KR20140087055A - 게이트 밸브 - Google Patents

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KR20140087055A
KR20140087055A KR1020147015919A KR20147015919A KR20140087055A KR 20140087055 A KR20140087055 A KR 20140087055A KR 1020147015919 A KR1020147015919 A KR 1020147015919A KR 20147015919 A KR20147015919 A KR 20147015919A KR 20140087055 A KR20140087055 A KR 20140087055A
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막스드 우딘 칸
츠토무 요시다
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닛폰 바루카 고교 가부시키가이샤
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Abstract

게이트 밸브는 본체부(1)와, 게이트 밸브가 폐쇄되었을 때에 게이트의 둘레가장자리부에 접촉하는 밀봉부(2)를 구비한다. 밀봉부(2)는 본체부(1)의 둘레가장자리부를 따라 연장되도록 설치되고, 게이트 밸브가 개방되었을 때에 주면(1A)으로부터 돌출되는 볼록 형상의 제 1 부분(2A) 및 볼록 형상의 제 2 부분(2B)을 포함한다. 제 1 부분(2A)의 주면(1A)으로부터의 돌출량(H1)은 제 2 부분(2B)의 주면(1A)으로부터의 돌출량(H2)보다 크다. 제 1 부분(2A)은 제 2 부분(2B)에 대하여 주면(1A)의 내주측에 설치된다.

Description

게이트 밸브{GATE VALVE}
본 발명은 게이트 밸브에 관한 것으로서, 특히, 반도체 제조장치 등에 사용되고, 챔버에 대하여 웨이퍼가 출납되는 게이트에 설치되는 게이트 밸브에 관한 것이다.
반도체 제조장치 등에 사용되는 진공용 게이트 밸브로서, 예를 들면, 국제 공개 제2008/001683호(특허문헌 1) 및 국제 공개 제2010/032722호(특허문헌 2)에 기재된 것이 종래부터 알려져 있다.
국제 공개 제2008/001683호 국제 공개 제2010/032722호
예를 들면 반도체 제조장치의 챔버에 있어서는, 반도체의 제조공정에 있어서의 각 처리를 행할 때에 챔버 내를 초진공 상태로 하거나, 고압 상태로 하거나 할 경우가 있다.
웨이퍼 등의 피처리물을 출납하는 게이트를 개폐하는 게이트 밸브는 대략 일정한 하중에 의해 밸브 폐쇄된다. 그러나, 챔버 내를 초진공 상태로 했을 때(정압시)에는 챔버 내외의 압력차에 의해 게이트 밸브의 밸브 폐쇄 방향으로 추가 하중이 작용한다. 반대로, 챔버 내를 고압 상태로 했을 때(역압시)에는 챔버 내외의 압력차에 의해 게이트 밸브의 밸브 개방 방향으로 하중이 작용하여 게이트 밸브를 밸브 폐쇄하는 힘은 감소한다.
웨이퍼 등의 피처리물이 대형화되면 게이트의 개구도 커지고, 상기의 경향은 보다 현저해진다. 즉, 정압시와 역압시에서 게이트 밸브의 밀봉부에 작용하는 하중의 차가 커진다.
게이트 밸브의 밸브 폐쇄력이 클 때에 밀봉부가 지나치게 변형되면, 게이트 밸브의 본체가 게이트에 접촉하여 의도하지 않는 파티클의 발생 등을 초래하는 것이 염려된다. 한편, 게이트 밸브의 밸브 폐쇄력이 작을 때에 밀봉부가 충분하게 변형되지 않으면, 소정의 밀봉성을 확보할 수 없는 것이 염려된다.
이러한 상황 하에 있어서, 고하중의 정압시에 있어서는 밀봉부의 변형을 억제하여 게이트 밸브의 본체가 게이트에 접촉하는 것을 방지하는 한편, 저하중의 역압시에 있어서는 밀봉부를 어느 정도 변형시키기 쉽게 해서 소정의 밀봉성을 확보하는 것이 요구된다.
또한, 특히 고하중의 정압시에 있어서는 밀봉부가 외주측으로 쓰러지는 것에 기인한 파티클의 발생을 방지하는 것이 요구된다.
특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 진공용 게이트 밸브는 상기와 같은 요청에 의거하여 제작된 것은 아니고, 상술의 과제를 충분하게 해결하는 구성은 나타내어져 있지 않다.
즉, 특허문헌 1에 기재된 게이트 밸브는 응력집중 또는 접착제의 박리에 의해 밀봉부에 균열이 들어가거나 파티클이 발생하거나 하는 것을 방지하는 것을 목적으로 하는 것이며, 밀봉부에 작용하는 하중의 변동을 고려한 본 발명과는 관계가 없는 것이다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 게이트 밸브는 밀봉부가 처리 가스에 노출되는 것을 방지하는 것을 목적으로 하는 것이며, 밀봉부에 작용하는 하중의 변동을 고려한 본 발명과는 관계가 없는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 밀봉부에 작용하는 하중이 변동해도 게이트 밸브의 본체가 게이트에 접촉하는 것을 방지함과 아울러 소정의 밀봉성을 확보하는 것이 가능한 게이트 밸브를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 게이트 밸브는 챔버에 대하여 피처리물이 출납되는 게이트에 설치되는 게이트 밸브로서, 주면을 갖는 본체부와, 게이트 밸브가 폐쇄되었을 때에 게이트의 둘레가장자리부에 접촉하는 밀봉부를 구비한다. 밀봉부는 본체부의 둘레가장자리부를 따라 연장되도록 설치되고, 게이트 밸브가 개방되었을 때에 주면으로부터 돌출되는 볼록 형상의 제 1 부분 및 볼록 형상의 제 2 부분을 포함한다. 또한, 「본체부의 둘레가장자리부를 따라 연장된다」라는 것은 제 1 부분 및 제 2 부분의 일부가 본체부의 둘레가장자리부로부터 벗어나거나 또는 본체부의 둘레가장자리부에 보다 가까워지지만, 대부분은 본체부의 둘레가장자리부를 따라 형성되어 있을 경우도 포함한다.
본 발명에 의한 게이트 밸브에 있어서 상기 밀봉부의 제 1 부분의 주면으로부터의 돌출량은 제 2 부분의 주면으로부터의 돌출량보다 크다. 또한, 상기 밀봉부의 제 1 부분은 제 2 부분에 대하여 주면의 내주측에 설치된다.
하나의 실시형태에서는, 상기 게이트 밸브에 있어서 제 2 부분은 게이트 밸브가 비교적 고하중에 의해 폐쇄되었을 때에만 게이트의 둘레가장자리부에 접촉한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 게이트 밸브에 있어서 본체부의 주면에 대한 제 2 부분의 외주측 사면의 경사각도는 본체부의 주면에 대한 제 1 부분의 외주측 사면의 경사각도보다 크다.
하나의 실시형태에서는, 상기 게이트 밸브에 있어서 본체부의 주면에 대한 제 1 부분의 외주측 사면의 경사각도는 본체부의 주면에 대한 제 1 부분의 내주측 사면의 경사각도보다 작다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 고하중시에는 밀봉부의 제 1 부분 및 제 2 부분의 양쪽에서 하중을 받아내기 때문에 밀봉부의 변형이 억제되고, 저하중시에는 밀봉부의 제 1 부분에서만 하중을 받아내기 때문에 밀봉부가 변형되기 쉽다. 따라서, 게이트 밸브의 밀봉부에 작용하는 하중이 변동해도 고하중시에 게이트 밸브의 본체가 게이트에 접촉하는 것을 방지함과 아울러 저하중시에 소정의 밀봉성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 돌출량이 큰 제 1 부분이 내주측에 위치하고 있기 때문에 고하중시에 있어서 밀봉부가 외주측으로 쓰러지는 변형이 억제되어, 그러한 변형에 기인한 파티클의 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 게이트 밸브를 나타내는 도면이고, (a)부분은 정면도, (b)부분은 저면도, (c)부분은 배면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 나타내는 게이트 밸브에 있어서의 밀봉부의 주변을 나타낸 확대 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 게이트 밸브의 사용 상태를 나타내는 도면이고, (a)부분은 저하중(역압시)을 나타내고, (b)부분은 중하중(동압시)을 나타내고, (c)부분은 고하중(정압시)을 나타낸다.
도 4는 도 1에 나타내는 게이트 밸브에 고하중을 작용시켰을 때의 응력 상태를 설명하기 위한 도면이다.
이하에, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 동일 또는 상당하는 부분에 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 반복하지 않을 경우가 있다.
또한, 이하에 설명하는 실시형태에 있어서 개수, 양 등으로 언급할 경우, 특별히 기재가 있을 경우를 제외하고 본 발명의 범위는 반드시 그 개수, 양 등에 한정되지 않는다. 또한, 이하의 실시형태에 있어서 각각의 구성요소는 특별히 기재가 있을 경우를 제외하고 본 발명에 있어서 반드시 필수적인 것은 아니다.
도 1은 본 실시형태에 의한 게이트 밸브를 나타내는 도면이고, (a)부분은 정면도, (b)부분은 저면도, (c)부분은 배면도를 나타낸다. 본 명세서에서는 게이트 개구부 및 챔버 내 공간에 면하는 측을 게이트 밸브의 정면이라고 한다.
본 실시형태에 의한 게이트 밸브(10)는 전형적으로는 반도체 제조장치의 게이트에 설치된다. 게이트는 챔버에 대하여 웨이퍼 등의 피처리물이 출납되는 개구이다.
본 실시형태에 의한 게이트 밸브(10)는 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이의 게이트에 설치되어도 좋고, 트랜스퍼 챔버와 로드 록 챔버 사이의 게이트에 설치되어도 좋으며, 로드 록 챔버와 대기 개방부 사이의 게이트에 설치되어도 좋다.
본 실시형태에 의한 게이트 밸브(10)는, 도 1의 (a), (b), (c)에 나타내는 바와 같이 본체부(1)와, 본체부(1)의 주면에 설치된 밀봉부(2)를 구비한다.
본체부(1)는 예를 들면 알루미늄 등에 의해 구성된다. 본체부(1)는 에어실린더에 의해 밸브 개방 방향 및 밸브 폐쇄 방향으로 구동된다.
밀봉부(2)는, 예를 들면 고무나 엘라스토머 등의 탄성재에 의해 구성된다. 밀봉부(2)는 본체부(1)의 주면의 둘레가장자리부를 따라 설치된다. 밀봉부(2)는 게이트 밸브가 폐쇄되었을 때에 챔버를 구성하는 하우징의 개구(게이트)의 둘레가장자리부에 접촉한다. 밀봉부(2)는 본체부(1)에 접착되어 있어도 되고, 본체부(1)에 형성한 홈에 끼워맞추어져 있어도 된다.
게이트 밸브(10)의 길이는 일례로서, 예를 들면 500㎜ 정도이다. 게이트 밸브의 폭은 일례로서, 예를 들면 80㎜ 정도이다. 게이트 밸브(10)의 높이(밀봉부(2)를 포함함)는 일례로서, 예를 들면 25㎜ 정도이다. 게이트 밸브(10)에 있어서의 밀봉부(2)의 폭은, 예를 들면 7㎜ 정도이다.
이어서, 게이트 밸브(10)에 있어서의 밀봉부(2)의 주변을 나타낸 확대 단면도인 도 2를 이용하여 밀봉부(2)의 구조에 대하여 설명한다. 또한, 도 2는 게이트 밸브가 개방되었을 때의 상태를 나타낸다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 밀봉부(2)는 게이트 밸브가 개방된 상태에 있어서 본체부(1)의 주면(1A)으로부터 돌출되는 볼록 형상의 제 1 부분(2A)과, 마찬가지로 본체부(1)의 주면(1A)으로부터 돌출되는 볼록 형상의 제 2 부분(2B)을 포함한다. 제 1 부분(2A)은 제 2 부분(2B)에 대하여 본체부(1) 주면(1A)의 내주측에 설치되어 있다.
밀봉부(2)의 높이(전체 높이)는 일례로서, 예를 들면 3㎜ 정도이다. 제 1 부분(2A)의 주면(1A)으로부터의 돌출량(H1)은 일례로서, 예를 들면 1㎜ 정도이다. 제 1 부분(2B)의 주면(1A)으로부터의 돌출량(H2)은 일례로서, 예를 들면 0.5∼0.6㎜ 정도이다. 즉, 본체부(1)의 주면(1A)으로부터의 제 1 부분(2A)의 돌출량(H1)은 본체부(1)의 주면(1A)으로부터의 제 2 부분(2B)의 돌출량(H2)보다 크다.
또한, 본체부(1)의 주면(1A)에 대한 제 1 부분(2A)의 외주측 사면의 경사각도(θ1)는 일례로서, 예를 들면 39°정도이다. 본체부(1)의 주면(1A)에 대한 제 1 부분(2A)의 내주측 사면의 경사각도(θ1')는 일례로서, 예를 들면 64°정도이다. 본체부(1)의 주면(1A)에 대한 제 2 부분(2B)의 외주측 사면의 경사각도(θ2)는 일례로서, 예를 들면 57∼67°정도이다.
즉, 본체부(1)의 주면(1A)에 대한 제 2 부분(2B)의 외주측 사면의 경사각도(θ2)는 본체부(1)의 주면(1A)에 대한 제 1 부분(2A)의 외주측 사면의 경사각도(θ1)보다 크다. 또한, 본체부(1)의 주면(1A)에 대한 제 1 부분(2A)의 외주측 사면의 경사각도(θ1)는 본체부(1)의 주면(1A)에 대한 제 1 부분(2A)의 내주측 사면의 경사각도(θ1')보다 작다.
이어서, 도 3을 이용하여 게이트 밸브(10)의 사용 상태를 설명한다. 도 3(a)는 밀봉 부재(2)에 작용하는 하중이 낮을 경우를 나타내고, 도 3(b)는 밀봉 부재(2)에 작용하는 하중이 중간 정도의 경우를 나타내고, 도 3(c)는 밀봉 부재(2)에 작용하는 하중이 높을 경우를 나타낸다.
게이트 밸브(10)를 밸브 폐쇄할 때에 본체부(1)는 대략 일정한 하중에 의해 구동된다. 그러나, 챔버 내를 초진공 상태로 했을 때(정압시)에는 챔버 내외의 압력차에 의해 밀봉부(2)에 대하여 게이트 밸브의 밸브 폐쇄 방향으로 추가 하중이 작용한다. 반대로, 챔버 내를 고압 상태로 했을 때(역압시)에는 챔버 내외의 압력차에 의해 밀봉부(2)에 대하여 게이트 밸브의 밸브 개방 방향으로 하중이 작용한다. 챔버 내외의 압력차가 없을 때(동압시)에는 본체부(1)를 밸브 폐쇄 방향으로 구동하는 힘이 그대로 밀봉부(2)에 작용한다. 이와 같이 하여 밀봉부(2)에 작용하는 하중은 변동된다.
밀봉 부재(2)에 작용하는 하중이 낮을 경우(역압시)의 하중은 일례로서, 예를 들면 2000N 정도이며, 밀봉 부재(2)에 작용하는 하중이 높을 경우(정압시)의 하중은 일례로서, 예를 들면 8000N 정도이며, 밀봉 부재(2)에 작용하는 하중이 중간 정도의 경우(동압시)의 하중은, 예를 들면 5000N 정도이다.
밀봉 부재(2)에 작용하는 하중이 낮을 경우(역압시)는, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이 제 1 부분(2A)만이 게이트의 접촉면(3)에 접촉하고 있다. 밀봉 부재(2)에 작용하는 하중이 중간 정도인 경우(동압시) 및 밀봉 부재(2)에 작용하는 하중이 높을 경우(정압시)는, 도 3(b), 도 3(c)에 나타내는 바와 같이 제 1 부분(2A)과 제 2 부분(2B)의 양쪽이 게이트의 접촉면(3)에 접촉하고 있다. 즉, 제 2 부분(2B)은 게이트 밸브(10)가 비교적 고하중에 의해 폐쇄되었을 때에만 게이트의 접촉면(3)에 접촉하는 것이다.
또한, 본 실시형태의 예에서는, 밀봉 부재(2)에 작용하는 하중이 중간 정도인 경우(동압시)에도 제 2 부분(2B)이 게이트의 접촉면(3)에 접촉하고 있지만, 밀봉 부재(2)에 작용하는 하중이 높을 경우(정압시)에만 제 2 부분(2B)이 게이트의 접촉면(3)에 접촉하도록 하여도 좋다.
본 실시형태에 의한 게이트 밸브(10)에 의하면, 저하중시에는 도 3(a)에 나타내는 바와 같이 밀봉부(2)의 제 1 부분(2A)에서만 하중을 받아내기 때문에 밀봉부(2)가 변형되기 쉽다. 한편, 고하중시에는 도 3(c)에 나타내는 바와 같이 밀봉부(2)의 제 1 부분(2A) 및 제 2 부분(2B)의 양쪽에서 하중을 받아내기 때문에 밀봉부(2)의 변형이 억제된다.
이와 같이, 본 실시형태에 의한 게이트 밸브(10)에 의하면 밀봉부(2)에 작용하는 하중이 변동해도 고하중시에 밀봉부(2)가 지나치게 변형해서 본체부(1)가 게이트에 접촉하는 것을 방지함과 아울러, 저하중시에 있어서도 소정의 밀봉성을 확보하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 의한 게이트 밸브(10)에서는 돌출량이 큰 제 1 부분(2A)을 제 2 부분(2B)에 대하여 내주측에 설치함으로써, 도 4에 나타내는 바와 같이 고하중시에 있어서 응력의 피크(도 4 중의 A)를 밀봉부(2)에 있어서의 비교적 내주측에 위치시킬 수 있다. 이 결과, 고하중시에 있어서도 밀봉부(2)가 외주측으로 쓰러지는 변형이 억제되어, 그러한 변형에 기인한 파티클의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의한 게이트 밸브(10)에서는 제 2 부분(2B)의 외주측 사면의 경사각도(θ2)를 제 1 부분(2A)의 외주측 사면의 경사각도(θ1)보다 크게 설정함으로써 고하중시에만 게이트에 접촉하는 제 2 부분(2B)을 상대적으로 변형하기 어렵게, 저하중시에도 게이트에 접촉하는 제 1 부분(2A)을 상대적으로 변형하기 쉽게 할 수 있다. 이 결과, 고하중시에 밀봉부(2)를 변형하기 어렵게, 저하중시에는 밀봉부(2)를 변형하기 쉽게 하는 효과를 더욱 높일 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의한 게이트 밸브(10)에서는 제 1 부분(2A)의 외주측 사면의 경사각도(θ1)를 제 1 부분(2A)의 내주측 사면의 경사각도(θ1')보다 작게 설정함으로써 고하중시의 응력의 피크(도 4 중의 A)를 보다 내주측에 위치시킬 수 있다. 이 결과, 밀봉부(2)가 외주측으로 쓰러지는 변형을 억제하는 효과를 더욱 높일 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 나타내어지고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명의 게이트 밸브는 반도체 제조장치 등의 챔버에 대하여 피처리물이 출납되는 게이트에 적용할 수 있다.
1 : 본체부 1A : 주면
2 : 밀봉부 2A : 제 1 부분(메인 밀봉부)
2B : 제 2 부분(압착 조정부) 3 : 접촉면

Claims (4)

  1. 챔버에 대하여 피처리물이 출납되는 게이트에 설치되는 게이트 밸브로서,
    주면을 갖는 본체부와,
    상기 게이트 밸브가 폐쇄되었을 때에 상기 게이트의 둘레가장자리부에 접촉하는 밀봉부를 구비하고,
    상기 밀봉부는 상기 본체부의 둘레가장자리부를 따라 연장되도록 설치되고, 상기 게이트 밸브가 개방되었을 때에 상기 주면으로부터 돌출되는 볼록 형상의 제 1 부분 및 볼록 형상의 제 2 부분을 포함하고,
    상기 제 1 부분의 상기 주면으로부터의 돌출량은 상기 제 2 부분의 상기 주면으로부터의 돌출량보다 크고,
    상기 제 1 부분은 상기 제 2 부분에 대하여 상기 주면의 내주측에 설치되는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 부분은 상기 게이트 밸브가 비교적 고하중에 의해 폐쇄되었을 때에만 상기 게이트의 둘레가장자리부에 접촉하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 본체부의 주면에 대한 상기 제 2 부분의 외주측 사면의 경사각도는 상기 본체부의 주면에 대한 상기 제 1 부분의 외주측 사면의 경사각도보다 큰 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체부의 주면에 대한 상기 제 1 부분의 외주측 사면의 경사각도는 상기 본체부의 주면에 대한 상기 제 1 부분의 내주측 사면의 경사각도보다 작은 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
KR1020147015919A 2011-11-25 2012-11-01 게이트 밸브 KR101675411B1 (ko)

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