CN209026291U - 阀装置以及半导体工艺设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种阀装置以及半导体工艺设备，所述阀装置包括：具有阀体和阀芯的阀单元，所述阀体具有第一空腔部和位于所述第一空腔部的内侧壁上的第一基座和第二基座，所述阀芯可旋转地设置在所述第一空腔部中，所述阀芯具有第二空腔部和位于所述第二空腔部中的第一磁铁；设置于所述阀单元外部的驱动单元，所述驱动单元具有可旋转的第二磁铁，且所述第二磁铁的磁端与所述第一磁铁的磁端相对设置，以与所述第一磁铁磁力连接，所述第二磁铁的旋转带动所述第一磁铁旋转，进而带动所述第二空腔部旋转。本实用新型的技术方案能够提高阀装置的可靠性和使用寿命，降低气体或液体的内漏和外漏的次数，进而降低设备的停机次数和产品的报废率。

Description

阀装置以及半导体工艺设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，特别涉及一种阀装置以及半导体工艺设备。

背景技术

在半导体的工艺设备中设置有很多管路，用于输入和输出生产过程中的气体或液体，同时，为了满足各种不同的工艺制程的需求，都会在管路中设置控制阀，来调节半导体的工艺设备中的压力以及气体或液体的流量。例如，化学气相沉积设备中的压力控制一般是通过隔离阀和蝶阀协同作用来实现，以使得工艺腔体中的压力满足生产需求。现有的蝶阀是由阀体、阀芯和阀杆构成，阀芯位于阀体中，阀杆穿过阀体与阀芯相连接，通过阀杆的旋转带动阀芯转动，以控制管路中的截面积的变化，进而调整气体在管路中的流量。当蝶阀处于全关状态时，阀芯的侧壁需要与阀体的内侧壁紧密接触，以防止气体从阀芯与阀体的相接处泄露(即内漏)，而随着蝶阀使用的时间越来越长，与阀体相接处的阀芯的表面会受到磨损，从而导致了气体的内漏。同时，阀杆与阀体的连接处设置有一密封圈，用于保证管路中的气体不会从阀杆与阀体的连接处泄露出来(即外漏)，而在生产过程中，阀杆需要经常旋转以带动阀芯转动，而随着蝶阀使用的时间越来越长，阀杆会对密封圈造成磨损，磨损到一定程度之后就会导致管路处于非密封状态，即导致管路中的气体外漏。而气体的内漏和外漏都会导致工艺腔体中的压力出现异常，无法满足生产需求，进而导致设备的停机和产品的报废。

因此，如何提高控制阀的可靠性和使用寿命，降低气体或液体的内漏和外漏的次数，进而降低设备的停机次数和产品的报废率成为亟须解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种阀装置以及半导体工艺设备，能够提高阀装置的可靠性和使用寿命，降低气体或液体的内漏和外漏的次数，进而降低设备的停机次数和产品的报废率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种阀装置，包括：

阀单元，具有阀体和阀芯，所述阀体具有第一空腔部和位于所述第一空腔部的内侧壁上的第一基座和第二基座，所述第一基座和第二基座均与所述第一空腔部的内侧壁密封相接，所述阀芯可旋转地设置在所述第一空腔部中，所述阀芯具有第二空腔部和位于所述第二空腔部中的第一磁铁，所述第二空腔部可旋转地设置在所述第一空腔部中，所述第一磁铁与所述第二空腔部固定连接；

驱动单元，设置于所述阀单元外部，所述驱动单元具有可相对所述第一空腔部旋转的第二磁铁，且所述第二磁铁的磁端与所述第一磁铁的磁端相对设置，以与所述第一磁铁磁力连接，所述第二磁铁的旋转带动所述第一磁铁旋转，进而带动所述第二空腔部旋转，使所述第二空腔部转动至分别与所述第一基座和所述第二基座相抵或者带动所述第二空腔部旋转以从所述第一基座和所述第二基座处离开。

可选的，所述第一基座和所述第二基座在所述第二空腔部的两侧交错排布，所述第二空腔部与所述第一基座和所述第二基座相抵时，所述第二空腔部位于所述第一基座和所述第二基座所夹的空间中且分别与所述第一基座和所述第二基座具有相重叠的部分。

可选的，所述阀体还包括第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈设置于所述第一基座的与所述第二空腔部相抵的表面上，所述第二密封圈设置于所述第二基座的与所述第二空腔部相抵的表面上。

可选的，所述第一空腔部、第二空腔部为具有圆形空腔或多边形空腔的柱体，所述第一基座和所述第二基座均为匹配所述第一空腔部的侧壁形状的半环形结构，所述第一密封圈和所述第二密封圈均为半环形结构，所述第一密封圈的两端位于所述第一基座的两端，所述第二密封圈的两端位于所述第二基座的两端。

可选的，所述阀单元还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承相对的设置于所述第一空腔部的内侧壁与所述第二空腔部的外侧壁之间，且一第一连杆穿过所述第一轴承和所述第二空腔部的侧壁将所述第一空腔部的侧壁和所述第一磁铁的非磁端连接起来，且一第二连杆穿过所述第二轴承将所述第一空腔部的侧壁和所述第二空腔部的侧壁连接起来，且所述第一基座的两端的侧壁分别与所述第一轴承和所述第二轴承的外侧壁密封相接，所述第二基座的两端的侧壁分别与所述第一轴承和所述第二轴承的外侧壁密封相接。

可选的，所述驱动单元还包括第三空腔部、第三连杆和电机，所述第二磁铁位于所述第三空腔部中，所述第三连杆穿过所述第三空腔部的侧壁连接所述第二磁铁的非磁端和所述电机。

可选的，所述第一磁铁包括马蹄形钕铁硼磁铁；所述第二磁铁包括马蹄形电磁铁或马蹄形钕铁硼磁铁。

可选的，所述第三空腔部为具有圆形空腔或多边形空腔的柱体。

本实用新型还提供了一种半导体工艺设备，包括：加工机台以及本实用新型提供的所述阀装置，所述加工机台上设置有管路和用于支撑所述阀装置中的驱动单元的支撑架，且所述阀装置中的阀单元位于所述管路中。

可选的，所述加工机台包括化学气相沉积机台、物理气相沉积机台或干法刻蚀机台。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下效果：

1、本实用新型提供的阀装置，通过驱动单元中的第二磁铁的旋转带动阀单元中的第一磁铁旋转，以带动第二空腔部(即整个阀芯)旋转，进而使得所述阀芯旋转至分别与阀体中的第一基座和第二基座相抵或者带动所述阀芯旋转以从所述第一基座和所述第二基座处离开，以实现对所述阀单元的关闭和打开，此技术方案能够提高阀装置的可靠性和使用寿命，降低气体或液体的内漏和外漏的次数，进而降低设备的停机次数和产品的报废率。

2、本实用新型提供的半导体工艺设备，由于采用本实用新型提供的阀装置控制管路中的气体或液体的流量，使得加工机台可以正常生产；同时，所述阀装置的较高的可靠性和较长的使用寿命，使得所述加工机台的停机次数和产品的报废率得到降低。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的阀装置的示意图；

图2是图1所示的阀装置中的阀单元全开状态的示意图；

图3是图1所示的阀装置中的阀单元全关状态的示意图；

图4是图3所示的阀装置中的阀单元全关状态的俯视示意图；

图5是图1所示的阀装置中的第一密封圈和第二密封圈的位置示意图。

其中，附图1～5的附图标记说明如下：

10-阀单元；11-阀体；111-第一空腔部；112-第一基座；113-第二基座；114-第一密封圈；115-第二密封圈；12-阀芯；121-第二空腔部；122-第一磁铁；13-第一轴承；14-第二轴承；15-第一连杆；16-第二连杆；20-驱动单元；21-第二磁铁；22-第三空腔部；23-第三连杆；24-电机。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1～5对本实用新型提出的阀装置以及半导体工艺设备作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型一实施例提供一种阀装置，参阅图1至图3，图1是本实用新型一实施例的阀装置的示意图，图2是图1所示的阀装置中的阀单元全开状态的示意图，图3是图1所示的阀装置中的阀单元全关状态的示意图，从图1至图3中可看出，所述阀装置包括阀单元10和驱动单元20，其中，所述阀单元10具有阀体11和阀芯12，所述阀体11具有第一空腔部111和位于所述第一空腔部111的内侧壁上的第一基座112和第二基座113，所述第一基座112和第二基座113均与所述第一空腔部111的内侧壁密封相接，所述阀芯12可旋转地设置在所述第一空腔部111中，即所述阀芯12可以在所述第一空腔部111中转动，所述阀芯12具有第二空腔部121和位于所述第二空腔部121中的第一磁铁122，所述第二空腔部121可旋转地设置在所述第一空腔部111中，所述第一磁铁122与所述第二空腔部121固定连接；所述驱动单元20设置于所述阀单元10外部，所述驱动单元20具有可相对所述第一空腔部111旋转的第二磁铁21，且所述第二磁铁21的磁端与所述第一磁铁122的磁端相对设置，以与所述第一磁铁122磁力连接，所述第二磁铁21的旋转带动所述第一磁铁122旋转，进而带动所述第二空腔部121旋转，使所述第二空腔部121转动至分别与所述第一基座112和所述第二基座113相抵或者带动所述第二空腔部121旋转以从所述第一基座112和所述第二基座113处离开。而且所述第一空腔部111用于放置所述阀芯12的空腔和所述第二空腔部121用于放置所述第一磁铁122的空腔均是密封空腔，不会漏气。或者说，所述第一空腔部111的侧壁和所述第二空腔部121的侧壁不会漏气。

下面参阅图1至图5对所述阀装置进行详细说明：

所述阀单元10具有阀体11和阀芯12，所述阀体11具有第一空腔部111和位于所述第一空腔部111的内侧壁上的第一基座112和第二基座113，所述第一基座112和第二基座113均与所述第一空腔部111的内侧壁密封相接，所述阀芯12可旋转地设置在所述第一空腔部111中；所述阀芯12具有第二空腔部121和位于所述第二空腔部121中的第一磁铁122，所述第二空腔部121可旋转地设置在所述第一空腔部111中，所述第一磁铁122与所述第二空腔部121固定连接。所述第一基座112和所述第二基座113在所述第二空腔部121的两侧交错排布，所述第二空腔部121与所述第一基座112和所述第二基座113相抵时，即所述阀单元10处于全关状态时，所述第二空腔部121位于所述第一基座112和所述第二基座113所夹的空间中且分别与所述第一基座112和所述第二基座113具有相重叠的部分。所述第一空腔部111、第二空腔部121可以为具有圆形空腔或多边形空腔的柱体，同时，所述第一基座112和所述第二基座113均为匹配所述第一空腔部111的侧壁形状的半环形结构。所述第一基座112和所述第二基座113的半环形结构，使得所述阀单元10在处于打开状态时，大部分的气体或液体可以通过半环形结构的中间镂空的部分通过。

另外，为了增强所述阀单元10在全关状态时的密封性，进一步防止出现气体或液体内漏的情况，所述阀体11还可包括第一密封圈114和第二密封圈115，当所述阀单元10处于全关状态时，所述第一密封圈114设置于所述第一基座112的与所述第二空腔部121相抵的表面上，所述第二密封圈115设置于所述第二基座113的与所述第二空腔部121相抵的表面上。由于所述第一密封圈114和所述第二密封圈115只有在所述阀单元10处于全关状态时才会与所述第二空腔部121相接触，而且接触时，所述第二空腔部121也几乎不会对所述第一密封圈114和所述第二密封圈115造成磨损，使得所述第一密封圈114和所述第二密封圈115具有很长的使用寿命，进而使得所述阀单元10也具有很长的使用寿命。所述第一密封圈114和所述第二密封圈115均为半环形结构，参阅图5，图5是图1所示的阀装置中的第一密封圈和第二密封圈的位置示意图，从图5中可看出，所述第一密封圈114的两端位于所述第一基座112的两端，所述第二密封圈115的两端位于所述第二基座113的两端。

所述阀单元10还包括第一轴承13和第二轴承14，所述第一轴承13和所述第二轴承14相对的设置于所述第一空腔部111的内侧壁与所述第二空腔部121的外侧壁之间；且一第一连杆15穿过所述第一轴承13和所述第二空腔部121的侧壁将所述第一空腔部111的侧壁和所述第一磁铁122的非磁端连接起来，所述第一连杆15可以旋转，以使得所述第一磁铁122旋转时，可以通过所述第一连杆15带动所述第二空腔部121旋转，即带动整个所述阀芯12旋转；且一第二连杆16穿过所述第二轴承14将所述第一空腔部111的侧壁和所述第二空腔部121的侧壁连接起来，以将所述阀芯12连接固定在所述第一空腔部111上。

另外，参阅图4，图4是图3所示的阀装置中的阀单元全关状态的俯视示意图，从图4中可看出，当所述阀单元10处于全关状态(即所述第二空腔部121的旋转角度为0°)时，所述第二空腔部121位于所述第一基座112和所述第二基座113所夹的空间中，且所述第二空腔部121分别与所述第一基座112和所述第二基座113相抵且部分重叠；同时，所述第二空腔部121的外侧壁分别与所述第一轴承13和所述第二轴承14的轴向面密封相接；同时，所述第一基座112的两端的侧壁分别与所述第一轴承13和所述第二轴承14的外侧壁密封相接，所述第二基座113的两端的侧壁分别与所述第一轴承13和所述第二轴承14的外侧壁密封相接，以使得未被所述第二空腔部121、所述第一基座112和所述第二基座113覆盖的部分也不会出现泄露的情况。另外，所述第一轴承13和所述第二轴承14的外侧壁可以焊接在所述第一基座112和第二基座113的两端的侧壁上；或者，可以分别在所述第一轴承13和所述第二轴承14的外侧壁上加上多个密封圈，以增强所述阀单元10全关状态时的密封性。

同时，从图2和图4中可看出，所述第一基座112的两端的侧壁与所述第二基座113的两端的侧壁之间在二者的平行方向上存在间距，当此间距大于等于所述第二空腔部121的厚度时，所述阀单元10可以达到全开状态(即所述第二空腔部121的旋转角度为90°)，此时，气体或液体在所述阀单元10中的流量达到最大。所以，可以使所述第二空腔部121的旋转角度在0°～90°(例如为20°、45°、70°等)进行调整，以调整所述气体或液体的流量。另外，在本实用新型的另一实施例中，所述第一基座112的两端的侧壁与所述第二基座113的两端的侧壁之间在二者的平行方向的间距小于所述第二空腔部121的厚度，由于受到所述第一基座112和所述第二基座113的两端的阻挡，所述第二空腔部121的旋转角度无法达到90°，即所述阀单元10无法达到全开状态，甚至所述第二空腔部121能达到的旋转角度会很小，使得气体或液体的流量很小。所以，若要使得气体或液体达到很大的流量，优选地，所述第一基座112的两端的侧壁与所述第二基座113的两端的侧壁之间在二者的平行方向上的间距大于等于所述第二空腔部121的厚度。

另外，因需要通过磁力带动所述第一磁铁122旋转，进而带动所述第二空腔部121旋转，所以，需要所述第一磁铁122的磁力很强，而钕铁硼磁铁是具有最强磁力的永久磁铁，所以，优选地，所述第一磁铁122为马蹄形钕铁硼磁铁。

所述驱动单元20设置于所述阀单元10外部，所述驱动单元20具有可相对所述第一空腔部111旋转的第二磁铁21，且所述第二磁铁21的磁端与所述第一磁铁122的磁端相对设置，以与所述第一磁铁122磁力连接，所述第二磁铁21的旋转带动所述第一磁铁122旋转，进而带动所述第二空腔部121旋转，使所述第二空腔部121转动至分别与所述第一基座112和所述第二基座113相抵(即所述阀单元10处于全关状态)或者带动所述第二空腔部121旋转以从所述第一基座112和所述第二基座113处离开(即所述阀单元10处于打开状态)。从图1中可看出，本实施例的所述驱动单元20还可包括第三空腔部22、第三连杆23和电机24，所述第二磁铁21位于所述第三空腔部22中，所述第三连杆23穿过所述第三空腔部22的侧壁连接所述第二磁铁21的非磁端和所述电机24。即本实施例的所述驱动单元20是一种电驱动的机构，有利于实现机械自动化，所述电机24带动所述第三连杆23旋转，从而带动了所述第二磁铁21旋转，由于所述第二磁铁21的磁端与所述第一磁铁122的磁端相对设置，使得所述第一磁铁122在所述第二磁铁21的磁力作用下旋转起来，从而带动所述第一连杆15旋转，进而带动整个所述阀芯12旋转，以使得所述阀单元10处于打开或关闭状态，进而实现所述阀单元10对气体或液体的流量的控制。另外，在本实用新型的另一实施例中，所述驱动单元20也可以是一种机械驱动的机构，包括所述第三连杆23以及连接所述第三连杆23的手动把手(未图示)，可以通过所述手动把手带动所述第三连杆23转动，以带动所述第二磁铁21旋转。由于所述阀装置中，是通过所述第一磁铁122与所述第二磁铁21之间的磁力带动所述第一磁铁122旋转，以带动整个所述阀芯12旋转，进而实现所述阀单元10的打开和关闭，所以，所述阀装置中没有使用到阀杆，不会出现因长期使用之后，阀杆对密封圈造成磨损而导致的气体或液体外漏的情况，提高了所述阀装置的可靠性和使用寿命，进而降低了设备的停机次数和产品的报废率。

由于所述第二磁铁21需要通过磁力带动所述第一磁铁122转动，所以所述第二磁铁21的磁性需要很强，所述第二磁铁21可以包括马蹄形电磁铁或马蹄形钕铁硼磁铁，当所述第二磁铁21为电磁铁时，可以通过增大电流来使得所述第二磁铁21的磁性增强，以使得所述第二磁铁21与所述第一磁铁122之间的磁力增大，进而使得所述第二磁铁21能够顺利带动所述第一磁铁122旋转；当所述第二磁铁21为马蹄形钕铁硼磁铁时，由于所述第一磁铁122也为马蹄形钕铁硼磁铁，二者的磁性都很强，使得所述第二磁铁21能够顺利带动所述第一磁铁122旋转。另外，所述第三空腔部22可以为具有圆形空腔或多边形空腔的柱体，用于保护所述第二磁铁21。

综上所述，本实用新型提供的阀装置，包括：阀单元，具有阀体和阀芯，所述阀体具有第一空腔部和位于所述第一空腔部的内侧壁上的第一基座和第二基座，所述第一基座和第二基座均与所述第一空腔部的内侧壁密封相接，所述阀芯可旋转地设置在所述第一空腔部中，所述阀芯具有第二空腔部和位于所述第二空腔部中的第一磁铁，所述第二空腔部可旋转地设置在所述第一空腔部中，所述第一磁铁与所述第二空腔部固定连接；驱动单元，设置于所述阀单元外部，所述驱动单元具有可相对所述第一空腔部旋转的第二磁铁，且所述第二磁铁的磁端与所述第一磁铁的磁端相对设置，以与所述第一磁铁磁力连接，所述第二磁铁的旋转带动所述第一磁铁旋转，进而带动所述第二空腔部旋转，使所述第二空腔部转动至分别与所述第一基座和所述第二基座相抵或者带动所述第二空腔部旋转以从所述第一基座和所述第二基座处离开。本实用新型的技术方案能够提高阀装置的可靠性和使用寿命，降低气体或液体的内漏和外漏的次数，进而降低设备的停机次数和产品的报废率。

本实用新型一实施例提供一种半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括：加工机台以及本实用新型提供的所述阀装置，所述加工机台上设置有管路和用于支撑所述阀装置中的驱动单元的支撑架，且所述阀装置中的阀单元位于所述管路中。所述加工机台包括化学气相沉积机台、物理气相沉积机台或干法刻蚀机台。通过所述支撑架上的所述驱动单元控制所述阀单元中的阀芯的旋转角度，以控制所述管路中的气体或液体的流量，进而使得所述加工机台可以正常生产；同时，所述阀装置的较高的可靠性和较长的使用寿命，使得所述加工机台的停机次数和产品的报废率得到降低。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种阀装置，其特征在于，包括：

阀单元，具有阀体和阀芯，所述阀体具有第一空腔部和位于所述第一空腔部的内侧壁上的第一基座和第二基座，所述第一基座和第二基座均与所述第一空腔部的内侧壁密封相接，所述阀芯可旋转地设置在所述第一空腔部中，所述阀芯具有第二空腔部和位于所述第二空腔部中的第一磁铁，所述第二空腔部可旋转地设置在所述第一空腔部中，所述第一磁铁与所述第二空腔部固定连接；

驱动单元，设置于所述阀单元外部，所述驱动单元具有可相对所述第一空腔部旋转的第二磁铁，且所述第二磁铁的磁端与所述第一磁铁的磁端相对设置，以与所述第一磁铁磁力连接，所述第二磁铁的旋转带动所述第一磁铁旋转，进而带动所述第二空腔部旋转，使所述第二空腔部转动至分别与所述第一基座和所述第二基座相抵或者带动所述第二空腔部旋转以从所述第一基座和所述第二基座处离开。

2.如权利要求1所述的阀装置，其特征在于，所述第一基座和所述第二基座在所述第二空腔部的两侧交错排布，所述第二空腔部与所述第一基座和所述第二基座相抵时，所述第二空腔部位于所述第一基座和所述第二基座所夹的空间中且分别与所述第一基座和所述第二基座具有相重叠的部分。

3.如权利要求2所述的阀装置，其特征在于，所述阀体还包括第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈设置于所述第一基座的与所述第二空腔部相抵的表面上，所述第二密封圈设置于所述第二基座的与所述第二空腔部相抵的表面上。

4.如权利要求3所述的阀装置，其特征在于，所述第一空腔部、第二空腔部为具有圆形空腔或多边形空腔的柱体，所述第一基座和所述第二基座均为匹配所述第一空腔部的侧壁形状的半环形结构，所述第一密封圈和所述第二密封圈均为半环形结构，所述第一密封圈的两端位于所述第一基座的两端，所述第二密封圈的两端位于所述第二基座的两端。

5.如权利要求4所述的阀装置，其特征在于，所述阀单元还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承相对的设置于所述第一空腔部的内侧壁与所述第二空腔部的外侧壁之间，且一第一连杆穿过所述第一轴承和所述第二空腔部的侧壁将所述第一空腔部的侧壁和所述第一磁铁的非磁端连接起来，且一第二连杆穿过所述第二轴承将所述第一空腔部的侧壁和所述第二空腔部的侧壁连接起来，且所述第一基座的两端的侧壁分别与所述第一轴承和所述第二轴承的外侧壁密封相接，所述第二基座的两端的侧壁分别与所述第一轴承和所述第二轴承的外侧壁密封相接。

6.如权利要求1至5中任一项所述的阀装置，其特征在于，所述驱动单元还包括第三空腔部、第三连杆和电机，所述第二磁铁位于所述第三空腔部中，所述第三连杆穿过所述第三空腔部的侧壁连接所述第二磁铁的非磁端和所述电机。

7.如权利要求6所述的阀装置，其特征在于，所述第一磁铁包括马蹄形钕铁硼磁铁；所述第二磁铁包括马蹄形电磁铁或马蹄形钕铁硼磁铁。

8.如权利要求6所述的阀装置，其特征在于，所述第三空腔部为具有圆形空腔或多边形空腔的柱体。

9.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：加工机台以及权利要求1至8中任一项所述的阀装置，所述加工机台上设置有管路和用于支撑所述阀装置中的驱动单元的支撑架，且所述阀装置中的阀单元位于所述管路中。

10.如权利要求9所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述加工机台包括化学气相沉积机台、物理气相沉积机台或干法刻蚀机台。