DE19781887B4

DE19781887B4 - Hochdruckdichtung

Info

Publication number: DE19781887B4
Application number: DE19781887A
Authority: DE
Inventors: Andrew Isaac Jeffryes; Robert Kenneth Trowell
Original assignee: Aviza Europe Ltd
Current assignee: Aviza Europe Ltd
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2017-07-19
Also published as: KR20000029576A; US20010042963A1; CN1226956A; WO1998005888A1; US6279917B1; JP2000515617A; GB9616214D0; DE19781887T1; US6517087B2

Abstract

Hochdruckkammer (12) mit einem oberen und einem unteren Gehäuseteil (10, 11) und einer Hochdruckdichtung, wobei die Hochdruckdichtung zwischen zwei vertikal ausgerichteten, aneinander anschlagenden Teilen aus starren Elementen (13, 14) ausgebildet ist, die an dem oberen und dem unteren Gehäuseteil (10, 11) befestigt sind, und wobei die Hochdruckdichtung eine Beschichtung aus einem Edelmetall über einer Kontaktfläche von wenigstens einem der aneinander anschlagenden Teile sowie Mittel zum Gegeneinanderdrücken der vertikal ausgerichteten, aneinander anschlagenden Teile in lediglich vertikaler Richtung umfasst, und wobei das obere und untere Gehäuseteil (10, 11) eine Prozesskammer für Halbleiterwerkstoffe ausbilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckkammer mit einer Hochdruckdichtung.
Es gibt eine Reihe von Gelegenheiten, bei denen es notwendig ist, Dichtungen zwischen zwei ineinander greifenden Metallflächen auszubilden, welche aneinander gepresst werden, welche aber einem erheblichen Fluiddruck ausgesetzt sind, welcher derart wirkt, dass er die Metallflächen auseinander drückt. Es ist häufig wünschenswert, dass diese Dichtungen über eine große Zykluszahl immer wieder hergestellt werden. Herkömmliche Dichtungen verwenden Fett, wie beispielsweise auf Silikon basierendes Vakuumfett, welches die Verschleißflächen schmiert. Derartiges Fett wird auch bei der Verwendung von O-Ringen zur Verfügung gestellt. In bestimmten Fällen ist dieses Fett jedoch unerwünscht, weil das Säubern und Wiedereinfetten in regelmäßigen Abständen eine Standzeit der Vorrichtung verkürzt.

Ein Beispiel einer derartigen Dichtungsanordnung ist in WO 93/08591 A1 (Zusammenfassung) beschrieben, wobei eine Hochdruckkammer zum Bearbeiten von Halbleiterwafern verwendet wird. Eine besondere Notwendigkeit für derartige Anordnungen liegt darin, dass eine Konzentration von Materialpartikeln auf einem Minimum gehalten werden muss.

Die JP 57-167568 A (Zusammenfassung) offenbart eine Metalldichtung, welche an deren Dichtkanten kein Kriechen verursacht. Es wird eine relativ dicke Kupferbeschichtung verwendet.

Dokument DE 68 09 197 U offenbart einen vakuumdichten Dichtungsring aus Kupfer, welcher mit einer dünnen Kobaldschicht und darauf mit einer dünnen Goldschicht bedeckt ist. Der Dichtungsring ist zwischen einem Flansch und einem Gegenflansch angeordnet, die auf ihrem Umfang durch Schraubenbolzen horizontal gegeneinander gepresst werden, wodurch ein Druckring des Flansches den Dichtungsring gegen eine Dichtungskante im Gegenflansch drückt und dadurch die Dichtung bewirkt.

Dokument DE 19 17 693 A offenbart einen Dichtungsring aus einem kriechbeständigen Werkstoff mit einer umlaufenden, von vorspringenden Stegen ergänzten Vertiefung, die mit einem bei Betriebsbedingung kriechenden oder fließenden, auf dem Dichtungsringwerkstoff fest anhaftenden Metall gefüllt ist. Der Dichtungsring ist auf seiner gesamten Oberfläche mit einer gleichmäßigen Silberschicht versehen. Nach Einbau des Dichtungsringes wird durch mechanische Spannkräfte und den wirkenden Betriebsdruck der Dichtungsring an eine Innenwandung eines abzudichtenden Kanals gepresst. Dabei fließt das Silber auf den hervorspringenden Stegen und teils in die Vertiefung und bewirkt hier unter Zunahme der Schichtdicke die Ausbildung eines Fließbettes.

Dokument DE 30 19 516 C2 offenbart eine Dichtungsanordnung mit zwei relativ zueinander bewegbaren ringförmigen metallischen Dichtelementen, die mit einem Abdichtteil verbunden oder an diesem selbst angeordnet sind, wobei ein Dichtelement ein dünnwandiger, elastisch verformbarer, an dem anderen Dichtelement in Dichtstellung unter Pressung mit Linienberührung anliegender Körper ist. Die Dichtelemente weisen an den die Berührungslinien bildenden Flächen eine Härte von über 30 HRC auf und an mindestens einem Dichtelement sind die Unebenheiten im Bereich der Berührungslinien durch ein Weichmetall ausgefüllt.

Dokument DE 18 47 650 U offenbart eine Metalldichtung für Rohre von Hochvakuumanlagen bestehend aus einem Metallring, der zumindest an der Dichtungsstelle mit einer dünnen Schicht aus Indium überzogen ist. Zwischen zwei Flanschen einer Flanschverbindung eines Rohres ist zusätzlich der metallische Dichtungsring angeordnet, der zu beiden Seiten eine Auflage aus Indium besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Hochdruckkammer der oben genannten Art bezüglich der Hochdruckdichtung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine Hochdruckkammer der oben genannten Art mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird eine Hochdruckkammer mit einem oberen und einem unteren Gehäuseteil und einer Hochdruckdichtung vorgeschlagen, wobei die Hochdruckdichtung zwischen zwei vertikal ausgerichteten, aneinander anschlagenden Teilen aus starren Elementen ausgebildet ist, die an dem oberen und dem unteren Gehäuseteil befestigt sind, und wobei die Hochdruckdichtung eine Beschichtung aus einem Edelmetall über einer Kontaktfläche von wenigstens einem der aneinander anschlagenden Teile sowie Mittel zum Gegeneinanderdrücken der vertikal ausgerichteten, aneinander anschlagenden Teile in lediglich vertikaler Richtung umfasst, und wobei das obere und untere Gehäuseteil eine Prozesskammer für Halbleiterwerkstoffe ausbilden.

Dies hat den Vorteil, dass ein Partikel erzeugender Reibkontakt zwischen den aneinander anstoßenden Teilen der Dichtung vermieden ist.

Die starren Elemente sind beispielsweise aus Stahl oder Aluminium ausgebildet.

Die Dichtung umfasst optional eine Unterlage, welche beispielsweise aus Nickel gefertigt ist. Diese Unterlage ist beispielsweise etwa 2 μm dick. Die Beschichtung ist beispielsweise zwischen 15 μm und 20 μm dick.

Eine besonders bevorzugte und zur Verwendung mit Halbleiterwerkstoffen geeignete Beschichtung ist Silber.

Die Erfindung kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden und nachfolgend werden lediglich beispielhaft bevorzugte Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, beschrieben. Es zeigen:
1 eine vertikale Schnittansicht durch eine Maschine, wie in WO 93/08591 A1 beschrieben;
2 Detail A der Dichtung der Vorrichtung gemäß 1 und
3 eine erfindungsgemäße Dichtung in einer Ansicht analog zur 2.
Die Vorrichtung wird nicht im Detail beschrieben, sondern es wird auf die Offenbarung der WO 93/08591 A1 verwiesen, welche mittels Bezugnahme hier eingeführt wird. Die Vorrichtung umfaßt im Wesentlichen zwei Gehäuseteile 10 und 11, welche zum Ausbilden einer Kammer 12 zwischen sich aneinander gedrückt werden, wobei in der Kammer 12 Halbleiterwafer bearbeitet werden. Wie aus 2 ersichtlich, treten fünf Dichtflächen zwischen dem Gehäuseteil 10 und dem Gehäuseteil 11 auf. Die erste Abdichtung ist zwischen einer Dichtung 16 und dem oberen Gehäuseteil 10 ausgebildet. Ein starrer Ring 13 bildet Abdichtungen zwischen der Dichtung 16 und einem Amboß 14 bei 15 aus. Der Amboß 14 ist am unteren Gehäuseteil 11 befestigt und verwendet einen O-Ring, um eine Abdichtung zwischen dem Amboß 14 und dem Gehäuseteil 11 zur Verfügung zu stellen.
Wie sich aus 3 ergibt, ist der starre Ring 13 nunmehr mit gekrümmten Oberflächen 17 und 19 ausgebildet, welche am Amboß 14 und am Gehäuseteil 10 anschlagen, wobei der Amboß 14 eine analoge gekrümmte Erhebung 18 anstatt des O-Ringes aufweist. Es hat sich herausgestellt, daß derartige Eingriffsformen möglich sind, wenn wenigstens eine der Eingriffsflächen mit einem Weichmetall (beispielsweise einem Edelmetall) beschichtete ist, weil derartige Metalle die Verschleißflächen schmieren und die Verwendung von Fett entbehrlich machen. Wie bereits zuvor für die Verwendung von Halbleiterwafern beschrieben, ist Silber besonders bevorzugt und Diffusionsraten des Beschichtungsmetalls in das Material, welches verarbeitet wird, müssen besonders beachtet werden.
Wenn die Metallbeschichtung mittels galvanischem Behandeln aufgebracht wird, dann ist es erforderlich, eine Nickelunterlage vorzusehen, es können jedoch auch andere Verfahren zum Ausbilden der Beschichtung verwendet werden.
Um die Integrität der Beschichtung zu verbessern, ist es erforderlich, den vollständigen Ring 13 oder Amboß 14 zu beschichten, und in einigen Fällen ist es angebracht, beide Eingriffsflächen zu beschichten, obwohl kürzliche Tests zeigten, daß bereits eine einzige beschichtete Oberfläche extrem effektiv ist.
Es ist auch die Verwendung von unterschiedlichen bzw. anderen Formen für die Eingriffsflächen anstatt Linienkontakten möglich.

Claims

Hochdruckkammer (12) mit einem oberen und einem unteren Gehäuseteil (10, 11) und einer Hochdruckdichtung, wobei die Hochdruckdichtung zwischen zwei vertikal ausgerichteten, aneinander anschlagenden Teilen aus starren Elementen (13, 14) ausgebildet ist, die an dem oberen und dem unteren Gehäuseteil (10, 11) befestigt sind, und wobei die Hochdruckdichtung eine Beschichtung aus einem Edelmetall über einer Kontaktfläche von wenigstens einem der aneinander anschlagenden Teile sowie Mittel zum Gegeneinanderdrücken der vertikal ausgerichteten, aneinander anschlagenden Teile in lediglich vertikaler Richtung umfasst, und wobei das obere und untere Gehäuseteil (10, 11) eine Prozesskammer für Halbleiterwerkstoffe ausbilden.
Kammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die starren Elemente (13, 14) aus Stahl oder Aluminium gefertigt sind.
Kammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung zwischen 15–20 μm dick ist.
Kammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der aneinander anschlagenden Teile im Bereich der Hochdruckdichtung eine gekrümmte Fläche aufweist.
Kammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste der aneinander anschlagenden Teile ein starrer Ring (13) ist, welcher dichtend an dem oberen Gehäuseteil (10) befestigt ist, und dass das zweite der aneinander anschlagenden Teile ein Amboss (14) ist, welcher dichtend an dem unteren Gehäuseteil (11) befestigt ist.
Kammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckdichtung eine Unterlage unter der Edelmetallbeschichtung umfasst.
Kammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage Nickel ist.
Kammer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage etwa 2 μm dick ist.
Kammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung Silber ist.