CN113294563A - 用于提供对称流体流的真空阀 - Google Patents

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M·内策
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Abstract

本发明涉及用于提供对称流体流的真空阀。真空阀用于调整体积流或质量流且用于气密中断流路，具有：第一阀座，其具有限定出第一开口轴线的第一阀开口(11a)和围绕第一阀开口(11a)的第一密封面(12a)；第一阀盘(13a)，其具有对应于第一密封面(12a)的第一接触面(14a)。所述阀还具有驱动单元，其如此设计和如此连接至第一阀盘(13a)，即，它至少可从打开位置移动到关闭位置并可回移。该真空调节阀(10)具有至少一个第二阀座，其具有限定出第二开口轴线的第二阀开口(11b)和围绕第二阀开口(11b)的第二密封面(12b)。另外，第二阀盘(13b)配设有对应于第二密封面(12b)的第二接触面(14b)。该真空调节阀的阀总开口由作为第一阀子开口的第一阀开口(11a)和作为第二阀子开口的第二阀开口(11b)构成。

Description

用于提供对称流体流的真空阀
技术领域
本发明涉及真空调节阀，其具有多个阀盘和相应多个阀子开口
Figure BDA0002946625650000011
背景技术
一般，用于调节体积流或质量流且用于基本气密关闭延伸经过在阀体内形成的开口的流路的真空阀的不同实施方式已由现有技术公开了并且尤其被用在集成电路加工、半导体加工或基材加工领域的真空室系统中，所述加工必须在保护气氛中尽量没有污染颗粒地发生。
这样的真空系统尤其包括至少一个设置用于容纳待加工或待制造的半导体元件或基材的可抽真空的真空室以及用于将真空室抽真空的至少一个真空泵，半导体元件或其它基材可以通过真空室所具有至少一个真空室开口进出该真空室。例如在用于半导体晶圆或液晶基材的加工设备中，高敏半导体元件或液晶元件依次经过多个处理真空室，位于处理真空室内的部件分别通过加工装置在处理真空室内被加工。不仅在处理真空室内的加工过程期间，也在室与室之间输送期间，高敏半导体元件或基材必须总是处于保护气氛中，尤其在空气排空环境中。
为此，一方面采用外围阀来启闭气体输入和排出，另一方面采用传送阀来启闭用于送入和送出元件的真空室传送开口。
半导体元件所经过的真空阀因为所述的应用领域和与之相关的尺寸设定而被称为真空传送阀，因为其多半为矩形的开口横截面而被称为矩形阀，并且因为其常见的工作方式而也被称为滑阀、矩形阀或传送滑阀。
而外围阀尤其被用来控制或调节在真空室和真空泵或另一真空室之间的气流。外围阀例如位于在处理真空室或传送室与真空泵、周围环境或另一个处理真空室之间的管系内。这种阀(也称为外围阀)的开口横截面一般小于真空传送阀中的开口横截面。因为外围阀根据应用领域不仅被用于全开和全关一个开口、也被用于通过连续移动开口横截面在全开位置和气密关闭位置之间控制或调节流通量，故它们也被称为调节阀。一种可能的用于控制或调整气流的外围阀是摆动阀。
在例如由US6,089,537(Olmsted)公开的典型摆动阀情况下，在第一步骤中，一般为圆形的阀盘经过一般也为圆形的开口从开放该开口的位置回转转动到覆盖该开口的中间位置。在如例如US6,416,037(Geiser)或US6,056,266(Blecha)所述的滑阀中，阀盘还有开口大多设计成矩形并且在第一步骤中从开放该开口的位置线性移动到覆盖该开口的中间位置。在该中间位置上，摆动阀的或滑阀的阀盘与围绕该开口的阀座间隔对置。在第二步骤中，阀盘与阀座之间的距离被缩小，从而阀盘和阀座被均匀地相互压紧并且该开口被基本气密封闭。第二运动最好基本上在垂直于阀座的方向上进行。该密封例如可以通过设置在阀盘的关闭侧的且被压到围绕该开口的阀座上的密封圈进行，或者通过在阀座上的密封圈进行，阀盘的关闭侧被压到其上。通过在第二步骤中进行的关闭过程，阀盘与阀座之间的密封圈几乎未经受将会损坏密封圈的剪切力，因为在第二步骤中的阀盘运动基本笔直垂直于阀座发生。
从现有技术例如US6,629,682B2(Duelli)中知道了不同的密封装置。适用于真空阀中的密封圈和密封的材料例如是氟化橡胶，也称为FKM，尤其是以商品名“Viton”所知的氟化弹性体，以及全氟橡胶，缩写为FFKM。
除了密封几乎只被垂直压紧而没有出现密封横向和纵向载荷的优点(避免颗粒)外，关闭件此时首先被横向移动经过开口但未出现密封与阀座的接触并且阀关闭件在接口内基本被垂直压到阀座上的的所述多级运动也提供如下可能，可以调整介质(如处理气体)流通经过阀开口。
因为上述阀尤其被用在高敏半导体元件的制造中，故如已经描述地，必须保持尽量少的尤其由阀作动和阀关闭件机械载荷所造成的颗粒生成和在阀空间内的游离颗粒的数量。颗粒生成主要是例如由金属与金属接触或磨损引起的摩擦的结果。
如上所述，真空调节阀被用于处理室内的规定加工环境的调设。所述调节在此一般依据提供关于室内压力的信息的压力信号和依据目标参数即理论压力进行，该理论压力应借助所述调节器来获得。于是，阀关闭件(阀盘)的调节在调节器范围内被如此改变，即，在规定期间内将获得该理论压力。
以上实施方式的共同点是，尤其在调节时出现由其中一个所述结构造成的调节曲线(关于时间单元的体积流)，此时一般有不利的曲线走向。特别是从几乎关闭的阀状态至全闭阀状态的短暂过渡表明明显不均匀的曲线走向，这是因为此时出现“突然闭合效果”。经过开口的流动此时被突然中断。在压力很小时的微调由此仅只能很困难地实现或是不可能实现的。
作为其它关键因素与半导体加工相关地提出一些加工步骤所需的处理气体的使用和运送。调节阀在此情况下一般也担负以下功能，提供、即借助可变的气体经阀排出来调节出规定的气体浓度。处理气体此时大多在处理室的与抽真空孔对置的一侧被输入。除了气体浓度和大气压力外，在此情况下，处理气体至少在待加工基材的区域内的尽量均匀分布也是有利的。因此，不仅在气体输入时也在抽真空时的气体尽量对称流过处理室可能对此有帮助。
US6,994,311B2公开了一种真空调节阀，其目的是在打开的阀位置中产生流过开口的对称流。阀盘居中悬挂在导向件(阀杆)上并且可以被轴向引导，从而经过改口的体积流可以依据阀盘与阀座之间的距离来调节。
但该解决方案的一个缺点还在于，为了提供阀盘的引导而必须存在机械连接入阀开口的中心。机械连接至少部分解决了流动对称性并且导致在连接件处的涡流。
发明内容
因此本发明基于以下任务，提供一种真空调节阀，其一方面提供阀开口和进而流过开口的流的精确调整或调节，另一方面提供流过阀开口的均匀流。
本发明的任务尤其是在比较短暂的阀关闭件调节时间内提供上述改善。
本发明涉及一种真空阀、尤其是真空调节阀的结构，其提供在流动特性均匀性方面改善的处理流体流通和流出处理体积。同时，用于从打开状态至关闭状态(或反之)的改变的调节时间可被显著改善，即被缩短。
所述优点和改善通过在一个真空阀内将在现有技术中知道的迄今唯一的阀开口分为多个阀子开口来提供。在这里，这些子开口以中心阀轴线为中心对称布置。每个阀子开口分别由一个阀座提供并且被密封面围绕。多个阀子开口的面积之和表明阀总开口面积。
总的阀开口横截面来自多个阀子开口的开口横截面之和，其中该开口横截面取决于阀子开口的各自打开状态，即由各自阀关闭件开放的流通面。
通过阀开口的划分和随之而来的也是多个阀关闭件(阀盘)的布置，可以提供如下结构，在此，在一个打开位置，即在提供最大流通量(体积流)时，阀关闭件不再或至少基本不再覆盖各自阀开口。换言之，阀盘可被如此调节移动，所述阀开口基本上、尤其完全被开放。阀关闭件能处于全开位置中或基本上完全从将真空调节阀的第一接口和第二接口相连的流道(流通道)移除。
通过从流道移出阀关闭件，可避免需要在流道内布置连接所述阀关闭件所需要的机械部件。在流通道内，没有任何活动件或机械件位于打开位置。在这里仅存在结构上固定的布置以限定阀座。但该固定结构可以有利地被设计成它也具有以中心轴线为中心的对称的形状和尺寸。通过这样的设计，可以在每个打开状态下提供流过阀的高度对称的流。
根据本发明的真空阀具有驱动单元，其包括至少一个驱动部件、尤其是其数量对应于阀关闭件数量的驱动部件。该驱动部件例如可被设计成电机。
因此，本发明涉及一种用于调节体积流或质量流且气密中断流路的真空调节阀。该真空调节阀具有第一阀座，其又具有限定出第一开口轴线的第一阀开口和围绕第一阀开口的第一密封面。另外，设有具有对应于第一密封面的第一接触面的第一阀盘。
该真空调节阀还具有驱动单元，其如此设计和连接至第一阀盘，使得所述阀盘至少可从打开位置移动到关闭位置和反向移动(如机动返回)，在打开位置中第一阀盘和第一阀座彼此相对不接触，在关闭位置中通过其间的密封件在第一密封面和第一接触面之间存在轴向密封接触且第一阀开口由此被气密封闭。
根据本发明，真空调节阀具有至少一个第二阀座，其具有限定出第二开口轴线的第二阀开口和围绕第二阀开口的第二密封面。另外，阀具有带有对应于第二密封面的第二接触面的第二阀盘。真空调节阀的阀总开口由此由作为第一阀子开口的第一阀开口和作为第二阀子开口的第二阀开口构成。
分别包括至少一个阀座和一个阀关闭件的至少两个组的提供允许以真空阀的中心为中心地对称布置，其中，可以至少基本避免阀开口被处于打开位置的阀关闭件的覆盖。为此，一方面可以提供流过阀的对称体积流，另一方面提供比较快速的作动(即因为阀关闭件具有较小的单独质量而阀关闭件快速移动)，此时可以实现很灵活的体积流调整，即也可以在短时间内从关闭位置(或反之)起获得较大的总开口横截面。
在一个实施方式中，真空调节阀包括具有限定第三开口轴线的第三阀开口和围绕第三阀开口的第三密封面的第三阀座和具有对应于第三密封面的第三接触面的第三阀盘。阀总开口于是还由作为第三阀子开口的第三阀开口构成。
通过布置由阀座和阀盘构成的第三组合或其它组合，可获得阀开口以阀中心轴线为中心的对称性，进而进一步改善(同心)流过阀的体积流的对称性。
该驱动单元尤其如此连接至第二阀盘尤其第三阀盘，即，所连接的阀盘可至少从各自打开位置移动到关闭位置以及回移，在打开位置中各自阀盘和各自阀座彼此相对无接触，在关闭位置中通过分别位于其间的密封件在各自密封面和各自接触面之间存在轴向密封接触，各自阀子开口由此被气密封闭。
在一个实施方式中，该真空调节阀可以具有连接机构，该连接机构如此提供第一阀盘与第二阀盘、尤其与第三阀盘的机械连接并且如此连接至该驱动单元，即，各自阀盘可借助驱动单元被共同移动。该连接机构例如可用轴、铰链(如万向节)、轴承和/或传动机构实现。
因此，可借助机械解决方案例如提供所有被连接的阀盘的同时调节移动。由此尤其可如此做到流体均匀对称流过阀，即，已经在阀子开口的初次打开时对所有开口提供一样的开口横截面，且流过所有开口的流在体积流或质量流方面是相同的并保持一样。
根据另一个实施方式，该驱动单元至少具有第一和第二驱动部件、尤其是第三驱动部件、尤其是各自电机。第一驱动部件被连接至第一阀盘，第二驱动部件被连接至第二阀盘，尤其是第三驱动部件被连接至第三阀盘。
不同于在先实施方式，在该变型中，每个所述阀盘可被个别控制和移动。这允许在流过阀的流动性能的调节方面的较高的灵活性。例如，由此可以补偿因存在于处理室内的加工装置而引起的体积流非对称性。这种补偿可以通过提供不同的开口横截面用于几个阀子开口来实现。
尤其是，在该室内的流动性能可被如此调节，即，例如因在该室内的基材加工装置(如夹头、支座、电极等)而引起的非对称流可被补偿。所述流将在使用常见的阀时相应不均匀地流过该处理室。通过借助本发明的阀的流出特性可调节性，流体的流出可以抵制流经该室的非对称流，因此最终导致流过该室的总体对称的流。流过阀的流动此时可相应非对称进行(未居中，即关于中心轴线是非对称)。例如可能在不同的(如对置的)阀侧存在不同的流速。
该真空调节阀可以尤其具有控制单元、尤其是调节单元，其中该驱动单元(及其驱动部件)可依据由控制单元提供的控制信号、尤其依据被调参数来控制。该驱动单元的每个驱动部件尤其可独立地借助(个别)控制信号来控制。
在一个实施方式中，真空调节阀可具有第一接口和第二接口，其中第一和第二阀座布置在流道内，该流道将第一接口和第二接口相连并限定出流路，尤其是其中第一和第二阀盘在打开位置中至少基本上、尤其完全位于流道外。
这两个接口尤其可设置用于将真空调节阀布置在处理室或真空室与真空泵之间。因此，因为有目的地调设或调整阀打开状态，故可通过在真空泵侧的负压的产生来调设或调整室内的理论压力或压力分布。即，这两个接口因此限定出一个流通道，其可以通过阀关闭件被完全或部分锁闭。
在一个实施方式中，第一和第二阀子开口、尤其是第三阀子开口可以以真空调节阀的中心轴线为中心对称布置，其中该中心轴线延伸经过阀中心，尤其是形成流道的中心轴线。该阀可以因其几何形状一方面限定出用于流体的流路，进而另一方面限定出用于流体的有限流道。该中心轴线尤其是处于该流道的中心并且根据流道延伸范围延伸。
至少其中一个所述阀盘可沿调节轴线被线性调节移动。阀关闭件也可全部设计成可线性调节移动。关闭件的接触面(密封面)可以在运动期间在每个时刻具有基本相同的距阀座的对应密封面的距离。由密封面限定的第一密封平面此时可以(总是)平行于由接触面限定的第二密封平面(接触平面)取向。该阀关闭件将相对于阀座平行运动。或者，该阀关闭件可设计成可转动安装。
在一个实施方式中，至少其中一个所述阀盘可被设计成可绕转动轴线转动安装的瓣阀关闭件。
所述驱动单元和至少其中一个所述阀盘尤其可以如此设计和可以如此合作、尤其如此连接，即，所述至少一个阀盘可被移动到微调位置，在微调位置中所述至少一个阀盘相对于所属的阀座按规定倾斜就位，使得第一密封平面和第二密封平面包夹出规定角度，在这里，所属的密封面限定第一密封平面，所属的接触面限定第二密封平面。该密封件在此可以完全贴靠所属的密封面或接触面并且仅部分贴靠各自其它的密封面或接触面。
因此在微调位置中，所述密封以对置密封面处于接触或压紧的面积部分小于在处于关闭位置时。
通过在阀座和阀关闭件之间的这种有目的的相对倾斜姿和根据所述倾斜可设定的阀开口打开范围，实现了有利的压力和流量调节。这样的调节一般例如可被用在使用处理气体和与之相关的理论压力设定要求时。通过可由此造成的介质持续层流经过开口，可以避免压力波动，并且可以更快速地获得理论压力。通过还存在的阀盘与阀座完全分离的可能性(打开位置)，流通口可以另一方面被选择为很大。
较大的打开角度在此意味着较大的流通口和进而单位时间内可以有较大的流通量。通过减小打开角度，所述流通量可被逐步和/或连续减小，直到存在阀座和阀盘的密封面或密封的完全接触和进而子开口因此处于全闭状态(关闭位置)。
利用本发明的阀，上述的流可以有利地、即在压力很低时在提供且维持基本对称的层流的情况下也被调整。
在一个实施方式中，所述驱动单元和至少其中一个所述阀盘可以如此设计和连接，即，在至少其中一个所述阀盘从打开位置移动到关闭位置或者从关闭位置移动到打开位置时，所述至少一个阀盘在到达关闭位置或打开位置之前处于该微调位置。这例如可通过相应控制或调整该驱动单元实现，例如通过盘相对于阀座的可控倾转。
关于阀座密封面的取向，根据一个实施方式，(阀座的)第一密封面可指向平行于开口轴线的方向且正交于开口轴线地延伸。
根据一个本发明实施方式，至少其中一个所述阀盘如此就位在微调位置中，即，由其接触面的延伸范围限定的第二密封面相对于开口轴线倾斜。
在一个实施方式中，第一密封平面和第二密封平面在打开位置和微调位置中包夹出规定角度α，且第一和第二密封平面在关闭位置中基本相互平行取向。因此在从微调位置运动到关闭位置时，该角度α的值总是逼近零且最终变为零。
显然，根据一个实施方式，不仅可以调节出一个单独的微调位置，也可以尤其连续调节出第二微调位置、几个微调位置或许多个微调位置。在此，分别由第一和第二密封平面包夹的角度αn分别是不同的并且第一和第二密封面借助密封件(密封)分别仅部分处于接触中。所述多个微调位置因此可以分别对应于阀盘相对于阀座的另一倾斜姿势。尤其是，每个倾斜位置可以在连续关闭运动期间被分配给各自一个微调位置。
尤其是，所规定的流动特性可以通过该真空调节阀、尤其是通过所述至少两个阀开口来共同地设定和/或调节，尤其在这里，关于真空调节阀的中心轴线非对称地调节出流动特性。在此，该中心轴线延伸经过阀中心，尤其是它形成流道的中心轴线。由此一来，可以获得因室内的非对称性而一开始非对称出现的流动特性的至少部分补偿。
该微调位置尤其能分别可控地被单独或连续调节，进而尤其提供经过阀开口的体积流或质量流的连续调节。在此，所述流尤其可以维持层流。这样的调整尤其通过步进电机或伺服电机或驱动单元提供，借此提供阀盘的转动。
根据一个实施方式，第一阀座和第二阀座可以布置在同一个平面内。或者，第一阀座和第二阀座如此彼此相对倾斜地布置，由第一密封面限定的平面和由第二密封面限定的平面包夹出一个规定角度。阀座例如可以如此取向，所限定的密封平面分别包含一个虚拟金字塔体的一个侧面。
在一个实施方式中，所述取向可以是这样的，分别通过阀座的各自阀开口限定的开口轴线与各自的阀子开口的中心相交并且与由各自密封面的延伸范围限定的各自密封平面正交地延伸，并与各自的开口轴线相交，尤其是在同一个交点处相交。同一个交点尤其是位于阀的中心轴线上。
根据一个实施方式，该驱动单元具有至少一个电机和至少一个由至少一个电机控制的地可沿纵轴线运动的导向部件、尤其是导杆，其中，该阀盘可以随该导向件相对于阀座运动。
纵轴线的位置尤其通过导向件的延伸范围限定，导向件例如被设计成或称为推杆或导杆，和/或通过由驱动单元提供的线性运动方向限定。
附图说明
以下，将结合如图示意性所示的具体实施例来单纯举例详细说明本发明的装置，在这里，也介绍本发明的其它优点，具体示出了：
图1a至图1b以横截面图示出处于关闭位置和打开位置的本发明真空调节阀的第一实施方式；
图2a至图2b以俯视图示出处于打开位置和关闭位置的本发明真空调节阀的第一实施方式；
图3示出本发明真空调节阀的第二实施方式；
图4a至图4b以横截面图示出处于打开位置和关闭位置的本发明真空调节阀的第三实施方式；
图5a至图5b以俯视图示出处于打开位置和关闭位置的本发明真空调节阀的第三实施方式；
图6以立体图示出本发明真空调节阀的第三实施方式；
图7示出被连接至处理室的本发明真空调节阀的另一实施方式；和
图8示出被连接至具有非对称室内部结构的处理室的本发明真空调节阀的另一实施方式。
具体实施方式
图1a示意性示出处于关闭位置的根据本发明的真空调节阀的一个实施方式的横截面。图2a以俯视图示出也处于关闭位置的真空调节阀10的实施方式。图1b和图2b示出相应处于打开位置的真空调节阀10的实施方式。
调节阀10具有三个阀子开口，其中，在横截面绘图中仅示出三个开口中的两个11a和11b。可从图2a和图2b中得知所有三个子开口的布置以及所属的阀盘和阀座。
以下针对第三阀子开口，有时代表性地也分别参照第一和第二阀盘、阀座及与之相连的部件。关于第三阀子开口的设计基本上类似于另外两个。
阀子开口11a至11c以阀10的中心轴线Z为中心对称布置。中心轴线Z由阀10的流中心限定。该流中心又对应于通过阀子开口针对流体所共同提供的流路或流道的几何形状中心。
真空调节阀10相应具有第一阀座、第二阀座和第三阀座。这三个阀座分别又具有一个阀子开口11a至11c，它们被各自的密封面12a至12c围绕。与阀座对应地设有第一阀盘13a、第二阀盘13b和第三阀盘13c。如此设计阀盘13a至13c，使得其接触面14a至14c(盘侧密封面)对应于该阀座的密封面12a至12c。所述接触面相应基本分别根据各自所属密封面具有相同的形状和空间延伸范围。
每个阀盘13a至13c在其接触面14a至14c处具备密封机构，尤其是例如呈O形环或硫化聚合物、尤其是氟化聚合物形式的密封。不言而喻的是，在图1b中可以看到在接触面14b上的这种密封。根据替代实施方式，该密封机构替代地或附加地设置在密封面12a至12c侧。
根据此实施方式，与阀盘数量对应地设置相应数量的驱动部件15a至15c，它们共同形成阀10的驱动单元。每个驱动部件15a至15c借助连杆被联接至一个阀盘13a至13c。
如此设计驱动部件15a至15c，提供阀盘13a至13c沿着各自由连杆延伸范围限定的轴线的线性可移动性。所述驱动机构例如被设计成线性电机或步进电机。阀盘13a至13c的或接触面14a至14c的取向在打开状态和关闭状态下都平行于所述阀座的或密封面12a至12c的取向。
在所示实施方式中，每个阀盘13a至13c配属有一个电机15a至15c。在一个替代实施方式(在此未示出)中可以仅设置一个电机，它借助连接单元被连接至所有的阀盘。该连接单元例如可以具有铰链、轴和/或传动机构等。阀的打开或关闭因此可以通过阀子开口的同时启闭来进行。
这三个阀座彼此相对倾斜布置。每个密封面12a至12c通过其形状和延伸范围限定出一个密封平面。
所述阀座尤其如此取向，即，各自的密封平面包含一个虚拟的尤其是有序的或笔直的具有多边形底面的金字塔体的不同侧面。换言之，具有多边形底面的虚拟金字塔的每个侧面位于其中一个所述密封平面中。在所示的实施方式中，该金字塔的底面是三角形的。
几个阀子开口11a至11c的这种布置提供如下优点，用于提供打开状态和关闭状态的机理不太复杂。借助驱动单元可被精确控制的盘13a至13c的线性移动除了开口11a至11c的启闭之外还允许每个单独阀子开口11a至11c之一以及由此导致的阀总开口的规定开口横截面的调节。
通过阀盘例如逐步接近所属阀座，可以逐步、尤其是连续缩小相关的阀子开口的开口横截面。
为此，真空调节阀10也提供通过阀开口有目的地调节流体流的可能性。因此，如果要在处理室内提供规定的内压，则可借助于是优选一方面与真空泵和另一方面与处理室相连的真空调节阀10调节出单位时间内所流出的规定流体量(质量或体积)。作为控制参数，在此情况下可考虑例如借助压力传感器被确定的室内压力。或者，开口横截面可以依据预定规则被可控调节和改变。
真空调节阀10还具有第一接口16和第二接口17。至少其中一个所述接口可以被设计成凸缘状。所述阀座设置在将第一接口16和第二接口17相连的流动空间的流路中。
要确定的是本发明并非仅涵盖三个以上的阀子开口、阀座和阀盘的实施方式，而是尤其也包含分别具有两个阀开口、阀座和阀盘的这种解决方案。
图3示出本发明的另一个实施方式。真空调节阀也具有三个阀座和三个对应的阀盘23a至23c，阀盘设置用于调节流过各自阀子开口21a至21c的流通量。
与第二接口相对的第一接口26提供阀20与尤其是管道、处理室或真空泵的可连接性。
每个阀盘23a至23c被机械连接至各自的驱动部件25a至25c且因此可以沿着各自的线性调节轴线被调节移动。流通的开启、中断和调整的工作原理因此类似于在先实施方式的工作原理。
每个阀盘23a至23c与其各自所属的驱动部件25a至25c形成一个阀组件。每个阀组件因此除了其它紧固和密封部件外还具有正好一个驱动部件和一个阀盘。在图3中示例性地参照了由阀关闭件23c和电机25c构成的阀组件28。类似的其它两个这样的组件由阀关闭件23a与电机25a的组合以及由阀关闭件23b与电机25b的组合构成。
如图3所示，如此设计真空调节阀20，即，阀组件以模块形式可更换。阀20的包括三个阀座的壳体29为此在周边具有凹口。每个凹口对应配属于其中一个阀座并且尤其是与该阀座对置布置。
所述凹口和阀组件28如此相互匹配地构成，即，组件28借助其紧固件可装入该凹口中且可与之联接。这种固定例如可以借助螺纹联接或夹紧进行。优选地，在围绕凹口的接触面与阀组件28的对应的压紧面之间设有密封。
因为模块式结构，故可进行有缺陷的或磨损的部件的比较简单的更换。例如，设于阀盘23a至23c侧的密封件随每次移入或移出关闭位置而经受材料载荷，因此必须定期替换或翻新。因为有利的模块式结构，可以针对所述维护作业而相比于常见的阀解决方案实现显著的时间节约。
图4a、图4b和图5a、图5b以横截面图和俯视图示出根据本发明的真空调节阀的第三实施方式。图4a和图5a示出了处于打开位置的阀，图4b和图5b示出了处于关闭位置的阀。
该实施方式又具有分别具有各自围绕的密封面32a至32c和各自阀子开口31a至31c的三个阀座。所述阀座或密封面32a至32c在此布置在同一个平面内。阀子开口31a至31c均具有相同的形状和尺寸，但被设计成相对于各自相邻的开口分别转动了120°。
真空调节阀30还具有带有接触面34a至34c的三个阀关闭件33a至33c(阀盘)，其密封件在关闭位置中与阀座的密封面32a至32c密封配合。
每个阀关闭件33a至33c可绕各自转动轴线转动地安装。此外，每个阀关闭件33a至33c被连接至各自的驱动部件35a至35c(电机)。借助电机35a至35c，阀盘33a至33c能可控地绕转动轴线转动。阀关闭件33a至33c因此起到阀瓣作用。在此情况下，由各自阀瓣的关闭侧限定的面和由各自密封面的延伸范围限定的密封平面包夹出一个可变的打开角度α，其中，一个阀子开口的各自开口横截面与各自打开角度α相关联。
每个电机35a至35c是个别可控的。另外，真空调节阀30具有控制单元或调节单元，其如此与电机合作且如此设计，所述电机可选择地能被个别控制或者阀瓣33a至33c的移动可通过相应控制来同步进行。对此，控制单元或调节单元具有相应的算法和功能性。因此，阀瓣33a至33c可以同时同步地运动，从而它们例如在移动到关闭位置时同时提供关闭位置。
阀关闭件33a至33c的可转动安装的优点是提供高度精确的微调功能。不同于线性阀盘运动，关闭件33a至33c的翻转尤其在压力很低情况下允许阀打开状态借助很小的打开状态变化步幅的很细微的调节，这种打开状态变化步幅因为在距转动轴线的距离递增的情况下阀瓣距阀座的距离递增而出现(在当前打开角度α>0情况下)。
借助所提出的解决方案通过设置多个阀盘和由此导致的每个阀盘有较小的杠杆力来避免在现有技术的阀中常见的在打开角度很小情况下可能突然闭合的问题。
真空调节阀30还具有第一接口36和第二接口37。至少其中一个所述接口能被设计成法兰。该阀座设置在将第一接口36和第二接口37相连的流动空间的流路中。
图6以立体图示出根据图4a、图4b和图5a、图5b的真空调节阀30。如此设计阀座，即，由此限定的阀子开口31a至31c限定出各自的开口轴线39a至39c，它们相互平行取向。开口轴线39a至39c与阀子开口31a至31c的各自中心相交并且与由密封面32a至32c限定的一个密封平面正交地延伸。
将阀总开口分散为多个子开口还提供如下优点，也要提供多个阀关闭件，进而可以单独减小每个单独关闭件的质量。因为待运动的质量较小，故由此可以实现短暂许多的移动时间，即，使阀关闭件从打开位置移动到关闭位置(或反之)所需要的时间可被缩短。
图7示出处理室40，其具有一个进气口41和设于处理室40内的待处理基材1。
根据另一个实施方式，在处理室40的与进气口41对置的一侧有与出气口相连的根据本发明的具有阀子开口51a和51b的真空调节阀50。每个阀开口由真空阀50的各自阀座提供。每个阀子开口51a、51b配属有一个阀关闭件53a、53b。阀50的这两个阀关闭件53a和53b被设计成分别可绕各自的转动轴线翻转。通过阀瓣53a和53b的移动，可以改变和调节打开角度和进而单位时间流通量。
依据箭头示出了流过处理室的流体流。伴随提供多个阀子开口51a和51b的真空调节阀50的特定设计提供流过阀50的流体的对称流动。另外，可以通过提供以中心阀轴线Z为中心对称构成的且由多个子开口构成的总开口也实现流体从处理室40对称(同心)流出。
基材1为了加工优选位于夹头上，夹头允许以静电保持基材1。工艺气体的流动也可以借助对称的阀开口以夹头为中心被同心(均匀)引导。
这种对称的均匀或同心的流动特性对于在真空或低压情况下的基材加工是很有利的，因为由此导致工艺气体同样均匀分散到基材。由此，例如沉积过程或刻蚀过程可以是很均匀的并以高的质量和可靠性执行。
图8示出处理室40的实施方式，其具有进气口41和设于处理室40内的用于待加工基材的加工装置45。
根据本发明的与出气口相连的且具有两个阀子开口51a、51b的真空调节阀50又位于处理室40的与进气口41相对的一侧。每个阀开口由真空阀50的各自阀座提供。每个阀子开口51a、51b配属有一个阀芯53a、53b。阀50的两个阀芯53a、53b被设计成分别可绕各自一个转动轴线翻转。通过调整该阀瓣53a和53b，可以针对每个所述阀子开口51a和51b个别改变和调节各自的打开角度和进而各自的单位时间流通量。
加工装置45非对称布置在处理室40内。加工装置45的这种布置对于准备好这种真空加工过程的执行是典型的。在此，加工装置45例如仅被固定到室40的一侧。加工装置45因此没有居中位于室40内并且仅通过所述安放或固定就已造成流体非对称流过室40。在此，加工装置45被流体有差别地环流。
这种非对称的流体流过室40可借助本发明的真空调节阀50被补偿。通过提供几个阀子开口51a、51b的不同的打开状态，可以补偿关于气体流相关的非对称性。为此，所述阀芯53a、53b被置于不同的倾斜姿态(打开角度)，由此分别提供不同的开口横截面。于是，流体不再居中经过阀流出，而是也在阀内关于中心轴线是非对称的。
因为不同的打开状态，可以通过室横截面的走向以不同强度调节流体流动。换言之，气体流动性能可以在所述室的不同区域内被调节成表现不同，例如可以在对置的室壁调节出不同的流速。
因为这种流过阀的流体流的可变调节，可以补偿由加工装置45造成的不均匀的不一样的流动特性，使得加工装置45的最终环流是对称的(均匀的)。
显然，所示的图仅示意性表示可能的实施例。根据本发明，各种不同做法也可以相互组合以及与用于在真空条件下调节处理体积内的体积流或压力的现有技术的方法和装置组合。

Claims (18)

1.一种真空调节阀(10,20,30,50)，所述真空调节阀用于调整体积流或质量流且用于以气密的方式中断流路，所述真空调节阀具有：
-第一阀座，所述第一阀座具有限定出第一开口轴线(39a)的第一阀开口(11a,21a,31a,51a)和围绕所述第一阀开口(11a,21a,31a,51a)的第一密封面(12a,32a)；
-第一阀盘(13a,23a,33a,53a)，所述第一阀盘(13a,23a,33a,53a)具有对应于所述第一密封面(12a,32a)的第一接触面(14a,34a)；
-驱动单元，所述驱动单元被设计成和被连接至所述第一阀盘(13a,23a,33a,53a)，使得所述第一阀盘能从打开位置移动到关闭位置并且能够回移，在所述打开位置中所述第一阀盘(13a,23a,33a,53a)和所述第一阀座彼此相互不接触，在所述关闭位置中通过位于其间的密封件而在所述第一密封面(12a,32a)和所述第一接触面(14a,34a)之间存在轴向密封接触并且所述第一阀开口(11a,21a,31a,51a)由此被气密封闭，其特征是，所述真空调节阀(10,20,30,50)至少具有：
-第二阀座，所述第二阀座具有限定出第二开口轴线(39b)的第二阀开口(11b,21b,31b,51b)和围绕所述第二阀开口(11b,21b,31b,51b)的第二密封面(12b,32b)；
-第二阀盘(13b,23b,33b,53b)，所述第二阀盘(13b,23b,33b,53b)具有对应于所述第二密封面(12b,32b)的第二接触面(14b,34b)，其中，所述真空调节阀的阀总开口至少通过作为第一阀子开口的所述第一阀开口(11a,21a,31a,51a)和作为第二阀子开口的所述第二阀开口(11b,21b,31b,51b)构成。
2.根据权利要求1所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，所述真空调节阀(10,20,30,50)具有：
-第三阀座，所述第三阀座具有限定第三开口轴线(39c)的第三阀开口(11c,21c,31c)和围绕所述第三阀开口(11c,21c,31c)的第三密封面(12c,32c)，和
-第三阀盘(13c,23c,33c)，所述第三阀盘具有与所述第三密封面(12c,32c)对应的第三接触面(14c,34c)，
其中，所述阀总开口还通过作为第三阀子开口的所述第三阀开口(11c,21c,31c)构成。
3.根据权利要求1或2所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，所述驱动单元被连接至所述第二阀盘(13b,23b,33b,53b)、尤其是连接至所述第三阀盘，从而使得所连接的阀盘至少能从各自打开位置移动到关闭位置且能回移，在所述打开位置中相应阀盘和相应阀座彼此相对不接触，在所述关闭位置中通过相应位于其间的密封件而在相应密封面与相应接触面之间存在轴向密封接触并且由此以气密的方式关闭相应的阀子开口。
4.根据前述权利要求中任一项所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，所述真空调节阀(10,20,30,50)具有连接机构，所述连接机构提供所述第一阀盘(13a,23a,33a,53a)与所述第二阀盘(13b,23b,33b,53b)并且尤其是与所述第三阀盘(13c,23c,33c)的机械连接并连接至所述驱动单元，使得相应阀盘能借助所述驱动单元被共同移动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，
-所述驱动单元具有至少一个第一驱动部件(15a,25a,35a)和第二驱动部件(15b,25b,35b)尤其是第三驱动部件、尤其是相应电机，并且
-所述第一驱动部件(15a,25a,35a)连接至所述第一阀盘(13a,23a,33a,53a)，所述第二驱动部件(15b,25b,35b)连接至所述第二阀盘(13b,23b,33b,53b)，尤其是所述第三驱动部件连接至所述第三阀盘。
6.根据前述权利要求中任一项所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，所述真空调节阀(10,20,30,50)具有控制单元且尤其是调整单元，并且所述驱动单元能依据由所述控制单元提供的控制信号、尤其依据调整参量被控制。
7.根据权利要求6或7所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，所述驱动单元的每个驱动部件能借助所述控制信号被个别控制。
8.根据前述权利要求中任一项所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，所述真空调节阀(10,20,30,50)具有第一接口(16,26,36)和第二接口(17,27,37)，其中，所述第一阀座和所述第二阀座布置在流道中，所述流道将所述第一接口(16,26,36)和所述第二接口(17,27,37)相连通，尤其是其中，所述第一阀盘和所述第二阀盘在所述打开位置中至少基本上、尤其完全位于所述流道外。
9.根据前述权利要求中任一项所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，至少其中一个所述阀盘被设计成以能绕转动轴线转动的方式安装的瓣阀关闭件。
10.根据权利要求9所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，所述驱动单元和至少其中一个所述阀盘如此设计和配合、尤其是如此连接，即，至少其中一个所述阀盘能被调节移动到微调位置，其中，
-至少其中一个所述阀盘相对于所属的阀座按规定倾斜就位，使得第一密封平面和第二密封平面包夹出规定角度α，其中，所属的密封面限定所述第一密封平面，并且所属的接触面限定所述第二密封平面，并且
-所述密封件完全贴靠所述所属的密封面或接触面并且仅部分贴靠相应的另一密封面或接触面。
11.根据权利要求9或10所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，所述驱动单元和至少其中一个所述阀盘被设计和连接成，使得在至少其中一个所述阀盘从所述打开位置移动到所述关闭位置或从所述关闭位置移动到所述打开位置时，所述至少一个阀盘在到达所述关闭位置之前或在到达所述打开位置之前处于所述微调位置。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，
-所述第一密封面(12a,32a)指向平行于所述开口轴线(39a)的方向并且垂直于所述开口轴线(39a)延伸，并且
-所述至少其中一个所述阀盘被定位在所述微调位置中，从而使得通过所述接触面的延长部所限定的第二密封平面相对于所述开口轴线(39a)是倾斜的，其中
-所述第一密封平面和所述第二密封平面在所述打开位置中和在所述微调位置中包夹出相应的规定角度α>0°，并且
-所述第一密封平面和所述第二密封平面在所述关闭位置中基本上平行取向。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，所述至少其中一个所述阀盘的第二微调位置、几个微调位置或多个微调位置是能够调节的，尤其是能够连续调节的，其中，
-由所述第一密封平面和所述第二密封平面分别包夹出的角度αn总是不同的，并且
-所述密封件分别完全贴靠所属的密封面或接触面并仅部分贴靠其它的密封面或接触面，
尤其是其中，能通过所述真空调节阀(10,20,30,50)、尤其通过所述至少两个阀开口在总体上调节和/或调整规定的流动性能，尤其是其中，所述流动性能能以关于所述真空调节阀(10,20,30,50)的中心轴线(Z)是非对称的方式被调节，其中，所述中心轴线(Z)延伸经过阀中心、尤其是形成所述流道的中心轴线。
14.根据权利要求13所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，各所述微调位置以可控的方式个别地或连续地被调节且因此能提供流过所述阀子开口的介质的体积流或质量流的尤其连续的控制。
15.根据前述权利要求中任一项所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，至少其中一个所述阀盘能沿着调节轴线被线性移动。
16.根据前述权利要求中任一项所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，所述第一阀子开口(11a,21a,31a,51a)和所述第二阀子开口(11b,21b,31b,51b)、尤其是所述第三阀子开口以所述真空调节阀(10,20,30,50)的所述中心轴线(Z)为中心对称布置，其中，所述中心轴线(Z)延伸经过阀中心，尤其是形成所述流道的中心轴线。
17.根据前述权利要求中任一项所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，
-所述第一阀座和所述第二阀座布置在同一平面内，或者
-所述第一阀座和所述第二阀座彼此相对倾斜布置，使得由所述第一密封面限定的平面和由所述第二密封面限定的平面包夹出规定角度β。
18.根据前述权利要求中任一项所述的真空调节阀(10,20,30,50)，其特征是，
-通过阀座的相应阀开口分别限定的开口轴线与相应阀开口的中心相交并且正交于由相应密封面的延伸部所限定的相应密封平面延伸，并且
-相应的开口轴线相交，尤其在一个共同交点处相交。
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