KR101798737B1 - 부식 및 증착 보호 밸브 기기 및 방법 - Google Patents

부식 및 증착 보호 밸브 기기 및 방법 Download PDF

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Abstract

밸브의 벨로즈 주위에 팽창 및 수축 가능한 차폐부는 벨로즈를 밸브 챔버의 부식성 가스 및 고체 입자로부터 보호한다. 공통 밸브 챔버 내에 다수 출구 포트 및 다수 밸브를 구비한 다기관 밸브 조립체에서, 조립체 내의 각각의 개별 밸브의 각각의 개별 벨로즈 주위에 각각의 팽창 및 수축 가능한 차폐부는 조립체의 밸브 중 하나 또는 모두가 개방 또는 폐쇄되는지 여부와 관계없이 각각의 벨로즈를 공통 밸브 챔버 내의 부식성 가스 및 고체 입자로부터 분리한다.

Description

부식 및 증착 보호 밸브 기기 및 방법{CORROSION AND DEPOSITION PROTECTED VALVE APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 유체 제어 밸브에 관한 것으로, 더 구체적으로 부식 및 증착 보호 밸브 기기 및 방법에 관한 것이다.
밸브는 다양한 종류의 전구체 또는 부식성 가스가 밸브를 통해 유동해야 하는 많은 적용예에 사용된다. 몇몇 적용예에서, 예를 들어, 일부 화학 기상 증착(CVD) 시스템에서, 소정의 밸브는 그 자체가 부식성 또는 반응성인 다양한 재료를 처리해야 하고, 이 재료들은 밸브의 내부 금속 또는 다른 구성요소를 침식하며 밸브 및 다른 배관 및 시스템 구성요소에 고체 부산물을 증착시키도록 교차 반응한다. 이러한 부식 또는 고체 증착은 밸브 이용 수명을 단축하고 CVD 시스템의 과도한 운전 정지 및 고가의 수리를 발생시킬 수 있다.
이러한 원하지 않는 부식 및/또는 증착을 회피하거나 적어도 최소화하기 위해, 밸브, 배관 및 다른 구성요소는 종종 스테인리스 강 또는 다른 내부식성 재료로 이루어지고, 그 표면 상에서 응축되기 시작하는 임의의 물질을 증발시킬 정도로 충분히 높은 온도를 유지하기 위해 그리고 낮은 온도에서 표면에 증착될 수 있는 부산물을 형성할 수 있는 반응을 방지하기 위해 가열된다. CVD 시스템의 전위 라인(foreline), 즉 CVD 반응 챔버와 진공 펌프 사이에 가끔씩 사용되는 몇몇 밸브, 예를 들어 격리 밸브는 밸브 챔버 내의 진공을 밸브 작동기 기기의 대기 압력으로부터 격리하기 위해 가요성 스테인리스 강 벨로즈를 사용한다. 그러나, 이러한 벨로즈는 일반적으로 밸브가 개방 및 폐쇄될 때 밸브 작동기 기기의 왕복 이동을 수용할 정도로 충분히 가요성이 되기 위해 얇은 스테인리스 강 또는 다른 금속으로 제조되며, 이러한 얇은 재료는 스테인리스 강이라 하더라도 밸브 챔버를 통해 유동하는 침식 가스로부터의 화학적 침식 및 부식에 취약하다. 또한, 몇몇 고체 부산물, 예를 들어 이산화규소는 높은 융해 온도를 갖고 승화되지 않을 수 있다. 벨로즈 표면 상의 이러한 고체 재료의 증착은 상당한 양의 입자를 생성시키고, 이는 CVD 시스템의 원하지 않은 오염원이 될 뿐 아니라 또한 벨로즈의 기계 강도에 영향을 줄 수 있다.
이 문제를 해결하기 위해, 그 개시내용이 모두 본 명세서에 참조로 통합된 미국 특허 제8,196,893호의 격리 밸브는 가스의 유동이 밸브를 통과하도록 밸브가 개방될 때 벨로즈를 밸브 챔버로부터 격리하기 위해 벨로즈 주위에 보호 컵을 제공한다. 미국 특허 제8,196,893호의 보호 컵은 일반적으로 몇몇 적용예에서 벨로즈를 보호하는데 유효하지만, 밸브가 개방될 때 밸브 챔버로부터 벨로즈를 격리할 수 없다. 따라서, 예를 들어 둘 이상의 밸브 작동기 및 폐쇄 기기가 공통 밸브 챔버 또는 다기관에 함께 배치되어 폐쇄된 밸브의 벨로즈가 밸브가 개방된 상태로 공통 밸브 챔버 또는 다기관을 통해 유동하는 부식성 가스에 노출되는 상태에서 벨로즈를 보호하는 것은 효과적이지 않을 수 있다.
관련 기술의 상기 예 및 이와 관련된 제약은 발명의 요지의 예시적인 것으로 의도되며, 배타적이거나 포괄적인 것으로 의도되지 않는다. 관련 기술의 다른 양태 및 제약은 본 명세서를 판독하고 도면을 검토할 때 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
이후 실시예 및 그 양태는 범위를 한정하지 않고 예 및 예시적이도록 의도되는 시스템, 공구 및 방법과 함께 설명되며 예시된다. 다양한 실시예 및 구현예에서, 하나 이상의 상술한 문제점이 감소 또는 제거되었으나, 다른 실시예는 다른 개선점 및 이점에 관한 것이다.
밸브의 벨로즈에 대해 부식성 가스 또는 증착, 예를 들어 입자 또는 다른 고체 재료 증착 또는 증강(build-up)으로부터의 보호가 제공되며, 이러한 벨로즈는 이러한 밸브를 갖는 복수의 밸브가 공통 밸브 챔버의 하나 이상의 복수의 출구 포트를 선택적으로 개폐하도록 공통의 밸브 챔버에 조립되는 다기관 밸브 조립체에서뿐 아니라, 대기 압력 또는 밸브 챔버의 압력과 상이한 다른 압력에 노출될 수 있는 밸브 작동기 기기의 구성요소로부터 진공-기밀 방식으로 밸브 챔버를 격리하도록 제공된다. 이러한 다기관 밸브 조립체에서 구현되는 복수 개이거나 하나의 출구를 갖는 밸브 챔버에서 구현되는 한 개이든지, 이러한 밸브는 입구 포트 및 출구 포트를 갖고 입구 포트로부터 출구 포트까지 밸브 챔버를 통과하는 유체 유동을 수용하는 밸브 본체에 의해 둘러싸인 밸브 챔버, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 가동 밸브 챔버 내의 폐쇄 부재, 및 작동기 또는 작동기의 일부에서 대기 또는 다른 압력 조건에도 불구하고 밸브 챔버에 진공을 유지하도록 진공-기밀 밀폐 밀봉을 사용하여 밸브 챔버로부터 작동기 또는 작동기의 일부를 분리하는 벨로즈를 가질 수 있다.
예를 들어, 밸브 기기는 밸브 챔버를 둘러싸는 밸브 본체를 포함할 수 있고, 상기 밸브 본체는 입구 포트 및 적어도 하나의 출구 포트를 갖는다. 다기관 밸브 조립체에서, 하나 초과의 출구 포트가 존재할 수 있다. 폐쇄 부재는 각각의 출구 포트에 대해 제공되며, 입구 포트와 각각의 출구 포트 사이에서 밸브 챔버에 위치 설정되고, (i) 폐쇄 부재가 밸브 챔버의 유체가 출구 포트를 통해 그리고 밸브 챔버 외부로 유동하도록 허용하는 개방 위치와 (ii) 폐쇄 부재가 유체가 출구 포트를 통해 유동하는 것을 방지하는 폐쇄 위치 사이에서 전후로 이동 가능하다. 각각의 폐쇄 부재에 대한 작동기 기기가 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 폐쇄 부재를 왕복 이동 가능하게 이동시키도록 제공된다. 작동기 기기는 폐쇄 부재를 개방 위치로 이동시키도록 힘을 인가하는 공압 피스톤, 폐쇄 부재를 폐쇄 위치로 이동시키도록 힘을 인가하는 스프링, 및 밸브 챔버를 격리시키도록 위치 설정된 벨로즈를 포함하는 일 유형일 수 있고, 밸브 챔버와 동일 압력에서 작동할 수 없는 피스톤 실린더, 피스톤, 및 다른 구성요소로부터 진공-기밀 밀봉을 제공하도록 공기 또는 가스에 대해 불침투성이다. 팽창 및 수축 가능한 차폐부는 밸브 챔버에서 유동하는 가스로부터 적어도 벨로즈를 분리하는 방식으로 적어도 각각의 작동기 기기의 벨로즈가 팽창 및 수축 가능한 차폐부에 의해 둘러싸이는 방식으로 밸브 챔버에 위치 설정되고, 이에 의해 밸브 챔버에서 유동하는 가스일 수 있는 부식성 가스 또는 입자로부터 또는 밸브 챔버에서 유동하는 가스로부터의 고체 재료의 증착으로부터 벨로즈를 보호한다. 팽창 및 수축 가능한 차폐부는, 밸브 챔버를 통해 하나 이상의 출구 포트로 유동하는 유체가 벨로즈와 접촉하는 차폐부에 의해 방해되도록 벨로즈가 위치 설정되는 공간을 둘러싼다. 팽창 및 수축 가능한 차폐부는 작동기 또는 밸브 폐?? 부재가 개방 위치 또는 폐쇄 위치에 있는지 여부와 관계없이 벨로즈에 의해 둘러싸인 공간에서 벨로즈를 보호한다. 따라서, 밸브 폐쇄 부재 및 그의 관련 작동기 중 특정 하나와 관련된 벨로즈는, 특정 밸브 폐쇄 부재가 폐쇄되는 반면 출구 포트 중 다른 하나와 관련된 밸브 폐쇄 부재 중 다른 하나가 개방되어 밸브 챔버를 통해 유체가 유동하는 것을 허용하더라도, 항상 밸브 챔버의 유체 유동으로부터 보호된다.
일 예시적 실시예에서, 팽창 및 수축 가능한 차폐부는 벨로즈 주위의 밸브 부재의 부분으로부터 폐쇄 부재를 향해 그러나 폐쇄 부재까지 전체 경로에 걸쳐지지는 않도록 연장하는 정지 차폐부 섹션, 및 폐쇄 부재로부터 또는 폐쇄 부재에 인접한 연결부, 예를 들어 밸브 스템으로부터, 정자 차폐부 섹션의 외부면 또는 내부면과 이동 가능한 방식으로 인터페이싱하도록 연장하는 가동 차폐부 섹션을 포함할 수 있고, 가동 차폐부 섹션은 정지 차폐부 섹션에 대해 왕복 이동 가능하다. 벨로즈 주위에 차폐부에 의해 둘러싸인 공간은, 벨로즈가 위치 설정된 차폐부에 의해 둘러싸인 공간으로 차폐부 외측에 있는 밸브 챔버의 유체가 유동 또는 새는 것을 억제하기 위해 가스, 예를 들어 불활성 가스를 사용하여 차폐부의 밸브 챔버 외측의 압력보다 높은 압력까지 가압될 수 있으나,가압되어야 할 필요는 없다.
예시적 실시예에서, 정지 차폐부 부분 및 가동 차폐부 부분의 병치된 환형 표면들 사이에 환형 개구가 위치될 수 있고, 벨로즈 주위에 차폐부에 의해 둘러싸인 공간은 차폐부 내측 공간으로부터 환형 개구를 통해 차폐부 외측 밸브 챔버까지 환형 제트 유동을 생성하도록 가스의 충분한 압력 및 체적을 사용하여 가압될 수 있다. 추가 예로서, 안내 링이 정지 차폐부 섹션과 가동 차폐부 섹션 사이에 위치 설정될 수 있다. 추가 예로서, 안내 링은 차폐부 섹션 중 하나의 인터페이싱 표면에서 활주하는 복수의 보스를 포함할 수 있다. 일 예시적 실행예에서, 안내부는 안내 링의 환형 표면과 차폐부 섹션의 인접한 병치 환형 표면 사이에 환형 노즐을 형성하는 간극을 제공할 수 있다.
다른 예시적 실시예에서, 폐쇄 부재 각각에 대한 작동기 기기는 폐쇄 부재에 연결된 기동(motive) 기기 및 기동 기기를 둘러싸는 벨로즈를 포함하고, 기동 기기를 다기관 밸브 챔버로부터 격리하기 위해 다기관 밸브 본체와 폐쇄 부재 사이에서 진공-기밀 밀봉되고, 차폐부는 다기관 밸브 챔버를 통해 유동하는 유체와 벨로즈 사이의 접촉을 방지하기 위해 다기관 밸브 챔버로부터 밸로즈를 격리한다. 다른 예시적 구현예에서, 다기관 밸브 본체는 밸브 챔버를 통해 유동하는 가스 및 압력에 대해 견딜 수 있는 금속 또는 다른 재료일 수 있고, 또한 이러한 가스 및 압력에 견딜 수 있는 금속 또는 다른 재료일 수 있는 보닛을 구비한 상부까지 이어질 수 있다. 예시적 기동 기기는 (i) 보닛에 장착된 실린더 하우징 내의 공압 피스톤, (ii) 실린더 하우징에 활주식으로 장착된 피스톤, (iii) 실린더 하우징 내 피스톤으로부터, 보닛의 개구를 통해, 폐쇄 부재까지 연장하는 피스톤 로드, 및 공압이 피스톤이 인가될 때 피스톤에 대항하여 폐쇄 부재에 힘을 인가하도록 위치 설정된 스프링를 포함할 수 있다.
다른 예시적 실시예에서, 밸브 본체는 밸브 챔버를 둘러싸고, 상기 밸브 본체는 밸브 챔버로의 유체 유동에 대한 입구 포트 및 밸브 챔버의 외부로의 유체 유동에 대한 적어도 하나의 출구 포트를 갖는다. 예시적 실시예는 입구 포트와 출구 포트 사이에서 밸브 챔버에 위치 설정된 폐쇄 부재를 포함할 수 있고, 폐쇄 부재는 (i) 폐쇄 부재가 입구 포트로부터 그리고 밸브 챔버 외부로 출구 포트를 통한 유체 유동을 허용하는 개방 위치와, (ii) 폐쇄 부재가 출구 포트를 통한 유체 유동을 방지하는 폐쇄 위치 사이에서 앞뒤로 이동 가능하다. 예시적 실시예는 또한 폐쇄 부재를 개방 위치까지 이동시키도록 힘을 인가하는 공압 피스톤, 폐쇄 부재를 폐쇄 위치까지 이동시키도록 힘을 인가하는 스프링, 및 진공-기밀 밀봉을 사용하여 피스톤을 밸브 챔버로부터 격리하도록 위치 설정되는 벨로즈를 포함하는 작동기 기기를 포함할 수 있다. 팽창 및 수축 가능한 차폐부는 밸브 챔버에서 유동하는 가스로부터 벨로즈를 격리하는 방식으로 적어도 벨로즈 주위에 위치 설정된다. 이러한 예시적 실시예의 차폐부는 작동기 기기 주위에 밸브 본체의 부분으로부터 폐쇄 부재를 향해 그러나 폐쇄 부재까지 전체 경로에 걸쳐지지는 않도록 연장하는 정지 차폐부 섹션, 및 정지 차폐부 섹션의 외측 또는 내측과 이동 가능한 방식으로 접속하기 위해 폐쇄 부재로부터 연장하는 가동 차폐부 섹션을 포함할 수 있고, 가동 차폐부 섹션은 정지 차폐부 섹션에 관해 왕복 이동식으로 이동할 수 있다. 차폐부의 외측 밸브 챔버로부터 차폐부에 의해 둘러싸인 공간으로 가스 또는 가스 내 입자의 유동 또는 침투를 방해하여, 벨로즈에 대해 부식성일 수 있는 밸브 챔버 내 가스로부터 또는 벨로즈에 증착될 수 있는 밸브 챔버 내 가스에 의해 함유된 입자나 가스로부터의 고체 재료의 증착으로부터, 차폐부에 의해 둘러싸인 벨로즈를 보호하기 위해, 벨로즈 주위의 차폐부에 의해 둘러싸인 공간은 차폐부 외부의 밸브 챔버 내 압력보다 높은 압력까지 불활성 가스를 사용하여 가압될 수 있다. 정지 차폐부 섹션 및 가동 차폐부 섹션의 병치 표면들 사이의 환형 개구는 환형 노즐이 될 수 있고, 환형 노즐은 환형 노즐을 통해 불활성 가스의 환형 제트 유동을 생성하기 위해 불활성 가스의 충분한 압력 및 체적을 사용하여 차폐부에 의해 둘러싸인 공간을 가압하는 것에 의해 차폐부의 외측 표면, 예를 들어 정지 차폐부 섹션의 외측 표면 또는 가동 차폐부 섹션의 외측 표면을 따라 불활성 가스의 환형 제트 유동을 생성한다. 안내 링은 정지 차폐부 섹션과 가동 차폐부 섹션 사이에 위치 설정된다. 일 예에서, 이러한 안내 링은 차폐부 섹션 중 하나의 인터페이싱 표면 상에서 활주하는 복수의 보스를 포함할 수 있다. 다른 예 또는 동일 예에서, 안내 링은 안내 링의 환형 표면과 차폐부 섹션의 인접한 병치 표면 사이에 환형 노즐을 형성하는 간극을 제공할 수 있다.
입구 및 출구 포트를 구비하고 입구 포트로부터 출구 포트까지 밸브 챔버를 통과하는 유체 유동을 수용하는 밸브 본체에 의해 둘러싸인 밸브 챔버, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 밸브 챔버의 폐쇄 부재, 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 폐쇄 부재를 이동시키기 위해 폐쇄 부재에 연결되는 작동기, 및 진공-기밀 밀폐 밀봉을 사용하여 유체 유동 챔버로부터 폐쇄 부재까지 그리고 밸브 본체까지 작동기를 분리시키는 벨로즈를 갖는 밸브에서, 벨로즈를 입자, 고체 증착, 또는 밸브 챔버를 통해 유동하는 가스로부터의 부식으로부터 보호하는 예시적 방법은 밸브 챔버를 통해 유동하는 가스가, 벨로즈가 위치 설정된 공간 주위에 팽창 및 수축 가능한 차폐부를 제공함으로써 벨로즈가 위치 설정되는 밸브 챔버의 공간으로 진입하는 것을 방지하는 단계를 포함할 수 있다. 일 예시적 실시예에서, 이 방법은 밸브 챔버 내의 위치에 팽창 및 수축 가능한 차폐부를 위치 설정하는 단계를 포함하고, 이 위치는 팽창 및 수축 가능한 차폐부가 입구 포트로부터 출구 포트까지 팽창 및 수축 가능한 차폐부의 외측의 유체 유동을 억제하지 않도록 벨로즈가 위치 설정되는 공간을 둘러싼다. 이러한 밸브 기기의 벨로즈를 보호하는 일 예시적 방법은 차폐부 외측 유체가 차폐부에 의해 둘러싸긴 공간으로 유동 또는 새는 것을 방지하기 위해 팽창 및 수축 가능한 차폐부의 외측 밸브 챔버보다 높은 압력을 갖도록 벨로즈가 위치 설정되는 팽창 및 수축 가능한 차폐부 내측 공간을 가압하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 밸브 기기의 벨로즈를 보호하는 예시적 방법은 또한 작동기 주위의 밸브 본체의 일부로부터 폐쇄 부재를 향하지만 폐쇄 부재까지 모든 방향은 아니도록 정지 차폐부 부분을 연장하고, 폐쇄 부재로부터 작동기 주위의 밸브 부재의 일부를 향하지만 밸브 부재의 일부분에 대해 모든 방향은 아니도록 가동 차폐부 부분을 연장하는 것에 의해, 그리고 가동 차폐부 부분을 정지 차폐부 부분에 관해 왕복 이동식으로 이동시킴으로써 출구 포트를 향해 그리고 출구 포트로부터 이격되는 차폐 부재의 이동이 각각 팽창 및 수축 가능한 차폐부의 팽창 및 수축을 발생시키도록 정지 차폐부 부분에 관해 삽통식으로 활주하는 방식으로, 팽창 및 수축 가능한 차폐부를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 밸브 기기의 벨로즈를 보호하는 예시적 방법은 또한 가동 차폐부 부분의 내측 표면이 정지 차폐부 부분의 외측 표면을 따라 활주하도록 정지 차폐부 부분의 외측에 가동 차폐부 부분을 위치 설정하는 단계를 포함할 수 있고, 또는 이 방법은 가동 차폐부 부분의 외측 표면이 정지 차폐부 부분의 내측 표면을 따라 활주하도록 정지 차폐부 부분의 내측에 가동 차폐부 부분을 위치 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 가스, 예를 들어 불활성 가스 또는 공기의 유동을 사용하여 팽창 및 수축 가능한 차폐부 내측의 공간을 선택적으로 가압하는 것은 차폐부 외측으로부터 차폐부 내측 공간까지 부식성이거나, 입자를 지니거나, 다른 해로운 증착 효과일 수 있는 가스의 유동 또는 침투를 방지할 수 있다. 예시적 방법은, 가동 차폐부 부분 및 정지 차폐부 부분의 병치된 표면들 각각에 인접한 환형 간극으로부터 유동하는 불활성 가스 또는 공기의 환형 제트를 형성하여 밸브 챔버의 유체 유동 내의 입자, 고체 재료를 증착시킬 수 있는 가스, 또는 부식성 가스를 가동 차폐부 부분 및 정지 차폐부 부분의 각각의 외측 표면들 중 하나 이상으로부터 이격되게 송풍하도록 가동 차폐부와 정지 차폐부 사이에 환형 간극을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 예시적 양태, 실시예 및 실행예에 추가로, 추가 양태, 실시예 및 실행예는 도면 및 다음 상세한 설명의 검토에 의해 익숙하게 된 이후 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.
본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 몇몇, 그러나 유일하거나 배타적이지 않은, 예시적 실시예 및/또는 특징부를 설명한다. 본 명세서에 개시된 실시예 및 도면은 제한적이기 보다는 예시적인 것으로 고려되도록 의도된다.
도 1은 공통의 밸브 챔버에 위치 설정된 복수의 예시적 격리 밸브에 부식 및 증착 보호 밸브 작동기 및 폐쇄 기기가 구비된, 예시적 다기관 장착 격리 밸브 조립체의 등측도이다.
도 2는 도 1의 예시적 다기관 장착 격리 밸브 조립체의 길이방향 등축 단면도이다.
도 3은 도 1의 예시적 다기관 장착 격리 밸브 조립체의 측면도이다.
도 4는 도 1의 예시적 다기관 격리 밸브 조립체의 상부 평면도이다.
도 5는 도 4의 길이방향 부분 5-5선을 따라 취한 예시적 다기관 격리 밸브 조립체의 단면도이며, 폐쇄 모드의 격리 밸브 양쪽 단부 및 개방 보드의 다기관 조립체의 중간 격리 밸브를 도시하고, 공통의 밸브 챔버에서 개방 및 폐쇄 모드에 있는 벨로즈 및 격리 밸브의 다른 밸브 작동기 구성요소의 부식 및 증착 보호부를 나타낸다.
도 6은 조립체의 중간 격리 밸브를 관통하는, 도 4의 횡단 부분 6-6 선을 따라 취한 예시적 다기관 격리 밸브 조립체의 단면도이다.
도 7은 도 1에서 예시적 격리 밸브 조립체 등의 격리 밸브의 여러 조립체가 사용될 수 있는 예시적 화학 기상 증착(CVD) 시스템의 개략도이다.
도 8은 도 1 내지 도 6의 다중 격리 밸브와 동일한 예시적 부식 및 증착 보호 밸브 작동기 및 폐쇄 기기를 구비한 예시적 단일 격리 밸브 실시예의 등축도이다.
도 9는 밸브 폐쇄 부재가 개방 모드로 도시된, 도 8의 예시적 단일 격리 밸브 실시예의 등축 단면도이다.
도 10은 도 9와 유사하지만 폐쇄 모드의 밸브 폐쇄 부재를 도시하는, 예시적 단일 격리 밸브 실시예의 등축 단면도이다.
도 11은 도 8의 예시적 단일 등축 밸브 실시예의 측단면도이다.
도 12는 도 8의 예시적 단일 격리 밸브 실시예의 전방면도이다.
도 13은 도 8의 예시적 단일 격리 밸브 실시예의 상면도이다.
도 14는 밸브 폐쇄 부재가 개방 모드로 도시된, 도 13의 단면 14-14선을 따라 취한 예시적 단일 격리 밸브 실시예의 단면도이다.
도 15는 밸브 폐쇄 부재가 폐쇄 모드로 도시된, 도 14와 동일 단면 평면의 예시적 단일 밸브 실시예의 단면도이다.
도 16은 도 13의 단면 16-16선을 따라 취한 예시적 단일 밸브 실시예의 단면도이다.
도 17은 도 14의 단면 17-17선을 따라 취한 예시적 부식 및 증착 보호 격리 밸브의 확대 단면도이다.
도 18은 부식 및 증착 보호 격리 밸브의 여러 상세부를 도시하는 도 14의 등축 단면도의 부분 확대도이다.
도 19는 도 16과 유사하지만, 대안적인 예시적 부식 및 증착 보호 밸브 작동기 및 폐쇄 기기를 구비한 다른 예시적 격리 밸브 실시예의 단면도이다.
다기관(26)의 일부 또는 전부가 복수의 격리 밸브(12, 14, 16)에 대한 공통 밸브 챔버(110)로서 유체 유동 채널(18)의 일부 또는 전부를 둘러싸는 공통 밸브 본체를 제공하도록 복수의 예시적 격리 밸브(12, 14, 16)가 다기관(26)의 유체 유동 채널(18)에 장착된 상태의 예시적 다기관 격리 밸브 조립체(10)가 도 1 및 도 2에 도시된다. 각각의 격리 밸브(12, 14, 16)에는, 입구 포트(24)로부터 하나 이상의 복수의 출구 포트(32, 34, 36)를 통과하는 유체 유동(112)을 허용 또는 방해하기 위해 밸브 폐쇄 부재(118)의 개폐를 위한 부식 및 증착 보호 밸브 작동기 기기(22)(도 2 참조)가 구비된다. 각 격리 밸브(12, 14, 16)는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 각각의 출구 포트(32, 34, 36)를 개폐한다. 예시적 다기관 격리 밸브 조립체(10)의 밸브 작동기 기기(22)는 예를 들어, 폐쇄 작동을 위한 압축 스프링(112) 및 개방 작동을 위한 공압 피스톤 내의 공압 피스톤(130)을 포함하는 기동 기기를 포함한다. 다른 예시적 실시예에서, 스프링은 개방 작동을 위해 실행될 수 있고, 공압 피스톤 챔버 내의 피스톤은 이후 상세히 설명되는 바와 같이 폐쇄 작동을 위해 실행될 수 있다. 밸브 챔버(110) 내의 벨로즈(128)는, 이후 상세히 설명되는 바와 같이 진공-기밀 밀봉을 사용하여 유체 유동 채널(18)을 밸브 작동기 기기(22)의 기동 기기 및 다른 구성 요소 내의 대기 또는 다른 압력으로부터 격리시킨다. 팽창 및 수축 가능한 부식 차폐부(20)는 예를 들어 이후 상세히 설명되는 바와 같이 부식 및 증착으로부터 벨로즈(128)를 둘러싸고 보호한다.
부식 및 증착 보호 밸브 작동기 기기(22)를 갖는 예시적 단일 밸브 실시예(200)가 도 9 내지 도 17에 도시된다. 예시적 단일 밸브 실시예(200)의 부식 및 증착 보호 밸브 작동기 기기(22) 및 다수의 다른 구성 요소 및 특징부는 다기관 장착 격리 밸브 조립체(10)의 격리 밸브(12, 14, 16)의 구성요소와 동일 또는 충분히 유사하거나 동일 또는 충분히 유사할 수 있고 역으로도 또한 같기 때문에, 관련 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이 다기관 장착 격리 밸브 조립체(10)의 많은 격리 밸브(12, 14, 16)에도 적용될 수 있다는 이해 하에, 단일 밸브 실시예(200)를 참조하여 이러한 구성요소 및 세부 사항의 일부를 예시하고 설명하는 것이 편리하다. 따라서, 편의성을 위해 그리고 혼란을 피하기 위해, 도 1 내지 도 6에 도시된 예시적 격리 밸브(12, 14, 16)는 도 8 내지 도 17의 단일 밸브 실시예(200)에 보다 완전히 도시된 모든 구성요소 및 세부 사항을 포함하지 않지만, 단일 밸브 실시예(200)에 도시된 이들 구성요소 및 세부 사항은 또한 예시적 격리 밸브(12, 14, 16)에 채용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 물론, 관련 기술 분야의 통상의 기술자가 본 발명의 원리를 이해한다면, 본 명세서에 개시된 예시적 격리 밸브 작동 기능을 실행하기 위해 다른 구성요소 및 세부 사항이 관련 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 설계 및 실행될 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 6에 도시된 예시적 다기관 격리 밸브 조립체(10)는 다기관(26)에 장착된 세 개의 격리 밸브(12, 14, 16)와 함께 도시되지만, 임의의 복수개의 이러한 격리 밸브가 다기관(26)에 장착될 수 있다.
도 1 및 도 2를 주로 참조하면, 각각의 복수의 격리 밸브, 예를 들어, 예시적 격리 밸브(12, 14, 16)가 입구 포트(24)로부터 유체 유동 챔버(18)를 통해 그리고 하나 이상의 복수의 출구 포트, 예를 들어, 출구 포트(32, 34, 36) 외부로 유체의 유동을 허용 또는 방해하도록 다기관(26)에 장착된다. 각 격리 밸브(12, 14, 16)는 이후 상세하게 설명하는 바와 같이 각각의 출구 포트(32, 34, 36)를 개폐한다.
도 7의 개략도는 팽창 및 수축 가능 슬리브(20)에 의해 제공되는 보호부가 벨로즈(128)의 유효 수명을 연장하는데 유리한 일 예시적 적용예로서 화학 기상 증착(CVD) 시스템의 다기관 장착 격리 밸브 조립체(10)를 도시한다. 도 7에 도시된 CVD 시스템에서, 재료의 박막 코팅(40)이 CVD 반응 챔버(44) 내의 웨이퍼(42) 상에 증착되고, 이 챔버는 후술되는 바와 같이 특정 시간 또는 작동시 처리되는 가스의 성질에 의존하여, 하나 이상의 복수의 진공 챔버, 예를 들어 진공 펌프(46, 47, 48)에 의해 소기된다. 하나 이상의 반응 구성물을 포함하는 하나 이상의 공급 가스가 공급 가스 용기, 예를 들어 공급 가스 용기(50, 52, 54)로부터 각각의 반응물 공급 가스 유동 라인(56, 58, 60)을 통해 반응 챔버(44)로 유동되고, 여기서 공급 가스들이 서로 반응하고 플라즈마에서 해리되어 웨이퍼(42) 상의 소정의 박막 또는 박막(40)들을 형성한다. 비활성 또는 캐리어 가스 공급원 용기(62)로부터의 비활성 캐리어 또는 희석 가스가 CVD 반응 도중 또는 반응이 정지된 이후 반응 챔버(44)를 통해 캐리어 가스 유동 라인(64)을 통해 유동될 수 있다. 또한, 예를 들어 공급원 용기(66)로부터 에천트 가스가 또한 에칭을 위해 또는 현장 세척을 위해 가끔씩 제공된다. 제어 밸브(65, 69, 70, 72, 74)는 비활성 및 반응 가스 유동 제어를 용이하게 한다. 반응 부산물, 반응되지 않은 공급 가스, 및/또는 비활성 캐리어 또는 희석 가스뿐 아니라 부식 반응의 에천트 가스 및 기상 생성물은 하나 이상의 진공 펌프에 의해 전위 라인(76)을 통해 챔버(44) 외부로 방출물로서 배출된다. 도 7에 도시된 예시적 CVD 시스템에서, 각각의 진공 펌프(46, 47, 48)를 반응 챔버(44)에 연결하는 전위 라인(76)의 세 개의 분기부(90, 92, 94)가 존재하도록 세 개의 진공 펌프(46, 47, 48)가 후술되는 바와 같이 사용된다.
격리 밸브(12, 14, 16)를 구비한 예시적 다기관 격리 밸브 조립체(10)가 도 7의 예시적 CVD 시스템에 개략적으로 도시되며, 반응 챔버(44)로부터의 방출물 유동을 조립체의 다기관(26)의 입구 포트(24)에서 수용하도록 전위 라인(76)에 장착된다. 다기관(26)의 세 개의 출구(32, 34, 36)는 반응 챔버(44)로부터 하나 이상의 진공 펌프(46, 47, 48)까지 방출물 유동을 유도하기 위해 전위 라인(76)의 분기부(90, 92, 94)에 각각 연결된다. 반응 챔버(44)의 압력은 다양한 압력 계측 또는 판독 장치, 예를 들어 압력 게이지(104) 중 몇몇에 의해 챔버(44)에서 모니터링될 수 있고, 전위 라인(76)의 압력 제어 밸브, 예를 들어 도 7에 도시된 전위 라인(76)의 압력 제어 밸브(102)에 의해 제어될 수 있다. 또한, 루트 펌프 또는 터빈 펌프 등의 보조 펌프(106)가 반응 챔버(44)의 신속한 소기를 용이하게 하고 반응 챔버(44) 내의 낮은 압력을 달성하기 위해 다기관(26)으로부터 상류의 전위 라인(76)에 설치될 수 있다. 반응물 및 반응 부산물 가스, 부산물 입자, 또는 에천트 가스를 이들이 진공 펌프(46, 47, 48)에 도달하기 전에 제거하도록 하나 이상의 선택적 트랩, 예를 들어 트랩(78, 80, 82)이 전위 라인(76)의 하나 이상의 분기부(90, 92, 94)에 구비된다. 임의 잔류 방출물이 대기로 배출되기 전에 방출물 가스 유동으로부터 해로운 화학 물질을 제거하기 위해 하나 이상의 스크러버 기기, 예를 들어 스크러버(84, 86, 88)가 진공 펌프(46, 47, 48)으로부터 하류에 구비될 수 있다. 몇몇 종류의 격리 밸브는, 진공 펌프, 트랩, 필터, 또는 다른 구성요소 등의 하류 구성요소가 유지 보수, 수리, 또는 교환을 위해 제거되어야 할 때 대기로부터 그리고 다른 오염물로부터 반응 챔버(44)를 격리시키기 위해 반응 챔버(44)로부터 하류의 전위 라인(76)에 통상적으로 위치 설정된다. 다기관 격리 밸브 조립체(10)의 기능 및 이점의 이해를 위해 필요하지 않지만, 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 여러 다른 CVD 설비 또는 구성요소 중 일부가 또한 포함될 수 있으나, 도 7에 도시되지는 않는다.
도 1 내지 도 6에 도시된 예시적 다기관 격리 밸브 조립체(10)는 도 7에 개략적으로 도시된 예시적 CVD 시스템 등의 CVD 시스템에 특히 유용하며, 각각이 하나 이상의 특정 방출물 가스 구성물을 효과적으로 제거하도록 설계되지만 다른 특정 방출물 가스 구성물은 효과적으로 제거할 수 없는, 다양한 스크러버, 예를 들어 스크러버(84, 86, 88), 그리고/또는 선택적으로 다양한 트랩, 예를 들어 트랩(78, 80, 82)을 사용하여 다양한 구성물 가스를 포함하는 방출물을 처리하도록 설계된다. 예를 들어, 제1 스크러버(46)에 의해 효과적으로 방출물로부터 제거될 수 있는 제1 특정 공급 가스를 사용하는 CVD 처리 단계 도중, 제1 공급 가스의 회수를 위해 제1 출구 포트(32)를 통해 제1 스크러버(84)까지 방출물 유동을 유도하기 위해 다기관 격리 밸브 조립체(10)의 제1 격리 밸브(12)가 개방되고 다른 두 개의 격리 밸브(14, 16)는 폐쇄될 수 있다. 이후, CVD 공정의 다음 단계에서 제2 스크러버(48)를 사용하여 방출물로부터 회수될 수 있는 제2 특정 공급 가스를 사용할 때, 방출물을 제2 스크러버(86)로 유도하도록 제1 및 제3 격리 밸브(12, 16)는 폐쇄될 수 있고 제2 격리 밸브(14)는 개방될 수 있다. 유사하게, 제3 스크러버(88)를 사용하여 방출물로부터 제3 가스 구성물을 회수하기 위해, 방출물 유동을 제3 스크러버(88)로 유도하도록 제1 및 제2 격리 밸브(12, 14)는 폐쇄될 수 있고 제3 격리 밸브(16)는 개방될 수 있다.
이제 도 2 및 도 5를 주로 참조하면, 유동 화살표(112)에 의해 지시된 바와 같이, 방출물 가스가 입구 포트(24)를 통해 다기관(26)의 밸브 챔버(110)로 유동하는 것을 볼 수 있고, 다기관(26)의 밸브 챔버(110)가 모든 격리 밸브(12, 14, 16) 및 모든 출구(32, 34, 36)에 대해 공통되기 때문에, 각각의 격리 밸브(12, 14, 16)를 개폐함으로써 임의의 세 개의 출구(32, 34, 36)의 외부로 유출되도록 유도될 수 있다. 도 2 및 도 5에서, 중간 격리 밸브(14)는 예를 들어 개방 모드로 도시되지만, 단부 격리 밸브(12, 14) 모두는 예를 들어 폐쇄 모드인 것으로 도시된다. 물론, 격리 밸브(12, 14, 16)의 임의 조합이 임의 시간에 개방 또는 폐쇄될 수 있고, 또는 모두 폐쇄 또는 모두 개방될 수 있다.
예시적 격리 밸브(12, 14, 16)는 모두 동일하고, 이들 밸브의 몇몇 특정 각 구성요소는 본 명세서에서 단순성을 위해 그리고 불필요한 중복을 피하기 위해 동일하게 번호 부여된다. 각각의 예시적 격리 밸브(12, 14, 16)에서, 폐쇄 부재(118)를 각 밸브 시트(122, 124, 126)로부터 이격되게 이동시켜 이에 의해 각 출구 개구(32, 34, 36)를 개방시키기 위해 공압 피스톤(130)이 밸브 스템(116)에 의해 폐쇄 부재(118)에 연결된다. 압축 스프링(114)은 밸브 스템(116)(또는 폐쇄 부재(118)에 힘을 인가하고 밸브 폐쇄 부재(118) 및 밸브 밀봉부(120)를 각 격리 밸브(12, 14, 16)의 밸브 시트(122, 124, 126)로 가압하여 이러한 각 격리 밸브(12, 14, 16)를 폐쇄한다. 예시적 다기관 격리 밸브 조립체(10)의 모든 격리 밸브(12, 14, 16)의 대표적인 중간 격리 밸브(14)에 의해 도시된 바와 같이, 중간 출구 포트(34)를 개방하기 위해, 피스톤(130) 상에 충분한 압력을 인가하여 밸브 폐쇄 부재(118) 상의 스프링(114)의 압축력을 극복하고 이에 의해 중간 밸브 시트(124)로부터 이격되게 밸브 폐쇄 부재(118)를 상승시키기 위해 피스톤(130) 아래의 격리 밸브(14)의 공압 피스톤 실린더(129)에 가압 공기가 가압된다. 물론, 가압된 공기를 피스톤(130) 아래로부터 방출하는 것은 밸브 스템(116) 상의 피스톤(130)에 의해 인가된 양력을 제거하고, 이는 스프링(114)이 밸브 시트(122, 124, 126)로 밸브 폐쇄 부재(118) 및 밸브 밀봉부(120)를 폐쇄하는 것을 허용한다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 공기 이외의 가스가 또한 이러한 공압 피스톤 작동을 위해 사용될 수 있는 점을 이해한다. 도 5 및 도 6의 밸브 스템(116) 주위의 하나 이상의 밀봉부, 예를 들어 O-링 밀봉부(119)는 공압 피스톤 실린더(129)로부터 가압 공기 또는 다른 가스의 누설에 대한 밀봉부를 제공한다. 예시적 다기관 격리 밸브 조립체(10)에서, 밸브 스템(116)은 격리 밸브가 상술한 바와 같이 개폐될 때 O-링 밀봉부(119)를 통해 왕복 이동 방식으로 상향 및 하향으로 활주한다.
전형적인 적용예, 예를 들어, 도 7의 CVD 시스템에서, 다기관(26)의 공통 밸브 챔버(110)(도 1, 도 2, 도 5 및 도 6)는 전형적인 CVD 공정의 일부 또는 전부 도중 하나 이상의 진공 펌프(84, 86, 88)(도 7)에 의해 대기 압력 미만의 낮은 압력, 즉 진공까지 반응 챔버(44), 전위 라인(76), 및 다른 CVD 시스템 구성요소를 따라 소기된다. 이러한 진공은 보통 달성하고 유지하기 위해 상당한 진공 펌핑 용량 및 효율을 필요로 하는 매우 낮은 압력이고, 따라서 진공을 달성 및 유지하고 진공 펌핑 효율을 최대화하기 위해, 유체 유동 채널(18)을 포함한(도 1 및 도 2) 소기된 시스템 구성요소로의 공기 또는 다른 가스의 누설을 방지하는 것이 바람직하다. 또한, 다기관 격리 밸브 조립체(10)의 유동 채널(18)을 포함하여, 공압 피스톤 실린더(129)로부터 전위 라인 구성요소까지 공기 또는 다른 가스의 누설은 반응 챔버(44) 및 반응 챔버(44)에서 생성되는 박막(40)을 오염시킬 수 있는 상류 반응 챔버(44)로 이러한 공기 또는 다른 가스를 이동시킬 우려가 있다. 밸브 스템(116) 주위의 O-링 밀봉부(119)는 밸브 스템(121) 및 폐쇄 부재(118)를 위 아래로 왕복 이동시켜 밸브(12, 14, 16)를 개폐시키기 때문에 피스톤(130)의 공압 작동에 대해 효과적이지만, 다기관(26)의 유체 유동 채널(18)의 상당한 진공에 저항하는 밀봉부에 대해서는 적당 또는 효과적이지 않다. 따라서, 공기 및 다른 가스에 대해 불침투성인 벨로즈(128)(도 2 및 도 5)가 밸브 스템(116) 주위에 위치 설정되고, 밸브 챔버(110)로부터 진공-기밀 방식으로 밸브 스템 및 관련 밀봉부를 분리하기 위해 상부 및 저부에서 밀봉되어, 밸브 챔버(110)의 진공은 공압 피스톤(130)을 구동하는 공압 피스톤 실린더(129)의 공압 공기 또는 다른 유체에 대해 소기된 밸브 챔버(110)의 노출에 의해 손상되지 않는다. 특정 밸브 구조에 의존하여, 다른 밸브 작동기 구성요소가 또한 밸브 챔버(110)로부터 진공-기밀 방식으로 벨로즈(128)에 의해 분리 또는 격리될 수 있다. 예를 들어, 예시적 밸브(12, 14, 16)의 스프링(114)은 벨로즈(128)에 의해 둘러싸이지만, 벨로즈(128)에 의해 밸브 챔버(110)의 진공으로부터 스프링(114)의 이러한 격리는 요구되지 않는다.
벨로즈(128)는 진공-기밀 밀봉을 잃어버리지 않고 밸브 스템(116)의 상향 및 하향 이동을 수용할 수 있도록 길이방향으로 팽창 및 수축가능하다. 벨로즈(128)는 공압 피스톤(130)을 작동하는데 사용되는 공기 또는 다른 가스에 대해 불침투성인 재료로 제조되고, CVD 시스템에서 사용되는 격리 밸브에서 전형적인 바와 같이, 벨로즈(128)는 이러한 시스템의 이러한 격리 밸브를 통해 유동하는 에천트 및 다른 부식성 가스의 부식 효과에 저항하기 위해 스테인리스 강으로 제조될 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 벨브 스템(116)의 상향 및 하향 이동을 수용하는데 필요한 가요성을 제공하기 위해, 스테인리스 강 벨로즈(128)는 몇몇 적용예에서, 예를 들어 약 0.006인치로 상당히 얇아야 한다. 본 명세서에 참조로 통합된 미국 특허 제8,196,893호에 개시된 바와 같이, 예를 들어, NF3; CF4, 및 기타의 몇몇 에칭 가스는 세 달의 정상적인 CVD 웨이퍼 공정 작동 시간에 그리고 현장 세척 사이클에서 0.006 인치를 뚫고 321 또는 316 스테인리스 강을 부식할 수 있다. 구멍이 스테인리스 강 벨로즈(128)을 뚫고 부식되는 경우, 밸브 챔버(110)에 진공을 유지하기 위해 벨로즈(128)에 의해 제공된 불침투성, 진공-기밀 밀봉부는 파괴될 수 있다. 이러한 파괴는 필요한 진공을 생성하고 유지하는 것을 어렵게 하고 또한 진공 챔버(110)를 대기 및 오염물에 노출시킬 수 있다. 이러한 오염물은 반응 챔버(44)(도 7)로 상류로 이동하고 CVD 공정에 의해 반응 챔버(44)에 증착된 박막 코팅(40)을 오염 및 잠재적으로 열화 또는 훼손할 수 있다. 따라서, 전체 CVD 증착 시스템은, 이러한 부식된 벨로즈(128)를 갖는 격리 밸브 또는 밸브들(12, 14, 16)을 수리 또는 교체하기 위해 다기관 격리 밸브 조립체(10)가 제거 및 조립해제 되는 동안 운전 정지되어 사용될 수 없을 것이다. 또한, 밀봉부 및 다른 밸브 작동기 구성요소는 에칭 가스뿐 아니라 반응 부산물 및 반응되지 않은 공정 가스에 의한 침식에 취약할 수 있다.
상술한 바와 같이, 미국 특허 제8,196,893호의 격리 밸브는, 격리 밸브가 개방되어 밸브를 통한 부식성 가스의 유동이 허용될 때 벨로즈를 밸브 챔버로부터 격리하기 위해 벨로즈 주위에 컵 형상의 보호 차폐부를 개시한다. 그러나, 미국 특허 제8,196,893호의 컵 형상의 차폐부는 밸브 스템과 함께 위 아래로 이동하고, 따라서 밸브가 폐쇄될 때 밸브 부재로부터 벨로즈를 격리하지 않는다. 미국 특허 제8,196,893호의 보호 차폐부는 일반적으로 몇몇 적용예에서 벨로즈를 보호하는 데 효과적이지만, 이를 통해 부식성 가스가 유동하는 공통 밸브 챔버에서 개방 격리 밸브와 함께 위치 설정된 폐쇄된 격리 밸브의 벨로즈를 보호하는데 효과적이지 않을 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 예시적 다기관 격리 밸브 조립체(10)의 각각의 예시적 격리 밸브(12, 14, 16)는 팽창 및 수축 가능한 차폐부(20)를 포함하고, 이 차폐부는 벨로즈(128)를 둘러싸며 밸브 챔버(110)를 통해 유동하는 유체일 수 있는 부식성 가스 또는 입자로부터 벨로즈(128)를 보호하기 위해 벨로즈(128)가 위치 설정되는 공간을 에워싼다. 도 5에서 불필요한 혼란 및 본 명세서에서 중복을 피하기 위해, 본 명세서가 또한 예시적 다기관 격리 밸브 조립체(10)에서 다른 밸브(12, 16)에 적용 가능하다는 이해 하에, 차폐부(20)는 확대 단면도인 도 6의 중간 밸브(14)를 참조하여 주로 설명된다. 차폐부(20)는 다기관 밸브 본체(26) 또는 다기관 밸브 본체(26)의 일부, 예를 들어 보닛(142)으로부터 밸브 폐쇄 부재(118) 또는 밸브 폐쇄 부재(118)의 밸브 스템(116)까지 하향으로 연장하고, 밸브 스템(116) 및 폐쇄 부재(118)의 상향 및 하향 이동을 수용할 뿐 아니라 벨로즈(128)의 길이방향 팽창 및 수축을 수용하기 위해 길이 방향 축(150)에 대해 길이방향으로 팽창 및 수축 가능하다. 따라서, 차폐부(20)는 각 폐쇄 부재가 각 출구 포트를 향해 이동할 때 팽창하고 각 폐쇄 부재가 각 출구 포트로부터 이격되게 이동할 때 수축한다. 본 예의 차폐부(20)는 다른 팽창 및 수축 가능한 차폐 구조가 또한 사용될 수 있으나, 이후 설명되는 바와 같이 삽통식으로 팽창 및 수축 가능하다. 본 예에서, 차폐부(20)는 벨로즈(128) 주위의 밸브 보닛(142)에 밀봉되어 밸브 보닛으로부터 하향으로 밸브 폐쇄 부재(118)를 향해 그러나 밸브 폐쇄 부재까지 전체 경로에 걸쳐지지는 않도록 연장하는 정지 원통형 차폐부 섹션(140)을 포함한다. 가동 원통형 차폐부 섹션(144)은 벨로즈(128) 주위 그리고 정지 차폐부 섹션(140) 주위의 밸브 폐쇄 부재(118)로부터 보닛(142)을 향해 그러나 보닛까지 전체 경로에 걸쳐지지는 않도록 상향으로 연장한다. 선택적 안내 링(146)이 가동 차폐부 섹션(144)의 내측 환형 표면(145)에 장착되어 도시되고, 정지 차폐부 섹션(140)의 병치된 외측 환형 표면(141)과 활주 가능한 접촉부까지 반경방향 내향으로 연장한다. 따라서, 밸브 폐쇄 부재(118)가 상향 및 하향으로 이동하여 밸브(14)를 개폐할 때, 안내 링(146)이 정지 차폐부(140)의 외측 환형 표면(141)에서 상향 및 하향으로 활주하는 상태로 가동 차폐부 섹션(144)은 정지 차폐부 섹션(140)에 관하여 상향 및 하향으로 이동한다. 정지 차폐부 섹션(140) 및 가동 차폐부 섹션(144) 모두는 가스에 대해 불침투성인 재료로 제조되고, 밸브 챔버(110)에서 유동하는 부식성 가스가 벨로즈(128)에 도달하는 것을 방지하도록 내부식성이다. 예를 들어, 비제한적으로, 정지 차폐부 섹션(140) 및 가동 차폐부 섹션(144)은 벨로즈(128)의 얇은 스테인리스 강보다 두꺼운 스테인리스 강으로 제조될 수 있어서, 벨로즈(128) 이외에 밸브 챔버(110)를 통해 유동하는 부식성 가스에 대해 더 견딜 수 있다. 안내 링(146)은 정지 차폐부 섹션(140) 상에서 용이하게 활주하도록 저 마찰 계수를 갖지만 또한 밸브 챔버(110) 내 부식성 가스의 부식 영향에 대해 내화학적인 재료로 제조될 수 있다. 본 예시적 밸브(14)에서 예를 들어, 안내 링(142)은 테플론(Teflon™) 또는 유사한 재료로 제조될 수 있다. 안내 링(142)은 가동 차폐부 섹션(144)의 내측 표면(145)의 환형 홈(147)에 장착 및 밀봉되어(확대 도면에 대해 도 18 참조), 안내 링(146)은 정지 차폐부 섹션(140)에 관해 상향 및 하향으로 이동할 때 가동 차폐부 섹션(144) 상에 고정되게 장착된 상태로 유지된다. 안내 링(146)과 정지 차폐부 섹션(140) 사이에 밸브 챔버(110)로부터의 부식성 가스가 새지 않는 것을 보장하기 위해, 차폐부(20)에 의해 둘러싸인 내부 공간은 후술되는 바와 같이 밸브 챔버(110)의 압력보다 큰 압력까지 가스, 예를 들어, 질소, 아르곤, 또는 다른 가스와 같은 비활성 가스를 사용하여 가압될 수 있다. 몇몇 적용예에서, 선택적 안내 링(146)이 요구되지 않을 수 있다.
상술한 바와 같이, 예시적 격리 밸브(12, 14, 16)는 모두 동일할 수 있어서 이들 중 하나의 설명이 이들 모두에 대해 적용될 수 있다. 또한, 몇몇의 예시적 격리 밸브(12, 14, 16)는 도 8 내지 도 18에 도시된 바와 같이 단일 격리 밸브 실시예(200)로 실현될 수 있고, 여기서 예시적 격리 밸브(14)는 단일 밸브 챔버(210)를 둘러싸는 단일 밸브 본체(204)에 장착되어 도시되고 입구 포트(224), 출구 포트(234), 및 출구 포트(234)로부터 상류의 환형 밸브 시트(226)를 갖는다. 편의성을 위해 그리고 도면에서 혼란을 피하기 위해, 예시적 격리 밸브(14)의 다양한 세부 내용의 추가 설명이 도 8 내지 도 18의 단일 격리 밸브 실시예(200)에 장착되어 도시된 예시적 격리 밸브(14)를 참조하여 이루어지고, 단일 격리 밸브 실시예(200)의 격리 밸브(14)의 이러한 설명은 도 1 내지 도 6의 다기관 격리 밸브 조립체(10)의 예시적 격리 밸브(12, 14, 16)에 대해 적용 가능하다는 점이 이해된다. 또한, 연속성을 위해 그리고 혼동을 피하기 위해, 도 8 내지 도 18의 단일 밸브 실시예(200)의 예시적 격리 밸브(14)의 구성요소, 부분, 및 특징부에 대한 본 명세서의 참조 번호는 도 1 내지 도 6의 다기관 격리 밸브 조립체(10)의 예시적 격리 밸브(14)의 비교 가능한 구성요소, 부분, 및 특징부와 동일하다.
따라서, 이제 도 9, 도 14, 및 도 16을 주로 참조하면, 공기 또는 다른 가스 압력이 포트(131)를 통해 공압 실린더(129) 내로 유도될 때, 실린더(129)의 공압이 공압력(133)을 피스톤(130)에 인가하여 밸브 스템(116)의 스프링(114)의 압축력을 극복할 정도로 충분한 힘으로 피스톤(130)을 밸브 시트(226)로부터 멀리 상향으로 가압하고 이에 의해 밸브 스템(116) 및 밸브 폐쇄 부재(118)를 밸브 시트(226)로부터 멀리 상향으로 이동시켜 밸브를 개방한다. 피스톤(130)으로부터 공압의 제거는 압축 스프링(114)이 밸브 스템(116) 및 밸브 폐쇄 부재(118)를 밸브 시트(226)로 다시 아래로 가압하는 것을 허용하여 도 10 및 도 15에 도시된 바와 같이 밸브를 폐쇄한다. 밸브 폐쇄 부재(118)의 밸브 밀봉부(120)는 폐쇄된 밸브를 밀봉하도록 밸브 폐쇄 부재(118)와 밸브 시트(226) 사이에서 압박된다. 밸브 스템(116) 및 밸브 폐쇄 부재(118)의 상술한 상향 및 하향 이동으로 인해 벨로즈(128)는 밸브(14)의 길이방향 축(150)을 따라 길이방향으로 수축 및 팽창된다. 벨로즈(128)의 수축 및 팽창은 벨로즈(128)에 의해 둘러싸인 공간의 체적을 변화시키고, 이에 따라 도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이 벨로즈(128)에 의해 둘러싸인 공간을 외측 대기에 연결하는 공기 덕트(152)가 밸브 보닛(142) 구성요소의 적절한 홈 또는 구멍에 의해 제공되어 벨로즈(128)에 의해 둘러싸인 공간의 공기가 밸브 스템(116) 및 폐쇄 부재(118)가 상향 및 하향으로 이동할 때 압축 및 압축 해제되는 것을 방지하며, 이는 순식간의 불충분한 밸브 작동을 억제할 수 있다.
또한 상술한 바와 같이, 밸브 폐쇄 부재(118)가 상향 및 하향으로 이동하여 밸브를 개폐하기 때문에, 가동 차폐부 섹션(144)에 장착된 안내 링(146)이 정지 차폐부 섹션(140)의 외부 표면(141)에서 상향 및 하향으로 활주하는 상태로 삽통식으로 팽창 및 수축 가능한 차폐부(20)의 원통형 가동 차폐부 섹션(144)은 원통형 정지 차폐부 섹션(140)에 관해 상향 및 하향으로 이동한다. 밸브 챔버(210)(또는 도 1 내지 도 6의 다기관(26)의 공통 밸브 챔버(110))의 내식성 및 다른 가스가 차폐부(20)에 의해, 즉 정지 및 가동 차폐부 섹션(140, 144)에 의해 둘러싸인 공간으로 진입하는 것을 방지하기 위해, 정지 차폐부 섹션(140)의 상부는 예를 들어 용접에 의해 보닛(142)에 밀봉되고 가동 차폐부 섹션(144)의 저부는 예를 들어 용접에 의해 폐쇄 부재(118)에 밀봉되어, 이러한 가스들로부터 해당 공간 내의 벨로즈(128)를 보호한다. 또한 상술한 바와 같이, 가스의 선택적인 양의 (높은) 압력은, 안내링(146) 주위에 또는 안내링을 통해 그리고 차폐부(20)에 의해 둘러싸인 공간으로 밸브 챔버(210)(또는 도 1 내지 도 6의 다기관(26)의 공통 밸브 챔버(110))로부터 부식성 및 다른 가스 또는 가스 함유 입자의 누설을 방지하기 위해 차폐부(20)에 의해 둘러싸인 공간에 유지될 수 있다. 도 14 내지 18 에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 이러한 양의 압력을 제공하기 위한 가스는 예를 들어 밸브 보닛(142)의 가스 덕트(156) (도 6, 9, 10, 14, 15, 및 18 참조) 및 끼움 연결부(154) (도 1, 3, 4, 6, 8 내지 11, 13 내지 15, 및 18 참조)를 통해 양의 (높은) 압력 가스 공급원 (도시되지 않음)으로부터 차폐부(20)에 의해 둘러싸인 공간으로 유도될 수 있다.
CVD 공정으로부터의 방출물 내의 몇몇 가스는 응축되고 그리고/또는 함께 반응하여 표면에 고체를 증착하고, 이는 반응 챔버로부터 하류의 전위 라인, 밸브 또는 다른 구성요소의 내측 표면에 축적될 수 있다(도 7). 정지 차폐부 섹션(140)의 외측 표면에 특히 고체 재료의 이러한 응축 또는 증착은 정지 차폐부 섹션(140) 상의 안내부(146) 활주 이동을 방해하고 결국 막히게 하거나 정지시킬 수 있고 또는 완화되지 않는 경우 안내부(146)의 마모 손상 및 열화를 발생시킬 수 있다. 예시적 격리 밸브(14)에서, 예를 들어 도 14 내지 18에 도시된 바와 같이, 이러한 완화는 정지 및 가동 차폐부 섹션(140, 144) 사이에서 도 18의 가스 유동 화살표(160)으로 지시된 바와 같이 환형 개구(157)를 통해, 그리고 차폐부(20)에 의해 둘러싸인 내부 공간을 통해 가스 덕트 (156) 및 끼움 연결부(154)로부터 양의 (높은) 압력 가스를 송풍함으로써 제공될 수 있다. 정지 차폐부 섹션(140)의 외측 표면(141)과 안내 링(146) 사이의 좁은 환형 간극(158)은 후술되는 바와 같이 이러한 완화를 용이하게 하고 향상시킬 수 있다. 도 17에 가장 잘 도시된 바와 같이, 간극(158)은 정지 차폐부 섹션(140)의 주연면 주위에서 거의 완전하게 연장하는 환형이고, 정지 및 가동 차폐부 섹션(140, 144) 사이에 정렬을 유지하기 위해 정지 차폐부 섹션(140)의 인터페이싱 환형 표면(141)과의 미끄럼 접촉부로 연장하는, 안내 링(146) 상의 여러 개의 좁은 보스(162)에 의해서만 차단된다. 좁은 간극(158)은, 밸브 챔버(210)(또는 도 1 내지 도 6의 다기관(26)의 공통 밸브 챔버(110)) 내에 낮은 압력 가스를 유지하기 위해 안내 링(146) 위의 정지 차폐부 섹션(140)의 외측 환형 표면(141)을 따라 환형 제트 기류로서 간극(158)을 통해 돌진하는 양의 (높은) 압력 가스 흐름(160)을 정지 차폐부 섹션(140)의 노출된 외측 환형 표면(141)으로부터 이격되게 유도하는 환형 노즐로서 기능한다. 따라서, 가스의 환형 제트는 가동 차폐부 섹션(144)의 활주 안내 링(146)과 연결된 정지 차폐부 섹션(140)의 환형 표면(141)의 노출 부분 상의 고체 재료의 증착 또는 응축을 억제한다.
물론, 관련 기술 분야의 통상의 기술자는, 안내 링(146)이 가동 차폐부 섹션(144) 대신 정지 차폐부 섹션(140)에 장착될 수 있어서 밸브가 개폐될 때 가동 차폐부 섹션(144)의 내측 표면이 안내 링(146) 상에서 활주하는 점을 인식할 수 있다. 이와 달리, 안내 링(146)이 필요하지 않을 수 있다. 차폐부 섹션(140, 144)이 환형 노즐로서 기능하도록 이들 사이에 적절한 크기의 환형 개구(157)를 제공하는 크기인 경우, 그리고 차폐부 섹션(20) 내측 공간의 가스에 충분한 압력 및 유동 체적이 제공되는 경우, 가스의 충분한 환형 제트가 환형 개구(157)를 통해 제공되어 고체 증착 재료가 차폐부(20) 표면에 형성되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 가동 차폐부 섹션(144)의 저부는 도 15에 가상선(144')으로 도시된 바와 같이 폐쇄 부재(118) 대신 밸브 스템(16)에 대해 불침투성인 방식으로 컵 형상으로 부착될 수 있다. 이러한 변형예는, 관련 기술 분야의 통상의 기술자의 역량 내에서 아주 최소로 그리고 용이할 수 있고, 통상의 기술자들이 본 명세서에 개시된 바와 같이 차폐부(20)의 기능 및 기기를 이해하는 경우 추가 도면에 이를 도시할 필요는 없다. 정지 차폐부 섹션(140)은 도 19에 도시된 예시적 밸브(300)로 예시된 바와 같이, 내측 대신 가동 차폐부 섹션(144)의 외측에 있도록 크기 및 위치 설정될 수 있다.
스테인리스 강 외에, 차폐부 섹션(140, 144)은 도 1 내지 도 6 또는 도 8 내지 도 18의 밸브 챔버(110 또는 210)를 통해 유동될 수 있는 다양한 부식성 가스 또는 다른 유체에 대해 내성을 갖는 다른 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 그러나 비제한적으로, 알루미늄(Al)은 초기에 NF3과 반응하여 밀집된 플루오르화 알루미늄(AlF3) 층을 형성하고, 이는 잔류 알루미늄 재료를 추가 반응으로부터 보호한다. 따라서, 에천트 가스로서 NF3가 사용되는 시스템에서, 차폐부 섹션(140, 144)이 알루미늄인 것이 유리할 수 있어서, 밸브(10)를 통해 유동하는 NF3 에천트 가스 존재시 부식되지 않고 이는 NF3에 의한 침식으로부터 얇은 스테인리스 강 벨로즈(128)를 보호할 수 있다. 한편, 예를 들어 에천트 가스로서 CF4가 사용되는 경우, CF4와의 반응에 더욱 내성인 다른 재료, 예를 들어 인디애나주 코코모(Kokomo)에 위치한 하이네스 인터내셔널, 인크.(Haynes International, Inc.)에 의한 고 내부식성 금속 합금인 하스탈로이(Hastalloy™)가 차폐부 섹션(140, 144)에 대해 사용될 수 있다. 내부식성으로 고려되는 다른 재료는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 티타늄, 니켈, 인코넬, 및 기타를 포함한다.
도 19의 예시적 밸브(300)는 팽창 및 수축 가능한 차폐부가 실현될 수 있는 여러 대체 밸브 구성요소 구성을 도시한다. 도 19에서, 밸브(300)는 상술한 예시적 노멀 클로즈 밸브 실시예(12, 14, 16, 200) 대신 노멀 오픈 밸브이다. 예를 들어, 밸브(300)의 압축 스프링(314)는 폐쇄 부재(318) 및 밸브 밀봉부(120)를 출구 포트(334)로부터 멀리 이동시키도록 상향 유도 힘을 폐쇄 부재(318)에 인가하도록 위치 설정된다. 폐쇄 부재(318) 및 밸브 밀봉부(120)를 출구 포트(334)를 향해 이동시켜 밸브 시트(326)에 장착하기 위해, 가압된 공기 또는 다른 가스가 공압 피스톤(130) 위의 공압 피스톤 실린더(329)로 유도되어 공압 피스톤(130)에 하향 유도 힘(333)을 제공한다. 본 예에서는, 밸브 챔버(310)로부터 진공-기밀 방식으로 밸브 스템(116) 및 밸브 스템 밀봉부(119)를 격리하는 벨로즈(128) 내측에 스프링이 없어서, 소기된 밸브 챔버(310)는 밸브 스템 밀봉부(119)에 노출되지 않고 또는 밸브 스템 밀봉부(119)를 통해 누설될 수 있는 공압 실린더(329)로부터의 대기 공기 또는 공압 가스에 의해 손상되지 않는다.
도 19의 예시적 밸브(300)에서 팽창 및 수축 가능한 차폐부(20)는 가동 차폐부 섹션(344)의 내측 대신 외측에 있도록 크기 및 위치 설정되는 정지 차폐부 섹션(340)을 갖는다. 본 예에서 안내 링(346)은 정지 차폐부 섹션의 내측 표면(371)에 장착되고 가동 차폐부 섹션(340)의 병치된 외측 표면(373)에서 활주한다. 안내 링(346)의 환형 간극(358)은, 차폐부(320)에 의해 둘러싸인 공간의 가압 가스가 정지 차폐부 섹션(340)과 가동 차폐부 섹션(344) 사이에서 가동 차폐부 섹션(344)의 외측 표면(373)을 따라 환형 개구(357)를 통해 가스의 환형 제트 유동으로서 송풍되는 환형 노즐을 형성한다. 외측 표면(373)을 따라 송풍되는 가스의 환형 제트는 밸브 챔버(310)를 통해 유동하는 가스 및 입자를 외측 표면(373)으로부터 멀리 송풍하여 밸브 챔버(310)에서 유동하는 가스로부터 외측 표면(373) 상의 고체 재료의 증착 또는 응축을 억제한다.
상기 내용은 이후 청구항에 의해 규정되는 본 발명의 원리를 설명하는 예를 제공한다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자들이 본 발명을 이해하는 경우 수많은 사소한 변형예 및 변경예가 용이하게 발생할 수 있기 때문에 위에서 도시되고 설명된 정확한 예시적 구성 및 공정으로 본 발명을 제한하는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 청구항에 의해 규정된 본 발명의 범위 내에 위치되는 모든 적합한 조합예, 하위 조합예, 변형예 및 등가물에 대해 대안이 이루어질 수 있다. 청구항을 포함하여 본 명세서에 사용된 용어 "포함하다(comprise, include)"는 언급된 특징부, 정수, 구성요소 또는 단계의 존재를 특정하는 것으로 의도되지만, 하나 이상의 다른 특징부, 정수, 구성 요소, 단계 또는 그 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서 및 이후 청구항의 용어 위, 상향, 하부, 저부, 상부, 아래, 하향, 수직, 수평, 및 다른 방향 용어는 도면에 도시된 도식을 참조하고 다르게 지시되지 않는 경우 본 명세서에서 편의성 및 명료성을 위해서만 사용된다. 이 용어는 예시적 밸브 조립체(10) 또는 밸브(12, 14, 16) 또는 단일 밸브 실시예(200)를 실제 사용 적용예의 임의 특정 배향으로 한정하도록 의도되지 않고, 사실상, 부식 및 증착 보호 차단 밸브는 임의의 바람직한 배향으로 위치 설정되고 사용될 수 있다.
배타적 소유 또는 특전이 주장되는 본 발명 및 여러 실시예가 아래와 같이 규정된다.

Claims (26)

  1. 전위 라인에서 유동하는 유체를 복수의 전위 라인 분기부의 하나 이상으로 선택적으로 안내하기 위한 다기관 밸브 기기이며,
    다기관 밸브 챔버를 둘러싸는 다기관 밸브 본체로서, 상기 밸브 본체는 다기관 밸브 챔버로의 유체 유동을 수행하기 위해 전위 라인으로의 유체 유동 연결을 위해 구성된 입구 포트 및 다기관 밸브 챔버 외부로의 유체 유동을 수행하기 위해 각각의 전위 라인 분기부로의 유체 유동 연결을 위해 구성된 복수의 출구 포트를 구비하는, 다기관 밸브 본체,
    복수의 폐쇄 부재로서, 각각의 폐쇄 부재는 입구 포트와 출구 포트 중 각각의 하나 사이에서 다기관 밸브 챔버에 위치 설정되고, 각각의 폐쇄 부재는 (i) 폐쇄 부재가, 다기관 밸브 챔버의 유체가 각각의 출구 포트를 통해 그리고 밸브 챔버의 외부로 유동하는 것을 허용하는 개방 위치와, (ii) 폐쇄부재가 출구 포트를 통한 유체 유동을 방지하는 폐쇄 위치 사이에서 앞뒤로 이동 가능한, 복수의 폐쇄 부재,
    각각의 폐쇄 부재에 대한 개방 위치와 각각의 폐쇄 부재에 대한 폐쇄 위치 사이에서 각각의 폐쇄 부재를 각각 앞뒤로 이동시키기 위해 각각의 폐쇄 부재에 대한 작동기 기기로서, 폐쇄 부재를 일 방향으로 이동시키도록 폐쇄 부재에 힘을 인가하여 폐쇄 부재를 이동시키기 위한 공압 피스톤, 힘을 인가하여 폐쇄 부재를 대향 방향으로 이동시키기 위한 스프링, 및 진공-기밀 밀봉을 사용하여 다기관 밸브 챔버를 공압 피스톤으로부터 격리하도록 위치 설정되는 벨로즈를 포함하는 유형인, 작동기 기기,
    적어도 벨로즈를 밸브 챔버에서 유동하는 가스로부터 분리하는 방식으로 각각의 작동기 기기의 적어도 벨로즈가 팽창 및 수축 가능한 차폐부 중 하나에 의해 둘러싸이는 방식으로 밸브 챔버에 위치 설정되는 복수의 팽창 및 수축 가능하며, 벨로즈 주위의 공간을 둘러싸는 차폐부, 및
    밸브 챔버의 외측의 양의 압력 가스 공급원에 연결가능하고, 팽창 및 수축이 가능한 차폐부에 의해 둘러싸인 벨로즈 주위의 공간으로 차폐부 외측의 밸브 챔버의 압력이 공간의 압력보다 높게 유지되도록, 양의 압력 가스를 유도하기 위해 팽창 및 수축이 가능한 차폐부 각각에 의해 둘러싸인 각각의 벨로즈 주위의 공간들 중 각각의 하나로 연장되는 복수의 가스 덕트를 포함하는 다기관 밸브 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차폐부의 각각은 벨로즈 주위의 다기관 밸브 본체의 부분으로부터 폐쇄 부재를 향해 그러나 폐쇄 부재까지 전체 경로에 걸쳐지지는 않도록 연장하는 정지 차폐부 섹션, 및 정지 차폐부 섹션의 외측 표면 또는 내측 표면과 이동 가능한 방식으로 인터페이싱하기 위해 폐쇄 부재로부터 연장하는 가동 차폐부 섹션을 포함하고, 가동 차폐부 섹션은 정지 차폐부 섹션에 관해 왕복 이동식으로 이동될 수 있는, 다기관 밸브 기기.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    정지 차폐부 섹션 및 가동 차폐부 섹션의 병치된 표면들 사이에 환형 개구가 존재하고, 벨로즈 주위의 차폐부에 의해 둘러싸인 공간은 차폐부 내측 공간으로부터 환형 개구를 통해 차폐부의 외측 밸브 챔버까지 차폐부의 외측 표면으로부터 이격되어 밸브 챔버 내에 낮은 압력 가스를 유지하는 힘을 사용하여 불활성 또는 다른 가스의 환형 제트 유동을 생성하도록 불활성 또는 다른 가스의 압력 및 체적을 사용하여 가스 덕트들 중 각각의 하나를 통해 가압 될 수 있는, 다기관 밸브 기기.
  5. 제4항에 있어서,
    정지 차폐부 섹션과 가동 차폐부 섹션 사이에 위치 설정되는 안내 링을 포함하는, 다기관 밸브 기기.
  6. 제5항에 있어서,
    안내 링은 차폐부 섹션들 중 하나의 인터페이싱 표면에서 활주하는 복수의 보스를 포함하는, 다기관 밸브 기기.
  7. 제5항에 있어서,
    안내 링은 안내 링의 환형 표면과 차폐부 섹션의 인접한 병치 표면 사이에서 환형 노즐을 형성하는 간극을 제공하는, 다기관 밸브 기기.
  8. 제1항에 있어서,
    벨로즈는 다기관 밸브 본체와 폐쇄 부재 사이에 진공 기밀로 밀봉되고, 차폐부는 다기관 밸브 챔버를 통해 유동하는 유체와 벨로즈 사이의 접촉을 방지하기 위해 다기관 밸브 챔버로부터 벨로즈를 격리하는, 다기관 밸브 기기.
  9. 제8항에 있어서,
    (i) 각각의 공압 피스톤은 다기관 밸브 본체에 장착된 각각의 보닛에 장착된 각각의 실린더 하우징에 위치 설정되며, 각각의 실린더 하우징의 각각의 공압 피스톤으로부터 각각의 보닛의 개구를 통해 다기관 밸브 챔버 내의 각각의 폐쇄 부재까지 연장하는 각각의 밸브 스템에 연결되고, (ii) 각각의 공압 피스톤과 관련된 각각의 벨로즈는 진공-기밀 방식으로 각각의 보닛까지 그리고 밸브 챔버 내의 각각의 밸브 스템 또는 폐쇄 부재까지 밀봉되고, (iii) 각각의 팽창 및 수축 가능한 차폐부는 입구 포트로부터 임의의 출구 포트까지 다기관 밸브 챔버를 통해 유동하는 가스로부터 벨로즈를 격리하는 방식으로 각각의 벨로즈 주위의 다기관 밸브 챔버에 위치 설정되고, 상기 팽창 및 수축 가능한 차폐부는, 각각의 팽창 및 수축 가능한 차폐부가 각각의 폐쇄 부재가 각각의 출구 포트를 향해 이동될 때 팽창하고 각각의 폐쇄 부재가 각각의 출구 포트로부터 이격되게 이동될 때 수축하도록, 각각의 보닛에 부착되어 각각의 보닛으로부터 각각의 폐쇄 부재까지 아래로 연장하는, 다기관 밸브 기기.
  10. 밸브 기기이며,
    밸브 챔버를 둘러싸는 밸브 본체로서, 상기 밸브 본체는 밸브 챔버로의 유체의 유동을 위한 입구 포트 및 밸브 챔버 외부로의 유체의 유동을 위한 출구 포트를 갖는, 밸브 본체,
    입구 포트와 출구 포트 사이에서 밸브 챔버에 위치 설정되는 폐쇄 부재로서, 상기 폐쇄 부재는, (i) 폐쇄 부재가, 유체가 입구 포트로부터 밸브 챔버의 외부로 출구 포트를 통해 유동하는 것을 허용하는 개방 위치와, (ii) 폐쇄 부재가 출구 포트를 통한 유체 유동을 방지하는 폐쇄 위치 사이에서 앞뒤로 이동 가능한, 폐쇄 부재,
    힘을 인가하여 폐쇄 부재를 개방 위치로 이동시키기 위한 공압 피스톤, 힘을 인가하여 폐쇄 부재를 폐쇄 위치로 이동시키기 위한 스프링, 및 진공-기밀 밀봉을 사용하여 피스톤을 밸브 챔버로부터 격리하도록 위치 설정되는 벨로즈를 포함하는 작동기 기기,
    벨로즈를 밸브 챔버에서 유동하는 가스로부터 분리하는 방식으로 적어도 벨로즈 주위에 위치 설정된 팽창 및 수축 가능하고, 벨로즈 주위의 공간을 둘러싸는 차폐부, 상기 차폐부는 작동기 기기 주위의 벨브 본체의 부분으로부터 폐쇄 부재를 향해 그러나 폐쇄 부재까지 전체 경로에 걸쳐지지는 않도록 연장하는 정지 차폐부 섹션, 및 가동 차폐부 섹션이 정지 차폐부 섹션에 대해 왕복 이동 가능하도록 정지 차폐부 섹션의 외측 또는 내측과 이동 가능한 방식으로 인터페이싱하기 위해 폐쇄 부재로부터 연장하는 가동 차폐부 섹션을 포함하고,
    정지 차폐부 섹션과 가동 차폐부 섹션 사이에 위치 설정되고, 안내 링의 환형 표면과 차폐부 섹션의 인접한 병치 표면 사이에서 환형 노즐을 형성하는 간극을 제공하며, 차폐부 섹션들 중 하나의 인터페이싱 표면에서 활주하는 복수의 보스를 포함하는 안내 링, 및
    밸브 챔버의 외측의 양의 압력 가스 공급원에 연결가능하고, 팽창 및 수축이 가능한 차폐부에 의해 둘러싸인 벨로즈 주위의 공간으로 차폐부 외측의 밸브 챔버의 압력이 공간의 압력보다 높게 유지되도록, 양의 압력 가스를 유도하기 위해 팽창 및 수축이 가능한 차폐부에 의해 둘러싸인 벨로즈 주위의 공간으로 연장되는 가스 덕트를 포함하는, 밸브 기기.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    차폐부의 외측 표면으로부터 이격되어 밸브 챔버 내에 낮은 압력 가스를 유지하는 힘을 사용하여, 벨로즈 주위의 차폐부에 의해 둘러싸인 공간은 차폐부 내측 공간으로부터 환형 노즐을 통해, 그리고 차폐부의 외측 밸브 챔버까지 불활성 또는 다른 가스의 환형 제트 유동을 생성하도록 불활성 또는 다른 가스의 압력 및 체적을 사용하여 가스 덕트를 통해 가압될 수 있는, 밸브 기기.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 입구 및 출구 포트를 구비한 밸브 본체에 의해 둘러싸인 밸브 챔버로서, 밸브 본체가 입구 포트로부터 출구 포트까지 밸브 챔버를 통과하는 유체 유동을 수용하는 밸브 챔버, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 밸브 챔버의 폐쇄 부재, 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 폐쇄 부재를 이동시키기 위해 폐쇄 부재에 연결되는 작동기, 및 진공-기밀 밀폐 밀봉을 사용하여 유체 유동 챔버로부터 폐쇄 부재까지 그리고 밸브 본체까지 작동기를 분리시키는 벨로즈를 갖는 밸브에서, 밸브 챔버를 통해 유동하는 입자 또는 부식성 가스로부터 벨로즈를 보호하는 방법이며,
    밸브 챔버를 통해 유동하는 입자 또는 부식성 가스가, 벨로즈가 위치 설정된 공간 주위에 팽창 및 수축 가능한 차폐부를 제공함으로써 벨로즈가 위치 설정되는 밸브 챔버의 공간으로 진입하는 것을 방지하는 단계와 차폐부에 의해 둘러싸인 공간으로 밸브 본체의 외측으로부터 불활성 기체 또는 공기의 양의 압력 흐름을 유도하는 것에 의해 차폐부의 외측 밸브 챔버의 압력보다 높은 차폐부에 의해 둘러싸인 공간의 압력을 유지하는 단계를 포함하는, 밸브 챔버를 통해 유동하는 입자 또는 부식성 가스로부터 벨로즈를 보호하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    밸브 챔버 내의 위치에 팽창 및 수축 가능한 차폐부를 위치 설정하는 단계를 포함하고, 상기 위치는 팽창 및 수축 가능한 차폐부를 사용하여 벨로즈가 내측에 위치 설정되는 공간을 둘러싸고, 팽창 및 수축 가능한 차폐부 외측의 밸브 챔버 내의 유체 유동을 입구 포트로부터 출구 포트까지 억제하지 않는, 밸브 챔버를 통해 유동하는 입자 또는 부식성 가스로부터 벨로즈를 보호하는 방법.
  19. 삭제
  20. 제18항에 있어서,
    작동기 주위의 밸브 본체의 부분으로부터 폐쇄 부재를 향해 그러나 폐쇄 부재까지 전체 경로에 걸쳐지지는 않도록 정지 차폐부 부분을 연장하고, 폐쇄 부재로부터 작동기 주위의 밸브 본체의 부분을 향해 그러나 밸브 본체의 부분까지 전체 경로에 걸쳐지지는 않도록 가동 차폐부 부분을 연장하되 가동 차폐부 부분을 정지 차폐부 부분에 관해 왕복 이동식으로 이동시킴으로써 출구 포트를 향해 그리고 출구 포트로부터 이격되는 차폐 부재의 이동이 팽창 및 수축 가능한 차폐부의 팽창 및 수축을 각각 발생시키도록 정지 차폐부 부분에 관해 삽통식으로 활주하도록 가동 차폐부 부분을 연장함으로써, 팽창 및 수축 가능한 차폐부를 제공하는 단계를 포함하는, 밸브 챔버를 통해 유동하는 입자 또는 부식성 가스로부터 벨로즈를 보호하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    가동 차폐부 부분의 내측 표면이 정지 차폐부 부분의 외측 표면을 따라 활주하도록 정지 차폐부 부분의 외측에 가동 차폐부 부분을 위치 설정하는 단계를 포함하는, 밸브 챔버를 통해 유동하는 입자 또는 부식성 가스로부터 벨로즈를 보호하는 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    가동 차폐부 부분의 외측 표면이 정지 차폐부 부분의 내측 표면을 따라 활주하도록 정지 차폐부 부분의 내측에 가동 차폐부 부분을 위치 설정하는 단계를 포함하는, 밸브 챔버를 통해 유동하는 입자 또는 부식성 가스로부터 벨로즈를 보호하는 방법.
  23. 삭제
  24. 제20항에 있어서,
    가동 차폐부 부분과 정지 차폐부 부분 사이에 환형 간극을 제공하는 단계로서, 가동 차폐부 부분 및 정지 차폐부 부분의 병치된 표면들 각각에 인접한 환형 간극으로부터 유동하는 불활성 가스 또는 공기의 환형 제트를 형성하여 밸브 챔버의 유체 유동 내의 입자 또는 부식성 가스를 가동 차폐부 부분 및 정지 차폐부 부분의 표면들로부터 이격되게 송풍하는, 환형 간극 제공 단계를 포함하는, 밸브 챔버를 통해 유동하는 입자 또는 부식성 가스로부터 벨로즈를 보호하는 방법.
  25. 밸브 기기이며,
    입구 포트 및 출구 포트를 구비한 밸브 본체에 의해 둘러싸인 밸브 챔버로서, 밸브 본체는 입구 포트로부터 출구 포트까지 밸브 챔버를 통과하는 유체 유동을 수용하는, 밸브 챔버,
    개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 밸브 챔버의 폐쇄 부재,
    폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 폐쇄 부재를 이동시키기 위해 폐쇄 부재에 연결되는 작동기,
    진공-기밀 밀폐 밀봉을 사용하여 폐쇄 부재까지 그리고 밸브 본체까지 작동기를 유체 유동 챔버로부터 분리하는 벨로즈,
    벨로즈가 위치된 밸브 챔버 내의 공간을 둘러싸는 팽창 및 수축 가능한 차폐부, 및
    팽창 및 수축 가능한 차폐부의 외측 밸브 챔버의 압력보다 큰, 벨로즈가 위치된 팽창 및 수축 가능한 밸브에 의해 둘러싸인 밸브 챔버 내의 공간의 양의 압력을 제공 및 유지하는 수단을 포함하는, 밸브 기기.
  26. 삭제
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