KR100865796B1 - 진공 게이트 밸브 - Google Patents

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KR100865796B1
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장정환
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Abstract

진공 게이트 밸브가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브는 밸브 하우징; 밸브 하우징 상단의 홀(hole)을 통하여 수직으로 움직이는 한 쌍의 로드축; 한 쌍의 로드축 사이에 위치하는 센터 포지션 샤프트; 센터 포지션 샤프트와 결합된 센터 블록 어셈블리; 한 쌍의 로드축 및 센터 포지션 샤프트의 선단부에 연결되어 통로를 개폐하는 게이트; 게이트를 통로의 입구면과 평행한 방향으로 직선 운동시키며, 상기 한 쌍의 로드축과 연동되는 구동부; 구동부와 센터 블록 어셈블리의 후단부에 고정, 연결된 에어 컨트롤 유닛; 및 게이트와 상접되는 면이 대응되는 형태로 이루어지는 게이트 수용부를 포함한다.
진공장치, 게이트, 밸브, 방지턱, 벨로우즈, 듀얼 실린더, 오링

Description

진공 게이트 밸브{Vacuum gate valve}
본 발명은 진공 게이트 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반도체 및 LCD 제조공정에서 진공 상태를 요하는 챔버(chamber)의 통로 개폐에 있어서, 게이트의 상하동작만으로 통로 개폐가 가능하고, 통로의 폐쇄 시, 게이트가 상접(相接)되는 면에 밀림 방지턱이 형성된 게이트 수용부를 포함함과 동시에, 단순한 구성을 통해 장치의 설치 및 부품 교체가 용이하게 이루어질 수 있는 진공 게이트 밸브에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 및 LCD 제조공정에 사용되는 진공 챔버는, 챔버내의 진공상태를 유지하기 위해서 진공 게이트 밸브를 필요로 한다. 이러한 진공 게이트 밸브는 통로의 개방 및 차단 기능을 수행하는 게이트 플레이트가 실(seal) 표면에 편각으로 접촉하는 L-모션(Motion) 방식부터 상하동작만으로도 개폐가 가능한 수직운동형 방식까지 다양하게 개발되어 왔다.
여기서, L-모션(Motion) 방식이란, 샤프트를 사이에 두고 실린더와 결합된 게이트 플레이트가 상승되고, 이 때, 롤캠(Roll-cam)에 의해 상승된 게이트 플레이트가 좌우로 움직여 통로를 개폐하는 방식을 말한다.
이러한 L-모션 롤캠(L-Motion Roll-Cam) 방식은 개폐동작 시, 게이트 플레이트가 밀리는 것을 방지할 수 있으나, 씰(seal) 표면에 편각으로 접촉됨에 따라 반복적인 개폐동작이 수행되면, 오링(O-ring)이 돌아가게 되는 현상이 발생할 수 있다.
오링이 돌아가거나 압력에 의해 터지는 등 부품들의 수명저하로 인해 리크(leak)가 발생함에 따라, 백사이드 진공(back side vacuum)을 견디기 힘들어 멀티챔버(Multi Chamber)를 운영할 수 없다는 문제점이 있다.
다른 부품들도 모두 중요한 역할을 수행하지만, 밸브장치에 있어서 오링(O-ring) 못지않게 중요한 부분을 차지하고 있는 것 중 하나가 바로 벨로우즈라 할 수 있다.
이러한 벨로우즈의 손상은 바로 밸브 장치의 수명단축으로 이어질 수 있기 때문에, 손상 여부가 확인되는 즉시 신속하게 부품을 교체하는 것이 바람직하다.
이 때, 벨로우즈를 교체하기 위해서는 메인설비챔버(chamber)로부터 밸브 어셈블리 전체를 분리해야 하기 때문에, 이 모든 과정이 대개 전문 수리업체를 통해서 진행된다. 이러한 이유로 장비 부품의 교체에 소요되는 시간과 비용에 대한 부담이 커질 수밖에 없다는 문제점이 있었다.
또한, L-모션(L-Motion) 방식은 상하동작에 이은 좌우동작이 추가적으로 요구됨에 따라 2단계 개폐동작으로 인해 모션속도(motion speed)가 저하된다는 문제 점도 가지고 있었다.
이와 같은 상술된 문제점들을 일부 해결하고자, 종래에 상하동작만으로 챔버간의 통로를 개폐할 수 있는 수직운동형 밸브가 개발되었다. 이 수직운동형 밸브는 게이트 플레이트에 오링을 본딩(bonding)방식으로 압착하여 만든 것이다.
이처럼 게이트 플레이트와 오링이 일체형으로 이루어지게 되면, 개폐동작 시 오링이 장착된 게이트 플레이트의 접촉면에 가해지는 압력으로 인해, 오링이 터지게 되었을 때, 따로 오링만을 교체하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 반도체 제조장치의 진공 영역을 개폐하는 밸브장치에 있어서, 게이트(또는 게이트 플레이트)의 개폐동작을 단순하게 하여, 모션 속도를 빠르게 함은 물론, 개폐 동작 시 게이트가 밀리는 것을 방지하고, 장비 부품(오링, 벨로우즈 등)의 손상을 최소화하며, 또한, 부품의 교체가 용이할 수 있도록 하기 위한 새로운 방안이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반도체 제조공정에서 진공 상태를 요하는 챔버(chamber)의 통로 개폐에 있어서, 게이트의 상하동작만으로 통로 개폐가 가능하고, 통로의 폐쇄 시, 게이트가 상접(相接)되는 면에 밀림 방지턱이 형성된 게이트 수용부를 포함함과 동시에, 단순한 구성을 통해 장치의 설치 및 부품 교체가 용이하게 이루어질 수 있는 진공 게이트 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브는 밸브 하우징; 밸브 하우징 상단의 홀(hole)을 통하여 수직으로 움직이는 한 쌍의 로드축; 한 쌍의 로드축 사이에 위치하는 센터 포지션 샤프트; 센터 포지션 샤프트와 결합된 센터 블록 어셈블리; 한 쌍의 로드축 및 센터 포지션 샤프트의 선단부에 연결되어 통로를 개폐하는 게이트; 게이트를 통로의 입구면과 평행한 방향으로 직선 운동시키며, 상기 한 쌍의 로드축과 연동되는 구동부; 구동부와 센터 블록 어셈블리의 후단부에 고정, 연결된 에어 컨트롤 유닛; 및 게이트와 상접되는 면 이 대응되는 형태로 이루어지는 게이트 수용부를 포함한다.
여기서, 게이트는 게이트 수용부와 상접되는 면에 오링이 구비되어 있는 것이 좋을 수 있다.
이 때, 게이트는 오링이 배치되는 오링 홈이 형성되되, 오링 홈은 입구부분보다 바닥부분이 더 넓게 형성된 것이 좋다.
또한, 게이트 수용부는 게이트가 상접되는 일면에 밀림 방지턱이 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 게이트의 설치 또는 분해 시, 중앙위치의 설정을 하기 위한 얼라인 툴(align tool); 및 게이트의 밀림을 방지하기 위한 게이트 가이드를 더 포함하는 것이 가능하다.
상기와 같은 본 발명의 진공 게이트 밸브에 따르면, 압력에 의해 오링(O-ring)이 터지는 현상을 개선함으로써, 부품 및 장치의 수명(life time)을 연장시킬 수 있고, 오링뿐만 아니라 벨로우즈 등 부품의 손상 시, 누구나 손쉽게 교체작업을 수행할 수 있어 유지관리가 용이하다는 장점이 있다.
또한, 게이트 수용부에는 밀림 방지턱이 형성되어 게이트에 의한 개폐동작이 수월할 수 있으며, 간편한 얼라인(align)을 위한 툴(tool)이 구비됨에 따라 설치가 간편하다는 장점도 있다.
게다가 구동부와 연결된 한 쌍의 로드축 사이에 위치하는 센터 포지션 샤프 트를 통해 보다 안정된 동작을 수행할 수 있다는 등의 추가적인 장점도 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브는 밸브 하우징(100), 베이스 플레이트(110), 게이트 베이스(120), 게이트(130), 오링(135), 게이트 수용부(140), 구동부(220) 및 센터 포지션 샤프트(322) 등을 포함 한다.
여기서 밸브 하우징(100)은 3개의 홀(hole)이 형성된 베이스 플레이트(110)과 결합되는 것이 바람직하며, 이 때, 밸브 하우징(100)은 게이트 베이스(120), 게이트(130), 게이트 수용부(140)를 제외한 나머지 구성요소가 배치된다.
자세하게는, 실린더로 이루어진 구동부(220), 신축 가능한 벨로우즈(240), 센터 포지션 샤프트(322)와 이를 포함하는 센터 블록 어셈블리(320), 그리고 구동부(220)와 센터 블록 어셈블리(320)의 저면부에 장착되는 에어 컨트롤 유닛(210, 310) 등이 밸브 하우징(100)의 내부에 배치될 수 있다.
실린더의 로드축(222)은 밸브 하우징(100) 상부에 형성된 홀(hole)을 통해 외부로 돌출되어 게이트(130)와 결합될 수 있다.
이 때, 로드축(222)의 외주연에는 소정의 간격을 두고서 동심원을 형성하는 벨로우즈(240)가 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 본 발명에 장착되는 벨로우즈(240)의 경우, 신축성이 탁월한 제품이 적용되어 좋을 수 있음은 당업자에 있어 자명할 것이다.
실린더의 로드축(222)과 로드축(222)을 감싸고 있는 벨로우즈(240)의 일단은 게이트 베이스(120)의 저면부에 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 양측에 로드축(222)를 두고 중앙에 위치한 센터 포지션 샤프트(322)도 상술된 로드축(222)와 마찬가지로, 하우징 상부에 형성된 홀(hole)을 통해 외부로 돌출되어 게이트 베이스(120)의 저면부에 장착되는 것이 바람직하다.
이처럼 세 개의 샤프트와 결합되는 게이트 베이스(120)는 최종적으로 게이 트(130)와 체결되어 구동부(220)의 동력을 게이트(130)에 전달하여 통로를 개폐할 수 있도록 해준다.
이 때, 게이트 베이스(120)는 게이트(130)의 저면부와 일측면부에 각각 체결수단을 이용해서 체결되는 것이 좋을 수 있으나, 체결방법에 있어서 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1에 도시된 진공 게이트 밸브를 나타낸 요부 분해 사시도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브는 에어 컨트롤 유닛(210, 310), 구동부(220), 실린더 어댑터(230), 벨로우즈(240), 센터 포지션 샤프트(322), 샤프트 실린더 가이드(330) 및 샤프트 실린더 플랜지(340) 등이 밸브 하우징(100) 내부에 위치하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브를 보면, 게이트(130)는 양측에 설치되는 구동부(실린더, 220)의 로드축(222)과 결합됨으로써, 구동부(220)의 동력을 공급받아 통로의 개폐동작을 수행하는 것이 가능하다.
이러한 진공 게이트 밸브는 상하(UP/DOWN) 운동 시, 양측에 구비된 듀얼 실린더의 공압 컨트롤이 잘 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 이를 보완해주기 위한 센터 포지션 샤프트(322)가 설치된 센터 블록 어셈블리(320)가 2개의 구동부(실린더, 220) 사이에 추가적으로 구비되는 것이 바람직할 수 있다.
여기서, 센터 블록 어셈블리(320)는 센터 포지션 샤프트(322)뿐만 아니라, 센터 포지션 샤프트(322)에 삽입되는 볼 부쉬(ball bush)를 지지하기 위한 수단으 로 이용된다.
센터 포지션 샤프트(322)는 상술된 로드축(222)과 같이 밸브 하우징(100)의 상부에 형성된 홀(hole)을 통해 외부의 게이트(130) 혹은 게이트 베이스(120)와 결합될 수 있다. 이때, 센터 포지션 샤프트(322)는 부품의 손상을 최소화하기 위해 진공 열처리된 샤프트(shaft)를 적용하는 것이 좋다.
이와 같은 센터 포지션 샤프트(322)는 양측의 로드축(222)의 상하 구동 시, 센터 포지션(center position)을 잡아줄 수 있음은 물론, 로드축(222)의 동작을 일정하게 유도해주는 역할을 수행한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브는 한 쌍의 구동부(220)가 센터 블록 어셈블리(320)를 기준으로 양측에 각각 하나씩 위치된다. 이러한 구동부(220)로는 로드축이 형성된 실린더가 적용되는 것이 좋을 수 있으며, 이때, 구동부(실린더, 220)에는 로드축에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위한 벨로우즈(240)가 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 구동부(220)의 상부에는 실린더의 로드축(222)은 물론, 그것을 감싸는 벨로우즈(240)까지 포용할 수 있는 중공형태의 실린더 어댑터(230)가 장착되는 것이 좋을 수 있다.
게다가 구동부(220) 및 센터 블록 어셈블리(320)의 저면부에는 각각 에어 컨트롤 유닛(210, 310)이 설치되는 것이 좋을 수 있음은 당업자에 있어 자명할 것이다. 이때, 에어 컨트롤 유닛(210)은 압축공기에 의하여 작동하는 실린더에 압축공기를 공급하는 역할을 수행할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 진공 게이트 밸브의 차단(close) 동작을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 진공 게이트 밸브의 부분 단면도(A)이다.
도 3과 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브는 게이트(130)의 설치 또는 분해 시, 중앙위치의 설정을 하기 위한 얼라인 툴(align tool) 및 통로의 개폐동작 시, 게이트(130)가 게이트 수용부(140)와 맞물려 밀리는 것을 방지하기 위한 게이트 가이드(160)를 더 포함하는 것이 가능하다.
이 때, 얼라인 툴(align tool, 150)은 암수로 구분되어 하나는 게이트(130)에 조립되고, 나머지 하나는 게이트 수용부(140)에 조립되는 것이 바람직하다.
이러한 얼라인 툴(150)은 이용자의 필요에 따라 일시적으로 사용할 수 있도록 게이트(130)와 게이트 수용부(140) 각각에 착탈이 가능한 형태로 제작되는 것이 좋을 수 있으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 가령, 얼라인 툴(150) 자체를 게이트(130)와 게이트 수용부(140)에 각각 가공 처리를 실시하여 완전히 부착시키는 것도 가능하다.
일반적으로 진공 게이트 밸브는 진공 상태인 쪽으로 게이트(130)가 끌려감에 따라 리크(leak)가 발생하여 공정이 제대로 이뤄지지 않는 현상이 발생할 수 있는데, 이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로 게이트(130)의 일측면에 게이트 가이드(160)를 적용하는 것이 바람직할 수 있다.
여기서 게이트 가이드(160)란, 상하(up/down) 방식의 진공 게이트 밸브에서, 게이트(130)의 일측면에 부착되어 진공상태인 챔버를 포함하는 멀티 챔버의 운용 시, BACK SIDE VACUUM의 저항을 견뎌내고, 이를 통해 리크(LEAK)가 발생하는 것을 방지할 수 있는 툴(tool)을 말한다.
본 발명에서는 게이트 가이드(160)에 열처리된 SUS304 제품을 사용하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되지 않고, 다양한 재질(소재)이 적용될 수 있음은 당업자에 있어 자명할 것이다.
도 5는 도 1에 도시된 진공 게이트 밸브의 개방(open) 동작을 나타낸 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 진공 게이트 밸브의 부분 사시도(B) 및 부분 단면도(B)를 나타낸 것이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브의 개폐동작 중 개방(open)된 상태를 나타낸 도면으로써, 통로를 개폐하는 게이트(130)와 게이트 수용부(140)는 서로 대응되는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, 진공 챔버의 입구(통로)를 개폐하는 게이트(130)의 외형을 따라 형성되는 홈과 이러한 홈에 삽입되는 오링(135)이 배치되는 것이 바람직하다.
상술된 오링(135)과 홈에 대한 내용을 도 6을 참고하여 설명한다. 도 6에 도시된 바와 같이 게이트(130)의 외형을 따라 형성되는 홈은, 삽입되는 오링(135)에 가해지는 압력을 견딜 수 있도록, 오링(135)이 배치되는 홈의 바닥부분을 입구부분보다 더 넓게 형성하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 부품의 간단한 교체 방법을 설명한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 장치는, 구조의 단순화를 통해 부품의 교체가 상당히 용이하다는 장점이 있다. 가령 벨로우즈(240)를 교체하는 경우, 게이트(130)와 게이트 베이스(120)만 분해하면, 별도의 추가작업 없이 벨로우즈(240)를 교체하는 것이 가능하다.
이렇게 분해된 게이트(130)와 게이트 베이스(120)는 벨로우즈(240)를 교체한 뒤, 분해 역순으로 조립하면 된다. 좀 더 자세하게 설명하자면 게이트 베이스(120)를 먼저 조립하고, 그 다음에 게이트(130)를 장착한 뒤, 얼라인(align)하면 조립이 완료된다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 진공 게이트 밸브를 나타낸 요부 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 진공 게이트 밸브의 차단(close) 동작을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 진공 게이트 밸브의 부분 단면도(A)이다.
도 5는 도 1에 도시된 진공 게이트 밸브의 개방(open) 동작을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 진공 게이트 밸브의 부분 사시도(B) 및 부분 단면도(B)이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 밸브 하우징 110 : 베이스 플레이트
120 : 게이트 베이스 130 : 게이트
135 : 오링(O-ring) 140 : 게이트 수용부
145 : 밀림 방지턱 150 : 얼라인 툴(align tool)
160 : 밀림 방지 가이드 210, 310 : 에어 컨트롤 유닛
220 : 실린더 222 : 로드축
240 : 벨로우즈 320 : 센터 포지션 샤프트

Claims (5)

  1. 밸브 하우징;
    상기 밸브 하우징 상단의 홀(hole)을 통하여 수직으로 움직이는 한 쌍의 로드축;
    상기 한 쌍의 로드축 사이에 위치하는 센터 포지션 샤프트;
    상기 센터 포지션 샤프트와 결합된 센터 블록 어셈블리;
    상기 한 쌍의 로드축 및 센터 포지션 샤프트의 선단부에 연결되어 통로를 개폐하는 게이트;
    상기 게이트를 통로의 입구면과 평행한 방향으로 직선 운동시키며, 상기 한 쌍의 로드축과 연동되는 구동부;
    상기 구동부와 센터 블록 어셈블리의 후단부에 고정, 연결된 에어 컨트롤 유닛; 및
    상기 게이트와 상접되는 면이 대응되는 형태로 이루어지는 게이트 수용부를 포함하되,
    상기 게이트 수용부는 게이트가 상접되는 일면에 밀림 방지턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 게이트 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트는 게이트 수용부와 상접되는 면에 오링이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 게이트 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 게이트는 오링이 배치되는 오링 홈이 형성되되, 상기 오링 홈은 입구부분보다 바닥부분이 더 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 진공 게이트 밸브.
  4. 삭제
  5. 삭제
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