CH654893A5

CH654893A5 - VACUUM VALVE.

Info

Publication number: CH654893A5
Application number: CH14682A
Authority: CH
Inventors: Karl Abbel
Original assignee: Pfeiffer Vakuumtechnik
Priority date: 1981-10-30
Filing date: 1982-01-12
Publication date: 1986-03-14
Also published as: DE3143059A1; GB2108633A; JPS5881288A; GB2108633B; FR2515775A1; FR2515775B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Vakuumventil mit veränderlich einstellbarem Leitwert. The invention relates to a vacuum valve with a variably adjustable conductance.

Bei Anlagen für Vakuumprozesse werden an die Vakuumventile sehr unterschiedliche Anforderungen bezüglich des Leitwertes gestellt. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden bei herkömmlichen Anlagen Ventilkombinationen, bestehend aus Ventilen mit Leitwerten verschiedener Grössenordnungen und aus Umwegleitungen verwendet. In systems for vacuum processes, the vacuum valves have very different requirements with regard to the conductance. In order to meet these requirements, conventional systems use valve combinations consisting of valves with conductivities of various sizes and bypass lines.

Für die reproduzierbare Regelung kleiner Gasmengen werden Dosierventile benutzt, die für eine definierte Einstellung des Gasstromes vorgesehen sind. Diese besitzen einen kleinen Leitwert des Strömungsquerschnittes, der durch verschiedene Methoden verändert werden kann. Zum Beispiel werden in zylindrischen oder konischen Strömungskanälen Stifte mit kugel- oder kegelförmigen Enden bewegt und so der Querschnitt des Strömungskanales verändert. Diese Ventile lassen sich jedoch nur in einem für kleine Leitwerte beschränkte Bereich genau einstellen. For the reproducible control of small amounts of gas, metering valves are used, which are provided for a defined setting of the gas flow. These have a small conductivity of the flow cross-section, which can be changed by different methods. For example, pins with spherical or conical ends are moved in cylindrical or conical flow channels, thus changing the cross section of the flow channel. However, these valves can only be set precisely in a range that is limited for small conductivities.

Regelventile werden zur automatischen Druckregelung in Vakuumkammern benutzt. Ähnlich wie bei Dosierventilen wird der Strömungsquerschnitt durch die Bewegung eines kegelförmigen Körpers in einem konischen Sitz mechanisch verändert. Auch diese Regelventile sind jeweils nur für einen begrenzten Bereich von Leitwerten einsetzbar. Control valves are used for automatic pressure control in vacuum chambers. Similar to metering valves, the flow cross-section is mechanically changed by the movement of a conical body in a conical seat. These control valves can only be used for a limited range of guide values.

Zum Durchsatz von grossen Gasmengen, z.B. beim Belüften oder zum schnellen Evakuieren einer Vakuumkammer werden Belüftungsventile der verschiedensten Bauarten benutzt. For throughput of large quantities of gas, e.g. ventilation valves of various types are used when ventilating or quickly evacuating a vacuum chamber.

Bei einem Vakuumprozess, wie z.B. beim Plasmaätzen muss, zwischen Vakuumkammerund Pumpsystem ein grosser Leitwert verfügbar sein, um die Kammer schnell auspumpen bzw. Belüften zu können. Andererseits werden zur Einstellung und Aufrechterhaltung von bestimmten Drücken eines Gases oder eines Gasgemisches, unter denen der Pro-5 zess abläuft, definiert reproduzierbar einstellbare Leitwerte benötigt. Die Reproduzierbarkeit der Einstellung ist besonders auch dann wichtig, wenn Gasgemische genau definierter Zusammensetzung eingelassen werden, da die Zusammensetzung vom Leitwert, der für die einzelnen Gase verschieden io ist, abhängt. Da in verschiedenen Druckbereichen gearbeitet wird, sind zu diesem Zweck mehrere Dosier- oder Regelventile mit verschiedenen Leitwertsbereichen notwendig. Um alle für einen solchen Prozess benötigten Leitwerte reproduzierbar zur Verfügung zu stellen, ist also eine Kombination 15 von mehreren Ventilen und Ventilarten und von Umwegleitungen erforderlich. Solche Einrichtungen sind besonders aufwendig und kritisch bei Prozessen, bei denen aggressive Gase zur Anwendung kommen, da hierbei unter anderem die von den Gasen erreichbare Oberfläche des Gaseinlasssystems 20 möglichst klein gehalten werden muss. In a vacuum process, e.g. With plasma etching, a large conductivity value must be available between the vacuum chamber and the pump system in order to be able to pump out or vent the chamber quickly. On the other hand, in order to set and maintain certain pressures of a gas or a gas mixture under which the process runs, it is necessary to have reproducibly adjustable guide values. The reproducibility of the setting is particularly important even when gas mixtures of a precisely defined composition are admitted, since the composition depends on the conductance, which is different for the individual gases. Since work is carried out in different pressure ranges, several dosing or control valves with different conductivity ranges are necessary for this purpose. In order to provide all the master values required for such a process in a reproducible manner, a combination of several valves and valve types and of detour lines is required. Such devices are particularly complex and critical in processes in which aggressive gases are used, since, among other things, the surface area of the gas inlet system 20 that can be reached by the gases must be kept as small as possible.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil vorzustellen, das von sehr kleinen bis zu sehr grossen Leitwerten eine reproduzierbare Einstellung erlaubt und somit den Aufwand für eine Kombination von mehreren Ventilen und Umwegleitungen überflüssig macht. The object of the invention is to present a valve which allows a reproducible setting from very small to very large guide values and thus makes the effort for a combination of several valves and detour lines unnecessary.

Die Erfindung wird durch ein Ventil gemäss dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Es handelt sich um ein Ventil, bei dem sich in einer zylindrischen Bohrung ein teilweise zylindrisch und teilweise konisch augebildeter Kolben bewegt und so den Leitwert verändert. Dabei wird zunächst für sehr kleine Gasmengen der Leitwert verändert, indem die Länge des Strömungskanals, der durch den zylindrischen Teil des Kolbens und durch die zylindrische Bohrung begrenzt wird, variiert wird. Für grössere Gasmengen wird der Leitwert geregelt, indem die Länge und der Querschnitt des Strömungskanals erst durch den konischen Teil des Kolbens und durch die zylindrische Bohrung begrenzt wird, verändert wird. Befindet sich der Kolben nicht mehr im Bereich der zylindrischen Bohrung, so kann das Ventil für grosse Leitwerte weiter reproduzierbar eingeregelt oder zum schnellen Auspumpen oder Belüften ganz geöffnet werden. The invention is achieved by a valve according to the characterizing part of claim 1. It is a valve in which a piston, partly cylindrical and partly conical, moves in a cylindrical bore and thus changes the conductance. For very small quantities of gas, the conductivity is first changed by varying the length of the flow channel, which is limited by the cylindrical part of the piston and the cylindrical bore. For larger quantities of gas, the conductivity is regulated by changing the length and cross section of the flow channel only through the conical part of the piston and through the cylindrical bore. If the piston is no longer in the area of the cylindrical bore, the valve can be reproducibly adjusted for large conductivity values or opened completely for rapid pumping out or ventilation.

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Eine Regeleinrichtung zur reproduzierbaren Einstellung des Ventils befindet sich innerhalb des Ventilkörpers, 45 wodurch zusätzliche Durchführungen vermieden werden. Das Ventil kann sowohl als Durchgangsventil als auch als Eckventil ausgebildet sein. A regulating device for reproducible setting of the valve is located inside the valve body, 45 thereby avoiding additional bushings. The valve can be designed both as a two-way valve and as a corner valve.

Anhand der beiden Figuren 1 und 2 soll das erfindungsge-mässe Vakuumventil näher erläutert werden. The vacuum valve according to the invention will be explained in more detail with reference to the two FIGS. 1 and 2.

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Fig. 1 zeigt das erfindungsgemässe Vakuumventil als Durchgangsventil. 1 shows the vacuum valve according to the invention as a two-way valve.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemässe Vakuumventil als Eckventil. Fig. 2 shows the vacuum valve according to the invention as a corner valve.

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Das Vakuumventil 1 ist in der Fig. 1 als Durchgangs ventil und in der Fig. 2 als Eckventil dargestellt. In einer zylindrischen Bohrung 2 ist ein Kolben 3 beweglich angeordnet. The vacuum valve 1 is shown in Fig. 1 as a through valve and in Fig. 2 as a corner valve. A piston 3 is movably arranged in a cylindrical bore 2.

Dieser Kolben 3 besteht aus einem zylindrisch ausgebil-60 deten Teil 4 und aus einem konisch ausgebildeten Teil 5. Solange sich der zylindrische Teil 4 des Kolbens 3 innerhalb der zylindrischen Bohrung 2 befindet wird der Leitwert verändert, indem die Länge des Strömungskanals, der durch die zylindrische Bohrung und den zylindrischen Teil des Kol-65 bens begrenzt wird, variiert wird. Wird der Kolben 3 weiter aus der Bohrung herausgefahren, so wird der Leitwert verändert, indem die Länge und der Querschnitt des Teiles des Strömungskanals, der durch die zylindrische Bohrung 2 und This piston 3 consists of a cylindrical part 4 and a conical part 5. As long as the cylindrical part 4 of the piston 3 is within the cylindrical bore 2, the conductance is changed by the length of the flow channel through the cylindrical bore and the cylindrical part of the Kol-65 ben is limited, is varied. If the piston 3 is moved further out of the bore, the conductance is changed by the length and the cross section of the part of the flow channel which passes through the cylindrical bore 2 and

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durch den konischen Teil 5 des Kolbens 3 gebildet wird, vari- innerhalb des Ventilkörpers 1 befindet, kann die Ventilstel-iert werden. Mit einer Regeleinrichtung 6, die sich ganz lung reproduzierbar eingeregelt werden. is formed by the conical part 5 of the piston 3, which is located within the valve body 1, the valve can be set. With a control device 6, which can be regulated reproducibly quite lung.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

654893 PATENT CLAIMS

1. Vacuum valve with variably adjustable conductance, characterized in that the flow channel with variable conductance is formed by a cylindrical bore (2) and by a movable piston (3) consisting of a cylindrical part (4) and a conical part (5) becomes.

2. Vacuum valve according to claim 1, characterized in that for small amounts of gas the conductivity can be changed by the length of the part of the flow channel through the cylindrical bore (2) and through the cylindrical part (4) of the piston (3) Piston (3) is limited, is changeable.

3. Vacuum valve according to claim 1, characterized in that the conductivity can be changed for larger amounts of gas by the length and the cross section of the part of the flow channel through the piston (3) through the cylindrical bore (2) and through the conical part ( 5) of the piston (3) is limited, can be changed.

4. Vacuum valve according to claim 1, characterized in that for controlling the conductance for large amounts of gas, the piston (3) can be completely moved out of the cylindrical bore (2).

5. Vacuum valve according to claims 1 to 4, characterized in that the position of the piston (3) can be reproducibly adjusted by a control device (6).

6. Vacuum valve, according to claims 1 to 5, characterized in that the entire control device (6) is located within the valve.

7. Vacuum valve according to claims 1 to 6, characterized in that the valve is designed as a two-way valve.

8. Vacuum valve, according to claims 1 to 6, characterized in that the valve is designed as a corner valve.