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先进的真空过程控制制造技术

技术编号:24522052 阅读:33 留言:0更新日期:2020-06-17 08:16
用于按规定处理物体的真空处理系统,具有可抽真空的真空处理空间(1)、真空阀(10)、设计用于至少部分提供规定的过程状态的外围单元(4,21‑25)和调节控制单元(11)。真空阀(10)具有限定开口轴线的阀开口和环绕阀开口的第一密封面的阀座、具有对应于第一密封面的第二密封面的阀关闭件和与阀关闭件相连的驱动单元,驱动单元被设计成阀关闭件可按规定被改变和调节以提供各自阀开口状态。调节控制单元(11)设计用于多次执行过程循环,包括如此控制控制阀(4,21‑25),可提供规定的过程状态的至少一部分,通过驱动单元的控制来执行提供阀开口状态的有针对性的改变或设定的调节循环,在此基于当前针对过程参数所规定的调节变量和基于目标变量。外围单元(4,21‑25)的控制和调节循环的执行在过程循环范围内能在过程循环范围内以规定的时间关系进行。

Advanced vacuum process control

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】先进的真空过程控制本专利技术涉及由真空阀、处理室、外围单元和用于在真空条件下处理过程的控制和调节运行的控制调节单元构成的系统。通常,用于调节体积流或质量流和用于基本气密关闭延伸经过形成在阀壳体内的开口的流路的真空阀的不同实施方式由现有技术公开了并且尤其应用在IC处理、半导体处理或基片处理领域内的真空室系统中,其必须发生在尽量不存在污染颗粒的保护气氛中。这样的真空室系统尤其包括至少一个设置用于容放待处理或待制造的半导体元件或基片的可抽真空的真空室,其具备至少一个真空室开口,该半导体元件或其它基片经此可被送入和送出真空室,以及包括至少一个用于抽真空该真空室的真空泵。例如在用于半导体晶圆或液晶基片的处理设备中,高度敏感的半导体元件或液晶元件依次经过多个工艺真空室,位于工艺真空室中的零部件分别借助一个处理装置被处理。不仅在工艺真空室内的处理过程期间里,也在室与室之间输送期间内,高度敏感的半导体元件或基片必须总是处于保护气氛中、尤其是排空空气的环境中。为此,一方面采用外围单元用于启闭气体输入或排出,另一方面采用转移阀用于启闭真空室的转移开口以送入和送出部件。半导体件所经过的真空阀因为所述应用领域和与之相关的尺寸设定被称为真空转移阀,因为其多件式矩形开口横截面也被称为矩形阀,因为其常见工作方式也被称为滑阀、矩形滑阀或转移滑阀。外围单元尤其用来控制或调节在一个真空室与一个真空泵或另一个真空室之间的气体流动。外围单元例如处于工艺真空室或或转移室与真空泵、大气或另一个工艺真空室之间的管系内。也称为泵阀的这种阀的开口横截面一般小于在真空转移阀中情况。因为外围单元与应用领域相关地不仅通过在全开位置和气密的关闭位置之间连续调节该开口横截面被用于开口的全开和全闭、也用于控制或调节流通量,故它们也被称为调节阀。一种可能的用于控制或调节气流的外围单元是摆阀。在例如由US6,089,537(Olmsted)公开的典型摆阀中,在第一步骤中使一般为圆形的阀盘从放开开口的位置到达覆盖开口的中间位置地回转摆动到一般也是圆形的开口上方。在例如由US6,416,037(Geiser)或US6,056,266(Blecha)所述的滑阀情况下,阀盘还有开口大多设计成矩形并且在该第一步骤中从放开开口的位置线性移动到覆盖开口的中间位置。在中间位置中,摆阀或滑阀的阀盘与包围开口的阀座间隔对置。在第二步骤中,阀盘与阀座之间距离被缩小,从而阀盘和阀座均匀地相互压紧并且开口被基本气密封闭。第二优选运动基本在垂直于阀座的方向上进行。所述密封例如可以通过设置在阀盘的封闭侧的被压紧到围绕开口的阀座上的密封环进行,或是通过在阀座上的密封环进行,阀盘的封闭侧被压紧到阀座上。通过在第二步骤中进行的关闭过程,在阀盘与阀座之间的密封环几乎未遇到将会损坏密封环的剪切力,因为在第二步骤中的阀盘运动基本笔直垂直于阀座进行。不同的密封装置由现有技术、例如由US6,629,682B2(Duelli)公开了。适用于真空阀中的密封环和密封的材料是例如也称为FKM的含氟橡胶、尤其是以商品名“Viton”称呼的含氟弹性体,以及简称为FFKM的全氟橡胶。从现有技术中知道了不同的驱动系统用于获得在摆阀中回转地且在滑阀中平移地阀盘平行运动到开口上方与垂直于开口的基本平移运动的组合,例如由US6,089,537(Olmsted)中针对摆阀和由US6,416,037(Geiser)中针对滑阀。将阀盘压紧到阀座必须如此进行,不仅在整个压力范围内保证所需要的气密性,也避免密封体、尤其是呈O形环形式的密封环因过大的压力载荷而受损。为了保证这一点,已知的阀规定了依据存在于两个阀盘侧面之间的压差被调节的阀盘压紧压力调节。但特别是在大的压力波动时或负压切换至正压或反向切换时,无法再保证沿着密封环的整个周边的均匀力分布。通常将力求使密封环脱离因加载于阀上的压力而存在的支承力。在US6,629,682(Duelli)中,例如为此提出一种具有密封体的真空阀,密封体由密封环和并排的支承环组成,从而该密封环基本摆脱支承力。为了获得或许不仅针对正压也针对负压的所需要的气密性,作为第二运动步骤的补充或替代,许多已知的摆阀或滑阀规定了可垂直于阀盘移动的、围绕该开口的阀环,阀环被压向阀盘以气密关闭阀。这种具有可相对于阀盘主动移动的阀环的阀例如由DE1264191B1、DE3447008C2、US3,145,969(vonZweck)和DE7731993U公开了。在US5,577,707(Brida)描述了一种摆阀,其具有带有开口的阀壳体和可平行摆动到开口上方的用于控制流通经开口的阀盘。包围该开口的阀环可借助多个弹簧和压缩空气缸主动垂直运动向阀盘。在US2005/0067603A1(Lucas等人)中提出了该摆阀的一种可能改进方案。因为上述阀尤其被用在制造高度敏感的半导体元件时,故尤其由阀的操作和由阀关闭芯件的机械载荷造成的颗粒生成和在阀室内的游离颗粒数量必须保持尽量少。颗粒生成主要是摩擦造成的,例如因为金属-金属接触和磨损。如上所述,真空调节阀被用于调节出在处理室内的规定的工艺过程环境。所述调节在此一般依据提供关于室内压力的信息的压力信号和目标变量即目标压力进行,目标压力应该借助所述调节来达到。于是,阀关闭件(阀盘)的位置在所述调节范围内被改变,从而在规定时间内达到目标压力。作为调节的替代方式,真空调节阀也可以依据已知的过程参数例如像该处理室内要获得的目标压力在预定时间里被可控操作。为此,例如提供与此相关的阀盘用目标位置,该位置在也预定的时间内被接近。以上两种方法具有其具体的优缺点。因此,可以借助预定的控制在比较短的时间里设定处理室内的目标压力,但因为一般反馈不足(例如当前压力信息),只能有所保留地作出对实际存在的压力的说明。可能有的不希望的对生产过程的影响例如像变化的气体输入或处理室泄漏仍然全无所知,于是一般导致处理质量降低。不同于控制,处理室内的压力的调节是时间密集的。一般由测量当前存在的室压力的压力传感器产生的反馈信号以必然的延迟被获得和处理。基于此的调节因此以相应延迟进行,导致相应晚些调节该目标压力。而目标压力的调节能够即便在变化的气体输入或者处理室内有压力波动时也可靠地调节它。因为由与重要的室内压力相关的更可靠的工艺过程安全性,故在大多数情况下优选采用阀的调节。此外,典型的处理过程由一连串单独步骤构成,装载所述室,关闭所述室,抽真空,用工艺过程气体填充该室等。属于这些步骤的尤其还有借助真空阀调节该是室内的目标压力或期望质量流。通过一般分散协调一些步骤,针对这种工艺过程的控制复杂且易出错并且伴随有在一些步骤之间的一定延时。例如调节阀得到应该何时以压力调节开始的信号。在达到目标压力之后,又必须输出一个信号用于随后的工艺过程步骤。本专利技术因此基于以下任务,即,提供一种改进的真空过程,其能够克服上述缺点。尤其是,本专利技术的任务是提供改进的真空过程,其具有改善的、即更快速、可靠和简单的物体处理。该任务通过实现独立权利要求的特征部分特征来完成。由从属权利要求中得到以替代方式或有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于按规定处理物体的真空处理系统,该真空处理系统至少具有:/n●能够抽真空的真空处理空间(1),所述物体能被送入所述真空处理空间以便处理所述物体,/n●真空阀(10),所述真空阀(10)用于调节来自所述真空处理空间(1)的体积流或质量流和/或用于气密封闭所述真空处理空间(1),/n●外围单元(2,4,21-25),所述外围单元被设计用于至少部分提供所述真空处理空间(1)内的规定的过程状态,和/n●调节控制单元(11),/n其中所述真空阀(10)具有:/n●阀座,所述阀座具有限定出开口轴线(34)的阀开口(33)和环绕所述阀开口(33)的第一密封面(35),/n●阀关闭件(38),所述阀关闭件用于以对应于所述第一密封面(35)的第二密封面基本气密关闭所述阀开口(33),和/n●与所述阀关闭件(38)相连的驱动单元(40),所述驱动单元被设计成使所述阀关闭件(38)/n□能按规定改变和调节以便提供相应的阀开口状态,和/n□能从打开位置(O)调节到关闭位置以及能回调,所述阀关闭件(38)在所述打开位置中至少部分开放所述阀开口(33),在关闭位置中,所述第一密封面(35)被压紧到所述第二密封面上且基本气密关闭所述阀开口(33),/n其特征是,所述调节控制单元(11)被设计用于多次执行过程循环,包括/n●对所述外围单元(2,4,21-25)进行控制,使得能提供规定的过程状态的至少一部分,和/n●通过所述驱动单元(40)的控制来执行提供所述阀开口状态的有针对性的变化或调设的调节循环,在此基于当前针对过程参数所确定的调节变量(12)并基于目标变量(13),尤其是由此通过如此造成的所述阀关闭件(38)的状态变化使所述调节变量(12)能接近所述目标变量(13),其中所述外围单元(2,4,21-25)的控制和所述调节循环的执行能在所述过程循环范围内以确定的时间关系进行。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171030 EP 17199112.81.一种用于按规定处理物体的真空处理系统,该真空处理系统至少具有:
●能够抽真空的真空处理空间(1),所述物体能被送入所述真空处理空间以便处理所述物体,
●真空阀(10),所述真空阀(10)用于调节来自所述真空处理空间(1)的体积流或质量流和/或用于气密封闭所述真空处理空间(1),
●外围单元(2,4,21-25),所述外围单元被设计用于至少部分提供所述真空处理空间(1)内的规定的过程状态,和
●调节控制单元(11),
其中所述真空阀(10)具有:
●阀座,所述阀座具有限定出开口轴线(34)的阀开口(33)和环绕所述阀开口(33)的第一密封面(35),
●阀关闭件(38),所述阀关闭件用于以对应于所述第一密封面(35)的第二密封面基本气密关闭所述阀开口(33),和
●与所述阀关闭件(38)相连的驱动单元(40),所述驱动单元被设计成使所述阀关闭件(38)
□能按规定改变和调节以便提供相应的阀开口状态,和
□能从打开位置(O)调节到关闭位置以及能回调,所述阀关闭件(38)在所述打开位置中至少部分开放所述阀开口(33),在关闭位置中,所述第一密封面(35)被压紧到所述第二密封面上且基本气密关闭所述阀开口(33),
其特征是,所述调节控制单元(11)被设计用于多次执行过程循环,包括
●对所述外围单元(2,4,21-25)进行控制,使得能提供规定的过程状态的至少一部分,和
●通过所述驱动单元(40)的控制来执行提供所述阀开口状态的有针对性的变化或调设的调节循环,在此基于当前针对过程参数所确定的调节变量(12)并基于目标变量(13),尤其是由此通过如此造成的所述阀关闭件(38)的状态变化使所述调节变量(12)能接近所述目标变量(13),其中所述外围单元(2,4,21-25)的控制和所述调节循环的执行能在所述过程循环范围内以确定的时间关系进行。


2.根据权利要求1所述的真空处理系统,其中,所述调节控制单元(11)被设计用于多次执行所述过程循环,包括:
●通过所述外围单元的所述控制来执行提供所述外围单元的有针对性的变化或调设的外围单元调节循环,在此基于当前针对外围单元过程参数所确定的外围单元调节变量并基于外围单元目标变量,其中所述调节循环的执行和所述外围单元调节循环的执行能在过程循环范围内以确定的时间关系进行。


3.根据权利要求2所述的真空处理系统,其中在所述调节循环中能考虑一个或多个外围单元过程参数,和/或其中在所述外围单元调节循环内能考虑一个或多个过程参数。


4.根据前述权利要求中任一项所述的真空处理系统,其中所述调节控制单元被所述真空阀或所述外围单元包围。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的真空处理系统,其中所述外围单元具有外围单元控制单元,并且所述外围单元控制单元被设计成,使得所述调节控制单元通过所述外围单元控制单元体现。


6.根据前述权利要求中任一项所述的真空处理系统,其特征是,所述调节控制单元(11)具有更新功能,尤其是跨过程循环的更新功能,该更新功能被设计成,在执行所述更新功能时
●在第一过程循环期间推导出一个过程信息,和
●基于所述过程信息,对随后的第二过程循环作出调整。


7.根据权利要求6所述的真空处理系统,其特征是,
●通过在执行所述第一过程循环时获得所述调节变量(12)而作为过程信息推导出实际调节曲线(21,51),
●将所述实际调节曲线与所存储的参考调节曲线相比较并且推导出一个调节偏差,并且
●对所述第二过程循环的调整基于所推导出的所述调节偏差的表现来进行。


8.根据权利要求7所述的真空处理系统,其特征是,所述调节控制单元(11)被设计成,使得所述参考调节曲线能够通过在执行多个调节循环期间获得所述调节变量(12)而产生和存储,尤其在这里进行针对确定的时间间隔或针对调节步骤的规定时刻所获得的所述调节变量的求平均。


9.根据前述权利要求中任一项所述的真空处理系统,其特征是,
●通过在执行所述第一过程循环期间获得所述调节变量(12)来推导出所述过程信息,和
●基于所述过程信息来调整用于所述第二过程循环的所述外围单元(2,4,21-25)的控制,尤其在这里,经过调整的所述外围单元(2,4,21-25)的所述控制作为用于所述过程循环的当前控制而被提供和/或存储,尤其是在这里,所述外围单元(2,4,21-25)的所述控制的调整基于对所述调节变量(12)的至少部分可预测的效果进行。


10.根据前述权利要求中任一项所述的真空处理系统,其特征是,所述调节控制单元(11)具有用于产生参考过程曲线的学习功能,其中所述学习功能被配置成,在执行所述学习功能时,
●为了执行多个基本相同的过程循环,根据一个用于所述过程循环的目标运行
□获得用于所述阀关闭件(38)的相应目标位置,和/或
□获得用于经过各自过程循环的至少各自一个时间段控制所述外围单元(2,4,21-25)的各自控制变量,和
●所获得的所述目标位置和/或所述控制变量关于所述过程循环的各自时间段作为参考过程曲线被存储。


11.根据前述权利要求中任一项所述的真空处理系统,其特征是,所述调节控制单元(11)被设计用于
●输出用于所述外围单元(2,4,21-25)的所述控制的开始信号(5),和
●以与所述开始信号相关的规定错时来启动调节循环。


12.根据前述权利要求中任一项所述的真空处理系统,其特征是,
●所述过程参数通过用于所述真空处理空间(1)的压力信息来体现,
●所述目标变量(13)是要在所述真空处理空...

【专利技术属性】
技术研发人员:M·兹卡尔
申请(专利权)人:VAT控股公司
类型:发明
国别省市:瑞士;CH

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