Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Vakuumeckventil mit einem Drucksensor zum im Wesentlichen gasdichten Unterbrechen eines Fliesswegs zwischen zwei eckförmig angeordneten Anschlüssen .

Ventile der eingangs genannten Art sind in unterschiedlichen Aus führungs formen aus dem Stand der Technik bekannt . Vakuumventile kommen insbesondere im Bereich der IC- und Halbleiterf ertigung, die in einer geschützten Atmosphäre möglichst ohne das Vorhandensein verunreinigender Partikel stattfinden muss , zum Einsatz .

Ein aus dem Stand der Technik bekanntes und beispielsweise in dem U . S . Patent 6 , 772 , 989 beschriebenes Ventil weist einen Ventilkörper mit zwei in einer Richtung senkrecht zueinander angeordneten Anschlüsse , einen in einem die beiden Anschlüsse verbindenden Fliessweg im Fliessraum angeordneten Ventilsitz und eine dem Ventilsitz gegenüberliegende Öf fnung auf . In einem die Öf fnung verschliessenden Ventildeckel ist ein Kolben eines pneumatischen Zylindersystems angeordnet , welcher über eine Ventilstange einen Ventilteller , der den Ventilsitz öf fnet und schliesst , antreibt . Der Ventildeckel ist durch eine Balgplatte gasdicht an der Öf fnung angebracht . Eine Rückstell feder zwischen dem Ventilteller und dem Ventildeckel wird beim Öf fnen des Ventilsitzes zusammengedrückt , so dass das Ventil per Federkraft schliesst .

Der Ventildeckel verfügt über einen Anschluss , welcher Pressluft in eine sich balgplattenseitig befindende Druckkammer, die durch den Kolben begrenzt wird, zu- und abführt . Die beiden Enden eines Balgs , der die Ventilstange umgibt , sind gasdicht an der inneren Randfläche der Balgplatte und am Ventilteller befestigt . Der Ventilteller weist an der dem Ventilsitz zugewandten Fläche eine ringförmige Halterungsnut auf , in welcher ein Dichtring angeordnet ist .

Das Ventilgehäuse ist in der Regel aus Aluminium oder Edelstahl gefertigt , oder mit Aluminium oder einem anderen geeigneten Material innen beschichtet , während der Ventilteller und der Balg meist aus Stahl bestehen . Der in seiner Längsachse innerhalb des Bereichs des Verstellwegs des Tellers ausdehnbare und zusammendrückbare Balg dichtet den Fliessraum luftdicht von der Rückstell feder, der Ventilstange und der Druckkammer ab . Zur Anwendung kommen vor allem zwei Typen von Bälgen . Einerseits der Membranbalg, andererseits der Wellenbalg, welcher letzterer sich gegenüber dem Membranbalg dadurch aus zeichnet , dass er keine Schweissnähte aufweist und leichter gereinigt werden kann, j edoch einen geringeren maximalen Hub aufweist .

Aus der WO 2006/ 045317 Al ist ein weiteres Eckventil bekannt , welches einen manuell betreibbaren Mechanismus zum Öf fnen und Schliessen des Ventils aufweist . Ein um beispielsweise 180 ° drehbarere Hebel ragt aus dem Inneren des Mechanismus heraus und ist mit einer ebenso drehbar gelagerten inneren Kulisse verbunden . Durch das Bewegen des Hebels und ein Zusammenwirken der Kulisse mit einem dieser Kulisse folgenden Element ist das Öf fnen und Schliessen des Ventils umsetzbar . Das System weist bedingt durch seine spezi fische Konstruktion einen vergleichsweise grossen Bereich auf , der eine Verbindung der inneren Mechanik mit der Umwelt darstellt ( Schlitz im Gehäuse zur Bewegung des Hebels ) . Weiterhin sind gattungsgemässe Eckventile bekannt , die einen Motor zur Bewegung des Ventiltellers aufweisen .

Hierbei sind unterschiedliche Mechaniken und Getriebe bekannt , wie die drehende Motorenbewegung in eine lineare Bewegung zum Öf fnen und Schliessen des Ventiltellers umgesetzt werden kann .

Ein gemeinsamer Nachteil der oben genannten Vakuumeckventile bei einem Einsatz in der Vakuumtechnik ist die vergleichsweise grobe Ansteuerbarkeit bestimmter Ventilöf fnungs zustände . Hierdurch kann es z . B . zu einer vergleichsweise schnellen Ventilöf fnung kommen . Dies vergleichsweise grobe Ansteuerbarkeit wird auch dann relevant , wenn das Ventil für die Steuerung unterschiedlicher Prozessschritte mit z . B . unterschiedlichen Prozessgasen und Drücken eingesetzt wird .

Durch ein zu schnelles Öf fnen oder Schliessen des Ventils können Fluidströmungen in und aus der Prozesskammer resultieren, die keine vorwiegende Laminarität bzw . homogenes Strömungsverhalten aufweisen, sondern Verwirbelungen im Prozessvolumen verursachen können . Verwirbelungen sind j edoch insbesondere bei Vakuumanwendungen zu vermeiden, da hierdurch Partikel gelöst und im Prozessvolumen verteilt werden können und folglich zu ungewollten Verunreinigungen eines Substrats führen können .

Um sowohl ein schnelles Fluten einer Prozesskammer als auch eine langsame Öf fnungs- oder Schliessbewegung bei kleinen Öf fnungsquerschnitten zu ermöglichen, sind im Stand der Technik Lösungen bekannt , wobei zwei getrennte Eckventile für den j eweiligen Steuerungsabschnitt vorgesehen sind . Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Eckventil für den Einsatz im Vakuumbereich bereitzustellen, welches oben genannte Nachteile überwindet .

Im Speziellen ist es eine Aufgabe der Erfindung ein solches Vakuum-Eckventil anzugeben, welches für die Steuerung unterschiedlicher Prozesse bzw . Prozessschritte eine verbesserte Präzision und Verlässlichkeit aufweist .

Eine weitere Aufgabe ist es , ein Vakuumventil bereitzustellen mit welchem unterschiedliche Prozessschritte gesamtheitlich präzise und verlässlich gesteuert werden können .

Diese Aufgaben werden durch die Verwirklichung der kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst . Merkmale , die die Erfindung in alternativer oder vorteilhafter Weise weiterbilden, sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen .

Die Idee der vorliegenden Erfindung beruht auf der Integration eines Drucksensors in ein Vakuumventil und der Steuerung bzw . Regelung des Ventils anhand von Druckinforation aus dem mit dem Ventil versperrbaren Fliessweg .

Durch die integrierte Kombination des Drucksensors in das Vakuumventil kann eine direkte und prozessanhängige Ventilsteuerung umgesetzt werden . Es bedarf hierzu keinerlei weiterer Steuerungs- oder Messkomponenten . Die Steuerung des Vakuumventils kann individuell an einen Prozess und dessen Parameter ( z . B . gewünschter Druckverlauf , verwendete Art von Prozessgas , Massenzuflussrate für ein Prozessgases etc . ) angepasst werden . Dem erfindungsgemässen Ventil kann dann beispielsweise allein eine entsprechende Prozessvorgabe bereitgestellt werden und das Ventil stellt auf dieser Basis einen gewünschten Druckverlauf bereit .

Die Erfindung betri f ft entsprechend ein Vakuumventil zum gasdichten Unterbrechen eines Fliesswegs , mit einem Ventilgehäuse . Das Ventilgehäuse weist einen ersten Anschluss in Richtung einer ersten Achse , einen zweiten Anschluss in Richtung einer zweiten Achse und einen Ventilsitz auf , wobei der Ventilsitz in dem Fliessweg eines Fliessraums angeordnet ist und der Fliessraum den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss miteinander verbindet . Insbesondere kann die zweite Achse parallel oder im Wesentlichen orthogonal ( insbesondere bei einer Ausbildung als Eckventil ) zu der ersten Achse verlaufen .

Die Anschlüsse haben beispielsweise einen kreis förmigen Querschnitt . Der Fliessraum ist insbesondere derj enige Abschnitt des Ventils , der im geschlossenen oder geöf fneten Zustand des Ventils , zumindest von einem der beiden Anschlüsse aus , mit einem Fluid flutbar ist .

Das Ventil weist ausserdem ein Ventilteller auf , z . B . einen zylindrischen Kolben, der zumindest teilweise innerhalb des Fliessraums entlang der oder orthogonal zur ersten Achse (Bewegungsachse ) senkrecht zu einer Fläche des Ventilsitzes um einen Verstellweg axial geführt verschiebbar ist .

Durch Verschieben des Ventiltellers kann eine dem Ventilsitz zugewandte , insbesondere ein Dichtmaterial oder einen Dichtungskörper - beispielsweise in Form eines in einer Befestigungsnut befindlichen O-Rings - aufweisende , Verschluss fläche des Ventiltellers mit dem Ventilsitz in Kontakt gebracht ( Schliessposition, Unterbrechen des Fliesswegs ) oder äusser Kontakt gebracht ( Of fenposition, Freigeben des Fliesswegs ) werden . Hierdurch wird der Fliessweg entweder im Wesentlichen gasdicht unterbrochen oder freigegeben .

Die Verschluss fläche kann von der Stirnfläche des Ventiltellers gebildet werden . Die Verschluss fläche und die Fläche des Ventilsitzes sind insbesondere derart ausgebildet , dass sie aufeinander zum Liegen kommen können . Bevorzugt verläuft die Bewegungsachse des Ventiltellers senkrecht zu beiden Flächen . Es ist j edoch alternativ möglich, dass die beiden Flächen schräg oder uneben ausgestaltet sind . In diesem Fall sind unter der Verschluss fläche und der Fläche des Ventilsitzes virtuelle , gemittelte Flächen zu verstehen, zu denen die Achse senkrecht verläuft .

Ein Vorteil des erfindungsgemässen Ventils besteht darin, dass unmittelbar an den Fliessraum des Ventils im Wesentlichen nur das Ventilgehäuse und der Ventilteller angrenzen . Da dem das Ventil durchflutenden Medium wie z . B . Prozessgas somit lediglich die glatt ausbildbare Verschluss fläche , die glatt ausbildbare Aussenfläche des Ventilteils und die Innenfläche des Ventilgehäuses ausgesetzt sind, neigt das Ventil kaum zur Verschmutzung und eine mögliche Reaktions fläche für das Gas ist gering . Das Ventilteil ist insbesondere aus Aluminium oder Edelstahl oder einem sonstigen geeigneten Material herstellbar, so dass es möglich ist , im Fliessraum nur ein einziges Material zu verwenden . Somit sinkt die Gefahr ungewollter Reaktionen zwischen einem Ventilbauteil und dem Prozessgas . Weiters ist der Anteil des ummittelbar am Durchfluss beteiligten Volumens des Fliessraums verhältnismässig gross , so dass die Strömungsverluste gering sind .

Das Ventil verfügt zudem über eine Antriebseinheit , die derart mit dem Ventilteller gekoppelt ist , dass eine gesteuerte Verschiebung des Ventiltellers entlang der oder orthogonal zu der ersten Achse mittels der Antriebseinheit bereitstellbar ist . So kann ein Öf fnen und Schliessen des Ventils mittels einer definierten Ansteuerung der Antriebseinheit kontrolliert und dadurch präzise ausgeführt werden .

Die Antriebseinheit kann beispielsweise einen Elektromotor oder einen servopneumatischen Antrieb aufweisen . Der Elektromotor oder der servopneumatische Antrieb können derart mit dem Ventilteller gekoppelt sein, dass eine gesteuerte Verschiebung des Ventiltellers entlang der ersten Achse mittels des Elektromotors bzw . des servopneumatischen Antriebs bereitstellbar ist .

Das Vakuumventil weist zudem eine Steuerungseinheit zur Steuerung der Verschiebung des Ventiltellers auf .

Das Vakuumventil weist weiter einen derart angeordneten Drucksensor auf , dass ein in dem Fliessraum vorliegender Prozessdruck mittels des Drucksensors messbar ist . Mit dem Drucksensor ist damit eine Information über einen Druck eines Fluids in dem Fliessraum bereitstellbar .

Die Steuerungseinheit weist eine Prozesssteuerungs funktionalität für die Steuerung eines Prozessschrittes auf . Die Prozesssteuerungs funktionalität ist derart eingerichtet , dass bei deren Aus führung eine bereitgestellte Prozessinformation verarbeitet wird, der in dem Fliessraum vorliegende Prozessdruck durch den Drucksensor gemessen wird und die Verschiebung des

Ventiltellers in Abhängigkeit von der verarbeiteten Prozessinformation und dem Prozessdruck gesteuert wird .

Der Drucksensor ist hierfür insbesondere mit der Steuerungseinheit zur Übermittlung von Drucksignalen, Druckwerten oder einer Druckinformation verbunden .

Das Vakuumventil ermöglicht damit also eine Messung des Drucks des in dem Fliessraum befindlichen Fluids ( z . B . Prozessgas ) und eine Steuerung des Öf fnungs- bzw . Schliess zustandes des Ventils anhand des gemessenen Drucks . Durch eine integrierte Bauweise des Ventils , d . h . die Anordnung des Drucksensors direkt an oder in dem Ventil , wird eine kompakte Ventillösung bereitgestellt , welche eine regelungsbasierte Druckanpassung und -Steuerung in einer mit dem Fliessraum ( z . B . mittels des ersten Anschlusses ) verbundenen Prozesskammer ermöglicht .

In einer Aus führungs form kann die Prozesssteuerungs funktionalität derart konfiguriert sein, dass die Verschiebung des Ventiltellers fortlaufend und/oder in Abhängigkeit von einer Zeitgrösse erfolgt . Die Zeitgrösse kann beispielsweise eine Zeitmarke in einem Prozessschritt sein, die mit einem bestimmten Prozessdruck ve r knüp ft ist .

Alternativ oder zusätzlich kann die Prozessinformation eine Sollregelkurve aufweisen . Die Sollregelkurve kann dabei einen Solldruck für den Prozessschritt in Abhängigkeit von einer Prozess zeit definieren . Insbesondere stellt die Sollregelkurve damit den gewünschten Verlauf einer Druckänderung für einen Prozessschritt bereit oder die Prozessinformation definiert einen Solldruckverlauf für zumindest einen Teil des Prozessschrittes .

In einer Aus führungs form kann die Prozessinformation eine Information über ein in dem Fliessraum bereitgestelltes Prozessgas aufweisen . Insbesondere kann hiermit eine Art des Gases oder eine Zuflussrate für das Prozessgas bereitgestellt sein .

Gemäss einer Aus führungs form kann die Prozesssteuerungs funktionalität derart ausgestaltet sein, dass eine Verschiebegeschwindigkeit für die Verschiebung des Ventiltellers ( entlang der oder orthogonal zu der ersten Achse ) in Abhängigkeit von der Prozessinformation einstellbar ist bzw . eingestellt wird .

Insbesondere kann die Prozesssteuerungs funktionalität derart eingerichtet sein, dass der Ventilteller während des Prozessschrittes mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten verschoben wird bzw . verschiebbar ist .

Anhand der obigen Informationen kann eine Druckveränderung, auch eine mehrfache Druckänderung, während der Durchführung eines Prozessschrittes kontrolliert und/oder geregelt gesteuert werden . Das Vakuumventil kann entsprechend auch unterschiedliche Druckänderungsraten für einen Prozessschritt bereitstellen .

In einer Aus führungs form kann der Prozessschritt z . B . einen Belüftungsvorgang für eine mit dem Vakuumventil verbundene Prozesskammer umfassen . Die Prozessinformation kann dann einen Belüftungsdruckverlauf für den Belüftungsvorgang bereitstellen . Die Antriebseinheit kann durch die Prozesssteuerungs funktionalität derart angesteuert werden, dass in einem ersten Belüftungsabschnitt ein Verschieben des Ventiltellers aus der Schliessposition in eine erste Of fenposition mit einer ersten Verschiebegeschwindigkeit erfolgt und in einem zweiten Belüftungsabschnitt ein Verschieben des Ventiltellers aus der erste Of fenposition in eine zweite Of fenposition mit einer zweiten Verschiebegeschwindigkeit erfolgt . Die erste Verschiebegeschwindigkeit ist dabei kleiner als die zweite Verschiebegeschwindigkeit und die erste Of fenposition stellt einen Öf fnungsquerschnitt bereit , der kleiner als ein Öf fnungsquerschnitt der zweiten Of fenposition ist .

So kann ein stufenweises Öf fnen des Ventils bereitgestellt werden, wobei durch die unterschiedlichen

Öf fnungsgeschwindigkeiten ein gelichmässiges und möglichst gleichförmiges Belüften der Prozesskammer ermöglicht ist . Hierdurch kann insbesondere eine Fluidverwirbelung und damit ein Partikeltransport im Prozessvolumen vermieden werden .

Es versteht sich, dass das Belüften in mehr als zwei Belüftungsabschnitten mit weiteren unterschiedlichen Verschiebegeschwindigkeiten erfolgen kann .

Alternativ entsprechend kann eine Evakuierung der Prozesskammer realisiert werden . Der Prozessschritt kann dann einen Evakuierungsvorgang für eine mit dem Vakuumventil verbundene Prozesskammer umfassen . Die Prozessinformation stellt einen Evakuierungsdruckverlauf für den Evakuierungsvorgang bereit . Die Antriebseinheit kann durch die Prozesssteuerungs funktionalität derart angesteuert werden, dass in einem ersten Evakuierungsabschnitt ein Verschieben des Ventiltellers aus einer dritten Of fenposition in eine vierte Of fenposition mit einer dritten Verschiebegeschwindigkeit erfolgt und in einem zweiten Evakuierungsabschnitt ein Verschieben des

Ventiltellers aus der vierten Of fenposition in die Schliessposition mit einer vierten

Verschiebegeschwindigkeit erfolgt , wobei die vierte Verschiebegeschwindigkeit kleiner als die dritte Verschiebegeschwindigkeit ist und die vierte Of fenposition einen Öf fnungsquerschnitt bereitstellt , der kleiner als ein Öf fnungsquerschnitt der dritten Of fenposition ist .

Auch hier versteht es sich, dass das Evakuieren in mehr als zwei Evakuierungsabschnitten mit weiteren unterschiedlichen Verschiebegeschwindigkeiten erfolgen kann .

In einer Aus führungs form kann das Ventilgehäuse eine Aussparung, insbesondere eine dem Fliessraum zugewandte Aussparung, aufweisen . Der Drucksensor kann in der Aussparung angeordnet sein .

Insbesondere kann die Aussparung einen Kanal oder eine Bohrung aufweisen dadurch bereitgestellt sein .

Insbesondere kann die Aussparung den Fliessraum und eine Ventilaussenseite verbinden und der Drucksensor kann an der Ventilaussenseite angeordnet und mit der Aussparung verbunden sein . Damit vermag der Drucksensor eine Druckmessung in dem Fliessraum bereitzustellen, während der Sensor selbst nicht im Fliessraum vorgesehen ist . Durch eine solche Anordnung lassen sich unerwünschte Störstellen im Fliessraum, die bei Umströmung mit z . B . Prozessgas zu Strömungsturbulenzen führen können, vermeiden .

In einer Aus führungs form kann das Vakuumventil eine Hülse aufweisen, wobei die Hülse derart ausgeformt und ( innerhalb des Ventilgehäuses ) angeordnet ist , dass zwischen einer Hülsenwand (Hülsenaussenwand) der Hülse und einer Innenwand des Ventilgehäuses ein Zwischenraum gebildet ist , die Hülsenwand eine Hülsenaussparung aufweist und die Hülsenaussparung den Zwischenraum und den Fliessraum verbindet .

Die Hülsenaussparung stellt damit insbesondere eine Öf fnung in der Hülsenwand bereit und ermöglicht einen Fluidfluss durch die Öf fnung . Die Hülsenaussparung kann beispielsweise als Schlitz oder Loch in der Hülsenwand ausgebildet sein .

Insbesondere kann die Aussparung des Ventilgehäuses derart angeordnet und ausgeformt sein, dass diese Aussparung den Drucksensor und den durch die Hülse gebildeten Zwischenraum verbindet .

Insbesondere können die Aussparung des Ventilgehäuses und die Hülsenaussparung derart angeordnet und ausgeformt sein, dass diese Aussparungen den Drucksensor und den durch Fliessraum verbinden . Die Hülsenaussparung kann beispielsweise der Seite des Ventilgehäuses zugewandt sein, die die Aussparung des Ventilgehäuses aufweist .

Durch eine Anordnung einer solchen Innenhülse in dem Ventilgehäuse , z . B . auf Seiten des ersten Anschlusses , kann eine homogenen Fluiddurchströmung durch den Fliessraum erreicht werden, wobei gleichzeitig eine Druckmessung mittels des Drucksensors durchführbar ist .

Die Hülse kann insbesondere durch einen der Anschlüsse in den Fliessraum eingeschoben sein . Die Hülse kann sich dabei bis zu oder bis nahe an den Ventilsitz erstecken .

Insbesondere bei einer Erstreckung bis zum Ventilsitz kann der Zwischenraum in der Schliessposition einseitig durch den Ventilteller begrenzt bzw . abgeschlossen sein . In einer Aus führungs form kann eine Länge einer

Strömungsstrecke in dem Zwischenraum von der Hülsenaussparung bis zu der Aussparung in einem Bereich der 20- fachen bis 40- fachen Breite des Zwischenraums liegen .

Die Breite des Zwischenraums entspricht dabei insbesondere einem Abstand von der Innenwand des Ventilgehäuses bis zur Hülse bzw . der gegenüberliegenden Hülsenwand . In anderen Worten : die Strömungsstrecke ist mindestens 20-mal länger als die Breite des Zwischenraums .

Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten konkreten Aus führungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben, wobei auch auf weitere Vorteile der Erfindung eingegangen wird . Im Einzelnen zeigen :

Fig . 1 eine erste Aus führungs form für ein Eckventil gemäss der Erfindung;

Fig . 2 eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Eckventils und des Drucksensors gemäss der Erfindung; und

Fig . 3 einen vergrösserten Ausschnitt der

Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Eckventils und des Drucksensors gemäss der Erfindung;

Figs . 4a-b unterschiedliche Druckverläufe für die Evakuierung und Belüftung der Prozesskammer ; und

Fig . 5 einen weitere Aus führungs form eines erfindungsgemässen Eckventils . Figur 1 zeigt ein Ventil 10 ausgebildet als Eckventil gemäss der Erfindung.

Das Eckventil 10 weist ein Ventilgehäuse 11 mit einem ersten Anschluss 12 und einem zweiten Anschluss 13 auf. Die Anschlüsse 12,13 sind im Wesentlichen orthogonal zueinander ausgerichtet. Der erste Anschluss 12 definiert entsprechend eine erste Achse 12' und der zweite Anschluss 13 eine zweite Achse 13' , wobei diese Achsen 12' , 13' ebenfalls entsprechend orthogonal relativ zueinander stehen. Ein Achsenschnittpunkt liegt im Inneren des Gehäuses 11.

Mit den beiden Anschlüssen 12,13 ist ein Fliessweg für ein Medium oder Fluid (z.B. Prozessgas) definiert. Der Fliessweg erstreckt sich durch einen Fliessraum 15, welcher die beiden Anschlüsse 12,13 verbindet. Der Fliessweg kann mittels des Ventils 10 unterbrochen bzw. freigegeben werden kann .

Das Ventil weist eine Antriebseinheit 30 auf. Die Antriebseinheit 30 verfügt insbesondere über einen steuerbaren Elektromotor, dessen Antriebswelle mittels einer Antriebsmechanik (Getriebe) mit einer Ventilverschluss 17 (Ventilteller) des Ventils 10 in struktureller Verbindung steht. Die Antriebseinheit 30 in der gezeigten Aus führungs form weist einen Spindelantrieb mit einer Gewindestange und einem mit der Gewindestange zusammenwirkenden und durch eine Rotation der Gewindestange entlang der Achse 12' bewegbaren Führungselement auf. Das Führungselement ist mit dem Ventilteller 17 gekoppelt.

Innerhalb des Ventilgehäuses 11 ist der bewegliche Ventilteller 17 angeordnet. Der Ventilteller 17 weist eine Verschlussfläche mit einem umlaufend angeordneten Dichtmaterial 18 auf , mittels welchem bei einem Kontaktieren eines gehäuseseitigen Ventilsitzes 16 ein gasdichtes Unterbrechen des Fliessweges bereitstellbar ist . Der Ventilteller 17 kann beispielsweise kolbenförmig ausgebildet sein . Das Dichtmaterial kann z . B . einen aus Fluorpolymer gefertigten O-Ring oder eine ( auf ) vulkanisierte Dichtung aufweisen .

Das Ventil 10 weist zudem eine Balg 19 auf . Der Balg 19 ist einerseits mit dem Ventilteller 17 verbunden und andererseits mit einem inneren Gehäuseteil des Ventils 10 . Der Balg 19 kann als metallischer Wellen- oder Faltenbalg ausgebildet sein . Der Balg 19 stellt eine atmosphärisch Abtrennung von zumindest Teilen der Antriebseinheit ( z . B . Gewindestange ) und dem Fliessraum 15 bereit . Damit kann ein Eintrag von antriebsseitig generierten Partikel in den Fliessraum 15 verhindert werden .

Das Ventil 10 weist zudem eine Steuerungseinheit 40 zur Steuerung der Verschiebung des Ventiltellers 17 auf . Die Steuerungseinheit 40 ist zur Ansteuerung des Elektromotors mit diesem verbunden .

Wie auch in Figur 2 gezeigt , weist das Vakuumeckventil 10 zudem einen Drucksensor 50 auf . Der Drucksensor 50 ist derart angeordnet , dass ein in dem Fliessraum vorliegender Druck mittels des Drucksensors ( 50 ) messbar ist .

In einer Aus führung kann die Innenwand des Ventils 10 hierzu z . B . eine Ausnehmung aufweisen, in welcher der Sensor angeordnet sein kann . Der Drucksensor kann entsprechend innerhalb des Ventilgehäuses vorliegen .

In der gezeigten Aus führungs form weist die Ventilwand im

Bereich des an den ersten Anschluss 12 angrenzenden Fliessraums 15 eine Aussparung 51 auf. Diese ist auch in Figur 3, die einen Ausschnitt der Figur 2 in vergrösserter Darstellung wiedergibt, ersichtlich. Die Aussparung 51 ist als ein kanalartiger Wanddurchtritt ausgeführt und verbindet den Drucksensor 50 mit dem Fliessraum 15. Der Drucksensor 50 selbst ist hier in einem Aussenbereich des Ventils 10, also nicht innerhalb des Ventilgehäuses 11, angeordnet. Die Aussparung 51 erlaubt einen atmosphärischen Austausch zwischen dem Drucksensor 50 und dem Fliessraum 15, in dem ein Prozessgas applizierbar ist.

Ein Vorteil dieser Anordnung ist die vereinfachte Austauschbarkeit des Drucksensors 50, beispielsweise im Falles einer regulären Wartung oder eines Defekts des Sensors .

Hierfür kann zudem ein Hilfsventil angeordnet sein (nicht gezeigt) . Das Hilfsventil kann mit der fluidführenden Aussparung 51 verbunden (z.B. an deren Ende) oder im Verlauf dieser Aussparung angeordnet sein. Mit diesem Hilfsventil kann ein Fluidfluss durch die Aussparung 51 (Kanal) unterbrochen werden. Die Aussparung 51 kann also (gasdicht) abgedichtet werden.

Ein Austausch des Drucksensors 50 erfolgt dann insbesondere durch eine vorausgehendes Abschliessen des Hilfsventils, sodass der Vakuumbereich (Fliessraum 15) vom Aussenbereich abgetrennt ist, ein anschliessendes Austauschen des Sensors und ein wieder Öffnen des Hilfsventils, damit der neue Sensor wieder eine Druckmessung bezüglich des Fliessraums bereitstellen kann.

Der Drucksensor 50 kann alternativ im Bereich des zweiten Anschlusses 13 oder im Bereich des Ventilsitzes 16, wahlweise innerhalb oder ausserhalb des Ventilgehäuses 11 angeordnet sein .

In der gezeigten Aus führung weist das Vakuumventil 10 weiter eine Hülse 20 auf . Die Erfindung betri f ft j edoch auch alternative Aus führungs formen ohne eine derartige Hülse 20 .

Die Verbindung des Drucksensors 50 mit dem Fliessraum 15 wird in der gezeigten Aus führung vermittels der Hülse 20 bereitgestellt . Diese Innenhülse 20 ist hierzu so ausgeformt und bezüglich ihrer räumlichen Ausdehnung so an das Ventilgehäuse 11 angepasst , dass zwischen der eingesetzten Hülse 20 und der Innenwand des Ventilgehäuses 11 ein Zwischenraum 22 gebildet ist . Der Drucksensor 50 steht durch den Kanal 51 mit dem Zwischenraum 22 in Verbindung .

Die Hülse 20 weist eine Hülsenaussparung 21 in der Hülsenwand auf . Die Hülsenaussparung 21 stellt eine Öf fnung zwischen dem Fliessraum 15 und dem Zwischenraum 22 bereit . Die Hülsenaussparung 21 schaf ft somit eine atmosphärische Kommunikationsverbindung zwischen dem Fliessraum 15 und dem Zwischenraum 22 . Somit ist der Drucksensor 50 mit dem Fliessraum 15 verbunden und kann eine Druckmessung des in dem Fliessraum 15 vorherrschenden Drucks bereitstellen .

Eine Dichtung 52 zwischen der Hülse 20 und dem Anschluss 12 des Ventils 10 stellt eine gasdichte Verbindung zwischen der Hülse 20 und dem Ventil 10 bereit . Im Bereich des Anschlusses 12 ist die Hülse 20 formschlüssig mit dem Anschluss 12 verbunden bzw . in den Anschluss 12 eingepasst . Der Zwischenraum 22 ist damit durch diese formschlüssige Verbindung begrenzt . Die eingeschobenen Hülse 20 stellt einen verbesserten laminaren Fluss eines Fluids durch den Fliessraum 15 bereit . Durch die Anordnung der Hülsenaussparung 21 kann das Fluid homogen durch den Fliessraum 15 geführt werden .

Hierzu können insbesondere mehrere (mindestens zwei ) Hülsenaussparungen in der Hülse vorgesehen sein . Z . B . können zwei gegenüberliegende oder mehrere über den Hülsenumfang verteilte solche Hülsenaussparungen zu einer auf den Querschnitt des Fliessraumes 15 bezogenen gleichförmigen Durchströmung führen . Hierdurch können etwaige nicht-laminare Strömungsef fekt gleichmässig verteilt auftreten und dadurch gesamthaft dennoch zu einer verbesserten Homogenität der Strömung resultieren .

Die Hülsenaussparung 21 kann insbesondere derart ausgeformt sein, dass aufgrund einer Wechselwirkung zwischen Hülsenaussparung 21 und dem vorbeiströmenden Fluid keine oder vernachlässigbare Turbulenzen entstehen .

Die Hülse 20 verhindert damit , dass innerhalb des Fliessraumes 15 eine einzelne unerwünschte Störstelle (Übergang zwischen Ventilinnenwand und Aussparung 51 ) im inneren, unmittelbar ein Prozess fluid führenden Fliessraum 15 gegeben ist . Eine solche einzelne Störstelle könnte ein asymmetrisches , ungewolltes Fliessverhalten des Fluids verursachen .

Die Figuren 4a und 4b zeigen unterschiedliche Druck-Zeit Verläufe für Evakuierungsvorgänge ( Figur 4a ) und Belüftungsvorgänge ( Figur 4b ) für ein Prozessvolumen .

Die beiden Kurven 60a und 60b zeigen hierbei typische

Druckverläufe bei einer Kammerevakuierung ( 60a ) und einer

Kammerbelüftung ( 60b ) mit einem klassischen Eckventil nach dem Stand der Technik, insbesondere mit pneumatisch betriebenen Ventilen . Wie zu sehen, treten hierbei insbesondere beim Starten der Evakuierung oder der Belüftung abrupte Druckänderungen auf - bei der Evakuierung ein unmittelbarere und starker Druckabfall und bei der Belüftung ein deutlicher und ebenso unmittelbarer Druckanstieg . Diese schlagartigen und schnellen Druckänderung können zu Luftturbulenzen im der Kammer führen und dadurch Partikelablösungen und Verwirbelungen verursachen . Derartige Ef fekte sind für einen in der Kammer durchzuführen Bearbeitungsprozess sehr nachteilig, da hierdurch starke Verunreinigungen z . B . eines Wafers resultieren können .

Die nachteiligen Druckverläufe resultieren beispielsweise daraus , dass ein Ventilverschluss eines Ventils des Standes der Technik typischerweise mit einer nicht-variierbaren Geschwindigkeit über dessen gesamten Verstellweg bewegt wird .

Im Unterschied hierzu lässt sich mit einen erfindungsgemässen Ventil die Evakuierung und Belüftung der Prozesskammer präzise steuern bzw . regeln .

Die Steuerungseinheit 40 des Vakuumventils gemäss der vorliegenden Erfindung weist hierzu eine Prozesssteuerungs funktionalität für die Steuerung eines Prozessschrittes auf . Diese Prozesssteuerungs funktionalität ist derart eingerichtet , dass bei deren Aus führung eine bereitgestellte Prozessinformation, also z . B . ein Solldruckverlauf für einen Prozessschritt , verarbeitet wird und der in dem Fliessraum 15 vorliegende Prozessdruck durch den Drucksensor 50 gemessen wird . Die Verschiebung des Ventiltellers 17 wird dann in Abhängigkeit von der verarbeiteten Prozessinformation und dem Prozessdruck gesteuert. Diese Verschiebung des Ventiltellers 17 kann also insbesondere fortlaufend und in Abhängigkeit von einer Zeitgrösse erfolgen.

Eine als Sollregelkurve bereitgestellte Prozessinformation kann z.B. auch einen Solldruck für den Prozessschritt in Abhängigkeit von einer Prozesszeit definieren.

Zudem kann die Prozessinformation eine Information über ein in dem Fliessraum 15 bereitgestelltes Prozessgas aufweisen. Da unterschiedliche Prozessgas unterschiedliche (Fliess-) Eigenschaften aufweisen, kann diese Information einen direkten und signifikanten Einfluss auf eine Massenströmung durch das Ventil 10 und damit auf den einzustellenden Druckverlauf haben. Eine entsprechende Berücksichtigung ist daher vorteilhaft.

Wie mit den Kurven 61a und 61b beispielshaf t dargestellt, kann ein Evakuieren (61a) und Belüften (61b) mit einem Ventil gemäss der Erfindung so erfolgen, dass eine Druckänderung insbesondere im Bereich sehr kleiner Ventilöf fnungsquerschnitte (d.h. nahe an dem vollständigen Verschliessen der Ventilöffnung oder kurz nach einem geringfügigen Öffnen der Ventilöffnung) vergleichsweise homogen und langsam kontrolliert gesteuert erfolgen kann. Hierzu kann der Ventilteller 17 vergleichsweise langsam relativ zum Ventilsitz 16 bewegt werden.

Vor (insbesondere für eine Evakuierung der Kammer) oder nach (insbesondere für eine Belüftung der Kammer) einem solchen homogenen Übergang kann dann eine schnellere Verstellung des Ventiltellers 17 anschliessen, wodurch z.B. das gewünschte (vollständige ) Belüften innerhalb einer gewünschten Prozess zeit bereitgestellt werden kann .

Durch die Variabilität bezüglich der Verstellung des Ventiltellers 17 ( z . B . Geschwindigkeit ) können mit einem derartigen erfindungsgemässen Ventil eine Mehrzahl von Ventilen ersetzt werden, die nach dem Stand der Technik für die Einstellung eines solchen Druckverlauf erforderlich sind . Typische Prozesse des Standes der Technik benötigen z . B . ein erstes Ventil für ein geringfügige Vor-Belüf tung und ein zweites Ventil für die Bereitstellung der schnellen, vollständigen Belüftung der Kammer .

Das gezeigt Evakuieren bzw . Belüften kann insbesondere als ein Regeln von Ventilpositionen ( Positionen für den Ventilteller entlang der oder orthogonal zu der ersten Achse ) in Abhängigkeit von einem gemessenen Druck erfolgen . Die Prozessinformation kann hierzu z . B . eine gewünschte Ventilstellung für einen bestimmten Druck angeben, wobei diese Stellung dann bei einem derart gemessenen Druck eingestellt wird .

Alternativ kann die Prozessinformation eine gewünschte Regelkurve ( Druckverlauf über einen Zeitabschnitt ) bereitstellen und der Ventilteller anhand des gemessenen Drucks und der (bereits verstrichenen) Prozess zeit erfolgen . Dieses Regeln erfolgt insbesondere so , dass die durch die Verstellung des Ventiltellers verursachte Druckänderung über die Zeit einem vorgegeben Druckverlauf (Regelkurve ) folgt bzw . diesen bereitstellt .

Durch eine solche Regel funktionalität kann eine verbesserte , flexiblere und genauere Druckeinstellung mit einem Vakuumventil bereitgestellt werden . Der Druck und ein Druckverkauf kann mit einem einzelnen Ventil prozessabhängig (unterschiedliche Fluide und Druckverläufe ) präzise und für unterschiedliche Prozessschritte individuell eingestellt bzw . eingeregelt werden .

Figur 5 zeigt eine weitere Aus führungs form eines erfindungsgemässen Vakuumventils 10 .

Im Unterschied zu einem erfindungsgemässen Eckventil 10 nach Figur 1 weist die Hülse 20 hier eine weitere Dichtung 23 auf . Die Dichtung 23 stellt eine Abdichtung zur Innenwand des Ventilgehäuses 11 bereit . Damit kann der Zwischenraum 22 begrenzt werden . Die Dichtung 23 trennt damit den Zwischenraum 22 in Richtung des Ventilsitzes 16 ab, wodurch der Zwischenraum 22 nicht Teil des Fliessraums 15 ist , d . h . ein durch das Ventil strömendes Fluid strömt nicht durch den Zwischenraum 22 , sondern der Zwischenraum dient als Verbindungsraum für den Drucksensor 50 .

Durch die Anordnung der Hülse 20 , wie beispielsweise in Figur 1 oder Figur 5 gezeigt , kann eine Strömungsstrecke , entlang derer ein Fluid bis zu dem Drucksensor 50 bzw . bis zu der Aussparung 51 durch den Zwischenraum 22 strömen muss , verlängert werden . Eine solche Verlängerung einer Strömungsstrecke bzw . eines Strömungskanals kann deshalb vorteilhaft sein, da die Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids mit zunehmender zurückgelegter Strecke insbesondere an einer Innenwand eines durchströmten Kanals abnimmt . Intermolekulare Kräfte innerhalb des Fluids und Reibungskräfte zwischen Fluid und fester Oberfläche beeinflussen dabei die Strömungsgeschwindigkeit (hydrodynamische Grenzschicht ) . Die Strecke von der Hülsenaussparung 21 bis zur Mündung der Aussparung 51 entspricht ( zumindest teilweise ) der von einem Fluid zu überwindenden Strecke für eine Druckmessung . Die Strecke ist dabei insbesondere so gewählt oder eingestellt , dass die Strömungsgeschwindigkeit am Rand des Zwischenraumes 22 bei Erreichen der Mündung der Aussparung 51 zumindest sehr klein oder vernachlässigbar ist und damit keine Verfälschung der Druckmessung erfolgt . Würde das Fluid an der Kanalmündung mit vergleichsweise grosser Geschwindigkeit vorbei strömen, würde der Druck im Kanal 22 sinken und eine Druckmessung mit dem Drucksensor 50 zu kleine Werte liefern .

Die Länge der Strömungsstrecke entlang des Zwischenraums 22 ist insbesondere so gewählt , dass ein mit dem Sensor 50 gemessener Druck dem Kammerinnendruck entspricht . Insbesondere entspricht die Länge der Strömungsstrecke (bis zum Drucksensor 50 bzw . bis zur Mündung der Aussparung 51 in den Zwischenraum 22 ) dafür der 20- fachen bis 40- fachen Breite des Zwischenraums 22 (von Hülsenwand bis Innenwand des Ventilgehäuses 11 ) bzw . des Durchmessers eines gebildeten Strömungskanals .

Es versteht sich, dass die dargestellten Figuren nur mögliche Aus führungsbeispiele schematisch darstellen . Die verschiedenen Ansätze können erfindungsgemäss ebenso miteinander sowie mit Vorrichtungen zum Verschliessen von Prozessvolumina unter Vakuumbedingungen des Stands der

Technik kombiniert werden .