KR100558487B1 - 밸브 - Google Patents

Abstract

밸브는 본체와, 본체의 내부에 설치되며 일측에 유체가 유입되는 유체유입관과 상기 유체유입관과 연통되어 그 상측으로 유체를 토출시키는 토출공과 토출공으로 토출된 유체를 수용하도록 토출공 주위에 형성된 유체수용홈과 유체수용홈에 연통되어 유체를 외측으로 토출시키는 유체토출관을 갖는 유로형성체와, 토출공을 개폐시키는 밸브 및 유체수용홈과 연통 되도록 설치되어 유체수용홈의 수위를 나타내는 유량확인유닛을 포함한다.

Description

밸브{VALVE}

도 1은 종래의 웨이퍼 습식처리장치의 구성을 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 유량조절밸브(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면,

도 3은 상기 도 2의 Ⅰ-Ⅰ′를 따른 단면도,

도 4는 상기 도 2의 화살표 Ⅱ를 확대한 확대도,

도 5는 도 2의 화살표 Ⅲ를 따른 전면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 밸브 101 : 본체

110 : 유로형성체 111 : 유체유입관

112 : 통공 113 : 유체수용홈

114 : 유체토출관 130 : 에어밸브150

150 : 유량확인유닛 113a : 개구

151 : 유량확인관 153 : 기준수위조절밸브유닛

153a : 밸브체 153b : 밸브로드

153d : 손잡이부 153e : 가이드유닛

101b : 너트부 153b′: 볼트부

171 : 센싱유닛 171a : 이동체

171b : 감지기 173 : 제어유닛

175 : 표시유닛

본 발명은 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸브 내부를 통과하는 유량을 확인하여 그 불량여부를 판단할 수 있도록 하는 밸브에 관한 것이다.

반도체 장치 제조는 고도로 집적화된 소자 및 배선으로 회로를 구성하여 이루어지는 것이다. 고도의 정밀성을 가진 패터닝을 가능하게 만드는 것 가운데 하나로 반도체 장치 제조 공정에서 기계적인 방법이 아닌 노광 및 에칭이라는 화학적인 방법을 사용한다는 것을 들 수 있다.

그런데, 이들 반도체 장치 제조 공정에서 광 화학적 혹은 화학적인 방법을 사용하므로 그 결과는 화학반응이 이루어지는 공정 조건에 크게 의존하게 된다. 공정 조건 가운데 중요한 것으로 가공되는 웨이퍼 주위에 공급되는 화학물질의 농도, 공정 챔버의 온도, 압력 등이 있다. 특히, 습식으로 화학 물질 용액 내에서 웨이퍼 처리가 이루어지는 경우를 생각하면, 공정 챔버 내의 온도 및 화학물질의 농도가 가장 중요한 공정 조건을 구성한다. 그런데, 습식 식각을 실시 할 때에 웨이퍼 표면에서의 화학반응에 참가하는 특정 물질이 용액 내에서 확산 속도는 충분히 빠르지 못하여 웨이퍼 주변에 이 물질 농도는 점차 낮아지면서 공정 시간이 증가 될 수 있다.

또한, 웨이퍼 표면 전반에 걸쳐 화학반응을 일으키는 영역이 고르게 분포하지 않는 경우, 영역별로 웨이퍼 표면에서의 물질농도가 저하되어 부분적으로 반응이 느리게 이루어질 수 있다. 부분적으로 반응 속도가 달라지면 가령 패터닝 공정에서 형성되는 선폭이 영역별로 달라지고, 영역별로 신호 전달 속도나, 소자 기능이 일정치 않게 되는 문제가 발생한다.

따라서, 화학물질용액에 의한 웨이퍼 처리가 이루어질 경우 웨이퍼 표면에 계속 화학물질이 작용하도록 하고, 또한, 웨이퍼 영역별로 균등한 속도로 화학 반응이 이루어지도록 해야 한다. 이를 위해 공정 기판을 화학물질용액에서 습식처리할 때는 특정 물질의 용기 내 조성이 균등하도록 용기내의 화학물질용액을 순환시킴으로서 섞어주는 경우가 많다. 용액을 순환시킬 경우 화학물질의 조성뿐 아니라 온도도 용기 전체를 통해 고르게 해주는 효과를 거둘 수 있다.

상술한 바와 같이 화학물질 용액에 의한 웨이퍼 처리를 실시하는 웨이퍼 습식처리장치에 관한 것으로 대한민국등록특허공보(출원번호 : 10-1996-0017853, 발명의 명칭 : 오버플로우를 방지하기 위한 케미컬 공급장치 및 그 방법)에 개시된 바 있다. 그 구성을 살펴보면, 제어부에 의해 에어밸브(1)에 해당하는 솔레노이드밸브가 온되면, 저장탱크(도시 안됨)의 케미컬 에어밸브(1)가 개방되어 상기 케미컬이 상기 저장탱크로부터 중간탱크(3)로 공급되기 시작한다.

중간탱크(3)내의 케미컬 레벨이 상승하여 정상 레벨에 도달한 후 하이 레벨에 도달하면, 레벨감지센서(5)의 센서(5c)가 이를 감지하고 상기 에어밸브(1)를 오 프시키기 위한 신호를 상기 제어부에 출력하게 된다. 이에 따라 에어밸브(1)가 폐쇄되어 중간탱크(3)로 상기 케미컬을 공급하는 것이 차단된다.

이후 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼들을 처리하는 케미컬배스(도시안됨)에 케미컬을 공급하기 위해 밸브(9)가 개방되면, 중간탱크(3)내의 케미컬이 상기 케미컬 배스로 공급되어 중간탱크(3)내의 케미컬 레벨이 낮아진다.

한편, 상기 케미컬 배스에서의 처리 작업이 반복적으로 진행됨에 따라 케미컬 배스 내의 케미컬이 오염됨으로 케미컬 배스내의 케미컬이 배출되고 중간탱크(3)의 케미컬이 새로운 케미컬로서 케미컬 배스에 공급된다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 케미컬 공급장치에 있어서, 상기 에어밸브(1)는 단순히 온/오프 동작을 실시할 수 있도록 구성됨에 따라 그 에어밸브(1)의 동작상태를 육안으로 확인하는 것이 불가능하다는 문제점이 있다.

따라서, 에어밸브(1)내부의 밸브체(미도시)가 오동작 되더라도 그 동작상태를 확인하는 것이 불가능하여 유량조절을 정확하게 할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 유량밸브의 동작상태를 작업자가 외부에서 쉽게 확인할 수 있도록 하는 유량조절밸브를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 본체와; 상기 본체의 내부에 설치되며 일측에 유체가 유입되는 유체유입관과, 상기 유체유입관과 연통되어 그 상측으로 유체를 토출시키는 토출공과, 상기 토출공으로 토출된 유체를 수용하도록 상 기 토출공 주위에 형성된 유체수용홈과, 상기 유체수용홈에 연통되어 유체를 외측으로 토출시키는 유체토출관을 갖는 유로형성체와; 상기 토출공을 개폐시키는 밸브; 및 상기 유체수용홈과 연통되도록 설치되어 상기 유체수용홈의 수위를 나타내는 유량확인유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량조절밸브를 제공한다.

상기 유량확인유닛은 유체수용홈의 개구와 연통되도록 설치된 유량확인관과, 상기 유량확인관의 유로를 조절하여 상기 유량확인관으로 통하는 유량의 수위를 조절하는 유량수위조절밸브유닛과, 상기 유량확인관의 내부에 표류하는 부유체를 포함함이 바람직하다.

상기 유량확인관은 투명체로 하고, 상기 본체에는 상기 유량확인관을 노출시키도록 관통부를 마련하고, 상기 관통부의 주위에는 상기 부유체의 이동량을 체크할 수 있는 눈금이 추가로 구성함이 바람직하다.

상기 기준수이밸브유닛은 상기 유체수용홈의 개구를 개폐하는 유량조절밸브체와, 상기 유량조절밸브체의 중앙측과 연결된 밸브로드와, 상기 밸브로드의 전후진 동작을 조절하는 손잡이부와, 상기 밸브로드의 전·후진됨을 가이드하는 가이드유닛으로 구성함이 바람직하다.

상기 가이드유닛은 상기 본체의 일측에 형성된 너트부와, 상기 밸브로드의 외주면에 형성된 볼트부로 구성함이 바람직하다.

상기 유량확인유닛에 있어서, 부유체의 수위를 센싱하는 센싱유닛이 추가로 구성되고, 상기 센싱유닛의 신호를 전달받아 상기 밸브의 이상상태를 체크하는 제어기가 추가로 구성됨이 바람직하며, 이상상태 발생 시 그 이상상태를 알리는 표시 유닛이 추가로 구성되며, 상기 표시유닛은 표시등, 부저, 알람 중 적어도 어느 하나로 구성함이 바람직하다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 5를 참조로 하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 유량조절밸브(100)의 구성 및 작용에 대해서 좀더 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 유량조절밸브(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 상기 도 2의 Ⅰ-Ⅰ′를 따른 단면도이고, 도 4는 상기 도 2의 화살표 Ⅱ를 확대한 확대도, 도 5는 도 2의 화살표 Ⅲ를 따른 전면도이다.

유량조절밸브(100)는 도 2 및 도 3에 에 도시된 바와 같이 본체(101), 유로형성체(110), 에어밸브유닛(130), 유량조절밸브확인유닛(150)으로 구성된다.

상기 본체(101)는 대략 원통 형상으로 구성되어 그 내부 바닥에 상기 유로형성체(110)가 내설된다.

상기 유로형성체(110)는 일측에 유체가 유입되는 유체유입관(111)과, 상기 유체유입관(111)과 연통되어 그 상측으로 유체를 토출시키는 토출공(112)과, 상기 토출공(112)으로 토출된 유체를 수용하도록 상기 토출공(112) 주위에 형성된 유체수용홈(113)과, 상기 유체수용홈(113)에 연통되어 유체를 외측으로 토출시키는 유체토출관(114)이 형성된다.

상기 에어밸브유닛(130)은 그 내부에 소정의 작동공간을 형성하는 실린더체(131)와, 상기 실린더체(131)의 내부에 설치되어 상하로 움직이는 피스톤(132)이 구비된 피스톤로드(133)가 구성된다. 상기 피스톤(132)의 상부에는 그 피스톤(132)을 탄성지지하기 위한 스프링(134)이 설치되어 있고, 상기 피스톤(132)의 하부에는 실린더체(131)의 내부로 인입된 공기의 배출을 방지하기 위한 벨로우즈(135)가 설치된다. 상기 실린더체(131)의 일측에는 그 내부로 에어를 공급하기 위한 유입구(131a)가 형성되어 있고, 상기 피스톤(132)의 하부에는 상기 통공(112)을 개폐시키는 밸브체(136)가 밸브로드(137)를 매개로 연결되어 있다.

상기 유량확인유닛(150)은 도 3,4에 도시된 바와 같이 유체수용홈(113)의 개구(113a)와 연통되도록 설치된 유량확인관(151)과, 상기 개구(113a)의 개폐정도를 조절하여 상기 유량확인관(151)으로 통하는 유량의 수위를 조절하는 기준수위조절밸브유닛(153)과, 상기 유량확인관(151)의 내부에 표류하는 부유체(155)로 구성된다.

상기 기준수위조절밸브유닛(153)은 상기 유체수용홈(113)의 개구(113a)를 개폐하는 유량조절밸브체(153a)와, 상기 유량조절밸브체(153a)의 중앙측과 연결된 밸브로드(153b)와, 상기 밸브로드(153b)의 전·후진 동작을 조절하는 손잡이부(153d)와, 상기 밸브로드(153b)의 전·후진됨을 가이드하는 가이드유닛(153e)으로 구성된다.

상기 가이드유닛(153e)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 본체(101)의 일측에 형성된 너트부(101a)와, 상기 밸브로드(153b)의 외주면에 형성된 볼트부(153b＇)로 구성된다. 이때, 상기 가이드유닛(153e)의 형태는 상술한 바와 같은 너트, 볼트구조에 한정된 것은 아니며, 에어밸브유닛과 같이 에어실린더 구조와 같은 구동체를 이용할 수 있음은 물론이다.

다음, 상기 유량확인관(151)은 투명체로 제작되어 그 내부에 표류하는 부유체(155)의 위치이동을 외부에서 볼 수 있도록 함이 바람직하며, 도 5에 도시된 바와 같이 본체(101)의 내부에 위치할 경우 상기 유략확인관(151)이 위치하는 부분에 별도의 관통부(101a)를 마련함이 바람직하다. 이때, 상기 관통부(101a)의 주위에는 부유체(155)의 이동량을 체크할 수 있도록 눈금(156)을 표시하여 그 이동량을 가늠할 수 있도록 함이 바람직하다.

한편, 상기 부유체(155)의 수위를 자동으로 감지하여 그 이상상태를 자동으로 나타내도록 구성된다. 그에 대하여 도 4를 참조로 하여 설명하면, 상기 부유체(155)의 수위를 자동으로 감지하는 센싱유닛(171)과, 상기 센싱유닛(171)의 신호를 전달받아 적정수위를 벗어났는지 여부를 판단하여 그 이상상태를 판단하는 제어유닛(173)과, 상기 제어유닛(173)에서 이상상태로 판단된 경우 이상상태를 작업자에게 알리는 표시유닛(175)으로 구성된다. 표시유닛(175)은 부저, 알람음, 표시등과 같은 다양한 형태를 취할 수 있다.

상기 센싱유닛(171)은 상기 부유체(155)에 내설된 이동체(171a)와, 상기 유량확인관(151)에 내설되어 상기 이동체(171a)의 위치를 감지하는 감지기(171b)로 구성함이 바람직하다.

다음은 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 의한 밸브의 동작상태 확인 과정에 대해서 설명한다.

먼저, 유입구(131a)를 통해 에어를 공급하면, 피스톤(132)이 상방향으로 밀어 올려지고 그 하측에 밸브로드(137)로 연결된 밸브체(136)가 통공(112)을 개방한 다. 따라서, 유체유입관(111)을 통해 유입된 유체는 상기 통공(112)을 통해 그 상측으로 흘러 유체수용홈(113)에 고인 후 유체토출관(114)를 통하여 외부로 통과하게 된다. 이때, 상기 피스톤(132)의 상측 및 실린더체(131)의 사이로 하여 피스톤로드(133)에 외감된 스프링(134)은 상기 피스톤(132)의 상승동작과 더불어 압축상태를 이룬다.

한편, 유로를 폐쇄시킬 경우 실린더체(131)의 내부에 가해졌던 공기를 해제시키면 상기 스프링(134)의 복원력에 의하여 피스톤(132)이 하강하고, 상기 피스톤(132)의 하부에 밸브로드(137)로 연결된 밸브체(136)가 통공(112)을 막게 되어 유체는 더 이상 흐르지 못하여 그 공급동작을 멈추게 된다.

이와 같은 동작을 실시함에 있어서, 상기 밸브체(136)의 동작상태를 외부에서 확인하기 위하여 유량확인유닛(150)이 동작된다.

그에 대하여 좀더 자세히 설명하면, 유체수용홈(113)에 유체가 고임에 따라 그 유체수용홈(113)의 일측에 형성된 개구(113a)를 통하여 유체가 통과하여 유량확인관(151)의 내부로 흘러 들어간다. 유량확인관(151)에 유체가 공급되면 그 내부의 부유체(155)가 수면위로 부유하게 되어 유체수용홈(113)에 수용된 유체의 공급상태를 외부에서 확인할 수 있게 된다. 이때, 상기 개구(113a)의 수문량 조절은 기준수위조절밸브유닛(150)에 의해 조절된다. 즉, 손잡이부(153d)를 잡고 소정의 방향으로 회전시키면, 밸브로드(153b)의 볼트부(153b′)가 너트부(101a)를 따라 회전하면서 후진하여 밸브체(153a)가 개구(113a)로부터 소정간격 떨어진다. 이때 그 후진되는 정도에 의해 개구(113a)의 개문 정도가 결정되어 유량확인관(151)으로 공급되는 유체의 양이 조절된다.

따라서, 에어밸브(130)의 동작상태를 가늠하기 위한 기준위치를 설정할 수 있으며, 그 기준위치를 설정함에 있어서, 관통부(101a)의 주위에 마련된 눈금을 통하여 보다 쉽게 조절할 수 있게 된다.

상술한 방법에 의해 부유체(155)의 기준위치를 설정하고 나면, 상기 유체수용홈(113)으로 공급되는 유체의 양에 따라 상기 부유체(155)의 위치가 달라지게 되어 이를 작업자는 관통부(101a)를 통하여 확인함으로써 에어밸브유닛(130)의 동작상태를 가늠할 수 있게 된다. 즉, 에어밸브(130)의 밸브체(136)가 노후 되어 그 기능을 제대로 발휘하지 못할 경우 통공(112)을 개폐가 불완전하여 유체의 공급을 원활히 이루지 못한다. 그러면, 상기 유체수용홈(113)에 공급되는 유체의 양이 정상적이지 못하게 되고 그러한 상태를 부유체(155)를 통하여 나타나게 된다. 이를 작업자가 확인함으로써 에어밸브유닛(130)의 오 동작 여부를 판단할 수 있다.

한편, 동작상태를 파악함에 있어서, 작업자가 상술한 바와 같은 방법에 의하는 경우 부유체(155)의 위치를 수시로 눈으로 확인해야만 하는 불편함이 있다. 이것을 부유체(155)의 위치를 자동으로 가늠하는 것에 의해 해소할 수 있다. 즉 상기 부유체(155)가 이동하면, 상기 부유체(155)에 내설된 이동체(171a)가 함께 이동하고, 그 이동체(171a)를 유량확인관(151)에 내설 된 감지기(171b)가 감지하여 이상상태 유무를 확인한다. 즉 정상상태에서는 상기 부유체(155)가 감지기(171b)에 감지되지만 이상상태인 경우 상기 이동체(171a)가 감지기(171b)를 벗어나 감지상태에 이르지 못한다. 이를 제어유닛(173)에서는 판단하여 이상상태 발생 시 표시유닛(175)으로 신호를 전달함으로써 소정의 알람음, 부저, 표시등에 의해 알리게 된다.

여기서, 이상상태를 판단하는 기준을 감지기(171b)가 위치하는 위치를 기준으로 그 벗어남 여부를 판단하는 것을 예로 들어 설명하였으나 그에 한정된 것은 아니며, 에어밸브유닛(130)의 동작상태를 고려하여 그 감지 위치의 기준은 다양한 형태로 구현 가능하다. 예컨대, 감지기(171b)를 상·하한 위치로 내설하여 부유체(155)의 위치가 소정의 범위 내에 존재하는 지의 여부에 의하여 판단할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 단순히 유로를 개폐하는 동작만을 실시하였던 에어밸브에 그 내부에 흐르는 유체의 양을 보다 정확하게 감지하여 에어밸브의 동작상태를 보다 정확하게 가늠할 수 있도록 하는 이점을 제공한다.

이와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (11)

1. 삭제
2. 본체;

   상기 본체의 내부에 설치되며 일측에 유체가 유입되는 유체유입관과, 상기 유체유입관과 연통되어 그 상측으로 유체를 토출시키는 토출공과, 상기 토출공으로 토출된 유체를 수용하도록 상기 토출공 주위에 형성된 유체수용홈과, 상기 유체수용홈에 연통되어 유체를 외측으로 토출시키는 유체토출관을 갖는 유로형성체;

   상기 토출공을 개폐시키는 밸브유닛; 및

   상기 유체수용홈의 개구와 연통되도록 설치된 유량확인관과, 상기 개구의 개폐정도를 조절하여 상기 유량확인관으로 통하는 유량의 수위를 조절하는 기준수위조절밸브유닛과, 상기 유량확인관의 내부에 표류하는 부유체를 갖는 유량확인유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 유량확인관은 투명체로 된 것을 특징으로 하는 밸브.
4. 삭제
5. 제 3항에 있어서,

   상기 본체에는 상기 유량확인관을 노출시키는 관통부가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 밸브.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 관통부의 주위에는 상기 부유체의 이동량을 체크할 수 있는 눈금이 추가로 구성된 것을 특징으로 하는 밸브.
7. 제 2항에 있어서,

   상기 기준수위조절밸브유닛은 상기 유체수용홈의 개구를 개폐하는 유량조절밸브체와; 상기 유량조절밸브체의 중앙측과 연결된 밸브로드와, 상기 밸브로드의 전·후진 동작을 조절하는 손잡이부와, 상기 밸브로드의 전·후진됨을 가이드하는 가이드유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 가이드유닛은 상기 본체의 일측에 형성된 너트부와;

   상기 밸브로드의 외주면에 형성된 볼트부로 구성된 것을 특징으로 하는 밸 브.
9. 제 2항에 있어서,

   상기 부유체의 수위를 센싱하는 센싱유닛이 추가로 구성되고, 상기 센싱유닛의 신호를 전달받아 상기 밸브의 이상상태를 체크하는 제어기가 추가로 구성된 것을 특징으로 하는 밸브.
10. 제 9항에 있어서,

    이상상태 발생 시 그 이상상태를 알리는 표시유닛이 추가로 구성된 것을 특징으로 하는 밸브.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 표시유닛은 표시등, 부저, 알람 중 적어도 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 밸브.

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