KR100743067B1 - 압력조절 슬라이드 게이트 밸브 - Google Patents

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KR100743067B1
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박홍수
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Abstract

본 발명은 유체가 유동하는 통로가 형성되고, 상기 통로에서 확장된 수평공간이 형성된 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징의 수평공간에서 상기 통로의 상면부에 형성된 개구 측으로 결합되어 상기 밸브 하우징의 통로를 소정구간 형성하고, 저면부에는 상기 통로로 유체의 유동을 방지하는 오링을 구비한 밀착부재와, 상기 밸브 하우징의 수평공간을 형성하는 내부 하면부에 축 결합되고, 상기 밸브 하우징의 통로 측으로 회전하여 통로를 개폐하는 밸브 플레이트 및 상기 밸브 하우징의 하부에 배치되어 상기 밸브 플레이트를 상방으로 가압함으로써 상기 밸브 플레이트를 상기 밀착부재의 오링에 밀착시키는 구동부를 포함하므로, 구동부의 작동에 의해 밸브 플레이트와 밀착부재의 미세간극을 정확하게 조절할 수 있다.
밸브 하우징, 밀착부재, 밸브 플레이트, 구동부, 오링

Description

압력조절 슬라이드 게이트 밸브{SLIDE GATE VALVE FOR PRESSURE CONTROL}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력조절 게이트 밸브의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력조절 게이트 밸브의 작동도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
100: 밸브 하우징 102, 103: 개구
105: 통로 107: 수평공간
110: 돌출부 115: 고정패널
120: 밀착부재 122: 오링
125: 고정홈 130: 관부
135: 지지부 137: 실링
140: 밸브 플레이트 145: 가압부
150: 회전 플레이트 152: 플레이트 스프링
155: 이동 플레이트 157: 유동홈
160: 회전판 165: 구동부
170: 핀 172: 핀 스프링
175: 솔레노이드
본 발명은 압력조절 슬라이드 게이트 밸브에 관한 것으로서, 평판형태의 밸브 플레이트가 슬라이드 이동하여 유체의 통로를 개폐하는 압력조절 슬라이드 게이트 밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조공정 중 식각공정은 포토레지스트(Photoresist)층의 구멍을 통해 기판 최상단층을 선택적으로 제거하는 공정으로서, 식각방식에 따라 식각액을 이용하는 습식식각(Wet Etch)과 가스를 이용하는 건식식각(Dry Etch)으로 구분되고 있다.
이중 건식식각은 식각수단으로서 플라즈마를 이용하는 경우, 웨이퍼를 수용하는 챔버 내부에 가스를 주입하고 높은 에너지의 고주파를 인가함으로써 가스분자들을 고에너지 준위로 여기시켜 플라즈마를 형성시킨 후, 기판의 표면에 여기된 입자들을 조사시킴으로써 식각공정을 수행한다.
이와 같이 플라즈마 하에서 기판의 식각공정에 이용되는 입자들은 이온이나 중성입자들이며, 이 중에서 전자가 중성입자들과 충돌하여 해리된 이온과 같은 활성종(Radical)들이 특히 중요한데, 이러한 활성종들이 챔버 내부에서 머무르는 잔류시간은 식각공정에 직접적으로 영향을 미치게 된다.
이 때문에 챔버 내부에 존재하는 활성종들을 포함하는 가스의 미세유량조절을 위해 챔버 내부의 진공도는 미세하게 제어되어야 하기 때문에, 식각공정에 사용되는 반도체 제조장치에는 대체적으로 압력조절 슬라이드 게이트 밸브가 가스가 유동되는 유로에 설치되어 있다.
여기서, 압력조절 슬라이드 밸브 개구부를 갖는 밸브 본체 및 밸브 개구부를 개방하는 위치와 밸브 개구부를 완전히 가리는 밸브 플레이트를 포함하며, 상기 밸브 플레이트는 진자형 움직임으로 가스 유동의 조절이 가능하게 되고, 개구부를 완전히 가리는 위치로 이동할 때, 밸브 플레이트의 위에 수직으로 덮어주기 위한 환형 밀봉 연결부인 밀봉링을 가지고 있다.
상기와 같은 슬라이드 게이트 밸브는 미국특허 제5,577,707호에 제시되어 있는데, 기술된 종래의 슬라이드 게이트 밸브는 밸브 본체에 대해 밸브 플레이트를 밀봉하기 위하여 제공되는 환형 밀봉 연결부를 구비하고 있다.
여기서, 밀봉 연결부는 진자운동에 의해 가스가 유출되는 유로를 개폐하는 밸브플레이트의 일면에 수직으로 변위되면서 밸브 플레이트에 접촉하는 밀폐링을 구비하고, 유로의 미세유량조절은 유로의 내측벽을 따라 수직이동하는 밀폐링과 밸브 플레이트의 접촉 여부에 따라 결정되는데, 밸브 플레이트와 밀폐링 사이의 간격에 따라 챔버 내부의 진공도가 조절된다.
그러나, 종래의 슬라이드 게이트 밸브는 밀폐링이 공압에 의해 유로의 내측벽을 따라 이동하므로, 밸브플레이트와 밀폐링 사이의 미세간격 조절이 어려워서 원하는 미세진공도를 얻는데 문제가 있었다.
그리고, 종래의 압력 조절 슬라이드 게이트 밸브는 환형 밀봉 연결부가 본체 개구부의 밀착 면에 접촉함으로써 밀봉이 이루어지며, 밸브 플레이트의 이동으로 압력의 조절이 이루어지는데, 밸브 플레이트가 구동축에 직접 연결되어 있어서, 밸브의 완전 밀봉 시, 밸브 플레이트 또는 밀봉 링의 상하 운동에 의해 가해지는 압력이 구동축에 전달된다.
즉, 밸브 플레이트는 구동축의 완충 효과를 충분히 고려하여 설계 제작되고 있으나, 원형 밸브 플레이트의 구동축이 밸브 플레이트에서 한쪽으로 길게 편향되어 있는 이유로, 밸브 플레이트 또는 밀봉 링의 상하 운동에 의해 구동축에 가해지는 집중 압력을 근본적으로 배제하지 못하여 구동축에 문제가 발생하였다.
그리고, 밸브 플레이트가 구동축을 중심으로 원주 구동을 할 때, 밸브 본체의 밀봉 링과 밸브 플레이트 사이의 떨어지는 간격은 초기 압력 조절의 범위와 장비에 따른 공정 특성의 대응에 한계를 주는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같이 종래의 슬라이드 게이트 밸브가 갖는 한계를 극복하고자 발명된 것으로서, 밸브 플레이트에 대한 환형 밀봉 연결부의 상하이동을 자유로이 조절하여 실제 공정 압력의 특성에 따라 초기에 빨리 대응할 수 있도록 함으로써, 밸브플레이트 및 환형 밀봉 연결부의 간극을 정확하게 미세 조절할 수 있는 압력조절 슬라이드 게이트 밸브를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압력조절 슬라이드 게이트 밸브는 상면부 및 하면부에 형성된 개구의 연결에 의해 유체가 유동하는 통로가 형성되고, 상기 통로의 소정구간에서 확장된 수평공간이 형성된 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징의 수평공간에서 상기 통로의 상면부에 형성된 개구 측으로 결합되어 상기 밸브 하우징의 통로를 소정구간 형성하고, 저면부에는 상기 통로로 유체의 유동을 방지하는 오링을 구비한 밀착부재와, 상기 밸브 하우징의 수평공간을 형성하는 내부 하면부에 축 결합되고, 상기 밸브 하우징의 통로 측으로 회전하여 통로를 개폐하는 밸브 플레이트 및 상기 밸브 하우징의 하부에 배치되어 상기 밸브 플레이트를 상방으로 가압함으로써 상기 밸브 플레이트를 상기 밀착부재의 오링에 밀착시키는 구동부를 포함한다.
그리고, 상기 밸브 하우징은 상기 밀착부재의 상부에 끼워지는 돌출부를 구비하고, 상기 밀착부재에는 상기 돌출부가 끼워지는 고정홈이 형성되며, 상기 밸브 하우징은 상기 통로가 형성되고 상기 돌출부의 상면에 결합되어 상기 밀착부재를 내부에 구속시키는 고정패널을 구비한다.
여기서, 상기 밀착부재는 상기 돌출부가 형성되고 상기 밸브 하우징의 통로에 끼워지는 관부와, 상기 관부의 하부에 형성되고 상기 밸브 하우징의 수평공간을 형성하는 내부 상면에 지지되는 지지부 및 상기 지지부에 배치되어 상기 밸브 하우징에 밀착하는 실링을 포함한다.
또한, 상기 밸브 플레이트의 저면 외주부에는 하부로 돌출되고, 상기 구동부 에 의한 가압력을 받는 가압부가 형성된다.
그리고, 상기 밸브 플레이트는 상기 밸브 하우징에 축 결합되고, 상기 밸브 하우징에 지지되는 회전 플레이트와, 상기 회전 플레이트에 일측 단부가 결합된 플레이트 스프링 및 상기 플레이트 스프링의 타측 단부가 결합되고, 상기 회전 플레이트의 상면부에 배치되며, 상기 구동부의 가압에 의해 상기 밀착부재의 오링에 밀착되는 이동 플레이트를 포함한다.
또한, 상기 밸브 플레이트 상면부에서 상기 밀착부재의 오링이 밀착되는 부분의 외주부에는 다수의 유동홈이 형성된다.
한편, 상기 구동부는 상기 밸브 하우징의 하부에 형성된 통로의 주위에 배치되고, 상기 밸브 하우징의 상기 수평공간으로 돌출되어 상기 밸브 플레이트를 가압하는 핀과, 상기 핀을 상기 밸브 하우징의 내부로 복귀시키는 핀 스프링 및 상기 핀을 상기 밸브 하우징의 수평공간으로 가압하는 액츄에이터를 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 압력조절 슬라이드 게이트 밸브의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시 로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력조절 게이트 밸브의 단면도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력조절 게이트 밸브의 작동도이다.
도시된 바와 같이, 상면부 및 하면부에 형성된 개구(102, 103)의 연결에 의해 유체가 유동하는 통로(105)가 형성되고, 상기 통로(105)의 소정구간에서 확장된 수평공간(107)이 형성된 밸브 하우징(100)과, 상기 밸브 하우징(100)의 수평공간(107)에서 상기 통로(105)의 상면부에 형성된 개구(102, 103) 측으로 결합되어 상기 밸브 하우징(100)의 통로(105)를 소정구간 형성하고, 저면부에는 상기 통로(105)로 유체의 유동을 방지하는 오링(122)을 구비한 밀착부재(120)와, 상기 밸브 하우징(100)의 수평공간(107)을 형성하는 내부 하면부에 축 결합되고, 상기 밸브 하우징(100)의 통로(105) 측으로 회전하여 통로(105)를 개폐하는 밸브 플레이트(140) 및 상기 밸브 하우징(100)의 하부에 배치되어 상기 밸브 플레이트(140)를 상방으로 미세거리 가압함으로써 상기 밸브 플레이트(140)를 상기 밀착부재(120)의 오링(122)에 완전히 밀착시키는 솔레노이드(175)를 구비한 구동부(165)를 포함한다.
이때, 밸브 플레이트(140)는 솔레노이드(175)의 작동에 의해 상방으로 이동하여 밀착부재(120)의 오링(122)에 밀착됨으로써, 유체가 통로(105)를 통해 유동하는 것을 차단한다.
여기서, 상기 밸브 하우징(100)은 상기 밀착부재(120)의 상부에 끼워지는 돌 출부(110)를 구비하고, 상기 밀착부재(120)에는 상기 돌출부(110)가 끼워지는 고정홈(125)이 형성되며, 상기 밸브 하우징(100)은 상기 통로(105)가 형성되고 상기 돌출부(110)의 상면에 결합되어 상기 밀착부재(120)를 내부에 구속시키는 고정패널(115)을 구비한다.
즉, 밀착부재(120)는 밸브 하우징(100)의 상부 통로(105)에 끼워지고, 고정패널(115)에 의해 밸브 하우징(100)의 상부에 구속됨으로써, 밸브 하우징(100)의 통로(105)에 견고하게 고정된 구조를 형성한다.
그리고, 상기 밀착부재(120)는 상기 돌출부(110)가 형성되고 상기 밸브 하우징(100)의 통로(105)에 끼워지는 관부(130)와, 상기 관부(130)의 하부에 형성되고 상기 밸브 하우징(100)의 수평공간(107)을 형성하는 내부 상면에 지지되는 지지부(135) 및 상기 지지부(135)에 배치되어 상기 밸브 하우징(100)에 밀착하는 실링(137)을 포함한다.
여기서, 밀착부재(120)의 실링(137)은 지지부(135)와 밸브 하우징(100)의 미세틈을 통한 유체의 유동을 방지하게 된다.
또한, 상기 밸브 플레이트(140)의 저면 외주부에는 하부로 돌출되고, 상기 구동부(165)에 의한 가압력을 받는 가압부(145)가 형성됨으로써, 밸브 하우징(100)에 대한 마찰면적이 적어지고, 밸브 플레이트(140)는 모터의 구동에 의해 밸브 하우징(100)의 수평공간(107)을 용이하게 슬라이드 이동하며, 이동하는 동안 소음과 진동도 감소된다.
그리고, 상기 밸브 플레이트(140)는 상기 밸브 하우징(100)의 통로(105)에서 소정거리 이격되어 배치된 모터에 축 결합되고 상기 밸브 하우징(100)에 지지되는 회전 플레이트(150)와, 상기 회전 플레이트(150)에 일측 단부가 결합된 플레이트 스프링(152) 및 상기 플레이트 스프링(152)의 타측 단부가 결합되고, 상기 회전 플레이트(150)의 상면부에 배치되며, 상기 구동부(165)의 가압에 의해 상기 밀착부재(120)의 오링(122)에 밀착되는 이동 플레이트(155)를 포함한다.
여기서, 회전 플레이트(150)는 모터의 축(170)에 회전판(160)에 의해 결합됨으로써, 모터의 축에서 편심되어 회전하는데, 회전 플레이트(150)가 밸브 플레이트(140)의 오링(122) 하부로 유동한 후, 이동 플레이트(155)는 구동부(165)의 솔레노이드(175)에 의해 가압되어 플레이트 스프링(152)을 인장시키면서 밸브 플레이트(140)의 오링(122)에 밀착되며, 밸브 하우징(100)의 통로(105)는 차단된다.
그리고, 상기 밸브 플레이트(140) 상면부에서 상기 밀착부재(120)의 오링(122)이 밀착되는 부분의 외주부에는 다수의 유동홈(157)이 형성되는데, 구동부(165)에 의한 밸브 플레이트(140)의 가압이 해제되고, 밸브 플레이트(140)가 밀착부재(120)의 오링(122)에서 미세간격으로 서서히 유격될 때, 유체는 먼저 유동홈(157)을 통해 통로(105)로 유동하게 된다.
즉, 밀착부재(120)의 오링(122)은 밸브 플레이트(140)에 형성된 유동홈(157) 상에 위치하거나 유동홈(157)의 내측에 위치할 수 있는데, 유동홈(157)을 통해 유체가 먼저 유동하고, 오링(122)이 밸브 플레이트(140)에서 더욱 이격된 후, 오링(122)과 밸브 플레이트(140) 사이의 이격공간을 통해 유체가 유동한다.
이때, 유체가 유동홈(157)을 통해 먼저 유동됨으로써, 오링(122)과 밸브 플 레이트(140)의 이격은 용이하게 서서히 이루어지고, 오링(122)과 밸브 플레이트(140)가 이격된 후, 그 틈을 통해 통로(105)로 유체가 급격히 유동하는 것을 방지하며, 밸브 플레이트(140)가 모터에 의해 축을 중심으로 회전운동하여 밸브 하우징(100)의 통로(105)를 개방할 때에도 유체의 유동을 급격한 유동을 방지한다.
한편, 상기 구동부(165)는 상기 밸브 하우징(100)의 하부에 형성된 통로(105)의 주위에 배치되고, 상기 밸브 하우징(100)의 상기 수평공간(107)으로 돌출되어 상기 밸브 플레이트(140)를 가압하는 핀(170)과, 상기 핀(170)을 상기 밸브 하우징(100)의 내부로 복귀시키는 핀(170) 스프링 및 상기 핀(170)을 상기 밸브 하우징(100)의 수평공간(107)으로 가압하는 솔레노이드(175)를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 압력조절 슬라이드 게이트 밸브는 밸브 플레이트의 상하 운동 또는 밀착부재의 오링의 상하 운동에 따른 밸브 플레이트의 구동축에 가해지는 집중 압력을 배제하여 내구성을 향상시킬 수 있으며, 밸브 플레이트를 하부에서 가압하는 액츄에이터에 의한 밀봉으로 역압 대응의 기능을 충분히 줄 수 있으며, 밸브 플레이트에 선형으로 배치되는 다수의 홈을 제공하여 초기의 컨덕턴스에 선형의 거동을 이룸으로써 공정 컨덕턴스의 쉽게 조절할 수 있는 효과을 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 상면부 및 하면부에 형성된 개구의 연결에 의해 유체가 유동하는 통로가 형성되고, 상기 통로의 소정구간에서 확장된 수평공간이 형성된 밸브 하우징;
    상기 밸브 하우징의 수평공간에서 상기 통로의 상면부에 형성된 개구 측으로 결합되어 상기 밸브 하우징의 통로를 소정구간 형성하고, 저면부에는 상기 통로로 유체의 유동을 방지하는 오링을 구비한 밀착부재;
    상기 밸브 하우징의 수평공간을 형성하는 내부 하면부에 축 결합되고, 상기 밸브 하우징의 통로 측으로 회전하여 통로를 개폐하는 밸브 플레이트; 및
    상기 밸브 하우징의 하부에 배치되어 상기 밸브 플레이트를 상방으로 가압함으로써 상기 밸브 플레이트를 상기 밀착부재의 오링에 밀착시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력조절 슬라이드 게이트 밸브.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징은 상기 밀착부재의 상부에 끼워지는 돌출부를 구비하고, 상기 밀착부재에는 상기 돌출부가 끼워지는 고정홈이 형성되며, 상기 밸브 하우징은 상기 통로가 형성되고 상기 돌출부의 상면에 결합되어 상기 밀착부재를 내부에 구속시키는 고정패널을 구비하는 것을 특징으로 하는 압력조절 슬라이드 게이트 밸브.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 밀착부재는 상기 돌출부가 형성되고 상기 밸브 하우징의 통로에 끼워지는 관부;
    상기 관부의 하부에 형성되고 상기 밸브 하우징의 수평공간을 형성하는 내부 상면에 지지되는 지지부; 및
    상기 지지부에 배치되어 상기 밸브 하우징에 밀착하는 실링을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력조절 슬라이드 게이트 밸브.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 플레이트의 저면 외주부에는 하부로 돌출되고, 상기 구동부에 의한 가압력을 받는 가압부가 형성되는 것을 특징으로 하는 압력조절 슬라이드 게이트 밸브.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 플레이트는 상기 밸브 하우징에 축 결합되고, 상기 밸브 하우징에 지지되는 회전 플레이트;
    상기 회전 플레이트에 일측 단부가 결합된 플레이트 스프링; 및
    상기 플레이트 스프링의 타측 단부가 결합되고, 상기 회전 플레이트의 상면부에 배치되며, 상기 구동부의 가압에 의해 상기 밀착부재의 오링에 밀착되는 이동 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력조절 슬라이드 게이트 밸브.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 플레이트 상면부에서 상기 밀착부재의 오링이 밀착되는 부분의 외주부에는 다수의 유동홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 압력조절 슬라이드 게이트 밸브.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 밸브 하우징의 하부에 형성된 통로의 주위에 배치되고, 상기 밸브 하우징의 상기 수평공간으로 돌출되어 상기 밸브 하우징을 가압하는 핀;
    상기 핀을 상기 밸브 하우징의 내부로 복귀시키는 핀 스프링; 및
    상기 핀을 상기 밸브 하우징의 수평공간으로 가압하는 솔레노이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력조절 슬라이드 게이트 밸브.
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