KR20210096577A - 진공 시스템 - Google Patents

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KR20210096577A
KR20210096577A KR1020210012244A KR20210012244A KR20210096577A KR 20210096577 A KR20210096577 A KR 20210096577A KR 1020210012244 A KR1020210012244 A KR 1020210012244A KR 20210012244 A KR20210012244 A KR 20210012244A KR 20210096577 A KR20210096577 A KR 20210096577A
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김호식
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조계현
황선종
김다훈
박호현
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(주)엘오티베큠
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Abstract

진공 시스템이 개시된다.
본 발명에 따른 진공 시스템은, 로드락 챔버와 연결되고, 로드락 챔버를 대기압 상태에서 진공압 상태로 만들어주는 적어도 하나의 진공 펌프; 진공 펌프의 입구측에 연결되는 적어도 하나의 작동 챔버; 진공 펌프의 출구측에 연결되어 진공 펌프의 펌핑으로 발생된 반응 부산물 가스가 공기중으로 배출되도록 하는 배기 매니폴드; 및 진공 펌프의 동작 상태에 따라, 진공 펌프와 연결되거나 배기 매니폴드와 연결되도록 마련된 서브 챔버를 포함한다.

Description

진공 시스템{VACUUM SYSTEM}
본 발명은 아이들(Idle) 상태에서 진공 펌프의 소비전력을 저감할 수 있는 진공 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체, 디스플레이 및 태양광패널 등의 제조 공정은 크게 전 공정(Fabrication 공정)과 후 공정(Assembly 공정)으로 이루어진다.
이때, 전 공정은 각종 작동 챔버(Chamber) 내에서 웨이퍼(wafer) 상에 박막을 증착하고, 증착된 박막을 선택적으로 식각하는 과정을 반복적으로 수행하여 특정의 패턴을 가공하는 것에 의해 칩(Chip)을 제조하는 공정을 의미한다.
또한, 후 공정은 전 공정에서 제조된 칩을 개별적으로 분리한 후, 리드 프레임과 결합하여 완제품으로 조립하는 공정을 의미한다.
웨이퍼 상에 박막을 증착하거나, 웨이퍼 상에 증착된 박막을 식각하는 웨이퍼 공정시, 대기압 상태의 웨이퍼를 작동 챔버 내로 이송하기 위해서 로드락 챔버(Loadlock Chamber)를 통하여 이송하게 된다. 이때, 로드락 챔버는 진공 펌프의 펌핑에 의해 대기압에서 진공압 상태로 만들어진다.
이러한 생산라인에는 로드락 챔버 및 진공 펌프가 반드시 포함되어 있으며, 실제로 진공 펌프가 로드락 챔버를 질소나 아르곤 가스에 의해 대기압 상태로 환원하는 과정을 거친다. 여기서, 로드락 챔버와 진공 펌프 사이에 설치된 개폐 밸브가 진공 펌프와 로드락 챔버를 차단하여 격리하고, 진공 펌프는 아이들(idle) 운전하게 된다.
이와 같이, 길어진 아이들 운전 시간에 의해 진공 펌프가 아이들 상태에서 입구측의 압력과 출구측의 압력차가 크게 되어 진공 펌프의 소비전력이 커지게 되는 문제점이 있다.
따라서, 아이들 상태에서의 소비전력을 낮추기 위한 진공 펌프의 기술 개발이 요구되는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2004-0030968(공개일: 2004.04.09.)
본 발명의 목적은 아이들 상태에서 진공 펌프의 소비전력을 저감할 수 있는 진공 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적은, 본 발명에 따라, 로드락 챔버와 연결되고, 로드락 챔버를 대기압 상태에서 진공압 상태로 만들어주는 적어도 하나의 진공 펌프, 진공 펌프의 입구측에 연결되는 적어도 하나의 작동 챔버, 진공 펌프의 출구측에 연결되어 진공 펌프의 펌핑으로 발생된 반응 부산물 가스가 공기중 또는 스크러버로 배출되도록 하는 배기 매니폴드 및 진공 펌프의 동작 상태에 따라, 진공 펌프와 연결되거나 배기 매니폴드와 연결되도록 마련된 서브 챔버를 포함하며, 진공 펌프가 정상 동작되어 부하 상태인 경우에, 서브 챔버와 진공 펌프는 연결되어 서브 챔버의 내부 공기가 진공 펌프로 흡입되고, 진공 펌프가 아이들(idle) 상태인 경우에, 서브 챔버와 진공 펌프의 연결은 차단되고 서브 챔버와 배기 매니폴드가 연결되어 진공 펌프의 출구측 압력이 낮아지도록 하는, 진공 시스템에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기의 목적은, 로드락 챔버와 연결되고, 로드락 챔버를 대기압 상태에서 진공압 상태로 만들어주기 위한 복수 개의 진공 펌프, 복수 개의 진공 펌프 각각의 입구측에 연결되는 복수 개의 작동 챔버, 복수 개의 작동 챔버와 복수 개의 진공 펌프 사이에 마련되는 복수 개의 보조 펌프 및 복수 개의 진공 펌프 각각의 출구측에 연결되어 진공 펌프의 펌핑으로 발생된 반응 부산물 가스가 공기중 또는 스크러버로 배출되도록 하는 복수 개의 배기 매니폴드를 포함하며, 복수 개의 작동 챔버, 진공 펌프 및 보조 펌프들은 병렬로 배치되고, 복수 개의 배기 매니폴드 중에서 적어도 하나의 배기 매니폴드와 인접하게 배치된 하나의 진공 펌프는 흡입 배관을 통해 연결되며, 진공 펌프가 정상 작동되어 부하 상태인 경우에 배기 매니폴드와 진공 펌프의 연결은 차단되고, 진공 펌프가 아이들 상태인 경우에 배기 매니폴드와 병렬로 배치된 복수 개의 진공펌프 중에서 다른 하나의 진공 펌프와 연결되어 진공 펌프의 출구측 압력이 낮아지도록 마련된, 진공 시스템에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기의 목적은, 로드락 챔버와 연결되고, 로드락 챔버를 대기압 상태에서 진공압 상태로 만들어주기 위한 복수 개의 진공 펌프, 복수 개의 진공 펌프 각각의 입구측에 연결되는 복수 개의 작동 챔버, 복수 개의 작동 챔버와 복수 개의 진공 펌프 사이에 마련되는 복수 개의 보조 펌프 및 복수 개의 진공 펌프 각각의 출구측에 연결되어 진공 펌프의 펌핑으로 발생된 반응 부산물 가스가 공기중으로 배출되도록 하는 복수 개의 배기 매니폴드를 포함하며, 복수 개의 작동 챔버, 진공 펌프 및 보조 펌프 들은 병렬로 배치되고, 적어도 하나의 배기 매니폴드와 인접하게 배치된 하나의 보조 펌프는 흡입 배관을 통해 연결되며, 진공 펌프가 정상 작동되어 부하 상태인 경우에 배기 매니폴드와 보조 펌프의 연결은 차단되고, 진공 펌프가 아이들 상태인 경우에 배기 매니폴드와 병렬로 배치된 복수 개의 보조 펌프 중에서 다른 하나의 보조 펌프와 연결되어 진공 펌프의 출구측 압력이 낮아지도록 마련된, 진공 시스템에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기의 목적은, 로드락 챔버와 연결되고, 로드락 챔버를 대기압 상태에서 진공압 상태로 만들어주기 위한 복수 개의 진공 펌프 직렬 배치된 복수 개의 진공 펌프의 입구측에 연결되는 적어도 하나의 작동 챔버 작동 챔버와 복수 개의 진공 펌프 사이에 마련되는 적어도 하나의 보조 펌프 및 직렬 배치된 복수 개의 진공 펌프의 출구측에 연결되는 적어도 하나의 배기 매니폴드를 포함하며, 작동 챔버, 복수 개의 진공 펌프 및 서브 펌프 들은 병렬로 배치되고, 복수 개의 진공 펌프는 배기 매니폴드와 하나의 흡입 배관을 통해 연결되며, 진공 펌프가 정상 작동되어 부하 상태인 경우에 흡입 배관은 차단되되 복수 개의 진공 펌프 중에서 어느 하나의 진공 펌프 내부의 공기가 다른 하나의 진공 펌프로 흡입되도록 마련되고, 진공 펌프가 아이들 상태인 경우에 흡입 배관은 개방되되 복수 개의 진공 펌프로 흡입된 공기는 흡입 배관을 통해 배기 매니폴드로 배출되도록 마련된, 진공 시스템에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 진공 시스템은, 서브 챔버를 이용하여 진공 펌프의 입구측 압력과 출구측 압력의 압력차를 대폭 감소시킴으로써 아이들 상태에서 진공 펌프의 소비전력을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 진공 시스템은, 복수 개의 작동 챔버, 복수 개의 진공 펌프 및 복수 개의 보조 펌프가 병렬로 배치되는 경우, 병렬 배치된 진공 펌프 또는 보조 펌프를 이용하여 배기 매니폴드의 압력을 감소시켜 진공 펌프의 입구측 압력과 출구측 압력의 압력차가 감소되도록 함으로써 아이들 상태에서 진공 펌프의 소비전력을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 시스템의 구성도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 도시한 서브 챔버의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시한 진공 시스템의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진공 시스템의 구성도이다.
도 7은 도 6에 도시한 진공 시스템의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 진공 시스템의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 진공 시스템을 설명한다.
여기서, 본 발명의 실시예들에 따른 진공 시스템은 반도체, 디스플레이 및 태양광 패널 등의 제조에 사용되며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
우선, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 시스템(100,100-1)을 설명한다.
도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 시스템(100,100-1)은 진공 펌프(140), 작동 챔버(110), 보조 펌프(130), 배기 매니폴드(170) 및 서브 챔버(120)를 포함한다.
진공 펌프(140)는 반도체, 디스플레이 및 태양광패널 등의 제조용 로드락 챔버(미도시)와 연결되고, 로드락 챔버를 대기압 상태에서 진공압 상태로 만들어주는 부분이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 펌프(140)는 하나로 마련된다.
진공 펌프(140)의 선단, 즉 입구측에는 작동 챔버(110)가 마련된다.
작동 챔버(110)는 웨이퍼(Wafer) 상에 박막을 증착하기 위한 부분이다.
여기서, 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 시스템(100-1)은 보조 펌프(130)를 더 포함할 수 있다.
보조 펌프(130)는 진공 펌프(140)와 같이 사용되는 펌프로서, 진공 펌프(140)를 단독으로 사용할 때보다 보조 펌프(130)를 진공 펌프(140)와 함께 사용함으로써 높은 펌프 속도와 낮은 진공도를 얻을 수 있게 된다.
참고로, 도면에는 도시하지 않았지만, 보조 펌프(130) 및 진공 펌프(140) 각각에는 펌프 모터(미도시)가 마련될 수 있다.
펌프 모터는 보조 펌프(130) 및 진공 펌프(140)가 동작되도록 하기 위한 구동력을 제공하는 부분이다.
배기 매니폴드(170)는 진공 펌프(140)의 출구측에 연결되어 진공 펌프(140)의 펌핑으로 발생된 반응 부산물 가스가 공기중 또는 스크러버로 배출되도록 하는 부분이다.
참고로, 배기 매니폴드(170)는 반도체, 디스플레이 및 태양광 패널 등의 제조 공정에서 일반적으로 사용되는 형태의 배기 매니폴드가 사용될 수 있다.
여기서, 진공 펌프(140)는 아이들 상태에서 입구측 압력(Pin)과 출구측 압력(P'out) 차이에 의해 소비전력이 좌우된다.
다시 말해서, 진공 펌프(140)는 아이들 상태에서 입구측 압력(Pin) 과 출구측 압력(P'out) 차이가 많이 발생되는 경우 아이들 상태에서의 진공 펌프(140)의 소비전력이 증가되는 문제점이 있다.
이에 따라, 진공 펌프(140)의 아이들 상태에서 입구측 압력(Pin)과 출구측 압력(P'out) 차이를 줄이는 것이 필요하다.
이를 위해, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 시스템(100)은 서브 챔버(120)를 포함할 수 있다.
서브 챔버(120)는 진공 펌프(140)의 동작 상태에 따라 진공 펌프(140)와 연결되거나 배기 매니폴드(170)와 연결됨으로써, 결과적으로 진공 펌프(140)의 출구측압력(P'out)을 낮춰주기 위한 부분이다.
구체적으로, 진공 펌프(140)가 정상 작동되어 부하 상태인 경우에, 서브 챔버(120)는 진공 펌프(140)와 연결된다.
여기서, 서브 챔버(120)가 진공 펌프(140)와 연결되면, 서브 챔버(120)의 내부 공기는 진공 펌프(140)로 함께 흡입되고, 이로 인하여 서브 챔버(120)도 진공 상태(예를 들어, 1 Torr)가 된다.
반대로, 진공 펌프(140)가 아이들(idle) 상태인 경우에, 서브 챔버(120)는 배기 매니폴드(170)와 연결된다. 이때, 서브 챔버(120)와 진공 펌프(140)와의 연결은 차단된다.
이와 같이, 서브 챔버(120)와 진공 펌프(140)가 연결되면 진공 상태인 서브 챔버(120)에 의해 배기 매니폴드(170)의 압력이 낮아지게 되고, 결과적으로 진공 펌프(140)의 출구측 압력(P'out) 이 낮아지게 되는 것이다.
이러한 서브 챔버(120)는 다양한 형태로 마련될 수 있다.
도 3을 참조하면, 서브 챔버(120-1)는 벨로우즈 챔버(bellows chamber)의 형태로 마련될 수 있다.
서브 챔버(120-1)가 벨로우즈 챔버의 형태로 마련되는 경우, 공기의 흡입 단계에서 벨로우즈가 축소되어 있다가 배기 매니폴드와 연결될 때 팽창되어 서서히 공유되는 부피가 증가되게 된다. 이에 따라, 벨로우즈 챔버로 마련되는 서브 챔버(120-1)는 조금 더 부드럽게(smooth) 압력 평형이 이루어지고, 압력 평형 시 유동되는 기체에 의해 발생하는 소음 및 진동에 대한 댐퍼 역할을 하여 소음 및 진동이 저감되는 효과가 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 서브 챔버(120-2,120-3)는 파이프가 변형된 상태의 형태로 마련될 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 서브 챔버(120-2,120-3)는 지그재그형 파이프의 형태로 마련될 수 있고, 도 5에 도시한 바와 같이, 코일형 파이프의 형태로 마련될 수도 있다.
서브 챔버(120-2,120-3)가 파이프 변형 형태로 마련되는 경우, 흡입되는 공기와 접촉되는 면적이 매우 커지게 된다. 이에 따라, 전술한 벨로우즈 챔버 형태로 마련되는 서브 챔버(120-2,120-3)보다 대폭 향상된 쿨링(cooling) 효과가 발생되게 된다. 이로 인하여 파이프 변형 형태로 마련되는 서브 챔버(120-2,120-3)는 벨로우즈 챔버 형태로 마련되는 서브 챔버(120-2,120-3) 보다 낮은 온도인 실온과 근접한 온도를 유지하며, 보일샤를법칙에 의해 낮은 온도의 효과로써 좀더 낮은 압력을 발생시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 시스템(100)에서, 진공 펌프(140)가 정상 작동되어 부하 상태인 경우에, 서브 챔버(120)와 진공 펌프(140)는 연결되어 서브 챔버(120)의 내부 공기가 진공 펌프(140)로 함께 흡입되게 된다.
반대로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 시스템(100)에서, 진공 펌프가 아이들(idle) 동작하는 경우에, 서브 챔버(120)와 진공 펌프(140)의 연결은 차단되고 서브 챔버(120)와 배기 매니폴드(170)가 연결되어 진공 펌프(140)의 출구측 압력(P'out)이 낮아지도록 한다.
이에 따라, 하기 수학식 1과 같이, 진공 펌프(140)의 입구측 압력(Pin)과 출구측 압력(P'out) 사이에 압력 평형이 발생됨에 따라, 결국 진공 펌프(140)의 출구측 압력(P'out)이 낮아지게 된다.
Figure pat00001
참고로, 상기의 [수학식 1]에서, Pmf 는 배기 매니폴드(170)의 압력을 의미하고, Vmf는 배기 매니폴드(170)의 속도를 의미한다.
또한, Psub는 서브 챔버(120)의 압력을 의미하고, Vsub는 서브 챔버(120)의 속도를 의미한다.
한편, 진공 펌프(140)가 정상 동작되어 부하 상태인 경우에, 서브 챔버(120)는 제1 분배관(124)에 의해 진공 펌프(140)와 연결된다. 제1 분배관(124)은 서브 챔버(120)와 진공 펌프(140)의 사이를 연결하는 유로를 의미한다.
또한, 진공 펌프(140)가 아이들 상태인 경우에, 서브 챔버(120)는 제2 분배관(122)에 의해 배기 매니폴드(170)와 연결된다. 제2 분배관(122)은 서브 챔버(120)와 배기 매니폴드(170)의 사이를 연결하는 유로를 의미한다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 분배관(124) 및 제2 분배관(122)은 적어도 일부분이 교차되도록 마련된다.
제1 분배관(124) 및 제2 분배관(122)이 교차되는 부분에는 개폐 밸브(150)가 마련된다.
개폐 밸브(150)는 진공 펌프(140)의 작동 상태에 따라, 제1 분배관(124) 및 제2 분배관(122)을 개방/폐쇄하여 서브 챔버(120)와 진공 펌프(140)가 연결(연통)되도록 하거나, 서브 챔버(120)와 배기 매니폴드(170)와 연결되도록 한다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 개폐 밸브(150)는 3-웨이 밸브(3-Way valve) 형식으로 마련된다.
진공 펌프(140)가 정상 동작되어 부하 상태인 경우, 개폐 밸브(150)는 제2 분배관(122)은 차단하고 제1 분배관(124)을 개방하여 서브 챔버(120)와 진공 펌프(140)가 연결되도록 제어한다. 반대로, 진공 펌프(140)가 아이들 상태인 경우, 개폐 밸브(150)는 제1 분배관(124)은 차단하고 제2 분배관(122)은 개방하여 서브 챔버(120)와 배기 매니폴드(170)가 연결되도록 제어한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 시스템(100)은 압력 게이지(160)를 더 포함할 수 있다.
압력 게이지(160)는 진공 펌프(140)의 압력을 감지하여 부하 상태의 진공 펌프(140)가 아이들 상태로의 변경 여부를 판단하기 위한 부분이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 압력 게이지(160)는 진공 펌프(140)의 전후단에 마련되거나, 작동 챔버(110) 상에도 마련될 수 있다.
다만, 도 5를 참조하면, 본 발명을 실시하는 기술자에 따라, 진공 펌프(140)의 전단에 보조 펌프(130)가 마련되는 경우, 압력 게이지(160)는 보조 펌프(130)의 전단 및 후단에도 마련될 수도 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 시스템(100)은 압력 게이지(160)를 포함하지 않을 수도 있다.
진공 시스템(100)에 압력 게이지(160)가 포함되지 않는 경우, 진공 펌프(140)의 펌프 모터(미도시) 및 보조 펌프(130)가 마련되는 경우에는 보조 펌프(130)의 펌프 모터(미도시)를 감지하여 진공 펌프(140)의 아이들 상태 여부를 판단할 수도 있다.
구체적으로, 진공 시스템(100)은 압력 게이지(160) 대신에, 보조 펌프(130) 및 진공 펌프(140) 각각에 연결된 펌프 모터(미도시)의 소비전력 및 전류를 감지하고, 감지된 소비전력 및 전류의 경향을 분석하여 부하 상태의 진공 펌프(140)가 아이들 상태로의 변경 여부를 판단할 수도 있다.
한편, 배기 매니폴드(170)에는 적어도 하나의 체크 밸브(172)가 추가로 마련될 수 있다.
체크 밸브(172)는 유체가 일 방향으로만 흐르도록 하는 부분이다.
다시 말해서, 체크 밸브(172)는 배기 매니폴드(170)와 직렬 연결되어, 작동 챔버(110)에서 발생된 반응 부산물 가스가 일 방향(외기측) 방향으로만 흐르도록 할 수 있다.
이때, 체크 밸브(172)는 볼 체크밸브, 디스크 체크밸브, 판 체크밸브, 싱글 웨이퍼 체크밸브, 더블 플레이트 웨이퍼 체크밸브, 스윙 체크밸브, 헤머레스 체크밸브 및 리프트 체크밸브 중에서 적어도 어느 하나로 마련될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진공 시스템(200,200-1)을 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 진공 시스템(200,200-1)은 전술한 제1 실시예와는 다르게, 서브 챔버(120)를 미포함하고 진공 펌프(140), 작동 챔버(110), 보조 펌프(130) 및 배기 매니폴드(170)의 개수가 상이한 점을 제외하고, 전술한 제1 실시예와 실질적으로 동일하므로, 그 동일한 구성에 대해서는 동일한 명칭 및 도면부호를 부여하였으며, 그에 대한 설명은 전술한 실시예들을 준용하기로 한다.
먼저, 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진공 시스템(200)은 진공 펌프(240), 작동 챔버(210), 보조 펌프(230) 및 배기 매니폴드(270) 각각은 복수 개로 마련된다.
여기서, 복수 개로 마련되는 진공 펌프(240), 작동 챔버(210), 보조 펌프(230) 및 배기 매니폴드(270)들은 병렬로 배치된다.
이때, 복수 개의 배기 매니폴드(270) 중에서 적어도 하나의 배기 매니폴드(270)와 인접하게 배치된 하나의 진공 펌프(240)는 흡입 배관(212,214)을 통해 연결된다.
흡입 배관(212,214)은 배기 매니폴드(270)와 진공 펌프(240)를 연결하기 위한 유로를 의미한다. 특히, 흡입 배관(212,214)은 복수 개의 진공 펌프(240) 중에서 어느 하나의 진공 펌프(240)의 선단과 배기 매니폴드(270)를 연결한다.
여기서, 복수 개의 진공 펌프(240)가 정상 작동되어 부하 상태인 경우, 흡입 배관(212,214)은 폐쇄되어 배기 매니폴드(270)와 진공 펌프(240)의 연결이 차단된다.
반대로, 복수 개의 진공 펌프(240)가 아이들 상태인 경우, 흡입 배관(212,214)은 개방되어 배기 매니폴드(270)와 병렬로 배치된 복수 개의 진공 펌프(240) 중에서 다른 하나의 진공 펌프(240)와 연결되게 된다.
참고로, 진공 펌프(240)의 작동 상태는 압력 게이지(260)에 의해 감지된다.
참고로, 압력 게이지(260)는 진공 펌프(240)의 선단 측에 마련되는 것으로 도시하였으나, 보조 펌프(230)의 선단 측에 마련될 수 도 있고, 작동 챔버(210)에 마련될 수도 있다.
이때, 병렬 배치된 복수 개의 진공 펌프(240) 또는 흡입 배관(212,214)이 전술한 제1 실시예의 서브 챔버(120)와 동일한 역할을 수행하게 된다.
진공 펌프(240)와 배기 매니폴드(270)를 연결하는 흡입 배관(212,214)에는 개폐 밸브(250)가 마련된다.
전술한 제1 실시예와는 다르게, 개폐 밸브(250)는 2-웨이 밸브(2-Way valve) 형식으로 마련될 수 있다. 개폐 밸브(250)는 진공 펌프(240)의 작동 상태에 따라, 복수 개의 진공 펌프(240) 중에서 어느 하나의 진공 펌프(240)와 인접하게 배치된 배기 매니폴드(270)를 연결한다.
진공 펌프(240)가 정상 작동되어 부하 상태인 경우, 개폐 밸브(250)는 흡입 배관(212,214)을 폐쇄하여 진공 펌프(240)와 배기 매니폴드(270)가 연결되지 않도록 한다.
반대로, 진공 펌프(240)가 아이들 상태인 경우, 개폐 밸브(250)는 흡입 배관(212,214)을 개방하여 배기 매니폴드(270)와 병렬로 배치된 다른 하나의 진공 펌프(240)와 연결되어 진공 펌프(240)의 출구측 압력(P'out)이 낮아지게 된다.
또한, 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진공 시스템(200-1)에서 흡입 배관(212,214)은 배기 매니폴드(270)와 인접하게 배치된 하나의 보조 펌프(130)를 연결한다.
즉, 흡입 배관(212,214)은 배기 매니폴드(270)와 보조 펌프(230)를 연결하는 유로를 의미한다.
특히, 흡입 배관(212,214)은 복수 개의 보조 펌프(230) 중에서 어느 하나의 보조 펌프(130)와 하나의 배기 매니폴드(270)를 연결한다.
여기서, 복수 개의 진공 펌프(240)가 적상 작동되어 부하 상태인 경우, 흡입 배관(212,214)은 폐쇄되어 배기 매니폴드(270)와 보조 펌프(230)의 연결이 차단되게 된다.
반대로, 복수 개의 진공 펌프(240)가 아이들 상태인 경우, 흡입 배관(212,214)은 개방되어 배기 매니폴드(270)와 보조 펌프(230)가 연결되게 된다.
이때, 병렬 배치된 복수 개의 보조 펌프(230) 또는 흡입 배관(212,214)이 전술한 제1 실시예의 서브 챔버(120)와 동일한 역할을 수행하게 된다.
한편, 배기 매니폴드(170)와 보조 펌프(230)를 연결하는 흡입 배관(212,214)에는 적어도 하나의 개폐 밸브(250)가 마련된다.
개폐 밸브(150)는 전술한 제1 실시예와는 다르게, 2-웨이 밸브 형식(2-Way valve)으로 마련될 수 있다. 개폐 밸브(250)는 진공 펌프(240)의 작동 상태에 따라, 복수 개의 보조 펌프(230) 중에서 어느 하나의 보조 펌프(230)와 인접하게 배치된 배기 매니폴드(270)를 연결한다.
여기서, 배기 매니폴드(270)에는 체크 밸브(272)가 마련되고, 체크 밸브(272)는 배기 매니폴드(270)와 직렬로 연결된다.
만약, 진공 펌프(240)가 정상 작동되어 부하 상태인 경우, 개폐 밸브(250)는 흡입 배관(212,214)을 폐쇄하여 보조 펌프(230)와 배기 매니폴드(270)가 연결되지 않도록 한다.
반대로, 진공 펌프(240)가 아이들 상태인 경우, 개폐 밸브(250)는 흡입 배관(212,214)을 개방하여 병렬로 배치된 복수 개의 보조 펌프(230) 중에서 다른 하나의 보조 펌프(230)와 배기 매니폴드(270)가 연결되도록 한다.
즉, 복수 개의 진공 펌프(240)가 아이들 상태인 경우, 2-웨이 밸브 형식의 개폐 밸브(250)가 진공 펌프(240)와 병렬로 배치된 복수 개의 보조 펌프(230)를 배기 매니폴드(270)와 연결되어 진공 펌프(240)로 공기가 흡입됨으로 인하여 진공 펌프(240)의 입구측 및 출구측 압력차에 의해 배기 매니폴드(270)의 체크 밸브(272)가 닫히게 된다.
결국, 진공 펌프(240)의 출구측 압력이 낮아지게 되고, 이로 인하여 아이들 상태에서의 진공 펌프(240)의 소비전력을 낮출 수 있게 되는 것이다.
이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 진공 시스템(300)을 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 진공 시스템(300)은 전술한 실시예들과는 다르게 서브 챔버(120)를 미포함하며 진공 펌프(340), 작동 챔버(310), 보조 펌프(330) 및 배기 매니폴드(370)의 개수가 상이한 것을 제외하고, 전술한 실시예들과 실질적으로 동일하므로, 그 동일한 구성에 대해서는 동일한 명칭 및 도면부호를 부여하였으며, 그에 대한 설명은 전술한 실시예들을 준용하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 진공 시스템(300)은 작동 챔버(310), 보조 펌프(330) 및 배기 매니폴드(370) 각각은 적어도 하나로 마련되고, 진공 펌프(340)는 복수 개로 마련된다.
복수 개로 마련되는 진공 펌프(340)는 직렬로 연결된다.
이때, 직렬로 연결된 복수 개의 진공 펌프(340), 하나의 작동 챔버(310), 하나의 보조 펌프(330) 및 하나의 배기 매니폴드(370)는 병렬로 배치된다.
이때, 복수 개의 진공 펌프(340)와 배기 매니폴드(370)는 흡입 배관(312)을 통해 연결된다.
흡입 배관(312)은 진공 펌프(340)와 배기 매니폴드(370)를 연결하는 유로를 의미한다.
여기서, 복수 개의 진공 펌프(340)가 정상 작동되어 부하 상태인 경우, 흡입 배관(312)은 차단되어 배기 매니폴드(370)와 진공 펌프(340)의 연결도 차단되게 된다. 이때, 복수 개의 진공 펌프(340) 중에서 어느 하나의 진공 펌프(140) 내부의 공기가 다른 하나의 진공 펌프(340)로 흡입된다.
반대로, 복수 개의 진공 펌프(340)가 아이들 상태인 경우, 흡입 배관(312)이 개방됨으로써 배기 매니폴드(370)와 진공 펌프(340)가 연결된다. 이때, 복수 개의 진공 펌프(340)로 흡입된 공기는 흡입 배관(312)을 통해 배기 매니폴드(370)로 배출된다.
참고로, 진공 펌프(340)의 작동 상태는 압력 게이지(360)를 이용하여 감지된다.
압력 게이지(260)는 분배관(332)에 마련되는 것으로 도시하였으나, 다른 분배관(334)에 마련될 수도 있고, 보조 펌프(330)의 선단에 마련될 수도 있으며, 작동 챔버(310)에 마련될 수도 있다.
이때, 병렬 배치된 복수 개의 진공 펌프(340)은 전술한 제1 실시예의 서브 챔버(120)와 동일한 역할을 수행하게 된다.
이러한 이유로, 진공 펌프(340)의 출구측 압력이 낮아지게 되고, 그에 따라 진공 펌프(340)의 소비전력을 저감할 수 있게 되는 것이다.
진공 펌프(340)와 배기 매니폴드(370)를 연결하는 흡입 배관(312)에는 개폐 밸브(350)가 마련된다.
전술한 제2 실시예와 동일하게, 개폐 밸브(350)는 2-웨이 밸브 형식으로 마련될 수 있다. 개폐 밸브(350)는 진공 펌프(340)의 작동 상태에 따라, 복수 개의 진공 펌프(340) 중에서 어느 하나의 진공 펌프(340)와 인접하게 배치된 배기 매니폴드(370)를 연결한다.
진공 펌프(340)가 정상 작동되어 부하 상태인 경우, 개폐 밸브(350)는 흡입 배관(312)을 폐쇄하여 진공 펌프(340)와 배기 매니폴드(370)가 연결되지 않도록 한다.
반대로, 진공 펌프(340)가 아이들 상태인 경우, 개폐 밸브(350)는 흡입 배관(312)을 개방하여 배기 매니폴드(370)와 진공 펌프(340)가 연결되도록 한다.
여기서, 직렬 배치되는 복수 개의 진공 펌프(340)는 분배관(332,334)에 의해 연결된다.
이때, 분배관(332,334)에는 적어도 하나의 게이트 밸브(320)가 마련된다.
게이트 밸브(320)는 분배관(332,334)을 개폐하기 위한 부분이다.
만약, 진공 펌프(340)가 아이들 상태인 경우, 게이트 밸브(320)가 차단되어 분배관(332,334)의 일부가 차단된다. 그러면, 복수 개의 진공 펌프 중에서 어느 하나의 진공 펌프(340)는 분배관(332,334)의 차단에 의해 차단되고, 차단되지 않은 다른 하나의 진공 펌프(340)는 차단되지 않는 분배관(332,334)과 연결된 흡입 배관(312)을 이용하여 배기 매니폴드(370)와 연결되도록 마련된다.
즉, 복수 개의 진공 펌프(340)가 아이들 상태인 경우, 게이트 밸브(320)가 잠기고 2웨이 밸브 형식의 개폐 밸브(350)가 병렬로 배치되며 차단되지 않은 진공 펌프(340)와 배기 매니폴드(370)를 연결하여 진공 펌프(340)로 공기가 흡입되도록 함으로써 진공 펌프(340)의 입구측 및 출구측 압력차에 의해 배기 매니폴드(370)의 체크 밸브(372)가 닫히게 된다.
결국, 진공 펌프(340)의 출구측 압력이 낮아지게 되고, 이로 인하여 아이들 상태의 진공 펌프(340)의 소비전력을 낮출 수 있게 되는 것이다.
상기와 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100(100-1),200(200-1),300: 진공 시스템
110,210,310: 작동 챔버
120: 서브 챔버
122: 제1 분배관
124: 제2 분배관
212,214,312: 흡입 배관
320: 게이트 밸브
130,230,330: 보조 펌프
332,334: 분배관
140,240,340: 진공 펌프
150,250,350: 개폐 밸브(3WAY VALVE)
160,260,360: 압력 게이지
170,270,370: 배기 매니폴드
172,272,372: 체크 밸브

Claims (14)

  1. 로드락 챔버와 연결되고, 로드락 챔버를 대기압 상태에서 진공압 상태로 만들어주는 적어도 하나의 진공 펌프;
    진공 펌프의 입구측에 연결되는 적어도 하나의 작동 챔버;
    진공 펌프의 출구측에 연결되어 진공 펌프의 펌핑으로 발생된 반응 부산물 가스가 공기중 또는 스크러버로 배출되도록 하는 배기 매니폴드; 및
    진공 펌프의 동작 상태에 따라, 진공 펌프와 연결되거나 배기 매니폴드와 연결되도록 마련된 서브 챔버;
    를 포함하며,
    진공 펌프가 정상 동작되어 부하 상태인 경우에, 서브 챔버와 진공 펌프는 연결되어 서브 챔버의 내부 공기가 진공 펌프로 흡입되고,
    진공 펌프가 아이들(idle) 상태인 경우에, 서브 챔버와 진공 펌프의 연결은 차단되고 서브 챔버와 배기 매니폴드가 연결되어 진공 펌프의 출구측 압력이 낮아지도록 하는, 진공 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    서브 챔버는,
    벨로우즈 챔버(bellows chamber), 지그재그형 파이프 및 코일형 파이프 중에서 적어도 어느 하나로 마련되는, 진공 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    진공 펌프가 정상 동작되어 부하 상태인 경우에 서브 챔버 내부의 공기가 진공 펌프의 내부로 유입되도록 서브 챔버와 진공 펌프를 연결하는 제1 분배관과,
    진공 펌프가 아이들 상태인 경우에 진공 상태인 서브 챔버의 내부 공기가 배기 매니폴드의 압력을 낮춰줄 수 있도록 서브 챔버와 배기 매니폴드를 연결하는 제2 분배관을 포함하는, 진공 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    제1 분배관 및 제2 분배관은 교차되도록 마련되고,
    제1 분배관과 제2 분배관이 교차되는 부분에는 3-웨이 밸브 형식의 개폐 밸브가 마련되며,
    개폐 밸브는, 진공 펌프가 정상 동작되어 부하 상태인 경우에 서브 챔버와 진공 펌프를 연결하고 서브 챔버와 배기 매니폴드와의 연결은 차단되도록 제어하고, 진공 펌프가 아이들 상태인 경우에는 서브 챔버와 진공 펌프의 연결은 차단하고 서브 챔버와 배기 매니폴드가 연결되도록 제어하는, 진공 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    작동 챔버 또는 진공 펌프의 전후단 중에서 적어도 하나의 부분에 마련되는 압력 게이지를 더 포함하고,
    압력 게이지는 진공 펌프의 압력을 감지하여 부하 상태의 진공 펌프가 아이들(idle) 상태로의 변경 여부를 판단하도록 마련된, 진공 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    작동 챔버와 진공 펌프 사이에 마련되는 적어도 하나의 보조 펌프를 더 포함하고,
    보조 펌프 및 진공 펌프 각각에 연결된 모터의 소비전력 및 전류를 감지하여 부하 상태의 진공 펌프가 아이들(idle) 상태로의 변경 여부를 판단하는, 진공 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    배기 매니폴드에는,
    배기 매니폴드와 직렬 연결되어 반응 부산물 가스가 일방향으로 흐르도록 하는 적어도 하나의 체크밸브가 추가로 마련되는, 진공 시스템.
  8. 로드락 챔버와 연결되고, 로드락 챔버를 대기압 상태에서 진공압 상태로 만들어주기 위한 복수 개의 진공 펌프;
    복수 개의 진공 펌프 각각의 입구측에 연결되는 복수 개의 작동 챔버;
    복수 개의 작동 챔버와 복수 개의 진공 펌프 사이에 마련되는 복수 개의 보조 펌프; 및
    복수 개의 진공 펌프 각각의 출구측에 연결되어 진공 펌프의 펌핑으로 발생된 반응 부산물 가스가 공기중 또는 스트러버로 배출되도록 하는 복수 개의 배기 매니폴드;
    를 포함하며,
    복수 개의 작동 챔버, 진공 펌프, 및 보조 펌프들은 병렬로 배치되고,
    복수 개의 배기 매니폴드 중에서 적어도 하나의 배기 매니폴드와 인접하게 배치된 하나의 진공 펌프는 흡입 배관을 통해 연결되며,
    진공 펌프가 정상 작동되어 부하 상태인 경우에 배기 매니폴드와 진공 펌프의 연결은 차단되고, 진공 펌프가 아이들 상태인 경우에 배기 매니폴드와 병렬로 배치된 복수 개의 진공펌프 중에서 다른 하나의 진공 펌프와 연결되어 진공 펌프의 출구측 압력이 낮아지도록 마련된, 진공 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    흡입 배관에는 2-웨이 밸브 형식의 개폐 밸브가 마련되며,
    개폐 밸브는, 진공 펌프가 정상 작동되어 부하 상태인 경우에 흡입 배관을 폐쇄하여 진공 펌프와 배기 매니폴드가 연결되지 않도록 하고, 진공 펌프가 아이들 상태인 경우에 흡입 배관을 개방하여 배기 매니폴드와 병렬로 배치된 복수 개의 진공펌프 중에서 다른 하나의 진공 펌프와 연결되도록 마련된, 진공 시스템.
  10. 로드락 챔버와 연결되고, 로드락 챔버를 대기압 상태에서 진공압 상태로 만들어주기 위한 복수 개의 진공 펌프;
    복수 개의 진공 펌프 각각의 입구측에 연결되는 복수 개의 작동 챔버;
    복수 개의 작동 챔버와 복수 개의 진공 펌프 사이에 마련되는 복수 개의 보조 펌프; 및
    복수 개의 진공 펌프 각각의 출구측에 연결되어 진공 펌프의 펌핑으로 발생된 반응 부산물 가스가 공기중으로 배출되도록 하는 복수 개의 배기 매니폴드;
    를 포함하며,
    복수 개의 작동 챔버, 진공 펌프 및 보조 펌프 들은 병렬로 배치되고,
    적어도 하나의 배기 매니폴드와 인접하게 배치된 하나의 보조 펌프는 흡입 배관을 통해 연결되며,
    진공 펌프가 정상 작동되어 부하 상태인 경우에 배기 매니폴드와 보조 펌프의 연결은 차단되고, 진공 펌프가 아이들 상태인 경우에 배기 매니폴드와 병렬로 배치된 복수 개의 보조 펌프 중에서 다른 하나의 보조 펌프와 연결되어 진공 펌프의 출구측 압력이 낮아지도록 마련된, 진공 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    흡입 배관에는 2-웨이 밸브 형식의 개폐 밸브가 마련되며, 개폐 밸브는, 진공 펌프가 정상 작동되어 부하 상태인 경우에 배기 매니폴드와 보조 펌프가 연결되지 않도록 폐쇄되고, 진공 펌프가 아이들 동작 상태인 경우에 배기 매니폴드와 병렬로 배치된 복수 개의 보조 펌프 중에서 다른 하나의 보조 펌프와 연결되도록 마련된, 진공 시스템.
  12. 로드락 챔버와 연결되고, 로드락 챔버를 대기압 상태에서 진공압 상태로 만들어주기 위한 복수 개의 진공 펌프;
    직렬 배치된 복수 개의 진공 펌프의 입구측에 연결되는 적어도 하나의 작동 챔버;
    작동 챔버와 복수 개의 진공 펌프 사이에 마련되는 적어도 하나의 보조 펌프; 및
    직렬 배치된 복수 개의 진공 펌프의 출구측에 연결되는 적어도 하나의 배기 매니폴드;
    를 포함하며,
    작동 챔버, 복수 개의 진공 펌프 및 서브 펌프 들은 병렬로 배치되고,
    복수 개의 진공 펌프는 배기 매니폴드와 하나의 흡입 배관을 통해 연결되며,
    진공 펌프가 정상 작동되어 부하 상태인 경우에 흡입 배관은 차단되되 복수 개의 진공 펌프 중에서 어느 하나의 진공 펌프 내부의 공기가 다른 하나의 진공 펌프로 흡입되도록 마련되고,
    진공 펌프가 아이들 상태인 경우에 흡입 배관은 개방되되 복수 개의 진공 펌프로 흡입된 공기는 흡입 배관을 통해 배기 매니폴드로 배출되도록 마련된, 진공 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    복수 개의 진공 펌프 및 배기 매니폴드를 연결하는 흡입 배관에는 2-웨이 밸브 형식의 개폐 밸브가 마련되며,
    개폐 밸브는 진공 펌프가 부하 상태인 경우에는 흡입 배관이 차단되고, 진공 펌프가 아이들 상태인 경우에는 흡입 배관이 개방되는, 진공 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    복수 개의 진공 펌프는 분배관에 의해 연결되고,
    분배관에는 분배관을 개폐하기 위한 게이트 밸브가 마련되며,
    진공 펌프가 아이들 상태인 경우에 게이트 밸브에 의해 분배관의 일부가 차단되면 복수 개의 진공 펌프 중에서 차단되지 않은 어느 하나의 진공 펌프와 배기 매니폴드가 연결되도록 마련된, 진공 시스템.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040030968A (ko) 2001-09-06 2004-04-09 가부시키가이샤 아루박 진공배기장치 및 진공배기장치의 운전방법

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KR20040030968A (ko) 2001-09-06 2004-04-09 가부시키가이샤 아루박 진공배기장치 및 진공배기장치의 운전방법

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