CN112833208B - 一种真空阀门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空阀门，涉及半导体生产技术领域。该真空阀门用于控制两个腔室之间的开闭，包括壳体、门板、弹性连接件、传动件及驱动件。所述壳体相对的两个侧面对应设置有开口，两个所述开口分别连接两个所述腔室之中的一个；所述门板滑动设置于所述壳体内，用于打开或关闭所述开口；所述弹性连接件弹性连接两块所述门板；所述传动件一端伸入所述壳体，所述传动件能够改变所述弹性连接件沿所述第二方向的弹性伸缩量，从而控制所述门板贴紧或远离所述开口的边缘。该真空阀门不需要设置经常维护的机械连杆机构，提高了阀门使用寿命，且能满足所需密封精度，还进一步减小了设备体积，且对零件的加工精度不敏感。

Description

一种真空阀门

技术领域

本发明涉及真空装置技术领域，尤其涉及一种真空阀门。

背景技术

在半导体和液晶显示领域中，许多处理工艺(例如干刻蚀工艺、灰化工艺、薄膜沉积工艺等)都需要在高洁净度、高真空度下进行，因此相应制造需采用真空设备装置。现有的真空设备一般包括用以执行不同工序的多个腔室,在生产过程中，不同工序的腔室之间需要保持相对的独立性，以保证各工序的生产环境达到标准。

真空阀门主要用于真空设备中腔室与腔室之间的连接。具体地,通过操控真空阀门的开、关状态可以实现两个真空腔室之间的连通和隔离，在阀门处于关闭状态时，两个腔室的气压不会相互影响，保证了各个腔室之间的相互隔离可独立运行；在阀门处于打开状态时，此时腔室之间相互连通，可进行制品传递等工作。阀门是半导体设备各腔室连接必不可少的密封设备，即保证了制品在不同腔室中操作的便利性，又保证了各真空腔室的真空度和相对独立的控制需求。现有的真空阀门，连杆之间的尺寸精度严重密制约阀门的密封效果，因而对零件的加工要求较高，且零件组装及更换保养复杂。

针对上述问题，需要开发一种真空阀门，以解决维护更换复杂且对零件的加工精度要求较高导致成本升高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种真空阀门，不需要设置经常维护的机械连杆机构，提高了阀门使用寿命，且能满足所需密封精度，还进一步减小了设备体积，同时避免了连杆之间的摩擦导致的颗粒，提高了腔室中的洁净度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种真空阀门，用于控制两个腔室之间的开闭，包括：

具有空腔的壳体，所述壳体相对的两个侧面对应设置有开口，两个所述开口分别连接两个所述腔室之中的一个；

两块门板，所述门板设置于所述壳体的空腔内，所述门板与所述开口一一对应，每个所述门板用于打开或关闭相应的所述开口，至少一块所述门板上设置密封圈安装槽，且所述密封圈安装槽配置于所述门板朝向所述开口的侧面上；

弹性连接件，所述弹性连接件位于所述两块门板中间，并与两块所述门板固定连接，所述弹性连接件可以沿第二方向弹性伸缩；

传动件，所述传动件与所述弹性连接件紧密贴合，所述传动件可以支撑所述弹性连接件，还可以沿第一方向或第一方向的反方向相对于所述弹性连接件做相对运动，同时改变所述弹性连接件沿所述第二方向的弹性伸缩量，从而控制所述门板贴紧或远离所述开口的边缘，所述第一方向垂直于所述第二方向；

驱动件，所述驱动件的输出轴与所述传动件固定连接，并相互配合以控制所述门板打开或关闭相应的所述开口，其中，所述驱动件的输出轴可以沿第一方向或第一方向的反方向移动，从而带动所述传动件和所述门板一同沿所述第一方向或第一方向的反方向运动。

优选地，所述弹性连接件包括若干相互分离的弹性片，其中一部分所述弹性片构成第一弹性片组，另一部分所述弹性片构成第二弹性片组，所述第一弹性片组用于连接其中一块所述门板，所述第二弹性片组用于连接另一块所述门板；

所述第一弹性片组和所述第二弹性片组沿第二方向伸缩并分别夹持在所述传动件相对的两侧；

所述驱动件驱动所述传动件沿第一方向并贴合于所述第一弹性片组和所述第二弹性片组运动，以改变所述第一弹性片组和所述第二弹性片组沿第二方向的伸缩量。

优选地，所述弹性连接件包括三片依次相互分离的弹性片，其中第一片和第三片所述弹性片构成所述第一弹性片组，第二片所述弹性片构成所述第二弹性片组。

优选地，所述弹性连接件还包括顶部的抵接面，阀门关闭时，所述驱动件驱动所述传动件以带动所述门板沿所述第一方向移动至相应所述开口处，所述顶部抵接面触及所述壳体空腔的顶壁，以约束所述门板于所述第一方向的位置。

优选地，所述传动件的自由端开具若干个通孔，若干个所述通孔沿所述第一方向排列，所述通孔内设置有驱动球；

所述驱动件驱动所述传动件沿第一方向运动过程中，所述驱动球滚动接触所述门板。

优选地，所述门板靠近所述弹性连接件的一侧设置有若干个限位槽，所述若干个限位槽沿所述第一方向排列，所述限位槽内设置有至少两个导向球，所述导向球的至少一部分突出于所述限位槽的开口面，可与所述驱动球形成双球面滚动接触。

优选地，所述传动件靠近两个所述门板的相对两侧设置有若干个凹槽，所述若干个凹槽沿所述第一方向排列，所述凹槽与所述通孔、所述限位槽一一对应设置，当所述驱动球与所述导向球双球面滚动接触时，所述凹槽用以容纳所述导向球突出于所述限位槽开口面的部分。

优选地，所述若干个通孔、所述若干个限位槽以及所述若干个凹槽均沿所述第一方向呈多列排布。

优选地，还包括若干个所述传动件，若干个所述传动件沿门板的长度方向排布设置。

优选地，所述驱动球与所述导向球双球面滚动接触时，所述驱动球和所述导向球的球心连线与所述传动件移动的第一方向的夹角为θ，且θ大于45°。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种真空阀门。该装置中，门板能够在壳体中移动，当需要打开真空阀门使其连接的两个腔室连通时，只需要利用驱动件驱动门板远离开口，即可使开口打开，便于两个腔室之间物品的传递。当需要对两个腔室进行密封隔离时，利用驱动件将门板驱动到开口处，并通过传动件改变弹性连接件沿第二方向的弹性伸缩量，使门板抵紧在相应开口的边缘上，即可实现关闭开口，使两个腔室的气压不会相互影响，保证生产的顺利进行，同时解决了现有阀门因连杆之间的摩擦容易产生过多的颗粒，影响腔室中的洁净度的问题。

附图说明

图1是本发明提供的壳体的结构示意图；

图2是本发明提供的门板、传动件及气缸的结构示意图；

图3是本发明提供的弹性连接件的结构示意图；

图4是本发明提供的弹性连接件及门板的结构示意图；

图5是本发明提供的壳体的正视图；

图6是本发明图5中A-A处的剖视图；

图7是本发明图6中B处的局部放大图；

图8是本发明提供的门板的结构示意图；

图9是本发明提供的门板的正视图；

图10是本发明提供的传动件的结构示意图；

图11是本发明提供的传动件的正视图；

图12是本发明图11中C-C处的剖视图。

图中：

X、第一方向；Y、第二方向；

1、壳体；2、门板；3、传动件；4、弹性连接件；5、驱动件；6、密封套；

11、开口；21、限位槽；22、导向球；23、密封圈安装槽；31、通孔；32、驱动球；33、凹槽；41、第一弹性片组；42、第二弹性片组；43、抵接面；51、输出轴。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种真空阀门。该真空阀门用于控制两个腔室之间的连通和隔离，如图1和图2所示，包括具有空腔的壳体1、两块门板2、传动件3、弹性连接件4及驱动件5。壳体1相对的两个侧面对应设置有开口11，两个开口11分别连接两个腔室之中的一个。门板2设置于壳体1的空腔内，门板2与开口11一一对应，每个门板2用于打开或关闭相应的开口11，至少一块门板2上设置密封圈安装槽23，且密封圈安装槽23配置于门板2朝向开口11的侧面上。弹性连接件4位于两块门板2中间，并与两块门板2固定连接，弹性连接件4可以沿第二方向弹性伸缩。传动件3与弹性连接件4紧密贴合，传动件3可以支撑弹性连接件4，还可以沿第一方向或第一方向的反方向相对于弹性连接件4做相对运动，同时改变弹性连接件4沿第二方向的弹性伸缩量，从而控制门板2贴紧或远离开口11的边缘，第一方向垂直于第二方向。驱动件5的输出轴51与传动件3固定连接，并相互配合以控制门板2打开或关闭相应的开口11，其中，驱动件5可以沿第一方向或第一方向的反方向移动，从而带动传动件3和门板2一同沿第一方向或第一方向的反方向运动。

在本实施例中，弹性连接件4的两端与两块门板2固定连接，且可以沿第二方向弹性伸缩，弹性连接件4对两块门板2的施力保证了两块门板2一直在第二方向上受到朝着传动件3的弹力，保证了传动件3及两块门板2在弹性连接件4的作用下紧密贴合。传动件3能够支撑弹性连接件4，并在驱动件5的驱动下使弹性连接件4带动两块门板2沿第一方向移动到相应开口11的位置，然后驱使弹性连接件4沿第二方向延伸，使两块门板2贴紧开口11边缘以实现密封，当驱动件5带动传动件3沿第一方向反方向移动时，弹性连接件4的延伸量缩小，两块门板2在弹性连接件4的弹力作用下相互靠近，远离并打开开口11。

该真空阀门的门板2打开相应开口11时，两个腔室连通，两个腔室之间可通过开口11传递制品。当腔室内需要开始工作时，门板2被传动件3驱动滑到开口11处并抵紧开口11边缘，即可实现密封效果，使两个腔室内的气压不会相互影响，保证了合适的生产环境。至少一块门板2的密封圈安装槽23内设置有密封圈，保证了设置密封圈的门板2与开口11边缘的密封性，若要进一步提高该真空阀门对两个腔室的密封性，两块门板2的密封圈安装槽23内均需要设置密封圈。

弹性连接件4包括若干相互分离的弹性片，其中一部分弹性片构成第一弹性片组41，另一部分弹性片构成第二弹性片组42，第一弹性片组41用于连接其中一块门板2，第二弹性片组42用于连接另一块门板2。第一弹性片组41和第二弹性片组42沿第二方向伸缩并分别夹持在传动件3相对的两侧。驱动件5驱动传动件3沿第一方向并贴合于第一弹性片组41和第二弹性片组42运动，以改变第一弹性片组41和第二弹性片组42沿第二方向的伸缩量。

如图3和图4所示，弹性连接件4包括三片依次相互分离的弹性片，其中第一片和第三片弹性片构成第一弹性片组41，第二片弹性片构成第二弹性片组42。

弹性连接件4通过三片依次相互分离的弹性片分别与两块门板2连接，弹性片紧密贴合于传动件3的两侧，由此驱动件5驱动传动件3沿第一方向或沿第一方向的反方向运动时使得两块门板2能够沿第二方向伸缩，便于两块门板2在传动件3的驱动下贴紧或远离相应开口11，且在第二方向上两块门板2与相应开口11的边缘的抵接力相等，保证了受力的平衡性。

优选地，弹性连接件4还包括顶部的抵接面43，阀门关闭时，驱动件5驱动传动件3以带动门板2沿第一方向移动至相应开口11处，顶部抵接面43触及壳体1空腔的顶壁，以约束门板2于第一方向的位置。

当弹性连接件4在传动件3的带动下带动两块门板2运动到相应开口11处时，顶部的抵接面43触及壳体1空腔的顶壁，使得门板2在第一方向上不再运动，而是在传动件3的驱动下沿第二方向运动以抵紧开口11的边缘，保证了门板2与开口11位置对应的准确性及密封性。

进一步地，门板2靠近传动件3的一侧设置有凸块，传动件3上设置有斜面，凸块能够在斜面上滑动，当传动件3沿第一方向运动将弹性连接件4带动门板2驱动到开口11处时，弹性连接件4抵接壳体1内壁而无法继续沿第一方向运动，此时传动件3继续沿第一方向运动，斜面驱动滑块使门板2沿第二方向运动，使门板2与开口11的边缘抵紧，实现密封。凸块与斜面的配合能够使驱动件5驱动门板2沿两个方向运动，还可通过更改斜面的角度实现门板2压紧力的调节，适用于多种气压下的密封，且此结构不要求苛刻的加工精度，可靠性和可维护性好。

但是凸块与斜面属于滑动摩擦，在工作过程中会产生较多的碎屑及颗粒，会对腔室及真空阀门的工作造成不利影响，严重的还可能会影响半导体的合格率，造成重大损失。为解决这个问题，如图5-图12所示，传动件3的自由端开具若干个通孔31，若干个通孔31沿第一方向排列，通孔31内设置有驱动球32。驱动件5驱动传动件3沿第一方向运动过程中，驱动球32滚动接触门板2。

在传动件3沿第一方向运动的过程中，驱动球32与门板2滚动接触，既能够在运动的时门板2的稳定性，又使传动件3与门板2之间的相对运动为滚动摩擦，降低了磨损。

为了进一步降低摩擦造成的磨损，如图8和图9所示，门板2靠近弹性连接件4的一侧设置有若干个限位槽21，若干个限位槽21沿第一方向排列，限位槽21内设置有至少两个导向球22，导向球22的至少一部分突出于限位槽21的开口11面，可与驱动球32形成双球面滚动接触。

当阀门关闭时，驱动件5是与驱动件5的输出轴51连接的，当输出轴51向上运动时，驱动件5也沿着相同方向运动，由于弹性连接件4的作用，紧密贴合的驱动球32、导向球22及门板2都会随着一起运动，当弹性连接件4与壳体1空腔顶壁接触后，由于弹性连接件4还能继续在第二方向变形，传动件3能够继续向上运动，同时驱动球32与导向球22发生相对运动，使得弹性连接件4的两端沿第二方向运动，将两块门板2撑开，当门板2贴合壳体1空腔侧壁后，整个运动停止。

当阀门打开时，传动件3随着驱动件5的输出轴51沿第一方向的反方向回退，驱动球32也沿着第一方向的反方向运动，并使得弹性连接件4的延伸量缩小，此时在弹性连接件4的作用下，门板2朝着传动件3运动，而后门板2、驱动球32及导向球22会随着传动件3一起沿第一方向的反方向运动，当气缸输出轴51回退至初始位置时，整个运动停止。

优选地，如图10和图11所示，传动件3靠近两个门板2的相对两侧设置有若干个凹槽33，若干个凹槽33沿第一方向排列，凹槽33与通孔31、限位槽21一一对应设置，当驱动球32与导向球22双球面滚动接触时，凹槽33用以容纳导向球22突出于限位槽21开口11面的部分。

当阀门关闭时，导向球22凸出限位槽21开口11面的部分能够进入凹槽33，也即凹槽33进而可以约束导向球22的运动，使得驱动球32与导向球22可以相对稳定地接触避免跑偏，因而凹槽33具有导向作用，并能保证驱动件5沿第一方向的驱动力通过驱动球32对导向球22的推压稳定传递至门板2，使得门板2紧紧压在壳体1的空腔侧壁上，此时导向球22和驱动球32的球心连线与驱动件5运动的第一方向的夹角为θ，如图12所示，而驱动球32对导向球22的推压力在沿第二方向的分力也即对门板2的压紧力为驱动件5驱动力的tanθ倍。当θ大于45°时，tanθ值大于1，也即两个门板2受到的压紧力得以放大，且随着θ的增大而增大，从而可根据驱动件5的驱动力与密封的挤压力之间的关系对θ进行限定，满足所有阀门尺寸的需求。

优选地，为了使门板2在各部位受力更加均匀，若干通孔31、若干个限位槽21以及凹槽33均沿第一方向呈多列排布。以使门板2与相应开口11边缘周圈受力大小相同，密封性更加均匀。

其中，该真空阀门还包括若干个传动件3，若干个传动件3沿门板2的长度方向排布设置。通过设置多个传动件3，能够将驱动件5的驱动力均匀地传递到每一组驱动球32和导向球22处，防止局部受力较大，导致驱动球32和导向球22磨损严重，影响使用寿命。

优选地，弹性连接件4由铍铜制成。铍铜是以铍作为主要合金组元的一种无锡青铜，铍铜具有很高的硬度极限和弹性极限，能够保证在受力较大时正常工作，且可利用高弹性保证两个门板2之间部件的紧密接合，在工作过程中不会有间隙存在。

优选地，限位槽21、凹槽33及通孔31的内壁均涂有特氟龙涂层，以降低球体与限位槽21、凹槽33及通孔31的内壁之间的摩擦力，减少磨损产生的碎屑及颗粒，降低发尘率。

可选地，驱动件5为气缸，气缸的输出轴51与驱动件5传动连接。利用气缸来驱动传动件3运动，结构简单，便于操作。为防止灰尘从驱动件5与壳体1之间的缝隙进入，该真空阀门还包括密封套6，密封套6套设于驱动件5外部，密封套6一端与驱动件5相连，另一端与壳体1相连，密封套6能够随着驱动件5的伸缩而伸缩。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种真空阀门，用于控制两个腔室之间的开闭，其特征在于，包括：

具有空腔的壳体(1)，所述壳体(1)相对的两个侧面对应设置有开口(11)，两个所述开口(11)分别连接两个所述腔室之中的一个；

两块门板(2)，所述门板(2)设置于所述壳体(1)的空腔内，所述门板(2)与所述开口(11)一一对应，每个所述门板(2)用于打开或关闭相应的所述开口(11)，至少一块所述门板(2)上设置密封圈安装槽(23)，且所述密封圈安装槽(23)配置于所述门板(2)朝向所述开口(11)的侧面上；

弹性连接件(4)，所述弹性连接件(4)位于两块所述 门板(2)中间，并与两块所述门板(2)固定连接，所述弹性连接件(4)可以沿第二方向弹性伸缩；

传动件(3)，所述传动件(3)与所述弹性连接件(4)紧密贴合，所述传动件(3)可以支撑所述弹性连接件(4)，还可以沿第一方向或第一方向的反方向相对于所述弹性连接件(4)做相对运动，同时改变所述弹性连接件(4)沿所述第二方向的弹性伸缩量，从而控制所述门板(2)贴紧或远离所述开口(11)的边缘，所述第一方向垂直于所述第二方向；

驱动件(5)，所述驱动件(5)的输出轴(51)与所述传动件(3)固定连接，并相互配合以控制所述门板(2)打开或关闭相应的所述开口(11)，其中，所述驱动件(5)的输出轴(51)可以沿第一方向或第一方向的反方向移动，从而带动所述传动件(3)和所述门板(2)一同沿所述第一方向或第一方向的反方向运动；

所述传动件(3)的自由端开具若干个通孔(31)，若干个所述通孔(31)沿所述第一方向排列，所述通孔(31)内设置有驱动球(32)；

所述驱动件(5)驱动所述传动件(3)沿第一方向运动过程中，所述驱动球(32)滚动接触所述门板(2)；

所述门板(2)靠近所述弹性连接件(4)的一侧设置有若干个限位槽(21)，若干个所述限位槽(21)沿所述第一方向排列，所述限位槽(21)内设置有至少两个导向球(22)，所述导向球(22)的至少一部分突出于所述限位槽(21)的开口面，可与所述驱动球(32)形成双球面滚动接触。

2.根据权利要求1所述的真空阀门，其特征在于，所述弹性连接件(4)包括若干相互分离的弹性片，其中一部分所述弹性片构成第一弹性片组(41)，另一部分所述弹性片构成第二弹性片组(42)，所述第一弹性片组(41)用于连接其中一块所述门板(2)，所述第二弹性片组(42)用于连接另一块所述门板(2)；

所述第一弹性片组(41)和所述第二弹性片组(42)沿第二方向伸缩并分别夹持在所述传动件(3)相对的两侧；

所述驱动件(5)驱动所述传动件(3)沿第一方向并贴合于所述第一弹性片组(41)和所述第二弹性片组(42)运动，以改变所述第一弹性片组(41)和所述第二弹性片组(42)沿第二方向的伸缩量。

3.根据权利要求2所述的真空阀门，其特征在于，所述弹性连接件(4)包括三片依次相互分离的弹性片，其中第一片和第三片所述弹性片构成所述第一弹性片组(41)，第二片所述弹性片构成所述第二弹性片组(42)。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的真空阀门，其特征在于，所述弹性连接件(4)还包括顶部的抵接面(43)，阀门关闭时，所述驱动件(5)驱动所述传动件(3)以带动所述门板(2)沿所述第一方向移动至相应所述开口(11)处，所述顶部抵接面(43)触及所述壳体(1)空腔的顶壁，以约束所述门板(2)于所述第一方向的位置。

5.根据权利要求1所述的真空阀门，其特征在于，所述传动件(3)靠近两个所述门板(2)的相对两侧设置有若干个凹槽(33)，若干个所述 凹槽(33)沿所述第一方向排列，所述凹槽(33)与所述通孔(31)、所述限位槽(21)一一对应设置，当所述驱动球(32)与所述导向球(22)双球面滚动接触时，所述凹槽(33)用以容纳所述导向球(22)突出于所述限位槽(21)开口面的部分。

6.根据权利要求5所述的真空阀门，其特征在于，若干个所述 通孔(31)、若干个所述限位槽(21)以及若干个所述 凹槽(33)均沿所述第一方向呈多列排布。

7.根据权利要求6所述的真空阀门，其特征在于，还包括若干个所述传动件(3)，若干个所述传动件(3)沿门板(2)的长度方向排布设置。

8.根据权利要求5所述的真空阀门，其特征在于，所述驱动球(32)与所述导向球(22)双球面滚动接触时，所述驱动球(32)和所述导向球(22)的球心连线与所述传动件(3)移动的第一方向的夹角为θ，且θ大于45°。

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