KR101568794B1 - 진공 펌프용 감압장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공펌프용 감압장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 진공펌프의 배기 배관을 통해 유입되는 제1 유체가 유동하기 위한 제1 유로; 상기 제1 유로 상에 마련되며, 상기 제1 유로의 일부영역을 선택적으로 개폐시키기 위한 밸브; 상기 제1 유로와 소정 거리만큼 이격되며, 제2 유체가 유동하기 위한 제2 유로; 상기 제1 유로와 제2 유로를 연결하며, 선택적으로 제1 유체가 제2 유로 측으로 흡입되기 위한 제3 유로; 및 상기 제1 유로와 제2 유로를 연결하며, 제2 유체를 제1 유로로 안내하기 위한 제4 유로를 포함하며, 상기 밸브는 상기 제3 유로 및 제1 유로의 경계부와 제4 유로 및 제1 유로의 경계부 사이 공간에 위치되는 진공펌프용 감압장치를 제공할 수 있다.

Description

진공 펌프용 감압장치{Decompression apparatus for vaccume pump}
본 발명은 진공 펌프용 감압장치에 관한 것으로, 특히 프로세스 챔버와 연결된 진공 펌프용 감압장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정은 대부분 고진공 상태에서 이루어진다. 예를 들어, 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 공정과 웨이퍼 상에 증착된 박막을 식각하는 공정 등은 밀폐된 챔버에서 진행된다. 이때, 반도체 수율을 높이기 위해서는 챔버 내부가 오염되지 않도록 유지시킴과 동시에 챔버 내부를 고진공 상태로 유지하는 것이 중요하다.
한편, 고진공 상태에서 반도체 공정이 수행되는 챔버로는, 웨이퍼 가공 공정이 수행되는 프로세스 챔버(Process chamber, PC)와, 가공을 위한 웨이퍼를 로드 또는 언로드 하는 로드락 챔버(Loadlock chamber, LC) 그리고 프로세스 챔버와 로드락 챔버 사이에 설치되어 웨이퍼를 이송하는 트랜스퍼 챔버(Transfer chamber, TC)를 포함할 수 있다.
프로세스 챔버에서는 통상 고진공상태를 유지하면서 웨이퍼에 대한 박막증착, 식각 등의 공정이 수행되며, 트랜스퍼 챔버에서는 내부에 설치된 이송수단에 의해 프로세스 챔버와 로드락 챔버 사이에서 웨이퍼의 이송이 이루어진다. 또한, 상기 트랜스퍼 챔버는 진공상태로 유지되어야 한다.
따라서, 각 챔버에는 그 내부를 고진공 상태로 유지시키기 위한 진공펌프가 마련된다. 또한, 상기 진공펌프 이외에 추가적인 보조 펌프가 사용될 수도 있다. 이때 상기 진공펌프의 소비전력을 감소시키고, 순간 정전 또는 진공펌프의 파워 오프시 배기가스의 백 스트림 현상을 방지할 수 있는 구조가 요구된다.
본 발명은 진공펌프의 배기배관 측에 연결되어 진공펌프의 배기 측 압력을 감소시킬 수 있는 진공펌프용 감압 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 이송가스의 유동에 의한 이젝트(eject) 효과를 통해 별도의 동력 없이도 진공펌프의 배기 측 압력을 감소시킬 수 있는 진공펌프용 감압 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 진공펌프의 소비전력을 감소시킴과 동시에 진공펌프의 수명을 늘릴 수 있는 진공펌프용 감압장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 진공펌프의 아이들 운전시 또는 정전시에 백 스트림(Back stream) 현상을 방지할 수 있는 진공펌프용 감압장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 별도의 동력 없이도 진공펌프의 배기배관을 선택적으로 개폐할 수 있는 진공펌프용 감압장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 부품의 수명을 늘리고, 신뢰성을 높일 수 있는 진공펌프용 감압장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 일 측면에 따르면, 진공펌프의 배기 배관을 통해 유입되는 제1 유체가 유동하기 위한 제1 유로; 상기 제1 유로 상에 마련되며, 상기 제1 유로의 일부영역을 선택적으로 개폐시키기 위한 밸브; 상기 제1 유로와 소정 거리만큼 이격되며, 제2 유체가 유동하기 위한 제2 유로; 상기 제1 유로와 제2 유로를 연결하며, 선택적으로 제1 유체가 제2 유로 측으로 흡입되기 위한 제3 유로; 및 상기 제1 유로와 제2 유로를 연결하며, 제2 유체를 제1 유로로 안내하기 위한 제4 유로를 포함하는 진공펌프용 감압장치를 제공한다.
여기서, 상기 밸브는 상기 제3 유로 및 제1 유로의 경계부와 제4 유로 및 제1 유로의 경계부 사이 공간에 위치된다.
또한, 상기 제1 유로의 직경은 제2 유로의 직경보다 크게 형성되고, 상기 제3 유로 및 제4 유로의 직경은, 각각 제2 유로의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 제4 유로의 직경은 제3 유로의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 제1 유로와 제2 유로는 평행하도록 각각 마련되고, 제3 유로는 제1 및 제2 유로와 각각 직교하도록 마련될 수 있다.
또한, 제3 유로와 밸브 사이의 간격은 제4 유로와 밸브 사이의 간격보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 밸브는 제1 유로로 유입되는 제1 유체의 유량에 기초하여 선택적으로 제1 유로를 차단하기 위한 볼을 포함하며, 상기 볼이 상기 제1 유로를 폐쇄하는 경우, 제1 유체는 제3 유로를 통과하여 제2 유로로 흡입되고, 제2 유로와 제4 유로를 차례로 통과하여 제1 유로로 유동할 수 있다.
또한, 상기 제1 유로로 유입되는 제1 유체의 유동 방향과 상기 볼에 작용하는 중력 방향은 서로 반대방향이며, 제1 유체의 유량이 소정 값 이상인 경우, 상기 볼은 중력이 작용하는 방향의 반대방향으로 이동함으로써 제1 유로를 개방시킬 수 있다.
이와는 다르게, 제1 유체의 유량이 소정 값보다 작은 경우, 상기 볼은 중력이 작용하는 방향으로 이동함으로써 제1 유로를 폐쇄시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 하나의 실시예와 관련된 진공펌프용 감압장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
진공펌프의 배기배관 측에 연결되어 진공펌프의 배기 측 압력을 감소시킴으로써, 진공펌프의 소비전력을 감소시킬 수 있다. 특히, 이송가스의 유동에 의한 이젝트(eject) 효과를 통해 별도의 동력 없이도 진공펌프의 배기 측 압력을 감소시킬 수 있다. 또한, 진공펌프의 소비전력을 감소시킴과 동시에 진공펌프의 수명을 늘릴 수 있다.
또한, 진공펌프의 아이들 운전시 또는 정전시에 백 스트림(Back stream) 현상을 방지할 수 있다. 특히, 별도의 동력 없이도 진공펌프의 배기 배관을 선택적으로 개폐할 수 있다.
또한, 감압장치의 부품 수명을 늘리고, 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 프로세스 챔버의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 감압장치의 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 감압장치의 측면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 감압장치의 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예와 관련된 감압장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 개념도들이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예와 관련된 감압장치를 나타내는 개념도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공펌프용 감압장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.
본 문서에서 설명하는 감압장치는 진공펌프가 사용되는 챔버에 적용될 수 있다. 구체적으로, 상기 감압장치는 전술한 로드락 챔버의 진공펌프와 연결될 수 있고, 프로세스 챔버의 진공펌프와 연결될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 상기 감압장치가 프로세스 챔버의 진공펌프와 연결되는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 프로세스 챔버의 구성도이다.
상기 프로세스 챔버(10)는 진공펌프(20)와 연결된다. 상기 진공펌프(20)는 상기 프로세스 챔버(10)를 진공상태로 유지시키는 기능을 수행한다. 상기 진공펌프(20)가 작동하는 경우, 상기 프로세스 챔버(10) 내부의 유체(배기가스)는 상기 진공펌프(20)의 배기배관(21)을 따라 외부로 유동하게 된다. 이때, 상기 배기배관(21) 상에는 감압장치(100)가 마련된다. 상기 감압장치(100)는 상기 진공펌프(20)의 배기 측의 압력을 감소시키는 기능을 수행한다. 즉, 상기 감압장치(100)가 진공펌프(20)의 배기 측의 압력을 감소시킴에 따라 상기 진공펌프(20)의 소비전력을 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 진공펌프(20)에 의하여 상기 프로세스 챔버(10)로부터 토출되는 배기가스에는, 각종 오염물질이 포함될 수 있다. 상기 오염물질은 파티클(particle) 또는 폴리머(polymer)로 지칭될 수 있다. 이러한 오염물질은 대기 오염의 원인이 될 수 있으므로, 상기 배기 배관(21) 상에는 후처리장치(30)가 마련된다. 상기 후처리장치(30)는 상기 배기가스에 포함된 오염물질을 제거하는 기능을 수행한다.
정리하면, 상기 프로세스 챔버(10)로부터 토출되는 배기가스는, 진공펌프(20)를 통해 배기배관(21)으로 유입되며, 상기 배기배관(21)으로 유입되는 배기가스는, 감압장치(100)와 후처리 장치(30)를 차례로 통과한 후 외부로 배출될 수 있다.
한편, 상기 감압장치(100)로는 2가지 유체가 각각 유입될 수 있다. 구체적으로, 상기 감압장치(100)로는 제1 유체와 제2 유체가 각각 유입될 수 있다. 여기서, 상기 제1 유체는 배기 배관(21)을 따라 상기 감압장치(100)로 유입되는 배기가스이고, 상기 제2 유체는 상기 감압장치(100)로 유입되는 이송 가스일 수 있다. 상기 이송가스는 반도체 공정 설비에 일반적으로 사용되는 CDA(Clean Dry Air)로서, 일 실시태양으로 질소 가스일 수 있다.
이를 위하여, 상기 감압장치(100)는 배기 배관(21) 상에 마련된다. 상기 배기 배관(21)을 통해 배기가스는 상기 감압장치(100)로 유입될 수 있다. 또한, 상기 감압장치(100)에는 이송가스 배관(40, 이송가스 공급라인이라고도 함)이 연결된다. 전술한 이송가스는 상기 이송가스 배관(40)을 따라 상기 감압장치(100)로 유입될 수 있다.
또한, 상기 감압장치(100)는 2가지 유체의 유동을 통해 이젝트 효과를 발생시킬 수 있다. 따라서, 상기 감압장치(100)는 이젝터(ejector)로 지칭될 수도 있다.
상기 이젝터는 음압을 발생시켜 작동 유체를 흡입(suction)하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 상기 이젝터는 내부 유로 상에 마련된 노즐과 디퓨저를 포함할 수 있다. 상대적으로 고압의 유체가 이젝터를 통과할 경우 상대적으로 저압의 유체가 음압에 의하여 이젝터로 흡입된다.
후술하겠지만, 이젝트 효과는 제1 유체의 유량이 소정 값보다 작은 경우에 발생할 수 있다. 일 실시태양으로, 상기 제1 유체(배기가스)는 상대적으로 저압의 유체일 수 있고, 상기 제2 유체(이송가스)는 제1 유체에 비하여 상대적으로 고압의 유체일 수 있다. 이때, 상기 제2 유체(이송가스)는 이젝터 효과의 구동원(drive force)을 제공한다.
상기 이젝터를 구성하는 노즐과 디퓨저는 제2 유체(이송가스)의 유동방향(유입 측에서 토출 측)을 따라 차례로 마련될 수 있다. 또한, 상기 제1 유체(배기가스)는 상기 노즐과 디퓨저의 경계영역을 통해 흡입될 수 있다. 따라서, 고압부의 제2 유체(이송가스)를 상기 이젝터로 공급하게 되면, 상기 이젝터와 연결된 저압부의 제1 유체는 상기 제2 유체의 유동에 의하여 상기 이젝터로 흡입된다.
상기 감압장치(100)는 별도의 동력 없이도, 제2 유체(이송가스)의 유동을 구동원으로 함으로써 제1 유체의 유동을 가속화할 수 있다. 따라서, 배기배관(21) 상에 마련된 감압장치(100)는 제2 유체의 유동을 통해, 진공펌프(20)의 배기 측 압력을 감소시킬 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 감압장치(100)의 정면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 감압장치(100)의 측면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 감압장치(100)의 단면도이다.
또한, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예와 관련된 감압장치(100)의 일 작동상태를 설명하기 위한 개념도들이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 감압장치(100)는 외관을 형성하는 하우징(101)을 포함한다. 이때, 상기 하우징(101) 내부에는 전술한 제1 유체(배기가스)와 제2 유체(이송가스)가 유동하기 위한 복수 개의 유로가 각각 형성될 수 있다.
상기 하우징(101)은 내구성 및 내부식성 등 각종 물성이 우수한 재질로 형성될 수 있다.
상기 하우징(101)에는 제1 유체(L1)와 제2 유체(L2)의 유입구가 각각 마련될 수 있다. 이때, 제1 유체(L1)의 유입구는 제1 유입구(111)이고, 제2 유체(L2)의 유입구는 제2 유입구(121)이다. 또한, 상기 하우징(101)에는 제1 토출구(112)가 마련될 수 있다. 또한, 상기 하우징(101)에는 2개의 유입구와 1개의 토출구가 각각 마련될 수 있다. 또한, 제2 유입구(121)에는 이송가스 배관(40)과의 연결을 위한 소켓부(41)가 마련될 수 있다.
여기서, 제1 유입구(111)와 제1 토출구(112)는 배기배관(21)과 각각 연결된다. 즉, 제1 유입구(111)와 제1 토출구(112)는 후술할 제1 유로(110)를 형성한다. 또한, 상기 감압장치(100)가 배기 배관(21)의 일부영역에 설치되는 경우, 상기 제1 유로(110)는 상기 배기배관(21)의 일부 영역을 구성할 수 있다.
또한, 상기 제1 유입구(111)가 형성된 하우징(101)의 일면을 상기 하우징(101)의 전면(102)으로 지칭하는 경우, 상기 제1 토출구(112)는 상기 하우징(101)의 후면(103)에 마련될 수 있다.
한편, 상기 제2 유입구(121)는 상기 하우징(101)의 전면(102)에 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 유입구(111)와 상기 제2 유입구(121)는 상기 하우징(101)의 동일면에 각각 마련될 수 있다.
또한, 상기 하우징(101)의 전면(102)은 단차 구조를 가질 수 있다. 일 실시태양으로, 상기 하우징(101)의 전면(102) 중 외측으로 돌출된 영역(102a)에 제1 유입구(111)가 마련될 수 있다. 또한, 상기 하우징(101)의 전면(102) 중 내측으로 함몰된 영역(102b)에 제2 유입구(121)가 마련될 수 있다.
상기 감압장치(100)는 진공펌프(20)의 배기 배관(21)을 통해 유입되는 제1 유체가 유동하기 위한 제1 유로(110)를 포함한다. 상기 제1 유로(110)는 전술한 제1 유입구(111)와 제1 토출구(112)를 포함한다. 상기 제1 유로(110)는 배기 배관(21)에 대응될 수 있도록 실질적으로 직선 유로를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 유로(110)는 배기 배관(21)의 일부 영역을 구성할 수 있다. 일 실시태양으로, 상기 감압장치(100)를 상기 배기 배관(21)에 설치하는 경우, 상기 배기 배관(21)은 소정 길이만큼 절단될 수 있다. 이때, 상기 절단된 배기 배관(21)의 일 측부는 상기 제1 유로(110)의 제1 유입구(111)와 대응(결합)되고, 상기 절단된 배기 배관(21)의 타 측부는 제1 유로(110)의 제1 토출구(112)와 대응(결합)될 수 있다.
또한, 상기 제1 유로(110)는 소정의 직경(d1)을 가질 수 있다.
상기 감압장치(100)는 상기 제1 유로(110) 상에 마련되며, 상기 제1 유로(110)의 일부영역을 선택적으로 계폐시키기 위한 밸브(150)를 포함한다. 상기 밸브(150)는 상기 제1 유로(110)를 따라 유동하는 상기 제1 유체(배기가스)의 유동을 선택적으로 개폐시킬 수 있다. 여기서 상기 밸브(150)는 상기 제1 유입구(111)와 제1 토출구(112) 사이에 위치된다. 설명의 편의를 위하여, 제1 유입구(111)와 상기 밸브 사이의 영역을 유입 영역(113)으로 지칭할 수 있고, 제1 토출구(112)와 상기 밸브 사이의 영역을 토출 영역(114)으로 지칭할 수 있다.
구체적으로, 상기 밸브(150)가 닫힘(close) 상태인 경우, 상기 제1 유입구(111)를 통해 제1 유로(110)로 유입되는 제1 유체(L1)는 제1 유로(110)를 따라 제1 토출구(112) 측으로 진행하지 못하게 된다. 상기 밸브(150)가 상기 제1 유입구(111)와 제1 토출구(112) 사이에 위치되고, 상기 밸브(150)가 닫힘(close) 상태인 경우, 상기 제1 유입구(111)를 통해 제1 유로(110)로 유입되는 제1 유체(L1)는 상기 밸브(150)까지만 유동할 수 있고, 상기 밸브(150)를 통과하여 제1 토출구(112) 측으로 유동할 수 없다. 즉, 상기 제1 유체(L1)는 유입영역까지만 유동할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 밸브(150)가 열림(open) 상태인 경우, 상기 제1 유입구(111)를 통해 제1 유로(110)로 유입되는 제1 유체는 제1 유로(110)를 따라 제1 토출구(112) 측으로 진행하게 된다. 즉, 상기 제1 유체(L1)는 상기 제1 유입구(111)를 통해 유입된 후, 상기 밸브(150)를 통과함으로써 상기 제1 토출구(112) 측으로 유동할 수 있다.
또한, 상기 감압장치(100)는 상기 제1 유로(110)와 소정 거리만큼 이격되며, 제2 유체(이송가스)가 유동하기 위한 제2 유로(120)를 포함한다. 상기 제2 유로(120)는 제2 유입구(121)를 포함하며, 전술한 이송가스 배관(40)과 연결된다. 상기 제2 유로(120)의 제2 유입구(121)를 통해 유입된 제2 유체(L2)는 제2 유로(120)를 통과한 후, 후술할 제4 유로(140)로 유동한다.
또한, 상기 감압장치(100)는 상기 제1 유로(110)와 제2 유로(120)를 연결하며, 선택적으로 제1 유체(L1)가 제2 유로(L2) 측으로 흡입되기 위한 제3 유로(130) 및 상기 제1 유로(110)와 제2 유로(120)를 연결하며, 제2 유체(L2)를 제1 유로(111)로 안내하기 위한 제4 유로(140)를 포함한다.
상기 제3 유로(130)는 상기 제1 유로(110)의 유입영역에 연결될 수 있다. 또한, 상기 제4 유로(140)는 상기 제1 유로(110)의 토출영역에 연결될 수 있다. 또한, 상기 제3 유로(130)는 상기 하우징(101)의 전면(102) 측에 가깝게 마련되고, 상기 제4 유로(140)는 상기 하우징(101)의 후면(103) 측에 가깝게 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 제3 유로(130)는 상기 제1 유로(110)의 제1 유입구(111)와 가깝게 위치되고, 상기 제4 유로(140)는 제1 유로(110)의 제1 토출구(112)와 가깝게 위치된다. 보가 구체적으로, 제3 유로(130)와 상기 제1 유로(110)의 경계부(B1)는 상기 제1 유로(110)의 제1 유입구(111)와 가깝게 마련된다. 또한, 제4 유로(130)와 상기 제1 유로(110)의 경계부(B2)는 상기 제1 유로(110)의 제1 토출구(112)와 가깝게 마련될 수 있다.
여기서 상기 밸브(150)는 상기 제3 유로(130) 및 제1 유로(110)의 경계부(B1)와 제4 유로(140) 및 제1 유로(110)의 경계부(B2) 사이 공간에 위치된다.
한편, 제1 유로(110)와 제2 유로(120)는 실질적으로 평행하도록 각각 마련될 수 있다. 또한, 제3 유로(130)와 제4 유로(140)는 실질적으로 평행하도록 각각 마련될 수 있다.
또한, 제3 유로는 제1 및 제2 유로(110, 120)와 각각 직교하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 제3 유로(130)는 제1 유로(110)와 직교하고, 제3 유로(130)는 제2 유로(120)와 직교할 수 있다. 전술한 이젝트 효과를 증가시키기 위함이다. 구체적으로, 제1 유로(110)의 유입영역의 진공을 위하여, 제1 유로(110)와 제3 유로(130)의 연결 각도를 90˚로 형성할 수 있으며, 제1 유로(110)와 제3 유로(130)가 직교한 상태로 연결되는 경우 높은 이젝션 효율을 갖는다.
또한, 제4 유로(140)는 제1 및 제2 유로(110, 120)와 각각 직교하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 제4 유로(140)는 제1 유로(110)와 직교하고, 제4 유로(140)는 제2 유로(120)와 직교할 수 있다.
한편, 상기 제1 유로(110)의 직경(d1)은 제2 유로(120)의 직경(d2)보다 크게 형성될 수 있다. 여기서 상기 제3 유로(130) 및 제4 유로(140)의 직경(d3, d4)은, 각각 제2 유로(120)의 직경(d2)보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 제4 유로(140)의 직경(d4)은 제3 유로(130)의 직경(d3)보다 크게 형성될 수 있다. 일 실시태양으로, 상기 제1 유로(110)의 직경(d1)은 약 37mm일 수 있고, 제2 유로(120)의 직경(d2)은 약 5mm일 수 있다.
또한, 제3 유로(130)의 직경(d3)은 약 15mm일 수 있고, 제4 유로(140)의 직경(d4)은 약 24mm일 수 있다.
구체적으로, 제3 유로(130)의 경우, 제1 유체(L1) 만이 유동하지만, 제4 유로(140)의 경우 선택적으로 제1 유체(L1)와 제2 유체(L2)가 함께 유동하게 된다. 따라서, 제4 유로(140)의 직경(d4)은 제3 유로(130)의 직경(d3)보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 상기 제4 유로(140)와 상기 제2 유로(120)의 경계부에는 버퍼 영역(BP)이 추가로 마련될 수 있다. 상기 버퍼 영역(BP)에 의하여, 상기 제4 유로(140)와 상기 제2 유로(120)는 교차 영역을 갖게 된다.
또한, 제3 유로(130)의 직경(d3)은 제2 유로(120)의 직경(d2)의 2배 내지 4 배일 수 있다. 또한, 제1 유로(110)의 직경(d1)은 제3 유로(130)의 직경(d3)의 2배 내지 3배일 수 있다. 또한, 각 유로(110 내지 140)의 길이 및 직경(d1 내지 d4)는 배기 배관(21)의 길이, 하우징(101)의 길이, 진공펌프의 용량 및 이송가스의 압력 등을 고려하여 다양한 비율로 결정될 수 있음은 물론이다.
한편, 제3 유로(130)와 밸브(150) 사이의 간격은, 제4 유로(140)와 밸브(150) 사이의 간격보다 크게 형성될 수 있다. 상기 하우징(101)의 전면(102)과 후면(103) 사이의 길이(하우징의 길이라고도 함)가 고정적인 경우, 제4 유로(140)와 밸브(150) 사이의 간격을 짧게 하는 것이 상기 감압장치(100)의 컴팩트화 및 슬림화에 유리할 수 있다.
또한, 상기 배기 배관(21)을 통해 상기 제1 유로(110)로 유입되는 배기 가스에는 오염물질이 포함되어 있다. 이러한 오염물질은 하우징(101) 내부의 각 유로를 통과하는 과정에서 유로 내부에 일부 도포될 수 있다. 이러한 오염물질의 도포는 유로의 압력손실을 발생시키며, 감압장치(100)의 효율을 떨어뜨리게 된다.
따라서, 상기 감압장치(100)는 히터(160)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 히터(160)는 상기 하우징(101) 내부에 마련될 수 있다. 일 실시태양으로, 상기 히터(160)는 상기 제3 유로(130) 측에 마련될 수 있다. 또한, 상기 히터(160)는 상기 제3 유로(130)와 평행한 위치에 마련될 수 있다.
또한, 각 유로(110 내지 140)는 표면 거칠기를 낮추기 위하여 특수 코팅 처리될 수 있다.
상기 밸브(150)는 제1 유체(L1)의 일 방향(One-way) 유동만을 허용하는 체크밸브일 수 있다.
일 실시태양으로, 상기 밸브(150)는 제1 유로(110)로 유입되는 제1 유체(L1)의 유량에 기초하여 선택적으로 제1 유로(110)를 차단시키기 위한 볼(151)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 볼(151)은 내구성 및 내부식성이 우수한 재질로 형성될 수 있다. 일 실시태양으로, 상기 볼(151)은 고무 재질로 형성될 수 있다. 상기 볼(151)은 구 형상을 가질 수 있다.
상기 볼(151)이 배치되는 제1 유로(110)의 영역(S, 밸브 영역이라고도 함)은 제1 유로의 직경(d1)보다 큰 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 밸브 영역(S)의 직경은 제1 유입구(111) 및 제1 토출구(112)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 이러한 직경 차이는 상기 볼(151)의 이동 과정에서 있어서, 스토퍼의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 볼(151)은 제1 유로(110)의 직경(d1)보다 큰 밸브 영역에서만 이동 가능하게 구비될 수 있다.
상기 볼(151)이 상기 제1 유로(110)를 폐쇄(close)하는 경우, 제1 유체(L1)는 제3 유로(130)를 통과하여 제2 유로(120)로 흡입되고, 제2 유로(120)와 제4 유로(140)를 차례로 통과하여 제1 유로(110)로 유동할 수 있다.
또한, 상기 제3 유로(130)와 제4 유로(140)는 제1 유체(L1)의 바이패스 유로의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 제1 유체(L1)의 유동은 상기 볼(151)을 기준으로 바이패스(bypass) 할 수 있다.
구체적으로, 상기 볼(151)이 상기 제1 유로(110)를 폐쇄(close)하는 경우 제1 유체(L1)는 제1 유입구(111)로 유입된 후, 제2 유로(120)를 유동하는 제2 유체(L2)의 유동에 의하여 제3 유로(130)로 흡입될 수 있다.
이러한 제1 유체(L1)의 흡입은 전술한 이젝트 효과를 통해 이루어질 수 있다. 이후, 제1 유체(L1)는 제3 유로(130)를 통해 제2 유로(120)로 흡입되고, 제2 유체의 유동과 합류하게 된다. 이후, 제1 유체 및 제2 유체는 제2 유로(120) 및 제4 유로(140)를 차례로 통과한 후 제1 유로(110)의 토출구(112)를 통해 상기 감압장치(100) 외부로 토출될 수 있다.
한편, 상기 제1 유로(110)로 유입되는 제1 유체(L1)의 유동 방향과 상기 볼(151)에 작용하는 중력 방향(g)은 서로 반대방향일 수 있다. 또한, 상기 제1 유로(110)로 유입되는 제1 유체(L1)의 유동 방향과 상기 제2 유로(120)로 유입되는 제2 유체(L2)의 유동 방향은 실질적으로 평행할 수 있다.
또한, 상기 제1 유로(110)로 유입되는 제1 유체(L1)의 유동 방향과 상기 제2 유로(120)로 유입되는 제2 유체(L2)의 유동 방향은 실질적으로 동일한 방향일 수 있다. 일 실시태양으로, 상기 제1 유로(110)로 유입되는 제1 유체(L1)의 유동 방향과 상기 제2 유로(120)로 유입되는 제2 유체(L2)의 유동 방향은 모두 중력방향(g)의 반대방향이 되도록 상기 감압장치(100)가 상기 배기 배관(21) 상에 설치될 수 있다.
한편, 상기 제1 유로(110)에는 상기 볼(151)을 지지하기 위한 지지부재(152)가 마련될 수 있다. 상기 지지부재(152)는 볼(151)의 유동 변위를 고려한 위치에 마련될 수 있다. 일 실시태양으로, 상기 지지부재(152)는 제1 유로와 제3 유로의 경계부보다 제1 유로와 제4 유로의 경계부에 가깝게 마련될 수 있다.
또한, 상기 지지부재(152)에 의하여, 상기 제1 유로(110) 상에는 제1 유체(L1)가 통과할 수 있는 개구부(153)가 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 지지부재(152)는 상기 제1 유로(110)를 형성하는 내주면에 둘레방향을 따라 마련될 수 있으며, 상기 지지부재(152)는 링 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 링 형상의 중앙부는 전술한 개구부(153)를 형성하게 된다.
도 5를 참조하면, 제1 유체(L1)의 유량이 소정 값보다 작은 경우, 상기 볼(151)은 중력이 작용하는 방향으로 이동함으로써 제1 유로(110)를 폐쇄시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 볼(151)에는 제1 유체(L1)의 유동에 의해 작용하는 힘과 중력이 함께 작용하게 된다.
여기서, 제1 유체(L1)의 유동에 의해 작용하는 힘은 상기 제1 유체의 유동방향을 따라 상기 볼을 밀어내는 힘을 의미한다. 또한, 제1 유체(L1)의 유동에 의해 작용하는 힘은 상기 볼(151)을 지지부재(152)로부터 떨어지게 할 수 있다.
특히, 제1 유체(L1)의 유동에 의해 작용하는 힘이 중력에 의한 힘보다 작은 경우, 상기 볼(151)은 상기 지지부재(152)에 접촉하게 된다. 이때, 상기 볼(151)은 상기 개구부(153)를 폐쇄하게 된다.
이러한 경우, 상기 제1 유체(L1)는 제1 유로(100)의 유입구로 유입된 후, 상기 개구부(153)를 통과하지 못하게 된다. 또한, 상기 제1 유체(L1)는 제3 유로(130)와 제2 유로(120) 및 제4 유로(140)를 차례로 경유함으로써, 제1 유로(110)의 토출구를 통해 감압장치(100) 외부로 토출될 수 있다. 또한, 제1 유체(L1)의 유량이 소정 값보다 작은 경우, 제2 유체의 유동에 의하여, 이젝트 효과가 발생한다.
전술한 바와 같이, 상기 배기배관(21)을 통해 상기 감압장치(100)로 유입되는 상기 제1 유체(배기가스, L1)는 상대적으로 저압의 유체일 수 있고, 상기 제2 유체(이송가스, L2)는 제1 유체(L1)에 비하여 상대적으로 고압의 유체일 수 있다.
이때, 상기 제2 유로(120)를 유동하는 상기 제2 유체(L2)는 이젝터 효과의 구동원(drive force)을 제공한다.
상기 제2 유로(120)에는 상기 이젝터 효과를 구현하기 위한 노즐과 디퓨저가 제2 유체(이송가스)의 유동방향(유입 측에서 토출 측)을 따라 차례로 마련될 수 있다. 또한, 상기 제1 유체(배기가스)는 상기 노즐과 디퓨저의 경계영역을 통해 흡입될 수 있다. 일 실시태양으로, 제3 유로(130)는 제2 유로의 노즐과 디퓨저의 경계영역에 연결될 수 있다. 이때, 전술한 바와 같이, 이젝트 효과를 증가시키기 위하여, 제3 유로(130)는 제 유로(120)와 직교하게 된다.
따라서, 상대적으로 고압부의 제2 유체(이송가스)를 상기 제2 유로(120)로 공급하게 되면, 상기 제1 유로(110)를 유동하는 제1 유체(L1)는, 상기 제2 유로(120)를 유동하는 상기 제2 유체(L2))의 유동에 의하여 상기 제3 유로(130)를 통해 상기 제2 유로(120)로 흡입된다.
구체적으로, 상기 감압장치(100)는 별도의 동력 없이도, 제2 유체(이송가스)의 유동을 구동원으로 함으로써 제2 유로(120) 측으로 제1 유체 유동을 가속화할 수 있다. 따라서, 배기 배관(21) 상에 마련된 감압장치(100)는 제2 유체의 유동을 통해, 진공 펌프(20)의 배기 측 압력을 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 진공펌프(20)의 아이들 운전시, 또는 정지시인 경우에는 백 스트림 현상을 방지할 수 있다. 상기 진공펌프(20)의 파워 오프시에는 상기 볼(151)은 상기 지지부재(152)에 접촉됨으로써, 상기 볼은(151)은 개구부(153)를 닫게 된다.
또한, 진공펌프(20)가 파워 오프된 경우에도, 상기 제2 유로(120)의 제2 유체의 유동은 계속적으로 이루어질 수 있다. 이때, 이젝트 효과에 의하여, 제1 유체는 제2 유체의 유동에 합류됨으로써 제1 유로의 토출구(112)를 통해 감압장치 외부로 토출될 수 있다.
구체적으로, 상기 감압장치(100)로 유입되는 제1 유체에는 각종 오염물질(파티클 또는 폴리머)이 포함되어 있다. 이때, 진공펌프(20)의 파워 오프시, 백스트림이 발생하는 경우, 상기 오염물질이 진공펌프(20) 및 프로세스 챔버(10) 측으로 유동될 수 있다. 상기 밸브(150)는 순간적인 백 스트림 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이와는 다르게, 도 6을 참조하면, 제1 유체(L1)의 유량이 소정 값 이상인 경우, 상기 볼(151)은 중력이 작용하는 방향(g)의 반대방향으로 이동함으로써 제1 유로(110)를 개방시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 유체(L1)의 유동에 의해 작용하는 힘은 상기 제1 유체의 유동방향을 따라 상기 볼(151)을 밀어내는 힘을 의미한다. 또한, 제1 유체(L1)의 유동에 의해 작용하는 힘은 상기 볼(151)을 지지부재(152)로부터 떨어지게 할 수 있다.
특히, 제1 유체(L1)의 유동에 의해 작용하는 힘이 중력에 의한 힘보다 큰 경우, 상기 볼(151)은 상기 지지부재(152)로부터 떨어지게 된다. 이때, 상기 볼(151)은 상기 개구부(153)를 개방시키게 된다.
여기서, 제1 유체(L1)는 상기 볼(151)과 개구부(153) 사이의 간격을 통해 유입될 수 있다. 또한, 상기 제1 유체(L1)는 볼의 외주면과 상기 제1 유로의 내주면 사이의 간격을 통해 상기 제1 토출구(112)로 유동할 수 있다.
구체적으로, 제1 유체(L1)의 유량이 소정 값 이상인 경우, 상기 볼(151)은 제1 유로(110)를 개방시키고, 상기 제1 유체(L1)는 제1 유로의 유입구로 유입된 후, 제3 유로와 제2 유로 및 제4 유로를 경유하지 않고, 제1 유로의 토출구를 통해 직접 외부로 토출될 수 있다.
또한, 제1 유체(L1)의 유량이 소정 값 이상인 경우, 제2 유체의 유동에도 불구하고, 이젝트 효과가 발생하지 않거나, 그 효과가 매우 작을 수 있다.
상기 밸브(150)는 볼(151)에 가해지는 중력과 볼(151)에 가해지는 제1 유체의 모멘텀 차이에 의하여 선택적으로 개폐될 수 있다. 즉, 상기 볼(151)을 탄성 지지하기 위한 스프링과 같은 별도의 탄성 부재가 요구되지 않는다. 한편, 상기 탄성 부재는 상기 감압장치(100)의 작동 시간이 길어짐에 따라 탄성력이 작아질 수도 있고, 오작동을 일으킬 수도 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예와 관련된 감압장치(200)를 나타내는 개념도이다.
도 7을 참조하면, 상기 감압장치(200)는 제1 유로(210)와 제2 유로(220)와 제3 유로(230)와 제4 유로(240) 및 밸브(250)를 포함한다. 또한, 상기 밸브(250)는 볼(251)을 포함할 수 있다. 제2 유로(220)와 제3 유로(230)의 연결각도(θ)는 90˚일 수 있다. 또한, 이때, 제2 유로(220)와 제4 유로(240)의 연결각도(θ)는 90˚가 아닐 수 있다.
일 실시태양으로, 제2 유로(220)와 제4 유로(240)의 연결각도(θ)는 45˚ 내지 60˚로 형성될 수 있다. 바람직하게, 제2 유로(220)와 제4 유로(240)의 연결각도(θ)는 45˚로 형성될 수 있다. 한편, 제2 유로(220)와 제4 유로(240)의 연결각도를 제외하고는 도 5 및 도 6을 통해 설명한 감압장치(100)와 동일하므로 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 프로세스 챔버 20: 진공펌프
100: 감압장치 101: 하우징
110: 제1 유로 120: 제2 유로
130: 제3 유로 140: 제4 유로
150: 밸브

Claims (7)

  1. 진공펌프의 배기 배관을 통해 유입되는 제1 유체가 유동하기 위한 제1 유로;
    상기 제1 유로 상에 마련되며, 상기 제1 유로의 일부영역을 선택적으로 개폐시키기 위한 밸브;
    상기 제1 유로와 소정 거리만큼 이격되며, 제2 유체가 유동하기 위한 제2 유로;
    상기 제1 유로와 제2 유로를 연결하며, 선택적으로 제1 유체가 제2 유로 측으로 흡입되기 위한 제3 유로; 및
    상기 제1 유로와 제2 유로를 연결하며, 제2 유체를 제1 유로로 안내하기 위한 제4 유로를 포함하며,
    상기 밸브는 상기 제3 유로 및 제1 유로의 경계부와 제4 유로 및 제1 유로의 경계부 사이 공간에 위치되고,
    상기 밸브는 제1 유로로 유입되는 제1 유체의 유량에 기초하여 선택적으로 제1 유로를 차단시키기 위한 볼을 포함하며,
    상기 볼이 상기 제1 유로를 폐쇄하는 경우, 제1 유체는 제3 유로를 통과하여 제2 유로로 흡입되고, 제2 유로와 제4 유로를 차례로 통과하여 제1 유로로 유동하며,
    상기 제1 유로로 유입되는 제1 유체의 유동 방향과 상기 볼에 작용하는 중력 방향은 서로 반대방향이며,
    제1 유체의 유량이 소정 값 이상인 경우, 상기 볼은 중력이 작용하는 방향의 반대방향으로 이동함으로써 제1 유로를 개방시키고,
    제1 유체의 유량이 소정 값보다 작은 경우, 상기 볼은 중력이 작용하는 방향으로 이동함으로써 제1 유로를 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 진공펌프용 감압장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 유로의 직경은 제2 유로의 직경보다 크게 형성되고,
    상기 제3 유로 및 제4 유로의 직경은, 각각 제2 유로의 직경보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 진공펌프용 감압장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제4 유로의 직경은 제3 유로의 직경보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 진공펌프용 감압장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    제1 유로와 제2 유로는 평행하도록 각각 마련되고,
    제3 유로는 제1 및 제2 유로와 각각 직교하도록 마련된 것을 특징으로 하는 진공펌프용 감압장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제3 유로와 밸브 사이의 간격은 제4 유로와 밸브 사이의 간격보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 진공펌프용 감압장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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