一種半導體設備的微環(huán)境排氣控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半導體設備的微環(huán)境排氣控制裝置，將氣動閥的氣缸通過一開口部具有水平外延裙邊的倒置環(huán)形凹槽形氣缸支撐體與一上集氣盒連接，一下集氣盒連通微環(huán)境，開有支排排氣孔，上集氣盒開有設備主排排氣孔和氣動閥閥體進入孔，上、下集氣盒的連接面開有貫通的微環(huán)境的主排排氣孔，閥體進入孔與微環(huán)境主排排氣孔同心設置；氣缸支撐體的凹槽裙邊與上集氣盒閥體進入孔的周圍之間設有第一密封件，閥體下端面設有第二密封件，通過閥體在上集氣盒內(nèi)的上下移動，壓緊二個密封件，實現(xiàn)有效密封，并具有閥體定位的功能。本發(fā)明結(jié)構簡單、成本低廉、維護省力，可防止泄漏的發(fā)生。
【專利說明】一種半導體設備的微環(huán)境排氣控制裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體設備的排氣系統(tǒng)，更具體地，涉及一種對半導體工藝設備的微環(huán)境進行排氣控制的裝置。
【背景技術】
[0002]在半導體生產(chǎn)中，經(jīng)常需要經(jīng)過熱處理工序。經(jīng)過熱處理后，晶圓表面會形成一層均勻、無缺陷的薄膜。所謂薄膜，是一種在襯底上生長的薄固體物質(zhì)，這層膜可以是導體、絕緣物質(zhì)或是半導體材料。在半導體晶圓成膜工序中，為防止其自然氧化和受到顆粒污染，需要一微正壓(一般為2?3Torr)、低氧含量(一般為3?5ppm)的特殊環(huán)境,稱之為微環(huán)境。微環(huán)境位于工藝設備(主要是爐體)的下方，通過一直向其通入氮氣，同時由排氣管道排出空氣和氮氣混合氣體來實現(xiàn)和維持微環(huán)境的指標要求。因此，微環(huán)境的排氣控制至關重要。
[0003]在工藝過程中，當待處理的半導體晶圓準備進入微環(huán)境之前，向微環(huán)境內(nèi)通入氮氣，此時，微環(huán)境排氣系統(tǒng)的主排和支路排氣均打開；當微環(huán)境內(nèi)壓力及氧氣含量達標后，關閉微環(huán)境主排，只需支路排氣來維持，并且對半導體晶圓實施規(guī)定的處理。
[0004]打開與關閉微環(huán)境主排排氣是用開關閥控制的。在傳統(tǒng)設備中，一種控制手段是直接在主排排氣管路上串聯(lián)一真空插板閥。采用真空插板閥雖然可以實現(xiàn)需要的功能，但是價格昂貴；而且，在此不需要真空閥，因為是負壓抽氣，顆粒不會進入到微環(huán)境中而污染半導體晶圓。
[0005]目前，也有設備采用氣動閥來控制主排開與關的，但是存在以下問題:在閥體離開開口、即主排打開時，氣體會從氣缸連接處泄漏出去，沒有實現(xiàn)很好的密封；為了實現(xiàn)完全的密封，閥體上下兩面均裝有密封構件，且用螺栓固定，并在螺栓連接處用密封膠密封。雖然流經(jīng)的氣體不是腐蝕性氣體(主要是空氣和氮氣)，但是密封構件也要定期地維護，閥體上面的密封構件更換時，需拆下閥體，給更換帶來不便，且更換操作的時間延長。另外，閥體缺少運動位置檢測，不能準確地判斷閥體是否到達所要求的位置，給后續(xù)工作帶來不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種新型的微環(huán)境排氣控制裝置，通過將連通微環(huán)境排氣系統(tǒng)的集氣盒與氣動閥有機組合，設計出一種帶有獨特的上、下密封結(jié)構的排氣控制裝置，并具有閥體定位的功能。本裝置結(jié)構簡單，成本低廉，維護省力，可實現(xiàn)有效密封，防止泄漏。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0008]一種半導體設備的微環(huán)境排氣控制裝置，包括:
[0009]氣動閥,其包括驅(qū)動氣缸、螺桿和閥體；
[0010]設有上、下連接的二個集氣盒，其中，所述下集氣盒連通微環(huán)境，開有微環(huán)境支排排氣孔；所述上集氣盒開有設備主排排氣孔和氣動閥閥體進入孔；所述上、下集氣盒的連接面開有貫通的微環(huán)境主排排氣孔；所述閥體進入孔與所述微環(huán)境主排排氣孔同心設置；
[0011]氣缸支撐體，其為開口部具有水平外延裙邊的環(huán)形凹槽結(jié)構，所述凹槽與所述微環(huán)境主排排氣孔同心，且開口部向下密封連接在所述氣動閥的氣缸與上集氣盒之間；其中，所述凹槽的中心具有供氣動閥螺桿穿過的孔，氣動閥的氣缸外殼與凹槽的中心孔周圍表面連接，所述凹槽的裙邊與氣動閥閥體進入孔周圍的上集氣盒頂端密封連接；
[0012]第一密封件，所述第一密封件中心具有供氣動閥螺桿穿過的孔；其中，所述水平外延裙邊通過第一密封件與氣動閥閥體進入孔周圍的所述上集氣盒頂端相固接，所述凹槽的底端與所述氣動閥氣缸外殼的接觸面相固接；第一密封件中心孔的直徑大于螺桿直徑但小于閥體直徑，否則閥體升高時，將因接觸不到第一密封件，而不能實現(xiàn)密封。
[0013]上集氣盒的寬度與下集氣盒相同，長度小于下集氣盒。在長度方向上，上集氣盒連接到下集氣盒后，應使得下集氣盒有足夠的空間連接微環(huán)境的支路排氣管道。
[0014]進一步地，所述第一密封件中心具有供氣動閥螺桿穿過的孔，所述螺桿穿過同心設置的氣缸支撐體凹槽中心孔、第一密封件中心孔、閥體進入孔，與設于上集氣盒內(nèi)的閥體相固接，第一密封件中心孔的直徑小于閥體直徑。
[0015]進一步地，所述氣缸支撐體凹槽的底端與所述氣動閥氣缸的接觸面通過螺釘連接，所述凹槽的深度大于所述螺釘安裝后在凹槽內(nèi)的露出高度。氣缸支撐體設置倒置凹槽的目的，是為了在其內(nèi)部安裝與氣動閥氣缸連接的螺釘，并防止螺釘頭與第一密封件接觸，否則閥體升高時，將不能壓緊第一密封件，實現(xiàn)不了完全密封。
[0016]進一步地，所述氣缸支撐體凹槽的開口最大尺寸小于氣動閥的閥體直徑，否則閥體升高時，因缺少來自凹槽裙邊對應的壓緊力，而不能壓緊第一密封件，實現(xiàn)不了完全密封。
[0017]進一步地，所述螺桿一端與氣動閥驅(qū)動氣缸的缸桿端部螺紋連接，以便于裝卸，并方便氣缸、氣缸支撐體、第一密封件及上集氣盒相互之間的裝卸；所述螺桿的另一端與閥體中心的盲孔螺紋連接，也可以與盲孔焊接，采用盲孔連接方式，可保證閥體下端面的密封效果O
[0018]進一步地，所述閥體底面設有第二密封件，其直徑應明顯大于微環(huán)境主排排氣孔，以便閥體下降后，第二密封件能完全覆蓋微環(huán)境主排排氣孔。
[0019]進一步地，所述氣缸支撐體的凹槽及其水平外延裙邊的外形為環(huán)形或矩形。
[0020]進一步地，所述氣缸支撐體可由帶裙邊的凹槽形變形為包括上、下連接的二個氣缸支撐板，氣動閥的氣缸通過所述二個相互連接的氣缸支撐板與上集氣盒連接；其中，上氣缸支撐板與氣動閥的氣缸固定連接，上氣缸支撐板的兩側(cè)各設有一通孔，通過螺釘與下氣缸支撐板的對應盲孔螺紋連接，上氣缸支撐板通過其通孔下方的螺母與所述螺釘緊固連接；下氣缸支撐板通過第一密封件與氣動閥閥體進入孔周圍的所述上集氣盒頂端相固接；所述上、下氣缸支撐板中心具有供氣動閥螺桿穿過的孔，并與微環(huán)境主排排氣孔同心。
[0021]進一步地，所述螺桿一端與氣動閥驅(qū)動氣缸的缸桿端部螺紋連接，另一端與閥體中心的盲孔螺紋連接，也可以與盲孔焊接，所述氣缸支撐體凹槽中心和第一密封件中心具有供氣動閥螺桿和與螺桿連接的驅(qū)動氣缸缸桿穿過的孔。
[0022]進一步地，氣動閥氣缸設有位置檢測磁性開關。在閥體下降壓緊微環(huán)境主排排氣口時，以及升高壓緊第一密封件時，該磁性開關都可以發(fā)出位置檢測信號，以方便進行其他工序。
[0023]從上述技術方案可以看出，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下顯著優(yōu)點:
[0024]1、采用氣缸控制閥體來實現(xiàn)微環(huán)境主排排氣的開與關，結(jié)構簡單，成本降低；
[0025]2、氣缸支撐體和上集氣盒連接處設有第一密封件，使連接處能夠完全密封；同時也可以防止氣體在氣缸連接處泄漏，實現(xiàn)有效密封；
[0026]3、第一、第二密封件更換簡單，無需拆除閥體，省時省力。
[0027]4、閥體運動具有位置檢測，可以準確判斷出閥體是否運動到所要求的位置。
[0028]因此，本裝置具有結(jié)構簡單、成本低廉、維護省力的優(yōu)點，可實現(xiàn)有效密封，防止泄漏的發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明中微環(huán)境主排排氣孔打開時的結(jié)構剖視圖；
[0030]圖2為本發(fā)明中微環(huán)境主排排氣孔關閉時的結(jié)構剖視圖；
[0031]圖3為本發(fā)明中氣缸支撐體的另一種結(jié)構示意圖；
[0032]圖4為圖1中A部的局部放大圖。
[0033]圖中1、下集氣盒，2、上集氣盒，3、第一密封件，4、氣缸支撐體，5、磁性開關，6、驅(qū)動氣缸，7、螺桿，8、閥體，9、第二密封件，10、下氣缸支撐板，11、上氣缸支撐板，12、螺釘，13、螺母，14、設備主排排氣孔，15、支排排氣孔，16、微環(huán)境主排排氣孔，17、閥體進入孔，18、微環(huán)境。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0035]實施例一
[0036]在本實施例中，請參閱圖1，圖1是本發(fā)明中微環(huán)境主排排氣孔打開時的結(jié)構剖視圖。如圖所示，本發(fā)明的排氣控制裝置中包括一氣動閥，氣動閥帶有驅(qū)動氣缸6、螺桿7、閥體8?？刂蒲b置中還設有上、下連接的二個集氣盒，其中，下集氣盒I與處于工藝設備下方的微環(huán)境18連接起來，下集氣盒I開有微環(huán)境支排排氣孔15 ;上集氣盒2開有設備主排排氣孔14和氣動閥閥體進入孔17 ;上、下集氣盒的連接面開有貫通的微環(huán)境主排排氣孔16 ；閥體進入孔17與微環(huán)境主排排氣孔16同心設置。本例中，上集氣盒2的底面采用開口結(jié)構，其端口與下集氣盒I的頂面應完好焊接，防止存在漏點。上集氣盒2的寬度與下集氣盒I相同，長度小于下集氣盒I。在長度方向上，上集氣盒2連接到下集氣盒I后，應使得下集氣盒I有足夠的空間連接微環(huán)境的支路排氣管道。
[0037]圖1中的箭頭指示為氣體流向。當微環(huán)境主排排氣孔16打開時，要求上集氣盒2不能有任何氣體泄露，須實現(xiàn)完全密封。此時，通過廠房負壓抽出微環(huán)境里的氣體，同時經(jīng)設備主排排氣孔14和支排排氣孔15排出。
[0038]本發(fā)明的排氣控制裝置中還包括一個氣缸支撐體4。為更清楚地說明其結(jié)構，請參閱圖4，圖4是本發(fā)明的圖1中A部的局部放大圖。如圖所示，氣缸支撐體4是一個在開口部具有水平外延裙邊的凹槽結(jié)構，凹槽及裙邊的外形最好為環(huán)形，也可以是矩形。凹槽中心具有供氣動閥螺桿7穿過的孔，并與微環(huán)境主排排氣孔16同心。凹槽開口部倒置向下，其水平外延裙邊通過第一密封件3與氣動閥閥體進入孔17周圍的上集氣盒2頂端用螺釘連接。第一密封件3與螺釘緊配合，可以起到密封作用，防止氣體從螺釘連接處泄露。如果在螺孔部打上防護膠，則效果更好。還可以設計成螺釘不穿透上集氣盒2頂面的形式。
[0039]請參閱圖4，在安裝時，先將氣缸支撐體4的凹槽底端與氣動閥氣缸6外殼的接觸面用螺釘連接起來，然后，再將氣缸支撐體4的下部裙邊部分與第一密封件3、上集氣盒2用螺釘連接。氣缸支撐體4的凹槽的突出結(jié)構設計，是為了在內(nèi)部安裝與氣動閥驅(qū)動氣缸6連接的螺釘，防止螺釘頭與第一密封件3接觸。否則閥體8離開微環(huán)境主排排氣孔16而不能壓緊第一密封件3，實現(xiàn)不了完全密封。因此，凹槽的深度應大于螺釘安裝后在凹槽內(nèi)的露出高度。而且，凹槽的開口最大尺寸應小于氣動閥的閥體8直徑，否則閥體升高時，因缺少來自凹槽裙邊對應的壓緊力，而不能壓緊第一密封件，實現(xiàn)不了完全密封。
[0040]請繼續(xù)參閱圖4，在第一密封件3的中心處開有一圓孔，供氣動閥螺桿7穿過。此孔直徑大于螺桿7的直徑，但是要小于閥體8的直徑，否則閥體8抬起時，會因接觸不到第一密封件3而不能實現(xiàn)密封。安裝時，螺桿穿過同心設置的氣缸支撐體凹槽中心孔、第一密封件中心孔、閥體進入孔，與設于上集氣盒2內(nèi)的閥體8相連接。在閥體8的上端中心位置開有一盲孔或帶螺紋的盲孔，螺桿7同軸心地焊接或螺裝到閥體8上。采用盲孔連接方式，可保證閥體下端面的密封效果。閥體8的下端面同軸心地粘貼有第二密封件9，其直徑應明顯大于微環(huán)境主排排氣孔16，以便閥體8下降后，第二密封件9能完全覆蓋微環(huán)境主排排氣孔16。然后，螺桿7再同軸心螺紋連接到氣動閥氣缸6內(nèi)的缸桿上，螺紋連接可方便氣缸、氣缸支撐體、第一密封件及上集氣盒相互之間的裝卸。顯然，如果缸桿外徑大于螺桿7時，氣缸支撐體凹槽中心孔、第一密封件中心孔也要適應其自由通過。此時，微環(huán)境主排排氣孔16打開時，閥體8上升并壓緊第一密封件3，第一密封件3發(fā)生彈性變形而堵塞氣動閥的氣缸間隙，從而可以實現(xiàn)密封。
[0041]請參閱圖2，圖2為本發(fā)明中微環(huán)境主排排氣孔關閉時的剖視圖。氣動閥的氣缸6與氣缸支撐體4、上集氣盒2及二個密封件的結(jié)構和安裝方式與圖1相同，此處作省略描述。圖中箭頭指示為氣體流向。如圖所示，在微環(huán)境內(nèi)的氧氣含量和壓力達到要求后，只需支路排氣來維持時，需關閉微環(huán)境主排排氣孔16。此時，閥體8下降，因閥體8及連帶的第二密封件9的直徑大于微環(huán)境主排排氣孔16，使第二密封件9可壓緊下集氣盒I的上端面，并封住孔口。第二密封件9因發(fā)生彈性變形而堵塞微環(huán)境主排排氣孔16的間隙，從而實現(xiàn)密封。微環(huán)境內(nèi)的氣體將只從支排排氣孔排出15。
[0042]此外，在氣動閥的氣缸上裝有磁性開關5，具有位置檢測作用。請參閱圖3，圖3是本發(fā)明中氣缸支撐體的另一種結(jié)構示意圖(此處借用圖3對磁性開關的作用進行說明)。在閥體8下降壓緊下集氣盒I的微環(huán)境主排排氣孔16、和上升壓緊第一密封件3時，都會發(fā)出位置檢測信號，使控制效果更安全、可靠，能方便地進行其他工序。
[0043]實施例二
[0044]請參閱圖3，圖3為本發(fā)明中氣缸支撐體的另一種變形結(jié)構。如圖所示，氣缸支撐體包括上、下設置的上氣缸支撐板11和下氣缸支撐板10。上氣缸支撐板11與氣動閥驅(qū)動氣缸6固定連接，上氣缸支撐板11兩側(cè)各設有一通孔，通過螺釘12與下氣缸支撐板10上對應的螺紋盲孔連接，螺釘12通過螺母13與上氣缸支撐板緊固連接。安裝時，螺母13先不要擰緊，先完成下氣缸支撐板10與螺釘12的安裝，再擰緊螺母13。上氣缸支撐板11和下氣缸支撐板10還可以通過螺桿進行連接。最后上集氣盒2、第一密封件3、下氣缸支撐板10再通過螺釘連接在一起。上、下氣缸支撐板中心具有供氣動閥螺桿和與螺桿連接的驅(qū)動氣缸缸桿穿過的孔，并與微環(huán)境主排排氣孔同心。在氣動閥的氣缸上裝有磁性開關5，具有位置檢測作用。在閥體8下降壓緊下集氣盒I的微環(huán)境主排排氣孔16、和上升壓緊第一密封件3時，都會發(fā)出位置檢測信號，使控制效果更安全、可靠，能方便地進行其他工序。其他的連接方式和結(jié)構與實施例一相同。
[0045]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構變化，同理均應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種半導體設備的微環(huán)境排氣控制裝置，包括集氣盒、氣動閥、密封件，其特征在于，包括: 氣動閥，其包括驅(qū)動氣缸、螺桿和閥體； 設有上、下連接的二個集氣盒，其中，所述下集氣盒連通微環(huán)境，開有微環(huán)境支排排氣孔；所述上集氣盒開有設備主排排氣孔和氣動閥閥體進入孔；所述上、下集氣盒的連接面開有貫通的微環(huán)境主排排氣孔；所述閥體進入孔與所述微環(huán)境主排排氣孔同心設置； 氣缸支撐體，其為開口部具有水平外延裙邊的環(huán)形凹槽結(jié)構，所述凹槽與所述微環(huán)境主排排氣孔同心，且開口部向下密封連接在所述氣動閥的氣缸與上集氣盒之間；其中，所述凹槽的中心具有供氣動閥螺桿穿過的孔，氣動閥的氣缸外殼與凹槽的中心孔周圍表面連接，所述凹槽的裙邊與氣動閥閥體進入孔周圍的上集氣盒頂端密封連接； 第一密封件，所述第一密封件中心具有供氣動閥螺桿穿過的孔；其中，所述水平外延裙邊通過第一密封件與氣動閥閥體進入孔周圍的所述上集氣盒頂端相固接，所述凹槽的底端與所述氣動閥氣缸外殼的接觸面相固接；第一密封件中心孔的直徑大于螺桿直徑但小于閥體直徑。
2.如權利要求1所述的排氣控制裝置，其特征在于，所述第一密封件中心具有供氣動閥螺桿穿過的孔，所述螺桿穿過同心設置的氣缸支撐體凹槽中心孔、第一密封件中心孔、閥體進入孔，與設于上集氣盒內(nèi)的閥體相固接，第一密封件中心孔的直徑小于閥體直徑。
3.如權利要求1所述的排氣控制裝置，其特征在于，所述氣缸支撐體凹槽的底端與所述氣動閥氣缸的接觸面通過螺釘連接，所述凹槽的深度大于所述螺釘安裝后在凹槽內(nèi)的露出高度。
4.如權利要求1所述的排氣控制裝置，其特征在于，所述氣缸支撐體凹槽的開口最大尺寸小于氣動閥的閥體直徑。
5.如權利要求1或2所述的排氣控制裝置，其特征在于，所述螺桿一端與氣動閥驅(qū)動氣缸的缸桿端部螺紋連接，另一端與閥體中心的盲孔螺紋連接或焊接。
6.如權利要求1或2所述的排氣控制裝置，其特征在于，所述螺桿一端與氣動閥驅(qū)動氣缸的缸桿端部螺紋連接，另一端與閥體中心的盲孔螺紋連接或焊接，所述氣缸支撐體凹槽中心和第一密封件中心具有供氣動閥螺桿和與螺桿連接的驅(qū)動氣缸缸桿穿過的孔。
7.如權利要求1所述的排氣控制裝置，其特征在于，所述閥體底面設有第二密封件。
8.如權利要求1?4任意一項所述的排氣控制裝置，其特征在于，所述氣缸支撐體的凹槽及其水平外延裙邊的外形為環(huán)形或矩形。
9.如權利要求1所述的排氣控制裝置，其特征在于，所述氣缸支撐體包括上、下連接的二個氣缸支撐板，氣動閥的氣缸通過所述二個相互連接的氣缸支撐板與上集氣盒連接；其中，上氣缸支撐板與氣動閥的氣缸固定連接，上氣缸支撐板的兩側(cè)各設有通孔，通過螺釘與下氣缸支撐板的對應盲孔螺紋連接，上氣缸支撐板通過其通孔下方的螺母與所述螺釘緊固連接；下氣缸支撐板通過第一密封件與氣動閥閥體進入孔周圍的所述上集氣盒頂端相固接；所述上、下氣缸支撐板中心具有供氣動閥螺桿和與螺桿連接的驅(qū)動氣缸缸桿穿過的孔，并與微環(huán)境主排排氣孔同心。
10.如權利要求1?4及8任意一項所述的排氣控制裝置，其特征在于，所述氣動閥的氣缸設有位置檢測磁性開關。
【文檔編號】F16K31/12GK103711937SQ201410009304
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權日:2014年1月9日
【發(fā)明者】劉紅麗, 王麗榮, 宋新豐 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司