CN102985591A - 真空处理装置 - Google Patents

Abstract

将包含在真空室（11）中的加工室（12）的排气开口通过包括波纹管（03）的连接器连接到排气管道（13）上，上述波纹管（03）用其连接到排气管道（13）上的一端固定到外壳上，而其相对端包含用于连接到环绕排气开口的连接环（01）上的连接管（02），连接管（02）弹性地偏向排气开口。连接管（02）能在它处于与连接环（01）接触的连接状态和通过促动器在垂直于排气开口的轴向方向上可往复运动的分开状态之间移动。为了实现与加工室（12）的气密式连接，连接管（02）具有侧向活动这样以便当在连接状态下连接管（02）的锥形表面接触连接环（01）上的互补式锥形表面时它能与连接环（01）对准。促动器包括两个杆（04），该两个杆（04）贯穿连接管（02）的向外延伸的夹持环（05）的钻孔延伸并这样与连接管（02）相互作用以便将连接管（02）的侧向位置固定处于分开状态。

Description

真空处理装置

技术领域

本发明涉及真空处理装置，尤其是涉及如在化学汽相沉积（CVD）和等离子体增强化学汽相沉积（PECVD）中使用的装置。

背景技术

从US 6702901 B2已知一种真空处理装置，此处将取石英管形状的加工室安装在类似的真空室的内部并通过由波纹管组成的导管连接到排气管道上，上述导管具有固定式连接到加工室的凸缘的排气开口上的远端和固定式连接到排气管道上的相对的近端。

在这种安排的情况下加工室的容易更换通常是不可能的，这使将装置用于不同目的变得很困难。在任何情况下，都要求对设计方案必须严格的限制。

更通用的连接使用O形密封圈是可行的，但这些解决方案具有另一些缺点，尤其是O形密封圈在部件的滑行相对运动下的磨损，这要求经常更换密封圈并造成粒子污染真空。

发明内容

本发明的主要目的是提供具有类似的“箱在箱中”结构，亦即具有加工室安装在真空室内部的真空处理装置，此处能把压力保持在较低水平下以使从加工室漏出的气体可靠地保持在真空室内部且此处加工室仍然能容易地更换。

该目的通过权利要求1的特点达到。所要求的真空处理装置提供可松开式将加工室连接到排气装置上的连接器。同时，连接甚至在像例如由装置的各种各样部件的不同热膨胀所引起的这些机械应力下也是可靠的。

本发明的另一个目的提供用于加工室的供应管道，如果加工室中的压力高于某一阈值，则该供应管道自动封闭。另外用于处理步骤的生产气体可以在将来自前面处理步骤的气体完全除去之前供应。这对于处理的质量来说可能有副作用且在某些情况下也可能有危险，而导致不希望有的化学反应产生有害结果。

该目的通过原则上与权利要求1的特点相独立的权利要求9的特点达到，此处它们与连接器有关并且在加工室和排气管道之间也可以利用常规连接。

附图说明

图1示出在连接器处于连接状态下穿过本发明的真空处理装置部分的纵向剖视图，

图2示出在连接器处于分开状态下对应于图1的纵向剖视图，

图3A以更大比例示出图1的细部，

图3B以更大比例示出图2的细部，

图4A示出穿过具有供应管道的真空处理装置部分的另外纵向剖视图，

图4B以更大比例示出图4A的圆圈部分。

具体实施方式

本发明的解决方案说明真空室内部的加工室与通常通向抽真空泵站的排气管道之间的连接。所用的连接器能在连接状态和分开状态之间改变。它补偿如由不同的热膨胀作用所引起的各部件之间的相对运动并防止生产气体泄漏到大气。连接器具有包括连接管02的导管，该连接管02是a）相对于接触环01可前后往复运动和同时通过在轴向方向上延伸并被弹簧10环绕的挠性波纹管03提供b）侧向自由度，它们二者用杆04导向。拉杆07通过密封板06机械式接合到上述杆04上，这形成可供从真空/加工室外部使连接器在连接状态和分开状态之间转换的促动器。

真空处理装置在下面更详细说明：

参见图1，加工室12（内室）封闭在真空室11（外壳）中。内部加工室12具有带接触环01的开口，该接触环01环绕加工室12能与连接器的连接管02操作式连接的排气开口。连接管02在远端上显示一凸锥形连接面，该凸锥形连接面适合于密封式匹配接触环01的互补式凸锥形接触面。导管的另外部分由挠性波纹管03形成。上述波纹管03用来补偿两个室11，12之间的容隙和相对运动。在导管的近端处，波纹管03附接到真空室11的壁或形成用于连接器的外壳的泵连接器14上，如图1中所示，在此处附接排气管道13把气体导向泵站（未示出）。另外，波纹管03被弹簧10环绕并伴随有至少两个促动器的杆04，该杆04使弹簧10和波纹管03稳定。杆04与连接管02接合并固定到密封板06上。密封板06密封真空室12防止大气进入并连接到拉杆07上，这样使它能在轴向方向上移动，而拉杆07承载安装在外壳外部的把手09。拉杆07能例如通过与拉杆07的缺口接合的螺栓08固定或锁紧。

每个杆04都穿过连接管02用作带侧向容隙的夹持和导向装置05的环形夹持环05.1贯穿一开口即钻孔05.2。导向装置05在图3A中示出连接器处于图1的连接状态，而在图3B中示出连接器处于图2中的所示分开状态。杆04的端部构件05.3具有凸锥形止动表面，该凸锥形止动表面在分开状态（图3B）下在其远侧处与环绕钻孔05.2的凹锥形反向表面接触，将连接管保持在中心位置，锁紧防止侧向运动。当连接器接近连接位置时，止动表面与反向表面分开，因而使连接管具有某种侧向运动的自由度，因此连接管02能适合于接触环的精确位置，而它的连接表面由接触环01的接触表面导向。

在如图1中所示的连接器的连接状态下，连接管02的连接表面通过使连接管02弹性地偏向排气开口的弹簧10压紧环绕加工室12的排气开口的接触环01。由接触表面和通过弹簧10强制贴紧它的互补式连接表面之间的贴合所产生的对准用来给连接管02定位，以便使它保持处于稳定的密封位置。即使加工室12由于热应力而在所有维上相对于真空室11移动。也能保持密封功能。波纹管03能补偿上述多向运动，而它的凸缘固定式与连接管02和固定到真空室11上的连接器的外壳二者连接。两个杆04在该位置中具有足够的容隙，以便可供在所有必要方向上运动（图3A）。

为了通过把连接器转换成分开状态松脱真空与泵的连接，将把手09向外拉（如图2中09.2所示）。在杆04的端部构件05.3上的止动表面贴着夹持环05.1上的反向表面（图3B）。由于杆和夹持环05.1之间接触的定心作用，所以在连接管02被杆04抵抗弹簧10的力进一步收缩之前强制使该连接管02进入中心位置；在连接器处于分开状态（图2）的情况下，压缩弹簧10.2和波纹管03.2。同时接触管02.2的远端现在完全分开并在距加工室12的接触环01一定距离处。螺栓08.2已卡扣到拉杆07的侧向缺口中并将它锁紧在其延伸的位置处。由于它们固定在中心位置处，所以没有连接管02和波纹管03与外壳的任何部分碰撞及妨碍它们的轴向运动的危险。

为了再将加工室12与连接管02连接，将螺栓08.2抽出并松脱拉杆07。弹簧10.2的力将连接管02（02.2）推到接触环01中，直至到达密封位置且使连接器恢复它的连接状态。连接管02（02.2）与加工室12的接触环01的定心或对准不是必需的，因为它通过连接管02的连接表面贴着接触环01的互补式接触表面的贴合进行控制，而当杆04接近接触环01时，杆04允许连接管02足够的侧向活动。

本发明的连接器可以还包括气体供应管道和控制该供应管道的供应阀，换句话说，气体的进给能同时与泵管道连接/分开。

图4A示出另外的供气切断装置在连接器驱动装置中的安排。图4B示出上述机构的细部并在下面谈到。图4B示出供气切断装置处于关闭位置。从供应口15能把生产气体供应给加工室12。上述生产气体进入供应管道的第一部分，即外气体导管16。气体通过供应阀闭锁禁止进一步进入内气体导管24，上述供应阀示出处于关闭状态，此处将在第一方向上可往复运动的阀活塞22保持处于它密封通向内气体导管24的连接开口的闭锁位置，上述内气体导管24又形成与加工室12连接的部分，而通过弹簧19压紧环绕连接开口的密封座17。

当连接器处于图1中所示的连接状态时，加工室12能通过连接管02，波纹管03和排气管道13抽真空。在基本上与第一方向垂直的第二方向上可往复运动的传感器活塞18含有处于与加工室12传导流体式连接的传感器表面，并因此暴露于加工室12中主要的压力下。如果上述压力对弹簧20来说足够低以致迫使传感器活塞18的杆23到达图4B的左面，则在阀活塞18的杆21的端部处的第一表面与在杆23的锥形尖头上形成并沿着上述第一表面可滑动的平行第二表面接触，上述第二表面压着第一表面起作用，推动阀活塞22向下抵抗弹簧19的力。因此将活塞22移动远离搁在密封座17上的闭锁位置而进入远离上述密封座17一定距离的通过位置中，亦即供应阀从关闭状态转换到打开状态。现在气体能从外气体导管16通过连接开口转到内气体导管24中。

图4B示出两个杆相互作用的安排。然而，很显然，在不脱离发明思想的情况下，一个杆能类似地作用在阀活塞上。重要的是供气体流入的供应阀不是从外部控制，但如果在加工室内部形成了足够高的真空则阀仅仅打开。即使在系统（不是阀安排）的另外部分处存在漏泄，但流入有毒气体也是不可能的。在技术上这能通过驱动机构和像弹簧或环境大气压那样的反作用力实现，上述驱动机构由待产生的真空驱动。

由于安全的原因，重要的是分别借助于拉杆07或把手09检验阀安排的工作位置。在拉杆处于它的“在外部”位置的情况下，所有气体供应系统都必须关闭。另一方面，当拉杆07是在“内部”位置处时，所有气体供应系统都必需处于运行方式。

气体供应、排气连接和促动器的很紧凑的安排使该通向加工室的真空-管道的连接能很容易装卸、可重复、安全并能在没有另外工具的情况下驱动。如所示的阀安排可供“零缺陷操作”，因为除非真空连接器合适地工作，否则没有气体流动是可能的。

因此，本发明涉及真空处理装置，该真空处理装置包括加工室12、包含上述加工室的真空室11、在真空室11外部的排气管道13、连接器、和波纹管03，上述连接器具有外壳，具有用于将被接触环01环绕的加工室12的排气开口与排气管道13连接的导管和具有促动器，上述导管包括在轴向方向上延伸并含有用于将导管面向排气开口的远端用气密方式连接到接触环01上的连接管02的波纹管03，而波纹管03在导管的相对的近端处固定到外壳上并同等地用气密方式连接到排气管道13上，而上述促动器用于使导管在连接管02接触接触环01的连接状态和在波纹管03收缩情况下连接管02是在距离接触环01一定轴向距离处的分开状态之间转换，促动器在轴向方向上可往复运动并与连接管02相互作用，以便在连接状态下使促动器能在垂直于轴向方向的侧向方向上至少有限的活动。

在本发明的优选实施方案中，连接管02弹性地偏向排气开口。

在本发明的另一个优选实施方案中，接触环01具有环绕排气开口并朝向加工室12的内部变窄的凹锥形接触面，而连接管02在远端处具有互补式凸锥形连接面，当连接器处于连接状态时，上述接触面和连接面处于密封接触。

在本发明的另一个优选实施方案中，促动器这样与连接管02相互作用，以便在分开状态下将连接管02固定在中心位置处。

在本发明的另一个优选实施方案中，促动器包括至少一个杆04，该杆04在轴向方向上延伸并显示一相对于轴向方向倾斜的止动表面，而连接管02对每个止动表面来说都包含与其平行的对应反向表面，以便在分开状态下每个止动表面都处于与对应的反向表面接触，因此把连接管02的侧向位置固定在中心位置处。

在本发明的另一个优选实施方案中，促动器包括至少两个杆04，且每个反向表面都是在其远侧处环绕相应的杆04贯穿的孔的锥形表面，因而止动表面是互补式锥形表面。

在本发明的另一个优选实施方案中，反向表面在每种情况下都是凹面且朝远端方向变宽。

在本发明的另一个优选实施方案中，每个孔都是穿过连接管02的向外延伸的环形夹持环05.1的钻孔05.2。

在本发明的另一个优选实施方案中，促动器包括安装在外壳的外部上的把手09。

按照本发明的第二方面，真空处理装置包括加工室12、包含上述加工室的真空室11、在真空室11外部的排气管13、和用于将加工室12与排气管道13连接的连接器，还包括将供应口15与加工室12连接的供应管道、安装在供应管道中可在闭锁供应管道的关闭状态和打开供应管道以使气体可以通过它的打开状态之间转换的供应阀、和控制供应阀的传感器，传感器包括传感器表面，该传感器表面连接到加工室12上以便暴露于该加工室12中的气体压力下，并如此成形以便当作用在上述传感器表面上的上述气体压力高于阈值时使供应阀保持处理它的关闭状态和在相反情况下使供应阀保持在其打开状态。

在本发明的优选实施方案中，供应阀包括沿着第一方向在连接开口处供应阀处于其关闭状态的闭锁位置和远离连接开口供应阀处于其打开状态的通过位置之间可往复运动的阀活塞22，阀活塞22弹性地偏向闭锁位置，而驱动装置包括在近似垂直于第一方向的第二方向上可往复运动且其前面包含传感器表面的传感器活塞18，传感器活塞18这样弹性地偏向上述前面以便如果上述压力高于阈值则通过作用在传感器表面上的压力使它保持处于抵抗弹性力的第一位置，而如果压力低于阈值则通过上述弹性力使它保持处于第二位置。传感器活塞18这样作用在阀活塞22上，以便如果传感器活塞18处在第一位置则阀活塞22处在闭锁位置，而如果传感器活塞18处在第二位置则阀活塞22处在通过位置。

在本发明的另一个优选实施方案中，传感器活塞18作用在阀活塞22的第一表面上，该阀活塞22的第一表面通过传感器活塞18沿着上述第一表面可滑动的第二表面相对于第一方向和相对于第二方向倾斜。

Claims (12)

1.真空处理装置，包括：加工室，包含上述加工室的真空室，在真空室外部的排气管道，具有外壳、导管、促动器的连接器，上述导管用于将被接触环环绕的加工室的排气开口与排气管道连接，该导管包括在轴向方向上延伸并包含用于将导管面向排气开口的远端用气密方式连接到接触环上的连接管的波纹管，而该波纹管在导管的相对的近端处固定到外壳上并同等地用气密方式连接到排气管道上，而上述促动器用于使导管在连接管接触接触环的连接状态和在波纹管收缩的情况下连接环是在距接触环一轴向距离处的分开状态之间转换，促动器在轴向方向上可往复运动并与连接管相互作用以便在连接状态下允许连接管在垂直于轴向方向的侧向方向上至少有限的活动。

2.按照权利要求1所述的真空处理装置，其特征在于，连接管弹性地偏向排气开口。

3.按照权利要求1或2所述的真空处理装置，其特征在于，接触环具有环绕排气开口并朝向加工室的内部变窄的凹锥形接触面，而连接管在远端处具有互补式凸锥形连接面，当连接器处于连接状态时接触面和连接面处于密封接触。

4.按照权利要求1-3其中之一所述的真空处理装置，其特征在于，促动器这样与连接管相互作用，以便在分开状态下将连接管固定在中心位置处。

5.按照权利要求4所述的真空处理装置，其特征在于，促动器包括至少一个在轴向方向上延伸并显示相对于轴向方向倾斜的止动表面的杆，而连接管对每个止动表面来说都包含与止动表面平行的对应反向表面以便在分开状态下每个止动表面都处于与对应的反向表面接触，因而把连接管的侧向位置固定在中心位置处。

6.按照权利要求5所述的真空处理装置，其特征在于，促动器包括至少两个杆且每个反向表面都是在杆的远侧处环绕相应的杆贯穿其延伸的孔的锥形表面，而止动表面是互补式锥形表面。

7.按照权利要求6所述的真空处理装置，其特征在于，反向表面在每种情况下都是凹面且朝远端方向变宽。

8.按照权利要求6或7所述的真空处理装置，其特征在于，每个孔都是穿过连接管的向外延伸的环形夹持环的钻孔。

9.按照权利要求1-8其中之一所述的真空处理装置，其特征在于，促动器包括安装在外壳的外部上的把手。

10.按照权利要求1-9其中之一所述的真空处理装置，其特征在于，它包括连接供应口和加工室的供应管道、安装在供应管道中在它闭锁供应管道的关闭状态和供应管道打开以使气体可以通过它的打开状态之间可转换的供应阀、和控制供应阀的传感器，传感器包括连接到加工室以便暴露于该加工室中气体压力下的传感器表面并如此成形以便当作用在上述传感器表面上的上述气体压力高于阈值时使供应阀保持处于它的关闭状态而在相反情况下使供应阀保持处于它的打开状态。

11.按照权利要求10所述的真空处理装置，其特征在于，供应阀包括沿着第一方向在使供应阀处在其关闭状态的连接开口处的闭锁位置和远离连接开口使供应阀处在其打开状态的通过位置之间可往复运动的阀活塞，该阀活塞弹性地偏向闭锁位置，而驱动装置包括在大体垂直于第一方向的第二方向上可往复运动且其前面包含传感器表面的传感器活塞，传感器活塞这样弹性地偏向上述前面以便如果上述压力高于阈值则通过作用在传感器表面上的压力使它保持处于抵抗弹性力的第一位置而如果压力低于阈值则通过上述弹性力使它保持处于第二位置，传感器活塞这样作用在阀活塞上以便如果传感器活塞处在第一位置中则阀活塞处在闭锁位置，而如果传感器活塞处在第二位置中则阀活塞处在通过位置。

12.按照权利要求11所述的真空处理装置，其特征在于，传感器活塞作用在阀活塞的第一表面上，该第一表面相对于第一方向且通过沿着第一表面可滑动的传感器活塞的第二表面相对于第二方向倾斜。

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