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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Öffnungs-Schließ-Vorrichtungen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, beispielsweise zum Gebrauch in
einer Fluidsteuervorrichtung, die bei der Halbleiterherstellung
verwendet wird.
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4 zeigt
eine herkömmliche Öffnungs-Schließ-Vorrichtung 81,
die an der Fluideinlaßseite
einer Massendurchflußsteuerung
angeordnet ist (siehe JP-A-172 265/1993). Die Vorrichtung 81 umfaßt ein entfernt
von dem Einlaß angeordnetes erstes
Schaltventil 82 (links in der Zeichnung) und ein nahe des
Einlasses angeordnetes zweites Schaltventils 83 (rechts
in der Zeichnung). Das erste Schaltventil 82 umfaßt einen
ersten Ventilhauptkörper 84 und
ein erstes Ventilbetätigungselement 86. Das
zweite Schaltventil 83 weist einen zweiten Ventilhauptkörper 85,
der einteilig mit dem ersten Ventilhauptkörper 84 ausgebildet
ist, und ein zweites Ventilbetätigungselement 87 auf.
Der erste Ventilhauptkörper 84 umfaßt einen
ersten Fluideinströmkanal 88 und
einen ersten Fluidausströmkanal 90,
der über eine
Ventilkammer 89 mit dem Einströmkanal 88 verbunden
ist. Die Verbindung zwischen den Kanälen 90 und 88 wird
durch Betätigen
des ersten Ventilbetätigungselementes 86 getrennt
oder erstellt. Der zweite Ventilhauptkörper 85 umfaßt einen
Hauptausströmkanal 91,
der stets in Verbindung mit dem Ausströmkanal 90 des ersten
Ventilhauptkörpers 84 steht,
um ein erstes Fluid in Richtung des Einlasses der Massendurchflußsteuerung
auszulassen, einen zweiten Fluideinströmkanal 93, dessen
eines Ende sich in der Bodenseite des zweiten Ventilhauptkör pers 85 öffnet und
dessen anderes Ende mit einer Ventilkammer 92 in Verbindung
steht, und einen Nebenausströmkanal 94 für ein zweites
Fluid, dessen eines Ende mit dem zweiten Fluideinströmkanal 93 über die
Ventilkammer 92 in Verbindung steht und dessen anderes Ende
stets mit dem Hauptausströmkanal 91 verbunden
ist. Die Verbindung zwischen den Kanälen 94 und 93 wird
durch Betätigen
des zweiten Ventilbetätigungselementes 87 getrennt
oder erstellt. 4 zeigt
Membranen 95, 96, die in den entsprechenden Ventilkammern 89, 92 zusammen
mit der Aufund Abwärtsbewegung
der entsprechenden Ventilschäfte 97, 98 durch
die Betätigung
der Ventilbetätigungselemente 86, 87 auf-
und abwärts
bewegbar sind, wodurch die entsprechenden Einströmkanäle geschlossen und geöffnet werden.
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Bei derartigen Öffnungs-Schließ-Vorrichtungen
wird normalerweise ein erstes Fluid (beispielsweise ein Prozeßgas) durch
die Vorrichtung geleitet, und nach Unterbrechung des Stroms des
ersten Fluids ein zweites Fluid (beispielsweise ein Reinigungsgas)
durch die Vorrichtung geleitet, mit dessen Hilfe das erste Fluid
aus der Vorrichtung entfernt und durch das zweite Fluid ersetzt
wird, wonach wiederum das erste Fluid durch die Vorrichtung geleitet wird.
Das erste Fluid und das zweite Fluid werden in nachfolgend beschriebener
Weise abwechselnd durch die herkömmliche Öffnungs-Schließ-Vorrichtung 81 geleitet.
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Zuerst werden das erste Ventilbetätigungselement 86 und
das zweite Ventilbetätigungselement 87 betätigt, um
das erste Schaltventil 82 zu öffnen und das zweite Schaltventil 83 zu
schließen,
wobei das erste Fluid über
den Einströmkanal 88 und
den Ausströmkanal 90 des
ersten Ventilkörpers 84 in
den Einlaß der
Massendurchflußsteuerung
und durch den Hauptausströmkanal 91 des
zweiten Ventilhauptkörpers 85 geleitet
wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der zweite Fluidnebenausströmkanal 94 mit
dem ersten Fluid gefüllt.
Die Betätigungselemente 86, 87 werden
dann betätigt,
um das erste Schaltventil 82 zu schließen und das zweite Schaltventil 83 zu öffnen, wodurch
das zweite Fluid über
den zweiten Fluideinströmkanal 93,
den zweiten Fluidnebenausströmkanal 94 und
den Hauptausströmkanal 91 in
den Einlaß der
Massendurchflußsteuerung
eingelassen wird. Zu diesem Zeitpunkt strömt das zweite Fluid, wobei
es mit Hilfe seines Druckes den in dem zweiten Ausströmkanal 94 und
dem nachfolgenden Hauptausströmkanal 91 verbliebenen
Rest des ersten Fluids aus der Vorrichtung treibt, so daß der erste
Fluidausströmkanal 90 des
ersten Ventilhauptkörpers 84 mit dem
zweiten Fluid gefüllt
wird.
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Wenn das erste Fluid und das zweite
Fluid abwechselnd durch die Öffnungs-Schließ-Vorrichtung
geleitet werden, so ist es wichtig, das ein Fluid nach dem Wechsel
schnell durch das andere Fluid ersetzt wird, so daß das durch
die Vorrichtung geleitete Fluid sauber ist.
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Bei der herkömmlichen Öffnungs-Schließ-Vorrichtung
tritt folgendes Problem auf. Wenn das zweite Fluid nach dem Durchfluß des ersten
Fluids durch den zweiten Fluideinströmkanal 93 in das zweite
Schaltventil 83 der herkömm- 1ichen Vorrichtung 81 eingeleitet
wird, mischt sich das in dem ersten Fluidausströmkanal 90 des ersten
Ventilhauptkörpers 84 verbleibende
erste Fluid in geringen Mengen mit dem zweiten Fluid, was ein Ersetzen
des ersten durch das zweite Fluid erschwert.
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Eine Öffnungs-Schließ-Vorrichtung
gemäß des Oberbegriffs
des Anspruchs 1 ist aus der US-A-5, 139, 225 bekannt. Diese Druckschrift
offenbart ein Ventilsystem mit zwei Schaltventilen, wobei der Ventilhauptkörper des
zweiten Ventils einen die beiden Ventile verbindenden Einströmkanal,
einen ersten Ausströmkanal
und einem zweiten Einströmkanal
aufweist. Bei dieser Anordnung steht der erste Einströmkanal stets über eine
Ventilkammer in Verbindung mit dem ersten Ausströmkanal, wohingegen ein Ventilelement
zum Öffnen
und Schließen
des zweiten Einströmkanals
betätigbar
ist, um diesen über
die Ventilkammer mit dem ersten Einströmkanal und dem ersten Ausströmkanal zu
verbinden oder die Verbindung zu trennen. Bei der bekannten Öffnungs-Schließ-Vorrichtung
ist die Ventilkammer relativ groß. Während des Betriebs führt dies
zu folgendem Problem: Wenn ein zweites Fluid an der linken Seite
der bekannten Vorrichtung durch Anheben des Ventilelementes aus
seiner geschlossenen Stellung eingeleitet wird, wird das zweite
Fluid nach einem bestimmten Zeitraum die Ventilkammer vollständig füllen. wenn
dann das erste Fluid durch den ersten Einströmkanal in das zweite Ventil
der bekannten Vorrichtung eingeleitet wird, nachdem das Ventilelement in
seine geschlossene Stellung bewegt wurde, mischt sich das in der
Ventilkammer verbliebene zweite Fluid in geringem Maße mit dem
einströmenden
ersten Fluid, wodurch ein Ersetzen des zweiten Fluids durch das
erste Fluid erschwert wird.
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Folglich ist es eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine Öffnungs-Schließ-Vorrichtung
der zuvor genannten Art zu schaffen, die ein schnelles Ersetzen
eines Fluids durch ein anderes Fluid erlaubt, um sicherzustellen,
daß ein
sauberes Fluid durch die Vorrichtung geleitet wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Öffnungs-Schließ-Vorrichtung nach
Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
enden alle drei Kanäle,
nämlich
der erste Einströmkanal,
der zweite Ausströmkanal
und der erste Ausströmkanal in
der Bodenwand der Ventilkammer, so daß, sobald das Ventil den Einströmkanal oder
den Ausströmkanal
schließt,
ebenso die ringförmige
Nut bedeckt wird, durch die der erste Einströmkanal permanent mit dem ersten
Ausströmkanal
verbunden ist.
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Folglich kann während des Betriebs ein zweites
Fluid durch die Ventilkammer von dem zweiten Einströmkanal zu
dem ersten Ausströmkanal
strömen,
wenn das Ventilelement angehoben ist. Wenn das Ventilelement anschließend gesenkt
wird, um den zweiten Einströmkanal
durch Abdecken seiner Öffnung
zu verschließen,
wodurch auch die ringförmige
Nut bedeckt wird, verdrängt
das durch den ersten Einströmkanal
zugeführte
erste Fluid das in der ringförmigen
Nut und in dem Ausströmkanal
verbliebene zweite Fluid Kraft seines Eigendruckes. Dabei wird derjenige
Zustand, in dem sich das zweite Fluid mit dem ersten Fluid vermischt,
schnell überwunden, so
daß nach
einer kurzen Zeitdauer nur das erste Fluid durch die Vorrichtung
strömt.
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In dem Fall, daß die Öffnungs-Schließ-Vorrichtung
an der Fluideinlaßseite
einer Fluidsteuerung angeordnet ist, dient der zweite Einström- oder
Ausströmkanal
als ein Einströmkanal
für ein
zweites Fluid (wie beispielsweise ein Prozeßgas in einer Vorrichtung zur
Halbleiterherstellung), der erste Einlaßkanal als ein Einströmkanal für ein erstes
Fluid (beispielsweise ein in der Vorrichtung verwendetes Reinigungsgas)
und der erste Ausströmkanal
als ein Ausströmkanal
für sowohl
das erste als auch das zweite Fluid.
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Diese Anordnung wird im folgenden
unter Bezugnahme auf 3 beschrieben,
worin eine Öffnungs-Schließ-Vorrichtung 1 der
vorliegenden Erfindung an der Fluideinlaßseite der Fluidsteuerung angeordnet
ist und ein Ventil 7 mit einem ersten Einströmkanal 61,
einen zweiten Ausströmkanal 64 und einen
zweiten Einström-
oder Ausströmkanal 63 aufweist.
Beispielsweise wird zuerst ein Betätigungselement 38 betätigt, um
den zweiten Fluideinströmkanal (zweiten
Fluideinström-
oder Ausströmkanal) 63 mit dem
ersten Fluideinströmkanal
(ersten Einströmkanal) 61 und
dem gemeinsamen Ausströmkanal
(ersten Ausströmkanal) 64 zu
verbinden, wodurch das zweite Fluid von dem Einströmkanal 63 in
den Ausströmkanal 64 strömt. Das
Betätigungselement 38 wird
anschließend
betätigt,
um den Einströmkanal 63 zu
schließen
und das Fluid durch den Einströmkanal 61 und
den gemeinsamen Ausströmkanal 64 zu
leiten. Zu diesem Zeitpunkt entfernt das erste Fluid das in dem
Ausströmkanal 64 verbliebene
zweite Fluid Kraft seines Eigendruckes, wobei der Zustand, in dem
sich das zweite Fluid mit dem ersten Fluid mischt, schnell überbrückt wird,
so daß nach
kurzer Zeit nur das erste Fluid durch die Vorrichtung strömt.
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Wenn die Öffnungs-Schließ-Vorrichtung
an der Fluidauslaßseite
der Fluidsteuerung angeordnet ist, dient der zweite Einström- oder
Ausströmkanal als
ein Ausströmkanal
für das
zweite Fluid, der erste Ausströmkanal
als ein Ausströmkanal
für das
erste Fluid und der erste Einströmkana1
als ein Einströmkanal
sowohl für
das erste als auch das zweite Fluid. Diese Anordnung hat die gleiche
Funktion, wie zuvor beschrieben, und dient zur Erzielung der gleichen Wirkung,
da die Einström-Ausström-Beziehung
hier im Vergleich zum zuvor beschrieben Fall lediglich umgekehrt
ist.
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Vorzugsweise umfaßt die Öffnungs-Schließ-Vorrichtung
ferner ein Absperrventil mit einem stromaufwärts gelegenen Ventilhauptkörper, einem
mittig gelegenen Ventilhauptkör per,
einem stromabwärts
gelegenen Ventilhauptkörper
und einem Absperrmechanismus.
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Vorzugsweise umfaßt der Absperrmechanismus des
Absperrventils ein rohrförmiges,
stationär angeordnetes
Dichtelement, das in einer rechten Aussparung, die in dem mittig
gelegenen Ventilhauptkörper
ausgebildet ist, positioniert ist, ein rohrförmiges bewegbares Dichtelement,
das stromabwärts
von dem stationär
angeordneten Dichtelement und diesem gegenüber positioniert ist, und eine Membran
zum Vor- und Zurückbewegen
des bewegbaren Dichtelementes, wobei die Membran zwischen dem mittig
gelegenen Ventilhauptkörper
und dem stromabwärts
gelegenen Ventilhauptkörper
positioniert ist. Wenn das Fluid (in der nachfolgend beschriebenen
Ausführungsform
das Reinigungsgas) in den Einströmkanal
des Absperrventils strömt,
verformt der Druck des Fluids die Membran nach vorne, wodurch sich
das bewegbare Dichtelement aus dem Kontakt mit dem stationär angeordneten
Dichtelement bewegt. Das Fluid strömt Kraft seines Eigendruckes
von der Innenseite der Aussparung in den Ausströmkanal des Absperrventils durch
das Innere des bewegbaren Dichtelementes. Andererseits, wenn umgekehrt
das Fluid beim Einströmen
des Fluids in den unterbrochenen Einströmkanal von dem Ausströmkanal in
die Aussparung strömt,
wird die Membran nach hinten deformiert, wodurch das bewegbare Dichtelement
in Kontakt mit dem stationär
angeordneten Dichtelement gebracht wird und den Rückstrom
des Fluids von dem Ausströmkanal
in die Aussparung blokkiert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Vorderansicht einer Fluidsteuervorrichtung, welche die erfindungsgemäße Öffnungs-Schließ-Vorrichtungen aufweist;
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2 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der Fluidsteuervorrichtung;
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3 ist
eine vertikale Querschnittansicht einer der Öffnungs-Schließ-Vorrichtungen;
und
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4 ist
eine vertikale Querschnittansicht einer herkömmlichen Öffnungs-Schließ-Vorrichtung.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Im folgenden wird unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
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Die Bezeichnungen vorne, hinten,
obere, untere, rechts und links werden hierin unter Bezugnahme auf 1 verwendet; die rechte
Seite, die linke Seite, die obere Seite und die untere Seite der
Zeichnung werden entsprechend vordere, hintere, obere und untere
genannt, und die Bezeichnungen rechts und links werden hierin verwendet,
als betrachte man die Vorrichtung von hinten nach vorne. Diese Bezeichnungen
werden zwecks einfacher Darstellung ver wendet, und die Vorrichtung
kann auch mit umgekehrter Vorne-Hinten-Beziehung oder mit oberer
und unterer Seite als linke und rechte Seite verwendet werden.
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Die 1 bis 3 zeigen Öffnungs-Schließ-Vorrichtungen 1, 2,
welche die Erfindung verkörpern.
Diese Vorrichtungen 1, 2 sind an der Einlaßseite (an
der hinteren Seite) und der Auslaßseite (an der vorderen Seite)
einer Massendurchflußsteuerung 3 oder
einer ähnlichen
Fluidsteuerung angeordnet, um eine Fluidsteuervorrichtung 4 zu schaffen,
die beispielsweise bei der Fertigung von Halbleitern verwendet werden
kann.
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Die Öffnungs-Schließ-Vorrichtung 1 an
der Einlaßseite
umfaßt
ein erstes Absperrventil 5, ein erstes Schaltventil 6 und
ein zweites Schaltventil 7, die in dieser Reihenfolge in
einer Richtung von hinten in Richtung der Massendurchflußsteuerung 3 angeordnet
sind. Die Öffnungs-Schließ-Vorrichtung 2 umfaßt ein drittes
Schaltventil 8, ein viertes Schaltventil 9, ein
fünftes
Schaltventil 10 und ein zweites Absperrventil 11,
die in dieser Reihenfolge vorwärts
an der Vorderseite der Steuerung 3 angeordnet sind.
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Jedes Schaltventil 6 (7, 8, 9, 10)
umfaßt
einen rechtekkigen, quaderförmigen
Ventilhauptkörper 37 (39, 41, 43,
45) und ein Betätigungselement 36 (38, 40, 42, 44),
das oben an dem Ventilhauptkörper befestigt
ist, um einen Fluidkanal innerhalb des Hauptkörpers zu schließen oder
zu öffnen.
Jedes Absperrventil 5 (11) umfaßt einen
strom aufwärts
(hinten) gelegenen Ventilhauptkörper 33 (46),
einen mittig gelegenen Ventilhauptkörper 34 (47),
der mittels Schrauben mit dem Ventilhauptkörper 33 (46)
verbunden ist, einen stromabwärts
(vorne) gelegenen Ventilhauptkörper 35 (48),
der mittels Schrauben mit dem Ventilhauptkörper 34 (47)
verbunden ist, und einen bereits zuvor beschriebenen Absperrmechanismus 49.
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Die Fluidsteuervorrichtung 4 umfaßt eine Reinigungsgaseinlaßleitung 28,
die mit dem ersten Absperrventil 5 verbunden ist, eine
Prozeßgaseinlaßleitung 29,
die mit dem zweiten Schaltventil 7 verbunden ist, eine
Vakuumleitung 30, die mit dem dritten Schaltventil 8 verbunden
ist, eine Prozeßgaszuführleitung 31,
die mit dem vierten Schaltventil 9 verbunden ist, und eine
Reinigungsgasauslaßleitung 32,
die mit dem zweiten Absperrventil 11 verbunden ist.
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Unterhalb des stromaufwärts gelegenen Ventilhauptkörpers 33 des
ersten Absperrventils 5 ist ein Kanalblock 12 angeordnet,
unter dem ein Verbindungselement 13 zum Anschließen der
Reinigungsgaseinlaßleitung 28 positioniert
ist. Unterhalb des stromabwärts
gelegenen Ventilhauptkörpers 35 des ersten
Absperrventils 5 ist ein Kanalblock 14 angeordnet,
unter dem ein Verbindungselement 13 zum Anschließen des
Ventilhauptkörpers 37 des
ersten Schaltventils 6 positioniert ist.
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Unterhalb des Ventilhauptkörpers 39 des zweiten
Schaltventils 7 ist ein Kanalblock 15 angeordnet,
unter dem ein Verbindungselement 16 zum Anschließen der
Prozeßgaseinlaßleitung 29 positioniert
ist. Ein Kanalblock 17 zum Anschließen der Massendurchflußsteuerung 3 ist
an der Vorderseite des Ventilhauptkörpers 39 des zweiten
Schaltventils 7 angeordnet.
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An der Rückseite der Massendurchflußsteuerung 3 ist
ein Einlaßkanalblock 18 angeordnet,
der mittels von oben eingeschraubten Schrauben mit dem Kanalblock 17 vor
dem Ventilhauptkörper 39 des zweiten
Schaltventils 7 verbunden ist. Ein zum Einlaßkanalblock 18 symmetrischer
Auslaßkanalblock 19 ist
an der Vorderseite der Massendurchflußsteuerung 3 positioniert.
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An der Rückseite des Ventilhauptkörpers 41 des
dritten Schaltventils 8 ist ein Kanalblock 20 zum Anschließen des
Auslaßkanalblockes 19 an
der Vorderseite der Massendurchflußsteuerung 3 vorgesehen.
Ein Kanalblock 21 mit einem unter diesem angeordneten Verbindungselement 22 zum
Anschließen der
Vakuumleitung 30 ist zusammen mit einer Vakuumpumpe unterhalb
des Ventilhauptkörper 41 des dritten
Schaltventils 8 angeordnet.
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Unterhalb des Ventilhauptkörpers 43 des vierten
Schaltventils 9 ist ein Kanalblock 23 angeordnet,
unter dem ein Verbindungselement 24 zum Anschließen der
Prozeßgaszuführleitung 31 zusammen mit
einer Prozeßkammer
positioniert ist.
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Ein Kanalblock 25 zum Anschließen des stromaufwärts gele-Qenen Ventilhauptkörpers 46 des
zweiten Absperrventils 11 ist an der Vorderseite des Ventilhauptkörpers 45 des
fünften
Schaltventils 10 angeordnet Unterhalb des stromabwärts gelegenen
Ventilhauptkörpers 48.
des zweiten Absperrventils 11 ist ein Kanalblock 26 angeordnet,
an dessen Vorderseite ein Verbindungselement 27 zum Anschließen der
Reinigungsgasauslaßleitung 32 positioniert
ist.
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Bei dem ersten und zweiten Absperrventil 5, 11 sind
die stromaufwärts
gelegenen Ventilhauptkörper 12, 25 mittels
Schrauben, die von oben in die Körper 33, 46 eingeschraubt
sind, an den entsprechenden Kanalblöcken 12, 25 unterhalb
dieser befestigt, und die stromabwärts gelegenen Ventilhauptkörper 35, 48 sind
mittels Schrauben, die von oben in die Körper 35, 48 geschraubt
sind, an den entsprechenden Kanalblöcken 14, 26 unterhalb
von diesen befestigt. Folglich können
die Absperrventile 5, 11 in Aufwärtsrichtung
entfernt werden, indem diese Schrauben gelöst werden.
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3 ist
eine Querschnittansicht, welche die Öffnungs-Schließ-Vorrichtung 1 an
der Einlaßseite zeigt.
Unter Bezugnahme auf diese Zeichnung wird im folgenden der Innenaufbau
des ersten Absperrventils 5, das erste Schaltventil 6 und
das zweite Schaltventil 7 beschrieben.
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Der Absperrmechanismus 49 des
ersten Absperrventils 5 umfaßt ein rohrförmiges,
stationär
angeordnetes Dichtelement 51, das in einer rechten Aussparung 34a,
die in dem mittig gelegenen Ventilhauptkörper 34 ausgebildet
ist, positioniert ist, ein rohrförmiges
bewegbares Dichtelement 52, das stromabwärts von
dem stationär
angeordneten Dichtelement 51 und diesem gegenüber positioniert
ist, und eine Membran 53 zum Vor- und Zurückbewegen des
bewegbaren Dichtelementes 52, wobei die Membran 53 zwischen
dem mittig gelegenen Ventilhauptkörper 34 und dem stromabwärts gelegenen
Ventilhauptkörper 35 angeordnet
ist. Der stromaufwärts gelegene
Ventilhauptkörper 33 des
ersten Absperrventils 5 umfaßt einen Einströmkanal 54,
der eine umgekehrte L-Form aufweist und dessen eines Ende abwärts und
dessen anderes Ende nach vorne geöffnet ist. Der stromabwärts gelegene
Ventilhauptkörper 35 des
Ventils 5 umfaßt
einen Ausströmkanal 56 mit umgekehrter
L-Form, dessen eines
Ende abwärts und
dessen anderes Ende nach hinten geöffnet ist. Die Umfangswand
des stationär
angeordneten Dichtungselementes 51 ist mit einem Verbindungskanal 55 ausgebildet,
um durch diesen eine Verbindung zwischen dem Einströmkanal 54 und
dem Innern der Aussparung 34a aufrecht zu erhalten. Das
Dichtelement 51 umfaßt
ein vorderes Ende, das mit einer Endwand verschlossen ist. Folglich
kann das Fluid, wenn das hintere Ende des bewegbaren Dichtelementes 52 von
der Endwand des stationär
angeordneten Dichtelementes 52 entfernt ist, durch den
Zwischenraum zwischen dem hinteren Ende des bewegbaren Dichtelementes 52 und
der Endwand des stationär
angeordneten Dichtelementes 51 aus dem Innern der Ausspa rung 34a in
das bewegbare Dichtelement 52 oder aus dem Innern des Dichtelementes 52 in
die Aussparung 34a strömen.
Umgekehrt wird der Fluidstrom aus dem Innern der Aussparung 34a in
das bewegbare Dichtelement 52 oder aus dem Innern des Dichtelementes 52 in
die Aussparung 34a blockiert, wenn das hintere Ende des
bewegbaren Dichtelementes 52 in Kontakt mit der Endwand
des stationär
angeordneten Dichtelementes 51 gebracht wird.
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Wenn ein Fluid (bei der vorliegenden
Ausführungsform
das Reinigungsgas) in dem Einströmkanal 54 des
ersten Absperrventils 5 strömt, verformt der Druck des
Fluids die Membran 53 nach vorne, so daß das bewegbare Dichtelement 52 aus
dem Kontakt mit dem stationär
angeordneten Dichtelement 51 bewegt wird. Das Fluid strömt Kraft
seines Eigendruckes aus dem Innern der Aussparung 34a in
den Ausströmkanal 56 durch
das Innere des bewegbaren Dichtelementes 52. Andererseits,
wenn das Fluid in umgekehrter Richtung aus dem Ausströmkanal 56 in
die Aussparung 34a strömt,
wobei die Fluidzufuhr in den Einströmkanal 54 unterbrochen
wird, wird die Membran nach hinten umgeformt, wodurch das bewegbare Dichtelement 52 in
Kontakt mit dem stationär
angeordneten Dichtelement 51 gebracht und der umgekehrte
Fluidstrom von dem Ausströmkanal 56 in
die Aussparung 34a blockiert wird. Auch wenn es nicht gezeigt
ist, weist das zweite Absperrventil 11 den gleichen Aufbau
wie das erste Absperrventil 5 auf.
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Der verbindungskanalblock 14, der
unterhalb des stromabwärts
gelegenen ventilhauptkörpers
41 des ersten Absperr ventils 5 angeordnet ist, ist mit
einem L-förmigen
Verbindungskanal 57 ausgebildet, der mit dem Ausströmkanal 56 des
ersten Absperrventils 5 in Verbindung steht.
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Der Ventilhauptkörper 37 des ersten
Schaltventils 6 umfaßt
einen L-förmigen
Einströmkanal 58, der
mit dem Verbindungskanal 57 in Verbindung steht, und einen
Lförmigen
Ausströmkanal 60,
der mit dem Einströmkanal 58 durch
eine Ventilkammer 59 in Verbindung steht. Die Verbindung
zwischen den Kanälen 60 und 58 wird
durch Betätigen
des Ventilbetätigungselementes 36 getrennt
oder erstellt. Das erste Schaltventils 6 umfaßt eine
Membran (ein Ventilelement) 65, das als ein Membranventil
dient, das sich normalerweise im geöffneten Zustand befindet. Wenn
ein Ventilschaft 66 zum Pressen der Membran 65 gesenkt
wird, wird der Einströmkanal 58 blockiert. Obwohl
es nicht gezeigt ist, weist das fünfte Schaltventil 10 den
gleichen Aufbau wie das erste Schaltventil 6 auf und entspricht
dem in der Vorne-Hinten-Beziehung verwendeten Ventil 6,
d. h., dem Ventil 6 mit umgekehrtem Einströmund Ausströmkanal.
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Der Ventilhauptkörper 39 des zweiten Schaltventils 7 umfaßt einen
ersten Fluideinströmkanal 61,
dessen eines Ende mit dem L-förmigen
Ausströmkanal 60 des
ersten Schaltventils 6 und dessen anderes Ende mit einer
Ventilkammer 62 in Verbindung steht, einen zweiten Fluideinströmkanal 63, dessen
eines Ende mit einem Einströmkanal
(nicht gezeigt) des unterhalb des Ventilhauptkörpers 39 angeordneten
Kanalblockes 15 und dessen anderes Ende mit der ven tilkammer 62 verbunden
ist, und einen Ausströmkanal 64,
der sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Fluid verwendet
werden kann und dessen eines Ende mit der Kammer 62 und
dessen anderes Ende mit einem Einströmkanal des Kanalblockes 17 zum
Anschließen
der Massendurchflußsteuerung 3 verbunden
ist. Der erste Fluideinströmkanal 61 steht über die
Ventilkammer 62 stets mit dem gemeinsamen Ausströmkanal 64 in
Verbindung. Der zweite Fluideinströmkanal 63 ist über die Ventilkammer 63 mit
dem Einströmkanal 61 und
dem Ausströmkanal 64 verbunden,
wobei die Verbindung mittels einer Membran (eines Ventilelementes) 67 getrennt
oder erstellt werden kann. Bei dem zweiten Schaltventil 7 handelt
es sich um ein Membranventil, das normalerweise geschlossen ist.
Ein Ventilschaft 68 zum Pressen der Membran 67 wird
innerhalb der Ventilkammer 62 durch Betätigen des Ventilbetätigungselementes 38 angehoben,
wodurch der zweite Fluideinströmkanal 64 geöffnet wird.
Selbst während der
Kanal 63 blockiert ist, wird die Verbindung zwischen dem
ersten Fluideinströmkana1 61 und
dem gemeinsamen Ausströmkanal 64 über eine
ringförmige
Nut 62a, die in der Bodenwand der Ventilkammer 62 ausgebildet
ist, aufrecht erhalten.
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Bei der beschriebenen Fluidsteuervorrichtung
wird dem zweiten Schaltventil 7 ein Prozeßgas über die
Prozeßgaseinlaßleitung 29 zugeführt, wobei das
erste Schaltventil 6 geschlossen, das zweite Schaltventil 7 geöffnet, das
dritte Schaltventil 8 geschlossen, das vierte Schaltventil 9 geöffnet und
das fünfte
Schaltventil 10 geschlossen ist. Das Prozeßgas, dessen
Durchflußrate über die
Massen durchflußsteuerung 3 gesteuert
wird, wird der Prozeßkammer über das
dritte Schaltventil 8, das vierte Schaltventil 9 und
die Prozeßgaszuführleitung 31 zugeführt. Anschließend wird
dem ersten Absperrventil 5 über die Reinigungsgaseinlaßleitung 28 ein
Reinigungsgas zugeführt,
wobei das erste Schaltventil 6 geöffnet, das zweite Schaltventil 7 geschlossen,
das dritte Schaltventil 8 geschlossen, das vierte Schaltventil 9 geschlossen
und das fünfte
Schaltventil 10 geöffnet
ist, woraufhin das Reinigungsgas durch das erste Absperrventil 5,
das erste Schaltventil 6, das zweite Schaltventil 7,
die Massendurchflußsteuerung 3,
das dritte Schaltventil 8, das vierte Schaltventil 9, das
fünfte
Schaltventil 10, das zweite Absperrventil 11 und
durch die Reinigungsgasauslaßleitung 32 strömt, wobei
das Prozeßgas
aus der Fluidsteuervorrichtung entfernt wird. Anschließend wird
die Vorrichtung über
die Vakuumleitung 30 evakuiert, wobei das dritte Schaltventil 8 geöffnet ist,
so daß das
in der Vorrichtung verbleibende Reinigungsgas abgesaugt wird, um
das Innere der Vorrichtung zu reinigen.
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Unter Bezugnahme auf 3 werden im folgenden die Gasströme durch
die Öffnungs-Schließ-Vorrichtung 1 an
der Einlaßseite
beschrieben.
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Beim Durchfluß des zweiten Fluids (bei der vorliegenden
Ausführungsform
das Prozeßgas)
wird das zweite Schaltventil 7 durch das Ventilbetätigungselement 38 betätigt, wodurch
eine Verbindung zwischen dem zweiten Fluideinströmkanal 64 und dem
ersten Fluideinströmkanal 61 sowie
dem gemeinsamen Ausströmkanal 64 hergestellt
wird, so daß das
zweite Fluid von dem Einströmkanal 63 in den
Ausströmkana1 64 strömt. Wenn
das erste Fluid (bei der vorliegenden Ausführungsform das Reinigungsgas)
anschließend
durch die Vorrichtung geleitet wird, wird das zweite Schaltventil 7 durch
das Ventilbetätigungselement 38 betätigt, um
den zweiten Fluideinströmkanal 63 zu
schließen.
Das erste Fluid strömt
durch das erste Absperrventil 5, den Verbindungskanalblock 14 und
das erste Schaltventil 6 in den ersten Fluideinströmkanal 61 des
zweiten Schaltventils 7 und dann in die Massendurchflußsteuerung 3,
wodurch das in dem gemeinsamen Ausströmkanal 64 des Ventils 7 verbliebene
zweite Fluid Kraft des Eigendruckes entfernt wird. Auf diese Weise
wird schnell derjenige Zustand überbrückt, in
dem sich das zweite Fluid mit dem ersten Fluid vermischt, so daß das erste
Fluid (das Reinigungsgas) nur eine kurze Zeitdauer strömen kann.
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Obwohl es nicht genau gezeigt ist,
weisen das dritte Schaltventil 8 und das vierte Schaltventil 9 den
gleichen Aufbau wie das zweite Schaltventil 7 auf. Das
vierte Schaltventil 9 entspricht dem mit umgekehrter Vorne-Hinten-Beziehung
verwendeten zweiten Schaltventil 7, d. h., dem Ventil 7 mit
umgekehrt angeordnetem Einströmund
Ausströmkanal. Das
dritte Schaltventil 8 entspricht dem mit umgekehrter Vorne-Hinten-Beziehung
verwendeten zweiten Schaltventil 7, wobei der Ausströmkanal als
ein Vakuumkanal dient.
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Die aneinanderstoßenden Endflächen der Ventilhauptkörper 37, 39, 41, 43, 45 und
die aneinanderstoßenden
Endflächen
der Ventilhauptkörper 33, 35, 39, 41, 43, 45, 46, 48 sowie
die Kanalblöcke 12, 14, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 25, 26 umfassen
entsprechende Dichtbereiche 69, die alle den gleichen Aufbau
aufweisen. Der Aufbau des Dichtbereiches 69 wird im folgenden
unter Bezugnahme auf die unterhalb des stromabwärts gelegenen Ventilhauptkörpers 35 des
ersten Absperrventils 5 angeordneten aneinanderstoßenden Endflächen des
Kanalblockes 14 und auf den Ventilhauptkörper des
ersten Schaltventils 6 beschrieben.
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Die aneinanderstoßende Endfläche des Kanalblockes 14 und
die des Ventilhauptkörpers 37 sind symmetrisch
ausgebildet und umfassen entsprechende hohle, zylindrische Rückhalteelementhaltebereiche 72, 73.
Eine ringförmige
Dichtung 70 ist zwischen diesen Endflächen angeordnet, und ein Rückhalteelement 71 hält den Außenumfang
der Dichtung 70, so daß der
Ventilhauptkörper 37 die
Dichtung 70 hält.
Der Rückhalteelement 71 kann
entweder durch den Block 14 oder den Ventilhauptkörper 37 gehalten sein.
Folglich können
die unterschiedlichen Kanalblöcke 12, 14, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 25, 26 der
Reihe nach mit den unterschiedlichen Ventilhauptkörpern 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45, 48 verbunden
werden, ohne daß jede
der aneinanderstoßenden
Endflächen dahingehend überprüft werden
müssen,
ob es sich um ein Außen-
oder ein Innenteil handelt.
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Der Ventilhauptkörper 37 des ersten
Schaltventils 6 und der Ventilhauptkörper 39 des zweiten Schaltventils 7 kön nen die
Form eines einteiligen Bauteiles aufweisen, ohne daß zwischen
diesen eine Dichtung vorgesehen werden muß. Ähnlich können der Ventilhauptkörper 41 des
dritten Schaltventils 8, der Ventilhauptkörper 43 des
vierten Schaltventils 9 und der Ventilhauptkörper 45 des
fünften
Schaltventils 10 die Form eines einteiligen Bauteils aufweisen.
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Bei der beschriebenen Fluidsteuervorrichtung
können
die Reinigungsgasleitung und die Prozeßgasleitung gegeneinander ausgetauscht
werden, so daß ein
umgekehrter Aufbau entsteht. Der Strom des Prozeßgases kann dann schneller
durch das Reinigungsgas ersetzt werden. Die Öffnungs-Schließ-Vorrichtung 1 umfaßt an der
Einlaßseite
zwei Schaltventile 6, 7, und die Öffnungs-Schließ-Vorrichtung 2 umfaßt an der
Auslaßseite
drei Schaltventile 8, 9, 10, wobei die
Komponentenanzahl der Schaltventile geeignet variiert werden kann. Öffnungs-Schließ-Vorrichtungen,
die jeweils eine geeignete Anzahl von Schaltventilen umfassen, sind
entsprechend an der Einlaß-
und an der Auslaßseite
einer Massendurchflußsteuerung
parallel zueinander angeordnet, um eine Fluidsteuervorrichtung zur
Verwendung bei der Halbleiterherstellung zu schaffen.