KR101699423B1 - 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명과 관련된 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브는, 인렛 포트와 아웃렛 포트를 갖는 밸브하우징; 상기 인렛 포트를 내부에서 차단시키거나 개방시킬 수 있게 형성되며, 부분개방을 위한 러핑홀이 형성된 밸브디스크; 일단은 상기 밸브디스크에 연결되고, 타단은 제1피스톤에 연결된 제1샤프트; 상기 제1샤프트의 내부에 상기 제1샤프트에 대하여 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 제2샤프트; 상기 밸브디스크의 전방에서 상기 제2샤프트의 단부에 연결되어 상기 제2샤프트의 이동에 따라 상기 밸브디스크의 전방으로 돌출 이동되어 상기 러핑홀을 개방시키거나 상기 밸브디스크를 접촉 가압하여 상기 러핑홀을 차단시킬 수 있게 형성된 러핑디스크; 및 제1샤프트 및 상기 제2샤프트를 공압에 의해 이동시켜 상기 밸브디스크 및 상기 러핑디스크를 작동시키는 공압작동부를 포함한다.

Description

러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브{ROUGHING VALVE FOR VACCUUM PROCESS}
본 발명은 반도체 제조 공정 등에서 초기 진공 또는 단계적 진공을 형성하기 위한 러핑밸브에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정을 진행하기 위해서는 많은 진공 시스템이 사용된다. 예를 들어, 화학 기상 증착의 경우, 반도체 웨이퍼가 배치된 진공 챔버에 가스를 주입하고 일정한 에너지를 전달하여 플라즈마를 발생시키면 웨이퍼에 반응이 일어나면서 박막을 형성한다. 박막의 형성과정에서 발생된 불필요한 반응물들은 펌프 및 배관을 통해 배출된다.
이러한 진공 시스템은 펌프 및 배관의 진공도를 제어할 수 있게 진공 조절 밸브가 설치된다. 일반적으로 진공 조절 밸브는 유로를 개폐하는 밸브 부재에 실린더 로드를 장착하고, 실린더의 피스톤 운동에 의하여 구동하는 것으로 구성되어 있다. 진공 밸브의 실린더의 구동 방식은 노멀크로스타입, 노멀오픈타입, 복동타입 등이 있고, 각각의 용도에 맞추어 선정된다.
이중 노멀클로즈타입의 진공 밸브는, 한쪽의 밸브실에 구동 공기를 공급하고, 한 쪽에 스프링을 사용하여 실린더를 구동하며, 구동 공기를 공급하지 않는 경우 진공 밸브는 닫힌다. 노멀오픈타입의 진공 밸브도 동일하게 한쪽의 밸브실에 구동 공기를 공급하고, 한쪽에 스프링을 사용하여 실린더를 구동하며, 구동 공기를 공급하지 않는 경우 진공 밸브는 열린다. 복동 타입의 진공 밸브는 양쪽의 밸브실에 구동 공기를 공급하여 밸브를 개폐시킨다.
이러한 진공 조절 밸브에는 챔버 내부의 흄(fume)이나 부식성(corrosive) 가스를 배기하는 과정에서 밸브 내부에 이물질이 부착되기 쉬운데, 그에 따라 밸브의 수명을 단축시키고 펌프에 치명적인 문제를 야기하기도 한다. 러핑밸브(roughing valve)는 진공 공정용 밸브 중에서 이온주입 등의 공정에서 서서히 진공을 조절하여 공정불량을 최소화시키기 위해 사용되고 있다.
구성에 있어서 러핑밸브는 별도의 유로를 형성하는 바이패스 타입(대한민국 공개특허공보 제10-2007-0038257호 등)이 제시되어 있으나, 구성이 복잡하고 이온가스의 부착가능성이 높다는 한계가 있다.
대한민국 공개공보 제10-2002-0020256호에서는 개폐조작을 위한 밸브디스크 및 샤프트에 가느다란 구멍을 형성하고 이를 개폐시키기 위한 니들부재를 설치하여 밸브디스크가 닫혀 있는 상태에서 니들 부재를 조작하여 구멍을 개방시켜 러핑을 구현하고자 하였다. 아울러, 위 문헌에서는 니들 부재의 개폐량을 조절하기 위해 니들 부재를 탄성지지하는 스프링의 압축량을 변화시키는 메카니즘을 제시하고 있다. 그러나, 위 문헌에 의한 러핑 방식의 경우, 니들부재 및 니들부재와 주위의 부품이 만드는 좁은 공간이나 틈이 흄이나 가스에 그대로 노출되어 있으므로 부식성 가스에 의한 오염 및 그에 따른 성능의 약화를 수반할 수 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안한 것으로, 스트로크가 작은 별도의 공압장치를 이용하여 밸브디스크를 열어 러핑시킬 수 있는 러핑 메카니즘을 가지면서도, 러핑을 위한 요소나 부품이 흄이나 부식성 가스에 의한 노출을 최소화시킴으로써 장치의 내구성 및 수명을 증대시키는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명과 관련된 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브는, 인렛 포트와 아웃렛 포트를 갖는 밸브하우징; 상기 인렛 포트를 내부에서 차단시키거나 개방시킬 수 있게 형성되며, 부분개방을 위한 러핑홀이 형성된 밸브디스크; 일단은 상기 밸브디스크에 연결되고, 타단은 제1피스톤에 연결된 제1샤프트; 상기 제1샤프트의 내부에 상기 제1샤프트에 대하여 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 제2샤프트; 상기 밸브디스크의 전방에서 상기 제2샤프트의 단부에 연결되어 상기 제2샤프트의 이동에 따라 상기 밸브디스크의 전방으로 돌출 이동되어 상기 러핑홀을 개방시키거나 상기 밸브디스크를 접촉 가압하여 상기 러핑홀을 차단시킬 수 있게 형성된 러핑디스크; 및 제1샤프트 및 상기 제2샤프트를 공압에 의해 이동시켜 상기 밸브디스크 및 상기 러핑디스크를 작동시키는 공압작동부를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 공압작동부는, 상기 밸브하우징에 체결되며, 공압 제어에 의해 상기 제1피스톤을 이동시킬 수 있게 형성된 제1실린더; 상기 제2샤프트의 단부에 연결된 제2피스톤; 및 상기 제1피스톤의 단부에 체결되며, 공압 제어에 의해 상기 제2피스톤을 이동시킬 수 있게 형성된 제2실린더를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1실린더의 외측 단부에는 커버부가 체결되고, 상기 커버부에 상기 제2실린더가 통과하며 이동할 수 있게 통과홀이 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1실린더에는 상기 제2실린더에 연결되는 공압호스의 이동공간을 제공하기 위한 제1개방홈부가 형성되고, 상기 커버부에 상기 제2실린더에 연결되는 공압호스의 이동공간을 제공하기 위한 제2개방홈부가 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제2샤프트는 상기 제2피스톤을 관통한 후 연장된 연장 샤프트부를 포함하고, 상기 연장 샤프트부에, 상기 제2샤프트의 이동량을 조절할 수 있게 형성된 러핑조절부가 결합될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 러핑조절부는, 그 중심부는 상기 제2샤프트가 통과하도록 형성되며, 상기 제2피스톤의 이동방향으로 상대이동 가능하게 상기 제2실린더의 단부에 결합되는 지지부재; 상기 지지부재에 걸려짐으로써 상기 제2샤프트가 상기 지지부재에 의해 이동이 제한될 수 있게 상기 제2샤프트의 단부에 끼워지는 스토퍼링; 및 체결량에 의해 상기 지지부재의 상기 제2실린더에 대한 상대적 위치를 조절할 수 있게 상기 지지부재 및 상기 제2실린더를 체결하는 조절나사를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 러핑디스크는 상기 밸브디스크의 전방 쪽을 향하는 제1면과 상기 밸브디스크를 향하는 제2면을 포함하고, 상기 제2면에, 상기 러핑디스크의 표면과 접촉하여 기밀을 유지할 수 있게 제1오링이 장착될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 밸브디스크에는 상기 제2샤프트가 통과될 수 있도록 하면서도 상기 제2샤프트의 외주와의 사이에 소정의 틈(g)을 갖도록 관통홀이 형성되고, 상기 러핑디스크의 직경은 상기 관통홀보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 밸브디스크는 상기 제2면에 접촉하여 기밀을 유지할 수 있게 형성된 제2오링을 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 밸브디스크는 상기 러핑디스크의 두께를 수용할 수 있는 수용홈을 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 러핑디스크는 상기 제2샤프트에 체결되어 조립될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 러핑홀은 상기 밸브디스크의 중심으로부터 원주 방향으로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브는, 상기 제1샤프트를 둘러쌀 수 있게 형성되는 벨로우즈; 및 상기 벨로우즈의 외측에 상기 벨로우즈의 노출을 차단할 수 있게 형성되는 커버를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명과 관련된 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브에 의하면, 밸브디스크의 전방을 개방하거나 차단하는 러핑디스크를 두는 구성으로서, 러핑디스크와 밸브디스크의 사이를 공압에 의하여 조절함으로써 미세한 열림의 조절을 용이하게 하면서도, 러핑디스크 자체가 러핑을 위한 요소들을 덮는 형태이므로 흄이나 부식성 가스에 의한 오염을 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 지지부재와 스토퍼링 및 조절나사를 통하여 제2샤프트의 이동량을 조절하고 그에 따라 러핑디스크의 개도를 조절하는 것으로서, 밸브장치의 외부로부터 내부의 개도 조절하는 것이 정확하게 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 일 예에 따른 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브(100)의 사시도
도 2는 도 1의 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브(100)가 닫혀 있는 상태를 보인 단면도
도 3은 도 2의 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브(100)의 러핑열림 상태를 보인 단면도
도 4는 도 2의 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브(100)가 열려 있는 상태를 보인 단면도
이하, 본 발명과 관련된 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브에 대하여 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명과 관련된 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브는 반도체, 엘시디 등의 제작이나 에칭 또는 박박의 증착을 위한 진공 시스템에서 사용될 수 있다. 일반적으로 반도체 제작을 위한 진공 시스템에서는 공정 챔버, 터보 펌프 및 드라이 펌프 등을 포함하고 있다. 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브는 터보 펌프의 뒷단 또는 공정 챔버가 대기 상태에서 진공상태로 될 때 각각 사용되고 있다. 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브는 '아이솔레이션(isolation) 밸브'라 불리기도 하며, 터보 펌프의 뒷단에 배치되는 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브는 '터보 아이솔레이션 밸브' 등으로 불리기도 한다.
도 1은 본 발명과 관련된 일 예에 따른 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브(100)의 사시도이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명과 관련된 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브(100)는 인렛 포트(103)와 아웃렛포트(104)를 갖는 밸브하우징(101)과, 밸브하우징(101)에 결합되어 인렛 포트(103)의 차단이나 부분 열림(러핑) 및 완전 열림을 구현하기 위한 밸브구동 어셈블리(200)를 포함한다. 인렛 포트(103)는 반응 챔버 등에 연결되며, 아웃렛포트(104)는 펌프장치 등에 연결된다. 밸브하우징(101)에 연결되는 인렛 포트(103) 및 아웃렛포트(104)의 배열이나 방향은 직각 방향 외에 임의의 각도 또는 반대의 위치를 갖는 것도 가능하다. 형상면에서, 밸브하우징(101)은 도 1에 도시된 것과 같이 사각통 형태를 갖거나 원통 형태 등으로 형성될 수 있다. 밸브구동 어셈블리(200)는 후단에 결합되어 있는 커버부(290)의 부분적인 노출공간을 통해 진입되는 스크루에 의해 밸브하우징(101)에 결합될 수 있다.
밸브구동 어셈블리(200)는 공압에 의한 제어가 가능하도록 공압호스가 연결되기 위한 제1포트(262) 및 제2포트(282; 도 2 참조)를 갖는다. 제1포트(262)는 인렛 포트(103)의 열림이나 차단을 위해 사용되며, 제2포트(282)는 인렛 포트(103)의 부분열림이나 차단을 위해 사용된다. 밸브구동 어셈블리(200)에 포함되는 세부적인 구성에 대하여는 도 2를 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브(100)가 닫혀 있는 상태를 보인 단면도이다.
도 2와 같이, 밸브구동 어셈블리(200)는, 밸브디스크(210), 제1샤프트(220), 제1피스톤(230), 제2샤프트(240), 러핑디스크(250) 및 공압작동부(260, 270, 280)를 갖는다.
밸브디스크(210)는 인렛 포트(103)를 내부에서 차단시키거나 개방시킬 수 있게 형성되어 있다. 밸브디스크(210)의 전방에는 오링(212)이 포함되어 있어 인렛 포트(103)의 내벽에 접촉함으로써 인렛 포트(103)를 차단시킨다. 밸브디스크(210)의 중앙에는 제2샤프트(240) 및 후술하는 러핑디스크(250)의 연결부(255)가 통과되기 위한 관통홀(213)이 포함되어 있다. 관통홀(213)은 연결부(255)의 외주와의 사이에 소정의 틈새(g)를 형성하도록 형성된다. 밸브디스크(210)는 또한, 관통홀(213)이 밸브디스크(210)의 외주면과 연결됨으로써 인렛 포트(103)의 부분개방을 위한 러핑홀(211)이 형성되어 있다. 이러한 러핑홀(211)은 밸브디스크(210)의 중심으로부터 원주방향으로 형성될 수 있다.
제1샤프트(220)는 그 일단이 밸브디스크(210)에 연결되어 있고, 타단은 제1피스톤(230)에 연결되어 있다. 밸브디스크(210)는 제1샤프트(220)에 대하여 수직을 이루는 형태이며, 제1샤프트(220)가 인렛 포트(103) 방향으로 이동되면 밸브디스크(210)가 인렛 포트(103)에 접촉하게 되고, 반대방향으로 이동되면 인렛 포트(103)로부터 멀어지면서 개방상태를 형성한다.
제2샤프트(240)는 제1샤프트(220)의 내부에 제1샤프트(220)에 대하여 슬라이드 이동 가능하게 설치되어 있다. 구체적으로, 제2샤프트(240)는 제1샤프트(220)와 동심 형태로 배치될 수 있으며, 제1샤프트(220)와 독립하여 이동할 수 있다. 제2샤프트(240)의 단부에는 제2피스톤(270)이 연결되어 있으며, 제2피스톤(270)의 이동에 의하여 제2샤프트(240)도 함께 이동된다.
러핑디스크(250)는 밸브디스크(210)의 전방에서 제2샤프트(240)의 타 단부에 연결될 수 있도록 연결부(255)를 구비하고 있으며, 제2샤프트(240)의 이동에 따라 밸브디스크(210)의 전방으로 이동되어 러핑홀(211)을 개방시키거나 밸브디스크(210)를 접촉 가압하여 러핑홀(211)을 차단시킬 수 있게 형성된다. 러핑디스크(250)는 밸브디스크(210)의 전방 쪽을 향하는 제1면과 밸브디스크(210)를 향하는 제2면을 갖는 디스크 형태로 형성될 수 있다. 제2면에는 러핑디스크(250)의 표면과 접촉하여 기밀을 유지시킬 수 있게 제1오링(251)이 구비될 수 있다.
러핑디스크(250)의 닫힘시 기밀성을 향상시킬 수 있도록 밸브디스크(210)에도 제2오링(216)이 구비될 수 있다. 이 경우, 러핑디스크의 제2면에 있는 오링(251)과 조합되어 기밀성을 더욱 향상시킬 수 있다.
러핑디스크(250)의 직경은 관통홀(213)의 직경보다는 큰 형태로서, 오링(251)이 러핑디스크(250)에 의해 덮여지는 형태이므로 오링(251)은 인렛 포트(103)의 전면 개방시 흄(fume)이나 부식성 입자의 흐름으로부터 보호되어 이물이 끼이거나 부착되는 것을 최소화시킬 수 있다. 러핑디스크(250)는 제2샤프트(240)와 별개로 제작되어 제2샤프트(240)에 체결되어 조립되는 형태일 수 있다. 이외에도, 제2샤프트(240)와 러핑디스크(250)는 하나의 부재를 가공하여 형성시킬 수 있다. 그에 따라, 러핑디스크(250)는 제2샤프트(240)와 일체형으로도 형성될 수 있다.
닫힘 상태 또는 완전 열림 상태에서 러핑디스크(250)가 돌출되지 않도록 밸브디스크(210)에는 수용홈(215)이 형성될 수 있다. 이러한 수용홈(215)의 깊이는 대략적으로 러핑디스크(250)의 두께와 유사한 정도로 형성될 수 있다. 그에 따라, 도 2 및 도 4와 같이, 러핑디스크(250)의 인렛 포트(103)를 향하는 전면은 밸브디스크(210)의 인렛 포트(103)를 향하는 전면과 동일한 높이로 됨으로써 흄이나 파티클이 쉽게 부착되는 구석이나 홈 등의 형성을 최소화할 수 있다.
공압작동부는 제1샤프트(220) 및 제2샤프트(240)를 공압에 의해 이동시켜 밸브디스크(210) 및 러핑디스크(250)를 작동시키는 것으로, 제1피스톤(230), 제1실린더(260), 제2피스톤(270), 제2실린더(280)를 포함할 수 있다.
제1실린더(260)는 밸브하우징(101)에 체결되는 형태로서, 내부에는 공압 제어에 의해 제1피스톤(230)을 이동시킬 수 있게 형성된다. 제1피스톤(230)의 가이드를 위하여 제1실린더(260)의 전방(지면에서 오른쪽 방향)에는 돌출가이드(263)가 형성될 수 있다. 제1실린더(260)의 후방에는, 제2실린더(280)에 구비되는 제2포트(282)에 연결되는 공압호스(도시되지 않음)의 이동공간을 마련할 수 있도록 제1개방홈부(261)가 형성되어 있다. 상대적으로 이동량이 많은 제1피스톤(230)의 외주에는 제1실린더(260)의 내부에서 기밀을 유지하면서도 힘의 편중을 방지하기 위해, 실링(231) 및 가이드링(232)이 장착될 수 있다.
제2피스톤(270)은 제2샤프트(240)의 단부에 연결되어 있다. 제2실린더(280)는 제1피스톤(230)의 단부에 스크루(281)에 의해 체결되는 형태로서, 제2포트(282)에 공급되는 공압 제어에 의해 제2피스톤(270)을 이동시킨다. 제2피스톤(270)의 기밀을 위해 제2피스톤(270)의 외주에는 제2실린더(280)와 접하도록 실링(271)이 구비될 수 있다.
제1실린더(260)의 외측 단부에는 커버부(290)가 스크루에 의해 체결되어 있다. 커버부(290)는 제2실린더(280)가 통과하며 이동할 수 있게 통과홀(291, 도 1 참조)을 포함하고 있다. 이에 의해, 제2실린더(280)는 공압 작동에 따라 커버부(290)의 외측으로 돌출될 수 있다. 커버부(290)는 또한, 제2실린더(280)의 제2포트(282)에 연결되는 공압호스의 이동공간을 제공하기 위한 제2개방홈부(292)를 포함할 수 있다.
제2샤프트(240)는 제2피스톤(270)을 관통한 후 연장된 연장 샤프트부(241)를 포함할 수 있으며, 연장 샤프트부(241)에는 제2샤프트(240)의 이동량을 조절할 수 있게 형성된 러핑 조절부(310, 320, 330)가 구비될 수 있다. 러핑 조절부(310, 320, 330)는 제2샤프트(240) 이동량 즉, 러핑디스크(250)의 이동량을 조절함으로써 부분열림시 러핑디스크(250)의 개도를 조절한다.
러핑 조절부(310, 320, 330)는 지지부재(310), 스토퍼링(320) 및 조절나사(330)를 포함할 수 있다.
지지부재(310)는 제2피스톤(270)의 이동 방향으로 상대이동 가능하게 제2실린더(280)의 단부에 결합되는 형태로서, 그 중심부에는 제2샤프트(240)가 통과할 수 있게 구멍을 포함할 수 있다.
스토퍼링(320)은 지지부재(310)에 걸려짐으로써 제2샤프트(240)가 지지부재(310)에 의해 이동이 제한될 수 있게 제2샤프트(240)의 단부에 끼워진다. 형태적으로 스토퍼링(320)은 'C' 또는 'E'자 형태로 형성되어 제2샤프트(240)에 탄성적으로 끼워지는 링일 수 있다.
조절나사(330)는 체결량에 의해 지지부재(310)의 제2실린더(280)에 대한 상대적 위치를 조절할 수 있게 지지부재(310) 및 제2실린더(280)를 체결한다. 일 예로서, 조절나사(330)의 체결량이 많아지면 지지부재(310)가 제2실린더(280)에 대하여 멀어지게 되고, 반대로 스토퍼링(320)과 지지부재(310)의 사이의 거리가 가까워지므로 제2샤프트(240)의 이동량도 감소하게 되어 세밀한 러핑이 가능하게 된다.
제1샤프트(220)의 주위에는 후퇴되었던 제1샤프트(220)를 전방으로 복귀시킬 수 있도록 제1리턴스프링(420)이 구비된다. 제1리턴스프링(420)은 밸브디스크(210)를 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 가하도록 배치되어 있다. 즉, 도시된 예는 노멀클로즈 타입을 보인 것으로서, 공압이 제거되면 밸브디스크(210)가 제1리턴스프링(420)의 복원력에 의하여 닫힘상태로 유지된다. 다만, 본 발명은 이러한 노멀클로즈(normal close) 타입에 한정되지 않으며, 스프링이 도 2에 도시된 것과 다른 위치에 배치되거나 탄성력의 방향이 반대로 되는 경우, 예를 들어, 노멀오픈(normal open)타입 또는 복동타입의 경우에도 적용 가능하다.
제2피스톤(270) 및 제2실린더(280)의 작용에 의해 열려졌던 러핑디스크(250)의 복귀를 위해, 제2피스톤(270)과 제1피스톤(230)의 사이에는 제2리턴스프링(275)이 설치될 수 있다.
제1샤프트(220)의 주위에는 제1샤프트(220)를 둘러싸는 벨로우즈(410)가 구비된다. 벨로우즈(410)는 제1샤프트(220)를 둘러싸고 있으며, 제1샤프트(220)가 부식성 가스에 그대로 노출되는 것을 방지하면서 벨로우즈(410) 내부공간과 밸브하우징(101)의 내부공간 사이를 분리시킨다. 성형의 면에서 벨로우즈(410)는 복수의 판이 용접되어 성형된 '판형 벨로우즈'에 의하여 구현될 수 있다. 판형 벨로우즈는 수축되었을 때의 길이가 '성형 벨로우즈(주조에 의하여 성형된 것으로서, 원호형 단면이 중첩된 형태를 가짐)'에 비하여 짧으므로 설치공간의 면에서 장점이 있으며, 밸브디스크(210)의 개방상태와 닫힘상태 사이의 거리 즉, 밸브디스크(210)의 스트로크(stroke)에 대하여 충분한 이완 거리를 제공할 수 있다. 이외에도, 본 발명과 관련된 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브(100)는 '성형 벨로우즈'에도 적용이 가능함은 물론이다.
벨로우즈(410)의 외측에는 벨로우즈(410)의 노출을 차단할 수 있게 형성된 커버(440)가 구비될 수 있다. 커버(440)는 주름이나 표면적이 넓은 벨로우즈(410)에 부식성 가스가 접촉하여 잔류물이 끼는 것을 원천적으로 차단시키고 벨로우즈(410)의 수명을 증대시킨다. 커버(440)의 안내 및 기밀을 위해 제1실린더(260)의 전방에는 커버가이드(430)가 장착될 수 있다. 커버가이드(430)에는 이동중 커버(440)의 기밀을 위한 실링(441)과 커버(440)의 이동과정에서 흔들림을 방지하고 정확한 이동을 안내하기 위한 가이드링(442)이 장착될 수 있다. 가이드링(442)은 커버(440)의 이동 과정에서 내부의 공기 유출이 배출이 용이하도록 배기홈을 가질 수 있다. 커버(440)에는 또한, 밸브디스크(210)의 러핑홀(211)이 연통될 수 있도록 관통홀(443, 도 3 참조)이 형성될 수 있다.
이하, 본 발명과 관련된 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브(100)의 작용을 설명한다.
도 3은 도 2의 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브(100)의 러핑열림 상태를 보인 단면도이고, 도 4는 도 2의 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브(100)가 열려 있는 상태를 보인 단면도이다.
도 3과 같이, 러핑을 위해 제2실린더(280)에 공압이 제공되면, 제2피스톤(270) 및 제2피스톤(270)에 연결되어 있는 제2샤프트(240)와 러핑디스크(250)도 함게 전방으로 이동된다. 그에 따라 러핑디스크(250)와 밸브디스크(210) 사이의 틈을 형성하게 되고, 러핑홀(211) 및 관통홀(213)이 개방되어 인렛 포트(103)로부터 유입되는 흄이나 가스는 이들이 만드는 좁은 틈을 따라 아웃렛포트(104)를 통하여 외부로 배출된다(점선 화살표 참조). 따라서, 초기 진공 및 단계적 진공을 정확히 구현할 수 있으며, 챔버 내부의 유동을 최소화시킨다. 흄이나 가스는 이동 과정에서 제1오링(251) 및 제2오링(216)에 의하여 끼이는 것이 최소화된다.
러핑이 완료되면, 제1포트(262)에 공압을 가하여 제1피스톤(230)을 이동시킨다. 제1피스톤(230)이 이동되면 그에 따라 밸브디스크(210)가 인렛 포트(103)로부터 후퇴되어 완전히 개방된다(도 4). 이때, 제2포트(282)에 공급된 공압은 제거될 수 있으며, 제2리턴스프링(275)는 제2샤프트(240)와 러핑디스크(250)를 복귀시켜 내부로 흄이나 가스가 통과되는 것을 차단한다. 개방상태에서 인렛 포트(103)와 아웃렛포트(104)의 사이를 이용하는 흄이나 가스는 러핑디스크(250)에 의하여 내부로 침투되는 것이 차단하게 되고, 러핑을 위한 부품이나 부위의 오염이 최소화될 수 있다.
이상에서 설명한 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
100: 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브
101: 밸브하우징 103: 인렛 포트
104: 아웃렛포트 200: 밸브구동 어셈블리
210: 밸브디스크 220: 제1샤프트
230: 제1피스톤 240: 제2샤프트
250: 러핑디스크 260: 제1실린더
270: 제2피스톤 280: 제2실린더
290: 커버부 310: 지지부재
320: 스토퍼링 330: 조절나사
410: 벨로우즈 420: 리턴스프링
430: 커버가이드 440: 커버

Claims (13)

  1. 인렛 포트와 아웃렛 포트를 갖는 밸브하우징;
    상기 인렛 포트를 내부에서 차단시키거나 개방시킬 수 있게 형성되며, 부분개방을 위한 러핑홀이 형성된 밸브디스크;
    일단은 상기 밸브디스크에 연결되고, 타단은 제1피스톤에 연결된 제1샤프트;
    상기 제1샤프트의 내부에 상기 제1샤프트에 대하여 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 제2샤프트;
    상기 밸브디스크의 전방에서 삽입되어 상기 제2샤프트의 단부에 연결될 수 있도록 연결부가 구비되고, 상기 제2샤프트의 이동에 따라 상기 밸브디스크의 전방으로 돌출 이동되어 상기 러핑홀을 개방시키거나 상기 밸브디스크를 접촉 가압하여 상기 러핑홀을 차단시킬 수 있게 형성된, 러핑디스크; 및
    제1샤프트 및 상기 제2샤프트를 공압에 의해 이동시켜 상기 밸브디스크 및 상기 러핑디스크를 작동시키는 공압작동부를 포함하고,
    상기 러핑홀은 상기 밸브디스크의 중심으로부터 원주 방향으로 형성되고,
    상기 러핑디스크는 상기 밸브디스크의 전방 쪽을 향하는 제1면과 상기 밸브디스크를 향하는 제2면을 포함하고,
    상기 제2면에, 상기 러핑디스크의 표면과 접촉하여 기밀을 유지할 수 있게 제1오링이 장착되며,
    상기 밸브디스크에는 상기 제2샤프트 및 상기 연결부가 통과될 수 있도록 하면서도 상기 연결부의 외주와의 사이에 소정의 틈(g)을 갖도록 관통홀이 형성되고,
    상기 러핑디스크는 상기 관통홀을 덮을 수 있도록 상기 관통홀보다 직경이 크게 형성된, 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공압작동부는,
    상기 밸브하우징에 체결되며, 공압 제어에 의해 상기 제1피스톤을 이동시킬 수 있게 형성된 제1실린더;
    상기 제2샤프트의 단부에 연결된 제2피스톤; 및
    상기 제1피스톤의 단부에 체결되며, 공압 제어에 의해 상기 제2피스톤을 이동시킬 수 있게 형성된 제2실린더를 포함하는, 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1실린더의 외측 단부에는 커버부가 체결되고,
    상기 커버부에 상기 제2실린더가 통과하며 이동할 수 있게 통과홀이 형성된, 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1실린더에는 상기 제2실린더에 연결되는 공압호스의 이동공간을 제공하기 위한 제1개방홈부가 형성되고,
    상기 커버부에 상기 제2실린더에 연결되는 공압호스의 이동공간을 제공하기 위한 제2개방홈부가 형성된, 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2샤프트는 상기 제2피스톤을 관통한 후 연장된 연장 샤프트부를 포함하고,
    상기 연장 샤프트부에, 상기 제2샤프트의 이동량을 조절할 수 있게 형성된 러핑조절부가 결합된, 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 러핑조절부는,
    그 중심부는 상기 제2샤프트가 통과하도록 형성되며, 상기 제2피스톤의 이동방향으로 상대이동 가능하게 상기 제2실린더의 단부에 결합되는 지지부재;
    상기 지지부재에 걸려짐으로써 상기 제2샤프트가 상기 지지부재에 의해 이동이 제한될 수 있게 상기 제2샤프트의 단부에 끼워지는 스토퍼링; 및
    체결량에 의해 상기 지지부재의 상기 제2실린더에 대한 상대적 위치를 조절할 수 있게 상기 지지부재 및 상기 제2실린더를 체결하는 조절나사를 포함하는, 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 밸브디스크는 상기 제2면에 접촉하여 기밀을 유지할 수 있게 형성된 제2오링을 더 포함하는, 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 밸브디스크는 상기 러핑디스크의 두께를 수용할 수 있는 수용홈을 더 포함하는, 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 러핑디스크는 상기 제2샤프트에 체결되어 조립된, 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1샤프트를 둘러쌀 수 있게 형성되는 벨로우즈; 및
    상기 벨로우즈의 외측에 상기 벨로우즈의 노출을 차단할 수 있게 형성되는 커버를 더 포함하는, 러핑 기능을 갖는 진공 공정용 밸브.
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