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Die folgende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schließen und Öffnen einer Be-/Entladeöffnung wenigstens einer Prozesskammer zum Behandeln von Substraten, und insbesondere von Halbleitersubstraten.
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In der Halbleiter- und Photovoltaikindustrie ist es bekannt, Substrate insbesondere Halbleitersubstrate in unterschiedlichen Prozesskammern zu behandeln. Solche Prozesskammern besitzen jeweils wenigstens eine Be-/Entladeöffnung, die üblicherweise über ein Türelement verschließbar ist. Dies ist notwendig, um die Prozesskammer gegenüber der Umgebung zu Isolieren, und insbesondere gasdicht abzutrennen. Dies ist insbesondere bei Vakuumprozessen innerhalb einer Prozesskammer notwendig, kann aber auch bei anderen Prozessen vorteilhaft sein. Solche Türelemente sind üblicherweise derart schwenkbar an der Prozesskammer angebracht, dass sie zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position bewegbar sind. In der geöffneten Position geben sie die die Be-/Entladeöffnung zum be- und entladen von Substraten in die Prozesskammer hinein bzw. aus dieser heraus frei. In der geschlossenen Position hingegen blockieren sie die Be-/Entladeöffnung. Üblicherweise sind Dichtungen am Prozesskammergehäuse und/oder an dem Türelement vorgesehen, um die Prozesskammer in der geschlossenen Position abdichten zu können.
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Für derartige schwenkbare Türelemente ist jedoch ein entsprechender Schwenkraum erforderlich, was zu Platzproblemen führen kann. Außerdem sind auch die Aufbauten für den Schwenkmechanismus sehr teuer, da sehr geringe Toleranzen für die Schwenkbewegung vorgesehen werden müssen, um einen gasdichten Verschluss der Be-/Entladeöffnung vorsehen zu können. Besonders problematisch sind solche Türelemente ferner bei benachbarten Prozesskammern, die zueinander weisende Be-/Entladeöffnungen aufweisen, und bei denen ein Substrat direkt zwischen den Prozesskammern bewegt werden soll, ohne dass das Substrat der Umgebung ausgesetzt ist. Türelemente mit einer Schwenkbewegung sind für solche Anordnungen in der Regel nicht geeignet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schließen und Öffnen einer Be-/Entladeöffnung wenigstens einer Prozesskammer vorzusehen, die auf einfache und kostengünstige Art und Weise ein sicheres gasdichtes Abschließen der Prozesskammer bei geringem Platzbedarf ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Insbesondere ist eine Vorrichtung zum Schließen und Öffnen einer Be-/Entladeöffnung wenigstens einer Prozesskammer zum Behandeln von Substraten vorgesehen, die wenigstens ein Schlauchelement und wenigstens eine Halteeinheit, zum Positionieren und Halten eines Teilbereichs des Schlauchelements in einer vorgegebenen Position relativ zur Be-/Entladeöffnung der Prozesskammer, aufweist. Das Schlauchelement weist wenigstens eine Einlass- und/oder Auslassöffnung auf, die mit einer Fluidquelle und/oder einer Unterdruckquelle verbindbar ist, und das Schlauchelement ist über das Anlegen eines Fluids und/oder eines Unterdrucks im Inneren selektiv zwischen einem ausgefahrenen Zustand und einem in Richtung des gehaltenen Teilbereichs zusammengezogenen Zustand bewegbar, wobei das Schlauchelement im ausgefahrenen Zustand die Be-/Entladeöffnung der Prozesskammer abschließt und sie im zusammengezogenen Zustand freigibt. Eine solche Vorrichtung besitzt einen einfachen Aufbau und kann ein sicheres Schließen und Öffnen der Prozesskammer vorsehen.
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Vorzugsweise besitzt das Schlauchelement im ausgefahrenen Zustand einen Durchmesser, der wenigstens doppelt so groß ist, wie eine Höhe der abzudichtenden Be-/Entladeöffnung der Prozesskammer, um ein sicheres Schließen und Öffnen derselben zu ermöglichen.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung ein Gehäuse auf, das eine sich axial erstreckende Kammer zur Aufnahme des Schlauchelements aufweist, sowie eine die Kammer quer zur Axialrichtung schneidende Durchführöffnung, die mit der Be-/Entladeöffnung der Prozesskammer ausgerichtet ist. Die Kammer ist so bemessen, dass das Schlauchelement im ausgefahrenen Zustand Wände der Kammer in seiner Radialrichtung kontaktiert und dabei die Durchführöffnung des Gehäuses und somit die Be-/Entladeöffnung der Prozesskammer abdichtet und im zusammengezogenen Zustand die Durchführöffnung freigibt. Das Gehäuse ermöglicht eine definierte Anordnung des Schlauchs relativ zur Be-/Entladeöffnung und bietet für eine gute Abdichtung eine definierte Anlagefläche für den Schlauch im ausgefahrenen Zustand.
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Vorzugsweise weist die Kammer einen runden Querschnitt auf, der sich einerseits leicht und kostengünstig auch über größere Längen herstellen lässt und auch für üblicherweise runde Schläuche besonders geeignet ist.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Halteeinheit ein Stangenelement auf, das sich im Inneren des Schlauchelementes benachbart zum zu haltenden Teilbereich des Schlauchelements erstreckt und dadurch eine Bewegung des Teilbereichs zur Mitte des Schlauchs hin unterbinden kann. Insbesondere kann das Stangenelement den zu haltenden Teilbereich des Schlauchelements in Radialrichtung gegen ein Gegenlager, insbesondere das zuvor genannte Gehäuse drücken.
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Das Stangenelement kann eine sich axial erstreckende Kammer aufweisen, die eine erste Öffnung aufweist, die mit einer Fluidquelle und/oder einer Unterdruckquelle verbindbar ist, sowie wenigstens eine sich von der Kammer zur Außenseite des Stangenelements erstreckende Durchgangsöffnung. In diesem Fall kann das Stangenelement neben einer Haltefunktion auch eine Verteilerfunktion für ein Fluid und/oder eine Unterdruck im Schlauch vorsehen.
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Bei einer Ausführungsform weist die Halteeinheit ein außerhalb des Schlauchelements liegendes Element auf, wobei der zu fixierende Teilbereich daran befestigt, insbesondere geklebt oder vulkanisiert ist.
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Um einen definierten Halt des Schlauchelements und gegebenenfalls eine Abdichtung desselben zur Umgebung hin auch in seiner geöffneten Position vorzusehen, kann wenigstens eine Stützhülse in einem Endbereich des Schlauchelements vorgesehen sein, die den Endbereich in einer vorgegebenen Form hält, und zwar unabhängig davon, ob das Schlauchelement im ausgefahrenen Zustand oder im zusammengezogenen Zustand ist. Vorzugsweise drückt die Stützhülse das Schlauchelement in Radialrichtung gegen ein Gegenlager, insbesondere eine Dichtung in dem oben genannten Gehäuse.
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Bei einer Ausführungsform ist wenigstens ein Vorspannelement zum Vorspannen des Schlauchelements in die zusammengezogene Position vorgesehen. Ein solches ermöglicht den Zustand des Schlauchelements nur über positiven Druck im Inneren des Schlauchelements zu steuern. Insbesondere ist es möglich den Schlauch auch im zusammengezogenen Zustand mit einem Fluid zu durchströmen, um ihn zum Beispiel zu kühlen oder auf eine bestimmte Temperatur zu bringen. Für einen einfachen Aufbau kann das Vorspannelement ein im Inneren des Schlauchelements angeordnetes Zugband sein, das insbesondere integral mit dem Schlauchelement ausgebildet sein kann.
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Bei einer alternativen Ausführungsform sind wenigstens zwei Schlauchelemente derart vorgesehen, dass ein erstes Schlauchelement das zweite wenigstens teilweise radial umgibt, das erste Schlauchelement wenigstens eine Öffnung zum Anlegen eines Unterdrucks im Inneren aufweist, und das zweite Schlauchelement wenigstens eine Öffnung zum Anlegen eines unter Druck stehenden Fluids im Inneren aufweist. Bei einer solchen Anordnung kann das innere Schlauchelement durch Anlegen eines Unterdrucks im äußeren Schlauchelement zusammengezogen werden, sofern der Druck im inneren Schlauchelement nicht zu hoch ist. Dies ermöglicht auch insbesondere ein Durchströmen eines Fluids im inneren Schlauchelement auch im zusammengezogenen Zustand.
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Vorzugsweise weist das Schlauchelement an entgegengesetzten Enden jeweils eine Öffnung auf, um ein Hindurchleiten eines Fluids durch das Schlauchelement hindurch zu ermöglichen. Ferner besitzt ein solches Schlauchelement einen einfachen Aufbau im Vergleich zu einem einseitig geschlossenen Schlauchelement.
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Die Vorrichtung zum Behandeln von Substraten weist wenigstens eine Prozesskammer zur Aufnahme des Substrats, wenigstens eine Be-/Entladeöffnung für das Substrat, die in einer Wand der Prozesskammer ausgebildet ist, und wenigstens eine Schließvorrichtung des obigen Typs zum Öffnen und Schließender wenigstens einen Be-/Entladeöffnung auf. Vorzugsweise weist die Vorrichtung zwei Prozesskammern auf, die jeweils wenigstens eine zur anderen Prozesskammer weisende Be-/Entladeöffnung aufweisen, wobei die zueinander weisenden Be-/Entladeöffnungen der Prozesskammern zueinander ausgerichtete sind, um einen Transport der Substrate zwischen den Prozesskammern zu ermöglichen. Die Schließvorrichtung kann dann derart zwischen zueinander weisenden Be-/Entladeöffnungen angeordnet sein, das sie im ausgefahrenen Zustand beide Be-/Entladeöffnungen abdichtet und somit die Prozesskammern gegeneinander isoliert und im zusammengezogenen Zustand eine Verbindung zwischen den Prozesskammern freigibt.
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Ein Freigeben der Be-/Entladeöffnung, wie es oben verwendet wird, bedeutet, dass das Schlauchelement die Be-/Entladeöffnung so weit öffnet, dass ein Be/Entladen eines Substrats durch die Öffnung möglich ist. Vorzugsweise bedeutet Freigeben, dass das Schlauchelement vollständig außerhalb eines Projektionsbereichs der Öffnung liegt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zum Behandeln von Substraten mit einer Schließvorrichtung gemäß der Erfindung in einem geschlossenen Zustand;
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2 eine schematische Schnittansicht wie in der 1, wobei die Schließvorrichtung in einem geöffneten Zustand ist;
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3 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zum Behandeln von Substraten, gemäß einer alternativen Ausführungsform mit einer erfindungsgemäßen Schließvorrichtung in einer geschlossenen Position;
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4 eine schematische Schnittansicht wie in 3 wobei die Schließvorrichtung in einer geöffneten Position ist;
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5 eine perspektivische Ansicht einer Schließvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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6 eine Längsschnittansicht durch die Schließvorrichtung gemäß 5, wobei die Schließvorrichtung in einem geöffneten Zustand gezeigt ist;
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7 eine Schnittansicht ähnlich 6, wobei die Schließvorrichtung in einem geschlossenen Zustand gezeigt ist;
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8 eine vergrößerte Detailansicht der Schließvorrichtung gemäß 6 in einem geöffneten Zustand;
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9 eine perspektivische Querschnittansicht der Schließvorrichtung gemäß der 5 in einem geschlossenen Zustand;
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10 eine Querschnittansicht der Schließvorrichtung gemäß der 5 in einem geöffneten Zustand;
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11 eine vergrößerte, perspektivische Teilschnittansicht einer alternativen Schließvorrichtung in einem geschlossenen Zustand;
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12 eine vergrößerte, perspektivische Teilschnittansicht der Vorrichtung gemäß der 11 in einem geöffneten Zustand.
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In der nachfolgenden Beschreibung verwendete Positions- und/oder Richtungsangaben beziehen sich auf die Darstellungen in den Zeichnungen und sollen die Anmeldung in keiner Weise einschränken, obwohl sie sich auf bevorzugte Anordnungen beziehen können.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils eine schematische Schnittansicht durch eine Vorrichtung 1, zum Behandeln von Substraten, und zwar insbesondere von Halbleitersubstraten.
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Die Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einer Prozesskammer 3 und einer Schließvorrichtung 6.
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Die Prozesskammer 3 besitzt ein Gehäuse 8, das im Inneren eine Prozesskammer 10 definiert. In einer Seitenwand des Gehäuses 8 ist eine Be-/Entladeöffnung 12 ausgebildet, die zur Durchführung von Substraten bemessen ist. In der Prozesskammer ist eine Substrataufnahme 14 zum Aufnehmen und Tragen eines nicht dargestellten Substrats angeordnet. Die Substrataufnahme 14 kann beispielsweise, wie in den 1 und 2 dargestellt ist, über eine Drehwelle 16 drehbar in der Prozesskammer 10 gehalten werden. Solche Prozesskammern 3 sind in der Technik vielfältig bekannt, und sie können unterschiedliche Behandlungseinheiten für die Behandlung der Substrate aufweisen aufweisen, wie beispielsweise Heizeinheiten, Plasmaeinheiten, Gaszu- und/oder Abführeinheiten zum Einstellen bestimmter Gasumgebungen usw. Natürlich kann die Prozesskammer 3 auch einen unterschiedlichen Aufbau als den dargestellten besitzen, sofern eine Be-/Entladeöffnung vorgesehen ist.
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Die Schließvorrichtung 6 wird nachfolgend insbesondere unter Bezugnahme auf die 5–12 noch näher erläutert. Die Schließvorrichtung 6 besitzt ein Gehäuse 20 mit einer sich quer durch das Gehäuse 20 hindurch erstreckenden Durchführöffnung 22 entsprechend der Be-/Entladeöffnung 12 der Prozesskammer 3. Das Gehäuse 20 ist in abgedichteter Weise an der Prozesskammer 3 derart befestigt, dass die Durchführöffnung 22 mit der Be-/Entladeöffnung 12 der Prozesskammer 3 ausgerichtet ist. Ein Be-/Entladen von Substraten in die Prozesskammer 3 erfolgt somit durch die Durchführöffnung 22 der Schließvorrichtung 6 und die Be-/Entladeöffnung 12 der Prozesskammer 3 hindurch.
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Die 3 und 4 zeigen einen alternativen Aufbau einer Vorrichtung zum Behandeln von Substraten, die bei der dargestellten Ausführungsform aus zwei Prozesskammern 3 besteht, die im Wesentlichen den selben Aufbau besitzen können, wie zuvor beschrieben. Die zwei Prozesskammern 3 sind benachbart zueinander angeordnet und zwar derart, dass eine jeweilige Be-/Entladeöffnung 12 der einen Prozesskammer 3 zur Be-/Entladeöffnung 12 der anderen Prozesskammer 3 weist. Die Schließvorrichtung 6 mit ihrem Gehäuse 20 ist derart zwischen den beiden Prozesskammern 3 angeordnet, dass das Gehäuse 20 in abgedichteter Weise zwischen den beiden Prozesskammern 3 liegt. Dabei ist die Durchführöffnung 22 so angeordnet, dass sie die Be-/Entladeöffnungen 12 der beiden Prozesskammern 3 verbindet. Hierdurch kann ein direkter Transport von Substraten von der einen Prozesskammer in die andere ermöglicht werden, sofern die Schließvorrichtung 6 in einem geöffneten Zustand ist, wie in 4 dargestellt ist.
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Wenigstens eine der Prozesskammern 3, gemäß den 3 und 4 die Rechte, weist wenigstens eine weitere Be-/Entladeöffnung 12 auf, die über eine weitere Schließvorrichtung 6 geöffnet und geschlossen werden kann.
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Die Schließvorrichtung 6 wird nachfolgend insbesondere auch anhand der 5–12 näher beschrieben. Dabei zeigen die 5–10 jeweils die Schließvorrichtung 6 in einer Anordnung zwischen zwei Prozesskammern 3, von denen jeweils nur ein kleiner Teil angedeutet ist. Es sei aber bemerkt, dass die Schließvorrichtung 6 auch benachbart zu einer einzelnen Prozesskammer 3 angeordnet sein könnte, wie in den 1 und 2 gezeigt ist. Bei den 11 und 12, die eine alternative Ausführungsform der Schließvorrichtung 6 zeigen, wurde auf die Darstellung der Prozesskammer vollständig verzichtet.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Schließvorrichtung 6. Die 6 und 7 zeigen jeweils eine schematische Längsschnittansicht der Schließvorrichtung 6, wobei 6 einen geöffneten Zustand der Schließvorrichtung 6 zeigt und 7 einen geschlossenen Zustand. 8 ist eine vergrößerte Detailansicht eines Endbereichs der Schließvorrichtung 6 in einem geöffneten Zustand und die 9 und 10 sind jeweils Querschnittansichten der Schließvorrichtung 6, wobei 9 einen geschlossenen und 10 einen geöffneten Zustand zeigt.
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Die Schließvorrichtung 6 besitzt das schon zuvor erwähnte Gehäuse 20 bestehend aus einem quaderförmigen Hauptkörper 24 sowie Endabdeckungen 26. In dem Hauptkörper 24 ist die schon zuvor erwähnte, sich quer erstreckende Durchgangsöffnung 22 ausgebildet, sowie eine sich axial erstreckende Durchgangsöffnung 27.
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Die sich quer erstreckende Durchgangsöffnung 22 besitzt im Wesentlichen eine Form und Abmessung entsprechend den Be-/Entladeöffnungen der Prozesskammern 3 und ist somit für das Hindurchführen von Substraten zum Be- und Entladen der Prozesskammer geeignet. Die Durchgangsöffnung 22 schneidet die Durchgangsöffnung 27, sodass Substrate bei einem Transport durch die Durchgangsöffnung 22 auch durch einen Teil der Durchgangsöffnung 27 hindurchgehen. Die Durchgangsöffnung 22 schneidet die Durchgangsöffnung 27 oberhalb ihrer Mitte, jedoch unterhalb ihres höchsten Punktes, wie am besten in den 9 und 10 zu erkennen ist.
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Die sich axial erstreckende Durchgangsöffnung 27 besitzt einen runden Querschnitt, der natürlich im Bereich der Durchgangsöffnung 22 Unterbrechungen aufweist.
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Der quaderförmige Hauptkörper 24 ist in geeigneter Weise abdichtend zwischen zwei Prozesskammern 3 oder an einem Ende einer Prozesskammer 3 in abgedichteter Weise derart angebracht, dass die Durchgangsöffnung 22 mit einer entsprechenden Be-/Entladeöffnung 12 der Prozesskammer 3 ausgerichtet ist.
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Die Endabdeckungen 26 sind an den axial entgegen gesetzten Enden des Hauptkörpers 24 in lösbarer Weise angebracht, wie zum Beispiel mittels schrauben. Als lösbar sollen hier Befestigungsarten umfasst werden, die ein zerstörungsfreies lösen der Endabdeckungen vom Hauptkörper 24 ermöglichen. Die Endabdeckungen sind identisch aufgebaut, sodass im Folgenden nur eine beschrieben wird.
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Die Endabdeckung 26 besitzt einen quaderförmigen Grundkörper 30, sowie einen Anschlussflansch 32. Der quaderförmige Grundkörper 30 besitzt eine Umfangsform, die der Umfangsform des quaderförmigen Hauptkörpers 24 entspricht. Der Grundkörper 30 besitzt eine runde Ausnehmung 34, die im Wesentlichen denselben Durchmesser besitzt, wie die Durchgangsöffnung 27 im Hauptkörper 24 und ist mit dieser ausgerichtet. Die Durchgangsöffnung 27 im Hauptkörper 24 öffnet sich somit in die Ausnehmung 34. An ihrem freien Ende (zum Hauptkörper 24 weisend) besitzt die Ausnehmung 34 eine Stufe zur Aufnahme eines O-Rings 36, wie am besten in 8 zu erkennen ist. An ihrem Boden besitzt die Ausnehmung 34 einen runden Vorsprung 38.
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Der Anschlussflansch 32 besitzt im Wesentlichen eine Rohrform mit einer Durchgangsöffnung 40, welche sich durch den Vorsprung 38 hindurch zur Ausnehmung 34 erstreckt. Der Anschlussflansch 32 ist so bemessen, dass er beispielsweise durch Aufstecken eines Schlauches mit einer Fluid und/oder auch einer Unterdruckquelle verbindbar ist, die jedoch nicht dargestellt ist. Wenn die Endabdeckungen 26 an dem Hauptkörper 24 befestigt sind, ist die Durchgangsöffnung 27 an ihren Enden abgedeckt.
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Die Schließvorrichtung 6 weist ferner einen Schließmechanismus 50 auf, der in der Durchgangsöffnung 27 im Hauptkörper 24 und teilweise in der Ausnehmung 34 in den Endabdeckungen 26 aufgenommen ist.
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Der Schließmechanismus 50 besteht im Wesentlichen aus einem Schlauch 52, Stützringen 54 sowie einem Niederhalter 56.
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Der Schlauch 52 kann ein gerader Schlauch aus einem geeigneten Material wie beispielsweise wie Viton, Gummi, Silikon oder einem anderen geeigneten Material sein. Das Material muss eine ausreichende Flexibilität besitzen, um sich zwischen einem zusammengezogenen Zustand, wie er beispielsweise in 6 dargestellt ist und einem ausgefahrenen Zustand wie er beispielsweise in 7 dargestellt ist, bewegen zu können. Das Material muss ferner in der Lage sein, sich an die Durchgangsöffnung 27 anzuschmiegen und insbesondere eine Abdichtfunktion zur Durchgangsöffnung 22 vorsehen zu können.
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Der Schlauch 52, besitzt einen runden Querschnitt entsprechend der Durchgangsöffnung 27 im Hauptkörper 24. In einem unbelasteten Zustand besitzt der Schlauch 52 einen Außenumfang, der geringfügig kleiner ist als der Innenumfang der Durchgangsöffnung 27 im Hauptkörper 24. Der Schlauch 52 besitzt eine Länge, die größer ist als die Länge der Durchgangsöffnung 27, sodass sich der Schlauch vollständig durch die Durchgangsöffnung 27 hindurch erstrecken und beidseitig aus dieser herausstehen kann. Dabei ist die Länge jedoch so bemessen, dass der Überstand jeweils durch die Ausnehmungen 34 in den Endabdeckungen 26 aufgenommen werden kann, wie in den 6 und 7 dargestellt ist.
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Die Stützhülsen 54 besitzen jeweils eine Ringform. Eine Stützhülse 54 ist jeweils in einem Endbereich des Schlauchs 52 aufgenommen, und hält diesen in einer vorbestimmten, offenen Konfiguration, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Stützhülsen 54 sind jeweils aus einem geeigneten Material, das eine ausreichende Stabilität besitzt, um die Enden des Schlauchs 52 in der vorbestimmten, offenen Konfiguration zu halten. Die Stützringe 54 sind dabei jeweils so bemessen, dass sie das jeweilige Ende des Schlauches 52 leicht aufspannen und gegen den Ohrring 38 drücken.
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Der Niederhalter 56 besteht aus einem langgestreckten Stabelement mit einer Länge, die größer ist als die Länge der Durchgangsöffnung 27 im Hauptkörper 24. Die Länge des Stabelements ist dabei jedoch so bemessen, dass es im zusammengebauten Zustand der Schließvorrichtung 6 zwischen den Endabdeckungen 26 aufgenommen werden kann. Der Niederhalter ist so angeordnet, dass er sich durch den Schlauch 52 hindurch erstreckt. Der Niederhalter 56 besitzt an seiner Oberseite und an seiner Unterseite jeweils eine abgerundete Form. Dabei ist die abgerundete Form der Unterseite im Wesentlichen an die Rundung der Durchgangsöffnung 27 im Hauptkörper 24 angepasst und die abgerundete Form an der Oberseite ist an die Rundung des Vorsprungs 38 in der Ausnehmung 34 angepasst, wie in 8 dargestellt ist.
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Der Niederhalter 56 besitzt einen Mittelbereich 58 sowie Endbereiche 59. Der Mittelbereich 58 besitzt eine größere Dicke als die Endbereiche 59. Insbesondere besitzt der Mittelbereich 58 eine Dicke, die um die Dicke des Stützrings 54 größer ist als die Dicke der Endbereiche 59. Der Niederhalter 56 ist somit durch die Endabdeckungen 26 in einer vorbestimmten Position einklemmbar, in der er den Schlauch 52 gegen die Durchgangsöffnung 27 im Hauptkörper 24 drückt, wie am besten in 8 zu erkennen ist. Hierdurch wird ein Teilbereich des Schlauchs 52, hier der unten liegende Bereich, in einer bestimmten Position fixiert. Hierdurch wird verhindert, dass sich der Schlauch 52 in diesem Teilbereich von der Durchgangsöffnung 27 wegbewegt. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, dass sich der Schlauch 52, wenn beispielsweise ein Unterdruck daran angelegt wird, in Richtung des so fixierten Teilbereichs zusammenzieht, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Ein Austausch/eine Wartung des eigentlichen Schließelements, nämlich des Schlauches kann auf einfache Weise durch Lösen wenigstens einer Endabdeckung und axiales Herausziehen des Schlauches – gegebenenfalls in einem teilweise zusammengezogenen Zustand – aus der Durchgangsöffnung 27 erfolgen. Der Hauptkörper 24 kann hingegen in seiner abgedichteten Position bleiben, was natürlich insbesondere bei einer Anordnung zwischen zwei Prozesskammern von Vorteil ist.
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Die Arbeitsweise der Schließvorrichtung 6 wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert:
Dabei wird zunächst davon ausgegangen, dass sich die Schließvorrichtung 6 in der in 7 gezeigten Position befindet. Über die Anschlussflansche 32 wird ein unter Druck stehendes Fluid, wie beispielsweise Wasser, durch den Schlauch 52 hindurch geleitet. Hierdurch wird dieser leicht nach außen ausgedehnt und fest gegen die Durchgangsöffnung 27 im Hauptkörper 24 gedrückt. Dabei deckt der Schlauch 52 die sich quer erstreckende Durchgangsöffnung 22 vollständig ab und kann sich sogar leicht in diese hinein bewegen, wie der Fachmann erkennen kann. Hierdurch wird die Durchgangsöffnung 22 an ihren zwei Schnittpunkten mit der Durchgangsöffnung 27 blockiert und abgedichtet. Dementsprechend sind die Be-/Entladeöffnungen 12 der Prozesskammer zu diesem Zeitpunkt gegenüber der Umgebung abgedichtet.
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Wenn nun die Durchgangsöffnung 22 in der Schließvorrichtung 6 und somit die Be-/Entladeöffnung 12 in der Prozesskammer 3 geöffnet werden soll, kann über wenigstens einen der Anschlussflansche 32 ein Unterdruck im Bereich des Schlauchs 52 erzeugt werden. Dieser zieht sich dann wie in 6 gezeigt ist, zusammen und gibt dabei die Durchgangsöffnung 22 im Hauptkörper 24 frei. Dabei besitzen die Stützhülsen 54 die Funktion die Endbereiche des Schlauches 52 in einer definierten, abgedichteten Position in Kontakt mit den O-Ring 38 zu halten. Der Niederhalter 56 bewirkt, dass sich der Schlauch im Wesentlichen nur nach unten in Richtung des hierdurch fixierten Teilbereichs zusammenzieht. Ohne den Niederhalter 56 würde sich der Schlauch symmetrisch zur Mitte hin zusammenziehen und würde dadurch ggf. die Durchgangsöffnung 22 nicht vollständig frei geben. Effektiv wird durch den Niederhalter 56 somit die Hubhöhe des Schlauchs zwischen geöffneter und geschlossener Position erhöht. In dem in 6 dargestellten Zustand des Schlauchs 52 kann nunmehr ein Substrat durch die Durchgangsöffnung 22 und die Be-/Entladeöffnung 12 in der Prozesskammer 3 hindurch gehandhabt werden. Zum Beispiel kann ein Substrat aus der Prozesskammer entnommen und eine neues für eine Behandlung in die Prozesskammer geladen werden. Anschließend kann der Unterdruck gelöst werden, woraufhin sich der Schlauch 52 in einen ausgefahrenen Zustand bewegen wird. Durch Anlegen eines unter Druck stehenden Fluids, welches beispielsweise Wasser, eine andere geeignete Flüssigkeit oder ein geeignetes Gas ist, kann der Schlauch 52 dann wieder in Kontakt mit der Durchgangsöffnung 27 ausgedehnt werden.
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Bei der obigen Beschreibung ist ein Niederhalter 56 in der Form eines Stangenelements vorgesehen, der sich durch den Schlauch 52 hindurch erstreckt und diesen von innen gegen die Durchgangsöffnung 27 drückt. Alternativ wäre es aber auch möglich einen außerhalb des Schlauchs 52 liegenden Niederhalter vorzusehen, der in einem zu fixierenden Teilbereich mit dem Schlauch 52 fest verbunden, beispielsweise verklebt ist, oder zum Beispiel durch mit dem Schlauch verbundene Schlaufen geführt ist. Auch könnte der Niederhalter 56 als gerade Stange ausgebildet sein, wobei sich der Schlauch 52 beim Anlegen eines Unterdrucks dann auch leicht vom Boden der Durchgangsöffnung 27 abheben könnte, bis er den Niederhalter kontaktiert und durch ihn zurückgehalten wird.
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Bei der obigen Beschreibung wurde ferner davon ausgegangen, dass der Schlauch 52 entweder mit Druckfluid oder Vakuum beaufschlagt wird, um eine geschlossene und eine geöffnete Position des Schlauchs 52 vorzusehen. Es ist auch möglich, Vorspannmittel vorzusehen, welche den Schlauch 52 in die geöffnete Position vorspannen, wie beispielsweise ein internes Zugband, das das Schlauchelement 52 in seinem Mittelbereich in einen zusammengezogenen Zustand vorspannt. Auch ist ein externes Vorspannelement möglich, dass den Schlauch im Mittelbereich in einen zusammengezogenen Zustand vorspannt. Der Vorteil einer solchen Vorspanneinrichtung ist, dass der Schlauch auch dann, wenn er zusammengezogen ist, mit einem Fluid durchströmt werden kann, um diesen beispielsweise zu kühlen.
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Obwohl der Hauptkörper 24 bei der dargestellten Ausführungsform eine Durchgangsöffnung 27 zeigt, die an ihren Enden jeweils durch eine Endabdeckung abgedeckt ist, sei es bemerkt, dass auch eine Sackbohrung im Hauptkörper 24 vorgesehen sein könnte. In diesem Fall wäre nur ein Ende der Sackbohrung durch eine entsprechende Endabdeckung abgedeckt. Diese könnte dann gegebenenfalls zwei Anschlussflansche aufweisen, um gleichzeitig eine Zuleitung und eine Ableitung für ein Fluid vorsehen zu können. Somit wäre es möglich nur eine Endabdeckung vorzusehen, über die ein Fluid in den Schlauch eingeleitet werden kann oder über die ein Unterdruck im Schlauch erzeugt werden kann. Für eine gute Verteilung eines Fluids im Schlauch wäre es möglich ein Verteilerelement vorzusehen, das mit einer Fluid/Unterdruckquelle verbindbar ist. Hierzu würde sich zum Beispiel der Niederhalter 56 eignen, der eine sich axial erstreckende Kammer oder Durchgangsöffnung und gegebenenfalls die Kammer oder Durchgangsöffnung schneidende Queröffnungen aufweisen könnte. Über den Niederhalter könnte dann Fluid/Unterdruck gleichmäßig im Schlauch verteilt werden. Insbesondere wäre es möglich im Wesentlichen ein Durchströmen mit einem Fluid von einem Ende des Schlauchs bis zum anderen vorzusehen. Ein Verteilerelement könnte auch bei der Ausführungsform mit der an beiden Enden offenen Durchgangsöffnung vorteilhaft sein.
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Die 11 und 12 zeigen eine alternative Ausführungsform der Schließvorrichtung 6, die sich insbesondere hinsichtlich der Endabdeckungen 26 und auch hinsichtlich des Aufbaus des Schließmechanismus 50 von der bisherigen Ausführungsform unterscheidet.
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Der Hauptkörper 24 kann wie zuvor beschrieben aufgebaut sein.
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Die Endabdeckungen 26 können wiederum einen ähnlichen Aufbau mit einem quaderförmigen Grundkörper 30 und einem Anschlussflansch 32 aufweisen. Wiederum ist eine Ausnehmung 34 vorgesehen, die bei dieser Ausführungsform jedoch eine größere Tiefe besitzt, wie bei der vorherigen Ausführungsform. Ferner ist im Grundkörper 30 eine Querbohrung 60 vorgesehen, welche die Ausnehmung 34 schneidet.
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Der Schließmechanismus 50 besitzt wiederum einen Schlauch 52, eine Stützhülse 54 sowie einen, zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellten Niederhalter. Der Schließmechanismus 50 weist darüber hinaus einen zweiten Schlauch 62 auf.
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Der Schlauch 52 kann im Wesentlichen denselben Aufbau besitzen, wie der zuvor beschriebene Schlauch 52. Der Schlauch 62 kann aus dem selben Material bestehen wie der Schlauch 52, besitzt jedoch im unbelasteten Zustand einen Aussendruchmesser, der kleiner ist als ein Innendurchmesser des Schlauchs 52 im unbelasteten Zustand. Darüber hinaus besitzt der Schlauch 62 eine größere Länge als der Schlauch 52. Insbesondere ist der Schlauch 62 so bemessen, dass er durch den Schlauch 52 hindurchgeführt werden kann, und an beiden Enden des Schlauchs aus diesem heraus stehen kann, wie auf einer Seite in den 11 und 12 dargestellt ist. Zwischen den Schläuchen 52 und 62 wird somit ein kleiner Ringspalt gebildet.
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Insbesondere besitzt der Schlauch 62 eine Länge, die so bemessen ist, dass sich der Schlauch 62 über die Querbohrung 60 in der Ausnehmung 34 in die jeweilige Ausnehmung 34 hinein erstrecken kann wie in den 11 und 12 zu erkennen ist. Die Stützhülse 54 besitzt wiederum einen Ringkörper, der bei der Ausführungsform der 11 und 12 jedoch eine größere Länge besitzt wie bei der ersten Ausführungsform. Der Stützring 54 ist so bemessen, dass er in einem Endbereich des Schlauchs 62 hineinpasst und diesen leicht aufweitet. Darüber hinaus ist der Stützring 54 so bemessen, dass er sich auch teilweise in einen Endbereich des Schlauchs 52 hinein erstreckt, der über den Schlauch 62 gezogen ist, wie in den 11 und 12 zu erkennen ist. Der Stützring 54 ist so bemessen, dass er den Schlauch 62 gegen eine, in der Ausnehmung 34 aufgenommenen O-Ring 68, drücken kann, während er gleichzeitig im Bereich des Übergangs zwischen Endabdeckung 26 und Hauptkörper 24 dafür sorgt, dass der Schlauch 52 gegen den O-Ring 38 gedrückt wird.
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Zwischen dem O-Ring 68 und einem Ende des Schlauchs 52 wird somit ein Ringraum in der Ausnehmung 34 gebildet, der über die Querbohrung 60 mit Unterdruck beaufschlagt werden kann, wie nachfolgend näher erläutert wird.
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Der Betrieb des Schließmechanismus 50 gemäß den 11 und 12, wird nachfolgend näher erläutert:
Zunächst wird davon ausgegangen, dass sich der Schließmechanismus 50 in der Position gemäß der 11 befindet. Über den Anschlussflansch 32 wird ein unter Druck stehendes Fluid durch den Schlauch 62 hindurchgeleitet, um diesen auszudehnen und nach außen gegen den Schlauch 52 zu pressen. Hierdurch wird der Schlauch 52 sicher gegen die Durchgangsöffnung 27 im Hauptkörper 24 gedrückt, um die sich quer erstreckende Durchgangsöffnung 22 abzudichten. Zum Öffnen der Durchgangsöffnung 22 wird der Druck innerhalb des Schlauchs 62 reduziert, und über die Querbohrung 60 wird ein Unterdruck zwischen den beiden Schläuchen 62, 52 angelegt. Hierdurch zieht sich der Schlauch 52 zusammen, und bewirkt, dass sich die Schläuche 52 und 62 wie in 12 gezeigt, gemeinsam zusammenziehen und die Durchgangsöffnung 22 freigeben. Das Zusammenziehen kann wiederum über einen entsprechenden Niederhalter, wie den Niederhalter 56, gesteuert werden.
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Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass ein Unterdruck zwischen den beiden Schläuchen 52, 62 angelegt wird, um den Öffnungsvorgang zu bewirken. Hierdurch ist es möglich, dass auch im geöffneten Zustand des Schließmechanismus weiterhin ein Fluid, wenn auch mit reduziertem Druck, durch den inneren Schlauch 62 hindurchgeleitet werden kann, um diesen beispielsweise auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten, insbesondere zu kühlen.
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Die erfindungsgemäße Schließvorrichtung kann neben einem einfachen und kostengünstigen Aufbau unter anderem die Vorteile bieten, dass
- – das eigentliche Schließelement, der Schlauch, mit einem Fluid durchströmt werden kann und somit direkt gekühlt oder auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht werden kann, die zum Beispiel eine Kondensation von Gasen in der Dampfphase oder sonstige Partikelabscheidungen verhindert oder zumindest reduziert;
- – das eigentliche Schließelement, der Schlauch, einfach gewartet/ausgetauscht werden kann, ohne den Hauptkörper von der Prozesskammer trennen zu müssen;
- – das eigentliche Schließelement, der Schlauch, durch die Bewegung zwischen der geschlossenen und der geöffneten Position durch seine Flexibilität einer Selbstreinigung unterliegt;
- – die Schließvorrichtung Vakuumtauglich ist.
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Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, ohne auf die konkret dargestellten Ausführungsformen beschränkt zu sein. Ferner ist möglich Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen miteinander zu kombinieren und/oder auszutauschen, sofern sie kompatibel sind.
