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Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum
Handhaben eines Verfahrensfluids, wie beispielsweise einen
Durchflußmesser, mit einer verbesserten metallischen
Abdichtung zwischen zwei ihrer Komponenten. Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Handhaben eines
Verfahrensfluids, die folgendes aufweist:
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einen ersten Körper mit einem Dichtungsteil, der an
seiner flachen Seite ausgebildet ist und eine Achse
definiert;
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einen zweiten Körper, er mit dem ersten Körper in
Fluidkommunikation mit ihm verbunden ist, wobei der zweite
Körper einen Dichtungsteil hat, der an seiner flachen Seite
ausgebildet ist; und
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eine metallische Dichtung, die zwischen dem zweiten
Körper und dem ersten Körper durch ihre jeweiligen
Dichtungsteile in einem deformierten Zustand gehalten wird.
Eine solche Vorrichtung ist in WO-A-90/12 239 offenbart. Wie
es nachfolgend beschrieben ist, ist es möglich, wenn
Ausführungsbeispiele der Erfindung implementiert werden,
einen thermischen Massendurchflußmesser mit einer
metallischen Dichtung zu schaffen, der eine exzellente
dimensionsmäßige Steuerung bzw. Regelung über die
Zusammenbaudimensionen des Massendurchflußmessers zuläßt,
während eine gute Abdichtung und eine niedrige Kontaminierung
eines Gasstroms beibehalten wird, der durch den
Massendurchflußmesser fließt.
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Es ist auf dem Gebiet eines Entwerfens und Herstellens von
Massendurchflußmessern und Massendurchflußsteuerungen, und
insbesondere bei Massendurchflußsteuerungen mit thermischen
Massendurchflußmessern, die mit elektromagnetischen Ventilen
verbunden sind, wohl bekannt, die Komponenten der
Massendurchflußsteuerung, einschließlich Einlässen,
Massendurchflußmesserblöcken, Ventilblöcken, Auslässen und
ähnlichem, mit elastomerischen oder anderen nichtmetallischen
O-Ringpassungen zusammenzubauen, die Dichtungen dazwischen
bilden. Solche thermischen Massendurchflußsteuerungen werden
oft zum genauen Messen des Durchflusses eines Gases oder
eines Dampfes bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen
verwendet. Beispielsweise werden Halbleiterwafer durch eine
Anzahl von Prozessen bzw. Verfahren hergestellt, die eine
chemische Dampfablagerung, eine thermische Oxidation, ein
Plasma-Ätzen und ein Vakuum-Sputtern enthalten. Gase und/oder
Dämpfe, die bei solchen Wafer-Herstellungsprozessen verwendet
werden, enthalten Wasserstoff, Sauerstoff, Silan,
Dichlorosilan, Schwefelhexafluorid, Tetraethoxysilan, Argon
und Stickstoff. Es ist ebenso wohlbekannt, daß die Entwurfs-
bzw. Entwicklungsregeln für integrierte Schaltungen damit
fortfahren, daß sie kleiner werden und daß sie sich nun einem
Viertel Mikron annähern. Da die Dimensionen der einzelnen
Komponenten, die auf den Halbleiterchips ausgebildet sind,
kleiner werden bzw. schrumpfen, erhöht sich die
Wahrscheinlichkeit, daß selbst sehr kleine Mengen an
Partikeln den Prozeß-Gasstrom so kontaminieren können, daß
die Halbleiterchips unbrauchbar werden.
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Bei einer früheren Anstrengung zum Reduzieren der Anzahl von
Partikeln, die durch Massendurchflußsteuerungen mit
herkömmlichen O-Ring-Abdichtungen erzeugt werden können,
haben die Erfinder früher eine modulare thermische
Massendurchflußsteuerung mit wulstartigen Metalldichtungen
entwickelt, die in der Internationalen Veröffentlichung Nr.
WO 90/12239 (Internationale Anmeldung Nr. PCT/US90/02019)
offenbart ist. Diese modulare thermische
Massendurchflußsteuerung hat separat einen
Massendurchflußmesser und Ventilblöcke, die in
Flächenabdichtungen enden. Die Blöcke werden durch Schrauben
zusammengehalten. Separate Einlaß- und Auslaßpassungen sind
an die Flächen- bzw. Seitenabdichtungen angebracht, wobei die
Passungen eingerichtet sind, einen ersten Teil einer Cajon-
Passung zu bilden. Die abgerundete Metalldichtung oder
wulstartige Dichtung, die integral mit flachen Flächen
ausgebildet ist, läßt nicht nur zu, daß eine modulare
Massendurchflußsteuerung auf einfache Weise aus einer
Vielzahl von Komponenten aufgebaut wird, sondern vermeidet
auch, daß man Zwischen-Cajon-Passungen verwenden muß, die die
Größe oder die Ausstanzfläche der Massendurchflußsteuerung
erhöhen würden.
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Unglücklicherweise leidet die frühere wulstartige
Metalldichtung an dem Nachteil, daß sie eine relativ große
Kraft erfordert, um sie in einen guten Abdichtungseingriff zu
bringen, weil der im wesentlichen kreisförmige Querschnitt
der wulstartigen Dichtung eine hohe Druckfestigkeit hat. Da
der Wulst mit flachen Flächen der Massendurchflußsteuerungs-
Komponentenblöcke in Eingriff steht, kann es sein, daß die
Leute zum Zusammenbauen oft unsicher sind, wie viel vom Wulst
komprimiert werden muß, um eine gute Abdichtung zwischen den
Blöcken zu erhalten.
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Was nötig Ist, ist eine verbesserte metallische Abdichtung,
die ein einfaches Verschließen mit wenig ausgeübter Kraft
zuläßt und einen Zusammenbau, während exzellente
Abdichtungseigenschaften geschaffen werden, und wenig oder
keine Partikelkontaminierung des Prozeß-Gasstroms, der durch
die thermische Massendurchflußsteuerung fließt.
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Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Handhaben eines
Prozeß- bzw. Verfahrensfluids, wie es anfangs definiert ist,
und ist dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Seiten bzw.
Flächen des ersten und des zweiten Körpers jeweils mit ersten
und zweiten Nuten bzw. Vertiefungen ausgebildet sind, die
relativ zueinander in bezug auf die Achse in radialer
Richtung versetzt sind, so daß der nahe Rand der in radialer
Richtung äußeren Nut, der den Dichtungsteil des ersten
Körpers bildet, mit dem entfernten Rand der in radialer
Richtung inneren Nut, der den Dichtungsteil des zweiten
Körpers bildet, ausgerichtet ist oder mit einem leichten
radialen Versatz von ihm angeordnet ist, wobei der nahe Rand
der in radialer Richtung äußeren Nut und die flache Seite des
jeweiligen Körpers zusammen eine ersten rechtwinklige Stufe
bilden und der entfernte Rand der in radialer Richtung
inneren Nut und die flache Seite des jeweiligen Körpers
zusammen eine zweite rechtwinklige Stufe bilden, so daß die
Stufen die metallische Dichtung berühren und in eine
Konfiguration deformieren, die ein Paar von relativ breiten
Endteilen und einen relativ schmalen Mittelteil hat, wobei
die metallische Dichtung an jeder Seite nur durch eine
einzige Stufe berührt wird.
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Bei einem Ausführungsbeispiel schafft die Vorrichtung
spezifischer eine modulare thermische
Massendurchflußsteuerung, die eine niedrige Verschlußkraft
enthält, und eine geringe Kontaminierung metallischer
Abdichtungen zwischen ihren Komponenten. Die Vorrichtung
enthält einen Block mit einer Dichtungsnut, die an einer
Seite davon ausgebildet ist, wobei die Dichtungsnut in einem
Rand endet. Eine entfernbare Anschlußpassung ist mit der
Dichtungsnut in Fluidkommunikation damit verbunden. Die
Anschlußpassung hat eine an einer Fläche ausgebildete
Dichtungsnut. Die Dichtungsnut erstreckt sich um eine Achse
und ist durch einen radialen Abstand definiert, der etwas
anders als der radiale Abstand der Nut am Block ist. Die
entfernbare Anschlußnut endet auch in einem Rand. Eine
deformierbare metallische Dichtung ist zwischen der
entfernbaren Verbindung und dem Block positioniert, so daß
die Seiten, wenn die entfernbare Verbindung und der Block
zusammengebaut werden, in Richtung zueinander bewegt werden
und Versatzränder die Dichtung berühren. Der durch die Ränder
ausgeübte Druck zwingt die Dichtung in eine Konfiguration mit
einem Paar von relativ breiten Endteilen und einem relativ
schmalen Mittelteil.
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Die Vorrichtung kann eine Kosteneinsparung durch eine
Reduzierung von Dichtungsdichten von 0.060 Inch bis 0.031
Inch zur Verfügung stellen, und zwar eher durch Verwenden von
Plattenmaterial als von Stangenmaterial zur Erzeugung von
Dichtungen. Da die Dichtung chemisch bearbeitet bzw.
hergestellt und nicht maschinell hergestellt wird, kann sie
in mehreren Einheiten geätzt werden und kann auch in mehreren
Einheiten wärmebehandelt, gereinigt und gepackt werden. Eine
Lagerungsanordnung, die zur Dichtung gehört, stellt eine
selbstanordnende Eigenschaft zur Verfügung, so daß die
Dichtung schnell und einfach eingebaut werden kann. Der hohe
Druck, der durch die Ränder auf die deformierbare metallische
Dichtung ausgeübt wird, ergibt eine Reduzierung von 60% in
bezug auf das Befestigungsdrehmoment, das zum Bewirken einer
adäquaten Verschließung der Komponenten erforderlich ist, was
zuläßt, daß die Vorrichtung ohne die Verwendung einer
Klemmbefestigung zusammengebaut wird. Weiterhin erlaubt der
weite Bereich von Deformierbarkeit der Dichtung, während ein
guter Kontakt beibehalten wird, große Toleranzen bei den
Endbearbeitungen von zusammengehörenden Oberflächen der
Dichtung, den Rändern und den zugehörigen Oberflächen des
Blocks und einer entfernbaren Verbindung, die in Kontakt
zueinander gebracht werden. Die Wahrscheinlichkeit eines
internen Dichtungswanddurchbruchs des Typs, der bei einem
Aufbau eines metallischen O-Rings erfolgen kann und der eine
langsame Kontaminierung durch ein Gehen des Gases vom
internen O-Ringvolumen in den Prozeßstrom ergibt, wird stark
reduziert. Obwohl die Dichtung selbst entfernt werden kann,
wenn die Komponenten zur Wartung und für ähnliches
auseinandergenommen werden, werden die relativ harten
Oberflächen des Blocks und der entfernbaren Verbindung durch
wiederholte Verschlüsse mit den weichen Dichtungen nicht
beschädigt, und dadurch wird eine hohe Dichtungsintegrität
bewahrt.
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Die zu beschreibenden Ausführungsbeispiele stellen eine
Vorrichtung zum Handhaben eines Verfahrensfluids zur
Verfügung, die eine verbesserte metallische Dichtung enthält,
die sehr wenig in bezug auf Kontaminierungen zum
Verfahrensgas, das behandelt wird, liefert. Zusätzlich ist
eine Vorrichtung zum Handhaben von Verfahrensfluid zur
Verfügung gestellt, die billig ist und schnell und einfach
zusammengebaut wird.
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Für ein besseres Verstehen der Erfindung und zum Zeigen, wie
dieselbe ausgeführt werden kann, wird nun anhand eines
Beispiels auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen
werden, wobei:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer normalen
thermischen Massendurchflußsteuerung mit einer
Form eines thermischen Massendurchflußmessers,
der die vorliegende Erfindung verkörpert, ist;
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Fig. 2 eine Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten
thermischen Massendurchflußsteuerung entlang der
Linie 2--2 der Fig. 1 ist;
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Fig. 3 eine Aufrißansicht einer ersten metallischen
integrierten Halte-Dichtung ist, die zwischen
einem thermischen Massendurchflußmesserblock und
einem Ventilblock der in Fig. 1 gezeigten
thermischen Massendurchflußsteuerung und auch
zwischen dem thermischen
Massendurchflußmesserblock und dem Einlaßblock
positioniert ist;
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Fig. 4 eine Aufrißansicht einer zweiten metallischen
integrierten Halte-Dichtung ist, die zwischen
einem Sensorrohr-Montageblock und dem thermischen
Massendurchflußmesserblock der in Fig. 1
gezeigten thermischen Massendurchflußsteuerung
ist;
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Fig. 5 eine Aufrißansicht einer dritten metallischen
integrierten Halte-Dichtung ist, die zwischen dem
Ventilblock und einem elektromagnetischen Ventil
der in Fig. 1 gezeigten thermischen
Massendurchflußsteuerung positioniert ist;
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Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht mit
weggebrochenen Teilen zum Zeigen von Details
davon eines Teils der ersten integrierten
metallischen Halte-Dichtung, die in Fig. 3
gezeigt ist, vor einer Dichtungsberührung durch
den thermischen Massendurchflußmesserblock und
den Einlaßblock ist; und
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Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht mit
weggebrochenen Teilen zum Zeigen von Details von
der in Fig. 6 gezeigten ersten metallischen
Dichtung ist, nachdem sie durch den thermischen
Massendurchflußmesserblock und den Einlaßblock in
abdichtende Berührung gebracht worden ist, und
eine gute Dichtung dazwischen bildet.
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Nimmt man nun Bezug auf die Zeichnungen, und insbesondere auf
Fig. 1, ist darin eine Vorrichtung zum Handhaben eines
Verfahrensfluids mit einer modularen thermischen
Massendurchflußsteuerung gezeigt, die allgemein durch ein
Bezugszeichen 10 identifiziert ist. Die modulare thermische
Massendurchflußsteuerung 10 enthält einen Einlaß 12 zum
Aufnehmen eines zu messenden Gasflusses. Ein thermischer
Massendurchflußmesser 14, der auch eine entfernbare
Anschlußpassung zum Erzeugen eines Signals in bezug auf eine
Massendurchflußrate eines Gases oder von Dampf ist, wie
beispielsweise eines Prozeßgases, wie beispielsweise
Wasserstoff, Sauerstoff, Silan, Dichlorosilan, Schwefel,
Hexafluorid, Tetraethoxysilan, Argon und Stickstoff, ist mit
dem Einlaß 12 zum Aufnehmen des Gasflusses von ihm verbunden.
Der thermische Massendurchflußmesser 14 hat einen thermischen
Massendurchflußmesserblock 16 in Kommunikation mit dem Einlaß
12. Eine Ventilanordnung 18 ist mit dem thermischen
Massendurchflußmesser 14 beim thermischen
Massendurchflußmesserblock 16 zum Steuern der Durchflußrate
von Gas in Antwort auf den thermischen Massendurchflußmesser
14 verbunden.
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Der Einlaß 12 enthält einen Einlaßblock 20 mit einer integral
gebildeten mit einem Gewinde versehenen Passung 22 von dem
Typ, der zum Verbinden mit einer Cajon- oder einer VCR-
Passung angepaßt ist, um Gas von einer geeigneten Quelle
aufzunehmen, wie beispielsweise einem Tank oder einem Teil
eines Gaslagers. Der Einlaßblock 20 ist mit dem thermischen
Massendurchflußmesser 14 über ein Paar von Bolzen verbunden,
von welchen einer als der Bolzen 24 gezeigt ist. Eine
Abdeckung 26 hat einen Abdeckungslappen 28, der eine Schraube
30 zum Halten der Abdeckung 26 am Einlaßblock 20 aufnimmt.
Der Einlaßblock 20 hat ein kreisförmiges Gaseinlaßtor 32, mit
welchem eine Gaseinlaßbohrung 34 verbunden ist, die darin
ausgebildet ist und die einen im wesentlichen kreisförmigen
Querschnitt hat und den Prozeß-Gasstrom aufnimmt, der zu
messen ist. Der Prozeß-Gasstrom verläßt den Einlaßblock 20
durch ein kreisförmiges Seitenaustrittstor 35, das auf einer
flachen Seite 36 ausgebildet ist. Eine Dichtungsnut 37 mit
rechteckigem Querschnitt mit einem rechtwinkligen
Dichtungsrand 37a ist um das Tor 35 ausgebildet.
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Ein kreisförmiges Massendurchflußmesser-Einlaßtor 38 ist in
Ausrichtung mit dem Austrittstor 35 positioniert, um den
Gasstrom aufzunehmen. Eine Dichtungsnut 39 mit rechteckigem
Querschnitt mit einem Dichtungsrand 39a ist auf einer Seite
39b ausgebildet. Die Dichtungsnut 39 mit rechteckigem
Querschnitt hat einen etwas kleineren Durchmesser als die
Dichtungsnut 37. Eine Umgehungsbohrung 40, die im thermischen
Massendurchflußmesserblock 16 ausgebildet ist, ist mit dem
Massendurchflußmesser-Einlaßtor 38 verbunden, um den Gasstrom
aufzunehmen und zu führen. Eine Druckabfall-
Durchflußbeschränkungseinheit oder eine Umgehung 42, die aus
einer Vielzahl von Rohren 44 besteht, ruht innerhalb der
Umgehungsbohrung 40, um einen Druckabfall über dem
thermischen Massendurchflußmesserblock 14 zur Verfügung zu
stellen und um einen Sensorteil des Gasstroms durch ein
Sensorrohr des thermischen Massendurchflußmessers 14 zu
betreiben. Ein thermischer Massendurchflußmesser 14 enthält
eine Signalverarbeitungsschaltung 46 zum Erregen thermisch
ansprechender Wicklungen in Kontakt mit dem Sensorrohr und
zum Erzeugen eines Durchflußsignals.
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Ein thermischer Massendurchflußsensor 62 zum Erzeugen eines
ersten unkonditionierten Durchflußsignals ist mit dem
thermischen Massendurchflußmesserblock 16 zum Aufnehmen eines
Teils des Gasflusses daraus verbunden. Der thermische
Massendurchflußsensor 62 enthält eine Sensorbasis 64, die mit
dem Block 16 verbunden ist, um den Gasdurchfluß davon
aufzunehmen. Das Sensorrohr 68 ist bei diesem
Ausführungsbeispiel ein Sensorrohr 68 aus rostfreiem Stahl
316L, das im Stand der Technik von thermischen
Massendurchflußmessern einen herkömmlichen Aufbau hat. Das
Sensorrohr 68 nimmt einen Teil des Gasflusses vom thermischen
Massendurchflußmesserblock 16 auf. Das Sensorrohr 68 hat ein
Einlaßbein 70 bzw. einen Einlaßschenkel 70, das bzw. der mit
der Sensor-Einlaßbohrung 71 des Massendurchflußmesserblocks
16 verbunden ist, um einen Sensorteil des Gasstroms davon zu
empfangen, ein transversaler Schenkel oder Sensorschenkel 72
ist integral mit dem Einlaßschenkel 70 ausgebildet und
empfängt den Sensorteil des Gasstroms vom Einlaßschenkel 70.
Ein Auslaßschenkel 74 ist integral mit dem transversalen
Schenkel 72 ausgebildet und empfängt den Sensorstrom davon.
Der Sensorteil des Gasflusses wird durch den Druckabfall über
der Umgehung 42 durch das Sensorrohr 68 gezwungen.
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Die Leiterplatte 48 ist hinter dem Sensorrohr 68 montiert.
Ein Paar von in Reihe geschalteten elektrischen 1,5-mm-
Wicklungen 76 und 78 mit einem hohen Koeffizienten einer
thermischen Widerstandsfähigkeit ist um den transversalen
Schenkel 72 des Sensorrohrs 68 in guter
Wärmeübertragungsbeziehung gewickelt, wie es Fachleuten auf
dem Gebiet wohlbekannt ist. Eine thermische Drahtbrücke 80,
die bei diesem Ausführungsbeispiel ein Kupferdraht ist, ist
bei einer ersten Anschlußstelle mit einer stromaufwärtigen
Wicklung 82 mit dem Einlaßschenkel 70 durch Löten oder eine
Silberepoxy- oder einen anderen guten thermischen Leiter
verbunden. Ein entgegengesetztes Ende der thermischen
Drahtbrücke 80 weist eine zweite Stelle 84 auf, die in guter
Wärmeübertragung mit dem Auslaßschenkel 74 des Sensorrohrs 68
verbunden ist. Die thermische Drahtbrücke 80 dient sowohl zum
Ausgleich der thermischen Reaktion als auch zum Beschleunigen
der thermischen Reaktion des Sensorrohrs 68. Eine isolierende
Abdeckung 86 ist um den transversalen Schenkel 72 und die in
Reihe geschalteten Wicklungen 76 und 78 gewickelt, um den
Effekt bzw. die Wirkung auf die Sensorreaktion auf den
Gasfluß unerwünschter Wärmeübertragung aus dem transversalen
Schenkel 72 zu minimieren. Wenn die Wicklungen 76 und 78
durch elektrischen Strom von der Signalverarbeitungsschaltung
46 elektrisch erregt werden, liefern sie ein Durchflußsignal
durch einen Verdrahtungs-Kabelbaum 89 zu der daran
angeschlossenen Signalverarbeitungsschaltung 46.
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Das Durchflußsignal wird durch die Signalverarbeitungs-
Leiterplatte 46 empfangen und zu und von einem Rand-
Anschlußstück 88 der Leiterplatte 48 übertragen, die sich
durch die obere Seite der Abdeckung 26 erstreckt.
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Die Ventilanordnung 18 hat ein elektromagnetisches Ventil 92,
das mit der Leiterplatte 46 verbunden ist, um davon in
Antwort auf das Durchflußsignal angetrieben zu werden.
Insbesondere enthält das elektromagnetische Ventil 92 ein
Solenoid 94, das einen Druckkolben 96 in Richtung zu und weg
von einem Strahlrohr 98 treibt, um den Fluß von Gas oder
Dampf durch die thermische Massendurchflußsteuerung 10 zu
steuern.
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Ein Ventilblock 100 ist gleichermaßen durch ein Paar von mit
Gewinde versehenen Anschlußstücken, von welchen eines als
Anschlußstück 101 gezeigt ist (Fig. 1), mit dem
Massendurchflußmesserblock 16 verbunden. Beide mit Gewinde
versehene Anschlußstücke sind eingerichtet, eine Allen-
Torsion bzw. -Drehung aufzunehmen, damit sie in Berührung mit
dem Massendurchflußmesserblock 16 befestigt werden können.
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Eine Ventil-Einlaßbohrung 102 empfängt den Gasfluß vom
Massendurchflußmesserblock 16 und führt ihn zu einem Einlaß
104 des elektromagnetischen Ventils 92. Ein Auslaß 106 ist
mit dem Ventil-Strahlrohr 98 verbunden, um den Gasfluß vom
elektromagnetischen Ventil 92 zu empfangen und ihn zu einer
im wesentlichen kreisförmigen Auslaßbohrung 108 zu senden,
die ssch durch eine integrale Auslaß-Cajon-Passung 110 mit
einer daran ausgebildeten mit Gewinde versehenen Außenwand
112 erstreckt.
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Metallische Dichtungen sind jeweils zwischen dem Einlaßblock
20 und dem Massendurchflußmesserblock 16, zwischen dem
Massendurchflußmesserblock 16 und dem Ventilblock 100,
zwischen dem Massendurchflußmesserblock 16 und dem Sensor 62
und zwischen dem Ventilblock 100 und dem elektromagnetischen
Ventil 96 vorgesehen. Wie es in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigt
ist, die integrierte Halte-Dichtungen 114, 116 und 118 in der
Form zeigen, die sie vor einem Dichtungszusammenbau annehmen,
ist die integrierte Halte-Dichtung 114 von dem Typ, der
zwischen den Paaren der Blöcke 20, 16 und 100 positioniert
ist. In Fig. 3 ist die Halte-Dichtung 114 am Ventilblock 100
positioniert gezeigt. Die in Fig. 4 gezeigte integrierte
Halte-Dichtung 116 ist von dem Typ, der zwischen dem
Massendurchflußmesserblock 16 und dem Sensor 62 positioniert
ist und ist am Massendurchflußmesserblock 16 positioniert
gezeigt. Die in Fig. 5 gezeigte integrierte Halte-Dichtung
118 ist von dem Typ, der zum Bewirken einer
Dichtungsverbindung zwischen dem Ventilblock 100 und dem
elektromagnetischen Ventil 92 verwendet wird, und ist am
Ventilblock 100 positioniert gezeigt.
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Die integrierte Halte-Dichtung 114 enthält einen Halteteil
120 und einen abgerundeten Dichtungsteil 122, wobei der
erstere dünner als der letztere ist, wie es in Fig. 6 gezeigt
ist. Die integrierte Halte-Dichtung 114 ist durch chemisches
Ätzen mit dem Halteteil 120 ausgebildet, der auf eine Dicke
von 0,026 Inch geätzt ist, und dem abgerundeten Dichtungsteil
122, der auf eine Dicke von 0,031 Inch geätzt ist. Der in
Fig. 6 gezeigte abgerundete Dichtungsteil 122 hat einen
abgerundeten rechteckigen Querschnitt und ein Paar von im
wesentlichen parallelen gegenüberliegenden Seiten 126 und
128. Die integrierten Halte-Dichtungen 114, 116 und 118
bestehen aus vollständig ausgehärtetem Nickel 200 mit einer
Rockwell-Härte von 35 bis 45 RB. Keine Oberflächen-
Endbearbeitung ist am abgerundeten Dichtungsteil 122 oder an
irgendeinem anderen Teil der integrierten Halte-Dichtungen
114, 116 und 118 erforderlich.
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Wenn der Einlaßblock 20 mit der Seite 36 in die Nähe zum
Massendurchflußmesserblock 16 mit der Seite 39b gebracht
wird, wie es in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, wird die
Dichtungsnut 37 mit rechteckigem Querschnitt im Einlaßblock
20 in eine versetzte Nähe zu der Dichtungsnut 39 mit
rechteckigem Querschnitt des Massendurchflußmesserblocks 16
gebracht. Es ist zu beachten, daß die Nuten bzw. Vertiefungen
37a und 39b mit rechteckigem Querschnitt jedoch so versetzt
sind, daß der abdichtende rechtwinklige Rand 37a und der
rechtwinklige Rand 39a entweder ausgerichtet sind, oder, wie
es in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, etwas versetzt sind, und
sie in eine Scherberührung zu jeweiligen Seiten 126 und 128
des abgerundeten Dichtungsteils 122 gebracht werden. Der
durch die Seiten 126 und 128 ausgeübte Druck auf die Dichtung
114 komprimiert und deformiert den abgerundeten Dichtungsteil
122 in einen hantelförmigen Querschnitt mit einem ersten
aufgeweiteten Ende 150 und einem zweiten aufgeweiteten Ende
152 und einem schmalen Mittenteil 153. Nur 60% der
Verschlußkraft für wulstartige Dichtungen ist erforderlich,
weil die erfinderische Dichtung im wesentlichen zwei Ränder
ist, die den abgerundeten Dichtungsteil 122 kontaktieren.
Zusätzlich ist aufgrund der sehr hohen lokalen Drücke, die
durch die Ränder 37a und 39a auf den abgerundeten
Dichtungsteil 122 ausgeübt werden, keine Oberflächen-
Endbearbeitung erforderlich, um den abgerundeten
Dichtungsteil 122 vor einem Verschließen vorzubereiten, wie
es für die wulstartige Dichtung des Standes der Technik
benötigt würde.
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Nimmt man nun Bezug auf die in Fig. 4 gezeigte integrierte
Halte-Dichtung 116, weist die integrierte Halte-Dichtung 116
eine 0,026 Inch dicke Halte-Platte 170 auf, um während eines
Zusammenbaus mit den mit Gewinde versehenen
Befestigungseinheiten in Eingriff zu gelangen, so daß ein
Paar von kreisförmigen Sensor-Dichtungen 172 und 174 in
geeigneter Ausrichtung ist. Die kreisförmigen Sensor-
Dichtungen 172 und 174 sind mit der Halte-Platte 170 durch
jeweilige Stege bzw. Rippen 176, 178 und 180 verbunden, sowie
Stege 184, 186 und 188. Jede der kreisförmigen Dichtungen 172
und 174 hat eine Dicke von 0,031 Inch und hat einen
abgerundeten rechteckförmigen Querschnitt.
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Gleichermaßen enthält die in Fig. 5 gezeigte integrierte
Halte-Dichtung 118 Dichtungsringe 200, 202, 204 und 205, die
jeweils abgerundete rechteckige Querschnitte und eine Dicke
von 0,031 Inch haben. Nur einer der Dichtungsringe 200 oder
202 ist geeignet, um zu dem Einlaß 104 des
elektromagnetischen Ventils 92 zu passen. Der andere
Dichtungsring ist eine Reserve, um zuzulassen, daß ein
symmetrischer Halter verwendet wird. Der Dichtungsring 204
sorgt für eine Dichtung direkt unterhalb des Ventil-
Strahlrohrs 98. Der Dichtungsring 205 kann auch in Fig. 2
gesehen werden.
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Die Dichtungen 172, 174, 200, 202 und 204 werden
gleichermaßen zwischen Messerschneiden integral zu den
verschließenden Seiten gehalten, was dazu führt, daß eine
hantelförmige deformierte Dichtung darin mit relativ geringer
Verschlußkraft ohne die Einführung von Kontaminierungen oder
die Notwendigkeit für eine Oberflächen-Endbearbeitung an den
Dichtungen selbst ausgebildet wird.
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Die Dichtungsringe 200 und 202 sind mit dem Dichtungsring 204
über jeweilige Stege 206 und 208 verbunden. Ein Steg 210
verbindet den Dichtungsring 200 mit einem Dichtungsring 205,
der auch mit einer Halte-Platte 212 verbunden ist. Ein Steg
214 verbindet den Dichtungsring 202 mit dem Dichtungsring
205, der auch mit der Halte-Platte 212 verbunden ist. Es kann
angenommen werden, daß die Stege von den Dichtungsringen
scheren können, wenn die Dichtung fertiggestellt wird, wenn
die modulare thermische Massendurchflußsteuerung 10
zusammengebaut wird. Ein solches Stegscheren resultiert
jedoch nicht in irgendeiner Reduzierung der Unversehrtheit
der Dichtung, und ob das Scheren stattfindet oder nicht ist
unwesentlich für die hohe Unversehrbarkeit bzw. Integrität
der so ausgebildeten Dichtung.
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Es kann angenommen werden, daß die billige, einfach
herzustellende Massendurchflußsteuerung mit einer
metallischen Dichtung mit niedriger Kontaminierung in sehr
reinen Umgebungen für die Herstellung von Halbleitern
verwendet werden kann.