一种可移动充气式密封装置及其使用方法与流程

本发明涉及充气式密封装置，具体地说是一种可移动充气式密封装置及其使用方法。

背景技术：

随着半导体行业的迅猛扩展，半导体设备也跟着飞速发展，对集成电路晶圆的制造工艺要求也越来越高。在晶圆的制造工艺中对工艺腔体的洁净度要求很高，因此各工艺腔体需要有良好的密封性，以防止外部环境对工艺腔体的污染。对于前道匀胶显影设备为尽量匹配或高于光刻机的产能，设备本身单元数和机器人数越来越多，设备体积也越来越大。为方便运输、装配与维护，整台大设备设计成可拆分的几个小工艺站，各工艺站通过机器人来进行晶圆传递，各工艺站的晶圆传送口与工艺腔体相连，因此各工艺站的对接处也要做好良好的密封。对于设备内部的某些工艺站，当机器人等重要部件发生故障时，将各工艺站拆开进去维修，显然会耽误更多宝贵的时间。因此，设计之初将某些外围工艺站设计成可抽拉移动的形式，预留出维修入口；当内部工艺站发生故障时，通过直线滑轨抽开外围工艺站，从预留维修入口进去进行维修；当维修完毕，再将外围工艺站推回原位置，可以节省大量时间。但是这样带来一个问题就是需要有一种可移动的密封装置，以满足快速维修的需要。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可移动充气式密封装置及其使用方法。该可移动充气式密封装置具有不用拆各工艺站进行维修，维修完又可保证良好密封的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的密封装置包括充气式密封圈、密封圈固定槽、密封装置安装钣金、充气系统及排气系统，其中密封装置整体通过密封装置安装钣金安装在移动工艺站朝向固定工艺站的一侧表面，该移动工艺站与固定工艺站可相对移动地连接；所述密封装置安装钣金设有所述密封圈固定槽，所述充气式密封圈容置于密封圈固定槽中，该充气式密封圈上设有充气嘴，所述充气嘴在充气时与充气系统相连通，处于充气状态的充气式密封圈的上表面膨胀高出所述密封圈固定槽，与所述固定工艺站密封抵接，所述充气嘴在排气时与所述排气系统相连通，处于排气状态的充气式密封圈的上表面低于所述密封圈固定槽，所述移动工艺站可相对固定工艺站进行抽拉移动；

其中：所述充气式密封圈为环形，其高度方向截面在不充气状态呈“凹”字形，即高度方向截面的上表面为褶皱状、中间向内凹陷；所述充气式密封圈处于充气状态时，高度方向截面的上表面凹陷的褶皱膨胀鼓起、高出所述密封圈固定槽，与所述固定工艺站密封抵接；所述充气式密封圈高度方向截面的左右两侧表面及下表面均为平面，下表面与所述密封圈固定槽粘接固定；

所述充气嘴的一端通过螺纹与充气式密封圈连接，另一端通过快换接头与所述充气系统或排气系统连接；

所述密封装置安装钣金外边缘周向设有型材，所述密封圈固定槽的形状与充气式密封圈相对应，密封圈固定槽高度方向的截面为“u”形、底面为平面，该密封圈固定槽的底面上开有沉头孔，通过沉头钉与所述型材固连，所述密封圈固定槽在转角处与所述密封装置安装钣金通过沉头钉连接，在密封装置安装钣金上开有供充气嘴穿过的通孔；

所述充气系统包括安装面板及分别安装在该安装面板上的减压阀a、压力表a、减压阀b、压力表b、电磁阀a和三通气控阀a，厂务压缩空气分为两路，第一路通过所述减压阀a和压力表a接至电磁阀a，第二路通过所述减压阀b和压力表b接至三通气控阀a的第一个接口，该三通气控阀a的第二个接口与所述充气式密封圈的充气嘴直连，所述电磁阀a与三通气控阀a的第三个接口相连、进而控制三通气控阀a的通断，调节减压阀b，使压力表b示数为设定值，通过所述电磁阀a实现三通气控阀a与第二路压缩空气接通，完成充气动作；

所述排气系统包括安装面板及分别安装在该安装面板上的减压阀a、压力表a、减压阀b、压力表b、电磁阀a、电磁阀b、三通气控阀a、三通气控阀b、真空发生器和消音器，厂务压缩空气分为两路，第一路通过所述减压阀a和压力表a接至电磁阀b，第二路通过所述减压阀b和压力表b接至三通气控阀b的第一个接口，该三通气控阀b的第二个接口与所述真空发生器的第一个接口相连，真空发生器的第二个接口与三通气控阀a的第一个接口相连，该三通气控阀a的第二个接口与所述充气式密封圈的充气嘴直连，三通气控阀a的第三个接口与电磁阀a相连，所述真空发生器的第三个接口通过消音器直接与大气相连通，所述三通气控阀b的第三个接口与电磁阀b相连、并由该电磁阀b控制通断；通过所述电磁阀a及电磁阀b的动作，三通气控阀a与第二路压缩空气断开、不再进行充气动作，同时，所述三通气控阀b使得第二路压缩空气与真空发生器相连，第二路压缩空气直接通过所述消音器连大气，进而形成负压，完成对所述充气式密封圈的排气动作；

所述固定工艺站上安装有双直线导轨，所述移动工艺站通过该双直线导轨与固定工艺站相对移动、进行抽拉动作；

本发明可移动充气式密封装置的使用方法为：当固定工艺站内部发生故障需要维护时，维修人员可从移动工艺站处进入，此时排气系统将充气式密封圈内压缩空气排净，充气式密封圈处于排气状态、凹陷在所述密封圈固定槽内，可进行移动工艺站的抽拉动作；当维修结束时，移动工艺站推回工作位置，充气系统对充气式密封圈进行充气动作，从而达到密封效果；

其中：当设备正常运行时，所述移动工艺站沿双直线导轨推回到工作位置，并与固定工艺站锁定在一起，移动工艺站与固定工艺站的晶圆传送口对应，彼此之间留有间隙；此时，调节所述减压阀b，使得压力表b的示数为设定值，通过控制电磁阀a动作，把三通气控阀a与充气式密封圈接通，进行充气动作；调整减压阀b改变充入气体的压力值，当充气式密封圈的上表面紧贴固定工艺站的密封面时，完成充气动作；

当设备内部发生故障需要维护时，控制电磁阀a及电磁阀b动作，三通气控阀a与厂务压缩空气断开，不再进行充气动作；同时，三通气控阀b使得厂务压缩空气与真空发生器相连，压缩空气直接通过消音器连大气，进而形成负压，充气式密封圈通过三通气控阀a与真空发生器直接相通，厂务压缩空气通过真空发生器形成的负压对充气式密封圈起到吸气动作，进而完成排气动作；

排气完成时，移动工艺站与固定工艺站之间又恢复到原来的间隙，打开移动工艺站，沿双直线导轨进行抽拉动作，维修完后进行重复充气动作。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明较现有各工艺站间采用单面粘贴硅橡胶密封条进行密封而言，密封性能更好，密封更均匀，且不同工艺站间缝隙大小不一，充气式密封装置可以通过调整充入压缩空气的压力值来改变密封效果。

2.本发明可用于不拆各工艺站的前提下进行设备维护，维护完又可进行良好密封，现有粘贴硅橡胶密封条进行密封的方法，在抽拉可移动工艺站时，会出现工艺站抽拉阻力大，且复位时硅橡胶密封条错位、脱落等现象。

附图说明

图1为本发明密封装置的立体结构示意图；

图2为本发明密封装置的结构主视图；

图3为图2中的c—c剖视图；

图4为本发明密封装置中充气与排气系统面板结构示意图；

图5为本发明密封装置中充气与排气系统管路图；

其中：a为移动工艺站，b为固定工艺站，1为充气式密封圈，2为密封圈固定槽，3为型材，4为密封装置安装钣金，5为直线导轨，6为充气嘴，7为安装面板，8为减压阀a，9为压力表a，10为减压阀b，11为压力表b，12为三通气控阀b，13为真空发生器，14为三通气控阀a，15为消音器，16为电磁阀a，17为电磁阀b。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明的可移动充气式密封装置包括充气式密封圈1、密封圈固定槽2、型材3、密封装置安装钣金4、双直线导轨5、充气系统及排气系统，其中密封装置整体通过型材3、密封装置安装钣金4安装在移动工艺站a朝向固定工艺站b的一侧表面，固定工艺站b上安装有双直线导轨5，移动工艺站a通过该双直线导轨5)固定工艺站b可相对移动地连接，进行抽拉动作。

密封装置安装钣金4设有密封圈固定槽2，充气式密封圈1容置于密封圈固定槽2中，该充气式密封圈1上设有充气嘴6，充气嘴6在充气时与充气系统相连通，处于充气状态的充气式密封圈1的上表面膨胀高出密封圈固定槽2，与固定工艺站b密封抵接，充气嘴6在排气时与排气系统相连通，处于排气状态的充气式密封圈1的上表面低于密封圈固定槽2。

充气式密封圈1为环形(本实施例的充气式密封圈呈“o”型)，材质选用硅橡胶，可起到防腐蚀的作用。本实施例的充气式密封圈1周长为6000mm,不充气状态下厚度为3mm，高度方向截面在不充气状态呈“凹”字形，截面高17mm、宽25.5mm；即高度方向截面的上表面为褶皱状，中间向内凹陷。当充气式密封圈1处于充气状态时，高度方向截面的上表面凹陷的褶皱膨胀鼓起、高出密封圈固定槽2，与固定工艺站b要密封的表面贴紧抵接，从而起到密封面的作用。充气式密封圈1高度方向截面的左右两侧表面及下表面均为平面，可以和密封圈固定槽2很好地贴合。充气式密封圈1右下角有一个充气嘴6，充气嘴6一端通过螺纹与充气式密封圈1连接，另一端通过一个快换接头与充气系统连接。

密封装置安装钣金4外边缘周向设有型材3，该型材3的为铝型材。密封圈固定槽2的形状与充气式密封圈1相对应，密封圈固定槽2高度方向的截面为“u”形、底面为平面，槽内高18mm、宽25mm；该密封圈固定槽2的底面上开有沉头孔，通过沉头钉将密封圈固定槽2与型材3固连，充气式密封圈1的下表面与密封圈固定槽2的槽底面通过3m胶带连接。密封圈固定槽2在四个转角处与密封装置安装钣金4通过沉头钉连接，在密封装置安装钣金4上开有供充气嘴6穿过的圆形通孔。

如图4、图5所示，充气系统包括安装面板7及分别安装在该安装面板7上的减压阀a8、压力表a9、减压阀b10、压力表b11、电磁阀a16和三通气控阀a14，厂务压缩空气分为两路，第一路通过减压阀a8和压力表a9接至电磁阀a16，第二路通过减压阀b10和压力表b11接至三通气控阀a14的第一个接口，该三通气控阀a14的第二个接口直接与充气式密封圈1的充气嘴6相连，电磁阀a16与三通气控阀a14的第三个接口相连、进而控制三通气控阀a14的通断，调节减压阀b10，使压力表b11示数为0.1mpa，当控制电磁阀a16动作时，三通气控阀a14与第二路压缩空气接通，完成充气动作。

排气系统包括安装面板7及分别安装在该安装面板7上的减压阀a8、压力表a9、减压阀b10、压力表b11、电磁阀a16、电磁阀b17、三通气控阀a14、三通气控阀b12、真空发生器13和消音器15，厂务压缩空气分为两路，第一路通过减压阀a8和压力表a9接至电磁阀b17，第二路通过减压阀b10和压力表b11接至三通气控阀b12的第一个接口，该三通气控阀b12的第二个接口与真空发生器13的第一个接口相连，真空发生器13的第二个接口与三通气控阀a14的第一个接口相连，该三通气控阀a14的第二个接口与充气式密封圈1的充气嘴6直连，三通气控阀a14的第三个接口与电磁阀a16相连，真空发生器13的第三个接口通过消音器15直接与大气相连通，三通气控阀b12的第三个接口与电磁阀b17相连、并由该电磁阀b17控制通断。当控制电磁阀a16及电磁阀b17动作时，三通气控阀a14与第二路压缩空气断开、不再进行充气动作，同时三通气控阀b12使得第二路压缩空气与真空发生器13相连，第二路压缩空气直接通过消音器15连大气，进而形成负压，完成对充气式密封圈1的排气动作。

双直线导轨5安装在固定工艺站b上，移动工艺站a可通过双直线导轨5进行抽拉动作。当固定工艺站b内部发生故障需要维护时，维修人员可从移动工艺站a处进入，此时排气系统将充气式密封圈1内压缩空气排净，充气式密封圈1的密封面呈褶皱状、凹陷在密封圈固定槽2内，可进行移动工艺站a的抽拉动作；当维修结束时，移动工艺站a推回工作位置，充气系统对充气式密封圈1进行充气动作，从而达到密封效果。

本发明可移动充气式密封装置的工作流程如下：

当设备正常运行时，移动工艺站a沿双直线导轨5推回到工作位置，并与固定工艺站b锁定在一起，移动工艺站a与固定工艺站b的晶圆传送口对应，彼此之间留有10mm间隙；此时，调节减压阀b10，使得压力表b11的示数为0.1mpa，通过控制电磁阀a16动作，把三通气控阀a14与充气式密封圈1接通，进行充气动作；根据实际密封情况，调整减压阀b10改变充入气体的压力值，当充气式密封圈1的上表面紧贴固定工艺站b的密封面时，完成充气动作。

当设备内部重要部件发生故障需要维护时，控制电磁阀a16和电磁阀b17动作，三通气控阀a14与厂务压缩空气断开，不再进行充气动作；同时，三通气控阀b12使得厂务压缩空气与真空发生器13相连，压缩空气直接通过消音器15连大气，进而形成负压，充气式密封圈1通过三通气控阀a14与真空发生器13直接相通，厂务压缩空气通过真空发生器13形成的负压对充气式密封圈1起到吸气动作，进而完成排气动作。

排气完成时，移动工艺站a与固定工艺站b之间又恢复到原来的10mm间隙，打开移动工艺站a，沿双直线导轨5进行抽拉动作，维修完后进行重复充气动作。