KR101224852B1

KR101224852B1 - 밸브 조립체

Info

Publication number: KR101224852B1
Application number: KR1020077021991A
Authority: KR
Inventors: 폴 디 루카스; 야로슬라프 더블유 피세라
Original assignee: 엠케이에스 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2013-01-22
Also published as: CN101184942B; JP4791491B2; EP1864040B1; WO2006091380A1; CN101184942A; US7278444B2; JP2008531943A; KR20070116018A; US20060185743A1; TWI366637B; EP1864040A1; TW200702579A

Abstract

본 발명에 따른 밸브 조립체는 출구(20)로 연장하는 유로(14) 및 상기 유로 내의 상기 출구(20) 둘레에서 밸브 시트(24)를 형성하는 하우징(12); 및 상기 하우징에 위치되고, 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 상기 유로의 길이방향 축에 대하여 횡적으로 이동가능한 슬라이드 플레이트(26)를 포함하며, 상기 폐쇄 위치는 상기 슬라이드 플레이트가 상기 밸브 시트와 접촉하고 상기 유로를 통하는 흐름을 폐색하는 위치이고, 상기 개방 위치는 상기 슬라이드 플레이트가 상기 유로를 통하는 흐름을 허용하는 위치이며, 상기 슬라이드 플레이트와 상기 밸브 시트 중 적어도 하나는, 상기 슬라이드 플레이트와 상기 밸브 시트 사이에 소정 양의 유체 유동을 제공하기 위한 적어도 하나의 통로(76)를 포함한다.

밸브조립체, 하우징, 밸브시트, 슬라이드플레이트, 밀봉링, 유체유동

Description

밸브 조립체{VALVE ASSEMBLY}

본 발명은 밸브 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압력 릴리프(relief) 및 향상된 펌프-다운 성능을 제공하는 통로를 구비하는 슬라이드 플레이트를 포함하는 새롭고 향상된 밸브 조립체에 관한 것이다.

통상적으로, 슬라이드 밸브 조립체 또는 게이트 밸브 조립체는 입구와 출구 사이에서 연장하는 유로를 형성하는 하우징을 포함한다. 상기 슬라이드 밸브 조립체는 예를 들면 공정 챔버와 진공 펌프 사이에 연결될 수 있다. 상기 공정 챔버와 진공 펌프는 반도체 제조나, 매우 낮은 압력(고 진공)(예를 들면, 1 토르(torr) 이하의 범위에 속하는 압력)에서 실행되는 다른 박막 코팅 공정에서 이용되는 고순도 가스 분배 시스템의 일부분을 형성한다. 이 경우, 상기 밸브 조립체의 입구 플랜지는 상기 공정 챔버에 고정되고, 상기 밸브 조립체의 출구 플랜지는 상기 진공 펌프에 고정된다.

상기 슬라이드 밸브 조립체는 개폐 위치 사이에서 그 밸브 조립체의 유로의 축에 대하여 측방향으로 이동하는 슬라이드 플레이트를 포함한다. 진자 식(pendulum-type) 슬라이드 밸브 조립체에서, 상기 슬라이드 플레이트는 피벗 암에 의해 회전 샤프트에 연결된다. 완전 개방 위치에서, 상기 슬라이드 플레이트는 상기 하우징의 유로로부터 이동하여 유체는 상기 유로에 자유로이 유입 및 유출될 수 있다. 또한 완전 폐쇄 위치에서, 상기 슬라이드 플레이트는 밸브 조립체의 출구를 둘러싸는 밸브 시트 또는 환형 면과 밀접하게 접촉하도록 이동되어, 상기 유로를 통한 유체의 전달 유량인 유체 유동(conductance)은 제한된다. 통상적으로 상기 슬라이드 플레이트의 이동은 완전 개방 위치(즉, 제1 개방 위치)와 중간 위치(즉, 제2 개방 위치) 사이에서 회전 이동(즉, 선회 또는 측방향 이동)한 다음, 상기 중간 위치로부터 상기 슬라이드 플레이트가 출구의 밸브 시트와 밀접하게 접촉하는 폐쇄 위치로 적어도 약간의 길이방향 이동(즉, 직진, 선형 또는 축 이동)을 필요로 한다.

본 출원의 양수인에게 양수되고, 본 발명에 참조로서 통합된 옴스테드(Olmsted)의 미국특허 제6,089,537호 공보에서는 완전 개방 위치와 완전 폐쇄 위치 사이에서 슬라이드 플레이트의 회전 및 길이방향 이동을 정확하게 제어하는 단일 회전 캠기구를 이용하는 진자식 밸브 조립체를 제안하고 있다. 상기 캠 기구는 출구의 밸브 시트로부터 슬라이드 플레이트를 멀어지게 편향시키도록 작용하는 스프링을 포함한다.

현존하는 몇몇 진자식 밸브는, 슬라이드 플레이트에 대하여 독립되게 동작할 때, 완전 밀봉(완전 격리)을 제공하도록 하는 밀봉 링을 더 포함한다. 예를 들면 브리다(Brida)의 미국특허 제5,577,707호 공보에서는 슬라이드 플레이트가 폐쇄 위 치로 선회할 때, 상기 슬라이드 플레이트를 향해 이동가능하고, 그로부터 멀어지게 이동가능한 밀봉 링을 포함하는 진자식 슬라이드 밸브 조립체를 제안하고 있다. 상기 슬라이드 플레이트가 폐쇄 위치에 있을 경우, 상기 밀봉 링은 스프링 또는 압축 공기에 의해 상기 슬라이드 플레이트에 대하여 편향되어, 상기 슬라이드 플레이트를 상기 밸브 시트에 대하여 기밀하게 접촉시키고, 상기 슬라이드 플레이트와 밀봉 링 사이를 밀봉한다.

일반적으로 상기 밀봉 링은 밸브 조립체에 대하여 격리 기능을 제공하는 것으로, 유체 유동의 제어를 위해서는 이용되지 않는다. 통상적으로 상기 밀봉 링은 고정상태로 유지되고, 상기 슬라이드 플레이트는 유체 유동을 제어하도록 이동된다. 그러나, 본 출원의 양수인에게 양수되고 본 발명에 참조로서 통합된 2003. 9. 29 출원의 미국특허출원 제10/673,989호(계류 중)에서는, 밸브의 초기 개방 동안 개선된 유체 유동 제어를 제공하도록 채용된 밀봉 링을 구비하는 진자식 밸브 조립체를 제안하고 있다.

통상적으로 공정 챔버와 진공 펌프 사이에서의 밸브 조립체의 동작은 3단계, 격리(isolation), 펌프-다운(pump-down) 및 스로틀링(throttling)을 포함한다. 격리 동작 동안, 상기 밀봉 링은 격리 기능을 제공하고, 밸브 조립체의 입구와 출구 간의 압력차는 커지게 된다. 펌프-다운 동작 동안, 상기 밀봉 링은 슬라이드 플레이트로부터 멀어지게 이동되고, 유체 유동은 슬라이드 플레이트와 출구의 밸브 시트 사이에서 점차 증가하며, 밸브 조립체의 입구와 출구 사이의 압력차는 감소한다. 상기 스로틀링 동작 동안, 상기 슬라이드 플레이트와 상기 출구의 밸브 시트 사이에서의 유체 유동은 소정 수준으로 일정하게 유지되고, 상기 밸브 조립체의 입구와 출구 사이의 압력차는 상대적으로 낮지만, 일정하게 유지된다. 상기 스로틀링 과정은 반도체 장치의 공정에 있어서, 반도체 장치에 구비되는 공정 챔버 내에서의 압력이 소정의 낮은 압력(예를 들면, 공정 압력)으로 유지되도록 이용된다.

현존하는 몇몇 게이트 밸브 또는 진자식 밸브에 있어서는, 밸브의 챔버 측과 펌프 측 사이에서 높은 압력차가 존재할 경우, 슬라이드 플레이트를 초기 이동시키고, 밸브를 개방하는데 큰 힘이 요구되는 문제점이 있었다. 따라서 이러한 큰 힘을 제공할 수 있는 구동 메커니즘을 필요로 하고, 이는 밸브 조립체의 사이즈 및 비용을 증가시킨다. 또한 별도의 바이패스 밸브가 진자식 밸브의 챔버 측에 연결될 수 있고, 상기 진자식 밸브가 개방되기 전, 진자식 밸브의 챔버 측에서 압력을 낮추도록 동작하여, 슬라이드 플레이트의 초기 이동을 위하여 큰 힘을 제공하기 위한 구동 메커니즘을 필요로 하지 않는다. 그러나, 이러한 별도의 바이패스 밸브 또한 진자식 밸브 조립체의 사이즈 및 비용을 증가시키게 된다.

이러한 큰 힘을 제공하는 구동 메커니즘 또는 별도의 바이패스 밸브가 이용되지 않을 경우, 펌프-다운 과정은 상기 슬라이드 플레이트와 출구의 밸브 시트 사이에서 유체 유동을 발달시키고, 압력차를 소정 수준까지 강하시키기 위하여 긴 동작시간을 필요로 할 수 있다. 그러나, 이러한 긴 동작시간의 펌프-다운은 결국 공정처리된 반도체 장치의 생산량을 감소시키기 때문에, 반도체 장치의 처리 공정에 있어 바람직하지 않다.

따라서 새롭고 향상된 밸브 조립체가 여전히 요구되고 있다. 밸브 조립체의 챔버 측(즉, 밸브 조립체의 입구)과 펌프 측(즉, 밸브 조립체의 출구) 간의 높은 압력차가 슬라이드 플레이트의 개방 전에 자동 감소하고, 펌프-다운 과정에서 슬라이드 플레이트를 초기 이동시키고, 밸브를 개방시키기 위해 큰 힘을 제공하는 구동 메커니즘이나 별도의 바이패스 밸브를 필요로 하지 않는 새롭고 향상된 밸브 조립체가 채용되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 높은 압력차의 자동 감소는 반도체 제조 공정 동안 짧은 펌프-다운 동작시간을 제공할 수 있다.

본 발명은 밸브 조립체의 슬라이드 플레이트가 개방되기 전에 밸브 조립체의 입구와 출구 사이의 압력 감소를 자동으로 제공하도록 채용되는 새롭고 향상된 밸브 조립체를 제공한다. 따라서, 슬라이드 플레이트를 초기 이동시키고, 밸브를 개방하는데 큰 힘을 필요로 하지 않는다. 이러한 큰 힘을 필요로 하지 않기 때문에, 밸브 조립체의 사이즈나 비용을 증가시키는 구동 메커니즘을 필요로 하지 않는다. 또한 높은 압력차의 자동 감소는 밸브 조립체의 사이즈 및 비용을 증가시킬 수 있는 별도의 바이패스 밸브를 이용할 필요가 없다. 또한 새롭고 향상된 밸브 조립체는 큰 힘을 제공하기 위한 구동 메커니즘이나 별도의 바이패스 밸브를 사용하지 않고 상대적으로 신속한 펌프-다운 진행을 가능하게 한다.

본 발명의 대표적인 일 실시예에 따른 밸브 조립체는 출구로 연장하는 유로 및 상기 유로 내의 상기 출구 둘레에서 밸브 시트를 형성하는 하우징을 포함한다. 슬라이드 플레이트는 상기 하우징에 위치되고, 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 상기 유로의 길이방향 축에 대하여 횡적으로 이동가능하게 구비된다. 상기 폐쇄 위치는 상기 슬라이드 플레이트가 상기 밸브 시트와 접촉하고 상기 유로를 통하는 흐름을 폐색하는 위치이고, 상기 개방 위치는 상기 슬라이드 플레이트가 상기 유로를 통하는 흐름을 허용하는 위치이다. 상기 슬라이드 플레이트와 상기 밸브 시트 중 적어도 하나는, 상기 슬라이드 플레이트가 폐쇄 위치에 있을 경우, 상기 슬라이드 플레이트와 상기 밸브 시트 사이에 소정 양의 유체 유동을 제공하기 위한 적어도 하나의 통로를 포함한다. 상기 통로는, 펌프-다운 과정에서, 상기 슬라이드 플레이트가 개방 위치로 이동하기 전에, 상기 밸브 조립체의 입구와 출구 사이에서 압력 감소를 가능하게 한다.

본 발명의 다른 대표적인 실시예에 따르면, 상기 유로는 입구로부터 상기 출구로 연장하고, 상기 유로 내의 상기 입구 둘레에 밸브 시트를 형성한다. 상기 밸브 조립체는 상기 입구의 밸브 시트와 상기 슬라이드 플레이트 사이의 유로 내에 동축으로 위치되는 밀봉 링을 더 포함한다. 상기 밀봉 링은 상기 슬라이드 플레이트와 상기 입구의 밸브 시트 사이에 밀봉을 제공하기 위하여 상기 유로에서 상기 슬라이드 플레이트 측으로 축방향 이동가능하다.

본 발명의 또 다른 대표적인 실시예에 따르면, 상기 슬라이드 플레이트와 상기 밀봉 링 중 적어도 하나는, 상기 밀봉 링이 이동하는 동안, 상기 슬라이드 플레이트와 상기 밀봉 링 사이에서 유체 유동을 증가시키기 위한 적어도 하나의 통로를 포함한다.

본 발명의 추가적인 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다. 본 발명의 상세한 설명은 본 발명을 실시하기 위해 고려된 최상의 실시형태들을 간단히 도시하고, 대표적인 실시예들을 나타내고 설명한 것이다. 본 발명은 실시예들 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경의 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

본 발명에 대해서 첨부 도면을 참조하여 설명하고, 도면 전반에 걸쳐 동일 참조 부호를 갖는 구성요소들은 동일 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따라 구성되는 밸브 조립체의 대표적인 실시예의 일부분을 나타낸 저부 사시도로서, 밸브 조립체의 슬라이드 플레이트와 밀봉 링을 나타낸 도면.

도 2는 도 1의 밸브 조립체의 일부분을 부분적으로 나타낸 상부 확대 사시도로서, 밸브 조립체의 출구의 밸브 시트로부터 이격된 부분 개방 위치에서의 밸브 조립체의 슬라이드 플레이트와 슬라이드 플레이트로부터 멀어지게 편향된 밀봉 링을 나타낸 도면.

도 3은 도 1의 진자식 밸브 조립체의 슬라이드 플레이트의 저부 사시도.

도 4는 도 3의 서클 "4" 내에 포함되는 슬라이드 플레이트의 일부분을 나타낸 저부 확대 사시도.

도 5는 도 1의 밸브 조립체에 사용되는 것으로, 본 발명에 따라 구성되는 슬라이드 플레이트의 대표적인 다른 실시예를 나타낸 저부 사시도.

도 6은 도 5의 서클 "5" 내에 포함되는 슬라이드 플레이트의 일부분을 나타낸 저부 확대 사시도.

도 7은 도 1의 밸브 조립체에 사용되는 것으로, 본 발명에 따라 구성되는 슬라이드 플레이트의 대표적인 또 다른 실시예를 나타낸 저부 사시도.

도 8은 도 7의 서클 "8" 내에 포함되는 슬라이드 플레이트의 일부분을 나타낸 저부 확대 사시도.

도 9는 도 7의 서클 "8" 내에 포함되는 슬라이드 플레이트의 일부분을 나타낸 확대 단면도로서, 슬라이드 플레이트의 도어가 개방 및 폐쇄 위치에 있는 상태를 나타낸 도면.

도 1 및 도 2를 참조해 보면, 본 발명에 따라 구성되는 진자식 밸브 조립체(10)의 대표적인 실시예는 입구(18)와 출구(20) 사이에서 연장하는 유로(14)를 형성하는 하우징(12)을 포함한다. 상기 입구(18)와 출구(20)의 가장자리 둘레의 하우징(12)의 유로(14)에는 밸브 시트(22, 24)가 제공된다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 밸브 조립체는, 하우징 내에서 작동가능하게 장착되고, 슬라이드 플레이트(26)를 구비하는 진자 밸브(pendulum valve)(16)를 포함한다. 상기 슬라이드 플레이트(26)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 유로(14)를 완전 개방하는 제1 개방 위치와 상기 유로(14) 내측에 위치하는 제2 개방 위치 사이에서 피벗하게 이동가능하게 구비된다. 상기 슬라이드 플레이트(26)가 상기 유로(14) 내측의 제2 개방 위치에 위치될 경우에는, 출구(20)를 통과하는 유체 흐름을 감소시킬 수 있다. 상기 슬라이드 플레이트(26)는 상기 유로(14)의 제2 개방 위치로부터 상기 출구(20)의 밸브 시트(24)에 대하여 최소 제어가능한 유체 유동(유체의 전달 유량(conductance)) 위치로 더 축방향 이동가능하게 구비되어, 실질적으로 상기 출구(2)를 통한 유체 흐름을 방지한다(즉, 실질적으로 폐쇄 위치). 이러한 실질적인 폐쇄 위치에서, 상기 슬라이드 플레이트(26)는 상기 출구(20)의 밸브 시트(24)와 물리적으로 접촉할 수도 접촉하지 않을 수도 있으며, 작은 갭이 형성될 수 있다.

도면에는 도시하지 않았지만, 반도체 제조나, 매우 낮은 압력(고 진공)(예를 들면, 1 토르(torr) 이하의 범위에 속하는 압력)에서 실행되는 다른 박막 코팅 공정에서 이용되는 고순도 가스 분배 시스템의 일부분을 형성하도록, 상기 진자 밸브 조립체(10)의 입구(18)는 예를 들면, 공정 챔버에 연결될 수 있고, 상기 출구(20)는 진공 펌프에 연결될 수 있다. 대체로, 반도체 웨이퍼와 같은 소재는 챔버 내에 위치되고, 상기 공정 챔버로 공정 가스가 유입되고, 유입된 공정 가스는 소정 방식으로 상기 소재와 화학 반응된다.

상기 진자 밸브 조립체(10)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 유로(14)를 완전히 벗어나 위치되는 제1 개방 위치와 상기 유로(14) 내측에 위치되는 제2 개방 위치(출구(20)의 밸브 시트(24)에 대하여 실질적인 폐쇄 위치) 사이에서 상기 슬라이드 플레이트(16)의 위치를 제어함으로써 상기 공정 챔버와 진공 펌프 사이에서 유체 유동을 제어하도록 돕는다. 이에 따라, 상기 진자 밸브 조립체(10)는 유체 유동을 제어함으로써 공정 챔버 내 압력을 제어하도록 이용될 수 있다. 상기 공정 챔버와 진공 펌프 사이의 거리는 가능한 한 짧게 이루어지는 것이 바람직하며, 이에 따라 상기 진자 밸브 조립체(10)는 입구(18)와 출구(20) 사이에서 가장 작은 치수(즉, 플랜지 대 플랜지 간의 치수)를 갖고 제공되는 것이다.

도 1 및 도 2를 참조해 보면, 상기 밸브 조립체(10)는 밀봉 링(30)을 더 포함한다. 상기 밀봉 링(30)은 유로(14)를 동축으로 둘러싸고, 상기 하우징(12)의 입구(18)에서 상기 슬라이드 플레이트(26)와 입구(18)의 밸브 시트(22) 사이에 위치된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 밀봉 링(30)은 입구(18) 측을 향하는 제1 면(38), 상기 입구(20)와 슬라이드 플레이트(26) 측을 향하는 제2 면(40), 및 상기 제1 면(38)으로부터 입구(18)로 연장하는 니플(nipple)(32)을 구비한다. 상기 입구(18)의 내면(19)과 상기 입구(18)의 밸브 시트(22) 사이에는 상기 니플(32)을 수용하기 위한 숄더(shoulder)(21)가 제공된다. 도면에 나타낸 대표적인 실시예에서, 상기 밀봉 링(30)은, 엘라스토머 재료로 형성되고 그 밀봉 링(30)에 형성된 각각의 홈에 위치되는 두 개의 오링(34, 36)을 지지한다. 하나의 오링(34)은 밀봉 링(30)과 슬라이드 플레이트(26) 사이에서 상기 제2 면의 홈에 위치되고, 다른 하나의 오링(36)은 니플(32)과 입구(18)의 숄더 사이에서 상기 니플(32)의 홈에 위치된다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 밀봉 링(30)은 상기 슬라이드 플레이트(26)로부터 멀어지는 방향을 향하는 상기 제1 면(38)에 원주방향으로 연속하여 배치되는 복수의 보어(bore)를 구비한다. 상기 보어는 밸브 시트(22)에 형성된 홀 과 각각 정렬된다. 상기 밸브 시트(22)의 홀은 유로(14)를 동축으로 둘러싸는 환형 채널(챔버)(52)로 연장된다. 복수의 파스너(fastener)(미도시)는 상기 밸브 시트(22)의 홀을 통해 연장하고, 상기 밀봉 링(30)의 대응하는 보어에 고정된다. 오링을 구비하는 환형 피스톤(54)은 환형 채널(52)에 위치되고, 상기 파스너에 고정된다. 상기 채널(52)은 상기 피스톤(54)에 대하여 배치되는 입구 도관을 포함하여, 압축 공기와 같은 유체가 그 입구 도관을 통해 흘러 파스너에 고정된 피스톤(54)의 제1 측으로만 작용하게 된다. 상기 파스너로부터 멀리 떨어진 상기 환형 피스톤(54)의 대향 측으로 작용하는 복수의 스프링(58)이 더 제공된다(또는, 상기 환형 피스톤(54)의 대향 측으로 유체 압력이 작용하도록 상기 환형 채널(52)로 개방되는 두 개의 입구 도관이 제공될 수 있고, 이에 따라 상기 스프링은 생략될 수 있다). 이러한 구성의 예로서는 본 출원의 양수인에게 양수되고 본 발명에 참조로서 통합된 2003.2.20자 출원의 미국특허출원 제10/369,952호(미국특허공개 제2004/0164264호 공보, 발명의 명칭: 진자 밸브 조립체용 밀봉 링)에 상세히 제안되어 있다.

상기 슬라이드 플레이트(26)가 유로(14)로 피벗되고, 도 2에 나타낸 바와 같이 개방 위치에서 유지되는 경우, 상기 밀봉 링(30)은 입구(18)의 밸브 시트(22)에 대한 위치를 유지한다. 상기 밀봉 링(30)이 이와 같이 위치될 경우, 상기 환형 피스톤(54)은 스프링(58)의 편향력에 대항하여 밀봉 링(30)과 함께 변위되도록 상기 환형 채널(52)로 압력 매체가 흐른다. 상기 슬라이드 플레이트(26)가 최소한의 유체 유동을 제어할 수 있는 위치 또는 밸브 시트(24)에 대하여 유연한(soft) 폐쇄 위치(또는 밸브 시트에 대하여 매우 가까운 위치)에 있을 경우, 상기 밀봉 링(30) 은 밸브 시트(22)에 대한 위치를 유지한다. 그러나, 상기 폐쇄된 슬라이드 플레이트(26)를 완전하게 밀봉하기 위하여, 상기 환형 채널(52)로부터 압력 유체가 빠져나가고, 이에 따라 상기 스프링(58)은, "견고한(hard)" 폐쇄 위치를 제공하도록 밸브 시트(24)에 대하여 힘을 가하는 슬라이트 플레이트(26)에 대하여, 파스너(60)와 밀봉 링(30)과 함께 환형 피스톤(54)을 밀어낼 수 있다. 상기 폐쇄된 슬라이드 플레이트(26)는 격리 기능을 제공하도록 밀봉 링(30)에 의해 완전하게 밀봉되고, 밸브 조립체의 입구(18)와 출구(20) 사이에서의 압력차는 최대로 커진다.

상기 슬라이드 플레이트(26)의 개방은 역으로 작용한다. 상기 환형 피스톤(54)이 파스너와 함께 슬라이드 플레이트(26)로부터 멀어지게 이동하도록 압력 유체가 환형 채널(52)로 공급되고, 상기 밀봉 링(30)을 슬라이드 플레이트(26)로부터 멀어지게 이동시킨다. 그런 다음, 펌프-다운 과정에서, 상기 슬라이드 플레이트(26)와 상기 출구(20)의 밸브 시트(24) 사이에서의 유체 유동은 점차 증가하고, 상기 밸브 조립체의 입구(18)와 출구(20) 간의 압력차는 감소한다. 스로틀링 과정에서, 상기 슬라이드 플레이트(26)와 상기 출구(20)의 밸브 시트(24) 사이에서의 유체 유동은 소정 수준으로 유지되고, 상기 밸브 조립체의 입구와 출구 간의 압력차는 상대적으로 낮지만 일정하게 유지된다. 상기 스로틀링 과정은 반도체 장치의 공정에 있어서 공정 챔버 내에서 요구 압력(즉, 공정 압력)을 유지하기 위하여 이용된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 밸브 조립체(10)는 완전 개방 위치와 완전 폐쇄 위치 사이에서 슬라이드 플레이트(26)의 회전 및 길이방향 이동을 정확하게 제어하는 회전캠 메커니즘(62)을 포함할 수 있다. 적절한 회전캠 메커니즘의 예로서는, 본 출원의 양수인에게 양수되고, 본 발명에 참조로서 통합되는 미국특허 제6,089,537호 공보에 제안되어 있다. 이러한 회전캠 메커니즘(62)은 슬라이드 플레이트(26)의 폐쇄 위치 가까이에서 미세한 유체 유동의 제어를 효과적으로 제공한다. 상기 회전캠 메커니즘(62)은 통상 슬라이드 플레이트(26)를 출구(20)의 밸브 시트(24)로부터 멀어지게 변형시키는 적어도 하나의 스프링(64)을 포함한다. 펌프-다운 과정 동안, 상기 스프링(64)은, 입구측 압력이 강하됨에 따라, 상기 입구 측 압력을 결과적으로 이겨내는 힘을 제공하며, 상기 슬라이드 플레이트(26)를 출구(20)의 밸브 시트(24)로부터 멀어지게 이동하도록 한다.

도 2 내지 도 4를 참조해 보면, 상기 슬라이드 플레이트(26)는 상기 출구(20)로부터 멀어지는 방향을 향하는 제1 면(70), 상기 출구(20) 측을 향하는 제2 면(72), 및 유로(14)와 대략 평행하게 연장하며 반경방향 외측을 향하는 측벽(74)을 구비한다. 상기 슬라이드 플레이트(26)와 상기 출구(20)의 밸브 시트(24) 중 적어도 하나는 상기 슬라이드 플레이트(26)가 폐쇄 위치에 있을 경우, 상기 슬라이드 플레이트(26)와 밸브 시트(24) 사이에서 소정 양의 유체 유동을 제공하기 위한 적어도 하나의 통로(76)를 제공한다.

도 2 내지 도 4에 나타낸 대표적인 실시예에서, 상기 슬라이드 플레이트(26)에 단일 통로(76)가 제공된다. 그러나, 상기 출구(20)의 밸브 시트(24)에 통로가 제공될 수 있고, 상기 출구(20)의 밸브 시트(24)와 슬라이드 플레이트(26) 모두에 통로가 제공될 수 있다.

상기 밀봉 링(30)이 슬라이드 플레이트(26)로부터 멀어지게 이동된 후, 및 상기 회전캠 메커니즘(62)의 스프링(64)의 스프링력에 의해 상기 슬라이드 플레이트(26)가 출구(20)의 밸브 시트(24)로부터 멀어지게 이동되기 전, 상기 통로(76)는 밸브 조립체(10)의 입구(18)와 출구(20) 사이에 자동적인 압력 감소를 제공한다. 따라서, 상기 출구(20)로부터 멀어지게 슬라이드 플레이트(26)를 초기 이동시키기 위한 큰 힘은 필요로 되지 않는다. 이와 같이 큰 구동력이 필요로 되지 않기 때문에, 밸브 조립체(10)의 사이즈와 비용을 증가시키는 큰 힘의 제공을 위한 구동 메커니즘은 필요로 되지 않는다. 또한 높은 압력차의 자동적인 감소는 밸브 조립체(10)의 사이즈와 비용을 증가시키는 별도의 바이패스 밸브의 이용을 필요로 하지 않는다. 또한 상기 새롭고 향상된 밸브 조립체(10)는 큰 힘을 제공하기 위한 구동 메커니즘이나 별도의 바이패스 밸브를 이용하지 않고 상대적으로 신속한 펌프-다운 진행을 가능하게 한다.

도 2 내지 도 4에 나타낸 대표적인 실시에에서, 상기 단일 통로는 제2 면(72)에 형성되고, 슬라이드 플레이트(26)의 측벽(74)으로 연장하는 홈(76)을 포함한다. 상대적으로 작은 크기의 상기 홈(76)은 작은 공정 챔버(예를 들면, 100 리터 이하)에 이용된다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따라 구성되는 슬라이드 플레이트(26)의 다른 대표적인 실시예를 나타낸 것으로, 도 1의 밸브 조립체(10)에 이용된다. 상기 슬라이드 플레이트(126)는 도 1 내지 도 4의 슬라이드 플레이트(26)와 유사하고, 유사 구성요소들에 대해서는 동일 참조 부호 앞에 "1"을 부여하였다. 도 5 및 도 6의 슬라 이드 플레이트(126)는 다수의 통로(176)를 포함한다. 도면에 도시한 대표적인 실시예에서, 상기 통로는 제2 면(172)에 형성되고, 슬라이드 플레이트(126)의 측벽(174)으로 연장하는 홈(176)을 포함한다. 상대적으로 큰 상기 홈(176)은 큰 공정 챔버(예를 들면, 500 리터 이상)에 이용되고, 보다 짧은 펌프-다운 기간을 제공한다. 예를 들면, 도 5 및 도 6의 실시예를 이용하는 펌프-다운 기간은 1,700 리터 챔버에 대해서 약 10분이면 충분하며, 도 1 내지 도 4의 실시예를 이용하는 펌프-다운 기간은 1,700 리터 챔버에 대해서는 약 20분이면 충분하다.

도 7 내지 도 9는 본 발명에 따라 구성되는 슬라이드 플레이트(226)의 또 다른 대표적인 실시예를 나타낸 것으로, 도 1의 진자식 밸브 조립체(10)에 이용된다. 상기 슬라이드 플레이트(226)는 도 1 내지 도 4의 슬라이드 플레이트(26)와 유사하며, 유사 구성요소들에 대해서는 동일 참조 부호 앞에 "2"를 부여하였다. 상기 도 7 내지 도 9의 슬라이드 플레이트(226)는 단일 통로(276)를 포함한다. 상기 통로는 제2 면(272)으로부터 슬라이드 플레이트(226)의 측벽(274)으로 연장하는 보어(276), 상기 측벽(274)에 형성되는 보어(276)의 입구부(278), 및 상기 제2 면(272)에 형성되는 보어(276)의 출구부(280)를 포함한다. 도 9에 명확히 나타낸 바와 같이, 상기 보어(276)의 출구부(280)에 가동 도어(282)가 위치되고, 상기 가동 도어(282)는 상기 슬라이드 플레이트(226)의 대향 측들 간의 압력차가 충분히 높을 경우, 개방되도록 구비된다. 도면에 나타낸 대표적인 실시예에서, 상기 가동 도어는 통상적으로 폐쇄 위치로 편향되는 유연한 탄성 스프링 플레이트(282)를 포함한다. 상기 스프링 플레이트(282)는 보어(276)의 출구부(280) 상에서 연장하고, 예를 들면 스크류에 의해 슬라이드 플레이트(226)에 고정된다. 스크류 홀(284)은 도 8에 나타내었다.

도 7 내지 도 9의 슬라이드 플레이트(226)는 도 1 내지 도 4의 슬라이드 플레이트(26)의 장점과 도 5 및 도 6의 슬라이드 플레이트(126)의 장점을 통합한 것이다. 즉, 도 7 내지 도 9의 슬라이드 플레이트(226)는 통상의 동작 모드 동안에 도 1의 실시예의 슬라이드 플레이트(26)와 같이 작은 영향을 갖는 폐쇄된 유체 유동을 제공하며, 펌프-다운 동안에서는 도 5 및 도 6의 실시예의 슬라이드 플레이트(126)와 같이 큰 유체 유동을 제공한다.

도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명에 따라 구성되는 새롭고 향상된 진자식 밸브 조립체(10)는, 상기 밀봉 링의 이동 동안, 상기 슬라이드 플레이트와 밀봉 링 간의 유체 유동을 증가시키기 위하여 상기 슬라이드 플레이트(26)의 제1 면(70)과 밀봉 링(30) 중 하나에 적어도 하나의 통로를 더 포함할 수 있다. 상기 밀봉 링(30)의 이동 동안, 상기 밀봉 링(30)이 향상된 유체 유동 제어를 제공하도록 하는 이러한 통로를 구비하는 실시예들은 본 출원의 양수인에게 양수되고 본 출원에 참조로서 통합된 2003.9.29 출원의 미국특허출원 제10/673,989호(계류 중)에 제안되어 있다.

본 발명에서는 새롭고 향상된 진자식 밸브 조립체(10)를 제안한다. 본 발명의 상세한 설명에서 제안된 대표적인 실시예들은 도시예로서 나타낸 것으로, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에서 당업자가 다양하게 변형, 조합 및 치환할 수 있으며, 이는 특허청구범위에 의해 설명된다. 예를 들 면, 본 발명은 진자식 슬라이드 밸브에 한정되지 않으며, 선형 변위 가능한 슬라이드 플레이트 밸브 또는 게이트 밸브에 적용가능하다.

여기에서 제안된 본 발명의 밸브 조립체(10) 및 그의 모든 구성요소들은 다음의 특허청구범위 중 적어도 하나의 범위 내에 포함된다. 본 발명에서 제안된 밸브 조립체에 포함되지 않는 구성요소들은 청구되지 않음을 의미한다.

Claims

출구로 연장하는 유로 및 상기 유로 내의 출구 둘레에서 밸브 시트를 형성하는 하우징; 및

상기 하우징에 위치되고, 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 상기 유로의 길이방향 축에 대하여 횡적으로 이동가능한 슬라이드 플레이트를 포함하며,

상기 폐쇄 위치는 상기 슬라이드 플레이트가 상기 밸브 시트와 접촉하고 상기 유로를 통하는 흐름을 폐색하는 위치이고, 상기 개방 위치는 상기 슬라이드 플레이트가 상기 유로를 통하는 흐름을 허용하는 위치이며,

상기 슬라이드 플레이트와 상기 밸브 시트 중 적어도 하나는, 상기 슬라이드 플레이트가 폐쇄 위치에 있을 경우, 상기 슬라이드 플레이트와 상기 밸브 시트 사이에서 소정 양의 유체 유동을 제공하기 위한 적어도 하나의 통로를 포함하고,

상기 슬라이드 플레이트는 상기 유로로 피벗하게 이동가능하고,

상기 슬라이드 플레이트는 제1 개방 위치와 제2 개방 위치 사이에서 피벗하게 이동가능하며,

상기 제1 개방 위치는 상기 유로로부터 빠져나가는 위치이고,

상기 제2 개방 위치는, 상기 슬라이드 플레이트가 슬라이드 채널로 피벗하지만, 상기 출구의 밸브 시트로부터 축방향으로 이격 공간을 가지며, 이후 상기 출구의 밸브 시트와 접촉하여 상기 유로에서 실질적인 폐쇄 위치로 축방향 이동가능하고,

상기 슬라이드 플레이트와 상기 밸브 시트 사이에서 소정 양의 유체 유동을 제공하기 위한 상기 통로는 상기 밸브 시트에 형성되는

밸브 조립체.
제1항에 있어서,

상기 슬라이드 플레이트와 상기 밸브 시트 사이에서 소정 양의 유체 유동을 제공하기 위한 상기 통로는 상기 슬라이드 플레이트에 형성되는

밸브 조립체.
제2항에 있어서,

상기 슬라이드 플레이트는, 상기 출구로부터 멀어지는 방향을 향하는 제1 면, 상기 출구 측을 향하는 제2 면, 및 상기 유로와 평행하게 연장되고 반경방향 외측을 향하는 측벽을 구비하고,

상기 슬라이드 플레이트와 밀봉 링 사이에서 소정 양의 유체 유동을 제공하기 위한 통로는, 상기 슬라이드 플레이트의 상기 제2 면과 상기 측벽에 형성되는

밸브 조립체.
제3항에 있어서,

상기 통로는 상기 슬라이드 플레이트의 제2 면에 형성되고, 상기 슬라이드 플레이트의 측벽으로 연장하는 홈을 포함하는

밸브 조립체.
제3항에 있어서,

상기 통로는 상기 슬라이드 플레이트의 제2 면에 형성되고, 상기 슬라이드 플레이트의 측벽으로 연장하는 다수의 홈을 포함하는

밸브 조립체.
제3항에 있어서,

상기 통로는 상기 슬라이드 플레이트의 제2 면으로부터 상기 측벽으로 연장하는 보어를 포함하며,

상기 보어의 입구부는 상기 측벽에 형성되고, 상기 보어의 출구부는 상기 제2 면에 형성되는

밸브 조립체.
제6항에 있어서,

상기 보어의 출구부 상에 위치되는 가동 도어를 더 포함하는

밸브 조립체.
제7항에 있어서,

상기 가동 도어는 폐쇄되게 편향되는

밸브 조립체.
제8항에 있어서,

상기 가동 도어는 통상 폐쇄되게 편향되는 유연한 탄성 스프링 플레이트를 포함하는

밸브 조립체.
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 슬라이드 플레이트에 연결되는 샤프트를 더 포함하고,

상기 샤프트는 그 샤프트로부터 측방향으로 연장하는 암을 통해 슬라이드 플레이트에 연결되고,

상기 슬라이드 플레이트가 상기 유로에서 상기 제2 개방 위치로 회전하도록 상기 샤프트의 길이방향 축에 대하여 회전하고, 상기 슬라이드 플레이트가 상기 출구의 밸브 시트와 접촉되게 상기 유로에서 상기 실질적인 폐쇄 위치로 축방향 이동하도록 상기 유로의 축에 평행하게 슬라이드하기 위하여 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 장착되는

밸브 조립체.
제12항에 있어서,

상기 샤프트의 회전 이동과 슬라이딩 이동의 조합을 제공하기 위하여 상기 샤프트와 상기 하우징 사이에 연결되는 캠 메커니즘을 더 포함하는

밸브 조립체.
제13항에 있어서,

상기 하우징에 의해 형성되는 캠 면; 및

상기 샤프트에 고정되고, 상기 하우징의 캠 면에 결합하는 캠 팔로워를 포함하는

밸브 조립체.
제13항에 있어서,

상기 캠 메커니즘은 상기 샤프트의 슬라이딩 이동을 제공하고, 상기 출구의 밸브 시트로부터 멀어지게 상기 슬라이드 플레이트를 통상적으로 편향시키기 위한 스프링을 포함하는

밸브 조립체.
제1항에 있어서,

상기 유로는 입구로부터 상기 출구로 연장하고, 상기 유로에서 상기 입구 둘레에 밸브 시트를 형성하며,

상기 입구의 밸브 시트와 상기 슬라이드 플레이트 사이의 유로 내에 동축으로 위치되는 밀봉 링을 더 포함하며,

상기 밀봉 링은 상기 슬라이드 플레이트와 상기 입구의 밸브 시트 사이에 밀봉을 제공하기 위하여 상기 유로에서 상기 슬라이드 플레이트 측으로 축방향 이동 가능한

밸브 조립체.
제16항에 있어서,

상기 슬라이드 플레이트와 상기 밀봉 링 중 적어도 하나는 상기 슬라이드 플레이트와 상기 밀봉 링 사이에서 유체 유동을 증가시키기 위한 적어도 하나의 통로를 포함하는

밸브 조립체.
제17항에 있어서,

상기 밀봉 링과 상기 슬라이드 플레이트 사이에서 유체 유동을 증가시키기 위한 적어도 하나의 통로는 상기 밀봉 링에 형성되는

밸브 조립체.
제1항에 있어서,

상기 출구의 밸브 시트로부터 상기 슬라이드 플레이트를 통상 멀어지게 편향시키는 스프링을 더 포함하는

밸브 조립체.
고순도 가스분배 시스템(high purity gas delivery system)에 있어서,

제1항에 따른 밸브 조립체를 포함하며,

상기 밸브 조립체를 통해 진공 펌프에 연결되는 공정 챔버를 더 포함하는

고순도 가스분배 시스템.
삭제
제1항에 있어서,

상기 슬라이드 플레이트와 상기 밸브 시트 사이에서 소정 양의 유체 유동을 제공하기 위한 통로는 상기 슬라이드 플레이트와 상기 밸브 시트 모두에 형성되는

밸브 조립체.