CN103307290A - 双向闸阀和具有双向闸阀的衬底加工系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种双向闸阀和具有双向闸阀的衬底加工系统。双向闸阀包括：阀室，其具有与第一室联接的第一入口、与第二室联接的第二入口以及可打开且可关闭阀室盖；移动模块，具有用于密封第一入口的第一密封板、用于密封第二入口的第二密封板以及第一和第二密封板安装到其上的移动模块主体；推-拉模块，具有推-拉模块主体、第一操作主体和第二操作主体；第一驱动装置；第二驱动装置；以及第三驱动装置，其用于使推-拉模块在操作位置和备用位置之间移动，其中，当推-拉模块被第三驱动装置移动至操作位置时，第一操作主体由第一驱动装置操作或第二操作主体由第二驱动装置操作以便选择性地密封第一入口和第二入口之一。

Description

双向闸阀和具有双向闸阀的衬底加工系统

技术领域

本发明涉及一种用于真空加工设备的闸阀，并且更具体地涉及一种用于加工半导体衬底的衬底加工设备的闸阀和一种具有该闸阀的衬底加工系统。

背景技术

通常，半导体衬底通过若干个真空加工过程步骤制造。在具有低于预定空气压力的真空状态的加工室中执行各种类型的真空加工过程，诸如沉积、蚀刻和灰化。产率是半导体制造过程中的非常重要的要素。为了提高半导体制造过程中的产率，使用具有各种结构的衬底加工系统。例如，衬底加工系统包括：直插式衬底加工系统，其中多个加工室连续布置；以及枚叶式衬底加工系统，其中多个加工室径向布置。

图1是示出传统枚叶式衬底加工系统例子的图。

参考图1，枚叶式衬底加工系统70包括第一传输室75，其具有多边形横截面结构。多个加工室76、77、78、79和80以及一个加载互锁真空室（loadlock chamber）74被径向布置，以便与第一传输室75联接。每个闸阀92、93、94、95和96被布置在多个加工室76、77、78、79和80中的每一个和第一传输室75之间。类似地，闸阀91被布置在第一传输室75和加载互锁真空室74之间。第二传输室73与加载互锁真空室74的另一表面联接，并且闸阀90布置在加载互锁真空室74和第二传输室73之间。配备有多个盒状体72的EFEM（装备前端模块）71被布置在第二传输室73前面。

在真空状态下运行的传输机器人（未示出）安装在第一传输室75中，并且在大气压状态下运行的传输机器人（未示出）安装在第二传输室73中。加载互锁真空室74在执行与第二传输室73的衬底交换操作的同时保持大气压力状态，并且其在执行与第一传输室75的衬底交换操作的同时保持真空状态。第一传输室75保持真空状态并且执行与连接至第一传输室75的周边的多个室74、76、77、78、79和80的衬底交换操作。

该枚叶式衬底加工系统70具有的结构能够通过同时加工待经过径向布置在第一传输室75的周边中的多个加工室76、77、78、79和80加工的多个衬底来提高产率。然而，当多个加工室76、77、78、79和80中的一个损坏时，就存在如下缺点，即为了修复受损室，应替换受损室，或者应完全停止衬底加工系统70。

同时，总的来说，通过上述闸阀来锁定在室之间设置的衬底入口。闸阀使用密封构件，诸如O形环。密封构件相当于消耗构件，并且在特定时段期间使用密封构件后将其更换。然而，当需要更换密封构件时，应停止衬底处理系统的运行，从而这也导致产率下降。在直插式衬底加工系统中，也存在上述相同问题。

如上所述，在其中两个室被通过闸阀彼此联接的情况下，当为了维护一个室必需停止衬底加工系统的全部运行，或者为了维护闸阀必需停止衬底加工系统的全部运行时，发生导致产率下降的主要问题。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种双向闸阀和具有双向闸阀的衬底加工系统，其中在不停止衬底加工系统的全部运行的同时，能够维护安装至衬底加工系统的室以及维护闸阀。

问题的解决方案

为了实现上述目的，根据本发明的优选实施例的一方面提供了一种双向闸阀，其包括：阀室，其具有与联接第一室联接的第一入口、与联接第二室联接的第二入口以及可打开和且可关闭的室盖；移动模块，其具有用于密封第一入口的第一密封板、用于密封第二入口的第二密封板以及第一和第二密封板安装到其上的移动模块主体；以及，推-拉模块，其具有推-拉模块主体、第一操作主体以及第二操作主体，所述推-拉模块主体与联接移动模块主体联接以便移动模块主体能够线性移动，第一操作主体用于在第一入口方向上移动该移动模块以便第一密封板密封第一入口，第二操作主体用于在第二入口方向上移动该移动模块以便第二密封板密封第二入口；第一驱动装置，其用于驱动第一操作主体；第二驱动装置，其用于驱动第二操作主体；以及第三驱动装置，其用于在操作位置和备用位置之间移动推-拉模块，其中，当推-拉模块被第三驱动装置移动至操作位置时，第一操作主体由第一驱动装置操作或者第二操作主体由第二驱动装置操作，以便选择性地密封第一入口和第二入口中的一个。

优选地，根据实施例，第一操作主体包括与推-拉模块主体可旋转联接的旋转轴以及具有被连接至第一驱动装置的移动轴的推动杆，并且当第一驱动装置移动该移动轴时，推动杆在旋转轴上旋转的同时，在第一入口方向上推动和移动该移动模块，以便第一密封板密封第一入口。

根据实施例，第一驱动装置包括与第一操作主体联接的第一轴和用于驱动第一轴的第一阀缸，第二驱动装置包括与第二操作主体联接的第二轴和用于驱动第二轴的第二阀缸，并且第三驱动装置包括与推-拉模块联接的第三轴和用于驱动第三轴的第三阀缸。

根据实施例，第一至第三阀缸相当于液压驱动缸、气动驱动缸和螺线管驱动缸中的一个。

根据实施例，双向闸阀还包括用于将第一至第三驱动装置真空密封在阀室内的波纹管。

根据实施例，推-拉模块包括弹性构件，所述弹性构件用于在移动模块主体由第一操作主体或第二操作主体操作之后，使移动模块主体返回至原始位置。

根据实施例，双向闸阀还包括在推-拉模块和移动模块之间设置的一个或多个辊子。

根据本发明的优选实施例的另一方面提供一种衬底加工系统，其包括：第一室；第二室；阀室，其具有与第一室联接的第一入口、与第二室联接的第二入口以及可打开且可关闭的室盖；移动模块，其具有用于密封第一入口的第一密封板、用于密封第二入口的第二密封板以及第一和第二密封板安装到其上的移动模块主体；以及推-拉模块，其具有推-拉模块主体、第一操作主体以及第二操作主体，所述推-拉模块主体与移动模块主体联接以便移动模块主体能够线性移动，第一操作主体用于在第一入口方向上移动该移动模块以便第一密封板密封第一入口，第二操作主体用于在第二入口方向上移动该移动模块以便第二密封板密封第二入口；第一驱动装置，其用于驱动第一操作主体；第二驱动装置，其用于驱动第二操作主体；以及第三驱动装置，其用于在操作位置和备用位置之间移动推-拉模块，其中，当推-拉模块被第三驱动装置移动至操作位置时，第一操作主体由第一驱动装置操作或者第二操作主体由第二驱动装置操作，以便选择性地密封第一入口和第二入口中的一个。

根据实施例，第一室相当于传输室，其具有用于传输待加工的衬底的传输设备，并且第二室相当于加工室，其用于真空加工待加工的衬底。

根据实施例，传输室为大气压力室和真空室中的一个。

根据实施例，第一室和第二室是用于真空加工待加工衬底的加工室。

根据实施例，第一室相当于传输室，其具有用于传输待加工衬底的传输设备，并且第二室相当于加载互锁真空室，其用于交换待加工的衬底。

本发明的有利效果

根据本发明，当被连接至系统两侧的第一室和第二室之一为了维护而停止时，双向闸阀和具有双向闸阀的衬底加工系统能够选择性地密封被连接至正常运行的室的入口，以便能够通过仅停止需要维护的室而不停止正常运行的室而执行维护。此外，当需要更换密封板的O形环时，本发明能够选择性地密封两个入口中的一个入口，这能够在不停止设备的全部运行的情况下实施O形环更换。因此，根据本发明的双向闸阀能够提高设备的维护效率和设备的总体开工率，并且因此提高系统的产率。

附图说明

结合附图，通过下文详细说明将更明白本发明的上述和其他方面、特征和优点，其中：

图1示出传统枚叶式衬底加工系统的例子；

图2是根据本发明示例性实施例的双向闸阀的透视图；

图3是示出其中图2的双向闸阀安装在两个室之间的例子的横截面图；

图4和5是描述双向闸阀的操作方法的图；

图6是示出安装在阀室内的移动模块和推-拉模块的透视图；

图7是示出沿图6的线A-A截取的横截面图；

图8和9是示出沿图7的线B-B和C-C截取的横截面图；

图10是描述更换第一或第二密封板的方法的图；并且

图11是示出使用用于双向闸阀的波纹管的例子的图。

附图标记列表

具体实施方式

下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施例。在下文中，虽然可能在不同的附图中示出，但是相同的元件将由相同的附图标记指定。此外，在本发明的下文说明中，当其可能使本发明的主旨相当不清晰时，就将省略本文所含的已知功能和构造的详细说明。

图2是根据本发明的示例性实施例的双向闸阀的透视图。

参考图2，根据本发明的示例性实施例的双向闸阀10包括阀室20。阀室20包括：阀室壳22，其具有第一入口23和第二入口24；以及阀室盖21，其被可打开且可关闭地安装至阀室壳22的上部。阀室盖21与阀室壳22联接，并且密封构件诸如O形环（未示出）布置在阀室壳22和阀室盖21之间，以便能够密封阀室壳22。驱动构件诸如提供用于双向闸阀10的运行的驱动功率的阀缸模块30被连接至阀室壳22的下部。阀缸模块30包括多根轴和阀缸模块主体31，阀缸模块主体31配备有用于驱动轴的阀缸。阀缸主体31与阀室壳22联接，并且密封构件诸如O形环（未示出）布置在阀缸模块30和阀室壳22之间，以便能够密封阀室壳22。

图3示出其中图2的双向闸阀安装在两个室之间的例子的横截面图，并且图4和5示出双向闸阀的操作方法的描述图。

参考图3，阀室20安装在两个室60和62之间，以在空间上连接或阻断两个室60和62。阀室20的第一入口被连接至第一室60的入口61，并且阀室20的第二入口24被连接至第二室62的入口63。推-拉模块40和移动模块50安装在阀室20内。用于密封第一入口23的第一密封板52和用于密封第二入口24的第二密封板54安装在移动模块50中。移动模块50被竖直地安装至推-拉模块40，以便移动模块50能够线性移动。推-拉模块40与阀缸模块30联接。

图6是示出安装在阀室内的移动模块和推-拉模块的透视图，并且图7示出沿图6的线A-A截取的横截面图。此外，图8和9示出沿图7的线B-B和C-C截取的横截面图。

参考图6-9，移动模块50与推-拉模块40联接，以便移动模块50能够在推-拉模块40的上部中竖直地线性移动。移动模块50包括移动模块主体51，其配备有第一和第二密封板52和54。第一密封板52被安装至移动模块主体51的面对第一入口23的一个表面，并且第二密封板54被安装至移动模块主体51的面对第二入口24的另一个表面。移动模块50操作以通过推-拉模块40选择性地密封第一入口23和第二入口24。

推-拉模块40安装在阀缸模块30上，并且包括推-拉模块主体41，移动模块主体51与推-拉模块主体41联接，以便移动模块主体51能够线性且竖直地移动。推-拉模块主体41包括一对第一操作主体43和44以及另一对第二操作主体45和46。第一操作主体43和44在第一入口的方向上移动该移动模块50，以密封第一入口23。第二操作主体45和46在第二入口的方向上移动该移动模块50，以密封第二入口24。

阀缸模块30包括阀缸模块主体31，其配备有：多个轴32a、33a、34a、35a和36a，其作为提供用于移动模块50和推-拉模块40的操作的驱动功率的驱动装置；以及多个阀缸32b、33b、34b、35b和36b，其平行于所述轴布置，用于驱动该轴（图7中所示）。位于中央的轴32a和阀缸32b被连接至推-拉模块主体41，并且相当于用于在备用位置（SL）和操作位置（AL）之间提升和降落推-拉模块50的第一驱动装置32。位于阀缸主体31内的内侧中的一对阀缸33b和34b以及一对轴33a和34a被连接至一对操作主体43和44，并且相当于一对第二驱动装置33和34。位于阀缸主体31内的外侧中的一对阀缸35b和36b以及一对轴35a和36a被连接至一对第二操作主体45和46，并且相当于使得第二密封板54具有推-拉运动的第三驱动装置35和36。

阀缸模块30包括整体构造成一个阀缸模块主体31的多个阀缸32b、33b、34b、35b和36b，但是阀缸能够单独地构造阀缸模块主体31。可由液压驱动方法或气动驱动方法实施多个阀缸32b、33b、34b、35b和36b。作为替换方式，驱动方法可变为螺线管驱动方法。在实施例中，第一至第三驱动装置由轴和阀缸实施，但是它们可被变为各种其他机械/电动方法。

当第一至第三驱动装置32、33、34、35、36通过阀缸结构实施时，O形环用于密封阀缸，但是如图11中所示，波纹管37能够用于密封处理。作为替换方式，O形环和波纹管两者能够用于密封处理。

如上所述，推-拉模块40位于阀室20内的下端的备用位置（SL）中，以便双向闸阀10允许第一和第二入口23和24处于打开状态。为了密封第一和第二入口23和24，推-拉模块40被提升至操作位置（AL）。通过经多个阀缸32b、33b、34b、35b和36b的同时运动的多个轴32a、33a、34a、35a和36a的同时提升来执行推-拉模块40至操作位置（AL）的提升。也就是说，位于阀缸模块主体31的中央的阀缸32b、位于其内侧的一对阀缸33b和34b以及位于其外侧的一对阀缸35b和36b被同时操作，并且然后推-拉模块40被提升至操作位置。当完成推-拉模块40至操作位置（AL）的提升时，移动模块50就在第一入口23的方向上或在第二入口24的方向上移动，以选择性地密封第一入口23或第二入口24。

当移动模块50密封第一进口23时，就无提升运动地固定位于中央的阀缸32b和位于外侧的阀缸35b和36b，并且仅位于内侧的阀缸33b和34b上升稍微更多。然后，如图8中所示，第一操作主体43执行移动模块50在第一入口23的方向上的推动运动。移动模块50通过第一操作主体43的推动运动在第一入口的方向上向前移动，并且然后密封第一入口23。

更特别地，参考图8，第一操作主体43包括与推-拉模块主体41可旋转地联接的旋转轴43b和具有被连接至轴33a的移动轴43c的推动杆43a。当阀缸从操作位置（AL）提升时，就通过被连接至轴33a的移动轴43c在推动杆43a中产生向上推动力。此时，通过向上推动力，推动杆43a向前移动，同时在旋转轴43b上旋转。然后，移动模块50大致在第一入口的方向上向前移动，并且第一密封板52密封第一入口23。通过上述密封操作的反向过程来实施打开第一入口23的过程。

当移动模块50密封第二入口24时，就无提升运动地固定位于中央的阀缸32b和位于内侧的阀缸33b和33b，并且仅位于外侧的阀缸35b和36b上升稍微更多。然后，如图9中所示，第二操作主体46执行移动模块50在第二入口24的方向上的推动运动。移动模块50通过第二操作主体46的推动运动在第二入口的方向上向前移动，并且然后密封第二入口24。

更具体地，参考图9，第二操作主体46包括与推-拉模块主体41可旋转地联接的旋转轴46b和具有被连接至轴36a的移动轴46c的推动杆46a。当阀缸从操作位置（AL）提升时，就通过被连接至轴36a的移动轴46c在推动杆46a中产生向上推动力。此时，通过向上推动力，推动杆46a向前移动，同时在旋转轴46b上旋转。然后，移动模块50大致在第二入口的方向上向前移动，并且第二密封板54密封第二入口24。通过上述密封操作的反向过程来实施打开第二入口24的过程。

重新参考图6和7，为了降低当移动模块50移动时与推-拉模块40的摩擦和使得能够柔性运动，在移动模块50和推-拉模块40之间形成一个或多个辊子42和47。例如，两个辊子42和47可旋转地安装在推-拉模块主体41的两侧中。因此，移动模块主体51被布置在推-拉模块主体41上，以具有预定缺口。

在推-拉模块40的中央设置容纳部分65，在容纳部分65的上部中具有开口，并且在推-拉模块40的中央下部中设置被插入容纳部分65中的联接部分66。联接部分66与线性移动轴58和59联接，并且因此，移动模块主体51随着线性移动轴58和59移动。在容纳部分65中设置多个弹性构件56和57，诸如卷簧。弹性构件56和57使得移动模块主体51能够通过第一操作主体43和44或第二操作主体45和46操作，并且然后使得移动模块主体51能够恢复至原始位置。

图10是描述更换第一或第二密封板的方法的图。

参考图10，如上所述，根据本发明的双向闸阀10能够选择性地密封第一或第二入口23或24中的一个。因此，通过在第一入口23密封的状态下打开阀室盖21来更换第二密封板24，通过在第二入口24密封的状态下打开阀室盖21来更换第一密封板23。

总的来说，用于闸阀的密封板的O形环相当于应周期性更换的消耗品。因此，应周期性停止装备的整体运行，以更换用于密封板的O形环。然而，根据本发明的双向闸阀10能够不终止装备的整体运行地更换用于第一或第二密封板52或54的O形环53和55。例如，当安装在第一密封板52中的O形环需要更换时，第二密封板54被操作以密封第二入口24（参见图5），阀室盖21打开，第一密封板52分离，然后能够更换O形环53。当然，在该情况下，仅部分停止被连接至第一入口23的室60。因此，如上所述，本发明不会高度影响装备的总产率，因为可基于以下事实实施O形环更换过程，即在更换O形环53或55的处理中，具有双向闸阀10的总体装备不停止，而是仅部分停止需要更换的室。

根据本发明的双向闸阀10可能有益地在需要维护装备中所包括的室的情况下使用。例如，当为了维护第一室60而终止运行时，第二密封板54被操作以密封第二入口24（参见图5），并且然后仅执行对第一室60的维护。作为替换方式，当为了维护第二室62而终止运行时，第一密封板52被操作以密封第二入口23（参见图4），并且然后仅执行对第二室62的维护。如上所述，当被连接至双向闸阀10的两侧的第一和第二室60和62其中之一为了维护而停止时，另一室能够持续运行。双向闸阀10被布置在第一和第二室60和62之间。

根据本发明的上述双向闸阀10能够有用地在各种衬底加工系统中使用，诸如枚叶式衬底加工系统或直插式衬底加工系统。例如，双向闸阀可在真空传输室和用于真空加工的多个加工室之间构造。作为替换方式，其可能在大气压力的传输室和用于真空加工的处理室之间构造。作为替换方式，其可能在真空传输室和加载互锁真空室之间构造。如上所述，根据本发明的双向闸阀10可用于各种衬底加工装备。此时，当衬底加工系统中所包括的许多室中存在需要部分维护的室时，就可以下列方式实施维护，即整体衬底加工系统不停止，而是仅部分停止需要维护的室。

虽然已为了例证性目的描述了根据本发明的双向闸阀和具有双向闸阀的衬底加工系统的实施例，但是本领域技术人员应明白，不偏离所附权利要求公开的本发明的范围和精神，可能有各种变型、添加和替换。因此，本发明中所公开的实施例用于例证本发明的技术思想的范围，并且本发明的范围不受实施例的限制。本发明的范围应以下列方式基于附加权利要求理解，即权利要求等效范围内所含的所有技术性思想都属于本发明。

Claims (12)

1.一种双向闸阀，包括：

阀室，其具有与第一室联接的第一入口、与第二室联接的第二入口以及可打开且可关闭的室盖；

移动模块，其具有用于密封所述第一入口的第一密封板、用于密封所述第二入口的第二密封板以及所述第一和第二密封板安装到其上的移动模块主体；

推-拉模块，其具有推-拉模块主体、第一操作主体以及第二操作主体，所述推-拉模块主体与所述移动模块主体联接以便所述移动模块主体能够线性移动，所述第一操作主体用于在第一入口方向上移动所述移动模块以便所述第一密封板密封所述第一入口，所述第二操作主体用于在第二入口方向上移动所述移动模块以便所述第二密封板密封第二入口；

第一驱动装置，其用于驱动所述第一操作主体；

第二驱动装置，其用于驱动所述第二操作主体；以及

第三驱动装置，其用于在操作位置和备用位置之间移动所述推-拉模块，

其中，当所述推-拉模块被所述第三驱动装置移动至所述操作位置时，所述第一操作主体由所述第一驱动装置操作或者所述第二操作主体由所述第二驱动装置操作，以便选择性地密封所述第一入口和第二入口中的一个入口。

2.根据权利要求1所述的双向闸阀，其中，所述第一操作主体包括与所述推-拉模块主体可旋转地联接的旋转轴以及具有被连接至所述第一驱动装置的移动轴的推动杆，并且当所述第一驱动装置移动所述移动轴时，所述推动杆在绕所述旋转轴上旋转的同时在所述第一入口方向上推动和移动所述移动模块，以便所述第一密封板密封所述第一入口。

3.根据权利要求1所述的双向闸阀，其中，所述第一驱动装置包括与所述第一操作主体联接的第一轴和用于驱动所述第一轴的第一阀缸，所述第二驱动装置包括与所述第二操作主体联接的第二轴和用于驱动所述第二轴的第二阀缸，并且所述第三驱动装置包括与所述推-拉模块联接的第三轴和用于驱动所述第三轴的第三阀缸。

4.根据权利要求3所述的双向闸阀，其中，所述第一至第三阀缸相当于液压驱动缸、气动驱动缸和螺线管驱动缸中的一个。

5.根据权利要求1所述的双向闸阀，还包括用于将所述第一至第三驱动装置真空密封在所述阀室内的波纹管。

6.根据权利要求1所述的双向闸阀，其中，所述推-拉模块包括弹性构件，所述弹性构件用于在所述移动模块主体由所述第一操作主体或所述第二操作主体操作之后，使所述移动模块主体返回至原始位置。

7.根据权利要求1所述的双向闸阀，还包括在所述推-拉模块和所述移动模块之间设置的一个或多个辊子。

8.一种衬底加工系统，包括：

第一室；

第二室；

阀室，其具有与所述第一室联接的第一入口、与所述第二室联接的第二入口以及可打开且可关闭的室盖；

移动模块，其具有用于密封所述第一入口的第一密封板、用于密封所述第二入口的第二密封板以及所述第一和第二密封板安装到其上的移动模块主体；

推-拉模块，其具有推-拉模块主体、第一操作主体以及第二操作主体，所述推-拉模块主体与所述移动模块主体联接以便所述移动模块主体能够线性移动，所述第一操作主体用于在第一入口方向上移动所述移动模块以便所述第一密封板密封所述第一入口，所述第二操作主体用于在第二入口方向上移动所述移动模块以便所述第二密封板密封所述第二入口；

第一驱动装置，其用于驱动所述第一操作主体；

第二驱动装置，其用于驱动所述第二操作主体；以及

第三驱动装置，其用于在操作位置和备用位置之间移动所述推-拉模块，

其中，当所述推-拉模块被所述第三驱动装置移动至所述操作位置时，所述第一操作主体由所述第一驱动装置操作或者所述第二操作主体由所述第二驱动装置操作，以便选择性地密封所述第一入口和第二入口中的一个入口。

9.根据权利要求8所述的衬底加工系统，其中，所述第一室相当于具有用于传输待加工衬底的传输设备的传输室，并且所述第二室相当于用于真空加工待加工衬底的加工室。

10.根据权利要求9所述的衬底加工系统，其中，所述传输室相当于大气压力室和真空室中的一个。

11.权利要求8所述的衬底加工系统，其中，所述第一室和第二室是用于真空加工待加工衬底的加工室。

12.权利要求8所述的衬底加工系统，其中，所述第一室相当于具有用于传输待加工衬底的传输设备的传输室，并且所述第二室相当于用于交换待加工衬底的加载互锁真空室。

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