TWI783893B

TWI783893B - 真空閥門及其閘板

Info

Publication number: TWI783893B
Application number: TW111111856A
Authority: TW
Inventors: 許俊樹; 林賜民; 蔡智仁; 陳冠祥
Original assignee: 日揚科技股份有限公司
Priority date: 2022-03-29
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2022-11-11
Also published as: TW202338242A

Abstract

一種真空閥門及其閘板，閘板係移動式設在真空閥門之中空閥體中。閘板具有遮擋部，遮擋部之表面具有至少一擾流槽，其中閘板係藉由擾流槽延長氣體流動穿過中空閥體之流道之時間以降低氣導值。

Description

真空閥門及其閘板

本發明是有關於一種真空閥門及其閘板，特別是有關於一種可控制氣導值之真空閥門及其閘板。

在一般半導體製程中，常需要提供具真空環境的製程室，搭配控制真空閥門，以便晶圓能在不受外界汙染下進行製程。真空閥門時常應用於製程室與真空泵之間或者是位於製程室之進氣口之前以形成氣體傳輸系統的一部分。

半導體製程通常是在很低壓力(高度真空)下，例如在一托(Torr)或更低壓力級別下進行。氣體流動屬於分子流，因此流道中氣導的控制，對於製程良率的影響就顯得極為重要。以鐘擺閥為例，閘板係藉由致動元件之驅動而於開啟位置、軟關閉位置及硬關閉位置之間移動位置。

由於閘板之遮擋部直徑通常大於鐘擺閥之中空閥體之閥口直徑(存在重疊)，因此當閘板由硬關閉位置移向軟關閉位置或由軟關閉位置移向硬關閉位置時，氣導值會隨著閘板之凸緣周圍與抵接區之間的空間變大而增加，不利於氣導值控制。

有鑑於此，本發明之一目的就是在提供一種真空閥門及其閘板，以解決傳統技術之問題。

為達前述目的，本發明提出一種真空閥門，包含：一中空閥體，該中空閥體具有一流道及一抵接區，該抵接區係環繞該流道之周圍；以及一閘板，該閘板係移動式設在該真空閥門之該中空閥體中，該閘板具有一遮擋部，該閘板之該遮擋部係沿著該流道之一軸線於一硬關閉位置與一軟關閉位置之間縱向移動位置，該閘板之該遮擋部之一表面之一抵接區在該硬關閉位置係抵接該中空閥體之該抵接區上之一表面以密封該流道，其中該閘板之該遮擋部之該表面具有至少一擾流槽，該閘板之該遮擋部之該表面之該抵接區在該軟關閉位置係脫離該中空閥體之該抵接區上之該表面，且該閘板係藉由位於該流道中之該擾流槽延長一氣體流經該閘板之該遮擋部之該表面而穿過該流道之時間以降低該中空閥體之該流道之一氣導值。

為達前述目的，本發明另提出一種閘板，該閘板係移動式設在一真空閥門之一中空閥體中，其特徵在於：該閘板具有一遮擋部，該遮擋部之一表面具有至少一擾流槽，其中該閘板係藉由該擾流槽延長一氣體流經該閘板之該遮擋部之該表面而穿過該中空閥體之一流道之時間以降低該中空閥體之該流道之一氣導值。

其中，該閘板之該擾流槽為至少一環狀槽、複數個同心環狀槽、一左渦漩狀槽或一右渦漩狀槽。

其中，該閘板之該擾流槽為具有一連續性側壁之至少一環狀槽、複數個同心環狀槽、一左渦漩狀槽或一右渦漩狀槽。

其中，該閘板之該擾流槽之槽頂之寬度大於槽底之寬度，該閘板之該擾流槽具有一傾斜側壁。

其中，該閘板之該遮擋部之該表面為一平坦面，且該擾流槽係凹陷式設於該閘板之該遮擋部之該表面上。

其中，該閘板之該遮擋部更進一步於一開啟位置與該軟關閉位置之間橫向移動位置，該閘板之該遮擋部在該開啟位置係部分位於該流道之一側邊以部分重疊於該流道，或者是該閘板之該遮擋部在該開啟位置係全部位於該流道之一側邊。

其中，該閘板更具有一接合部分別連接該遮擋部及一致動元件，且該致動元件係經由該接合部連動該閘板之該遮擋部於該軟關閉位置與該硬關閉位置之間縱向移動位置。

其中，該閘板之該遮擋部沿著該流道之該軸線於該軟關閉位置與該硬關閉位置之間縱向移動位置時，該閘板之該擾流槽之槽心係重疊於該流道之該軸線。

其中，該閘板之該遮擋部之該表面之該抵接區係環設有一密封環。

其中，該閘板之該表面於該抵接區之外側為一平坦凸緣。

承上所述，本發明之真空閥門及其閘板與現有結構相較之下，具有下列優點：1、本發明之閘板利用表面結構增加氣體行程以產生擾流效果，可增加氣流流動時間，故能降低氣導值。2、本發明之閘板具有擾流槽，可產生擾流以增加氣流流動時間，故能降低氣導值。3、本發明之閘板具有擾流槽，可達到控制氣導值之功效，藉以防止真空閥門抽氣或洩壓時氣導值變化過大所產生的問題。4、本發明之閘板具有擾流槽，其可增加閘板結構強度，不易變形，且製作成本較低。

茲為使鈞審對本發明的技術特徵及所能達到的技術功效有更進一步的瞭解與認識，謹佐以較佳的實施例及配合詳細的說明如後。

為利瞭解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合圖式，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實施上的權利範圍。此外，為使便於理解，下述實施例中的相同元件係以相同的符號標示來說明。

另外，在全篇說明書與申請專利範圍所使用的用詞，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露的內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本創作的用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本創作的描述上額外的引導。

關於本文中如使用“第一”、“第二”、“第三”等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本創作，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的組件或操作而已。

其次，在本文中如使用用詞“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，其均為開放性的用語，即意指包含但不限於。

請參閱圖1至圖11，圖1至圖5為本發明之真空閥門之結構示意圖，圖6至圖11為本發明之真空閥門之閘板之結構示意圖。本發明之真空閥門10至少包含中空閥體20及閘板40。真空閥門10之中空閥體20具有流道22及抵接區24，抵接區24係環繞流道22之周圍。以真空閥門為鐘擺閥為例，上述之抵接區24係真空閥門之環狀凹槽。中空閥體20為具有圓形閥口之中空殼體，上述之流道22係位於此閥口中，抵接區24則係位於中空閥體20中且環繞於流道22之周圍。本發明藉由降低氣導值C，可達到防止真空閥門抽氣或洩壓時氣導值變化過大所產生的問題，例如導致製程良率降低或周邊零件損壞等問題。依據氣導值C之計算公式，氣導值C為Q/(P ₁-P ₂)，單位為mm ³(容積)/s(秒)，其中Q為氣體通量，P ₁-P ₂為流道兩端的壓力差。為了達到降低氣導值C之目的，本發明係藉由增加氣導值C之計算公式中的分母值，使得氣導值C變小。亦即，不論氣體通量Q是否變小，只要本發明使得分母值變大，均可達到降低氣導值C之目的。因此，本發明所採用之技術手段之一項特色在於閘板40具有擾流槽50，藉以形成具有擾流結構之閘板。此閘板40利用擾流結構產生擾流，使氣流(分子流)不順，可增加上述秒數(s)值，故能使得氣導值C變小。本發明之具有擾流結構之閘板40可適用於任何需要控制氣導之真空閥門上。

本發明之擾流槽50係例如為至少一環狀槽、複數個同心環狀槽(如圖6至圖8所示)、一左渦漩狀槽或一右渦漩狀槽(如圖9至圖11所示)，其中擾流槽50之槽頂52之寬度大於槽底54之寬度，且擾流槽50具有一傾斜側壁53，傾斜度例如但不限於60度，且較佳為具有連續性側壁，可有效增加氣體流動時間。此外，擾流槽50係例如為凹陷式設於閘板40之遮擋部42之表面43上，其中遮擋部42之外型係對應於閥口，較佳為圓形，且遮擋部42之直徑較佳為略大於閥口之直徑。遮擋部42之表面43可例如為平坦面，但不限於平坦面，表面43也可例如為非平坦面，例如弧面或曲面。以擾流槽50為兩個環狀槽組成之同心環狀槽舉例，外環狀槽之直徑例如約為內環狀槽之直徑之2倍，同心環狀槽之槽心恰等於遮擋部42之圓心。閘板40之遮擋部42之直徑例如約為1.35倍外環狀槽之直徑。擾流槽50之槽深例如約為閘板40之遮擋部42之厚度的3/5，槽底54之寬度例如約等於槽深，擾流槽50之傾斜側壁之傾斜度例如約為60度。擾流槽50之容積大小係正比於擾流效果之高低。擾流槽50之形狀雖列舉如上，且雖較佳為對稱形狀，惟只要擾流槽50能夠增長氣體經由閘板40流動穿過流道22之時間(增加閘板40在進氣方向之氣體行程)，藉以降低中空閥體20之流道22之氣導值，任何之擾流槽50之形狀，均屬於本發明請求保護之範圍。

本發明之閘板40係移動式設在真空閥門10之中空閥體20中。閘板40具有遮擋部42，閘板40係藉由致動元件46之驅動而使得其遮擋部42於硬關閉位置25a與軟關閉位置25b之間縱向移動位置，以及/或者是藉由致動元件46於軟關閉位置25b與開啟位置25c之間橫向移動位置。上述之縱向移動位置係指遮擋部42移動時會改變與中空閥體20之抵接區24上之表面28之間的距離。上述之橫向移動位置可為翻轉式橫向移動位置或是水平橫向移動位置，其中翻轉式橫向移動位置係指遮擋部42翻轉移動時會改變與中空閥體20之抵接區24上之表面28之間的距離，水平橫向移動位置則係指遮擋部42移動時會與中空閥體20之抵接區24上之表面28保持固定距離。

詳言之，以真空閥門10為鐘擺閥作為例示(如圖1所示)，閘板40更例如具有接合部45分別連接遮擋部42及致動元件46，接合部45例如為具有接合孔之板體(如圖6所示)，其中致動元件46可經由閘板40之接合部45連動閘板40之遮擋部42，藉以使得遮擋部42沿著流道22之軸線23於硬關閉位置25a與軟關閉位置25b之間縱向移動位置，以及/或者是於軟關閉位置25b與開啟位置25c之間橫向移動位置。接合部45之長度可例如為約等於遮擋部42之長度，惟本發明之接合部45之尺寸並無特別限定，只要致動元件46可經由閘板40之接合部45連動閘板40之遮擋部42，藉以開啟或關閉流道22，即可適用於本發明中。此外，為了簡化圖示，因此圖3至圖6所示之接合部45之長度係特別繪示為較短長度，並非真實比例。其中，當閘板40於硬關閉位置25a與軟關閉位置25b之間縱向移動位置時，閘板40之抵接區44之位置係重疊於中空閥體20之抵接區24，而且本發明之擾流槽50可增加流體(如氣體)從真空閥門10之一側，經由閘板40之表面43流動穿過閘板40之抵接區44與中空閥體20之抵接區24之間的空間，再流入真空閥門10之另一側所需的時間。

以真空閥門10為鐘擺閥為例，致動元件46係例如為具有橫向移動設計(例如轉動馬達或者是橫向驅動缸及連桿組合(如圖1所示))及縱向移動設計(縱向驅動缸)之組合結構，致動元件46可驅使接合部45進行轉動動作及縱向移動動作，藉以經由接合部45驅動閘板40之遮擋部42縱向及橫向移動，使得遮擋部42對應地於硬關閉位置25a與軟關閉位置25b之間縱向移動位置以及於軟關閉位置25b與開啟位置25c之間橫向移動位置，上述之橫向移動位置例如為水平式橫向移動位置。真空閥門10也可例如為翻板式閘閥，致動元件46係例如具有橫向移動設計(例如轉動馬達或者是橫向驅動缸及連桿組合)及縱向移動設計(縱向驅動缸)之組合結構，致動元件46可驅使接合部45進行轉動動作及縱向移動動作，藉以經由接合部45縱向及橫向驅動閘板40之遮擋部42移動，使得遮擋部42對應地於硬關閉位置25a與軟關閉位置25b之間縱向移動位置以及於軟關閉位置25b與開啟位置25c之間橫向移動位置，上述之橫向移動位置例如為翻轉式橫向移動位置。

由於鐘擺閥及翻板式閘閥等真空閥門均已為相當成熟之技術，因此本發明所屬技術領域中具有通常知識者，當可明瞭若真空閥門10為鐘擺閥、翻板式閘閥或其他閥門時，其致動元件46之設計如何驅使閘板40之遮擋部42移動。又，致動元件46之設計並非本發明之改善重點所在，因此只要真空閥門10能夠驅使閘板40之遮擋部42移動，即屬於本發明請求保護之範疇。

同理，依據真空閥門之種類不同，本發明之真空閥門10之致動元件46也可為僅使得閘板40之遮擋部42於硬關閉位置25a與軟關閉位置25b之間縱向移動位置，或者是僅使得閘板40之遮擋部42於軟關閉位置25b與開啟位置25c之間橫向移動位置。由於，致動元件46之設計並非本發明之改善重點所在，因此只要真空閥門10能夠驅使閘板40之遮擋部42縱向及/或橫向移動，即屬於本發明請求保護之範疇。

續言之，在本發明中，當閘板40之遮擋部42在硬關閉位置25a時，閘板40之遮擋部42之表面43之抵接區44係抵接中空閥體20之抵接區24上之表面以密封上述之流道22。舉例而言，上述之抵接區24上之表面係例如為鐘擺閥中驅動缸之抵接板27之表面28，惟依據真空閥門設計之不同，鐘擺閥中亦可省略驅動缸之抵接板27，亦即上述之抵接區24上之表面可為中空閥體20之表面。其中，遮擋部42之表面43之抵接區44係例如環設有密封環47(如O形環)，藉此閘板40之遮擋部42可例如以抵接區44上的密封環47抵接抵接區24上之表面。當閘板40之遮擋部42由硬關閉位置25a沿著流道22之軸線23移向軟關閉位置25b時，閘板40之遮擋部42之表面43係例如對應地脫離抵接區24上之表面(例如驅動缸之抵接板27或中空閥體20之表面)，亦即未抵接中空閥體20之抵接區24上之表面。

本發明之一項技術特徵在於閘板40之遮擋部42之表面43具有至少一擾流槽50，且閘板40係藉由位於流道22中之擾流槽50延長氣體流動穿過流道22之時間，以降低中空閥體20之流道22之氣導值。藉此，當閘板40之遮擋部42在硬關閉位置25a與軟關閉位置25b之間移動位置時，本發明之閘板40藉由擾流槽50可使得氣導值維持很小的數值，藉以減少氣體流動經過閘板40時所產生的氣導值變化，故可達到控制氣導值之效果。其中，若真空閥門10之設置位置為製程室與真空泵之間，則上述之氣體為來自製程室中之氣體。同理，若真空閥門10之設置位置為大氣環境與真空泵之間，則上述之氣體為來自大氣之氣體或另外供應之氣體。

此外，遮擋部42之表面43於抵接區44之外側較佳為，但不限於，具有平坦表面之凸緣，即平坦凸緣，藉此當閘板40之遮擋部42由硬關閉位置25a沿著流道22之軸線23移至軟關閉位置25b之任何位置時，遮擋部42之抵接區44之外側之平坦凸緣各位置皆位在抵接區24中且與抵接區24上之表面保持相同距離。藉由本發明之設計，可有效減少遮擋部42之抵接區44之外側(即密封環47之外側)之凸緣之寬度。當閘板40之遮擋部42在開啟位置25c時，閘板40之遮擋部42可部分位於流道22之側邊以部分重疊於流道22(即部分開啟閥口)，或者是全部位於流道22之一側邊(即全部開啟閥口)。其中，當閘板40之遮擋部42沿著流道22之軸線23於硬關閉位置25a與軟關閉位置25b之間縱向移動位置時，閘板40之擾流槽50之槽心較佳為重疊於流道22之軸線23。以擾流槽50為環狀槽、複數個同心環狀槽、一左渦漩狀槽或一右渦漩狀槽舉例，擾流槽50之槽心例如為遮擋部42之圓心。

綜上所述，本發明之真空閥門及其閘板與現有結構相較之下，具有下列優點：1、本發明之閘板利用表面結構增加氣體行程以產生擾流效果，可增加氣流流動時間，故能降低氣導值。2、本發明之閘板具有擾流槽，可產生擾流以增加氣流流動時間，故能降低氣導值。3、本發明之閘板具有擾流槽，可達到控制氣導值之功效，藉以防止真空閥門抽氣或洩壓時氣導值變化過大所產生的問題。4、本發明之閘板具有擾流槽，其可增加閘板結構強度，不易變形，且製作成本較低。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10:真空閥門 20:中空閥體 22:流道 23:軸線 24:抵接區 25a:硬關閉位置 25b:軟關閉位置 25c:開啟位置 27:抵接板 28:表面 40:閘板 42:遮擋部 43:表面 44:抵接區 45:接合部 46:致動元件 47:密封環 50:擾流槽 52:槽頂 53:側壁 54:槽底 I-I’:剖面線 II-II’:剖面線

圖1為本發明之真空閥門之俯視示意圖，其中閘板位於軟關閉位置或硬關閉位置。

圖2為本發明之真空閥門之俯視示意圖，其中閘板位於開啟位置(全部開啟)。

圖3為本發明之真空閥門之簡要剖面示意圖，其中閘板之遮擋部位於硬關閉位置。

圖4為本發明之真空閥門之簡要剖面示意圖，其中閘板之遮擋部位於軟關閉位置。

圖5為本發明之真空閥門之簡要剖面示意圖，其中閘板之遮擋部位於開啟位置(全部開啟)。

圖6為本發明之真空閥門之閘板之俯視示意圖，其中擾流槽為複數個同心環狀槽。

圖7為本發明沿著圖6之I-I’剖面線所得之閘板之剖面示意圖。

圖8為圖6所示之閘板之立體示意圖。

圖9為本發明之真空閥門之閘板之俯視示意圖，其中擾流槽為右渦漩狀槽。

圖10為本發明沿著圖9之II-II’剖面線所得之閘板之剖面示意圖。

圖11為圖9所示之閘板之立體示意圖。

40:閘板

45:接合部

47:密封環

50:擾流槽

52:槽頂

53:側壁

54:槽底

I-I’:剖面線

Claims

一種真空閥門，包含：一中空閥體，該中空閥體具有一流道及一抵接區，該抵接區係環繞該流道之周圍；以及一閘板，該閘板係移動式設在該真空閥門之該中空閥體中，該閘板具有一遮擋部，該閘板之該遮擋部係沿著該流道之一軸線於一硬關閉位置與一軟關閉位置之間縱向移動位置，該閘板之該遮擋部之一表面之一抵接區在該硬關閉位置係抵接該中空閥體之該抵接區上之一表面以密封該流道，其中該閘板之該遮擋部之該表面具有至少一擾流槽，該閘板之該遮擋部之該表面之該抵接區在該軟關閉位置係脫離該中空閥體之該抵接區上之該表面，且該閘板係藉由位於該流道中之該擾流槽延長一氣體流經該閘板之該遮擋部之該表面而穿過該流道之時間以降低該中空閥體之該流道之一氣導值。
如請求項1所述之真空閥門，其中該閘板之該擾流槽為至少一環狀槽、複數個同心環狀槽、一左渦漩狀槽或一右渦漩狀槽。
如請求項1所述之真空閥門，其中該閘板之該擾流槽為具有一連續性側壁之至少一環狀槽、複數個同心環狀槽、一左渦漩狀槽或一右渦漩狀槽。
如請求項1所述之真空閥門，其中該閘板之該擾流槽之槽頂之寬度大於槽底之寬度，該閘板之該擾流槽具有一傾斜側壁。
如請求項1所述之真空閥門，其中該閘板之該遮擋部之該表面為一平坦面，且該擾流槽係凹陷式設於該閘板之該遮擋部之該表面上。
如請求項1所述之真空閥門，其中該閘板之該遮擋部更進一步於一開啟位置與該軟關閉位置之間橫向移動位置，該閘板之該遮擋部在該開啟位置係部分位於該流道之一側邊以部分重疊於該流道，或者是該閘板之該遮擋部在該開啟位置係全部位於該流道之一側邊。
如請求項1所述之真空閥門，其中該閘板更具有一接合部分別連接該遮擋部及一致動元件，且該致動元件係經由該接合部連動該閘板之該遮擋部於該軟關閉位置與該硬關閉位置之間縱向移動位置。
如請求項1所述之真空閥門，其中該閘板之該遮擋部沿著該流道之該軸線於該軟關閉位置與該硬關閉位置之間縱向移動位置時，該閘板之該擾流槽之槽心係重疊於該流道之該軸線。
如請求項1所述之真空閥門，其中該閘板之該遮擋部之該表面之該抵接區係環設有一密封環。
如請求項1所述之真空閥門，其中該閘板之該表面於該抵接區之外側為一平坦凸緣。
一種閘板，該閘板係移動式設在一真空閥門之一中空閥體中，其特徵在於：該閘板具有一遮擋部，該遮擋部之一表面具有至少一擾流槽，其中該閘板係藉由該擾流槽延長一氣體流經該閘板之該遮擋部之該表面而穿過該中空閥體之一流道之時間以降低該中空閥體之該流道之一氣導值。
如請求項11所述之閘板，其中該閘板之該擾流槽為至少一環狀槽、複數個同心環狀槽、一左渦漩狀槽或一右渦漩狀槽。
如請求項11所述之閘板，其中該閘板之該擾流槽為具有一連續性側壁之至少一環狀槽、複數個同心環狀槽、一左渦漩狀槽或一右渦漩狀槽。
如請求項11所述之閘板，其中該閘板之該擾流槽之槽頂之寬度大於槽底之寬度，該閘板之該擾流槽具有一傾斜側壁。
如請求項11所述之閘板，其中該閘板之該遮擋部之該表面為一平坦面，且該擾流槽係凹陷式設於該閘板之該遮擋部之該表面上。
如請求項11所述之閘板，其中該閘板之該遮擋部之該表面具有一抵接區，且該抵接區係環設有一密封環。
如請求項16所述之閘板，其中該閘板之該表面於該抵接區之外側為一平坦凸緣。