KR102543187B1 - 밸브 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 밸브 장치는, 주유로를 구비하는 밸브 블럭과, 공정 챔버로의 유체 공급을 위해 상기 밸브 블럭에 설치되며 상기 주유로에 연결되는 제1 밸브 및 유체의 배출을 위해 상기 밸브 블럭에 설치되며 상기 주유로에 연결되는 제2 밸브를 포함하며, 상기 주유로는 상기 밸브 블럭의 중심을 지나며 상기 밸브 블럭의 마주보는 두 면을 수직으로 통과하는 중심축과 평행하게 배치되며, 상기 주유로는 상기 중심축으로부터 상기 제1 밸브 측으로 편심되어 배치된다.

Description

밸브 장치{Valve apparatus}
본 발명은 밸브 장치에 관한 것이다.
반도체 반응 챔버에는 제한된 유로(flow path)와 밸브로 복수의 가스 공급(feeding)을 효율적으로 제어하기 위한 밸브 장치가 구비된다. 하지만, 내부의 유로는 구조적인 제약으로 가스의 정체영역(dead zone)이 존재하며, 차 있는 가스가 충분히 제거되지 않은 채 다른 가스로 치환될 경우, 가스 간 반응으로 반응 부산물(reaction residue)이 생성될 수 있는 문제가 있다. 따라서, 가스의 정체 영역을 감소시킬 수 있는 구조의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 정체영역을 감소시킬 수 있는 밸브 장치를 제공하는 것이다.
예시적인 실시예들에 따른 밸브 장치는, 주유로를 구비하는 밸브 블럭과, 공정 챔버로의 유체 공급을 위해 상기 밸브 블럭에 설치되며 상기 주유로에 연결되는 제1 밸브 및 유체의 배출을 위해 상기 밸브 블럭에 설치되며 상기 주유로에 연결되는 제2 밸브를 포함하며, 상기 주유로는 상기 밸브 블럭의 중심을 지나며 상기 밸브 블럭의 마주보는 두 면을 수직으로 통과하는 중심축과 평행하게 배치되며, 상기 주유로는 상기 중심축으로부터 상기 제1 밸브 측으로 편심되어 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 밸브 장치는, 주유로를 구비하는 밸브 블럭과, 공정 챔버로의 유체 공급을 위해 상기 밸브 블럭에 설치되며 상기 주유로에 연결되는 제1 밸브 및 유체의 배출을 위해 상기 밸브 블럭에 설치되며 상기 주유로에 연결되는 제2 밸브를 포함하며, 상기 제1 밸브는 주유로를 유동하는 유체의 유동 경로 상 제2 밸브보다 상류에서 상기 주유로에 연결되며, 상기 주유로는 상기 제1 밸브에 직접 연결되며, 상기 주유로와 상기 제2 밸브를 연결하는 연결용 유로는 상기 제1 밸브에 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 밸브 장치는, 주유로를 구비하는 밸브 블럭과, 공정 챔버로의 유체 공급을 위해 상기 밸브 블럭에 설치되며 상기 주유로에 연결되는 제1 밸브 및 유체의 배출을 위해 상기 밸브 블럭에 설치되며 상기 주유로에 연결되는 제2 밸브를 포함하며, 상기 제1 밸브는 주유로를 유동하는 유체의 유동 경로 상 제2 밸브보다 상류에서 상기 주유로에 연결될 수 있다.
정체영역을 감소시킬 수 있는 밸브 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 제1 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 예시적인 제1 실시예에 따른 밸브 장치에서의 유체 유동을 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 예시적인 제2 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 개략도이다.
도 4는 예시적인 제3 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 개략도이다.
도 5는 예시적인 제3 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 구성도이다.
도 6은 예시적인 제4 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 구성도이다.
도 7은 예시적인 제5 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 구성도이다.
도 8은 예시적인 제6 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 개략도이다.
도 9는 예시적인 제7 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 개략도이다.
도 10은 종래기술과 예시적인 실시예에 따른 밸브 장치의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
도 1은 예시적인 제1 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 밸브 장치(100)는 일예로서, 밸브 블럭(120), 제1 밸브(140) 및 제2 밸브(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
밸브 블럭(120)에는 제1,2 밸브(140,160)가 연결될 수 있으며, 내부에 복수개의 유로가 형성된다. 일예로서, 밸브 블럭(120)에는 공정 챔버로 공급되는 유체가 유동하는 주유로(121)가 형성될 수 있다. 한편, 주유로(121)는 밸브 블럭(120)의 중심을 통과하면서 밸브 블럭(120)의 마주보는 두면을 수직하게 통과하는 축, 일예로서, X축 상에 배치될 수 있다. 일예로서, 밸브 블럭(120)은 육면체 형상을 가질 수 있다.
한편, 주유로(121)는 밸브 블럭(120) 내에서 분기된다. 주유로(121)에서 분기된 제1 연결용 유로(122)는 제1 밸브(140)에 연결되며, 주유로(121)에서 분기된 제2 연결용 유로(123)는 제2 밸브(160)에 연결된다.
또한, 밸브 블럭(120)에는 제1 밸브(140)에 연결되는 제1-1 유로(124) 및 제1-2 유로(125)가 구비될 수 있다. 그리고, 밸브 블럭(120)에는 제2 밸브(160)에 연결되는 제2-1 유로(126)가 구비될 수 있다.
그리고, 제1-1 유로(124)와 제1-2 유로(125) 중 적어도 하나는 공정 챔버(미도시)에 연결될 수 있다.
제1 밸브(140)는 밸브 블럭(120)에 설치되며, 밸브 블럭(120)에 구비되는 제1 연결용 유로(122), 제1-1 유로(124), 제1-2 유로(125)에 연결된다. 즉, 제1 밸브(140)에는 제1 연결용 유로(122)에 연결되는 유입유로(141)와, 유입유로(141)의 끝단에서 분기되어 각각 제1-1 유로(124)와 제1-2 유로(125)에 연결되는 유출유로(142,143)가 구비될 수 있다. 일예로서, 제1 밸브(140)는 다운스트림 밸브(downstream valve)로 사용될 수 있다. 그리고, 제1 밸브(140)는 통상의 밸브와 같이 다이아프램(미도시) 및 엑추에이터(미도시)가 구비되는 밸브체(144)를 구비할 수 있다. 그리고, 밸브체(144)는 유입유로(141)를 유출유로(142,143) 중 적어도 하나와 연결되도록 하거나 유입유로(141)가 유출유로(142,143)에 연결되지 않도록 하는 역할을 수행한다.
제2 밸브(160)는 제1 밸브(140)로부터 이격 배치되도록 밸브 블럭(120)에 설치된다. 일예로서, 제1 밸브(140)와 제2 밸브(160)는 밸브 블럭(120)의 대향 배치되는 두 면에 각각 설치될 수 있다. 한편, 제2 밸브(160)는 밸브 블럭(120)에 구비되는 제2 연결용 유로(123), 제2-1 유로(126)에 연결된다. 일예로서, 제2 밸브(160)는 다이버트 밸브(divert valve)로 사용될 수 있다. 그리고, 제2 밸브(160)도 통상의 밸브와 같이 다이아프램(미도시) 및 엑추에이터(미도시)가 구비되는 밸브체(162)를 구비할 수 있다.
그리고, 제2 밸브(160)에는 상기한 제2 연결용 유로(123)에 연결되며 제2 밸브(160)의 중심축 상에 배치되는 유입유로(164)가 구비될 수 있다.
한편, 제2 밸브(160)는 주유로(121)를 통해 유동하는 유체의 유동 경로 상 제1 밸브(140)의 후단에 배치될 수 있다. 그리고, 제2 밸브(160)가 개방되는 경우 제1 밸브(160)는 폐쇄된다. 즉, 퍼지나 배출을 위해 제2 밸브(160)가 개방되는 경우 제1 밸브(160)가 폐쇄된다. 하지만, 제1 밸브(160)가 제2 밸브(160)보다 유체 의 유동 경로 상 상류에 배치되므로, 정체영역(dead zone)을 감소시킬 수 있다.
이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 다운스트림 밸브(downstream valve)가 유체의 유동 경로 상 다이버트 밸브(divert valve)보다 하류에 배치되거나 다운스트림 밸브(downstream valve)가 다이버트 밸브(divert valve)와 병렬로 배치되는 경우, 주유로에 연결되는 유로 중 다운스트림 밸브(downstream valve)에 연결되는 유로에는 정체영역(dead zone)이 형성된다.
즉, 다운스트림 밸브(downstream valve)가 폐쇄되고 다이버트 밸브(divert valve)가 개방되면 다이버트 밸브(divert valve)에 연결되는 유로에서는 유체가 대류에 의해 유동되고, 다운스트림 밸브(downstream valve)에 연결되는 유로에서는 확산에 의해 유체가 유동된다. 하지만, 대류에 의한 유체의 유동 속도가 확산에 의한 유체의 유동 속도보다 빠르므로, 확산에 의해 유체가 유동하는 영역에서 정체영역(dead zone)이 형성된다.
이에 따라, 다운스트림 밸브(downstream valve)가 유체의 유동 경로 상 다이버트 밸브(divert valve)보다 하류에 배치되거나 다운스트림 밸브(downstream valve)가 다이버트 밸브(divert valve)와 병렬로 배치되는 경우 정체영역(dead zone)이 증가한다. 이러한 경우, 반응성 가스가 다운스트림 밸브(downstream valve)에 연결되는 유로, 즉 정체영역(dead zone)에 차 있을 수 있으며 퍼지나 배출로 충분한 시간을 소요하여 반응성 가스를 제거하여야 한다. 따라서, 생산성이 떨어지는 문제가 있다.
하지만, 제2 밸브(160)는 주유로(121)를 통해 유동하는 유체의 유동 경로 상 제1 밸브(140)의 후단에 배치되므로 제1 밸브(140)가 유체의 유동 경로 상 제2 밸브(160)보다 하류에 배치되거나 제1 밸브(140)가 제2 밸브(160)와 병렬로 배치되는 경우와 비교하여 정체영역(dead zone)을 감소시킬 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 연결용 유로(122)와 제1 밸브(140)의 유입유로(141)만이 정체영역(dead zone)으로 형성되므로 제1 밸브(140)가 유체의 유동 경로 상 제2 밸브(160)보다 하류에 배치되거나 제1 밸브(140)가 제2 밸브(160)와 병렬로 배치되는 경우 형성되는 정체영역(dead zone)과 비교하여 정체영역(dead zone)이 감소될 수 있는 것이다.
한편, 본 실시예에서는 밸브 블럭(120)에 제1,2 밸브(140,160)가 설치되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 밸브 블럭(120)에 설치되는 밸브의 개수는 변경 가능할 것이다.
또한, 밸브 블럭(120)의 유로의 개수도 변경 가능할 것이다.
도 3은 예시적인 제2 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3을 참조하면, 밸브 장치(200)는 일예로서, 밸브 블럭(220), 제1 밸브(140) 및 제2 밸브(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 제1 밸브(140) 및 제2 밸브(160)는 제1 실시예에서 설명한 구성요소와 실질적으로 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
밸브 블럭(220)에는 복수개의 유로가 형성되며, 일예로서 육면체 형상을 가질 수 있다. 한편, 밸브 블럭(220)에는 제1,2 밸브(140,160)가 설치될 수 있다. 일예로서, 밸브 블럭(220)에는 공정 챔버로 공급되는 유체가 유동하는 주유로(221)가 구비될 수 있다. 한편, 주유로(221)는 밸브 블럭(220) 내에서 분기된다. 즉, 주유로(221)에서 분기된 제1 연결용 유로(222)는 제1 밸브(140)에 연결되며, 주유로(221)에서 분기된 제2 연결용 유로(223)는 제2 밸브(160)에 연결된다.
또한, 밸브 블럭(220)에는 제1 밸브(140)에 연결되는 제1-1 유로(224) 및 제1-2 유로(225)가 구비될 수 있다. 그리고, 밸브 블럭(220)에는 제2 밸브(160)에 연결되는 제2-1 유로(226)가 구비될 수 있다.
그리고, 제1-1 유로(224)와 제1-2 유로(225) 중 적어도 하나는 공정 챔버(미도시)에 연결될 수 있다.
한편, 주유로(221)는 밸브 블럭(220)의 중심을 통과하면서 밸브 블럭(220)의 마주보는 두 면을 수직하게 통과하는 축, 일예로서 X축과 평행하게 배치될 수 있다. 일예로서, 주유로(221)는 X축으로부터 제1 밸브(140) 측으로 편심되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 주유로(221)와 제1 밸브(140)를 연결하기 위한 제1 연결용 유로(222)의 길이를 감소시킬 수 있다.
보다 자세하게 살펴보면, 주유로(221)가 밸브 블럭(220)의 중심을 통과하면서 밸브 블럭(220)의 마주보는 두 면을 수직하게 통과하는 축, 일예로서 X축 상에 배치되는 경우, 주유로(221)에 연결되는 제1 연결용 유로(222)의 길이가 주유로(221)가 X축으로부터 제1 밸브(140) 측으로 편심되어 배치되는 경우와 비교하여 길어지게 된다. 이에 따라, 주유로(221)가 밸브 블럭(220)의 중심을 통과하면서 밸브 블럭(220)의 마주보는 두 면을 수직하게 통과하는 축, 일예로서 X축 상에 배치되는 경우, 주유로(221)에 연결되는 제1 연결용 유로(222)의 길이가 주유로(221)가 X축으로부터 제1 밸브(140) 측으로 편심되어 배치되는 경우와 비교하여 정체영역(dead zone)이 증가하는 것이다.
하지만, 제1 연결용 유로(222)의 길이를 감소시켜 정체영역(dead zone)을 감소시킬 수 있도록 주유로(221)가 밸브 블럭(220)의 중심을 통과하면서 밸브 블럭(220)의 마주보는 두 면을 수직하게 통과하는 축, 일예로서 X축과 평행하게 배치되는 동시에 X축으로부터 제1 밸브(140) 측으로 편심되어 배치된다.
상기한 바와 같이, 제2 밸브(160)는 주유로(221)를 통해 유동하는 유체의 유동 경로 상 제1 밸브(140)의 후단에 배치되므로 정체영역(dead zone)을 감소시킬 수 있다. 나아가, 주유로(221)는 X축으로부터 제1 밸브(140) 측으로 편심되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 주유로(221)와 제1 밸브(140)를 연결하기 위한 제1 연결용 유로(222)의 길이를 감소시킬 수 있다. 따라서, 정체영역(dead zone)을 보다 더 감소시킬 수 있다.
도 4는 예시적인 제3 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 개략도이고, 도 5는 예시적인 제3 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 구성도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 밸브 장치(300)는 일예로서, 밸브 블럭(320), 제1 밸브(140) 및 제2 밸브(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
밸브 블럭(320)에는 복수개의 유로가 형성된다. 일예로서, 밸브 블럭(320)에는 공정 챔버(미도시)로 공급되는 유체가 유동하는 주유로(321)가 구비될 수 있다. 한편, 주유로(321)는 밸브 블럭(320) 내에서 분기된다. 주유로(321)에서 분기된 제1 연결용 유로(322)는 제1 밸브(140)에 연결되며, 주유로(321)에서 분기된 제2 연결용 유로(323)는 제2 밸브(160)에 연결된다.
또한, 밸브 블럭(320)에는 제1 밸브(140)에 연결되는 제1-1 유로(324) 및 제1-2 유로(325)가 구비될 수 있다. 그리고, 밸브 블럭(320)에는 제2 밸브(160)에 연결되는 제2-1 유로(326)가 구비될 수 있다.
그리고, 제1-1 유로(324)와 제1-2 유로(325) 중 적어도 하나는 공정 챔버(미도시)에 연결될 수 있다.
한편, 주유로(321)는 밸브 블럭(320)의 중심을 통과하면서 밸브 블럭(320)의 마주보는 두 면을 수직하게 통과하는 축, 일예로서 X축과 평행하게 배치될 수 있다. 일예로서, 주유로(321)는 X축으로부터 제1 밸브(140) 측으로 편심되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 주유로(321)와 제1 밸브(140)를 연결하기 위한 제1 연결용 유로(322)의 길이를 감소시킬 수 있다.
한편, 밸브 블럭(320)에는 제1,2 밸브(140,160)가 설치될 수 있다. 일예로서, 밸브 블럭(320)은 대략 직육면체 형상을 가지는 블럭 바디(320a)와 블럭 바디(320a)의 일단부에 배치되는 설치판부(320b)를 구비할 수 있다. 한편, 제1 밸브(140)는 블럭 바디(320a)의 일면에 설치되고, 제2 밸브(160)는 설치판부(320b)에 설치될 수 있다. 그리고, 설치판부(320b)의 횡단면은 블럭 바디(320a)의 횡단면보다 면적이 넓게 형성될 수 있다.
또한, 블럭 바디(320a)와 설치판부(320b)는 일체로 성형될 수도 있으며, 별도로 제조되어 조립될 수도 있을 것이다.
이와 같이, 밸브 블럭(320)에 설치판부(320b)가 구비되므로, 주유로(321)가 X축과 평행하게 배치되는 동시에 X축으로부터 제1 밸브(140) 측으로 편심되어 배치되더라도 제2 밸브(160)의 설치가 용이할 수 있다.
한편, 제1,2 밸브(140,160)은 설치 위치를 제외하고는 제1 실시예에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소로서 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 6은 예시적인 제4 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 구성도이다.
도 6을 참조하면, 밸브 장치(400)는 일예로서, 밸브 블럭(420), 제1 밸브(140), 제2 밸브(160) 및 제3 밸브(480)를 포함하여 구성될 수 있다.
밸브 블럭(420)에는 제1,2,3 밸브(140,160,480)가 설치된다. 일예로서, 밸브 블럭(420)은 대략 육면체 형상을 가지는 블럭 바디(420a), 블럭 바디(420a)의 일측에 배치되는 제1 설치판부(420b) 및 블럭 바디(420a)의 하부에 배치되는 제2 설치판부(420c)를 구비할 수 있다.
한편, 제1 밸브(140)는 블럭 바디(420a)의 상면에 설치되고, 제2 밸브(160)는 제1 설치판부(420b)에 설치되며, 제3 밸브(480)는 제2 설치판부(420c)에 설치될 수 있다.
또한, 밸브 블럭(420)에는 공정 챔버로 공급되는 유체가 유동하는 주유로(421)가 구비될 수 있다. 한편, 주유로(421)는 밸브 블럭(420)의 중심을 통과하면서 밸브 블럭(420)의 마주보는 두 면을 수직하게 통과하는 축, 일예로서 X축과 평행하게 배치되며 X축으로부터 제1 밸브(140) 측으로 편심되어 배치될 수 있다.
이와 같이, 주유로(421)가 X축으로부터 편심되도록 배치되며 3개 이상의 밸브가 밸브 블럭(420)에 설치되더라도 제1,2, 설치판부(420b,420c)를 통해 제2,3 밸브(160,480)가 용이하게 설치될 수 있다.
도 7은 예시적인 제5 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 구성도이다.
도 7을 참조하면, 밸브 장치(500)는 일예로서, 밸브 블럭(520), 제1 밸브(140), 제2 밸브(160) 및 제3 밸브(580)를 포함하여 구성될 수 있다.
밸브 블럭(520)에는 제1,2,3 밸브(140,160,580)가 설치된다. 일예로서, 밸브 블럭(520)은 대략 육면체 형상을 가지는 블럭 바디(520a), 블럭 바디(520a)의 일측면에 배치되는 제1 설치판부(520b) 및 블럭 바디(520a)의 일측면에 이웃하는 다른 측면에 배치되는 제2 설치판부(520c)를 구비할 수 있다.
한편, 제1 밸브(140)는 블럭 바디(520a)의 상면에 설치되고, 제2 밸브(160)는 제1 설치판부(520b)에 설치되며, 제3 밸브(580)는 제2 설치판부(520c)에 설치될 수 있다.
또한, 밸브 블럭(520)에는 공정 챔버로 공급되는 유체가 유동하는 주유로(521)가 구비될 수 있다. 한편, 주유로(521)는 밸브 블럭(520)의 중심을 통과하면서 밸브 블럭(520)의 마주보는 두 면을 수직하게 통과하는 축, 일예로서 X축과 평행하게 배치되며 X축으로부터 제1 밸브(140) 측으로 편심되어 배치될 수 있다.
이와 같이, 주유로(521)가 X축으로부터 편심되도록 배치되며 3개 이상의 밸브가 밸브 블럭(520)에 설치되더라도 제1,2, 설치판부(520b,520c)를 통해 제2,3 밸브(160,580)가 용이하게 설치될 수 있다.
도 8은 예시적인 제6 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 개략도이다.
도 8을 참조하면, 밸브 장치(600)는 밸브 블럭(620), 제1 밸브(140), 제2 밸브(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 제1 밸브(140)와 제2 밸브(160)는 제1 실시예에서 설명한 구성요소와 실질적으로 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
밸브 블럭(620)에는 복수개의 유로가 형성된다. 일예로서, 밸브 블럭(620)에는 공정 챔버(미도시)로 공급되는 유체가 유동하는 주유로(621)가 구비될 수 있다. 한편, 주유로(621)는 제1 밸브(140)와의 연결부에서 분기된다. 즉, 주유로(321)는 제1 밸브(140)의 유입유로(141)에 직접 연결되며, 주유로(321)와 유입유로(141)의 연결부에서 분기되어 연결용 유로(622)가 제2 밸브(160)에 연결된다.
이를 위해, 주유로(621)에는 제1 밸브(140)의 유입유로(141)에의 연결을 위위한 제1 연장부(621a)를 구비하며, 제1 연장부(621a)는 주유로(621)의 나머지 부분으로부터 경사지게 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 제1 연장부(621a)는 주유로(621)에 대하여 수직하게 배치될 수도 있을 것이다. 그리고, 연결용 유로(622)에도 유입유로(141)와의 연결을 위한 제2 연장부(622a)를 구비하며, 제2 연장부(622a)도 연결용 유로(622)의 나머지 부분으로부터 경사지게 배치될 수 있다.
또한, 밸브 블럭(620)에는 제1 밸브(140)에 연결되는 제1-1 유로(624) 및 제1-2 유로(625)가 구비될 수 있다. 그리고, 밸브 블럭(620)에는 제2 밸브(160)에 연결되는 제2-1 유로(626)가 구비될 수 있다.
그리고, 제1-1 유로(624)와 제1-2 유로(625) 중 적어도 하나는 공정 챔버(미도시)에 연결될 수 있다.
한편, 주유로(621)는 밸브 블럭(620)의 중심을 통과하면서 밸브 블럭(620)의 마주보는 두 면을 수직하게 통과하는 축, 일예로서 X축과 평행하게 배치될 수 있다. 나아가, 주유로(621)는 X축으로부터 제1 밸브(140) 측으로 편심되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 주유로(621)를 직접 제1 밸브(140)에 연결할 수 있다.
한편, 밸브 블럭(620)에는 제1,2 밸브(140,160)가 설치될 수 있다. 일예로서, 밸브 블럭(620)은 대략 직육면체 형상을 가지는 블럭 바디(620a)와 블럭 바디(620a)의 일단부에 배치되는 설치판부(620b)를 구비할 수 있다. 한편, 제1 밸브(140)는 블럭 바디(620a)의 일면에 설치되고, 제2 밸브(160)는 설치판부(620b)의 끝단부에 설치될 수 있다. 그리고, 설치판부(620b)의 횡단면은 블럭 바디(620a)의 횡단면보다 면적이 넓게 형성될 수 있다. 여기서, 횡단면이라 함은 도 6의 X축에 직각인 면으로 블럭 바디(620a)와 설치판부(620b)를 자른 단면을 의미한다.
또한, 블럭 바디(620a)와 설치판부(620b)는 일체로 성형될 수도 있으며, 별도로 제조되어 조립될 수도 있을 것이다.
이와 같이, 밸브 블럭(620)에 설치판부(620b)가 구비되므로, 주유로(621)가 X축과 평행하게 배치되는 동시에 X축으로부터 제1 밸브(140) 측으로 편심되어 배치되더라도 제2 밸브(160)의 설치가 용이할 수 있다.
더하여, 주유로(621)가 직접 제1 밸브(140)의 유입유로(141)에 연결되고 주유로(621)와 유입유로(141)의 연결부에서 제2 밸브(160)에 연결되는 연결용 유로(622)가 연장 형성되므로 정체영역(dead zone)을 보다 더 감소시킬 수 있다.
도 9는 예시적인 제7 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 개략도이다.
도 9를 참조하면, 밸브 장치(700)는 밸브 블럭(720), 제1 밸브(740), 제2 밸브(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 제2 밸브(160)는 제1 실시예에서 설명한 구성요소와 실질적으로 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
밸브 블럭(720)에는 복수개의 유로가 형성된다. 일예로서, 밸브 블럭(720)에는 공정 챔버(미도시)로 공급되는 유체가 유동하는 주유로(721)가 구비될 수 있다. 한편, 주유로(721)는 제1 밸브(740)에 연결된다. 즉, 주유로(721)는 후술할 제1 밸브(740)의 유입유로(741)에 직접 연결된다.
또한, 밸브 블럭(720)에는 제1 밸브(740)에 연결되는 제1-1 유로(724) 및 제1-2 유로(725)가 구비될 수 있다. 그리고, 밸브 블럭(720)에는 제2 밸브(160)에 연결되는 연결용 유로(726)가 구비될 수 있다. 한편, 연결용 유로(726)는 후술할 제1 밸브(740)의 연결유로(744)에 연결될 수 있다.
이를 위해, 주유로(721)에는 제1 밸브(740)의 유입유로(741)에의 연결을 위위한 제1 연장부(721a)를 구비하며, 제1 연장부(721a)는 주유로(721)의 나머지 부분으로부터 경사지게 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 제1 연장부(721a)는 주유로(721)에 대하여 수직하게 배치될 수도 있을 것이다. 그리고, 연결용 유로(726)에도 연결유로(744)와의 연결을 위한 제2 연장부(726a)를 구비하며, 제2 연장부(726a)도 연결용 유로(626)의 나머지 부분으로부터 경사지게 배치될 수 있다.
그리고, 제1-1 유로(724)와 제1-2 유로(725) 중 적어도 하나는 공정 챔버(미도시)에 연결될 수 있다.
한편, 주유로(721)는 밸브 블럭(720)의 중심을 통과하면서 밸브 블럭(720)의 마주보는 두 면을 수직하게 통과하는 축, 일예로서 X축과 평행하게 배치될 수 있다. 나아가, 주유로(721)는 X축으로부터 제1 밸브(740) 측으로 편심되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 주유로(721)를 직접 제1 밸브(740)에 연결할 수 있다.
한편, 밸브 블럭(720)에는 제1,2 밸브(740,160)가 설치될 수 있다. 일예로서, 밸브 블럭(720)은 대략 직육면체 형상을 가지는 블럭 바디(720a)와 블럭 바디(720a)의 일단부에 배치되는 설치판부(720b)를 구비할 수 있다. 한편, 제1 밸브(740)는 블럭 바디(720a)의 일면에 설치되고, 제2 밸브(160)는 설치판부(720b)에 설치될 수 있다. 그리고, 설치판부(720b)의 횡단면은 블럭 바디(720a)의 횡단면보다 면적이 넓게 형성될 수 있다.
또한, 블럭 바디(720a)와 설치판부(720b)는 일체로 성형될 수도 있으며, 별도로 제조되어 조립될 수도 있을 것이다.
이와 같이, 밸브 블럭(720)에 설치판부(720b)가 구비되므로, 주유로(721)가 X축과 평행하게 배치되는 동시에 X축으로부터 제1 밸브(740) 측으로 편심되어 배치되더라도 제2 밸브(160)의 설치가 용이할 수 있다.
제1 밸브(740)는 밸브 블럭(720)에 설치되며, 밸브 블럭(720)에 구비되는 주유로(722), 제1-1 유로(724), 제1-2 유로(725)에 연결된다. 즉, 제1 밸브(740)에는 주유로(722)에 연결되는 유입유로(741)와, 유입유로(741)의 끝단에서 분기되어 각각 제1-1 유로(124)와 제1-2 유로(125)에 연결되는 유출유로(742,743)가 구비될 수 있다. 그리고, 제1 밸브(740)에는 유입유로(741)로부터 분기되어 제2 밸브(160)에 연결되는 연결용 유로(722)에 연결되는 연결유로(744)가 구비될 수 있다. 일예로서, 제1 밸브(740)는 다운스트림 밸브(downstream valve)로 사용될 수 있다. 그리고, 제1 밸브(740)는 통상의 밸브와 같이 다이아프램(미도시) 및 엑추에이터(미도시)가 구비되는 밸브체(745)를 구비할 수 있다. 그리고, 밸브체(745)는 유입유로(741)를 유출유로(742,743) 중 적어도 하나와 연결되도록 하거나 유입유로(741)가 유출유로(742,743)에 연결되지 않도록 하는 역할을 수행한다. 그리고, 밸브체(745)가 유입유로(741)와 유출유로(742,743)의 연결을 차단하는 경우 유입유로(741)는 연결유로(744)에 연결될 수 있다.
이와 같이, 제2 밸브(160)로 유체가 유동하는 경우에도 유체가 제1 밸브(740)의 유입유로(741)와 연결유로(744)를 따라 흐른다. 이에 따라, 정체영역(dead zone)을 없앨 수 있는 것이다.
도 10은 종래기술과 예시적인 실시예에 따른 밸브 장치의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 제2 밸브를 통해 주유로에 잔존하는 유체를 배출하는 경우 유체의 잔류량을 수치모사로 평가한 결과이다. 도 10에 도시된 바와 같이 작동 초기에 대류에 의한 배출이 지배적이며 시간이 지남에 따라 정체영역에 잔류한 유체가 서서비 배출되는 것을 알 수 있다.
그리고, 도 10에 도시된 바와 같이 확산이 지배적인 0.05초 이후의 데이터로 평가된 잔류량 감소의 시상수는 종래기술의 경우 3.68(s)이며, 예시적인 제1 실시예의 경우 1.32(s)이며, 예시적인 제3 실시예의 경우 0.38(s)임을 알 수 있다.
여기서, 시상수는 초기의 잔류량의 1 - (1/e)[대략 63,2%]가 제거되는데 필요한 시간을 말한다.
상기한 바와 같이, 정체 영역(dead zone)에 의한 잔류량이 종래기술과 비교하여 현저히 줄어듬을 알 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700 : 밸브 장치
120, 220, 320, 420, 520, 620, 720 : 밸브 블럭
140, 740 : 제1 밸브
160 : 제2 밸브

Claims (20)

  1. 주유로를 구비하는 밸브 블럭;
    공정 챔버로의 유체 공급을 위해 상기 밸브 블럭에 설치되며 상기 주유로에 연결되는 제1 밸브; 및
    유체의 배출을 위해 상기 밸브 블럭에 설치되며 상기 주유로에 연결되는 제2 밸브;
    를 포함하며,
    상기 주유로는 상기 밸브 블럭의 중심을 지나며 상기 밸브 블럭의 마주보는 두 면을 수직으로 통과하는 중심축과 평행하게 배치되며,
    상기 주유로는 상기 중심축으로부터 상기 제1 밸브 측으로 편심되어 배치되며,
    상기 제1 밸브는 상기 밸브 블럭의 일면에 설치되며, 제2 밸브는 상기 밸브 블럭의 일면에 대향 배치되는 타면에 설치되고,
    상기 주유로가 상기 밸브 블럭의 일면과 상기 중심축 사이에 배치되는 밸브 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 밸브는 주유로를 유동하는 유체의 유동 경로 상 제2 밸브보다 상류에서 상기 주유로에 연결되는 밸브 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브 블럭에는 상기 주유로와 상기 제1 밸브의 연결을 위한 제1 연결용 유로와, 상기 주유로와 상기 제2 밸브의 연결을 위한 제2 연결용 유로가 구비되는 밸브 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 밸브는 상기 밸브 블럭의 일면에 설치되며, 제2 밸브는 상기 밸브 블럭의 일면에 대향 배치되는 타면에 설치되는 밸브 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 밸브 블럭은 블럭 바디와, 상기 블럭 바디보다 넓은 단면을 가지는 설치판부를 구비하는 밸브 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 밸브는 상기 블럭 바디에 설치되며, 상기 제2 밸브는 상기 설치판부에 설치되는 밸브 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 블럭 바디와 상기 설치판부는 일체로 성형되거나 별도로 성형되어 결합되는 밸브 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 밸브에는 상기 제2 밸브의 중심축 상에 배치되며 상기 주유로부터 연장 형성되는 제2 연결용 유로에 연결되는 유입유로가 구비되며,
    상기 유입유로는 상기 주유로의 연장선 상에 배치되는 밸브 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 주유로는 상기 제1 밸브에 직접 연결되며,
    상기 주유로와 상기 제2 밸브를 연결하는 연결용 유로는 상기 제1 밸브에 연결되는 밸브 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주유로에는 상기 제1 밸브에 구비되는 유입유로와의 연결을 위한 제1 연장부를 구비하며,
    상기 제1 연장부는 경사지게 형성되는 밸브 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 연결용 유로에는 상기 제1 밸브에 구비되는 유입유로와의 연결을 위한 제2 연장부를 구비하며,
    상기 제2 연장부는 경사지게 형성되는 밸브 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 밸브에는 주유로에 연결되는 유입유로와, 상기 유입유로에 직접 연결되며 연결용 유로에 연결되는 연결유로가 형성되는 밸브 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연결용 유로에는 상기 제1 밸브에 구비되는 연결유로와의 연결을 위한 제2 연장부를 구비하며,
    상기 제2 연장부는 경사지게 형성되는 밸브 장치.
  14. 주유로를 구비하는 밸브 블럭;
    공정 챔버로의 유체 공급을 위해 상기 밸브 블럭에 설치되며 상기 주유로에 연결되는 제1 밸브; 및
    유체의 배출을 위해 상기 밸브 블럭에 설치되며 상기 주유로에 연결되는 제2 밸브;
    를 포함하며,
    상기 제1 밸브는 주유로를 유동하는 유체의 유동 경로 상 제2 밸브보다 상류에서 상기 주유로에 연결되며,
    상기 주유로는 상기 제1 밸브에 직접 연결되며,
    상기 주유로와 상기 제2 밸브를 연결하는 연결용 유로는 상기 제1 밸브에 직접 연결되고,
    상기 제2 밸브로 유입되는 제2 유체는 상기 주유로 및 상기 제1 밸브에 남아있는 제1 유체의 잔류유체를 퍼지하는 밸브 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 주유로는 상기 밸브 블럭의 중심을 지나며 상기 밸브 블럭의 마주보는 두 면을 수직으로 통과하는 중심축과 평행하게 배치되며,
    상기 주유로는 상기 중심축으로부터 상기 제1 밸브 측으로 편심되어 배치되는 밸브 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 주유로에는 상기 제1 밸브에 구비되는 유입유로와의 연결을 위한 제1 연장부를 구비하며,
    상기 제1 연장부는 경사지게 형성되는 밸브 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 연결용 유로에는 상기 제1 밸브에 구비되는 유입유로와의 연결을 위한 제2 연장부를 구비하며,
    상기 제2 연장부는 경사지게 형성되는 밸브 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 밸브에는 주유로에 연결되는 유입유로와, 상기 유입유로에 직접 연결되며 연결용 유로에 연결되는 연결유로가 형성되는 밸브 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 연결용 유로에는 상기 제1 밸브에 구비되는 연결유로와의 연결을 위한 제2 연장부를 구비하며,
    상기 제2 연장부는 경사지게 형성되는 밸브 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 밸브 블럭은 블럭 바디와, 상기 블럭 바디보다 넓은 단면을 가지는 설치판부를 구비하며,
    상기 제1 밸브는 상기 블럭 바디의 일면에 설치되며, 상기 제1 밸브는 상기 설치판부에 설치되는 밸브 장치.
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