CN1504665A

CN1504665A - 覆盖式的闸门阀组

Info

Publication number: CN1504665A
Application number: CNA021548676A
Authority: CN
Inventors: 吴维岳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-06-16

Abstract

一种闸门阀组，包括有一阀门座与一阀门，该阀门座包括有一通道开口与一接触区域环绕于该通道开口的周围，而该阀门包括有一凹槽环设于该阀门的周边区域上，与一密封体设置于该凹槽内。其中该阀门以覆盖的方式来关闭该通道开口，且该密封体的上侧表面与该接触区域紧密接合，以避免该阀门与该阀门座摩擦而产生颗粒。

Description

覆盖式的闸门阀组

技术领域

本发明涉及一种覆盖式闸门阀组(gate valve assembly)，特别是涉及一种用来开启与关闭一真空腔体(vacuum chamber)的覆盖式闸门阀组。

背景技术

一般而言，闸门阀组主要是用来隔离阻绝，并且闸门阀组被广泛地应用在各种设备上，例如：自来水管线的止水阀、或汽机车引擎的排气阀等。另一方面，闸门阀组也常用于半导体的设备上，例如蚀刻机台、化学气相沉积机台等。

请参考图1，图1为一化学气相沉积机台的示意图。如图1所示，一化学气相沉积机台10包括有二个承载腔体12，一基板转移腔体14，以及四个反应腔体16。其中，各承载腔体12用来将晶片载入化学气相沉积机台10、或自化学气相沉积机台10将晶片卸出。此外，基板转移腔体14用来作为一缓冲空间，以方便晶片在不同的腔体中转移，并且基板转移腔体14内另设有一基板转移装置18，用来执行移动晶片的工作。再者，各反应腔体16用来进行一化学气相沉积反应于晶片上，例如在晶片上沉积一介电层。

化学气相沉积机台10内另包括有多个闸门阀组20，分别设于各承载腔体12与基板转移腔体14之间，以及各反应腔体16与基板转移腔体14之间，且闸门阀组20用来开启或关闭各腔体。需注意的是，基板转移腔体14与各反应腔体16内通常为低压甚至是接近真空环境，因此闸门阀组20的密闭程度必须良好，才可维持各腔体内的真空程度。

请参考图2至图5，图2为现有一闸门阀组20的示意图，图3为图2延切线3-3的剖面示意图，图4为图2所示的阀门的立体示意图，而图5为图4延切线5-5的剖面示意图。如图2所示，一闸门阀组20包括有一阀门基座22与一阀门30，并且阀门基座22上设有一通道开口24、以及多个金属片28安装于通道开口24的下侧部分，而晶片可经由通道开口24来进出各腔体。

此外，如图3所示，阀门30包括有一第一面30a与一第二面30b，且第一面30a面向通道开口24。另一方面，如图4所示，阀门30包括有一沟槽32与一O型环(O-ring)套设于沟槽32内，且沟槽32环绕在第一面30a的边缘部分。如图5所示，O型环34的剖面形状约略呈圆形，且阀门30另包括有一聚合胶36，填充于O型环34与沟槽32的侧壁之间，用来填满O型环34与沟槽32的侧壁之间的孔隙，并将O型环34固定于沟槽32内。

请再参考图3，接下来将解释闸门阀组20的作用方式。如图3所示，阀门30可延双箭头AA′所指示的方向而上下滑动，因此当阀门30向下滑动便可关闭通道开口24，且阀门30上的O型环34会与阀门基座22上的平面26接触，以密封通道开口24。相反地，当阀门30向上滑动则可打开通道开口24，以让晶片可通过通道开口24。然而，阀门30在上下滑动的过程中，其第二面30b会与金属片28的侧面28a接触摩擦，长期的摩擦容易产生颗粒(particle)，且由于闸门阀组20设于化学气相沉积机台10内，而其所产生的颗粒便会污染化学气相沉积机台10的内部，进而影响半导体制作工艺的品质。另一方面，一般化学气相沉积制作工艺所使用的腐蚀性气体会腐蚀聚合胶36，此将导致O型环34与沟槽34的侧壁之间具有孔隙，而使得阀门30无法完全密封通道开口24，因而无法有效维持化学气相沉积机台10内部的真空程度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种闸门阀组，以解决前述问题。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种覆盖式闸门阀组(gate valveassembly)，其包括有：一阀门座，其包括有一通道开口与一接触区域环绕于该通道开口的周围；以及一阀门，用来关闭该通道开口，其包括有：一凹槽，环设于该阀门的周边区域上，且该凹槽具有二个侧壁、以及一底侧连接于该各侧壁之间；以及一密封体装设于该凹槽内，其具有一圆弧状的上侧表面、一底侧平面、以及二个侧边平面，且该底侧平面与该底侧接触，而该上侧表面暴露于该凹槽之外；其中该阀门以覆盖的方式来关闭该通道开口，且当该阀门闭合时，该密封体的上侧表面与该接触区域紧密接合，且该密封体的各该侧边平面分别与该凹槽的各该侧壁紧密接触，以避免该阀门与该阀门座摩擦而产生颗粒。

本发明还提供一种覆盖式闸门阀组，其包括有：一阀门座，其包括有一通道开口与一密合表面环绕于该通道开口的周围，且该密合表面包括有一上表面、一中间表面与一下表面，其中该上表面与该中间表面的连接处形成一外凸部，该下表面与该中间表面的连接处形成一内凹部；以及一阀门，用来关闭该通道开口，该阀门包括有一凹槽环设于该阀门的周边区域上、以及一密封体装设于该凹槽内；其中该阀门覆盖于该阀门座上时，该外凸部与该内凹部用来定位该阀门，且该密封体与该密合表面紧密接合，以避免该阀门与该阀门座之间因滑动而产生颗粒。

本发明还提供一种半导体装置包括有：一真空腔体；以及一闸门阀组，安装于该真空腔体上，用来开启或关闭该真空腔体，且该闸门阀组包括有：一阀门座，其包括有一通道开口以使一晶片得以进出该真空腔体、以及一密合表面环绕于该通道开口的周围，且该密合表面包括有一上表面、一中间表面与一下表面，其中该上表面与该中间表面的连接处形成一外凸部，该下表面与该中间表面的连接处形成一内凹部；以及一阀门，其包括有：一凹槽，环设于该阀门的周边区域上，且该凹槽具有二个侧壁、以及一底侧连接于该各侧壁之间；以及一密封体装设于该凹槽内，其具有一圆弧状的上侧表面、一底侧平面、以及二个侧边平面，且该底侧平面与该底侧接触，而该上侧表面暴露于该凹槽之外；其中当该阀门覆盖于该阀门座上时，该外凸部与该内凹部用来定位该阀门，且当该阀门覆盖于该阀门座上后，该密封体的上侧表面与该密合表面紧密接触，该密封体的各该侧边平面分别与该凹槽的各该侧壁紧密接触，以维持该真空腔体的真空程度。

由于本发明的该阀门是以覆盖的方式来关闭该通道开口，因此该阀门与该阀门座之间不会因为摩擦而产生颗粒。此外，本发明的该密封体可被紧密地钳制于该凹槽内，而不会因为扭转变形而脱落，进而可提高该密封体的密封能力。

附图说明

图1为一化学气相沉积机台的示意图；

图2为现有一闸门阀组的示意图；

图3为图2延切线3-3的剖面示意图；

图4为图2所示的阀门的立体示意图；

图5为图4延切线5-5的剖面示意图；

图6为本发明较佳实施例的闸门阀组的示意图；

图7A为图6所示的阀门座的立体示意图；

图7B为图6所示的阀门的立体示意图；

图7C为图6所示的阀门与阀门座的侧视图；

图8A为图7B所示的凹槽延切线8-8的剖面示意图；

图8B为图7B所示的密封体延切线8-8的剖面示意图；

图8C为图7B所示的阀门延切线8-8的剖面示意图；

图9为图6所示的阀门与阀门座于关闭状态时的剖面示意图；

图10A与图10B为放大示意图。

具体实施内容

请参考图6，图6为本发明较佳实施例的闸门阀组的示意图。如图6所示，一闸门阀组40包括有一壳体42，一阀门座(valve seat)44连接于壳体42的下侧，一气压缸50安装于壳体42的上侧，以及一阀门52，而阀门52的运作由气压缸50所驱动。在本发明的较佳实施例中，壳体42、阀门座44以及阀门52均由铝合金所构成。

请参考图7A与图7C，图7A为图6所示的阀门座的立体示意图，图7B为图6所示的阀门的立体示意图，而图7C为图6所示的阀门与阀门座的侧视图。如图7A所示，阀门座44包括有一上表面45a、一下表面45c以及一中间表面45b连接于上表面45a与下表面45c之间，而上表面45a、中间表面45b与下表面45c组成一密合表面，其中，上表面45a与中间表面45b相交于直线47a，下表面45c与中间表面45b相交于直线47b，并且，上表面45a与中间表面45b的夹角为一钝角θ₁，而下表面45c与中间表面45b的夹角为一钝角θ₂。此外，阀门座44另包括有一通道开口46以及一接触区域48环绕于通道开口46的周围，其中通道开口46用来让一晶片得以穿越阀门座44，而标号49为通道开口46的中心轴，并且中心轴49、直线47a与直线47b彼此相互平行。

另一方面，如图7B所示，阀门52包括有一上表面53a、一下表面53c、以及一中间表面53b连接于上表面53a与下表面53c之间，并且，上表面53a与中间表面53b的夹角是为一钝角θ₁，而下表面53c与中间表面53b的夹角是为一钝角θ₂。另外，阀门52包括有一凹槽54以及一密封体56，其中凹槽54环设于阀门52的周边区域上，而密封体56以可移除的方式设置于凹槽54内。

如图7C所示，假设水平面55a包括有直线47a，水平面55b包括有直线47b，且水平面55a与55b均与中心轴49平行且不相交。接下来，如图7C所示，上表面45a与水平面55a的夹角为一锐角θ₃，中间表面45b与水平面55a的夹角为一锐角θ₄，而使得上表面45a与中间表面45b形成一外凸部(protrusion)51a。此外，下表面45c与水平面55b的夹角为一锐角θ₅，中间表面45b与水平面55b的夹角为一锐角θ₆，而使下表面45c与中间表面45b形成一内凹部(recess)51b。值得注意的是，当阀门52覆盖于阀门座44上时，前述的外凸部51a与内凹部51b可用来定位阀门44，并可避免阀门52延双箭头CC′所示的方向滑动。换句话说，本发明的闸门阀组40不需使用其他定位装置即可将阀门44准确地覆盖于阀门座44上。在本发明的较佳实施例中，锐角θ₃与θ₅约略为15°，而锐角θ₄与θ₆约略为35°。

请参考图8A至图8C，以更清楚地解释阀门52的构造。图8A为图7B所示的凹槽延切线8-8的剖面示意图，图8B为图7B所示的密封体延切线8-8的剖面示意图，而图8C为图7B所示的阀门延切线8-8的剖面示意图。如图8A所示，凹槽54具有二个侧壁54a、以及一底侧54b连接于两侧壁54b之间，并且，凹槽54的开口还具有两个切面54c，而各切面54c与底侧54b的夹角为45°，且凹槽54的开口宽度W₁小于底侧54a的宽度W₂，以使凹槽54的剖面形状约略呈梯形状。此外，如图8B所示，密封体56具有二个侧边平面56a、一底侧平面56b以及一圆弧状的上侧表面56c，另外，密封体56还具有两侧边切面56d，且各侧边切面56d与底侧平面56b的夹角约略为45°，并且底侧平面56b的宽度W₃小于凹槽54的底侧宽度W₂。在本发明的较佳实施例中，凹槽54的深度H₁约略为4mm，凹槽54的开口宽度W₁约略为4.98mm，而底侧54a的宽度W₂约为6mm。此外，密封体56的上侧表面56c为一圆的三分之一，其高度H₁约略为2mm，侧边平面56a的高度为H₂约为4mm，而密封体56的底部宽度W₃约为5mm。一般而言，密封体56也可称为O型环(O-ring)，而在本发明的较佳实施例中，密封体56由橡胶所构成。

再者，如图8C所示，当密封体56被装入凹槽54内时，密封体56的底侧平面56b与凹槽54的底侧54b接触，而密封体56的上侧表面56c暴露于凹槽54之外。值得注意的是，由于密封体56具有两个侧边切面56d，因而可方便密封体56装进凹槽54内。另一方面，由于凹槽54的开口宽度略小于底侧宽度，因此密封体56可被钳制于凹槽54内，即使将图8C所示的凹槽54倒置，其内的密封体56也不会脱落，如此可方便真空的抽取。并且，密封体56的底侧平面56b的宽度W₃小于凹槽54的底侧宽度W₂，因此提供了密封体56可延伸的空间，以避免密封体56长期被压缩而呈现弹性疲乏，进而影响密封体56的密封能力。

请参考图6与图9，以解释闸门阀组40的作用方式，其中图9为图6所示的阀门与阀门座在关闭状态时的剖面示意图。当要关闭阀门座44上的通道开口46时，气压缸50将会驱动阀门52，以使阀门52延双箭头BB′的方向向下覆盖在阀门座44上，并且密封体56的上侧表面56c会与阀门座44上的接触区域48紧密接合，而将通道开口46完全地关闭，如图9所示，相反地，当阀门52延双箭头BB′的方向向上移动，便可使通道开口46呈现开启状态。此外，请参考图10A至图10B，而图10A与图10B为图9的标号60的放大示意图，当密封体56的上侧表面56c与阀门座44上的接触区域48接触时，其由点接触(图10A)而变成面接触(图10B)，并且，由于凹槽54的开口具有两个切面54c，因此当上侧表面56c与接触区域48接触后，上侧表面56c并不会与凹槽54的开口边缘接触摩擦，而破坏密封体56，更不会产生颗粒而污染机台内部。除此之外，如图10B所示，当阀门52完全地关闭通道开口46后，密封体56的二个侧边平面56a分别与凹槽54的二个侧壁54a接触，由于本发明的密封体56利用三个平面56a、56a、56b来与凹槽54接触，因此密封体56与凹槽54之间可紧密接触，而不会有空隙。

值得注意的是，本发明的阀门52以覆盖的方式来关闭阀门座44上的通道开口46，因此，阀门52与阀门座44之间不会因为摩擦而产生颗粒污染机台内部。不过，阀门52的移动方向并不限于图6的双箭头BB′所示的方向，阀门52可由其他方向来覆盖在阀门座44上，这点应为本领域技术人员所熟知。此外，本发明的闸门阀组40也可装设于其他半导体机台中，例如物理气相沉积装置或蚀刻装置。

与现有技术相比，本发明的阀门52以覆盖的方式来关闭阀门座44上的通道开口46，因此，阀门52与阀门座44之间不会因为摩擦而产生颗粒污染机台内部。另一方面，由于阀门座44的上表面45a与中间表面45b形成一外凸部51a，且下表面45c与中间表面45b形成一内凹部51b，因此当阀门52覆盖于阀门座44上时，外凸部51a与内凹部51b可用来定位阀门52，并可避免阀门52滑动。再者，由于密封体56具有两个侧边切面56d，因而可方便密封体56装进凹槽54内，并由于本发明的凹槽54的剖面形状约略呈梯形状，因此密封体56可被钳制于凹槽54内，而不易脱落。并且，由于凹槽54的底侧54b的宽度大于密封体56的底侧平面56b的宽度，因此使得密封体56具有一可伸展的空间，而可避免密封体56长期被压缩而呈现弹性疲乏，进而提高密封体56的密封能力。再者，由于凹槽54的开口具有两个切面54c，因此当密封体的上侧表面56c与阀门座44上的接触区域48接触后，上侧表面56c并不会与凹槽54的开口边缘接触摩擦，而破坏密封体56。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.一种覆盖式闸门阀组(gate valve assembly)，其包括有：

一阀门座，其包括有一通道开口与一接触区域环绕于该通道开口的周围；以及

一阀门，用来关闭该通道开口，其包括有：

一凹槽，环设于该阀门的周边区域上，且该凹槽具有二个侧壁、以及一底侧连接于该各侧壁之间；以及

一密封体装设于该凹槽内，其具有一圆弧状的上侧表面、一底侧平面、以及二个侧边平面，且该底侧平面与该底侧接触，而该上侧表面暴露于该凹槽之外；

其中该阀门以覆盖的方式来关闭该通道开口，且当该阀门闭合时，该密封体的上侧表面与该接触区域紧密接合，且该密封体的各该侧边平面分别与该凹槽的各该侧壁紧密接触，以避免该阀门与该阀门座摩擦而产生颗粒。

2.如权利要求1所述的闸门阀组，其中该凹槽的开口宽度小于该底侧的宽度，以使该密封体被钳制(engage)于该凹槽内，而不易脱落。

3.如权利要求1所述的闸门阀组，其中该底侧的宽度大于该底侧平面的宽度，以使该凹槽可提供该密封体一可延伸的空间，避免该密封体因长期被压缩而弹性疲乏。

4.如权利要求1所述的闸门阀组，其中该密封体以可移除的方式装设于该凹槽内。

5.如权利要求1所述的闸门阀组，其中该凹槽另包括有两个切面，各该切面与该底侧之间的夹角约为45度，以避免该密封体的该上侧表面与该凹槽的开口边缘产生接触摩擦。

6.如权利要求5所述的闸门阀组，其中该密封体另包括有两个侧边切面，各该侧边切面连接于各该侧边平面与该底侧平面之间，且各该侧边切面与该底侧平面的夹角是约略为45度，以方便该密封体被安装进该凹槽内。

7.如权利要求1所述的闸门阀组，其中该阀门座另包括有一密合表面环绕于该通道开口的周围，而该接触区域位于该密合表面上，且该密合表面包括有一上表面、一下表面与一中间表面连接于该上表面与该下表面之间。

8.如权利要求7所述的闸门阀组，其中该上表面与该中间表面的连接处形成一外凸部，而该下表面与该中间表面的连接处形成一内凹部。

9.如权利要求8所述的闸门阀组，其中当该阀门覆盖于该阀门座上时，该外凸部与该内凹部可用来定位该阀门。

10.如权利要求9所述的闸门阀组，其中该阀门覆盖于该阀门座上后，该外凸部与该内凹部可避免该阀门滑动。

11.一种覆盖式闸门阀组，其包括有：

一阀门座，其包括有一通道开口与一密合表面环绕于该通道开口的周围，且该密合表面包括有一上表面、一中间表面与一下表面，其中该上表面与该中间表面的连接处形成一外凸部，该下表面与该中间表面的连接处形成一内凹部；以及

一阀门，用来关闭该通道开口，该阀门包括有一凹槽环设于该阀门的周边区域上、以及一密封体装设于该凹槽内；

其中该阀门覆盖于该阀门座上时，该外凸部与该内凹部用来定位该阀门，且该密封体与该密合表面紧密接合，以避免该阀门与该阀门座之间因滑动而产生颗粒。

12.如权利要求11所述的闸门阀组，其中该凹槽包括有二个侧壁、以及一底侧连接于该各侧壁之间。

13.如权利要求11所述的闸门阀组，其中该密封体包括有一圆弧状的上侧表面、一底侧平面以及二个侧边平面。

14.如权利要求11所述的闸门阀组，其中该密封体装设于该凹槽内时，该底侧平面与该底侧接触，而该上侧表面暴露于该凹槽之外。

15.如权利要求11所述的闸门阀组，其中该密合表面另包括有一接触区域环绕于该通道开口的周围，且当该阀门闭合时，该密封体的上侧表面与该接触区域紧密接触，该密封体的各该侧边平面分别与该凹槽的各该侧壁紧密接触。

16.一种半导体装置包括有：

一真空腔体；以及

一闸门阀组，安装于该真空腔体上，用来开启或关闭该真空腔体，且该闸门阀组包括有：

一阀门座，其包括有一通道开口以使一晶片得以进出该真空腔体、以及一密合表面环绕于该通道开口的周围，且该密合表面包括有一上表面、一中间表面与一下表面，其中该上表面与该中间表面的连接处形成一外凸部，该下表面与该中间表面的连接处形成一内凹部；以及

一阀门，其包括有：

其中当该阀门覆盖于该阀门座上时，该外凸部与该内凹部用来定位该阀门，且当该阀门覆盖于该阀门座上后，该密封体的上侧表面与该密合表面紧密接触，该密封体的各该侧边平面分别与该凹槽的各该侧壁紧密接触，以维持该真空腔体的真空程度。

17. 如权利要求16所述的半导体装置，其中该凹槽的开口宽度小于该底侧的宽度，以使该密封体被钳制于该凹槽内，而不易脱落。

18.如权利要求16所述的半导体装置，其中该底侧的宽度大于该底侧平面的宽度，以使该凹槽可提供该密封体一可延伸的空间，避免该密封体因长期被压缩而弹性疲乏。

19.如权利要求16所述的闸门阀组，其中该凹槽另包括有两个切面，各该切面与该底侧之间的夹角约为45度，以避免该密封体的该上侧表面与该凹槽的开口边缘产生接触摩擦。

20.如权利要求19所述的闸门阀组，其中该密封体56另包括有两个侧边切面，各该侧边切面连接于各该侧边平面与该底侧平面之间，且各该侧边切面与该底侧平面的夹角约为45度，以方便该密封体被安装进该凹槽内。

21.如权利要求16所述的半导体装置，其中该半导体装置包括一化学气相沉积装置、一物理气相沉积装置、或一蚀刻装置。