CN204922165U - 一种真空阀门系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空阀门系统，包括阀门框架、阀门主体和动力缸；阀门主体包括第一阀片和至少一个磁铁对，磁铁对中的第一磁铁为电磁铁，第二磁铁为电磁铁或永磁铁；动力缸与阀门主体固定连接，用于带动阀门主体做上下运动；第一磁铁和第二磁铁相对设置，电磁铁包括铁芯、电磁线圈和驱动电路，驱动电路与电磁线圈连接，用于通过改变电流方向来改变磁铁对中的一个电磁铁的磁极方向；第一阀片与第一磁铁或第二磁铁固定连接，用于封闭溅射室开口。该系统在工作过程中，机械摩擦与撞击少，可减少相关部件的磨损，保证真空阀门系统的可靠性；且整个真空阀门系统更加轻薄，可提高维护效率，进而保证整个产线的生产效率。

Description

一种真空阀门系统

技术领域

本实用新型实施例涉及真空技术领域，尤其涉及一种真空阀门系统。

背景技术

在半导体相关制造业，许多生产设备都会设有真空腔室，需要使用真空阀门系统对真空腔室进行密封与隔离。在现有的物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition,PVD)设备中，如PVDSMD-1200CX设备中，传送室(TransferChamber)和溅射室(SputterChamber)之间会设置有真空阀门系统，起到不同真空之间的隔离，以及当溅射室破真空时，起到实现大气和真空之间的隔离。

图1是现有的一种PVD真空逆向阀门系统的正面结构示意图；图2是图1中的PVD真空逆向阀门系统的侧面结构示意图。图2中左虚线的左边为传送室，右虚线的右边为溅射室。如图1和图2所示，该PVD真空逆向阀门系统位于传送室和溅射室之间的通道内。真空逆向阀门系统在工作时，气缸1带动下基座3，使阀门主体上升，当气缸1内的第一导杆2带动卡轮(Rollcam)8及下基座3向上运动至凸轮10位置后，波纹管(Bellow)7收缩，随着阀门主体的继续上升，下基座3与凸轮10之间的相互作用以及卡轮8内部件的动作会使阀门主体发生倾斜，与第二导杆4连接的阀片5会靠向与溅射室连接的阀门框架(Valveframe)，直到阀片5上的密封圈(O-ring)6与阀门框架紧密贴合，阀门系统关闭。

上述现有的PVD真空逆向阀门系统存在以下问题：

1、存在机械摩擦与撞击。采用气缸1控制下基座3的上升和下降过程中，当气缸1到达行程时，滑块与气缸外壁的U型轨道底部硬接触后停止，对轨道底部冲击较大，且之后滑块继续以气缸外壁的U型轨道底部为支点运动，存在机械摩擦；当卡轮8使阀片5产生横向位移时，卡轮8上下部间设置有凸点9，由于金属之间硬接触，容易导致凸点9磨损，进而造成密封圈6磨损，产生压合不良，影响溅射室的真空度。

2、阀门主体的体积大且笨重，为设备维护带来诸多不便。由于阀门主体中包含卡轮8和下基座3等金属材质的部件，所以整个阀门主体的体积大且笨重，设备维护时不方便。例如，在更换密封圈6时、更换气缸1时、气管接头损坏时、波纹管7泄漏时，都会因阀门主体的庞大与笨重而影响维护效率，进而影响整个产线的生产效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种真空阀门系统，以解决现有的真空阀门系统所存在的上述问题。

本实用新型提供的一种真空阀门系统，位于传送室和溅射室之间，包括阀门框架、阀门主体和动力缸；所述阀门主体包括第一阀片和至少一个磁铁对；所述至少一个磁铁对中的第一磁铁为电磁铁，第二磁铁为电磁铁或永磁铁；

所述动力缸与所述阀门主体固定连接，用于带动所述阀门主体做上下运动；

所述至少一个磁铁对中的第一磁铁和第二磁铁相对设置，所述电磁铁包括铁芯、电磁线圈和驱动电路，所述驱动电路与所述电磁线圈连接，用于通过改变电流方向来改变所述至少一个磁铁对中的一个电磁铁的磁极方向；

所述阀门框架包括传送室侧阀门框架和溅射室侧阀门框架；所述传送室侧阀门框架固定于传送室开口处，所述溅射室侧阀门框架固定于溅射室开口处，所述传送室开口与所述传送室相通，所述溅射室开口与所述溅射室相通；

所述第一阀片与所述至少一个磁铁对中的第一磁铁或第二磁铁固定连接，用于封闭所述溅射室开口。

进一步的，所述阀门主体还包括第二阀片；

所述第一阀片与所述至少一个磁铁对中的第一磁铁固定连接，用于封闭所述溅射室开口；所述第二阀片与所述至少一个磁铁对中的第二磁铁固定连接，用于封闭所述传送室开口。或者，所述第一阀片与所述至少一个磁铁对中的第二磁铁固定连接，用于封闭所述溅射室开口；所述第二阀片与所述至少一个磁铁对中的第一磁铁固定连接，用于封闭所述传送室开口。

进一步的，所述第一阀片和所述第二阀片上设置有密封圈。

进一步的，在所述至少一个磁铁对中的第一磁铁和第二磁铁吸合时，所述第二阀片到所述传送室侧阀门框架的距离，小于所述第一阀片到所述溅射室侧阀门框架的距离。

进一步的，所述阀门主体包括多个相同数量的永磁铁和电磁铁。

进一步的，所述阀门主体包括多个磁铁对；对应于所述多个磁铁对的多个第一磁铁在所述第一阀片上呈一字排列；对应于所述多个磁铁对的多个第二磁铁在所述第二阀片上呈一字排列。或者，对应于所述多个磁铁对的多个第二磁铁在所述第一阀片上呈一字排列；对应于所述多个磁铁对的多个第一磁铁在所述第二阀片上呈一字排列。

进一步的，所述动力缸为气缸。

进一步的，所述至少一个磁铁对的下方设置有阀盖，用于支撑所述至少一个磁铁对，以及封闭所述传送室和所述溅射室之间的通道。

进一步的，所述阀门框架上设置有限位感应器，用于感测所述阀盖的位置。

本实用新型提供的真空阀门系统，将现有的真空阀门系统中的卡轮和下基座等沉重的金属材质部件替换为本实用新型中的阀门主体，该阀门主体包括第一阀片和至少一个磁铁对，至少一个磁铁对中的第一磁铁为电磁铁，第二磁铁为电磁铁或永磁铁。其中，当电磁铁与永磁铁相对设置时，电磁铁中的驱动电路通过改变电流方向来改变电磁铁的磁极方向。当一对电磁铁相对设置时，其中一个电磁铁中的驱动电路通过改变电流方向来改变该电磁铁的磁极方向。在初始位置时，第一磁铁与第二磁铁吸合，即第一阀片与第二阀片相互吸合，由气缸带动阀门主体上升至阀门框架的传送室开口和溅射室开口的水平位置，驱动电路通过改变电流方向来改变电磁铁的磁极方向，第一磁铁与第二磁铁相互排斥，使第一阀片与第二阀片相互排斥，从而使得第一阀片与溅射室侧阀门框架贴合，从而达到封闭溅射室的目的。在整个工作过程中，机械摩擦与撞击少，可减少相关部件的磨损，保证真空阀门系统的可靠性；且整个真空阀门系统更加轻薄，可提高维护效率，进而保证整个产线的生产效率。

附图说明

图1是现有的一种PVD真空逆向阀门系统的正面结构示意图；

图2是图1中的PVD真空逆向阀门系统的侧面结构示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的一种真空阀门系统处于开启状态时的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的一种真空阀门系统处于关闭状态时的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一提供的一种阀门主体的结构示意图；

图6是本实用新型实施例二提供的五个电磁铁在第一阀片上的分布示意图；

其中：1、气缸；2、第一导杆；3、下基座；4、第二导杆；5、阀片；6、密封圈；7、波纹管；8、卡轮；9、凸点；10、凸轮；13、传送室开口；14、溅射室开口；15、阀门主体；151、第二阀片；152、永磁铁；153、第一阀片；154、电磁铁；1541、铁芯；1542、电磁线圈；1543、驱动电路；161、传送室侧阀门框架；162、溅射室侧阀门框架；17、阀盖；18、限位感应器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型进行更加详细与完整的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

实施例一

图3是本实用新型实施例一提供的一种真空阀门系统处于开启状态时的结构示意图。为了加强本实施例与图1中现有PVD真空逆向阀门系统的对比效果，相同部件的标号未作改动。如图3所示，该系统位于传送室和溅射室之间，包括阀门框架、阀门主体和气缸1。其中，气缸1也可以为液压缸等其他类型的动力缸。阀门主体包括第一阀片153和一个磁铁对，该磁铁对包括一个永磁铁152和一个电磁铁154。气缸1与阀门主体固定连接，用于带动阀门主体做上下运动。电磁铁154与永磁铁152相对设置，电磁铁154包括铁芯、电磁线圈和驱动电路，驱动电路与电磁线圈连接，用于通过改变电流方向来改变电磁铁的磁极方向。阀门框架包括传送室侧阀门框架161和溅射室侧阀门框架162，传送室侧阀门框架161固定于传送室开口13处，溅射室侧阀门框架162固定于溅射室开口14处，传送室开口13与传送室相通，溅射室开口14与溅射室相通。第一阀片153与电磁铁154固定连接，用于封闭溅射室开口14。第一阀片153上设置密封圈6，用于加强封闭效果。示例性的，密封圈可为O型密封圈。

在本实施例中，本领域技术人员可知电磁铁154与永磁铁152的位置也可互换，相应的，第一阀片与永磁铁固定连接，用于封闭溅射室开口14。

气缸1与阀门主体固定连接，主要起到的作用是带动阀门主体做上下运动，气缸与阀门主体之间的具体连接关系不作限定。例如，可通过第一导杆2与阀门主体连接。

优选的，可在磁铁对的下方设置阀盖17，用于支撑磁铁对，以及封闭传送室和溅射室之间的通道。示例性的，第一导杆2可与阀盖17底部固定连接。

优选的，阀门框架上设置有限位感应器18，用于感测阀盖17的位置，进而控制气缸1带动阀门主体上升与下降的行程。对于限位感应器18的数量及位置在此不做具体限定。

优选的，该系统还可包括第二阀片151，第二阀片151与永磁铁152固定连接，用于封闭传送室开口13。

优选的，在永磁铁152与电磁铁154吸合时，第二阀片151到传送室侧阀门框架161的距离，小于第一阀片153到溅射室侧阀门框架162的距离。示例性的，第二阀片151可贴近传送室侧阀门框架161进行上下运动，起到一定的定位作用。在实际应用时，还应控制第二阀片151与传送室侧阀门框架161之间的距离大于零，以免造成密封圈6磨损。

图5是本实用新型实施例一提供的一种阀门主体的结构示意图，如图5所示，该阀门主体包括第一阀片153、第二阀片151和一个磁铁对，该磁铁对包括一个永磁铁152和一个电磁铁154；电磁铁包括铁芯1541、电磁线圈1542和驱动电路1543。第一阀片153和第二阀片151上分别设置有密封圈6。

本实施例的具体工作过程如下：

在从传送室向溅射室传送样品时，永磁铁152与电磁铁154异极相对(如永磁铁152的N极与电磁铁154的S极相对)，处于吸合状态，阀门主体位于传送室开口13和溅射室开口14的水平面下方，如图3所示。图4是本实用新型实施例一提供的一种真空阀门系统处于关闭状态时的结构示意图。当样品传送完毕，需要对溅射室进行封闭时，由限位感应器18控制气缸1运动行程，气缸1带动阀门主体上升至传送室开口13和溅射室开口14的水平位置处，驱动电路改变电流方向，使电磁铁154的磁极方向改变，永磁铁152与电磁铁154同极相对(如永磁铁152的N极与电磁铁154的N极相对)，相互排斥，使与电磁铁154固定连接的第一阀片153向溅射室开口14运动，而永磁铁152向传送室开口13运动，最终，永磁铁152会抵住传送室开口13，而第一阀片153与溅射室开口14处的溅射室侧阀门框架162贴合，阀门系统关闭，如图4所示，达到封闭溅射室的目的。

当该系统还包含第二阀片151时，第二阀片151会随着永磁铁152一起运动至传送室开口13处，并与传送室开口13处的传送室侧阀门框架161贴合，可进一步封闭传送室。现有的真空阀门仅对溅射室开口处做密封，属于单向保压式，当溅射室保养维护需破真空时，存在大气逆压，较易使得现有真空阀门系统产生漏气。所以，本实施例中可采用第二阀片151对传送室进行密封，从而实现双向保压阀的功能。

当溅射制程完成后，需要开启阀门系统时，可由驱动电路再次改变电流方向，使电磁铁154的磁极方向改变，永磁铁152与电磁铁154异极相对(如永磁铁152的N极与电磁铁154的S极相对)，再次吸合到一起作为阀门主体，随后，阀门主体在气缸1的带动下回降到原来位置，阀门系统开启。

本实用新型实施例一提供的真空阀门系统，将现有的真空阀门系统中的卡轮、下基座和多组较大型的气缸等沉重的金属材质部件替换为本实用新型中的阀门主体和小型气缸，该阀门主体包括第一阀片和至少一个磁铁对。在初始位置时，阀门系统处于开启状态，磁铁对中的永磁铁与电磁铁吸合。需要关闭阀门系统时，由气缸带动阀门主体上升至阀门框架的传送室开口和溅射室开口的水平位置，驱动电路改变电磁铁的磁极方向，永磁铁与电磁铁相互排斥，使与永磁铁或电磁铁固定连接的第一阀片与溅射室开口贴合，从而达到封闭溅射室的目的。在整个工作过程中，机械摩擦与撞击少，可减少相关部件的磨损，保证真空阀门系统的可靠性；且整个真空阀门系统更加轻薄，可提高维护效率，进而保证整个产线的生产效率。此外，现有的真空阀门系统中波纹管长期频繁伸缩，到达耐疲劳寿命时会导致开裂，波纹管开裂后会导致腔室外漏，影响溅射室的真空度；而本实施例中，阀门主体的行程较短，波纹管伸缩程度较小，可有效延长波纹管的使用寿命。

在上述实施例的基础上，可将磁铁对中的第一磁铁和第二磁铁均设置为电磁铁，这样设置的好处在于，电磁铁的磁场强度可以灵活调节，而永磁铁的磁场强度一般不会变化，且在实现上述实施例方案时，在永磁铁的材料选取方面会受到磁场强度等各方面参数的限制。优选的，当第一磁铁和第二磁铁均为电磁铁时，优先考虑控制溅射室侧对应的电磁铁磁极方向来实现第一磁铁和第二磁铁的吸合与排斥。

实施例二

本实用新型实施例提供的真空阀门系统在上述实施例的基础上进行优化，将实施例一中的一个磁铁对优化为多个磁铁对。

相应的，该系统包括阀门框架、阀门主体和气缸。阀门主体包括用于封闭溅射室的第一阀片、用于封闭传送室的第二阀片和多个磁铁对。优选的，磁铁对的数量为奇数个，如五个。其中，每个磁铁对包含一个永磁铁和一个电磁铁，第一阀片和第二阀片可为一定厚度的长方体，约35mm～75mm，形成一个封闭的真空挡墙，多个电磁铁与第一阀片固定连接，且在第一阀片上呈一字排列；多个永磁铁与第二阀片固定连接，且在第二阀片上呈一字排列。例如，图6是本实用新型实施例二提供的五个电磁铁在第一阀片上的分布示意图。相应的，五个永磁铁在第二阀片上的分布方式与图6中相同。气缸与阀门主体固定连接，用于带动阀门主体做上下运动。多个电磁铁与多个永磁铁分别相对设置。其中，电磁铁包括铁芯、电磁线圈和驱动电路，驱动电路与电磁线圈连接，用于通过改变电流方向来改变电磁铁的磁极方向。需要说明的是，多个电磁铁可共用同一个驱动电路，能够确保多个电磁铁磁极方向改变时机的一致性。阀门框架包括传送室侧阀门框架和溅射室侧阀门框架，传送室侧阀门框架固定于传送室开口处，溅射室侧阀门框架固定于溅射室开口处，传送室开口与传送室相通，溅射室开口与溅射室相通。第一阀片和第二阀片上可分别设置密封圈，用于加强封闭效果。多个磁铁对下方设置阀盖，用于支撑磁铁对，以及封闭传送室和溅射室之间的通道。阀门框架上设置限位感应器，用于感测阀盖的位置，进而控制气缸带动阀门主体上升与下降的行程。

在本实施例中，本领域技术人员可知电磁铁与永磁铁的位置也可互换，相应的，第一阀片与永磁铁固定连接，第二阀片与电磁铁固定连接。

所述气缸与阀门主体固定连接，主要起到的作用是带动阀门主体做上下运动，气缸带动阀门主体做上下运动行程由限位感应器控制，气缸与阀门主体之间的具体连接关系不作限定。示例性的，气缸可通过导杆与第一阀片或第二阀片固定连接，即气缸可与一个或多个导杆的一端固定连接，该一个或多个导杆的另一端与第一阀片或第二阀片固定连接。

本实用新型实施例二提供的真空阀门系统包含两个阀片，因此是一个双向保压真空阀门系统。在实施例一的基础上，设置多个磁铁对，并在对应的阀片上呈一字排列设置。由于阀片中用于封闭开口的表面通常为一个长宽比较大的长方形，设置多个磁铁对，可确保阀片在上下运动过程中以及封闭开口时，左右两端处于同一水平面。尤其是在封闭开口时，可保证阀片与开口完全匹配，从而实现良好的密封效果。

在上述实施例的基础上，多个磁铁对中的某几个或者全部磁铁对中，每个磁铁对中的永磁铁也可被设置为电磁铁，可根据实际应用情况进行设计，在此不作具体限定。

上所述仅为本实用新型实施例的优选实施例，并不用于限制本实用新型实施例，对于本领域技术人员而言，本实用新型实施例可以有各种改动和变化。凡在本实用新型实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种真空阀门系统，位于传送室和溅射室之间，其特征在于，包括阀门框架、阀门主体和动力缸；所述阀门主体包括第一阀片和至少一个磁铁对；所述至少一个磁铁对中的第一磁铁为电磁铁，第二磁铁为电磁铁或永磁铁；

所述动力缸与所述阀门主体固定连接，用于带动所述阀门主体做上下运动；

所述至少一个磁铁对中的第一磁铁和第二磁铁相对设置，所述电磁铁包括铁芯、电磁线圈和驱动电路，所述驱动电路与所述电磁线圈连接，用于通过改变电流方向来改变所述至少一个磁铁对中的一个电磁铁的磁极方向；

所述阀门框架包括传送室侧阀门框架和溅射室侧阀门框架；所述传送室侧阀门框架固定于传送室开口处，所述溅射室侧阀门框架固定于溅射室开口处，所述传送室开口与所述传送室相通，所述溅射室开口与所述溅射室相通；

所述第一阀片与所述至少一个磁铁对中的第一磁铁或第二磁铁固定连接，用于封闭所述溅射室开口。

2.根据权利要求1所述的真空阀门系统，其特征在于，所述阀门主体还包括第二阀片；

所述第一阀片与所述至少一个磁铁对中的第一磁铁固定连接，用于封闭所述溅射室开口；

所述第二阀片与所述至少一个磁铁对中的第二磁铁固定连接，用于封闭所述传送室开口。

3.根据权利要求1所述的真空阀门系统，其特征在于，所述阀门主体还包括第二阀片；

所述第一阀片与所述至少一个磁铁对中的第二磁铁固定连接，用于封闭所述溅射室开口；

所述第二阀片与所述至少一个磁铁对中的第一磁铁固定连接，用于封闭所述传送室开口。

4.根据权利要求2或3所述的真空阀门系统，其特征在于，所述第一阀片和所述第二阀片上设置有密封圈。

5.根据权利要求2或3所述的真空阀门系统，其特征在于，

在所述至少一个磁铁对中的第一磁铁和第二磁铁吸合时，所述第二阀片到所述传送室侧阀门框架的距离，小于所述第一阀片到所述溅射室侧阀门框架的距离。

6.根据权利要求2所述的真空阀门系统，其特征在于，所述阀门主体包括多个磁铁对；

对应于所述多个磁铁对的多个第一磁铁在所述第一阀片上呈一字排列；

对应于所述多个磁铁对的多个第二磁铁在所述第二阀片上呈一字排列。

7.根据权利要求3所述的真空阀门系统，其特征在于，所述阀门主体包括多个磁铁对；

对应于所述多个磁铁对的多个第二磁铁在所述第一阀片上呈一字排列；

对应于所述多个磁铁对的多个第一磁铁在所述第二阀片上呈一字排列。

8.根据权利要求1所述的真空阀门系统，其特征在于，所述动力缸为气缸。

9.根据权利要求1所述的真空阀门系统，其特征在于，所述至少一个磁铁对的下方设置有阀盖，用于支撑所述至少一个磁铁对，以及封闭所述传送室和所述溅射室之间的通道。

10.根据权利要求9所述的真空阀门系统，其特征在于，所述阀门框架上设置有限位感应器，用于感测所述阀盖的位置。