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公開番号2025106496
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-15
出願番号2025064899,2021571304
出願日2025-04-10,2020-05-30
発明の名称半導体弁において有用であるシール特性の監視および分析のためのスマートシール
出願人グリーン, ツイードテクノロジーズ, インコーポレイテッド,ユニバーシティーオブロードアイランドボードオブトラスティーズ
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F16K 37/00 20060101AFI20250708BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】シール特性およびシール寿命データの監視および分析に関する。
【解決手段】方法は、開放位置から閉鎖位置に移動可能であり、弁内に固定され、弁アセンブリの表面と接触するシールを含む弁アセンブリを提供することを含み、シールは、動作しているとき、劣化を受ける。少なくとも1つのセンサが弁アセンブリの表面上または弁アセンブリ内の微小歪みを測定するために設置される。弁アセンブリは、シールが劣化を受ける動作状態にされ、弁アセンブリの動作が開始される。動作が開始された後の時間に、微小歪みデータが記録され、動作の周囲条件およびシールの劣化に関連する条件から選択された条件に関連する少なくとも1つの他の特性が記録され、記録されたデータは、100%のシール寿命に関連付けられたベースラインデータに対して分析され、動作が開始された後の時間におけるシール寿命を100%未満の割合のシール寿命として評価する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
本明細書に記載の発明。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本米国非仮特許出願は、その開示全体が参照することによって本明細書に組み込まれる２０１９年５月３１日に出願され、「ＳｍａｒｔＳｅａｌｓｆｏｒＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｅａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓＵｓｅｆｕｌｉｎＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＳｌｉｔａｎｄＧａｔｅＶａｌｖｅｓ」と題された米国仮特許出願第６２／８５５，６３９号の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）（米国特許法第１１９条（ｅ））下の利益を主張する。
続きを表示（約 2,500 文字）【０００２】
（発明の分野）
本発明は、シールを自己感知することが可能であるシール、特に、シール特性およびシール寿命データの監視および分析のための能力を提供するシールの分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
スリット弁および仕切弁ドアおよび他のものを含む半導体製造における使用のための種々の弁アセンブリが、周知である。スリット弁および仕切弁ドアに関して、そのようなドアは、シールまたはガスケットを用いて半導体製造機器に対して閉鎖し、汚染物質が反応チャンバの外側において留まること、および、チャンバ内からの反応物質がチャンバから漏れ出ないことを確実にする。しかしながら、そのような反応チャンバは、製造中、チップおよび類似の標的基板を製造するためのウエハが反応チャンバの中へ、およびそれから外に移動することを可能にするために、開閉する必要がある。１つの好ましい設計では、そのようなスリット弁および仕切弁のためのシールが、接合仕切弁または接合スリット弁（「ＢＳＶ」）と称される接合アセンブリ内に組み込まれる。
【０００４】
例証の目的のために、概して、そのようなドアをスリット弁またはＢＳＶと称するであろう。例えば、半導体エッチングおよび堆積システム内で使用されるスリット弁ドアは、必要とされるシール特性を提供するが、異なる反応物質および異なる反応物質条件によって可変的に影響を及ぼされ得る。ドアとシールとを組み込むそのようなスリット弁は、チャンバの中への「スリット」開口部を覆ってドアを開閉鎖するように作動する弁においてで動作する。シールは、弁が、閉鎖位置にあるとき、チャンバ内の開口部またはスリットの周囲をシールし、チャンバの開口部をシールするように提供される。弁が、開放しているとき、半導体製造のための基板が、スリットを通してプロセスチャンバの中に、およびそれから外に移動させられる。
【０００５】
過酷な前駆体、プラズマ、高温、および他の条件が、異なるタイプのシールに種々の率において摩耗させ得る。そのような反応チャンバの大部分は、真空条件下で動作し、真空環境を維持するために、システム全体を通してシールを使用する。
【０００６】
そのようなシールが、概して、非常に化学的に耐久性のあるエラストマ材料から形成されるので、それらは、それら自体が購入するには高価であり、従って、シールを軽率に取り替えることを所望しないこともあることは、理解可能である。しかしながら、シールを作製するために使用される種々のエラストマ材料に及ぼされる反応物質および条件の影響の変動性に起因して、シールのレベルが損なわれ始めるとき、および／または予期されていない故障が差し迫っているときを予測することは、常時容易であるわけではない。材料のエラストマシール特性および他の物理的特性が、試験され、異なる環境における故障、および予期されるシール寿命情報を提供するために使用されるその情報を推定することができる。しかしながら、種々の環境、条件、および使用期待に伴って、安全であるために、特定の製品に対する損害、製品の成果の非一貫性、または故障が生じる前に、シールを交換することを期待するであろう。
【０００７】
作製される製品は、それら自体が製造するために非常に高価であるので、不必要な保守中断時間および／または故障は、製造業者にシールの置換よりさらに高価である。したがって、有効シール寿命は、チャンバの稼働時間、チャンバの使用、保守のスケジューリング、およびシール材料劣化に起因する製品故障に影響を及ぼす肝要な要因である。化学的、温度、および他のプロセス条件が、シールおよびドアの材料に影響を及ぼし、機械的応力が、弁の作動に起因して生じ、その全てが、シール劣化および故障につながり得る。
【０００８】
従来技術においてそのような課題に対処する１つの方法は、予期されるシール寿命および試験の使用を伴い、それらは、上で記載されるように、追加のコストを被り得る。モニタも、時として、反応チャンバ内に位置付けられ、反応チャンバは、チャンバ内の変化する状態に関して監視され、それは、製造に影響を及ぼし得る。反応物質も、監視される。劣化は、典型的に、劣化シール材料からの真空漏れまたは粒子発生の存在を検出することによって理解される。
【０００９】
しかしながら、シールが損なわれたとき、および／または、保守を要求するプロセスに影響を与えたときを把握するためのうまい方法がある場合、そのような問題は、改善され、コスト節約が、達成され、故障が、最小化され得る。さらに、上で記載されるように、シール寿命を最大化しながら、シール劣化の欠点を回避する方法がある場合、動作が、改良され得る。
【００１０】
油田地域における坑内用途において等、条件が過酷である、ある他の環境では、シール監視におけるある開発が、開発され、フィードバックを提供するシールを生成している。例えば、米国特許公開第２０１７／０１３０５６２Ａ１号（特許文献１）は、坑井および坑口アセンブリの他の構成要素の両方における油田用途のためのシールの実施形態を教示し、それは、シール内にセンサを埋め込み、物理的な動作条件およびシール上の応力または歪みを監視することによって、シールの条件を決定および監視するために使用され得るデータを入手する。このデータは、シールが、スケジューリングされる方式で、その条件にかかわらず、置換される必要があるであろうときを決定するために使用される。採集されたデータは、データ分析器および予測アルゴリズムを使用してベースラインデータと比較され、シールの予期される性能特性を評価する。アンテナおよびＲＦＩＤタグまたは摩耗センサも、組み込まれ得る。センサは、パッキング内にも埋め込まれ得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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