KR20090029325A - 밸브의 개폐 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고진공펌프와 저진공펌프를 연결하는 배관의 경로를 조절하는 밸브의 개폐장치에 있어서, 사용자가 배관과 밸브헤드의 접촉정도를 확인하면서 밸브의 개폐를 조작할 수 있도록 하여 밸브헤드의 오-링의 파손을 방지할 수 있도록 하는 밸브의 개폐장치에 관한 것이다. 이를 실현하기 위한 본 발명은, 챔버와 고진공펌프가 연결되는 배관상에 형성된 개방구를 개폐하고, 상기 개방구에서 분지되어 상기 챔버와 저진공펌프가 연결되는 연결배관상에 구비되며, 상기 연결배관에 형성된 나사홈에 대응되는 나사산이 둘레면에 형성된 동력전달축; 상기 동력전달축의 일측으로 형성된 밸브헤드; 상기 밸브헤드의 중앙부위에 형성된 돌출부; 상기 돌출부의 둘레로 설치되는 오-링;및 상기 동력전달축의 타측끝단에 형성된 L-렌치결합홈;을 포함하여 이루어지는 밸브의 개폐 장치에 있어서, 상기 밸브헤드상의 홀에 삽입되어 슬라이딩되는 감지탐침; 상기 감지탐침에 일측이 접촉되고 상기 동력전달축의 내부로 관통형성된 홀에 삽입되어 슬라이딩되는 리니어스케일; 상기 리니어스케일에 장력을 전달하는 장력스프링;및 상기 리니어스케일의 밀려나온 길이를 측정할 수 있도록 눈금이 형성된 측정스케일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

밸브, 진공펌프, 감지탐침, 리니어스케일, 장력스프링, 측정스케일.

Description

밸브의 개폐 장치{Open and close apparatus of valve}

본 발명은 밸브의 개폐 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조장비의 챔버내부를 진공상태로 형성하거나 챔버내부에 존재하는 불순물을 외부로 배출시키기 위하여 챔버에 고진공펌프만이 연결되도록 하거나 챔버에 고진공펌프와 저진공펌프가 동시에 연결되도록 배관의 경로를 조절하는 밸브에 있어서, 사용자가 배관과 밸브헤드의 접촉정도를 확인하면서 밸브의 개폐를 조작할 수 있도록 하여 무리한 외압으로 인한 밸브헤드의 오-링의 파손과 이로 인해 유발되는 오염물질의 발생을 방지할 수 있도록 하는 밸브의 개폐 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정에서의 많은 화학반응들은 진공상태에서 수행된다. 진공상태에서 공정을 수행함으로써 먼지나 불필요한 가스와 습기 등의 오염을 줄여서 공정을 위한 청정한 환경을 조성할 수 있고, 낮은 분자밀도를 형성하여 분자간의 충돌거리를 확장함으로써 플라즈마 생성을 위한 조건을 제공할 수 있으며, 증기압력을 저하시켜 다른 화학적인 요소들과의 반응을 촉진시킬 수 있는 장점이 있다.

진공의 범위는 일반적으로 저진공, 중진공, 고진공, 초고진공의 서로 다른 4 가지 범위로 분류된다. 저진공(760 ~ 1 Torr)은 보통 기체형태의 화학반응에 의존하는 제조공정에 사용되며, 분자사이의 운동량 전송은 가스와 표면 사이의 상호작용에 의해서 높은 비를 갖는다. 중진공(1 ~ 10^-3 Torr)은 저진공과 고진공 사이에서 진행된다. 고진공(10^-3 ~ 10^-7 Torr)에서는 가스분자들 사이의 충돌이 거의 이루어지지 않는다. 이런 조건의 결과는 매우 청결한 웨이퍼 표면을 유지시킬 수 있게 한다. 초고진공(10^-7 ~ 10^-10 Torr)은 원하지 않는 가스의 오염을 최소화하기 위해서 진공실의 강력한 제어를 위한 설계와 물질을 사용해서 고진공상태를 지속시킨다.

상기 진공상태를 형성하기 위하여 반도체 제조공정에는 수많은 종류의 진공펌프가 사용된다. 진공펌프의 두 가지 일반적인 형식은 대략적인 진공펌프(Roughing Pump)와 고진공펌프(High Vacuum Pump)로 분류할 수 있다.

상기 대략적인 진공펌프는 공정챔버에서 중간 진공상태(10^-3 Torr 이하의 압력)를 대략적으로 얻기 위한 경우, 클러스터 장비(로드락)에서 웨이퍼의 입구 부분을 비우기 위한 경우, 10^-3 ~ 10^-9 Torr의 높은 진공상태를 소비하기 위한 경우에 사용된다.

도 1은 종래 챔버내의 불순물의 배출 흐름을 나타내는 개요도로서, 도 1의 (a)는 밸브가 닫혀진 상태를 나타내고, 도 1의 (b)는 밸브가 개방된 상태를 나타낸다. 도시된 도면은 반도체 장비중 고진공을 이용하는 장비인 SEM(Scanning Electronic Microscope) 장비에서 챔버(10)와 연결되는 진공라인에 대한 개요도이 다.

챔버(10)의 내부를 고진공상태로 유지시키기 위해서 고진공펌프(12)는 지속적으로 회전하게 되고, 상기 챔버(10)내의 불순물들(예컨대, H₂O, H₂, He, O₂, N₂ 등)은 도 1의 (a)에 도시된 화살표 방향으로 배관(11)을 따라서 고진공펌프(12)로 흡입된다. 그런데 장비를 장시간 사용하게 되면 챔버(10)에는 자연오염이 발생하게 되고, 점차 불순물의 양이 증가한다. 이러한 불순물을 제거하기 위하여 챔버(10)를 고온으로 베이킹하게 된다. 고온으로 베이킹된 챔버(10)내에서는 불순물(out-gassing)의 활동이 활발해지며, 이러한 불순물을 원활히 배출하기 위해서 도 1의 (b)에 화살표로 도시된 바와 같이 메카니컬 밸브(MV-G valve, 이하 밸브(20)로 칭함)를 개방시켜 불순물이 배관(11)에 연결되어 고진공펌프(12)로 배출되는 이외에 개방구(11a)를 통해 연결배관(13)으로 분지되어 개방구(15a)를 지나서 저진공배관(15)으로 연결된 저진공펌프(14)로도 배출되도록 한다.

도 2는 종래 메카니컬 밸브의 개요도이다.

밸브(20)는 몸체를 이루는 원형봉 형상의 동력전달축(25)을 중심으로 일측으로는 원판형상의 밸브헤드(21)가 형성되어 있고, 상기 밸브헤드(21)의 중앙부위에는 상기 밸브헤드(21)의 지름보다 작은 지름을 갖는 돌출부(22)가 형성되며, 상기 돌출부(22)의 테두리에는 기밀유지를 위한 오-링(23)이 결합된다.

동력전달축(25)의 타측으로는 L-렌치(19)가 삽입되어 결합되기 위한 L-렌치결합홈(19a)이 형성되어 있다. 동력전달축(25)의 둘레면상에는 나사산(27)이 형성 되어 연결배관(13)의 나사홈형성부(29)에 형성된 나사홈(28)에 맞물리게 된다.

밸브(20)의 닫는 동작은, 사용자가 L-렌치(19)를 L-렌치결합홈(19a)에 삽입하고 상기 L-렌치(19)를 시계방향으로 회전시키면 동력전달축(25)의 둘레에 형성된 나사산(27)이 나사홈(28)을 따라 회전운동함과 아울러 밸브(20)가 배관(11) 방향으로 이동되어 밸브헤드(21)의 돌출부(22)가 배관(11)에 형성된 개방구(11a)를 막게 되어 챔버(10)와 저진공펌프(14)의 연결을 차단시키는 과정으로 이루어진다.

밸브(20)를 개방시키는 동작은, 상기 밸브(20)를 닫는 과정과 반대로 L-렌치(19)를 반시계방향으로 회전시켜 배관(11)의 개방구(11a)와 저진공배관(15)의 개방구(15a)가 개통되도록 하여 챔버(10)와 저진공펌프(14)가 연결되도록 하는 과정으로 이루어진다.

상기 밸브(20)의 닫는 동작의 경우에 개방구(11a)의 가장자리부에 돌출형성된 배관걸림턱(18)에 밸브헤드(21)가 밀착되는 과정에서 진공의 누설을 방지하기 위해 L-렌치(19)를 세게 조이면 고무재질인 오-링(23)이 마찰저항으로 인해 도 3에 도시된 바와 같이 마모되어 파손되는 경우가 발생한다.

도 3의 (a),(b)는 오-링(23)의 앞면과 뒷면을 각각 나타낸 것이다. 이와 같은 오-링(23)의 마모 및 파손은 사용자가 외부에서 접촉정도를 알 수가 없는 상태에서 필요 이상의 토크를 가하는 경우에 발생하게 되며, 오-링(23)의 파손으로 인한 불순물의 증가는 배관(11)내부와 챔버(10)내부를 오염시키는 직접적인 원인이 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 챔버내의 불순물을 외부로 배출시키기 위하여 챔버와 고진공펌프를 연결하는 배관상에 형성되어 저진공펌프로 분지되는 통로인 개방구를 밸브의 작동으로 개폐시키는 과정에서 사용자가 배관과 밸브헤드의 접촉정도를 확인하면서 밸브의 삽입 깊이를 조절함으로써 무리한 접촉으로 인해 발생하는 오-링의 파손을 방지할 수 있도록 하는 밸브의 개폐 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 밸브의 개폐 장치는, 챔버와 고진공펌프가 연결되는 배관상에 형성된 개방구를 개폐하고, 상기 개방구에서 분지되어 상기 챔버와 저진공펌프가 연결되는 연결배관상에 구비되며, 상기 연결배관에 형성된 나사홈에 대응되는 나사산이 둘레면에 형성된 동력전달축; 상기 동력전달축의 일측으로 형성된 밸브헤드; 상기 밸브헤드의 중앙부위에 형성된 돌출부; 상기 돌출부의 둘레로 설치되는 오-링;및 상기 동력전달축의 타측끝단에 형성된 L-렌치결합홈;을 포함하여 이루어지는 밸브의 개폐 장치에 있어서, 상기 밸브헤드상의 홀에 삽입되어 슬라이딩되는 감지탐침; 상기 감지탐침에 일측이 접촉되고 상기 동력전달축의 내부로 관통형성된 홀에 삽입되어 슬라이딩되는 리니어스케일; 상기 리니어스케일에 장력을 전달하는 장력스프링;및 상기 리니어스케일이 밀려나온 길이를 측정할 수 있도록 상기 동력전달축의 일측으로 눈금이 형성된 측정스케일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 감지탐침과 상기 리니어스케일은 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 측정스케일의 눈금은 상기 동력전달축의 둘레면을 따라 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 밸브의 개폐 장치에 의하면, 배관에 밸브헤드를 접촉시켜 개방구를 개폐시키는 과정에서 사용자가 측정스케일에 리니어스케일이 가리키는 객관적인 측정값을 보면서 밸브의 삽입깊이를 조절할 수 있게 됨에 따라 과도한 접촉에 의한 회전운동으로 인해 오-링이 파손됨을 방지함과 아울러 오-링의 파손으로 인한 배관의 오염을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 장비고장에 따른 정비시간을 감소시켜 장비의 가동률을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 메카니컬 밸브의 개방된 상태(a)와 닫혀진 상태(b)를 나타내는 측단면도이며, 점선원으로 표시된 부분에 대한 평면도를 분리하여 나타낸 것이다.

본 발명은 도 2에 도시된 종래 밸브(20)의 토크 전달 방법에 따른 문제점을 해결하고자 크게 4개의 부분인 감지탐침(30), 리니어스케일(40), 장력스프링(50), 측정스케일(60)을 추가하였다.

감지탐침(30)은 배관걸림턱(18)에 접촉하는 밸브헤드(21)의 일지점에 형성된 홀에 삽입되며, 밸브헤드(21)가 배관걸림턱(18) 방향으로 접근할 때 감지탐침(30)이 배관걸림턱(18)에 접촉되어 반대방향으로 밀려나면서 슬라이딩된다. 상기 감지탐침(30)은 상기 밸브헤드(21)가 배관걸림턱(18)에 접촉됨에 따라 리니어스케일(40)을 측정스케일(60) 방향으로 밀어내는 역할을 한다.

상기 리니어스케일(40)은 'ㄴ'자의 절곡된 형태로서, 수직부분(40a)은 상기 감지탐침(30)에 접촉되고, 수평부분(40b)은 동력전달축(25)의 내부로 관통되어 형성된 홀에 삽입되어 슬라이딩된다.

상기 감지탐침(30)과 상기 리니어스케일(40)의 수직부분(40a)을 일체로 형성할 수도 있다.

상기 리니어스케일(40)의 자유움직임을 막기 위하여 리니어스케일(40)의 수직부분(40a)은 장력스프링(50)에 의해 지지되어 있으며, 밸브(100)가 개방된 상태일 때는 상기 장력스프링(50)의 장력에 의해 리니어스케일(40)은 밸브헤드(21)에 밀착된다.

상기 리니어스케일(40)의 수평부분(40b)은 동력전달축(25) 내부로 관통된 홀을 따라서 슬라이딩되며, 상기 수평부분(40b)의 끝단(40c)은 동력전달축(25)에 형성된 측정스케일(60)의 눈금 위로 위치하게 된다.

상기 측정스케일(60)의 눈금은 도 4의 (a),(b)에서는 동력전달축(25)의 일면에만 새겨진 모습을 나타내고 있으나, 동력전달축(25)의 둘레면을 따라서 형성되도 록 하여 상기 동력전달축(25)의 회전시에 눈금의 확인이 용이하도록 구성할 수도 있다.

도 4의 (a)는 밸브(100)가 개방된 상태를 나타낸다.

밸브(100)가 개방된 상태에서는 장력스프링(50)의 장력에 의해서 리니어스케일(40)이 밸브헤드(21) 방향으로 밀착된 상태에서 감지탐침(30)이 밸브헤드(21)의 앞부분으로 돌출된다. 이때 리니어스케일(40)의 끝부분(40c)은 측정스케일(60) 눈금의 좌측에 위치한 값을 가리키게 된다.

도 4의 (b)는 밸브(100)가 닫혀진 상태를 나타낸다.

밸브(100)가 닫혀진 상태에서는 배관걸림턱(18)과 밸브헤드(21)가 접촉되어 밀착된 상태가 되고, 이때 상기 밸브헤드(21)에 형성되어 있는 감지탐침(30) 또한 배관걸림턱(18)에 접촉되면서, 밸브헤드(21)와 배관걸림턱(18)간의 거리가 가까워져 밀착될수록 상기 감지탐침(30)은 도시된 도면에서 우측으로 밀려나게 되며, 이에 따라 상기 감지탐침(30)에 연결된 리니어스케일(40) 또한 우측으로 밀리게 됨으로써 리니어스케일(40)의 끝부분(40c)은 측정스케일(60) 눈금의 우측에 위치한 값을 가리키게 된다.

오-링(23)이 마모되어 파손되는 주된 원인은 밸브헤드(21)가 배관걸림턱(18)에 접촉된 상태에서 사용자가 무리하게 L-렌치(19)를 회전시켜 더 세게 조이는 과정에서 발생하게 되는데, 본 발명에서는 사용자가 측정스케일(60)의 눈금을 통해서 측정된 값을 확인하면서 작업을 할 수 있게 되므로 무리한 힘을 가하여 L-렌치(19)를 회전시킴에 따라 오-링(23)이 마모되어 파손되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

따라서 본 발명에서는 특히 밸브(100)를 닫는 과정에서 밸브(100)의 삽입깊이를 측정스케일(60)의 눈금을 통해 객관화시켜 확인이 가능해지고, 밸브(100)와 배관(11)이 접촉되는 부위에서 발생할 수 있는 장비의 파손을 방지할 수 있게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

도 1은 종래 챔버내의 불순물의 배출 흐름을 나타내는 개요도,

도 2는 종래 메카니컬 밸브의 개요도,

도 3은 종래 메카니컬 밸브의 오-링이 파손된 모습을 나타내는 사진,

도 4는 본 발명의 메카니컬 밸브의 개방된 상태와 닫혀진 상태를 나타내는 측단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 챔버 11 : 배관

12 : 고진공펌프 13 : 연결배관

14 : 저진공펌프 15 : 저진공배관

18 : 배관걸림턱 19 : L-렌치

20,100 : 밸브 21 : 밸브헤드

22 : 돌출부 23 : 오-링

25 : 동력전달축 27 : 나사산

28 : 나사홈 29 : 나사홈형성부

30 : 감지탐침 40 : 리니어스케일

50 : 장력스프링 60 : 측정스케일

Claims (3)

1. 챔버와 고진공펌프가 연결되는 배관상에 형성된 개방구를 개폐하고, 상기 개방구에서 분지되어 상기 챔버와 저진공펌프가 연결되는 연결배관상에 구비되며, 상기 연결배관에 형성된 나사홈에 대응되는 나사산이 둘레면에 형성된 동력전달축; 상기 동력전달축의 일측으로 형성된 밸브헤드; 상기 밸브헤드의 중앙부위에 형성된 돌출부; 상기 돌출부의 둘레로 설치되는 오-링;및 상기 동력전달축의 타측끝단에 형성된 L-렌치결합홈;을 포함하여 이루어지는 밸브의 개폐 장치에 있어서,

   상기 밸브헤드상의 홀에 삽입되어 슬라이딩되는 감지탐침;

   상기 감지탐침에 일측이 접촉되고 상기 동력전달축의 내부로 관통형성된 홀에 삽입되어 슬라이딩되는 리니어스케일;

   상기 리니어스케일에 장력을 전달하는 장력스프링;및

   상기 리니어스케일이 밀려나온 길이를 측정할 수 있도록 상기 동력전달축의 일측으로 눈금이 형성된 측정스케일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브의 개폐 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 감지탐침과 상기 리니어스케일은 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 밸브의 개폐 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 측정스케일의 눈금은 상기 동력전달축의 둘레면을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 밸브의 개폐 장치.

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