一种隔离阀及半导体制造装置的制作方法

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种隔离阀及半导体制造装置。

背景技术：

半导体的制造通常涉及多种工艺，需要多个腔室，包括预载腔室loadlockmodule、传送腔室transfermodule、工艺腔室processmodule等，这些腔室有些需要提供真空环境。现有的半导体制造设备通常设置各个工艺对应的腔室，在晶圆完成相关的工艺后，需要转移至下一步工艺，这样，晶圆需要在多个腔室中传输，需要对应的两个相邻腔室间连通，在传输完成后进行下一步工艺步骤时，对应的两个相邻腔室间相互隔离，互不影响。现有技术通常采用隔离阀来控制两个相邻腔室间的连通与隔离，隔离阀在进行开关操作时，如果密封不好，可能会导致腔室中的气体泄漏或者混入大气，导致腔室中的气体和气压环境被破坏。目前由于半导体制造装置中的隔离阀上部件之间相对运动较频繁，易导致气体容易泄露，密封效果不好。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种隔离阀及半导体制造装置，用于提高密封效果。

第一方面，本发明提供了一种隔离阀，包括：阀体、阀轴、阀门和唇形密封圈，所述阀门设置在所述阀轴的第一端，所述阀轴通过所述阀体提供的动力带动所述阀门沿轴向运动，所述唇形密封圈设置在所述阀体的动力部件与目标部件的接触部位，用于对隔离的腔室进行密封，所述目标部件为所述阀门移动时相较于所述动力部件运动的部件。

可选的，所述动力部件为所述阀体中容纳所述阀轴的气缸，所述目标部件为所述阀轴，所述阀轴的第二端放置于所述气缸内，所述阀轴外壁与所述气缸内壁间设置有所述唇形密封圈。

可选的，所述气缸中穿设有所述阀轴的气缸口处设置有所述唇形密封圈。

可选的，所述气缸的中间位置处设置有所述唇形密封圈，所述中间位置为将所述阀轴推动至所述阀门关闭的位置处时所述阀轴的第二端在所述气缸中所处的位置。

可选的，所述阀体包括风箱结构，所述动力部件为所述风箱结构，所述风箱结构的第一端与所述阀轴的第二端固定连接，所述风箱结构的第二端与固定件连接，所述目标部件为所述固定件，所述风箱结构的第二端与所述固定件间设置有所述唇形密封圈。

可选的，所述风箱结构的第二端通过法兰盘与所述固定件连接，所述唇形密封圈设置于所述法兰盘与所述风箱结构之间。

可选的，所述唇形密封圈采用经阳极氧化处理后的铝制唇形密封圈。

第二方面，本发明提供了一种半导体制造装置，包括至少两个腔室，相邻两个腔室间设置有前述第一方面所述的隔离阀。

可选的，所述两个腔室包括预载腔室和工艺腔室。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

本申请实施例中的隔离阀，包括：阀体、阀轴、阀门和唇形密封圈，阀门设置在阀轴的第一端，阀轴通过阀体提供的动力带动阀门沿轴向运动，唇形密封圈设置在阀体的动力部件与目标部件的接触部位，用于对隔离的腔室进行密封，目标部件为阀门移动时相较于动力部件运动的部件。这样，在隔离阀中容易出现泄漏的上述位置设置唇形密封圈，用于对隔离腔室进行密封。由于隔离阀中的阀轴需要进行往复的运动来控制阀门开启或关闭，导致密封介质压力会随之变化。采用唇型密封圈进行密封时，依靠唇部紧贴密封耦合件表面，阻塞泄漏通道而获得密封效果。唇形密封圈的密封压紧力是随介质压力的改变而变化的，当被密封介质压力增大时，唇口被撑开，更加紧密地与密封面贴合，密封性进一步增强。这样，能够确保在阀轴往复运动时，唇形密封圈始终适应介质压力的变化，并且，可以通过唇部撑开、变形补偿小的磨损量，保证隔离阀的密封效果和使用寿命。

附图说明

图1为本申请第一实施例中相邻腔室间设置隔离阀的示意图；

图2为本申请第一实施例提供的气缸型的隔离阀的结构示意图；

图3为本申请第一实施例提供的风箱型的隔离阀的结构示意图。

具体实施方式

在本申请实施例提供的技术方案中，通过提供一种隔离阀及半导体制造装置，用于提高密封效果。该隔离阀包括：阀体、阀轴、阀门和唇形密封圈，所述阀门设置在所述阀轴的第一端，所述阀轴通过所述阀体提供的动力带动所述阀门沿轴向运动，所述唇形密封圈设置在所述阀体的动力部件与目标部件的接触部位，用于对隔离的腔室进行密封，所述目标部件为所述阀门移动时相较于所述动力部件运动的部件。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例

本申请第一实施例提供一种隔离阀，包括：阀体、阀轴、阀门和唇形密封圈，阀门设置在阀轴的第一端，阀轴通过阀体提供的动力带动阀门沿轴向运动，唇形密封圈设置在阀体的动力部件与目标部件的接触部位，用于对隔离的腔室进行密封，目标部件为阀门移动时相较于动力部件运动的部件。

具体的，在本实施例中，半导体制造过程中，需要在各个腔室内进行对应的制作工艺，请参照图1，半导体制造装置中相邻两个腔室1和腔室2间需要设置本实施例中的隔离阀10进行隔离。本实施例中相邻的两个腔室可以均为真空腔室，也可以是真空腔室和常压腔室，当然也可以是其他的腔室，在具体实施过程中，可根据实际需要对腔室进行设定，在此，本实施例不做限制。

本实施例中的隔离阀按阀体21结构不同分为两种类型：

第一种：气缸型隔离阀，请参考图2，包括阀体21、阀轴22、阀门23和唇形密封圈24。阀门23设置在阀轴22的第一端，其中，阀体21开设有容纳阀轴22的气缸，阀轴22的第二端放置于该气缸内，阀轴22通过阀体21的该气缸提供的动力带动阀门23沿轴向运动，所以，阀体21的动力部件即为该气缸，而目标部件为阀轴22，通过控制气缸的气压即可控制阀轴22沿轴向运动。唇形密封圈24设置在动力部件与目标部件的接触部位，该接触部位即为阀轴22外壁与气缸内壁之间容易产生气体泄漏的位置，唇形密封圈24可以设置在阀轴22外壁与气缸内壁之间。

具体的，在本实施例中，气缸型隔离阀具有开启状态和关闭状态，在处于开启状态时，对应的相邻两个腔室间连通，在处于关闭状态时，对应的相邻两个腔室间彼此隔离。通过控制气缸的气压即可控制阀轴22沿轴向运动，进而控制气缸型隔离阀的开启或关闭。具体的，当气缸内的气压增大时，推动阀轴22朝向气缸外部运动，阀轴22会带动阀门23随之运动，这样，阀门23可移动至将两个腔室间通道封死的位置处，此时，气缸型隔离阀处于关闭状态，两个腔室处于相互隔离的状态。这样，在两个腔室中进行各自的工艺处理并不会对彼此产生影响。而当气缸内的气压减小时，腔室内的气压较大，推动阀轴22朝向气缸内部运动，阀轴22会带动阀门23随之运动，这样，阀门23可移动至将两个腔室间通道打开的位置处，此时，气缸型隔离阀处于打开状态，两个腔室处于连通的状态。这样，晶圆就可以通过开启的通道在两个腔室间传输，待传输完成后，又可以控制气缸型隔离阀关闭。

由于气缸型隔离阀的阀轴22和阀门23的运动，会导致腔室内的气压发生变化，气缸与阀轴22间的缝隙容易产生气体泄漏，所以在阀轴22外壁与气缸内壁之间设置唇形密封圈24。

在气缸型隔离阀中采用唇形密封圈24而不采用o型橡胶密封圈等其他密封部件进行密封，是因为o型橡胶密封圈采用挤压型密封，主要靠预压紧力产生密封力，密封圈接触压力预先给定，工作中不能根据介质压力的改变而变化，如果要求封住一个很大的压力那么预压力也必须很大，而大的预压力会使密封圈与密封面接触应力与接触面积增大，产生很大的摩擦阻力。过大的摩擦力会造成密封圈的破损，在低压时造成启动困难，或产生爬行现象。而o型橡胶密封圈随着摩擦余量的减少，直接影响其密封性。并且，o型橡胶密封圈在针对阀轴22往复运动进行密封中，容易产生翻滚、扭转等现象。

而本实施例中采用唇型密封圈24进行密封时，依靠唇部紧贴密封耦合件表面，阻塞泄漏通道而获得密封效果。唇形密封圈24的密封压紧力是随介质压力的改变而变化的，当被密封介质压力增大时，唇口被撑开，更加紧密地与密封面贴合，密封性进一步增强。唇型密封圈24能通过唇部结构的撑缩与被密封介质的压力大小适配，能够确保在阀轴22往复运动时，唇形密封圈24始终适应介质压力的变化，变形补偿小的磨损量，能有效保证密封效果和密封寿命。相较于o型橡胶圈更耐用，密封效果更好。

由于在控制气缸型隔离阀开启关闭的时候，阀轴22会延轴向方向反复运动，所以，阀轴22外壁与气缸内壁之间设置唇形密封圈24唇形密封圈24可以采用双向唇形密封圈24，或者采用2个以上的单向密封圈。

图2中展示了气缸型隔离阀中设置2个单向唇形密封圈24的结构，具体的，在气缸中穿设有阀轴22的气缸口处设置有一个唇形密封圈24。气缸的中间位置处也设置有唇形密封圈24，中间位置为将阀轴22推动至阀门23关闭的位置处时阀轴22的第二端在气缸中所处的位置。气缸口处的唇形密封圈24的唇口方向与中间位置处的唇形密封圈24的唇口方向相反，这样，不管阀轴22沿轴向上运动或者向下运动，都能达到良好的密封效果。在具体实施过程中，唇形密封圈24的类型以及设置的数量均可根据实际需要进行设定，在此，本实施例不做限制。

第二种：风箱型隔离阀，请参考图3，包括阀体21、阀轴22、阀门23和唇形密封圈24。阀门23设置在阀轴22的第一端，阀体21包括风箱结构，风箱结构的第一端与阀轴22的第二端固定连接，风箱结构的第二端与固定件连接，阀轴22通过阀体21的风箱结构提供的动力带动阀门23沿轴向运动，由此可见，阀体21中的动力部件即为该风箱结构，目标部件为该固定件，动力部件与目标部件的接触部位即为风箱结构的第二端与固定件间，其中，风箱结构的第二端与固定件间设置有唇形密封圈24。

具体的，同前述气缸型隔离阀一样，风箱型隔离阀也具有开启状态和关闭状态，在处于开启状态时，对应的相邻两个腔室间连通，在处于关闭状态时，对应的相邻两个腔室间彼此隔离。风箱结构采用的是波纹状的管道或容器，通过控制风箱结构内的气压即可控制阀轴22沿轴向运动，进而控制风箱型隔离阀的开启或关闭。具体的，当风箱结构内的气压增大时，风箱通过波纹结构沿波纹膨胀延伸，进而推动阀轴22朝向真空腔的方向运动，阀轴22会带动阀门23随之运动，这样，阀门23可移动至将两个腔室间通道封死的位置处，此时，风箱型隔离阀处于关闭状态，两个腔室处于相互隔离的状态。这样，在两个腔室中进行各自的工艺处理并不会对彼此产生影响。而当风箱结构内的气压减小时，风箱通过波纹结构沿波纹缩小，带动阀轴22朝向风箱结构运动，阀轴22会带动阀门23随之运动，这样，阀门23可移动至将两个腔室间通道打开的位置处，此时，风箱型隔离阀处于打开状态，两个腔室处于连通的状态。这样，晶圆就可以通过开启的通道在两个腔室间传输，待传输完成后，又可以控制风箱型隔离阀关闭。

同样，由于风箱型隔离阀的阀轴22和阀门23的运动，会导致腔室内的气压发生变化，风箱结构的第二端与固定件间缝隙容易产生气体泄漏，在此处设置有唇形密封圈24。

在风箱型隔离阀中采用唇形密封圈24，而不采用o型橡胶密封圈进行密封，是因为而本实施例中采用唇型密封圈24进行密封时，利用前述提及的唇型密封圈24的密封原理，能有效保证风箱型隔离阀的密封效果和密封寿命。相较于o型橡胶圈更耐用，密封效果更好。

进一步，在本实施例中，风箱结构的第二端通过法兰盘与固定件连接，当然，在具体实施过程中，可以也可以采用其他连接件，在此，本实施例不做限制。唇形密封圈24设置于该法兰盘与风箱结构之间。

在具体实施过程中，隔离阀的阀体21还可以采用其他结构来提供阀轴22的动力，比如：电机结构，在此，本实施例不做限制。唇形密封圈24设置在隔离阀中容易漏气的两个部件的接触部或连接部，对隔离的腔室进行密封。

进一步，在本实施例中唇形密封圈24可采用经阳极氧化处理后的铝制唇形密封圈24。经阳极氧化处理后的铝制得的唇形密封圈24耐腐蚀性好，并且耐磨，使用寿命更长，所以，能有效延长密封寿命。

本申请第二实施例提供一种半导体制造装置，包括至少两个腔室，相邻两个腔室间设置有前述第一实施例中的隔离阀。

具体的，半导体制造装置的结构已在第一实施例中进行完整清楚的描述，可参见第一实施例中的内容，在此，本实施例不做赘述。本实施例中的腔室包括预载腔室和工艺腔室，直接设置前世第一实施例中的隔离阀。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。