KR101553354B1

KR101553354B1 - 자동 진공압력 조절용 게이트밸브 및 이를 이용한 자동 진공압력 조절방법

Info

Publication number: KR101553354B1
Application number: KR1020150032165A
Authority: KR
Inventors: 홍혁진
Original assignee: 주식회사 바스텍
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2015-09-15

Abstract

본 발명은 진공챔버의 진공압력 조절을 위한 밸브에 있어서, 유체통로(6)를 형성하는 몸체(2)와, 상기 몸체(2)의 양측에 위치하여 볼트체결에 의해 몸체(2)와 결합되어 진공장치와 체결되는 플랜지(8)(10)(12)와, 몸체(2)에 형성된 유체통로(6)의 외경을 따라 빙둘러 형성하여 공기의 누설을 차단하는 실링플랜지(14)와, 직선방향으로 이동하면서 유체통로(6)를 단계적으로 개폐하여 진공챔버(102)의 진공압력을 조절하는 개폐작동부(16)와, 개폐작동부(16)의 직선운동을 위한 작동공간을 형성하는 커버플레이트(20)로 구성하여, 진공압력을 조절하기 위한 밸브의 기계구성을 단순화 및 소형화하여 원가절감과 유지보수 비용 절감 및 진공압력 조절을 위한 시간을 단축할 수 있는 효과가 있으며, 서보모터(18)의 작동에 의해 유체통로(6)를 단계적으로 개폐함에 따라 진공챔버(102)의 진공압력 설정을 자동으로 조절함과 함께 정밀한 제어가 가능하며, 작업자의 필요에 따라 진공압력을 설정하는 것이 용이하다.

Description

자동 진공압력 조절용 게이트밸브 및 이를 이용한 자동 진공압력 조절방법{GATE VALVE FOR AUTO VACCUM PRESSURE CONTROL AND AUTO VACCUM PRESSURE CONTROL METHOD USING THAT}

본 발명은 게이트밸브에 관한 것으로, 특히 진공챔버의 진공압력이 일정하게 유지되도록 설정된 진공압력을 자동으로 조절할 수 있는 자동 진공압력 조절용 게이트밸브 및 자동 진공압력 조절방법에 관한 것이다.

일반적으로 LCD기판이나 반도체 웨이퍼의 에칭 공정, 증착 공정, 스퍼터링 공정이나 패럴린 코팅과 같이 진공 상태를 필요로 하는 특수한 코팅 공정과 같은 작업을 할 때에는 작업이 이루어지는 챔버 내부의 공기를 제거하여 진공환경을 형성한다. 이 경우 적절한 진공도를 설정 및 유지하는 것이 중요한데, 이때 필요한 것이 진공 게이트밸브이다.

진공 게이트밸브는 진공 챔버와 펌프를 연결하는 통로에 위치하여 통로를 개폐함으로써 진공상태를 유지 또는 해체하는 역할을 한다. 이러한 진공 게이트밸브는 통상 하나의 구동판과 하나의 기밀판의 작동에 의해 챔버쪽으로 연결되는 통로를 밀폐시킴으로써 챔버의 기밀성을 유지하게 된다.

따라서 반도체 제조공정의 진공 작업구역과 대기와의 밀폐기술도 반도체 제품의 품질에 많은 영향을 줌에 따라 반도체 소자의 집적공정이 이루어지는 챔버와 챔버 내의 공기를 흡입하는 진공펌프와의 사이에 설치되어 진공펌프의 흡입력이 챔버로 전달되는 것을 개폐하는 진공 게이트밸브가 중요한 역할을 담당하게 되었다.

종래에는 진공 게이트밸브와 함께 진공챔버의 진공압력을 조절하기 위한 스로틀 밸브(Throttl Valve)를 설치하고 있으며, 완전 개폐형의 진공 게이트밸브가 열린 상태에서 스로틀 밸브를 조절함으로써 진공챔버의 진공압력을 조절하거나 일정하게 유지하여 왔다.

하지만, 진공챔버의 진공압력 조절을 위해 개폐형의 게이트밸브와 진공압력 조절용 스로틀 밸브를 각각 설치함에 따라 진공챔버의 진공압력 제어를 위한 기계부품비용 및 유지보수비용의 증가, 설치면적의 증대 등 많은 문제점이 발생하게 되어 이를 보완하기 위한 기술개발이 요구되고 있다.

국내등록특허 10-539691호, '진공 게이트밸브'

따라서 본 발명의 목적은 진공챔버의 진공압력을 제어함에 있어 기계구성이 간단하고 유지비용이 적으면서 설치공간도 축소할 수 있는 자동 진공압력 조절용 게이트밸브 및 이를 이용한 자동 진공압력 조절방법를 제공하는데에 있다.

상기의 목적에 따른 본 발명은, 진공챔버의 진공압력 조절을 위한 밸브에 있어서, 유체통로(6)를 형성하는 몸체(2)와, 상기 몸체(2)의 양측에 위치하여 볼트체결에 의해 몸체(2)와 결합되어 진공장치와 체결되는 플랜지(8)(10)(12)와, 몸체(2)에 형성된 유체통로(6)의 외경을 따라 빙둘러 형성하여 공기의 누설을 차단하는 실링플랜지(14)와, 직선방향으로 이동하면서 유체통로(6)를 단계적으로 개폐하여 진공챔버(102)의 진공압력을 조절하는 개폐작동부(16)와, 개폐작동부(16)의 직선운동을 위한 작동공간을 형성하는 커버플레이트(20)로 구성함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 진공챔버의 진공압력 조절방법에 있어서, 미리 설정된 진공압력으로 동작하는 진공챔버(102)의 진공압력의 변화추이를 진공게이지(106)에 의해 실시간으로 체크하는 단계와, 진공게이지(106)에 의해 체크되는 진공압력 값을 제어부(108)로 전송하는 단계와, 제어부(108)로 전송된 진공압력 값과 진공챔버(102)에 미리 설정된 진공압력 값을 비교연산하여 진공압력의 변화가 발생하는 경우 게이트밸브(100)의 작동을 위한 제어신호를 산출하는 단계와, 게이브밸브(100)의 작동 제어신호를 서보모터(18)에 전송하여 개폐작동부(16)를 단계적으로 작동시켜 유체통로(6)의 개폐를 조절함으로써 진공펌프(104)에 의해 진공챔버(102)의 진공압력을 조절하는 단계와, 제어부(108)에 의한 개폐작동부(16)의 작동으로 진공챔버(102)의 진공압력을 조절한 제어정보, 진공챔버(102)의 진공압력 변화추이를 포함하는 로그정보를 저장하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명은 개폐형 게이트밸브와 진공압력 조절용 스로틀 밸브를 일체형으로 구성함으로써 기계구성을 단순화 및 소형화하여 원가절감과 유지보수 비용 절감 및 진공압력 조절을 위한 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

또한, 서보모터의 작동에 의해 유체통로를 단계적으로 개폐함에 따라 진공챔버의 진공압력 설정을 자동으로 조절함과 함께 정밀한 제어가 가능하며, 작업자의 필요에 따라 진공압력을 설정하는 것이 용이하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 자동 진공압력 조절용 게이트밸브의 사시도,
도 2는 도 1의 분해도,
도 3 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 개폐작동부의 작동구성을 보여주는 도면,
도 5는 진공챔버의 진공압력 자동 제어를 위한 작동구성을 보여주는 블럭도.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 게이트밸브(100)를 도시한 사시도로, 본 발명의 게이트밸브(100)는 진공챔버(102)와 진공펌프(104), 진공챔버(102)간 또는 외기 사이에 설치되어 진공챔버(102)의 진공상태를 유지하거나 진공압력을 조절하는 것이다.

본 발명의 설명에 앞서, 진공압력 조절을 위한 게이트밸브(100)의 구성 중 일반적으로 통용되는 기술 사상에 관해서는 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 게이트밸브(100)의 구성을 보여주는 분해 사시도로, 본 발명의 게이트밸브(100)는 진공챔버(102)와 진공펌프(104), 진공챔버(102)간 또는 외기사이에 설치되어 공기의 유통이 가능한 유체통로(6)를 형성하는 몸체(2)와, 상기 몸체(2)의 양측에는 볼트체결에 의해 몸체(2)와 결합되어 진공장치와 체결되는 플랜지(8)(10)(12)와, 몸체(2)에 형성된 유체통로(6)에 설치되는 실링플랜지(14)와, 유체통로(6)를 단계적으로 개폐하여 진공압력을 조절하는 개폐작동부(16)와, 몸체(2)에 설치된 개폐작동부(16)를 덮어 보호하는 덮개(40)와, 몸체(2)의 후미에는 개폐작동부(16)의 작동공간을 형성하는 커버플레이트(20)로 구성할 수 있다.

상기 몸체(2)의 일측에는 진공챔버(102)와 진공펌프(104) 사이에서 공기가 유통하는 유체통로(6)를 형성하며, 상부에는 후술하는 개폐작동부(16)를 설치하기 위한 공간부(4)를 형성한다.

본 발명에서는 몸체(2)의 양단에 플랜지(8)(10)(12)를 형성하며, 상기 플랜지(8)(10)(12)는 진공챔버(102)와 진공펌프(104), 진공챔버(102)간 또는 외기 사이에 설치되는 게이트밸브(100)를 용접하여 고정하는 것이 아니라 볼트체결에 의한 탈부착이 가능하게 고정함으로써 플래지의 교체만으로 다양한 기종의 진공장치에 게이트밸브(100)를 적용설치하는 것이 가능하다.

즉, 게이트밸브(100)를 설치하기 위해 진공장치의 타입(예를 들면, 공기가 유입, 유출되는 통로의 직경)에 맞는 플랜지(8)(10)(12)를 구비하여 게이트밸브(100)의 양측에서 볼트체결함으로써 다양한 종류의 진공장치를 하나의 게이트밸브(100)로 적용하는 것이 가능하게 된다.

또한, 종래의 게이트밸브(100)는 용접으로 제작함에 따라 용접이 용이한 스테인레스(Stainless) 소재를 사용하는 것이었으나, 본 발명의 게이트밸브(100)는 상기에서 설명한 바와 같이 용접으로 제작하는 것이 아님에 따라 알루미늄 소재를 사용하여 게이트밸브(100)의 무게를 줄일 수 있다.

본 발명의 몸체(2)에 형성된 유체통로(6)에는 진공압력 설정시 공기의 누설을 차단하기 위해 유체통로(6)의 외경을 따라 빙둘러 실링플랜지(14)를 설치할 수 있다.

상기 실링플랜지(14)는 오링과 같은 실링부재를 더 구비할 수 있고, 공압에 의해 작동되며 밸브의 완전 개폐 작동시 몸체(2)를 통해 대기가 들어오는 것을 방지함과 동시에 후술하는 개폐작동부(16)에 밀착되어 유체통로(6)를 차단함으로써 밸브의 완전 개폐하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에서는 몸체(2)에 형성된 유체통로(6)의 개폐정도를 단계적으로 제어하여 진공펌프(104)에 의해 진공챔버(102)의 진공압력을 설정하도록 하는 개폐작동부(16)를 설치한다.

도 3 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 개폐작동부(16)는 서보모터(18)와, 상기 서보모터(18)를 장착하여 지지하는 지지플레이트(38)와, 상기 서보모터(18)에 의해 왕복 직선운동하는 구동기어(24)와, 상기 구동기어(24)의 왕복 직선운동을 회전운동으로 변환하는 피동기어(26)와, 상기 피동기어(26)에 고정설치되어 회전하는 회전축하우징(36)과, 상기 회전축하우징(36)에 고정설치되어 스윙동작하는 작동바(28)와, 상기 작동바(28)와 연결되어 서보모터(18)에 의해 직선방향으로 이동하면서 몸체(2)의 유체통로(6)를 개폐하는 개폐디스크(32)로 구성한다.

본 발명에서는 서보모터(18)를 이용한 개폐작동부(16)를 구성함에 따라 유체통로(6)의 개폐정도를 정밀하게 제어할 수 있어 결과적으로 진공펌프(104)에 의한 진공챔버(102)의 진공압력 설정을 정확하게 설정할 수 있는 것이다.

또한, 서보모터(18)는 빠른 작동과 함께 속도제어가 용이하며, 제어신호에 의해 작동함에 따라 진공챔버(102)의 진공압력 설정변경이 쉽고 작업자에 의해 임의로 공정조건을 변경하여야 하는 경우에 유리하다.

도 5를 참조하여 서보모터(18)를 이용한 개폐작동부(16)의 개폐구성을 설명하면, 진공챔버(102)에는 진공압력의 변화추이를 실시간으로 체크하는 진공게이지(106)가 설치되며, 진공 게이지(106)는 체크된 진동압력을 제어부(108)로 전송한다.

상기 제어부(108)는 진공 게이지(106)로부터 전송되는 진공압력 값을 분석하여 미리 설정된 진공챔버(102)의 진공압력과 비교연산한 후 진공압력의 변화가 있을 경우 게이트밸브(100)의 작동을 위한 제어신호를 산출한다.

상기 게이트밸브(100)의 제어신호는 서보모터(18)로 전송하여 개폐작동부(16)를 단계적으로 작동시켜 유체통로(6)의 개폐를 조절하여 진공펌프(104)에 의한 진공챔버(102)의 진공압력을 제어하게 된다.

이때, 제어부(108)는 진공 게이지(106)로부터 전송된 진공압력에 의해 진동 게이트밸브의 작동을 제어함과 함께 작업자에 의해 임의적으로 입력된 설정값에 의해 게이트밸브(100)를 제어하여 진공챔버(102)의 진공압력을 조절하는 것도 가능하다.

또한, 상기 제어부(108)는 진공챔버(102)의 진공압력을 조절한 제어정보, 진공압력의 변화추이 등을 포함하는 설정 로그정보를 저장하게 되며, 작업자는 상기 설정 로그정보를 제어부(108)로부터 전송받아 활용할 수 있는 것이다.

다시 도 3 내지 도 4를 참조하여 개폐작동부(16)의 작동구성을 설명하면, 본 발명의 개폐작동부(16)는 제어부(108)에 의한 제어신호에 의해 서보모터(18)를 작동시켜 유체통로(6)를 단계적으로 개폐하여 진공챔버(102)의 진공압력을 제어하는 것이다.

도 3은 개폐작동부(16)에 의해 유체통로(6)를 차단한 상태의 도면으로, 진공 게이지(106)로부터 실시간으로 진공챔버(102)의 진공압력을 입력받는 제어부(108)는 설정된 진공압력을 벗어나는 경우에 게이트밸브(100)의 작동 제어신호를 설정하여 게이트밸브(100), 상세하게는 개폐작동부(16)의 서보모터(18)로 전송한다.

제어신호를 전송받은 서보모터(18)는 작동축(22)과 연결된 구동기어(24)를 직선상으로 작동시키게 되며, 상기 구동기어(24)와 맞물리는 피동기어(26)가 회전운동하면서 고정설치된 회전축하우징(36) 내의 회전축이 회전하게 된다.

상기 회전축의 일단에는 스윙운동하는 작동바(28)가 고정설치되며, 회전축의 회전에 의해 작동바(28)가 스윙작동하여 타단에 연결된 개폐디스크(32)가 도 4와 같이 이동함으로써 유체통로(6)를 개방하여 진공챔버(102)에 설정된 진공압력이 유지될 수 있도록 하며, 이와 반대로 개방되어 있던 유체통로(6)를 폐쇄하여 진공압력을 유지할 수도 있다.

이때, 작동바(28)는 개폐디스크(32) 상부에 형성된 작동공간부(30) 내에서 좌우 슬라이딩 이동하면서 개폐디스크(32)를 이동시켜 유체통로(6)를 개폐하도록 하며, 이를 위해 작동바(28)와 작동공간부(30)는 링크작동되게 연결될 수 있다.

상기 개폐디스크(32)에는 다수의 이송롤러(34)를 설치할 수 있으며, 개폐디스크(32)의 진행방향을 기준으로 상하좌우로의 움직임을 안내할 수 있도록 다수를 설치하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 개폐디스크(32)의 각 모서리에 설치방향이 직교하도록 각각 2개의 이송롤러(34)를 설치하여 개폐디스크(32)의 상하 슬라이딩 이동을 안내할 수 있다.

도 3 내지 도 4에는 개폐작동부(16)에 의해 유체통로(6)의 개방, 폐쇄를 도시하였으나, 개폐의 정도를 단계적으로 제어하여 공기의 흐름을 조절함으로써 진공펌프(104)에 의해 진공압력을 조절하도록 하게 된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 개폐형 게이트밸브와 진공압력 조절용 스로틀 밸브를 일체형으로 구성함으로써 기계구성을 단순화 및 소형화하여 원가절감과 유지보수 비용 절감 및 진공압력 조절을 위한 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

또한, 서보모터(18)의 작동에 의해 유체통로(6)를 단계적으로 개폐함에 따라 진공챔버(102)의 진공압력 설정을 자동으로 조절함과 함께 정밀한 제어가 가능하며, 작업자의 필요에 따라 진공압력을 설정하는 것이 용이하다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

(2)-- 몸체 (4)-- 공간부
(6)-- 유체통로 (8)(10)(12)-- 플랜지
(14)-- 실링플랜지 (16)-- 개폐작동부
(18)-- 서보모터 (20)-- 커버플레이트
(22)-- 작동축 (24)-- 구동기어
(26)-- 피동기어 (28)-- 작동바
(30)-- 작동공간부 (32)-- 개폐디스크
(34)-- 이송롤러 (36)-- 회전축하우징
(38)-- 지지플레이트 (40)-- 덮개
(100)-- 게이트밸브 (102)-- 진공챔버
(104)-- 진공펌프 (106)-- 진공 게이지
(108)-- 제어부

Claims

진공챔버의 진공압력 조절을 위한 밸브에 있어서,
유체통로(6)를 형성하는 몸체(2)와, 상기 몸체(2)의 양측에 위치하여 볼트체결에 의해 몸체(2)와 결합되어 진공장치와 체결되는 플랜지(8)(10)(12)와, 몸체(2)에 형성된 유체통로(6)의 외경을 따라 빙둘러 형성하여 공기의 누설을 차단하는 실링플랜지(14)와, 직선방향으로 이동하면서 유체통로(6)를 단계적으로 개폐하여 진공챔버(102)의 진공압력을 조절하는 개폐작동부(16)를 구성하되,
개폐작동부(16)는 진공챔버(102)의 진공압력을 체크하는 진공 게이지(106)에 의해 진공압력 값을 전송받아 미리 설정된 진공압력과 비교연산하여 작동 제어신호를 산출하는 제어부(108)에 의해 제어신호를 입력받아 작동하는 서보모터(18)와, 상기 서보모터(18)의 작동축(22)에 연결되어 직선운동하는 구동기어(24)와, 상기 구동기어(24)의 직선운동에 맞물려 회전하는 피동기어(26)와, 상기 피동기어(26)와 고정설치되어 회전하는 회전축하우징(36)과, 상기 회전축하우징(36)의 회전에 의해 스윙작동하는 작동바(28)와, 상기 작동바(28)와 링크연결되어 상하 왕복운동하면서 유체통로(6)를 단계적으로 개폐하는 개폐디스크(32)로 구성하고,
상기 개폐디스크(32)의 일측에는 개폐디스크(32)의 진행방향을 기준으로 상하좌우로의 움직임을 안내할 수 있도록 다수의 이송롤러(34)를 설치하되, 개폐디스크(32)의 각 모서리에 설치방향이 직교하도록 각각 2개의 이송롤러(34)를 설치하며,
상기 개폐작동부(16)의 개폐디스크(32)가 직선운동을 할 수 있도록 몸체(2)와 결합되어 작동공간을 형성하는 커버플레이트(20)로 구성함을 특징으로 하는 자동 진공압력 조절용 게이트밸브.
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제1항에 있어서,
개폐디스크(32)에는 스윙작동하는 링크 연결된 작동바(28)가 좌우 슬라이딩 이동하는 작동공간부(30)를 형성함을 특징으로 하는 자동 진공압력 조절용 게이트밸브.
제1항에 있어서,
실링플랜지(14)와 개폐디스크(32) 사이에는 밀폐를 위한 실링부재를 구비함을 특징으로 하는 자동 진공압력 조절용 게이트밸브.
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