KR102620699B1 - 게이트 밸브 장치 - Google Patents

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이희장
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씰링크 주식회사
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Abstract

게이트 밸브 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 기판을 처리하는 공정 챔버의 게이트를 개폐하도록 상기 공정 챔버에 장착되는 게이트 밸브 장치는, 상기 게이트에 대응하는 출입구가 마련된 측벽을 가지는 밸브 챔버; 상기 출입구를 밀폐 또는 개방하도록 이동가능한 밸브; 및 상기 밸브를 이동시키면서 상기 밸브 챔버에 장착되는 직선운동 밀폐장치;를 포함한다.

Description

게이트 밸브 장치{GATE VALVE APPARATUS}
본 발명은 게이트 밸브 장치에 관한 것으로, 벨로우즈를 필요로 하지 않으면서도, 샤프트와 하우징 사이의 유체가 누설되는 것을 방지하는 직선운동 밀폐장치를 구비하는 게이트 밸브 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에 있어서는, 진공도가 서로 다른 압력 상태의 공정 챔버 간에 반도체 기판을 반송한다. 이러한 기판의 반송 과정은, 각각의 공정 챔버의 압력차를 조절한 후에 각각의 공정 챔버에 마련된 게이트를 통해서 이루어진다. 이러한 기판의 반송 과정에 있어서, 상기 게이트를 개폐하기 위하여, 게이트 밸브 장치가 마련된다. 일반적으로 게이트 밸브 장치는, 기판을 처리하는 공정 챔버와, 기판의 반입 반출을 수행하는 트랜스퍼 챔버 사이에 마련된다.
종래의 게이트 밸브 장치에서는, 각각의 공정 챔버와 게이트 밸브 장치 사이에 하나의 시일 부재가 게이트를 둘러싸도록 마련된다. 또한, 게이트 밸브를 수직으로 승강 및 하강시키기 위하여 벨로우즈가 사용된다.
벨로우즈는 승하강의 직선 운동시 기밀을 유지시키기 위한 것으로서, 복수의 금속판을 용접하여 형성된 주름관이다. 그러나 벨로우즈는 용접에 의해 제작되기 때문에 장시간 사용시 크랙이 발생하여 기밀을 유지할 수 없게 된다. 벨로우즈에 크랙이 발생하게 되면, 파티클의 발생으로 챔버 내에 오염이 발생할 수 있는 문제가 있다.
특허공개번호 제10-2011-0004049호(2011.01.13)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 벨로우즈와 승하강 로드를 별도로 필요로 하지 않아 구조를 매우 간결하게 할 수 있으면서, 밀폐기능과 승하강 기능이 통합된 직선운동 밀폐장치와 이를 이용하는 게이트 밸브 장치를 제공하는 것이다.
또한, 별도의 윤활유의 공급이 필요치 않는 직선운동 밀폐장치와 이를 이용하는 게이트 밸브 장치를 제공하는 것이다.
또한, 직선운동 밀폐장치의 진동을 최소화하고, 공정 챔버로부터의 파티클과 같은 이물질이 상기 직선운동 밀폐장치 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 상기 직선운동 밀폐장치로부터의 이물질이 상기 밸브 챔버로 유출되는 것을 방지하는 직선운동 밀폐장치와 이를 이용하는 게이트 밸브 장치를 제공하는 것이다.
실시예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치는, 반도체 기판을 처리하는 공정 챔버의 게이트를 개폐하도록 상기 공정 챔버에 장착되는 게이트 밸브 장치로서, 상기 게이트에 대응하는 출입구가 마련된 측벽을 가지는 밸브 챔버; 상기 출입구를 밀폐 또는 개방하도록 이동가능한 밸브; 및 상기 밸브를 이동시키면서 상기 밸브 챔버에 장착되는 직선운동 밀폐장치;를 포함하고, 상기 직선운동 밀폐장치는, 상기 밸브 챔버에 연결되는 중공의 하우징; 상기 하우징 내에 수용되고, 일단이 상기 밸브 챔버의 벽체를 관통하여 상기 밸브에 연결되고 상기 하우징에 대하여 직선운동을 하는 샤프트; 및 상기 하우징과 상기 샤프트 사이의 간극을 밀봉하도록 상기 하우징 내에 배치되되 상기 샤프트가 상기 하우징 내에서 직선운동 시에도 밀봉을 수행하는 복수의 씰을 구비하는 씰링부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 샤프트의 타단에 장착되어 상기 샤프트를 이동시키는 엘리베이터부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 씰링부는, 상기 챔버의 기밀을 유지하기 위한 하나 이상의 밀폐씰; 및 상기 샤프트를 지지하고 진동을 억제하는 하나 이상의 탄성씰;을 포함하고, 상기 밀폐씰과 상기 탄성씰은 플라스틱 재질로 형성되고, 상기 탄성씰은 상기 밀폐씰보다 탄성력이 클 수 있다.
또한, 상기 밀폐씰은 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 립씰이고, 상기 탄성씰은 씰바디 내부에 탄성부재가 삽입될 수 있다.
또한, 상기 밀폐씰과 상기 탄성씰은 직렬로 서로 이웃하게 배치되되, 상기 밀폐씰은 상기 밸브 챔버와 결합되는 상기 하우징의 플랜지부에 상기 탄성씰보다 가깝게 배치될 수 있다.
또한, 상기 샤프트 또는 상기 하우징 중 하나 이상에는 상기 샤프트의 진동을 측정하기 위한 진동센서가 마련될 수 있다.
또한, 상기 밸브에는 상기 밸브 챔버의 벽체와의 간극을 밀봉하기 위한 밸브씰이 마련될 수 있다.
또한, 상기 밸브씰은, 씰바디 내부에 탄성부재가 삽입될 수 있다.
또한, 상기 밸브의 이동 시, 상기 게이트와 상기 밸브씰의 충돌에 의해 상기 밸브씰이 파손되는 것을 방지하도록, 상기 밸브 챔버의 벽체에는 경사부가 마련되고, 상기 밸브는 상기 경사부로부터 진입하여 상기 게이트를 밀폐하는 위치로 이동할 수 있다.
또한, 상기 하우징은 상기 밸브 챔버의 하부에 경사지게 장착되고, 상기 샤프트는 상기 하우징 내에서 상기 밸브 챔버에 대해 경사지게 직선운동하여, 상기 밸브가 상기 게이트에 대해 소정의 각도로 비스듬하게 접근할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 게이트 밸브 장치는, 반도체 기판을 처리하는 공정 챔버의 게이트를 개폐하도록 상기 공정 챔버에 장착되는 게이트 밸브 장치로서, 상기 게이트에 대응하는 출입구가 마련된 측벽을 가지는 밸브 챔버; 상기 출입구를 밀폐 또는 개방하도록 이동가능한 밸브; 및 상기 밸브를 이동시키면서 상기 밸브 챔버에 장착되는 직선운동 밀폐장치;를 포함하고, 상기 직선운동 밀폐장치는, 상기 밸브 챔버의 하부 개구부에 연결되는 액추에이터 챔버; 상기 밸브 챔버의 하부 개구부를 덮으며 수평이동 가능하게 설치되는 커버: 상기 커버와 연결되는 중공의 하우징; 상기 하우징 내에 수용되고, 일단이 상기 커버를 관통하여 상기 밸브에 연결되고 상기 하우징에 대하여 직선운동을 하는 샤프트; 상기 커버가 수평이동시에도 상기 커버와 상기 밸브 챔버 사이를 밀봉하는 제1 씰링부; 및 상기 하우징과 상기 샤프트 사이의 간극을 밀봉하도록 상기 하우징 내에 배치되되 상기 샤프트가 상기 하우징 내에서 직선운동 시에도 밀봉을 수행하는 복수의 씰을 구비하는 제2 씰링부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 액추에이터 챔버 상부와 상기 밸브 챔버의 하부에는 서로 대응하는 기다란 형상의 개구부가 마련되고, 상기 제1 씰링부는 상기 개구부의 대응하는 위치의 커버에 마련되는 플라스틱 재질의 씰일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치에 따르면, 벨로우즈와 승하강 로드를 별도로 필요로 하지 않아 구조를 매우 간결하고 단순하게 할 수 있으면서도, 밀폐기능과 승하강 기능을 제공할 수 있다.
또한, 씰링부가 선접촉을 함으로써 마찰력을 최소화할 수 있어 별도의 윤활유의 공급이 필요치 않아 구조를 매우 간결하고 단순하게 할 수 있다.
또한, 직선운동 밀폐장치의 진동을 최소화하고, 밸브 챔버로부터의 파티클과 같은 이물질이 상기 직선운동 밀폐장치 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 상기 직선운동 밀폐장치로부터의 이물질이 상기 밸브 챔버로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 게이트에 경사부를 마련하여, 게이트와 게이트 밸브의 접촉시 밸브씰이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치에 따르면, 수직이동이 아닌 수평이동 방식으로도 게이트 밸브를 개방하거나 밀폐하는 동시에 밸브 챔버의 기밀을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치가 게이트를 폐쇄한 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 게이트 밸브 장치가 게이트 밸브를 개방한 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치에서 사용되는 밸브씰을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치에서 사용되는 직선운동 밀폐장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 게이트 밸브 장치를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 게이트 밸브 장치가 게이트를 개방한 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8의 게이트 밸브 장치가 게이트를 폐쇄한 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 8에서 커버와 제1 씰링부를 상세히 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 이하의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치가 게이트를 폐쇄한 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 게이트 밸브 장치가 게이트 밸브를 개방한 상태를 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치에서 사용되는 밸브씰을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치에서 사용되는 직선운동 밀폐장치를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치(100)는 반도체 기판을 처리하는 공정 챔버(10)의 게이트(12)를 개폐하도록 공정 챔버(10)에 장착될 수 있다. 게이트 밸브 장치(100)는, 밸브 챔버(110), 밸브(120), 및 직선운동 밀폐장치(200)를 포함할 수 있다. 여기서, 공정 챔버(10)는 반도체 기판 등이 처리되는 챔버로서, 공정 챔버(10)의 게이트(12)와 밸브 챔버(110)의 출입구(112) 사이의 밀봉을 수행하기 위하여, 공정 챔버(10)의 게이트(12)와 밸브 챔버(110)의 출입구(112) 주변에는 밀봉부재(14)가 마련될 수 있다.
밸브 챔버(110)는 게이트(12)에 대응하는 출입구(112)가 마련된 측벽을 가질 수 있다. 밸브(120)는 측벽의 출입구(112)를 밀폐 또는 개방하도록 상하로 이동할 수 있다. 직선운동 밀폐장치(200)는 밸브 챔버(110)의 하부에 장착되어, 밸브(120)를 상하로 이동시킬 수 있도록 마련될 수 있다.
도 4를 참조하면, 직선운동 밀폐장치(200)는, 밸브 챔버(110)에 연결되는 중공의 하우징(260)과, 하우징(260)에 대하여 직선운동을 하는 샤프트(220)와, 씰링부(240)를 구비할 수 있다.
샤프트(220)는, 하우징(260) 내에 수용되고, 일단이 밸브 챔버(110)의 벽체를 관통하여 밸브(120)에 연결되고 하우징(260)에 대하여 직선운동을 할 수 있다.
씰링부(240)는, 하우징(260)과 샤프트(220) 사이의 간극을 밀봉하기 위해 마련된 것으로, 하우징(260) 내에 배치되되 샤프트(220)가 하우징(260) 내에서 직선운동하는 동안에도 밀봉을 수행할 수 있는 복수의 씰(242, 246)을 구비한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치(100)는 엘리베이터부(300)를 더 포함할 수 있다. 엘리베이터부(300)는 샤프트(220)의 타단에 장착되어 샤프트(220)를 상하로 이동시킬 수 있다. 엘리베이터부(300)에 의해 샤프트(220)가 상하로 이동함에 따라, 샤프트(220)에 연결된 밸브(120)가 이동되어 공정 챔버(10)의 게이트(12)를 개폐할 수 있다. 엘리베이터부(300)는 베이스판(330), 로드(320) 및 승강모터(310)를 포함할 수 있다. 베이스판(330)은 로드(320)에 연결되고, 로드(320)는 승강모터(310)에 장착될 수 있다. 승강모터(310)가 동작하면, 로드(320)의 회전에 따라 베이스판(330)이 승하강할 수 있다. 샤프트(220)의 타단은 베이스판(330)과 연결되므로, 베이스판(330)의 승하강에 따라 샤프트(220)도 승하강할 수 있다
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치(100)의 밸브(120)에는 밸브 챔버(110)의 벽체와의 간극을 밀봉하도록 출입구(112)의 둘레 형상에 대응하는 밸브씰(130)이 마련될 수 있다. 일례로, 밸브씰(130)은, 씰바디(132) 내부에 탄성부재(134)가 삽입될 수 있다.
일 실시예에서, 밸브 챔버(110)의 벽체에는 소정의 각도(a)의 경사부(111)가 마련될 수 있다. 밸브(120)는 경사부(111)의 하단으로부터 소정의 거리(d)만큼 이격된 상태로 밸브 챔버(110)의 벽체에 대하여 상승할 수 있다. 밸브(120)는 경사부(111) 아래에서부터 진입하여 게이트(12) 및 출입구(112)를 밀폐하는 위치로 상승하며 이동할 수 있다. 이러한 구조 덕분에, 밸브(120)의 이동 시 밸브 챔버(110)의 벽체와 밸브씰(130)의 충돌에 의해 밸브씰(130)이 마모되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치에서 사용되는 직선운동 밀폐장치를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 장치에서 사용되는 직선운동 밀폐장치는(200), 하우징(260), 샤프트(220), 부싱(230), 및 씰링부(240)를 포함할 수 있다.
하우징(260)은 밸브 챔버(110)에 일단이 장착되는 중공의 형상으로 내부에 샤프트(220)와 씰링부(240)를 수용할 수 있다. 하우징(260) 상부에는 밸브 챔버(110)의 하부에 장착되는 플랜지부(264)가 마련될 수 있다. 플랜지부(264)에는 오-링(262)이 마련되어 밸브 챔버(110)의 하부와0 플랜지부(264) 사이의 밀봉을 수행할 수 있다. 본 실시예에서, 하우징(260)에는 씰링부(240)를 냉각시키도록 씰링부(240) 둘레에 해당하는 부분에 냉각수 자켓(281)이 마련될 수 있다. 냉각수 자켓(281)은 냉각수 순환관(280)과 연통되고, 냉각수 순환관(280)은 냉각수 순환기(미도시)와 연결될 수 있다. 이에 따라. 씰링부(240)의 온도를 낮추어서 씰링부(240)에 마련된 복수의 씰(242, 246)의 수명을 연장할 수 있다.
샤프트(220)는 일단이 밸브 챔버(110)의 벽체를 관통하여 밸브(120)에 연결되어 밸브(120)를 승하강 시킬 수 있다. 샤프트(220)의 상단은 밸브(120)의 하부와 연결되고, 하단은 엘리베이터부(300)의 베이스판(330)에 연결될 수 있다.
한편, 본 실시예에서. 밸브 챔버(110) 내에 남겨진 파티클 등의 이물질이 직선운동 밀폐장치(200) 내부로 유입되는 것을 방지하도록, 샤프트(220) 내에는 불활성 가스 공급로(222)가 마련될 수 있다. 불활성 가스(G)가 불활성 가스 공급로(222)를 통하여 씰링부(240)와 연통되기 때문에, 씰링부(240) 사이에 파티클 등의 이물질이 남겨진 경우에도 불활성 가스(G)를 통하여 청소할 수 있다.
부싱(230)은 샤프트(220)가 관통하고, 하우징(260)의 내주면에 결합되어 샤프트(220)의 직선운동시 마찰력을 감소시키기 위해 마련된 것이다. 본 실시예에서, 부싱(230)은 하우징(260)의 내측에 상부와 하부에 각각 마련될 수 있다.
씰링부(240)는, 하우징(260)과 샤프트(220) 사이의 간극을 밀봉하기 위해 마련된 것이다. 씰링부(240)는 직선운동 밀폐장치(200)에서 발생할 수도 있는 이물질(파티클 등)이 직선운동 밀폐장치(200)의 상측에 마련된 진공의 밸브 챔버(110)로 유입되는 것을 방지하고, 밸브 챔버(110)의 내부가 진공을 유지하도록 밀봉한다. 씰링부(240)는 복수의 씰들(242, 246)이 조합되어 하우징(260) 내에 배치되되, 샤프트(220)가 하우징(260) 내에서 직선운동시에도 밀봉을 수행하는 복수의 씰(242, 246)을 구비할 수 있다. 씰링부(240)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 직선운동 밀폐장치(200)는 샤프트(220)의 승하강에 따라 축선(221)의 중심의 변경 등에 따른 진동이 발생하는 경우, 샤프트(220)의 진동을 측정하기 위한 진동센서(290)가 하우징(260)의 외측에 마련될 수 있다.
또한, 씰링부(240)의 밀봉 기능이 잘 유지되고 있는지를 파악하기 위하여, 하우징(260)을 관통하여 씰링부(240)와 연통하는 보조 센서(292)가 마련될 수 있다. 보조 센서(292)는 씰링부(240) 내의 온도를 측정하기 위한 온도센서, 압력을 측정하기 위한 압력센서, 씰링부(240) 내의 변형을 측정할 수 있는 변형율 센서, 씰링부(240)의 파손 여부를 촬영할 수 있는 광학센서 등일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 상술한 직선운동 밀폐장치에 사용되는 씰링부의 구조를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 씰링부(240)는 복수의 제1 밀폐씰(242)과 복수의 탄성씰(246)을 포함할 수 있다. 제1 밀폐씰(242)은 직선운동 밀폐장치(200)의 상부에 배치되는 밸브 챔버(110)의 진공을 유지하기 위해 진공씰로서 마련된 것이고, 탄성씰(246)은 샤프트(220)를 지지하고 진동을 억제하기 위해 마련된 것이다. 제1 밀폐씰(242)과 탄성씰(246)은 모두 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 또한, 탄성씰(246)은 제1 밀폐씰(242)보다 탄성력이 클 수 있고, 일례로 2배 이상일 수 있다.
제1 밀폐씰(242)은 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 플라스틱 재질의 립씰로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 진공이 형성된 영역(A)의 진공을 유지하도록, 반대방향으로 만곡진 형상을 가진다.
탄성씰(246)은 샤프트(220)가 회전함에 진동 등에 의해 축선(221)이 변경되지 않고 일정하게 유지하도록, 샤프트(220)를 지지해주는 역할을 수행한다. 한편, 축선(221)의 변동이 발생하게 되는 경우, 샤프트(220)와 제1 밀폐씰(242) 사이가 벌어질 수 있는데, 그 사이로 이물질이 유입될 수 있는 문제가 발생한다. 본 실 시예에서는, 축선(221)의 변동이 발생하더라도, 탄성씰(246)이 마련되기 때문에, 샤프트(120)와 제1 밀폐씰(242) 사이로 유입된 이물질이 영역(B)로 진입하는 것을 차단할 수 있다. 탄성씰(246)은 일방향으로 리세스가 형성된 플라스틱 재질의 씰바디(246a)와, 씰바디(246a) 내부에 수용되어 씰바디(246a)를 샤프트(220)를 향하여 가압할 수 있는 탄성부재(246b)를 포함한다. 탄성부재(246b)는 일례로, 오링이나 사각링, 금속 스프링일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 밀폐씰(242)과 탄성씰(246)은 축선(221) 방향으로 직렬로 서로 이웃하게 배치되되, 도 5에서와 같이, 제1 밀폐씰(242)은 하우징(260)의 플랜지부(264)에 탄성씰(246)보다 가깝게 배치될 수 있다. 또한, 제1 밀폐씰(242)과 탄성씰(246)은 각각 복수개로 마련되어, 어느 하나의 제1 밀폐씰(242) 또는 탄성씰(246)이 파손되더라도 그 기능을 유지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 씰링부는 도 5에 도시된 실시예와 비교할 때, 다른 형태의 제2 밀폐씰(249)이 추가되는 점만 상이하고 동일하다. 제2 밀폐씰(249)은 제1 밀폐씰(246)과는 형상이 상이한 것으로, 밸브 챔버(110) 내부가 세정 등의 이유로 가압이 되는 경우, 밸브 챔버(110)로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 마련된 것이다. 즉, 제2 밀폐씰(249)은 압력씰로서 마련된다. 본 실시예에서는, 제1 밀폐씰(242)보다 앞부분, 즉 제1 밀폐씰(242)보다 플랜지부(264)에 가깝게 제2 밀폐씰(249)이 배치된다. 제2 밀폐씰(249)은 제1 밀폐씰(242)과 동일하게 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 플라스틱 재질의 립씰일 수 있다. 도시된 바와 같이 영역(A)가 가압이 된 경우, 영역(A)로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하도록, 제2 밀폐씰(249)은 영역(A)의 방향으로 만곡진 형상을 가진다.
상술한 실시예들에 따른, 직선운동 밀폐장치와 이를 이용하는 게이트 밸브 장치에 따르면, 벨로우즈와 승하강 로드를 별도로 필요로 하지 않아 구조를 매우 간결하고 단순하게 할 수 있으면서도, 밀폐기능과 승하강 기능을 제공할 수 있다.
또한, 씰링부가 선접촉을 함으로써 마찰력을 최소화할 수 있어 별도의 윤활유의 공급이 필요치 않아 구조를 매우 간결하고 단순하게 할 수 있다.
또한, 직선운동 밀폐장치의 진동을 최소화하고, 밸브 챔버 내에서 발생한 파티클과 같은 이물질이 상기 직선운동 밀폐장치 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 상기 직선운동 밀폐장치로부터의 이물질이 상기 밸브 챔버로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 게이트 밸브 장치를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 게이트 밸브 장치(100a)는, 도 1에 도시된 게이트 밸브 장치(100)와 달리, 직선운동 밀폐장치(200a)가 밸브 챔버의 벽체 하부에 비스듬하게 장착된다. 구체적으로, 직선운동 밀폐장치(200a)의 하우징은 밸브 챔버의 하부에 경사지게 장착된다. 또한, 샤프트(220)는 하우징 내에서 밸브 챔버(110)에 대해 경사지게 직선운동하여, 밸브(120)가 출입구(112)에 대해 소정의 각도로 비스듬하게 접근할 수 있다. 이에 따라, 출입구(112)가 마련된 밸브 챔버(110)의 벽체와 밸브(120)에 마련된 밸브씰(130)의 마찰을 감소시킬 수 있어 밸브씰(130)이 파손되는 것을 방지하여 수명을 연장할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 게이트 밸브 장치가 게이트를 개방한 상태를 나타내는 도면이고, 도 9는 도 8의 게이트 밸브 장치가 게이트를 폐쇄한 상태를 나타내는 도면이다. 도 10은 도 8에서 커버와 제1 씰링부를 상세히 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 게이트 밸브 장치(100b)는, 전술한 실시예들과는 달리 밸브(120)가 게이트(112)를 향하여 수평 이동하는 구조를 가진다. 본 실시예에 따른 게이트 밸브 장치(100b)는, 밸브 챔버(110), 밸브(120), 직선운동 밀폐장치(200)를 포함할 수 있다. 밸브 챔버(110)는 게이트에 대응하는 출입구(112)가 마련된 측벽을 가지고, 밸브(120)는 출입구(112)를 밀폐 또는 개방하도록 밸브 챔버(110) 내에서 수평(h) 및 수직(v)으로 이동 가능하다.
본 실시예에 따른 직선운동 밀폐장치(200)는 액추에이터 챔버(140), 커버(152), 중공의 하우징(260), 샤프트(220), 제1 씰링부(154), 및 제2 씰링부(240; 도 4 참조)를 포함한다.
액추에이터 챔버(140)는 밸브 (120)를 수직 및 수평 이동시키기 위한 액추에이터(미도시)가 배치되는 공간으로서, 밸브 챔버(110)의 하부 개구부(113)에 연결될 수 있고, 액추에이터 챔버(140)와 밸브 챔버(10) 연결 부위는 밀폐부재(142)에 의해 밀봉될 수 있다. 밸브 챔버(110)의 하부 개구부(113)는 커버(152)가 밀폐할 수 있다. 여기서, 커버(152)는 샤프트(220)의 수평(h)으로의 이동시 샤프트(220)와 함께 수평으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.
샤프트(220)는 하우징(260) 내에 수용되고 일단이 개구부(113) 및 커버(152)를 관통하여 밸브(120)에 연결될 수 있으며, 모터 등의 액추에이터(미도시)에 의해 하우징(260)에 대하여 상하로 직선운동을 할 수 있다.
제1 씰링부(154)는 커버(152)가 밸브 챔버(110) 내측 하면 상에서 수평이동시에도 커버(152)와 밸브 챔버(110) 사이를 밀봉하기 위해 마련된 것이고, 제2 씰링부(240)는 하우징(260)과 샤프트(220) 사이의 간극을 밀봉하도록 하우징(260) 내에 배치되되 샤프트(220)가 하우징(260) 내에서 직선운동 시에도 밀봉하도록 마련된 것이다. 제2 씰링부(240)의 구성은 도 3과 동일하므로 상세한 생략을 설명하기로 한다.
제1 씰링부(154)는 개구부(113)의 대응하는 위치의 커버(152) 상에 마련될 수 있다. 일례로, 제1 씰링부(154)는 기다란 형상의 환형을 가지고, 플라스틱 재질의 씰일 수 있다.
상술한 실시예에 따른 게이트 밸브 장치에 따르면, 수직이동 및 수평이동 방식으로도 게이트 밸브를 개방하거나 밀폐하는 동시에 밸브 챔버의 기밀을 유지할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 더욱 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 공정 챔버 12: 게이트
14: 밀봉부재 100, 100a, 100b: 게이트 밸브 장치
110: 밸브 챔버 111: 경사부
112: 출입구 120: 밸브
130: 밸브씰 140: 액추에이터 챔버
200: 직선운동 밀폐장치 220: 샤프트
222: 불활성 가스 공급로 230: 부싱
240: 씰링부 242: 제1 밀폐씰(진공씰)
249: 제2 밀폐씰(압력씰) 246: 탄성씰
260: 하우징 262: 오-링
264: 플랜지부 280: 냉각수 순환관
281: 냉각수 자켓 290: 진동센서
292: 보조센서
300: 엘리베이터부

Claims (12)

  1. 반도체 기판을 처리하는 공정 챔버의 게이트를 개폐하도록 상기 공정 챔버에 장착되는 게이트 밸브 장치로서,
    상기 게이트에 대응하는 출입구가 마련된 측벽을 가지는 밸브 챔버;
    상기 출입구를 밀폐 또는 개방하도록 이동가능한 밸브; 및
    상기 밸브를 이동시키면서 상기 밸브 챔버에 장착되는 직선운동 밀폐장치;를 포함하고,
    상기 직선운동 밀폐장치는,
    상기 밸브 챔버에 연결되는 중공의 하우징;
    상기 하우징 내에 수용되고, 일단이 상기 밸브 챔버의 벽체를 관통하여 상기 밸브에 연결되고 상기 하우징에 대하여 직선운동을 하는 샤프트; 및
    상기 하우징과 상기 샤프트 사이의 간극을 밀봉하도록 상기 하우징 내에 배치되되 상기 샤프트가 상기 하우징 내에서 직선운동 시에도 밀봉을 수행하는 복수의 씰을 구비하는 씰링부;를 포함하고,
    상기 샤프트 또는 상기 하우징 중 하나 이상에는 상기 샤프트의 진동을 측정하기 위한 진동센서가 마련되는 것인 게이트 밸브 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트의 타단에 장착되어 상기 샤프트를 이동시키는 엘리베이터부;를 더 포함하는 것인 게이트 밸브 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 씰링부는,
    상기 챔버의 기밀을 유지하기 위한 하나 이상의 밀폐씰; 및
    상기 샤프트를 지지하고 진동을 억제하는 하나 이상의 탄성씰;을 포함하고,
    상기 밀폐씰과 상기 탄성씰은 플라스틱 재질로 형성되고, 상기 탄성씰은 상기 밀폐씰보다 탄성력이 큰 것인 게이트 밸브 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 밀폐씰은 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 립씰이고,
    상기 탄성씰은 씰바디 내부에 탄성부재가 삽입되는 것인 게이트 밸브 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 밀폐씰과 상기 탄성씰은 직렬로 서로 이웃하게 배치되되,
    상기 밀폐씰은 상기 밸브 챔버와 결합되는 상기 하우징의 플랜지부에 상기 탄성씰보다 가깝게 배치되는 것인 게이트 밸브 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 밸브에는 상기 밸브 챔버의 벽체와의 간극을 밀봉하기 위한 밸브씰이 마련되는 것인 게이트 밸브 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 밸브씰은, 씰바디 내부에 탄성부재가 삽입되는 것인 게이트 밸브 장치.
  9. 반도체 기판을 처리하는 공정 챔버의 게이트를 개폐하도록 상기 공정 챔버에 장착되는 게이트 밸브 장치로서,
    상기 게이트에 대응하는 출입구가 마련된 측벽을 가지는 밸브 챔버;
    상기 출입구를 밀폐 또는 개방하도록 이동가능한 밸브; 및
    상기 밸브를 이동시키면서 상기 밸브 챔버에 장착되는 직선운동 밀폐장치;를 포함하고,
    상기 직선운동 밀폐장치는,
    상기 밸브 챔버에 연결되는 중공의 하우징;
    상기 하우징 내에 수용되고, 일단이 상기 밸브 챔버의 벽체를 관통하여 상기 밸브에 연결되고 상기 하우징에 대하여 직선운동을 하는 샤프트; 및
    상기 하우징과 상기 샤프트 사이의 간극을 밀봉하도록 상기 하우징 내에 배치되되 상기 샤프트가 상기 하우징 내에서 직선운동 시에도 밀봉을 수행하는 복수의 씰을 구비하는 씰링부;를 포함하고,
    상기 밸브에는 상기 밸브 챔버의 벽체와의 간극을 밀봉하기 위한 밸브씰이 마련되고,
    상기 밸브의 이동 시, 상기 게이트와 상기 밸브씰의 충돌에 의해 상기 밸브씰이 파손되는 것을 방지하도록, 상기 밸브 챔버의 벽체에는 경사부가 마련되고,
    상기 밸브는 상기 경사부로부터 진입하여 상기 게이트를 밀폐하는 위치로 이동하는 것인 게이트 밸브 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 밸브 챔버의 하부에 경사지게 장착되고,
    상기 샤프트는 상기 하우징 내에서 상기 밸브 챔버에 대해 경사지게 직선운동하여, 상기 밸브가 상기 게이트에 대해 소정의 각도로 비스듬하게 접근하는 것인 게이트 밸브 장치.
  11. 반도체 기판을 처리하는 공정 챔버의 게이트를 개폐하도록 상기 공정 챔버에 장착되는 게이트 밸브 장치로서,
    상기 게이트에 대응하는 출입구가 마련된 측벽을 가지는 밸브 챔버;
    상기 출입구를 밀폐 또는 개방하도록 이동가능한 밸브; 및
    상기 밸브를 이동시키면서 상기 밸브 챔버에 장착되는 직선운동 밀폐장치;를 포함하고,
    상기 직선운동 밀폐장치는,
    상기 밸브 챔버의 하부 개구부에 연결되는 액추에이터 챔버;
    상기 밸브 챔버의 하부 개구부를 덮으며 수평이동 가능하게 설치되는 커버:
    상기 커버에 연결되는 중공의 하우징;
    상기 하우징 내에 수용되고, 일단이 상기 커버를 관통하여 상기 밸브에 연결되고 상기 하우징에 대하여 직선운동을 하는 샤프트;
    상기 커버가 수평이동시에도 상기 커버와 상기 밸브 챔버 사이를 밀봉하는 제1 씰링부; 및
    상기 하우징과 상기 샤프트 사이의 간극을 밀봉하도록 상기 하우징 내에 배치되되 상기 샤프트가 상기 하우징 내에서 직선운동 시에도 밀봉을 수행하는 복수의 씰을 구비하는 제2 씰링부;를 포함하는 것인 게이트 밸브 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 액추에이터 챔버 상부와 상기 밸브 챔버의 하부에는 서로 대응하는 기다란 형상의 개구부가 마련되고,
    상기 제1 씰링부는 상기 개구부의 대응하는 위치의 커버에 마련되는 플라스틱 재질의 씰인 것인 게이트 밸브 장치.
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