KR101953483B1 - 멀티―베인 스로틀 밸브 - Google Patents

Abstract

진공 처리 챔버용 멀티-베인 스로틀 밸브는 복수의 회전가능한 베인 각각의 후방측에 피봇가능하게 연결되고 복수의 회전가능한 베인의 각각으로부터 후방으로 연장되는 왕복 베인과, 미리결정된 위치에 고정되고 왕복 베인을 지지하기에 충분한 미리결정된 거리만큼 왕복 베인을 향해 횡방향으로 연장하는 조립 핀을 포함하며, 이에 의해 고정식 앵글 조립체는 왕복 베인이 각각의 회전가능한 베인과 실질적으로 평행한 위치와 각각의 회전가능한 베인에 대한 횡방향 위치 사이의 범위에서 왕복 베인이 피봇된다.

Description

멀티―베인 스로틀 밸브{MULTI-VANE THROTTLE VALVE}

본 발명은 일반적으로 시스템 처리를 위한 밸브에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 진공 시스템용의 스로틀 밸브에 관한 것이다.

다양한 타입의 밸브가 진공 처리 시스템에 이용되기 위해 개발되었다. 밸브의 타입은 게이트 밸브, 버터플라이 밸브, 멀티-베인 밸브 등을 포함한다. 일부 게이트 밸브는 밸브를 통해 가스상 유체가 완전히 흐르거나 전혀 흐르지 않도록 하기 위한 열림 위치 및 닫힘 위치로 설계된다. 버터 플라이 밸브는 설계가 비교적 간단하지만 선형 컨덕턴스 응답(linear conductance response)을 달성 할 수 있는 능력이 제한된다. 멀티-베인 밸브는 버터 플라이 밸브보다 더 정밀한 제어를 제공한다.

멀티-베인 밸브의 한가지 예는 미국 특허 제6,293,306호(Brenes, 2001)에 개시되어 있다. 브레네스(Brenes)는 직립형인, 일반적으로 직사각형 밸브 하우징을 포함하는 스로틀 게이트 밸브를 개시한다. 밸브 하우징 내에는 밸브 하우징의 하부에 형성된 쓰루-개구(tru-opening)를 폐쇄하기 위해 선형으로 이동가능한 게이트 밸브가 위치된다. 공압식 액츄에이터 조립체는 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 게이트 밸브의 이동을 제공한다. 스로틀 밸브 조립체 구획실(compartment)은 밸브 하우징의 하부측을 형성하고, 스루 개구(through opening)를 프레임하고, 스루 구멍 내에 회전가능하게 위치된 스로틀 베인 세트를 포함한다. 구동 액추에이터는 베인을 회전시키기 위해 제공되며, 구동 액츄에이터 구획실과, 스로틀 베인의 위치를 제어하기위한 모터를 포함한다. 구동 액추에이터는 구동 액추에이터가 하우징의 내부로 연장되는 지점에서 벨로우즈 실드(bellows shields)에 의해 밀봉된다.

다른 타입의 멀티-베인 밸브는 MeiVac, Inc.에 의해 상표 "Vari-Q"로 판매되는 스로틀 밸브이다. MeiVac 스로틀 밸브는, 저 마찰 케이블 구동 시스템에 의해 상호 연결되는 복수의 역회전(counter-rotating)하는 삼각형(즉, 파이 형(pie shaped))의 베인을 포함하는 원형의 밸브 챔버를 포함한다.

또 다른 유형의 멀티-베인 밸브는 Ferrotec(USA) Corporation에 의해 상표 "Temescal"하에서 부품 번호 0627-0624-0로 판매되는 고정 위치 베인 밸브이다. 이 멀티-베인 밸브는 모든 베인이 30-45도 범위내의 고정 위치에 있고 극저온 펌프와 유체 연통하기 때문에 진정한 밸브인 것은 아니다. 베인은 모든 베인을 횡단하는 스테인레스 스틸 튜브에 각각 납땜된다. 베인은 튜브를 통과해 흐르는 냉각수를 함유한 스테인레스 스틸 튜브에 열을 전달할뿐 만 아니라 열 차단제로서도 기능한다. 도 1a 및 도 1b는 냉각 튜브와 복수의 고정 베인의 구조적 관계의 정면도 및 횡단면도를 도시하고 있는, 전술한 고정식의 멀티-베인 밸브의 일례를 나타낸다.

진공 처리 시스템은 일반적으로 컴퓨터 칩의 제조에 전형적으로 사용되는 유형의 공정 챔버 및 공정 챔버를 비우기(evacuate) 위해 사용되는 진공 펌프를 갖는다. 고(high)-진공 펌프는 일반적으로 플라즈마 처리를 위한 압력 보다 낮은 압력에서 작동한다. 모든 멀티-베인 밸브는 처리 환경을 보다 잘 제어하고 공정 챔버를 열 및 잔해물(debris)으로부터 고-진공 펌프를 보호하도록 시도된다. 멀티-베인 밸브는 공정 챔버에서 가스를 스로틀링하여 밸브 전반에서 차압을 생성하여 챔버에서 정확한 공정 압력을 유지하면서 고진공 레벨에서 진공 펌프가 작동하게 된다. 회전가능한 베인을 갖는 멀티-베인 스로틀 밸브는, 멀티-베인 밸브의 전체 작동 범위 상에서의 선형 제어를 제공함으로써 챔버 내의 정확한 공정 압력의 높은 제어를 제공한다. 종래 기술의 멀티-베인 스로틀 밸브의 단점은 열 및/또는 잔해물으로부터 고진공 펌프를 보호하기 위한 능력이 부족한 점이다.

본 발명의 목적은 전체 범위에서 선형 컨덕턴스 제어를 제공할 수 있는 진공 처리 시스템에 사용하기위한 멀티-베인 스로틀 밸브를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 진공 펌프에 대해서 열 차폐제(heat sheld)로서 기능할 수 있는 멀티 -베인 스로틀 밸브를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 베인 냉각 능력을 갖는 열 차폐제인 멀티-베인 스로틀 밸브를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 베인 챔버와 밸브의 대기 측(atmospheric side) 사이의 진공 밀봉 무결성(vacuum seal integrity)을 유지하기 위해 단순화된 구조를 갖는 멀티-베인 스로틀 밸브를 제공하는데 있다.

본 발명은 진공 펌핑 포트의 컨덕턴스를 제어하고 쇄설물 및 열 노출로부터 진공 펌프를 보호하기 위한 멀티-베인 스로틀 밸브를 제공함으로써 상기 목적 및 다른 목적이 달성된다.

일 실시예에서, 진공 공정 챔버용 멀티-베인 스로틀 밸브는 내부가 진공 공정 챔버에 노출되고 외부가 대기압에 노출된 스로틀 챔버 바디를 포함하며, 챔버 바디는 진공 공정 챔버 내의 진공을 제어하기 위한 관통-개구(through-opening), 관통-개구를 통해 가스의 흐름을 제어하기 위해 관통-개구 내에 장착된 복수의 회전가능한 베인 - 여기서 각각의 회전가능한 베인은 각각의 회전가능한 베인을 따라 길이방향으로 배치되고 각각이 회전가능한 베인과 유체 연통되는 냉각 유체 통로(path)를 포함함 - , 상기 스로틀 챔버 바디의 외부에 배치되어 상기 스로틀 챔버 바디의 외부에 연결되어 상기 복수의 회전가능한 베인을 회전시켜 공정 가스의 흐름을 변화시키는 구동 메카니즘을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 냉각 유체 통로는 회전가능한 베인을 따라 길이 방향으로 배치된 냉각 도관(cooling conduit)이다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 냉각 도관은 직선 도관, 정현파형(sinusolidal) 도관, 구형파(square-wave) 도관, 일단부에서 한 쌍의 종방향 도관을 연결하는 횡도관(transverse conduit)을 갖는 한 쌍의 종방향 도관, 내부 도관과 외부 도관 사이의 유로(flow path)를 한정하는 한 쌍의 동심형 도관 및 종방향 열 파이프로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 복수의 회전가능한 베인의 각각은 일렬로(in series) 연결되어 단일의 연속적인 유로를 형성한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 구동 메커니즘은 액츄에이터 암, 각각의 회전가능한 베인에 고정적으로 연결된 회전 암, 및 하나의 회전가능한 베인의 회전 암을 인접한 회전 가능한 베인의 회전 암과 피봇가능하게 일렬로 연결하는 링크 암 - 여기서 하나의 링크 암은 액츄에이터 암에 연결됨 -을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 회전 암은 일단부에서 회전가능한 베인에 연결되고 타단부에서 링크 암에 연결된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 스로틀 밸브는 복수의 회전가능한 베인의 각각에 부착된 쇄설물 차폐부를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 스로틀 챔버 바디는 제1 바디 플랜지, 제2 바디 플랜지 및 제1 바디 플랜지와 제2 바디 플랜지 사이에 연결된 베인 챔버 하우징을 포함하며, 베인 챔버 하우징은 복수의 회전가능한 베인을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 베인 챔버 하우징은 상부 판, 하부 판, 제1 챔버 측벽, 제2 챔버 측벽 및 제1 챔버 측벽에 부착되고 회전가능한 베인의 냉각 유로를 지지하고 진공 챔버 공정과 대기압 사이의 차압(differential pressure)을 유지하는 베인 지지 피드스루(feedthrough)를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 스로틀 밸브는 스로틀 밸브의 내측의 진공 챔버 공정과 스로틀 밸브의 외측의 대기압 사이에서 복수의 회전가능한 베인의 각각을 지지하는 진공 피드스루를 포함한다.

다른 실시예에서, 멀티-베인 스로틀 밸브는 스로틀 챔버 바디의 내측과 외측 사이의 일단부에서 회전 베인의 각각을 지지하는 자성 유체 진공 피드스루를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 멀티-베인 스로틀 밸브는 각각의 회전 베인 사이에서 냉각 유체를 이송하기 위해 각각의 회전 베인의 일단부에 연결된 로터리 어댑터를 포함한다.

멀티-베인 스로틀 밸브의 또 다른 실시예에서, 냉각 도관이 열 파이프인 경우, 스로틀 밸브는 상기 베인 챔버 하우징 외측에 있는 열 파이프의 일단부를 회전가능하게 수용하기 위한 냉각 블록을 더 포함한다. 냉각 블록은 선택적으로 액체 흐름 블록 또는 열전(thermoelectric) 모듈 블록 또는 이들의 조합 일 수 있다.

멀티-베인 스로틀 밸브의 또 다른 실시예에서, 회전 베인은 회전 베인의 종방향 중심선을 따라 측방향으로 그리고 각각의 회전 베인 사이에 냉각 유체를 이송하는 회전 조인트 내로 연장하는 냉각 도관을 포함한다.

멀티-베인 스로틀 밸브의 다른 실시예에서, 회전 베인은 회전 베인의 종방향 중심선을 따라 측방향으로 그리고 각각의 회전 베인 사이에 냉각 유체를 이송하는 회전 조인트 내로 연장하는 한쌍의 동심형 튜브를 갖는 냉각 도관을 포함한다.

멀티-베인 스로틀 밸브의 또 다른 실시예에서, 회전 베인은 회전 베인의 종방향 중심선의 일측면에서 베인 상에 배치된 제1 냉각 도관과, 회전 베인의 종방향 중심선의 타측면에서 베인 상에 배치된 제2 냉각 도관을 포함한다. 제1 냉각 도관은 제2 냉각 도관과 유체 연통하며, 양쪽 냉각 도관은 각각의 회전 베인 사이에 냉각 유체를 전달하는 회전 조인트와 유체 연통한다.

멀티-베인 스로틀 밸브의 다른 실시예에서, 회전 베인은 회전 베인의 일측 상에 배치된 쇄설물 차폐부를 포함한다.

멀티-베인 스로틀 밸브의 또 다른 실시예에서, 밸브는 물, 극저온(cryogenic) 물질 등으로부터 선택된 냉각제를 포함한다.

멀티-베인 스로틀 밸브의 다른 실시예에서, 밸브는 복수의 회전가능한 베인의 각각의 후면에 피봇식으로 연결되고 각각의 회전가능한 베인의 각각으로부터 후방으로 연장되는 왕복 베인(reciprocal vane)과, 미리결정된 위치에 고정된 고정식(stationary) 왕복 베인 앵글 조립체를 포함하고, 베인 앵글 조립체는 왕복 베인을 지지하기에 충분한 미리결정된 거리로 왕복 베인을 향해 욍방향으로 연장하는 조립 핀을 가진다. 고정식 앵글 조립체는, 각각의 회전가능한 베인이 관통-개구를 통한 가스의 흐름을 제어하기 위해 회전될 때, 각각의 회전가능한 베인과 실질적으로 평행한 위치와 각각의 회전가능한 베인에 대한 횡방향 위치 사이에의 범위에서 왕복 베인을 피봇시킨다.

또 다른 실시예에서, 고정식 앵글 조립체는 각각의 회전가능한 베인의 회전축으로부터 미리결정된 거리만큼 후방으로 연장되는 조립 암을 더 포함하고, 여기서 조립 핀은 조립 암의 말단부에 고정식으로 부착된다.

또 다른 실시예에서, 고정식 앵글 조립체는 조립 암의 근단부에 연결된 조립 클램프를 더 포함하며, 조립 클램프는 스로틀 밸브 내의 비-이동(non-moving) 요소에 고정된다.

또 다른 실시예에서, 상기 왕복 베인은 각각의 회전가능한 베인의 회전축으로부터 오프셋된다.

다른 실시예에서, 왕복 베인 부분과 회전 베인 부분을 가진 왕복 베인 브라켓이 포함되는데, 왕복 베인 부분과 왕복 베인은 서로에 대해 피봇가능하게 연결되고, 회전가능한 베인 부분은 회전가능한 베인에 고정식으로 부착된다.

다른 실시예에서, 핀 자성 요소는 조립 핀에 배치되어 고정적으로 부착되고, 왕복 베인 자성 요소는 조립 핀에 대향하는 왕복 베인의 지지측 상에 고정적으로 부착되고 배치된다. 핀 자성 소자와 왕복 베인 자성 요소는 동일한 극성으로 서로 대향하여 서로 반발하고, 따라서 비접촉식의 왕복 베인 앵글 조정을 제공한다.

다른 실시예에서, 복수의 회전가능한 베인의 각각은 회전가능한 베인의 회전축 상에 동심으로 배치되고 회전가능한 베인을 따라 종방향으로 배치된 냉각 도관을 한정하는 냉각 유체 통로를 포함하는 냉각 블록을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 진공 챔버 공정 동안, 전자 빔 진공 증착 시스템 내의 열 및 증착 입자가 증착 시스템(deposition system)로 들어가는 것을 방지하는 방법이 개시된다. 이 방법은 진공 처리 챔버에 사용하기 위한 멀티-베인 스로틀 밸브를 획득하는 단계를 포함하며, 여기서 멀티-베인 스로틀 밸브는 복수의 회전가능한 베인을 구비하며, 복수의 회전가능한 베인의 각각은 복수의 회전가능한 베인의 각각의 배면(back side)에 피봇가능하게 연결된 왕복 베인을 가진 복수의 회전가능한 베인의 각각을 구성하고, 각각의 회전가능한 베인이 진공 공정 챔버 내의 진공 공정 동안 선형의 컨덕턴스 제어를 제공하기 위해 관통-개구를 통해 가스의 흐름을 제어하도록 회전될 때, 왕복 베인이 각각의 회전 베인에 대한 실질적으로 평행한 위치와 각각의 회전가능한 베인에 대한 횡단 위치 사이의 범위에서 피봇하도록 각각의 회전가능한 베인의 방위를 회전가능하게 조정한다.

전술한 방법의 또 다른 실시예에서, 이 방법은 회전가능한 베인의 회전축으로부터 왕복 베인을 오프셋하는 단계를 더 포함한다.

또 다른 방법에서, 전자 빔 진공 증착 시스템에서 열 및 증착 입자가 스로틀 밸브를 이용하는 진공 챔버 공정 중에 증착 시스템의 진공 펌프로 들어가는 것을 방지하는 방법이 개시되어 있는데,

회전가능한 베인의 배면에 피복가능하게 연결된 왕복 베인이 회전가능한 베인에 대해 횡방향 위치로 피봇하도록 쓰로틀 밸브 내에 배치된 회전가능한 베인의 방위를 회전가능하게 조정하는 단계를 포함하고, 여기서 왕복 베인은 회전가능한 베인으로부터 후방으로 연장된다. 왕복 베인은 왕복 베인을 지지하는 조립 핀을 구비한 고정식 앵글 조립체에 의해 지지되며, 왕복 베인은 열 및 증착 입자를 증착 시스템의 진공 펌프로부터 떨어진 스로틀 밸브측으로 편향시킨다. 이 방법은 선택적으로, 고정식 앵글 조립체, 및 조립 핀에 고정으로 부착되어 배치된 핀 자성 요소와 조립 핀에 대향하여 왕복 베인의 지지측에 고정으로 부착되어 배치되는 왕복 베인 자성 요소를 구비한 왕복 베인을 선택하는 단계를 포함한다. 핀 자성 요소와 왕복 베인 자성 요소는 서로 대향하여 동일한 자성을 가지며 따라서 서로 반발하게 되고 비접촉식의 왕복 베인 앵글 조정이 제공된다.

본 발명에 따르면 전술한 바와 같은 목적이 달성될 수 있다.

도 1a는 멀티-베인 밸브의 하나의 종래 기술 장치의 정면도.
도 1b는 도 1에 도시된 종래 장치의 측면도이다.
도 2는 멀티-베인 스로틀 밸브를 도시하는 본 발명의 일 실시예의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 실시예의 저면도.
도 4는 도 2에 도시된 실시예의 분해도로서 쇄설물 차폐부 및 자성 유체 피드스루를 도시하는 도면.
도 5는 한 쌍의 평행하고 직선형인 냉각 도관을 보여주는 본 발명의 회전가능한 베인의 일 실시예의 사시도.
도 5a는 한 쌍의 미러-이미지, 구형파 냉각 도관을 도시하는 회전가능한 베인의 다른 실시예의 사시도.
도 6은 본 발명의 쇄설물 차폐부의 일 실시예의 사시도.
도 7은 자성 유체 지지체 및 회전 조인트의 단면도를 도시하는 회전가능한 베인의 일 실시예의 측면도.
도 8은 본 발명의 회전 조인트의 분해 사시도.
도 9는 본 발명의 회전 조인트의 다른 실시예의 사시도.
도 10은 적어도 2 개의 회전가능한 베인들 사이의 연결 및 유체 도관을 통한 유체 흐름 방향을 도시하는 유체 도관의 확대된 부분 단면도.
도 11은 단일 로터리 밸브 하우징을 갖는 로터리 밸브를 도시하는 본 발명의 베인의 일 실시예의 측면도.
도 12는 베인의 종방향 중심축을 따라 위치된 단일 튜브인 냉각제 도관을 나타낸 본 발명의 베인의 다른 실시예의 측면도.
도 13은 베인의 종방향 중심축을 따라 위치된 한쌍의 동심 튜브를 도시하는 본 발명의 베인의 다른 실시예의 단면도.
도 13a는 냉각 유체의 2개의 가능한 유로 중 하나를 도시하는 한쌍의 동심 튜브의 밀봉단의 확대 단면도.
도 14는 베인의 종방향 중심축을 따라 배치된 열 파이프를 도시하는 본 발명의 베인의 다른 실시예의 횡단면도.
도 15는 본 발명의 피드스루의 일 실시예의 사시도이다.
도 16a는 본 발명의 피드스루의 일 실시예에 포함된 쿼드 O-링(quad O-ring)의 사시도이다.
도 16b는 도 16에 도시된 쿼드 O- 링의 횡단면도이다.
도 17은 자성 유체 피드스루인 본 발명의 피드스루의 측면도.
도 18은 멀티-베인 스로틀 밸브를 도시한 본 발명의 다른 실시예의 후면측 사시도.
도 19는 도 18의 멀티-베인 스로틀 밸브의 왕복 베인의 확대된 배면 사시도.
도 20은 도 1의 멀티-베인 스로틀 밸브가 전자 빔 진공 시스템에 이용될 때 진공 펌프로의 열 및 입자 패스스루를 도시하는 도면.
도 21은 스로틀 왕복 베인을 구비한 도 18의 멀티-베인 스로틀 밸브가 전자 빔 진공 시스템에 이용될 때 진공 펌프의 열 및 입자 차단부를 도시한 도면.
도 22는 왕복 베인과 회전가능한 베인의 하나의 조합을 나타낸, 도 18의 멀티-베인 스로틀 밸브의 사시도로, 스로틀 밸브의 왕복가능한 베인이 부분적으로 개방 위치에 있는 것을 나타낸 도면.
도 23은 도 22에 도시된 왕복 베인을 갖는 회전가능한 베인의 측면도.
도 24는 완전 개방 위치에서의 회전 베인과 왕복 베인의 조합을 나타낸 도면.
도 25는 도 24에 도시된 왕복 베인을 구비한 회전가능한 베인의 측면도.
도 26은 왕복 베인과 왕복 베인 지지 핀 상에 배치된 자성 요소를 가진, 회전가능한 베인과 왕복 베인의 조합의 다른 실시예의 사시도.
도 27은 도 26에 도시된 왕복 베인을 구비한 회전가능한 베인의 측면도.
도 28은 비접촉 지지 핀을 형성하는 자성 요소를 나타내는, 도 26의 왕복 베인을 구비한 회전가능한 베인의 확대도.

본 발명의 바람직한 실시예가 도 2 내지 도 28에 도시된다. 도 2는 본 발명의 멀티-베인 스로틀 밸브(10)의 일 실시예를 도시한다. 스로틀 밸브(10)는 스로틀 챔버 바디(20), 복수의 회전가능한 베인(40) 및 구동 메커니즘(80)을 포함한다. 스로틀 챔버 바디(20)는 베인 챔버 하우징(20a), 내측면(21) 및 복수의 회전가능한 베인(40)이 배치되는 관통-개구(23)를 정의하는 외측면(22)을 구비한다. 구동 메커니즘(80)은 복수의 회전가능한 베인(40)을 이동시켜 공정 가스의 흐름을 변화시키기 위해 스로틀 챔버 바디(20)의 외측(22) 상에 배치되고 연결된다. 구동 메커니즘(80)은 회전 암(84)에 해제가능하고 회전가능하게 연결된 해제가능한 링크 암(83)에 연결된 액추에이터 암(82)을 갖는 구동 모터(81)를 구비한다. 유체 도관(85)은 복수의 회전가능한 베인(40)의 각각과 상호연결된다.

도 3은 멀티-베인 스로틀 밸브(10)의 저면도이다. 이 도면으로부터, 스로틀 챔버 바디(20)의 실시예가 진공 펌프 측인 제1 바디 플랜지(24) 및 공정 챔버측인 제2 바디 플랜지(26)을 포함하는 것을 알 수 있다. 제1 바디 플랜지(24)와 제2 바디 플랜지(26) 사이에 복수의 회전가능한 베인(40)이 장착되는 베인 챔버(28)를 포함하는 관통-개구(23)가 존재한다. 베인 챔버(28)는 하부판(30)을 포함하는데, 하부판에는, 냉각 유체 매니 폴드(34)에 장착되는 냉각 유체 입구 포트(32) 및 냉각 유체 배출 포트(33)가 장착된다.

도 4를 참조하면, 도 4에는 도 1에 도시된 멀티-베인 스로틀 밸브(10)의 실시예의 분해도가 도시된다. 보다 명확하게 보여지듯이, 스로틀 챔버 바디(20)는 제2 바디 플랜지(26)에 인접한 베인 챔버(28)가 도시된 관통 개구(23)를 갖는다. 베인 챔버(28)는 등 간격으로 이격된 복수의 개구(29)를 갖는 제1 챔버 측벽(28a)을 구비하고, 각각의 개구(29)에는 진공 밀봉 피드스루(70)가 장착된다. 각각의 진공 밀봉 피드스루(70)는 그를 통해 복수의 회전가능한 베인(40)의 하나의 일단부(41)를 수용한다. 진공 밀봉 피드스루(70)는 베인(40)을 회전가능하게 지지한다.

복수의 회전가능한 베인(40)의 각각은 제2 측벽 플레이트(36) 상에 장착된 베어링에 의해 타단부(42)에 회전가능하게 지지된다. 제2 측벽 플레이트(36)는 복수의 볼트(36a)에 의해서 제2 측벽(28b)에 밀봉가능하지만 제거가능하게 부착되며, 이는 필요한 경우 유지 및 수리를 위해 베인 챔버(28)로의 접근을 쉽게 한다. 이 실시예에서, 각각의 베인(40)은 공정 챔버에 대향하는 베인(40)의 일측면에 부착 된 선택적인 쇄설물 차폐부(43)를 구비한다. 쇄설물 차폐부(43)는 바람직하게는 베인(40)이 구리로 제조될 때 사용된다. 베인(40)이 스테인레스 스틸로 제조될 때, 쇄설물 실드는 필요하지 않다.

공정 챔버가 화학 기상 증착에 통상적으로 사용되는 경우, 공정 챔버 내에서 타겟을 코팅하기 위해 사용되는 다양한 화학 물질을 포함하는 쇄설물은 구리보다 스테인레스 스틸로부터 더 쉽게 제거된다. 또한, 회전가능한 베인들(40)은 쇄설물이 진공 펌프에 도달하는 것을 방지하며, 이는 쇄설물이 진공 펌프로 들어가는 것을 방지하는데 이는 본 발명의 중요한 측면이다.

또 다른 중요한 양태는 공정 챔버에서 공정이 수행되는 동안 발생된 열이다. 진공 펌프는 전형적으로 공정중에 연속적으로 작동하기 때문에, 공정 챔버 내의 공정에 관련된 가열된 가스는 진공 펌프를 통해 배출된다. 가스의 열 또한 진공 펌프를 손상시킨다. 복수의 베인이 완전 폐쇄 위치에 있을 때 이러한 효과를 감소 시키는데 도움을 줄 수 있겠지만, 스로틀 베인(40)의 목적은 진공 공정을 보다 양호하게 제어하기 위한 것이기 때문에, 그들을 완전히 폐쇄하는 것은 의도와 상반된다.

본 발명의 또 다른 중요한 측면은 각각의 회전가능한 베인(40)을 냉각시키기위한 냉각 시스템의 통합에 있다. 본 발명의 복수의 베인(40)은 복수의 베인(40)의 각각의 길이를 따라 종방향으로 연장 배치되는 냉각 도관(44)을 포함한다. 외부의 냉각 액체는 냉각 도관(44)을 통해 흘러 멀티-베인 스로틀 밸브(10)의 진공 펌프 관통-개구(23)에 의해 배출되는 가스로부터 흡수된 열을 제거한다. 냉각 도관(44)은 복수의 로터리 조인트(87)를 포함하는 냉각 도체(85)와 유체 연통한다. 선택적인 구동 메커니즘 커버(110)는 액츄에이터 암(82), 연결 암(83) 및 회전 암(84)을 둘러싸고 보호하기 위해 구동 메커니즘(80) 및 로터리 조인트(87) 상에 장착 될 수 있다.

이제 도 5를 참조하면, 도 5에는 본 발명의 베인(40)의 일 실시예의 사시도가 도시된다. 이 실시예에서, 베인(40)은 근위(proximal) 베인 단부(45) 및 원위(distal) 베인 단부(46)를 갖는다. 원위 베인 단부(46)는 원위 베인 단부(46)를 스로틀 챔버 바디(20)의 제2 측벽 플레이트(36)내의 정합 지지 부재(20)에 회전가능한 방식으로 연결하도록 구성된 원위 지지체(47)를 포함한다. 근위 베인 단부(45)는 근위 베인 단부(45)를 스로틀 챔버 바디(20)의 제1 챔버 측벽(28a) 내의 정합 지지 부재에 회전가능하게 연결하도록 구성된 근위 지지체(48)를 구비한다. 베인(40)은 베인(40)의 절반부를 통해 종방향으로 연장되는 제1 냉각 도관(44a) 및 베인(40)의 다른 절반부을 통해 종방향으로 연장되는 제2 냉각 도관(44b)을 구비한다. 연결 냉각 도관(44c)(도 7에 도시됨)은 연속적인 냉각 도관(44)을 생성하기 위해 원위 베인 단부(46) 근방에 제1 냉각 도관(44a)과 제2 냉각 도관(44b)와 횡방향으로 교류한다. 선행의 냉각 유체 통로 또는 도관이 도시되고 있지만, 냉각 도관은, 직선형 도관, 사인파형 도관, 구형파형 도관, 일단부에서 한쌍의 종방향 도곤을 연결하는 횡방향 도관(transverse conduit)를 구비한 한쌍의 종방향 도관, 내측 도관과 외측 도관 사이에 유로를 정의하는 한쌍의 동심형 도관, 및 종방향 열 파이프와 같은 다른 구성을 가질 수도 있다. 도 5a는 한쌍의 구형파형 냉각 도관을 가진 베인을 나타낸다.

도 6은 선택적인 쇄설물 차폐부(43)의 사시도를 나타낸다. 쇄설물 차폐부(43)는 베인(40)의 일측면, 바람직하게는 공정 챔버로부터의 손상 물질이 진공 펌프 내로 진입하는 것을 방지하기 위해 공정 챔버에 노출되는 측면에 부착된다. 쇄설물 차폐부(43)는 브레이징(brazing), 기계적 패스트너(fasteners)의 사용, 차폐부를 베인(40) 상에 스냅 맞춤(snap fit)을 허용하도록 구성요소를 부착을 포함하는 공지된 방법을 사용하여 베인(40)에 부착 될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 쇄설물 차폐부(43)는 바람직하게는 스테인리스 스틸로 제조될 수 있지만, 베인(40)을 보호하면서 하나 이상의 진공 챔버 공정중에 차폐부의 무결성을 유지할 수 있는 임의의 금속 및/또는 비금속 재료로 제조될 수있다.

도 7은 냉각 서플라이와 냉각 리턴 부재를 구비한, 도 5에 도시된 베인(40)의 실시예의 측 부분 단면도이다. 전술한 바와 같이, 베인(40)의 실시예는 근위 베인 단부(45)와 원위 베인 단부(46)를 구비하고 있다. 원위 베인 단부(46)는 원위 지지체(47)를 가지며 근위 베일 단부(45)는 근위 지지체(48)를 구비한다. 베인(40)은 베인(40)의 절반부를 따라 또는 통해 종방향으로 연장하는 제1 냉각 도관(44a)와, 베인(40)의 다른 절반부를 따라 또는 통해 종방향으로 연장하는 제2 냉각 도관(44b)를 구비한다. 연결 냉각 도관(44c)은 연속적인 냉각 도관(44)을 생성하기 위해 원위 베인 단부(46) 근방의 제1 냉각 도관(44a) 및 제2 냉각 도관(44b)과 횡 방향으로 연통한다. 근위 베인 단부(45)에서, 근위 지지체(48)는 외측 도관 챔버(48a) 및 내측 도관 챔버(48b)를 형성하는 한 쌍의 동심 튜브(49a:외부 튜브, 49b: 내부 튜브)로서 구성되고, 여기서 외측 도관 챔버(48a)는 제1 냉각 도관(44a)과 유체 연통하고 내측 도관 챔버(48b)는 제2 냉각 도관(44b)과 유체 연통한다. 내측 및 외측 도관 챔버(48a, 48b)는 각각 내측 및 외측 도관 챔버(48a, 48b)가 냉각 공급 포트(60a)와 리턴 포트(60b)와 각각 연통하도록 로터리 어댑터(50) 내로 연장된다.

도 8은 도 7에 도시된 로터리 어댑터(50)의 확대 분해 사시도를 나타낸다. 로터리 어댑터(50)의 실시예에서, 어댑터(50)는 제1 로터리 하우징(52) 및 제1 로터리 하우징(52)과 축방향으로 정렬되어 고정되는 제2 로터리 하우징(54)을 포함한다. 어댑터(50)는 또한 제1 로터리 하우징(52) 내에 축방향으로 배치된 중공 샤프트(53)을 포함하고, 중공 샤프트(53)를 통해 제2 로터리 하우징(54) 내에 내측 튜브(49b)를 수용하도록 구성된다. 스페이스(52a)는 중공 로터리 샤프트(53)의 외측면의 일부분과 제1 로터리 하우징(52)의 내벽 사이에 형성되고, 스페이스(52a)는 근위 지지체(48)의 외측 도관 챔버(48a)와 유체 연통한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 냉각제 공급 포트(60a)는 제1 로터리 하우징(52)에 물리적으로 연결되고 냉각제 리턴 공급 포트(60b)는 제2 로터리 하우징(54)에 물리적으로 연결된다.이 실시예는 근위 베인 단부(45)를 통해 베인(40)의 내측과 외측으로 냉각제를 공급한다.

도 9는 로터리 어댑터의 다른 실시예의 부분 횡단면도이다. 이 실시예에서, 로터리 어댑터(50)는 단지 하나의 로터리 하우징(56) 및 변형된 로터리 샤프트(57)를 포함한다. 로터리 하우징(56)은 냉각제 공급 포트(60a)를 가진 제1 로터리 하우징(52)과 동일한 기능을 제공한다. 로터리 샤프트(57)는 로터리 하우징(56)을 통해 연장되고 냉각제 복귀 포트(60b)에서 종결된다. 이 실시예는 로터리 어댑터(50)에 요구되는 부품의 수는 감소시켜 조립체의 조립과 유지를 더욱 쉽게 하며, 동일한 기능을 제공하면서도 로터리 어댑터(50)에 대한 비용을 절감시킨다.

도 10은 베인(40) 냉각을 위한 유체 흐름을 나타낸 로터리 밸브(50)와 근위 지지체(48)의 확대된 횡 단면도를 나타낸다. 이 실시예에서, 근위 지지체(48)의 외측 튜브(49a)는 제1 챔버 측벽(28a)에 고정되는 피드스루 지지체(70)에 의해 회전가능하게 지지되고, 내측 튜브(49b)는 피드스루 서포트(70)를 넘어 로터리 밸브(50) 내로 연장된다. 화살표(150)는 베인(40) 내로의 냉각제의 흐름을 나타내고, 화살표(160)는 베인(40)으로부터의 냉각제의 흐름을 나타낸다. 도 8에 도시된 로터리 밸브(50)에 대해 전술하여 설명하였지만, 둘 이상의 베인(40)이 냉각제 공급부에 결합될 때, 하나의 로터리 밸브(50)가 일단부에서 냉각제 공급 포트(60a)에 축상으로 연결되고 냉각제 리턴 포트(60b)에 횡방향으로 연결된 로터리 하우징(56)을 가지지만, 다음번의 인접한 베인(40)은 이전의 베인(40)에 일렬로 유체 연통가능하게 연결되고, 로터리 밸브(50)는 일단부에서 냉각제 리턴 포트(60b)에 축방향으로 연결되고 냉각제 공급 포트(60a)에 횡방향으로 연결된 로터리 하우징(56)을 구비 할 것이다. 각각의 추가적인 베인(40)에 있어서, 로터리 하우징(56)에 대한 축방향 또는 횡방향 연결에 대한 냉각제 공급 포트(60a) 및 냉각제 리턴 포트(60b)의 할당은 베인(40)을 통해 연속적인 냉각제 순환을 형성하도록 교대될 것이다.

도 11을 참조하면, 도 11에는 도 9에 도시된 로터리 밸브(50)를 가진 베인(40)의 측면도가 도시된다. 도 5에 도시된 베인(40)의 실시예와 유사하게, 이 베인(40)의 실시예는 근위 지지체(48)를 가진 근위 베인 단부(45)와 원위 지지체(47)를 가진 원위 베인 단부(46)를 포함한다. 베인(40)은 베인(40)의 일측 절반부를 통해 종방향으로 연장되는 제1 냉각 도관(44a)과, 베인(40)의 타측 절반부를 통해 종방향으로 연장되는 제2 냉각 도관(44b)을 구비한다. 연결 냉각 덕트(44c)는 연속 냉각 도관(44)을 생성하도록 원위 베인 단부(46)에 인접한 제1 냉각 도관(44a) 및 제2 냉각 도관(44b)과 횡방향으로 연통한다. 근위 베인 단부(45)의 근위 지지체(48)에서, 로터리 어댑터(50)는 단 하나의 로터리 하우징(56) 및 변형된 로터리 샤프트(57)를 포함한다. 로터리 하우징(56)은 냉각제 공급 포트(60a)를 갖는 제1 로터리 하우징(52)과 동일한 기능을 제공한다. 로터리 샤프트(57)는 로터리 하우징(56)을 통해 냉각제 리턴 포트(60b)와 유체 연통한다.

도 12는 베인(40)의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 베인(40)은 하나의 냉각제 도관(44)을 포함하는데 이는 근위 지지체(48)로부터 원위 지지체(47)까지 베인(40)의 종방향 중심축을 따라 종방향으로 연장된다. 근위 지지체(48)는 피드스루(70)에 의해 회전가능하게 지지되고 하나의 피드스루 칼라(collar)(72)를 포함한다. 피드스루(70)가 근위 베인 지지체(48)를 회전가능하게 지지하기 때문에, 냉각제 공급 포트(60a)는 피드스루 칼라(72)에 회전가능하게 고정되어 부착되며, 이 경우 근위 지지체(48)는 단일 튜브이고 한싸의 동심 튜브는 아니다. 또한 냉각제 도관(44)은 베인(40)의 종방향 중심축을 따라 연장되는 단일 튜브이기 때문에, 유체 냉각제는 베인(40)의 일단부(즉, 근위 베인 단부(45) 또는 원위 베인 단부(46))로 들어가고 타단부로 빠져나온다. 따라서, 원위 지지체(47)는 냉각제 복귀 포트(60b)가 부착되는 유사한 피드스루(70) 및 피드스루 칼라(72)를 포함해야만 한다. 전술한 바와 같이, 2개 이상의 베인(40)이 스로틀 밸브(10) 내에 통합되는 경우, 근위 베인 단부(45) 및 원위 베인 단부(46)에서 피드스루 칼라(72)에 대한 냉각제 공급 포트(60a) 및 냉각제 복귀 포트(60b)의 배열은 베인(40)을 통해서 연속 냉각제 회로를 형성하도록 교대될 것이다.

도 13은 냉각 유체, 즉 냉각제가 베인(40)의 동일한 단부(즉, 근위 베인 단부(45))로부터 출입(enters and exit)하는 베인(40)(도시되지 않음)의 냉각제 도관(44)의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서 냉각제 도관(44)은 외측 도관 챔버(44f) 및 내측 도관 챔버(44g)를 생성하는 베인(40)의 종방향 중심축을 따라 연장되는 한 쌍의 동심 튜브(44d)(외측 튜브) 및 44e(내측 튜브)이다. 냉각제 유체는 도관 챔버중 하나로 진입하고 다른 도관 챔버를 통해 배출된다. 도 13a는 원위 베인 단부(46)에서 냉각제 도관(44)의 확대도를 나타낸다. 화살표(200)는 냉각제 도관(44)의 내측을 따른 냉각제의 흐름을 나타낸다. 이 구성에서, 피드스루(70)와 함께 로터리 밸브(50)는 근위 베인 단부(45)에서 냉각제 도관(40)에 의해 형성된 근위 지지체(48)를 지지한다. 전술한 바와 같이, 외측 및 내측 도관 챔버(44f,44g) 에 대한 냉각제 유체 흐름의 방향은 2개 이상의 베인(40)을 갖는 조립체에 대해 교대되어 진다.

도 14는 냉각제 도관을 구비한 베인(40)의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 베인(40)의 냉각 시스템은 열 파이프 근위 단부(132) 및 열 파이프 원위 단부(150)를 갖는 베인(40)의 길이방향 중심축을 따라 배치된 열 파이프(130)를 포함한다. 열 파이프 원위 단부(150)는 스로틀 하우징 본체(22)의 제2 측벽(36)에 부착된 베어링 하우징(154)에 배치된 베어링(152)에 의해 회전가능하게 지지된다. 히트 파이프 근위 단부(132)는 피드스루(70)에 의해 회전가능하게 지지되고, 스로틀 하우징 본체(22)의 외측에서 로터리 어댑터(50)내로 연장된다. 열 파이프 근위 단부(132)는 로터리 어댑터(50) 내에 회전가능하게 유지된다. 로터리 어댑터(50)는 어댑터 챔버(56a)를 형성하는 로터리 하우징(56), 냉각제 공급 포트(60a), 및 어댑터 챔버(56a)와 유체 연통하는 및 냉각제 리턴 포트(60b)를 갖는 냉각 블록일 수 있다. 어댑터 챔버(56a) 내에 배치되는 열 파이프 근위 단부(132) 주위에는 열 파이프(130)에 열적으로 연결되는 복수의 열 파이프 냉각 핀(131)이 연결된다. 냉각 블록 대신에 하나 이상의 열전 모듈이 로터리 어댑터(50)의 일부로서 통합될 수 있는데, 이는 열 파이프 근위 단부(132)를 냉각시키기 위한 냉각 메커니즘을 제공한다. 열 파이프(130) 및 열전 모듈은 이들 부품의 통상적인 작동 및 구조적 특성을 가지며 이는 당업자에게 잘 알려져 있으므로 이에 대한 구체적인 설명이나 논의는 생략한다.

도 15는 피드스루(70)의 일 실시예의 사시도를 나타낸다. 피드스루(70)는 피드스루(70)를 베인 챔버(28)의 측벽에 부착하기 위한 피드스루 플랜지(74) 및 고정 너트(75)를 갖는다. 피드스루(70)는 베인(40)의 단부를 수용하여 지지하는 중공 샤프트(76)를 포함한다. 중공 샤프트(76)는 피드스루(70) 내에서 회전하고, 감압 상태에 있는 스로틀 베인 밸브의 내측과 대기압 상태에 있는 스로틀 베인 밸브의 외측 사이의 밀봉(seal)을 유지한다.

도 16a 및 도 16b는 근위 지지체(48)를 회전가능하게 지지하기 위해 이용된 피드스루(70)의 밀봉 구조의 일 실시예를 나타낸 도면으로, 하나의 냉각제 도관이 베인(40)의 종방향 중심축 및 원위 지지체(47)를 따라 배치되는 경우를 나타낸다. 도 16a 및 도 16b에 도시된 하나의 실시예에서, 피드스루(70)는 스로틀 밸브 바디(22)의 내측의 진공과 스로틀 밸브 바디(22)의 외부의 대기를 격리시키기 위해 쿼드 O-링(77) 밀봉제를 포함한다. 쿼드 O-링(77)은 O-링의 외주상에 2개의 밀봉면(77a,77b)을,O-링의 내주상에 2개의 밀봉면(77c,77d)을 포함한다. 쿼드 O-링(77)은 표준 O-링에 비해 향상된 신뢰성을 제공한다.

도 17은 피드스루(70)의 바람직한 실시예의 측면도를 나타낸다. 이 실시예에서, 피드스루(70)는 자성 유체 밀봉 및 이와 같은 밀봉을 형성하기 위한 연관된 구성 요소를 포함한다. 바람직한 자성 유체 피드스루(70)는 미국 펜실베니아 주 베드포드에 소재한 Ferrotec(USA) Corporation사의 커스텀 제품 번호 HS-500-SFBSC가 이용가능한다.

이제 도 18을 참조하면, 도 18에는 멀티 베인 스로틀 밸브(200)의 후면 사시도를 나타내는 스로틀 밸브의 다른 실시예가 도시되고 있다. 스로틀 밸브(200)는 스로틀 챔버 바디(220), 복수의 회전가능한 베인(240) 및 구동 메커니즘(280)을 포함한다. 스로틀 챔버 바디(220)는 베인 챔버(220a), 내측 표면(221) 및 복수의 회전가능한 베인(240)이 배치되는 관통-개구(223)를 정의하는 외측 표면(222)을 갖는다. 복수의 회전 가능한 베인(240)의 각각은 각각의 회전가능한 베인(240)이 회전 할 때 왕복 피봇하는 왕복 베인(300)을 구비한다. 선택적으로, 왕복 베인(300)은 회전가능한 베인(240)의 후방측(242)에 피봇가능하게로 부착된다.

멀티-스로틀 밸브(200)의 전방측은 공정 챔버(1)(도 20 및 도 221에 도시됨)를 향하고 스로틀 밸브(200)의 후방측은 진공 펌프(2)(도 20 및 도 21에 도시됨)를 향한다. 도 18에 도시된 실시예에서 알 수 있듯이, 각각의 왕복 베인(300)는 그 각각의 회전가능한 베인(240)으로부터 후방으로 연장된다. 왕복 베인(300)의 지지된 측면 부분(302)을 따라, 고정 왕복 베인 앵글 조립체(350)가 배치된다. 앵글 조립체(350)는 왕복 베인(300)을 지지하기에 충분한 미리결정된 거리로 왕복 베인(300)을 향해 횡방향으로 연장된 앵글 조립 핀(352)을 포함한다.

도 19는 도 18에서 F19로 표시된 영역의 확대도이다. 조립 핀(352)은 베인 챔버 (220a) 내에 고정된 고정 위치에 있으므로, 조립 핀(352)은, 복수의 회전 가능한 베인(240)이 회전가능한 베인(240)이 유동 방향에 평행한 완전 개방 위치와 회전가능한 베인(240)이 개방된 평행한 위치에 대해 실질적으로 높은 각도에 있는 완전 폐쇄 위치 사이에서 회전될 때 움직이지 않는다. 왕복 베인(300)의 다양한 각도 조절을 달성하기위한 효율적이고 간단한 구성은 회전가능한 베인(240)의 회전축 (400)(도 22 내지 도 23에 도시됨)으로부터 미리결정된 거리로, 회전가능한 베인(240)의 후방측(242) 상에 피봇 커넥션을 위치시키는 것이다. 이러한 방식으로, 피봇 커넥션(235)이 회전가능한 베인(240)의 회전으로 인해 그 공간적 위치를 변경함에 따라, 왕복 베인(300)의 지지 측면(301)은 지지 측면(302)에서 고정 조립 핀 (352)을 가로질러 슬라이딩하여 왕복 베인(300)이 그 위치를, 회전가능한 베인(240)이 완전 개방되어 있는 평행한 위치와 수평 위치로부터, 회전가능한 베인(240)이 회전될 때 회전가능한 베인(240)에 대한 횡방향 위치로 방향을 전환한다.

도 20 및 도 21은 왕복 베인(300)의 중요성을 나타낸다. 도 20은 왕복 베인이 없는 전자 빔 진공 증착 시스템(1)을 예시하고 있다. 증착 시스템(1)은 공정 챔버(2), 진공 펌프(3), 진공 펌프(3)와 공정 챔버(2) 사이의 게이트 밸브(4) 및 진공 펌프(3)와 공정 챔버(2) 사이의 스로틀 밸브(10)를 포함한다. 공정 챔버(2) 내에는 진공 증착을 위한 복수의 기판(도시되지 않음)을 포함하는 챔버(2)의 상부에 위치된 기판 홀더(8)가 배치된다. 챔버(2)의 하부에는 전자빔(도시되지 않음)을 사용하여 증발되는 표적 물질(9a)이 중앙에 위치한다. 낮은 진공 레벨(즉, 10^-6 내지 10 ^-7 torr)로 인해, 증발 된 물질은 직선으로 이동한다. 기판 홀더(8)는 그 중심이 타겟 물질(9a)에 위치된 구의 곡면과 실질적으로 유사한 곡률을 가지며, 이에 따라 증발된 물질이 기판을 직각으로 충돌시키는 것을 보장하며, 이는 리프트 오프(lift-off) 공정을 사용하는 코팅된 기판의 추후 처리에 중요하다. 또한 공정 챔버(2) 내에는 열원(9b)이 위치한다. 참조 화살표(5a 및 5b)는 표적 물질(9a)로부터 방출된 표적 물질 입자의 많은 궤적 중 2개 만을 나타낸다. 참조 화살표(6)는 열원 (9b)으로부터의 열의 많은 궤도 중 하나 만을 나타낸다. 회전가능한 베인(240)이 열 및 타겟 입자(즉, 쇄설물)의 많은 부분이 진공 펌프(3)에 도달하는 것을 방지 함에도 불구하고, 도 20에 도시한 바와 같이 다수의 회전 가능한 베인(40)을 지나서 진공 펌프(3)를 관통해 지나는 다수의 입자가 존재한다. 스로틀 밸브(10)를 통과하는 열 및 타겟 입자는 진공 펌프(3)의 수명을 단축시킨다.

도 21을 참조하면, 도 21에는 스로틀 밸브(200) 내에 왕복 베인(300)을 포함하는 유리한 효과가 도시된다. 도시된 바와 같이, 참조 화살표 (5a,5b)는 타깃 물질(9a)로부터 분출된 타깃 물질 입자의 많은 궤도 중 단지 두 개만을 나타낸다. 참조 화살표(6)는 열원(9b)으로부터의 열의 많은 궤도 중 단지 하나만을 나타낸다. 도 21로부터 보여지듯이, 왕복 베인(300)은 회전가능한 베인(240)으로부터 횡방향으로 그리고 후방으로 연장된다. 왕복 베인(300)의 각도는 타겟 물질 입자 및 열이 진공 펌프(3)로부터 멀리 편향되는 것을 보장한다. 회전가능한 베인(240)이 냉각 블록(246)(도 22 - 도 25에 도시됨)을 갖는 실시 예에서, 열은 냉각제 블록(246)에 의해 편향되거나 흡수된다.

도 22 및 도 23은 명료함을 위해 왕복 베인(300)을 갖는 하나의 회전가능한 베인(240)의 확대도를 나타낸다. 도 22는 사시도이고, 도 23은 왕복 베인(300)을 보다 명확하게 나타내는 측면도이다. 왕복 베인(300)은 회전가능한 베인(240)의 후면(242)에 피봇가능하게 부착된다. 이 실시예에서, 왕복 베인 브래킷(370)은 왕복 브래킷 부분(372)에서 왕복 베인(300)을 피봇가능하게 지지한다. 또한, 이 실시예에서, 회전가능한 베인(240)은 냉각제 블록(246)과 회전가능한 베인(240)에 부착되는 쇄설물 차폐부(243)를 포함한다. 왕복 베인 브래킷(370)는 냉각 블록(246)에 고정식으로 부착되는 근위 단부(376)를 포함 할 수 있으며, 반면에 왕복 브래킷 부분 (372)은 후면(242)에 대해 기대진다(rests). 왕복 브래킷 부분(372)이 회전 베인 (240)의 후방 측면(242)에 고정식으로 부착될 수 있다는 것이 고려될 수 있다. 왕복 브래킷 부분(372)이 회전가능한 베인(240)에 부착되는 실시예에서, 왕복 브래킷 (370)은 근위 단부(376)를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.

일 실시예에서, 고정 왕복 베인 앵글 조립체(350)는 왕복 베인(300)의 의도 된 피봇팅을 행하기 위해 스로틀 챔버 바디(220)의 내부 표면(221)에 적절한 위치에 고정적으로 부착되는 조립 핀(352)일 수 있다. 다른 실시예에서, 고정식 왕복 베인 앵글 조립체(350)은 조립 암(354)의 원위 단부(355)로부터 횡방향으로 연장하는 조립 핀(352)를 포함할 수 있다. 조립 암(354)은 또한 조립 클램프(360)에 연결된 근위 단부(356)을 가질 수도 있다. 조립 클램프(360)는 스로틀 밸브(200) 내의 움직이지 않는 요소 또는 구조물에 고정식으로 부착된다. 도 23에서 알 수 있듯이, 회전가능한 베인(240)은 부분적으로 개방된 위치에 있다. 조립 핀(352) 유형의 실시예가 사용되었음에도 불구하고, 회전가능한 베인(240)에 대한 왕복 베인(300)의 각도결정(angling) 정도는 왕복 베인(300)의 지지된 측에 대한 조립 핀(352)의 고정된 위치의 배치에 의해 결정된다. 예를 들면, 조립 핀(352)이 피벗 연결부(235)에 더 가깝게 위치됨에 따라, 회전가능한 베인(240)에 대한 왕복 베인(300)의 각도는 더 커지게 된다. 핀(352)은 콘(cone) 형상을 가질 수 있거나 또는 왕복 베인(300)에 접촉하는 핀(352)의 적어도 한쪽이 테이퍼져서 핀(352) 상의 작응 영역만이 핀(352)의 전체 길이를 대신해서 지지된 측면(351)과 실제 접촉되는 것을 고려할 수 있다. 이 형상은 핀(352)과 왕복 베인(300) 사이의 접촉에 의해 야기되는 쇄설물의 양을 감소시키는 이점이있다. 실제로, 테이퍼진 형상/콘 형상이 도 26에 도시된다.

도 24 및 도 25는 각각 도 22 내지 도 23에 도시 된 회전 가능한 베인(240) 및 왕복 베인(300)의 사시도 및 측면도이다. 도 24 및 도 25의 모든 참조 번호는 도 22 및 도 23에 도시된 동일한 요소를 지칭한다. 특히 도 23(부분 개방 회전가능한 베인)과 도 25(회전 가능한 베인의 완전 개방 위치)를 비교하면, 회전가능한 베인(240)은 회전축(400)상에서 회전하고, 왕복 베인 브래킷(370)의 왕복 베인 부분(372)은 조립 암(354)을 향해 이동한다. 회전 베인(240)이 그 방향으로 회전함에 따라, 왕복 베인(300)은 조립 핀(352)(고정 및 고정 위치)을 가로질러 이동하고, 왕복 베인(300)은 회전가능한 베인(240)이 완전 개방 위치에 있을 때 회전 베인 (240)과 유사하게 평행하고 수평인 위치를 달성하도록 회전 베인(240)에 대한 왕복 베인(300)의 각도를 변화시킨다. 회전가능한 베인(240)의 완전 개방 위치는 공정 챔버(2)가 증착 공정에 결합되기 이전 철수(evacuated)될 때 사용된다.

이제 도 26 및 도 27을 참조하면, 회전가능한 베인(240) 및 왕복 베인(300)과 함께 사용되는 조립 핀(352)의 다른 실시예의 사시도 및 측면도가 도시된다. 이 실시예에서, 핀 자성 요소(353)는 조립 핀(352)에 고정되고 대응하는 지지측 부분(302)은 대응하는 왕복 베인 자성 요소(303)을 포함한다. 핀 자성 소자(353)는 조립 핀(352)을 둘러싸거나 지지측 부분(302)에 대향하는 조립 핀(352)의 부분에만 연결될 수 있다. 왕복 베인 자성 요소(303)는 조립 핀(352)를 가로질러 이동하는 지지측 부분(302)의 전체 영역에 대응하는 왕복 베인(300)의 지지측 부분(302)의 미리결정된 영역을 커버한다. 추가적으로, 핀 자성 요소(353)와 왕복 베인 자성 요소(303)는 서로 마주보고 동일한 극성을 가지기 때문에 서로 반발한다. 이는 비접촉식의, 왕복 베인 각도 조정을 제공하기 위해 수행된다. 즉, 회전가능한 베인(240)이 회전하면 왕복 베인(300)이 조립 핀(352)을 가로 질러 슬라이딩됨에 따라, 핀 자성 요소(353)와 왕복 베인 자성 요소(303)의 자력으로 인해 조립 자성 핀(352)과 지지측 부분(302) 사이에서 서로 접촉하지 않고, 조립 핀(352)과 지지측 부분(302) 사이에 물리적 접촉이 발생되지 않는다. 또한, 이 자성 시스템은 조립 핀(352)과 왕복 베인(300)의 지지측 부분(302) 사이의 슬라이딩 접촉으로 야기되는 마모를 방지하는데, 마모 및 파열은 시간이 지나면 진공 펌프(3)에 영향을 주는 쇄설물을 생성할 수 있다. 도 27은 와이어 프레임(즉, 투명) 모드 내의 구성요소를 도시한 것으로 자성 부재(353, 303)를 보다 잘 도시하고 있다.

도 28은 도 27에 도시된 참조번호 F28의 확대도이다. 도시된 바와 같이, 스페이스(600)은 핀 자성 요소(353) 및 왕복 베인 자성 요소(303)의 반발력에 의해 발생되는 조립 핀(352)과 지지측 부분(302) 사이에 형성된다. 핀 자성 요소(353)와 왕복 베인 자성 요소(303) 사이의 반발력의 강도 및 자기장 강도는 조립 핀(352)과 왕복 베인(300)의 지지측 부분(302) 사이의 접촉을 방지하기에 충분할 필요가 있다.

본 발명의 바람직한 실시예가 본 명세서에 설명되었지만, 상기 설명은 단지 예시를 위한 것이다. 본 명세서에 개시된 본 발명의 추가 변형이 당업에 의해 발생될 수 있으며 그러한 모든 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주되어야만 한다.

Claims (22)

1. 관통-개구(223)를 갖는 스로틀 챔버 바디(220)와, 진공 공정 챔버에 노출되는 내부와, 대기압에 노출되는 외부와, 관통-개구(223)를 통과하는 가스의 흐름을 제어하기 위해 관통-개구(223) 내에 장착되는 복수의 회전가능한 베인(240), 및 복수의 회전가능한 베인(240)을 회전시키기 위한 구동 메커니즘(80)을 포함하는 진공 공정 챔버를 위한 멀티-베인 스로틀 밸브(200)에 있어서,
   복수의 회전가능한 베인(240)의 각각의 후방측(242)에 피봇가능하게 연결되고 복수의 회전가능한 베인(240)의 각각으로부터 후방으로 연장하는 왕복 베인(reciprocal vane)(300); 및
   미리 결정된 위치에 고정된 고정식 왕복 베인 앵글 조립체(stationary reciprocal vane angling assembly(350)) - 여기서 고정식 왕복 베인 앵글 조립체(350)는 왕복 베인(300)을 지지하도록 미리결정된 거리로 왕복 베인(300)을 횡방향으로 향해 연장하는 조립 핀(352)을 구비함 - ;를 포함하고,
   각각의 회전가능한 베인(240)이 관통-개구(223)를 통과하는 가스의 흐름을 제어하기 위해 회전될 때, 상기 고정식 앵글 조립체(350)는, 각각의 회전가능한 베인(240)에 대해 평행인 위치와, 각각의 회전가능한 베인(240)에 대한 횡단 위치(transverse position) 사이의 범위에서, 왕복 베인(300)을 피봇시키는 것을 특징으로 하는
   멀티-베인 스로틀 밸브.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정식 앵글 조립체(350)는 각각의 회전가능한 베인(240)의 회전축으로부터 미리결정된 거리만큼 후방으로 연장되는 조립 암(354)을 더 포함하고, 상기 조립 핀(352)은 조립 암(354)의 원위 단부(distal end portion)에 고정되어 부착되는 멀티-베인 스로틀 밸브.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 고정식 앵글 조립체(350)는 상기 조립 암(354)의 근위 단부(356)에 연결된 조립 클램프(360)를 더 포함하고, 상기 조립 클램프(360)는 상기 스로틀 밸브(200) 내의 비이동 요소에 고정되는
   멀티-베인 스로틀 밸브.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 왕복 베인(300)은 각각의 회전가능한 베인(240)의 회전축(400)으로부터의 오프셋(offset)되는
   멀티-베인 스로틀 밸브.
   
5. 제1항에 있어서,
   왕복 베인(300)에 피봇가능하게 결합되는 왕복 베인 부분(372)을 갖는 왕복 베인 브래킷(370)을 더 포함하고, 상기 왕복 베인 부분(372)은 회전가능한 베인(240)에 고정 부착되는
   멀티-베인 스로틀 밸브.
   
6. 제1항에 있어서,
   조립 핀(352) 상에 고정적으로 부착 배치되는 핀 자성 요소(353)와, 조립 핀(352)의 반대측인 왕복 베인의 지지측부(302)에 고정적으로 부착 배치되는 왕복 베인 자성 요소(303)를 더 포함하고, 핀 자성 요소(353)와 왕복 베인 자성 요소(303)가 동일한 자극을 서로 대향하여 구비하여 반발력이 생성되어 비접촉 방식의 왕복 베인 각도 조절을 제공되는
   멀티-베인 스로틀 밸브.
   
7. 진공 챔버 내에서의 진공 공정(vacuum processing) 동안, 전자 빔 진공 증착 시스템 내에서 열 및 증착 입자가 증착 시스템의 진공 펌프로 유입되는 것을 방지하기 위한 방법에 있어서,
   진공 공정 챔버에 이용하기 위한 멀티-베인 스로틀 밸브(200)를 획득하는 단계 - 상기 멀티-베인 스로틀 밸브(200)는 스로틀 챔버 바디(220)의 베인 챔버(220a) 내에 배치되는 복수의 회전가능한 베인(240)을 포함하고, 베인 챔버(220a)는 관통-개구(223)를 구비하고, 복수의 회전가능한 베인(240)의 각각은 회전축(400)을 구비함 - ;
   복수의 회전가능한 베인(240)의 각각은 복수의 회전가능한 베인(240)의 각각의 후방측에 피봇가능하게 연결되고 각각의 회전가능한 베인(240)으로부터 후방으로 연장되는 왕복 베인(300)을 가지도록 구성하는 단계;
   진공 공정 챔버 내에서의 진공 공정 동안 선형적인 컨덕턴스 제어를 제공하도록, 각각의 회전가능한 베인(240)이 관통-개구(223)를 통과하는 가스의 흐름을 제어하기 위해 회전될 때, 왕복 베인(300)이, 각각의 회전가능한 베인(240)에 대해 평행인 위치와, 각각의 회전가능한 베인(240)에 대한 횡단 위치(transverse position) 사이의 범위에서 피봇하도록 각각의 회전가능한 베인(240)의 방향을 회전하여 조정하는 단계를 포함하는
   방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   왕복 베인(300)을 회전가능한 베인(240)의 회전축(400)으로부터 오프셋시키는 단계를 더 포함하는
   방법.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 구성하는 단계는,
   미리결정된 위치에 고정된 고정식 왕복 베인 앵글 조립체(350)를 부착하는 단계를 더 포함하고, 베인 앵글 조립체(350)는 왕복 베인(300)을 지지하도록 미리결정된 거리로 왕복 베인(300)을 횡방향으로 향해 연장하는 조립 핀(352)을 구비하는
   방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 구성하는 단계는,
    각각의 회전가능한 베인(240)의 회전축(400)으로부터 미리결정된 거리만큼 후방으로 연장하는 조립 암(354)을 배치하는 단계를 더 포함하고, 조립 핀(352)은 조립 암(354)의 원위 단부(355)에 고정 부착되는
    방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    베인 앵글 조립체(350)를 부착하는 단계는 조립 클램프(360)를 조립체 암의 근위 단부(356)와 스로틀 밸브 내의 비이동 요소에 고정하는 단계를 포함하는
    방법.
    
12. 제7항에 있어서,
    상기 구성하는 단계는,
    회전가능한 베인(240)에 왕복 베인 브래킷(370)의 왕복 베인 부분(372)을 고정하는 단계 및 왕복 베인(300)에 왕복 베인 브래킷(370)을 피봇가능하게 연결하는 단계를 포함하는
    방법.
    
13. 제9항에 있어서,
    베인 앵글 조립체(350)를 부착하는 단계는,
    조립 핀(352)에 핀 자성 요소(353)를 배치 및 고정적으로 부착하는 단계, 및 왕복 베인(300)의 지지측부(302)에 왕복 베인 자성 요소(303)를 배치하고 고정적으로 부착하는 단계를 포함하고, 핀 자성 요소(353)와 왕복 베인 자성 요소(303)는 서로 대면하여 동일한 극성을 가짐에 따라 서로 반발하고 그에 따라 비접촉식의 왕복 베인 각도 조절이 제공되는
    방법.
    
14. 스로틀 밸브(200)를 이용하는 진공 챔버 공정 동안, 전자 빔 증착 시스템 내의 열과 증착 입자가 진공 펌프내로 유입되는 것을 방지하기 위한 방법에 있어서,
    회전가능한 베인(240)의 후방측(242)에 피봇가능하게 연결된 왕복 베인(300)이 회전가능한 베인(240)에 대해 횡방향 위치로 피봇되도록 스로틀 밸브(200) 내에 배치된 회전가능한 베인(240)의 방향을 회전가능하게 조정하는 단계를 포함하고,
    여기서 왕복 베인(300)은 회전가능한 베인(240)으로부터 후방으로 연장되고 왕복 베인(300)을 지지하는 조립 핀(352)을 구비한 고정식 앵글 조립체(350)에 의해 지지되어 스로틀 밸브(200)를 향한 열과 증착 입자를 증착 시스템의 진공 펌으로부터 멀어지게 편향시키는 것을 특징으로 하는
    방법.
    
15. 제14항에 있어서,
    조립 핀(352)에 배치 및 고정 부착되는 핀 자성 요소(353)와, 조립 핀(352)에 대향한 왕복 베인(300)의 지지측부(302)에 배치 및 고정 부착되는 왕복 베인 자성 요소(303)를 더 포함하는, 고정식 앵글 조립체(350)와 왕복 베인(300)을 선택하는 단계를 더 포함하고, 핀 자성 요소(353)와 왕복 베인 자성 요소(303)가 동일한 자극을 서로 대향하여 구비함에 따라 반발력이 생성되어 비접촉 방식의 왕복 베인 각도 조절을 제공되는
    방법.
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