KR20210054193A - 스로틀밸브 및 그를 가지는 기판처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스로틀밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체가 흐르는 유체유로 상에 설치되어 유량을 제어하기 위한 스로틀밸브 및 그를 가지는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 유체가 흐르는 유체유로(ML)의 일부를 이루도록 연결유로(L)가 형성된 허브부(500)와; 상기 허브부(500)에 회전가능하게 설치되어 회전에 의하여 상기 연결유로(L)를 통한 메인유량을 제어하는 주플랩(200)과; 제1회전방향의 회전에 의하여 상기 주플랩(200)을 관통하여 형성된 보조개구(210)를 통한 보조유량을 제어하며, 제1회전방향과 반대방향인 제2회전방향으로 상기 주플랩(200)을 회전시켜 상기 연결유로(L)를 개방하는 보조플랩(400)과; 상기 보조플랩(400)과 결합되는 주축(310)을 가지며 상기 주축(310)의 회전에 의하여 상기 보조플랩(400)을 제1회전방향 또는 제2회전방향으로 회전시키는 회전구동부(700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브를 개시한다.

Description

스로틀밸브 및 그를 가지는 기판처리장치 {Throttle valve, and substrate processing apparatus having the same}

본 발명은, 스로틀밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체가 흐르는 유체유로 상에 설치되어 유량을 제어하기 위한 스로틀밸브 및 그를 가지는 기판처리장치에 관한 것이다.

반도체기판, LCD기판, OLED 기판, 태양전지기판 등의 기판은 식각, 증착 등 소위 반도체 공정(기판처리공정)을 수행하는 기판처리장치에 의한 기판처리를 거쳐 제조된다.

그리고 반도체 공정을 수행하는 기판처리장치는, 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와, 공정챔버 내부에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지부와, 처리공간에 가스를 분사하는 샤워헤드와, 공정챔버 내부, 즉 처리공간의 압력을 조절하기 위한 배기시스템을 포함하여 구성됨이 일반적이다.

여기서 배기시스템은, 진공펌프와 연결된 배기관이 공정챔버에 연결되고, 유체의 유량을 제어함으로써 공정챔버 내부의 압력의 조절을 위하여 배기관에는 유량조절 밸브가 설치된다.

그리고 종래의 유량 조절 밸브는, 스로틀 밸브로서, 배기관과 연결된 유체유로를 형성하는 본체와, 본체 내에 회전가능하게 설치되어 회전각도에 따라 유체유로를 통한 메인유량을 조절하는 플랩과, 플랩에 결합된 회전축을 회전구동하는 회전모터를 포함하여 구성된다.

한편 종래의 기판처리장치 중 일부는, 고압조건(저진공조건) 및 저압조건(고진공조건)의 조합에 의하여 반도체 공정을 수행할 수 있다.

그런데, 상기와 같은 종래의 유량 조절 밸브에 의하면, 하나의 플랩에 의하여 회전되어 그 회전각도에 따라서 유체의 유량을 제어함으로써, 공정챔버 내부의 압력을 조절하게 되는데, 고압조건 및 저압조건에 따라서 유량제어의 정밀도가 달라 하나의 플랩에 의한 정밀한 유량제어가 불가능한 문제점이 있다.

즉, 저압조건과 고압조건에서의 플랩 동작 범위가 달라 한가지 조건에서의 플랩의 구성 조건을 최적화하기 어려운 문제점이 있다.

구체적으로 고압조건 및 저압조건의 조합에 의하여 반도체 공정을 수행하는 경우, 플랩의 포지션의 흔들림의 폭이 크게 발생하면서 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다.

또한 고압조건에서 플랩은, 거의 닫힌 상태에서 동작하게 되는데, 열린 공간이 작은 상태에서 동작 시 공정챔버 내 작은 변경점 발생에도 포지션 및 압력의 변화는, 유량제어의 정밀도를 크게 저하시키는 문제점이 있다.

한편 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 주플랩 및 보조플랩을 이용하여 메인유량을 제어하는 특허문헌 1이 제시된 바 있다.

그러나 특허문헌 1의 경우 주플랩 및 보조플랩이 독립적으로 회전구동되어야 하며 이를 구동하기 구동부의 구조가 복잡하며 그 구동제어도 복잡한 문제점이 있다.

(특허문헌 1) KR10-2018-0072067 A

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 서로 다른 상대크기를 가지며 유체의 유량제어조건에 따라 작동되는 주플랩과 보조플랩을 구비함과 아울러 주플랩 및 보조플랩을 선택적으로 회전가능하게 구성함으로써 구조 및 제어가 간단하며 유체의 유량제어조건의 제한없이 최적화된 유량제어를 가능하게 하는 스로틀밸브 및 그를 가지는 기판처리장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 유체가 흐르는 유체유로(ML)의 일부를 이루도록 연결유로(L)가 형성된 허브부(500)와; 상기 허브부(500)에 회전가능하게 설치되어 회전에 의하여 상기 연결유로(L)를 통한 메인유량을 제어하는 주플랩(200)과; 제1회전방향의 회전에 의하여 상기 주플랩(200)을 관통하여 형성된 보조개구(210)를 통한 보조유량을 제어하며, 제1회전방향과 반대방향인 제2회전방향으로 상기 주플랩(200)을 회전시켜 상기 연결유로(L)를 개방하는 보조플랩(400)과; 상기 보조플랩(400)과 결합되는 주축(310)을 가지며 상기 주축(310)의 회전에 의하여 상기 보조플랩(400)을 제1회전방향 또는 제2회전방향으로 회전시키는 회전구동부(700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브를 개시한다.

상기 주플랩(200)은, 상기 연결유로(L)를 가로지르도록 상기 허브부(500)에 회전가능하게 결합된 하나 이상의 결합축(220, 230)을 포함할 수 있다.

상기 허브부(500)는, 상기 연결유로(L1)의 적어도 일부를 형성하며, 상기 주플랩(200)의 하나 이상의 결합축(220, 230)이 상측에서 삽입될 수 있도록 축삽입공(511, 512)의 적어도 하나가 중심축 방향으로 노출된 메인블록(510)과; 상기 주플랩(200)이 상기 축삽입공(511, 512)에 설치된 후 상기 메인블록(510)과 결합되어 상기 주플랩(200)을 회전가능하게 결합시키는 결합블록(520)을 포함할 수 있다.

상기 주플랩(200)은, 상기 주축(310)이 상기 보조플랩(400)과 연결되도록 상기 추축(310)이 회전가능하게 삽입되는 축삽입부(584)가 형성될 수 있다.

상기 주플랩(200)의 회전축은, 상기 보조플랩(400)의 회전축과 동축을 이룰 수 있다.

상기 스로틀밸브는, 상기 연결유로(L)를 폐쇄할 때의 상기 주플랩(200)의 회전위치를 기준회전위치로 할 때, 상기 보조플랩(400)이 상기 제1회전방향으로의 회전 및 역회전시 상기 보조플랩(400)의 회전에 의하여 상기 주플랩(200)을 회전시키며, 상기 보조플랩(400)이 상기 기준회전위치에서 상기 제1회전방향으로 회전될 때 상기 보조플랩(400) 만 회전시키는 회전제어수단을 포함할 수 있다.

상기 회전제어수단은, 상기 보조플랩(400)의 회전시 상기 주플랩(200)이 함께 회전되도록 상기 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 결합상태를 유지하는 결합유지수단과; 상기 기준회전위치에서 상기 제1회전방향으로 회전될 때 상기 보조플랩(400) 만이 회전되도록 상기 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 결합상태를 해제하는 결합해제수단을 포함할 수 있다.

상기 결합유지수단은, 상기 주플랩(200) 및 보조플랩(400) 중 적어도 하나에 설치되어 자기력에 의하여 상기 주플랩(200) 및 보조플랩(400)을 유지시키는 자력부재(410)를 포함할 수 있다.

상기 결합유지수단은, 상기 보조플랩(400)이 상기 제2회전방향으로 회전될 때 상기 주플랩(200) 및 상기 보조플랩(400)의 상호 접촉에 의하여 상기 보조플랩(400)이 상기 주플랩(200)을 상기 제2회전방향으로 가압하는 가압수단을 포함할 수 있다.

상기 가압수단은, 상기 주플랩(200) 및 상기 보조플랩(400) 중 어느 하나에 형성된 회전축으로부터 반경방향으로 더 돌출된 돌출부분을 구비하고, 상기 주플랩(200) 및 상기 보조플랩(400) 중 어느 하나에 대응되어 상기 돌출부분에 의하여 걸림되는 걸림부분을 포함할 수 있다.

상기 회전제어수단은, 상기 주플랩(200)이 걸리도록 상기 허브부(500)의 내주면에서 내측으로 돌출되어 상기 주플랩(200)이 상기 기준회전위치에서 제2회전방향으로 회전되는 것을 방지하는 걸림턱(560)을 포함할 수 있다.

본 발명은 또한, 밀폐된 처리공간(S)을 형성하여 기판처리를 수행하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)의 배기 및 압력제어를 수행하기 위하여 상기 공정챔버(100)와 결합되며 진공펌프와 연결되는 배기부(150)와; 상기 배기부(150)에 설치되어 상기 공정챔버(100)의 처리공간(S)의 배기 및 압력 제어를 위하여 상기 배기부(150)를 통한 메인유량을 제어하는 스로틀밸브(20)로서, 상기와 같은 구성을 가지는 스로틀밸브(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.

본 발명에 따른 스로틀밸브 및 그를 가지는 기판처리장치는, 서로 다른 상대크기를 가지며 기판처리공정의 압력조건과 같이 유량제어조건에 따라 작동되는 주플랩과 보조플랩을 구비함으로써 유량제어조건의 제한없이 최적화된 유량제어가 가능한 이점이 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 스로틀밸브 및 그를 가지는 기판처리장치는, 상대적으로 큰 평면크기를 가지며 보조플랩에 의하여 개폐되는 보조개구가 형성되는 주플랩과, 주플랩에 형성된 보조개구를 개폐하는 보조플랩을 포함함으로써, 저압조건(고진공조건), 즉 상대적으로 작은 유량제어조건 하에서는 상대적으로 작은 크기의 보조플랩 만을 회전시켜 공정챔버 내의 압력을 조절하고, 고압조건(저진공조건), 즉 상대적으로 큰 유량제어조건 하에서는 보조플랩을 이용하여 주플랩 및 보조플랩을 함께 회전시켜 공정챔버 내의 압력을 조절함으로써, 압력조건에 따라 최적화된 유량제어가 가능하여 최적화된 공정의 수행이 가능한 이점이 있다.

즉, 본 발명에 따른 스로틀밸브 및 그를 가지는 기판처리장치는, 서로 다른 상대크기를 가지며 기판처리공정의 압력조건과 같이 유량제어조건에 따라 작동되는 주플랩과 보조플랩을 구비함으로써 고압조건 및 저압조건 등 압력조건과 같은 유량제어조건에 관계없이 최적화된 유량제어가 가능하여 유량제어의 제어범위가 넓은 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 스로틀밸브 및 그를 가지는 기판처리장치는, 서로 다른 상대크기를 가지며 유량제어조건에 따라 작동되는 주플랩과 보조플랩과, 주플랩의 회전시 보조플랩을 이용하여 회전구동함으로써 별도의 추가구성 없이 단일구성으로 구조가 간단하며 제조비용이 절감되는 이점이 있다.

더욱이 본 발명에 따른 스로틀밸브 및 그를 가지는 기판처리장치는, 반도체 공정에서 적용하는 압력범위 등 유량제어조건에 따라 주플랩과 보조플랩을 사용함으로써 연결유로를 통한 유로 상의 정밀한 유량제어가 가능한 이점이 있다.

뿐만아니라 본 발명에 따른 스로틀밸브 및 그를 가지는 기판처리장치는, 반도체 공정에서 적용하는 압력범위에 따라 주플랩과 보조플랩을 사용함으로써 최적의 유량제어가 가능하여, 불안정한 유량제어로 인한 기판처리의 불량을 최소화하여 기판처리의 수율을 높일 수 있는 이점이 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일실시예로서, 도 1의 기판처리장치에 설치된 스로틀밸브를 보여주는 확대단면도이다.
도 3a는, 도 2에 도시된 스로틀밸브의 평면도이고, 도 3b는, 주플랩 및 보조플랩의 결합상태를 보여주는 평면도이다.
도 4a는, 도 3a에서 C선을 기준으로 Y축방향에서 본 절개한 단면 사시도로서 스로틀밸브에 주플랩 및 보조플랩에 의한 닫힘상태(기준회전위치), 도 4b는, 주플랩 및 보조플랩이 모두 회전된 상태, 도 4c는, 보조플랩만이 회전된 상태를 보여주는 단면 사시도이다.
도 5a는, 도 3a에서 C선을 기준으로 Y축방향에서 본 단면도로서 스로틀밸브에 주플랩 및 보조플랩에 의한 닫힘상태, 도 5b는, 주플랩 및 보조플랩이 모두 회전된 상태, 도 5c는, 보조플랩만이 회전된 상태를 보여주는 단면도들이다.

이하 본 발명에 따른 스로틀밸브 및 그를 가지는 기판처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐된 처리공간(S)을 형성하여 기판처리를 수행하는 공정챔버(100)와; 처리공간(S)의 배기 및 압력제어를 수행하기 위하여 공정챔버(100)와 결합되며 진공펌프와 연결되는 배기부(150)와; 배기부(150)에 설치되어 공정챔버(100)의 처리공간(S)의 배기 및 압력 제어를 위하여 배기부(150)를 통한 메인유량을 제어하는 스로틀밸브(20)를 포함한다.

여기서 기판처리의 대상인 기판(10)은, 식각, 증착 등 기판처리를 요하는 기판이면, 디스플레이패널, 태양전기 기판, 반도체 제조용 웨이퍼 등이 될 수 있다.

상기 공정챔버(100)는, 기판처리를 위한 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 공정챔버(100)는, 상측이 개구되는 챔버본체(110)와, 개구에 탈착 가능하도록 결합되는 상부리드(120)를 포함할 수 있다.

상기 챔버본체(110)는, 상부리드(120)와 함께 기판처리를 위한 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 챔버본체(110)는, 처리공간(S)에 기판(10)의 도입 및 배출을 위한 하나 이상의 게이트(111)가 내측벽에 형성될 수 있다.

상기 게이트(111)는, 처리공간(S)에 기판(10)의 도입 및 배출을 위해 챔버본체(110)에 형성되는 구조로서 다양한 구조가 가능하다.

그리고 상기 챔버본체(110)는, 공정조건에 따라서 다양한 구조를 가질 수 있으며, 상측이 개구되고 개구에 상부리드(120)가 탈착가능하게 결합될 수 있다.

상기 상부리드(120)는, 챔버본체(110)의 개구를 복개하여 챔버본체(110)와 함께 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

한편 상기 챔버본체(110)는, 기판처리공정의 수행을 위하여 기판(10)이 안착되는 기판지지부(130), 처리공간(S)으로 공정수행을 위한 가스를 분사하는 샤워헤드(140) 등이 설치될 수 있다.

상기 기판지지부(130)는, 처리공간(S)의 하측에 설치되어 기판(10)을 지지하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 기판지지부(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 게이트(111)를 통한 기판(10)의 도입 및 배출을 위하여 상하이동이 가능하도록 설치될 수 있다.

이때 상기 기판지지부(130)는, 게이트(111)가 공정환경에 영향을 주는 것을 방지하기 위하여 공정수행시 게이트(111)보다 높게 이동되는 것이 바람직하다.

한편 상기 기판지지부(130)는, 기판(10)을 가열하거나, 냉각하는 등 온도제어를 위하여 히터 등 온도제어부재가 추가로 설치될 수 있다

상기 배기부(150)는, 처리공간(S)의 배기 및 유량제어를 수행하기 위하여 공정챔버(100)와 결합되며 진공펌프(미도시)와 연결되는 구성으로서, 하나 이상의 배기관으로 구성되는 등 다양한 구성이 가능하다.

상기 배기관은, 후술하는 스로틀밸브(20)의 연결을 위하여 스로틀밸브(20)의 연결부위에 반경방향으로 돌출형성되는 플랜지부를 포함할 수 있다.

그리고 상기 플랜지부는, 후술하는 스로틀밸브(20)의 허브부(500) 등과 체결부재에 의하여 체결될 수 있도록 체결공이 형성될 수 있다.

상기 스로틀밸브(20)는, 배기부(150)에 설치되어 공정챔버(100)의 처리공간(S)의 배기 및 압력 제어를 위하여 배기부(150)를 통한 메인유량을 제어하는 구성으로서 다양한 구성을 가질 수 있다.

특히 본 발명에 따른 기판처리장치가 고압조건 및 저압조건 모두에서 공정챔버(100)에 대한 최적화된 유량제어가 가능하도록, 스로틀밸브(20)는, 도 2 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 배기부(150)에 설치되어 배기부(150)를 통한 메인유량을 제어하는 구성으로서, 배기부(150)에 설치되어 배기부(150)에 의하여 형성되는 유체유로(ML)의 일부를 형성하도록 연결유로(L)가 형성된 허브부(500)와; 허브부(500)에 회전가능하게 설치되어 회전에 의하여 연결유로(L)를 통한 메인유량을 제어하는 주플랩(200)과; 제1회전방향의 회전에 의하여 주플랩(200)을 관통하여 형성된 보조개구(210)를 통한 보조유량을 제어하며, 제1회전방향과 반대방향인 제2회전방향으로 주플랩(200)을 회전시켜 연결유로(L)를 개방하는 보조플랩(400)과; 보조플랩(400)과 결합되는 주축(310)을 가지며 주축(310)의 회전에 의하여 보조플랩(400)을 제1회전방향 또는 제2회전방향으로 회전시키는 회전구동부(700)를 포함한다.

상기 허브부(500)는, 배기부(150)에 설치되어 배기부(150)에 의하여 형성되는 유체유로(ML)의 일부를 형성하도록 연결유로(L)가 형성되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 허브부(500)는, 연결유로(L1)의 적어도 일부를 형성하며, 주플랩(200)의 하나 이상의 결합축(220, 230)이 상측에서 삽입될 수 있도록 축삽입공(511, 512)의 적어도 하나가 중심축 방향으로 노출된 메인블록(510)과; 주플랩(200)이 축삽입공(511, 512)에 설치된 후 메인블록(510)과 결합되어 주플랩(200)을 회전가능하게 결합시키는 결합블록(520)을 포함할 수 있다.

상기 메인블록(510)은, 연결유로(L1)의 적어도 일부를 형성하며, 주플랩(200)의 하나 이상의 결합축(220, 230)이 상측에서 삽입될 수 있도록 축삽입공(511, 512)의 적어도 하나가 중심축 방향으로 노출되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 메인블록(510)은, 앞서 설명한 배기부(150)에 형성된 플랜지부에 볼트 등에 의하여 결합되도록 원통형상을 가지며 플랜지부에 결합되는 면에는 실링부재가 설치될 수 있다.

한편 상기 메인블록(510)은, 결합축(220, 230)이 설치될 수 있도록, 결합축(220, 230)의 설치 숫자 및 위치에 대응되어 축삽입공(511, 512)이 형성되며, 축삽입공(511, 512)은, 원통형 실린더부재를 관통하여 형성되는 것이 바람직하다.

이때 상기 축삽입공(511, 512)가 서로 대향되어 한 쌍으로 형성되는 경우 한 쌍의 축삽입공(511, 512) 중 하나의 축삽입공(512)는, 후술하는 회전구동부(700)와 결합될 수 있다.

그리고, 상기 한 쌍의 축삽입공(511, 512) 나머지 하나의 축삽입공(511)은, 실링부재(592)가 개재되어 밀폐시키는 밀폐부재(550)가 결합될 수 있다.

한편 상기 축삽입공(511, 512)은, 주플랩(200)의 하나 이상의 결합축(220, 230)이 회전가능하게 설치될 수 있도록 허브부(500), 특히 메인블록(510)에 형성되며, 축방향, 즉 직경방향으로의 이동을 방지하기 위한 적어도 하나는 축방향으로 단차가 형성될 수 있다.

상기 결합블록(520)은, 주플랩(200)이 축삽입공(511, 512)에 설치된 후 메인블록(510)과 결합되어 주플랩(200)을 회전가능하게 결합시키는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 결합블록(520)은, 앞서 설명한 배기부(150)에 형성된 플랜지부에 볼트 등에 의하여 결합되도록 원통형상을 가지며 플랜지부에 결합되는 면에는 실링부재가 설치될 수 있다.

그리고 상기 결합블록(520) 및 메인블록(510) 사이에는, 오링(591)이 설치된다.

한편 상기 허브부(500)의 내경은, 연결유로가 유체유로의 일부를 형성하기 위하여 배기부(150)를 구성하는 배기관의 내경과 동일하게 형성될 수 있다.

또한 상기 메인블록(510) 및 결합블록(520)의 결합구조는, 연결유로(L)를 형성함과 아울러, 후술하는 주플랩(200) 및 보조플랩(400)을 회전가능하게 지지하기 위한 구성으로서 다양한 변형 및 실시예가 가능함은 물론이다.

상기 주플랩(200)은, 허브부(500)에 회전가능하게 설치되어 회전에 의하여 연결유로(L)를 통한 메인유량을 제어하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 주플랩(200)은, 연결유로(L)의 축방향 단면형상에 대응되는 형상을 가지는 플레이트 등 다양한 구성을 가질 수 있다.

그리고 상기 주플랩(200)의 가장자리 측면은, 주플랩(200)의 회전시 허브부(500)의 내주면과의 간섭을 방지할 수 있도록 곡면으로 형성됨이 바람직하다.

즉, 상기 주플랩(200)의 가장자리 측면은, 연결유로(L) 내에서 주플랩(200)의 회전이 가능하도록 미리 설정된 곡률을 가지는 곡면으로 형성될 수 있다.

한편 상기 주플랩(200)은, 후술하는 보조플랩(400)에 의하여 개폐되는 보조개구(210)가 관통형성된다.

상기 보조개구(210)는, 주플랩(200)에 관통형성되어 후술하는 보조플랩(400)의 회전에 의하여 개폐되는 개구로서, 보조플랩(400)의 개폐동작에 의한 유량제어를 고려하여 그 크기 및 형상이 결정될 수 있다.

예로서, 상기 보조개구(210)는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 평면형상이 일부가 절개된 원형상으로 형성될 수 있다.

특히 상기 보조개구(210)는, 보조플랩(400)의 형상과 닮은 꼴의 형상을 가지며, 후술하는 주축(C)을 회전축으로 회전될 때 회전될 수 있는 형상이면 어떠한 형상도 가능하다.

한편 상기 주플랩(200)은, 연결유로(L)를 가로지르도록 허브부(500)에 회전가능하게 결합된 하나 이상의 결합축(220, 230)을 포함할 수 있다.

상기 결합축(220, 230)은, 주플랩(200)에 하나 이상으로 형성되어 허브부(500)에 회전가능하게 결합됨으로써 주플랩(200)을 회전가능하게 설치될 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.

그리고 상기 하나 이상의 결합축(220, 230)은, 허브부(500), 특히 메인블록(510)에 형성된 축삽입공(511, 512)에 설치되며 원활한 회전을 위하여 하나 이상의 베어링(582, 583)이 설치된다.

또한 상기 결합축(220, 230)은, 허브부(500)가 형성하는 연결유로(L)가 원통형상을 가지는 경우 연결유로(L)의 직경을 가로질러 형성된다.

특히 상기 결합축(220, 230)은, 주플랩(200)의 원활한 회전을 위하여 주플랩(200)의 회전축을 기준으로 주플랩(200)의 양 끝단에 한 쌍으로 구비됨이 바람직하다.

한편 상기 주플랩(200)은, 보조개구(210) 및 이에 결합되는 보조플랩(400)의 회전을 위하여, 보조개구(310) 및 후술하는 주축(310)과의 연결을 위하여 주축(310)이 삽입되는 축삽입부(584)가 형성될 수 있다.

상기 축삽입부(584)는, 후술하는 보조플랩(400)의 회전구동을 위하여 주축(310)이 보조플랩(400)과 연결되도록 주축(310)이 삽입되는 구성으로서, 주축(31)의 삽입구조에 따라서 관통공, 원통형상 중 측면 일부가 개방된 홈 등으로 형성되는 등, 주축(310)의 설치구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.

이때 상기 축삽입부(584)는, 주축(310)의 원활한 회전을 위하여 미끄럼베어링 등이 설치될 수 있다.

상기 보조플랩(400)은, 도 4a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1회전방향의 회전에 의하여 보조개구(210)를 통한 보조유량을 제어하며, 제1회전방향과 반대방향인 제2회전방향으로 주플랩(200)을 회전시켜 연결유로(L)를 개방하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

특히 상기 보조플랩(400)은, 평면형상이 앞서 설명한 주플랩(200)에 형성된 보조개구(210)의 평면형상과 닮은 꼴로 형성된다.

상기 제1회전방향 및 제2회전방향은, 연결유로(L)를 통한 메인유량의 제어를 위하여 주플랩(200) 및 보조플랩(400)을 회전시키기 위한 회전방향으로서 자세한 설명은 후술한다.

한편 상기 보조플랩(400)의 회전축은, 주플랩(200)의 회전축을 기준으로 동일 회전축선상 또는 연결유로(L)의 전방 측 또는 후방 측에 설치될 수 있다. 여기서 상기 보조플랩(400)의 회전축 및 주플랩(200)의 회전축은 동축, 특히 주축(310)과 동축을 이룸이 바람직하다.

상기 회전구동부(700)는, 보조플랩(400)과 결합되는 주축(310)을 가지며 주축(310)의 회전에 의하여 보조플랩(400)을 제1회전방향 또는 제2회전방향으로 회전시키는 구성으로서, 회전모터 등 다양한 구성이 가능하다.

상기 회전구동부(700)는, 전기인가에 의한 회전모터로서, 연속회전모터로 구성되거나, 주플랩(200) 및 보조플랩(400)이 미리 설정된 각도단위로 이동될 수 있도록 스텝모터로 구성되는 등, 회전제어에 따라서 다양한 모터가 선택될 수 있다.

한편 상기 회전구동부(700)는, 스로틀밸브(20)의 제어를 위한 제어부(미도시)와의 통신, 전원공급을 위한 전원연결부 등을 포함할 수 있다.

한편 본 발명의 주요지는, 저압조건(고진공조건), 즉 상대적으로 작은 유량조건에는 보조플랩(400) 만을 회전시켜 보조개구(210)를 통하여 메인유량을 제어함으로써 상대적으로 미세한 메인유량의 제어를 가능하게 하고, 고압조건(저진공조건), 즉 상대적으로 큰 유량조건에는 보조플랩(400)을 이용하여 주플랩(200)을 회전시켜 상대적으로 큰 메인유량의 제어를 가능하게 함에 특징이 있다.

이를 위하여 상기 보조플랩(400)은, 도 4a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1회전방향의 회전에 의하여 주플랩(200)을 관통하여 형성된 보조개구(210)를 통한 보조유량을 제어하며, 제1회전방향과 반대방향인 제2회전방향으로 주플랩(200)을 회전시켜 연결유로(L)를 개방하여 연결유로(L)를 통한 메인유량을 제어함을 특징으로 한다.

여기서 상기 제1회전방향은, 도 4c 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 기준회전위치로부터 제1회전방향으로 회전될 때 보조플랩(200) 만의 회전이 가능한 방향으로 정의되며, 제2회전방향은, 도 4a 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1회전방향의 반대회전방향으로, 기준회전위치로부터 주플랩(200) 및 보조플랩(400)이 함께 회전되는 방향으로 정의된다.

그리고 상기 기준회전위치는, 도 4b 및 도 5b는, 주플랩(200)에 의하여 연결유로(L)를 폐쇄할 때의 주플랩(200)의 회전위치, 즉 회전각도로 정의된다.

구체적으로, 상기 기준회전위치는, 연결유로(L)의 길이방향을 횡단, 즉 주플랩(200)이 연결유로(L)의 길이방향과 수직을 이루는 각도로 정의된다.

특히 상기 기준회전위치는, 주플랩(200)이 연결유로(L)를 폐쇄하고, 보조플랩(400)이 보조개구(210)를 폐쇄한 상태이다.

한편 상기 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 선택적 회전이 가능하도록, 스로틀밸브는, 연결유로(L)를 폐쇄할 때의 주플랩(200)의 회전위치를 기준회전위치로 할 때, 보조플랩(400)이 제2회전방향으로의 회전 및 역회전시 보조플랩(400)의 회전에 의하여 주플랩(200)을 회전시키며, 보조플랩(400)이 기준회전위치에서 제1회전방향으로의 회전시 보조플랩(400) 만을 회전시키는 회전제어수단을 포함할 수 있다.

상기 회전제어수단은, 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 선택적 회전, 즉 연결유로(L)를 폐쇄할 때의 주플랩(200)의 회전위치를 기준회전위치로 할 때, 보조플랩(400)이 제1회전방향으로의 회전 및 역회전시 보조플랩(400)의 회전에 의하여 주플랩(200)을 회전시키고, 보조플랩(400)이 기준회전위치에서 제1회전방향으로의 회전시 보조플랩(400) 만을 회전시키는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 회전제어수단은, 보조플랩(400)의 회전시 주플랩(200)이 함께 회전되도록 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 결합상태를 유지하는 결합유지수단과; 기준회전위치에서 제1회전방향으로 회전될 때 보조플랩(400) 만이 회전되도록 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 결합상태를 해제하는 결합해제수단을 포함할 수 있다.

상기 결합유지수단은, 보조플랩(400)의 회전시 주플랩(200)이 함께 회전되도록 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 결합상태를 유지하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 결합유지수단은, 주플랩(200) 및 보조플랩(400) 중 적어도 하나에 설치되어 자기력에 의하여 주플랩(200) 및 보조플랩(400)을 유지시키는 자력부재(410)를 포함할 수 있다.

상기 자력부재(410)는, 주플랩(200) 및 보조플랩(400) 중 적어도 하나에 설치되어 자기력에 의하여 주플랩(200) 및 보조플랩(400)을 유지시키는 구성으로서, 영구자석이 사용될 수 있다.

상기 자력부재(410)는, 기준회전위치에서 제2회전방향으로 회전된 후에는 주플랩(200) 및 보조플랩(400)을 자력에 의하여 결합시켜 결합상태를 유지함으로써 주플랩(200) 및 보조플랩(400)이 결합된 상태를 유지하게 된다.

이때 상기 보조플랩(400)은, 자력부재(410)에 의하여 자력이 작용할 수 있도록 자력에 반응하는 금속재질로 구성되거나 자력부재(410)에 인력이 작용하는 영구자석 등이 설치될 수 있다.

그리고 상기 자력부재(410)는, 주플랩(200) 및 보조플랩(400)이 결합된 상태에서 제1회전방향으로 회전될 때도 주플랩(200) 및 보조플랩(400)이 결합된 상태를 유지되어 제1회전방향으로 주플랩(200) 및 보조플랩(400)이 결합된 상태로 회전됨으로써 주플랩(200) 및 보조플랩(400)에 의한 연결유로(L)의 메인유량을 제어하게 된다.

한편 상기 주플랩(200) 및 보조플랩(400)이 결합된 상태로 제1회전방향으로 회전되어 기준회전위치를 지날 때 보조플랩(400) 만이 회전되어야 하는바 후술하는 회전제한수단에 의하여 주플랩(200)의 회전이 제한됨으로써 자력부재(410)의 자력에 한계로 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 결합상태가 해제, 즉 주플랩(200) 및 보조플랩(400)이 분리되고 보조플랩(400) 만의 회전에 의하여 보조개구(210)의 메인유량이 제어될 수 있다.

다른 실시예로서, 상기 결합유지수단은, 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 결합상태를 선택적으로 유지하기 구성으로서, 자력부재 이외에 탄성력에 의하여 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 결합상태를 선택적으로 유지하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 탄성부재는, 주플랩(200) 및 보조플랩(400)이 결합되는 방향으로 탄성력을 가하도록 설치됨으로써 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 결합상태를 선택적으로 유지하는 구성으로서 주플랩(200) 및 보조플랩(400) 사이에 설치된 하나 이상의 스프링 등 다양한 구성이 가능하다.

또한 상기 탄성부재는, 보조플랩(400) 및 주플랩(200)의 축결합 부위에 설치될 수 있다.

한편 상기 결합유지수단은, 보조플랩(400)이 제2회전방향으로 회전될 때 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 상호 접촉에 의하여 보조플랩(400)이 주플랩(200)을 제2회전방향으로 가압하는 가압수단을 포함할 수 있다.

상기 가압수단은, 보조플랩(400)이 제2회전방향으로 회전될 때 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 상호 접촉에 의하여 보조플랩(400)이 주플랩(200)을 제2회전방향으로 가압하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 가압수단은, 주플랩(200) 및 보조플랩(400) 중 어느 하나에 형성된 회전축으로부터 반경방향으로 더 돌출된 돌출부분을 구비하고, 주플랩(200) 및 보조플랩(400) 중 어느 하나에 대응되어 돌출부분에 의하여 걸림되는 걸림부분을 포함할 수 있다.

여기서 상기 돌출부분은, 경사면, 단차 등 주플랩(200) 및 보조플랩(400)가 서로 면접촉하는 면접촉 구조, 핀 등 주플랩(200) 및 보조플랩(400) 중 어느 하나에서 돌출되는 로드 구조 등 다양한 구조를 가질 수 있다.

그리고 상기 걸림부분은, 돌출부분에 대응되어 돌출부분이 걸림되는 부분으로서 돌출부분의 구조에 따라 면접촉 구조, 로드 구조 등에 대응되는 구조를 가진다.

상기 가압수단의 일예로서, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 보조플랩(400)에 형성된 하나 이상의 경사면(420)을 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성에 의하여, 보조플랩(400)이 제2회전방향으로 회전될 때 주플랩(200)을 제2회전방향으로 가압하도록 보조플랩(400)에 형성된 하나 이상의 경사면(420)을 구비하는 경우 앞서 설명한 자력부재(410)의 구성에 더하여 주플랩(200)을 보다 원활하게 제2회전방향으로 회전시킬 수 있다.

상기 회전제어수단은, 기준회전위치에서 상기 제1회전방향으로 회전될 때 보조플랩(400) 만이 회전되도록 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 결합상태를 해제하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 회전제어수단은, 주플랩(200)이 걸리도록 허브부(500)의 내주면에서 내측으로 돌출되어 주플랩(200)이 기준회전위치에서 제2회전방향으로 회전되는 것을 방지하는 걸림턱(560)을 포함할 수 있다.

상기 걸림턱(560)은, 주플랩(200)이 걸리도록 허브부(500)의 내주면에서 내측으로 돌출되어 주플랩(200)이 기준회전위치에서 제2회전방향으로 회전되는 것을 방지하는 구성으로서, 허브부(500)와 일체로 형성되거나, 별도의 부재로서 허브부(500)의 내주면에 결합되는 등 다양한 구성이 가능하다.

상기와 같은 구성을 가지는 스로틀밸브의 작동에 관하여 도 4a 내지 도 4c, 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명한다. 도 4a 내지 도 4c 및 도 5a 내지 도 5c에 도시된 주축(310)의 위치는, 도 3에 도시된 예와 다른 예로서, 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 회전을 위한 위치이면 어떠한 위치도 가능하다.

- 고압조건(저진공 모드)

상기 공정챔버(100) 내의 유량제어 조건이 고압조건(저진공 모드)인 경우 상대적으로 많은 메인유량 제어가 필요한바, 주플랩(200)의 회전을 통한 메인유량 제어가 필요하다.

이에 저진공 모드에서, 회전구동부(700)는, 도 4a 및 도 5a에 도시된 상태, 즉 기준회전위치에서, 도 4b 및 도 5b에 도시된 상태인 주플랩(200)의 주축(310)에 결합된 보조플랩(400)을 제2회전방향으로 회전시켜 보조플랩(400)과 결합상태인 주플랩(200)을 회전시키 연결유로(L)를 통한 메인유량을 제어한다.

여기서 상기 연결유로(L)를 통한 메인유량은, 기준회전위치에서의 주플랩(200)의 회전각도(0~90°)에 의하여 제어된다.

한편 상기 연결유로(L)를 통한 메인유량의 감소를 위하여 보조플랩(400)에 의하여 회전된 주플랩(200)을 역회전, 즉 제1회전방향으로 회전시키는 경우 회전구동부(700)는 주축(310)에 결합된 보조플랩(400)을 제1회전방향으로 회전시킬 때 결합유지수단에 의하여 결합상태가 유지된 주플랩(200) 또한 함께 회전됨으로써 연결유로(L)를 통한 메인유량의 제어가 수행될 수 있다.

- 저압조건(고진공 모드)

상기 공정챔버(100) 내의 유량제어 조건이 저압조건(고진공 모드)인 경우 상대적으로 작은 메인유량 제어가 필요한바, 주플랩(200)의 회전 대신에 보조플랩(400)의 회전을 통한 미세 메인유량 제어가 필요하다.

이에 고진공 모드에서, 회전구동부(700)는, 도 4a 및 도 5a에 도시된 상태, 즉 기준회전위치에서, 도 4c 및 도 5c에 도시된 상태인 주플랩(200)의 주축(310)에 결합된 보조플랩(400)을 제1회전방향으로 회전시켜 보조개구(210)를 통한 미세 메인유량을 제어한다.

여기서 상기 주플랩(200)은, 보조플랩(400)의 회전에도 불구하고 기준회전위치를 지나 제1회전방향으로 회전될 때 결합유지수단에 의하여 결합상태가 유지된 주플랩(200)은 회전제한수단에 의하여 회전이 제한됨으로써 보조플랩(400) 만의 회전에 의하여 보조개구(210)를 통한 미세 메인유량을 제어한다.

또한 상기 보조개구(210)를 통한 미세 메인유량은, 기준회전위치에서의 보조플랩(400)의 회전각도(0~-90°)에 의하여 제어된다.

이상 살펴본 바와 같이, 기판처리공정 중 압력조건에 따라서 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 회전을 선택적으로 수행함으로써 보다 정밀한 유량제어가 가능하게 된다.

한편 본 발명은, 기판처리장치의 배기부에 설치되어 공정챔버(100)의 처리공간(S)에 대한 배기 및 압력제어에 사용되는 예를 들어 설명하였으나, 물, 기름 등의 유체, 가스 등의 기체 등이 흐르는 유체 유로 상에 설치되어 유체의 유량을 제어를 위한 스로틀밸브로서도 사용이 가능함은 물론이다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100: 공정챔버 150: 배기부
200: 주플랩 400: 보조플랩

Claims (12)

1. 유체가 흐르는 유체유로(ML)의 일부를 이루도록 연결유로(L)가 형성된 허브부(500)와;
   상기 허브부(500)에 회전가능하게 설치되어 회전에 의하여 상기 연결유로(L)를 통한 메인유량을 제어하는 주플랩(200)과;
   제1회전방향의 회전에 의하여 상기 주플랩(200)을 관통하여 형성된 보조개구(210)를 통한 보조유량을 제어하며, 제1회전방향과 반대방향인 제2회전방향으로 상기 주플랩(200)을 회전시켜 상기 연결유로(L)를 개방하는 보조플랩(400)과;
   상기 보조플랩(400)과 결합되는 주축(310)을 가지며 상기 주축(310)의 회전에 의하여 상기 보조플랩(400)을 제1회전방향 또는 제2회전방향으로 회전시키는 회전구동부(700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 주플랩(200)은, 상기 연결유로(L)를 가로지르도록 상기 허브부(500)에 회전가능하게 결합된 하나 이상의 결합축(220, 230)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 허브부(500)는,
   상기 연결유로(L1)의 적어도 일부를 형성하며, 상기 주플랩(200)의 하나 이상의 결합축(220, 230)이 상측에서 삽입될 수 있도록 축삽입공(511, 512)의 적어도 하나가 중심축 방향으로 노출된 메인블록(510)과;
   상기 주플랩(200)이 상기 축삽입공(511, 512)에 설치된 후 상기 메인블록(510)과 결합되어 상기 주플랩(200)을 회전가능하게 결합시키는 결합블록(520)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 주플랩(200)은, 상기 주축(310)이 상기 보조플랩(400)과 연결되도록 상기 추축(310)이 회전가능하게 삽입되는 축삽입부(584)가 형성된 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 주플랩(200)의 회전축은, 상기 보조플랩(400)의 회전축과 동축을 이루는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결유로(L)를 폐쇄할 때의 상기 주플랩(200)의 회전위치를 기준회전위치로 할 때,
   상기 보조플랩(400)이 상기 제1회전방향으로의 회전 및 역회전시 상기 보조플랩(400)의 회전에 의하여 상기 주플랩(200)을 회전시키며,
   상기 보조플랩(400)이 상기 기준회전위치에서 상기 제1회전방향으로 회전될 때 상기 보조플랩(400) 만 회전시키는 회전제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 회전제어수단은,
   상기 보조플랩(400)의 회전시 상기 주플랩(200)이 함께 회전되도록 상기 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 결합상태를 유지하는 결합유지수단과;
   상기 기준회전위치에서 상기 제1회전방향으로 회전될 때 상기 보조플랩(400) 만이 회전되도록 상기 주플랩(200) 및 보조플랩(400)의 결합상태를 해제하는 결합해제수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 결합유지수단은,
   상기 주플랩(200) 및 보조플랩(400) 중 적어도 하나에 설치되어 자기력에 의하여 상기 주플랩(200) 및 보조플랩(400)을 유지시키는 자력부재(410)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 결합유지수단은,
   상기 보조플랩(400)이 상기 제2회전방향으로 회전될 때 상기 주플랩(200) 및 상기 보조플랩(400)의 상호 접촉에 의하여 상기 보조플랩(400)이 상기 주플랩(200)을 상기 제2회전방향으로 가압하는 가압수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 가압수단은,
    상기 주플랩(200) 및 상기 보조플랩(400) 중 어느 하나에 형성된 회전축으로부터 반경방향으로 더 돌출된 돌출부분을 구비하고, 상기 주플랩(200) 및 상기 보조플랩(400) 중 어느 하나에 대응되어 상기 돌출부분에 의하여 걸림되는 걸림부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 회전제어수단은,
    상기 주플랩(200)이 걸리도록 상기 허브부(500)의 내주면에서 내측으로 돌출되어 상기 주플랩(200)이 상기 기준회전위치에서 제2회전방향으로 회전되는 것을 방지하는 걸림턱(560)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
12. 밀폐된 처리공간(S)을 형성하여 기판처리를 수행하는 공정챔버(100)와;
    상기 처리공간(S)의 배기 및 압력제어를 수행하기 위하여 상기 공정챔버(100)와 결합되며 진공펌프와 연결되는 배기부(150)와;
    상기 배기부(150)에 설치되어 상기 공정챔버(100)의 처리공간(S)의 배기 및 압력 제어를 위하여 상기 배기부(150)를 통한 메인유량을 제어하는 스로틀밸브(20)로서, 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 하나의 항에 따른 스로틀밸브(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.

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