TWM655012U - 快速抽高真空的真空設備 - Google Patents

Abstract

一種快速抽高真空的真空設備包含一送料腔及一預抽腔。該送料腔包括一送料腔體。該送料腔體圍繞界定出一下腔室。該送料腔體具有至少一空間連通該下腔室的閥口。該預抽腔包括一設置在該送料腔體的頂側的預抽腔體，及至少一氣密閥單元。該預抽腔體圍繞界定出一空間連通於該閥口的上腔室。該上腔室的容積大於該下腔室的容積。當該氣密閥單元封閉該閥口時，該上腔室與該下腔室不連通。當該氣密閥單元打開該閥口時，該上腔室與該下腔室相連通。本新型能縮短該送料腔建立高真空度的時間，提高產能。

Description

快速抽高真空的真空設備

本新型是有關於一種真空設備，特別是指一種快速抽高真空的真空設備。

現有的真空製程設備透過真空泵將真空腔體內部空間的氣體排出，使得內部空間呈現真空狀態，以便於對至少一工件進行相關製程。

但除了內部空間中的一般氣體之外，該工件的表面也會挾帶包含水氣的氣體分子，當抽氣至低於10 ^-3Torr的壓力後，氣體分子的平均自由動徑開始大於真空腔體的尺寸，表示氣體分子在還沒碰撞到其他氣體分子之前就先撞到真空腔體的壁面，使其在真空腔體的壁面不斷地來回移動碰撞，且每次都被物理吸附於真空腔體的壁面後再脫附釋出，而難以被真空泵捕捉，故無法快速壓降，而會延長抽高真空的時間，因此要建立高真空度例如10 ^-6Torr的時間相對於建立低真空度例如10 ^-3Torr需要更多倍的時間，將拉長工作時間並會降低產能。

依據實驗結果：當一個上方放置有該工件的金屬載具先置於真空腔體內一夜，接著移出真空腔體後一小時再重新移入真空腔體內，並對真空腔體抽真空，此時真空腔體要建立10 ^-3Torr的真空度為40秒，但要建立至5×10 ^-6Torr則需要將近1000秒的時間，顯見高真空環境建立的不易。

因此，本新型之目的，即在提供一種能縮短建立高真空度時間的快速抽高真空的真空設備。

於是，本新型快速抽高真空的真空設備，適用傳送一工件，該快速抽高真空的真空設備包含一送料腔及一預抽腔。該送料腔包括一送料腔體及一腔門。該送料腔體圍繞界定出一用來容置該工件的下腔室。該送料腔體具有至少一位於頂側且空間連通該下腔室的閥口，及一與大氣環境空間相連通且適用於供該工件通過的送料口。該腔門用來封閉該送料口。該預抽腔連接在該送料腔，該預抽腔包括一沿一頂底方向設置在該送料腔體的頂側的預抽腔體，及至少一氣密閥單元。該預抽腔體圍繞界定出一空間連通於該閥口的上腔室。該上腔室的容積大於該下腔室的容積。該氣密閥單元的數量配合該閥口且用來封閉該閥口。當該氣密閥單元封閉該閥口時，該上腔室與該下腔室不連通。當該氣密閥單元打開該閥口時，該上腔室與該下腔室透過該閥口相連通。

本新型之功效在於：通過該上腔室的容積大於該下腔室的容積，只要在預抽真空時，使該上腔室的真空度高於該下腔室的真空度，當該氣密閥單元打開該閥口，使該上腔室與該下腔室相連通，該上腔室與該下腔室的真空度就會互相混合，使該下腔室的氣體壓力快速下降，因此能縮短該送料腔建立高真空度的時間，提高產能。

參閱圖1至圖3，本新型快速抽高真空的真空設備的一實施例，適用於傳送一工件9或對該工件9進行例如但不限於真空烘烤、電漿清洗、蝕刻或鍍膜的製程處理。該快速抽高真空的真空設備包含一送料腔1、一預抽腔2及一處理腔3。

該送料腔1包括一送料腔體11、一能相對於該送料腔體11開關的腔門12、一設置在該送料腔體11的第一真空泵13，及一用來移動該工件9的傳送單元14。

該送料腔體11圍繞界定出一流體連通於該第一真空泵13且用來容置該工件9的下腔室100。該送料腔體11具有一由多個板組成的底壁111、一在一頂底方向Z高於該底壁111的頂壁112，及一連接該底壁111與該頂壁112的側壁113。該底壁111具有一凸台區114，及兩個在一水平方向X上分別位於該凸台區114之兩相反側且在該頂底方向Z上低於該凸台區114的凹溝區115。該凸台區114具有一下開口116。該頂壁112具有至少一空間連通該下腔室100的閥口117，本實施例的該頂壁112具有兩個該閥口117。該側壁113形成有一與大氣環境空間相連通且適用於供該工件9通過的送料口118。

該腔門12用來封閉該送料口118，使該下腔室100與大氣環境不相連通。在該腔門12打開時，該下腔室100透過該送料口118與大氣環境相連通。該第一真空泵13設置在該送料腔體11的底側且連接於該底壁111的下開口116並用來對該下腔室100抽真空，在本實施例中，該第一真空泵13是乾式真空泵。

該傳送單元14具有兩分別能轉動地設置在該等凹溝區115的滾輪組141。該等滾輪組141被驅動而轉動時能帶動該工件9移動。於其他變化例中，也可以不設置該傳送單元14，而改用機械手臂承托該工件9的方式，將工件9移入或移出該送料腔1。

該預抽腔2連接在該送料腔1的頂側，該預抽腔2包括一沿該頂底方向Z直接連接在該送料腔體11的頂側的預抽腔體21、一連接於該預抽腔體21的第二真空泵22，及至少一氣密閥單元23。該預抽腔體21圍繞界定出一空間連通於該等閥口117的上腔室200，該上腔室200的容積V1大於該下腔室100的容積V2。在本實施例中，該工件9的體積為V3，且V1≧5×(V2-V3)。

該預抽腔體21具有一固定在該送料腔體11的頂壁112的中空框件211，及一蓋設在該中空框件211的頂端的上壁212。該上壁212具有空間連通於該上腔室200的一上開口213，及兩個相間隔的安裝孔214。該第二真空泵22流體連通於該上開口213與該上腔室200且用來對該上腔室200抽真空。在本實施例中，該第二真空泵22是渦輪分子泵。

於其他變化例中，該第一真空泵13與該第二真空泵22也可以共同使用一個真空泵且為乾式真空泵或渦輪分子泵的其中一種，此時，該真空泵連接於該上腔室200且以一管道連通於該下腔室100，再以一閥門（圖未示）控制該真空泵分別接通該上腔室200或該下腔室100，並對應產生抽真空作用。

參閱圖3至圖5，該上開口213的孔徑大於該下開口116的孔徑。該等安裝孔214分別對準該等閥口117，且每一該安裝孔214的孔徑小於相對應的該閥口117的孔徑。

參閱圖2、圖4及圖6，本實施例有兩個該氣密閥單元23，該等氣密閥單元23的數量配合該等閥口117且分別用來封閉該等閥口117。在一些變化例中，該閥口117的數量可以是一個。每一該氣密閥單元23具有一用來封閉所對應的該閥口117的第一閥231，及一用來帶動該第一閥231沿該頂底方向Z朝下移動以封閉該閥口117的驅動裝置232。該第一閥231是一種圓盤狀的活塞。該驅動裝置232具有一固定在該上壁212的驅動本體233，及一連接該第一閥231且能相對於該驅動本體233上下移動的連接桿234。該等驅動裝置232驅動該等第一閥231朝上移動時會打開該等閥口117，使該上腔室200與該下腔室100透過該等閥口117相連通。該等驅動裝置232驅動該等第一閥231朝下移動時會封閉該等閥口117，使該上腔室200與該下腔室100不連通。

要說明的是，由於本實施例的該送料腔體11與該預抽腔體21是直接連接，並以該等第一閥231進行分隔，因此該下腔室100與該上腔室200之間的氣體流通不需透過額外的管道，而能避免因管道壓差而產生破管及不必要的黏滯流之問題。

當該等氣密閥單元23封閉該等閥口117，且在該第一真空泵13持續對該下腔室100抽真空，及該第二真空泵22持續對該上腔室200抽真空的常態下，該上腔室200的真空度高於該下腔室100的真空度，本實施例中的該上腔室200的真空度至少為4×10 ^-5Torr，且該下腔室100的真空度至少為4×10 ^-3Torr。

由於本實施例主要適用於板狀的該工件9，該下腔室100的高度較小，因此，每一該閥口117之底側與該工件9之上表面相隔一間距h1，h1介於5mm~15mm之間。

該預抽腔體21的上開口213的半徑為R，每一該閥口117的半徑為r，且r＜R，藉由該等閥口117的截面積總合2πr ²大於該上開口213的截面積πR ²，能提高在高真空度的環境下，殘存分子流被該第二真空泵22抽走的機率。

當每一該氣密閥單元23的第一閥231脫離所對應的閥口117時，可以打開該閥口117，且每一該第一閥231之底面與相對應的該閥口117相隔一間距h2，此時每一該第一閥231之圓形周緣與相對應的該閥口117之間形成一環狀區域，該環狀區域的面積為2πr×h2。而該閥口117的截面積為πr ²，因此，當符合h2＞r/2時，能避免殘存分子流因該環狀區域的面積不足而無法順利自該下腔室100流入該上腔室200。

參閱圖1及圖2，要說明的是，由於該上腔室200的真空度高於該下腔室100的真空度、該第二真空泵22位於該上腔室200的上方，且該工件9為板狀且鄰近該氣密閥單元23的第一閥231，因此當該氣密閥單元23開啟該閥口117時，該上腔室200與該下腔室100這兩個腔體之間的壓差會使該下腔室100內的殘存分子流快速的被帶離該下腔室100，並朝該第二真空泵22的方向不斷的碰撞移動，進而有利於被該第二真空泵22補捉。此外，因壓差而產生的動能，也能輔助殘存分子流克服該送料腔體11與該預抽腔體21的內壁面對其的物理吸附，而快速的自該送料腔體11與該預抽腔體21的內壁面脫附釋出，藉此能輔助該下腔室100及該上腔室200快速回復至高真空度的狀態。

該處理腔3與該送料腔1間隔設置且用來接收由該送料腔1傳來的該工件9。在該處理腔3與該送料腔1異於該送料口118之一側間設置有一第二閥31，該第二閥31為真空閥門。該處理腔3用來對該工件9進行真空烘烤。在一些變化例中，該處理腔3也能用來對該工件9進行運送、靜置、轉向、翻轉、烘烤、電漿清洗、蝕刻或鍍膜等處理。該處理腔3的容積V4大於該上腔室200的容積V1，也大於該下腔室100的容積V2，且在本實施例中，V4≧50×V2。該處理腔3透過開啓該第二閥31而與該送料腔1的下腔室100空間相連通，此時，該工件9能在該送料腔1與該處理腔3之間傳送。該處理腔3透過關閉該第二閥31而與該送料腔1空間不連通。該處理腔3透過一第三真空泵32抽氣而達成高真空。當該第二閥31關閉時，且在該第三真空泵32持續對該處理腔3抽真空的常態下，該處理腔3內部至少為1×10 ^-5Torr的真空度。

參閱圖1、圖7及圖8，以下說明利用本實施例抽高真空的方法：

步驟901，對該預抽腔2，及該處理腔3抽真空，使該預抽腔2的真空度為4×10 ^-5Torr，該處理腔3的真空度為1×10 ^-5Torr。

步驟902，打開該腔門12，透過一機械手臂(圖未示)將該工件9由大氣環境經由該送料口118送入該送料腔1後，關閉該腔門12，該送料腔1開始抽真空。

步驟903，待該送料腔1的真空度到達4×10 ^-3Torr時，開啓該等第一閥231，使該送料腔1與該預抽腔2空間連通，而兩者的真空度會互相混合並達成平衡。由於該預抽腔2的上腔室200的容積V1大於該送料腔1的下腔室100的容積V2，因此該預抽腔2與該送料腔1的真空度混合後會迅速落在1×10 ^-3到1×10 ^-4Torr之間。

步驟904，該送料腔1與該預抽腔2繼續抽真空至一預定真空度4×10 ^-5Torr。

步驟905，該送料腔1與該預抽腔2的真空度到達4×10 ^-5Torr後，開啓該第二閥31，使該送料腔1與該處理腔3空間相連通，並將該工件9由該送料腔1傳送至該處理腔3。此步驟中的該等第一閥231是開啓狀態，透過該送料腔1、該預抽腔2與該處理腔3空間相連通，將有利於該預抽腔2與該送料腔1維持較高的真空度，而能縮短下一次作業的抽真空時間，但該等第一閥231也能視作業需求關閉。

步驟906，關閉該等第一閥231及該第二閥31，該第三真空泵32繼續抽真空至該處理腔3到達一工作真空度。

步驟907，該處理腔3對該工件9進行真空烘烤的製程處理。在其他使用態樣中，也能對該工件9進行電漿清洗、蝕刻或鍍膜等需要高真空度的處理，或配合前述製程對該工件9進行運送、靜置、轉向、翻轉等輔助動作。

步驟908，完成處理後，打開該第二閥31，使該工件9返回該送料腔1，再關閉該第二閥31。

步驟909，打開該送料腔1並送出該工件9。在打開該送料腔1的腔門12前，該等第一閥231是關閉的，因此該上腔室200恆不會與大氣環境相連通。能理解的是，該等第一閥231也能在完成製程處理後再關閉，只要打開該腔門12時，確定該等第一閥231與該第二閥31是關閉的，即可確保該預抽腔2與該處理腔3恆不會與大氣環境接觸。

上述方法是針對單一該工件9進行描述，實際生產時會同時處理多個該工件9，為提高生產效率，可以在送出已處理好的該工件9時，同時送入待處理的新工件，因此能減少等待時間，提升產能。

本新型快速抽高真空的真空設備，通過該上腔室200的容積V1大於該下腔室100的容積V2，只要預抽真空使該上腔室200的真空度高於該下腔室100的真空度，在開啓該等第一閥231使該送料腔1連通於該預抽腔2時，該預抽腔2與該送料腔1的真空度會互相混合，更佳地，其位置配置符合殘存分子流被真空泵抽取的方向與路徑，使該送料腔1的氣體壓力快速下降，因此能縮短該送料腔1建立高真空度的時間，故確實能達成本新型的目的。

參閱圖9，並配合圖1，本實施例可透過一用戶介面8來操作並檢視流程狀態。

該用戶介面8包含一第一真空度子介面81、一第二真空度子介面82、一第三真空度子介面83、一第一閥狀態子介面84、一第二閥狀態子介面85，及一流程子介面86。

該第一真空度子介面81用以顯示該送料腔1的真空度。該第二真空度子介面82用以顯示該預抽腔2的真空度。該第三真空度子介面83用以顯示該處理腔3的真空度。該第一閥狀態子介面84與該第二閥狀態子介面85是顯示在一真空系統圖上，該第一閥狀態子介面84、該第二閥狀態子介面85分別用以顯示該等第一閥231、該第二閥31是開啓或關閉，通常是以不同顏色來表示開啓或關閉。該流程子介面86用以顯示抽真空的多個步驟流程，操作者可依產品種類、真空度需求及其他製程參數以可編程控制程式來編輯快速抽高真空及進行製程處理的步驟流程，進而達成自動化生產的目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1:送料腔 100:下腔室 11:送料腔體 111:底壁 112:頂壁 113:側壁 114:凸台區 115:凹溝區 116:下開口 117:閥口 118:送料口 12:腔門 13:第一真空泵 14:傳送單元 141:滾輪組 2:預抽腔 200:上腔室 21:預抽腔體 211:中空框件 212:上壁 213:上開口 214:安裝孔 22:第二真空泵 23:氣密閥單元 231:第一閥 232:驅動裝置 233:驅動本體 234:連接桿 3:處理腔 31:第二閥 32:第三真空泵 8:用戶介面 81:第一真空度子介面 82:第二真空度子介面 83:第三真空度子介面 84:第一閥狀態子介面 85:第二閥狀態子介面 86:流程子介面 9:工件 901~909:步驟 Z:頂底方向 X:水平方向 r,R:半徑 h1,h2:間距 V1,V2,V4:容積 V3:體積

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一局部剖視示意圖，說明本新型快速抽高真空的真空設備的一實施例，適用於傳送並處理一工件； 圖2是該實施例的另一局部剖視示意圖； 圖3是該實施例的一送料腔體與一預抽腔體的一立體圖； 圖4是圖3的一俯視圖； 圖5是沿著圖4中的線V-V所截取的一剖視圖； 圖6是一不完整的剖視示意圖，說明該實施例的一第一閥脫離該送料腔體的一閥口； 圖7是利用該實施例抽高真空的方法的一流程圖； 圖8是該實施例抽高真空的連續動作示意圖；及 圖9是一前視圖，說明用來操作該實施例的一用戶介面。

1:送料腔

100:下腔室

11:送料腔體

111:底壁

112:頂壁

113:側壁

114:凸台區

116:下開口

118:送料口

12:腔門

13:第一真空泵

2:預抽腔

200:上腔室

21:預抽腔體

211:中空框件

212:上壁

213:上開口

22:第二真空泵

3:處理腔

31:第二閥

32:第三真空泵

9:工件

Z:頂底方向

Claims (14)

1. 一種快速抽高真空的真空設備，適用傳送一工件，該快速抽高真空的真空設備包含： 一送料腔，包括一送料腔體及一腔門，該送料腔體圍繞界定出一用來容置該工件的下腔室，該送料腔體具有至少一位於頂側且空間連通該下腔室的閥口，及一與大氣環境空間相連通且適用於供該工件通過的送料口，該腔門用來封閉該送料口；及 一預抽腔，連接在該送料腔，該預抽腔包括一沿一頂底方向設置在該送料腔體的頂側的預抽腔體，及至少一氣密閥單元，該預抽腔體圍繞界定出一空間連通於該閥口的上腔室，該上腔室的容積大於該下腔室的容積，該氣密閥單元的數量配合該閥口且用來封閉該閥口，當該氣密閥單元封閉該閥口時，該上腔室與該下腔室不連通，當該氣密閥單元打開該閥口時，該上腔室與該下腔室透過該閥口相連通。
2. 如請求項1所述的快速抽高真空的真空設備，其中，該送料腔體直接連接該預抽腔體。
3. 如請求項1所述的快速抽高真空的真空設備，其中，該上腔室之容積為V1，該下腔室之容積為V2，該工件的體積為V3，且V1≧5×(V2-V3)。
4. 如請求項1所述的快速抽高真空的真空設備，其中，當該氣密閥單元封閉該閥口且在常態下，該上腔室的真空度高於該下腔室的真空度。
5. 如請求項1所述的快速抽高真空的真空設備，其中，該送料腔還包括一設置在該送料腔體且用來對該下腔室抽真空的第一真空泵，該預抽腔還包括一設置在該預抽腔體且用來對該上腔室抽真空的第二真空泵。
6. 如請求項5所述的快速抽高真空的真空設備，其中，當該氣密閥單元封閉該閥口時，該第二真空泵對該上腔室抽氣達到至少4×10 ^-5Torr的真空度，該第一真空泵對該下腔室抽氣達到至少4×10 ^-3Torr的真空度。
7. 如請求項1所述的快速抽高真空的真空設備，其中，該閥口之底側與該工件之上表面相隔一間距h1，h1介於5mm~15mm之間。
8. 如請求項1所述的快速抽高真空的真空設備，其中，該氣密閥單元具有一用來封閉該閥口的第一閥，及一用來帶動該第一閥沿該頂底方向朝下移動以封閉該閥口的驅動裝置，該驅動裝置驅動該第一閥朝上移動時會打開該閥口。
9. 如請求項8所述的快速抽高真空的真空設備，其中，當該氣密閥單元打開該閥口時，該第一閥之底面與該閥口相隔一間距h2，該閥口的半徑為r，且h2＞r/2。
10. 如請求項1所述的快速抽高真空的真空設備，還包含一設置在該送料腔異於該送料口之一側的第二閥，及一連接該第二閥且用來接收並處理該工件的處理腔，該處理腔的容積大於該上腔室的容積，該處理腔透過開啓該第二閥而與該送料腔空間相連通，且該處理腔透過關閉該第二閥而與該送料腔空間不連通。
11. 如請求項10所述的快速抽高真空的真空設備，其中，當該氣密閥單元封閉該閥口且在常態下，該上腔室至少為4×10 ^-5Torr的真空度，該下腔室至少為4×10 ^-3Torr的真空度，當該第二閥關閉時，常態下的該處理腔至少為1×10 ^-5Torr的真空度。
12. 如請求項5所述的快速抽高真空的真空設備，其中，該預抽腔體還具有一流體連通於該第二真空泵的上開口，該上開口的半徑為R，該送料腔體具有兩該閥口，該預抽腔包括分別用來封閉該等閥口的兩該氣密閥單元，每一該閥口的半徑為r，r＜R，且該等閥口的截面積總合2πr ²大於該上開口的截面積πR ²。
13. 如請求項1所述的快速抽高真空的真空設備，其中，該送料腔還包括一用來移動該工件的傳送單元，該送料腔體具有一底壁，該底壁具有一凸台區，及兩個分別位於該凸台區之兩相反側且在該頂底方向上低於該凸台區的凹溝區，該傳送單元具有兩分別能轉動地設置在該等凹溝區的滾輪組。
14. 如請求項5所述的快速抽高真空的真空設備，其中，該第一真空泵是乾式真空泵，該第二真空泵是渦輪分子泵。