JP6921453B2

JP6921453B2 - パウダープロテクティング３ウェイバルブ

Info

Publication number: JP6921453B2
Application number: JP2020545021A
Authority: JP
Inventors: チョルイ，ジョン
Original assignee: ボヤカンパニー，リミテッド
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2038-09-19
Also published as: US20210366733A1; KR101828427B1; CN111357093B; JP2021503586A; TW201925661A; CN111357093A; TWI687613B; US11322369B2; WO2019103298A1

Description

本発明は、半導体または平板ディスプレー製造装置に関するものであって、特に、半導体および平板ディスプレー製造装備の排気ラインで加熱された窒素ガスをエアカーテンの形で供給し、回転ボールとボールシートとの間にパウダーが浸透する問題を防止することにより、損傷なしに長期間使用できるようにしながらも、窒素ガスを加熱して供給するための部材が別の独立した個体として備えられる代わりに、一体型としてコンパクトに備えられ、別の設置空間を必要としないパウダープロテクティング３ウェイバルブに関する。

一般的に、半導体および平板ディスプレー製造工程は、大きく前工程（Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ工程）と後工程（Ａｓｓｅｍｂｌｙ工程）で行われ、前工程とは、各種プロセスチャンバー（Ｃｈａｍｂｅｒ）内でウエハー(Ｗａｆｅｒ）上に薄膜を蒸着し、蒸着された薄膜を選択的に食刻する過程を繰り返し行って特定のパターンを加工することによっていわゆる、半導体チップ（Ｃｈｉｐ）を製造する工程を言い、後工程とは、前記前工程で製造されたチップを個別的に分離した後、リードフレームと結合して完成品に組立てる工程を言う。

このとき、前記ウエハー上に薄膜を蒸着するか、またはウエハー上に蒸着された薄膜を食刻する工程は、プロセスチャンバー内でシラン(Ｓｉｌａｎｅ)、アルシン（Ａｒｓｉｎｅ）および塩化ホウ素などの有害ガスと水素などのプロセスガスを使用して高温で行われ、前記工程が進行される間に、プロセスチャンバー内部には、各種発火性ガスと腐食性異物および有毒成分を含有する反応副産物ガスが多量に発生する。

このような半導体および平板ディスプレー生産ラインでは、工程を進行するために真空ポンプとガス処理装置であるスクラバーを使用しているが、真空ポンプとスクラバーを連結するラインを排気ラインと呼ぶ。この排気ラインで反応副産物ガスの方向を制御しつつ、スクラバーの使用を効率化するために図１および図２に示された３ウェイバルブを広く使用している。

前記３ウェイバルブは、反応副産物ガスが流入する流入口１３と反応副産物ガスが流出する複数の流出口１１、１２を備えるケーシング１０と、そのケーシング１０の内部に回転軸２５の回転によって回転しながら、反応副産物ガスの流れを制御できるようにする回転ボール２０が備えられる。

しかし、パウダーが多く生成される排気ラインで使用される３ウェイバルブの場合は、一定期間使用すれば、反応副産物ガスに含まれたパウダーが回転ボール２０と回転ボール２０を支持するボールシート１４との間Ａ１のすきまに浸透した後に、累積して回転ボール２０の作動を困難にする問題点があった。特に、回転ボール２０に形成された２つの流出孔のうち、バルブケーシング１０の流出口１１、１２と連通しない非連通状態の流出孔を介して回転ボール２０とボールシート１４との間のすきまにパウダーが浸透する傾向が強く、この問題を解消する方案が必要であった。

これに、本発明は、前記のような従来の諸般の問題点を解消するために提案されたものであって、本発明の目的は、半導体および平板ディスプレー製造装備の排気ラインで加熱された窒素ガスをエアカーテンの形で供給し、回転ボールとボールシートとの間にパウダーが浸透する問題を防止することにより、損傷なしに長期間使用できるようにしながらも、窒素ガスを加熱して供給するための部材が別の独立した個体として備えられる代わりに、一体型としてコンパクトに備えられ、別の設置空間を必要としないようにしたパウダープロテクティング３ウェイバルブを提供することにある。

前記のような目的を達成するために、本発明の技術的思想によるパウダープロテクティング３ウェイバルブは、反応副産物ガスが流入する流入口と流入した反応副産物ガスを互いに異なる方向に流出させる複数の流出口を備えたバルブケーシングと、前記バルブケーシングの内部に回転できるように設置され、反応副産物ガスの流れ方向を制御する回転ボールと、外部から窒素ガスの供給を受けてガイド流路によって流れを案内しつつ、前記バルブケーシングの内部に窒素ガスを供給し、前記バルブケーシングの内部で反応副産物ガスに含まれたパウダーが累積することを防止する窒素ガス供給部材と、前記窒素ガス供給部材の内部に設置され、前記窒素ガス供給部材の内部を経由する窒素ガスを加熱する発熱体と、を含み、前記窒素ガス供給部材は、前記バルブケーシングの一側面に密着する平たい平板型のボディーからなり、前記バルブケーシングに対して一体に結合されることをその技術的構成上の特徴とする。

ここで、前記窒素ガス供給部材のガイド流路は、漸進的に半径を狭めていく螺旋状に形成され、前記発熱体によって加熱される時間を増加させることを特徴とする。

また、前記発熱体は、前記窒素ガス供給部材の内部で前記ガイド流路と隔壁を間に置いて設置されるが、前記ガイド流路が形成された領域を含む幅を有するものとして備えられ、窒素ガスが前記ガイド流路に沿って流れる間に、持続的に加熱が行われるようにすることを特徴とする。

また、前記窒素ガス供給部材は、その内部で前記ガイド流路と隔壁を間に置いて形成されるが、前記ガイド流路が形成された領域を含む幅に形成され、前記供給部材の本体の周面のうち、一側の周面に開放された引込口を有するカートリッジスリットを備え、前記発熱体は、前記カートリッジスリットの開放された引込口を介して前記カートリッジスリットに挿入されて装着される薄板型の着脱式面状発熱体であることを特徴とする。

また、前記発熱体は、前記スリットに挿入される四角板状型の形態に形成され、周りの端部から開放されて中央部まで延長された干渉回避溝を備え、前記窒素ガス供給部材のカートリッジスリットに装着されるときに、前記ガイド流路の中央部に形成された窒素ガス噴射部との干渉を避けるようにすることを特徴とする。

また、前記回転ボールは、前記バルブケーシングの流入口に対応して常時連通している流入孔と、前記バルブケーシングの複数の流出口に対応して回転方向によって複数の流出口のうち、いずれか１つに選択的に連通する複数の流出孔を備え、前記バルブケーシングの内部で反応副産物ガスの流れを制御するが、複数の流出孔のうち、前記バルブケーシングの流出口と非連通状態の流出孔が前記バルブケーシングの一側面に向かうように形成され、前記窒素ガス供給部材は、前記回転ボールの複数の流出孔のうち、前記バルブケーシングの一側面に向かう非連通状態の流出孔を通過するように窒素ガスの流れを案内することにより、非連通状態の流出孔を通過する窒素ガスが非連通状態の流出孔の周部の付近に位置する前記バルブケーシングのボールシートと前記回転ボールとの間のすきまに反応副産物ガスに含まれたパウダーが浸透することを遮断するエアカーテンの役割をすることを特徴とする。

また、前記バルブケーシングの一側壁には、前記回転ボールの非連通状態の流出孔と対応する円形の開口部が形成され、前記円形の開口部には、ガイドディスクが設置されるが、前記円形の開口部の内周面との間にすきまを形成するように設置され、前記窒素ガス供給部材から噴射される窒素ガスが前記ガイドディスクの前側面に接触した後に分散し、前記ガイドディスクの周部に沿って円管型のエアカーテンの形で流れながら、前記回転ボールの非連通状態の流出孔を通過できるようにすることを特徴とする。

また、前記ガイドディスクは、前側面の中央には円錐型に突出して前記窒素ガス供給部材から噴射される窒素ガスに接触し、周辺に均一に分散させるガス均一分散部がさらに形成されることを特徴とする。

本発明によるパウダープロテクティング３ウェイバルブは、半導体および平板ディスプレー製造装備の排気ラインで加熱された窒素ガスをエアカーテンの形で供給し、回転ボールとボールシートとの間にパウダーが浸透する問題を防止することにより、損傷なしに長期間の使用が可能である。

また、本発明は、窒素ガスを加熱して供給するための部材が別の独立した個体として備えられる代わりに、平板型のボディーを有し、一体型にコンパクトに備えられ、別の設置空間を必要としない。

従来技術による３ウェイバルブを説明するための参照図。従来技術による３ウェイバルブを説明するための参照図。本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブの斜視図。本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブの側面図。本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブで発熱体の着脱式構成を説明するための部分分解斜視図。本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブの縦断面図。本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブの縦断面図。本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブで窒素ガスの内部の流れを説明するための参照断面図。本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブでガイドディスクによって形成される窒素ガスのエアカーテン形状を説明するための参照図。

１１０バルブケーシング
１２０回転ボール
１３０アクチュエータ
１４０窒素ガス供給部材
１５０発熱体
１６０ガイドディスク

添付した図面を参照して本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブについて具体的に説明する。本発明は、様々な変更を加えることができ、様々な形態を有し得るため、特定の実施例を図面に例示して本文に具体的に説明しようとする。しかし、これは本発明を特定の開示形態について限定するものではなく、本発明の思想および技術の範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。各図面を説明しながら、類似の参照符号を類似の構成要素について使用した。添付された図面において、構造物の寸法は、本発明の明確性を期するために実際よりも拡大するか、または概略的な構成を理解するために実際よりも縮小して示したものである。

また、第１および第２などの用語は、様々な構成要素を説明するのに使用できるが、前記構成要素は、前記用語によって限定されてはならない。前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけで使用される。例えば、本発明の権利の範囲を逸脱せずに、第１構成要素は、第２構成要素として命名され得、同様に、第２構成要素も第１構成要素として命名され得る。一方、別の方法で定義されない限り、技術的または科学的な用語を含んでここで使用されるすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本出願で明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味として解釈されない。

図３は、本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブの斜視図であり、図４は、本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブの側面図であり、図５は、本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブで発熱体の着脱式構成を説明するための部分分解斜視図であり、図６および図７は、本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブの縦断面図であり、図８は、本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブで窒素ガスの内部の流れを説明するための参照断面図であり、図９は、本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブでガイドディスクによって形成される窒素ガスのエアカーテン形状を説明するための参照図である。

図示したように、本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブは、バルブケーシング１１０、回転ボール１２０、アクチュエータ１３０を備え、これに加えて窒素ガスを高温で加熱してバルブケーシング１１０の内部に供給する窒素ガス供給部材１４０、発熱体１５０およびガイドディスク１６０を主要構成要素としてさらに含む。

本発明は、このように窒素ガス供給部材１４０、発熱体１５０およびガイドディスク１６０を追加的に備える構成によって、加熱された窒素ガスを反応副産物ガスと混合することにより、反応副産物ガスが固形化できないようにすることだけでなく、窒素ガスを供給するときにエアカーテンの役割ができるようにして回転ボール１２０とバルブケーシング１１０のボールシートとの間にパウダーが浸透することを遮断できるようにし、これら構成要素が別の独立した個体として備えられる代わりに、バルブケーシング１１０の一側面に平板型の形状を有し、一体型に備えられる独特の構成によって、別の設置空間を必要としないコンパクトな製品の具現が可能となるものである。

以下、前記各構成要素を中心に本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブについてより具体的に説明する。

前記バルブケーシング１１０は、回転ボール１２０を収容する内部空間を備え、その内部空間を中心に反応副産物ガスが流入する流入口１１１と流入した反応副産物ガスが互いに異なる方向に流出する複数の流出口１１２、１１３を備える。そして、前記流入口１１１と流出口１１２、１１３には、それぞれ他の配管との連結のためのフランジが備えられる。ここで前記バルブケーシング１１０の壁体の内側には、回転ボール１２０を回転可能に支持するボールシートが備えられる。そして、前記バルブケーシング１１０の壁体のうち、一側壁には、前記回転ボール１２０の非連通状態の流出孔１２２と対応するように円形の開口部１１４が形成される。前記円形の開口部１１４は、前記窒素ガス供給部材１４０から供給される窒素ガスをバルブケーシング１１０の内部に受け入れる通路となる。

前記回転ボール１２０は、バルブケーシング１１０の内部空間で回転できるように設置され、反応副産物ガスの流れ方向を制御する役割をする。このために、前記回転ボール１２０は、バルブケーシング１１０の流入口１１１と連通された状態を常時維持している流入孔１２１の１つと、バルブケーシング１１０の備えられた複数の流出口１１２、１１３に対応して回転方向によってその複数の流出口１１２、１１３のうち、いずれか１つに選択的に連通する複数の流出孔１２２を備える。これにより、前記回転ボール１２０は、アクチュエータ１３０の回転軸１３１に連結されて回転しながら、その回転角度に応じてバルブケーシング１１０に形成された複数の流出口１１２、１１３のうち、いずれか１つを選択的に遮断して開放する役割をすることにより、反応副産物ガスの流れ方向を制御するものである。これらの回転ボール１２０は、公知の従来技術と大同小異なので具体的な説明は省略する。ただし、本発明の実施例によるパウダープロテクティング３ウェイバルブに含まれる回転ボール１２０の場合、バルブケーシング１１０のボールシートとの間に固形化したパウダーが浸透して累積しつつ損傷されるか、または作動不能の状態になる問題がほとんどない。これは前記窒素ガス供給部材１４０からバルブケーシング１１０の内部に流入する高温の窒素ガスが回転ボール１２０の流出孔１２２のうち、非連通状態の流出孔１２２を通過して流入することにより、その非連通状態の流出孔１２２で回転ボール１２０とボールシートとの間のすきまに反応副産物ガスのパウダーが浸透することを遮断するエアカーテンの役割をするためである。これについては、今後より具体的に説明する。

前記窒素ガス供給部材１４０は、外部から窒素ガスの供給を受けて内部に流れを案内する役割をする。このために前記窒素ガス供給部材１４０は、窒素ガスの流れを案内するガイド流路１４１を備えるが、前記ガイド流路１４１は、図面で見られるように、漸進的に半径を狭めていく螺旋状に形成される。このように前記窒素ガス供給部材１４０が螺旋状のガイド流路１４１を備えると、窒素ガスが発熱体１５０によって加熱される時間を延長して極大化できるため、加熱効率を向上させ得る。ここで螺旋状のガイド流路１４１の周部に位置する端部には、外部の移送管と連結されて窒素ガスの供給を受ける流入部１４１ａが位置し、ガイド流路１４１の中央部に位置する端部には、窒素ガスを回転ボール１２０の非連通状態の流出孔１２２を介してバルブケーシング１１０の内部に噴射する噴射部１４１ｂが位置する。

ここで注目すべき点は、前記窒素ガス供給部材１４０が窒素ガスをガイド流路１４１を介してバルブケーシング１１０の内部に供給するときに、前記回転ボール１２０の非連通状態の流出孔１２２を介して供給するという点にある。これにより、回転ボール１２０の非連通状態の流出孔１２２が位置する地点でバルブケーシング１１０のボールシートと回転ボール１２０との間のすきまに反応副産物ガスが集中的に浸透しようとする傾向を非連通状態の流出孔１２２を通過する窒素ガスが遮断することになる。このとき、回転ボール１２０の非連通状態の流出孔１２２を通過する窒素ガスは、バルブケーシング１１０のボールシートと回転ボール１２０との間のすきまに反応副産物ガスが浸透しないように遮断するエアカーテンの役割をするものである。

さらに、これらの窒素ガスのエアカーテンの役割を極大化させることが前記ガイドディスク１６０である。前記ガイドディスク１６０は、図６に示されたように、前記バルブケーシング１１０の一側壁で回転ボール１２０の非連通状態の流出孔１２２と対応するように形成された円形の開口部１１４に設置される。このとき、前記ガイドディスク１６０は、前記円形の開口部１１４に完全に符合するサイズよりも多少小さいサイズのものとして備えられ、前記円形の開口部１１４の内周面と前記ガイドディスク１６０の外周面との間に微細なすきまが形成されるようにする。これにより、図８と図９に示されたように、前記窒素ガス供給部材１４０から噴射される窒素ガスが前記ガイドディスク１６０の前側面に接触した後に分散し、前記ガイドディスク１６０の周部に沿って円管型のエアカーテンの形で流れながら、前記回転ボール１２０の非連通状態の流出孔１２２の周部に沿って通過することになる。ここで、前記ガイドディスク１６０の前側面の中央には、円錐型に突出して窒素ガス供給部材１４０から噴射される窒素ガスに接触し、周辺に均一に分散させる役割を行うガス均一分散部１６１がさらに形成される。これらのガイドディスク１６０が備えられた構成によると、窒素ガスはより強い流速を有し、円管型の形で回転ボール１２０の非連通状態の流出孔１２２の周部に沿って流れるようになり、バルブケーシング１１０のボールシートと回転ボール１２０との間のすきまに浸透しようとする反応副産物ガスをより強力に遮断することになる。

前記発熱体１５０は、前記窒素ガス供給部材１４０の内部に設置され、窒素ガス供給部材１４０の内部を経由する窒素ガスを加熱する役割をする。このために、前記発熱体１５０は、窒素ガス供給部材１４０の内部でガイド流路１４１と隔壁を間に置いて設置され、前記ガイド流路１４１が形成された領域をすべて含む幅を有する四角板状型の形態のものとして備えられる。そして、前記発熱体１５０は、周りの端部から開放されて中央部まで延長された干渉回避溝１５１を備え、前記ガイド流路１４１の中央部に形成された窒素ガス噴射部１４１ｂとの干渉を避けるようにする。このような構成を有する前記発熱体１５０は、窒素ガスが螺旋状のガイド流路１４１に沿って流れる間に窒素ガスを持続的に加熱できるようになる。

さらに、前記発熱体１５０は、図６に示されたように、薄板型の着脱式面状発熱体として備えられ、窒素ガス供給部材１４０の厚さを最小化できるようにしながら窒素ガス供給部材１４０に対する装着および交替が便利になるように構成される。これらの発熱体１５０の着脱式構成に対応して前記窒素ガス供給部材１４０の内部には、前記ガイド流路１４１と隔壁を間に置いて形成されるが、前記ガイド流路１４１が形成された領域を含む幅に形成され、前記供給部材１４０の本体の周面のうち、一側の周面に開放された引込口を有するカートリッジスリット１４２を備える。これにより、薄板型の着脱式発熱体１５０がカートリッジスリット１４２の開放された引込口を介して前記カートリッジスリット１４２に挿入されて装着される。参考として、図５に示されたように、発熱体１５０が装着された状態でカートリッジスリット１４２の引込口を覆うスリットカバー１４３が備えられることが好ましい。

以上で、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明は、様々な変化と変更および均等物を使用できる。本発明は、前記実施例を適切に変形して同一に応用できることが明確である。したがって、前記記載内容は、下記特許請求の範囲の限界によって決まる本発明の範囲を限定するものではない。

Claims

半導体または平板ディスプレー製造装置のラインに設置され、パウダーが混合された反応副産物ガスの流れを制御する３ウェイバルブにおいて、
反応副産物ガスが流入する流入口と流入した反応副産物ガスを互いに異なる方向に流出させる複数の流出口を備えたバルブケーシングと、
前記バルブケーシングの内部に回転できるように設置され、反応副産物ガスの流れ方向を制御する回転ボールと、
外部から窒素ガスの供給を受けてガイド流路によって流れを案内しつつ、前記バルブケーシングの内部に窒素ガスを供給し、前記バルブケーシングの内部で反応副産物ガスに含まれたパウダーが累積することを防止する窒素ガス供給部材と、
前記窒素ガス供給部材の内部に設置され、前記窒素ガス供給部材の内部を経由する窒素ガスを加熱する発熱体と、を含み、
前記窒素ガス供給部材は、前記バルブケーシングの一側面に密着する平たい平板型のボディーからなり、前記バルブケーシングに対して一体に結合されるパウダープロテクティング３ウェイバルブ。
前記窒素ガス供給部材のガイド流路は、漸進的に半径を狭めていく螺旋状に形成され、前記発熱体によって加熱される時間を増加させる請求項１に記載のパウダープロテクティング３ウェイバルブ。
前記発熱体は、前記窒素ガス供給部材の内部で前記ガイド流路と隔壁を間に置いて設置されるが、前記ガイド流路が形成された領域を含む幅を有するものとして備えられ、窒素ガスが前記ガイド流路に沿って流れる間に、持続的に加熱が行われるようにする請求項２に記載のパウダープロテクティング３ウェイバルブ。
前記窒素ガス供給部材は、その内部で前記ガイド流路と隔壁を間に置いて形成されるが、前記ガイド流路が形成された領域を含む幅に形成され、前記供給部材の本体の周面のうち、一側の周面に開放された引込口を有するカートリッジスリットを備え、
前記発熱体は、前記カートリッジスリットの開放された引込口を介して前記カートリッジスリットに挿入されて装着される薄板型の着脱式面状発熱体である請求項２に記載のパウダープロテクティング３ウェイバルブ。
前記発熱体は、前記スリットに挿入される四角板状型の形態に形成され、周りの端部から開放されて中央部まで延長された干渉回避溝を備え、前記窒素ガス供給部材のカートリッジスリットに装着されるときに、前記ガイド流路の中央部に形成された窒素ガス噴射部との干渉を避けるようにする請求項４に記載のパウダープロテクティング３ウェイバルブ。
前記回転ボールは、前記バルブケーシングの流入口に対応して常時連通している流入孔と、前記バルブケーシングの複数の流出口に対応して回転方向によって複数の流出口のうち、いずれか１つに選択的に連通する複数の流出孔を備え、前記バルブケーシングの内部で反応副産物ガスの流れを制御するが、複数の流出孔のうち、前記バルブケーシングの流出口と非連通状態の流出孔が前記バルブケーシングの一側面に向かうように形成され、
前記窒素ガス供給部材は、前記回転ボールの複数の流出孔のうち、前記バルブケーシングの一側面に向かう非連通状態の流出孔を通過するように窒素ガスの流れを案内することにより、非連通状態の流出孔を通過する窒素ガスが非連通状態の流出孔の周部の付近に位置する前記バルブケーシングのボールシートと前記回転ボールとの間のすきまに反応副産物ガスに含まれたパウダーが浸透することを遮断するエアカーテンの役割をする請求項１に記載のパウダープロテクティング３ウェイバルブ。
前記バルブケーシングの一側壁には、前記回転ボールの非連通状態の流出孔と対応する円形の開口部が形成され、前記円形の開口部には、ガイドディスクが設置されるが、前記円形の開口部の内周面との間にすきまを形成するように設置され、前記窒素ガス供給部材から噴射される窒素ガスが前記ガイドディスクの前側面に接触した後に分散し、前記ガイドディスクの周部に沿って円管型のエアカーテンの形で流れながら、前記回転ボールの非連通状態の流出孔を通過できるようにする請求項６に記載のパウダープロテクティング３ウェイバルブ。
前記ガイドディスクは、前側面の中央には円錐型に突出して前記窒素ガス供給部材から噴射される窒素ガスに接触し、周辺に均一に分散させるガス均一分散部がさらに形成される請求項７に記載のパウダープロテクティング３ウェイバルブ。