TWI770130B - 真空閥的優化壓力調節 - Google Patents

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Abstract

一種包含真空閥及調節及控制單元的閥系統，其中該真空閥包含具有界定一開孔軸線之一閥開孔與圍繞該閥開孔之第一密封面的一閥座，具有第二密封面用於封閉該閥開孔的一閥封閉件，與耦合至該閥封閉件的一驅動器單元，其用以下方式組配：該閥封閉件可以一經定義方式改變以提供各個封閉件位置。該控制及調節單元經組配為對於該閥封閉件可用一預調節步驟(53a)與一調節步驟(53b)來執行一調節周期，其中在該預調節步驟(53a)的過程中，該閥封閉件(38)移到一經定義實際預調節位置，以及在該調節步驟(53b)的過程中，基於一實際判定控制變數且基於一目標值來執行該封閉件位置的一特定變動。該調節及控制單元有一更新機能，在彼之執行期間，至少在該調節周期的一部份期間記錄該控制變數且導出一實際調節分布(51)，比較該實際調節分布(51)與一參考調節分布，且導出一調節偏差，做該實際預調節位置的一調適，且提供該經調適之預調節位置作為該調節周期的該實際預調節位置。

Description

真空閥的優化壓力調節
本發明係有關於一種系統，其包含在真空狀態下用於加工製程之壓力調節式操作的真空調節閥與控制及調節單元(control and regulating unit)。
一般而言，用於調節容積流量或質量流量且用於實質氣密封閉通過形成於閥殼體(valve housing)之開孔之流動路徑的真空閥在先前技術已知有各種具體實施例，特別是，在必須在儘可能沒有污染粒子之受保護氣氛中進行的IC、半導體或基板製造領域，其係使用於真空腔室系統。此類真空腔室系統特別包含用於收容待加工或製造之半導體裝置或基板的至少一可抽空式真空腔室，其具有可引導半導體裝置或其他基板通過它進出真空腔室的至少一真空腔室開孔，以及用於抽空該真空腔室的至少一真空泵浦。例如，在半導體晶圓或液晶基板的生產工廠中，高靈敏度半導體或液晶元件順序通過複數個製程真空腔室，其中在各種情形下，用加工裝置加工位於製程真空腔室內的部件。在製程真空腔室內的加工製程期間以及在從腔室運送到腔室期間，高靈敏度半導體裝置或基板必須永遠位在受保 護氣氛中，特別是在無空氣環境中。
為此目的，一方面使用用於打開及關閉氣體供應及排放的輔助閥(peripheral valve)，且另一方面使用用於打開及關閉真空腔室之輸送開孔的輸送閥(transfer valve)以用於引進及移除該等部件。
半導體部件通過的真空閥也由於上述應用領域及相關尺寸設定(dimensioning)而被稱為真空輸送閥，由於多半有矩形開孔橫截面而被稱為矩形閥，以及由於常見運作模式而被稱為滑閥(slide valve)、矩形滑件(slider)或輸送滑閥。
輔助閥特別使用於控制或調節真空腔室與真空泵浦或另一真空腔室之間的氣體流動。輔助閥例如位於在製程真空腔室或輸送腔室與真空泵浦、大氣或另一製程真空腔室之間的管線系統內。此類閥的開孔橫截面常常小於真空輸送閥，因而也被稱為泵浦閥。由於使用輔助閥，取決於應用領域，不僅為了完全打開及關閉開孔，也為了通過持續調整在完全打開位置、氣密關閉位置之間的開孔橫截面來控制或調節流量，它們也被稱為調節閥。用於控制或調節氣體流動的一種可能輔助閥是鐘擺閥(pendulum valve)。
在例如從美國專利第US 6,089,537號(Olmsted)得知的典型鐘擺閥中，在第一步驟使常為圓形的閥盤(valve disk)在也常為圓形的開孔上面從暴露開孔的位置樞轉到覆蓋開孔的中間位置。就例如描述於美國專利第US 6,416,037號(Geiser)或第US 6,056,266號(Blecha)的滑閥而言，閥盤和開孔常被組配為矩形，且在此第一步驟可從暴露開孔的位置線性推到覆蓋開孔的中間位置。在此中間位置，鐘擺閥或滑閥的閥盤對於包圍開孔的閥座是位在隔開的相反位置。在第二步驟，減少閥盤與閥座的距離使得閥盤與閥座均勻地互相壓在對方上，且以實質氣密方式關閉開孔。此第二 運動最好對於閥座是在實質垂直的位置中進行。實現該密封，例如，可經由配置於閥盤(壓在環繞開孔的閥座上)之封閉側上的密封環，或者是經由在閥座上壓抵閥盤之封閉側的密封環。由於封閉過程以兩個步驟進行，密封環幾乎不會經受將會破壞在閥盤與閥座間之密封環的剪力，因為閥盤在第二步驟的運動對於閥座是實質直線垂直地進行。
已知先前技術有不同的密封方法，例如，美國專利第US 6,629,682 B2號(Duelli)的。適用於真空閥之密封環及密封件的材料，例如，為氟橡膠，也習稱為FKM，特別是，商標名稱為“Viton”的含氟彈性體(fluoroelastomer)以及簡稱FFKM的全氟橡膠(perfluororubber)。
例如，從美國專利第US 6,089,537號(Olmstead)的鐘擺閥以及從美國專利第US 6,416,037號(Geiser)的滑閥，可知用於下列運動之組合的各種驅動系統：閥盤在鐘擺閥之情形下的旋轉運動與在開孔上面平行的閥盤在滑閥之情形下的平移運動以及與開孔垂直的實質平移運動。
使閥盤壓在閥座上必須用以下方式實現：確保在整個壓力範圍內有必要的滲漏緊度(leak-tightness)，以及也避免密封介質由過度加壓引起的任何損壞，特別是，形式為O環的密封環。為了避免此事，習知閥提供閥盤的接觸壓力調節，其調節係取決於閥盤兩側的壓力差。然而無法永遠保證整個密封環圓周有均勻的力分佈，特別是，在大壓力起伏的情形下或在從負壓變成正壓或反之時。一般而言，致力使密封環與由施加至該閥之壓力引起的支撐力去耦合。在美國專利第US 6,629,682號(Duelli)中，為此目的，例如，提出一種有密封介質的真空閥，其包含密封環與鄰接地設置的支撐環，使得密封環實質擺脫支撐力。
為了實現視需要用於正壓及負壓兩者的必要滲漏緊度，另外或替換地，對於第二移動步驟，有些已知鐘擺閥或滑閥提供包圍開孔對 於閥盤可垂直地移位的閥環(valve ring)，其係壓在閥盤上用以氣密封閉該閥。例如從德國專利第DE 1 264 191 B1號、第DE 34 47 008 C2號、美國專利第US 3,145,969號(von Zweck)及德國專利第DE 77 31 993 U號，可知此類具有對於閥盤可主動移位之閥環的閥。美國專利第US 5,577,707號(Brida)描述一種鐘擺閥，其具有帶有開孔的閥殼與在開孔上面可平行樞轉以用於控制經過開孔之流量的閥盤。圍封開孔的閥環藉助於複數個彈簧及壓縮空氣缸可在垂直於閥盤的方向主動移動。美國專利第US 2005/0067603 A1號(Lucas等人)提出此鐘擺閥的進一步可能開發。
由於前述閥主要使用於高靈敏度半導體裝置的製造，特別是，應保持儘可能少地生成粒子以及閥腔室中之自由粒子數，其係由閥的致動與閥封閉構件的機械負載造成。粒子生成主要是因為磨擦，例如由金屬與金屬接觸引起以及由磨蝕引起的。
如上述，真空調節閥用來調整製程腔室(process chamber)中的一經定義製程環境。在此實現該調節通常藉助於提供與腔室內部壓力有關之資訊的壓力訊號以及藉助於目標值，亦即，藉助於該調節應達到的所欲壓力。然後，在調節過程中改變閥封閉件(閥盤)的位置使得在一定時間間隔內達到所欲壓力。
除了該調節，藉助於已知製程參數，例如在預定義時間內要在製程腔室中達到的所欲壓力，也可以受控方式來運作真空調節閥。為此目的，例如提供閥盤的相關所欲位置，以及照樣在預定義時間內接近此位置。
上述兩種方法有其特定優點及缺點。因此，藉助於預定義控制，可在相對短的時間內設定製程腔室中的所欲壓力，但是由於通常缺乏反饋(例如，當前壓力資訊)，對於當前的壓力只能有保留地做預測。對 於生產製程的任何非所欲影響仍然完全未知，例如氣體入口改變或製程腔室的滲漏，然後這通常導致製造品質降低。
與控制成對比，壓力在製程腔室中的調節在時間上更密集。在自然延遲下，記錄及處理反饋訊號，它通常由測量實際外加腔室壓力的壓力感測器產生。因此，在對應延遲下，進行基於它的調節，且導致所欲壓力的設定對應地較晚。另一方面，即使改變氣體入口或製程腔室中有壓力起伏，所欲壓力的調節都能可靠地設定。從確定的腔室內部壓力方面來看，有更可靠的製程安全性，因此在大部份的情形下，最好用閥來調節。
因此，本發明的目標是要提供一種改良真空閥，其具有能夠避免前述缺點的調節。
特別是，本發明的目標是要提供一種改良真空閥，其具有展現改良調節行為的調節，亦即，更快更可靠。
這些目標的解決係藉由具體實作獨立項的特性化特徵(characterizing feature)。以替代或有利方式進一步發展本發明的特徵可從專利附屬項推導出來。
本發明的觀點是要把被執行的調節製程分成兩個部份步驟(partial step)以便實現加速決定腔室壓力的封閉件定位。在第一部份步驟，使閥封閉件以受控方式移到預定的預調節位置，以及隨後在第二部份步驟完成腔室壓力的調節。此外，在各種情形下，監控且記錄被特別執行多次的調節周期，以便與對應參考做比較。基於此比較，隨後可做預調節位置的調適以用於後續周期。
結果，一方面，可更快地達到所欲壓力，其次可提供一種 自主及自調適調節系統。
為了在時間上優化新工作點(new working point，例如製程腔室中的新所欲壓力)的調整，用適當的定位順序來控制從一工作點到另一個的過渡階段，而不是調節。該定位順序(預調節步驟)使壓力以在時間上為最優的方式(time-optimally)到新工作點附近。在定位順序後，進行進入閉環模式(closed loop mode)的切換以便隨後精確地調整且維持該壓力。
例如，從以閉環模式調節的一參考周期或數個參考周期得到該預調節步驟的定時以及所使用的預調節位置。
在各調節周期後可優化該等定位順序參數以用於下一個周期，特別是，預調節位置或預調節時間。
較佳地，該定位順序與流量控制器的控制同步，亦即，預調節停止，或定位順序以流量控制器的判定激活開始。
關於預定位，例如，需要下列參數：- 經調整為可用於新壓力(例如，對應至預調節位置)的封閉件位置，- 該閥封閉件的當前位置，與- 在做從當前位置到調整位置之改變時要依據的準則。
在先前周期中特別使用該閥封閉件的當前位置。對於後續的周期，例如在先前周期結束時判定位置，或形成位置平均值(例如，在100毫秒期間)。
然後，儲存在下一個設定點(工作點)之前判定的最新平均值。也可行的是，儲存在調節模式一定時間之後達到的位置。結果，在當前步驟內可排除由通量變動引起或由電漿在腔室中點燃引起的影響。
預調節位置經選定成，例如，使得腔室內部壓力可儘可能 快速地接近新所欲數值。另一方面，該接近應該不要太快地進行使得調節及控制單元(regulating and control unit)能夠有效地致能調整。
因此，本發明有關於一種閥系統，其包含用於調節容積流量或質量流量且用於氣密密封製程容積(process volume)的至少一真空閥，與一調節及控制單元。該真空閥包含一閥座，其具有界定一開孔軸線的一閥開孔與圍繞該閥開孔的第一密封面，且有用於實質氣密封閉該閥開孔的一閥封閉件，其具有對應至該第一密封面的第二密封面。
此外，提供耦合至該閥封閉件的一驅動器單元，其用以下方式組配：該閥封閉件可以一經定義方式改變及調整以提供各個封閉件位置，以及，可從該閥封閉件至少部份暴露該閥開孔的一打開位置調整到該第一密封面壓上該第二密封面且實質氣密地封閉該閥開孔的一關閉位置和倒過來。
該調節及控制單元經組配為對於該閥封閉件可用一預調節步驟及一後續調節步驟執行一調節周期。特別是，此一調節周期可重覆執行多次，其中在這兩個周期之間可執行其他製程步驟或周期。
在執行該調節周期時，在該預調節步驟的過程中，藉由該驅動器單元的對應激活，使該閥封閉件特別從該打開位置移到由該調節及控制單元控制的一經定義當前預調節位置。因此，在該預調節步驟中，閥位置的真正調節不發生，反而藉助於控制，使該閥封閉件特別進入特定狀態，即進入當前預調節位置。預定義的預調節原則上從周期到周期是可變的，且在各種情形下，藉助於當前經定義預調節位置來做該封閉件位置的對應調整。
在該調節步驟的過程中，該封閉件位置取決於該當前預調節位置之一特定變動或調整的執行係藉由基於一製程參數的當前判定控 制變數且基於一目標值來激活該驅動器單元。特別是，可使該控制變數接近該目標值。至少可部份預測由該閥封閉件之一經定義位置變化造成對於該控制變數的一效果。在此後續步驟中，此時可進行該封閉件位置的真正調節(閉環)調整。
例如，響應製程腔室中的測得壓力，在特定方向調整該閥的開孔橫截面，其中預料壓力將會隨著橫截面增加而下降且預料壓力將會隨著橫截面減少而上升(可預測性)。如果該製程結構為吾等所熟知，除了壓力變動的方向(壓力的增加及減少)外，至少可大略知道由它所造成的壓力變動大小。
由於該調整周期的兩階段本質，例如以一定時間偏移(由該閥封閉件在先前進行的受控調整產生)初始化該調節，因而隨後早已可利用來自該製程容積的當前壓力資料且因此可直接啟動該調節。
根據本發明，該調節及控制單元有一更新機能，其用以下方式組配：在彼之執行期間，至少在該調節周期的一部份期間記錄該控制變數，且基於它來導出一實際調節分布。比較該實際調節分布與一參考調節分布，且導出一調節偏差(regulating deviation)。判定一差異，特別是，差異的程度。
取決於該導出調節偏差的一表現(manifestation)且根據對於該控制變數的該至少部份可預測效果來做該當前預調節位置的一調適。換言之，這意謂，在一判定偏差例如超過一特定臨界值的情形下，可做該預調節位置的一調適藉此用它抵消該偏差。
提供該經調適之預調節位置及/或儲存作為該調節周期的該當前預調節位置。因此相應地重設該當前預調節位置且因而在下一個調節周期被設定成為預調節步驟的當前預調節。因此，可減少先前在調節周 期中出現的偏差或在下一個周期完全避免。
另外，該調節及控制單元用以下方式組配：在該製程容積的生產製程期間可持續執行該更新機能，特別是，在複數個調節周期期間。
在一具體實施例中，該更新機能用以下方式組配：在執行一第一調節周期或一第一調節步驟期間，藉由記錄該控制變數來產生及儲存該參考調節分布，且在執行一第二調節周期或一第二調節步驟期間，藉由記錄該控制變數來導出該實際調節分布。
特別是，在該第一調節周期或該第一調節步驟之後執行該第二調節周期或該第二調節步驟。
在單一先前周期中記錄該參考調節分布，例如，調節分布。替換地，該參考調節分布可基於複數個先前執行周期或藉助於特定學習程序(specific learning process)來產生。
換言之，在一具體實施例中，該調節及控制單元用以下方式組配：在執行複數個調節周期或複數個調節步驟期間，藉由記錄該控制變數來產生及儲存該參考調節分布，特別是，其中完成在該調節步驟之一段特定時間間隔或一特定時間點錄得的該等控制變數之平均。
此外，該調節及控制單元可具有用於產生該參考調節分布的一學習機能。該學習機能用以下方式組配：在彼之執行期間，為了實行對應至該調節周期之一所欲運作的許多實質相同調節周期，各自在一調節周期的至少一時間區段期間記錄該閥封閉件的各個所欲位置，以及儲存該閥封閉件關於該調節周期之各個時間區段的該等錄得所欲位置作為該參考調節分布。
該參考調節分布的定義可取決於該目標值與用於執行該 調節周期或該預調節步驟或該調節步驟的一可靠時間，特別是，待執行的製程步驟。
根據本發明之一具體實施例，該調節及控制單元以調適該當前預調節位置的方式組配，使得對於該控制變數或該製程參數可用該經調適之預調節位置來產生在方向方面及/或在大小方面能以一經定義方式來抵消該調節偏差的一效果。因此，可調整該預調節位置使得，例如，藉助於減少閥開孔來預補償太低的腔室壓力。
由該控制變數記錄的該製程參數例如可為該製程容積的壓力資訊，其中該目標值可為要在該製程容積中達到的所欲壓力，且該當前判定控制變數為該製程容積的當前壓力。然後，這涉及製程容積的壓力調節。
在本發明的一變體中，該目標值可為要在該製程容積中達到的所欲壓力，其中除了壓力資訊外，該當前判定控制變數指定例如進入該製程容積的當前介質流入量，特別是，其中該當前判定控制變數考慮到當前壓力入口尺寸。用此附加資訊，可以增加的準確度及效率來調節所欲壓力。
特別是，可儲存出口資訊或用當前判定控制變數加以當前判定，其中該出口資訊指定一介質(例如，製程氣體)每單位時間有多少質量或多少容積從該製程容積流出且取決於該封閉件位置。在此情形下，該出口資訊主要可取決於由真空泵浦提供的抽取容量。
為了執行該調節周期，根據一具體實施例，接收一觸發或啟動訊號。因此，該預調節步驟的初始化或執行可取決於啟動訊號的接收。在接收該啟動訊號且由該調節及控制單元處理後，立即執行該調節周期或該預調節步驟。
較佳地，該啟動訊號由上級(superordinate)製程控制器產生，其中該製程控制器經組配為對於眾多同類產品可用該製程容積控制一生產製程，該調節周期為該生產製程中相應地反復出現多次的一部份，且該啟動訊號在該生產製程的過程中相應地輸出多次。
在此背景下，該製程控制器也可提供啟動訊號輸出與例如製程氣體之供應或供應變化的同步化。結果，可初始化與特定製程步驟匹配的該調節製程，且進入預調節位置的受控調整在各個製程步驟開始時進行，例如與製程氣體的引進一起。
該調節及控制單元例如可連接至壓力感測器，其中該壓力感測器的輸出訊號提供當前判定控制變數(製程腔室中的當前壓力)。替換地或另外，該調節及控制單元可連接至質量流量計或質量流量監控單元，且該質量流量計或該質量流量監控單元的輸出訊號提供當前判定控制變數(例如，作為與製程氣體單位時間之流入量有關的資訊)。因此，在第二種情形下，該控制變數不需要腔室壓力但是也可為當前氣體流入量。
以參考調節曲線的形式記錄該實際調節分布與該參考調節分布為較佳。
在一具體實施例中，以一體化的設計執行該真空閥與該調節及控制單元。
替換地，該調節及控制單元可經組配為在結構上與該真空閥分離且與該真空閥通訊，其中存在無線電連接與有線連接。
在另一機能中，該調節及控制單元可用以下方式組配：取決於該實際調節分布與該參考調節分布的比較，可產生製程資訊。
取決於該導出調節偏差的該表現，可產生該製程資訊，特別是，其中如果該調節偏差超過預定義的臨界值，則產生該製程資訊。
此外，該製程資訊可包含輸出訊號，其中該輸出訊號以聲響或視覺方式產生。此外，該製程資訊可包含給出該調節周期之品質的品質資訊，且藉助於此品質資訊，可產生使用者輸出，特別是，錯誤資訊或警告訊號。
基於該製程資訊，另外可識別非所欲製程狀態，特別是，在該調節周期期間的非所欲質量流入量，特別是，其中可識別該製程容積存在滲漏。
本發明另外有關於一種真空閥的調節及控制單元，其中該真空閥經組配為可調節容積流量或質量流量及/或可氣密密封製程容積，且有一可調整閥封閉件。
根據本發明，該調節及控制單元經組配為，對於該閥封閉件，可用一預調節步驟與一後續調節步驟執行一調節周期，特別是，執行多次。在執行該調節周期時，在該預調節步驟的過程中，藉由一驅動器單元的對應激活，該閥封閉件特別從一打開位置移到由該調節及控制單元控制的一經定義當前預調節位置。在該調節步驟的過程中，藉由基於一當前判定控制變數之製程參數且基於一目標值來激活該驅動器單元，執行該封閉件位置取決於該當前預調節位置的一特定變動或調整，特別是，藉此可使該控制變數接近該目標值。至少部份可預測由該閥封閉件的一經定義位置變化造成對於該控制變數的一效果。
該調節及控制單元有一更新機能，其用以下方式組配：在彼之執行期間，至少在該調節周期的一部份期間記錄該控制變數，且基於它來導出一實際調節分布。比較該實際調節分布與一參考調節分布，且導出一調節偏差。該調節偏差的導出也包含不存在偏差的隨機建立。
取決於該導出調節偏差的一表現且根據對於該控制變數 的該至少部份可預測效果來做該實際預調節位置的一調適，以及提供該經調適之預調節位置及/或儲存作為該調節周期的該當前預調節位置。因此，應瞭解，在偏差為零的情形下，也可以用實質相同新預調節位置取代該當前預調節位置的方式來做該調適。
該調節及控制單元用以下方式組配：在有該製程容積的一生產製程期間，可持續執行該更新機能，特別是，在複數個調節周期期間。
本發明進一步有關於一種用於以真空閥實行生產周期的方法，其中該真空閥經組配及配置成可調節一容積流量或質量流量，特別是，來自製程容積的容積流量或質量流量，且可用於氣密密封製程容積。該真空閥包含閥座，其具有界定一開孔軸線的一閥開孔與圍繞該閥開孔的第一密封面，且另外有用於實質氣密封閉該閥開孔的一閥封閉件，其具有對應至該第一密封面的第二密封面。耦合至該閥封閉件之一驅動器單元用以下方式組配：該閥封閉件可以一經定義方式改變及調整以提供各個封閉件位置，以及，可從該閥封閉件至少部份暴露該閥開孔的一打開位置調整到該第一密封面壓上該第二密封面且實質氣密地封閉該閥開孔的一關閉位置和倒過來。
在該方法的過程中，執行該閥封閉件的一調節周期，特別是，執行多次，且該調節周期至少包含該閥封閉件的受控運動與該封閉件位置的調節變動(regulated variation)或調整。實現該閥封閉件取決於啟動訊號之接收的受控運動係藉由針對性地激活該驅動器單元特別從該打開位置到一經定義當前預調節位置，且隨後該封閉件位置取決於該當前預調節位置的調節變動或調整係藉由根據一製程參數的一當前判定控制變數與一目標值來激活該驅動器單元，特別是，藉此使該控制變數接近該目標值。在此情形下，已知或至少可部份預測由該閥封閉件之一經定義位置變化造 成對於該控制變數的一效果。
至少在該調節周期的一部份期間記錄該控制變數，且基於它來導出一實際調節分布。比較該實際調節分布與一參考調節分布，且導出一調節偏差。取決於該導出調節偏差的一表現且根據對於該控制變數的該至少部份可預測效果來做該當前預調節位置的一調適，以及，提供該經調適之預調節位置及/或儲存作為該調節周期的該當前預調節位置。
本發明的標的進一步為一種電腦程式產品，其儲存於機器可讀取載體上，特別是，儲存於上述閥系統的的儲存單元中或於該調節及控制單元中，其中有程式碼用於執行或至少控制前述方法的特定方法步驟。該等步驟為：‧該閥封閉件的一受控運動，‧該封閉件位置的一調節變動或調整，‧一實際調節分布的一導出和與一參考調節分布的比較，‧一調節偏差的一導出，‧該預調節位置的一調適，其取決於該導出調節偏差的一表現且根據對於該控制變數的該至少部份可預測效果，以及‧提供該經調適之預調節位置作為該調節周期的該當前預調節位置。
特別是，在電子資料處理單元中，特別是，該閥系統的調節及控制單元，或在該調節及控制單元中，執行該程式或該程式碼。
因此，藉由執行對應(電腦實施的)演算法可實現對應調節周期的更新。
1‧‧‧製程腔室
2‧‧‧氣體流量計或調節器
3‧‧‧壓力感測器
4‧‧‧真空泵浦
5‧‧‧啟動訊號
10‧‧‧可調整真空閥/電動閥
11‧‧‧調節及控制單元
12‧‧‧對應輸入數量
12‧‧‧實際判定控制變數/當前壓力訊號
13‧‧‧所欲數量
13‧‧‧目標值
14‧‧‧調整訊號
15‧‧‧調節及優化模組
16‧‧‧輸出通道
17‧‧‧對應當前封閉件位置資訊/邏輯箭頭
21、121‧‧‧上曲線
22、122‧‧‧第二曲線
31‧‧‧閥殼體
33‧‧‧開孔
34‧‧‧開孔軸線
35‧‧‧密封面
38‧‧‧(可樞轉)閥盤
38‧‧‧閥封閉件
39‧‧‧臂體
40‧‧‧電氣驅動器
40‧‧‧驅動器單元
41‧‧‧樞轉軸線
51‧‧‧壓力
52‧‧‧閥位置
53‧‧‧橫桿
53a‧‧‧預控制階段
53a‧‧‧預調節步驟
53b‧‧‧實際“真正”調節階段
53b‧‧‧後續調節步驟
151‧‧‧壓力分布
152‧‧‧位置分布
A、B‧‧‧製程周期
O‧‧‧打開位置
x‧‧‧橫向運動
y‧‧‧縱向運動
t、t0‧‧‧時間
△t1‧‧‧時間區段
△t2、△tA、△tB‧‧‧時間
以下用示意圖示於附圖的特定示範具體實施例舉例詳述本發明設備及本發明方法，其中也提及本發明的其他優點。圖式的描述如下：第1圖根據本發明示意圖示真空系統的第一具體實施例，其用於製程腔室的受控調節運作；第2a至b圖各自圖示在真空閥用於設定新工作點的調節製程；第3a至b圖各自圖示在真空閥用於以可變流量來調節或維持腔室壓力的調節製程；以及第4a至c圖圖示根據本發明之可調節真空閥用作鐘擺閥的具體實施例。
第1圖示意圖示用於在真空狀態下加工物件之系統的結構，例如半導體晶圓。該結構包含製程腔室1與進入該製程腔室的饋入件(feed)，其中該饋入件設有氣體流量計或調節器2且因此可測量流入製程腔室的氣體數量或可相應地調節流入的氣體數量。此外，提供允許判定製程腔室內部壓力(腔室壓力)的壓力感測器3。
在製程腔室1的出口側，真空泵浦4連接至腔室1用以彼之真空抽空。用於控制或調節流出質量流量的可調整真空閥10配置在真空泵浦4、腔室1之間。在此可實現該(受控)可調整性，例如用閥的電動、氣壓或液壓裝置。
該系統根據本發明有調節及控制單元11，其連接至閥10且提供閥10藉助於對應輸入數量12及所欲數量13或藉助於真空閥10閥封閉件之已知預調節位置的調節激活與受控激活。該預調節位置可以例如 調整位置(adjusting position)的形式儲存於調節及控制單元11的內部記憶體中。
調節及控制單元11根據本發明提供用於該閥形式為一調節周期的一控制。該調節周期包含兩個相繼運行的階段。在第一階段，預調節步驟，藉助於先前已知中間所欲位置(預調節位置)，將該閥封閉件放在此位置。該預調節步驟用啟動訊號5初始化或觸發。啟動訊號5通常由主控制器輸出，其中此控制器提供上級生產製程的控制。
該主控制器控制例如有待加工工件之製程腔室的裝備，例如半導體晶圓，然後在製程腔室中建立一經定義氣氛。對於此一製程氣氛，通常將經定義製程氣體饋入製程腔室10，特別是經由氣體流量計或調節器2，且藉助於真空抽取及其以閥10調節，使內部壓力有預定義位準。最好用主控制器使啟動訊號5的產生及輸出與製程控制同步。例如，啟動訊號5在裝備及製程氣體輸入之後輸出。
對於優化(亦即，快速)製程周期，首先完成預調節步驟。用此方式，使該閥封閉件處於未調節的預調節位置且只藉助於直接控制，在此藉由輸出調整訊號14至電動閥10。例如，儲存關於閥封閉件之打開位置可特意接近的對應偏移。此一預調節或基於位置之控制的優點是可明顯更快地獲得所欲抽取容量，因此從整個調節周期來看，這可用相對較短的周期時間快速處理。
速度的增加也起因於純調節系統的自然給定訊號延遲(延遲)。例如，壓力感測器3在建立當前腔室壓力之前需要一定時間且用於對應訊號產生及輸出。亦即，該調節系統也接收有此延遲的必要控制變數，這導致只有此一延遲用於所欲壓力的調節及獲得。
藉助於該預調節，在沒有反饋訊號(當前壓力)下，可運行 該閥封閉件的第一調整區段(first adjustment section)，然後輸送到調節步驟，亦即，該閥封閉件的受調節運動。用此方式，可減少上述延遲，因為壓力感測器的訊號例如在後續調節階段開始時已存在，且隨後可用調節器直接處理。
從預調節步驟到形成調節周期第二階段之調節步驟的過渡在到達預調節位置時發生。例如，藉助於當前持續判定的封閉件位置以及此位置與預定義預調節位置的比較，可識別該預調節位置的到達。對應當前封閉件位置資訊17可從閥10或閥驅動器輸送至調節及控制單元11。特別是，資訊的此一輸送發生在調節及控制單元11的調節及優化模組15(regulating and optimization module)(用邏輯箭頭17的虛線延伸部表明)。在到達該預調節位置時，就發生從預調節模式(控制)到真正調節模式(調節步驟)的切換。
替換地，在可從該閥之已知激活行為導出用於該預調節步驟的預定義持續時間之後，在這兩個步驟之間可發生該切換。由於該切換在提供給該預調節步驟的時間消逝後自動發生，所以為此不需要進一步的反饋訊號。
從隨後預設定(then pre-set)的預調節位置開始，在該調節步驟中得到壓力感測器3的當前壓力訊號12繼續作為輸入數量12，亦即，作為當前判定控制變數，因此製程腔室1的當前壓力狀態為已知或備妥。調節及控制單元11另外設有所欲壓力或按需要用於各個加工製程的所欲壓力分布或目標值13。藉助於這些輸入數量，用調節及控制單元11產生調整訊號14且輸出到電動閥10。
為了設定製程腔室1的所欲內部壓力，在調節周期過程中，真空閥10的閥開孔因此被改變，使得該製程腔室發生氣體流動，使得當 前內部壓力可接近目標壓力，在第一步驟藉助於閥封閉件到預調節位置的受控一次性調整，以及在第二步驟藉助於該封閉件位置使用持續記錄之控制變數的調節變動。在此，特別是，可實質預測由閥封閉件之經定義位置變化造成對於控制變數的效果，藉此可提供具體有效的調節。
例如，在加工製程的第一時間區段，應設定相對開得很大的閥開孔使得內部壓力儘快下降，且在該調節的進一步過程中，應設定沒有開得那麼大的閥開孔，使得在後續時間步驟，可用單位時間有較少氣體數量的受控外流來設定及保持所欲內部壓力，其中，特別是，層流或分子氣體流動或不管兩者的混合形式為何。對於這兩個時間區段，亦即，對於要設定的各個所欲壓力，可儲存有預控制及後續調節的本發明調節周期。
藉由改變閥位置，亦即，閥封閉件相對於閥開孔的位置，製程腔室1內的壓力被改變，且因此界定用於各個調節周期的調節分布，特別是調節曲線，亦即，在特定時間間隔中用於各個時間點的壓力及/或閥位置。該調節分布的第一部份區段根據本發明在各種情形下界定為預調節步驟。製程腔室的加工製程通常重覆多次的調節周期(多次執行該調節分布)，其中在各種情形下隨後應用相同方式以對應循環方式執行該壓力調節。
根據本發明，調節及控制單元11具有更新機能。在經歷調節周期期間或至少在調節步驟期間執行該更新機能。在此，至少間歇地記錄收到的控制變數12(例如，壓力感測器的訊號)，且據此導出實際調節分布。因此，例如壓力分布及/或在接收作為控制變數之一部份的封閉件位置資訊17後，導出封閉件位置分布，亦即，腔室內部壓力的數值與封閉件位置相對於調節時間點的數值。
在調節周期的更新過程中，藉助於該更新機能，錄得實際 調節分布與參考調節分布做比較，且據此導出調節偏差。該參考調節分布在此情形下可為視需要以特定方式且在經定義及受控條件下執行的預記錄調節周期或步驟。例如，以所欲調節曲線的形式儲存該參考調節分布。
然後，取決於導出調節偏差的表現且基於對控制變數12的實質可預測效果來做預調節位置的調適。換言之，可用以下方式重新設定預調節位置：在計算偏差的架構內，使實際調節分布接近參考分布。
為了調適預調節位置，被執行的調節步驟也納入考慮同樣可記錄的封閉件位置資訊17。結果，除調節步驟之外，可取得關於閥位置的附加資訊，且可參考導出調節偏差與連結於此的封閉件位置。結果，知道特定封閉件位置對於腔室1之壓力位準的效果，在調節期間有可能在特定時間點以針對性及有效的方式調適或修正該調節參考。
調節及控制單元11可用持續執行更新機能的方式組態，特別是，在生產製程中的複數個調節周期期間。
第1圖的系統因此，一方面，致能快速調整製程腔室1的所欲壓力狀態(由於調節的兩階段本質)，此外，用以下方式持續調適該調節分布，例如，在與所欲調節有任何偏差的情形下，例如，藉由重新調整預調節位置或其他調節參數，可自動地做成該調節周期的修正。
為了驗證製程完整性及/或品質，也可提供檢查或監控機能。藉助於與該調節之調節分布有關的資訊，當前記錄的調節分布可與所欲分布比較，且基於此比較，可導出關於調節是否在設定極限內實行的資訊，例如是否在公差範圍內。
調節及控制單元11可進一步包含學習函數，藉助於它，可建立與參考調節有關的資訊。為此目的，用設定的所欲條件(例如，所欲壓力、所欲溫度、壓力分布、溫度分布等等)以及用調節及控制單元11 以經由閥位置的調節方式設定腔室1的壓力以實現所欲壓力來執行多次生產周期。在經歷這些生產周期期間，在調節時間期間儲存個別周期的閥位置。然後，然後從因此例如藉助於補償計算或建模可產生的資料數量，可導出結合個別資料集(每一調節周期有一個資料集)的所欲調節資訊。
該檢查機能可進一步經組配為可取決於錄得當前調節分布來執行要達到之目標的調適，例如以用以下方式影響調節製程：在後續調節周期補償在調節時建立的偏差。換言之，該檢查機能可輸出目標值，特別是，以不改變時間相依性的方式，且以此形式將它引進到控制電路。
用類似方式，該檢查機能可相應地作用於當前測得控制變數(例如，測得壓力)。例如，為了使內部壓力更快地降低，可模擬出現比實際測得還高的壓力。
藉助於檢查機能的介入可實現調節製程，特別是，藉助於直接輸入於調節器，例如藉由調適調節參數。
調節及控制單元11另外有輸出通道16。用它可輸出包含與當前調節狀態有關之資訊的訊號。因此，例如，使用者可識別製程是否在它的預定義極限內進行或是否與此有偏差。替換地或附加地，該訊號可提供給處理單元或上級製程控制，例如，藉此可做整個製程的自動調適。
藉助於該檢查機能，因此不僅可檢查是否遵守提供用於閥10的調節製程，此外也可預測加工製程本身是否在經定義邊界條件內進行。例如，如果判定當前記錄調節曲線與儲存用於該製程的所欲調節曲線之間有偏差，藉助於此偏差，可斷定，例如，製程腔室或製程腔室的饋入件有滲漏，且該製程相應地被描述為在不做調節周期之調適下有缺陷。在沒有本發明的檢查機能下，可能簡單地“過度調節”此一滲漏，亦即，用以下方式相應地激活該閥：在外部尚未在製程設定檔(process profile)中建 立缺陷的情形下，在預定義時間內達到所欲壓力。
第2a圖及第2b圖各自圖示在真空閥用於設定新工作點的調節製程，亦即，新壓力設定點。因此，對於應改變真空腔室之內部壓力的系統，它是預定義的。這可能需要，例如執行特定製程步驟。通常，要達到的目標壓力被預定義為此一步驟的所欲數值。
上曲線121、21各自表示在時間t上的真空腔室壓力分布。圖示於壓力曲線121、21之下的第二曲線122、22表示閥封閉件在圖中顯示時段的定位或位置。
第2a圖圖示新壓力的設定，其係藉助於封閉件位置的獨有調節。此一調節原則上先前技術可得知。
在此，在時間t0點規定壓力的所欲變化。改變閥封閉件的位置以響應此規格。在曲線122中，圖示曲線122位準在t0後立即下降。由於閥封閉件的此一新位置，腔室中的壓力初始相應地快速增加(在t0之後的曲線121)且接近必要壓力位準。如圖示，用調節初始化閥封閉件的反向運動使得腔室內部壓力不增加超過所欲壓力。
在圖示時間區段△t1中，腔室壓力在所欲位準整平(level out)。此整平為閥封閉件之調節運動的結果。如果壓力傾向增加，例如高於所欲壓力，則由該閥初始化“反向運動”，亦即，通常設定暴露閥開孔的增量藉此增加由真空泵浦提供的負壓。取決於該封閉件之調節運動的表現，隨後再度出現相反的運動以便抵消太低內部壓力的任何後續傾向。
為了與本發明的順序調節直接比較，第2b圖圖示有受控預調節步驟的此一順序調節(第一順序)與後續調節步驟(第二順序)以實現相同的所欲壓力(與第2a圖的相同)。
因此，在時間t0處，閥封閉件的受調節運動在此不會直接 開始，而是使該封閉件處於第一步驟的預定義閥位置(曲線22)。對於此位置，最好已經得知且連結對於可藉此實現之內部壓力(曲線21)的相關效果。如果使閥封閉件因此處於此預調節位置，內部壓力相應地快速及具體地接近最終要達到的壓力位準。
例如，藉助於事先執行用於該控制的學習程序，可判定此位置。由於真空腔室中有經常周期性地重覆的製程步驟，複數個相同產品的特定生產期間，腔室中可極頻繁地重覆經歷上述壓力變化。因此，預調節位置的教導在此特別有利。
例如，只在封閉件進入預調節位置的受控調整後啟動封閉件位置的主動調節。閥封閉件的受控運動與受調節運動也有可能重疊。因此，例如，在達到封閉件位置或新所欲壓力之前不久，可初始化該調節。
因此，在本發明的架構內可看見，後續調節步驟不僅僅是時序上完全分離的步驟，也只在預調節之後及時初始化。
可清楚看到，可用本發明達成用以設定新壓力的時間△t2與△t1相比是大幅減少的。藉由受控地接近預調節位置，可減少或大幅避免在所欲壓力附近之壓力的基於調節之整平過程。這導致在受控預調節步驟及後續傳統調節步驟的整體上更快地獲得所欲壓力。
此外，本發明提供預調節位置的持續更新。特別是，例如，這對在特定基板之一系列生產過程中通常被重覆執行的調節製程特別有利。在此，可使用從先前或先前數個周期得到的資料設定各調節周期的預調節位置。
較佳地，可記錄當前調節周期的壓力分布21以及與先前的壓力分布或另一參考分布比較。藉助於這個比較，隨後可做設定預調節位置的修正或調適。在此完成該調適，特別是，取決於兩個分布之間的判 定偏差，亦即，如果該偏差超過某一公差範圍，以藉此對於該偏差是提供反效果的方式，用一方向及一大小來做該預調節位置的重設。特別是，得知預調節位置之特定變動對於可藉此產生之壓力變化的效果(例如，在特定調節時間點及每單位時間)，亦即，可相應地預測，特別是，對於已知製程系統。用此知識，可極準確地做成預調節位置的更新且有優化效果。
第3a圖及第3b圖各自圖示在真空閥用例如製程氣體之可變流量來調節或維持腔室壓力的調節製程。藉此，對於真空腔室之內部壓力應保持不變的系統是預定義的。這可能需要，例如，用於執行特定相繼製程步驟，其中一定使用不同的製程氣體，但是腔室中的壓力應保持在相同的位準供加工用。
第3a圖及第3b圖圖示在真空腔室加工數個製程周期的順序。在圖示變體中，交替地實行兩個不同的加工，例如，塗佈製程。這用兩個順序A及B的順序圖解說明。各製程步驟延續一時間單位，其中順序A各自用相同的製程參數進行，且順序B也用相同的製程參數進行，特別是，與A不同的(例如，不同製程氣體的流入量)。
第3a圖圖示壓力分布151與位置分布152，這是在腔室壓力之傳統獨有調節藉助於閥封閉件位置之調節設定的情形下。
在腔室內部壓力的分布中，可清楚識別各個順序A及B之間的切換。幾乎立即在切換過程後，亦即，腔室中的氣體流動變化，曲線151顯示各個相對位置變化量(deflection)。在從製程周期A過渡到周期B後，壓力相對快速地增加，因為例如每單位時間腔室饋入更多的製程氣體。
作為對測得升壓的直接響應，以調節方式改變閥封閉件的位置。在從A過渡到B後，為此目的，增加真空閥的流動開孔，亦即， 使閥封閉件的位置變化正向表現。這可用位置曲線152導出。壓力隨後再度下降且落到所欲壓力以下持續一段短時間間隔。再度，響應嚴重的下降，重新調整封閉件的位置，藉此對於製程周期B，用經改變的閥開孔保持原始腔室壓力(所欲壓力)。
在該製程周期B過渡到周期A後，壓力相對快速地減少，且反向調節閥位置(減少閥流動開孔)，原則上這與從A過渡到B的相同。
該等調節步驟在整個製程持續時間相應地頻繁地重覆(在此：11個製程周期)。
在這些過渡期間，達到所欲壓力之前的時間相對長。各個調節周期有很大比例被整平過程△tA及△tB佔據。所欲壓力只在周期的相對較小部份實質不變。
另一方面，第3b圖圖示壓力51及閥位置52在根據本發明用受控預調節與後續調節步驟重覆地執行調節周期期間的分布。製程周期A及B的坐標系參數(frame parameter)與第3a圖的製程A及B類似。
可清楚識別在整個過程期間壓力分布51在此實現增加的一致性。在各個從一調節周期過渡到後續調節周期期間，大體減少或避免所欲壓力在腔室中的急速增加或減少。此一改善至關重要地由先前預調節步驟實現。
例如，如果過渡是從一調節周期B到周期A，根據本發明組配的調節及控制單元接收例如來自製程控制器的對應觸發訊號。特別是，該觸發訊號或彼之產生取決於周期A的啟動點。用該觸發周期啟動各個調節周期。特別是，該觸發訊號與氣體流入系統同步，使得該調節周期例如可與附加製程氣體或較大數量之氣體的按時間供給匹配地進行。
替換地，也可行的是，該調節及控制單元直接接收來自氣 體流量計或調節器的訊號，且基於此訊號來初始化閥位置的對應調節。
在一具體實施例中，可儲存用於執行調節周期的資料例如於調節及控制單元中或於與此單元通訊的記憶體中。該資料通常包含要以受控方式來接近的預調節位置以及用於從預調節步驟過渡到調節步驟的參數(例如，時間點)。
由於首先進行該預調節步驟，封閉件位置在此因此已移動到已經至少接近或快要達到待設定之所欲壓力的狀態。然後，由被執行的調節步驟精確地設定及保持該所欲壓力。
用本發明方法顯著減少在流量變動期間腔室中再度達到且保持在流量變動期間腔室中的時間，亦即，更快地整平所欲壓力(參考，第3a圖)。這導致對應地節省時間且因而大致上為縮短且更有效率的製程步驟。這用例如在周期B中設定所欲壓力所需的時間△tB圖示。在從周期B過渡到A後，該預控制已經如此準確及合適，以致於所欲壓力幾乎沒有任何偏差且所欲壓力維持實質不變。
圖示橫桿53圖示在調節周期期間閥封閉件置於預調節位置中的預控制階段53a與實際“真正”調節階段53b的時間分佈。預控制階段53a的時間廣度在周期A及B不相同。
根據本發明，各個調節周期的更新在整個製程持續時間運行，亦即，在11個圖示周期的執行期間。對於兩個周期A及B，在此提供更新函數，亦即，用於周期A的更新函數與用於周期B的更新函數。例如，描述於下文的更新函數係用於周期B。
在周期B的第一次執行期間，使閥封閉件處於在預調節步驟的預定義位置。例如，藉助於先前學習程序或手動調適，可判定此預調節位置。接著預調節步驟的是封閉件位置的持續調節設定。對於此周期B， 記錄調節分布，亦即，壓力分布曲線51及/或位置分布曲線52。使用以此方式表明的調節分布，可與周期B的所欲調節分布做比較，特別是，與所欲調節，且基於此比較，可判定與所欲調節分布的任何偏差。取決於導出偏差，周期B的下一個執行或下幾個執行可做預調節位置的調適。特別是，使該調適經受比容許公差大的偏差。
可做預調節位置的調適，致使在用於周期B開始後提供比原始所提供更大力地界定升壓的方式來判定偏差時，判定及儲存新預調節位置，這提供該閥進入周期B後有擴大的打開位置。結果，可相應地抵消過多的升壓。此外，不僅在它的方向可調適預調節位置，也可藉助於偏差的判定長度來更新變動的大小。
在周期B的第二次執行期間，亦即，在中間周期A後，該閥封閉件在以受控方式進行的預調節步驟中移到如此再度被定義的預調節位置。該調節步驟相應地進行。再度記錄該調節分布以用於第二次執行。此分布此時可視需要再度與原始預定義的參考調節或與先前周期B的分布做比較。換言之，所欲調節分布用預定義的參考調節或用先前周期B的分布表示。
如果例如用調節分布的比較來判定而不管過多的升壓，則整平至所欲壓力之前的時間減少，預調節位置的更新也可特別準備與參考調節的初始增加偏差(例如，更詳細的壓力起伏)。藉由短暫地接受較大的調節偏差，因此可實現較短的處理時間。
此外，由於預調節的先前變動，可導出對於調節周期B的正面效果，因而可判定由預調節位置帶來之效果的可預測性。
第4a圖至第4c圖圖示根據本發明之閥的一可能具體實施例，其形式為鐘擺閥。用於實質氣密中斷流動路徑的閥擁有具有開孔33 的閥殼體31。該開孔有圓形橫截面。在處於閥盤38(閥封閉件)的關閉位置時，開孔33藉助於閥盤38以氣密方式關閉。閥盤38的打開位置O圖示於第3b圖及第3c圖。
開孔33被閥座圍封。此閥座由在閥盤38方向軸向瞄準以及對開孔軸線34橫向延伸且有圓環形狀的密封面35形成，其形成於閥殼體31中。
此外，該閥擁有也可實質與開孔軸線34平行地調整的可樞轉閥盤38。
閥盤38經由側向設置在該盤上且與開孔軸線34垂直地延伸的臂體連接至電氣驅動器40(馬達)。此臂體39位於閥盤38在開孔33沿著開孔軸線34幾何投影之開孔橫截面外的關閉位置。
用以下方式使用對應傳動裝置(transmission)來組配電氣驅動器40：閥盤38如同鐘擺閥藉助於驅動器40橫向於開孔軸線34且在開孔33橫截面上方實質平行以及垂直於開孔軸線34在打開位置O、中間位置之間以繞著樞轉軸線41樞轉運動之形式的橫向運動x可樞轉，且藉助於驅動器40與開孔軸線34平行的縱向運動y可線性移位。在處於打開位置時，閥盤38位在側向鄰近第一開孔33地設置的栖身區段(dwell section)中，藉此釋放開孔33及流動路徑。在處於中間位置時，閥盤38位於在第一開孔33上方的一距離處且覆蓋開孔33的開孔橫截面。在處於關閉位置時，開孔33以氣密方式關閉且中斷流動路徑，藉此在閥封閉件38(閥盤)與閥座的密封面35之間存在氣密接觸。
為了致能該閥的自動調節式打開及關閉，該閥提供用以下方式組配且與驅動器40通訊的電子調節及控制單元：閥盤38可相應地調整用以氣密封閉製程容積或用以調節此容積的內部壓力。此一調節單元與 該閥一起形成本發明的閥系統。
如上述，閥盤38以受控方式初始移到經定義預調節位置。然後，用控制變數及輸出控制變數可變地設定閥盤38的位置。得到與連接至該閥之製程容積之當前壓力狀態有關的資訊作為輸入訊號。此外，可提供進入容積的另一輸入數量給調節器，例如質量流量。藉助於這些數量以及藉助於該容積應被設定或達到的預定義所欲壓力，該閥的調節設定則在調節周期中進行，藉此可用該閥隨著時間調節來自該容積的質量流量。為此目的，裝設真空泵浦於該閥的下游，亦即，該閥配置在製程腔室與泵浦之間。因此，可整平所欲壓力分布。
藉由設定閥封閉件38，設定閥開孔33的各個開孔橫截面從而設定每單位時間可從製程容積抽空的可能氣體數量。為此目的，閥封閉件38可具有與圓形不同的形狀，特別是，以實現儘可能像層流的介質流動。
為了設定開孔橫截面，可用調節及控制單元11調整閥盤38，其係藉助於驅動器40從打開位置O到中間位置的橫向運動x且藉助於驅動器40從中間位置到關閉位置的縱向運動y。為了完成流動路徑的打開，可用該控制器調整閥盤38，其係藉助於驅動器40從關閉位置到中間位置的縱向運動y以及從那裡藉助於驅動器40從中間位置到打開位置O的橫向運動x。
在本示範具體實施例中，驅動器40組配成為電動馬達，其中可以使驅動器40橫向運動x或者是縱向運動y的驅動方式來切換該傳動裝置。由該調節以電子方式激活驅動器40及傳動裝置。此類傳動裝置為先前技術所習知，特別是，用閘極切換者。更有可能使用數個驅動器來引起橫向運動x與縱向運動y，其中該控制器接管該等驅動器的激活。
使用所述鐘擺閥的流量精確調節或設定不僅有可能通過閥盤38在打開位置O與中間位置之間藉助於橫向運動x的樞轉調整，也主要藉由閥盤38沿著開孔軸線34在中間位置、關閉位置之間藉助於縱向運動y的線性調整。所述鐘擺閥可使用於精確的調節任務。
閥盤38與閥座各有密封面35，第一及第二密封面。第一密封面35另外有一密封件。藉助於硫化於閥座上，可硫化此密封件例如成為聚合物。替換地，該密封件例如可設計成為在閥座之凹槽中的O環。可將密封材料膠黏於該閥座上且藉此體現該密封件。在一替代具體實施例中，該密封件可配置在閥盤38側邊上，特別是，在第二密封面上。這些設計的組合也可行。
除圖示鐘擺閥外，根據本發明的真空閥系統可用不同類型的真空閥具體實作，例如瓣閥(flap valve)、滑閥或所謂的蝶形調節閥。特別是，帶有壓力調節閥的系統經組配為可使用於真空區。此外，也可使用只能在一方向調整彼之封閉件的鐘擺閥。
應瞭解，附圖只是示意圖示的可能示範具體實施例。各種方法也可根據本發明互相組合以及與用於壓力調節真空製程的先前技術方法及裝置組合。
1‧‧‧製程腔室
2‧‧‧氣體流量計或調節器
3‧‧‧壓力感測器
4‧‧‧真空泵浦
5‧‧‧啟動訊號
10‧‧‧可調整真空閥/電動閥
11‧‧‧調節及控制單元
12‧‧‧對應輸入數量
12‧‧‧實際判定控制變數/當前壓力訊號
13‧‧‧所欲數量
13‧‧‧目標值
14‧‧‧調整訊號
15‧‧‧調節及優化模組
16‧‧‧輸出通道
17‧‧‧對應當前封閉件位置資訊/邏輯箭頭

Claims (15)

  1. 一種閥系統，其包含用以調節一容積流量或質量流量及/或用以氣密封閉一製程容積(1)的一真空閥(10)與一調節及控制單元(11)，其中該真空閥(10)包含：一閥座，其具有界定一開孔軸線(34)的一閥開孔(33)與圍繞該閥開孔(33)的一第一密封面(35)，一閥封閉件(38)，其用以實質氣密封閉有對應至該第一密封面(35)之一第二密封面的該閥開孔(33)，與耦合至該閥封閉件(38)的一驅動器單元(40)，其用以下方式組配：該閥封閉件(38)可以一經定義方式改變及調整以提供各個封閉件位置，以及可從該閥封閉件(38)至少部份放開該閥開孔(33)的一打開位置(O)調整到該第一密封面(35)壓上該第二密封面且實質氣密地封閉該閥開孔(33)的一關閉位置和倒過來，其特徵在於：該控制及調節單元(11)經組配為對於該閥封閉件(38)可特別用一預調節步驟(53a)及一後續調節步驟(53b)多次執行一調節周期，其中在執行該調節周期時，在該預調節步驟(53a)的過程中，藉由該驅動器單元(40)的對應激活，使該閥封閉件(38)特別從該打開位置(O)移到由該調節及控制單元(11)控制的一經定義實際預調節位置，以及在該調節步驟(53b)的過程中，該封閉件位置取決於該實際預調節位置之一特定變動或調整的執行係藉由基於一製程參數的一實際判定控制變數(12)且基於一目標值(13)來激活該驅動器單元(40)，特別是，藉此可使該控制變數(12)接近該目標值(13)，其中至少可部份預測由該 閥封閉件(38)之一經定義位置變化造成對於該控制變數(12)的一效果，且其中該調節及控制單元(11)有一更新機能，其用以下方式組配：在彼之執行期間：至少在該調節周期的一部份期間記錄該控制變數(12)，且基於它來導出一實際調節分布(21，51)，比較該實際調節分布(21，51)與一參考調節分布，且導出一調節偏差，取決於該導出調節偏差的一表現且根據對於該控制變數(12)的該至少部份可預測效果來做該實際預調節位置的一調適，以及提供該經調適之預調節位置及/或儲存作為該調節周期的該實際預調節位置，其中該調節及控制單元(11)用以下方式組配：在有該製程容積(1)的一生產製程期間，可持續執行該更新機能，特別是，在複數個調節周期期間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之閥系統，其中該更新機能用以下方式組配：在執行一第一調節周期或一第一調節步驟期間，藉由記錄該控制變數(12)來產生及儲存該參考調節分布，以及在執行一第二調節周期或一第二調節步驟期間，藉由記錄該控制變數(12)來導出該實際調節分布(21，51)，特別是，其中在該第一調節周期或該第一調節步驟之後執行該第二調節周期或該第二調節步驟。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之閥系統，其中該調節及控制單 元(11)用以下方式組配：在執行複數個調節周期或複數個調節步驟期間，藉由記錄該控制變數(12)來產生及儲存該參考調節分布，特別是，其中完成在該調節步驟之一段特定時間間隔或一特定時間點錄得的該等控制變數之平均。
  4. 如申請專利範圍第1項至第2項中之任一項所述的閥系統，其中該調節及控制單元(11)有用於產生該參考調節分布的一學習機能，其中該學習機能用以下方式組配：在彼之執行期間，為了實行對應至該調節周期之一所欲運作的許多實質相同調節周期，各自在一調節周期的至少一時間區段期間記錄該閥封閉件(38)的各個所欲位置，以及儲存該閥封閉件(38)關於該調節周期之各個時間區段的該等錄得所欲位置作為該參考調節分布。
  5. 如申請專利範圍第1項至第2項中之任一項所述的閥系統，其中該調節及控制單元(11)以調適該實際預調節位置的方式組配，使得對於該控制變數(12)可用該經調適之預調節位置來產生在方向方面及/或在大小方面能以一經定義方式來抵消該調節偏差的一效果。
  6. 如申請專利範圍第1項至第2項中之任一項所述的閥系統，其中該預調節步驟(53a)的初始化或執行係取決於一啟動訊號(5)的一接收。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之閥系統，其中該啟動訊號(5)由一上級製程控制器產生，其中該製程控制器經組配為對於眾多同類產品可用該製程容積來控制一生產製程，該調節周期為該生產製程中相應地反復出現多次的一部份，且該啟動訊號(5)在該生產製程的過程中相應地輸出多次。
  8. 如申請專利範圍第1項至第2項中之任一項所述的閥系統，其中：以一調節曲線的形式來記錄該實際調節分布(21，51)及/或該參考調節分布，及/或該參考調節分布的定義取決於該目標值(13)與用於該調節周期或用於該預調節步驟(53a)或該調節步驟(53b)的一容許持續時間。
  9. 如申請專利範圍第1項至第2項中之任一項所述的閥系統，其中：該製程參數由該製程容積(1)的壓力資訊體現，該目標值(13)為要在該製程容積(1)中達到的一所欲壓力，以及該實際判定控制變數(12)為該製程容積(1)中的一實際壓力。
  10. 如申請專利範圍第1項至第2項中之任一項所述的閥系統，其中：該目標值(13)為要在該製程容積(1)中達到的一所欲壓力，以及該實際判定控制變數(12)指定進入該製程容積(1)的一實際介質流入量，特別是，其中該實際判定控制變數考慮到一實際壓力入口尺寸。
  11. 如申請專利範圍第1項至第2項中之任一項所述的閥系統，其中：儲存或用該實際判定控制變數(12)實際判定出口資訊，其中該出口資訊指定一介質每單位時間有多少質量或多少容積從該製程容積(1)流出且取決於該封閉件位置。
  12. 如申請專利範圍第1項至第2項中之任一項所述的閥系統，其中：該調節及控制單元(11)連接：至一壓力感測器(3)且該壓力感測器的該輸出訊號提供該實際判定控制變數(12)及/或至一質量流量計(2)或一質量流量監控單元(2)且該質量流量計或該質量流量監控單元的一輸出訊號提供該實際判定控制變數(12)。
  13. 一種用於真空閥(10)的調節及控制單元(11)，其中該真空閥(10)經組配 為可用於調節一容積流量或質量流量及/或用於氣密封閉一製程容積(1)且有一可調整閥封閉件，其特徵在於：該調節及控制單元(11)經組配為，對於該閥封閉件(38)，可用一預調節步驟(53a)與一後續調節步驟(53b)執行一調節周期，特別是，執行多次，其中在執行該調節周期時，在該預調節步驟(53a)的過程中，藉由一驅動器單元(40)的對應激活，該閥封閉件(38)特別從一打開位置(O)移到由該調節及控制單元(11)控制的一經定義實際預調節位置，且在該調節步驟(53b)的過程中，藉由基於一製程參數的一實際判定控制變數(12)且基於一目標值(13)來激活該驅動器單元(40)，執行該封閉件位置取決於該實際預調節位置的一特定變動或調整，特別是，藉此可使該控制變數(12)接近該目標值(13)，其中至少部份可預測由該閥封閉件(38)的一經定義位置變化造成對於該控制變數(12)的一效果，且其中該調節及控制單元(11)有一更新機能，其用以下方式組配：在彼之執行期間，至少在該調節周期的一部份期間記錄該控制變數(12)，且基於它來導出一實際調節分布(21，51)，比較該實際調節分布(21，51)與一參考調節分布，且導出一調節偏差，取決於該導出調節偏差的一表現且根據對於該控制變數(12)的該至少部份可預測效果來做該實際預調節位置的一調適，以及提供該經調適之預調節位置及/或儲存作為該調節周期的該實際預調節位置，其中該調節及控制單元(11)用以下方式組配：在有該製程容積(1)的一生產製程期間，可持續執行該更新機能， 特別是，在複數個調節周期期間。
  14. 一種用於以真空閥(10)實行生產周期的方法，其中該真空閥(10)經組配為可用於調節一容積流量或質量流量及/或用於氣密封閉一製程容積(1)且包含：一閥座，其具有界定一開孔軸線(34)的一閥開孔(33)與圍繞該閥開孔(33)的一第一密封面(35)，用於實質氣密封閉該閥開孔(33)的一閥封閉件(38)，其具有對應至該第一密封面(35)的一第二密封面，與耦合至該閥封閉件(38)的一驅動器單元(40)，其用以下方式組配：該閥封閉件(38)可以一經定義方式改變及調整以提供各個封閉件位置，以及可從該閥封閉件(38)至少部份放開該閥開孔(33)的一打開位置(O)調整到該第一密封面(35)壓上該第二密封面且實質氣密地封閉該閥開孔(33)的一關閉位置和倒過來其中在該方法的過程中，執行該閥封閉件的一調節周期，特別是，執行多次，且該調節周期至少包含：該閥封閉件取決於一啟動訊號之接收的一受控運動係藉由針對性地激活該驅動器單元(40)特別從該打開位置到一經定義實際預調節位置，且隨後該封閉件位置取決於該實際預調節位置的一調節變動或調整係藉由基於一製程參數之一實際判定控制變數(12)與一目標值(13)來激活該驅動器單元(40)，特別是，藉此使該控制變數(12)接近該目標值(13)，其中至少可部份預測由該閥封閉件之一經定義 位置變化造成對於該控制變數的一效果，至少在該調節周期的一部份期間記錄該控制變數(12)，且基於它來導出一實際調節分布(21，51)，比較該實際調節分布(21，51)與一參考調節分布，且導出一調節偏差，取決於該導出調節偏差的一表現且根據對於該控制變數(12)的該至少部份可預測效果來做該實際預調節位置的一調適，以及提供該經調適之預調節位置及/或儲存作為該調節周期的該實際預調節位置。
  15. 一種電腦程式產品，其儲存於一機器可讀取載體上，特別是，儲存於如申請專利範圍第1項至第12項中之一項所述之閥系統的一儲存單元或如申請專利範圍第13項所述的調節及控制單元(11)中，其中有程式碼用於執行或至少控制如申請專利範圍第14項所述之方法的下列步驟：該閥封閉件的一受控運動，該封閉件位置的一調節變動或調整，一實際調節分布的一導出和與一參考調節分布的比較，一調節偏差的一導出，該預調節位置的一調適，其取決於該導出調節偏差的一表現且根據對於該控制變數的該至少部份可預測效果，以及提供該經調適之預調節位置作為該調節周期的該實際預調節位置，特別是，其中該程式在一電子資料處理單元中執行，特別是，如申請專利範圍第1項至第12項中之一項所述之閥系統的該調節及控制 單元(11)，或如申請專利範圍第13項所述的一調節及控制單元(11)。
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