KR20180111779A

KR20180111779A - 크라이오펌프 및 게이트밸브

Info

Publication number: KR20180111779A
Application number: KR1020187017675A
Authority: KR
Inventors: 켄 오이카와
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2018-10-11
Also published as: TWI637108B; KR102483240B1; US20180355858A1; US11047374B2; CN108884821B; WO2017141777A1; JPWO2017141777A1; TW201730431A; CN108884821A; JP6886453B2

Abstract

크라이오펌프(10)는, 게이트밸브플랜지(104)에 장착되는 크라이오펌프플랜지(14)와, 환상오리피스(18)를 밸브플레이트(106)와 협동하여 형성하도록 게이트밸브(102)를 향하여 크라이오펌프플랜지(14)로부터 축방향으로 연장되는 환상배플(16)을 구비한다. 환상배플상면(16b)이 밸브플레이트(106)와의 사이에 환상오리피스(18)를 정해도 된다.

Description

크라이오펌프 및 게이트밸브

본 발명은, 크라이오펌프 및 게이트밸브에 관한 것이다.

크라이오펌프는, 극저온으로 냉각된 크라이오패널에 가스를 응축 또는 흡착에 의하여 포착하는 진공펌프이다. 이렇게 하여 크라이오펌프는, 그것이 장착된 진공챔버를 배기한다. 크라이오펌프와 진공챔버의 사이에는 게이트밸브가 설치될 수 있다.

특허문헌 1: 일본 특허공보 제5444545호

크라이오펌프는 저장식의 진공펌프이기 때문에, 크라이오펌프의 진공배기운전에 의하여 가스가 크라이오펌프에 축적된다. 가스가 축적됨에 따라, 크라이오펌프의 배기속도는 서서히 저하된다. 이로 인하여, 축적된 가스를 크라이오펌프로부터 배출하여, 배기속도를 초기의 수준으로 회복하기 위하여, 크라이오펌프의 재생이 정기적으로 행해진다. 전회의 재생이 종료되고 나서 다음 회의 재생이 행해질 때까지의 진공배기운전의 기간은 재생인터벌이라고도 불린다. 재생 중에는 크라이오펌프의 진공배기운전을 할 수 없기 때문에, 재생인터벌은 가능한 한 긴 것이 바람직하다.

크라이오펌프의 용도 중 하나에 PVD장치와 같은 진공프로세스장치가 있다. 진공프로세스장치에 있어서는, 소정 진공프로세스가 반복실행될 수 있다. 이러한 장치에 있어서의 크라이오펌프의 주요한 역할은, 그 진공프로세스에 적정한 프로세스압력을 유지하는 것이다.

요구되는 프로세스압력은 항상 일정한 것은 아니고, 프로세스에 따라서는 비교적 높은 프로세스압력이 사용될 수 있다. 프로세스압력을 높이는 전형적인 수법은, 진공챔버에 도입되는 프로세스가스유량을 늘리는 것이다. 그러나 이것에는 재생인터벌을 짧게 한다는 결점이 있다. 도입가스유량의 증가는 크라이오펌프에 대한 유입가스량의 증가를 초래하기 때문이다.

이와 같은 트레이드오프를 극복하기 위하여, 게이트밸브의 개방도가 조절되어도 된다. 프로세스 중에, 완전개방과 완전폐쇄의 중간위치에 게이트밸브의 밸브체(밸브플레이트라고도 함)가 유지된다. 이렇게 하여 배기계의 컨덕턴스를 저하시키고 크라이오펌프의 실효배기속도를 저하시켜, 프로세스압력을 높일 수 있다.

그러나, 본 발명자는, 게이트밸브만에 의한 프로세스압력의 조정에는 한계가 있어, 개선의 여지가 있는 것을 인식하기에 이르렀다.

본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 일 양태의 예시적인 목적 중 하나는, 진공프로세스장치에 있어서 프로세스가스유량을 늘리지 않고 프로세스압력을 높이는 것에 도움이 되는 크라이오펌프 및 게이트밸브를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 게이트밸브플랜지 및 밸브플레이트를 구비하는 게이트밸브에 장착되는 크라이오펌프가 제공된다. 크라이오펌프는, 상기 게이트밸브플랜지에 장착되는 크라이오펌프플랜지와, 환상오리피스를 상기 밸브플레이트와 협동하여 형성하도록 상기 게이트밸브를 향하여 상기 크라이오펌프플랜지로부터 축방향으로 연장되는 환상배플을 구비한다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 밸브플레이트와, 상기 밸브플레이트의 밸브시트를 갖는 게이트밸브플랜지와, 환상오리피스를 상기 밸브플레이트와 협동하여 형성하도록 상기 게이트밸브플랜지를 따라 둘레방향으로 뻗어 있는 환상배플을 구비하는 게이트밸브가 제공된다.

다만, 본 발명의 구성요소나 표현을, 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 서로 치환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.

본 발명에 의하면, 진공프로세스장치에 있어서 프로세스가스유량을 늘리지 않고 프로세스압력을 높이는 것에 도움이 되는 크라이오펌프 및 게이트밸브를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 크라이오펌프를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 크라이오펌프를 게이트밸브측에서 본 모습을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 크라이오펌프의 일부를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 관한 게이트밸브를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 게이트밸브의 일부를 개략적으로 나타내는 도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 다만, 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 적절히 생략한다. 또, 이하에 설명하는 구성은 예시이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)를 개략적으로 나타내는 도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)를 게이트밸브측에서 본 모습을 개략적으로 나타낸다.

크라이오펌프(10)는, 예를 들면 PVD장치, 또는 그 외의 진공프로세스장치의 진공챔버(100)에 장착되어, 진공챔버(100) 내부의 진공도를 원하는 진공프로세스에 요구되는 레벨까지 높이기 위하여 사용된다.

게이트밸브(102)가 크라이오펌프(10)와 진공챔버(100)의 사이에 설치되어 있다. 게이트밸브(102)는, 게이트밸브플랜지(104), 밸브플레이트(106), 및 밸브플레이트수납부(108)를 구비한다. 밸브플레이트(106)는 게이트밸브(102)의 밸브체이며, 게이트밸브플랜지(104)는 밸브시트(110)를 갖는다. 밸브플레이트(106)가 밸브시트(110)에 밀착될 때 게이트밸브(102)는 완전히 폐쇄된다. 밸브플레이트(106)가 크라이오펌프(10)의 흡기구(30)를 폐쇄하기 때문에, 진공챔버(100)로부터 크라이오펌프(10)로의 가스흐름은 차단된다. 도 1에 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이 밸브플레이트(106)가 밸브시트(110)로부터 멀어져, 밸브플레이트수납부(108)에 수납될 때, 게이트밸브(102)는 완전히 개방된다.

도 1에 나타내는 밸브플레이트(106)는, 완전개방과 완전폐쇄의 중간위치에 있다. 도시되는 바와 같이, 밸브플레이트(106)는 밸브시트(110)로부터 약간 멀어져 있고, 밸브플레이트(106)와 밸브시트(110)의 사이에 게이트밸브클리어런스(112)가 형성되어 있다. 밸브플레이트(106)의 이동에 의하여 게이트밸브클리어런스(112)는 가변이다.

게이트밸브클리어런스(112)가 바뀜으로써 배기계의 컨덕턴스가 바뀌며, 그에 따라 진공챔버(100)에서의 프로세스압력이 조정된다. 게이트밸브클리어런스(112)가 좁으면 프로세스압력은 높아지고, 게이트밸브클리어런스(112)가 넓으면 프로세스압력은 낮아진다. 이와 같이 하여, 게이트밸브(102)를 진공챔버(100)의 프로세스압력조정에 사용할 수 있다.

크라이오펌프(10)는, 크라이오펌프용기(12), 크라이오펌프플랜지(14), 및 환상배플(16)을 구비한다. 또한, 크라이오펌프(10)는, 냉동기(20), 입구크라이오패널(22), 방사실드(24), 및 제2 크라이오패널유닛(26)을 구비한다. 입구크라이오패널(22) 및 방사실드(24)는 제1 크라이오패널유닛이라고 총칭될 수 있다.

크라이오펌프용기(12)는, 냉동기(20), 입구크라이오패널(22), 방사실드(24), 및 제2 크라이오패널유닛(26)을 수용하는 크라이오펌프(10)의 케이스이며, 크라이오펌프(10)의 내부공간(28)의 진공기밀을 유지하도록 구성되어 있는 진공용기이다. 크라이오펌프용기(12)는, 냉동기(20)의 실온부(20a)에 장착되어 있다. 크라이오펌프용기(12)는, 방사실드(24) 및 입구크라이오패널(22)을 포위한다. 방사실드(24)는 입구크라이오패널(22)과 함께, 제2 크라이오패널유닛(26)을 포위한다.

크라이오펌프플랜지(14)는, 크라이오펌프용기(12)의 전단으로부터 직경방향 외측을 향하여 뻗어 있다. 크라이오펌프플랜지(14)는, 크라이오펌프용기(12)의 전단의 전체둘레에 걸쳐 마련되어 있다.

크라이오펌프(10)의 흡기구(30)는 크라이오펌프플랜지(14)의 직경방향 내측에 획정(劃定)되어 있다. 게이트밸브(102) 및 흡기구(30)를 통하여 진공챔버(100)로부터 크라이오펌프(10)의 내부공간(28)에 가스가 진입한다.

크라이오펌프플랜지(14)는 게이트밸브플랜지(104)에 장착되어 있으며, 이로써 크라이오펌프(10)는 진공챔버(100)에 장착되어 있다. 크라이오펌프플랜지(14)는, 게이트밸브플랜지(104)에 접촉하는 플랜지상면(14a)을 갖는다.

환상배플(16)은, 크라이오펌프플랜지(14)의 직경방향 내측에 인접하는 환상배플통부(16a)를 갖고, 환상배플통부(16a)는, 크라이오펌프플랜지(14)를 따라 둘레방향으로 뻗어 있다. 환상배플통부(16a)의 하단이 크라이오펌프플랜지(14)에 고정되고, 환상배플통부(16a)의 상단으로부터 직경방향 내측을 향하여 플랜지형상부분이 뻗어 있다. 이렇게 하여 환상배플(16)은, 흡기구(30)의 전체둘레에 걸쳐 마련되고, 흡기구(30)의 가장 외측에 배치되어 있다.

환상배플(16)의 플랜지형상부분은, 환상배플상면(16b) 및 환상배플하면(16c)을 갖는다. 환상배플상면(16b)은, 밸브시트(110) 및 밸브플레이트(106)와 평행이며, (게이트밸브플랜지(104)에 인접하여 위치결정되어 있을 때의)밸브플레이트(106)의 외주부와 대향한다. 환상배플하면(16c)은 입구크라이오패널(22)의 외주부와 대향하고 있다. 환상배플상면(16b)의 내경(D1)은 입구크라이오패널(22)의 외경(d)보다 작고, 환상배플상면(16b)의 외경(D2)은 입구크라이오패널(22)의 외경(d)보다 크다.

환상배플(16)은, 환상오리피스(18)를 밸브플레이트(106)와 협동하여 형성하도록 게이트밸브(102)를 향하여 크라이오펌프플랜지(14)로부터 축방향으로 연장된다. 단, 이 연장부분 즉 환상배플통부(16a)의 축방향길이는, 밸브플레이트(106)와 간섭하지 않도록 정해져 있다. 이와 같이 하여 환상배플(16)은, 게이트밸브플랜지(104)의 내측에 들어가도록, 축방향으로 짧은 원통형으로 형성되어 있다.

환상배플상면(16b)은, 플랜지상면(14a)에 비하여 축방향으로 밸브플레이트(106)와 근접하여 배치되어 있다. 환상배플상면(16b)과 밸브플레이트(106)의 사이에 환상오리피스(18)가 정해져 있다. 환상배플상면(16b)은, 플랜지상면(14a)과 평행이며, 밸브시트(110)(즉 게이트밸브플랜지(104)의 상면)와 대략 동일한 축방향높이를 갖는다. 환상배플상면(16b)은, 밸브시트(110)에 비하여 약간 낮은 축방향높이를 가져도 된다. 이와 같이 하여, 환상배플상면(16b)은, 밸브플레이트(106)의 하면과 협동하여 환상오리피스(18)를 형성한다.

환상배플상면(16b)의 직경방향폭(W1)은, 환상배플상면(16b)으로부터 밸브플레이트(106)로의 축방향간격(W2)의 2배보다 크다. 바꾸어 말하면, 밸브플레이트(106)의 하면으로부터 환상배플상면(16b)으로의 축방향간격(W2)이 환상배플상면(16b)의 직경방향폭(W1)의 절반 이하가 되도록, 밸브플레이트(106)가 위치결정되어도 된다. 혹은, 환상배플상면(16b)의 직경방향폭(W1)은, 환상배플상면(16b)과 밸브시트(110)의 축방향높이차의 2배보다 커도 된다. 이와 같이 하면, 환상오리피스(18)의 컨덕턴스를 충분히 작게 할 수 있다.

환상배플(16)은, 크라이오펌프용기(12)의 일부이며, 입구크라이오패널(22)에도 방사실드(24)에도 접촉하고 있지 않다. 환상배플(16)은 냉동기(20)에 의하여 냉각되지 않고 크라이오펌프용기(12)와 동일한 정도의 온도(예를 들면 실온)를 가지므로, 환상배플(16)의 표면에 가스는 응축되지 않아, 환상오리피스(18)는 응축물로 막히지 않는다. 이로 인하여, 유리하게도, 환상오리피스(18)는 가스유로로서 계속적으로 이용 가능하다. 한편, 만일, 환상배플(16)이 입구크라이오패널(22)과 같은 저온부에 마련되어 있었다고 하면, 표면에 응축물이 퇴적되어 환상오리피스(18)가 막힐 수 있다.

입구크라이오패널(22)에는 크라이오펌프(10)의 외부에서 내부로의 가스흐름을 허용하는 다수의 소형구멍(22a)이 관통하고 있다. 환상배플(16)은, 이들 소형구멍(22a)의 직경방향 외측에 배치되어 있다. 환상배플(16)은 소형구멍(22a)을 덮지 않는다. 따라서, 밸브플레이트(106)가 수납되어 있을 때 환상배플(16)은 진공챔버(100)로부터 입구크라이오패널(22)을 통하여 크라이오펌프(10)의 내부공간(28)에 들어가는 가스흐름을 방해하지 않는다. 이로 인하여, 낮은 프로세스압력이 요구되는 경우에는, 게이트밸브(102)를 개방함으로써 실현할 수 있다.

계속해서, 크라이오펌프(10)의 다른 구성요소를 설명한다.

다만 이하에서는, 크라이오펌프(10)의 구성요소의 위치관계를 알기 쉽게 나타내기 위하여, "축방향", "직경방향"이라는 용어를 사용하는 경우가 있다. 축방향은 흡기구(30)를 통과하는 방향(도 1에 있어서의 세로방향)을 나타내고, 직경방향은 흡기구(30)를 따르는 방향(도 1에 있어서의 가로방향)을 나타낸다. 편의상, 축방향에 관하여 흡기구(30)에 상대적으로 가까운 것을 "상", 상대적으로 먼 것을 "하"라고 부르는 경우가 있다. 즉, 크라이오펌프(10)의 바닥부로부터 상대적으로 먼 것을 "상", 상대적으로 가까운 것을 "하"라고 부르는 경우가 있다. 직경방향에 관해서는, 흡기구(30)의 중심에 가까운 것을 "내", 흡기구(30)의 둘레가장자리에 가까운 것을 "외"라고 부르는 경우가 있다. 다만, 이러한 표현은 크라이오펌프(10)가 진공챔버(100)에 장착될 때의 배치와는 관계가 없다. 예를 들면, 크라이오펌프(10)는 연직방향으로 흡기구(30)를 하향으로 하여 진공챔버(100)에 장착되어도 된다.

또, 축방향을 둘러싸는 방향을 "둘레방향"이라고 부르는 경우가 있다. 둘레방향은, 흡기구(30)를 따르는 제2 방향이며, 직경방향에 직교하는 접선방향이다.

냉동기(20)는, 예를 들면 기포드·맥마흔식 냉동기(이른바 GM냉동기) 등의 극저온냉동기이다. 냉동기(20)는, 2단식의 냉동기이다. 이로 인하여, 냉동기(20)는, 실온부(20a)에 더하여, 제1 실린더(20b), 제1 냉각스테이지(20c), 제2 실린더(20d), 및 제2 냉각스테이지(20e)를 구비한다.

냉동기(20)는, 제1 냉각스테이지(20c)를 제1 냉각온도로 냉각하고, 제2 냉각스테이지(20e)를 제2 냉각온도로 냉각하도록 구성되어 있다. 제2 냉각온도는 제1 냉각온도보다 저온이다. 예를 들면, 제1 냉각스테이지(20c)는 65K~120K 정도, 바람직하게는 80K~100K로 냉각되고, 제2 냉각스테이지(20e)는 10K~20K 정도로 냉각된다.

제1 실린더(20b) 및 제2 실린더(20d)는, 제2 냉각스테이지(20e)를 제1 냉각스테이지(20c)에 구조적으로 지지함과 함께 제1 냉각스테이지(20c)를 냉동기(20)의 실온부(20a)에 구조적으로 지지하는 냉동기구조부를 형성한다. 제1 실린더(20b) 및 제2 실린더(20d)는, 직경방향을 따라 동축으로 뻗어 있다. 제1 실린더(20b)는, 냉동기(20)의 실온부(20a)를 제1 냉각스테이지(20c)에 접속하고, 제2 실린더(20d)는, 제1 냉각스테이지(20c)를 제2 냉각스테이지(20e)에 접속한다. 실온부(20a), 제1 실린더(20b), 제1 냉각스테이지(20c), 제2 실린더(20d), 및 제2 냉각스테이지(20e)는, 이 순서로 직선형상으로 일렬로 나열된다.

제1 실린더(20b) 및 제2 실린더(20d) 각각의 내부에는 제1 디스플레이서 및 제2 디스플레이서(도시하지 않음)가 왕복이동 가능하게 배치되어 있다. 제1 디스플레이서 및 제2 디스플레이서에는 각각 제1 축랭기 및 제2 축랭기(도시하지 않음)가 장착되어 있다. 또, 실온부(20a)는, 제1 디스플레이서 및 제2 디스플레이서를 왕복이동시키기 위한 구동기구(도시하지 않음)를 갖는다. 구동기구는, 냉동기(20)의 내부로의 작동기체(예를 들면 헬륨)의 공급과 배출을 주기적으로 반복하도록 작동기체의 유로를 전환하는 유로전환기구를 포함한다.

냉동기(20)는, 작동기체의 압축기(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 냉동기(20)는, 압축기에 의하여 가압된 작동기체를 내부에서 팽창시켜 제1 냉각스테이지(20c) 및 제2 냉각스테이지(20e)를 냉각한다. 팽창한 작동기체는 압축기에 회수되고 다시 가압된다. 냉동기(20)는, 작동기체의 급배와 이것에 동기한 제1 디스플레이서 및 제2 디스플레이서의 왕복이동을 포함하는 열사이클을 반복함으로써 한랭을 발생시킨다.

도시되는 크라이오펌프(10)는, 이른바 가로형의 크라이오펌프이다. 가로형의 크라이오펌프란 일반적으로, 방사실드(24)의 중심축에 냉동기(20)의 중심축이 직교함과 함께 제2 냉각스테이지(20e)가 방사실드(24)의 중심부에 배치되도록 냉동기(20)가 배치되어 있는 크라이오펌프이다.

방사실드(24)는, 크라이오펌프용기(12)의 복사열로부터 제2 크라이오패널유닛(26)을 보호하기 위하여 마련되어 있다. 방사실드(24)는, 제1 냉각스테이지(20c)에 열적으로 결합되어 있다. 따라서 제1 크라이오패널유닛은 제1 냉각온도로 냉각된다. 방사실드(24)는 크라이오펌프용기(12)와의 사이에 간극(32)을 갖고 있으며, 방사실드(24)는 크라이오펌프용기(12)와 접촉하고 있지 않다.

입구크라이오패널(22)은, 크라이오펌프(10)의 외부의 열원(예를 들면 진공챔버(100) 내의 열원)으로부터의 복사열로부터 제2 크라이오패널유닛(26)을 보호하기 위하여, 방사실드(24)의 주개구를 덮도록 배치되어 있다. 입구크라이오패널(22)은, 복사열뿐만 아니라 내부공간(28)으로의 가스의 진입도 제한한다. 입구크라이오패널(22)은, 방사실드(24)를 통하여 제1 냉각스테이지(20c)에 열적으로 결합되어 있다. 입구크라이오패널(22)의 표면에는 제1 냉각온도에서 응축하는 가스(예를 들면 물)가 포착된다.

입구크라이오패널(22)은, 흡기구(30)를 횡단하는 1매의 평판(예를 들면 원판)이다. 입구크라이오패널(22)의 치수(예를 들면 직경)는, 방사실드(24)의 주개구의 치수와 대략 동일하다.

입구크라이오패널(22) 상에서 소형구멍(22a)은 규칙적으로 배열되어 있다. 소형구멍(22a)은, 직교하는 2개의 직선방향 각각에 있어서 등간격으로 마련되어, 소형구멍(22a)의 격자를 형성한다. 대안으로서, 소형구멍(22a)은, 직경방향 및 둘레방향 각각에 있어서 등간격으로 마련되어 있어도 된다. 소형구멍(22a)의 형상은 예를 들면 원형이지만, 이것에 한정되지 않고, 소형구멍(22a)은, 직사각형 외의 형상을 갖는 개구, 직선형상 또는 곡선형상으로 뻗는 슬릿, 또는 입구크라이오패널(22)의 외주부에 형성된 절결이어도 된다.

이러한 1매의 유공플레이트 대신에, 입구크라이오패널(22)은, 예를 들면 복수의 소형플레이트를 구비해도 된다. 혹은, 입구크라이오패널(22)은, 동심원형상 또는 격자형상으로 형성된 루버 또는 셰브론을 구비해도 된다.

제2 크라이오패널유닛(26)은, 복수의 크라이오패널을 구비하고 있으며, 이들 크라이오패널은 제2 냉각스테이지(20e)를 둘러싸도록 하여 제2 냉각스테이지(20e)에 장착되어 있다. 제2 크라이오패널유닛(26)은, 제1 크라이오패널유닛에는 접촉하고 있지 않다. 제2 크라이오패널유닛(26)은, 제2 냉각스테이지(20e)에 열적으로 결합되어 있으며, 제2 크라이오패널유닛(26)은 제2 냉각온도로 냉각된다.

상술과 같이, 크라이오펌프(10)는, 환상오리피스(18)를 밸브플레이트(106)와 협동하여 형성하도록 게이트밸브(102)를 향하여 크라이오펌프플랜지(14)로부터 축방향으로 연장되는 환상배플(16)을 구비한다. 이렇게 하여, 입구크라이오패널(22)과 밸브플레이트(106)의 사이에 좁은 가스유로(즉 환상오리피스(18))가 형성되어 있다.

본 실시형태에 의하면, 게이트밸브(102)의 개폐에 따른 밸브플레이트(106)와 환상배플(16)의 상대위치관계를 이용하여, 배기계의 컨덕턴스의 조정폭을 크게 할 수 있다. 게이트밸브클리어런스(112)에 더하여 환상오리피스(18)를 형성함으로써, 컨덕턴스를 보다 작게 할 수 있다. 크라이오펌프(10)의 실효배기속도를 저하시켜, 진공챔버(100)에 있어서의 프로세스가스유량을 늘리지 않고 프로세스압력을 높일 수 있다. 프로세스가스유량을 늘리지 않는 것은, 크라이오펌프(10)의 재생인터벌을 길게 하는 것에 도움이 된다.

도 3은, 본 발명의 다른 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)의 일부를 개략적으로 나타내는 도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 실시형태에 있어서는 환상오리피스(18)가 환상배플(16)과 밸브플레이트(106)의 사이에 형성되어 있는 데 대하여, 도 3을 참조하여 이하에 설명하는 실시형태에 있어서는 환상배플(16)이 환상오리피스(18)를 갖는다.

환상배플(16)은, 환상오리피스(18)를 밸브플레이트(106)와 협동하여 형성하도록 게이트밸브(102)를 향하여 크라이오펌프플랜지(14)로부터 축방향으로 연장된다. 환상배플(16)은, 크라이오펌프플랜지(14)를 따라 둘레방향으로 뻗어 있다. 환상배플(16)은, 크라이오펌프용기(12)의 일부이며, 입구크라이오패널(22)에도 방사실드(24)에도 접촉하고 있지 않다.

환상배플(16)은, 링부재(40)를 구비한다. 링부재(40)는, 링중심개구(40a) 및 링상면(40b)을 갖고 있으며, 밸브플레이트(106)와 링상면(40b)의 접촉에 의하여 링중심개구(40a)가 폐쇄되도록 축방향으로 위치결정되어 있다. 링부재(40)는, 링부재(40)를 직경방향으로 관통하는 개구부(예를 들면 슬릿)(40c)를 갖는다. 밸브플레이트(106)가 링중심개구(40a)를 폐쇄하고 있을 때 개구부(40c)가 환상오리피스(18)로서 기능한다. 이와 같이 하여, 환상배플(16)은, 밸브플레이트(106)의 하면과 협동하여 환상오리피스(18)를 형성한다.

개구부(40c)의 직경방향폭은, 개구부(40c)의 축방향높이의 2배보다 크다. 이와 같이 하면, 도 1 및 도 2의 실시형태와 마찬가지로, 환상오리피스(18)의 컨덕턴스를 충분히 작게 할 수 있다.

또, 환상배플(16)은, 지지구(42)를 구비한다. 지지구(42)는, 링부재(40)를 축방향으로 탄성적으로 지지하도록 구성되며, 크라이오펌프플랜지(14)에 고정되어 있다. 지지구(42)는, 스프링부재(42a) 및 링부재지지부(42b)를 갖는다. 링부재지지부(42b)가 크라이오펌프플랜지(14)에 고정되어 있다. 링부재지지부(42b)는, 링부재(40)의 하부를 수용하는 오목부를 형성하고 있으며, 이 오목부에 스프링부재(42a)가 수용되어 있다. 스프링부재(42a)의 일단은 링부재(40)의 하부에 접속되고, 스프링부재(42a)의 타단은 오목부의 바닥에 접속되어 있다. 개구부(40c)는 링부재(40)의 상부에 형성되어 있으며, 오목부의 외부에 위치한다. 이렇게 하여 링부재(40)가 축방향으로 탄성적으로 지지되어 있으므로, 밸브플레이트(106)가 링상면(40b)에 접촉할 때 발생할 수 있는 충격이 완화된다.

링부재(40)가 탄성적으로 지지되어 있으므로, 링상면(40b)은, 밸브시트(110)에 비하여 약간 높은 축방향높이를 가져도 된다. 밸브플레이트(106)와 밸브시트(110)의 사이에 게이트밸브클리어런스(112)가 형성되어 있다.

링상면(40b)은, 밸브시트(110)와 대략 동일한 축방향높이를 가져도 된다. 혹은, 밸브시트(110)에 비하여 약간 낮은 축방향높이를 가져도 된다. 도 1 및 도 2의 실시형태와 마찬가지로, 링상면(40b)과 밸브플레이트(106)의 사이에 또 하나의 환상오리피스가 정해져도 된다. 링부재(40)는, 지지구(42)를 통하지 않고, 크라이오펌프플랜지(14)에 직접 고정되어 있어도 된다.

도 3의 실시형태에 의해서도, 도 1 및 도 2의 실시형태와 마찬가지로, 게이트밸브클리어런스(112)에 더하여 환상오리피스(18)가 형성된다. 이로써, 크라이오펌프(10)의 실효배기속도를 저하시켜, 진공챔버(100)에 있어서의 프로세스가스유량을 늘리지 않고 프로세스압력을 높일 수 있다.

도 4는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 게이트밸브(102)를 개략적으로 나타내는 도이다. 이 실시형태에 있어서는, 환상배플(16)이, 크라이오펌프(10)가 아닌, 게이트밸브(102)에 마련되어 있다. 게이트밸브(102)는, 진공프로세스장치의 진공챔버(100)에 장착된다. 게이트밸브(102)는, 진공챔버(100)와, 크라이오펌프(10), 터보분자펌프 등 그 외의 진공펌프, 또는 그 외의 진공기기와의 사이에 설치된다.

게이트밸브(102)는, 게이트밸브플랜지(104), 밸브플레이트(106), 및 밸브플레이트수납부(108)를 구비한다. 밸브플레이트(106)는 게이트밸브(102)의 밸브체이며, 게이트밸브플랜지(104)는 밸브시트(110)를 갖는다. 밸브플레이트(106)가 밸브시트(110)에 밀착될 때 게이트밸브(102)는 완전히 폐쇄된다. 밸브플레이트(106)가 크라이오펌프(10)의 흡기구(30)를 폐쇄하기 때문에, 진공챔버(100)로부터 크라이오펌프(10)로의 가스흐름은 차단된다. 도 4에 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이 밸브플레이트(106)가 밸브시트(110)로부터 멀어져, 밸브플레이트수납부(108)에 수납될 때, 게이트밸브(102)는 완전히 개방된다.

도 4에 나타내는 밸브플레이트(106)는, 완전개방과 완전폐쇄의 중간위치에 있다. 도시되는 바와 같이, 밸브플레이트(106)는 밸브시트(110)로부터 약간 멀어져 있으며, 밸브플레이트(106)와 밸브시트(110)의 사이에 게이트밸브클리어런스(112)가 형성되어 있다. 밸브플레이트(106)의 이동에 의하여 게이트밸브클리어런스(112)는 가변이다.

게이트밸브클리어런스(112)가 바뀜으로써 배기계의 컨덕턴스가 바뀌고, 그에 따라 진공챔버(100)에서의 프로세스압력이 조정된다. 게이트밸브클리어런스(112)가 좁으면 프로세스압력은 높아지고, 게이트밸브클리어런스(112)가 넓으면 프로세스압력은 낮아진다. 이와 같이 하여, 게이트밸브(102)를 진공챔버(100)의 프로세스압력조정에 사용할 수 있다.

크라이오펌프플랜지(14)는 게이트밸브플랜지(104)에 장착되어 있으며, 이로써 크라이오펌프(10)는 진공챔버(100)에 장착되어 있다. 크라이오펌프플랜지(14)는, 게이트밸브플랜지(104)에 접촉하는 플랜지상면(14a)을 갖는다. 게이트밸브플랜지(104)는, 크라이오펌프플랜지(14)의 플랜지상면(14a)에 접촉하는 플랜지하면(104a)을 갖는다. 플랜지하면(104a)은, 밸브시트(110)와는 축방향으로 반대측의 면이다.

환상배플(16)은, 게이트밸브플랜지(104)의 직경방향 내측에 인접하는 환상배플통부(16a)를 갖고, 환상배플통부(16a)는, 게이트밸브플랜지(104)를 따라 둘레방향으로 뻗어 있다. 환상배플통부(16a)의 하단이, 게이트밸브플랜지(104)에 플랜지하면(104a)의 근방에서 고정되어 있다. 환상배플통부(16a)의 상단으로부터 직경방향 내측을 향하여 환상배플(16)의 플랜지형상부분이 뻗어 있다. 이렇게 하여 환상배플(16)은, 게이트밸브(102)의 전체둘레에 걸쳐 마련되어 있다.

환상배플(16)의 플랜지형상부분은, 환상배플상면(16b) 및 환상배플하면(16c)을 갖는다. 환상배플상면(16b)은, 밸브시트(110) 및 밸브플레이트(106)와 평행이며, (게이트밸브플랜지(104)에 인접하여 위치결정되어 있을 때의)밸브플레이트(106)의 외주부와 대향한다. 환상배플하면(16c)은, (게이트밸브(102)가 크라이오펌프(10)에 장착되어 있는 경우,)입구크라이오패널(22)의 외주부와 대향하고 있다.

환상배플(16)은, 환상오리피스(18)를 밸브플레이트(106)와 협동하여 형성하도록 게이트밸브플랜지(104)를 따라 둘레방향으로 뻗어 있다. 환상배플(16)은, 게이트밸브플랜지(104)로부터, 게이트밸브(102)의 또 하나의 게이트밸브플랜지(즉 진공챔버(100)에 장착되는 제2 게이트밸브플랜지(105))를 향하여 축방향으로 뻗어 있다. 단, 환상배플(16)의 축방향길이는, 밸브플레이트(106)와 간섭하지 않도록 정해져 있다. 이와 같이 하여 환상배플(16)은, 게이트밸브플랜지(104)의 내측에 들어가도록, 축방향으로 짧은 원통형으로 형성되어 있다.

환상배플상면(16b)은, 플랜지하면(104a)에 비하여 축방향으로 밸브플레이트(106)와 근접하여 배치되어 있다. 환상배플상면(16b)과 밸브플레이트(106)의 사이에 환상오리피스(18)가 정해져 있다. 환상배플상면(16b)은, 플랜지하면(104a)과 평행이며, 밸브시트(110)(즉 게이트밸브플랜지(104)의 상면)와 대략 동일한 축방향높이를 갖는다. 환상배플상면(16b)은, 밸브시트(110)에 비하여 약간 낮은 축방향높이를 가져도 된다. 이와 같이 하여, 환상배플상면(16b)은, 밸브플레이트(106)의 하면과 협동하여 환상오리피스(18)를 형성한다.

환상배플(16)은, 게이트밸브(102)의 일부이기 때문에, 크라이오펌프(10)의 저온부(입구크라이오패널(22), 방사실드(24) 등)에 접촉하고 있지 않다. 환상배플(16)은 냉동기(20)에 의하여 냉각되지 않고 진공챔버(100)와 동일한 정도의 온도(예를 들면 실온)를 가지므로, 환상배플(16)의 표면에 가스는 응축되지 않아, 환상오리피스(18)는 응축물로 막히지 않는다. 이로 인하여, 유리하게도, 환상오리피스(18)는 가스유로로서 계속적으로 이용 가능하다.

상술과 같이, 게이트밸브(102)는, 환상오리피스(18)를 밸브플레이트(106)와 협동하여 형성하는 환상배플(16)을 구비한다. 본 실시형태에 의하면, 게이트밸브(102)의 개폐에 따른 밸브플레이트(106)와 환상배플(16)의 상대위치관계를 이용하여, 배기계의 컨덕턴스의 조정폭을 크게 할 수 있다. 게이트밸브클리어런스(112)에 더하여 환상오리피스(18)를 형성함으로써, 컨덕턴스를 보다 작게 할 수 있다. 진공챔버(100)에 있어서의 프로세스압력을 높일 수 있다.

도 5는, 본 발명의 다른 실시형태에 관한 게이트밸브(102)의 일부를 개략적으로 나타내는 도이다. 도 4를 참조하여 설명한 실시형태에 있어서는 환상오리피스(18)가 환상배플(16)과 밸브플레이트(106)의 사이에 형성되어 있는 데 대하여, 도 5를 참조하여 이하에 설명하는 실시형태에 있어서는 환상배플(16)이 환상오리피스(18)를 갖는다. 게이트밸브(102)는, 크라이오펌프(10) 또는 그 외의 진공기기에 설치될 수 있다. 이해를 위하여, 도 5에서는 게이트밸브(102)가 크라이오펌프(10)에 설치되는 경우를 예시하고, 크라이오펌프(10)의 몇 개의 구성요소(크라이오펌프플랜지(14), 입구크라이오패널(22), 방사실드(24))를 파선(破線)으로 나타낸다. 단, 환상배플(16)은, 크라이오펌프(10)가 아닌, 게이트밸브(102)에 마련되어 있다.

환상배플(16)은, 환상오리피스(18)를 밸브플레이트(106)와 협동하여 형성하도록 게이트밸브플랜지(104)를 따라 둘레방향으로 뻗어 있다. 환상배플(16)은, 링부재(40)를 구비한다. 링부재(40)는, 링중심개구(40a) 및 링상면(40b)을 갖고 있으며, 밸브플레이트(106)와 링상면(40b)의 접촉에 의하여 링중심개구(40a)가 폐쇄되도록 축방향으로 위치결정되어 있다. 링부재(40)는, 링부재(40)를 직경방향으로 관통하는 개구부(예를 들면 슬릿)(40c)를 갖는다. 밸브플레이트(106)가 링중심개구(40a)를 폐쇄하고 있을 때 개구부(40c)가 환상오리피스(18)로서 기능한다. 이와 같이 하여, 환상배플(16)은, 밸브플레이트(106)의 하면과 협동하여 환상오리피스(18)를 형성한다.

개구부(40c)의 직경방향폭은, 개구부(40c)의 축방향높이의 2배보다 크다. 이와 같이 하면, 도 4의 실시형태와 마찬가지로, 환상오리피스(18)의 컨덕턴스를 충분히 작게 할 수 있다.

또, 환상배플(16)은, 지지구(42)를 구비한다. 지지구(42)는, 링부재(40)를 축방향으로 탄성적으로 지지하도록 구성되며, 게이트밸브플랜지(104)에 고정되어 있다. 지지구(42)는, 스프링부재(42a) 및 링부재지지부(42b)를 갖는다. 링부재지지부(42b)가 게이트밸브플랜지(104)에 플랜지하면(104a)의 근방에서 고정되어 있다. 링부재지지부(42b)는, 링부재(40)의 하부를 수용하는 오목부를 형성하고 있으며, 이 오목부에 스프링부재(42a)가 수용되어 있다. 스프링부재(42a)의 일단은 링부재(40)의 하부에 접속되며, 스프링부재(42a)의 타단은 오목부의 바닥에 접속되어 있다. 개구부(40c)는 링부재(40)의 상부에 형성되어 있으며, 오목부의 외부에 위치한다. 이렇게 하여 링부재(40)가 축방향으로 탄성적으로 지지되어 있으므로, 밸브플레이트(106)가 링상면(40b)에 접촉할 때 발생할 수 있는 충격이 완화된다.

링상면(40b)은, 밸브시트(110)와 대략 동일한 축방향높이를 가져도 된다. 혹은, 밸브시트(110)에 비하여 약간 낮은 축방향높이를 가져도 된다. 도 4의 실시형태와 마찬가지로, 링상면(40b)과 밸브플레이트(106)의 사이에 또 하나의 환상오리피스가 정해져도 된다. 링부재(40)는, 지지구(42)를 통하지 않고, 게이트밸브플랜지(104)에 직접 고정되어 있어도 된다.

도 5의 실시형태에 의해서도, 도 4의 실시형태와 마찬가지로, 게이트밸브클리어런스(112)에 더하여 환상오리피스(18)가 형성된다. 이로써, 진공챔버(100)에 있어서의 프로세스압력을 높일 수 있다.

이상, 본 발명을 실시예에 근거하여 설명했다. 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 설계 변경이 가능하며, 다양한 변형예가 가능한 것, 또 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은, 당업자에게 이해되는 바이다.

10 크라이오펌프
14 크라이오펌프플랜지
14a 플랜지상면
16 환상배플
16b 환상배플상면
18 환상오리피스
40 링부재
40a 링중심개구
40b 링상면
40c 개구부
42 지지구
102 게이트밸브
104 게이트밸브플랜지
106 밸브플레이트
산업상 이용가능성
본 발명은, 크라이오펌프 및 게이트밸브의 분야에 있어서의 이용이 가능하다.

Claims

게이트밸브플랜지 및 밸브플레이트를 구비하는 게이트밸브에 장착되는 크라이오펌프로서,
상기 게이트밸브플랜지에 장착되는 크라이오펌프플랜지와,
환상오리피스를 상기 밸브플레이트와 협동하여 형성하도록 상기 게이트밸브를 향하여 상기 크라이오펌프플랜지로부터 축방향으로 연장되는 환상배플을 구비하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 크라이오펌프플랜지는, 상기 게이트밸브플랜지에 접촉하는 플랜지상면을 갖고,
상기 환상배플은, 상기 플랜지상면에 비하여 축방향으로 상기 밸브플레이트와 근접하여 배치되는 환상배플상면을 가지며, 상기 환상배플상면이 상기 밸브플레이트와의 사이에 상기 환상오리피스를 규정하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
제 2 항에 있어서,
상기 환상배플상면의 직경방향폭이 상기 환상배플상면으로부터 상기 밸브플레이트로의 축방향간격의 2배보다 큰 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 환상배플은, 링중심개구 및 링상면을 갖는 링부재로서 상기 밸브플레이트와 상기 링상면의 접촉에 의하여 상기 링중심개구가 폐쇄되도록 축방향으로 위치결정되어 있는 링부재를 구비하고, 상기 링부재는, 상기 링부재를 직경방향으로 관통하는 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
제 4 항에 있어서,
상기 개구부의 직경방향폭이 상기 개구부의 축방향높이의 2배보다 큰 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 환상배플은, 상기 크라이오펌프플랜지에 고정되고 상기 링부재를 축방향으로 탄성적으로 지지하는 지지구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
밸브플레이트와,
상기 밸브플레이트의 밸브시트를 갖는 게이트밸브플랜지와,
환상오리피스를 상기 밸브플레이트와 협동하여 형성하도록 상기 게이트밸브플랜지를 따라 둘레방향으로 뻗어 있는 환상배플을 구비하는 것을 특징으로 하는 게이트밸브.
제 7 항에 있어서,
상기 게이트밸브플랜지는, 상기 밸브시트와 축방향으로 반대측에 플랜지하면을 갖고,
상기 환상배플은, 상기 플랜지하면에 비하여 축방향으로 상기 밸브플레이트와 근접하여 배치되는 환상배플상면을 가지며, 상기 환상배플상면이 상기 밸브플레이트와의 사이에 상기 환상오리피스를 규정하는 것을 특징으로 하는 게이트밸브.
제 8 항에 있어서,
상기 환상배플상면의 직경방향폭이 상기 환상배플상면으로부터 상기 밸브플레이트로의 축방향간격의 2배보다 큰 것을 특징으로 하는 게이트밸브.
제 7 항에 있어서,
상기 환상배플은, 링중심개구 및 링상면을 갖는 링부재로서 상기 밸브플레이트와 상기 링상면의 접촉에 의하여 상기 링중심개구가 폐쇄되도록 축방향으로 위치결정되어 있는 링부재를 구비하고, 상기 링부재는, 상기 링부재를 직경방향으로 관통하는 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는 게이트밸브.
제 10 항에 있어서,
상기 개구부의 직경방향폭이 상기 개구부의 축방향높이의 2배보다 큰 것을 특징으로 하는 게이트밸브.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 환상배플은, 상기 게이트밸브플랜지에 고정되고 상기 링부재를 축방향으로 탄성적으로 지지하는 지지구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 게이트밸브.