KR100927213B1 - 스로틀 밸브 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몸체에 형성되는 유로를 개폐하기 위하여 개폐부재에 구동부의 동력을 전달하기 위한 연결축과 몸체 사이의 틈새를 자기적으로 실링하기 위한 수단을 구비하는 스로트 밸브 어셈블리를 제공한다.

Description

스로틀 밸브 어셈블리{THROTTLE VALVE ASSEMBLY}

본 발명은 반도체 공정 등에 사용되며 자기적인 실링 수단을 가지는 스로틀 밸브 어셈블리에 관한 것이다.

반도체 소자 제조공정은 에칭(etching), 증착 등과 같이 화학적인 작용을 이용하는 경우가 대부분이다. 상기 화학적인 작용이 이루어질 때의 온도와 압력 등은 반도체 소자의 정밀한 제조를 위해 가장 중요시되는 조건들이다.

상기 압력에 대한 조건을 만족시키기 위하여, 반도체 소자가 제조되는 공정 챔버 내로 유입되는 기체의 양과 그로부터 배출되는 기체의 양을 조절하는 방식이 있다. 이 방식에서는 공정 챔버 내의 공기를 외부로 배출하기 위해 펌핑하는 진공 펌프와, 상기 진공 펌프와 공정 챔버 간의 연통 여부를 제어하기 위한 밸브가 사용된다. 상기 밸브는 스로트 밸브라고 불린다.

상기 스로틀 밸브는 상기 진공 펌프와 공정 챔버를 연통시키는 유로를 개폐하는 개폐부재를 구비한다. 상기 개폐부재의 구동을 위한 구동부의 힘을 전달하는 연결축은 스로틀 밸브의 몸통을 관통하여 배치되기에, 상기 몸통과 연결축 사이의 틈새에 대한 실링이 필요하다.

상기 실링을 위하여 오링(O-ring)을 채용하는 기계적인 방식이 주를 이루고 있으나, 이는 오링의 마모 등으로 인한 누설(leakage) 및 입자화(paticle)에 의해 제조 공정의 질을 담보하기 어렵게 한다. 다시 말해서, 오링에 대한 지속적인 관리 및 교체가 요구되는 문제가 있는 것이다.

나아가, 오링이 연결축과 마찰을 일으키면서 기계적인 부하가 형성되기에, 구동부의 출력이 오링에 의해 일부 상쇄되는 문제가 있다. 또한, 오링은 일정 온도 범위(대략 300 도 이내)에서만 사용 가능하다는 제약도 있다.

본 발명의 일 목적은 종래와 다른 실링 방식을 가지는 스로틀 밸브 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 진공의 누설 및 입자화 등에 강한 실링 방식을 구비하는 스로틀 밸브 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 실링에 의해 기계적인 부하가 거의 발생하지 않거나 저감되게 하는 스로틀 밸브 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 기계적 방식보다 상대적으로 고온에서도 사용 가능한 실링 방식을 가지는 스로틀 밸브 어셈블리를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 스로틀 밸브 어셈블리는 본체, 구동부 및 자기 실링부를 포함한다.

상기 몸체는 일단은 공정 챔버와 연통 가능하고 타단은 진공펌프와 연통 가능한 유로를 구비한다. 상기 구동부는 상기 유로를 개폐하는 개폐부재에 연결축을 통해 연결되어, 상기 개폐부재를 개폐 구동한다. 상기 자기 실링부는 상기 연결축과 상기 몸체 사이에 형성되어, 상기 연결축과 몸체 사이의 틈새를 자기적 방식으로 실링한다. 상기 자기 실링부는 상기 연결축과 연관되게 배치되는 적어도 하나의 자석과, 상기 자석의 연결축을 마주하는 면에 도포되는 자성 유체를 포함하며, 상기 자기 실링부는 상기 몸체의 상기 연결축의 연장방향을 따라 길이방향으로 연장하며 리세스되게 형성된 수용부에 배치된다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 몸체는 상기 개폐부재를 수용하며 상기 유로를 이루는 내부 공간을 가지는 메인 하우징과, 상기 메인 하우징에 결합 되어 상기 내부 공간의 일 부분을 한정하는 보조 하우징을 포함한다. 상기 연결축은 상기 보조 하우징을 회전 가능하게 관통하여 상기 구동부 및 개폐부재를 연결한다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 적어도 하나의 자석은 상기 연결축의 외주 중 적어도 일 부분을 감싸도록 배치된다. 상기 수용부는 상기 보조 하우징에 형성된다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 스로틀 밸브 어셈블리는 상기 수용부에 배치되어 상기 연결축을 회전 가능하게 지지하는 적어도 하나의 베어링을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 수용부를 상기 내부 공간으로부터 차폐하도록 배치되는 차폐부재를 더 포함할 수도 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 스로틀 밸브 어셈블리는 연결축과 몸체의 틈새를 자기적 방식으로 실링 하기에, 기계적인 실링 방식에 비하여 누설이나 마모에 의한 입자가 진공 챔버 내로 침투할 가능성이 크게 낮아진다.

또한, 연결축은 자성 유체와 접촉하기에, 연결축에 마찰에 의한 부하가 거의 발생하지 않게 된다.

나아가, 자성 유체는 기계적 실링재 보다는 고온에서도 작동 가능하기에, 고온 환경에서도 스로틀 밸브 어셈블리의 작동에 대한 신뢰성을 확보할 수 있게 한 다.

또한, 자석의 갯수 등을 조절함에 따라서는 요구되는 진공의 정도에 따라 탄력적인 대응이 가능하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스로틀 밸브 어셈블리에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스로틀 밸브 어셈블리(40)를 채용하는 반도체 제조설비에 대한 개략도이다.

도 1을 참조하면, 반도체 소자의 제조를 위한 에칭이나 증착 등은 공정 챔버(10) 내에서 이루어진다. 공정 챔버(10)의 외부에는 공정 챔버(10) 내부의 가스압을 조절하기 위한 진공 펌프(20)가 배치된다. 공정 챔버(10)와 진공 펌프(20)를 연통시키는 연결 파이프(30)에는 스로틀 밸브 어셈블리(40)가 배치된다.

스로틀 밸브 어셈블리(40)는 연결 파이프(30)에 의해 공정 챔버(10)와 진공 펌프(20)를 연결하도록 형성되는 유로에 대한 개폐, 나아가 개방의 정도를 결정한다.

도 2는 도 1의 스로틀 밸브 어셈블리(40)에 대한 사시도이다.

도 2를 참조하면, 스로틀 밸브 어셈블리(40)는 크게 몸체(100)와 구동부(200)를 포함한다.

몸체(100)는 메인 하우징(110)과 보조 하우징(120)을 포함한다.

메인 하우징(110)은 내부 공간(111)을 가지며, 상기 내부 공간(111)과 연통 되는 챔버 연통부(112) 및 펌프 연통부(113)를 구비한다. 챔버 연통부(112)는 연결 파이프(30)에 연결되어 내부 공간(111)이 공정 챔버(10)와 연통 되게 하고, 펌프 연통부(113) 역시 연결 파이프(30)에 연결되어 내부 공간(111)이 진공 펌프(20)에 연통되게 한다.

내부 공간(111)에는 개폐부재가 구비된다. 개폐부재는 원형, 반원형 등으로 형성되어, 회전 정도에 따라 내부 공간(111)을 개폐한다.

보조 하우징(120)은 메인 하우징(110)에 결합 되어 상기 내부 공간(111)의 일 부분을 한정하게 된다. 나아가, 보조 하우징(120)은 구동부(200)에 인접하게 배치된다.

구동부(200)는 프레임(210)에 장착된 구동 모터(220)를 포함한다. 구동 모터(220)는 상기 개폐부재의 회전을 위해 필요한 구동력을 발생시키는 원천이다. 상기 발생된 구동력은 풀리(241~244)와 벨트(245,246) 등에 의해 개폐부재에 전달된다. 풀리(241~244)와 벨트(245,246)는 원하는 감속비 등에 대한 고려에 의해 그 갯수가 달라지며, 본 도면과 같이 2 세트로 한정되지는 않는다.

구동모터(220)에 전기적으로 연결된 센싱부(230)는 개폐부재의 개폐 상태를 감지하여 구동모터(220)의 작동을 위한 기본 정보를 만들게 된다.

도 3은 도 2의 보조 하우징(120)에 대한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 구동부(200)와 개폐부재를 연결하는 연결축(250)은 보조 하우징(120)에 형성된 관통공(121)을 관통하면서 회전 가능하게 배치된다.

연결축(250)과 보조 하우징(120) 사이의 틈새의 실링을 위하여, 본 실시예에 서는 자기적 방식의 자기 실링부(300)를 채용하고 있다.

자기 실링부(300)는 연결축(250)의 외주 중 적어도 일 부분을 감싸도록 배치되는 적어도 하나의 자석(310)과, 상기 자석(310)의 연결축(250)을 마주하는 내면에 도포 되는 자성 유체(320)를 포함한다.

자성 유체(320)는 유체이기는 하나 자성을 가지기에, 자석(310)의 내면에서 이탈하지 않게 된다. 그 결과, 연결축(250)은 자석(310)과 같은 기계적 구조물이 아닌 유체와 접촉하게 된다. 유체와 접촉하기에, 연결축(250)이 약간은 비스듬하게 기울어진다 하여도 연결축(250)과 자석(310) 사이의 틈새는 변형 또는 변위 가능한 자성 유체(320)에 의해 자연스레 메워진다.

유체와의 접촉은 부하를 유발하지 않고 마찰에 의한 입자 발생의 우려가 없게 하고, 보다 확실한 기밀 상태의 유지를 보장한다. 그 결과, 기존의 기계적 실링 방식에 열 배에 달하는 10년여의 긴 수명을 가질 수 있게 되고, 이는 스로틀 밸브 어셈블리(40)의 전체 수명 상 거의 반영구적이라 할 수 있다. 또한, 자성 유체(320)가 470도까지 제 성질을 잃지 않음에 따라, 기계적 실링 방식에 비하여 고온에서도 작동 가능하다.

자석(310)은 연결축(250)을 길이방향을 따라 복수의 단을 이루도록 배치될 있다. 자석(310)의 단수가 많아질수록, 연결축(250)과 보조 하우징(120)의 틈새에 대한 실링의 효과는 더욱 커져서 고도의 진공을 요하는 환경에도 부응할 수 있게 된다.

자기 실링부(300)의 배치를 위하여, 보조 하우징(120)에는 연결축(250)의 길 이방향을 따라 연장하는 리세스 형태의 수용부(122)가 형성될 수 있다. 보조 하우징(120)의 단부에는 메인 하우징(110, 도 2)와 결합되기 위한 결합부(123)가 형성된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 실링부(300)를 보인 단면도이다.

본 실시예에서는 앞선 실시예에 비하여 베어링(330)이 추가로 구비된다. 상기 베어링(330)은 연결축(250)을 감싸서 회전 가능하게 지지하도록 수용부(122)에 배치된다. 베어링(330)은 연결축(250)이 어느 일 방향으로 기울어지는 것을 방지하며, 일정한 간격을 가지는 것이 상기 기능을 보다 효과적으로 수행할 수 있을 것이다.

이를 위하여, 본 도면에서는 베어링(330)들 사이에 자석(310) 및 자성 유체(320) 세트가 배치되는 형태를 예시하고 있다.

나아가, 베어링(330)에 의해 자성 유체(320)와 연결축(250) 간의 가장 효과적인 간격이 설정될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 실링부(300)를 보인 단면도이다.

본 실시예에서는 앞서의 실시예에 비하여 차폐 부재(340)가 추가된 형태를 보이고 있다.

차폐 부재(340)는 볼트(341) 등에 의하여 보조 하우징(120)에 결합 된다. 차폐 부재(340)는 내부 공간(111, 도 2)으로부터 수용부(122)를 차폐 또는 차단(cover)하게 된다. 상기 차폐에 의하여, 자성 유체(320)가 내부 공간(111)에서 유동하는 이물질에 의해 그 성질이 손상 받는 것을 예방할 수 있게 된다.

차폐 부재(340)가 수용부(122)를 보다 완전하게 차폐하도록 하기 위하여, 수용부(122) 보다 큰 반경을 가지는 리세스부(124)를 형성하고 상기 리세스부(124)에 차폐 부재(340)를 배치할 수 있다. 이때, 차폐 부재(340)의 직경은 수용부(122)의 직경보다 큰 값을 가지게 된다.

이러한 스로틀 밸브 어셈블리(40)에 있어서, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 공정 챔버(10)에 진공 정도를 조절하기 위하여 스로틀 밸브 어셈블리(40)가 작동하게 되면, 구동모터(220)에 의해 연결축(250)이 회전하게 된다.

상기 연결축(250)의 회전에 의해 그에 연결된 개폐부재는 메인 하우징(110)의 유로를 개폐하게 된다.

연결축(250)은 회전 중에 자기 실링부(300)의 자성 유체(320)와 접촉하게 되어, 연결축(250)과 보조 하우징(120) 사이의 틈새로 외부 공기가 유입되지 않게 된다.

베어링(330)은 자석(310)과 자성 유체(320)를 보조하여 연결축(250)의 정렬이 보다 안정적으로 유지되게 하며, 차폐 부재(340)는 자성 유체(320)가 이물질로부터 영향을 받지 않게 한다.

상기와 같은 스로틀 밸브 어셈블리는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스로틀 밸브 어셈블리를 채용하는 반도체 제조설비에 대한 개략도이고,

도 2는 도 1의 스로틀 밸브 어셈블리에 대한 사시도이며,

도 3은 도 2의 보조 하우징에 대한 단면도이고,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 실링부를 보인 단면도이며,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 실링부를 보인 단면도이다.

Claims (7)

1. 일단은 공정 챔버와 연통 가능하고 타단은 진공펌프와 연통 가능한 유로를 구비하는 몸체;

   상기 유로를 개폐하는 개폐부재에 연결축을 통해 연결되어, 상기 개폐부재를 개폐 구동하는 구동부; 및

   상기 연결축과 상기 몸체 사이에 형성되어, 상기 연결축과 몸체 사이의 틈새를 자기적 방식으로 실링하는 자기 실링부를 포함하고,

   상기 자기 실링부는,

   상기 연결축과 연관되게 배치되는 적어도 하나의 자석; 및

   상기 자석의 연결축을 마주하는 면에 도포되는 자성 유체를 포함하며,

   상기 자기 실링부는 상기 몸체의 상기 연결축의 연장방향을 따라 길이방향으로 연장하며 리세스되게 형성된 수용부에 배치되는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,

   상기 몸체는,

   상기 개폐부재를 수용하며 상기 유로를 이루는 내부 공간을 가지는 메인 하우징; 및

   상기 메인 하우징에 결합 되어, 상기 내부 공간의 일 부분을 한정하는 보조 하우징을 포함하고,

   상기 연결축은 상기 보조 하우징을 회전 가능하게 관통하여 상기 구동부 및 개폐부재를 연결하는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 어셈블리.
3. 제1항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 자석은 상기 연결축의 외주 중 적어도 일 부분을 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스로트 밸브 어셈블리.
4. 제2항에 있어서,

   상기 수용부는 상기 보조 하우징에 형성되는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 어셈블리.
5. 제1항에 있어서,

   상기 수용부에 배치되며, 상기 연결축을 회전 가능하게 지지하는 적어도 하나의 베어링을 포함하는 스로틀 밸브 어셈블리.
6. 제2항 또는 제4항에 있어서,

   상기 수용부를 상기 내부 공간으로부터 차폐하도록 배치되는 차폐부재를 더 포함하는 스로트 밸브 어셈블리.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 자석은 상기 수용부의 길이방향을 따라 복수의 단을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스로트 밸브 어셈블리.

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