WO2021074270A1 - Verstellvorrichtung für den vakuumbereich mit druckmessfunktionalität - Google Patents

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WO2021074270A1
WO2021074270A1 PCT/EP2020/078993 EP2020078993W WO2021074270A1 WO 2021074270 A1 WO2021074270 A1 WO 2021074270A1 EP 2020078993 W EP2020078993 W EP 2020078993W WO 2021074270 A1 WO2021074270 A1 WO 2021074270A1
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vacuum
valve
coupling
adjusting device
drive unit
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PCT/EP2020/078993
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Alejandro MARZINOTTO
Adrian Eschenmoser
Andreas Hofer
Frantisek Balon
Michael Zickar
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Vat Holding Ag
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Definitions

  • Such adjusting devices designed for the vacuum range are used, for example, for positioning a substrate to be processed in a vacuum chamber.
  • the substrate is typically introduced into the process volume by means of a robot, where it must be placed on certain storage points in the chamber and, after processing, must be lifted off these points again.
  • This positioning and movement in the process chamber is implemented by means of specific adjustment devices, so-called pen lifting systems, also known as pin lifters.
  • Such vacuum chamber systems include, in particular, at least one evacuable vacuum chamber intended to accommodate semiconductor elements or substrates to be processed or manufactured, which has at least one or two vacuum chamber openings through which the semiconductor elements or other substrates can be guided into and / or out of the vacuum chamber.
  • the highly sensitive semiconductor or liquid crystal elements run sequentially through several process vacuum chambers, in which the parts located within the process vacuum chambers are processed by means of a processing device.
  • Such process chambers often have further adjustment devices such as a transfer valve, the cross section of which is adapted to the substrate and robot and through which the substrate can be introduced into the vacuum chamber and, if necessary, removed after the intended processing.
  • a further adjustment device can be provided through which the processed substrate is brought out of the chamber.
  • the substrate e.g. a wafer
  • the process chamber is then equipped by lifting or gripping the substrate with the robot arm, bringing the substrate into the process chamber and placing the substrate in the chamber in a defined manner.
  • the process chamber can be emptied in a corresponding manner.
  • a relatively high level of accuracy and mobility of the substrate must be guaranteed for the laying down of the substrate and for the exact positioning of the substrate in the chamber.
  • pen lifting systems are used that have a plurality of support points for the substrate and thus one Can provide load distribution (due to the dead weight of the substrate) over the entire substrate.
  • the substrate is placed on the extended support pins of the lifting system by means of the robot and placed on a carrier, e.g. a potential plate (chuck), by lowering the pins.
  • a carrier e.g. a potential plate (chuck)
  • the robot arm which typically carries the substrate, is moved out of the chamber.
  • the pins can be lowered further after the substrate has been laid down and are then separated from it, i.e. there is no contact between the pins and the substrate.
  • the processing step is carried out.
  • a small amount of force on the substrate is particularly important even after the
  • the shortest possible processing time should be made possible. This means that the substrate can be brought into the defined states - loading and unloading position and processing position - in the chamber as quickly as possible.
  • US Pat. No. 6,481,723 B1 proposes the use of a special stop device instead of hard movement stops in a pin lifter.
  • Any hard plastic stops are to be replaced here by a combination of a softer stop part and a hard stop, whereby contact with the soft stop part is first established to limit the movement and then the hard stop is brought into contact in a correspondingly dampened manner.
  • US Pat. No. 6,646,857 B2 proposes a regulation of the lifting movement by means of a detected force occurring.
  • the support pins can be moved here as a function of the force signal received, so that the lifting force on the support pins always acts appropriately and in a controlled manner on the wafer.
  • valve closure In the case of a vacuum adjustment device designed as a vacuum valve, the valve closure (valve disk) in particular is affected by the process-related wear. These closures are therefore also subject to such special maintenance requirements.
  • vacuum valves for regulating a volume or mass flow and / or for essentially gas-tight closing of a flow path that leads through an opening formed in a valve housing are known in various embodiments from the prior art and, as mentioned above, come in particular in vacuum chamber systems Area of IC, semiconductor or substrate production that takes place in a protected atmosphere, if possible without the presence contaminating particles must take place. Both during the machining process within the process vacuum chambers and during transport from chamber to chamber, the highly sensitive semiconductor elements or substrates must always be in a protected atmosphere - especially in a vacuum.
  • Opening cross-section also referred to as a rectangular valve and, due to their usual mode of operation, also referred to as a slide valve, rectangular slide or transfer slide valve.
  • Peripheral valves are used in particular to control or regulate the gas flow between a vacuum chamber and a vacuum pump or another vacuum chamber. Peripheral valves are located, for example, within a pipe system between a process vacuum chamber or a transfer chamber and a vacuum pump, the atmosphere or another process vacuum chamber. The opening cross-section of such valves, also called pump valves, is generally smaller than that of a vacuum transfer valve. Since peripheral valves are not only used to completely open and close an opening, depending on the area of application, but also to Controlling or regulating a flow by continuously adjusting the opening cross-section between a fully open position and a gas-tight closed position are also referred to as control valves. A possible peripheral valve for controlling or regulating the gas flow is the pendulum valve.
  • a generally round valve disk is rotated via a generally also round opening from a position releasing the opening into an intermediate position covering the opening.
  • the valve plate like the opening, is usually rectangular and in this first step is linearly moved from an opening-releasing position to a the opening overlapping intermediate position pushed. In this intermediate position, the valve disk of the pendulum or slide valve is located in a spaced-apart opposite position to the valve seat surrounding the opening.
  • a second step the distance between the valve disk and the valve seat is reduced, so that the valve disk and the valve seat are pressed evenly onto one another and the opening is essentially closed in a gas-tight manner.
  • This second movement preferably takes place essentially in a direction perpendicular to the valve seat. Sealing can be achieved, for example, either via a sealing ring arranged on the closure side of the valve disk, which is pressed onto the valve seat surrounding the opening, or via a sealing ring on the valve seat, against the the closing side of the valve disk is pressed.
  • the vacuum adjustment devices mentioned i.e. in particular pen lifting systems and vacuum valves, they have in common that they are each connected to a vacuum volume, i.e. a process chamber.
  • a vacuum volume i.e. a process chamber.
  • a predetermined process atmosphere in particular a specific internal pressure, is typically set.
  • Such a precisely set internal pressure in connection with, for example, a process gas used, is part of a processing program and is therefore a critical variable with regard to guaranteeing a process quality that is to be ensured.
  • the reliability of the internal pressure setting affects the reliability of the machining process accordingly.
  • pressure sensors are typically used, which are arranged in the process volume or are connected to it.
  • the provision of one or more such pressure sensors simultaneously means additional expenditure with regard to the construction of the vacuum system, in particular with regard to tightness and the avoidance of potential differences.
  • such sensors disadvantageously create an additional source of error in the system, ie If such a sensor fails, the process can come to a complete standstill.
  • the invention is also based on the object of providing a correspondingly improved configured vacuum adjustment device for reliably carrying out the process.
  • the invention is based on the knowledge that through the precise knowledge of a structural design and in particular the dynamic behavior of a vacuum adjusting device, such a device can be expanded by further functionalities, which in turn make more information about a machining process accessible. In this way, additional information about a vacuum process can be made available without an additional component being required to generate the information.
  • a motor of an adjusting device is based on certain Operate control commands and receive and process current feedback based on an engine state, ie an actual state of the engine (eg total engine load) is recorded during operation.
  • an actual state of the engine eg total engine load
  • a corresponding target status eg engine system load
  • the target state indicates, for example, the conditions under which (for example temperature, pressure, humidity, accumulated engine hours, total operating time, etc.) which load to be overcome by the engine is to be expected.
  • a differential pressure can be derived from a load or force difference that can be determined in this way.
  • the invention thus relates to a vacuum adjusting device for an active element that is movable in a process atmosphere area, in particular a vacuum area.
  • the vacuum adjusting device has a coupling designed to couple the active element and a drive unit having an electric motor, which is designed and interacts with the coupling in such a way that the coupling can be adjusted from a normal position to an active position and back by means of the electric motor.
  • the active element In the normal position, the active element is in the coupled state (ie the active element is connected to the clutch) in a state that is essentially ineffective with regard to its intended effect. In the active position, the active element provides its intended effect in the coupled state (e.g. carrying a substrate or closing a valve opening).
  • the vacuum adjusting device also has a mechanical interface for connecting the vacuum adjusting device to a process volume providing a process atmosphere, a dynamic separating device for defining the process atmosphere area by separating the process atmosphere from an outside atmosphere area, the drive unit being at least partially assigned to the outside atmosphere area and the coupling to the process atmosphere area, and via a control and processing unit which is at least electrically connected to the drive unit and designed to control the electric motor.
  • the dynamic disconnection device is coupled or connected in particular to the drive unit and / or the clutch in such a way that the disconnection device is partially moved along with it when the clutch is adjusted.
  • the control and processing unit is designed to derive engine state information based on an extent of a received engine operating parameter, the extent of the engine operating parameter in the controlled operation of the electric motor depending at least on a total engine load.
  • the control and processing unit also has a pressure determination functionality designed in such a way that when the pressure determination functionality is executed, a load difference is derived by comparing the engine status information with a known engine target state, the known engine target state at least from a current one
  • the state of the components of the vacuum adjusting device that can be adjusted by means of the drive unit depends, and a pressure difference between the outside atmosphere area and the process atmosphere area is derived on the basis of the load difference.
  • control and processing unit is designed to derive an absolute pressure in the process atmosphere area on the basis of the pressure difference. For this purpose, information about a currently prevailing pressure in the
  • This information can be recorded by measuring the pressure or as a known quantity.
  • This provides a direct pressure measurement for the internal volume of a vacuum process chamber.
  • Corresponding measured values can also be provided as output and used, for example, to control or regulate a machining process in the process chamber.
  • the pressure information (absolute pressure or pressure difference) can be taken into account for setting or regulating the process pressure.
  • the motor operating parameter is a motor current applied to the electric motor.
  • a measure for the current motor current is thus received and processed as an input by the control and processing unit.
  • the engine operating parameter can be embodied as a ratio of an adjustment distance covered by the clutch and the engine operating time required for this. In other words, the one for putting back a specific movement of the clutch, the time required for this must be recorded.
  • control and processing unit can be designed in such a way that the engine status information can be derived as a counterforce applied to the electric motor from the ratio of an adjustment distance covered and the operating time required for this.
  • the desired motor state can be a desired motor current that is expected to be applied to the electric motor in a respective adjustment state (movement state).
  • a profile can be known over the adjustment path that can be traversed by means of the electric motor or with regard to a motor rotational speed, in particular in relation to an operating time.
  • the known target engine state can be defined at least by a load acting on the drive unit or the electric motor through the clutch and / or the separating device.
  • the load can be partly due, for example, to a bellows resistance, i.e. a force required to compress a bellows over a defined movement distance, or a weight force of a valve closure or pin (a
  • the known target engine state can be one through the adjustability of the coupling defined adjustment distance form dynamic (varying) reference value.
  • the known target engine state can be determined by a calibration of the adjustment movement of the clutch in the
  • Range of the adjustment path given by the adjustment device in particular through an adjustment path operating time function
  • the drive unit can interact with the separating device in such a way that the separating device can be adjusted from the normal position into the operative position and back by means of the electric motor.
  • the separating device can be connected directly to the drive unit or indirectly, e.g. by means of the coupling, to the drive unit.
  • the dynamic separating device can in particular be designed as a bellows or seal, in particular as a diaphragm bellows or membrane seal.
  • the separating device thus provides a dynamic seal which provides a sealing effect even when the separating device moves in the region of a certain distance.
  • the adjusting device is designed in particular for use in a vacuum area, part of the adjusting device being present and being moved in the vacuum area and another part, preferably parts of the drive unit, being outside this area.
  • the separating device for atmospheric separation of the two areas can for this purpose also be provided by the drive unit and, for example, be formed by a housing or a bellows of the drive unit.
  • the separating device can also be provided in such a way that the coupling is partially or completely outside the vacuum range and is moved.
  • the separating device can, for example, be connected to the chamber wall of a process chamber.
  • the separating device can, for example, also be designed as a sliding feed-through which is sealed off with an O-ring, for example.
  • the drive unit can be designed for a linear axial movement of the coupling along and / or parallel to an adjustment axis.
  • the active element can be implemented as a support pin of a pin lifting device or as a valve closure of a vacuum valve.
  • the vacuum adjustment device is a pin lifting device, in particular a pin lifter, for moving and positioning a substrate to be processed, in particular a wafer, in which it can be provided by a vacuum processing chamber
  • the drive unit here provides an at least linear adjustability of the first clutch.
  • the active position is formed by an equipping position for equipping the pin lifting device with the substrate and the coupling is designed to receive a support pin which is designed for contacting and carrying the substrate and which forms the active element.
  • the intended effect of the active element (support pin) can be viewed here as the carrying, lifting and lowering of a substrate to be processed.
  • the normal position which can be established by the linear movability of the first coupling, is represented in particular by a lowered position of the support pin in which there is no contact with the substrate.
  • the vacuum adjustment device can be designed as a vacuum valve, in particular a vacuum slide valve, pendulum valve or mono valve, for regulating a volume or mass flow and / or for gas-tight interruption of a flow path.
  • the valve closure is coupled to the drive unit by means of the coupling in such a way that the valve closure moves from an open position as the normal position, in which the valve closure and a valve seat of the vacuum valve are without contact relative to one another, to a closed position as an operative position, in which a sealing contact is made via an intermediate seal exists between the first sealing surface and the second sealing surface and the valve opening is thereby closed in a gas-tight manner and is adjustable back.
  • the coupling is designed to accommodate the valve closure.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a vacuum processing system for a wafer with vacuum distribution devices according to the invention
  • FIG. 2 shows an embodiment of a vacuum adjusting device according to the invention designed as a pin lifting device
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a vacuum distribution device according to the invention designed as a pin lifting device
  • FIG. 4 shows an embodiment of a vacuum adjusting device according to the invention designed as a vacuum valve.
  • FIG. 1 schematically shows a process setup for processing a semiconductor wafer 1 under vacuum conditions.
  • the wafer 1 is introduced into a vacuum chamber 4 (process atmosphere area P) by means of a first robot arm 2 through a vacuum adjusting device designed as a first vacuum transfer valve 5a and is brought into position via carrying pins 7 by vacuum adjusting devices designed according to the invention, here pin lifting devices (here: three pins shown).
  • the wafer 1 is then picked up or placed on it by means of the pins 7 and the robot arm 2 is moved away.
  • the pins of the pin lifting devices are here in an extended carrying position.
  • the wafer 1 typically rests on the robot arm or a support device provided on the robot arm 2, 3 or is held by means of a specific support device. After the wafer 1 has been picked up by the pins 7, the robot arm is guided out of the chamber 4, the transfer valve 5a is closed and the pins 7 are lowered (into the normal position). This takes place by means of the drives 6 of the pin lifting devices which are coupled to the respective pins 7. The wafer 1 is thereby placed on the four support elements 8 shown.
  • a desired processing e.g. coating
  • the chamber 4 is coupled to a vacuum pump and preferably to a vacuum control valve for regulating the chamber pressure (not shown).
  • the wafer 1 is lifted into a removal position (carrying position) again by means of the Pen lifters. With the second robot arm 3, the wafer 1 is then removed through the second transfer valve 5b.
  • the process can be designed with just one robot arm, with loading and unloading then being carried out using a single transfer valve.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a vacuum adjustment device according to the invention, which is designed here as a pin lifting device 10.
  • a support pin 19 is locked in a coupling 18 of the device 10.
  • the support pin 19 preferably has a metallic, polymer-based or ceramic material, in particular the pin 19 is made entirely of such a material.
  • the locking in the coupling 18 can for example be realized magnetically or by clamping.
  • the coupling 18 can be moved in the z direction by means of a slide 14.
  • the slide 14 is coupled to a threaded spindle 13, which in turn can be driven by a motor 12 of the drive unit.
  • a first insulating element 16 which thermally and electrically separates an upper housing part from a lower housing part.
  • a second insulating element which can be embodied by the slide 14, can preferably be provided.
  • the threaded spindle 13 is designed and mounted so precisely and rigidly that no (electrically or thermally conductive) contact between the spindle 13 and the Clutch 18 - even with a relative movement - occurs.
  • the spindle 13 is made of a non-conductive or thermally insulating material or is coated therewith. A complete galvanic and thermal separation between the upper and lower part is thus provided in every state of the device 10.
  • both the threaded spindle 13 and the slide 14 seated on the spindle 13 can be made conductive (eg metallic). Isolation can then be implemented in particular by means of, for example, an intermediate sleeve between the spindle / slide and the coupling.
  • the pin lifter 10 also has a bellows 15 inside.
  • the bellows 15 is arranged and shaped in such a way that an atmospheric separation of a
  • Process atmosphere area P in which the support pin 19 (pin) is present and in which a machining process usually takes place
  • outside atmosphere area A in which, for example, the drive 12 and other peripheral components can be present.
  • the bellows 15 is compressed when the pin 19 is extended, the atmospheric separation being maintained.
  • both the coupling 18 and the bellows 15 are moved by adjusting the slide 14. Both coupling 18 and bellows 15 are at least indirectly coupled to the slide.
  • the slide 14 is connected to the coupling 18 and the coupling 18 is connected to the bellows 20.
  • a second end of the bellows is in turn connected to the housing of the pin lifting device. The connections between the individual components are in particular made gas-tight.
  • the pin lifting device 10 is connected to the housing 20 of a vacuum process chamber.
  • the connection is designed in such a way that an inner process atmosphere of the process chamber also acts in the interior of the pin lifting device 10.
  • a bushing provided for pin 19 in housing wall 20 ensures that the process atmosphere extends into lifter 10. That is, the process volume and part of the inner volume of pin lifter 10 form a common process atmosphere area P.
  • the process atmosphere area P is limited within the pin lifting device 10 at least by the bellows 15.
  • the inner volume of the bellows is part of the process atmosphere area P.
  • a further limitation, in particular in the axial direction of movement, is also formed by a lower part of the coupling 18.
  • the atmosphere area separated from the process atmosphere area P is to be understood as the outside atmosphere area A.
  • Process atmosphere area P and outside atmosphere area A The present invention makes use of this pressure difference.
  • the electric motor 12 In order to move the movable system components, i.e. here the coupling 18 and the bellows 15, the electric motor 12 has to overcome a system load caused by these components.
  • the load depends on the structural design of the components (e.g. mass), their movement properties (e.g. friction) and their current states (e.g. position, bellows compression, etc.).
  • This engine system load (engine target state) is known for the pin lifter 10 or can be determined by calibration and stored in the control system.
  • a look-up table, a model describing the lifter 10 with sufficient accuracy, or a motor teaching process (repetition, monitoring, comparison and storage of a specific movement sequence) can be used for this purpose.
  • the motor system load thus describes a respective target state of the electric motor during operation under defined conditions, in particular taking into account environmental conditions such as pressure, temperature, etc.
  • This actual condition can then be related to the known target engine condition, i.e. the engine condition information can be compared with the known engine system load (target engine condition). Based on the precise knowledge of the engine system load, a load difference, i.e. a difference between the target load and the actual load, can be derived from this.
  • a pressure difference between the outside atmosphere area (A) and the process atmosphere area (P) is derived. Knowing the ambient pressure in the outside atmosphere area A, an absolute pressure in the process atmosphere area (P), i.e. in the process chamber, can then be determined.
  • the vacuum adjusting device thus provides an expanded functionality of the pressure measurement.
  • a (continuous) comparison of an applied motor operating parameter with a stored reference function can also be used to monitor the process and to record the status of the process volume. If, for example, a permissible maximum deviation is exceeded, a corresponding Signal can be generated and output, which indicates an impermissible system state and, if necessary, a review of the system can be recommended.
  • Wear phenomenon for one or more components of the pen lifting device as well as a process quality can be determined.
  • a trend of a change in the process can also be recognized.
  • Trend monitoring also allows a forecast of a future system status and a correspondingly optimized planning of maintenance cycles.
  • FIG. 3 shows an embodiment of a pen lifting device 30 according to the invention.
  • the pin lifter 30 is shown in a normal lowered position.
  • FIG. 3 shows a drive unit of the pen lifting device 30, which drive unit has a motor 32 (electric motor).
  • the motor 32 can, for example, be a servo or stepper motor.
  • the drive unit is coupled to a shaft designed here as a spindle 33, ie the shaft 33 can be rotated by means of the motor 32.
  • the rotation can be controlled in a controlled manner, for example in accordance with a predetermined number of rotations, or it can be regulated. Controlled operation is possible, for example, together with an encoder, the encoder providing a manipulated variable, for example, with regard to an axial position of a support pin.
  • the spindle 33 has an external thread.
  • the thread can be designed as a trapezoidal, pointed or round thread, for example.
  • the threaded rod 33 (spindle) can thus be rotated by appropriate control of the motor 32.
  • Sliding guide element 31 be cut.
  • a sleeve with an internal thread for example, can be provided in the recess.
  • the sliding guide element 31 is coupled to the external thread of the spindle 33 by means of its internal thread, i.e. external thread and internal thread correspond and interact.
  • the external thread engages in the internal thread.
  • the spindle 33 is here exclusively coupled directly to the sliding guide element 31 as a movable element. In other words, the spindle provides a coupling of the drive 33 with the sliding guide element 31, in particular with only the sliding guide element 31.
  • the coupling 38 has a receptacle 37 for receiving a support pin.
  • a support pin is preferably designed for contacting and supporting a substrate (e.g. semiconductor wafer).
  • the receptacle 37 comprises an annular or spiral spring which provides a clamping locking of the support pin in the coupling 38.
  • the recording can also be an alternative
  • Locking device e.g. collet, magnet
  • the support pin can be inserted axially from above along the axis V through an opening provided for this purpose into the pin lifting device 30, in particular into the receptacle 37 of the coupling 38.
  • the sliding guide element 31 thus forms a connecting component by means of which the support pin can ultimately be moved by the drive.
  • the movement of the sliding guide element 31 can take place with little friction and without lubricant.
  • PTFE or another non-stick material can be selected as the manufacturing material or as a surface coating.
  • the sliding guide element 31 and / or the inner surface can comprise this material.
  • the pin lifter 30 has a bellows 35 designed as an atmospheric separating device.
  • the bellows 35 is connected at its upper end to the housing of the pin lifter 30 indirectly (for example by means of a housing closure attached at the top) or directly. At its lower end, the bellows 35 is connected to the coupling 38 (base of the coupling 38). The connections are each made gas-tight.
  • the bellows 35 can be varied with regard to its internal volume or its axial extension, with an atmospheric separation, in particular between the process atmosphere and the external atmosphere, being maintained.
  • the bellows 35 and the coupling 38 are connected to it in such a way that the coupling 38 provides a one-sided atmospheric closure of the bellows 35.
  • the bellows 35 and the coupling 38 thus delimit a process atmosphere area P.
  • the coupling 38 together with the bellows 35 can be linearly displaced within the pin lifting device 30.
  • Vacuum slide valve shown.
  • Vacuum slide valve 40 has a valve housing with a valve wall, which has an opening 42 with an opening axis 0 and with an elongated, essentially rectangular valve seat 43 encircling the opening 42.
  • the closure element 50 is carried by two valve rods 46 arranged parallel to one another.
  • the closure element 50 is connected to the valve rods by means of a coupling.
  • the coupling can be implemented, for example, by screwing or clamping. Since the valve rods are shown in the side view in FIG. 4, only one valve rod 46 can be seen there. According to alternative embodiments according to the invention, only a single valve rod 46 can be provided and the closure element 50 can be carried by this.
  • the valve housing is divided into a vacuum area 51, in which the opening 42, the valve seat 43 and the closure plate 50 are arranged, and a drive area 52, which lies outside the vacuum area 52.
  • the two valve rods 46 are guided in the valve housing from the vacuum area 51 into the drive area 52 through two gas-tight passages, which are designed as membrane seals or membrane bellows 45 with seals on their end pieces (eg O-rings).
  • the membrane seals or the membrane bellows 45 are designed in such a way that the valve rods 46 can be moved within a certain range of movement along a longitudinal axis and a transverse axis while maintaining the gas-tight seal.
  • the vacuum slide valve 40 or its opening 42 is designed to be connected to a vacuum process chamber.
  • a process atmosphere present in this chamber expands up to and including with such a connection of the vacuum region 51 of the vacuum slide valve 40. In other words, it becomes a
  • Process atmosphere area P formed which comprises at least both the volume of the vacuum chamber and the vacuum area 51 of the vacuum slide valve 40.
  • the vacuum slide valve 40 has a control and processing unit designed and configured in such a way that a differential pressure between the process atmosphere area P and the outside atmosphere area A can be determined by means of it.
  • a known target system load target state of the valve
  • an operating parameter currently provided during operation eg applied motor current
  • the pressure difference can be inferred from a load difference that can be derived from this. For example, the greater the pressure difference, the lower the current operating load during a closing movement, provided that there is a lower pressure in the process atmosphere area P than in the outside atmosphere area A.
  • a pressure difference can be derived.
  • this concept can also be used to determine an absolute process pressure (if the pressure present in the outside atmosphere area A is known) and thus for process monitoring in vacuum machining processes.

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Abstract

Vakuumverstellvorrichtung (10) für ein in einem Prozessatmosphärenbereich (P) bewegliches Wirkelement (19), mit einer Kupplung (18), einer einen Elektromotor (12) aufweisenden Antriebseinheit, die derart mit der Kupplung (18) zusammenwirkt, dass die Kupplung (18,38) von einer Normalposition in eine Wirkposition und zurück verstellbar ist. Die Vorrichtung hat eine mechanische Schnittstelle zur Verbindung der Vakuumverstellvorrichtung (10) mit einem eine Prozessatmosphäre bereitstellenden Prozessvolumen, eine dynamische Trenneinrichtung (15) zur Trennung der Prozessatmosphäre von einem Aussenatmosphärenbereich (A) und eine mit der Antriebseinheit mindestens elektrisch verbundenen und zur Steuerung des Elektromotors (12) ausgebildeten Steuerungs- und Verarbeitungseinheit. Die Steuerungs- und Verarbeitungseinheit ist zur Ableitung einer Motorzustandsinformation basierend auf einem Ausmass eines Motorbetriebsparameters ausgebildet, und weist eine derart ausgestaltete Druckbestimmungsfunktionalität auf, dass durch einen Vergleich der Motorzustandsinformation mit einem bekannten Motorsollzustand eine Lastdifferenz abgeleitet wird und anhand der Lastdifferenz eine Druckdifferenz zwischen dem Aussenatmosphärenbereich (A) und dem Prozessatmosphärenbereich (P) abgeleitet wird.

Description

Verstellvorrichtung für den Vakuumbereich mit Druckmessfunktionalität
Die Erfindung betrifft eine Vakuumverstellvorrichtung zur Bewegung und Positionierung eines mit einer Kupplung an eine Antriebseinheit ankoppelbaren Wirkelements in einer Prozessatmosphäre .
Solche für den Vakuumbereich konzipierten Verstellvorrichtungen werden beispielsweise für die Positionierung eines in einer Vakuumkammer zu bearbeitenden Substrats eingesetzt. Das Substrat wird typischerweise mittels eines Roboters in das Prozessvolumen eingebracht, wo es zur Ablage auf bestimmten Ablagepunkten in der Kammer gebracht und nach der Bearbeitung wiederum von diesem Punkten abgehoben werden muss. Diese Positionierung und Bewegung in der Prozesskammer wird mittels spezifischer Verstellvorrichtungen, so genannter Stifthubsysteme, auch Pin-Lifter genannt, realisiert.
Stifthubsysteme kommen insbesondere bei
Vakuumkammersystemen im Bereich der IC-, Halbleiter-, Flat Panel- oder Substratfertigung, die in einer geschützten Atmosphäre möglichst ohne das Vorhandensein verunreinigender Partikel stattfinden muss, zum Einsatz.
Derartige Vakuumkammersysteme umfassen insbesondere mindestens eine zur Aufnahme von zu bearbeitenden oder herzustellenden Halbleiterelementen oder Substraten vorgesehene, evakuierbare Vakuumkammer, die mindestens eine oder zwei Vakuumkammeröffnungen besitzt, durch welche die Halbleiterelemente oder anderen Substrate in die und/oder aus der Vakuumkammer führbar sind. Beispielsweise durchlaufen in einer Fertigungsanlage für Halbleiter-Wafer oder Flüssigkristall-Substrate die hochsensiblen Halbleiter- oder Flüssigkristall-Elemente sequentiell mehrere Prozess-Vakuumkammern, in denen die innerhalb der Prozess-Vakuumkammern befindlichen Teile mittels jeweils einer Bearbeitungsvorrichtung bearbeitet werden.
Solche Prozesskammern verfügen häufig über weitere Verstellvorrichtungen wie beispielsweise ein Transferventil, dessen Querschnitt dem Substrat und Roboter angepasst ist und durch welches das Substrat in die Vakuumkammer eingebracht und ggf. nach der vorgesehenen Bearbeitung entnommen werden kann. Alternativ kann z.B. eine weitere Verstellvorrichtung (Transferventil) vorgesehen sein, durch das das bearbeitete Substrat aus der Kammer gebracht wird.
Das Führen des Substrats, z.B. eines Wafers, erfolgt beispielsweise mit einem entsprechend ausgebildeten und gesteuerten Roboterarm, der durch die mit dem Transferventil bereitstellbare Öffnung der Prozesskammer durchführbar ist. Das Bestücken der Prozesskammer erfolgt dann durch Heben oder Greifen des Substrats mit dem Roboterarm, Bringen des Substrats in die Prozesskammer und definiertes Ablegen des Substrats in der Kammer. Das Leeren der Prozesskammer kann in entsprechender Weise erfolgen.
Für das Ablegen des Substrats und für die genaue Positionierung des Substrats in der Kammer muss eine verhältnismässig hohe Genauigkeit und Beweglichkeit des Substrats gewährleistet sein. Hierfür werden Stifthubsysteme eingesetzt, die eine Mehrzahl von Auflagepunkten für das Substrat und damit eine Lastverteilung (aufgrund des Eigengewichts des Substrats) über das gesamte Substrat bereitstellen können.
Das Substrat wird mittels des Roboters auf den ausgefahrenen Tragstiften des Hubsystems abgelegt und durch ein Absenken der Stifte auf einem Träger, z.B. einer Potentialplatte (Chuck), abgelegt. Hierzu wird der Roboterarm, der typischerweise das Substrat trägt, aus der Kammer gefahren. Die Stifte können nach dem Ablegen des Substrats weiter abgesenkt werden und liegen dann von diesem separiert vor, d.h. es besteht kein Kontakt zwischen den Stiften und dem Substrat. Nach Entfernen des Roboterarms und Schliessen (und Einbringen von Prozessgas bzw. Evakuieren) der Kammer wird der Bearbeitungsschritt durchgeführt .
Eine geringe Krafteinwirkung auf das Substrat ist insbesondere auch nach der Durchführung des
Prozessschrittes in der Kammer und bei einem nachfolgenden Anheben des Substrats von hoher Bedeutung. Das Substrat weist typischerweise eine relativ glatte Oberfläche auf, die beim Ablegen mit dem Träger in Kontakt kommt und auf diesem aufliegt. Hierdurch kann beim Versuch das Substrat von dem Träger zu lösen durch einen zwischen dem Substrat und dem Träger wirkenden Unterdrück eine Art des Anhaftens resultieren - z.B. verursacht durch Lufteinschlüsse. Wird nun das Substrat zu schnell von dem Träger weggedrückt, kann es hierbei zu einem Bruch des Substrats kommen, da die Haftkräfte zumindest an gewissen Auflagepunkten nicht überwunden oder aufgelöst werden können. Zudem kann auch bei einem Zustandekommen des Kontakts zwischen den Tragstiften und dem Substrat ein dabei auftretendes Anstossen an dem Substrat zu einer unerwünschten Beanspruchung (oder Bruch) führen. Eine entsprechende Krafteinwirkung auf das Substrat ist also ein kritischer Faktor bei dem Substrathandling innerhalb der Kammer.
Gleichzeitig soll neben einer möglichst sanften und schonenden Behandlung der zu bearbeitenden Substrate eine ebenso möglichst kurze Bearbeitungszeit ermöglicht werden. Dies bedeutet, dass das Substrat möglichst schnell in die definierten Zustände - Be- und Entladeposition und Bearbeitungsposition - in der Kammer gebracht werden kann.
Zur Vermeidung von unerwünschten Stössen bei z.B. der Bearbeitung von Halbleiterwafern schlägt die US 6,481,723 Bl die Verwendung einer speziellen Stoppvorrichtung anstelle von harten Bewegungsanschlägen in einem Pin-Lifter vor. Allfällige Hartplastikanschläge sollen hier durch eine Kombination eines weicher ausgestalteten Anschlagteils und eines Hartanschlags ersetzt werden, wobei für die Bewegungsbegrenzung zunächst der Kontakt mit dem weichen Anschlagteil hergestellt wird und nachfolgend und entsprechend abgedämpft der harte Anschlag in Kontakt gebracht wird.
Die US 6,646,857 B2 schlägt eine Regelung der Hebebewegung mittels einer erfassten auftretenden Kraft vor. Die Tragstifte können hier in Abhängigkeit des erhaltenen Kraftsignals bewegt werden, so dass die Hebekraft an den Tragstiften stets entsprechende dosiert und kontrolliert auf den Wafer wirkt.
Ein weiterer Aspekt für Arbeitsprozesse unter Vakuumbedingungen und bei angelegten Potentialen ist der mögliche Einfluss durch elektrische und/oder magnetische Störquellen. In diesem Kontext ist insbesondere auch bei der Ausgestaltung eines Stifthubsystems auf mögliche Einflüsse auf den Bearbeitungsprozess zu achten. So schlägt z.B. die US 2005/0092438 Al eine Hebevorrichtung vor, deren Tragstifte mittels eines nicht-leitenden Materials von einer Steuerplatte elektrisch getrennt werden können.
Naturgemäss liegen Teile der mit einer
Vakuumverstellvorrichtung bewegten Komponenten in einem Prozessvolumen vor und sind damit ebenfalls den Einflüssen eines Bearbeitungsprozesses ausgesetzt. Dadurch können diese Teile einen verstärkten Verschleiss erfahren und bedürfen typischerweise einer regelmässigen oder bedarfsabhängigen Wartung bzw. müssen regelmässig oder bei Bedarf getauscht werden.
Bei einer als Stifthubvorrichtung ausgebildeten Vakuumverstellvorrichtung sind insbesondere die Tragstifte diesen Verschleisseinflüssen ausgesetzt und müssen entsprechend gewechselt werden.
Bei einer als Vakuumventil ausgebildeten Vakuumverstellvorrichtung ist insbesondere der Ventilverschluss (Ventilteller) von dem prozessbedingten Verschleiss betroffen. Auch diese Verschlüsse unterliegen daher solch speziellen Wartungserfordernissen.
Allgemein sind Vakuumventile zur Regelung eines Volumen oder Massenstroms und/oder zum im Wesentlichen gasdichten Schliessen eines Fliesswegs, der durch eine in einem Ventilgehäuse ausgeformte Öffnung führt, in unterschiedlichen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt und kommen - wie oben erwähnt - insbesondere bei Vakuumkammersystemen im Bereich der IC-, Halbleiter- oder Substratfertigung, die in einer geschützten Atmosphäre möglichst ohne das Vorhandensein verunreinigender Partikel stattfinden muss, zum Einsatz. Sowohl während des Bearbeitungsprozesses innerhalb der Prozess-Vakuumkammern, als auch während des Transports von Kammer zu Kammer müssen sich die hochsensiblen Halbleiterelemente oder Substrate stets in geschützter Atmosphäre - insbesondere in luftleerer Umgebung - befinden .
Hierfür kommen zum einen Peripherieventile zum Öffnen und Schliessen einer Gaszu- oder -abfuhr und zum anderen Transferventile zum Öffnen und Schliessen der Transferöffnungen der Vakuumkammern für das Ein- und Ausführen der Teile zum Einsatz.
Die von Halbleiterteilen durchlaufenen Vakuumventile werden aufgrund des beschriebenen Anwendungsgebiets und der damit verbundenen Dimensionierung als Vakuum-Transferventile, aufgrund ihres mehrheitlich rechteckigen
Öffnungsquerschnitts auch als Rechteckventil und aufgrund ihrer üblichen Funktionsweise auch als Schieberventil, Rechteckschieber oder Transferschieberventil bezeichnet.
Peripherieventile werden insbesondere zur Steuerung oder Regelung des Gasflusses zwischen einer Vakuumkammer und einer Vakuumpumpe oder einer weiteren Vakuumkammer eingesetzt. Peripherieventile befinden sich beispielsweise innerhalb eines Rohrsystems zwischen einer Prozess- Vakuumkammer oder einer Transferkammer und einer Vakuumpumpe, der Atmosphäre oder einer weiteren Prozess- Vakuumkammer. Der Öffnungsquerschnitt derartiger Ventile, auch Pumpenventile genannt, ist in der Regel kleiner als bei einem Vakuum-Transferventil. Da Peripherieventile abhängig vom Einsatzgebiet nicht nur zum vollständigen Öffnen und Schliessen einer Öffnung, sondern auch zum Steuern oder Regeln eines Durchflusses durch kontinuierliches Verstellen des Öffnungsquerschnitts zwischen einer vollständigen Offenstellung und einer gasdichten Geschlossenstellung eingesetzt werden, werden sie auch als Regelventile bezeichnet. Ein mögliches Peripherieventil zur Steuerung oder Regelung des Gasflusses ist das Pendelventil.
Bei einem typischen Pendelventil, wie beispielsweise aus der US 6,089,537 (Olmsted) bekannt, wird in einem ersten Schritt ein in der Regel runder Ventilteller über eine in der Regel ebenfalls runde Öffnung von einer die Öffnung freigebenden Stellung in eine die Öffnung überdeckende Zwischenstellung rotatorisch geschwenkt. Im Falle eines Schieberventils, wie beispielsweise in der US 6,416,037 (Geiser) oder der US 6,056,266 (Blecha) beschrieben, ist der Ventilteller, wie auch die Öffnung, meist rechteckig ausgebildet und wird in diesem ersten Schritt linear von einer die Öffnung freigebenden Stellung in eine die Öffnung überdeckende Zwischenstellung geschoben. In dieser Zwischenstellung befindet sich der Ventilteller des Pendel oder Schieberventils in einer beabstandeten Gegenüberlage zu dem die Öffnung umgebenden Ventilsitz. In einem zweiten Schritt wird der Abstand zwischen dem Ventilteller und dem Ventilsitz verkleinert, so dass der Ventilteller und der Ventilsitz gleichmässig aufeinander gedrückt werden und die Öffnung im Wesentlichen gasdicht verschlossen wird. Diese zweite Bewegung erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen in eine senkrechte Richtung zum Ventilsitz. Die Abdichtung kann z.B. entweder über einen auf der Verschlussseite des Ventiltellers angeordneten Dichtungsring, der auf den die Öffnung umlaufenden Ventilsitz gepresst wird, erfolgen, oder über einen Dichtungsring auf dem Ventilsitz, gegen den die Verschlussseite des Ventiltellers gedrückt wird. Durch den in zwei Schritten erfolgenden Schliessvorgang wird der Abdichtring zwischen dem Ventilteller und dem Ventilsitz kaum Scherkräften, die den Abdichtring zerstören würden, unterworfen, da die Bewegung des Ventiltellers im zweiten Schritt im Wesentlichen geradlinig senkrecht auf den Ventilsitz stattfindet.
In der Gesamtschau über genannte Vakuumverstellvorrichtungen, d.h. insbesondere Stifthubsysteme und Vakuumventile, ist diesen gemein, dass sie jeweils mit einem Vakuumvolumen, d.h. einer Prozesskammer verbunden sind. Zur Durchführung eines definierten Bearbeitungsprozesses innerhalb des Prozessvolumens wird typischerweise eine vorbestimmte Prozessatmosphäre, insbesondre ein bestimmter Innendruck, eingestellt. Ein solch genau eingestellter Innendruck in Verbindung mit z.B. einem eingesetzten Prozessgas ist Teil eines Bearbeitungsprogramms und damit kritische Grösse bezüglich der Gewährleistung einer sicherzustellenden Prozessqualität. In anderen Worten, Die Verlässlichkeit der Innendruckeinstellung wirkt entsprechend auf die Verlässlichkeit des Bearbeitungsprozesses.
Zur Bestimmung und zum Monitoring der Prozessatmosphäre werden typischerweise Drucksensoren eingesetzt, die im Prozessvolumen angeordnet sind oder mit diesem verbunden sind. Die Vorsehung eines oder mehrere solcher Drucksensoren bedeutet gleichzeitig einen Mehraufwand bezüglich der Konstruktion des Vakuumsystems, insbesondere hinsichtlich Dichtheit und der Vermeidung von Potentialdifferenzen. Zudem entsteht mit solchen Sensoren nachteilig eine zusätzliche Fehlerquelle im System, d.h. bei einem Ausfall eines solchen Sensors kann der Prozess vollständig zum erliegen kommen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung zur Vermeidung oben genannter Nachteile anzubieten.
Im Speziellen ist es Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Vakuumverstellvorrichtung bereitzustellen, die zur Vermeidung obiger Nachteile beiträgt.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine entsprechend verbessert konfigurierte Vakuumverstellvorrichtung zur verlässlichen Prozessdurchführung bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden durch die Verwirklichung der kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Merkmale, die die Erfindung in alternativer oder vorteilhafter Weise weiterbilden, sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die genaue Kenntnis eines strukturellen Aufbaus und insbesondere des dynamischen Verhaltens einer Vakuumverstellvorrichtung eine solche Vorrichtung durch weitere Funktionalitäten erweitert werden kann, die dann wiederum ein Mehr an Information bezüglich eines Bearbeitungsprozesses zugänglich machen. Hierdurch kann also zusätzliche Information zu einem Vakuumprozess bereitgestellt werden, ohne dass eine zusätzliche Komponente zur Generierung der Information erforderlich ist.
Konkreter wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Motor einer Verstellvorrichtung anhand bestimmter Steuerbefehle betrieben und ein aktuelles Feedback basierend auf einem Motorzustand erhalten und weiterverarbeitet, d.h. während des Betriebs wird ein Istzustand des Motors (z.B. Motorgesamtlast) erfasst. Neben dem tatsächlichen Istzustand ist für den Motor ein entsprechender Sollzustand (z.B. Motorsystemlast) bekannt. Der Sollzustand gibt beispielsweise an, unter welchen Bedingungen (z.B. Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, angefallene Motorstunden, Gesamtbetriebsdauer etc.) welche von dem Motor zu überwindende Last zu erwarten ist.
Aus einem Vergleich des Istzustandes mit dem Sollzustand kann dann die zusätzliche Information gewonnen werden, die eine Angabe über die vorherrschenden Betriebsbedingungen zulässt. Insbesondre kann aus einer so bestimmbaren Last oder Kraftdifferenz ein Differenzdruck abgeleitet werden.
Die Erfindung betrifft also eine Vakuumverstellvorrichtung für ein in einem Prozessatmosphärenbereich, insbesondere Vakuumbereich, bewegliches Wirkelement. Die Vakuumverstellvorrichtung hat eine zur Ankopplung des Wirkelements ausgebildete Kupplung und eine einen Elektromotor aufweisende Antriebseinheit, die derart ausgebildet ist und mit der Kupplung derart zusammenwirkt, dass die Kupplung mittels des Elektromotors von einer Normalposition in eine Wirkposition und zurück verstellbar ist.
In der Normalposition liegt das Wirkelement in angekoppeltem Zustand (d.h. das Wirkelement ist mit der Kupplung verbunden) in einem bezüglich dessen bestimmungsgemässen Effekt im Wesentliche wirkungsfreien Zustand vor. In der Wirkposition, stellt das Wirkelement in angekoppeltem Zustand dessen bestimmungsgemässen Effekt (z.B. Tragen eines Substrats oder Verschliessen einer Ventilöffnung) bereit.
Die Vakuumverstellvorrichtung verfügt zudem über eine mechanische Schnittstelle zur Verbindung der Vakuumverstellvorrichtung mit einem eine Prozessatmosphäre bereitstellenden Prozessvolumen, über eine dynamische Trenneinrichtung zur Definition des Prozessatmosphärenbereichs durch Trennung der Prozessatmosphäre von einem Aussenatmosphärenbereich, wobei die Antriebseinheit zumindest teilweise dem Aussenatmosphärenbereich und die Kupplung dem Prozessatmosphärenbereich zugeordnet ist, und über eine mit der Antriebseinheit mindestens elektrisch verbundenen und zur Steuerung des Elektromotors ausgebildeten Steuerungs und Verarbeitungseinheit.
Die dynamische Trenneinrichtung ist insbesondere mit der Antriebseinheit und/oder der Kupplung derart gekoppelt bzw. verbunden, dass die Trenneinrichtung bei einem Verstellen der Kupplung teilweise entsprechend mitbewegt wird.
Die Steuerungs- und Verarbeitungseinheit ist zur Ableitung einer Motorzustandsinformation basierend auf einem Ausmass eines erhaltenen Motorbetriebsparameters ausgebildet, wobei das Ausmass des Motorbetriebsparameters beim gesteuerten Betrieb des Elektromotors zumindest von einer Motorgesamtlast abhängt. Die Steuerungs- und Verarbeitungseinheit weist zudem eine derart ausgestaltete Druckbestimmungsfunktionalität auf, dass bei Ausführung der Druckbestimmungsfunktionalität durch einen Vergleich der Motorzustandsinformation mit einem bekannten Motorsollzustand eine Lastdifferenz abgeleitet wird, wobei der bekannte Motorsollzustand zumindest von einem aktuellen Zustand der mittels der Antriebseinheit verstellbaren Komponenten der Vakuumverstellvorrichtung abhängt, und anhand der Lastdifferenz eine Druckdifferenz zwischen dem Aussenatmosphärenbereich und dem Prozessatmosphärenbereich abgeleitet wird.
In einer bestimmten Ausführungsform ist die Steuerungs- und Verarbeitungseinheit zur Ableitung eines Absolutdrucks in dem Prozessatmosphärenbereich anhand der Druckdifferenz ausgebildet. Hierfür wird insbesondere eine Information über einen aktuell herrschenden Druck im
Aussenatmosphärenbereich herangezogen. Diese Information kann durch Messen des Drucks oder als bekannte Grösse erfasst sein.
Hierdurch wird eine direkte Druckmessung für das Innenvolumen einer Vakuumprozesskammer bereitgestellt. Entsprechende Messwerte können zudem als Ausgabe bereitgestellt werden und beispielsweise zur Steuerung oder Regelung eines Bearbeitungsprozesses in der Prozesskammer herangezogen werden. Insbesondere kann die Druckinformation (Absolutdruck oder Druckdifferenz) zur Einstellung oder Regelung des Prozessdrucks berücksichtigt werden.
In einer Ausführungsform ist der Motorbetriebsparameter ein an dem Elektromotor anliegender Motorstrom. Ein Mass für den aktuellen Motorstrom wird somit als Input von der Steuerungs- und Verarbeitungseinheit erhalten und verarbeitet .
Der Motorbetriebsparameter kann als ein Verhältnis aus einer zurückgelegten Verstellstrecke der Kupplung und der dafür benötigten Motorbetriebsdauer verkörpert sein. In anderen Worten kann die für das Zurücklegen einer bestimmten Bewegung der Kupplung die dafür benötigte Zeit erfasst sein.
In einer Ausführung kann die Steuerungs- und Verarbeitungseinheit derart ausgebildet sein, dass aus dem Verhältnis aus einer zurückgelegten Verstellstrecke und der dafür benötigten Betriebsdauer die Motorzustandsinformation als eine an dem Elektromotor anliegenden Gegenkraft ableitbar ist.
Erfindungsgemäss kann in einer Ausführungsform der Motorsollzustand ein an dem Elektromotor zu erwartend anliegender Motorsollstrom in einem jeweiligen Verstellzustand (Bewegungszustand) sein. Beispielsweise kann für den zu erwartenden Motorstrom ein Verlauf über die mittels des Elektromotors durchfahrbare Verstellstrecke oder bezüglich einer Motordrehgeschwindigkeit insbesondere im Verhältnis zu einer Betriebszeit bekannt sein.
In einer Ausführung kann der bekannte Motorsollzustand zumindest durch eine durch die Kupplung und/oder die Trennvorrichtung auf die Antriebseinheit bzw. den Elektromotor wirkende Last definiert sein. Die Last kann teilweise z.B. durch einen Balgwiderstand, d.h. eine erforderliche Kraft um einen Balg über eine definierte Bewegungsstrecke zu komprimieren, oder eine Gewichtskraft eines Ventilverschlusses oder Pins (einer
Stifthubvorrichtung) bestimmt sein. Der Motorsollzustand kann entsprechend im Bereich einer bestimmten Verstellstrecke veränderlich sein. Eine derartige Variation kann ebenfalls bekannt, bestimmt und hinterlegt sein.
Gemäss einer Ausführungsform kann der bekannte Motorsollzustand einen über eine durch die Verstellbarkeit der Kupplung definierte Verstellstrecke dynamischen (variierenden) Referenzwert bilden.
In einer Ausführung kann der bekannte Motorsollzustand bestimmt sein durch - eine Kalibrierung der Verstellbewegung der Kupplung im
Bereich der durch die Verstellvorrichtung gegebene Verstellstrecke, insbesondere durch eine Verstellweg- Betriebsdauer-Funktion,
- ein die Vakuumverstellvorrichtung beschreibendes Modell, insbesondere digitales Computermodell,
- eine Simulation von Verstellzuständen im Bereich der durch die Verstellbarkeit der Kupplung definierte Verstellstrecke, oder
- eine Durchschnittsbildung gemessener Lasten und/oder Kräfte bei wiederholt durchgeführten Normbewegungszyklen.
In einer Ausführungsform kann die Antriebseinheit derart mit der Trenneinrichtung Zusammenwirken, dass die Trenneinrichtung mittels des Elektromotors von der Normalposition in die Wirkposition und zurück verstellbar ist. Beispielsweise kann die Trenneinrichtung direkt mit der Antriebseinheit oder mittelbar, z.B. mittels der Kupplung, mit der Antriebseinheit verbunden sein.
Die dynamischen Trenneinrichtung kann insbesondere als Balg oder Dichtung, insbesondere als Membranbalg oder Membrandichtung, ausgebildet sein. Die Trenneinrichtung stellt damit eine dynamische Dichtung bereit, die eine Dichtwirkung auch bei einer Bewegung der Trenneinrichtung im Bereich einer bestimmten Strecke bereitstellt. Die Verstellvorrichtung ist insbesondere zur Verwendung in einem Vakuumbereich ausgebildet, wobei ein Teil der Verstellvorrichtung in dem Vakuumbereich vorliegt und bewegt wird und ein anderer Teil, vorzugsweise Teile der Antriebseinheit, ausserhalb dieses Bereichs vorliegt. Die Trenneinrichtung zur atmosphärischen Trennung der beiden Bereiche kann hierzu auch durch die Antriebseinheit bereitgestellt sein und z.B. durch ein Gehäuse oder einen Balg der Antriebseinheit gebildet sein.
Alternativ kann die Trenneinrichtung auch derart vorgesehen sein, dass die Kupplung teilweise oder vollständig ausserhalb des Vakuumbereichs vorliegt und bewegt wird. Die Trenneinrichtung kann z.B. mit der Kammerwand einer Prozesskammer verbunden sein.
Die Trenneinrichtung kann beispielsweise auch als Schiebedurchführung, die z.B. mit einem O-Ring abgedichtet ist, ausgebildet sein.
Die Antriebseinheit kann zu einer linearen axialen Bewegung der Kupplung entlang und/oder parallel einer Verstellachse ausgebildet sein.
Nach erfindungsgemässen Ausführungsformen kann das Wirkelement als Tragstift einer Stifthubvorrichtung oder als Ventilverschluss eines Vakuumventils realisiert sein.
Gemäss einer Ausführungsform ist die Vakuumverstellvorrichtung als Stifthubvorrichtung, insbesondere Pin-Lifter, für die Bewegung und Positionierung eines zu bearbeitenden Substrats, insbesondere eines Wafers, in dem durch eine Vakuumprozesskammer bereitstellbaren
Prozessatmosphärenbereich ausgebildet und weist die Kupplung als erste Kupplung, insbesondere aus einer Mehrzahl von Kupplungen, auf.
Die Antriebseinheit stellt hier eine zumindest lineare Verstellbarkeit der ersten Kupplung bereit. Die Wirkposition ist dabei durch eine Bestückungsposition zur Bestückung der Stifthubvorrichtung mit dem Substrat gebildet und die Kupplung ist zur Aufnahme eines zum Kontaktieren und Tragen des Substrats ausgestalteten und das Wirkelement bildenden Tragstifts ausgebildet. Der bestimmungsgemässe Effekt des Wirkelements (Tragstifts) kann hier als das Tragen, Heben und Absenken eines zu bearbeitenden Substrats betrachtet werden.
Die Normalposition, die durch die lineare Bewegbarkeit der ersten Kupplung hergestellt werden kann, ist insbesondere durch eine abgesenkte Position des Tragstiftes repräsentiert, bei der kein Kontakt zu dem Substrat besteht .
In einer weiteren Ausführungsform kann die Vakuumverstellvorrichtung als Vakuumventil, insbesondere Vakuumschieberventil, Pendelventil oder Monoventil, zur Regelung eines Volumen- oder Massenstroms und/oder zum gasdichten Unterbrechen eines Fliesswegs, ausgebildet sein. Die Vakuumverstellvorrichtung weist hierbei einen Ventilsitz auf, der eine eine Öffnungsachse definierende Ventilöffnung und eine die Ventilöffnung umlaufende erste Dichtfläche aufweist, und verfügt zudem über einen das Wirkelement bildenden Ventilverschluss, insbesondere Ventilteller, zur Regelung des Volumen- oder Massenstroms und/oder zur Unterbrechung des Fliesswegs (= bestimmungsgemässer Effekt), mit einer zu der ersten Dichtfläche korrespondierenden zweiten Dichtfläche. Der Ventilverschluss ist mittels der Kupplung derart mit der Antriebseinheit gekoppelt, dass der Ventilverschluss von einer Offenposition als Normalposition, in welcher der Ventilverschluss und ein Ventilsitz des Vakuumventils relativ zueinander kontaktlos vorliegen, in eine Schliessposition als Wirkposition, in welcher über eine dazwischenliegende Dichtung ein dichtender Kontakt zwischen der ersten Dichtfläche und der zweiten Dichtfläche besteht und die Ventilöffnung dadurch gasdicht verschlossen ist, und zurück verstellbar ist. Die Kupplung ist entsprechend zur Aufnahme des Ventilverschlusses ausgebildet.
Die erfindungsgemässen Vorrichtungen werden nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten konkreten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben, wobei auch auf weitere Vorteile der Erfindung eingegangen wird. Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Vakuumbearbeitungssystems für einen Wafer mit erfindungsgemässen VakuumversteilVorrichtungen;
Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vakuumverstellvorrichtung ausgebildet als Stifthubvorrichtung;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen VakuumversteilVorrichtung ausgebildet als Stifthubvorrichtung; und
Fig. 4 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vakuumverstellvorrichtung ausgebildet als Vakuumventil. Figur 1 zeigt schematisch einen Prozessaufbau für eine Bearbeitung eines Halbleiterwafers 1 unter Vakuumbedingungen. Der Wafer 1 wird mittels eines ersten Roboterarms 2 durch eine als erstes Vakuumtransferventil 5a ausgebildete Vakuumverstellvorrichtung in eine Vakuumkammer 4 (Prozessatmosphärenbereich P) eingebracht und über Tragestiften 7 von erfindungsgemäss ausgebildeten Vakuumverstellvorrichtungen, hier Stifthubvorrichtungen (hier: drei Stifte gezeigt), in Position gebracht. Der Wafer 1 wird dann mittels der Stifte 7 aufgenommen bzw. darauf abgelegt und der Roboterarm 2 wird weggefahren. Die Stifte der Stifthubvorrichtungen befinden sich hier in einer ausgefahrenen Trageposition. Der Wafer 1 liegt typischerweise auf dem Roboterarm oder einer an dem Roboterarm 2,3 vorgesehenen Tragvorrichtung auf oder wird anhand einer spezifischen Tragevorrichtung gehalten. Nach dem Aufnehmen des Wafers 1 durch die Stifte 7 werden der Roboterarm aus der Kammer 4 geführt, das Transferventil 5a verschlossen und die Stifte 7 abgesenkt (in die Normalposition) . Dies erfolgt mittels der Antriebe 6 der Stifthubvorrichtungen die mit den jeweiligen Stiften 7 gekoppelt sind. Der Wafer 1 wird hierdurch auf den gezeigten vier Trageelementen 8 abgelegt.
In diesem Zustand erfolgt eine gewünschte Bearbeitung (z.B. Beschichtung) des Wafers 7 unter Vakuumbedingungen und insbesondere in definierter Atmosphäre (d.h. mit einem bestimmten Prozessgas und unter definiertem Druck). Die Kammer 4 ist hierfür mit einer Vakuumpumpe und vorzugsweise mit einem Vakuumregelventil zur Regelung des Kammerdrucks gekoppelt (nicht gezeigt).
Nach der Bearbeitung erfolgt ein Anheben des Wafers 1 in eine Entnahmestellung (Trageposition) wiederum mittels der Stifthubvorrichtungen. Mit dem zweiten Roboterarm 3 wird in der Folge der Wafer 1 durch das zweite Transferventil 5b entnommen. Alternativ kann der Prozess mit nur einem Roboterarm konzipiert sein, wobei Bestückung und Entnahme dann durch ein einzelnes Transferventil erfolgen können.
Die Figur 2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vakuumverstellvorrichtung, welche hier als Stifthubvorrichtung 10 ausgebildet ist.
Ein Tragstift 19 ist in einer Kupplung 18 der Vorrichtung 10 arretiert. Der Tragstift 19 weist vorzugsweise einen metallischen, polymerbasierten oder keramischen Werkstoff auf, insbesondere ist der Stift 19 vollständig aus einem solchen Werkstoff gefertigt. Die Arretierung in der Kupplung 18 kann beispielsweise magnetisch oder durch eine Klemmung verwirklicht sein.
Die Kupplung 18 kann mittels eines Schiebers 14 in z- Richtung bewegt werden. Der Schieber 14 ist hierfür mit einer Gewindespindel 13 gekoppelt, die wiederum durch einen Motor 12 der Antriebseinheit antreibbar ist.
Eine optionale thermische und elektrische Isolierung zwischen dem oberen Kupplungsteil und dem unteren Antriebsteil ist in einer Variante durch ein erstes Isolierelement 16, das einen oberen Gehäuseteil von einem unteren Gehäuseteil thermisch und elektrisch trennt, realisiert. Vorzugsweise kann ein zweites Isolierelement, das durch den Schieber 14 verkörpert sein kann, vorgesehen sein. Bei dieser Variante der Stifthubvorrichtung 10 ist die Gewindespindel 13 derart präzise und starr ausgeführt und gelagert, dass kein (elektrisch oder thermisch leitender) Kontakt zwischen der Spindel 13 und der Kupplung 18 - auch bei einer Relativbewegung - auftritt. Alternativ ist die Spindel 13 aus einem nichtleitenden oder thermisch isolierenden Material gefertigt oder damit beschichtet. Somit ist eine vollständige galvanische und thermische Trennung zwischen Ober- und Unterteil in jedem Zustand der Vorrichtung 10 bereitgestellt. In einer weiteren Variante können sowohl die Gewindespindel 13 als auch der auf der Spindel 13 sitzende Schieber 14 leitend (z.B. metallisch) gefertigt sein. Eine Isolierung kann dann insbesondere mittels z.B. einer Zwischenhülse zwischen Spindel/Schieber und Kupplung realisiert sein.
Es versteht sich, dass oben genannte galvanische Trennung rein optional ist, die Erfindung sich jedoch auch auf Ausführungsformen ohne eine solche Trennung erstreckt.
Der Pin-Lifter 10 weist ferner einen Balg 15 im Inneren auf. Der Balg 15 ist derart angeordnet und ausgeformt, dass eine atmosphärische Trennung eines
Prozessatmosphärenbereichs P, in dem der Tragstift 19 (Pin) vorliegt und in dem üblicherweise ein Bearbeitungsprozess stattfindet, und eines Aussenatmosphärenbereichs A, in dem z.B. der Antrieb 12 und weitere Peripherkomponenten vorliegen können, bereitgestellt ist. Der Balg 15 wird bei einem Ausfahren des Stiftes 19 komprimiert, wobei die atmosphärische Trennung erhalten bleibt.
In der gezeigten Variante wird durch ein Verstellen des Schiebers 14 sowohl die Kupplung 18 als auch der Balg 15 bewegt. Sowohl Kupplung 18 als Balg 15 sind mit dem Schieber zumindest indirekt gekoppelt. Im Speziellen ist der Schieber 14 mit der Kupplung 18 und die Kupplung 18 mit dem Balg 20 verbunden. Ein zweites Ende des Balgs ist wiederum mit dem Gehäuse der Stifthubvorrichtung verbunden. Die Verbindungen der einzelnen Komponenten sind insbesondere gasdicht ausgeführt.
Die Stifthubvorrichtung 10 ist mit dem Gehäuse 20 einer Vakuumprozesskammer verbunden. Die Verbindung ist derart ausgeführt, dass eine innere Prozessatmosphäre der Prozesskammer auch in das Innere der Stifthubvorrichtung 10 wirkt. Eine für den Pin 19 vorgesehene Durchführung in der Gehäusewand 20 sorgt für die Erstreckung der Prozessatmosphäre in den Lifter 10. D.h. das Prozessvolumen und ein Teil des inneren Volumens des Pin-Lifters 10 bilden einen gemeinsamen Prozessatmosphärenbereich P.
Der Prozessatmosphärenbereich P wird innerhalb der Stifthubvorrichtung 10 zumindest durch den Balg 15 begrenzt. Ein durch den Balg 15 definiertes
Balginnenvolumen ist Teil des Prozessatmosphärenbereichs P. Eine weitere Begrenzung, insbesondere in axialer Bewegungsrichtung, bildet zudem ein unterer Teil der Kupplung 18. Im Wesentlichen ist der von dem Prozessatmosphärenbereich P getrennte Atmosphärenbereich als Aussenatmosphärenbereich A zu verstehen.
Im Prozessatmosphärenbereich P kann typischerweise ein deutlich geringerer Druck als im Aussenatmosphärenbereich A herrschen. Innerhalb der Vakuumprozesskammer und damit auch im Prozessatmosphärenbereich P liegen insbesondere zur Bearbeitung eines Werkstücks sehr geringe Drücke vor. Typischerweise sind dort Vakuumbedingungen vorherrschend.
Im Betrieb der Stifthubvorrichtung 10 ist somit von einer deutlichen Druckdifferenz zwischen
Prozessatmosphärenbereich P und Aussenatmosphärenbereich A auszugehen . Diese Druckdifferenz macht sich die vorliegende Erfindung zu Nutze.
Zur Bewegung der beweglichen Systemkomponenten, d.h. hier der Kupplung 18 und des Balgs 15, muss der Elektromotor 12 eine durch diese Komponenten bewirkte Systemlast überwinden. Die Last hängt hier von der strukturellen Ausgestaltung der Komponenten (z.B. Masse), deren Bewegungseigenschaften (z.B. Reibung) und deren aktuellen Zuständen (z.B. Position, Balgkompression etc.) ab. Diese Motorsystemlast (Motorsollzustand) ist für den Pin- Lifter 10 bekannt bzw. kann durch Kalibration ermittelt und im Steuerungssystem hinterlegt werden. Hierfür kann eine Look-Up Tabelle, ein den Lifter 10 hinreichend genau beschreibendes Modell oder ein Motor-Teaching-Prozess (Wiederholung, Monitoring, Vergleichen und Speichern eines bestimmten Bewegungsablaufs) verwendet werden. Die Motorsystemlast beschreibt somit einen jeweiligen Sollzustand des Elektromotors im Betrieb unter definierten Bedingungen, insbesondere unter Berücksichtigung von Umgebungsbedingungen wie Druck, Temperatur etc.
Zur Bewegung des Lifters 10 ist eine Steuerungs- und Verarbeitungseinheit vorgesehen (nicht gezeigt). Zur gezielten Ansteuerung wird der Motor 12 mit einem entsprechenden Signal versorgt (Motorsteuerungssignal), z.B. zum Anfahren einer vordefinierten Pinposition. Beim Betrieb des Motors 12 wird ein Motorbetriebsparameter bereitgestellt. Ein Ausmass des Motorbetriebsparameters beim gesteuerten Betrieb des Elektromotors hängt von einer Motorgesamtlast ab und repräsentiert damit eine aktuell am Motor 12 anliegende Last. Der Motorbetriebsparameter kann beispielsweise der am Motor zu einem jeweiligen Zeitpunkt anliegenden Motorstrom sein. Die Steuerungs- und Verarbeitungseinheit ist derart konfiguriert, dass anhand des Motorbetriebsparameters eine Motorzustandsinformation abgeleitet werden kann, d.h. es kann z.B. eine Quantifizierung einer aktuellen Motorlast oder aktuellen Motorstroms erfolgen. Die Steuerungs- und Verarbeitungseinheit stellt damit die Bestimmung eines Istzustands des Elektromotors bereit.
Dieser Istzustand kann dann mit dem bekannten Motorsollzustand in Bezug gesetzt werden, d.h. die Motorzustandsinformation kann mit der bekannten Motorsystemlast (Motorsollzustand) verglichen werden. Aufgrund der genauen Kenntnis der Motorsystemlast kann daraus eine Lastdifferenz, d.h. eine Differenz zwischen Solllast und Istlast, abgeleitet werden.
Aus der so bestimmten Lastdifferenz wird eine Druckdifferenz zwischen dem Aussenatmosphärenbereich (A) und dem Prozessatmosphärenbereich (P) abgeleitet. In Kenntnis des im Aussenatmosphärenbereich A vorliegenden Umgebungsdrucks kann dann ein Absolutdruck im Prozessatmosphärenbereich (P), d.h. in der Prozesskammer, bestimmt werden.
Mit der vorliegenden Erfindung stellt die Vakuumverstellvorrichtung damit eine erweiterte Funktionalität der Druckmessung bereit.
Durch einen (fortlaufenden) Vergleich eines anliegenden Motorbetriebsparameters mit einer hinterlegten Referenzfunktion (Motorsystemlast) kann zudem eine Prozessüberwachung und eine Erfassung eines Zustands des Prozessvolumens erfolgen. Wird z.B. eine zulässige Maximalabweichung überschritten, kann ein entsprechendes Signal erzeugt und ausgegeben werden, wodurch ein unzulässiger Systemzustand angezeigt und ggf. eine Überprüfung des Systems empfohlen werden kann.
Anhand eines Motorbetriebsparameters kann bei Überwachung über einen längeren Zeitraum sowohl eine
Verschleisserscheinung für eine oder mehrere Komponenten der Stifthubvorrichtung als auch eine Prozessqualität bestimmt werden. Mittels dieser Langzeitbetrachtung bei wiederholten, gleichartigen Prozessschritten (Prozesszyklen) kann zudem ein Trend einer Veränderung im Prozess erkannt werden. Eine Trendüberwachung erlaubt zudem eine Prognose über einen zukünftigen Systemzustand und eine entsprechend optimierte Planung von Wartungszyklen.
Die Figur 3 zeigt eine Ausführungsform einer Stifthubvorrichtung 30 gemäss der Erfindung. Die Stifthubvorrichtung 30 ist in einer abgesenkten Normalposition gezeigt.
Figur 3 zeigt eine einen Motor 32 (Elektromotor) aufweisende Antriebseinheit der Stifthubvorrichtung 30. Der Motor 32 kann beispielsweise ein Servo- oder Schrittmotor sein. Die Antriebseinheit ist mit einer hier als Spindel 33 ausgebildeten Welle gekoppelt, d.h. die Welle 33 kann mittels des Motors 32 rotiert werden. Das Rotieren kann dabei kontrolliert gesteuert, z.B. entsprechend einer vorgegebenen Anzahl von Rotationen, oder geregelt erfolgen. Ein geregelter Betrieb ist z.B. zusammen mit einem Encoder möglich, wobei der Encoder eine Stellgrösse beispielsweise bezüglich einer axialen Position eines Tragstifts bereitstellt . Die Spindel 33 weist in gezeigtem Beispiel ein Aussengewinde auf. Das Gewinde kann z.B. als Trapez-, Spitz oder Rundgewinde ausgebildet sein. Die Gewindestange 33 (Spindel) kann damit durch entsprechende Ansteuerung des Motors 32 rotiert werden.
Der Pin-Lifter 30 weist zudem ein erfindungsgemässes Gleitführungselement 31 auf. Das Gleitführungselement 31 verfügt über eine zentrale, sich axial in Erstreckungsrichtung des Gleitführungselements 31 sich erstreckende Ausnehmung; hier koaxial zur Verstellachse V. Die Ausnehmung stellt ein Innengewinde bereit. Das Innengewinde kann z.B. unmittelbar durch das Gleitführungselement 31 bereitgestellt sein, d.h. das Innengewinde kann in das Material des
Gleitführungselements 31 geschnitten sein. Alternativ kann in der Ausnehmung z.B. eine Hülse mit Innengewinde vorgesehen sein.
Das Gleitführungselement 31 ist mittels dessen Innengewinde mit dem Aussengewinde der Spindel 33 gekoppelt, d.h. Aussengewinde und Innengewinde korrespondieren und wirken zusammen. Das Aussengewinde greift in das Innengewinde. Die Spindel 33 ist hierbei ausschliesslich mit dem Gleitführungselement 31 als bewegliches Element direkt gekoppelt. In andere Worten stellt die Spindel eine Kopplung des Antriebs 33 mit dem Gleitführungselement 31 bereit, insbesondere mit nur dem Gleitführungselement 31 bereit.
Durch dieses Zusammenwirken kann das
Gleitführungselement 31 mittels Drehen der Spindel 33 in Richtung der Erstreckung der Verstellachse V vor- und zurückbewegt werden. Die Bewegung kann also axial entlang der Verstellachse V erfolgen. Das Gleitführungselement 31 kann hierfür derart gelagert sein, dass das Gleitführungselement 31 im Wesentlichen keine Rotationsbewegung um die Verstellachse ausführen kann, sondern nur axial beweglich ist.
Das Gleitführungselement 31 ist zudem mit der Kupplung 38 der Stifthubvorrichtung 30 verbunden. Die Kupplung 38 kann somit analog zur Bewegung des Gleitführungselements 31 axial bewegt werden, insbesondere aus der gezeigten abgesenkten Normalposition in eine ausgefahrene Trageposition .
Die Kupplung 38 weist eine Aufnahme 37 zur Aufnahme eines Tragstiftes auf. Ein solcher Tragstift ist vorzugsweise zum Kontaktieren und Tragen eines Substrats (z.B. Halbleiterwafer) ausgebildet. Die Aufnahme 37 umfasst eine Ring- oder Spiralfeder, welche eine klemmende Arretierung des Tragstifts in der Kupplung 38 bereitstellt. Die Aufnahme kann jedoch auch eine alternative
Arretiervorrichtung (z.B. Spannzange, Magnet,
Schraubgewinde etc.) aufweisen. Der Tragstift kann axial von oben entlang der Achse V durch eine hierfür vorgesehene Öffnung in die Stifthubvorrichtung 30, insbesondere in die Aufnahme 37 der Kupplung 38, eingeführt werden.
Das Gleitführungselement 31 bildet somit eine Verbindungskomponente mittels welcher letztlich der Tragstift durch den Antrieb bewegt werden kann.
Durch die geeignete Materialwahl kann die Bewegung des Gleitführungselements 31 reibungsarm und schmiermittelfrei erfolgen. Z.B. kann als Fertigungsmaterial oder als eine Oberflächenbeschichtung PTFE oder ein anderes Antihaft- Material gewählt sein. Das Gleitführungselement 31 und/oder die Innenfläche können dieses Material aufweisen. Zudem weist der Pin-Lifter 30 einen als eine atmosphärische Trenneinrichtung ausgebildeten Balg 35 auf. Der Balg 35 ist an seinem oberen Ende mit dem Gehäuse des Pin-Lifters 30 mittelbar (z.B. mittels eines oben angebrachten Gehäuseabschlusses) oder unmittelbar verbunden. An seinem unteren Ende ist der Balg 35 mit der Kupplung 38 (Sockel der Kupplung 38) verbunden. Die Verbindungen sind jeweils gasdicht ausgeführt. Der Balg 35 ist bezüglich seines Innenvolumens bzw. seiner axialen Erstreckung variierbar, wobei eine atmosphärische Trennung, insbesondere zwischen Prozessatmosphäre und Aussenatmosphäre, erhalten bleibt.
Der Balg 35 und die Kupplung 38 sind damit derart verbunden, dass durch die Kupplung 38 ein einseitiger atmosphärischer Abschluss des Balgs 35 bereitgestellt ist. Der Balg 35 und die Kupplung 38 begrenzen damit einen Prozessatmosphärenbereich P.
Durch eine derartige Anordnung kann mit dem Antreiben der Spindel 33 die Kupplung 38 zusammen mit dem Balg 35 innerhalb der Stifthubvorrichtung 30 linear verschoben werden.
Die Stifthubvorrichtung 30 ist mittels Verschraubung mit einer Prozesskammer 20 verbunden bzw. angeflanscht. Hierdurch wird das Volumen der Prozesskammer um das von dem Balg 35 und der Kupplung 38 einseitig begrenzte Innenvolumen des Pin-Lifters 30 erweitert, wodurch wiederum ein Prozessatmosphärenbereich P definiert ist. Dieser ist gasdicht von dem Aussenatmosphärenbereich A getrennt.
Die Stifthubvorrichtung 30 verfügt über eine Steuerungs und Verarbeitungseinheit sowie einem Algorithmus gemäss der Ausführungsform nach Figur 2, d.h. die Stifthubvorrichtung 30 ist zur Bestimmung einer Druckdifferenz zwischen Prozessatmosphärenbereich P und Aussenatmosphärenbereich A anhand eines erfassbaren Motorbetriebsparameters ausgebildet.
Mit Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vakuumverstellvorrichtung 40, hier ein
Vakuumschieberventil, dargestellt. Das
Vakuumschieberventil 40 besitzt ein Ventilgehäuse mit einer Ventilwand, die eine Öffnung 42 mit einer Öffnungsachse 0 und mit einem länglichen, im Wesentlichen rechteckigen und einen die Öffnung 42 umlaufenden Ventilsitz 43 aufweist.
Ein Verschlusselement 50 mit einer, insbesondere prozessseitig vorgesehenen, Verschlussseite, die einen etwas grösseren Querschnitt als die Öffnung 42 aufweist, dient zum im Wesentlichen gasdichten Verschliessen der Öffnung 42, indem die Verschlussseite auf den Ventilsitz 43 gedrückt wird. Das Verschlusselement 50 wird von zwei parallel zueinander angeordneten Ventilstangen 46 getragen. Das Verschlusselement 50 ist mittels einer Kupplung mit den Ventilstangen verbunden. Die Kupplung kann z.B. durch Verschraubung oder Klemmung realisiert sein. Da die Ventilstangen in Figur 4 in der Seitenansicht gezeigt sind, ist dort lediglich eine Ventilstange 46 erkennbar. Gemäss alternativen erfindungsgemässen Ausführungsformen kann auch nur eine einzige Ventilstange 46 vorgesehen sein und das Verschlusselement 50 von dieser getragen sein.
Das Ventilgehäuse unterteilt sich in einen Vakuumbereich 51, in welchem die Öffnung 42, der Ventilsitz 43 und die Verschlussplatte 50 angeordnet sind, und einen Antriebsbereich 52, der ausserhalb des Vakuumbereichs 52 liegt. Die beiden Ventilstangen 46 sind durch zwei gasdichte Durchführungen, die als Membrandichtungen oder Membranbälge 45 mit Dichtungen an deren Endstücken (z.B. 0- Ringe) ausgeführt sind, im Ventilgehäuse von dem Vakuumbereich 51 in den Antriebsbereich 52 hindurchgeführt. Die Membrandichtungen oder die Membranbälge 45 sind derart ausgeführt, dass die Ventilstangen 46 unter Aufrechterhaltung der gasdichten Abdichtung in einem gewissen Bewegungsbereich entlang einer Längsachse und einer Querachse bewegbar sind.
Da der Antriebsbereich 52 von dem Vakuumbereich 51 gasdicht getrennt ist, kann im Antriebsbereich 52 ein Atmosphärendruck herrschen. Im Antriebsbereich 52 befindliche Reibpartikel können nicht in den sensiblen Vakuumbereich gelangen. Im Antriebbereich 52 ist eine Antriebseinheit mit Motor angeordnet.
Die Antriebseinheit ist derart ausgebildet, dass die Verschlussplatte 50 durch Verstellen der beiden Ventilstangen 46 entlang der geometrischen Längsachse in eine Längsschliessrichtung z von einer Offenposition, in die hier gezeigte Zwischenposition, und durch Verstellen der beiden Ventilstangen 46 entlang der rechtwinklig zur Längsachse verlaufenden geometrischen Querachse in eine Querschliessrichtung y von der Zwischenposition, in eine Schliessposition, und zurück verstellbar (Bewegung der Verschlussplatte ist L-förmig, daher die Bezeichnung L- Typ).
Das Vakuumschieberventil 40 bzw. dessen Öffnung 42 ist dafür ausgelegt mit einer Vakuumprozesskammer verbunden zu werden. Eine in dieser Kammer vorliegende Prozessatmosphäre dehnt sich bei einer solchen Verbindung bis einschliesslich des Vakuumbereichs 51 des Vakuumschieberventil 40 aus. In anderen Worten wird hierdurch ein
Prozessatmosphärenbereich P gebildet, der mindestens sowohl das Volumen der Vakuumkammer als auch den Vakuumbereich 51 des Vakuumschieberventil 40 umfasst. Dieser
Prozessatmosphärenbereich P liegt aufgrund des abgedichteten Balgs 45 jedoch getrennt von einem äusseren Aussenatmosphärenbereich A vor. Der Antriebsbereich 52 ist Teil des Aussenatmosphärenbereichs A. Das Vakuumschieberventil 40 weist eine derart ausgebildete und konfigurierte Steuerungs- und Verarbeitungseinheit auf, dass mittels derer ein Differenzdruck zwischen Prozessatmosphärenbereich P und Aussenatmosphärenbereich A bestimmbar ist. Hierzu wird eine bekannt Soll-Systemlast (Sollzustand des Ventils) mit einem im Betrieb aktuell bereitgestellten Betriebsparameter (z.B. anliegender Motorstrom) verglichen. Aus einer hieraus ableitbaren Lastdifferenz kann auf die Druckdifferenz geschlossen werden. Beispielsweise ist eine aktuelle Betriebslast bei einer Schliessbewegung desto geringer, je grösser die Druckdifferenz ist, sofern im Prozessatmosphärenbereich P ein geringerer Druck herrscht als im Aussenatmosphärenbereich A. Anhand der Lastdifferenz kann damit, insbesondere durch vorangehende Kalibration des Systems, d.h. durch die Ermittlung einer Funktion, die den Zusammenhang zwischen Motorlastdifferenz und atmosphärischer Druckdifferenz beschreibt, eine Druckdifferenz abgeleitet werden. Letztlich kann dieses Konzept auch zur Bestimmung eines absoluten Prozessdrucks (bei Kenntnis des vorliegenden Drucks im Aussenatmosphärenbereich A) und damit zur Prozessüberwachung bei Vakuumbearbeitungsprozessen eingesetzt werden.
Es versteht sich, dass die dargestellten Figuren nur mögliche Ausführungsbeispiele schematisch darstellen. Die verschiedenen Ansätze können erfindungsgemäss ebenso miteinander sowie mit Vakuumvorrichtungen insbesondere zur Substratbearbeitung (z.B. Pin-Liftern) oder Vakuumventilen des Stands der Technik kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) für ein in einem Prozessatmosphärenbereich (P), insbesondere
Vakuumbereich, bewegliches Wirkelement (7,19,50), mit
• einer zur Ankopplung des Wirkelements (7,19,50) ausgebildeten Kupplung (18,38),
• einer einen Elektromotor (12,32) aufweisenden Antriebseinheit, die derart ausgebildet ist und mit der Kupplung (18,38) zusammenwirkt, dass die Kupplung (18,38) mittels des Elektromotors (12,32) von
° einer Normalposition, in welcher das
Wirkelement (7,19,50) in angekoppeltem Zustand in einem bezüglich dessen bestimmungsgemässen Effekt im Wesentliche wirkungsfreien Zustand vorliegt, in ° eine Wirkposition, in welcher das
Wirkelement (7,19,50) in angekoppeltem Zustand dessen bestimmungsgemässen Effekt bereitstellt, und zurück verstellbar ist,
• einer mechanischen Schnittstelle zur Verbindung der Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) mit einem eine Prozessatmosphäre bereitstellenden Prozessvolumen,
• einer dynamischen Trenneinrichtung (15,35,45) zur Definition des Prozessatmosphärenbereichs (P) durch Trennung der Prozessatmosphäre von einem Aussenatmosphärenbereich (A), wobei die Antriebseinheit zumindest teilweise dem Aussenatmosphärenbereich (A) und die Kupplung (18,38) dem Prozessatmosphärenbereich (P) zugeordnet ist, und • einer mit der Antriebseinheit mindestens elektrisch verbundenen und zur Steuerung des
Elektromotors (12,32) ausgebildeten Steuerungs- und Verarbeitungseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und Verarbeitungseinheit
• zur Ableitung einer Motorzustandsinformation basierend auf einem Ausmass eines
Motorbetriebsparameters ausgebildet ist, wobei das Ausmass des Motorbetriebsparameters beim gesteuerten Betrieb des Elektromotors (12,32) zumindest von einer Motorgesamtlast abhängt, und
• eine derart ausgestaltete Druckbestimmungsfunktionalität aufweist, dass bei Ausführung der Druckbestimmungsfunktionalität
° durch einen Vergleich der Motorzustandsinformation mit einem bekannten Motorsollzustand eine Lastdifferenz abgeleitet wird, wobei der bekannte Motorsollzustand zumindest von einem aktuellen Zustand der mittels der Antriebseinheit verstellbaren Komponenten der Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) abhängt, und
° anhand der Lastdifferenz eine Druckdifferenz zwischen dem Aussenatmosphärenbereich (A) und dem Prozessatmosphärenbereich (P) abgeleitet wird.
2. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorbetriebsparameter ein an dem
Elektromotor (12,32) anliegender Motorstrom ist.
3. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorbetriebsparameter als ein Verhältnis aus einer zurückgelegten Verstellstrecke der Kupplung (18,38) und der dafür benötigten Betriebsdauer verkörpert ist.
4. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und Verarbeitungseinheit derart ausgebildet ist, dass aus dem Verhältnis aus einer zurückgelegten Verstellstrecke und der dafür benötigten Betriebsdauer die Motorzustandsinformation als eine an dem Elektromotor anliegenden Gegenkraft ableitbar ist.
5. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bekannte Motorsollzustand ein an dem Elektromotor (12,32) zu erwartender anliegender Motorsollstrom in einem jeweiligen Verstellzustand ist.
6. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bekannte Motorsollzustand zumindest durch eine durch die Kupplung (18,38) und/oder
Trennvorrichtung (15,35,45) auf die Antriebseinheit bzw. den Elektromotor wirkende Last definiert ist.
7. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bekannte Motorsollzustand einen über eine durch die Verstellbarkeit der Kupplung (18,38) definierte Verstellstrecke dynamischen Referenzwert bildet.
8. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bekannte Motorsollzustand bestimmt ist durch
• eine Kalibrierung der Verstellbewegung der Kupplung, insbesondere durch eine Verstellweg-Betriebsdauer- Funktion,
• ein die Vakuumverstellvorrichtung beschreibendes Modell,
• eine Simulation von Verstellzuständen über eine durch die Verstellbarkeit der Kupplung (18,38) definierte Verstellstrecke, oder
• eine Durchschnittsbildung gemessener Lasten und/oder Kräfte bei wiederholt durchgeführten Normbewegungszyklen.
9. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit derart mit der
Trenneinrichtung (15,35,45) zusammenwirkt, dass die Trenneinrichtung (15,35,45) mittels des Elektromotors (12,32) von der Normalposition in die Wirkposition und zurück verstellbar ist.
10. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamischen Trenneinrichtung (15,35,45) als Balg (15,35,45) oder Dichtung, insbesondere als Membranbalg oder Membrandichtung, ausgebildet ist.
11. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit zu einer linearen axialen Bewegung der Kupplung (18,38) entlang und/oder parallel einer Verstellachse (V) ausgebildet ist.
12. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkelement (7,19,50) als Tragstift (7,19) oder als Ventilverschluss (50) ausgebildet ist.
13. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) als Stifthubvorrichtung (6,10,30), insbesondere Pin-Lifter, für die Bewegung und Positionierung eines zu bearbeitenden Substrats (1), insbesondere eines Wafers, in dem zumindest durch eine Vakuumprozesskammer bereitstellbaren Prozessatmosphärenbereich (P) ausgebildet ist und die Stifthubvorrichtung die Kupplung (18,38) als erste Kupplung aufweist, insbesondere aus einer Mehrzahl von Kupplungen, wobei • die Antriebseinheit eine lineare Verstellbarkeit der ersten Kupplung (18,38) bereitstellt,
• die Wirkposition durch eine Bestückungsposition zur Bestückung der Stifthubvorrichtung (6,10,30) mit dem Substrat (1) gebildet ist und
• die Kupplung (18,38) zur Aufnahme eines zum Kontaktieren und Tragen des Substrats (1) ausgestalteten und das Wirkelement bildenden Tragstifts (7,19) ausgebildet ist.
14. Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumverstellvorrichtung (5a,5b,6,10,30,40) als
Vakuumventil (40), insbesondere Vakuumschieberventil,
Pendelventil oder Monoventil, zur Regelung eines
Volumen- oder Massenstroms und/oder zum gasdichten
Unterbrechen eines Fliesswegs, ausgebildet ist, mit
• einem Ventilsitz (43), der eine eine Öffnungsachse (0) definierende Ventilöffnung (42) und eine die Ventilöffnung (42) umlaufende erste Dichtfläche aufweist,
• einem das Wirkelement (7,19,50) bildenden Ventilverschluss (50), insbesondere Ventilteller, zur Regelung des Volumen- oder Massenstroms und/oder zur Unterbrechung des Fliesswegs, mit einer zu der ersten Dichtfläche korrespondierenden zweiten Dichtfläche, wobei
• der Ventilverschluss (50) mittels der Kupplung derart mit der Antriebseinheit gekoppelt ist, dass der Ventilverschluss (50) von ° einer Offenposition als Normalposition, in welcher der Ventilverschluss (50) und der Ventilsitz (43) des Vakuumventils (40) relativ zueinander kontaktlos vorliegen, in ° eine Schliessposition als Wirkposition, in welcher über eine dazwischen liegende Dichtung ein dichtender Kontakt zwischen der ersten Dichtfläche und der zweiten Dichtfläche besteht und die Ventilöffnung (42) dadurch gasdicht verschlossen ist, und zurück verstellbar ist, und • die Kupplung zur Aufnahme des Ventilverschlusses (50) ausgebildet ist.
PCT/EP2020/078993 2019-10-16 2020-10-15 Verstellvorrichtung für den vakuumbereich mit druckmessfunktionalität WO2021074270A1 (de)

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116008090B (zh) * 2023-02-16 2023-06-23 北京成立科技有限公司 一种航空发动机燃烧室机匣内压试验装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05129421A (ja) * 1991-11-07 1993-05-25 Fujitsu Ltd 静電チヤツク
US6041814A (en) * 1995-09-01 2000-03-28 Ckd Corporation Vacuum pressure control system
US6289737B1 (en) * 1998-11-27 2001-09-18 Ckd Corporation Vacuum pressure control system
US6646857B2 (en) * 2001-03-30 2003-11-11 Lam Research Corporation Semiconductor wafer lifting device and methods for implementing the same
US20060238953A1 (en) * 2005-04-26 2006-10-26 Hiroji Hanawa Electrostatic chuck with smart lift-pin mechanism for a plasma reactor
US20100013626A1 (en) * 2008-07-15 2010-01-21 Applied Materials, Inc. Substrate lift pin sensor
EP3361316A1 (de) * 2017-02-14 2018-08-15 VAT Holding AG Pneumatische stifthubvorrichtung und pneumatischer hubzylinder
EP3421851A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-02 VAT Holding AG Vakuumventil mit drucksensor

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4245138B2 (ja) * 2003-03-11 2009-03-25 富士通株式会社 基板貼合せ装置及び基板貼合せ方法
KR20080058568A (ko) * 2006-12-22 2008-06-26 세메스 주식회사 리프트 핀 및 이를 갖는 기판 처리 장치
US8363378B2 (en) * 2009-02-17 2013-01-29 Intevac, Inc. Method for optimized removal of wafer from electrostatic chuck
CN102005395B (zh) * 2009-08-31 2013-03-06 日立设备工程股份有限公司 真空贴装方法及装置
JP6541374B2 (ja) * 2014-07-24 2019-07-10 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
CN107002900B (zh) * 2014-12-25 2019-03-12 伊格尔工业股份有限公司 容量控制阀
JP6557921B2 (ja) * 2015-04-27 2019-08-14 株式会社テージーケー 電動弁装置および電動弁制御装置
JP6817745B2 (ja) * 2015-09-01 2021-01-20 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、リフトピンの高さ位置検知方法、リフトピンの高さ位置調節方法、及び、リフトピンの異常検出方法
DE102016101842A1 (de) * 2016-02-03 2017-08-03 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Vakuumspannvorrichtung zum Aufspannen von Werkstücken, Messvorrichtungen und Verfahren zum Prüfen von Werkstücken, insbesondere Wafern
TWI740981B (zh) * 2016-08-22 2021-10-01 瑞士商Ｖａｔ控股股份有限公司 真空閥
CN108511381B (zh) * 2017-02-28 2023-05-23 韩美半导体株式会社 接合设备及其控制方法
EP3450809A1 (de) * 2017-08-31 2019-03-06 VAT Holding AG Verstellvorrichtung mit spannzangenkupplung für den vakuumbereich

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05129421A (ja) * 1991-11-07 1993-05-25 Fujitsu Ltd 静電チヤツク
US6041814A (en) * 1995-09-01 2000-03-28 Ckd Corporation Vacuum pressure control system
US6289737B1 (en) * 1998-11-27 2001-09-18 Ckd Corporation Vacuum pressure control system
US6646857B2 (en) * 2001-03-30 2003-11-11 Lam Research Corporation Semiconductor wafer lifting device and methods for implementing the same
US20060238953A1 (en) * 2005-04-26 2006-10-26 Hiroji Hanawa Electrostatic chuck with smart lift-pin mechanism for a plasma reactor
US20100013626A1 (en) * 2008-07-15 2010-01-21 Applied Materials, Inc. Substrate lift pin sensor
EP3361316A1 (de) * 2017-02-14 2018-08-15 VAT Holding AG Pneumatische stifthubvorrichtung und pneumatischer hubzylinder
EP3421851A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-02 VAT Holding AG Vakuumventil mit drucksensor

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