防侵蝕和沉積的閥設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流體控制閥，且更具體涉及防侵蝕和沉積的閥設(shè)備和方法。
現(xiàn)有技術(shù)
[0002]閥被用于許多應(yīng)用中，其中各種種類(lèi)的侵蝕性氣體或前驅(qū)體必須流經(jīng)這些閥。在一些應(yīng)用中，例如在一些化學(xué)氣相沉積(CVD)系統(tǒng)中，某些閥必須應(yīng)對(duì)不同材料，這些材料自身具侵蝕性及/或反應(yīng)性且傾向于腐蝕內(nèi)部金屬及其他閥組件，或彼此交叉反應(yīng)以將固體副產(chǎn)物沉積在閥及其他管道及系統(tǒng)組件中。此等侵蝕或固體沉積可縮短閥使用壽命且在CVD系統(tǒng)中造成過(guò)多且昂貴的停機(jī)及修理。
[0003]為了避免或至少最小化此不合需要的侵蝕及/或沉積，閥、管道及其他組件常常以不銹鋼或其他抗侵蝕材料制成，且經(jīng)加熱以便維持其溫度高到足以使開(kāi)始冶凝于其表面上的任何材料汽化、或防止在較低溫度下可能形成將沉積在表面上的副產(chǎn)物的反應(yīng)。有時(shí)用于CVD系統(tǒng)的前級(jí)管道中(亦即，在CVD反應(yīng)腔室與真空泵之間)的一些閥(例如，隔離閥)使用可撓性不銹鋼波紋管來(lái)將閥腔室中的真空與閥致動(dòng)器設(shè)備中的大氣壓隔離。然而，此等波紋管通常由薄不銹鋼或其他金屬制成，以便其可撓性足以適應(yīng)在閥打開(kāi)及關(guān)閉時(shí)閥致動(dòng)器設(shè)備的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且即使此薄材料為不銹鋼，其仍易受到流經(jīng)閥腔室的侵蝕性氣體的化學(xué)腐蝕及侵蝕。而且，一些固體副產(chǎn)物(例如，二氧化硅)具有高熔融溫度，且可能不升華。此等固體材料沉積在波紋管表面上會(huì)產(chǎn)生大量的粒子，其不僅為CVD系統(tǒng)中的不合需要的污染的來(lái)源，而且亦影響波紋管的機(jī)械強(qiáng)度。
[0004]為了處理此等問(wèn)題，美國(guó)專(zhuān)利第8，196，893號(hào)(其所揭示的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中)中的隔離閥提供圍繞波紋管的保護(hù)罩以在閥打開(kāi)以允許氣體流經(jīng)閥時(shí)將波紋管與閥腔室隔離。雖然美國(guó)專(zhuān)利第8，196，893號(hào)中的保護(hù)罩在一些應(yīng)用中可大體上有效地用于保護(hù)波紋管，但該保護(hù)罩在閥關(guān)閉時(shí)并不將波紋管與閥腔室隔離。因此，在將閥致動(dòng)器及關(guān)閉設(shè)備中的兩者或兩者以上一起置于共同閥腔室或歧管中而使得經(jīng)關(guān)閉閥的波紋管曝露于流經(jīng)具有打開(kāi)閥的共同閥腔室或歧管的侵蝕性氣體的情形下，該保護(hù)罩將不會(huì)有效地(例如)保護(hù)波紋管。
[0005]先前技術(shù)的前述實(shí)例及與其相關(guān)的限制意欲說(shuō)明標(biāo)的物，但并非排他性的或詳盡的。對(duì)于熟知此項(xiàng)技術(shù)者而言，在閱讀說(shuō)明并研宄附圖之后，先前技術(shù)的其他方面及限制將變得顯而易見(jiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]結(jié)合系統(tǒng)、工具及方法描述及說(shuō)明以下具體實(shí)例及其方面，其意欲為實(shí)例且為說(shuō)明性的而非對(duì)范圍加以限制。在各種具體實(shí)例及實(shí)施方案中，已減少或消除上文所描述的問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)，而其他具體實(shí)例為針對(duì)其他改良及益處。
[0007]為閥中的波紋管提供保護(hù)以免遭侵蝕性氣體或沉積(例如，粒子或其他固體材料沉積或積聚)損害，在該閥中設(shè)有波紋管以將閥腔室以真空密閉方式與閥致動(dòng)器設(shè)備的組件隔離，這些組件可被曝露于大氣壓或不同于閥腔室中(尤其但不僅在歧管閥總成中)的壓力的某一其他壓力，在歧管閥總成中，具有這種波紋管的多個(gè)這種閥被組裝于共同閥腔室中，以選擇性地打開(kāi)及關(guān)閉共同閥腔室中的多個(gè)排出口中的一個(gè)或多個(gè)。這些閥(不管是多個(gè)且實(shí)施于此歧管閥總成中，還是單一的且以具有單一出口的閥腔室來(lái)實(shí)施)可具有:由具有進(jìn)入口及排出口的閥本體圍封的閥腔室，該閥本體容許流體自進(jìn)入口流經(jīng)閥腔室至排出口 ；在閥腔室中的關(guān)閉構(gòu)件，其可在打開(kāi)位置與關(guān)閉位置之間移動(dòng)；連接至關(guān)閉構(gòu)件的致動(dòng)器，其用于使關(guān)閉構(gòu)件在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間移動(dòng):及波紋管，其藉由真空密閉氣密密封而將致動(dòng)器或致動(dòng)器的部分與閥腔室分離，以便維持閥腔室中的真空而不管致動(dòng)器或致動(dòng)器的部分中的大氣壓或其他壓力條件。
[0008]舉例而言，一種閥設(shè)備可包含圍封閥腔室的閥本體，其中該閥本體具有進(jìn)入口及至少一個(gè)排出口。在一歧管閥總成中，可存在一個(gè)以上排出口。針對(duì)每一排出口設(shè)有一關(guān)閉構(gòu)件，且該關(guān)閉構(gòu)件被定位于該進(jìn)入口與相應(yīng)的排出口之間的該閥腔室中，且可在(i)該關(guān)閉構(gòu)件允許該閥腔室中的流體流經(jīng)該排出口且流出該閥腔室的外的打開(kāi)位置與(ii)該關(guān)閉構(gòu)件防止流體流經(jīng)該排出口的關(guān)閉位置之間往返移動(dòng)。設(shè)有用于每一關(guān)閉構(gòu)件的致動(dòng)器設(shè)備，用于使該關(guān)閉構(gòu)件在該打開(kāi)位置與該關(guān)閉位置之間往復(fù)移動(dòng)。該致動(dòng)器設(shè)備可為包含下述的類(lèi)型:氣動(dòng)活塞，其用于施加力以使該關(guān)閉構(gòu)件移動(dòng)至該打開(kāi)位置:彈簧，其用于施加力以使該關(guān)閉構(gòu)件移動(dòng)至該關(guān)閉位置:及波紋管，其被定位以將該閥腔室隔離且不讓空氣或氣體透過(guò)以提供相對(duì)于活塞汽缸、活塞及可不在與該閥腔室相同的壓力下操作的其他組件的真空密閉密封。可擴(kuò)張及可收縮的防護(hù)罩被定位于該閥腔室中以使得每一致動(dòng)器設(shè)備的至少該波紋管由可擴(kuò)張及可收縮的防護(hù)罩以將至少該波紋管與在該閥腔室中流動(dòng)的氣體分離的方式環(huán)繞，藉此保護(hù)該波紋管以免遭可在該閥腔室中流動(dòng)的氣體中的粒子或侵蝕性氣體的損害或免遭來(lái)自在該閥腔室中流動(dòng)的氣體的固體材料的沉積。該可擴(kuò)張及可收縮的防護(hù)罩圍封波紋管被定位的空間，使得流經(jīng)該閥腔室至這些排出口中的一個(gè)或多個(gè)的流體被防護(hù)罩阻止與該波紋管接觸。該可擴(kuò)張及可收縮的防護(hù)罩在由波紋管?chē)獾目臻g中保護(hù)波紋管，而不管致動(dòng)器或閥關(guān)閉構(gòu)件是在打開(kāi)位置中還是在關(guān)閉位置中。因此，總是保護(hù)與閥關(guān)閉構(gòu)件中的特定一個(gè)及其相關(guān)聯(lián)的致動(dòng)器相關(guān)聯(lián)的波紋管免遭閥腔室中的流體流動(dòng)的損害，即使在閥關(guān)閉構(gòu)件中的與排出口中的另一個(gè)相關(guān)聯(lián)的另一閥關(guān)閉構(gòu)件打開(kāi)且允許流體流經(jīng)閥腔室時(shí)該特定閥關(guān)閉構(gòu)件被關(guān)閉，仍是如此。
[0009]在一個(gè)實(shí)例具體實(shí)例中，該可擴(kuò)張及可收縮的防護(hù)罩可包含:固定防護(hù)罩區(qū)段，其自在該波紋管周?chē)脑撻y本體的一部分朝向該關(guān)閉構(gòu)件延伸但并不一直延伸至該關(guān)閉構(gòu)件；及可移動(dòng)防護(hù)罩區(qū)段，其自該關(guān)閉構(gòu)件或自鄰近于該關(guān)閉構(gòu)件的連接件(例如，自閥桿)延伸，而以可移動(dòng)方式與該固定防護(hù)罩區(qū)段的外表面或內(nèi)表面界面連接，且使得該可移動(dòng)防護(hù)罩區(qū)段可相對(duì)于該固定防護(hù)罩區(qū)段往復(fù)移動(dòng)。由圍繞該波紋管的該防護(hù)罩圍封的空間可以(但不一定)用氣體(例如，用惰性氣體)加壓至比位于該防護(hù)罩之外的該閥腔室中的壓力高的壓力，以禁止位于該防護(hù)罩之外的該閥腔室中的流體流動(dòng)或滲漏至該波紋管被定位的由該防護(hù)罩圍封的空間中。
[0010]在實(shí)例具體實(shí)例中，在該固定防護(hù)罩區(qū)段與該可移動(dòng)防護(hù)罩區(qū)段的并置環(huán)形表面之間可存在環(huán)形開(kāi)口，且由圍繞該波紋管的該防護(hù)罩圍封的該空間可用具有充分壓力及體積的氣體加壓以產(chǎn)生自該防護(hù)罩內(nèi)的該空間穿過(guò)該環(huán)形開(kāi)口至該防護(hù)罩之外的該閥腔室的環(huán)形氣體噴射流。作為另一實(shí)例，導(dǎo)向環(huán)可定位于該固定防護(hù)罩區(qū)段與該可移動(dòng)防護(hù)罩區(qū)段之間。作為另一實(shí)例，該導(dǎo)向環(huán)可包括在防護(hù)罩區(qū)段之一的界面連接表面上滑動(dòng)的多個(gè)突起。在一個(gè)實(shí)例實(shí)施方案中，該導(dǎo)向器可提供在該導(dǎo)向環(huán)的環(huán)形表面與該防護(hù)罩區(qū)段的該鄰近并置環(huán)形表面之間形成環(huán)形噴嘴的間隙。
[0011]在另一實(shí)例具體實(shí)例中，用于關(guān)閉構(gòu)件中的每一個(gè)的致動(dòng)器設(shè)備可包括:連接至關(guān)閉構(gòu)件的發(fā)動(dòng)設(shè)備；及波紋管，其環(huán)繞發(fā)動(dòng)設(shè)備且在歧管閥本體與關(guān)閉構(gòu)件之間被真空密閉地密封以將發(fā)動(dòng)設(shè)備與歧管閥腔室隔離，且其中防護(hù)罩將波紋管與歧管閥腔室隔離以防止波紋管與流經(jīng)歧管閥腔室的流體之間的接觸。在另一實(shí)例實(shí)施方案中，歧管閥本體可為金屬或可耐受壓力及流經(jīng)閥腔室的氣體的任何其他材料，且可在頂部以閥蓋終止，該閥蓋亦可為金屬或可耐受此等壓力及氣體的其他材料。實(shí)例發(fā)動(dòng)設(shè)備可包括:(i)安裝于閥蓋上的汽缸外殼中的氣動(dòng)活塞；(ii)可滑動(dòng)地安裝于汽缸外殼中的活塞:(證)活塞桿，其自汽缸外殼中的活塞延伸穿過(guò)閥蓋中的孔隙且至關(guān)閉構(gòu)件:及彈簧，其被定位以在氣動(dòng)壓力施加至活塞時(shí)將與活塞相反的力施加于關(guān)閉構(gòu)件上。
[0012]在另一實(shí)例具體實(shí)例中，閥本體圍封閥腔室，其中該閥本體具有供流體流動(dòng)至該閥腔室中的進(jìn)入口及供流體流動(dòng)到該閥腔室之外的至少一個(gè)排出口。實(shí)例具體實(shí)例可包括關(guān)閉構(gòu)件，其定位于該進(jìn)入口與該排出口之間的該閥腔室中，其中該關(guān)閉構(gòu)件可在(i)該關(guān)閉構(gòu)件允許流體自該進(jìn)入口流動(dòng)且穿過(guò)該排出口到該閥腔室之外的打開(kāi)位置與(ii)該關(guān)閉構(gòu)件防止流體流經(jīng)該排出口的關(guān)閉位置之間往返移動(dòng)。實(shí)例具體實(shí)例亦可包括致動(dòng)器設(shè)備，其包含:氣動(dòng)活塞，其用于施加力以使該關(guān)閉構(gòu)件移動(dòng)至該打開(kāi)位置；彈簧，其用于施加力以使該關(guān)閉構(gòu)件移動(dòng)至該關(guān)閉位置:及波紋管，其被定位以藉由真空密閉密封而將該活塞與該閥腔室隔離?？蓴U(kuò)張及可收縮的防護(hù)罩以將該波紋管與在該閥腔室中流動(dòng)的氣體分離的方式定位于至少該波紋管周?chē)?。在此?shí)例具體實(shí)例中的該防護(hù)罩可包含:固定防護(hù)罩區(qū)段，其自圍繞該致動(dòng)器設(shè)備的該閥本體的一部分延伸朝向但并非一直至該關(guān)閉構(gòu)件；及可移動(dòng)防護(hù)罩區(qū)段，其自該關(guān)閉構(gòu)件延伸而以可移動(dòng)方式與該固定防護(hù)罩區(qū)段的外部或內(nèi)部界面連接，且使得該可移動(dòng)防護(hù)罩區(qū)段可相對(duì)于該固定防護(hù)罩區(qū)段往復(fù)移動(dòng)。由圍繞波紋管的防護(hù)罩圍封的空間可用惰性氣體加壓至高于防護(hù)罩之外的閥腔室中的壓力的壓力，以防止氣體或氣體中的粒子自防護(hù)罩之外的閥腔室流動(dòng)或滲漏至由防護(hù)罩圍封的空間中，以保護(hù)由防護(hù)罩圍封的空間中的波紋管以免遭閥腔室中的可對(duì)波紋管具侵蝕性的氣體的損害或免遭原本可沉積在波紋管上的來(lái)自閥腔室中的氣體或氣體媒介粒子的固體材料的沉積。固定防護(hù)罩區(qū)段與可移動(dòng)防護(hù)罩區(qū)段的并置表面之間的環(huán)形開(kāi)口可為用于藉由用足夠壓力及體積的惰性氣體來(lái)對(duì)由防護(hù)罩圍封的空間加壓來(lái)產(chǎn)生沿著防護(hù)罩的外表面(例如，固定防護(hù)罩區(qū)段的外表面或可移動(dòng)防護(hù)罩區(qū)段的外表面)的惰性氣體的環(huán)形噴射流的環(huán)形噴嘴，以產(chǎn)生穿過(guò)該環(huán)形噴嘴的此惰性氣體環(huán)形噴射流。導(dǎo)向環(huán)可定位于固定防護(hù)罩區(qū)段與可移動(dòng)防護(hù)罩區(qū)段之間。在一個(gè)實(shí)例中，此導(dǎo)向環(huán)可包括在防護(hù)罩區(qū)段之一的界面連接表面上滑動(dòng)的多個(gè)突起。在另一實(shí)例中或在相同實(shí)例中，該導(dǎo)向環(huán)可提供在該導(dǎo)向環(huán)的環(huán)形表面與防護(hù)罩區(qū)段的鄰近并置表面之間形成環(huán)形噴嘴的間隙。
[0013]在一閥中(其具有:由具有進(jìn)入口及排出口的閥本體圍封的閥腔室，該