SU1275177A1 - Загрузочное устройство шиберного типа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к трубопроводной арматуре, в частности к устройствам высоковакуумной аппаратуры. Оно позвол ет повысить производительность и улучшить качество поверхности подложек перед напылением за счет установки в корпусе патрубка вакуумировани , размещени  откачных каналов манипул тора перегрузки в уплотнительной поверхности патрубка. Шлюзовой клапан выполнен отъемным от механизма уплотнени . Карусель устройства выполнена в виде разборного диска-шестерни с окнами, размещенными на одной окружности с патрубками, при зтом в окнах смонтированы запорные органы и фиксаторы подложкодержа- тел . 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

(Л Изобретение относитс  к трубопроводной арматуре, в частности к устройствам высоковакуумной аппаратуры, и предназначено дл  комплектовани  автоматизированных сверхвысоковакуум ных систем (до 5-10 Па) установок спектрального анализа и технологичес ких комплексов молекул рно-лучевой эпитаксии (МПЗ), обеспечивающих проведение операций загрузки (выгрузки) и транспортирование единичных подложек в вакуумном контейнере на последующие операции, при создании полупроводникозых структур в электронной и других отрасл х промышленности. Цель изобретени  - расширение фун циональных возможностей загрузочного устройства шиберного типа дл  сверхвысоковакуумного оборудовани ,, в том числе дл  установок спектрального анализа и молекул рно-лучевой эпитак сии, повьппение его производительности и улучшение качества поверхности подложек перед напылением за счет во можности проведени  операций загрузки , оВезгаживани  подложек одновременно с работой основных камер и осу ществлени  передачи чистых подложек при вакууме не ниже 510 Па. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг.З - се чение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг.2; на фиг.З - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6 - узел |на фиг. 4; на фиг. 7 - схема транспортировани  вакуумного контейнера с подложкой. Загрузочное устройство шиберного типа содержит корпус 1, манипул тор 2 перегрузки, механизм 3 уплотнени , патрубок 4 прогрева, магниторазр дный насос 5, привод 6 вращени  карусели , привод 7 уплотнени , смотровые окна 8 (фиг. 1). Корпус устройства содержит патрубок 9 загрузки, патрубок 10 перегруз в:и, присрединительньш патрубок 11, гатрубок 12 вакуумировани , патрубок 13 откачки (или напуска азота), патрубок 14 дл  установки вакуумного да чика, каналы 15 откачки. Внутри корпуса устройства установ лена карусель 16, содержаща  дискшестерню 17, запорные органы 18 с уп лотн ющими тарел ми 19 и 20, ось 21 в защени , опоры 22 качени . В основной камере 23 установлен прецизионный манипул тор 24 с держателем 25. Манипул тор 2 перегрузки содержит штангу 26 и захваты 27 (фиг. 2). Кроме того,показаны (фиг. 3) шлюзовой клапан 28 с уплотнительным кольцом 29 и клапаном 30 вакуумировани  (или напуска газа), герметизирующа  крътка 31 с генздом 32, в котором установлен фиксатор 33 и удержани  подложкодержател  34 с подложкой 35, канал 36 откачки (или напуска газа), уплотнительные кольца 37 и 38, геттер 39, гибкое фиксирующее кольцо 40 в гнезде 41. Диск-шестерн  содержит окна 42 запорных органов, окно 43 передачи, ококно 44 с фиксаторами 45 (фиг. 4 и 6). Нагревательное устройство 46, герметично установленное на патрубке 47, содержит нагревательньй элемент 48 и тепловой экран 49 (фиг. 5). Схема транспортировани  вакуумного контейнера 50 с зажимом 51 в комплексе оборудовани  (фиг. 7). содержит установку 52 очистки и контрол ,установку 53 МЛЭ, установку 54 металлических покрытий. Устройство работает следующим образом . Кажда  из установок 52 - 54 снабжена устройством, а технологическа  (транспортна ) св зь между ними осуществл етс  автоматически или вручную с помощью вакуумного контейнера 50 с подложкой 35. Подложка 35, предварительно прошедша  стадии финишной химической обработки и приклейки теплопровод щим металлом к подложкодержателю 34, укладываетс  в гнездо 32 герметизирующей крьшки 31 с фиксатором 33. Затем крышка 3 1 , шлюзовой клапан 28 с уплотнительным кольцом 29 фиксируютс  с помощью зажима 51, образу  герметичный контейнер 50. Эти операции производ тс  в обеспыленной среде или среде защитного газа, исключающей загр знение поверхности посторонними частицами из окружающей атмосферы. При этом подложка 35 в таком герметичном объеме может хранитьс  или транспортироватьс  к установке 52 очистки и контрол  поверхности под вакуумом или в среде защитного газа, например, азота.

31

куумировани  и канал посторонними средствами откачки.

В исходном состо нии устройства один из запорных органов 18 герметизирует отверстие загрузочного патруб ка 9 от атмосферы уплотн ющей тарелью 20, а второй запорный орган 18 герметично изолирует объём основной камеры 23 от корпуса 1 устройства уплотн ющей тарелью 19, при этом внутренний объем корпуса 1 вакуумируетс  через патрубок 12, а манипул тор 2 перегрузки - через каналы 15 магниторазр дным насосом 5.

Затем после сн ти  зажима 51 контейнер 50 вставл етс  в патрубок 9 загрузки, а съемный шлюзовой клапан 28 под воздействием механизма 3 уплонени  прижимаетс  к уплотнительному кольцу 37 корпуса 1, герметично изолиру  внутренний объем патрубка 9 загрузки от атмосферы.

После установки контейнера 50 в устройство прекращаетс  подача азота , а канал 36 переключаетс  на откачку азотного кармана патрубка 9 посторонним коммутирующим устройством .

В устройстве при наличии собственных средств откачки внутренн   полость патрубка 9, наполненного сухим азотом, вакуумируетс  до остаточного давлени  не ниже 5-10 Па, что экономит врем , затрачиваемое на ввод подложкодержател  34 в корпус 1. При таком вакууме давление остаточных газов на крышку 31 становитс  значительно меньше усили  удержани  ее в гнезде 41 тарели 20 гибким фиксирующим кольцом 40..

Затем при помощи привода 7 снимаетс  усилие уплотнени  патрубка 9 загрузки , при этом запорный орган 18 отводит уплотн ющую тарель 20 вместе с крышкой 31 и подложкодержатель 34 от уплотн емой поверхности патрубка 9 и соедин ет внутренний его объем с объемом корпуса 1 устройства.

При малом объеме газов (азота) во входном патрубке 9 и остаточном давлении их 5«1СГПа магниторазр Дный насос 5 быстро восстанавливает исходный вакуум в корпусе 1 устройства , необходимый дл  передачи подложек 35 в основную камеру 23. .

1774

|из них расположены симметрично относительно оси вращени , причем в окнах 42 установлены запорные органы 18, третье окно 43  вл етс  окном, через которое подложкодержатель 34 с подложками 35 передаетс  манипул тор 2 перегрузки в основную камеру 23, а в последнем окне 44 размещены удерживающие подложкодержатели 34 фиксаторы 45.

После восстановлени  исходного вакуума в корпусе 1 устройства снимаетс  усилие уплотнени  второго запорного органа 18, который отводит уплотн ющую тарель 19 от уплотн ющей поверхности присоединительного патрубка 11, и подложка транспортируетс  каруселью 16 на позицию перегрузки и устанавливаетс  соосно с патрубком 10 манипул тора 2 перегрузки.

Реверсивное вращение диска-шестерни 17 карусели 16 осуществл ет привод 6 вращени  карусели.

При линейном перемещении штанги 26 манипул тор 2 перегрузки своим захватом 27 извлекает, подложкодержатель 34 с подложкой 35 из герметизирующей крышки 31 и вводит в патрубок 10 перегрузки.

При последующем вращении карусели 16 окно 44 с фиксаторами 45 устанавливаетс  соосно с патрубком 10 перегрузки .

Затем манипул тор 2 перегрузки транспортирует и устанавливает подложкодержатель 34 в отверстие 44 диска-шестерни 17 и оставл ет его в фиксаторах 45, а сам возвращаетс  в исходное положение.

В последук дем карусель 16 устанав- |ливает запорные органы 18 напротив патрубка 9 загрузки и патрубка 10 перегрузки , последние при помощи индивидуальных приводов 7 уплотнени  изолируют корпус 1 устройства от основной камеры 23.

В таком положении карусели 16 отверстие 44 диска-шестерни 17 находитс  напротив патрубка 47, на котором герметично установлено нагревательное устройство 46 с тепловыми экранами 49 и нагревательным элементом 48.

Предварительный прогрев подложки 35 в корпусе 1 устройства при вакууме не ниже IlO Па очищает ее поверхность от загр знений остаточными газами , которые откачиваютс  магниторазр дным насосом 5. S1 В свою очередь обезгаженна  подложка 35jпереданна , например, в камеру роста установки 53 МЛЭ, при последующем ее прогреве до температуры эпитаксии 560°С имеет меньше газоотделений , что улучшает вакуумныеусло ви  в зоне роста основной камеры 23 . и способствует повьшению качества вы ращиваемых структур. В случае более низких требований к чистоте поверхности подложек 35 и вакуумным услови м в зоне напылени , например, в установке 54 металлических покрытий, предварительный прогре подложек 35 в корпусе 1 устройства можно не проводить, при этом манипул тор 2 перегрузки после извлечени  подложкодержател  34 из уплотн ющей тарели 19 непосредственно транспортирует его через окно 43 передачи в ocHoBrfym камеру 23. До начала процесса прогрева или во врем  его проведени  в корпус 1 устройства вводитс  второй подложкодержатель 34 с подложкой 35, Загрузка подложек после завершени  прогрева нежелательна, так как снижение вакуума при проведении этой операции снижает эффективность очист ки поверхности. После завершени  операции прогрева , повторной загрузки и восстановлени  исходного вакуума в корпусе 1 устройства карусель 16 транспортирует подложкодержатель 34 с подложкой 35 на позицию манипул тора 2 перегрузкИо Манипул тор 2 перегрузки извлекае подложкодержатель 34 с подложкой 35 из фиксаторов 33 и вводит в патрубок 10перегрузки, затеем карусель 16 уст навливает окно 43 передачи на одной оси с патрубком 10 перегрузки. При своих последующих линейньк перемещени х манипул тор 2 перегруз )и транспортирует подложкодержатель 34 с подложкой 35 в основную камеру 23, устанавливает его на прецизионном манипул торе 24 и возвращаетс  11исходное положение. Карусель 16 устанавливает уплотн ющую тарель 20 со вторым подложко- epжaтeлeм 34 на позицию манипул тора 2 перегрузки, который извлекает г:одложкодержатель 34 из герметизирую щей крьшки 31 и вводит в патрубок 10 :перегрузки. Карусель 16 совмещает ось окна 44 с осью патрубка 10 пере776 грузки, и манипул тор перегрузки устанавливает подложкодержатель 34 с подложкой 35 в фиксаторах 45 окна 44 При последующем вращении карусели 16 запорные органы 18 устанавливаютс  напротив патрубка 9 загрузки и патрубка 10 перегрузки и под действием приводов 7 уплотнени  уплотн ющие тарели 19 и 20 изолируют корпус 1 устройства от основной камеры 23, а патрубок 9 загрузки - от полости корпуса 1 устройства. Врем  проведени  операции, например , очистки и последующего контрол  поверхности соста.вл ет 2-3 ч, врем  проведени  операций МЛЭ или металлических покрытий колеблетс  в зависимости от типа структур и толщин покрытий от 3 до 6 ч. Этого времени достаточно дл  проведени  операций загрузки, обезгаживани  и получени  ИСХОДНОГО вакуума в корпусе 1 устройства одновременно с проведением основных операций в камерах 23. После завершени  операций в основной камере 23 и получени  в корпусе , 1 вакуума не ниже 5 10 Па запорные органы 18 разгерметизируют патрубок 9 загрузки и патрубки 10 перегрузки , а карусель 16 устанавливает окно 43 передачи напротив манипул тора 2 перегрузки. Последний забирает подложкодержатель 34 с прецизионного манипул тора 24 и устанавливает в свободное гнездо 41 тарели 20, затем забирает второй обезгаженный подложкодержатель 34 из окна 44 с фиксаторами 45 и устанавливает на прецизионный манипул тор 24, а следующий подложкодержатель 34 устанавливает в фиксаторах 45 окна 44 карусели 16. После завершени  перегрузочных операций карусель 16 устанавливает запорные органы 18 так, что один из них с обработанной подложкой 35 размещаетс  напротив патрубка 9 загрузки (выгрузки), при этом один из запорных органов 18 изолирует корпус 1 от основной камеры 23, а другой запорный орган - патрубок 9 от полости корпуса 1 устройства. При герметизации патрубка 9 за- грузки герметизирующа  крьшка 31 прижимаетс  к уплотнительному кольцу 29 шлюзового клапана 28, тем самым создаетс  предварительна  герметизаци  внутреннего объема контейне7

pa 50 исключающа  попадание в этот объем азота при его последующем напуске через канал 36 откачки (или напуска газа).

При создании атмосферного давлени  в патрубке 9 загрузки снимаетс  действие гибкого фиксирующего кольца 40.

Операци  выгрузки контейнера 50 с обработанной подложкой 35 производитс  в следующей последовательности: вручную или автоматически снимаетс  действие механизма 3 уплотнени , после чего он вручную или механически отводитс  в сторону. Силой атмосферного давлени  герметизирующа  крышка 31 прижимаетс  через уплотнительное кольцо 29 к шлюзовому клапану 28, образу  внутреннюю вакуумированную полость.

Вместе с герметизирующей крышкой 31 шлюзовой клапан 28 вручную или механически удал етс  из патрубка 9 загрузки, а на его место становитс  новый контейнер 50 с герметизирующей крышкой 31 и новым подложкодержателем 34 с подложкой 35.

После сн ти  шЛ1рзового клапана 28 с герметизирующей крышкой 31 с целью снижени  натекани  через уплотнитель ное кольцо 29, герметизирующую крышку 31 с клапаном 28 контейнер может быть дополнительно уплотнен зажимом 51. Размещение геттера 39 во внутренней полости клапана 28 способствует длительному сохранению вакуума не ниже 5..

В таким положении контейнера подложка может хранитьс  или транспортироватьс  на последующие операции.

1778

Claims (2)

1.Загрузочное устройство шиберного типа, содержащее корпус с патрубками загрузки и перегрузки, выполненными с уплотнительными поверхност ми , герметизируемыми запорными органами , смонтированными на карусели симметрично оси ее вращени , и механизм уплотнени , причем на патрубке перегрузки, расположенном соосно

с присоединительным патрубком, закреплен манипул тор перегрузки, а на патрубке загрузки смонтирован шлюзовой клапан с подложкоде)жателем, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей загрузочного устройства,копус снабжен патрубком вакуумировани  а в уплотнительной поверхности патрука перегрузки выполнены каналы откачки полости патрубка перегрузки и манипул тора перегрузки, при этом шлюзовой клапан патрубка загрузки установлен с возможностью отсоединени  его от механизма уплотнени  и снабжен герметизирующей крьш1кой,образующей с его наружной поверхностью полость, в которой размещен указанный подложкодержатель.

2.Устройство ПОП.1, отлича-ющее с  тем, что корпус с набжен патрубком прогрева, а карусель вьшолнена в виде разборного диска-шестерни с окнами, центры которых размещены на одной окружности с патрубками загрузки, перегрузки, прогрева и присоединительного патрубка , при этом в окнах смонтированы запорные органы и фиксаторы подложкодержател .

А-А

15

Тл

S

36

фиг.З

8-В

Г-Г

фОг.б