CN111350834A - 调节阀门装置 - Google Patents

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CN111350834A
CN111350834A CN201911017387.0A CN201911017387A CN111350834A CN 111350834 A CN111350834 A CN 111350834A CN 201911017387 A CN201911017387 A CN 201911017387A CN 111350834 A CN111350834 A CN 111350834A
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central opening
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金根浩
秋成云
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Xia Tai Xin Semiconductor Qing Dao Ltd
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Abstract

本发明提供一种调节阀结构及操作方法。所述调节阀结构包括：盖体机构，所述盖体机构包括：具有中央开口的阀门；多个叶片相对于所述中央开口的中心在一开启位置和一关闭位置之间可对称地移动；以及多个杆构件相应地连接所述多个叶片，所述多个杆构件中的每一者以垂直于所述阀门的切线方向设置；以及连接到所述盖体机构的控制器。

Description

调节阀门装置
技术领域
本公开总体上涉及调节阀装置，更具体地，涉及用于控制处理室中的排气流的均匀性的调节阀。
本申请要求2018年12月20日提交的美国临时专利申请No.62782369的优先权，该临时专利申请通过引用结合在此并且作为说明书的一部分。
背景技术
在半导体器件制造设备中，摆锤阀通常被设于装备有真空泵系统的制造设备的腔室中来控制气压状态。典型的摆动阀具有圆盘形状。当摆动阀的柄部被沿某个方向(例如，顺时针方向)旋转时，摆动阀可以如同月亮改变月相一般地被电动机以特定速度开启。藉此，处理室中的气体可以由真空泵系统通过摆动阀从处理腔室中排出。然而，因为摆动阀的开口区域的形状不是中心对称的，所以在摆动阀的操作期间可能在腔室中引起气流的紊流。紊流的产生量可能与摆动阀的操作速度呈比例关系。这种气体湍流可能导致制程上问题，例如处理室中部件角度的不对准，并且负面地影响处理制程均匀性，从而导致不期望的缺陷。此外，如果将打开摆动阀的速度放慢，则制程处理时间将会增加，从而影响制造效率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种调节阀结构及操作方法，以解决上述技术问题。
一种调节阀结构，其包括：盖体机构，所述盖体机构包括：具有中央开口的阀门；多个叶片相对于所述中央开口的中心在一开启位置和一关闭位置之间可对称地移动；以及多个杆构件相应地连接所述多个叶片，所述多个杆构件中的每一者以垂直于所述阀门的切线方向设置；以及连接到所述盖体机构的控制器。
一种操作装置的方法，所述方法包括：测量处理室中的压力；根据所量测的压力调整调节阀的盖体机构，其中所述盖体机构包括：阀门，其具有中央开口；多个叶片相对于所述中央开口的中心在一开启位置和一关闭位置之间可对称地移动；多个杆构件相应地连接到所述多个叶片，所述多个杆构件中的每一者以垂直于所述阀门的切线方向设置；以及控制器，用于控制所述盖体机构；以及当所述盖体机构呈开启状态时，通过排气系统排出处理室中的处理气体。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1示出了根据本公开的一些实施例的装置示意图。
图2示出了根据本公开的一些实施例的盖体机构的平面示意图。
图3示出了根据本公开的一些实施例的相邻叶片的横截面示意图。
图4A示出了根据本公开的一些实施例的盖体机构的横截面示意图。
图4B示出了根据本公开的一些实施例的盖体机构的另一横截面示意图。
图5A-5D示出了根据本公开的一些实施例的致动器。
图6示出了根据本公开的一些实施例的装置操作方法的流程图。
然而，要注意的是，随附图式仅说明本案之示范性实施态样并因此不被视为限制本案的范围，因为本案可承认其他等效实施态样。
主要组件符号说明
调节阀 1
处理室 2
排气系统 4
排气/循环管 3a、3b
盖体机构 10
控制器 20
阀门端口 11
中央开口 11-1
叶片 12
杆构件 13
如下具体实施方式将结合上述附图进步说明本发明。
具体实施方式
以下描述将参考附图以更全面地描述本发明。附图中所示为本公开的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本公开透彻和完整，并且将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。
本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”或“包括”和/或“包括”或“具有”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件，组件和/或其群组。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本公开内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。以下内容将结合附图对示例性实施例进行描述。须注意的是，参考附图中所描绘的组件不一定按比例显示；而相同或类似的组件将被赋予相同或相似的附图标记表示或类似的技术用语。
图1是根据本公开的一些实施例的装置的示意图。该装置可用于需要精确控制气体压力的半导体制造工艺中。图中示例性装置包括处理室2，排气系统4，排气/循环管3a和3b，以及调节阀1。当使用处理室2执行诸如等离子体蚀刻的半导体制造工艺时，排气系统4可以用于抽取处理室2内的处理气体。排气系统4可以通过排气管3a和3b连接到处理室2。调节阀1用于控制/调节处理室2中的压力。调节阀1可设置在排气管3a和3b之间。调节阀1包括盖体机构10和连接到所述盖体机构10的控制器20。
图2示出了根据本公开的一些实施例的盖体机构的平面示意图。盖体机构包括阀门端口11，多个叶片12，以及分别连接到上述多个叶片12的多个致动件(杆构件)13。阀门11具有中央开口11-1。上述叶片12可相对于所述中央开口11-1的中心在一开启位置和一关闭位置之间对称地移动。在关闭状态期间，多个叶片12组成了用于盖封所述阀门11的中央开口11-1的盖子，以在半导体制造过程期间保持在处理腔室内的真空状态。当需要从处理室释放压力时，多个叶片12可被驱使而朝向上述开启位置移动。由于在多个叶片12之间形成的开口(缝隙)始于上述阀门11的中心位置，因此通过所述阀门11的气流得以居中并均匀地流到处理室。为了从打开位置转换到关闭位置(或反之亦然)，多个叶片(叶片)12可以朝向或远离所述阀门11的外周边的方向移动。在一些实施例中，当所述盖体机构处于打开位置，多个叶片12将分布在距离所述阀门11的中心大致等距离处。并且，当所述盖体机构处于打开位置时，所述多个叶片12形成多个在所述阀门11的中心处相交的线段开口。在所述多个阀门叶片的开启过程中，前述多个叶片12可能仍会暴露于上述中央开口11-1中。在一些实施例中，所述多个叶片12的运动和同步是由多杆构件13控制。在本示例中，所述多个杆构件13中的每一者是以垂直于所述阀门11的切线方向布置。
图3示出了根据本公开的一些实施例的相邻叶片的横截面的区域放大视图。在一些实施例中，所述多个叶片(例如叶片12a和12b)的数量为至少四个。然而，具体实施时所应用的叶片数量，可以根据半导体制造工艺的要求而增加。多个叶片12a和12b中的每一者具有与彼此基本相同的形状和尺寸。在一些实施例中，多个叶片12a和12b中的每一个都具有楔形的平面轮廓，其长度大于上述阀门11的中央开口11-1的半径。为了强化多个叶片的闭合时保持真空的效能，所述叶片(如12a和12b)的侧壁具可具有纹理结构，其采用可以与相邻叶片侧壁的纹理达成互锁的设计。在一些实施例中，叶片12a和12b的侧壁包括凹槽X和突起Y。在示例性实施例中，相邻叶片12a和12b的凹槽X和突起Y可建立互锁连接。具体应用时，所述凹槽X和突起Y的数量可以不限于图3中所示的数量。此外，凹槽X和突起Y的结构形状也不限于图3中所示的形状。凹槽X和突起Y的互锁设计允许多个叶片12a和12b在相邻叶片12a和12b之间的区域中提高密封效果。因此，可以减少由于盖体机构中的闭合叶片之间的潜在泄漏引起的压力损失的问题。
图4A示出了根据本公开的一些实施例的盖体机构的横截面示意图。图4B示出了根据本公开的一些实施例的盖体机构的另一横截面。例如，图4A可以是沿着图2中的线AA'截取，而图4B可以是沿着线BB'截取。在一些实施例中，所示阀门11’还包括多个导引轨11-2'。上述多个导引轨11-2'可以是形成在阀门11'中的轨道，其配置用于配合前述多个杆构件13'。换句话说，所述多个杆构件13'分别被设置在所述阀门11'的多个导引轨11-2'中。导引轨11-2'可以在操作期间作为前述杆构件13'的引导件。在一些实施例中，多个导引轨11-2'可以是阀门11'上所形成的凹陷区域，其被设置为垂直于所述阀门11'的切线方向。在一些实施例中，所述导引轨11-2'不穿透所述阀门11'的内周(如图4A所示)。在一些实施例中，所述多个导引轨11-2'中的每一者具有凸缘11-3'，以形成用于多个杆构件13’的封闭轨道。在一些实施例中，上述叶片12'可通过紧固件14’相应地联接到所述杆构件13’。前述凸缘11-3'定义了一个足以与所述紧固件14'配合的开口，并允许紧固件14'沿着导引轨11-2'移动，但又小到足以使所述杆构件13'保持在于导引轨11-2'之中。以这种方式，杆构件13'可被导引轨11-2'锚定，同时可防止杆构件13'在盖体机构在打开和关闭期间无法对准的问题。在一些其他实施例中，导引轨11-2'确实穿透到阀门11'的内周边。以这种方式，紧固件14'的长度可以沿着叶片12'方向延伸，借以增加叶片在运动期间的稳定性。然而，杆构件13'的长度可以以与紧固件14'相同的方式沿着叶片12'延伸。
在一些实施例中，多个杆构件13中的每一个联接到一线性致动器。图5A-5D示出了根据本公开的一些实施例的致动器。线性致动器可以是包括液压致动器、气动致动器、电致动器、和机械致动器的诸多致动器类型中的一种。图5A示出了根据本公开的一些实施例的液压致动器的示例性实施例。所示液压致动器包含了使用液压动力以促使机械操作的气缸。气缸具有中空圆柱形管15-1a，活塞15-2a沿着该圆柱形管15-1a滑动。活塞15-2a物理性地连接到杆构件13a，以驱动所述杆构件13a沿着导引轨运动。在操作期间，将流体供给到中空圆柱形管15-1a中以推动活塞15-2a并使所述杆构件13a沿中空圆柱形管15-1a的长轴方向移动。弹簧15-3a可进一步被设置在中空圆柱形管15-1a和活塞15-2a之间，用于帮助杆构件13a回缩到其初始位置。图5B示出了根据本公开的一些实施例的气动致动器的示例性实施例。所示气动执行器包括使用压缩气体以驱动机械操作的气缸。上述气缸具有中空圆柱形管15-1b、与可沿着该圆柱形管15-1b滑动的活塞15-2b。活塞15-2b物理地连接到杆构件13b，以驱动杆构件13b沿着导引轨运动。在操作期间，气体被供给到所述中空圆柱形管15-1b中以推动活塞15-2b，使其沿着中空圆柱形管15-1b移动。弹簧15-3b还可被进一步设置在中空圆柱形管15-1b和活塞15-2b之间，用于帮助杆构件13a回缩到其初始位置。图5C示出了根据本公开的一些实施例的电致动器的示例性实施例。电致动器是将电能转换成机械能的机电装置。电致动器包括线圈15-4c、弹簧15-3c、和电枢15-5c。电枢15-5c物理性地连接到前述杆构件13c，以驱动杆构件13c沿着导引轨的长轴方向运动。线圈15-4c电耦合到外部供电电流。当电流流入线圈15-4c时，可形成磁场以驱动电枢15-5c的运动，并藉此驱使杆构件13c的运动。弹簧15-3c可进一步被设置在中空圆柱形管15-1c和衔铁15-2c之间，用于促使杆杆构件13a回缩到其初始位置。图5D示出了根据本公开的一些实施例的机械致动器的示例性实施例。所示机械致动器用于通过将一种运动形式(例如旋转运动)转换成另一种运动形式(例如线性运动)来执行驱动功能。所述机械致动器包括小齿轮15-6d和齿条13d-1，齿条13d-1被设置与小齿轮15-6d啮合。小齿轮15-6d可以是圆形齿轮，其根据前述杆构件13d的运动方向顺时针或逆时针旋转。齿条13d-1可以是线性齿轮，其可以是杆构件13d的一部分。
图6示出了根据本公开的一些实施例的操作装置的方法的流程图。所述操作装置的方法包括测量处理室(601)中的压力，根据所量测之压力(602)调节所述调节阀的盖机构(盖体机构)的开闭，以及当所述盖体机构呈开启状态时(603)，通过排气系统排出处理室中的处理气体。在一些实施例中，所述盖机构包括具有中央开口的阀门、多个叶片相对于所述中央开口的中心在一打开位置和一关闭之间可对称地移动、相应地连接上述多个叶片的多个杆构件，以及配置用以控制所述盖体机构的控制器。所述多个杆构件中的每一者系以垂直于所述阀门的切线方向设置。所述多个杆构件相应地联接到线性致动器，该线性致动器被配置用以控制上述多个杆构件的运动。线性致动器(linear actuator)可以是包括液压致动器，气动致动器，电致动器和机械致动器的诸多致动器类型中的一种。在一些实施例中，线性致动器可由控制器控制以在基本相同的时间执行相同的动作。在所述盖体机构打开时，多个叶片与阀门的中心距离相同，且多个叶片形成多个线段开口在上述阀门的中心处相交。透过这种设置，在打开位置期间由多个叶片形成的开口可以促使均匀的排气至处理室下游的排气管。所述多个叶片的侧壁可设有相对应的凹槽和突起结构。相邻叶片的凹槽和突起结构可构成彼此互锁，以在关闭位置期间进一步增加真空和压力维持的能力。在一些实施例中，所述多个杆构件可被相应地设置在阀门的多个导引轨中。多个导引轨道中的每一者可具有凸缘，以形成用于收容上述杆构件的封闭轨道。前述叶片可使用紧固件连接到相应杆构件。由凸缘形成的开口具有足够大的尺寸以允许紧固件沿着所述导引轨移动，但同时又足够小以将上述杆构件保持在导引轨的封闭空间内。在一些实施例中，多个叶片中的每一者具有基本相同的形状和尺寸。多个叶片中的每一者可以具有楔形的轮廓。
因此，本公开的一个方面提供了一种调节阀结构，其包括：盖体机构，所述盖体机构包括：具有中央开口的阀门；多个叶片相对于所述中央开口的中心在一开启位置和一关闭位置之间可对称地移动；以及多个杆构件相应地连接所述多个叶片，所述多个杆构件中的每一者以垂直于所述阀门的切线方向设置；以及连接到所述盖体机构的控制器。
在一些实施例中，所述阀门还包括多个导引轨，其中所述多个杆构件分别设置在所述阀门的所述多个导引轨中。
在一些实施例中，所述多个导引轨道中的每一者具有凸缘，其用于形成所述杆构件的封闭轨道。
在一些实施例中，所述多个杆构件中的每一者连接到一线性致动器。
在一些实施例中，所述线性致动器为选自包括液压致动器、气动致动器、电致动器、和机械致动器中之一种。
在一些实施例中，当所述盖体机构处于打开位置时，所述多个叶片设置在距所述阀门的中心相同的距离处，并且所述多个叶片形成多个在所述阀门的中心处相交的线段开口。
在一些实施例中，所述多个叶片的侧壁具有凹槽和突起结构，且所述凹槽结构配置用于和相邻叶片的突起结构彼此互锁。
在一些实施例中，所述多个叶片中的每一个具有楔形轮廓，且其具有大于所述阀门的中央开口的半径的长度。
在一些实施例中，所述叶片透过紧固件联接到所述杆构件。
在一些实施例中，所述多个叶片中的每一者具有与彼此实质相同的形状和尺寸。
本公开的另一个方面提供了一种操作装置的方法，所述方法包括：测量处理室中的压力；根据所量测的压力调整调节阀的盖体机构，其中所述盖体机构包括：阀门，其具有中央开口；多个叶片相对于所述中央开口的中心在一开启位置和一关闭位置之间可对称地移动；多个杆构件相应地连接到所述多个叶片，所述多个杆构件中的每一者以垂直于所述阀门的切线方向设置；以及控制器，用于控制所述盖体机构；以及当所述盖体机构呈开启状态时，通过排气系统排出处理室中的处理气体。
在一些实施例中，所述多个杆构件中的每一者连接到一线性致动器。
在一些实施例中，所述线性致动器为选自包括液压致动器、气动致动器、电致动器、和机械致动器中之一种。
在一些实施例中，所述线性致动器由所述控制器控制，以在基本相同的时间执行相同的动作。
在一些实施例中，当所述盖体机构处于开启位置时，所述多个叶片设置在距所述阀门的中心相同的距离处，并且所述多个叶片形成多个在所述阀门的中心处相交的线段开口。
在一些实施例中，所述多个叶片的侧壁具有凹槽和突起结构，且所述凹槽结构配置用于和相邻叶片的突起结构彼此互锁。
在一些实施例中，所述阀门还包括多个导引轨，其中所述多个杆构件分别对应地设置在所述阀门的所述多个导引轨中。
在一些实施例中，所述多个导引轨道中的每一者具有凸缘，其用于形成所述杆构件的封闭轨道。
在一些实施例中，所述叶片透过紧固件联接到所述杆构件。
在一些实施例中，所述多个叶片中的每一者具有与彼此实质相同的形状和尺寸。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种调节阀结构，其特征在于，包括：
盖体机构，其包括：
具有中央开口的阀门；
多个叶片相对于所述中央开口的中心在一开启位置和一关闭位置之间可对称地移动；以及
多个杆构件相应地连接所述多个叶片，所述多个杆构件中的每一者以垂直于所述阀门的切线方向设置；以及
连接到所述盖体机构的控制器。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，其中所述阀门还包括多个导引轨，其中所述多个杆构件分别设置在所述阀门的所述多个导引轨中。
3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，其中所述多个导引轨道中的每一者具有凸缘，其用于形成所述杆构件的封闭轨道。
4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，其中所述多个杆构件中的每一者连接到一线性致动器。
5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，其中所述线性致动器为选自包括液压致动器、气动致动器、电致动器、和机械致动器中之一种。
6.根据权利要求1所述的结构，其中当所述盖体机构处于打开位置时，所述多个叶片设置在距所述阀门的中心相同的距离处，并且所述多个叶片形成多个在所述阀门的中心处相交的线段开口。
7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，其中所述多个叶片的侧壁具有凹槽和突起结构，且所述凹槽结构配置用于和相邻叶片的突起结构彼此互锁。
8.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，其中所述多个叶片中的每一个具有楔形轮廓，且其具有大于所述阀门的中央开口的半径的长度。
9.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，其中所述叶片透过紧固件联接到所述杆构件。
10.一种操作装置的方法，其特征在于，包括：
测量处理室中的压力；
根据所量测的压力调整调节阀的盖体机构，其中所述盖体机构包括：
阀门，其具有中央开口；
多个叶片相对于所述中央开口的中心在一开启位置和一关闭位置之间可对称地移动；
多个杆构件相应地连接到所述多个叶片，所述多个杆构件中的每一者以垂直于所述阀门的切线方向设置；以及
控制器，用于控制所述盖体机构；以及
当所述盖体机构呈开启状态时，通过排气系统排出处理室中的处理气体。
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