DE112009000858T5

DE112009000858T5 - Isolationsventil einschließlich einem Ventilstellglied und einer Schließvorrichtung, die korrosionsgeschützt sind und eine verbesserte Wärmeübertragung aufweisen, sowie entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE112009000858T5
Application number: DE112009000858T
Authority: DE
Inventors: Kevin Denver Grout; Jeffrey D. Frederick Kiernan; David Loveland Neumeister; Matthew Black Hawk Grout
Original assignee: MKS Instruments Inc
Current assignee: MKS Instruments Inc
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2011-05-12
Also published as: GB2470704B; WO2009126578A2; WO2009126578A3; TW201000789A; US20090255591A1; GB2470704A; GB201017157D0; TWI467104B; US8196893B2

Abstract

Ventilvorrichtung, die umfasst:
einen Ventilkörper, der eine Fluidflusskammer einschließt, wobei der Ventilkörper eine Einlassöffnung für einen Fluidfluss in die Fluidflusskammer und eine Auslassöffnung für den Fluidfluss aus der Fluidflusskammer aufweist,
ein Schließglied, das in der Fluidflusskammer zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung angeordnet ist, wobei das Schließglied nach hinten und nach vorne zwischen (i) einer geöffneten Position, in der das Schließglied einen Fluidfluss durch die Einlassöffnung in die Fluidflusskammer und durch die Auslassöffnung aus der Fluidflusskammer gestattet, und (ii) einer geschlossenen Position, in der das Schließglied einen Fluidfluss durch die Fluidflusskammer von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung verhindert,
eine Stellgliedvorrichtung, die das Schließglied nach hinten und nach vorne zwischen der geöffneten Position und der geschlossenen Position bewegt, und
eine korrosionsbeständige Abschirmungserweiterung, die sich von dem Schließglied erstreckt und zusammen mit dem Schließglied zu einer Position bewegt, in der die Stellgliedvorrichtung von der Fluidflusskammer isoliert ist, wenn...

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung ist eine nicht vorläufige Anmeldung der vorläufigen Anmeldung Nr. 61/043,714 vom 9. April 2008, die hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
Hintergrund der Erfindung
Erfindungsfeld
Die vorliegende Erfindung betrifft Fluidsteuerventile und insbesondere eine korrosionsbeständige und geheizte Ventilvorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren.
Stand der Technik
Ventile werden in vielfältigen Anwendungen eingesetzt, in denen korrosive Gase oder Flüssigkeiten verschiedener Art durch die Ventile fließen. In einigen Anwendungen wie etwa Gasphasenabscheidungssystemen (CVD-Systemen) müssen bestimmte Ventile sowohl Materialien, die selbst korrosiv sind, als auch andere Materialien handhaben, die dazu neigen, miteinander zu reagieren, und/oder dazu neigen, in den Ventilen und in anderen Rohr- und Systemkomponenten zu kondensieren oder sich auf andere Weise in denselben abzulagern.
Um eine derartige Kondensation und/oder Ablagerung zu vermeiden oder wenigstens zu minimieren, werden die Ventile, Rohre und anderen Komponenten häufig aus Edelstahl oder anderen korrosionsbeständigen Materialien hergestellt und geheizt, um ausreichend hohe Temperaturen aufrechtzuerhalten, um die Materialien, die an ihren Oberflächen zu kondensieren beginnen, zu verdampfen oder Reaktionen zu verhindern, die bei niedrigeren Temperaturen Nebenprodukte bilden können, die sich dann auf den Oberflächen ablagern würden. Rohrkomponenten lassen sich relativ einfach heizen und über Temperaturen für eine unerwünschte Kondensation oder andere Reaktion halten, weil sie eine relativ gleichmäßige Form und Größe aufweisen. Dagegen ist es schwieriger, Ventile gleichmäßiger zu heizen. Auch wenn elektrische Heizmäntel oder Heizdecken um die Außenflächen von Ventilen herum vorgesehen werden, sind gewöhnlich „kalte Punkte” an einigen Außen- und Innenflächen vorhanden, an denen kein direkter Kontakt mit dem Heizmantel möglich ist. Unter „kalten Punkten” ist hier ein Punkt oder eine Position an oder in einem Ventil oder einer anderen Komponente zu verstehen, an dem die Temperatur während des Betriebs nicht bei einer gewünschten Temperatur gehalten werden kann.
Kurzbeschreibung
Die beigefügten Zeichnungen, die als Teil der vorliegenden Beschreibung vorgesehen sind, zeigen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen und/oder Merkmale, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Die vorliegende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen sind beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen.
1 ist eine isometrische Querschnittansicht eines beispielhaften Isolationsventils, das durch einen Heizmantel bedeckt ist und mit einem Ventilstellglied und einer Schließvorrichtung ausgestattet ist, die korrosionsgeschützt sind und eine verbesserte Wärmeübertragung aufweisen.
2 ist ein Diagramm, das schematisch ein beispielhaftes Gasphasenabscheidungssystem (CVD-System) zeigt, in dem ein Isolationsventil wie etwa das beispielhafte Isolationsventil von 1 verwendet werden kann.
3 ist eine Seitenansicht des beispielhaften Isolationsventils von 1.
4 ist eine Querschnittansicht des beispielhaften Isolationsventils entlang der Schnittlinie 4-4 in 3 und zeigt das Ventil in einem geöffneten und geschützten Modus.
5 ist eine 4 ähnliche modifizierte Querschnittansicht des beispielhaften Isolationsventils in dem geöffneten und geschützten Modus und zeigt den pneumatischen Kolben und das Ventilschließglied einschließlich des wärmeleitenden Abschirmungsteils nicht in einem Querschnitt, damit deutlich wird, wie der Balg von der Ventilflusskammer isoliert wird, wenn das Ventilschließglied geöffnet ist.
6 ist eine 4 ähnliche Querschnittansicht des beispielhaften Isolationsventils, wobei sich das Ventil jedoch in dem geschlossenen und das System isolierenden Modus befindet.
7 ist eine vergrößerte Querschnittansicht des beispielhaften Einweg-Ablassventils in dem Abschirmungsteil des Isolationsventils.
Ausführliche Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Ein beispielhaftes Isolationsventil 10 mit einem Stellglied und einer Schließvorrichtung 12, die korrosionsgeschützt sind und eine verbesserte Wärmeleitung aufweisen, ist in 1 gezeigt. Es handelt sich im wesentlichen um ein pneumatisch betätigtes Ein/Aus-Ventil mit einem Schließglied 14, das einen Fluidfluss zwischen einer ersten Öffnung 16 und einer zweiten Öffnung 18 entweder gestattet oder verhindert. In der hier beschriebenen beispielhaften Installation ist die erste Öffnung 16 die Einlassöffnung und ist die zweite Öffnung 18 die Auslassöffnung, wobei aber auch eine umgekehrte Anordnung gewählt werden könnte.
Das Diagramm von 2 zeigt schematisch eine beispielhafte Nutzung des Isolationsventils 10 in einem Gasphasenabscheidungssystem (CVD-System). In 2 wird eine Dünnfilmbeschichtung aus einem Material 20 in einer CVD-Reaktionskammer 24, die durch eine Vakuumpumpe 26 evakuiert wird, auf einem Wafer 22 aufgetragen. Ein oder mehr Zuführgase, die eine oder mehrere Bestandteile enthalten, fließen von Quellgasbehältern 28, 30 durch Reaktionsmittel-Zuführgas-Flussleitungen 32, 34 in die Reaktionskammer 24, wo sie miteinander reagieren und/oder in einem Plasma dissoziiert werden, um die gewünschten Dünnfilme 20 auf dem Wafer 22 zu bilden. Der Film 20 kann einen Halbleiter, ein Dielektrikum, eine Schutzbeschichtung, eine Maskenbeschichtung oder eine andere dem Fachmann wohlbekannte Einheit bilden. In derartigen CVD-Abscheidungsprozessen lagern sich dieselben Materialien 20, die sich auf dem Wafer 22 ablagern, auch auf anderen Flächen wie etwa den Innenwänden, der Plattform 23 usw. in der Reaktionskammer ab, wo sie nicht erwünscht sind. Deshalb müssen derartige Ablagerungen mittels periodischer Wartungsprozeduren aus der Reaktionskammer entfernt werden. Einige der Materialien lassen sich nur schwer entfernen, sodass sie durch hochreaktive Gasätzmittel in situ geätzt werden müssen.
Zum Beispiel sind Siliciumnitrid (SiN) oder ein hydriertes Siliciumnitrid (SiH_xN_y) übliche Materialien für eine Schutzbeschichtung, ein Dielektrikum oder eine Maske, wobei Silan (SiH₄) mit Ammoniak (NH₃) reagiert wird, um SiN oder SiH_xN_y-Filmbeschichtungen auf Wafern aus Halbleitermaterialien oder anderen Materialien aufzutragen. Natürlich lagert sich das SiN oder SiH_xN_y auch auf den Innenwänden oder anderen Flächen der Reaktionskammer 24 ab. Deshalb wird gewöhnlich nach der Erzeugung einer bestimmten Anzahl von SiN- oder SiH_xN_y-Beschichtungen das Innere der Reaktionskammer in situ gereinigt, indem man ein reaktives Ätzgas wie etwa Stickstofftrifluorid (NF₃) oder Tetrafluormethan (CF₄) und Lachgas (N₂O) fließen lässt, das das unerwünschte SiN oder SiH_xN_y auf den Innenflächen der Kammer 24 wegätzt.
Mit Bezug auf das beispielhafte System von 2 kann ein Inertträger- oder Lösungsgas wie etwa Argon (Ar) aus einem Inertträgergas-Quellbehälter 36 während der CVD-Reaktionen über eine Trägergas-Flussleitung 38 durch die Reaktionskammer 24 geführt werden und nach Abschluss der Reaktionen verwendet werden, um nicht reagierte Rekationszuführgase und Reaktionsnebenprodukte aus der Reaktionskammer 24 zu entfernen. Das Ätzgas kann von einem Ätzgas-Quellbehälter 30 über eine Ätzgas-Flussleitung 42 in die Reaktionskammer 24 für eine in situ-Reinigung geführt werden. Wenn die in situ-Reinigungsprozesse dann abgeschlossen sind, können verbleibende Ätzgase durch einen Fluss des Inertträger- oder Lösungsgases durch die Reaktionskammer 24 aus derselben gespült bzw. entfernt werden. Die Reaktionszuführgase können durch Reaktionszuführgasventile 44, 46 in den Reaktionszuführgasleitungen 32, 34 zugeführt oder unterbrochen werden. Entsprechend können das Intertträger- oder Lösungsgas und das Ätzgas durch Ventile 48, 50 in den Flussleitungen 38, 42 zugeführt oder unterbrochen werden.
Die Reaktionsnebenprodukte, unreagierten Zuführgase und/oder Inertträger- oder Lösungsgase werden durch die Vakuumpumpe 26 über eine Vorleitung 52 aus der Kammer 24 geführt, wobei die Reaktionsmittel und die Reaktionsnebenproduktgase durch eine Wäschervorrichtung 54 aus dem Gasfluss gewaschen werden können und erst dann zu der Atmosphäre abgelassen werden. Der Druck in der Kammer 24 kann durch verschiedene Druckmesseinrichtungen 56 gemessen und mittels eines Drucksteuerventils 58 in der Vorleitung 52 gesteuert werden.
In vielen CVD-Systemen können die Reaktionsnebenprodukte dazu neigen, während der Abkühlung in der Vorleitung 52 und in anderen Komponenten wie etwa den Ventilen hinter der CVD-Reaktionskammer 24 zu kondensieren, wodurch die Vorleitungsrohre und anderen Komponenten verstopft werden können, was zu einer Beschädigung der Vakuumpumpe 26 führen kann. Deshalb können Rohrheizer wie etwa die Rohrheizer 64, 66, 68 und Ventilheizer wie etwa die Ventilheizer 60 verwendet werden, um die Nebenproduktgase über ihren Kondensationstemperaturen zu halten und dadurch eine Kondensation zu vermeiden oder zu minimieren. Einige CVD-Systeme können auch mit einer Auffangeinrichtung 62 versehen sein, die kondensierbare Nebenprodukte, nicht reagierte Reaktionsmittelgase oder andere Materialien aus der Vorleitung 52 entfernen, bevor diese die Vakuumpumpe 26 erreichen.
Die CVD-Systeme können weiterhin mit verschiedenen anderen, nicht in 2 gezeigten Einrichtungen oder Komponenten wie etwa einer Ladesperrvorrichtung zum Bewegen von Wafern in und aus der Kammer 24, Reaktionsnebenproduktfiltern, Messeinrichtungen oder anderen dem Fachmann bekannten Einrichtungen ausgestattet sein.
Das Isolationsventil 10 in der Vorleitung 52 hinter der Reaktionskammer 24 wird wie in 2 gezeigt gewöhnlich verwendet, um die Reaktionskammer 24 von der Atmosphäre und anderen Verunreinigungen zu isolieren, wenn nachgeordnete Komponenten wie etwa die Vakuumpumpe 26, die Auffangeinrichtung 62, Filter (nicht gezeigt) oder andere Komponenten für eine Wartung, Reparatur oder Ersetzung entfernt werden müssen. Während der normalen Verarbeitung eines Wafers 22 mit einem Vakuum in der Kammer 24 und während der in situ-Reinigung mit Ätzgasen ist das Isolationsventil 10 gewöhnlich geöffnet, damit die Gase in der Vorleitung 64 zu der Vakuumpumpe 26 und den anderen Komponenten fließen können. Das Isolationsventil 10 kann jedoch auch geschlossen werden, um zu verhindern, dass Verunreinigungen in die Reaktionskammer 24 zurückfließen, bevor die Vakuumpumpe 26 heruntergefahren ist oder während die Vakuumpumpe 26, die Auffangeinrichtung 62 oder andere nachgeordnete Komponenten geöffnet oder entfernt sind. Das Isolationsventil 10 kann auch während bestimmter Verarbeitungsschritte für den Wafer 22 geschlossen werden, etwa dann, wenn eine Verarbeitung erfordert, dass der Druck in der Reaktionskammer 24 zu einem Umgebungsdruck oder einem anderen Druckpegel gebracht wird, der höher als der durch die Vakuumpumpe 26 hinter dem Ventil 10 aufrechterhaltene Druck ist.
Mit Bezug auf die in 4 gezeigte Querschnittansicht des Isolationsventils 10 entlang der Schnittlinie 4-4 in der Seitenansicht von 3 verläuft der Gasfluss durch den Ventilkörper 70 in diesem Beispiel wie durch die Flusspfeile 72 angegeben von der ersten Öffnung 16 zu der zweiten Öffnung 18, wobei er aber bei Wunsch auch von der zweiten Öffnung 18 zu der ersten Öffnung 16 erfolgen könnte. In dem vorliegenden Beispiel ist also die erste Öffnung 16 die Einlassöffnung und ist die zweite Öffnung 18 die Auslassöffnung. Das Ventilschließglied 14 kann wie durch den Pfeil 76 angegeben nach oben und nach unten bewegt werden, um das Ventil 10 zu öffnen und zu schließen, was weiter unten ausführlicher beschrieben wird. Das Ventilschließglied 14 ist in 4 und 5 in der geöffneten Position gezeigt und ist in 6 in der geschlossenen Position gezeigt. Die hier verwendeten Richtungsangaben „nach oben”, „nach unten”, „unten” usw. werden der einfacheren Darstellung halber verwendet und beziehen sich auf die Blickrichtung von 4–6 und nicht auf die Ausrichtung während der tatsächlichen Nutzung, die nicht der in 4–6 gezeigten Ausrichtung entsprechen muss.
Das beispielhafte Ventil 10 wird als ein normalerweise geschlossenes pneumatisches Ventil gezeigt, in dem die durch die Kompressionsfeder 78 ausgeübte Federkraft dazu dient, das Schließglied 14 auf dem ringförmigen Ventilsitz 80 unten an dem Ventilkörper 70 um die Auslassöffnung 18 herum aufsitzen zu lassen, wobei aber auch ein normalerweise geöffnetes Ventil verwendet werden könnte. Das Ventil kann jedoch auch durch einen elektrischen Solenoidmechanismus, einen hydraulischen oder einen anders betriebenen Mechanismus anstelle eines pneumatischen Mechanismus betätigt werden.
In dem beispielhaften normalerweise geschlossenen, pneumatisch betätigten Ventil 10 von 4 kann ein pneumatischer Kolben 82, der zum Beispiel mittels einer Schraube 85 mit einer Kolbenstange 84 verbunden ist, gleitend nach oben und unten entlang einer Längsachse 102 in einem Zylindergehäuse 86 bewegt werden, das oben an dem Ventilkörper montiert ist. Druckluft oder ein anderes Gas wird über eine pneumatische Luftflussöffnung 90 in die Kolbenkammer 88 in dem Zylindergehäuse 86 unter dem Kolben 82 geführt, wobei ein Anschluss (nicht gezeigt) vorgesehen ist, um die Verbindung des Druckluft-Zuführrohrs (nicht gezeigt) auf dem Fachmann bekannte Weise mit der Flussöffnung 90 zu verbinden. Die Druckluft oder das andere Gas in der Kolbenkammer 88 unter dem Kolben 82 übt eine nach oben gerichtete Kraft auf den Kolben 82 wie durch die Kraftpfeile 93 in 4 angegeben aus. Bei einem ausreichenden Luftdruck überwindet die nach oben gerichtete Kraft 93 die Federkraft der Spiralfeder 78, um zu veranlassen, dass sich der Kolben 82 weiter nach oben bewegt und das Ventil 10 öffnet, indem er das Ventilschließglied 14 axial nach oben weg von dem Ventilsitz 80 bewegt, sodass die Auslassöffnung 18 wie durch die Pfeile 72 gezeigt für einen Fluidfluss geöffnet wird. Solange die Druckluft oder das andere Gas weiterhin einen ausreichenden Druck in der Kolbenkammer 88 aufweist, bleibt das Ventilschließglied 14 geöffnet. Wenn jedoch die Druckluft aus der Kolbenkammer 88 zum Beispiel durch die Öffnung 90 abgelassen wird, vermindert sich die Kraft 93 an dem Kolben 82, sodass die Federkraft der Feder 78 das Schließglied 14 dazu zwingen kann, die Auslassöffnung 18 wie in 6 gezeigt zu schließen.
Wie in 4 gezeigt, umfasst der Ventilkörper 70 eine Ventilhaube 91, die in dem beispielhaften Ventil 10 einen Haubenflansch 92 und eine Haubenplatte 94 an dem oberen Ende des Ventilkörpers 70 umfasst. Das Zylindergehäuse 86 wird an der Haube 91 durch eine Vielzahl von Schrauben 96 (aus der Perspektive von 4 nicht sichtbar – eine Schraube 96 ist jedoch in 1 zu erkennen) gehalten und durch eine O-Ringdichtung 114 gedichtet. Eine Kolbenstangenführung 98 erstreckt sich axial von dem Zylindergehäuse 86 durch eine Öffnung 100 in der Haubenplatte 94 nach unten, um den Kolben 84 in einer Ausrichtung mit der Längsachse 102 des Ventils 10 zu halten.
Ein Balgflansch 104 ist auf den unteren Teil der Kolbenstange 84 geschoben und stößt gegen die Manschette 106 an der Kolbenstange 84 an, wo der Balgflansch 104 an der Kolbenstange 84 festgeschweißt 99 oder auf andere Weise vakuumgedichtet ist. Ein flexibler und sehr dünner (zum Beispiel nur 0,006 Zoll dicker) Balg 108 aus Edelstahl erstreckt sich zwischen gegenüberliegenden Enden 101, 103 des Balgflansches 104 am unteren Ende einer ringförmigen Manschette 110, die oben von der Haubenplatte 94 vorsteht, und ist an denselben festgeschweißt, um eine vakuumdichte Trennung zwischen den Ventilstellgliedkomponenten wie etwa der Feder 78, der Kolbenstange 84 und dem Kolben 82 einerseits und der inneren Fluidflusskammer 112 in dem Ventilkörper 70 andererseits vorzusehen. Auf diese Weise wird das Vakuum in der mit dem Ventil 10 verbundenen Vorleitung 52 (2) aufrechterhalten, wobei die Ventilstellgliedkomponenten durch den Balg 108 von den Reaktionsnebenprodukten, nicht reagierten Zuführgasen und anderen Substanzen, die durch die Vorleitung 52 und die Ventilflusskammer 112 fließen, isoliert werden. Die Flusskammer 112 ist von der äußeren Umgebung durch eine O-Ringdichtung 114 zwischen dem Haubenflansch 92 und der Haubenplatte 94 gedichtet.
Das Ventilschließglied 14 weist einen Verschlussnasenteil 116 auf, der sich von einem Halsteil 118, der zum Beispiel durch eine Schraubverbindung mit dem unteren Ende 120 der Kolbenstange 84 verbunden ist, radial nach außen erstreckt. Eine O-Ringdichtung 122, die an der unteren Fläche 124 des Nasenteils 116 montiert ist, hilft dabei, den Nasenteil 116 an dem Ventilsitz 80 zu dichten, wenn das Schließglied 14 die Auslassöffnung 18 wie in 6 gezeigt schließt.
Das Ventilschließglied 14 umfasst weiterhin eine wärmeleitende, napfförmige Abschirmung 130, die den Balg nicht nur von den Reaktionsnebenprodukten, nicht reagierten Prozessgasen und anderen Substanzen, die während der normalen Waferverarbeitung durch die Ventilflusskammer 112 fließen, abschirmt, sondern auch – was wesentlich wichtiger ist – von den stark korrosiven Ätzgasen abschirmt, die wie weiter oben erläutert während der in situ-Reinigung der Reaktionskammer 24 (2) durch die Ventilflusskammer 112 fließen. Die Abschirmung 130 kann wie in 4 gezeigt als ein Teil des Schließglieds 14 ausgebildet sein. In jedem Fall kann die Abschirmung 130 als Teil des Schließglieds 14 betrachtet werden. Die Abschirmung 130 kann auch eine vorteilhafte Wärmeübertragungsfunktion erfüllen, indem sie Wärme von dem Ventilkörper 70, wenn der Ventilkörper 70 durch einen Ventilheizer 60 geheizt wird, zu nahen und fernen Teilen des Schließglieds 14 leitet, um „kalte Punkte” zu verhindern oder zu minimieren und dadurch eine Kondensation von kondensierbaren Reaktionsnebenprodukten zu verhindern oder zu minimieren oder auch in einigen Systemen eine Reaktion von nicht reagierten Prozessgasen in dem Ventil 10 zu verhindern.
Einige Ätzgase wie etwa NF₃, CF₄ und andere Gase können innerhalb von nur drei Monaten eines normalen Zyklus mit einer Waferverarbeitung und einer in situ-Reinigung durch den beispielhaften 0,006 Zoll dicken 321- oder 216-Edelstahlbalg hindurch korrodieren. Wenn aufgrund der Korrosion Löcher in dem Edelstahlbalg entstehen, wird die Vakuumdichtung des Balgs 108 zum Aufrechterhalten des Vakuums in der Fluidflusskammer 112 gebrochen, sodass die Fluidflusskammer 112 zu der Atmosphäre geöffnet wird und die durch die Kammer 112 fließenden Gase verunreinigt werden. Dadurch würde das Ventil 10 für die Verwendung in einem Vakuumsystem wie etwa dem in 2 gezeigten unbrauchbar gemacht und müsste repariert oder ersetzt werden. Weiterhin würden auch die anderen Ventilbetätigungskomponenten den Ätzgasen, den Reaktionsnebenprodukten und den nicht reagierten Prozessgasen ausgesetzt werden. Die Abschirmung 130 verhindert eine Aussetzung des Balgs 108 an die Gase wie etwa den hoch reaktiven Ätzgasen, die durch die Fluidflusskammer 112 fließen, und verhindert damit eine beschädigende Korrosion des Balgs 108 durch die Gase.
Ein optionales Ablassloch 146 mit oder ohne einem Einweg-Ablassventil 140 kann in der Abschirmung 130 vorgesehen sein, um Gas oder Luft mit einem höheren Druck, die in dem Inneren der Abschirmung 130 neben dem Balg 108 gefangen ist, zu der inneren Ventilkammer 112 außerhalb der Abschirmung 130 abzuführen, wenn die innere Ventilammer 112 evakuiert wird. Wenn nämlich Luft oder Gas mit einem atmosphärischem oder anderen höheren Druck in dem Innenraum zwischen dem Balg 108 und der Abschirmung 130 gefangen ist, während sich das Ventilschließglied 14 nach oben bewegt, um das Isolationsventil 10 zu öffnen, und die O-Ringdichtung 134 der Abschirmung 130 auf der Haubenplatte 94 aufsitzen lässt, und anschließend die innere Ventilkammer 112 auf einen niedrigen Druck evakuiert wird (z. B. zusammen mit der Prozesskammer 24), wird das gefangene Gas oder die gefangene Luft mit einem höheren Druck plötzlich und unter Umständen mit Schallgeschwindigkeit abgelassen, sobald die Dichtung 134 von der Haubenplatte 94 weg bewegt wird, d. h. wenn sich das Schließglied 14 zu dem Ventilsitz 80 zu bewegen beginnt, um das Isolationsventil 10 zu schließen. Ein derartiges plötzliches Ablassen der Gas oder Luft aus der inneren Ventilkammer 112 kann eine Turbulenz verursachen und Partikeln der Prozessreaktionsnebenprodukte in die innere Ventilkammer 112 und weiter durch die Vorleitung 52 in die Prozesskammer 24 wirbeln, wodurch eine Verunreinigung der auf dem Wafer 22 abgelagerten Schichten oder Filme 20 verursacht werden kann. Das Einweg-Ablassventil oder das Ablassloch 140 mindern oder beseitigen dieses Problem, indem sie gestatten, dass das Gas oder die Luft, das bzw. die mit einem höheren Druck in dem Raum zwischen dem Balg 108 und der Abschirmung 130 gefangen ist, in die innere Ventilammer 112 abgelassen werden kann, um den Druck in diesem Raum an den Druck in der inneren Ventilkammer 112 anzugleichen, wenn die innere Ventilkammer 112 durch die Vakuumpumpe 26 evakuiert wird. Wenn also das Isolationsventil 10 erneut geschlossen wird, d. h. wenn sich das Ventilschließglied 14 nach unten zu dem Ventilsitz 80 bewegt und die Dichtung 134 der Abschirmung 130 von der Haubenplatte 94 weg bewegt, strömt das Gas oder die Luft nicht plötzlich aus dem Inneren der Abschirmung 130 zu der inneren Ventilkammer 112, sodass keine unerwünschten Turbulenzen verursacht werden.
Wenn das Isolationsventil in einem System oder Prozess verwendet wird, in dem die hindurchgehenden Gase nicht stark korrosiv sind oder aber korrosiv sind, jedoch nur gelegentlich und für sehr kurze Zeitdauern oder nicht in großen Mengen verwendet werden, kann ein einfaches und kleines Ablassloch 146 durch die Abschirmung 130 ohne Einweg-Ablassventil 140 ausreichen, um einen Druckausgleich vorzusehen und unerwünschte Turbulenzen wie vorstehend erläutert zu vermeiden. Unter diesen Umständen kann die Abschirmung 130 weiterhin effektiv dafür sorgen, dass der Großteil der durch das Isolationsventil 10 fließenden Gase von dem Balg 108 entfernt gehalten wird.
Wenn jedoch stark korrosive Gase häufig und/oder in hohen Konzentrationen durch das Isolationsventil fließen und/oder der Balg 108 den korrosiven Gasen für eine lange Zeitdauer ausgesetzt ist, ist das Einweg-Ablassventil 140, das einen Fluss der Luft oder des Gases mit einem hohen Druck aus dem Inneren der Abschirmung 130 ermöglicht und einen Fluss von korrosiven Gasen in das Innere der Abschirmung 130 verhindert, vorteilhaft, um den Balg 108 vor den korrosiven Gasen zu schützen. Es gibt zahlreiche, dem Fachmann bekannte Einweg-Ventilmechanismen, die für diese Anwendung verwendet werden können, wobei das in 1 und 4–7 gezeigte Einweg-Ablassventil 140 des Schirmtyps nur ein Beispiel ist.
In diesem Beispiel kann, wie am besten in 7 zu erkennen ist, eine Vertiefung 142 in der Abschirmung 130 ausgebildet sein, um eine flache Ventilsitzfläche 144 für das Einweg-Ablassventil 140 vorzusehen, wobei sich ein oder mehrere Lüftungslöcher 146 von der flachen Fläche 144 durch die Abschirmung 130 erstrecken, damit das Gas oder die Luft in der Abschirmung 130 durch die Lüftungslöcher 146 aus der Abschirmung 130 nach außen in die innere Ventilkammer 112 außerhalb der Abschirmung 130 fließen kann. Eine elastomerische, schirmförmige, selbst-aktivierte Einweg-Ventilkomponente 150 ist in der Vertiefung 142 mittels eines elastischen Stammglieds 152 montiert, wobei ein elastischer Knopf 154 an dem fernen Ende des Stamms 152 durch ein Verankerungsloch 156 eingesteckt ist, das sich von der Mitte der Vertiefung 142 durch die Wand der Abschirmung 130 erstreckt. Ein elastisches, konisches Schließglied 160 erstreckt sich von dem nahen Ende des Stammglieds 152 radial nach außen und zurück in einen Kontakt mit der flachen Fläche 144. Der Rand 142 kontaktiert die Fläche 144 dichtend radial nach außen von den Lüftungslöchern 146. Die Länge des Stammglieds 152 ist vorzugsweise ausreichend kurz im Verhältnis zu dem Schließglied 16, sodass, wenn das Stammglied 152 durch das Verankerungsloch 156 eingesteckt wird und der Knopf 154 gegen die Innenfläche 164 der Abschirmung 130 drückt, der Rand 162 des Schließglieds 160 an der Fläche 144 aufsitzt und verhindert, dass Gas in der inneren Ventilkammer 112 außerhalb der Abschirmung 130 durch die Lüftungslöcher 146 in das Innere der Abschirmung 130 fließt.
Das Stammglied 152 kann etwas kürzer sein als erforderlich, sodass nur der Rand 162 die Fläche 164 kontaktiert. Dadurch werden das Stammglied 152 und der Knopf 154 in dem Verankerungsloch 156 positioniert, wird das elastische, konische Schließglied 160 etwas verformt oder elastisch aus der normalen konischen Konfiguration 160' wie in 7 gezeigt gebogen, wenn der Rand 162 gegen die Fläche 144 gedrückt wird. Das elastische Molekulargedächtnis in dem Schließglied 160, das einer derartigen Verformung oder Biegung entgegenwirkt, übt eine Schließ- oder Dichtkraft dort aus, wo der Rand 162 die Fläche 146 kontaktiert, um die Dichtung des Einweg-Ablassventils-Schließglieds 160 gegenüber dem Gasfluss von außerhalb der Abschirmung 130 und durch die Lüftungslöcher 146 in das Innere der Abschirmung 130 zu verstärken. Wenn also ein korrosives Gas durch die innere Ventilkammer 112 fließt, während das Isolationsventil 10 geöffnet ist und die Abschirmung 130 gegen die Ventilhaubenplatte 94 gedichtet ist, verhindern die Abschirmung 130 und das Einweg-Ablassventil 140, dass das korrosive Gas in die Abschirmung 130 eindringt und den Balg 108 kontaktiert. Und sollte ein größerer Druck außerhalb der Abschirmung 130 als im Inneren derselben vorhanden sein, drückt die durch den höheren Druck auf der Außenfläche 166 des Schließglieds 160 ausgeübte Nettokraft den fernen Rand 162 des Schließglieds 160 noch fester gegen die Fläche 44, wodurch die Dichtung verstärkt wird.
Wenn jedoch der Druck innerhalb der Abschirmung 130 größer als der Druck außerhalb der Abschirmung 130 ist, überwindet die durch den höheren Druck auf die Innenfläche 168 des elastischen Schließglieds 160 ausgeübte Nettokraft die Molekulargedächtniskraft des elastischen Schließglieds 160, um den Rand 162 von dem Sitz auf der Fläche 144 zu heben, sodass das Gas oder die Luft mit dem höheren Druck im Inneren der Abschirmung 130 durch die Lüftungslöcher 146 aus der Abschirmung 130 heraus strömen kann. Wenn also Gas oder Luft mit einem höheren Druck wie zum Beispiel bei dem atmosphärischen Druck in der Abschirmung 130 gefangen ist, während das Schließglied 14 des Isolationsventils geöffnet wird, damit die Vakuumpumpe 26 die Reaktionskammer 24, die Vorleitung 52 und andere Systemkomponenten (siehe 2) evakuieren kann, um den Druck in der inneren Ventilkammer 112 zu senken, ermöglicht das Einweg-Ablassventil 140, dass das Gas oder die Luft mit dem höheren Druck im Inneren der Abschirmung 130 in die interne Ventilkammer 112 ausströmt, um ebenfalls evakuiert zu werden. Wenn also der Druck in der internen Ventilkammer 112 zu einem gewünschten Betriebsvakuum abgepumpt wird, wird auch der Druck im Inneren der Abschirmung 130 abgepumpt, sodass die Drücke innerhalb und außerhalb der Abschirmung 130 ungefähr gleich bleiben, wobei vielleicht eine kleine Restdruckdifferenz wegen der zum Öffnen des Ablassventil-Schließglieds 160 erforderlichen Kraft bleibt. Indem das elastische Schließglied 140 aus einem Material ausgebildet wird, das sich einfach unter Aufwendung einer minimalen Kraft verformen lässt, kann eine derartige Restdruckdifferenz vernachlässigt werden, weil sie nicht groß genug ist, um eine Turbulenz zu verursachen, wenn das Isolationsventil 10 geschlossen wird und die Abschirmung 130 aus dem Sitz auf der Ventilhaubenplatte 94 gehoben wird. Natürlich kann das Ablassventil-Schließglied 140 aus einem elastischen Material ausgebildet werden, das auch beständig gegenüber einer chemischen Reaktion mit den korrosiven Gasen ist, die durch das Isolationsventil 10 fließen können. Zum Beispiel weisen elastomerische Polymere wie etwa Kalrez 9000^TM von DuPont Performance Elastomers, LLC in Wilmington, Delaware, weiche und elastische Eigenschaften auf und sind zudem beständig gegenüber einer chemischen Reaktion mit korrosiven Gasen wie etwa NF₃ oder CF₄ und N₂O, die wie weiter oben genannt häufig eingesetzt werden, um unerwünschtes SiN oder SiH_xN_y aus Reaktionskammern zu entfernen. Dem Fachmann sollte jedoch deutlich sein, dass auch andere geeignete Materialien für die Einweg-Ventilkomponente 150 in verschiedenen Abscheidungssystemen und in Verbindung mit verschiedenen Abscheidungs- oder Ätzmaterialien verwendet werden können.
In 4 und 5 ist ein beispielhafter Ventilheizmantel 60 gezeigt, der den Ventilkörper 70 des elastischen Isolationsventils 10 umgibt, um eine Kondensation von kondensierbaren Nebenprodukten in dem Ventil 10 zu verhindern oder zu minimieren. Derartige Ventilheizer 60 sind wohlbekannt und auf dem Markt erhältlich. Der in 4 und 5 gezeigte Ventilheizmantel 60 umfasst zum Beispiel ein elektrisches Heizelement 126, das durch eine Schwamm- oder Schaumgummi-Isolationsschicht 128 bedeckt wird. Dabei kann es sich zum Beispiel einen der in der US-Patentanmeldung Nr. 5,714,738 beschriebenen Heizer handeln, der jedoch derart geformt ist, dass er der Außenform und der Größe des Ventilkörpers 70 entspricht. Die durch die Ventilflusskammer 112 wie durch die Pfeile 72 angegeben fließenden Gase führen Wärme von dem Schließglied 14 und insbesondere von dem direkt in dem Flusspfad angeordneten Nasenteil 116 weg. Der dünne Balg 108 aus Edelstahl kann nicht genug Wärme von dem Heizmantel 60 zu dem Nasenteil 116 übertragen, um die Temperatur des Nasenteils 116 bei einem gewünschten Temperaturwert, bei dem in einigen Systemen eine Kondensation an dem Nasenteil 116 verhindert werden kann, zu halten, jedenfalls nicht ohne den Rest des Ventilkörpers 70 auf übermäßige Temperaturwerte zu erwärmen. Die Kolbenkammer 88 mit ihren Kolbendichtungen 132, 134 und dem in der Kolbenkammer 88 für das Schmieren der Dichtungen verwendeten Fett (nicht gezeigt) muss vor zu viel Hitze geschützt werden, da ansonsten das Fett beeinträchtigt wird, wodurch andere Schäden verursacht werden können. Deshalb kann der Kolbenzylinder 88 aus einem als Wärmeschranke wirkenden Material wie etwa dem Ultem 1000(Marke)-Kunststoff von Modern Plastics Inc. in Bridgeport, Connecticut, ausgebildet sein. Wenn jedoch der Heizmantel 60 auf übermäßige Temperaturwerte gehoben wird, um eine Kondensation der Reaktionsnebenprodukte an dem Nasenteil 116 zu verhindern, können die Wärmeschrankeneigenschaften des Kolbenzylinders 86 überstiegen werden, sodass das Fett beeinträchtigt wird und möglicherweise andere Komponenten in der Kolbenkammer 88 beschädigt werden.
Der wärmeleitende, napfförmige Abschirmungsteil 130 des Ventilschließglieds 14 ist vorzugsweise aus einem Metall wie etwa Aluminium oder einem anderen Metall mit einer guten Wärmeleitfähigkeit ausgebildet. Dazu gehören auch die hier beschriebenen Materialien für einen Korrosionsschutz und andere Materialien, die durch den Fachmann unter Berücksichtigung der hier erläuterten Zusammenhänge gewählt werden können. Auf jeden Fall sollte das Material genug Wärme übertragen, um die Bildung eines „kalten Punktes” an dem Nasenteil 116 oder an anderen Teilen des Schließglieds 14 zu verhindern oder wenigstens zu minimieren, um dadurch zu verhindern oder zu minimieren: (i) eine Korrosion des Balgs 108 durch die stark reaktiven Ätzgase während der in situ-Reinigung; (ii) eine Kondensation von kondensierbaren Nebenprodukten an dem Nasenteil 116 oder an anderen Teilen oder Komponenten des Ventilstellglieds und der Schließvorrichtung 12 während der Waferverarbeitung. Wenn wie in 4 und 5 gezeigt der pneumatische Druck gegen den Kolben 82 das Schließglied 14 nach oben drückt, um den Nasenteil 116 weg von dem Ventilsitz 80 zu bewegen und das Ventil 10 für den Gasfluss 72 durch die Ventilflusskammer 112 zu öffnen, wird der obere Rand 132 des napfförmigen Abschirmungsteils 130 in einen Stoßkontakt mit der Haubenplatte 94 gedrückt. Weil das Ventilschließglied 14 aus einem wärmeleitenden Material wie etwa Aluminium oder einem anderen Metall ausgebildet ist und auch der Ventilkörper 70 und die Haubenplatte 94 aus einem Metall wie gewöhnlich Edelstahl ausgebildet sind, ist ein direkter wärmeleitender Pfad aus Metall vorgesehen, in dem die durch den Heizmantel 60 erzeugte Wärme über den Ventilkörper 70, die Haubenplatte 94 und den Abschirmungsteil 130 zu dem Nasenteil 116 fließen kann, um die Temperatur des Nasenteils 116 und anderer Teile des Schließglieds 14 bei ausreichend hohen Temperaturwerten zu halten, um eine Bildung eines „kalten Punkts” und eine Kondensation zu verhindern oder zu minimieren, ohne dass der Heizmantel 60 auf übermäßig hohe Temperaturen erwärmt werden muss, die eine übermäßige Wärme für das Fett und die Komponenten in der Kolbenkammer 88 vorsehen würden. Gleichzeitig verhindert der napfförmige Abschirmungsteil 130, dass Reaktionsnebenprodukte und nicht reagierte Prozessgase und darüber hinaus auch äußerst reaktive Ätzgase, die durch die Ventilflusskammer 112 fließen, den Balg 108 erreichen. Wie in 5 gezeigt, ist der Balg 108 vollständig von dem Gasfluss 72 durch die Ventilflusskammer 112 abgeschirmt. Die O-Ringdichtung 134 in dem Rand 132 hilft dabei, den Raum innerhalb des napfförmigen Abschirmungsteils 130 gegenüber einem Eindringen der Ätzgase zu dichten. Darüber hinaus wird die O-Ringdichtung unter der Kraft des Kolbens 82 niedergedrückt, um einen Metall-zu-Metall-Kontakt des Metallrands 132 mit der Metallhaubenplatte 94 für eine gute Wärmeleitung zu ermöglichen.
Der Abschirmungsteil 130 kann aus Materialien ausgebildet sein, die beständig gegenüber korrosiven Gasen oder andern durch das Ventil 10 fließenden Fluiden sind. Zum Beispiel reagiert Aluminium (Al) zu Beginn mit NF₃, um eine dichte Schicht aus Aluminiumfluorid (AlF₃) zu bilden, die das restliche Aluminiummaterial vor einer weiteren Reaktion schützt. Deshalb kann es in Systemen, in denen NF₃ als Ätzgas verwendet wird, vorteilhaft sein, wenn der Abschirmungsteil 130 aus Aluminium ausgebildet ist, sodass der Abschirmungsteil 130 nicht unter der Einwirkung des durch das Ventil 10 fließenden NF₃-Äztgases korrodiert und den dünnen Edelstahl-Balg 108 vor einem Angriff durch das NF₃ schützen kann. Wenn dagegen zum Beispiel CF₄ als Ätzgas verwendet wird, kann ein anderes, gegenüber einer Reaktion mit CF₄ beständiges Material wie etwa Hastelloy für den Abschirmungsteil 108 verwendet werden. Andere korrosionsbeständige Materialien sind Titan, Nickel, Inconel sowie weitere dem Fachmann bekannte Materialien. Das Schließglied 14 mit dem Abschirmungsteil 130 kann einfacher entfernt und ersetzt werden als der Balg 108, der an beiden Enden festgeschweißt ist. In dem beispielhaften Ventil 10 kann das Schließglied 14 mit dem Abschirmungsteil 130 von dem unteren Ende 120 der Kolbenstange 84 abgeschraubt und durch ein neues Schließglied ersetzt werden.
Wenn mit Bezug auf 6 der pneumatische Druck von der Kolbenkammer 88 entfernt wird, sodass die Feder 78 den Nasenteil 116 des Schließglieds 14 schließen und auf dem Ventilsitz 80 aufsitzen lassen kann, um die Reaktionskammer 24 von der Atmosphäre oder den nachgeordneten Komponente des beispielhaften Isolationsventils 10 (2) zu isolieren, wird der Rand 132 von der Haubenpatte 94 weggezogen. Während der normalen Nutzung fließen jedoch keine korrosiven Ätzgase oder Nebenproduktgase in der Vorleitung 52 oder durch die Ventilflusskammer 112, während das Isolationsventil 10 geschlossen ist, sodass der freiliegende Balg 108 keinen derartigen Gasen ausgesetzt ist. Deshalb wird der Balg 108 wie oben beschrieben geschützt, wenn er empfindlich gegenüber korrosiven Gasen ist.
Vorstehend wurden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, um die Prinzipien der durch die folgenden Ansprüche definierten Erfindung zu verdeutlichen. Der Fachmann kann jedoch verschiedene Modifikationen und Änderungen an den hier beschriebenen Ausführungsformen sowie Kombinationen, Teilkombinationen und äquivalente Aufbauten der beschriebenen Ausführungsformen realisieren, ohne dass deshalb der durch die Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird. Wenn in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen davon die Rede ist, dass eine Einheit eine andere Einheit „umfasst”, „enthält” oder „aufweist”, ist darunter zu verstehen, dass die genannten Merkmale, Werte, Komponenten oder Schritte vorgesehen sind, wobei aber zusätzlich dazu auch andere Merkmale, Werte, Komponenten oder Schritte vorgesehen sein können. Die Richtungsangaben „nach oben”, „nach unten”, „oben”, „unten”, „vertikal”, „horizontal” sowie andere hier verwendete Richtungsangaben beziehen sich auf die in den Figuren gezeigte Ausrichtung und werden lediglich der deutlicheren Darstellung halber verwendet. Das Ventil 10 ist bei seiner tatsächlichen Verwendung nicht auf die hier genannten Ausrichtungen beschränkt. Die Isolationsventile einschließlich der Ventilbetätigungsgliedern und Schließvorrichtungen, die korrosionsgeschützt sind und eine verbesserte Wärmeübertragung aufweisen, können mit einer beliebigen gewünschten Ausrichtung eingesetzt werden.
Zusammenfassung
Ein Isolationsventil (10) umfasst eine Abschirmung (130), die Ventilschließstellgliedkomponenten (78, 82, 84) umgibt und vor einer Aussetzung an korrosive Fluide schützt, die durch das Ventil (10) fließen, wenn das Ventil geöffnet ist.

Claims

Ventilvorrichtung, die umfasst: einen Ventilkörper, der eine Fluidflusskammer einschließt, wobei der Ventilkörper eine Einlassöffnung für einen Fluidfluss in die Fluidflusskammer und eine Auslassöffnung für den Fluidfluss aus der Fluidflusskammer aufweist, ein Schließglied, das in der Fluidflusskammer zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung angeordnet ist, wobei das Schließglied nach hinten und nach vorne zwischen (i) einer geöffneten Position, in der das Schließglied einen Fluidfluss durch die Einlassöffnung in die Fluidflusskammer und durch die Auslassöffnung aus der Fluidflusskammer gestattet, und (ii) einer geschlossenen Position, in der das Schließglied einen Fluidfluss durch die Fluidflusskammer von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung verhindert, eine Stellgliedvorrichtung, die das Schließglied nach hinten und nach vorne zwischen der geöffneten Position und der geschlossenen Position bewegt, und eine korrosionsbeständige Abschirmungserweiterung, die sich von dem Schließglied erstreckt und zusammen mit dem Schließglied zu einer Position bewegt, in der die Stellgliedvorrichtung von der Fluidflusskammer isoliert ist, wenn das Schließglied zu der geöffneten Position bewegt wird.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stellgliedvorrichtung eine Bewegungsvorrichtung, die mit dem Schließglied verbunden ist, und einen Balg umfasst, der die Bewegungsvorrichtung umgibt und vakuumdicht zwischen dem Ventilkörper und dem Schließglied gedichtet ist, um die Bewegungsvorrichtung von der Fluidflusskammer zu isolieren, und wobei die korrosionsbeständige Abschirmungserweiterung den Balg von der Fluidflusskammer isoliert, wenn sich das Schließglied in der geöffneten Position befindet, um einen Kontakt zwischen dem Balg und dem durch die Fluidflusskammer fließenden Fluid zu verhindern, wenn sich das Schließglied in der geöffneten Position befindet.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Ventilkörper aus Metall ausgebildet ist und oben in einer Metallhaube endet, und wobei die Bewegungsvorrichtung umfasst: (i) einen pneumatischen Kolben in einem Zylindergehäuse, das an der Metallhaube montiert ist; (ii) einen Kolben, der gleitbar in dem Zylindergehäuse montiert ist; (iii) eine Kolbenstange, die sich von dem Kolben in dem Zylindergehäuse durch eine Öffnung in der Haube zu dem Schließglied erstreckt; und eine Feder, die in dem Balg angeordnet ist, um eine dem Kolben entgegen gesetzte Kraft auf das Schließglied auszuüben, wenn der pneumatische Druck auf den Kolben ausgeübt wird.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 3, die einen Heizmantel umfasst, der den Ventilkörper umgibt, um Wärme an dem Ventilkörper und der Haube anzulegen, wobei die korrosionsbeständige Abschirmungserweiterung aus einem wärmeleitenden Metall ausgebildet ist und beweglich angeordnet ist, um in einem Metall-zu-Metall-Kontakt mit der Haube zu stehen, um eine Wärmeübertragung durch das Metall von dem Heizmantel über die Metallhabe und über die korrosionsbeständige Abschirmungserweiterung zu dem fernen Ende des Schließglieds vorzusehen.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das ferne Ende des Schließglieds einen Nasenteil aufweist, der eine derartige Form und Größe aufweist, dass er auf dem Ventilkörper aufsitzt und diesen dichtet, wenn sich das Schließglied in der geschlossenen Position befindet, um einen Fluidfluss durch die Fluidflusskammer zu verhindern.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die korrosionsbeständige Abschirmungderweiterung aus Aluminium ausgebildet ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Ventilkörper und die Haube aus Edelstahl ausgebildet sind.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Zylindergehäuse aus Kunststoff ausgebildet ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Balg an dem Schließglied und dem Ventilkörper festgeschweißt ist, um die Fluidflusskammer außerhalb des Balgs von dem Raum innerhalb des Balgs zu dichten.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, die ein Ablassloch umfasst, das sich durch die Abschirmungserweiterung hindurch erstreckt.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 10, die ein Einweg-Ablassventil umfasst, das an dem Ablassloch angeordnet ist, damit Gas oder Luft durch die Abschirmung in einer Richtung weg von der Stellgliedvorrichtung zu der Fluidflusskammer, aber nicht von der Fluidflusskammer zu dem Stellglied fließen kann.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Einweg-Ablassventil selbstbetätigt wird, damit ein höherer Druck an dem Stellglied durch die Abschirmung zu der Fluidflusskammer abgelassen werden kann.
Ventilvorrichtung, die umfasst: einen Ventilkörper, der eine Fluidflusskammer einschließt und eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist, eine Schließeinrichtung, die in der Fluidflusskammer angeordnet ist und zwischen einer geöffneten Position, in der ein Fluidfluss durch die Fluidflusskammer gestattet wird, und einer geschlossenen Position, in der ein Fluidfluss durch die Fluidflusskammer verhindert wird, bewegt werden kann, eine Stellgliedeinrichtung, die mit der Schließeinrichtung verbunden ist, um die Schließeinrichtung zwischen der geschlossenen Position und der geöffneten Position zu bewegen, eine Balgeinrichtung, die die Stellgliedeinrichtung umgibt und sich zwischen der Schließeinrichtung und dem Ventilkörper erstreckt, wobei die Balgeinrichtung vakuumdicht an der Schließeinrichtung und dem Ventilkörper gedichtet ist, um ein Vakuum in der Fuidflusskammer aufrechtzuerhalten, wenn die Einlassöffnung und die Auslassöffnung in einem Vakuumsystem verbunden sind, und eine Abschirmungseinrichtung, die verhindert, dass die Balgeinrichtung korrosiven Gasen ausgesetzt wird, die durch die Fluidflusskammer fließen können.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Abschirmungseinrichtung aus einem Metall oder einem anderen wärmeleitenden Material ausgebildet ist, um eine Wärmeübertragung von dem Ventilkörper zu der Schließeinrichtung zu ermöglichen.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 13, wobei sich die Abschirmungseinrichtung zusammen mit der Schließeinrichtung bewegt und gegen den Ventilkörper gedichtet ist, um die Balgeinrichtung von der Fluidflusskammer zu isolieren, wenn sich das Schließglied zu der geöffneten Position bewegt.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 13, die eine Druckablasseinrichtung in der Abschirmungseinrichtung umfasst, um einen höheren Druck auf der dem Balg zugewandten Seite der Abschirmungseinrichtung zu dem niedrigeren Druck auf der zu dem Balg gegenüberliegenden Seite der Abschirmungseinrichtung abzulassen.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Ablasseinrichtung eine Einweg-Ablassventileinrichtung umfasst, die einen Gasfluss von der dem Balg zugewandten Seite der Abschirmungseinrichtung zu der gegenüberliegenden Seite der Abschirmungseinrichtung gestattet, aber einen Gasfluss von der gegenüberliegenden Seite der Abschirmungseinrichtung zu der dem Balg zugewandten Seite der Abschirmungseinrichtung verhindert.
In einem Ventil, das eine Fluidflusskammer, die durch einen Ventilkörper mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung eingeschlossen ist, ein Schließglied, das in der Fluidflusskammer zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung angeordnet ist und zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position bewegt werden kann, ein Stellglied, das mit dem Schließglied verbunden ist, um das Schließglied zwischen einer geschlossenen Position und einer geöffneten Position zu bewegen, und einen Balg, der das Stellglied von der Fluidflusskammer durch eine vakuumdichte Dichtung an dem Schließglied und dem Ventilkörper trennt, umfasst ein Verfahren zum Schützen des Balgs vor einem korrosiven Gas, das durch die Fluidflusskammer fließen kann, folgenden Schritt: Vorsehen einer Abschirmung an dem Schließglied, die den Balg umgibt und sich zu einer gedichteten Beziehung mit dem Ventilkörper bewegt, um den Balg von der Fluidflusskammer zu trennen, wobei Gase zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung fließen können, wenn das Schließglied zu der geöffneten Position bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, das eine Kondensation des durch die Fluidflusskammer fließenden Gases an dem Schließglied verhindert, indem es den Ventilkörper heizt und weiterhin vorsieht, dass die aus einem Metall ausgebildete Abschirmung die Wärme von dem Ventilkörper zu dem Schließglied leitet.