. 벨로우즈(35)의 내부 용적 또는 축 방향 확장은 특히 프로세스 분위기와 외부 분위기 사이의 분위기 분리를 유지하면서 변할 수 있다.
벨로우즈(35) 및 커플링(38)은 커플링(38)이 벨로우즈(35)에 대한 일측 분위기 시일을 제공하는 방식으로 연결된다. 따라서, 벨로우즈(35) 및 커플링(38)은 프로세스 분위기 영역(P)을 제한한다.
이러한 배치의 결과로서, 벨로우즈(35)와 함께 커플링(38)이 스핀들(33)을 구동함으로써 핀 리프팅 디바이스(30) 내에서 선형으로 이동될 수 있다.
핀 리프팅 디바이스(30)는 스크류 연결에 의해 프로세스 챔버(20)에 연결되거나 플랜징(flanging)된다. 이는 벨로우즈(35)와 커플링(38)에 의해 일측 상에서 제한되며, 차례로 프로세스 분위기 영역(P)을 정의하는 핀 리프터(30)의 내부 용적에 의해 프로세스 챔버의 용적을 확장한다. 이는 외부 분위기 영역(A)으로부터 기밀 방식으로 분리된다.
핀 리프팅 디바이스(30)는 도 2에 도시된 바와 같은 실시예에 따른 제어 및 프로세싱 유닛과 알고리즘을 가지며, 즉, 핀 리프팅 디바이스(30)는 검출 가능한 모터 동작 파라미터에 기초하여 프로세스 분위기 영역(P)과 외부 분위기 영역(A) 사이의 압력 차이를 결정하도록 설계된다.
도 4는 본 발명에 따른 진공 조정 디바이스(40)의 다른 실시예, 여기서는 진공 슬라이드 밸브를 도시한다. 진공 슬라이드 밸브(40)는 개구 축(O)을 갖고 개구(42)를 둘러싸는 세장형의, 본질적으로 직사각형인 밸브 시트(43)를 갖는 개구(42)를 갖는 밸브 벽을 갖는 밸브 하우징을 갖는다. 개구(42)보다 약간 더 큰 단면을 갖는, 특히 프로세스 측에 제공된 폐쇄 측을 갖는 마개 요소(50)는 밸브 시트(43) 상으로 폐쇄 측을 가압함으로써 실질적으로 기밀 방식으로 개구(42)를 폐쇄하는 역할을 한다. 마개 요소(50)는 서로 평행하게 배열된 2개의 밸브 로드(46)에 의해 지지된다. 마개 요소(50)는 커플링에 의해 밸브 로드에 연결된다. 커플링은 예를 들어, 스크류 결합 또는 클램핑에 의해 실현될 수 있다. 밸브 로드가 도 4에 측면도로 도시되어 있기 때문에, 단지 하나의 밸브 로드(46)만 볼 수 있다. 본 발명에 따른 대안적인 실시예에 따르면, 단일 밸브 로드(46)만이 제공될 수 있고, 마개 요소(50)는 이에 의해 지지될 수 있다.
밸브 하우징은 개구(42), 밸브 시트(43) 및 마개 플레이트(50)가 위치되는 진공 영역(51)과 진공 영역(51) 외부에 있는 구동 영역(52)으로 분할된다.
2개의 밸브 로드(46)는 진공 영역(51)으로부터 구동 영역(52)까지 밸브 하우징에서 그 끝 단편에서 시일((예를 들어, O-링)을 갖는 다이어프램 시일 또는 다이어프램 벨로우즈(45)로서 설계된 2개의 기밀 피드스루를 통과한다. 다이어프램 시일 또는 다이어프램 벨로우즈(45)는 기밀 시일을 유지하면서 밸브 로드(46)가 특정 이동 범위 내에서 종축 및 횡축을 따라 이동될 수 있는 방식으로 설계된다.
구동 영역(52)이 진공 영역(51)으로부터 기밀 방식으로 분리되기 때문에, 분위기 압력이 구동 영역(52)에서 우세할 수 있다. 구동 영역(52)에서의 마찰 입자는 민감한 진공 영역에 들어갈 수 없다. 모터를 갖는 구동 유닛은 구동 영역(52)에 위치된다.
구동 유닛은 마개 플레이트(50)가 2개의 밸브 로드(46)를 본원에 도시된 개방 위치로부터 중간 위치로 길이 방향 폐쇄 방향 z으로 기하학적 종축을 따라 이동시키고 중간 위치로부터 폐쇄 위치로 그리고 반대로(마개 플레이트의 이동은 L자형이므로, L-유형으로 표기) 횡방향의 폐쇄 방향 y로 종축에 직각으로 연장하는 기하학적인 횡축을 따라 2개의 밸브 로드(46)를 조정함으로써 본원에 도시된 개방 위치로부터 중간 위치로 이동될 수 있는 방식으로 설계된다.
진공 슬라이드 밸브(40) 또는 그 개구(42)는 진공 프로세스 챔버에 연결되도록 설계된다. 이러한 챔버의 프로세스 분위기는 진공 슬라이드 밸브(40)의 진공 영역(51)을 포함하여 여기까지의 이러한 연결에서 확장한다. 즉, 적어도 진공 챔버의 용적과 진공 슬라이드 밸브(40)의 진공 영역(51) 모두를 포함하는 프로세스 분위기 영역(P)이 형성된다. 이러한 프로세스 분위기 영역(P)은 시일링된 벨로우즈(45)로 인해 외부 분위기 영역(A)으로부터 분리된다. 구동 영역(52)은 외부 분위기 영역(A)의 일부이다.
진공 슬라이드 밸브(40)는 프로세스 분위기(P)와 외부 분위기(A) 사이의 차압이 이에 의해 결정될 수 있는 방식으로 설계 및 구성된 제어 및 프로세싱 유닛을 갖는다. 이를 위해, 알려진 목표 시스템 부하(밸브의 타겟 상태)는 동작 중에 현재 제공되는 동작 파라미터(예를 들어, 인가된 모터 전류)와 비교된다. 이로부터 도출될 수 있는 부하 차이로부터 압력 차이가 유추될 수 있다.
예를 들어, 프로세스 분위기 영역(P)의 압력이 외부 분위기 영역(A)보다 낮다면, 압력 차이가 클수록 폐쇄 이동 중 현재 동작 부하가 낮아진다.
따라서, 부하 차이에 기초하여, 특히 시스템의 이전 교정에 의해, 즉, 모터 부하 차이와 분위기 압력 차이 간의 관계를 설명하는 함수를 결정함으로써 압력 차이가 도출될 수 있다.
마지막으로, 이러한 개념은 또한 절대 프로세스 압력(외부 분위기 영역(A)의 기존 압력이 알려진 경우)을 결정하는 데 사용될 수 있으며, 따라서 진공 기계 가공 프로세스의 프로세스 모니터링에도 사용될 수 있다.
도시된 도면은 단지 가능한 예시적인 실시예를 개략적으로 나타내는 것으로 이해된다. 본 발명에 따르면, 상이한 접근법이 특히 기판 프로세싱을 위한 진공 디바이스(예를 들어, 핀 리프터) 또는 종래 기술의 진공 밸브와 결합될 뿐만 아니라 서로 결합될 수 있다.

Claims (14)

  1. 프로세스 분위기 영역(P), 특히 진공 영역에서 이동 가능한 능동 요소(7, 19, 50)에 대한 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40)로서,
    ㆍ 상기 능동 요소(7, 19, 50)를 커플링하도록 설계된 커플링(18, 38),
    ㆍ 전기 모터(12, 32)를 갖는 구동 유닛으로서, 상기 구동 유닛은,
    상기 커플링(18, 38)이 상기 전기 모터(12, 32)에 의해,
    o 상기 능동 요소(7, 19, 50)가 커플링 상태에서 상기 능동 요소의 의도된 효과와 관련하여 본질적으로 효과가 없는 정상 위치로부터
    o 커플링된 상태의 상기 능동 요소(7, 19, 50)가 상기 능동 요소의 의도된 효과를 제공하는 능동 위치로 조정 가능하고, 다시 반대로 조정 가능한 방식으로 설계되고 상기 커플링(18, 38)과 상호 작용하는, 구동 유닛,
    ㆍ 상기 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40)를 프로세스 분위기를 제공하는 프로세스 용적에 연결하기 위한 기계적 인터페이스,
    ㆍ 외부 분위기 영역(A)으로부터 상기 프로세스 분위기를 분리함으로써 상기 프로세스 분위기 영역(P)을 정의하기 위한 동적 분리 디바이스(15, 35, 45)로서, 상기 구동 유닛은 상기 외부 분위기 영역(A)에 적어도 부분적으로 할당되고, 상기 커플링(18, 38)은 상기 프로세스 분위기 영역(P)에 할당되는, 동적 분리 디바이스(15, 35, 45), 및
    ㆍ 상기 구동 유닛에 적어도 전기적으로 연결되고 상기 전기 모터(12, 32)를 제어하도록 설계된 제어 및 프로세싱 유닛을 갖고,
    상기 제어 및 프로세싱 유닛은,
    ㆍ 모터 동작 파라미터의 크기에 기초하여 모터 상태 정보를 도출하도록 설계되고, 상기 모터 동작 파라미터의 크기는 상기 전기 모터(12, 32)의 제어된 동작 동안 적어도 전체 모터 부하에 의존하고,
    ㆍ 압력 결정 기능이 수행될 때,
    o 알려진 모터 타겟 상태와 상기 모터 상태 정보의 비교에 의해 부하 차이가 도출되며, 상기 알려진 모터 타겟 상태는 상기 구동 유닛에 의해 조정될 수 있는 적어도 상기 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40)의 구성 요소들의 현재 상태에 의존하고,
    o 상기 외부 분위기 영역(A)과 상기 프로세스 분위기 영역(P) 사이의 압력 차이가 상기 부하 차이로부터 도출되는 방식으로 설계된 상기 압력 결정 기능을 갖는 것을 특징으로 하는,
    진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터 동작 파라미터는 상기 전기 모터(12, 32)에 인가된 모터 전류인 것을 특징으로 하는 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 모터 동작 파라미터는 상기 커플링(18, 38)의 이동된 조정 거리와 이에 필요한 동작 시간의 비율로서 구현되는 것을 특징으로 하는 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 및 프로세싱 유닛은 이동된 조정 거리와 이에 필요한 상기 동작 시간의 상기 비율로부터 상기 모터 상태 정보가 상기 전기 모터에 인가된 반력(counterforce)으로서 도출되는 방식으로 설계되는 것을 특징으로 하는 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알려진 모터 타겟 상태는 각각의 조정 상태에서 상기 전기 모터(12, 32)에 인가될 것으로 예상되는 모터 타겟 전류인 것을 특징으로 하는 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알려진 모터 타겟 상태는 적어도 상기 커플링(18, 38) 및/또는 분리 디바이스(15, 35, 45)를 통해 상기 구동 유닛 또는 상기 전기 모터에 작용하는 부하에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알려진 모터 타겟 상태는 상기 커플링(18, 38)의 조정 가능성에 의해 정의된 조정 거리에 걸쳐 동적 기준 값을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알려진 모터 타겟 상태는,
    ㆍ 특히 조정 이동/동작 시간 함수에 의한 상기 커플링의 조정 이동의 교정,
    ㆍ 상기 진공 조정 디바이스를 설명하는 모델,
    ㆍ 상기 커플링(18, 38)의 상기 조정 가능성에 의해 정의된 조정 거리에 걸친 조정 조건들의 시뮬레이션, 또는
    ㆍ 반복되는 표준 이동 사이클들 동안 측정된 부하 및/또는 힘의 평균에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 유닛은 상기 분리 디바이스(15, 35, 45)가 상기 전기 모터(12, 32)에 의해 상기 정상 위치로부터 상기 능동 위치로 그리고 반대로 조정될 수 있는 방식으로 상기 분리 디바이스(15, 35, 45)와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동적 분리 디바이스(15, 35, 45)는 벨로우즈(bellows)(15, 35, 45) 또는 시일(seal)로서, 특히 다이어프램(diaphragm) 벨로우즈 또는 다이어프램 시일로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 유닛은 조정 축(V)을 따라 및/또는 상기 조정 축(V)에 평행하게 상기 커플링(18, 38)의 선형 축 방향 이동에 대해 설계되는 것을 특징으로 하는 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 능동 요소(7, 19, 50)는 지지 핀(7, 19)으로서 또는 밸브 마개(50)로서 설계되는 것을 특징으로 하는 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40)는 진공 프로세스 챔버에 의해 제공될 수 있는 적어도 프로세스 분위기 영역(P)이 형성되는, 프로세싱될 기판(1), 특히 웨이퍼를 이동 및 위치 결정하기 위한 핀 리프팅 디바이스(6, 10, 30), 특히 핀 리프터이고, 상기 핀 리프팅 디바이스는 특히 복수의 커플링으로부터 제1 커플링으로서 상기 커플링(18, 38)을 가지며,
    ㆍ 상기 구동 유닛은 상기 제1 커플링(18, 38)의 선형 조정 가능성을 제공하고,
    ㆍ 상기 능동 위치는 상기 기판(1)과 함께 상기 핀 리프팅 디바이스(6, 10, 30)를 장착하기 위한 장착 위치에 의해 형성되고,
    ㆍ 상기 커플링(18, 38)은 상기 기판(1)에 접촉 및 지지하고 상기 능동 요소를 형성하도록 설계된 리프팅 핀(7, 19)을 수용하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40)는 부피 또는 질량 흐름을 조절하고/조절하거나 흐름 경로의 기밀 차단을 위해 진공 밸브(40), 특히 진공 슬라이드 밸브, 펜듈럼(pendulum) 밸브 또는 모노(mono) 밸브로서 설계되고, 상기 진공 밸브(40)는,
    ㆍ 개구 축(O)을 규정하는 밸브 개구(42) 및 상기 밸브 개구(42)를 둘러싸는 제1 시일링 표면을 포함하는 밸브 시트(43),
    ㆍ 상기 제1 시일링 표면에 대응하는 제2 시일링 표면을 갖고 상기 부피 또는 질량 흐름을 조절하고/조절하거나 상기 흐름 경로를 차단하기 위해 상기 능동 요소(7, 19, 50), 특히 밸브 디스크를 형성하는 밸브 마개(50)를 갖고,
    ㆍ 상기 밸브 마개는(50)는 상기 밸브 마개(50)가
    o 상기 진공 밸브(40)의 상기 밸브 마개(50) 및 상기 밸브 시트(43)가 서로에 대해 비접촉 방식으로 존재하는 정상 위치로서의 개방 위치로부터
    o 상기 제1 시일링 표면과 상기 제2 시일링 표면 사이의 시일링 접촉이 개재된 시일을 통해 존재하고 이에 의해 상기 밸브 개구(42)가 기밀 방식으로 폐쇄되는 폐쇄 위치로 조정 가능하고, 다시 반대로 조정 가능한 방식으로 상기 커플링에 의해 상기 구동 유닛에 커플링되고,
    ㆍ 상기 커플링은 상기 밸브 마개(50)를 수용하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 진공 조정 디바이스(5a, 5b, 6, 10, 30, 40).
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