KR20210106707A - 배기압 조절 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 배기압 조절 장치는, 내부에 유체가 이동되는 제1공간과, 제1공간과 연결되며 일방향으로 직경이 커지도록 형성되는 제2공간을 포함하는 하우징유닛; 및 제1공간 및 제2공간을 이동하며 유체의 유량을 조절하는 유량조절유닛을 포함하고, 유량조절유닛은 하우징유닛 내부에서 이동 가능하게 구비되어 하우징유닛 내부와 접촉 가능하게 구비될 수 있다.

Description

배기압 조절 장치 {EXHAUST CONTROL APPARATUS}

본 발명은 배기압 조절 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유동하는 공기의 양을 조절하여 설비를 포함하는 특정공간의 압력을 일정하게 유지하기 위한 배기압 조절 장치에 관한 것이다.

반도체 제조공정은 반도체 웨이퍼 상에 증착을 통해 감광물질을 도포하고 패턴마스크를 통해 감광물질을 노광한 후 식각처리를 통해 감광물질을 제거함으로써 원하는 패턴을 형성하는 공정이 진행되고, 이러한 패턴처리 공정에는 식각 후 웨이퍼 상의 이물질을 제거하기 위한 후처리작업을 필요로 한다.

이때 전술한 반도체 공정처리 결과는 주변 환경에 민감하게 반응하며 특히, 압력 변화에 따라 반도체 공정처리 결과의 편차가 발생한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 설비 혹은 특정공간의 압력이 일정하게 유지되도록 하는 배기압 조절 장치를 제공하는 것이 과제이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따르면, 배기압 조절 장치는 내부에 유체가 이동되는 제1공간과, 상기 제1공간과 연결되며 일방향으로 직경이 커지도록 형성되는 제2공간을 포함하는 하우징유닛; 및 상기 제1공간 및 제2공간을 이동하며 상기 유체의 유량을 조절하는 유량조절유닛을 포함하고, 상기 유량조절유닛은 상기 하우징유닛 내부에서 이동 가능하게 구비되어 상기 하우징유닛 내부와 접촉 가능하게 구비될 수 있다.

여기서 상기 유량조절유닛은 길게 형성되어 상기 제1공간의 중심을 관통하는 이동부; 상기 이동부에 결합되며 상기 이동부의 길이방향을 따라 이동되는 개폐부를 포함할 수 있다.

또한 상기 개폐부는 상기 이동부가 결합된 일측면에서 타측면으로 갈수록 직경이 작아지는 원뿔 형태일 수 있으며, 상기 제2공간은 상기 개폐부의 외주 일면이 상기 제2공간의 내주 일면에 접하여 상기 제1공간 및 상기 제2공간의 유체의 흐름이 차단되도록 형성될 수 있다.

상기 이동부는 액추에이터유닛; 상기 액추에이터유닛의 회전력을 직선 왕복운동으로 변환하는 변환유닛; 상기 변환유닛에 연결되어 일단에 상기 개폐부가 결합되는 결합유닛; 및 상기 결합유닛이 슬라이딩 되도록 고정하는 고정유닛을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 형태에 따른 배기압 조절 장치는 연결되는 설비의 현재압력정보 및 설정압력정보를 입력 받고, 설비의 현재압력정보가 설정압력정보에 수렴하도록 상기 유량조절유닛의 이동을 제어하는 제어유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 배기압 조절 장치에 따르면, 설비 혹은 특정공간의 압력이 일정하게 유지되게 함으로써 반도체 공정에 적용될 경우 동일한 반도체 공정처리 결과를 얻을 수 있어 제품의 수율이 향상될 수 있다는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 조절 장치의 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 조절 장치의 유량조절유닛을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 조절 장치의 개폐모습을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 조절 장치의 제1공간, 제2공간 및 개폐부의 형성에 따른 압력차 발생 여부를 확인하기 위한 2D해석을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 조절장치의 유량조절유닛이 특정공간에서 제어유닛에 의해 제어되는 모습을 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 조절장치의 유량조절유닛이 특정공간에 배치된 다수의 설비에 마련되어 제어유닛에 의해 제어되는 모습을 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 조절 장치의 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 조절 장치의 유량조절유닛을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 조절 장치의 개폐모습을 나타낸 도면이고, 도 4의 압력차 발생 여부를 확인하기 위한 도시된 바와 같이 2D해석을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 조절장치의 유량조절유닛이 특정공간에서 제어유닛에 의해 제어되는 모습을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 조절장치의 유량조절유닛이 특정공간에 배치된 다수의 설비에 마련되어 제어유닛에 의해 제어되는 모습을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기압 조절 장치(10)는 크게 하우징유닛(200), 유량조절유닛(400)을 포함할 수 있다.

하우징유닛(200)은 유체가 이동될 수 있도록 내부에 제1공간(220)이 마련되고 제1공간(220)에 연결되어 제2공간(240)이 마련될 수 있다.

여기서 제2공간(240)은 제1공간(220)에 연결되어 일방향으로 직경이 커지도록 마련될 수 있으며 구체적으로 제1공간(220)은 원기둥형태로 마련될 수 있고, 원기둥형태로 마련된 제1공간(220)의 일단에 제2공간(240)의 일단이 연결된 다음 타단으로 갈수록 직경이 커지도록 마련되어 외주면이 테이퍼진 형태로 마련되는 원기둥형태일 수 있다.

이때 하우징유닛(200)으로 유입되는 유체는 입출구 면적을 비례적으로 조절해서 배기압을 조절하는 기능을 수행할 수 있다면 제1공간(220)에서 제2공간(240)으로 유입될 수도 있으며 제2공간(240)에서 제1공간(220)으로 유입될 수도 있다.

다음으로 유량조절유닛(400)은 유체의 유량을 조절하기 위해서 제1공간(220) 및 제2공간(240)을 이동하도록 마련될 수 있다.

이때 유량조절유닛(400)은 회전력을 직선왕복운동으로 변환하는 구동을 통해서 하우징유닛(200) 내부에서 이동 가능하게 마련될 수 있으며 일측이 하우징유닛(200)의 내부 공간에 접촉하거나 접촉이 해제되어 배기압을 조절 할 수 있다.

도 2를 참조하여 유량조절유닛(400)의 구성에 대해 자세히 살펴보면 다음과 같다.

유량조절유닛(400)은 크게 이동부(420), 개폐부(440)를 포함할 수 있으며 제2공간(240)의 일측에 마련되고 제1공간(220)의 중심을 향해 길게 형성되어 제1공간(220)의 중심을 관통할 수 있다.

구체적으로 이동부(420)는 회전력을 직선왕복운동을 변환하기 위한 구조로 마련될 수 있으며 크게 액추에이터유닛(422), 변환유닛(424), 결합유닛(426), 고정유닛(428)을 포함할 수 있다.

회전력을 전달하기 위한 역할을 수행하는 액추에이터유닛(422)은 펄스에 따라 일정한 각도조정이 가능한 스테핑모터 중 어느 하나일 수 있으며 비례적으로 제1공간(220) 및 제2공간(240)의 면적을 가변시킬 수 있다면 정밀 위치 제어가 가능한 서보모터로 변경될 수도 있다.

변환유닛(424)은 액추에이터유닛(422)의 회전력을 직선 왕복운동으로 변환하는 기능을 수행하며 액추에이터(422)의 모터축에 축결합된 피니언기어와 피니언기어에 치합하는 랙기어 일 수 있다.

이때 변환유닛(424)은 도면에 도시된 바와 다른 구조로 변경될 수도 있다. 서보모터를 사용하는 경우에는 서보모터축에 볼스크류가 결합되고 볼스크류에 결합되는 너트에 결합유닛(426)이 결합되고 결합유닛(426)을 가이드하는 고정유닛(428)을 따라 직선왕복 이동하도록 마련될 수 있다.

결합유닛(426)은 도 2에 도시된 바와 같이 직선이동 방향으로 긴 프레임 형성되고 변환유닛(424)이 래크기어인 경우에는 프레임의 일면에 래크기어가 결합된 형태로 마련될 수 있다.

또한 서보모터로 회전력을 전달받는 경우에는 볼스크류에 결합되는 너트에 볼트고정되는 것이 간편할 것이다.

이때 고정유닛(428)은 결합유닛(426)이 길이방향으로 일정하게 직선왕복운동 하도록 가이드하는 역할을 수행하며 구체적으로 도면에 도시된 바와 같이 결합유닛(426)이 길이방향으로 슬라이딩 되도록 고정하도록 마련될 수 있다.

또한 고정유닛(428)은 결합유닛(426)의 일단에 스토퍼를 구비하여 결합유닛(426)의 직선왕복운동 범위를 제한할 수도 있다.

전술한 이동부(420)에 결합되는 개폐부(440)는 이동부(420)의 길이방향을 따라 이동되며 하우징의 내부공간에 접촉되어 제1공간(220) 및 제2공간(240)의 유체의 흐름을 차단하거나 하우징의 내부공간에서 접촉이 해제되어 제1공간(220) 및 제2공간(240)의 유체의 흐름을 차단 해제할 수 있게 된다.

구체적으로 개폐부(440)는 이동부(420)가 결합된 일측면에서 타측면으로 갈수록 직경이 작아지는 원뿔 형태로 마련될 수 있다.

이때 결합유닛(426)이 결합되는 개폐부(440)의 외주면 일측이 하우징의 내부공간에 접촉하여 제1공간(220) 및 제2공간(240)의 유체의 흐름을 차단하거나 차단해제 할 수 있다.

다음으로 도 3을 통해 하우징유닛(200)에 내부공간에 유량조절유닛(400)의 일측이 접촉하여 제1공간(220) 및 제2공간(240)의 유체의 흐름을 차단하거나 차단을 해제하는 동작 과정을 자세히 살펴보면 다음과 같다.

구체적으로 측단면도로 도시한 도 3의 (a)와 같이 제1공간(220)의 일단에는 제2공간(240)의 일단이 연결되고 연결된 일단에서 멀어질수록 직경이 커지는 형태로 마련되고 유량조절유닛(400)은 제2공간(240)의 일측에서 제1공간(220)을 향해 직선운동하거나 복귀하는 형태로 구비될 수 있다.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 유량조절유닛(400)의 개폐부(440)가 제1공간(220)을 향해 직선운동하게 되면 제2공간(240)에 내주면에 개폐부(440)의 외주면 일측이 접촉되게 되고 제1공간(220) 및 제2공간(240)의 유량이 완전히 차단될 수 있다.

상술한 바와 같은 형상을 가짐으로써 발생하는 제1공간(220) 및 제2공간(240)의 압력차는 도 4의 도시된 바와 같이 2D해석(난류 게이지 압력 해석)을 통해 압력차 발생 여부를 확인할 수 있었다.

개폐부(440)가 제2공간(240)에서 완전히 이격된 상태에서 제1공간(220)으로 직선이동하면서 제1공간(220) 및 제2공간(240)을 완전히 분리하는 상태를 3가지의 경우로 나눠 그때의 제1공간(220) 및 제2공간(240)의 압력상태를 색상으로 나타낸 것이고 이때 기압은 빨간색에 수렴할수록 고기압을 나타내고 파란색에 수렴할수록 저기압을 나타낸다.

구체적으로 절단면을 기준으로 직사각형의 형태인 제1공간(220)과 사다리꼴 형태의 제2공간(240)에 삼각형 형태의 개폐부(440)가 제2공간(240)에서 제1공간(220)으로 진행함으로써 개폐부(440)의 위치에 따라 제1공간(220) 및 제2공간(240)을 포함하는 배관의 단면적이 달라지며 결과적으로 제1공간(220) 및 제2공간(240)의 압력차가 발생할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 배기압 조절장치는 설비 또는 특정공간에 연결될 수 있으며, 이때 배기압 조절장치는 제어유닛을 더 포함할 수 있다.

제어유닛은 연결되는 설비의 현재압력정보와 설정압력정보를 입력 받은 다음 설비의 현재압력정보가 설정압력정보에 수렴하도록 유량조절유닛(400)의 이동을 제어할 수 있다.

이때 본 발명에서 언급하는 설비에 대해 예를 들어 설명하면, 웨이퍼를 제조하기 위한 공정을 수행하는 하나의 클린룸일 수 있으며, 이때 배기압 조절 장치(10)는 클린룸의 일측에 구비되어 클린룸으로 유체가 흐르도록 형성하는 배기유닛(미도시)과 연결될 수도 있다.

구체적으로 도 5에 도시된 바와 같이 배기압 조절 장치(10)가 클린룸이라는 특정공간에 마련되고 제어유닛에 연결된 압력센서를 통해 클린룸의 현재압력을 파악하고 제어유닛은 클린룸이 원하는 설정압력으로 유지되도록 배기압 조절 장치(10)를 피드백 제어하여 클린룸의 현재압력이 원하는 설정압력에 수렴시킬 수 있다.

예를 들어 제어유닛은 기 설정압력값이 100이고 현재 클린룸압력값이 80인 경우에 기설정압력값과 클린룸압력값의 차를 에러값 20을 인식하여 에러값을 0으로 수렴시키기 위해서 유량조절유닛(400)을 이동시킬 수 있다.

구체적으로 원하는 설정압력값보다 클린룸압력값이 낮으면 유량조절유닛(400)이 제1공간(220)에서 이격되어 유입되는 유량을 늘리고 원하는 설정압력값보다 클린룸압력값이 높으면 유입되는 유량을 줄여 에러값을 0으로 수렴시킬 수 있다.

이때 제어유닛은 PID 피드백 제어를 통해 에러값의 기준값을 설정하고 에러값이 기준값보다 큰 경우에는 유량조절유닛(400)의 이동속도를 빠르게 설정하고 에러값이 기준값보다 작은 경우에는 유량조절유닛(400)의 이동속도를 느리게 설정하여 클린룸압력값이 원하는 설정압력값에 도달하는 시간을 단축시킬 수 있다.

이때 제어유닛은 PID 제어의 연산을 통해 에러값에 대응하여 액추에이터(422)의 회전각도를 설정하기 위해 미분하거나 적분하는 경우에 모든 시간에 발생된 에러값들에 대응하지 않고 기 설정된 시간, 예를 들면 0.1초 간격으로 발생된 에러값에 대응하여 회전각도를 설정하여 클린룸압력값이 원하는 설정압력값에 도달하는 시간을 단축시킬 수 있다.

또한 본 발명에서 언급하는 설비에 대해 예를 들어 설명하면, 웨이퍼를 제조하기 위한 공정을 수행하는 하나의 클린룸에 마련된 다수의 장비일 수 있으며, 이때 배기압 조절 장치(10)는 다수의 장비(M1,M2,M3)에 각각 구비되고 다수의 장비(M1,M2,M3) 각각에 압력센서(P1,P2,P3)가 배치되어 제어유닛을 통해 다수의 장비의 압력이 제어될 수 있다.

이로 인해 본 발명의 배기압 조절 장치(10)에 따르면, 설비 혹은 특정공간의 압력이 일정하게 유지되게 함으로써 그 안에서 이루어지는 공정처리 시 동일한 결과를 확보할 수 있어 반도체 공정처리에 적용하는 경우 제품의 수율이 향상될 수 있다는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 배기압 조절 장치
200: 하우징유닛
220: 제1공간
240: 제2공간
400: 유량조절유닛
420: 이동부
422: 액추에이터
424: 변환유닛
426: 결합유닛
428: 고정유닛
440: 개폐부
600: 제어부

Claims (5)

1. 내부에 유체가 이동되는 제1공간과, 상기 제1공간과 연결되며 일방향으로 직경이 커지도록 형성되는 제2공간을 포함하는 하우징유닛; 및
   상기 제1공간 및 제2공간을 이동하며 상기 유체의 유량을 조절하는 유량조절유닛을 포함하고,
   상기 유량조절유닛은 상기 하우징유닛 내부에서 이동 가능하게 구비되어 상기 하우징유닛 내부와 접촉 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는,
   배기압 조절 장치.
   
2. 제2항에 있어서,
   상기 유량조절유닛은,
   길게 형성되어 상기 제1공간의 중심을 관통하는 이동부; 및
   상기 이동부에 결합되며 상기 이동부의 길이방향을 따라 이동되는 개폐부를 포함하는,
   배기압 조절 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 개폐부는 상기 이동부가 결합된 일측면에서 타측면으로 갈수록 직경이 작아지는 원뿔 형태인 것을 특징으로 하고,
   상기 제2공간은
   상기 개폐부의 외주 일면이 상기 제2공간의 내주 일면에 접하여 상기 제1공간 및 상기 제2공간의 유체의 흐름이 차단되도록 형성되는 것을 특징으로 하는
   배기압 조절 장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 이동부는
   액추에이터유닛;
   상기 액추에이터유닛의 회전력을 직선 왕복운동으로 변환하는 변환유닛;
   상기 변환유닛에 연결되어 일단에 상기 개폐부가 결합되는 결합유닛; 및
   상기 결합유닛이 슬라이딩 되도록 고정하는 고정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는
   배기압 조절 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   연결되는 설비의 현재압력정보 및 설정압력정보를 입력 받고, 설비의 현재압력정보가 설정압력정보에 수렴하도록 상기 유량조절유닛의 이동을 제어하는 제어유닛을 더 포함하는
   배기압 조절 장치.

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