KR20050015191A - 반도체 설비용 진자 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 챔버와 진공 펌프를 연결하는 연결관에 설치된 진자 밸브에 관한 것으로, 진자 밸브의 밸브 게이트와 밀착되는 라킹 링의 위치를 변경함으로써 챔버 내의 누설 감지 장치에 의해 진자 밸브에서의 누설을 감지해 낼 수 있도록 한다. 특히, 라킹 링의 위치를 밸브 게이트에 대해 진공 펌프쪽에 배치시킴으로써 밸브 게이트와 라킹 링 사이의 밀봉 상태가 진공 펌프쪽에서 이루어지게 하여 진자 밸브의 밸브 커버에서의 누설여부를 검사할 수 있도록 한다. 이에 따라 반도체 설비 내의 누설 검사 장치에 의해 챔버에서의 누설뿐만 아니라 진자 밸브에서의 누설도 감지할 수 있어, 실제 공정시의 공정 신뢰도를 향상시킨다.

Description

반도체 설비용 진자 밸브{Pendulum valve for semiconductor equipment}

본 발명은 반도체 제조 공정에서 사용되는 공정 챔버와 진공 펌프 사이를 연결하는 진자 밸브(pendulum valve)에 관한 것으로, 특히, 라킹(locking) 방법을 개선한 반도체 설비용 진자 밸브에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 진공 챔버 등 진공을 필요로 하는 공간에 진공을 걸어주기 위해서는 진공 펌프를 연결하여 그 챔버를 펌핑할 필요가 있다. 이 때, 챔버와 진공 펌프 사이에는 연결하는 연결관에는 진자 밸브라는 개폐 장치를 설치하여 연결관을 개폐하고 진공 펌프로부터의 퍼핑 상태를 제어한다.

예를 들어, 건식 에칭 장비는 에칭이 실제 이루어지는 챔버와, 이 챔버를 진공 상태로 만들어 주거나 챔버 내의 잔류 가스를 배출시키기 위한 일종의 진공 펌프로서 터보 펌프를 구비하고 있고, 이 챔버와 터보 펌프는 연결관에 의해 서로 연결된 구조를 이루고 있다. 그리고, 챔버와 터보 펌프를 연결하는 연결관에는 연결관을 개폐하는 진자 밸브가 설치되어 있어 있다. 이러한 진자 밸브는 터보 펌프와 연결된 연결관을 열거나 닫거나 하는 개폐 작용을 수행함으로써 챔버의 진공 상태를 제어하게 된다. 진자 밸브가 터보 펌프와 연결된 연결관을 닫게 되면 챔버의 진공도는 그대로 유지되고, 연결관을 열게 되면 터보 펌프의 펌핑 작용에 의해서 챔버의 진공도는 고진공 상태로 된다. 이 때 진자 밸브의 개폐작용은 진자 밸브 내에 있는 밸브 게이트(valve gate)라고 하는 진자판(pendulum plate)의 진자 운동에 의해 이루어진다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 반도체 설비용 진자 밸브를 나타내는 단면도 및 평면도이다. 도 1을 참조하면, 진자 밸브(100)는 연결관(40)에 설치되는 밸브 몸체(10), 밸브 몸체(10)에 조립될 수 있도록 연결되는 밸브 커버(20), 및 연결관(40)을 개폐하는 개폐부(30)을 구비한다. 개폐부(30)는 원판 형상으로 된 진자판인 밸브 게이트(31)와, 밸브 게이트(31)를 구동시키는 구동부(36)를 포함한다. 구동부(36)는 액츄에이터 축(actuator shaft; 32), 스테퍼 모터(35), 및 풀리(pully; 33)을 포함하며, 풀리(33)를 통해 엑츄에이터 축(32)의 일단이 스테퍼 모터(35)의 축(32)과 기계적으로 연결되어 있고, 엑츄에이터 축(32)의 타단에는 밸브 게이트(31)가 연결되어 있다.

따라서, 스테퍼 모터(32)가 구동하게 되면, 스테퍼 모터(32)의 축(34)의 회전력이 풀리(33)를 통해 액츄에이터 축(32)에 전달되고, 이에 따라 액츄에이터 축(32)이 밸브 게이트(31)를 진자 운동시켜 밸브 몸체(10)에 연결된 연결관(40)을 개폐하게 된다. 즉, 연결관(40)의 개폐시 밸브 게이트(31)는 액츄에이터 축(32)을 회전축으로 하여 연결관(40)과 밸브 커버(20)의 내부 공간에서 진자 운동을 하게 된다.

이러한 진자 밸브(100)에 있어서, 연결관(40)의 폐쇄시, 챔버의 진공도가 진공 펌프로부터 영향을 받지 않도록 챔버쪽 연결관은 밸브 게이트(31)에 의해 완전히 밀봉되어야 하는데, 이러한 밸브 게이트(31)에 의한 밀봉을 위해 라킹 링(locking ring; 21)을 사용한다. 특히, 반도체 설비의 누설 검사(leakage check)는 챔버를 진공 펌프로부터 밀봉시킨 후 실시하기 때문에, 누설 검사시 밸브 게이트(31)는 라킹 링(21)과 밀착된 상태로 되어 챔버쪽 연결관을 밀봉시켜게 된다.

그런데, 종래의 진자 밸브(100)에서는, 챔버쪽 연결관의 밀봉을 위한 라킹 링(locking ring; 21)이 밸브 게이트(31)의 위치에 대하여 챔버쪽(C)에 위치해 있기 때문에, 진자 밸브의 주요 누설 지점인 밸브 커버(20)의 분해 조립 부위(22)의 누설을 감지하지 못하게 된다. 즉, 반도체 설비 내의 누설 감지 장치는 챔버쪽에 위치해 있는 바, 주요 누설 지점인 밸브 커버(20) 의 분해 조립 부위(22)는 밸브 게이트(31)의 위치에 대하여 진공 펌프쪽(P)에 위치해 있기 때문에, 챔버쪽(C)에 위치한 라킹 링과 밸브 게이트(31)가 밀봉된 상태(연결관(40)의 폐쇄 상태)에서는 밸브 커버(20) 부위의 누설을 효과적으로 감지해 낼 수 없게 된다.

특히, 밸브 커버(20)는 한 사람이 들기에 힘들 정도로 중량이 큰 부품이기 때문에, 주기적인 밸브 내부의 청소를 위해 밸브 커버(20)를 분리한 후 다시 조립한 경우 밸브 커버(20)의 분리, 조립 부위(22)에서 누설이 빈번하게 발생된다. 그러나, 전술한 바와 같이, 라킹 링(21)의 위치가 챔버쪽(C)에 위치한 관계로 밸브 커버(20) 부위에서의 누설이 감지되지 못한다.

실제 공정중에는 밸브 게이트(31)가 개방된 상태에서 이루어지기 때문에 이와 같이 밸브 커버(20) 부위에서의 누설은 공정상 문제를 일으킨다. 즉, 실제 공정중에는 밸브 게이트(31)가 개방되어 진공 펌프의 펌핑 작업에 의한 진공도의 제어를 받게 되는데, 밸브 커버(20) 부위에서 이미 누설이 발생하게 되면 진공 펌프에 의한 진공도의 제어가 불가능하게 되고 누설 지점을 통한 외부 불순물의 도입을 초래하게 된다.

따라서, 본 발명은 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진자 밸브의 라킹 방법을 개선함으써 밸브 커버를 포함한 진자 밸브 내부의 누설까지도 반도체 설비에서의 누설 검사로 감지할 수 있는 진자 밸브를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 진자 밸브는, 챔버와 진공 펌프를 연결하는 연결관에 설치된 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체의 일측에 연결된 밸브 커버와, 상기 밸브 몸체 및 상기 밸브 커버의 내부공간을 진자 운동하면서 상기 연결관을 개폐하는 밸브 게이트와, 상기 밸브 게이트를 구동시키는 구동부와, 상기 밸브 게이트와 밀착되어 상기 연결관을 상기 진공 펌프로부터 밀봉시키는 라킹 링을 구비하며, 상기 라킹 링은 상기 밸브 게이트에 대해 상기 진공 펌프쪽에 위치한다.

또한, 본 발명에 의한 진공 밸브에서, 상기 구동부는 스테퍼 모터와, 엑츄에이터 축과, 상기 스테퍼 모터와 엑츄에이터 축의 일단을 연결하는 풀리를 구비할 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에 의한 진자 밸브에서는 밸브 게이트에 대해 진공 펌프쪽에서 밸브 게이트와 라킹 링 사이의 밀봉이 이루어져 연결관이 폐쇄된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어 지는 것이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 설비용 진자 밸브(200)의 단면도를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 진자 밸브(200)는 챔버와 진공 펌프를 연결하는 연결관에 설치되는 밸브 몸체(110)와, 밸브 몸체(110)의 일측에 설치된 밸브 커버(120)와, 연결관을 개폐하기 위한 개폐부(130)를 포함한다. 개폐부(130)는 원판 형상의 진자판인 밸브 게이트(131) 및 이 밸브 게이트(131)를 구동시키는 구동부(136)를 포함한다. 구동부(136)는 밸브 게이트(131)의 일단과 연결된 액츄에이터 축(132), 스테퍼 모터(135), 및 스테퍼 모터(135)의 축(134)의 동력을 액츄에이터 축(132)에 전달해 주는 풀리(133)을 포함한다. 또한, 진자 밸브(200) 내의 내부 공간에는 라킹 링(121)이 밸브 게이트(131)에 대해 진공 펌프쪽(P)에 설치되어 있다. 이 라킹 링(121)은 밸브 게이트(131)와의 밀착을 통해 연결관을 진공 펌프로부터 밀봉시키는 역할을 한다.

상기 개폐부(131)의 밸브 게이트(131)는 밸브 몸체(110) 및 밸브 커버(120)의 내부 공간을 진자 운동하면서 연결관을 개폐하는 역할을 하는 일종의 진자판이다. 이러한 밸브 게이트(131)는 구동부(136)에 의해 진자 운동을 하게 되는데, 구동부(136)의 스테퍼 모터(135)의 단속적으로 왕복하는 회전력이 풀리(133)를 통해 액츄에이터 축(132)에 전달되어 연결관의 개폐를 위한 밸브 게이트(131)의 진자 운동을 일으킨다.

이 때, 연결관을 패쇄하는 동작은 밸브 게이트(131)가 진자 운동을 통해 연결관 쪽으로 이동한 후 진자 밸브(200) 내부 공간의 연결관 주위를 따라 배치된 라킹 링(121)과 밀착함으로써 이루어진다. 즉, 밸브 게이트(131)와 라킹 링(121)사이의 밀착에 의해 연결관이 진공 펌프로부터 밀봉되는 것이다. 이와 같이 연결관이 진공 펌프로부터 밀봉된 상태에서 챔버 내에 배치된 누설 감지 장치에 의해 누설 여부를 검사하게 된다.

누설 감지 장치에 의해 설비 내 누설 여부를 검사하는 동안에는 연결관이 밀봉된 상태를 유지하지만, 일단 누설 검사 작업이 완료된 후 실제 CVD 또는 건식 에칭 공정 중에는 밸브 게이트(131)를 개방 상태로 위치시킨 상태로 유지된다. 따라서, 반도체 설비 내의 누설 검사 작업은 챔버에서의 누설 여부 뿐만 아니라 진자 밸브(200) 내부에서의 누설 여부도 감지할 필요가 있다.

진자 밸브(200)의 여러 부위중 특히 밸브 커버(120) 부위에서 누설이 빈번히 발생한다. 이는 진자 밸브(200) 내부의 주기적인 청소를 위해 중량이 큰 밸브 커버(120)를 주기적으로 분리, 조립하기 때문이다. 건식 에칭 공정 등에서 발생하는 폴리머 등의 부산물은 연결관을 통하여 외부로 배출된다. 그러나 일부 부산물은 진자 밸브(200) 내에 남아있기 때문에, 주기적으로 진자 밸브(200)의 밸브 커버(120)를 분리하여 폴리머를 제거하여야 한다. 그런데, 밸브 커버(120)는 한 사람이 들기에 힘들 정도로 무겁기 때문에, 폴리머 제거 후 밸브 커버(120)를 다시 밸브 몸체(110)에 조립할 때 체결 부위가 정확히 연결되지 않을 수 있다. 체결 부위가 정확히 연결되지 않은 상태에서 밸브 커버(120)를 조립한 후 진자 밸브(200)를 사용하게 되면, 밸브 커버(120)에 누설 부위가 발생되기 쉽게 된다.

본 실시예의 진자 밸브(200)에서는, 밸브 게이트(131)와 라킹 링(121)사이의 밀봉 작업이 챔버쪽(C)에서 이루어지는 것이 아니라 진공 밸브(P)쪽에서 이루어지기 때문에, 챔버 내에 배치된 누설 감지 장치에 의해서도 진자 밸브(200) 내부에서의 누설 여부를 감지할 수 있다. 특히, 밸브 커버(120)의 누설 여부를 효과적으로 감지할 수 있다.

즉, 종래 진자 밸브(도 1 참조)와 달리, 본 발명에 의한 진자 밸브(200)에서는, 라킹 링(121)을 밸브 게이트(131)에 대해서 진공 펌프쪽(P)에 배치시킴으로써 누설 검사 작업을 위한 연결관의 폐쇄 작업시 밸브 게이트(131)와 라킹 링(121) 사이의 밀봉 상태가 진공 펌프쪽(P)에서 이루어지게 된다. 따라서, 챔버와 진자 밸브(200)의 밸브 커버(120) 내부 공간은 서로 차단되지 않고 연결되어 누설 검사 작업시 챔버에서의 누설 여부 뿐만 아니라 진자 밸브(200) 내부에서의 누설 여부, 특히, 분리 및 조립으로 인해 빈번히 누설 지점이 발생하는 밸브 커버(121) 부위의 누설 여부도 감지해 낼 수 있게 된다.

이러한 기능을 확보하기 위해 본 실시예에 의한 진자 밸브(200)에서는, 종래 진자 밸브(도 1 참조)와 달리, 밸브 게이트(131)와의 밀착이 이루어지는 라킹 링(121)을 밸브 게이트(131)에 대해 진공 펌프쪽(P)으로 배치시킨다. 만약, 라킹 링(121)을 밸브 게이트(131)에 대해 진공 펌프쪽(P)으로 배치시키지 않고 챔버쪽으로 배치시킨다면, 밸브 커버의 주요 내부 공간은 밸브 게이트 및 라킹 링에 의해 차단되어 밸브 커버를 포함한 진자 밸브 내부로부터의 가스 등의 누설을 효과적으로 감지할 수 없게 된다. 그러나, 본 발명은 라킹 링(121)의 밀봉 위치를 진공 펌프쪽(P)으로 변경시킴으로써 챔버 내의 누설 감지 장치를 이용한 누설 검사 작업시 밸브 커버(120)를 포함한 진자 밸브(200)의 내부 공간의 누설 여부도 감지해 낼 수 있도록 하고 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 진자 밸브에 의하면, 밸브 게이트와 라킹 링 사이의 밀봉 작업이 밸브 게이트에 대해 진공 펌프쪽에서 이루어지기 때문에, 누설 검사시 챔버에 위치한 누설 감지 장치를 사용하여 챔버의 누설 여부 뿐만 아니라 진자 밸브 내부의 누설 여부, 특히 밸브 커버의 누설 여부를 효과적으로 감지할 수 있게 된다. 이에 따라 실제 공정시 진공 펌프에 의한 진공도 제어를 용이하게 하는 한편, 외부로부터의 불순물 도입을 효과적으로 차단하여 공정 신뢰도를 높인다.

도 1은 종래 기술에 의한 반도체 설비용 진자 밸브의 단면도이다.

도 2는 종래 기술에 의한 반도체 설비용 진자 밸브의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 반도체 설비용 진자 밸브의 단면도이다.

Claims (2)

1. 챔버와 진공 펌프를 연결하는 연결관에 설치된 밸브 몸체;

   상기 밸브 몸체의 일측에 연결된 밸브 커버;

   상기 밸브 몸체 및 상기 밸브 커버의 내부공간을 진자 운동하면서 상기 연결관을 개폐하는 밸브 게이트;

   상기 밸브 게이트를 구동시키는 구동부;

   상기 밸브 게이트와 밀착되어 상기 연결관을 상기 진공 펌프로부터 밀봉시키는 라킹 링을 구비하며,

   상기 라킹 링은 상기 밸브 게이트에 대해 상기 진공 펌프쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 설비용 진자 밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동부는 스테퍼 모터와, 엑츄에이터 축과, 상기 스테퍼 모터와 상기 엑츄에이터 축의 일단을 연결하는 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 설비용 진자 밸브.