(57)【要約】  密閉チャンバ内での基板の位置を判定する方法および装置が提供され、基板は、少なくとも１本の回転シャフトを備える輸送システムによってチャンバ内で動かされる。荷重変換素子が、回転シャフトの少なくとも１本に隣接して設けられ、荷重変換素子は、少なくとも１本の回転シャフトに作用する荷重を検出して、電気パラメータに変換する。基板が少なくとも１本の回転シャフト上に存在しない間に、電気パラメータの第１の値に対応する第１の出力シグナルが測定される。次に、出力シグナルが監視されて、出力シグナルが第１の出力シグナルと少なくとも予め定められた量だけ異なる場合に、少なくとも１本の回転シャフト上の基板の存在が検出される。
2021504969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉チャンバ内で少なくとも１本の回転シャフトを備える輸送システムによって動かされる基板の位置を判定する方法であって、
前記少なくとも１本の回転シャフトに作用する荷重を検出し、且つ前記荷重に対応する電気パラメータに変換するのに適しており、前記回転シャフトの少なくとも１本に隣接した荷重変換素子を用意する工程と、
基板が前記少なくとも１本の回転シャフト上に存在しない間に、前記荷重変換素子の前記電気パラメータの第１の値に対応する第１の出力シグナルを測定する工程と、
前記荷重変換素子の前記電気パラメータの前記値に対応する前記出力シグナルを監視する工程と、
前記荷重変換素子の前記出力シグナルが、前記第１の出力シグナルと少なくとも予め定められた量だけ異なる場合に、前記少なくとも１本の回転シャフト上での前記基板の存在を検出する工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記基板の既知位置、および前記既知位置から前記回転シャフトにまで前記基板を動かす移動システムの特性を用いて、前記回転シャフト上での前記基板の存在が推定によって予測された第1の時点にて、前記基板の前記存在が検出されなければ、前記基板の損傷もしくはロス、または前記基板の移動障害が検出される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
既知の較正基板が完全に前記回転シャフト上を移動する間に、前記出力シグナルを監視することによって、前記回転シャフトへの前記較正基板の到着に対応する第１の勾配、前記基板の退去に対応する第２の勾配、および最大値を含む較正用の前記出力シグナルの第１の特性を得る工程をさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板が完全に前記回転シャフト上を移動する間に、前記出力シグナルを監視することによって得られた前記出力シグナルの第２の特性の第１の勾配が前記第１の特性の前記第１の勾配と異なれば、前記基板の前方端部にて損傷を検出する工程と、
前記基板が完全に前記回転シャフト上を移動する間に、前記出力シグナルを監視することによって得られた前記出力シグナルの第２の特性の第２の勾配が前記第１の特性の前記第２の勾配と異なれば、前記基板の後方端部にて損傷を検出する工程と、
前記基板が完全に前記回転シャフト上を移動する間に、前記出力シグナルを監視することによって得られた前記出力シグナルの第２の特性の最大値が、前記第１の特性の前記最大値よりも低ければ、前記基板の側方端部にまたは第１の表面上にて損傷を検出する工程と、
前記基板が完全に前記回転シャフト上を移動する間に、前記出力シグナルを監視することによって得られた前記出力シグナルの第２の特性の最大値から、前記チャンバ内で前記基板上に沈着された層の厚さを判定する工程と、
のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記回転シャフトの１つに作用する荷重を検出するのにそれぞれ適している複数の荷重変換素子が複数の回転シャフトに隣接して用意され、
基板が前記回転シャフトの少なくとも一部の上に存在する際に同時に各荷重変換素子の出力シグナルを測定し、かつ
測定された前記出力シグナルから前記基板の重量または寸法を決める、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記荷重変換素子は、前記回転シャフトを保持するラジアルベアリング内に配置され、
多くの複数の基板の前記回転シャフト上での通過を含む期間にわたって、前記出力シグナルが線形ドリフトまたは超線形ドリフトを示せば、前記ベアリングの摩耗が検出される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記荷重変換素子は圧電素子または歪みゲージである、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記輸送システムは、複数の回転シャフトを含み、かつ前記回転シャフト上に直接的に載っている基板を動かすのに適しており、または前記輸送システムは、前記少なくとも１本の回転シャフトによって支持されるベルトを含み、かつ前記ベルト上に載っている基板を動かすのに適している、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記密閉チャンバは、反応性の、腐食性の、もしくは霧状の環境を提供するのに適した、および／または３００℃超、特に５００℃超の温度に加熱されるのに適した、真空チャンバまたは大気圧チャンバである、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記密閉チャンバは、閉空間昇華チャンバであり、且つ前記基板が前記密閉チャンバ内に位置する間に、閉空間昇華プロセスが実行される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法を実行するための装置であって、
少なくとも１本の回転シャフトを有し、かつ前記チャンバ中および／または前記チャンバ内で基板を動かすのに適した輸送システムを備える密閉チャンバと、
前記回転シャフトの少なくとも１本に隣接して配置され、かつ前記少なくとも１本の回転シャフトに作用する荷重を検出するのに適した荷重変換素子と、
前記荷重変換素子の出力シグナルを測定する測定デバイスと、
前記出力シグナルを監視かつ評価して、前記出力シグナルは、基板が前記少なくとも１本の回転シャフト上に存在しない間に測定される第１の出力シグナルと、予め定められた量だけ異なる場合に、前記少なくとも１本の回転シャフト上での前記基板の存在を検出する制御デバイスと、を含む、装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１本の回転シャフトは、チャンバ壁内に配置されるラジアルベアリングによって保持され、前記荷重変換素子は、前記ベアリング内に配置される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
複数の荷重変換素子が複数の回転シャフトに隣接して配置され、前記制御デバイスは、全ての前記荷重変換素子の前記出力シグナルを評価するのに適し、かつ前記回転シャフト上に存在する前記基板の重量または寸法を決めるのに適している、請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記荷重変換素子は、圧電素子または歪みゲージである、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記輸送システムは、複数の回転シャフトを含み、かつ前記回転シャフト上に直接的に載っている基板を動かすのに適しており、または前記輸送システムは、前記少なくとも１本の回転シャフトによって支持されるベルトを含み、かつ前記ベルト上に載っている基板を動かすのに適している、請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記密閉チャンバは、反応性の、腐食性の、もしくは霧状の環境を提供するのに適した、および／または３００℃超、特に５００℃超の温度に加熱されるのに適した、真空チャンバまたは大気圧チャンバである、請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記密閉チャンバは、閉空間昇華チャンバである、請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を加工処理するためのデバイスの密閉チャンバ内での基板の位置を判定する方法、および当該方法を実行する装置に関する。特に、本発明は、チャンバ内で、またはチャンバ中で動かされる基板の位置の判定に関し、当該チャンバは、全側面が閉じられており、真空チャンバであってもよい。
【背景技術】
【０００２】
とりわけ大きな面基板に関する、多くの製造プロセスにおいて、加工処理されることとなる基板は、製造ラインの、特にインラインシステムのチャンバ内、または当該チャンバ中で動かされる。そのような基板は、光電デバイス、例えば太陽電池もしくは光センサー、発光デバイス、例えば発光ダイオード、光伝送デバイス、例えば液晶ディスプレイもしくはタッチスクリーン、または他のデバイスを製造するために用いられてもよい。多くの場合、基板は、ローラ、シャフト、またはベルト等の手段を用いて動かされる。さらに、実行されるプロセスの一部は、真空プロセスであり、そして用いられるチャンバは、例えばロックまたはゲートによって、密封されて、すなわちガス漏れすることなく、全側面が閉じられてもよい。たとえチャンバが全側面で閉じられておらず、そこに基板を挿入し、そこから基板を取り出すための小さな開口部を有するとしても、チャンバの外側からの視覚型の制御によるチャンバ内の基板の位置の簡単な判定は、可能でない場合がある。したがって、基板の位置は、多くの場合、移動手段の動作から推定され、または最新の技術に従って、チャンバ内の光学センサーもしくは熱センサーを用いて判定される。
【０００３】
しかしながら、推定では、必要とされる程度に正確な位置の判定が可能とならず、そして、例えば、基板のずれに起因して、または基板が壊れた、さもなければ損傷を受けたことに起因して、基板の移動が何かしら邪魔された場合、完全に失敗する。光学センサーは、多くの場合、蒸気（例えば蒸発プロセスにおける）もしくはプラズマプロセスにおけるプラズマに起因して、または単純にチャンバ内の空間もしくは視軸が不十分であることに起因して、用いることができない。熱センサーは、多くの場合、必要とされる空間分解能がない。センサーがチャンバ内に設置されれば、チャンバ内で実行されるプロセスに起因する高いストレスを、例えば蒸発プロセス中の高温を被る。たとえセンサーがチャンバの外側に設置された（例えば米国特許出願公開第２０１３／０２０６０６５Ａ１明細書に記載されている）としても、チャンバ壁内にセンサー用のウィンドウが必須であるため、チャンバの構築が複雑になり、そしてセンサー分解能および判定の正確さがさらに低下される。さらに、基板、例えば壊れた基板の局所的損傷を検出するのは非常に困難である。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、密閉チャンバ内での基板の位置を、高い正確さで判定し、かつ現行技術に従う方法の不利点の少なくとも一部を阻止する方法を提供することである。更なる目的は、当該方法を実行する装置を提供することである。
【０００５】
これらの目的はそれぞれ、独立請求項に従う方法および装置によって解決される。実施形態が、従属請求項内に記載される。
【０００６】
本発明に従えば、密閉チャンバ内での基板の位置を判定する方法は、基板をチャンバ内で動かす輸送システムの一部である回転シャフトの少なくとも１本に隣接して荷重変換素子を用意する工程と、基板が少なくとも１本の回転シャフト上に存在しない間に、荷重変換素子の第１の出力シグナルを測定する工程と、荷重変換素子の出力シグナルを監視する工程と、荷重変換素子の出力シグナルが、第１の出力シグナルと、少なくとも予め定められた量だけ異なる場合に、少なくとも１本の回転シャフト上での基板の存在を検出する工程とを含む。
【０００７】
輸送システムは、密閉チャンバ内に配置される複数の回転シャフトを備えてもよく、基板は、直接的に回転シャフト上を移動し、または、密閉チャンバ中を移動し、且つチャンバ内で少なくとも１本の回転シャフトによって支持される少なくとも１本のベルト、例えばコンベアベルトを備えてもよく、基板は、ベルト上に載せられながら、間接的に回転シャフト上を移動する。基板は、継続的に、不連続的に（すなわち例えばプロセシング工程を実行するための停止がありながら）、または振動（すなわち、１回または複数回、双方向または前後に動く）しながら、運搬されてもよい。
【０００８】
密閉チャンバは、あらゆる種類の真空チャンバまたは大気圧チャンバであってよく、その中で、あらゆる種類の環境、例えば、反応性の、腐食性の、または霧状の（霧がかかった）環境が、方法が実行されながら存在してもよい。チャンバは、例えばロックまたはゲートによって、密封されて、すなわちガス漏れすることなく、全側面が閉じられてもよいし、基板を挿入し、かつ基板を取り出すための開口部を有してもよい。しかしながら、チャンバの外側からの視覚型の制御によるチャンバ内の基板の位置の簡単な判定は、可能でない（したがって、チャンバは、密閉チャンバと呼ばれる）。さらに、または代わりに、密閉チャンバの内側は、方法が実行されながら、３００℃超、４００℃超、５００℃超、または５５０℃超の温度に加熱されてもよい。そのような高温について、先行技術に従う、光学センサーまたは熱センサーを用いて基板の位置を判定する他の方法は、多くの場合、使用され得ない。密閉チャンバ内で実行され、かつ基板に作用するプロセスは、あらゆる種類のプロセス、例えば、アニーリング等の温度処理プロセス、ＣＳＳ（閉空間昇華）等の蒸発プロセス、ＣＶＤ（化学蒸着）、ＰＶＤ（物理蒸着）等の他の沈着プロセス、またはドライエッチング等の構成プロセスであってもよい。すなわち、基板は、温度処理されてもよく、または層が、基板上に沈着されてもよいし、基板から除去されてもよい一方、基板は、チャンバ内に位置し、例えば、閉空間昇華プロセスが実行されてもよい。
【０００９】
荷重変換素子は、回転シャフトに作用する荷重を検出して、荷重に対応する電気パラメータの値に変換するのに適している。電気パラメータの値は、電気パラメータに対応する電気出力シグナルを測定することによって決めることができる。荷重変換素子は、圧電材料、および圧電材料上に配置される２つの電極を備える圧電素子であってもよい。圧電材料は、荷重を、電極間の電圧を生じさせる電荷に変換する。次に、電圧は、出力シグナルとして、測定デバイスによって測定することができる。別の実施形態において、荷重変換素子は、伸ばされるまたは圧縮されると抵抗が変わるレジスターである歪みゲージである。荷重が変換された電気パラメータである抵抗は、レジスターに加わる所定の電圧について電流を測定することによって決めることができ、電流は、測定デバイスによって測定することができる、歪みゲージの出力シグナルである。これ以外にも、電圧は、所定の電流について測定されてもよい。「回転シャフトに隣接する」は、荷重変換素子が、回転シャフトに直接的に、または間接的に隣接するように、そしてまた、回転シャフトに作用する荷重が直接的に、または間接的に荷重変換素子に作用するように、荷重変換素子が配置されることを意味する。すなわち、荷重変換素子は、例えば歪みゲージの場合、回転シャフトの表面上に直接的に配置されてもよいし、例えば圧電素子の場合、回転シャフトに直接的に隣接して回転シャフトを保持するベアリングに隣接して配置されてもよい。
【００１０】
予め定められる量は、この分だけ、出力シグナルが異なって基板の存在を検出する必要があるが、出力シグナルのノイズが、ミスによって、基板の存在に対応するシグナルとして検出されないように、選択される。一例として、圧電素子は、非常に感度が高く、かつ低ノイズのデバイスであるので、軽量基板の有無ですら検出することができる。例えば、０．５ｍＮの荷重の変化を検出することができる。また、歪みゲージは、良好なシグナル対ノイズ比を与える。
【００１１】
本発明に従う方法によって基板の存在を検出することは、回転シャフトの位置がチャンバ内でわかるため、密閉チャンバ内での基板の位置を判定することに対応する。ゆえに、第１の出力シグナルから、第１の出力シグナルと予め定められた量だけ異なる値までの出力シグナルの変化が、基板の前方端部が回転シャフトの位置にある基板の位置に対応する。出力シグナルが、第１の出力シグナルと予め定められた量だけ異なる値を有するかは、回転シャフトの位置を含むチャンバ内の領域を基板がカバーする基板の位置に対応する。そして、第１の出力シグナルと予め定められた量だけ異なる値から、第１の出力シグナルまでの出力シグナルの変化が、基板の後方端部が回転シャフトの位置にある基板の位置に対応する。
【００１２】
「回転シャフト」は全体として、その上を基板が移動する間に基板を直接的または間接的に回転させて保持するのに適しており、チャンバ内に静止して配置される各回転構造を意味する。この点で、「基板を直接的に保持する」とは、基板、または基板が保持される基板キャリアの表面のうちの１つが回転シャフト上に直接的に載ることを意味する一方で、「基板を間接的に保持する」とは、基板または基板キャリアの表面のうちの１つが、回転シャフトによって保持される少なくとも１本のベルトの上に載ることを意味する。最後のケースでは、基板それ自体は、ベルトによってチャンバ中を移動し、ベルトは、チャンバ内で回転シャフトによって少なくとも支持される。いかなる形であれ、回転シャフトは、モーターによって駆動されて回転されてもよい（すなわち、基板のチャンバ中での運搬に能動的に関与してもよい）し、その上を移動する基板またはベルトによって受動的にのみ回転されてもよい。回転シャフトは、様々な構成要素、例えば上に基板が直接的または間接的に載る基板シャフト、及びチャンバ壁を通過し且つシャフトカップリングによって基板シャフトと連結される駆動シャフトを含んでもよい。さらに、回転シャフトは更なる要素を含んでもよい。一例として、ローラが基板シャフト上に形成または配置されて、基板はローラ上に直接的または間接的に載置されてもよい。
【００１３】
「測定すること」は、所定の時点での出力シグナルの実際の値を決めることを意味する。「監視すること」は、経時的な出力シグナルの値を決め、かつ観察することによって、異なる値の比較、および出力シグナルの値の変化の検出を可能にすること、そして経時的な出力シグナルの特性の取得を可能にすることを意味する。
【００１４】
一実施形態において、基板が回転シャフト上に存在するはずである第１の時点が、例えば密閉チャンバの外側の、基板の既知位置、および当該既知位置から回転シャフトまで基板を動かす移動システムの特性を用いた推定によって、予測される。移動システムは、輸送システムと類似して形成されてもよいし、別の形で形成されてもよい。例えば、移動システムは、コンベアベルトを備えてもよいが、輸送システムは、回転シャフトのみを備え、またはその逆も同じである。また、移動システムは、他のあらゆる移動構成要素、例えば、輸送システムに基板を供給するロボットシステムを含むことも可能である。チャンバ内の基板の位置を検出するのに用いられる回転シャフトの位置、ならびに輸送システムおよび移動システムの種類に応じて、移動システムは、輸送システムと同一形態であってもよく、すなわち、輸送システムであり、またはその他の移動構成要素と一緒に輸送システムを含んでもよく、または輸送システムから完全に分離されてもよい。基板が、荷重変換素子の出力シグナルを用いて第１の時点にて検出されなければ、基板の損傷もしくはロス、または基板の移動障害が検出される。すなわち、第１の時点での基板の存在に対応する出力シグナルの不在は、基板の損傷、例えば基板の前方端部の破壊によって、基板の総ロスによって、または移動システムの欠陥によって引き起こされ得る。基板の損傷または基板の動作の遅延は、特定の期間の、出力シグナルの検出の遅延をもたらす。例えば、移動システムからの基板の落下、または移動システムの総不全に起因する基板の総ロスは、基板の存在に対応する出力シグナルを全く検出しないであろう。この場合、例えばチャンバを開放することによる、密閉チャンバの視覚による精査が必須となるかもしれない。
【００１５】
別の実施形態において、出力シグナルの変化が観察されるだけでなく、基板が回転シャフト上を移動すれば、出力シグナルの特性が得られて、基板の更なる特徴を判定するために評価される。この目的で、出力シグナルの第１の特性、すなわち出力シグナルの経時的な経過が、既知の較正基板について得られる。すなわち、第１の特性は、出力シグナルの較正用に用いられる。第１の特性は、回転シャフトでの較正基板の到着に対応する出力シグナルの第１の勾配、回転シャフトを去る較正基板に対応する出力シグナルの第２の勾配、および基板による回転シャフトの完全なカバリングに対応する最大値を含む。板状の、本質的には矩形である基板について、出力シグナルは、基板が回転シャフトをカバーする間の本質的に全時間の最大値に等しい。較正基板は、その位置が観察されるべきである他の基板と同じ寸法および特性を有する基板である。較正基板は、損傷がないことが知られている。較正基板は、他の基板と同じようにして、密閉チャンバ中を動く。
【００１６】
そのような第１の特性が得られれば、基板が回転シャフト上を完全に移動する間に監視された出力シグナルの第２の特性の第１の勾配が、第１の特性の第１の勾配と異なれば、基板の前方端部での損傷が検出される。基板の前方端部は、最初に回転シャフトに到達する端部、すなわち輸送方向の最先端部である。前方端部が損傷を受けていれば、例えば、前方端部の一部が欠けていれば、出力シグナルの第１の勾配は、第１の特性の第１の勾配よりも低い。しかしながら、基板の前方端部が、以前の損傷を受けていない前方端部に平行して壊れていれば、損傷は、第１の勾配を用いて検出され得ない。
【００１７】
他方では、基板が回転シャフト上を完全に移動する間に監視された出力シグナルの第２の特性の第２の勾配が、第１の特性の第２の勾配と異なれば、基板の後方端部での損傷が検出される。基板の後方端部は、回転シャフトを最後に去る端部、すなわち輸送方向の後方端部である。後方端部が損傷を受けていれば、例えば、後方端部の一部が欠けていれば、出力シグナルの第２の勾配は、第１の特性の第２の勾配よりも低い。ここでも、後方端部が、以前の損傷を受けていない後方端部に平行して壊れていれば、損傷は、第２の勾配を用いて検出され得ない。
【００１８】
さらに、基板が回転シャフト上を完全に移動する間に監視された出力シグナルの第２の特性の最大値が、第１の特性の最大値よりも低ければ、基板の側方端部での、または第１の表面上の損傷が検出される。基板の側方端部は、基板の前方端部および後方端部を連結する端部であるが、基板の第１の表面は、回転シャフト上に基板が載置される板状の基板の表面、または回転シャフトの反対側の表面であってよい。
【００１９】
また、得られた第２の特性の最大値は、密閉チャンバ内で基板の上に、または当該基板に形成される層が、較正基板よりも薄い厚さを有するならば、第１の特性の最大値よりも低くなり得る。すなわち、層を形成するプロセスの悪化を検出することが、そして、例えばチャンバ中の基板の移動速度を下げることによって、この機能不全を打ち消すことが可能である。
【００２０】
別の実施形態において、複数の荷重変換素子が、複数の回転シャフトに隣接して設けられ、各荷重変換素子は、回転シャフトの１本に作用する荷重を検出するのに適している。各荷重変換素子の出力シグナルは、回転シャフトの少なくとも一部の上に基板が存在する際に同時に測定される。測定された出力シグナルを用いて、基板の重量または寸法が、当業者に明らかな算出手順を用いて決められる。
【００２１】
一実施形態において、荷重変換素子は、回転シャフトを保持するラジアルベアリング内に配置される。多くの複数の本質的に等しい基板の回転シャフト上での通過を含む期間にわたって、出力シグナルが線形ドリフトまたは超線形ドリフトを示せば、ベアリングの摩耗が検出される。超線形ドリフトは、あらゆる線形関数よりも最終的に速く増大する、出力シグナルの関数を経時的に説明する。通過する基板に由来する出力シグナルが、例えば１分あたり１回、定期的に出現するので、基板通過に由来する出力シグナルから、何の問題もなく、長期間のドリフトが認識されて、分離され得る。
【００２２】
本発明に従う方法は、密閉チャンバ内で、そしてまた、光学センサーまたは熱センサーを用いた他の方法を用いなくてもよい条件の下で、基板の位置を、高い空間分解能で判定するという単純な可能性を提供する。さらに、基板の損傷も検出することができ、そして、密閉チャンバ内の基板上に沈着される、または当該基板から除去される層の厚さに関して、沈着プロセスまたは除去プロセスが制御され得る。さらに、使用される荷重変換素子は、荷重からの出力シグナルの低いノイズ、高い感度、および高い線形性を示す。圧電素子が、更なる利点を有する。特に、圧電素子は、外部電圧源を必要とせず、かつ着用不要（ｗｅａｒ−ｌｅｓｓ）である。
【００２３】
本発明の別の態様に従えば、本発明の方法を実行する装置が、少なくとも１本の回転シャフトを備える輸送システムを備える密閉チャンバ、回転シャフトの少なくとも１本に隣接して配置される荷重変換素子、荷重変換素子の出力シグナルを測定する測定デバイス、および、測定された出力シグナルを監視かつ評価して、少なくとも１本の回転シャフト上での基板の存在を検出する制御デバイスを備える。輸送システムは、チャンバ中および／またはチャンバ内で基板を動かすことに適しており、そして、密閉チャンバ内に配置される複数の回転シャフトを備えてよく、基板は、直接的に回転シャフト上を移動し、または少なくとも１本のベルト、例えば密閉チャンバ中を移動し、チャンバ内で少なくとも１本の回転シャフトによって支持されるコンベアベルトを備えてよく、基板は、ベルト上に載せられながら間接的に回転シャフト上を移動する。荷重変換素子は、それが配置される近くの少なくとも１本の回転シャフトに作用する荷重を検出するのに適している。荷重変換素子は、荷重を、荷重に対応する電気パラメータの値に変換する。電気パラメータの値は、測定デバイスを用いて、電気パラメータに対応する電気出力シグナルを測定することによって決めることができる。測定デバイスは、基板が少なくとも１本の回転シャフト上に存在しない間に測定される第１の出力シグナルを得るのに用いられる。制御デバイスは、測定された出力シグナルを監視して、出力シグナルが、第１の出力シグナルと、予め定められた量だけ異なる場合に、回転シャフト上での基板の存在を検出するのに適している。制御デバイスは、例えば、コンピュータであってもよい。しかしながら、測定デバイスおよび制御デバイスは、双方のデバイスの機能を実行するのに適した、１つの一体化されたデバイスとして形成されてもよい。
【００２４】
一実施形態において、装置の少なくとも１本の回転シャフトは、チャンバ壁内に配置されるラジアルベアリングによって保持され、そして荷重変換素子は、ベアリング内に配置される。この場合、荷重変換素子は、外部の影響、例えばチャンバ内の蒸気もしくは他の攻撃的媒体、または高温から保護される。さらに、回転シャフト上への荷重によって引き起こされる歪みは、ベアリング内で検出するのが容易である。荷重変換素子の出力シグナルは、ワイヤーおよび真空フィードスルーを介して測定デバイスに送信されてもよい。
【００２５】
しかしながら、荷重変換素子は、基板の荷重によって引き起こされる回転シャフトの変形または歪みが生じて測定され得る、あらゆる場所に配置されてもよい。
【００２６】
別の実施形態において、装置は、複数の回転シャフトおよび複数の荷重変換素子を備え、各荷重変換素子は、回転シャフトの特定の１つに隣接して配置され、制御デバイスは、全ての荷重変換素子の出力シグナルを評価するのに、そして回転シャフト上に存在する基板の重量または寸法を決めるのに適している。
【００２７】
荷重変換素子は、圧電素子、歪みゲージ、または他の適切なあらゆる素子であってよい。
【００２８】
本発明に従う装置は、インラインシステムの一部であってもよく、基板は、輸送システムによって直線に沿ってシステム中を動かされながら、加工処理される。輸送システムは、密閉チャンバ内に配置される複数の回転シャフトを備えてもよく、基板は、直接的に回転シャフト上を移動し、または、密閉チャンバ中を移動し、且つチャンバ内で少なくとも１本の回転シャフトによって支持される少なくとも１本のベルト、例えばコンベアベルトを備えてもよく、基板は、ベルト上に載せられながら、間接的に回転シャフト上を移送する。輸送システムは、基板を、継続的に、不連続的に、すなわち停止がありながら（例えば、プロセシング工程を実行するため）、または振動（すなわち、１回または複数回、双方向または前後に動く）しながら、運搬するのに適し得る。
【００２９】
密閉チャンバは、前述したように、あらゆる種類の真空チャンバまたは大気圧チャンバであってよい。一実施形態において、密閉チャンバは、真空チャンバであり、特に、薄膜太陽電池を製造するための、例えばＣｄＴｅまたはＣｄＳの、閉空間昇華（ＣＳＳ）に用いられるＣＳＳチャンバであってよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
添付の図面は、本発明の実施形態の更なる理解を実現するために含まれており、本明細書中に組み込まれて、本明細書の一部を構成する。図面は、本発明の一部の実施形態を示しており、説明と一緒にして、原理を説明するのに役立つ。本発明の他の実施形態、および意図される利点の多くは、以下の詳細な説明の参照によってより良く理解されるので、容易に理解されるであろう。図面の要素は、互いに対して必ずしも一定の比率であるわけではない。似た参照符号は、対応する類似の部品を示す。
【００３１】
【図１】本発明の方法の第１の実施形態を示す概略図であり、１本の回転シャフト上での基板の有無が検出される。
【図２】本発明の方法の第２の実施形態を示す概略図であり、基板の損傷もしくはロス、または基板の移動障害が検出され得る。
【図３】方法の第２の実施形態に従う、経時的な出力シグナルの２つの特性を示す概略図である。
【図４】本発明の方法の第３の実施形態を示す概略図であり、基板の損傷が検出され得る。
【図５】方法の第３の実施形態に従う、経時的な出力シグナルの特性を示す概略図である。
【図６】方法の第３の実施形態に従う、経時的な出力シグナルの特性を示す概略図である。
【図７】方法の第３の実施形態に従う、経時的な出力シグナルの特性を示す概略図である。
【図８】本発明の方法の第４の実施形態を示す概略図であり、基板の寸法は、複数の荷重変換素子を用いて判定され得る。
【図９】方法の第４の実施形態に従う、異なる荷重変換素子についての出力シグナルの値を示す概略図である。
【図１０】本発明に従う装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図１１】回転シャフト、および装置の第１の実施形態のベアリング内に配置される荷重変換素子の第１の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本発明の方法の第１の実施形態を示す。第１の工程Ｓ１１０において、荷重変換素子、例えば圧電素子または歪みゲージは、回転シャフトに隣接して設けられ、当該回転シャフトは、密閉チャンバ内に配置され、且つ基板がチャンバ内および／またはチャンバ中を移動する間に少なくとも基板を支持するのに用いられる。回転シャフトは、駆動用のモーターまたは他のあらゆる手段によって能動的に回転、すなわち駆動されることで、基板を動かす能動部品となってもよいし、受動的に、すなわち、基板が回転シャフト上を移動することによって回転されてもよい。第２の工程Ｓ１２０において、基板が回転シャフト上に存在しない間に、荷重変換素子の第１の出力シグナル（すなわち、第１の出力シグナルは、第１の値を有するアイドルシグナルである）が測定される。密閉チャンバ内またはチャンバ中での基板の移動中に、荷重変換素子の出力シグナルが監視されて（工程Ｓ１３０）、出力シグナルが、第１の出力シグナルと、予め定められた量だけ異なる場合に、回転シャフト上での基板の存在が検出される（工程Ｓ１４０）。ゆえに、存在が初めて検出されれば、基板は、その移動において、回転シャフトにまさに到達したところである。存在が継続的に検出されれば、基板はその延びのいずれかの部分が回転シャフト上にありまま移動する。そして、存在がこれ以上検出されなければ、すなわち、出力シグナルが第１の出力シグナルから予め定められた量だけ異なる値から変化して、第１の出力シグナルに戻れば、基板は回転シャフトから離れたばかりである。このように、密閉チャンバ内の基板の位置を検出することができる。
【００３３】
図２は、方法の第２の実施形態を示しており、基板の損傷もしくはロス、または基板の移動障害が検出され得る。図３は、第２の実施形態に従う、経時的な出力シグナルの２つの特性を示す概略図であり、第２の実施形態を説明する一助となる。工程Ｓ２１０およびＳ２２０は、図１の工程Ｓ１１０およびＳ１２０と同一である。工程Ｓ２２０において測定される第１の出力シグナルの値は、図３においてＳ１によって表される。工程Ｓ２３０において、基板が回転シャフト上に存在するはずである第１の時点が、所定の時点での基板の既知位置、および既知位置から回転シャフトまで基板を動かす移動システムの特性、特に移動の速度に基づいて推定される。第１の時点は、図３においてｔ１１によって表される。次に、荷重変換素子の出力シグナルが監視される（工程Ｓ２４０）。基板の存在が第１の時点ｔ１１にて検出されなければ、基板は損傷を受けている、すなわち基板の前方端部が壊れている、もしくは基板が失われている、すなわち移動システムから落下していると、または基板の移動が、いかなる形であれ、例えば移動システムの不全が起こったため、乱されていると結論を下される。図３中で連続線によって表される、経時的な監視された出力シグナルの第１の例示的な特性において、出力シグナルは、第１の時点と異なる第２の時点ｔ１２にて、第２の値Ｓ２に達し、第２の値Ｓ２は、第１の出力シグナルＳ１と予め定められた量だけ異なるので、回転シャフト上での基板の存在を示す。この場合、基板がその前方端部にて損傷を受けていると、または移動システムが遅延していると結論を下され得る。図３中で点線によって表される、経時的な監視された出力シグナルの第２の例示的な特性において、出力シグナルは、第２の値Ｓ２に決して到達せず、その代わりに値Ｓ１のままである。この場合、基板が何らかの形で失われたと、または移動システムが完全に機能しなくなったと結論を下され得る。明らかなように、何が起こったかを正確に述べることは常に可能であるわけではない。
【００３４】
図４は、方法の第３の実施形態を示し、基板の損傷が検出され得、かつ第２の実施形態においてより詳細に判定され得る。図５〜図７はそれぞれ概略的に、経時的な荷重変換素子の出力シグナルの特性、ならびに基板１０の様々な種類の損傷についての基板１０および回転シャフト２０の平面図を示す。工程Ｓ３１０は、図１内の工程Ｓ１１０と同一である。工程Ｓ３２０において、第１の出力シグナルＳ１は、図１の工程Ｓ１２０に関して記載されるように測定されるだけでなく、較正基板が回転シャフト上を移動する間に、出力シグナルの第１の特性も得られる。第１の特性は、図５〜図７内で点線によって表され、この線は、「実際の」基板が回転シャフト上を移動する間の出力シグナルを監視することによって得られる出力シグナルの第２の特性と異なる場合にしか、目に見えない。例示的な第２の特性は、図５〜図７内の連続線、および図７内の鎖線によって表される。較正基板は、寸法、重量、および無傷、すなわちあらゆる損傷の不在が既知となる基板である。「実際の」基板は、通常は較正基板と同一であるはずであるが、損傷を受けている場合がある、または寸法もしくは重量が、較正基板と異なっている場合がある基板である。基板についての出力シグナルの各特性は、回転シャフトへの基板の到着に対応する第１の勾配、最大値Ｓ３、および回転シャフトからの基板の退去に対応する第２の勾配によって特性付けられる。第１の勾配は、最大値Ｓ３と第１の出力シグナルＳ１間の差異と、第３の時点ｔ２１と第４の時点ｔ２２間の第１の期間との比率（ｑｕｏｔｉｅｎｔ）として算出される。出力シグナルは、第１の期間において、第１の出力シグナルＳ１から最大値Ｓ３まで変わる。第２の勾配は、第１の出力シグナルＳ１と最大値Ｓ３間の差異と、第５の時点ｔ２３と第６の時点ｔ２４間の第２の期間との比率として算出される。出力シグナルは、第２の期間において、最大値Ｓ３から第１の出力シグナルＳ１まで変わる。矩形の、損傷を受けていない基板について、出力シグナルは、基板が回転シャフト上に存在する、すなわち回転シャフト上を移動する間のほとんどの時間について、最大値Ｓ３に等しい。これは、図５〜図７の例示的な特性において示される。
【００３５】
工程Ｓ３３０において、出力シグナルの第２の特性は、「実際の」、潜在的に損傷を受けた基板が回転シャフト上を移動する間の出力シグナルを監視することによって、得られる。工程Ｓ３４０において、第２の特性の特徴は、第１の特性のそれぞれの特徴と比較されて、以下で説明されるように、特徴が互いと異なる場合、基板の具体的な損傷が検出される。
【００３６】
図５は、基板１０および回転シャフト２０の平面図を示しており、基板１０は、その前方端部１１にて損傷を受けている。すなわち、前方端部１１に隣接する領域１１’は壊れ落ちているので、壊れた領域と呼ぶ。前方端部１１は、矢印によって示される方向に基板１０が移動したときに回転シャフト２０に最初に到達する基板１０の端部である。荷重変換素子３０が、回転シャフト２０に隣接して配置されて、回転シャフト２０に作用する荷重を測定する。壊れた領域１１’は、測定された出力シグナルのより遅い増大、すなわち、第１の特性の第１の勾配と比較した、第２の特性のより小さい第１の勾配を引き起こす。ゆえに、最大値Ｓ３は、遅延した第４の時点ｔ’２２にて達成され、第２の特性についての第３の時点ｔ２１と遅延した第４の時点ｔ’２２との間の第１の期間は、第１の特性の第３の時点ｔ２１と第４の時点ｔ２２との間の第１の期間よりも長い。第２の特性の他の特徴は、第１の特性についての他の特徴と同じであってもよい。
【００３７】
図６は、基板１０および回転シャフト２０の平面図を示しており、基板１０は、その後方端部１２にて損傷を受けている。すなわち、後方端部１２に隣接する領域１２’は壊れ落ちているので、壊れた領域と呼ぶ。後方端部１２は、矢印によって示される方向に基板１０が移動したときに回転シャフト２０を最後に去る基板１０の端部である。壊れた領域１２’は、測定された出力シグナルのより遅い低下、すなわち、第１の特性の第１の勾配と比較した、第２の特性のより小さい第２の勾配を引き起こす。ゆえに、出力シグナルは、早められた第５の時点ｔ’２３での最大値Ｓ３から減少し始め、第２の特性についての早められた第５の時点ｔ’２３と第６の時点ｔ２４との間の第２の期間は、第１の特性の第４の時点ｔ２３と第６の時点ｔ２４との間の第２の期間よりも長い。第２の特性の他の特徴は、第１の特性についての他の特徴と同じであり得る。
【００３８】
第３〜６の時点ｔ２１〜ｔ２４、ならびに遅延された第４の時点ｔ’２２および早められた第５の時点ｔ’２３は、時間の相対的な測定に過ぎず、それぞれの出力シグナルが測定される絶対的な時点を表してはいない。
【００３９】
図７は、基板１０および回転シャフト２０の平面図を示しており、基板１０は、側方端部１３にて、または第１の表面１４にて損傷を受けている。すなわち、側方端部１３に隣接する領域１３’は壊れ落ちているので、壊れた領域と呼ぶ。側方端部１３は、基板１０が移動する（矢印によって示される）方向に沿って延びる基板１０の端部である。第１の表面１４の一部である、横方向に限定された領域１４’は、損傷を受けているので、損傷を受けた表面領域と呼ぶ。第１の表面１４は、基板１０の平面、すなわち、回転シャフト２０と接触する下部表面、または下部表面の反対側にある上部表面である。壊れた領域１３’または損傷を受けた表面領域１４’は、測定された出力シグナルの、最大値Ｓ３から、タイムリーに限定された低下した値Ｓ３１までの低下を引き起こす。すなわち、出力シグナルは、経時的な出力シグナルの連続した第２の特性において示されるような、限定された期間の最大値Ｓ３よりも低い。しかしながら、第１の表面１４全体が損傷を受けている、すなわち、損傷を受けた領域が横方向に限定されないならば、第１の特性の最大値Ｓ３は、鎖線によって示される例示的な特性において示されるように、第２の特性について、全く到達されない。すなわち、第２の特性の出力シグナルは、最大値Ｓ３よりも小さな、低下した最大値Ｓ３２にしか到達しない。そのような損傷は、例えば、基板１０上に沈着した層の厚さであり得、厚さは、較正基板の各層の厚さよりも薄い。したがって、基板１０の重量は、較正基板の重量よりも軽い。第２の特性の他の特徴は、第１の特性についての他の特徴と同じであり得る。
【００４０】
勿論、前述した損傷のいくつかが同時に起こって、出力シグナル特性の特徴の前述変化の組合せまたは重なりを生じさせることがある。
【００４１】
さらに、当業者にとって、第１および第２の特性の具体的な過程が、荷重変換素子によって荷重が変換される電気パラメータの種類によって、そして測定かつ監視される電気パラメータに対応する出力シグナルの種類によって決まることは明らかである。ゆえに、基板が回転シャフト上に存在するならば、基板が存在しない場合の第１の出力シグナルと比較して、出力シグナルは低下してもよい。言い換えれば、第１および第２の特性は、反対になってもよく、前述した出力シグナルの最大値は、その代わりに、出力シグナルの最小値となってもよい。
【００４２】
図８は、方法の第４の実施形態を示しており、基板の寸法が、複数の荷重変換素子を用いて検出されてもよい。図９は、所定の時点での異なる荷重変換素子の出力シグナルの値、およびこの所定の時点での基板１０および複数の回転シャフト２０ａ〜２０ｆの平面図を概略的に示す。第１の工程Ｓ４１０において、複数の荷重変換素子３０ａ〜３０ｆが設けられ、個々の各荷重変換素子３０ａ〜３０ｆは、複数の回転シャフト２０ａ〜２０ｆの１つに隣接して配置される。すなわち、密閉チャンバ内で輸送システムの一部を形成する回転シャフトのいくつかまたは全てに、荷重変換素子が１つ設けられ、示された例において、各回転シャフト２０ａ〜２０ｆに１つの荷重変換素子３０ａ〜３０ｆが設けられる。第２の工程Ｓ４２０において、図１の工程Ｓ１２０と類似して、各回転シャフト２０ａ〜２０ｆ上に基板が存在しない間に、荷重変換素子３０ａ〜３０ｆのそれぞれの第１の出力シグナルＳ１が測定される。基板１０が回転シャフト２０ａ〜２０ｆ上を移動する間に、荷重変換素子の出力シグナルが監視され（工程Ｓ４３０）、そして、例えば各出力シグナルが第２の値Ｓ２以上である場合、回転シャフト２０ａ〜２０ｆの個々の１つの上の基板の存在は、各出力シグナルが、第１の出力シグナルＳ１と、予め定められた量だけ異なる場合に検出される（工程Ｓ４４０）。一例として、荷重変換素子３０ｂ〜３０ｄの出力シグナルは、第２の値Ｓ２よりも大きい。なぜなら、基板１０が、それぞれの回転シャフト２０ｂ〜２０ｄ上に存在するからである。これに対して、荷重変換素子３０ａ、３０ｅ、および３０ｆの出力シグナルは、それぞれの出力シグナルＳ１に等しい。なぜなら、基板１０は、それぞれの回転シャフト２０ａ、２０ｅ、および２０ｆ上に存在しないからである。図９に示されるように、異なる荷重変換素子３０ｂ〜３０ｄの出力シグナルは、荷重変換素子の差異に、そしてそれらの荷重変換それ自体の差異に起因して、またはそれらに作用する荷重、すなわち、それぞれの回転シャフト２０ｂ〜２０ｄ上に載る基板部分の重量の差異に起因して、互いと異なり得る。また、同じように、第１の出力シグナルＳ１の値は、異なる回転シャフト２０ａ〜２０ｆについて、異なり得る。出力シグナルが第１の出力シグナルＳ１に等しい回転シャフトであって、出力シグナルが第２の値Ｓ２に等しいかそれよりも大きい回転シャフト、例えば図９における２０ａおよび２０ｅに隣接するものである回転シャフト間の既知の距離Ｌ２０１、ならびに、出力シグナルが、第２の値Ｓ２に等しいかそれよりも大きい回転シャフト、例えば図９における２０ｂ〜２０ｄをカバーする線の既知の延びＬ２０２から、基板１０の長さＬ１０が判定されてもよい。長さＬ１０は、少なくとも、延びＬ２０２よりも長く、かつ距離Ｌ２０１よりも短い値の範囲に限られ得る。また、出力シグナルの最大値を評価することによって、基板１０の幅も判定され得る。基板の長さＬ１０は、移動の方向（矢印によって示される）に沿って延びる基板の延びであるが、基板の幅は、長さＬ１０に対して直角であり、かつ回転シャフト２０ａ〜２０ｆの回転軸の方向に沿って延びる基板の延びである。
【００４３】
図１０は、本発明に従う装置の第１の実施形態を概略的に示す。装置１００は、密閉チャンバ１１０、ならびに２つの隣接するチャンバ１２０および１３０を備え、これらは、ゲート１４０によって、密閉チャンバ１１０と連結される。密閉チャンバ１１０において、複数の回転シャフト２０ａ〜２０ｅが配置され、これらは、隣接するチャンバ１２０および１３０内に配置される回転シャフト２０と一緒になって、輸送方向（矢印によって示される）に沿って基板をチャンバ中で移動させる輸送システムを形成する。少なくとも１つの荷重変換素子は、密閉チャンバ１１０内の回転シャフト２０ａ〜２０ｅの少なくとも１本に隣接して設けられる。図１０において例によって示されるように、２つの荷重変換素子３０ａおよび３０ｂが、回転シャフト２０ｂおよび２０ｄに隣接して設けられる。各荷重変換素子３０ａおよび３０ｂは、それぞれの荷重変換素子３０ａ、３０ｂの出力シグナルを測定するのに適している測定デバイス４０ａ、４０ｂとそれぞれ接続される。勿論、出力シグナルの一部または全てが、適用可能な共通の測定装置によって測定されてもよい。測定された出力シグナルは、出力シグナルを監視かつ評価するのに適した制御デバイス５０に送信される。この目的で、出力シグナルの値または特性、および参照値が、制御デバイスに配置されても制御デバイス外に配置されてもよいメモリユニット内に保存されてもよい。制御デバイスは、比較手段を備え、かつ、出力シグナルを評価するのに適した算出手段または他の手段を備えてもよい。評価に基づいて、制御デバイスは、図２〜図９に関して例示的に記載されるように、荷重変換素子３０ａ、３０ｂが備わった回転シャフト２０ｂもしくは２０ｄの個々の１つの上での基板の存在、または基板の損傷、重量、もしくは寸法を決める。
【００４４】
回転シャフト２０および２０ａ〜２０ｅの少なくとも１つが、駆動デバイスと連結されており、図１０の実施形態において、荷重変換素子が備わってない各回転シャフト、すなわちチャンバ１２０および１３０内の回転シャフト２０、ならびに密閉チャンバ１１０内の各回転シャフト２０ａ、２０ｃ、および２０ｅが、個々の駆動デバイス６０と連結されている。しかしながら、荷重変換素子が備わった回転シャフトが、駆動デバイスと連結されてもよい。これらの回転シャフトは、以下において従動シャフトと呼ぶ。従動シャフトの一部または全てが、共通の駆動デバイスに連結されてもよい。従動シャフトは、チャンバ１１０、１２０、および１３０中での基板の移動を可能にする。駆動デバイス６０は、制御デバイス５０が駆動デバイス６０を、故にチャンバ１１０、１２０、および１３０中の基板の移動、特に速度を制御し得るように、制御デバイス５０と接続されてもよい。
【００４５】
図１１は、回転シャフトの回転軸に沿う断面において、回転シャフト、および本発明に従う荷重変換素子の第１の例を概略的に示す。回転シャフトは、様々な部品：密閉チャンバ１１０内に配置される基板シャフト２１、密閉チャンバ１１０の第１の側壁１１１を通り、かつ駆動デバイスと連結されるのに適した駆動シャフト２４、ならびに基板シャフト２１および駆動シャフト２４を一緒に、駆動シャフト２４の回転が、基板シャフト２１に送られ、そしてその逆も同じように結合させるシャフトカップリング２５を備える。基板シャフト２１上に、２つの外側キャスター２２および１つの内側キャスター２３が配置され、キャスター２２および２３は、基板シャフト２１に強く固定されて、基板シャフト２１と一緒に移動する。これらは、基板シャフト２１と一体的に形成されてもよい、すなわち、基板シャフトの突出部であってもよい。基板は、これらのキャスター２２および２３上にのみ、または大部分載っており、外側キャスター２２は、基板の側方端部をガイドして、基板の移動方向を確実にするように機能する。基板シャフト２１は、一方の端部が、密閉チャンバ１１０の第２の側壁１１２を通り、第２の側壁１１２は、第１の側壁１１１と向かい合って存在する。基板シャフト２１の他方の端部は、シャフトカップリング２５内で終わり、そこに駆動シャフト２４の一方の端部も位置する。駆動シャフト２４は、第１の側壁１１１を通り、そしてフィードスルー１５０内に配置される第１のベアリング１６０によって保持される。密閉チャンバ１１０が真空チャンバであるならば、フィードスルー１５０は真空フィードスルーである。基板シャフト２１の一方の端部は、ブラインドフランジ１７０によって環境に対して閉じられている第２のベアリング１６１によって保持される。第１および第２のベアリング１６０、１６１は、密閉チャンバ１１０内の環境条件、特に真空条件に影響を与えることなく、回転シャフトのそれぞれの部分を支持するのに適したあらゆるベアリングであってよい。例えば、ベアリングは、ボールベアリングであってもよい。一実施形態において、ベアリング１６０、１６１は、密閉チャンバのそれぞれの側壁１１１または１１２の外側に、すなわち大気側に設けられる。第１のベアリング１６０に隣接して荷重変換素子３０が設けられるため、基板シャフト２１に作用し、シャフトカップリング２５によって駆動シャフト２４にそして第１のベアリング１６０に送られる荷重を変換することができる。ゆえに、荷重変換素子３０が密閉チャンバ１１０の外側延いてはプロセシング環境の外側に設けられることにより、荷重変換素子３０がチャンバ１１０内の蒸気、電磁場、または高温等の好適でない周囲条件から保護されるため、有利である。しかしながら、荷重変換素子は、荷重が電気パラメータに変換され得る変形を引き起こすあらゆる箇所に配置されてもよい。
【００４６】
回転シャフト２０の、特に基板シャフト２１、シャフトカップリング２５、および駆動シャフト２４の、荷重変換素子３０の、そして、該当する場合、ベアリング１６０、１６１、およびフィードスルー１５０の材料は、チャンバ１１０内の基板のプロセシングと関係する条件に、そしてチャンバ１１０に対する荷重変換素子３０の位置によって決まる。回転シャフト２０、ベアリング１６０、１６１、およびフィードスルー１５０は、ステンレス鋼で形成されてもよい。チャンバ１１０内の高い加工処理温度のために、回転シャフト２０は好ましくは、セラミックで製造されてもよい。荷重変換素子３０が圧電素子であれば、ＳｉＯ２、ＧａＰＯ４、Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のような様々な材料が、当業者に知られている。さらに、時間分解能が異なる（準静的（０．００１Ｈｚ）〜高ダイナミック（ＧＨｚ）に及ぶ）、そして力分解能が異なる（１０−８Ｎ／ｃｍ２〜１０５Ｎ／ｃｍ２に及ぶ）様々な荷重変換素子が利用可能である。さらに、回転シャフトまたはベアリングから圧電素子上への荷重の伝達を実現するための、ボールまたは凹状形成トップピース等の様々な種類の表面アダプターが知られている。基板シャフトは、長さ（回転軸に沿った延び）がおよそ４５０ｍｍ、そして直径がおよそ４５ｍｍであってもよい。基板シャフトがセラミック製であれば、重量が例えばおよそ１．３５ｋｇであってもよく、ステンレス鋼で製造された回転シャフトの重量は、およそ５．４ｋｇであってもよい。駆動シャフトは、長さがより短くてもよく（例えば１５０ｍｍ）、そして直径がより小さくてもよく（例えば１２ｍｍ）、重量がより軽くなる。平面の面積が（３０×５０）ｃｍ２である基板は、重量がおよそ１．２ｋｇであってもよいが、平面の面積が（６０×１２０）ｃｍ２である基板は、重量がおよそ５．７６ｋｇであってもよい。
【００４７】
前述の説明に記載された本発明の実施形態は、実例として与えられた例であり、本発明はこれに全く限定されない。あらゆる修飾、変形、および等価の配置、ならびに実施形態の組合せが、本発明の範囲内に含まれるとみなされるべきである。
【００４８】
符号の説明
１０                  基板
１１                  前方端部
１１’                前方端部の壊れた領域
１２                  後方端部
１２’                後方端部の壊れた領域
１３                  側方端部
１３’                側方端部の壊れた領域
１４                  第１の表面
２０、２０ａ〜２０ｆ  回転シャフト
２１                  基板シャフト
２２                  外側キャスター
２３                  内側キャスター
２４                  駆動シャフト
２５                  シャフトカップリング
３０ａ〜３０ｆ        荷重変換素子
４０ａ、４０ｂ        測定デバイス
５０                  制御デバイス
６０                  駆動デバイス
１００                装置
１１０                密閉チャンバ
１１１                密閉チャンバの第１の側壁
１１２                密閉チャンバの第２の側壁
１２０、１３０        隣接するチャンバ
１４０                ゲート
１５０                フィードスルー
１６０                第１のベアリング
１６１                第２のベアリング
１７０                ブラインドフランジ
Ｌ１０                  基板の長さ
Ｌ２０１                回転シャフト間の距離
Ｌ２０２                回転シャフトの延び
Ｓ１                  第１の出力シグナル
Ｓ２                  出力シグナルの第２の値
Ｓ３                  出力シグナルの最大値
Ｓ３１                  出力シグナルのタイムリーに限定された低下した値
Ｓ３２                  出力シグナルの低下した最大値
ｔ１１                  第１の時点
ｔ１２                  第２の時点
ｔ２１                  第３の時点
ｔ２２                  第４の時点
ｔ’２２                遅延した第４の時点
ｔ２３                  第５の時点
ｔ’２３                早められた第５の時点
ｔ２４                  第６の時点
【図１】
2021504969.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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