TW530138B - Energy conserving gate valve - Google Patents

Description

530138 A7 _______._B7______ 五、發明說明（/ ) 相H申請案之交互參照 本申請案係主張2 0 0 1年7月1 3曰提出申請之臨 時專利申請案序號第60/305，051號之權利，該 申請案係被結合於本文以做爲參考。. 本發明之領域 本發明係相關於被使用於在升高溫度情況下運作之處 理設備的閥，並且更特別的是，本發明係關於一種至少在 流體導管之一部份上具有一種吸收輻射披覆物的閥。 本發明之背景 傳統式閘門閥的結構包括有一個閥殼體、一個密封板 件以及一個致動機構，該閥殼體具有一個流體導管與一個 閥座，該密封板件可以在該流體導管中的一個開啓位置與 一個關閉位置之間移動，而該致動機構係用於將該密封板 件移動於該開啓位置與該關閉位置之間。該密封板件與該 閥座相銜接並且將該流體導管密封於關閉位置中。該密封 板件可以從關閉位置被移動到一個縮回位置，並且接著直 線地被移動到開啓位置。該閥也可以藉著該密封板件處於 一個部分開啓位置中而操作。該閥殼體可以包括有安裝凸 緣，用於將該閥連接到另外的系統部件處。 閘門閥係被使用於各種的應用中。不同的應用可能會 牽涉到液體、氣體以及真空。某些應用會牽涉到在升高溫 度中氣體的控制。此種應用的一個例子爲在用於處理半導 體晶圓的設備’像是蝕刻以及化學汽相沉積（C V D )系 統。在此種類型的某些應用中，該閥係以一個外部來源加 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 530138 A7 五、發明說明（^/) 熱，用以將在該闕中之處理氣體的沉積物減到最少。在習 知技術的系統之中，該閥會以一種加熱毯被加熱，用以維 持一個設定的溫度點，像是8 0 °C。 在其他的應用中，一個高真空泵係被安裝在該閘門閥 的下游汽門上。該高真空泵可以是一個低溫真空泵，其通 常是在1 1 0 K絕對溫度或是更低的溫度之下運作。當該 低溫真空泵被用來唧抽一種具有升高溫度的處理氣體時， 大量的熱量負載會被施加於低溫冷卻器上。 在此等應用中，係希望能夠限制能量的浪費來限制操 作成本。除此之外，某些國家已經要求在此種處理系統中 節省能源。據此，係需要能夠達成節省能源的閥體結構以 及製造方法。 本發明之槪要 根據本發明的第一個槪念，一種閥係包含有一個閥殼 體、一個閥關閉構件、以及一個吸收輻射的披覆物，該閥 殼體具有一個在一個入口汽門與一個出口汽門之間連通的 流體導管，該閥關閉構件可以在一個堵塞住該流體導管的 關閉位置與一個從該流體導管處縮回的開啓位置之間移動 ，而該吸收輻射披覆物係位於在該閥殼體中之流體導管的 至少一部份上。 在一個實施例之中，該閥殼體包含有安裝凸緣並且該 吸收輻射披覆物係被配置在該安裝凸緣的內側表面上。該 披覆物可以例如是黑色的鉻鋼（c h r 〇 m e )或是一種 黑色的陽極化表面。該披覆物係被選擇用以吸收熱輻射。 ------------蟢裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 旬·· 4 530138 A7 _B7_ 五、發明說明（j ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據本發明的另一個槪念，係提供有一種製造閥的的 方法。該方法包含有以下步驟：製造一個具有一流體導管 的閥，該導管係用於當該閥爲開啓的時候在一個入口汽門 與一個出口汽門之間運載一種流體，以及在該流體導管的 至少一部份上形成一種吸收輻射披覆物。 圖式之簡單說明 用了要更加了解本發明，請參照附圖，該附圖係加入 本文以做爲參考；在該圖式中： 第一圖爲一個處理系統的方塊圖，該處理系統結合有 一個根據本發明之實施例的一個閘門閥。 元件符號說明 1〇 閘門閥 12 處理容室 14 真空泵 .線. 2 0 閥殼體 22 密封板件 2 4 致動器 3〇 流體導管 32 入口汽門 34 出口汽門 4〇 入口安裝凸緣 42 出口安裝凸緣 44 (處理容室的）安裝凸緣 46 (真空泵的）安裝凸緣 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 530138 A7 ^___B7 ___ 五、發明說明（f) 5〇 閥座 本發明的詳細說明 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第一圖係顯示一個處理系統之高度簡化的示意方塊流 程圖’該處理系統結了一個根據本發明之實施例的閘門閥 。一個閘門閥1 0係緊密真空地被連接於一個處理容室1 2與一個真空泵1 4之間。該處理容室1 2可以是用於在 一種受倒控制的環境中處理像是半導體晶圓或是連續基材 之工件的一個封閉容室。一般來說，該處理容室1 2必須 在一種特定的壓力範圍內以一種特定的處理氣體操作。該 處理容室1 2可以在一個升高溫度之下運作。藉著示範的 方式，該處理容室1 2可以是一個化學汽相沉積容室或是 一個蝕刻容室。真空泵1 4可以被用來控制在處理容室1 2中的處理環境，並且尤其是用來控制在處理容室1 2之 處理氣體的壓力。舉例而言，真空泵1 4可以是一個低溫 真空泵或是一個渦輪分子真空栗。閘門閥1 0係以可以控 制的方式將該處理容室1 2連接到該真空泉1 4。 該閘門閥1 0包括有一個閥殻體2 0、一個密封板件 2 2以及一個致動器2 4。閥殼體2 0包括有一個流體導 管3 0，該流體導管係在當該閥爲開啓的時候在一個入口 汽門3 2與一個出口汽門3 4之間連通。閥殼體2 0更包 括有一個入口安裝凸緣4 0以及一個出D安裝凸緣4 2， 用於將閘門閥1 0連接到處理系統的元件。在第一圖的範 例中，入口安裝凸緣4 〇係被連接到處理容室1 2的一個 安裝凸緣4 4處，並且出口安裝凸緣4 2係被連接到真空 6 本紙張尺度適用中國國家標準（cnS)A4規格（210 X 297公爱） A7 530138 五、發明說明（f)

sJ 泵1 4的一個安裝凸緣4 6。如已知於習知技術中者，每 個安裝凸緣可以包括有複數個用於螺栓或是其他扣件的洞 孔以及一個用於一個彈性體密封環或是其他密封裝置的圓 形凹槽。閥殼體2 0更包括有一個閥座5 0，用於銜接位 於關閉位置中的密封板件2 2。 密封板件2 2可以在一個關閉位置（在第一圖中以虛 線表示）以及一個開啓位置（在第一圖中以實線表示）之 間被致動器2 4移動。在關閉位置中，密封板件2 2會銜 接閥座5 0，並且堵塞住流過流體導管3 0的流體。在開 啓位置中，密封板件2 2會從流體導管3 0中縮回，因而 容許流體流過該流體導管3 0。大體而言，該閘門閥的構 造以及運作方式對於熟習技術者來說已經爲所熟知者。 在操作的時候，當密封板件2 2處於開啓位置時，一 種處理氣體（例如，像是氬氣）會從處理容室1 2流經流 體導管3 0而到達真空泵1 4。該處理氣體可以具有一個 升高的溫度（例如，像是5 0 0 °C)。加熱的處理氣體可 能會在真空泵14上或是在閘門閥10下游處之其他元件 上具有逆向的衝擊。舉例而言，在真空泵14爲一個通常 在110K的絕對溫度或是更低的溫度之下操作的低溫真 空泵時，加熱的處理氣體會在該低溫真空泵的冷卻器上施 以大量的熱負載。此外，在某些應用中，閘門閥1 0可能 會需要在一個設定的溫度點（像是8 0 °C )運作，用以限 (•制在閘門閥中處理氣體的沉積物。在習知技術的系統之中 ，該閘門閥已經被一個加熱毯加熱以維持該設定的溫度點 7 本紙張尺度適用中囷國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·- 丨線· 530138 A7 _ — _B7__ 五、發明說明（L ) Ο •---------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線- 根據本發明的一個槪念，該流體導管3 0的一些或是 全部的表面具有一種吸收輻射的披覆物或是披覆層，用以 加強從該加熱的處理氣體處吸收熱輻射。再次參照第一圖 ’ 一個吸收輻射的披覆物或是披覆層6 0可以被施加在入 口安裝凸緣4 0以及出口安裝凸緣4 2的內側表面。而相 反地，習知技術的閥通常具有一種光亮的內側表面，其係 反射熱輻射而不是吸收熱輻射。該吸收輻射的披覆物或是 披覆層的效果是要降低在出口汽門3 4處之處理氣體的溫 度並且用以增加閥殼體2 0的溫度。因此，負載於下游元 件上的熱量會被減少。結果，可以利用一種較小的低溫冷 卻器或是一種較低的冷卻用水流率。再者，在閥需要於一 種升局的溫度下ί呆作’用以防止處理氣體之沉積的情況中 ，係需要較少的能量來維持所需的溫度。一般而言，該流 體導管3 0的全部或是部分之內側表面可以具有吸收輻射 的披覆物或是披覆層。該吸收輻射的披覆物在那些於其他 情況下可以反射熱量的表面上爲最有效率者。 該吸收輻射披覆物係被選擇以吸收來自於處理氣體的 熱輻射。一般來說，黑色的且具有粗操表面的披覆物在吸 收熱輻射方面爲最有效率者。除此之外，該吸收輻射的披 覆物對於長時間的操作活動應該是耐用的並且應該具有在 操作期間氣體發散出去（outgassing)得很少 的特徵。適當之吸收輻射的披覆物包括是、但不限定於黑 色的鉻剛以及黑色的陽極化表面。該披覆物通常具有在大 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 530138 A7 ______ B7___ 五、發明說明) ---------------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 約0 · 0 0 1到0 · 0 0 5英吋之範圍內的厚度，但是不 限定於此種厚度範圍內。該吸收輻射的披覆物可以藉著無 電的鍍板或是電沉積鑛板而被施用於流體導管所需要的部 位。 藉著在閘門閥的安裝凸緣上使用吸收輻射的披覆物， 輻射的吸收可以從使用光亮表面的大約5 %增加到使用吸 收輻射披覆物的大約9 5%。與習知技術的設計相比較， 整個閥的吸收率可以增加大約4 0 %。 -線· 要了解的是，吸收輻射披覆物的使用並非僅限於閘門 閥，該吸收輻射披覆物也可以被利用於任何需要在升高溫 度下運輸氣體的閥之流體導管上。舉例而言，該閥包括是 切換閥（block valves)以及蝶形閥（b u tterfly valves)。該吸收輻射的披覆物 可以被施用於全部的流體導管或是流體導管的一部份上， 用以加強從流經該閥的氣體處吸收熱能。 在已經詳細地描述了本發明之後，習知技術者將可以 察知的是在悖離本發明的精神下可以進行本發明的許多變 化。因此，本發明的說明並不是要將本發明的範圍限定於 所顯示以及所描述的特定實施例中。而是，本發明的範圍 應該是以隨附之申請專利範圍以及它們的同等物決定。 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱^

Claims (1)

1. 530138 SI 六、申請專利範圍 1 · 一種閥，其包含有： (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 一個閥殼體，其具有一個在一個入口汽門與一個出口 汽門之間連通的流體導管； 一個閥關閉構件，其可以在一個堵塞住該流體導管的 關閉位置與一個容許流體能夠流過該流體導管的開啓位置 之間移動；以及 一個吸收輻射的披覆物，其係位於在前述閥殼體中之 流體導管的至少一部份上。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之閥，其中，前述的 閥殼體包括有用於接附至其他系統元件上的安裝凸緣，並 且其中前述吸收輻射的披覆物係被配置在前述安裝凸緣的 內側表面上。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之閥，其中，前述吸 收輻射的披覆物包含有黑色的鉻鋼（c h r 〇 m e )。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之閥，其中，前述吸 收輻射的披覆物包含有一個黑色的陽極化表面。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之閥，其中，前述吸 收輻射的披覆物包含有一個黑色的披覆物。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之閥，其中，前述吸 收輻射的披覆物之厚度係在大約0 · 0 0 1到0 · 0 0 5 英吋的範圍之內。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之閥，其中，前述吸 收輻射的披覆物係被選擇以吸收熱輻射。 . 8 ·如申請專利範圍第1項所述之閥，其中，前述吸 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐) 530138 ^_一 六、申請專利範圍 收輻射的披覆物包含有一種高吸收率的披覆物。 9 ·如申請專利範圍第1項所述之閥，其中，前述的 閥包含有一個閘門閥，並且其中前述的閥關閉構件包含有 一個密封板件。 1 0 · —種用於製造閥的方法，其包含有以下的步驟 製造一個具有一流體導管的閥，該導管係用於當該閥 爲開啓的時候在一個入口汽門與一個出口汽門之間運載一 種流體；以及 在該流體導管的至少一部份上形成一個吸收輻射的披 覆物。 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之方法，其中， 該製造一個閥的步驟包括有製造在該閥殼體上的安裝凸緣 ，並且其中該形成一個吸收輻射披覆物的步驟包括有將該 吸收輻射的披覆物披覆於該安裝凸緣的內側表面上。 1 2 ·如申請專利範圍第1 0項所述之方法，其中， 該形成一個吸收輻射披覆物的步驟包含有將黑色的鉻鋼披 覆於該流體導管的至少一部份處。 1 3 ·如申請專利範圍第1 0項所述之方法，其中， 該形成一個吸收輻射披覆物的步驟包含有形成一個黑色的 陽極化表面。 1 4 ·如申請專利範圍第1 0項所述之方法，其中， 該形成一個吸收輻射披覆物的步驟包含有以一個吸收輻射 的披覆物披覆於該流體導管的至少一部份上，該吸收輻射 ______2L_ 本紙張凡度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   530138 C8 D8 六、申請專利範圍 的披覆物之厚度在大約0 · 0 0 1到0 · 0 0 5英吋的範 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 圍之內。 1 5 · —種閘門閥，其包含有： 一個閥殼體，其具有一個在一個入口汽門與一個出口 汽門之間連通的流體導管，前述閥殼體具有一個入口凸緣 與一個出口凸緣； 一個密封板件，其可以在一個堵塞住前述流體導管的 關閉位置與一個從前述之流體導管處縮回的開啓位置之間 移動；以及 一個吸收輻射的披覆物，其係位於前述入口凸緣與前 述出口凸緣的內側表面上。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項所述之閘門閥，其中 ，前述吸收輻射的披覆物包含有黑色的路鋼（c h r 〇 m e ) 〇 1 7 ·如申請專利範圍第1 5項所述之閘門閥，其中 ，前述吸收輻射的披覆物包含有一個黑色的陽極化表面。 1 8 ·如申請專利範圍第1 5項所述之閘門閥，其中 ，前述吸收輻射的披覆物包含有一個黑色的披覆物。 1 9 ·如申請專利範圍第1 5項所述之閘門閥，其中 ，前述吸收輻射披覆物的厚度在大約0 · 0 0 1到0 · 0 0 5英吋的範圍之內。 2 〇 ·如申請專利範圍第1 5項所述之閘門閥，其中 ，前述吸收輻射的披覆物係被選擇以吸收熱輻射。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐)