CN102537373B - 用于真空工艺的阀 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于真空工艺的阀，该阀包括：第一阀体，具有入口和出口；密封单元，构造成向前移动至入口和从入口向后移动，以具有闭合位置和打开位置；轴，由波纹管覆盖，并构造成使密封单元在闭合位置与打开位置之间移动；盖，用于在密封单元处于打开位置时使波纹管避开腐蚀性气体；和盖引导单元，构造成引导盖沿着轴移动。

Description

用于真空工艺的阀

技术领域

下面的描述涉及一种用于真空工艺的阀，其根据半导体制造工艺中的阶段来控制真空度。

背景技术

真空系统用于制造半导体器件。在化学气相沉积(CVD)系统中，当为腔室内的气体提供能量以成为等离子态时，腔室内的晶片中发生反应，薄膜形成在晶片上。工艺中产生的多余的反应物通过泵和管道排出。

这些真空系统包括用于控制泵和管道的真空度的阀。因此，外来物质因腐蚀性气体而沉积在阀内，这可能减少装置的使用寿命，甚至导致泵出现严重的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种用于真空工艺的阀，其使外来物质在打开状态下在阀部件上的沉积最小化。

本发明实施例的另一目的是提供一种用于真空工艺的阀，其使轴在向后或向前运动期间的偏斜最小化。

为了实现依照这些目的的这些或其它优点，提供一种用于真空工艺的阀，其包括：第一阀体，具有入口和出口；密封单元，构造成向前移动至入口和从入口向后移动，以具有闭合位置和打开位置；轴，由波纹管覆盖，并构造成使密封单元在闭合位置与打开位置之间移动；盖，用于在密封单元处于打开位置时使波纹管避开腐蚀性气体；和盖引导单元，构造成引导盖沿着轴移动。

密封单元可以联接到盖的一端，并且盖引导单元可以插入到盖的相反端。

用于真空工艺的阀还可包括：第二阀体，联接到第一阀体，以支撑轴和盖引导单元。

盖引导单元可以包括：引导构件，插入到盖的相反端；第一引导环，位于引导构件的前部，从而当盖沿着轴移动时引导盖；和第一密封环，位于引导构件的后部，从而当密封单元处于打开位置时密封盖。

引导构件的前部可以联接到波纹管，并且引导构件的后部可以联接到第一阀体的端部凸缘。

第一引导环沿着其周向方向可以包括多个切口部，从而当密封单元移动至打开位置时排出盖内的气体。

盖可以具有用于与第一密封环接触的圆斜切边。

用于真空工艺的阀还可包括：活塞，联接到轴的后端，从而通过气动压力使轴移动。

用于真空工艺的阀还可包括：第二引导环，安装在活塞的外周表面上，从而沿着第二阀体的内表面直线地引导活塞；和第二密封环，安装在活塞的外周表面上，以密封第二阀体，其中，第二阀体的内表面具有圆柱形形状。

第二引导环和第二密封环可以沿着轴的长度方向在活塞上间隔开。

盖可以通过多个螺钉联接到密封单元，这些螺钉沿着盖的周边布置在径向方向上。

波纹管可以包括一个接一个地焊接起来的多个子板。

根据一个实施例，提供一种用于真空工艺的阀，其包括：阀体，具有位于入口与出口之间的阀空间；轴组件，构造成具有闭合位置和打开位置，该轴组件包括：轴，由阀体支撑，以向前移动至入口和从入口向后移动；密封单元，联接到轴的前端；波纹管，覆盖轴；和盖，构造成在波纹管根据密封单元的位置而变形时遮蔽波纹管；以及引导构件，安装在阀空间中，以沿着轴的移动方向引导盖。

此外，用于真空工艺的阀的应用范围将从下面给出的详细描述中变得明显。然而，应当理解，表示本发明优选实施例的详细描述和具体示例仅仅是用于说明而给出，因为从该详细的描述出发，落入本发明的精神和范围内的各种改变和变型对于本领域技术人员是显然的。

附图说明

图1是使用根据示例性实施例的用于真空工艺的阀的真空系统的示意性框图。

图2是根据示例性实施例的用于真空工艺的阀的横截面图。

图3是根据示例性实施例的轴组件的横截面图。

图4是根据示例性实施例的第一引导环的正视图。

图5是根据示例性实施例的第二阀体的横截面图。

图6是示出根据示例性实施例的活塞的横截面图。

图7是示出图2的用于真空工艺的阀的打开状态的横截面图。

具体实施方式

下面，参照附图详细描述根据示例性实施例的用于真空工艺的阀。

图1是使用根据示例性实施例的用于真空工艺的阀的真空系统的示意性框图。图1示出工艺室11、涡轮分子泵(TMP)12和干泵13。

当为腔室内的气体提供能量以成为等离子态时，腔室内的晶片中发生反应，薄膜形成在晶片上。薄膜形成工艺中产生的多余的反应物通过涡轮分子泵12和管道14排出。用于真空工艺的第一阀100安装在工艺室11与干泵13之间。用于真空工艺的第二阀100′安装在涡轮分子泵的下游。用于真空工艺的第一阀100也可以被称为“隔离阀”。设置在涡轮分子泵12的下游的用于真空工艺的第二阀100′也可以被称为“涡轮隔离阀”。

作为图1的示例性实施例，用于真空工艺的第一阀100、100′可以应用于其它装置，例如用于控制加载互锁真空室(1oad lock chamber)的真空度的装置。

图2是根据示例性实施例的用于真空工艺的阀的横截面图。

如图2所示，用于真空工艺的阀100包括具有入口112和出口113的第一阀体110、以及用于有选择地打开或闭合入口112的机构。打开和闭合机构包括轴122、密封单元121、波纹管123、盖130和盖引导单元140。

第一阀体110在内部具有阀空间111。轴组件120(参见图3)安装在该阀空间111中。联接孔110-1形成在入口112的相对侧。用于支撑轴122和盖引导单元140的第二阀体150紧固到联接孔110-1。入口112联接到腔室(未示出)，出口113联接到泵(未示出)。入口112和出口113可以设置成在阀体110上具有不同的角度。参照图2，入口112和出口113以直角彼此相交。

轴122延伸出壳体150，从而从入口112向后直线移动或向前直线移动至入口112。下面参照图5描述用于支撑轴122的第二阀体150的构造。活塞170联接到轴122的后部，从而使轴122直线地移动。下面参照图6详细描述活塞170的构造。

密封单元具有“闭合位置”和“打开位置”。在闭合位置中，密封单元121与入口112接触，以构成使入口112关闭的闭合状态。在打开位置中，密封单元121与入口分离，以构成使入口112打开的打开状态。与入口112接触以固定入口112的O形圈125设置在密封单元121的前部。

密封单元121联接到轴122的前部，并通过轴122行进至入口112或从入口112返回。因插入到轴122中的弹簧126的弹性，密封单元121保持闭合状态。通过设置在轴122的后部的活塞170的压力，轴122被迫向后移动，从而实现密封单元121的打开状态。

轴122由波纹管123覆盖，从而当入口112打开时保护轴122不受到腐蚀性气体的侵蚀。波纹管123可以构造成通过焊接多个子板而模制出的“板型波纹管”。当收缩时，板型波纹管的长度比通过铸造而模制且具有连续的环形截面的形式的“模制波纹管”的长度短。板型波纹管可以提供用于安装的宽空间以及密封单元121的打开状态和闭合状态之间的足够距离，即，足以使其松弛至密封单元121的冲程的距离。由于下面描述的盖引导单元140减小了波纹管123的安装长度，因此可以有效地使用板型波纹管。

辅助口105可以设置在阀体110中，从而在入口112关闭的状态下，减小连接到入口112的管道与阀100内的阀空间111之间的真空度差。一些真空系统中可以不包括辅助口105。

图3是示出盖安装在轴组件上的横截面图。

轴组件120包括密封单元121、轴122和波纹管123。轴组件120的一端由第一阀体110支撑(可以理解为“悬臂型”)。轴122延伸出壳体150，从而由第二阀体150引导。由于第二阀体150紧固到第一阀体110，因此轴组件120在第一阀体110的一端受到支撑。

如图3所示，波纹管123由盖130覆盖，以保护不受腐蚀性气体的影响。由于波纹管123包括多个凹槽，因此腐蚀性气体中的外来物质容易聚集。因此，波纹管123由具有光滑(简单)表面的盖130覆盖。

盖130一般具有圆柱形形状，盖130的前部联接到密封单元121。在密封单元121插入到盖130中的状态下，盖130通过多个螺钉131紧固到密封单元121，这些螺钉沿着盖的周边在径向方向上布置成穿过盖130的外周表面。

盖130由盖引导单元140支撑，以增加盖130的支撑力，并且轴组件120的悬臂轴122由阀体110支撑，以提供刚性结构。盖引导单元140防止盖130移动时摇晃，并在密封单元121处于打开位置时使波纹管123避开阀空间111内流动的气体。盖引导单元140包括引导构件141、设置在引导构件141的第一部分处的第一引导环142、以及设置在引导构件141的第二部分处的第一密封环143。

引导构件141具有圆柱形形状，以覆盖弹簧126和轴122。引导构件141沿着轴122的中心轴线安装在阀空间111中。引导构件141插入盖130，并使盖沿着引导构件141移动。引导构件141还有助于轴122减少因重力或其它因素引起的偏斜。

第一引导环142在引导构件141与盖130之间的相对移动期间与盖130的内表面接触，并引导盖130。第一引导环142与第一密封环143之间的第一距离可以设定为比打开位置与闭合位置的所在处之间的距离宽，使得盖130在打开位置和闭合位置的所在处都可以与第一引导环142接触。

当密封单元121到达打开位置时，第一密封环143与盖130的端部接触。盖130的端部包括与第一密封环143紧密接触的圆斜切边130-1。

引导构件141的前部联接到波纹管123。设置在阀体110与壳体150之间的引导构件141的后部联接到用于遮蔽第一阀体110的端部凸缘160。在阀体150紧固时，O形圈161设置在端部凸缘160与阀体110之间，以改进密封性能。

图4是根据示例性实施例的第一引导环的正视图。

如图4所示，多个切口部142-1沿着周向方向形成在第一引导环142的外周表面上。当密封单元121从闭合位置移动到打开位置时，切口部142-1减小阻力，使得盖130中的空气逸出。与图4不同地，切口部142-1可以位于第一引导环142的外周表面上的一个部分处。

图5是根据示例性实施例的第二阀体的横截面图。第二阀体150包括贯通孔151，轴122插入到该贯通孔151中。O形圈157和用于轴122的旋转支撑的套筒158和159包括在贯通孔151中。

用于引导活塞170的气缸部156形成在第二阀体150的后部。用于使工作流体或气体流入的口154形成在第二阀体150的一侧。流体接收部152设置在第二阀体150的中间部分处，使得工作流体或气体的压力施加到活塞170。橡皮圈153设置在气缸部156的底部，以在移动至闭合状态时缓冲活塞170。

图6是根据示例性实施例的活塞的横截面图。活塞170通过工作流体或气体的压力来拉回轴122。活塞170的宽度宽，并在外周表面上形成用于安装第二引导环172的引导环凹槽170-2和用于安装第二密封环171的密封环凹槽170-1。第二引导环172引导活塞170在气缸部156内做直线移动，以防止轴122因泵送和活塞170的偏心或偏磨产生的径向力(例如，重力)而出现偏斜。

下面参照图7描述上述构造的操作。图7是图2的用于真空工艺的阀的打开状态的横截面图。

当工作流体供给到端口154时，活塞170在压力下向左侧移动。因此，联接到活塞170的轴122和密封单元121在按压弹簧126的同时向左侧移动。当用于遮蔽入口112的密封单元121离开入口112时，密封单元121开始打开。

同时，根据引导构件141和第一引导环142的引导，紧固到密封单元121的盖130向左侧移动。盖130的移动方向与密封单元121和活塞170的移动方向对应。在盖130移动时，盖130与波纹管123之间的气体通过形成在第一引导环142上的切口部142-1排出到阀空间111。

当密封单元121达到完全打开状态时，盖130的端部与第一密封环143接触。因此，防止了引入到阀空间111内的腐蚀性气体和颗粒在打开状态下流入波纹管123中。

在根据示例性实施例的用于真空工艺的阀中，可以通过将盖安装在波纹管上来防止外来物质沉积在波纹管上或者波纹管因外来物质的沉积而损坏。结果，装置的稳定性和耐久性得以提高，并且减少了泵的损坏等。

此外，盖引导单元保护轴和波纹管不因盖的移动而扭曲，并使得在前后运动中结构稳定。

本领域技术人员明白，上面描述的用于真空工艺的阀不限于根据上述示例性实施例的构造和方法。每个示例性实施例的全部或部分可以构造成有选择地组合，使得在不偏离由所附权利要求限定的精神和范围的条件下做出各种改变和变型。

Claims (10)

1.一种用于真空工艺的阀，包括：

第一阀体，具有入口和出口；

密封单元，构造成向前移动至入口和从入口向后移动，以具有闭合位置和打开位置；

轴，由波纹管覆盖，并构造成使密封单元在闭合位置与打开位置之间移动；

盖，用于在密封单元处于打开位置时使波纹管避开腐蚀性气体；

盖引导单元，构造成引导盖沿着轴移动，

其中，密封单元联接到盖的一端，并且盖引导单元插入到盖的相反端，

其中，盖引导单元包括：

引导构件，插入到盖的相反端；

第一引导环，位于引导构件的前部，从而当盖沿着轴移动时引导盖；和

第一密封环，位于引导构件的后部，从而当密封单元处于打开位置时密封盖，以及

其中，第一引导环沿着其周向方向包括多个切口部，从而当密封单元移动至打开位置时排出盖内的气体。

2.如权利要求1的用于真空工艺的阀，还包括：

第二阀体，联接到第一阀体，以支撑轴和盖引导单元。

3.如权利要求2的用于真空工艺的阀，

其中，引导构件的前部联接到波纹管，并且引导构件的后部联接到用于遮蔽第一阀体的端部凸缘。

4.如权利要求1的用于真空工艺的阀，

其中，盖具有用于与第一密封环接触的圆斜切边。

5.如权利要求3的用于真空工艺的阀，还包括：

活塞，联接到轴的后端，从而通过气动压力使轴移动。

6.如权利要求5的用于真空工艺的阀，还包括：

第二引导环，安装在活塞的外周表面上，从而沿着第二阀体的内表面直线地引导活塞；和

第二密封环，安装在活塞的外周表面上，以密封第二阀体，

其中，第二阀体的内表面具有圆柱形形状。

7.如权利要求6的用于真空工艺的阀，

其中，第二引导环和第二密封环沿着轴的长度方向在活塞上间隔开。

8.如权利要求1的用于真空工艺的阀，

其中，盖通过多个螺钉联接到密封单元，所述螺钉沿着盖的周边布置在径向方向上。

9.如权利要求1的用于真空工艺的阀，

其中，波纹管包括一个接一个地焊接起来的多个子板。

10.一种用于真空工艺的阀，包括：

阀体，具有位于入口与出口之间的阀空间；

轴组件，构造成具有闭合位置和打开位置，

该轴组件包括：

轴，由阀体支撑，以向前移动至入口和从入口向后移动；

密封单元，联接到轴的前端；

波纹管，覆盖轴；

盖，构造成在波纹管根据密封单元的位置而变形时遮蔽波纹管；

以及

引导构件，安装在阀空间中，以沿着轴的移动方向引导盖，

其中，盖引导单元包括：

第一引导环，位于引导构件的前部，从而当盖沿着轴移动时引导盖；和

第一密封环，位于引导构件的后部，从而当密封单元处于打开位置时密封盖，以及

其中，第一引导环沿着其周向方向包括多个切口部，从而当密封单元移动至打开位置时排出盖内的气体。