KR101938279B1 - 파우더 프로텍팅 다방향 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 또는 LCD 제조장치에 관한 것으로, 특히 반도체 및 LCD 장비의 배기라인에서 회전볼과 볼시트 사이에 파우더가 누적되는 현상을 방지하여 장기간 사용이 가능하도록 한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 반응부산물 가스가 유입되는 유입구와 유입된 반응부산물 가스가 서로 다른 방향으로 유출시키는 복수의 유출구를 구비한 밸브케이싱과; 상기 밸브케이싱 내부에 회전 가능하도록 설치되어 반응부산물 가스의 흐름을 제어하는 회전볼을 포함하되, 상기 밸브케이싱 내부로 질소가스를 주입하는 가스 주입부재와; 상기 가스 주입부재 중간에 설치되어 상기 질소가스를 가열하는 가스 히팅부재를 더 포함하여, 상기 밸브케이싱과 회전볼 사이에 가열된 고온의 질소가스를 공급함으로써 반응부산물 가스에 포함된 파우더가 누적되는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

파우더 프로텍팅 다방향 밸브{POWDER PROTECTING MULTI WAY VALVE}
본 발명은 반도체 또는 LCD 제조장치에 관한 것으로, 특히 반도체 및 LCD 장비의 배기라인에서 회전볼과 볼시트 사이에 파우더가 누적되는 현상을 방지하여 장기간 사용이 가능하도록 한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 및 LCD 제조공정은 크게 전 공정(Fabrication 공정)과 후 공정(Assembly 공정)으로 이루어지며, 전 공정이라 함은 각종 프로세스 챔버(Chamber)내에서 웨이퍼(Wafer)상에 박막을 증착하고, 증착된 박막을 선택적으로 식각하는 과정을 반복적으로 수행하여 특정의 패턴을 가공하는 것에 의해 이른바, 반도체 칩(Chip)을 제조하는 공정을 말하고, 후 공정이라 함은 상기 전 공정에서 제조된 칩을 개별적으로 분리한 후, 리드프레임과 결합하여 완제품으로 조립하는 공정을 말한다.
이때, 상기 웨이퍼 상에 박막을 증착하거나, 웨이퍼 상에 증착된 박막을 식각하는 공정은 프로세스 챔버 내에서 실란(Silane), 아르신(Arsine) 및 염화 붕소 등의 유해 가스와 수소 등의 프로세스 가스를 사용하여 고온에서 수행되며, 상기 공정이 진행되는 동안 프로세스 챔버 내부에는 각종 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유독 성분을 함유하는 반응부산물 가스가 다량으로 발생한다.
이같은 반도체 및 LCD 생산 라인에서는 공정을 진행하기 위해 진공 펌프와 가스처리장치인 스크러버를 사용하고 있는데, 진공 펌프와 스크러버를 연결해 주는 라인을 배기라인 이라고 부른다. 이 배기라인에서 반응부산물 가스의 방향을 제어하면서 스크러버 사용을 효율화하기 위해 도 1 및 도 2에 도시된 3웨이 밸브를 널리 사용하고 있다.
상기 3웨이 밸브는 반응부산물 가스가 유입되는 유입구(13)와 반응부산물 가스가 유출되는 복수의 유출구(11,12)를 구비하는 케이싱(10)과, 그 케이싱(10) 내부에 회전축(25)의 회전에 따라 회전하면서 반응부산물 가스의 흐름을 제어할 수 있도록 한 회전볼(20)이 구비된다.
하지만, 파우더가 많이 생성되는 배기라인에서 사용되는 3웨이 밸브의 경우 일정기간 사용하게 되면 반응부산물 가스에 포함된 혹은 반응부산물 가스의 일부가 고형화되어 생성된 파우더가 회전볼(20)과 회전볼(20)을 지지하는 프라스틱 소재의 볼시트(14) 사이(A1)에 침투한 후 누적되어 회전볼(20)의 작동을 어렵게 하는 문제점이 있었다.
한국등록특허공보 제1061197호(2011.08.25)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 및 LCD 장비의 배기라인에서 회전볼과 볼시트 사이에 파우더가 누적되는 현상을 방지하여 장기간 사용이 가능하도록 한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브는, 반도체 또는 LCD 제조장치의 라인에 설치되어 파우더가 혼합된 반응부산물 가스의 흐름을 제어하는 다방향 밸브에 있어서, 반응부산물 가스가 유입되는 유입구와 유입된 반응부산물 가스가 서로 다른 방향으로 유출시키는 복수의 유출구를 구비한 밸브케이싱과; 상기 밸브케이싱 내부에 회전 가능하도록 설치되어 반응부산물 가스의 흐름을 제어하는 회전볼을 포함하되, 상기 밸브케이싱 내부로 질소가스를 주입하는 가스 주입부재와; 상기 가스 주입부재 중간에 설치되어 상기 질소가스를 가열하는 가스 히팅부재를 더 포함하여, 상기 밸브케이싱과 회전볼 사이에 가열된 고온의 질소가스를 공급함으로써 반응부산물 가스에 포함된 파우더가 누적되는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서 상기 가스 주입부재는, 상기 가스 히팅부재에서 가열된 질소가스를 상기 밸브케이싱으로 안내하는 연결관과; 상기 연결관의 선단부에 설치되어 질소가스의 유로를 급격히 좁혀 유속을 증가시키는 이젝트 노즐과; 상기 이젝트 노즐과 상기 밸브케이싱을 연결하며 상기 이젝트 노즐로부터 분사되는 질소가스를 더 넓은 영역으로 확산되도록 유도하는 확산공간을 형성하여 상기 밸브케이싱 내부에 보다 넓은 면적으로 유입될 수 있도록 안내하는 확산박스로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 이젝트 노즐 선단부에는 급격히 좁혀진 유로를 관통하면서 유속이 증가된 질소가스가 보다 넓게 퍼지면서 분사되도록 내경이 점차 넓어지는 경사면을 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브는, 고온의 질소가스를 이용하여 반도체 및 LCD 장비의 배기라인에서 회전볼과 볼시트 사이에 파우더가 누적되는 현상을 효과적으로 방지하여 장기간 사용에도 회전볼의 작동불능 가능성이 거의 없다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 3웨이 밸브를 설명하기 위한 참조도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브의 외부시사도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브의 구성을 설명하기 위한 부분 단면사시도
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브의 동작을 설명하기 위한 측단면도
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 파우더 프로텍팅 3웨이 밸브에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브의 외부시사도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브의 구성을 설명하기 위한 부분 단면사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브의 동작을 설명하기 위한 측단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브는 내부 공간을 갖는 밸브케이싱(110)과, 회전볼(120)을 구비하며, 이에 더해 상기 밸브케이싱(110) 내부에 고온으로 가열된 질소가스를 주입하여 상기 밸브케이싱(110)과 회전볼(120) 사이(A1)에 반응부산물 가스에 포함된 파우더가 누적되는 것을 방지하는 가스 주입부재(130) 및 가스 히팅부재(140)를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 의한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브는 이처럼 질소가스를 상기 밸브케이싱(110)로 주입하는 가스 주입부재(130)와 질소가스를 가열하는 가스 히팅부재(140)를 추가적으로 구비하는 구성에 의해 반도체 및 LCD 장비의 배기라인에서 회전볼(120)과 볼시트(114) 사이(A1)에 파우더가 누적되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 이로써 사용환경이 열악한 배기라인에서 장기간 사용이 가능해지는 것이다.
아래에서는 핵심적인 구성요소인 가스 주입부재(130) 및 가스 히팅부재(140)를 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 상기 밸브케이싱(110)은 상기 회전볼(120)을 수용하는 내부 공간을 구비하며 그 내부 공간을 중심으로 반응부산물 가스가 유입되는 유입구(111)와 유입된 반응부산물 가스가 서로 다른 방향으로 유출시키는 복수의 유출구(112,113)를 구비한다. 그리고 상기 유입구(111)와 유출구(112,113)에는 각각 다른 배관들과의 연결을 위한 플랜지(111a,112a,113a)가 구비된다. 여기서 상기 밸브케이싱(110)의 벽면 내측에는 상기 회전볼(120)을 지지하는 플라스틱 소재의 볼시트(114)가 구비된다. 또한 상기 밸브케이싱(110)의 벽면 중 상기 확산박스(138)가 감싸고 있는 부위에는 고온의 질소가스를 받아들이기 위해 개구된 주입공(110a)이 형성되며, 볼시트(114)에도 상기 주입공(110a)에 대응하는 통공(114a)이 형성된다.
상기 회전볼(120)은 상기 밸브케이싱(110) 내부 공간에서 회전 가능하도록 설치되어 반응부산물 가스의 흐름을 제어하는 역할을 한다. 즉, 상기 회전볼(120)은 연통홀(122)을 통해 유입구(111)와 연통된 상태를 유지하는 가운데 회전축(125)을 중심으로 회전하는 정도에 따라 복수의 유출구(112,113) 중 어느 하나를 선택적으로 차단하고 개방하는 역할을 한다. 이같은 회전볼(120)은 공지된 종래기술과 대동소이하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 본 발명의 실시예에 의한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브에 포함된 회전볼(120)의 경우 볼시트(114)와의 사이에 고형화된 파우더가 누적되면서 손상되거나 작동불능 상태가 되는 문제가 거의 없다. 이는 상기 가스 주입부재(130) 및 가스 히팅부재(140)를 통해 유입되는 고온의 질소가스가 회전볼(120)과 볼시트(114) 사이(A1)에 고형화된 파우더가 누적되는 것을 허용하지 않기 때문이다.
상기 가스 주입부재(130)는 전술된 것처럼 상기 밸브케이싱(110) 내부에 고온으로 가열된 질소가스를 주입하여 상기 밸브케이싱(110)과 회전볼(120) 사이(A1)에 반응부산물 가스에 포함된 파우더가 누적되는 것을 방지하는 중추적인 역할을 한다. 이를 위해 상기 가스 주입부재(130)는 주름관(135), 연결관(136), 이젝트 노즐(137), 확산박스(138)로 이루어진다.
상기 연결관(136)은 상기 가스 히팅부재(140)의 일측단부와 연결되어 상기 가스 히팅부재(140)를 경유한 질소가스를 밸브케이싱(110) 방향으로 안내한다. 여기서 도면에 따르면 상기 연결관(136)은 가스 히팅부재(140)와 밸브케이싱(110) 간의 연결을 위해 L자형으로 구비된다.
상기 이젝트 노즐(137)은 상기 연결관(136)의 선단부에 설치되어 질소가스의 유로를 급격히 좁힌 병목구간(137a)을 갖도록 이루어진다. 이같은 구성에 따르면 이젝트 효과에 의해 질소가스가 상기 이젝트 노즐(137)의 병목구간(137a)을 지나면서 유속이 증가하게 되며, 이처럼 유속이 증가한 질소가스는 상기 밸브케이싱(110) 내부에서 강한 힘으로 주입되어 회전볼(120)과 볼시트(114) 사이(A1)에 효과적으로 침투할 수 있게 된다. 여기서 도 4에서 볼 수 있는 것처럼 이젝트 노즐(137) 선단부에는 급격히 좁혀진 유로를 관통하면서 유속이 증가된 질소가스가 보다 넓게 퍼지면서 분사되도록 깔때기 형태와 같이 내경이 점차 넓어지는 경사면을 구비한다. 이같이 경사면을 구비하게 되면 질소가스가 확산박스(138)에 유입되는 동시에 자연스럽게 확산된다.
상기 확산박스(138)는 상기 이젝트 노즐(137)과 상기 밸브케이싱(110)을 연결하며 상기 이젝트 노즐(137)로부터 분사되는 질소가스를 더 넓은 영역으로 확산되도록 안내하는 확산공간을 형성하여 상기 밸브케이싱(110) 내부에 보다 넓은 면적으로 유입될 수 있도록 안내한다. 여기서 상기 확산박스(138)가 감싸고 있는 밸브케이싱(110) 벽면에는 질소가스가 주입되는 주입공(110a)가 형성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 파우더 프로텍팅 다방향 밸브의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
질소가스가 밸브케이싱(110) 내부로 분사되지 않던 상태에서 가스 히팅부재(140)에 전원을 인가하여 발열되도록 하는 한편, 미도시된 외부 펌프를 작동시켜 질소가스가 공급되도록 한다.
그러면 도 5와 같이 외부에서 공급되는 질소가스가 주름관(136)을 통해 가스 히팅부재(140)로 유입된 후 그 내부를 경유하면서 가열된다.
이후, 고온으로 가열된 질소가스는 가스 히팅부재(140)의 하측을 통해 배출된 후 연결관(136)과 이젝트 노즐(137) 및 확산박스(138)를 거쳐 밸브케이싱(110) 내부 공간에 이르도록 안내된다. 이때 질소가스가 급격히 유로가 좁아지는 이젝트 노즐(137)의 병목구간(137a)을 지나면서 유속이 증가하게 되며 이처럼 유속이 증가한 질소가스는 밸브케이싱(110) 내부에 강한 힘으로 주입되어 회전볼(120)과 볼시트(114) 사이에 효과적으로 침투할 수 있는 상태가 된다. 질소가스가 주입되어 고온의 온도분위기가 형성되는 가열 영역에 대해서는 도면에 H1으로 표시하였다.
이처럼 고온으로 가열된 질소가스가 회전볼(120)과 볼시트(114) 사이에 침투하게 되면 그 사이에 반응부산물 가스가 접근하는 것을 차단하는 것은 물론 반응부산물 가스가 고형화되어 파우더가 되는 현상을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.
이로써, 회전볼(120)과 볼시트(114) 사이에 파우더가 누적되는 현상으로 인해 회전볼(120)과 볼시트(114) 간 마찰손상이 일어나거나 회전볼(120)이 작동불능 상태가 되는 문제를 현저하게 줄일 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
110 : 밸브케이싱 120 : 회전볼
130 : 가스 주입부재 135 : 주름관
136 : 연결관 137 : 이젝트 노즐
137a : 병목구간 138 : 확산박스
140 : 가스 히팅부재

Claims (5)

  1. 반도체 또는 LCD 제조장치의 라인에 설치되어 파우더가 혼합된 반응부산물 가스의 흐름을 제어하는 다방향 밸브에 있어서,
    반응부산물 가스가 유입되는 유입구와 유입된 반응부산물 가스가 서로 다른 방향으로 유출시키는 복수의 유출구를 구비한 밸브케이싱;
    상기 밸브케이싱 내부에 회전 가능하도록 설치되며 복수의 연통홀을 구비하여 그 중 하나는 상기 밸브케이싱의 유입구와 상시 연통하며, 나머지 연통홀은 회전방향에 따라 상기 밸브케이싱에 구비된 복수의 유출구 중 어느 하나에 선택적으로 연통하도록 하여 반응부산물 가스의 흐름을 제어하는 회전볼;
    상기 밸브케이싱의 벽면 내측에 설치되어 상기 회전볼을 회전 가능하도록 지지하는 볼시트;
    상기 밸브케이싱 내부로 질소가스를 주입하는 가스 주입부재; 및
    상기 가스 주입부재 중간에 설치되어 상기 질소가스를 가열하는 가스 히팅부재;를 포함하며,
    상기 밸브케이싱과 볼시트는 서로 대응하여 연통된 주입공과 통공을 각각 구비하며,
    상기 가스 주입부재는,
    상기 가스 히팅부재에서 가열된 질소가스를 상기 밸브케이싱으로 안내하는 연결관;
    상기 연결관의 선단부에 설치되어 질소가스의 유로를 급격히 좁혀 유속을 증가시키되 선단부에는 급격히 좁혀진 유로를 관통하면서 유속이 증가된 질소가스가 보다 넓게 퍼지면서 상기 밸브케이싱의 주입공을 관통하여 분사되도록 내경이 넓어지는 경사면을 구비하는 이젝트 노즐;
    상기 이젝트 노즐과 상기 밸브케이싱의 주입공을 연결하며 상기 이젝트 노즐로부터 분사되는 질소가스를 더 넓은 영역으로 확산시켜 상기 밸브케이싱의 내부로 유입되도록 안내하는 확산박스;로 이루어져서,
    상기 가스 히팅부재에서 가열된 고온의 질소가스가 상기 이젝트 노즐 및 확산박스를 거쳐 증가된 유속을 갖고 보다 넓게 퍼진 상태에서 상기 밸브케이싱의 내부로 유입되도록 함으로써 상기 회전볼과 볼시트 사이로 침투하려는 반응부산물 가스의 접근을 차단하도록 한 것을 특징으로 하는 파우더 프로텍팅 다방향 밸브.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항의 파우더 프로텍팅 다방향 밸브를 포함하는 반도체 제조장치.
  5. 제1항의 파우더 프로텍팅 다방향 밸브를 포함하는 LCD 제조장치.
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