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Dokumentenidentifikation DE69103316T2 27.04.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0453867
Titel Vorrichtung und Verfahren für Schlitzventil.
Anmelder Applied Materials, Inc., Santa Clara, Calif., US
Erfinder Tepman, Avi, Cupertino, California 95014, US;
Andrews, Dana L., Mountain View, California 94043, US
Vertreter Kahler, K., Dipl.-Ing., 87719 Mindelheim; Käck, J., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing., 86899 Landsberg; Fiener, J., 87719 Mindelheim; Sturm, H., Dr. phil., Pat.-Anwälte, 81667 München
DE-Aktenzeichen 69103316
Vertragsstaaten BE, CH, DE, ES, FR, GB, IT, LI, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 09.04.1991
EP-Aktenzeichen 911056265
EP-Offenlegungsdatum 30.10.1991
EP date of grant 10.08.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.04.1995
IPC-Hauptklasse F16K 51/02
IPC-Nebenklasse F16K 1/10   

Beschreibung[de]
Der Erfindung zugrundeliegender allgemeiner Stand der Technik

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen Schlitzventil- Vorrichtungen und -Verfahren und insbesondere Schlitzventil-Vorrichtungen und -Verfahren, die in Halbleiter- Herstellungseinrichtungen verwendet werden.

Halbleiter-Herstellungseinrichtungen schließen oftmals eine Anzahl benachbarter aber unabhängig abdichtbarer Kammern ein. Zum Beispiel könnte ein einzelnes Teil einer Halbleiter-Herstellungseinrichtung eine Anzahl Verarbeitungskammern und eine oder mehrere Ladeverriegelungskammern einschließen, die um eine zentrale Umladungskammer mit Roboterautomatik gruppiert sind. Um eine Halbleiterscheibe zwischen Kammern durchlaufen zu lassen, sind verlängerte Öffnungen oder "Schlitze" in den Wänden zwischen den Kammern vorgesehen. Diese Öffnungen können mit Hilfe von Schlitzventilen wahlweise geöffnet oder geschlossen werden.

Beim Stand der Technik ist eine große Anzahl an Typen von Schlitzventilen bekannt. Zum Beispiel ist im U.S.-Patent 4,785,962 von Toshima ein Vakuumkammer-Schlitzventil offenbart, das eine Tür, die in der Nähe einer Öffnung verschwenkbar befestigt ist, und pneumatisch betätigte Nockenstößelrollen einschließt, die die Tür wahlweise zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung verschwenken. Ein anderer Weg wird durch Hutchinson im U.S.-Patent 4,715,764 eingeschlagen, der ein Absperrventil mit einem winklig angeordneten Sitzteil und ein auf den Winkel abgestimmtes Schließteil lehrt, das sich vertikal auf das Sitzteil zubewegt. Ein dritter Weg wird in Vacuum Valves 90 1. Mai 1989, Seiten 24 - 29, einem Produkt-katalog von VAT Inc. offenbart. VAT Inc. sieht ein rechteckiges Ventil mit einem abgestuften Sitz vor, der mit einem angepaßten Absperrelement in Eingriff gebracht wird, das sich bezüglich der Öffnung senkrecht bewegt.

Bei den Absperr- bzw. Durchlaßventilen des Standes der Technik treten verschiedene Probleme auf. Erstens schließen sie alle Lagerflächen innerhalb der Kammer ein, die Makroteilchen durch Oberflächen-zu-Oberflächen-Reibung erzeugen können. Zweitens neigt die Kraft, die zum Halten der Absperrventile in ihrer geschlossenen Stellung erforderlich ist, dazu, relativ groß zu sein, da die Schließkraft stets unter einem Winkel zu der Sitzfläche wirkt. Folglich muß eine beträchtliche Kraft an den Türen der Schlitzventile des Standes der Technik angelegt werden, um diese gegen ihre Ventilsitze geeignet abzudichten.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Absperrventil-Vorrichtung zu schaffen, die eine geringere Dichtungskraft als die Absperrventil-Vorrichtungen des Standes der Technik erforderlich macht und die keine makroteilchenerzeugenden Reibungsflächen innerhalb der Kammer aufweist, zu der sie gehört.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung schließt eine Kammerwand ein, die eine Öffnung festlegt, durch die IC- Halbleiterscheiben längs einer Transportebene hindurchgelangen können. Die Schlitzventil-Vorrichtung schließt ferner einen Sitz, der die Öffnung umgibt und eine erste Sitzfläche aufweist, die eine Sitzebene definiert, die bezüglich der Transportebene unter einem Winkel angeordnet ist, und eine Tür ein, die eine zweite Sitzfläche aufweist, die mit der ersten Sitzfläche passend in Eingriff steht. Letztendlich schließt die Schlitzventil-Vorrichtung einen Linearbetätigungsmechanismus zum linearen Bewegen der Tür längs einer Betätigungsachse, die im wesentlichen senkrecht zu Sitzebene verläuft, auf den Sitz zu und von diesem weg ein. Die reibend in Eingriff stehenden Teile des Linearbetätigungsmechanismus sind innerhalb eines ausdehnbaren Balgenstulps eingeschlossen, um alle reibend in Eingriff stehenden Flächen vom Inneren der Kammer zu isolieren.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt das Umgeben einer länglichen Öffnung mit einer ersten Dichtungsfläche, die eine Dichtungsebene definiert, die bezüglich einer sich durch die Öffnung erstreckenden Transportebene unter einem Winkel angeordnet ist, und ein in Eingriff oder außer Eingriff bringen einer zweiten Sitzfläche mit der ersten Sitzfläche durch lineares Bewegen der zweiten Sitzfläche in einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht zur Dichtungsebene verläuft. Die Ausrichtung der ersten Sitzfläche und der zweiten Sitzfläche wird durch Deaktivieren eines Fixierungsmechanismus, der die Stellung der zweiten Sitzfläche fixiert, in Eingriff bringen der ersten und der zweiten Sitzfläche und dann Reaktivieren des Fixierungsmechanismus eingestellt.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Bewegung zum Öffnen und Schließen der Tür linear und senkrecht zum Ventilsitz erfolgt. Da die gesamte Kraft, die an der Tür angelegt wird, senkrecht zu den Sitzflächen erfolgt, ist ein geringerer, an die Tür anzulegender Druck erforderlich, um eine wirkungsvolle Abdichtung zu erzielen.

Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß alle Reibungsflächen von dem Inneren der Kammer mit Hilfe des Balgenstulps isoliert sind. Dies verringert die Makroteilchenbildung in hohem Maße, was die Ausbeute an Halbleiterscheiben erhöhen kann, die innerhalb der Halbleiter-Herstellungseinrichtung bearbeitet werden.

Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für die Fachleute nach einem Studium der detaillierten Beschreibung der Erfindung und der verschiedenen Figuren der Zeichnungen verständlich sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Schlitzventil-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Aufriß, wobei sich das Schlitzventil in einer geschlossenen Stellung befindet;

Fig. 2 ist die gleiche Ansicht wie bei Fig. 1, wobei sich das Schlitzventil jedoch in einer offenen Stellung befindet; und

Fig. 3 ist eine räumliche Ansicht der einstellbaren Stütze für die Ventiltür der vorliegenden Erfindung in auseinandergezogener Darstellung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 schließt eine Schlitzventil-Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kammerwand 12 ein, die mit einer Öffnung 14 versehen ist, die eine senkrecht zur Papierebene verlaufende Hauptachse 16 und eine Nebenachse 18 aufweist. Die Öffnung 14 ist dazu ausgelegt, einen Gegenstand, beispielsweise eine IC-Halbleiterscheibe, im wesentlichen parallel zu einer Transportebene 20 hindurchzulassen, die parallel zur Hauptachse 16 und senkrecht zur Nebenachse 18 verläuft. Wie dies durch den Pfeil 21 angedeutet ist, kann der Gegenstand durch die Öffnung 14 auch längs irgendeiner Ebene parallel zur Transportebene 20 oder nahezu parallel zur Transportebene 20 bewegt werden. Ein Sitz 22 schließt eine erste Sitzfläche 24 ein, die eine Dichtungsebene 26 definiert, die bezüglich der Transportebene 20 unter einem Winkel angeordnet ist. Eine Tür 28 weist eine zweite Sitzfläche 30 auf, die mit der ersten Sitzfläche 24 längs der Dichtungsebene 26 passend in Eingriff gebracht werden kann. Die Tür 28 ist mit einem Linearbetätigungsmechanismus 32 gekoppelt. Eine O-Ringdichtung 34 ist an der Tür 28 vorgesehen, um eine wirkungsvolle Abdichtung zwischen der Tür 28 und dem Sitz 22 vorzusehen.

Der Linearbetätigungsmechanismus 32 schließt einen länglichen Schaft 36, einen Einstellmechanismus 38, der ein erstes Ende des Schafts 36 mit der Tür 28 koppelt, und einen Umkehr-Linearantriebsmechanismus 40 ein, der mit einem zweiten Ende des Schafts 36 gekoppelt ist. Der Mechanismus 40 ist mittels eines Trägers 41 mit der Wand 12 fest gekoppelt. Eine Schaftführung 42 ist mit der Wand 12 gekoppelt und ein O-Ring 44 ist vorgesehen, um die Schaftführung 42 zur Wand hin abzudichten. Ein ausdehnbarer Balgenstulp 46 ist mit einem Ende an dem Einstellmechanismus 38 und mit dem anderen Ende an der Schaftführung 42 abdichtend befestigt. Somit wird der Gleitreibungseingriff zwischen dem Schaft 36 und der Schaftführung 42 von dem Inneren 48 der Kammer isoliert. Der Linearantriebsmechanismus ist vorzugsweise eine handelsüblich erhältliche, pneumatische Betätigungseinrichtung, die bewirkt, daß der Schaft 36 vom Mechanismus 40 wegbewegt wird, wenn Luftdruck an einem ersten Einlaß 50 angelegt wird, und zum Mechanismus 40 hinbewegt wird, wenn Luftdruck an einen zweiten Einlaß 52 angelegt wird.

In Fig. 2 wurde Luftdruck an den Einlaß 52 angelegt, was bewirkt, daß sich die Tür 28 längs einer Betätigungsachse 54, die im wesentlichen senkrecht zur Dichtungsebene 26 verläuft, geradlinig von der Dichtungsebene 26 wegbewegt. Die Schaftführung 42 dient als ein Anschlag, um die Bewegung des Schafts 36 auf den Linearantriebsmechanismus 40 zu zu begrenzen. Die Tür 28 kann mittels eines geeigneten Vorspannmechanismus (nicht dargestellt) auf eine Offenstellung, eine Schließstellung oder irgendeine Zwischenstellung vorgespannt werden.

Es sollte ersichtlich sein, daß alle reibungserzeugenden Flächen durch den Balgenstulp 46 vom Inneren 48 der Kammer isoliert sind. Daher ist es sehr unwahrscheinlich, daß die Schlitzventil-Vorrichtung 10 irgendwelche Makroteilchen innerhalb des Kammerinneren 48 erzeugt, wodurch eine potentielle Quelle der Verunreinigung beseitigt ist. Es sollte auch ersichtlich sein, daß der Linearantriebsmechanismus 40 seine gesamte Kraft längs einer Betätigungsachse 54 senkrecht zum Ventilsitz 22 überträgt. Dies verringert nicht nur den Anteil der Kraft, die mittels des Betätigungsmechanismus 32 angelegt werden muß, sondern minimiert auch ein Aneinanderreiben zwischen dem O-Ring 34 und der ersten Sitzfläche 24, wodurch eine Makroteilchenerzeugung und eine Abnutzung des O-Rings verringert werden.

Der Winkel A zwischen der Transportebene 20 und der Dichtungsebene 26 liegt vorzugsweise im Bereich von 30º - 60º und liegt am vorteilhaftesten bei etwa 45º. Falls der Winkel A viel größer als etwa 60º wird, muß der Hub des Schafts 36 sehr lang werden, um es zu ermöglichen, daß die Tür 28 die Bodenebene 56 der Öffnung 14 freigeben kann. Falls der Winkel A sehr viel kleiner als 30º wird, wird die erste Sitzfläche 24 übermäßig groß, was eine mögliche Leckbildung fördert und größere Orücke erforderlich macht, die durch den Linearantriebsmechanismus 40 ausgeübt werden müssen. Ein Winkel A von 45º stellt einen guten Kompromiß zwischen einer übermäßigen Hublänge des Schafts 36 und einem mäßigen Schließdruck dar, der vom Linearantriebsmechanismus 40 gefordert wird.

In Fig. 3 stellt eine isometrische Ansicht des Einstellmechanismus 38 in auseinandergezogener Darstellung eine Abstützeinrichtung 58, eine Achse 60 und ein Paar Achsenlager 62 dar. Eine kreisförmige Platte 64 der Abstützeinrichtung ist am Schaft 36 befestigt und abdichtend am Balgenstulp 46 befestigt und ein Paar Finger 66 steht mit einem zentralen Teil 68 der Achse 60 mit Hilfe eines Gelenkzapfens 70 in Eingriff. Lagerflächen 72 der Achse 60 greifen in Bohrungen 74 der Achsenlager 62 ein. Ansätze 76 der Achsenlager 62 sind an der Tür 28 befestigt. Eine Anzahl von Maschinenschrauben 78 erzeugen einen Fixierungsmechanismus zum Festlegen der Stellung der Tür 28 relativ zum Schaft 36 und zum Zusammenhalten des Einstellmechanismus 38.

Der Einstellmechanismus 38 erlaubt es, vier getrennte Einstellungen für die Stellung der Tür 28 relativ zum Ventilsitz 22 durchzuführen. Eine erste Einstellung 80 stellt die Links-Rechts-Winkelstellung der Tür 28 ein. Eine zweite Einstellung 82 stellt die Aufwärts-Abwärts-Winkelstellung der Tür ein. Eine dritte Einstellung 84 stellt die Links- Rechts-Linearstellung der Tür 28 relativ zum Ventilsitz 22 ein. Letztendlich stellt eine vierte Einstellung 86 die Aufwärts-Abwärts-Linearstellung der Tür 28 ein.

Um die Tür 28 zu dem Ventilsitz 22 geeignet einzustellen, werden die Schrauben 78 gelöst und die Tür 28 wird durch Anlegen eines Luftdrucks an den Einlaß 50 des Linearantriebsmechanismus 40 geschlossen. Die Winkeleinstellungen 80 und 82 werden automatisch durch das Andrücken der ersten Sitzfläche 24 gegen die zweite Sitzfläche 30 durchgeführt, und die linearen Einstellungen 84 und 86 werden, falls erforderlich, manuell durchgeführt. Wenn die Tür 28 einmal in die richtige Stellung gebracht ist, werden die Schrauben 78 zum Fixieren der Tür 28 in der richtigen Stellung festgezogen. Es sollte ersichtlich sein, daß es, wenn der Einstellinechanismus 38 einmal fixiert ist, keine sich bewegenden Teile gibt, die eine Reibung innerhalb des Kammerinneren 48 erzeugen.

Während diese Erfindung hinsichtlich mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, wird es erwartet, daß verschiedene Änderungen und Vertauschungen dieser für Fachleute ersichtlich sind. Es ist daher beabsichtigt, daß die beigefügten Ansprüche alle solche Änderungen und Vertauschungen einschließen, die in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen.


Anspruch[de]

1. Eine Schlitzventilvorrichtung (10), aufweisend:

- eine Wandeinrichtung (12), die eine Öffnung (14) mit einer Hauptachse (16) und einer Nebenachse (18) festlegt, wobei die Öffnung (14) angepaßt ist, einen Gegenstand längs einer im wesentlichen zur Hauptachse (16) parallelen und zur Nebenachse (18) senkrechten Transportebene (20) durchgehen zu lassen;

- eine Sitzeinrichtung (22), die die Öffnung (14) umgibt, wobei die Sitzeinrichtung (22) eine erste Sitzfläche (24) aufweist, die eine bezüglich der Transportebene (20) unter einem Winkel angeordnete Dichtungsebene (26) bestimmt;

- eine Türeinrichtung (28) mit einer zweiten Sitzfläche (30), die mit der ersten Sitzfläche (24) längs der Dichtungsebene (26) passend in Eingriff steht; und

- eine Linearbetätigungseinrichtung (32) zum wahlweisen Bewegen der Türeinrichtung (28) längs einer Betätigungsachse (54), die im wesentlichen senkrecht zu der Dichtungsebene (26) verläuft, auf die Sitzeinrichtung (22) zu und von dieser weg.

2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zwischen der Transportebene (20) und der Dichtungsebene (26) eingeschlossene Winkel im Bereich von 30º - 60º, vorzugsweise bei etwa 45º liegt.

3. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Linearbetätigungseinrichtung (32) einen länglichen Schaft (36) einschließt, der an einem ersten Ende mit der Türeinrichtung (28) und an einem zweiten Ende mit einem Umkehr-Linearantriebsmechanismus (40), vorzugsweise einem pneumatisch betätigten Mechanismus gekoppelt ist.

4. Die Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Schaft (36) durch die Wandeinrichtung hindurchläuft und ferner aufweisend eine Führungseinrichtung (42), die mit der Wandeinrichtung (12) zum Führen des Schafts (36) längs der Betätigungsachse (54) gekoppelt ist, und eine Verkleidungseinrichtung (46), die das erste Ende des Schafts (36) mit der Wandeinrichtung (12) koppelt.

5. Die Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner aufweisend eine Mehrachsen-Einstelleinrichtung (38), die das erste Ende des Schafts (36) mit der Türeinrichtung (28) koppelt.

6. Die Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Verkleidungseinrichtung einen Balg (46) aufweist, der an einem ersten Ende mit dem Schaft (36) und an einem zweiten Ende mit der Wandeinrichtung (12) gekoppelt ist.

7. Die Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner aufweisend eine erste Dichtungseinrichtung (34), die zwischen der ersten Sitzfläche und der zweiten Sitzfläche und/oder der zweiten Dichtungseinrichtung (44) angeordnet ist, die zwischen dem Balg (46) und der Wandeinrichtung (12) angeordnet ist.

8. Ein Verfahren zum wahlweisen Öffnen oder Schließen einer länglichen Öffnung (14), die in einer Wand (12) vorgesehen ist, durch die Gegenstände im wesentlichen Parallel zu einer Transportebene (20) hindurchgelangen, aufweisend die Schritte:

- Umgeben der Öffnung (14) mit einer ersten Sitzfläche (24), die eine Dichtungsebene (28) bildet, die bezüglich der Transportebene (20) unter einem Winkel angeordnet ist; und

- in Eingriff bringen einer zweiten Sitzfläche (30) bezüglich der ersten Sitzfläche (24) bzw. diese außer Eingriff bringen durch lineares Bewegen der zweiten sitzfläche (30) in einer zu der Dichtungsebene (28) im wesentlichen senkrechten Richtung.

9. Das Verfahren nach Anspruch 8, ferner aufweisend den Schritt des Einstellens der Ausrichtung der ersten Sitzfläche (24) und der zweiten Sitzfläche (30) derart, daß diese im wesentlichen parallel zueinander sind und derart, daß die Öffnung (14) vollständig durch die zweite Sitzfläche (30) abgedeckt wird, wenn die zweite Sitzfläche (30) mit der ersten Sitzfläche (24) in Eingriff steht.

10. Das Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Einstellens der Ausrichtung durchgeführt wird durch:

- Deaktivieren einer Fixierungseinrichtung (78), die die Stellung der zweiten Sitzfläche (30) festlegt;

- in Eingriff bringen der ersten Sitzfläche (24) und der zweiten Sitzfläche (30); und

- Reaktivieren der Fixierungseinrichtung (78).







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