KR20020071762A - 모듈형 유체 이송 장치 - Google Patents

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KR20020071762A
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난브이. 느견
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에이에스엠엘 유에스, 인코포레이티드
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Abstract

유체를 하나 이상의 유체 취급 부품으로 이송하기 위한 유체 이송 장치가 개시된다. 유체 이송 장치는 상부 모듈, 하부 모듈, 및 베이스 블록을 가지는 하나 이상의 모듈형 부조립체를 포함한다. 상부 모듈은 유체 취급 부품과 결합하기 위한 통로를 포함하여 상부 통로는 유체 취급 부품과 유체 소통된다. 하부 모듈은 상부 모듈과 결합하기 위한 하부 통로를 포함하여 통로가 유체 소통된다. 베이스 블록은 리셉터클과 채널을 포함한다. 상부 모듈은 리셉터클내에 수용되며 하부 모듈은 채널을 통하여 연장된다. 모듈형 부조립체는 상부 및 하부 모듈의 유체 결합 포트를 정렬하기 위한 다수의 정렬 관통구멍을 가지는 스페이서를 포함할 수 있다. 또한 유체 이송 장치를 이용하는 방법이 공개된다.

Description

모듈형 유체 이송 장치{MODULAR FLUID DELIVERY APPARATUS}
본 출원은 1999년 9월 1일에 출원되고 본 명세서에 전체 내용이 참조 문헌으로서 첨부된 미국 특허 출원 제 09/388,216호의 CIP 출원이다.
기구로 유체를 이송하기 위한 시스템은 다양한 다른 적용분야를 가진다. 예를 들면, 소정의 반도체 제조 공정에 이용되는 화학 증착 기술은 유체가 급속 열적 공정(RTP) 반응기로 이송될 것이 요구된다. 유체는 매우 특정된 상태 하에서 RTP 반응기로 이송되어야 한다. 이러한 특정된 유체 상태는 유체를 RTP 반응기로 이송하기 전에 유체를 다수의 유체 취급 부품으로 전달하는 유체 이송 시스템을 이용함으로써 달성된다. 이러한 유체 취급 부품은 통상적으로 유체 이송 시스템내의 유체의 특성을 측정하거나 조정한다.
통상적인 유체 이송 시스템은 자주 변형되고 업데이트된다. 이러한 많은 변형은 유체 이송 시스템이 상이한 구성으로 분해되어 재조립되는 것이 요구된다. 결과적으로, 유체 이송 시스템은 매우 개조가능하다.
유체 이송 시스템은 이들의 개조가능성을 증가시키기 위한 시도로 모듈 방식으로 조립된다. 모듈형 유체 이송 시스템은 통상적으로 서로 결합되고 유체 취급 부품과 결합될 수 있는 다수의 독립형 모듈을 포함한다. 모듈 및 유체 취급 부품은 서로 하나 이상의 통로를 포함하는데, 이러한 통로는 유체 이송 시스템의 조립시 서로 정렬된다. 통로의 정렬은 유체 이송 시스템을 통해 연장된 채널을 형성한다. 연장된 채널은 유체가 기구로 이송되기 전에 유체 취급 부품으로 유체를 이송하는 작용을 한다.
많은 모듈형 유체 이송 시스템은 모듈형 유체 이송 시스템의 개조 가능성을 유지하기 위해 매우 다양한 모듈을 요구한다. 많은 수의 모듈은 종종 유체 이송 시스템을 유지하는데 증가된 복잡성과 관련된다. 또한, 여분의 모듈이 유체 이송 시스템을 적절히 유지하기 위해 자주 보관되어야 하므로 많은 수의 모듈은 증가되는 보관 비용과 관련될 수 있다. 또한, 많은 수의 모듈은 유체 이송 시스템의 증가되는 전체 중량에 상당히 기여한다.
모듈형 유체 이송 시스템과 관련된 또 다른 시도는 인접한 모듈들 사이 또는모듈과 유체 취급 부품 사이의 유체 누설을 방지하는 것이다. 인접한 모듈들 사이 및/또는 모듈과 인접한 유체 취급 부품 사이에 밀봉을 형성함으로써 누설이 방지된다. 이러한 밀봉은 시간이 지남에 따라 손상되는 것으로 알려져 있다. 유체 이송 시스템내의 모듈은 종종 제거되거나 밀봉을 재형성하기 위하여 대체되어야 한다.
종래의 모듈형 이송 시스템은 모듈이 제거되거나 대체되어야 할 때 상당한 문제점이 있다. 예를 들면, 많은 모듈형 유체 이송 시스템은 단일 모듈이 대체되기 전에 모듈의 많은 부분이 제거되고 및/또는 단일 모듈이 제거되기 전에 전체 유체 이송 시스템이 해체되는 것이 요구된다. 결과적으로, 이러한 모듈형 유체 이송 시스템에서의 단순한 시도는 매우 많은 시간이 소모되고 따라서 비용이 많이 든다. 부가적으로, 제거되어야 하는 다수의 모듈 및 이러한 변형을 하기 위해 요구된 연장된 시간은 유체 이송 시스템의 오염을 발생시킬 수 있다.
이러한 이유때문에, 현재 모듈이 용이하게 접근되고, 제거되고 및/또는 교환되는 것이 허용되는 모듈형 유체 이송 시스템에 대한 요구가 있다. 또한, 모듈형 이송 시스템에 대해 시스템의 오염이 감소되는 요구가 있다. 부가적으로, 보다 소수의 개조 가능성을 유지하는 모듈형 이송 시스템에 대한 요구가 있었다. 부가적으로, 보다 적은 모듈로 비용을 감소시키고 시스템의 중량을 최소화하는 것이 요구되는 모듈형 이송 시스템에 대한 요구가 있었다.
본 발명은 하나 이상의 유체 취급 부품로 유체를 전달하기 위한 유체 이송 장치에 관한 것이다. 유체 이송 장치는 하나 이상의 모듈형 부조립체를 포함하며,각각의 부조립체는 상부 모듈, 하부 모듈 및 베이스 블록을 포함한다. 상부 모듈은 하나 이상의 상부 통로를 포함하고 유체 취급 부품과 결합되도록 형성되어 상부 통로가 유체 취급 부품과 유체 소통된다. 하부 모듈은 하나 이상의 하부 통로를 포함하고 상부 모듈과 결합되도록 형성되어 하부 통로가 상부 통로와 유체 소통된다. 하부 모듈은 다수의 유동 채널을 포함할 수 있으며 각각의 유동 채널은 하부 통로를 포함한다. 베이스 블록은 리셉터클(receptacle) 및 채널을 포함한다. 상부 모듈은 리셉터클내에 수용되며 하부 모듈은 채널을 통하여 연장된다. 모듈형 부조립체는 상부 및 하부 모듈의 유체 결합 포트를 정렬하기 위한 다수의 정렬 관통구멍을 가지는 스페이서를 포함할 수 있다. 또한 유체 이송 장치를 이용하는 방법이 공개된다.
도 1은 본 발명에 따라 유체 이송 장치상에 정렬된 다양한 유체 취급 부품과 결합되어 있는 모듈형 유체 이송 시스템의 부분 분해 사시도로서, 모듈형 유체 이송 장치는 단면으로 도시된 상부 모듈, 스페이서, 하부 모듈 및 베이스 블록을 포함하는 도면이다.
도 2는 2열로 배치된 도 1의 베이스 블록의 사시도이다.
도 3은 각각의 하부 모듈이 하나 이상의 유동 채널에 의하여 형성되고 도 2의 베이스 블록에 설치된 하부 모듈의 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 대응 브래킷 및 유동 채널의 확대 사시도이다.
도 5는 도 2의 베이스 블록에 설치된 하부 모듈 및 스페이서의 사시도이다.
도 6은 도 2의 베이스 블록에 설치된 상부 모듈, 스페이서 및 하부 모듈의 사시도이다.
도 7은 유체 취급 부품과 결합된 상부 모듈, 스페이서, 하부 모듈 및 베이스 블록을 포함하는 도 6에 도시된 하나의 모듈형 부조립체의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7에 유사한 부분 분해 사시도로서 조립된 모듈형 부조립체가 도시된 도면이다.
도 9는 도 7 및 도 8에 유사한 사시도로서 밸브 부품과 조립된 부조립체를보여주는 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 유체 취급 부품과 결합되고 도 8에 도시된 도면과 유사하고 부분 단면으로 도시된 또 다른 모듈형 부조립체의 부분 분해 사시도이다.
도 11은 도 1에 도시된 또 다른 유체 취급 부품과 결합되고 도 1 및 도 6에 도시되고 부분 단면으로 도시된 또 다른 모듈형 부조립체의 부분 분해 사시도이다.
도 12는 도 6에 도시된 제 1 상부 모듈의 확대 사시도이다.
도 13은 도 6에 도시된 제 2 상부 모듈의 확대 사시도이다.
도 14는 도 6 및 도 13에 도시된 제 2 상부 모듈의 바닥면의 확대 사시도이다.
도 15는 도 6에 도시된 제 3 상부 모듈의 확대 사시도이다.
도 16은 도 6에 도시된 제 4 상부 모듈의 확대 사시도이다.
도 17은 도 6에 도시된 제 5 상부 모듈의 확대 사시도이다.
도 18은 도 6에 도시된 도면과 유사한 제 6 상부 모듈의 확대 사시도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
50 : 유체 이송 장치51 : 유체 취급 부품
52 : 유체 이송 시스템55 : 모듈형 부조립체
56 : 상부 모듈59 : 하부 모듈
60 : 베이스 블록61 : 평면
64 : 관통구멍65, 78, 98, 104 : 죔쇠
68 : 블록 채널69 : 측면부
70, 70a : 유동 채널71 : 하부 통로
73 : 상부 모듈 결합 포트74 : 유입/유출 결합 포트
75 : 유입/유출 결합 포트 죔쇠77 : 브래킷
78 : 브래킷 죔쇠79 : 스페이서
82 : 리셉터클86 : 정렬 관통구멍
87 : 인덱싱 홈88, 95 : 상부 통로
91 : 하부 모듈형 결합 포트92 : 유체 취급 부품 포트
96, 97 : 부조립체 관통구멍101, 107 : 나사형 보어
109 : 개스킷110 : 부품 밀봉 장치
114 : 통로 밀봉 장치115 : 개스킷 리세스
117 : 폐쇄 포트
본 발명은 하나 이상의 유체 취급 부품 또는 기구로 유체를 전달하기 위한 이송 장치에 관한 것이다. 유체 이송 장치는 표면상에 베이스층을 형성하는 다수의 베이스 블록을 포함하는데, 상기 표면상에 유체 취급 부품 또는 기구가 설치되어 유동적으로 연결될 수 있다. 또한 유체 이송 장치는 다수의 상부 모듈, 다수의 스페이서 및 다수의 하부 모듈을 포함하며, 상기 모두는 유체 이송 장치를 형성하도록 각각의 베이스 블록내에 수용되며 유체 이송 장치는 다양한 유체 취급 부품으로의 연결을 위한 개조가능성을 최대화하는 반면 다양한 유체 취급 부품으로의 연결을 위해 요구되는 다양한 장치 부품 및 개수를 최소화한다. 베이스 블록에 대한 상부 모듈, 스페이서, 하부 모듈 및 유체 취급 부품이 유체 이송 시스템을 형성하도록 서로 결합된다.
상부 모듈, 하부 모듈, 및 유체 취급 부품은 유체 통로를 포함하며, 유체 통로는 시스템의 조립시 서로 정렬된다. 이러한 통로의 정렬에 의해 상부 모듈, 하부 모듈, 및 유체 취급 부품을 통과하는 하나 이상의 연장된 채널이 형성된다. 유체 이송 시스템의 작동 동안, 유체는 기구로 전달되기 전에 연장된 채널을 통하여 각각의 유체 취급 부품으로 통과할 수 있다. 연장된 채널내에서의 이용을 위한 적절한 유체는 가스, 액체, 및/또는 가스/액체 조합물과 같은 유동가능한 재료이다.
유체 이송 장치가 조립될 때, 상부 모듈 및 하부 모듈내의 통로는 상부 모듈의 수평 상부면에 위치하는 하나 이상의 상향 유체 포트 또는 베이스 블록의 측방향에 인접하여 위치하는 하나 이상의 측방향 유체 출구에서 종결된다. 상향 유체 출구는 유체 취급 부품으로 유체 소통을 제공한다. 측방향 유체 포트는 유체 공급 또는 유체 배출과 연결하기 위한 유체 이송 시스템의 입구 또는 출구 유체 채널을 제공한다.
본 발명과 관련된 유체 이송 장치는 모듈형 부조립체가 조립되어 남아 있을 때 조차 유체 취급 부품이 대응 모듈 부조립체, 즉 하나 이상의 유동 채널의 일 부분에 의하여 형성된 대응 상부 모듈, 스페이서, 하부 모듈, 및 베이스 블록으로부터 용이하게 제거될 수 있도록 형성된다. 더욱이, 본 발명의 베이스 블록은 인접한 베이스 블록의 측면이 서로 물리적으로 접촉할 것이 요구되지 않도록 형성된다. 이 같은 구성은 유체 이송 장치에 대한 최소 변화, 예를 들면 다수의 모듈 및/또는 유체 취급 부품의 해체없이 단일 모듈 부조립체의 대체를 용이하게 한다. 특히,인접한 모듈들이 서로 접촉될 필요가 없으므로, 단일 베이스 블록을 포함하는 단일 모듈 부조립체는 인접한 베이스 블록을 제거하지 않고 유체 이송 장치로부터 제거될 수 있다.
또한 유체 이송 장치를 용이하게 변형하는 능력은 시스템의 오염에 대한 가능성을 감소시킨다. 특히, 본 발명에 따른 유체 이송 장치는 신속하게 수리 또는 변형된다. 따라서, 본 발명의 유체 이송 장치는 수리 또는 변형을 위한 시간 프레임(time frame)을 감소시키는데, 이러한 시간 프레임내에서 시스템 오염이 발생할 수 있다. 부가적으로, 본 발명에 따른 유체 이송 장치의 변형은 전술된 바와 같이 감소된 모듈의 수를 종종 포함한다. 변형에 포함된 모듈의 수를 감소함으로써 오염 공급원의 수를 감소시키며 따라서 전체적으로 오염에 대한 기회가 감소된다.
도 1은 유체 이송 시스템(52)을 형성하도록 다양한 유체 취급 부품(51)을 서로 유동적으로 결합하기 위한 유체 이송 장치(50)의 분해도이다. 유체 이송 장치(50)는 다수의 모듈형 부조립체(55)를 포함한다. 각각의 모듈형 부조립체(55)는 일반적으로 상부 모듈(56), 하부 모듈(59) 및 베이스 블록(60)을 포함한다.
유체 이송 시스템(52)을 형성하는 적절한 유체 취급 부품(51)은 이에 한정되지는 않지만 유입 포트, 유출 포트, 압력 게이지, 압력 조절기, 압력 변환기, 필터, 정화기, 혼합 밸브, 공기압 밸브, 수동 작동 밸브, 체크 밸브, 유량기 및 질량 유동 제어기 뿐만 아니라 다른 제어 및 계량 부품을 포함한다. 작동중, 유체 이송 장치(50)는 유체 이송 부품(51)의 작동을 위해 요구된 유체를 유체 취급 부품(51)으로 및/또는 유체 취급 부품(51)으로부터 이송한다.
베이스 블록(60)은 일반적으로 평면(61)에 인접하여 배치되도록 형성되고 평면(61)에 대한 대응 모듈형 부조립체(55)와 각각의 베이스 블록(60)을 안정화하기 위해 평면(61)과 긍정적으로 선택적으로 결합될 수 있다. 전형적인 평면(61)은 이에 제한되지는 않지만 반도체 제조에 이용되는 기계류와 같은 테이블톱(tabletops) & 기계류를 포함할 수 있다. 평면은 수평일 필요가 없으며 수평면에 일정한 각도로 연장되거나 또는 선택적으로 거의 수직으로 연장될 수 있다.
각각의 베이스 블록(60)은 다수의 평면 설치 관통구멍(64)을 포함하는데, 도 2에 도시된 바와 같이 이러한 관통구멍을 통하여 죔쇠(fastener; 65)가 베이스 블록(60)을 평면(61)에 고정한다. 선택적으로, 죔쇠(65)는 나사형 죔쇠이며 평면(61)에 각각의 베이스 블록(60)을 해제가능하게 고정하기 위해 이용될 수 있다. 다른 적절한 죔쇠가 이용될 수 있다. 예를 들면, 베이스 블록은 위치선정 핀을 포함할 수 있는데, 위치선정 핀은 평면에 배치된 협동하는 위치선정 보어(positioning bore)에 수용된다. 다른 죔쇠는 너트, 볼트, 스크류 및 다른 적절한 고정 수단을 포함할 수 있다.
각각의 베이스 블록(60)은 도 3에 도시된 바와 같이 하나 이상의 베이스 블록 채널(68)을 포함한다. 본 발명에 따라 도시된 베이스 블록(60)은 4개의 측면부(69) 및 베이스 블록(60)의 4개의 측면부에 대응하는 4개의 베이스 블록 채널(68)을 포함한다. 베이스 블록 채널(68)은 상방으로 개방되어 하부 모듈(59)의 설치를 허용하며 베이스 블록(60)은 평면(61)에 고정된다.
베이스 블록(60)은 다른 형상 및 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, 4개의측면부(69)를 가지는 대신, 베이스 블록은 6개의 측면부를 가져 다수의 베이스 블록이 벌집형상으로 배치될 수 있다. 이 같은 구성에서, 각각의 베이스 블록은 각각의 측면부에 대해 하나씩, 6개의 베이스 블록 채널을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하부 모듈(59)은 하나 이상의 유동 채널(70)을 포함하며, 각각의 유동 채널(70)은 유동 채널을 통하여 연장되는 하부 통로(71)를 가진다. 각각의 유동 채널(70)의 하부 통로(71)는 하나 이상의 상부 모듈 결합 포트(73)에서 종결되고 및/또는 유입/유출 결합 포트(74)에서 종결된다. 상부 모듈 결합 포트(73)는 거의 수평으로 연장되지만, 그러나, 다른 지오메트리가 이용될 수 있다. 예를 들면, 유입/유출 결합 포트는 평면(61)에 대해 예각으로 연장될 수 있다. 선택적으로, 포트(73 및 74)는 오하이오주에 있는 솔론(Solon)의 스와게록 컴퍼니(Swagelok Company)에 의하여 제조된 마이크로피팅(microfittings)과 같은 전통적인 조립부를 가진다. 또한 다른 유체 조립 및 조립 수단은 포트(73 및 74)를 유동적으로 조립하기 위해 이용될 수 있다.
인접한 부조립체들(55) 사이 및 인접한 베이스 블록(60)을 통한 유체 소통을 제공하기 위해, 유동 채널(70)은 두 개의 인접한 베이스 블록(60)의 베이스 블록 채널(68)로 삽입되어 유동 채널(70)은 인접한 베이스 블록의 베이스 블록 채널(68)로 하나의 베이스 블록의 베이스 블록 채널(68)로부터 외측으로 연장됨으로써 두 개의 대응하고 인접한 상부 모듈(56)에 걸치는 방식으로 두 개의 인접한 베이스 블록(60)으로 연장된다.
유체 이송 장치(50) 및 유체 이송 공급 또는 배출 사이의 유체 소통을 제공하기 위하여, 유동 채널(70a)은 하나의 베이스 블록(60)의 베이스 블록 채널(68)로 삽입되어 유동 채널(70a)이 베이스 블록 채널(68)로부터 외측으로 연장되어 유입/유출 결합 포트(74)에서 종결된다. 나사형 유입/유출 결합 포트 죔쇠(75) 또는 다른 적절한 수단은 유입/유출 결합 포트(74)가 유입 이송 공급 또는 배출과 선택적으로 결합되도록 하기 위해 이용된다. 이러한 상황에서, 브래킷(77)은 유동 채널(70a)을 베이스 블록(60)으로 해체가능하게 고정된다. 죔쇠(78)는 베이스 블록(60)의 측면부(69)로 브래킷(77)을 해체가능하게 부착하기 위해 이용될 수 있다. 선택적으로, 브래킷 죔쇠(78)가 나사형이지만, 다른 적절한 죔쇠는 핀, 너트, 볼트, 스크류, 및 다른 적절한 고정 수단을 포함하여 이용할 수 있다.
스페이서(79)는 도 5에 도시된 바와 같이 베이스 블록(60)의 상부면(85) 아래에 있는 각각의 베이스 블록(60)의 내벽(83) 및 바닥벽(84)에 의하여 형성된 리셉터클(82)내에 삽입된다. 상술된 베이스 블록 채널(68)과 유사하게, 베이스 블록(60)이 평면(61)에 고정될 때 조차, 리셉터클(82)은 상방으로 개방되어 하부 모듈, 뿐만 아니라 스페이서(79) 및 상부 모듈(56)의 유동 채널(70, 70a)의 설치를 허용한다.
스페이서(79)는 베이스 블록(60)에 대한 상부 모듈 결합 포트(73)을 적절히 정렬하기 위한 하나 이상의 정렬 관통구멍(86)을 포함한다. 도시된 스페이서(79)는 각각의 베이스 블록(60)에 있는 베이스 블록 채널(68)의 개수에 개수가 대응하는 4개의 정렬 관통구멍(86)을 포함한다. 정렬 관통구멍의 실제적인 개수는 변화될 수 있으며, 예를 들면 각각의 베이스 블록이 6개의 측면부를 가지는 경우 스페이서는 6개의 정렬 관통구멍을 포함할 수 있다. 선택적으로, 매우 바람직한 경우 스페이서는 오직 하나, 두개, 세개 또는 그 이상의 정렬 관통구멍을 포함할 수 있다.
스페이서(79)는 베이스 블록 리셉터클(82)의 형상에 상보적인 거의 원통형상을 가진다. 스페이서(79) 및 베이스 블록 리셉터클(82)은 다른 지오메트리(geometry)를 가질 수 있다. 예를 들면, 스페이서 및 리셉터클은 베이스 블록에 대해 유동 채널을 적절히 정렬하기 위한 수단을 제공하는 상보적인 사각형상 또는 직사각형상을 가질 수 있다. 선택적으로, 특히 베이스 블록이 각각 3개, 4개, 또는 6개의 측면부를 가지는 경우, 스페이서 및 리셉터클은 상보적인 삼각형상, 5각형상, 또는 6각형상을 가질 수 있다.
선택적으로, 스페이서(79)는 인덱싱 홈(indexing grooves; 87)을 포함하는데, 인덱싱 홈은 베이스 블록 리셉터클(82)내에 배치되는 인덱싱 스플라인(indexing splines) 또는 니브(nibs)와 협동한다. 인덱싱 홈(87)은 베이스 블록(60)에 대한 리셉터클(82)내의 스페이서(79)의 정렬을 용이하게 하고, 차례로 인덱싱 홈은 모듈 부조립체(55)가 조립될 때 베이스 블록(60) 및 상부 모듈(56)에 대한 유동 채널(70)의 정렬을 용이하게 한다.
상부 모듈(56)은 도 6에 도시된 바와 같이 스페이서(79)상의 리셉터클(82)내에 삽입된다. 리셉터클(82)이 상방으로 개방되기 때문에, 상부 모듈(56)은 베이스 블록(60)이 평면(61)에 고정될 때 조차 베이스 블록 리셉터클(82)로부터 용이하게 설치 및 제거될 수 있다.
상부 모듈(56)은 하나 이상의 상부 통로(88)를 포함한다. 각각의 상부 통로(88)는 하나 이상의 하부 모듈 결합 포트(91) 및/또는 하나 이상의 유체 취급 부품 포트(92)에서 종결된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 통로(88)는 상부 모듈(56)의 바닥부(94)로부터 상부(95)로 선택적으로 연장된다. 상부 통로(95)의 실제적인 개수 및 형상은 각각의 유체 취급 부품(51)의 실제적인 형상 및 유체 취급 부품(51)과 유체 소통되어야 하는 유동 채널(70)의 개수에 따라 변화될 것이다. 예를 들면, 도 6은 수 개의 타입의 상부 모듈(56, 56a, 56b, 56c, 및 56d)이 도시되는데, 이들 상부 모듈의 각각은 한 개, 두 개, 세 개 또는 네 개의 통로(88)의 명확한 구성을 포함한다. 동일한 도면 부호는 본 발명의 동일한 부품을 설명하기 위해 이용된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상부 모듈(56c) 및 스페이서(79) 각각은 하나 이상의 부조립체 관통구멍(96 및 97)을 각각 포함한다. 하나 이상의 부 조립체 죔쇠(98)는 상부 모듈(59) 및 스페이서(79) 각각을 통하여 베이스 블록(60)으로 연장되어 베이스 블록(60)으로 상부 모듈(56c) 및 스페이서(79)를 해체가능하게 고정한다. 죔쇠(98)는 베이스 블록 리셉터클(82)의 바닥벽(84)에 위치된 나사형 보어(101)와 협동하는 나사형 죔쇠인 것이 바람직하다. 다시, 다른 적절한 죔쇠 및 고정 수단이 이용될 수 있다.
죔쇠(98)가 스페이서(79) 및 베이스 블록(60)에 대해 상부 모듈(56c)이 튼튼하게 조여질 때, 하부 모듈(59)의 각각의 유동 채널(70)은 상부 모듈(56)에 고정되고 상부 모듈(56c)과 베이스 블록(60) 사이에 해체가능하게 고정된다. 선택적으로, 스페이서(79)는 죔쇠(98)의 과 조임이 상부 모듈 결합 포트(73)와 하부 모듈 결합 포트(91) 사이에 형성된 유체 조인트를 손상시키지 않도록 크기가 설정되고 형성된다.
유체 이송 장치(50)는 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 각각의 모듈형 부조립체(55)에 유체 취급 부품(51)을 부착하기 위한 하나 이상의 조립체 죔쇠(104)를 더 포함한다. 선택적으로 조립체 죔쇠(104)는 부품 조립체 보어(105)를 통과하여 베이스 블록(60)의 상부면(85)에 배치된 나사형 베이스 블록 조립체 보어(106)와 협동하는 나사형 죔쇠이다. 베이스 블록 조립체 보어(106) 대신 또는 이에 부가하여, 상부 모듈, 예를 들면 상부 모듈(56a)은 죔쇠(104)가 나사형 상부 모듈 조립체 보어(107)를 포함할 수 있다. 다시, 다른 적절한 죔쇠 및 고정 수단이 이용될 수 있다.
비록 도시된 베이스 블록의 상부면(85) 및 바닥면이 거의 평면이지만, 베이스 블록은 선택적인 형상, 외형 및/또는 조직을 가질 수 있다. 예를 들면, 베이스 블록 리셉터클의 바닥면은 스페이서의 바닥부에 상보적인 외형을 가질 수 있다. 외형은 베이스 블록 및 스페이서 사이의 확고한 그립을 제공하기 위한 연동일 수 있다.
유체 이송 장치(50)는 해체될 수 있어 상이한 구성을 가진 유체 이송 장치(50)를 제공하고 유체 이송 장치(50)가 결합하는데 이용되는 유체 취급 부품(51)을 변화시키기 위해 재조립될 수 있어 상이한 구성을 가진 유체 이송 시스템(52)을 제공한다. 도 7 내지 도 9를 참조하면, 평면(61)상에 유체 이송장치(50)를 조립하기 위한 다양한 부품이 이용될 수 있다. 본 발명에 따른 하나의 방법에서, 베이스 블록(60)은 4개의 죔쇠(65)를 구비한 평면(61)에 부착된다. 각각의 죔쇠(65)는 베이스 블록(60)에 있는 나사가 형성되지 않은 관통구멍(64)을 통과하고 그때 평면(61)에 있는 나사 형성된 관통구멍에 수용된다. 죔쇠(65)가 나사 형성된 관통구멍에 수용될 때, 죔쇠(65)는 평면(61)에 베이스 블록(60)을 조립 및 해체하도록 회전될 수 있다. 베이스 블록(60)이 평면(61)에 튼튼하게 조여질 때 나사가 형성되지 않은 관통구멍(64)은 원추형으로 구멍을 넓히는 형상으로 되어 죔쇠(65)의 상부는 베이스 블록(60)의 채널(68)의 바닥면으로 또는 그 아래 배치된다. 베이스 블록(60)에 대한 죔쇠(65)의 이 같은 배치는 하부 모듈의 유동 채널(70)이 베이스 블록(60)의 바닥 채널 표면(108)에 매우 인접하게 배치된다.
적절한 베이스 블록(60)이 평면(61)상의 제 위치에 있은 후, 하부 모듈의 적절한 유동 채널(70, 70a)이 각각의 베이스 블록 채널(68)로 삽입된다. 다음으로, 스페이서(79)가 각각의 베이스 블록(60)의 각각의 리셉터클(82)내로 삽입되어 베이스 블록(60)에 대해 각각의 유동 채널의 상부 모듈 결합 포트(73)를 정렬한다. 다음으로, 적절한 상부 모듈(56c)은 스페이서(79)상의 각각의 리셉터클내로 삽입되어 4개의 부조립체 죔쇠(98)에 의하여 베이스 블록(60)으로 고정된다. 각각의 부조립체 죔쇠(98)는 상부 모듈(56c)에 있는 나사가 형성되지 않은 관통구멍(96), 스페이서(79)에 있는 나사가 형성되지 않은 관통구멍(97)을 통과하여, 도 7에 도시된 바와 같이 베이스 블록(60)에 있는 나사 형성된 관통구멍(101)에 수용된다. 죔쇠(65)는 스페이서(79)와 베이스 블록(60)에 대한 상부 모듈(56c)를 조이기 위해회전될 수 있다. 선택적으로, 상부 모듈(56c)의 나사가 형성되지 않은 관통구멍(96)은 상부 모듈(56c)의 상부면(96)에 대해 원추형으로 구멍을 넓히는 형상으로 되어 유체 취급 부품(51)이 상부 모듈(56c)의 상부(95)에 매우 인접하게 배치된다.
상부 모듈(56c)이 제 위치에 있을 때, 유체 취급 부품(51)이 4개의 조립체 죔쇠(104)를 이용하여 적절한 모듈 부조립체(55)와 결합된다. 조립체 죔쇠(104)는 유체 취급 부품(51)에 있는 나사가 형성되지 않은 관통구멍(105)을 통과하여 그때 도 7에 도시된 바와 같이 베이스 블록(60)에 있는 나사 형성된 관통구멍(106)에 수용된다. 죔쇠(104)는 그때 모듈형 부조립체(55)에 대해 유체 취급 부품(51)을 조이거나 해체하기 위해 회전될 수 있다.
선택적으로, 부품 개스킷(109)은 유체 취급 부품(51)이 부조립체(55)와 결합되기 전에 유체 취급 부품(51)과 부조립체(55) 사이에 배치될 수 있다. 개스킷(109)은 316L 스테인레스 스틸과 같은 금속 및 유체 취급 및/또는 세정 룸 이용을 위해 적절한 다른 재료를 포함하는 다수의 적절한 재료로 제작될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 개스킷(109)은 오링 또는 다른 적절한 장치와 같은 하나 이상의, 또는 도시된 바와 같은, 3개의 불연속 부품 밀봉 장치(110)를 포함할 수 있다. 부가적으로, 부품 밀봉 장치(110)는 개스킷(109)과 관계가 없을 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 모듈(56c)의 상부(95)는 유체 취급 부품 포트(92)에 인접하여 배치된 부품 개스킷 리세스(113)를 포함한다. 부품 개스킷 리세스(113)는 부품 밀봉 장치(110)를 수용하기 위해 형성된 형상을 가진다.
유사하게, 통로 밀봉 장치 또는 개스킷(114)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 모듈(56c)이 베이스 블록(60)과 결합되기 전에 상부 모듈(56c)과 각각의 유동 채널(70, 70a) 사이에 배치될 수 있다. 통로 밀봉 장치(114)는 316L 스테인레스 스틸과 같은 금속 및 유체 취급 및/또는 세정룸 이용을 위해 적절한 다른 재료를 포함하는 다수의 재료로 제작될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 선택적으로, 통로 밀봉 장치는 오링이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 상부 모듈(56a)의 바닥면(94)은 유체 취급 부품 포트(92)에 인접하여 배치된 개스킷 리세스를 포함한다. 하나 이상의 통로 개스킷 리세스(115)는 상부 모듈(56a)의 바닥 측면(94)에 배치되고 통로 밀봉 장치(114)를 수용하기 위한 형상을 가진다.
유체 취급 부품(51)이 조립체 죔쇠(104)를 회전시킴으로써 상부 모듈(56c)에 대해 조여질 때 밀봉 장치는 압축된다. 밀봉 장치의 이러한 압축은 유체 취급 부품(51)의 대응 유체 포트와 상부 모듈(56c) 사이 뿐만 아니라 상부 모듈(56c)의 대응 유체 포트와 하부 모듈의 유동 채널(70, 70a) 사이에 밀봉을 형성한다. 다른 타입의 개스킷, 밀봉, 밀봉 수단이 이용될 수 있다. 본 발명의 유체 이송 장치는 이 대신에 형성되어 개스킷, 밀봉 장치, 및/또는 다른 밀봉 수단을 사용하는 것이 필요하지 않을 수 있다.
부가적으로, 베이스 블록은 모듈형 부조립체의 조립을 위한 나사 형성된 관통구멍이 요구되지 않는다. 예를 들면, 유체 취급 부품, 상부 모듈, 및 베이스 블록은 유체 이송 장치가 조립될 때 서로 정렬되는 나사가 형성되지 않은 관통구멍을 포함할 수 있다. 부조립체 죔쇠는 유체 취급 부품, 상부 모듈, 스페이서, 및 베이스 블록에 있는 정렬된 나사가 형성되지 않은 관통구멍을 통과하여 평면(61)에 있는 나사 형성된 관통구멍으로 통과할 수 있다. 선택적으로, 평면(61)에 있는 관통구멍은 또한 나사가 형성되지 않을 수 있으며, 이러한 경우 볼트가 유체 취급 부품, 상부 모듈, 스페이서, 베이스 블록, 및 평면에 있는 정렬된 나사가 형성되지 않은 관통구멍을 통과하며 너트에 의하여 해체가능하게 고정될 수 있다.
유체 이송 장치(50)의 조립 및 해체에 대한 상기 설명은 설명 목적만을 위한 것이다. 유체 이송 장치의 조립 및 해체 방법은 변형될 수 있다. 예를 들면, 모듈당 부조립체 죔쇠의 수는 4개에 제한되지 않으며 하나만큼 작을 수 있다. 또한, 스페이서는 베이스 블록 채널이 상부 모듈에 대해 유동 채널과 정렬되도록 베이스 블록이 설계 및 구성된 경우 본 발명에 따라 이용되는 것이 요구되지 않는다. 선택적으로, 변형된 스페이서가 상부 모듈 및/또는 하부 모듈에 있는 유체 통로를 가열하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 스페이서는 원하는 바와 같이 상부 모듈 및/또는 하부 모듈로 열이 적용되도록 스페이서의 상부 및/또는 바닥면에 결합되는 박막 히터가 제공될 수 있다.
전술된 바와 같이, 상부 통로(88)의 실제적 개수 및 구성은 각각의 유체 취급 부품(51)의 실제적 구성과 유체 핸들이 부품(51)과 유체 소통되어야 하는 유동 채널(70)의 수에 따라 변화될 것이다. 도 10에 도시된 본 발명에 따른 일 실시예에서, 상부 모듈(56e)은 도 6에 도시된 상부 모듈과 유사하지만 변형된 상부 통로 구성을 가진다. 동일한 도면 부호는 본 발명의 동일한 부품을 설명하기 위해 이용된다. 상부 모듈(56e)은 상부 통로(88)를 포함하는데, 상부 통로(88)는 직경방향으로 대향되는 상부 모듈 결합 포트(73, 73)로부터 상부 모듈(56e)을 통하여 직경방향으로 대향되는 유체 취급 부품 포트(92, 92)로 연장된다. 중앙에 위치된 유체 취급 부품 폐쇄 포트(117)는 상부 모듈(56e)을 통하여 연장되지 않으며 소정의 유동 채널(70)의 하부 통로(71)와 소통된다. 따라서, 폐쇄 포트(117)은 유체 취급 부품(51)의 대응 유체 포트를 효과적으로 밀봉한다.
도 11은 도 5에 도시된 바와 같이 상부 모듈(56)을 포함하는 조립된 모듈형 조립체(55)를 보여주는데, 직경방향으로 대향된 하부 모듈형 결합 포트(91)로부터 상부 모듈(56)을 통하여 유체 취급 부품 결합 포트(92)로 연장되는 두 개의 상부 통로(88)를 가지며 이 중 하나는 상부 모듈(56)의 상부(95)에 배치된다. 상부 모듈(56)은 또한 도 14에 도시된다. 도 11에는 또한 조립된 모듈형 부조립체(55)가 상이한 타입의 유체 취급 부품(51), 즉 밸브 부품으로 부착을 위한 준비가 되어 있는 유체 이송 장치의 적용가능성이 도시된다.
도 13은 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 상부 통로(88)를 보여주며, 상부 통로는 하나의 하부 모듈형 결합 포트(91)로부터 상부 모듈(56a)을 통하여 하나의 유체 취급 부품 결합 포트(92)로 연장되고 상부 모듈(56a)의 상부(95a)의 중앙에 배치된다. 도 14는 상부 모듈(56a)의 바닥면(94a)을 보여준다.
도 15는 3개의 상부 통로(88)를 가지는 상부 모듈(56b)을 보여준다. 하나의 상부 통로(88)는 하부 모듈형 결합 포트(91)로부터 상부 모듈(56b)을 통하여 중앙에 위치된 제 1 유체 취급 부품 결합 포트(92)로 연장된다. 두개의 나머지 상부 통로는 제 2 및 제 3의 인접한 하부 모듈형 결합 포트(91)로부터 상부 모듈(56b)을통하여 중앙에 위치된 제 1 포트에 인접한 단일 유체 취급 부품 결합 포트(92)로 연장된다.
도 16은 4개의 상부 통로(88)를 가지는 상부 모듈(56c)를 보여준다. 상부 모듈(56c)의 제 1 및 제 2 상부 통로(88)는 각각 직경방향으로 대향된 제 1 및 제 2 하부 모듈 결합 포트(91)로부터 상부 모듈(56c)을 통하여 중앙에 배치된 제 1 유체 취급 부품 결합 포트(92)로 연장된다. 제 3 및 제 4 상부 통로(88)는 직경방향으로 대향된 제 3 및 제 4 하부 모듈 결합 포트(91)로부터 중앙에 배치된 제 1 포트에 인접하여 배치된 제 2 및 제 3 유체 취급 부품 결합 포트(92)로 연장된다. 두 개의 인접한 하부 모듈 결합 포트는 단일 유체 취급 부품 결합 포트로 유동적으로 연결될 수 있다. 상부 모듈(56c)은 또한 도 5에 도시된다.
도 17은 3개의 상부 통로(88)를 가지는 상부 모듈(56d)을 보여주는데, 상부 통로는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 하부 모듈형 결합 포트(91)로부터 상부 모듈(56d)을 통하여 중앙에 배치된 제 1 유체 취급 부품 결합 포트(92) 및 두 개의 인접하지만 직경방향으로 대향된 유체 취급 부품 결합 포트(92)로 연장된다. 또한 상부 모듈(56d)은 도 5에 도시된다.
도 18은 상부 모듈(56b)에 유사한 3개의 상부 통로(88)를 가지는 상부 모듈(56f)을 보여주며, 그러나 상부 모듈(56f)은 상부 모듈(56b)의 거울상(mirror image)이다. 상부 모듈(56f)의 하나의 상부 통로(88)는 하부 모듈형 결합 포트(91)로부터 상부 모듈(56f)을 통하여 중앙에 배치된 제 1 유체 취급 부품 결합 포트(92)로 연장된다. 두 개의 나머지 상부 통로는 제 2 및 제 3 인접 하부 모듈형 결합 포트(91)로부터 상부 모듈(56f)을 통하여 중앙에 배치된 제 1 포트에 인접한 단일 유체 취급 부품 결합 포트(92)로 연장된다.
상부 모듈(56), 스페이서(79), 유동 채널(70), 및 베이스 블록(60)에 적절한 재료는 316L VIM/VAR과 같은 스테인레스 스틸을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 스페이서와 베이스 블록이 유체와 접촉하지 않기 때문에, 스페이서(79)와 베이스 블록(60)은 또한 플라스틱, 스틸, 알루미늄 및 다양한 합금을 포함하는 금속, 테플론과 같은 재료 및 무게 및 제조 비용을 최소화하기 위해 선택된 다른 적절한 재료로 제조될 수 있다. 유체 이송 장치(50)가 소정의 반도체 제조 공정에서 이용될 때, 상부 모듈(56), 스페이서(79), 유동 채널(70), 및 베이스 블록(60)은 양립될 수 있는 세정룸이 되는 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
베이스 블록(60)은 일반적으로 약 1 내지 2 인치의 길이, 약 1 내지 2 인치의 폭 및 약 1 내지 3 인치의 높이를 갖는다. 상부 모듈(56)은 일반적으로 약 1 내지 2 인치의 직경 및 약 1/4 내지 1과 1/2 인치의 높이를 갖는다. 유사하게, 스페이서(79)는 일반적으로 약 1 내지 2 인치의 직경과 약 1/4 내지 1과 1/2 인치의 높이를 갖는다. 유동 채널은 일반적으로 U형상 또는 L 형상이며 1 내지 2 인치의 길이 및 약 1/2 내지 1과 1/2 인치의 높이를 갖는다. 그러나 이러한 형상 및 크기는 다양하게 연장가능하다. 예를 들면, 유동 채널의 형상은 V 형상, I 형상, J 형상 및 다른 적절한 지오메트리를 포함할 수 있다. 더욱이, 베이스 블록의 길이는 유체 취급 부품을 수용하도록 변화될 수 있는데, 유체 취급 부품은 통상적이지 않은 지오메트리를 가지는 베이스를 가진다. 유사하게, 상부 모듈은 통상적이지 않게 많이 이격되는 유체 포트를 가지는 유체 취급 부품을 수용하도록 변화될 수 있다. 통로에 대한 적절한 폭은 약 1/8 내지 1/4 인치 및 더욱 바람직하게는 약 0.18 인치를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 유체 포트는 상부 모듈과 대응하는 유체 취급 부품 사이에 배치되는 스탠다드 C-시일(standard C-seal)과 인접한 유체 취급 부품들 사이에 배치되는 1/4인치 정면 시일을 포함한다.
본 발명은 상술된 바람직한 실시예 및 예들을 참고로 하여 공개되는 반면, 이러한 실시예들은 제한의 의미가 아닌 예시적인 것으로 의도되며, 본 기술분야의 기술자가 용이하게 변형 및 조합할 수 있으며, 이러한 변형 및 조합은 첨부된 청구범위와 본 발명의 사상내에 있다는 것을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명은 모듈이 용이하게 접근되고, 제거되고 및/또는 교환되는 것이 허용되는 모듈형 유체 이송 시스템을 제공하고, 모듈형 이송 시스템에 대해 시스템의 오염을 감소시키는 효과가 있다. 또한, 보다 소수의 개조 가능성을 유지하는 모듈형 이송 시스템을 제공하고 보다 적은 모듈로 비용을 감소시키고 시스템의 중량을 최소화하는 것이 요구되는 모듈형 이송 시스템을 제공시키는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 유체를 하나 이상의 유체 취급 부품으로 이송하기 위한 유체 이송 장치로서,
    상부 통로를 포함하는 상부 모듈과,
    하부 통로를 포함하는 하부 모듈과, 그리고
    리셉터클과 채널을 포함하는 베이스 블록을 포함하며,
    상기 상부 모듈은 유체 취급 부품과 결합되도록 형성되어 상기 상부 통로가 상기 유체 취급 부품과 유체 소통되며, 상기 하부 모듈은 상기 상부 모듈과 결합되도록 형성되어 상기 하부 통로가 상기 상부 통로와 유체 소통되며, 상기 상부 모듈은 리셉터클내에 수용되고 상기 하부 모듈은 상기 채널을 통하여 연장되는 유체 이송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 모듈은 거의 원통형상인 유체 이송 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 모듈은 유체 취급 부품의 평면하에 배치되도록 형성되는 평면부를 가지는 상부를 더 포함하는 유체 이송 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 모듈의 상부는 상기 상부 모듈의 바닥부에 인접하여 배치되도록 형성되는 유체 이송 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 모듈은 다수의 상부 통로를 더 포함하며, 각각의 상부 통로는 상기 상부 모듈의 바닥부에 배치되는 하부 모듈 결합 포트에서 종결되며, 상기 하부 모듈은 다수의 유동 채널을 더 포함하며, 하부 통로를 포함하는 각각의 유동 채널은 각각의 하부 상측에 위치하는 상부 모듈 결합 포트에서 종결되며, 각각의 상부 모듈 결합 포트는 상기 하부 모듈 결합 포트 중 각각의 하나에 유체 소통가능하게 연결되는 포함하는 유체 이송 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 하부 모듈의 각각의 상부 모듈형 결합 포트를 상기 상부 모듈의 하부 모듈형 결합 포트중 각각 하나에 정렬시키는 다수의 정렬 관통구멍을 가지는 스페이서를 더 포함하는 유체 이송 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 수평으로 연장되는 측방향 포트에서 종결되는 하나 이상의 유동 채널을 더 포함하는 유체 이송 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 하나 이상의 유동 채널을 베이스 블록에 고정하기 위한 브래킷을 더 포함하는 유체 이송 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 블록 및 상기 상부 모듈 각각은 상기 상부 모듈을 통하여 상기 하부 모듈내로 연장되는 죔쇠를 수용할 수 있는 크기를 가지는 부조립체 관통구멍을 포함하는 유체 이송 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 베이스 블록 부조립체 관통구멍은 나사 형성된 죔쇠를 수용하도록 나사 형성되어 있는 유체 이송 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 블록은 평면에 해체가능하게 고정되는 유체 이송 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 다수의 베이스 블록과 다수의 상부 모듈을 더 포함하며, 각각의 상부 모듈은 각각의 베이스 블록에 수용되는 유체 이송 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 각각의 베이스 블록은 각각의 베이스 블록이 또 다른 베이스 블록에 인접하여 배치되도록 하는 평면부를 가지는 측면부를 포함하는 유체 이송 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 모듈의 하부 통로를 상기 상부 모듈의 상부 통로에 정렬시키는 정렬 관통구멍을 가지는 스페이서를 더 포함하는 유체 이송 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 원통형 스페이서는 거의 원통 형상을 포함하는 유체 이송 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 취급 부품은 노즐, 유입 포트, 유출 포트, 압력 게이지, 압력 조절기, 압력 변환기, 필터, 정화기, 혼합 밸브, 공기압 밸브, 수동 작동 밸브, 체크 밸브, 유량계 및 질량 유동 제어기로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 유체 이송 장치.
KR10-2002-0011854A 2001-03-06 2002-03-06 모듈형 유체 이송 장치 KR100441045B1 (ko)

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