TW202503461A - 用於真空製程的抽氣與通氣系統 - Google Patents

Abstract

一種真空系統(1)被揭露。調節及控制單元(50)被設計成基於預定的目標壓力來調節實際壓力，即藉著壓力感測器(40)連續偵測實際壓力；基於偵測到之實際壓力及預定目標壓力來確定負壓力或正壓力作為第一壓力偏差；第一或第二真空閥(20，30)的打開，用於以使得第一壓力偏差減小之方式改變真空容積(10)中的壓力；監測第一壓力偏差；確定與第一壓力偏差不同之第二壓力偏差；另外打開另一真空閥(20、30)，用於以使得第二壓力偏差減小的方式改變真空容積(10)中之壓力。

Description

用於真空製程的抽氣與通氣系統

本發明有關由兩個真空閥、製程室及控制與調節單元組成的系統，此控制與調節單元用於在真空條件之下控制及調節處理製程的操作。

大致上，用於調節容積或質量流量及用於基本上氣密地封閉引導經過閥門外殼中形成之開口的流動路徑之真空閥係在各種實施例中由現有技術已知，且尤其是使用於IC、半導體或基板生產的領域之真空室系統中，其必需在受保護的大氣中發生，如果可能的話，不存在污染顆粒。此等真空室系統尤其包含至少一個可抽空之真空室，此真空室被提供用於固持待處理或製造的半導體元件或基板，其具有至少一個真空室開口、以及用於對真空室抽真空之至少一個真空泵，半導體元件或其他基板可經過此真空室開口被導入及導出真空室。例如，在用於半導體晶圓或液晶基板的生產系統中，高靈敏度半導體或液晶元件依序地通過數個製程真空室，其中坐落在製程真空室內之零件係各藉著處理裝置處理。於製程真空室內的處理製程期間且由一室至另一室之運送期間，高靈敏度的半導體元件或基板必需始終處於受保護之大氣中-尤其是在無空氣的環境中。

週邊閥被使用於打開及閉合氣體入口或出口，且傳送閥被使用於打開及閉合真空室之傳送開口用以插入及移除零件。

使半導體零件通過的真空閥係由於所敘述之應用領域及相關聯尺寸而被稱為真空傳送閥，由於其開口橫截面大部分為矩形而亦被稱為矩形閥，且由於其常見的操作模式而亦被稱為滑閥、矩形滑閥或傳送滑閥。

週邊閥尤其是使用於控制或調節真空室與真空泵或另一真空室之間的氣流。週邊閥係例如坐落在製程真空室或傳送室與真空泵、大氣或另一製程真空室之間的管路系統內。此類閥門、亦已知為泵閥之開口橫截面通常小於真空傳送閥的開口橫截面。由於週邊閥門不僅使用於取決應用來完全打開及閉合開口，而且亦藉由在完全打開位置與氣密式閉合位置之間連續地調整開口橫截面來控制或調節流量，因此它們亦被稱為調節閥。用於控制或調節氣流的一種可能之週邊閥係擺閥。

在典型的擺閥中，例如由US 6,089,537(奧姆斯特德)已知，於第一步驟中，大致上圓形之閥盤係在大致上亦是圓形開口上由釋放開口的位置旋轉地樞轉至覆蓋此開口之中間位置。於滑閥的案例中，如例如在US 6,416,037(蓋瑟)或US 6,056,266(布萊查)中所敘述，像開口之閥盤通常係矩形，且於此第一步驟中由釋放開口的位置線性地推動進入覆蓋此開口之中間位置。在此中間位置中，擺閥或滑閥的閥盤處於與圍繞開口之閥座相向的隔開位置中。在第二步驟中，減少閥盤與閥座之間的距離，以致閥盤及閥座係均勻地壓抵靠著彼此，且開口基本上以氣密方式閉合。此第二運動較佳地係基本上是在垂直於閥座之方向中發生。例如，可經由佈置在閥盤的閉合側上之密封環、或經由閥座上的密封環來達成密封，此密封環被壓至圍繞開口之閥座上，而閥盤的閉合側壓抵靠著此密封環。由於兩個步驟之閉合過程，閥盤與閥座之間的密封環幾乎不會遭受任何將破壞密封環之剪切力，因為第二步驟中的閥盤之運動基本上是在垂直於閥座的直線中。

各種密封裝置係由現有技術中已知，例如由US 6,629,682 B2(杜埃利)中已知。用於真空閥中之密封環及密封件的合適材料係例如氟橡膠、亦已知為FKM、尤其是在商品名「氟橡膠」之下已知的氟彈性體，以及全氟橡膠，簡稱為FFKM。

由於上述閥門係使用於製造高靈敏度之半導體元件，其中尤其是藉由閥門的致動及閥門閉合構件上之機械負載和閥室中的自由顆粒之數量所造成的顆粒產生必須保持盡可能低。顆粒產生主要是摩擦之結果，例如經過金屬對金屬的接觸及磨損。

如上所述，真空控制閥被使用於設定製程室中之界定的製程環境。調節典型係基於壓力訊號及目標值、亦即目標壓力，此壓力訊號提供關於內部室壓力之資訊，此目標壓力係藉著此調節來達成。然後，作為此調節的一部分，變動閥門閉合件(閥盤)之位置，以致在一定時間段內抵達此目標壓力。

作為調節的替代方案，真空調節閥亦能使用已知之製程參數以受控方式操作，此等製程參數諸如於指定時間內在製程室中抵達的目標壓力。為此目的，例如為閥盤提供相關之目標位置，且亦於預定時間接近此位置。

上述兩種方法具有其特定的優點及缺點。例如，可使用預先界定之控制系統在相當短的時間內設定製程室中之目標壓力，但由於典型缺乏回饋(例如當前壓力資訊)，對於實際壓力的陳述只能有所保留。在生產製程之任何不期望的影響、諸如氣體入口變化或製程室中之洩漏保持完全未被偵測，且典型會導致生產品質中的降低。

與控制系統相比，調整製程室中之壓力係更耗時。反饋訊號-典型藉由測量當前室壓的壓力感測器所產生-係以自然延遲來記錄及處理。因此，基於此之調節係以對應的延遲施行並導致目標壓力之對應較晚的設定。然而，即使在製程室中之氣體入口或壓力波動變化的情況下，壓力之調節係能夠可靠地設定此壓力。由於關於決定性內部室壓力的更可靠之製程安全性，在大多數案例中的閥門調節係較佳的。

此外，現代處理循環不僅需要提供特定之目標壓力，且亦需要經過預定壓力曲線、亦即於此循環期間在室中的壓力之期望的時間變動之通道。例如，在用於真空室中的基板之處理區段期間，對於不同的塗覆或製備步驟需要不同之壓力。每一步驟應在特定壓力下執行。可為此製程指定特定的壓力分佈圖。例如，執行此等製程循環之步驟，使壓力落在不同的壓力位準或壓力點處。因此，用於此製程循環之調整，重要的是不只在一定時間之後抵達一定室壓，而且相應地調整此室中的壓力之整個進程或於整個進程期間提供不同的壓力。

用於提供此等壓力曲線之已知方法遵循基於當前存在於此室中的壓力(實際壓力)及要達成之目標壓力的調節方法。例如，確定用於將此室抽空之壓力並將其與目標壓力比較。如果有一偏差，使得目標壓力係低於實際壓力，則打開此室的出口側上所提供之閥門以減少此室中的壓力。此閥門係例如連接至真空泵。

以此調節，實際壓力典型會定期地掉落至目標壓力以下-因此此室中之壓力最初係大於目標壓力，接著小於目標壓力。當此狀態發生時，閉合閥門以防止負壓力中的進一步增加。接著其較佳地係等待直至此室壓力已返回至目標壓力位準。接著可開始處理製程。

由於所敘述之實際壓力的(多次)調平，根據現有技術之所敘述的調節需要相當多之時間來提供所期望的製程條件。

因此，本發明係基於提供一種能夠克服上述缺點之改進的真空製程之目的。

尤其是，本發明之目的係提供一種改進之真空系統，其允許改進、亦即更快、更可靠及更簡單的物體處理。

這些目的係藉由獨立請求項之有特色特徵的實現來解決。以替代或有利之方式進一步發展本發明的特徵可在附屬請求項中發現。

本發明之基本概念係適用於以使得可相對於製程室中的實際壓力之設定達成改進的可變性之方式來控制或調節真空製程。用於此目的，建議提供用於抽氣或通氣製程之通氣閥(上游)及抽氣閥(下游)的組合控制。為了更快地達成所期望之目標壓力，以調節及精確控制的方式同時打開兩個閥門應為可能的。

例如，當對此室進行通氣時，首先打開通氣閥以便提供此室之內部壓力中的一定增加。目的係使壓力增加盡可能接近地對應於指定之目標壓力(例如目標壓力曲線)或來自盡可能接近此目標壓力。藉由增加實際壓力，此在某時間點的實際壓力超過用於此時間點所決定之目標壓力。與現有技術相比，當發生此正壓力情況時，不只通氣閥被閉合並等待，而且除了通氣閥以外，抽氣閥亦被打開，以便抵消壓力中的增加。這允許更快地抵達目標壓力。這同樣適用於抽空此室。

此外，此方法亦可被使用於建立壓力曲線，此曲線不只顯示壓力發展中之單一方向，例如僅只正梯度或負梯度，而且曲線交替地代表壓力中的增加及壓力中之減少。因此其係可能提供含有負壓力變化及正壓力變化兩者的壓力分佈。例如，這使得在製程循環期間於製程室中能夠實現受控之顆粒管理及受控的清潔過程。

因此，根據本發明之此處理系統不再提供僅只對一隔離中的閥門之整合及組合式控制及調節，而是此控制及調節單元主動地調節及控制至少一個進一步的閥門並由壓力感測器接收資訊。數個部件之此集中化控制及調節可導致各個製程步驟的經改善之執行。作為進一步範例，控制器可辨認何時可能抵達目標壓力並可於抵達目標壓力之前控制第二閥門，例如以便達成實際壓力曲線至目標壓力曲線的平坦近似，並減少目標壓力之過衝或下衝。這亦可節省大量時間。

因此，本發明有關一種用於處理物體的真空系統。真空系統具有至少一個可抽空之真空容積、尤其是製程室，其具有至少第一開口及第二開口。可將物體引入真空容積用於對其進行處理。

真空製程容積係例如製程室，其可如所需要氣密地密封並例如藉著機器手臂將物體插入製程室或由製程室移除，例如，物體可為例如待塗覆的基板或晶圓(半導體晶圓)。

此系統亦具有第一真空閥，此第一真空閥具有第一閥座及第一閥閉合件，其中第一真空閥係連接至第一開口且被提供用於在真空容積中提供第一壓力變化。此外，第二真空閥係配置有第二閥座及第二閥閉合件，其中第二真空閥係連接至第二開口，且被提供用於在抵消第一壓力變化之真空容積中提供第二壓力變化。

此系統亦具有以使得壓力感測器可被使用於確定真空容積中之實際壓力連接至真空容積的壓力感測器。

調節及控制單元係連接至第一真空閥、第二真空閥及壓力感測器。調節及控制單元可被設計為分開之單元並與其他部件具有一有線或無線的通訊連接。

根據本發明，調節及控制單元被設計成基於真空容積用之預定目標壓力來調節實際壓力，具有界限負壓力範圍及正壓力範圍的目標壓力。此調節尤其是作為用於處理物體之處理製程或循環的一部分發生。

預定目標壓力可例如藉由使用者指定、儲存在記憶體單元或調節及控制單元上或由外部提供，例如於網路或資料雲中。尤其是，預定之目標壓力可被提供為目標壓力曲線(壓力曲線)。

作為藉由調節及控制單元所提供的調節之一部分，藉由壓力感測器持續地偵測實際壓力，基於所偵測的實際壓力及預定目標壓力確定負壓力或正壓力作為第一壓力偏差，並打開第一真空閥或第二真空閥以使得減小第一壓力偏差之方式改變真空容積中的壓力。

例如，如果在計畫之室抽空期間偵測到正壓力作為第一壓力偏差，則可打開連接至真空泵的閥門。

壓力偏差之偵測尤其是基於所測量的實際壓力與指定之目標壓力的比較。尤其是，此比較在製程循環期間連續地進行。

亦監測第一壓力偏差。尤其是，監測偏差中之減小、亦即實際壓力接近目標壓力。

此外，偵測與第一壓力偏差不同的第二壓力偏差。尤其是，第二壓力偏差係與第一壓力偏差相反，尤其是相對於負壓力及正壓力。壓力偏差中之差異例如可在數量、亦即偏差的不同尺寸或不同壓力方面、或於壓力特性、亦即與正壓力相比之負壓力方面為顯著的。

亦有另一真空閥、尤其是第二真空閥或第一真空閥之另外打開，以使得減小第二壓力偏差的方式改變真空容積中之壓力。

兩個真空閥的同時打開、亦即第二真空閥之另外打開，可主動地補償壓力偏差。這尤其是可藉由產生與壓力曲線相關的反向運動來達成，亦即在正壓力之事件中的主動、受控之壓力減小或於負壓力的事件中之主動、受控的壓力增加。

尤其是，可藉由減少實際壓力曲線的面積之梯度的量值來達成補償。

在一實施例中，第一真空閥可被提供用於提供真空容積中之壓力增加，尤其是，其中第一真空閥係連接至流體源、尤其是製程氣體源，且第二真空閥可被提供用於提供真空容積中的壓力降低，尤其是其中第二真空閥係連接至真空泵。

據此，第一真空閥可為上游閥，亦即在製程室之入口側上提供並可允許或調節流體流入真空室的閥門。據此，第二真空閥可為下游閥，亦即於製程室之出口側上提供並可允許或調節由真空室流出的流體之閥門。

根據一實施例，調節及控制單元可具有用於使真空容積通氣或用於增加真空容積中的壓力之通氣功能性。在通氣功能性的一實施例中，負壓力被偵測為第一壓力偏差，第一真空閥被打開以增加實際壓力，正壓力隨後被偵測為第二壓力偏差(尤其是，與實際壓力中之增加相關的正壓力)，且-當第一真空閥打開時-第二真空閥打開以降低實際壓力。

作為製程循環之一部分的兩個閥門之此主動控制意味著當存在第一壓力偏差時及當存在第二壓力偏差時都可快速地抵達目標壓力。調整此室內的實際壓力所需之製程時間可相應地縮短。

尤其是，當施行通氣功能性時，另一負壓力可被偵測為第三壓力偏差-尤其是其中另一負壓力係第二真空閥的打開之結果-且當第一真空閥打開時，第二真空閥可被閉合以增加實際壓力或可減少其開度。

於一實施例中，調節及控制單元可具有用於抽空真空容積或用於降低真空容積中的壓力之抽空功能性。當實施此抽空功能性時，正壓力被偵測為第一壓力偏差，打開第二真空閥以降低實際壓力，隨後偵測到負壓力作為第二壓力偏差(尤其是，與實際壓力中的降低相關之負壓力)，且-當第二真空閥打開時-第一真空閥被打開以增加實際壓力。

尤其是，當施行抽空功能性時，另一正壓力可被偵測為第三壓力偏差，尤其是其中另一正壓力係第一真空閥的打開之結果，且-當第二真空閥打開時-第一真空閥閉合以降低實際壓力或其開度(開口橫截面或質量或容積流量)減少。

在一實施例中，調節及控制單元可具有容積清潔功能性以提供特定的容積狀態。當執行容積清潔功能性時， -打開第二真空閥以降低實際壓力， -真空容積中之壓力降被偵測為第一壓力偏差， -當第二真空閥打開時，第一真空閥被快速地打開以使真空容積間歇地通氣，及 -相對壓力增加被偵測為第二壓力偏差。

因此，容積清潔功能性以使得可藉由間歇通氣將可能的雜質由此室移除或由此室之相關製程區域沖洗或移位的方式提供容積中之顆粒管理。相關製程區域可例如為用於電漿產生的此室中之區域。

尤其是，第一真空閥可取決於可允許的通氣壓力範圍中之實際壓力的存在而打開，尤其是其中可允許之通氣壓力範圍係藉由連結到目標壓力的壓力容差範圍所界定。例如，僅只當製程室中之壓力業已使目標壓力接近至容許偏差時，才打開第一真空閥。

於一實施例中，第一真空閥及/或第二真空閥可被設計為真空控制閥。在此案例中，打開第一或第二真空閥涉及增加流經真空閥的體積或質量流率，及/或閉合第一或第二真空閥涉及減少流經真空閥之體積或質量流率。

此閥門的打開或閉合不應被理解為排他狀態(打開、閉合)，而是，尤其是於調節閥之背景下，業已有關此狀態中的改變。

在一實施例中，目標壓力可指定目標壓力之時間曲線作為目標壓力曲線，且壓力偏差可指定用於特定時間點之實際壓力與藉由目標壓力曲線所提供的目標壓力之間的差。目標壓力可被儲存為壓力曲線。因此，真空容積(製程室)中所期望之壓力變化可藉由壓力曲線表示。因此，可為製程循環期間的每一時間點指定一目標壓力。製程室中之壓力發展應盡可能精確地遵循並對應於此目標壓力曲線。

在一實施例中，目標壓力可藉著目標壓力曲線來提供，且目標壓力曲線將負壓力範圍與正壓力範圍分開。位於時間-壓力圖中的目標壓力曲線上方之範圍可被理解為正壓力範圍，且位於目標壓力曲線下方的範圍可相應地被理解為負壓力範圍。

在一實施例中，實際壓力曲線之至少一部分的梯度可提供第一及/或第二壓力偏差，及/或第一及/或第二壓力偏差可提供作為第一及/或第二實際壓力偏差。

據此，由於實際壓力曲線中之不同梯度，第一壓力偏差可不同於第二壓力偏差。這尤其適用於恆定的目標壓力。

本發明亦有關一種用於如上所述之真空系統的調節及控制單元。此真空系統具有至少一個可抽空之真空容積，此真空容積具有至少第一開口及第二開口，物體可被引入此真空容積用於其處理。此外，真空系統具有第一真空閥，第一真空閥具有第一閥座及第一閥閉合件，其中第一真空閥係連接至第一開口並被提供用於在真空容積中提供第一壓力變化；和第二真空閥，具有第二閥座及第二閥閉合件，其中第二真空閥係連接至第二開口且被提供用於在真空容積中提供抵消此第一壓力變化的第二壓力變化。系統亦具有以使得可使用壓力感測器來確定真空容積中之實際壓力的方式連接至真空容積之壓力感測器。

調節及控制單元被設計為基於真空容積用的預定目標壓力調節實際壓力，其中目標壓力界定負壓力範圍及正壓力範圍。尤其是，此調節及控制單元可具有用於此目的之對應建構的調節功能性。藉著壓力感測器連續偵測實際壓力、基於偵測到實際壓力及預定目標壓力來確定負壓力或正壓力作為第一壓力偏差、打開第一真空閥或第二真空閥用於真空容積中之壓力變化使得第一壓力偏差减小、監測此第一壓力偏差(尤其是其減小)、確定與第一壓力偏差不同的第二壓力偏差、尤其是與第一壓力偏差相反(尤其是相對於負壓力或正壓力)且另外地打開另一真空閥、尤其是第二或第一真空閥，用於真空容積中之壓力變化使得第二壓力偏差减小，而發生此調節。

本發明亦有關一種用於調節真空容積(製程室)中的壓力之方法，其中真空容積具有至少第一受控的可閉合開口及第二受控之可閉合開口，且此方法具有以下步驟： -提供預定的目標壓力、尤其是目標壓力曲線，其中此目標壓力界定負壓力範圍及正壓力範圍， -連續偵測真空容積中之實際壓力， -基於偵測到的實際壓力及預定目標壓力確定負壓力或正壓力作為第一壓力偏差， -藉由打開第一或第二可閉合開口，產生真空容積中之此壓力變化，使得第一壓力偏差減小， -監測此第一壓力偏差、尤其是其減少量， -確定與第一壓力偏差不同、尤其是與第一壓力偏差相反的第二壓力偏差，尤其是相對於負壓力或正壓力，及 -藉由另外打開另一可閉合開口、尤其是第二或第一開口-另外地產生真空容積中之壓力變化，使得第二壓力偏差減小，尤其是使第一及第二可閉合開口打開的情況下。

在一實施例中，於每一案例中可藉著真空閥來產生相應之壓力變化，其中提供第一真空閥用於在真空容積中提供壓力增加，尤其是其中第一真空閥係連接至流體源、尤其是製程氣體源，且提供第二真空閥，用於在真空容積中提供壓力降低，尤其是其中第二真空閥係連接至真空泵。真空容積可藉由以下方式通氣：將負壓力確定為第一壓力偏差，打開第一真空閥以增加實際壓力，隨後將正壓力確定為第二壓力偏差(尤其是，其中正壓力與實際壓力中的增加有關)並當第一真空閥打開時打開第二真空閥以降低實際壓力。

於一實施例中，可藉著相應之真空閥產生相應的壓力變化，其中提供第一真空閥以在真空容積中提供壓力中之增加，尤其是其中第一真空閥係連接至流體源、尤其是製程氣體源，且提供第二真空閥，以於真空容積中提供壓力中的降低，尤其是其中第二真空閥係連接至真空泵。可藉由以下方式抽空此真空容積：偵測正壓力作為第一壓力偏差、打開第二真空閥以降低實際壓力、隨後偵測負壓力作為第二壓力偏差(尤其是在負壓力與實際壓力中的降低相關之處)、及當打開第二真空閥時打開第一真空閥以增加實際壓力。

本發明更有關一種電腦程式產品，其被儲存於機器可讀載體上、尤其是儲存在上述調節及控制單元中，包含用於執行或控制上述方法的至少以下步驟之程式碼：

-連續偵測真空容積中的實際壓力，

-基於偵測到之實際壓力及預定目標壓力確定負壓力或正壓力作為第一壓力偏差，

-打開第一或第二可閉合開口以在真空容積中產生此壓力變化，使得第一壓力偏差減小，

-監測第一壓力偏差，

-確定與第一壓力偏差不同的第二壓力偏差，及

-另一可閉合開口之另外打開以於真空容積中產生此壓力變化，使得第二壓力偏差減小。

尤其是，程式或程式碼係在真空系統的電子資料處理單元、尤其是調節及控制單元中或於調節及控制單元中執行。因此，其係可能藉由執行對應之(電腦實現)演算法來控制及調節(整個)製程循環。

圖1示意地顯示根據本發明的用於在真空條件之下處理物體5、例如半導體晶圓的真空系統1之結構。此結構具有真空容積10(真空製程室)、第一真空閥20及第二真空閥30。入口管線11將製程室10連接至第一真空閥20，且出口管線12將製程室10連接至第二真空閥30。

於本實施例中，第一真空閥20被提供為(上游)通氣閥，且當閥20被打開時提供流體進入室10的質量或體積流入量。真空閥20被設計為調節閥，且因此能夠對開口橫截面進行受控之設定，且因此能夠對每時間單位流過閥20的流體量進行設定。例如，流體可為製程氣體、前驅氣體或使用於沖洗此室10之(惰性)氣體。流體源可被提供作為儲槽或具有質量流量控制器(MFC)。

在本實施例中，第二真空閥30被提供作為(下游)抽空閥，且當閥門30打開時提供流體來自此室的質量或體積流出量。真空閥30亦被設計為調節閥，且因此亦能夠實現開口橫截面之受控設定，且因此能夠設定每單位時間流過閥門30的流體量。除了連接至容積10以外，第二真空閥30較佳地係連接至真空泵並因此提供用於將流體泵出容積10。

與更簡單之「開/關」閥門相比，真空調節閥給予可藉由此種閥門非常精確地設定相應流量的優點。結合本發明，這可提供內部室壓力之進一步改進的調節。

真空系統1亦具有壓力感測器40。此壓力感測器40係以使得可藉著感測器40確定真空容積10中之當前實際壓力的方式連接至真空容積10。

真空系統1亦具有調節及控制單元50。調節及控制單元50係連接至壓力感測器40、第一真空閥20及第二真空閥30。

與壓力感測器40之連接較佳地係單向的，亦即調節及控制單元50接收藉由壓力感測器40所提供之壓力資訊。另一方面，與兩個閥門20及30的連接可為單向或雙向的，亦即一方面，閥門20及30接收用於控制及改變閥門開度之訊號，且另一方面可設計此等連接，以致調節及控制單元50由相應閥門接收資訊、尤其是關於打開狀態的資訊。

根據本發明，設計此調節及控制單元，以基於真空容積用之預定目標壓力來調節實際壓力。預定目標壓力界定一負壓力範圍及一正壓力範圍。實際壓力的調節尤其是有關用於處理製程之真空容積中的壓力之調節或控制。為此目的，調節及控制單元50具有對應地建構之調節功能性。調節功能性尤其是可被實現為演算法或電腦實現的方法。

藉由使用壓力感測器連續地記錄實際壓力、並基於所記錄之實際壓力及預定目標壓力確定負壓力或正壓力作為第一壓力偏差來調節此實際壓力。尤其是藉由比較目前測量的實際壓力與針對相關處理步驟或時間點所指定之目標壓力來確定負壓力或正壓力。

接著打開第一真空閥或第二真空閥以使得第一壓力偏差減小的方式改變真空容積中之壓力。例如，如果偵測到正壓力，則打開通氣閥30。進一步監測第一壓力偏差、尤其是其減小。

結果是，確定與第一壓力偏差相反的第二壓力偏差、尤其是相對於負壓力或正壓力相反之第二壓力偏差。在本發明的上下文中，相反之壓力偏差亦可被理解為壓力曲線之一部分，其方向(曲線的梯度)係與壓力曲線之另一部分的方向不同。

然後另外打開另一真空閥、尤其是第二或第一真空閥，以使得第二壓力偏差減小之方式改變真空容積中的壓力。例如，如果負壓力被偵測為第二壓力偏差，則除了通氣閥30以外亦可打開通氣閥20以減少負壓力。

圖2a及圖2b各顯示根據現有技術之真空室中的實際壓力之經調節壓力曲線。一方面，於此業已提供調節閥，以便滿足泵送及通氣循環的要求。然而，利用先前已知之配置僅只可實現用於泵送循環的負分佈圖(圖2a)或用於通氣循環之正分佈圖(圖2b)。在此上下文中，負分佈圖應被理解為壓力曲線61，其梯度(方向)可變動但始終保持負的。這同樣適用於具有壓力曲線62之正梯度的正分佈圖。

圖3a及圖3b各顯示根據本發明之真空室中的實際壓力之經調節壓力曲線。

藉由上述第一真空閥及第二真空閥的組合啟動，可在每一循環中產生負目標曲線區段及正目標曲線區段。相應之壓力曲線63、64不再是純負的或純正的，而是可各具有負梯度之曲線區段及具有正梯度的曲線區段。此壓力分佈圖允許例如真空容積之受控的顆粒管理及受控之清潔。例如，作為此室抽空(壓力曲線的負梯度)之一部分，過剩及不需要的顆粒可藉由中間通氣(壓力曲線之正梯度)被沖走。這可導致如圖3a中所顯示的壓力曲線。

根據本發明之真空系統的調節之進一步優點在於，可相對快得多地補償超過及低於預定目標曲線(目標壓力或目標壓力曲線)。這可藉由另外打開第二閥門來主動地抵消壓力偏差來達成。此種正壓力或負壓力的主動補償導致更快的製程循環及更短之循環時間。

圖4顯示真空閥70的實施例。真空閥70在此被設計為調節角閥70。此調節角閥70尤其可被提供作為根據圖1之系統的第一及/或第二真空閥20、30。然而，應理解的是，所示調節角閥70僅只代表真空閥之一個特定實施例，且替代的真空閥類型亦可或替代地提供於根據本發明之真空系統中。

角閥70具有閥門外殼71，其具有第一連接部72及第二連接部73。此等連接部72、73基本上彼此正交。第一連接部72對應地界定第一軸線72'，且第二連接部73對應地界定第二軸線73'，其中這些軸線72'、73'係亦對應地相對彼此正交。軸線交點係坐落在此外殼71內側。

兩個連接部72、73界定用於介質或流體(例如製程氣體)的流動路徑。此流動路徑延伸穿過流動室75，此流動室75連接兩個連接部72、73。可藉著閥門70中斷或釋放此流動路徑。

此閥門具有驅動單元80。尤其是，驅動單元70具有可控電動馬達，其驅動軸桿在結構上係藉著驅動機構(齒輪)連接至閥門70之閥閉合件77(閥盤)。所顯示實施例中的驅動單元80具有一主軸驅動器，此主軸驅動器具有螺紋桿及導引元件，此導引元件與螺紋桿相互作用並可藉著旋轉此螺紋桿而沿著軸線72'運動。導引元件係耦接至閥盤77。

可運動之閥盤77係配置於閥門外殼71內側。閥盤77具有帶有周向地配置的密封材料78之密封表面，當與外殼側面上的閥座76形成接觸時，可藉著密封材料78提供流動路徑之氣密式中斷。例如，閥盤77可被塑形像活塞。密封材料可例如具有由含氟聚合物製成的O形環或硫化密封件。

閥門70亦具有波紋管79。波紋管79一方面係連接至閥盤77，且另一方面係連接至閥門70的內殼部分。波紋管79可被設計為金屬褶皺式波紋管或手風琴式波紋管。波紋管79提供驅動單元(例如螺紋桿)及流動室75之至少各部分的大氣隔離。這可防止驅動器側上產生之顆粒進入流動室75。

閥門70亦具有用於控制閥盤77的位移之調節及控制單元51。此調節及控制單元51係連接至電動馬達以對其進行控制。調節及控制單元51亦可提供真空系統的調節及控制單元50。

據此，調節及控制單元51可為與真空閥70整合式設計，亦即，此調節及控制單元係藉由閥門及進一步之系統部件所提供且設有此閥門及此等進一步的系統部件、尤其是壓力感測器及進一步之真空閥，此等進一步的系統部件將用調節及控制單元致動或讀出，被連接至此閥門或其調節及控制單元。

在所顯示之實施例中，真空閥70更包含套筒81，於套筒壁中具有套筒凹部82。然而，本發明亦有關沒有此套筒81的替代實施例。

應理解的是，所顯示之圖面僅只示意地表示可能的示例性實施例。根據本發明，各種方法亦可彼此組合及與現有技術之真空製程的壓力調節或控制之方法及裝置組合。

1:真空系統 5:物體 10:真空容積 11:入口管線 12:出口管線 20:第一真空閥 30:第二真空閥 40:壓力感測器 50:調節及控制單元 51:調節及控制單元 61:壓力曲線 62:壓力曲線 63:壓力曲線 64:壓力曲線 70:真空閥 71:閥門外殼 72:第一連接部 72':第一軸線 73:第二連接部 73':第二軸線 75:流動室 76:閥座 77:閥盤 78:密封材料 79:波紋管 80:驅動單元 81:套筒 82:套筒凹部

以下僅只透過範例並參考附圖中示意地顯示的特定示例性實施例來更詳細地敘述根據本發明之裝置及根據本發明的方法，且亦討論本發明之進一步優點，附圖顯示如下：

圖1顯示用於根據本發明的製程循環之受控調節操作的真空系統之第一實施例的示意圖；

圖2a-b顯示根據現有技術之抽空及通氣中的兩個示例性壓力分佈圖；

圖3a-b顯示根據本發明之用於抽空及通氣的兩個示例性壓力分佈圖；及

圖4顯示真空調節閥之示例性實施例。

1:真空系統

5:物體

10:真空容積

11:入口管線

12:出口管線

20:第一真空閥

30:第二真空閥

40:壓力感測器

50:調節及控制單元

Claims (17)

1. 一種用於處理物體(5)之真空系統(1)，至少包含： 可抽空的真空容積(10)，具有至少第一開口及第二開口，該物體可被引入該真空容積(10)用於其處理； 第一真空閥(20、70)，具有第一閥座及第一閥閉合件，其中該第一真空閥(20、70)係連接至該第一開口並被提供用於在該真空容積(10)中提供第一壓力變化； 第二真空閥(30、70)，具有第二閥座及第二閥閉合件，其中該第二真空閥(30、70)係連接至該第二開口且被提供用於在該真空容積(10)中提供抵消該第一壓力變化之第二壓力變化； 壓力感測器(40)，以使得可用該壓力感測器(40)確定該真空容積(10)中的實際壓力之方式連接至該真空容積(10)；及 調節及控制單元(50、51)，其係連接至該第一真空閥(20、70)、該第二真空閥(30、70)及該壓力感測器(40)； 其特徵在於 該調節及控制單元(50、51)被設計成基於該真空容積(10)用的預定之目標壓力調節該實際壓力，其中該目標壓力界定負壓力範圍及正壓力範圍，其中 藉著該壓力感測器(40)連續偵測該實際壓力； 基於該偵測到之實際壓力及該預定目標壓力確定負壓力或正壓力作為第一壓力偏差； 該第一或第二真空閥(20、30、70)的打開用於該真空容積(10)中之壓力變化使得該第一壓力偏差減小； 監測該第一壓力偏差、尤其是其減少量； 確定第二壓力偏差，其係與該第一壓力偏差不同，尤其是與該第一壓力偏差相反；且 該另一個、尤其是該第二或第一真空閥(20、30、70)的附加打開用於該真空容積(10)中之壓力變化，使得該第二壓力偏差減小。
2. 如請求項1之真空系統(1)，其中 提供該第一真空閥(20、70)，用於在該真空容積(10)中提供壓力增加，尤其是其中該第一真空閥係連接至流體源、尤其是製程氣體源；及 提供該第二真空閥(30、70)，用於在該真空容積(10)中提供壓力降低，尤其是其中該第二真空閥係連接至真空泵。
3. 如請求項2之真空系統(1)，其中 該調節及控制單元(50、51)具有用於使該真空容積通氣或用於增加該真空容積中的壓力之通氣功能性，其中當施行該通氣功能性時： 負壓力被確定為該第一壓力偏差； 打開該第一真空閥(20、70)以增加該實際壓力； 隨後偵測正壓力作為該第二壓力偏差，尤其是其中該正壓力與該實際壓力中的增加有關，及 當該第一真空閥(20、70)打開時，該第二真空閥(30、70)被打開以降低該實際壓力。
4. 如請求項3之真空系統(1)，其中當施行該通氣功能性時： 另一負壓力被確定為第三壓力偏差，尤其是其中該另一負壓力係該第二真空閥(30、70)的打開之結果；及 當該第一真空閥(20、70)打開時，減少該第二真空閥(30、70)的開度以增加該實際壓力或閉合該第二真空閥(30、70)。
5. 如請求項2之真空系統(1)，其中該調節及控制單元(50、51)具有用於抽空該真空容積或用於降低該真空容積中的壓力之抽空功能性，其中當施行該抽空功能性時： 正壓力被偵測為該第一壓力偏差； 打開該第二真空閥(30、70)以降低該實際壓力； 隨後將負壓力偵測為該第二壓力偏差，尤其是其中該負壓力與該實際壓力中的減少有關； 當該第二真空閥(30、70)打開時，該第一真空閥(20、70)打開以增加該實際壓力。
6. 如請求項5之真空系統(1)，其中當施行該抽空功能性時： 另一正壓力被確定為第三壓力偏差，尤其是其中該另一正壓力係該第一真空閥的打開之結果；及 當該第二真空閥(30、70)打開時，減少該第一真空閥(20、70)的開度以降低該實際壓力，或閉合該第一真空閥(20、70)。
7. 如請求項1至6中任一項之真空系統(1)，其中該調節及控制單元(50、51)具有用於提供特定容積狀態的容積清潔功能性，其中在其性能中： 打開該第二真空閥(30、70)以降低該實際壓力； 該真空容積(10)中之壓力降被偵測為該第一壓力偏差； 當該第二真空閥(30、70)打開時，該第一真空閥(20、70)快速地打開以使該真空容積(10)間歇地通氣； 相對壓力增加被偵測為該第二壓力偏差。
8. 如請求項7之真空系統(1)，其中該第一真空閥(20、70)的打開作為在可允許之通氣壓力範圍中的實際壓力之存在的函數而發生，尤其是其中該可允許之通氣壓力範圍係藉由與該目標壓力相關的壓力容差範圍所界定。
9. 如請求項1至8中任一項之真空系統(1)，其中該第一真空閥及/或該第二真空閥(20、30、70)被設計為真空調節閥(70)，其中 該第一或第二真空閥的打開包含流經該真空閥之體積或質量流率中的增加；及/或 該第一或第二真空閥之閉合包含流經該真空閥的體積或質量流率中之減少。
10. 如請求項1至9中任一項之真空系統(1)，其中 該目標壓力指示該目標壓力的時間曲線作為目標壓力曲線；及 該壓力偏差指示該實際壓力與藉由用於特定時間點之目標壓力曲線所提供的目標壓力之間的差異。
11. 如請求項1至10中任一項之真空系統(1)，其中該目標壓力係藉著目標壓力曲線提供，且該目標壓力曲線將該負壓力範圍與該正壓力範圍分開。
12. 如請求項1至11中任一項之真空系統(1)，其中 實際壓力曲線(63、64)的至少一部分之梯度提供該第一及/或該第二壓力偏差；及/或 該第一及/或第二壓力偏差被提供為第一及/或第二實際壓力曲線。
13. 一種用於如請求項1至12中任一項之真空系統(1)的調節及控制單元(50、51)，其中該真空系統(1)至少包含： 可抽空的真空容積(10)，具有至少第一開口及第二開口，物體可被引入該真空容積(10)用於其處理； 第一真空閥(20、70)，具有第一閥座(76)及第一閥閉合件(77)，其中該第一真空閥(20、70)係連接至該第一開口並被提供用於在該真空容積中提供第一壓力變化； 第二真空閥(30、70)，具有第二閥座(76)及第二閥閉合件(77)，其中該第二真空閥(30、70)係連接至該第二開口且被提供用於在該真空容積中提供抵消該第一壓力變化之第二壓力變化；及 壓力感測器(40)，以使得可用該壓力感測器(40)確定該真空容積(10)中的實際壓力之方式連接至該真空容積(10)； 其特徵在於 該調節及控制單元(50、51)被設計成基於該真空容積(10)用的預定之目標壓力調節該實際壓力，其中該目標壓力界定負壓力範圍及正壓力範圍，尤其是其中該調節及控制單元具有對應建構的調節功能性，其中 藉著該壓力感測器(40)連續偵測該實際壓力； 基於該偵測到之實際壓力及該預定目標壓力確定負壓力或正壓力作為第一壓力偏差； 該第一或第二真空閥(20、30)的打開用於該真空容積(10)中之壓力變化使得該第一壓力偏差減小； 監測該第一壓力偏差、尤其是其減少量； 確定第二壓力偏差，其係與該第一壓力偏差不同，尤其是與該第一壓力偏差相反，尤其是相對於負壓力或正壓力；且 該另一個、尤其是該第二或第一真空閥(20、30)的附加打開用於該真空容積中之壓力變化，使得該第二壓力偏差減小。
14. 一種用於調節真空容積(10)中的壓力之方法，其中該真空容積(10)至少具有第一可閉合開口及第二可閉合開口，該方法包含以下步驟： 提供預定目標壓力、尤其是目標壓力曲線，其中該目標壓力界定負壓力範圍及正壓力範圍； 持續偵測該真空容積中的實際壓力； 基於該偵測到之實際壓力及該預定目標壓力確定負壓力或正壓力作為第一壓力偏差； 藉由打開該第一或該第二可閉合開口-在該真空容積(10)中產生此壓力變化，使得該第一壓力偏差減小； 監測該第一壓力偏差、尤其是其減少量； 確定第二壓力偏差，其係與該第一壓力偏差不同，尤其是與該第一壓力偏差相反，尤其是相對於負壓力或正壓力；且 藉由另外打開該另一可閉合開口、尤其是該第二或該第一開口-另外產生該真空容積(10)中的此壓力變化，使得該第二壓力偏差減小，尤其是使該第一及該第二可閉合開口被打開。
15. 如請求項14之方法，其中 在每一案例中藉著相應的真空閥(20、30)產生該相應之壓力變化，其中 提供第一真空閥(20)，用於在該真空容積(10)中提供壓力增加，尤其是其中該第一真空閥(20)係連接至流體源、尤其是製程氣體源； 提供第二真空閥(30)，用於在該真空容積(10)中提供壓力降低，尤其是其中該第二真空閥係連接至真空泵，及 該真空容積(10)的通氣係藉由以下方式進行： 確定負壓力作為該第一壓力偏差； 打開該第一真空閥(20)以增加該實際壓力； 隨後確定正壓力作為該第二壓力偏差，尤其是其中該正壓力與該實際壓力之增加有關；且 當該第一真空閥打開時，打開該第二真空閥(30)以降低該實際壓力。
16. 如請求項14之方法，其中 在每一案例中藉著相應的真空閥(20、30)產生該相應之壓力變化，其中 提供第一真空閥(20)，用於在該真空容積中提供壓力增加，尤其是其中該第一真空閥係連接至流體源、尤其是製程氣體源； 提供第二真空閥(30)，用於在該真空容積中提供壓力降低，尤其是其中該第二真空閥係連接至真空泵，及 該真空容積(10)的抽空係藉由以下方式進行： 確定正壓力作為該第一壓力偏差； 打開該第二真空閥(30)以降低該實際壓力； 隨後確定負壓力作為該第二壓力偏差，尤其是其中該負壓力與該實際壓力之降低有關；且 當該第二真空閥打開時，打開該第一真空閥(20)以增加該實際壓力。
17. 一種電腦程式產品，其儲存於機器可讀載體上、尤其是儲存在如請求項1至13中任一項的調節及控制單元(50、51)中，包含用於至少進行或控制如請求項14至16中任一項之方法的以下步驟之程式碼： 持續偵測該真空容積(10)中的實際壓力； 基於該偵測到之實際壓力及該預定目標壓力確定負壓力或正壓力作為第一壓力偏差； 打開該第一或該第二可閉合開口以在該真空容積(10)中產生此壓力變化，使得該第一壓力偏差減小； 監測該第一壓力偏差； 確定第二壓力偏差，其係與該第一壓力偏差不同；且 另外打開該另一可閉合開口，以產生該真空容積(10)中的此壓力變化，使得該第二壓力偏差減小。