KR20220041916A - 유량 제한기용 밀봉부 - Google Patents

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KR20220041916A
KR20220041916A KR1020227007390A KR20227007390A KR20220041916A KR 20220041916 A KR20220041916 A KR 20220041916A KR 1020227007390 A KR1020227007390 A KR 1020227007390A KR 20227007390 A KR20227007390 A KR 20227007390A KR 20220041916 A KR20220041916 A KR 20220041916A
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매튜 에릭 코바키크
자카라이야 에제키엘 매킨타이어
션 조셉 펜리
크리스토퍼 브라이언트 데이비스
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아이커 시스템즈, 인크.
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Abstract

가스 흐름을 제어하기 위한 장치는 반도체 제조를 위한 프로세스 가스를 전달하기 위한 중요한 구성 요소입니다. 가스 흐름을 제어하기 위한 이러한 장치는 유량 제한기 주변의 프로세스 가스 누출을 제거할 수 있는 효과적으로 밀봉된 유량 제한기에 자주 의존한다. 일 실시 형태에서, 유량 제한기용 밀봉부가 개시되며, 밀봉부는 유량 제한기의 밀봉 부분에 끼워맞춰지는 플라스틱 실린더를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 유량 제한기용 밀봉부가 개시되며, 밀봉부는 흐름 개구를 갖는 제1 밀봉 링을 가지고, 유량 제한기는 상기 흐름 개구내로 설치된다.

Description

유량 제한기용 밀봉부
본 기술은 질량 유량 제어기 또는 다른 가스 전달 장치에 사용하기 위한 유량 제한기에 관한 것이다.
<관련 출원에 대한 상호 참조>
본 출원은 2019년 8월 5일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/882,814호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함된다.
질량 유량(mass flow) 제어는 반도체 칩 제조의 핵심 기술 중 하나였다. 질량 유량 제어 장치는 반도체 제조 및 기타 산업 공정을 위한 프로세스 가스의 알려진 유량을 전달하는 데 중요하다. 이러한 장치는 다양한 응용 분야에서 유체의 흐름을 측정하고 정확하게 제어하는 데 사용된다. 이 제어는 정밀하게 보정된 유량 제한기를 사용하여 달성할 수 있다.
칩 제조 기술이 발전함에 따라 흐름 제어 장치에 대한 요구도 높아지고 있다. 반도체 제조 공정은 더 정확한 측정, 더 낮은 장비 비용, 개선된 과도 응답 시간, 가스 전달 타이밍의 일관성을 포함하여 성능 향상을 점점 더 요구하고 있다. 가스 전달의 일관성을 개선하기 위해 개선된 유량 제한기 및 밀봉부가 필요한다.
본 기술은 질량 유량 제어기 또는 다른 가스 전달 장치에 사용하기 위한 유량 제한기에 관한 것이다. 이러한 가스 전달 장치 중 하나 이상은 반도체 칩 제조, 태양 전지 패널 제조 등과 같은 광범위한 프로세스에서 사용될 수 있다.
일 구현예에서, 본 발명은 가스 유량 제한기를 위한 밀봉부이며, 상기 밀봉부는 제1 단부, 제2 단부, 및 상기 유량 제한기와 상기 밀봉부 사이의 유체 기밀 연결을 형성하기 위해 상기 유량 제한기를 수용하기 위한 개구를 구비한다.
다른 구현예에서, 본 발명은 밸브, 유량 제한기, 및 밀봉부를 구비하는 밸브 조립체이다. 밸브는 통로를 구비한다. 유량 제한기는 제1 단부, 제2 단부, 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부까지 연장되는 길이방향 축, 및 상기 길이방향 축을 따라 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치하는 밀봉 부분을 구비한다. 이 밀봉부는 상기 유량 제한기의 밀봉 부분과 상기 밸브의 통로와 접촉한다.
또다른 구현예에서, 본 발명은 제1 통로, 제2 통로, 제1 밀봉 리세스 및 제2 리세스를 구비하는 밸브를 가지는 밸브 조립체이다. 이 밸브 조립체는 ?? 밀봉 리세스 및 제4 밀봉 리세스를 구비하는 베이스를 가진다. 밸브 조립체는 유량 제한기를 구비하며, 이 유량 제한기는 제1 단부, 제2 단부, 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부까지 연장하는 길이방향 축, 상기 길이방향 축을 따라 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 유량 제한기의 표면을 구비한다. 마지막으로, 밸브 조립체는 상기 유량 제한기의 표면과 상기 밸브의 제1 밀봉 리세스와 접촉하는 밀봉부를 구비한다.
본 기술의 적용 가능성의 추가 영역은 이후 제공되는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 특정 예는 바람직한 구현예를 나타내지만 단지 예시를 위한 것이며 기술의 범위를 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다.
본 개시의 발명은 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 하나 이상의 유량 제한기를 사용하는 공정의 개략도이다.
도 2는 도 1의 공정에서 이용될 수 있는 질량 유량 제어기의 개략도이다.
도 3은 도 2의 질량 유량 제어기에서 이용될 수 있는 유량 제한기의 제1 실시 형태의 사시도이다.
도 4는 도 3의 밸브에서 이용될 수 있는 유량 제한기 및 밀봉부의 제1 실시 형태의 사시도이다.
도 5는 도 4의 유량 제한기 및 밀봉부의 V-V선을 따른 단면도이다.
도 6은 밀봉부가 없는 도 4의 유량 제한기 장치의 사시도이다.
도 7은 유량 제한기가 없는 도 4의 밀봉부의 사시도이다.
도 8은 도 2의 질량 유량 제어기에서 이용될 수 있는 유량 제한기 및 밀봉부의 제2 실시 형태를 포함하는 밸브의 개략도이다.
도 9는 도 8의 밸브에 이용될 수 있는 흐름 제한기 및 밀봉부의 제2 실시 형태의 사시도이다.
도 10은 도 9의 흐름 제한기 및 밀봉부의 X-X선을 따른 단면도이다.
도 11은 유량 제한기가 없는 도 9의 밀봉부의 사시도이다.
도 12는 도 11의 밀봉부의 XII-XII에 따른 단면도이다.
도 13은 도 11의 밀봉부의 정면도이다.
도 14는 도 11의 밀봉부의 평면도이다.
본 발명의 원리에 따른 예시적인 실시 형태의 설명은 전체 서면 설명의 일부로 간주되는 첨부 도면과 관련하여 읽도록 의도된다. 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시 형태들의 설명에서, 방향 또는 배향에 대한 임의의 언급은 단지 설명의 편의를 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하려는 어떤 방식으로도 의도되지 않는다. "아래의", "위의", "수평", "수직", "위로", "아래로", "위", "아래", "왼쪽", "오른쪽", "상부" 및 "하부"와 같은 상대적 용어 " 및 그 파생어(예: "수평으로", "아래로", "위쪽으로" 등)는 당시 설명되거나 논의 중인 도면에 도시된 방향을 나타내는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 상대적인 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이며 명시적으로 표시되지 않는 한 장치를 특정 방향으로 구성하거나 작동할 것을 요구하지 않는다. "부착된", "고정된", "연결된", "결합된", "상호 연결된" 및 이와 유사한 용어는 구조가 중간 구조를 통해 직접 또는 간접적으로 고정되거나 서로 부착되는 관계, 달리 명시되지 않는 한 움직일 수 있거나 단단한 부착물 또는 관계를 나타낸다. 또한, 본 발명의 특징 및 이점은 바람직한 실시 형태를 참조하여 예시된다. 따라서, 본 발명은 단독으로 또는 특징의 다른 조합으로 존재할 수 있는 특징의 일부 가능한 비제한적 조합을 예시하는 그러한 바람직한 실시 형태에 명시적으로 제한되어서는 안 되며; 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.
본 발명은 가스 흐름을 제어하기 위한 장치에 사용하기 위한 유량 제한기용 밀봉부에 관한 것이다. 일부 실시 형태에서, 장치는 알려진 질량 유량(mass flow)의 가스를 반도체 또는 유사한 프로세스로 전달하기 위한 질량 유량 제어기로서 기능할 수 있다. 반도체 제조는 가스 흐름 제어에서 고성능을 요구하는 산업 중 하나이다. 반도체 제조 기술이 발전함에 따라 고객은 전달된 가스 흐름의 질량(mass)에서 정확성과 반복성이 향상된 흐름 제어 장치의 필요성을 인식했다. 최신 반도체 공정에서는 가스 흐름의 질량을 엄격하게 제어하고 응답 시간을 최소화하며 가스 흐름이 매우 정확해야 한다. 본 발명의 밀봉부는 유량 제한기가 그 유로에 보다 효과적이고 적은 비용으로 밀봉되도록 한다.
도 1은 하나 이상의 유량 제한기를 이용하는 예시적인 프로세싱 시스템(1000)의 개략도를 도시한다. 프로세싱 시스템(1000)은 프로세싱 챔버(1300)에 유체적으로 연결된 흐름을 제어하기 위한 복수의 장치(100)를 이용할 수 있다. 흐름을 제어하기 위한 복수의 장치(100)는 프로세싱 챔버(1300)에 하나 이상의 상이한 프로세스 가스를 공급하기 위해 사용된다. 반도체와 같은 물품은 프로세싱 챔버(1300)내에서 처리될 수 있다. 밸브(1100)는 각각의 흐름 제어 장치(100)를 프로세싱 챔버(1300)로부터 격리시켜, 흐름 제어 장치(100) 각각이 프로세싱 챔버(1300)로부터 선택적으로 연결되거나 격리되도록 하여 다양한 처리 단계를 용이하게 한다. 프로세싱 챔버(1300)는 복수의 흐름 제어 장치(100)에 의해 전달된 프로세스 가스를 적용하기 위한 애플리케이터를 포함할 수 있고, 이는 복수의 흐름 제어 장치(100)에 의해 공급된 가스의 선택 또는 확산 분배를 가능하게 한다. 또한, 프로세싱 시스템(1000)은 밸브(1100)에 의해 프로세싱 챔버(1300)로부터 격리된 진공 소스(1200)를 더 포함하여, 프로세스 가스의 배기를 가능하게 하거나 동일한 흐름 제어 장치(100)에서 프로세스 가스 사이의 스위칭을 가능하게 하기 위해 흐름 제어 장치(100) 중 하나 이상의 퍼지를 용이하게 한다. 선택적으로, 흐름 제어 장치(100)는 질량 유량 제어기, 흐름 스플리터, 또는 프로세싱 시스템에서 프로세스 가스의 흐름을 제어하는 임의의 다른 장치일 수 있다. 또한, 밸브(1100)는 원한다면 흐름 제어 장치(100)에 통합될 수 있다.
프로세싱 시스템(100)에서 수행될 수 있는 프로세스는 습식 세정, 포토리소그래피, 이온 주입, 건식 에칭, 원자층 에칭, 습식 에칭, 플라즈마 애싱, 급속 열 어닐링, 노(furnace) 어닐링, 열 산화, 화학 기상 증착, 원자층 증착, 물리 기상 증착, 분자 빔 에피택시, 레이저 리프트오프, 전기화학 증착, 화학 기계적 연마, 웨이퍼 테스팅 또는 제어된 양의 프로세스 가스를 사용하는 기타 공정을 포함할 수 있다.
도 2는 프로세싱 시스템(1000)에서 이용될 수 있는 흐름(유량)을 제어하기 위한 장치(100)의 한 유형인 예시적인 질량 유량 제어기(mass flow controller)(101)의 개략도를 도시한다. 질량 유량 제어기(101)는 유입구(104)에 유체적으로 연결된 프로세스 가스의 가스 공급을 갖는다. 유입구는 비례 밸브(120)를 통해 흐르는 프로세스 가스의 부피를 변경할 수 있는 비례 밸브(120)에 유체 연결된다. 비례 밸브(120)는 P1 용적(106)으로 통과하는 프로세스 가스의 질량 유량을 측정한다. 비례 밸브(120)는 완전히 열리거나 닫힐 필요가 없도록 프로세스 가스의 비례 제어를 제공할 수 있지만 대신 프로세스 가스의 질량 유량의 제어를 허용하는 중간 상태를 가질 수 있다.
P1 용적(106)은 비례 밸브(120)에 유체 연결되고, P1 용적(106)은 비례 밸브(120)와 유량 제한기(160) 사이의 질량 유량 제어기(101) 내의 모든 용적의 합이다. 압력 변환기(130)는 P1 용적(106)내의 압력 측정을 가능하게 하도록 P1 용적(106)에 유체적으로 연결된다. 온/오프 밸브(150)는 유량 제한기(160)와 비례 밸브(120) 사이에 위치하며, P1 용적(106) 외부로의 프로세스 가스의 흐름을 완전히 정지시키는 데 사용될 수 있다. 선택적으로, 유량 제한기(160)는 대안적인 구성에서 온/오프 밸브(150)와 비례 밸브(120) 사이에 위치할 수 있다. 마지막으로, 유량 제한기(160)는 질량 유량 제어기(101)의 출구(110)에 유체 연결된다. 프로세싱 시스템에서, 출구(110)는 밸브(1100)에 또는 직접 프로세싱 챔버(1300)에 유체 연결된다. 이 실시 형태에서, 유량 제한기(160)은 온/오프 밸브(150)와 출구(110) 사이에 위치한다. 대안적인 실시 형태에서, 온/오프 밸브(150)는 유량 제한기(160)와 출구(110) 사이에 위치한다. 그래서, 온/오프 밸브(150)과 유량 제한기(160)의 배치는 역전될 수 있다.
제1 온/오프 밸브(150)의 내부에는 밸브 시트 및 폐쇄 부재가 있다. 장치(100)가 프로세스 가스를 전달할 때, 제1 온/오프 밸브(150)는 밸브 시트와 폐쇄 부재가 접촉하지 않도록 개방 상태에 있다. 이것은 프로세스 가스의 흐름을 허용하고 유체 흐름에 무시할만한 제한을 제공한다. 제1 온/오프 밸브(150)가 폐쇄 상태에 있을 때, 폐쇄 부재와 밸브 시트는 스프링에 의해 접촉하도록 바이어스되어, 제1 온/오프 밸브(150)를 통한 프로세스 가스의 흐름을 정지시킨다.
유량 제한기(160)는 비례 밸브(120)와 함께 사용되어 프로세스 가스의 유량을 측정한다. 대부분의 실시 형태에서, 유량 제한기(160)는 유체 흐름에 대해 알려진 제한을 제공한다. 제1의 특성화된 유량 제한기(160)는 주어진 프로세스 가스의 원하는 범위의 질량 유량을 전달하기 위해 특정 흐름 임피던스를 갖도록 선택될 수 있다. 유량 제한기(160)는 유량 제한기(160)의 상류 및 하류의 통로보다 흐름에 대한 저항이 더 크다.
선택적으로, 질량 유량 제어기(101)는 유량 제한기(160) 및 온/오프 밸브(150)의 하류에 하나 이상의 P2 압력 변환기를 포함한다. P2 압력 변환기는 유량 제한기(160)에 걸친 압력 차를 측정하는 데 사용된다. 일부 실시 형태에서, 유량 제한기(160) 하류의 P2 압력은 프로세싱 챔버에 연결된 다른 장치(100)로부터 얻어질 수 있고, 판독값은 질량 유량 제어기(101)에 전달된다.
선택적으로, 온도 센서는 질량 유량 제어기(101)의 정확도를 더욱 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 이들은 P1 용적(106) 근처의 질량 유량 제어기(101)의 베이스에 장착될 수 있다. 추가 온도 센서는 비례 밸브(120), 압력 변환기(130) 및 온/오프 밸브(150)를 포함하는 다양한 위치에서 사용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 온/오프 밸브(150)의 개략도가 도시되며, 유량 제한기(160)의 제1 실시 형태가 온/오프 밸브(150)의 출구 통로(157) 내에 위치한다. 온/오프 밸브(150)는 밸브(150)내로의 프로세스 가스의 흐름을 허용하는 입구 통로(158)를 갖는다. 스프링(156)은 밸브 시트(152)와 접촉하도록 폐쇄 부재(154)를 바이어스하여 밸브(150)가 폐쇄 상태에 있을 때 프로세스 가스가 흐르는 것을 방지한다. 개방 상태에 있을 때, 폐쇄 부재(154)는 밸브 시트(152)로부터 이격되도록 이동되어 프로세스 가스가 밸브 시트(152)를 배출구(157) 내로 통과할 수 있게 한다. 배출구(157)는 원통형 보어로 형성되지만, 또한 타원형, 다각형 또는 기타 형상으로 형성될 수 있다. 유량 제한기(160)는 유량 제한기(160)와 배출구(157)의 벽(159) 사이의 가스 흐름을 방지하는 밀봉부(170)와 함께 배출구(157) 내로 삽입된다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 유량 제한기(160) 및 밀봉부(170)가 보다 상세하게 도시되어 있다. 도 4는 유량 제한기(160) 및 밀봉부(170)의 사시도를 도시한다. 유량 제한기(160)는 길이방향 축선(A-A)을 따라 제1 단부(161)로부터 제2 단부(162)로 연장된다. 밀봉부(170)은 유량 제한기(160)에 끼워진다. 밀봉부(170)은 유량 제한기(160)를 주방향으로 둘러싸고 외부 표면(171)을 갖는다. 밀봉부(170)은 길이방향 축(B-B)을 따라 제1 단부(172)와 제2 단부(173) 사이에서 연장된다. 밀봉부(170)의 길이방향 축(B-B)은 유량 제한기(160)의 길이방향 축(A-A)과 동일선상에 있다. 그러나 대안적인 방식으로 밀봉부(170)의 길이방향 축(B-B)은 유량 제한기(170)의 길이방향 축(A-A)과 동일선상에 있지 않을 수 있다. 일부 다른 실시 형태에서, 밀봉부의 길이방향 축(B-B)은 유량 제한기(160)의 길이방향 축(A-A)에 대해 각을 이룬다. 또 다른 실시 형태에서, 밀봉부의 길이방향 축(B-B)은 유량 제한기(160)의 길이방향 축(A-A)과 이격될 수 있지만 평행할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 축은 각을 이루고 서로 이격될 수 있다.
도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 유량 제한기(160)는 밀봉 부분(163)과 밀봉되지 않은 부분(166)을 갖는다. 밀봉되지 않은 부분(166)은 제1 직경(D1)을 가지며, 밀봉 부분(163)은 제2 직경(D2)을 가지며, 제1 직경(D1)은 제2 직경(D2)보다도 크다. 밀봉부(170)는 유량 제한기(160)의 밀봉 부분(163)과 표면 접촉하는 내부 표면(174)을 더 포함한다. 외부 표면(171)은 제1 및 제2 직경(D1, D2) 중 하나보다 큰 제3 직경(D3)을 갖는다. 이는 벽(159)과 외부 표면(171) 사이의 간섭 끼워맞춤(interference fit)을 가져오고, 밀봉부(170)가 배출구(157)의 벽(159)에 대해 밀봉하는 동시에 유량 제한기(160)와 벽(159) 사이의 접촉을 방지하는 것을 보장한다. 내부 표면(174)은 유량 제한기(160)가 수용되고 모든 가스가 일반적으로 축(B-B)을 따라 유량 제한기(160)의 제1 단부(161)로부터 제2 단부(162)로 흐르는 개구를 구획한다. 또 다른 실시 형태에서, 밀봉 부분(163)은 또한 유량 제한기(160)의 전체 길이로 연장된다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 직경(D1)은 제2 직경(D2)과 동일한 직경일 수 있다. 바람직하게는, 제3 직경(D3)은 벽(159)과 간섭 끼워맞춤을 가진다. 제3 직경(D3)은 또한 제2 직경(D2)과 동일한 직경일 수 있다. 또한, 가스는 유량 제한기의 제1 단부(161)로부터 들어가서 제2 단부(162)를 나갈 필요가 없고, 또한 유량 제한기(160)의 둘레를 통해 들어갈 수도 있다. 유량 제한기(160)내의 가스의 흐름은 축 B-B를 엄격히 따를 필요는 없고, 유량 제한기(160)를 관통하여 그 주위가 아닌 밀봉부(170)를 통과하기만 하면 된다.
밀봉 부분(163)은 밀봉을 개선하고 밀봉을 제자리에 유지하기 위해 사용되는 밀봉부 수용 표면(165) 및 복수의 융기부(164)를 갖는다. 제2 직경(D2)은 제1 직경(D1)에 비해 감소되어 밀봉(170)을 위한 공간을 제공하고 유량 제한기(160) 상에서 밀봉부(170)의 유지를 향상시킨다. 융기부(164)는 삼각형 단면을 갖고 유량 제한기(160)를 에워싼다. 밀봉부(170)가 유량 제한기(160)의 밀봉 부분(163)에 설치될 때, 융기부(164)는 밀봉부(170)를 변형시켜 밀봉부(170)의 유지력을 더욱 향상시킨다. 이는 유량 제한기에 배출구(157)로의 압력이 가해질 때, 밀봉부(170)가 유량 제한기(160)상에 유지되도록 보장한다. 제3 직경(D3)은 일반적으로 배출구(157)와 간섭 끼워맞춤하므로, 간섭 정도에 따라 밀봉부(170)를 배출구(157)로 가압하는 데 상당한 힘이 필요할 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 밀봉 부분(163)은 2개의 융기부(164)를 갖는다. 대안적인 실시 형태에서, 밀봉 부분(163)은 더 크거나 더 적은 융기부(164)를 가질 수 있다. 융기부(164)의 단면 프로파일은 직사각형, 사다리꼴 또는 임의의 다른 형상일 수 있다. 또 다른 변형예에서, 텍스쳐는 밀봉 수용 표면(165) 상에 형성될 수 있다. 이 텍스쳐는 널링(knurling), 그라인딩(grinding), 또는 임의의 다른 공지된 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 대안적인 경우에, 유량 제한기(160)의 단일 모델은, 제3 직경(D3)이 각 배출구(157)의 벽(159)과 적절한 간섭을 갖도록 변형되도록 밀봉부의 두께를 수정함으로써 상이한 직경을 갖는 복수의 배출구(157)에 설치될 수 있다. 이 구성은 유리하게는 밸브 시트에 대해 직접 제한기를 설치하여 밸브 시트와 유량 제한기(160) 사이에 둘러싸인 용적을 크게 줄인다. 또한, 여러 밸브 형상, 보어의 크기 및 피팅 형상은, 배출구(157) 내에 유량 제한기(160)를 위치시킴으로써 수용될 수 있다.
사용시, 프로세스 가스는 유량 제한기(160)를 통해 제1 단부(161)에서 제2 단부(162)로 흐른다. 밀봉부(170)는 유량 제한기(160) 및 배출구(157)의 벽(159) 둘 모두에 밀착한 상태로 끼워져서 프로세스 가스가 유량 제한기(160) 주위를 흐르는 것을 방지한다. 약간의 가스 누출이 가능하지만, 이 누출은 헬륨이 프로세스 가스로 사용될 때 적어도 1x10^-7 atm-cc/sec로 감소된다. 이 누출률은 무시할 수 있는 양의 프로세스 가스가 유량 제한기(160)를 통하지 않고 유량 제한기(160) 주위로 흐르도록 한다.
밀봉부(170)는 플라스틱 재료와 같은 비금속 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 한 가지 예시적인 재료는 폴리테트라플루오로에틸렌("PTFE" 또는 "테플론"으로도 알려짐)일 수 있다. 대체 재료에는 금속, 세라믹 또는 복합 재료가 포함될 수 있다. 밀봉부(170)는 바람직하게는 밀봉부 수용 표면(165)과 내부 표면(174) 사이의 밀착 끼워맞춤을 보장하기 위해 유량 제한기(160) 상으로 수축되거나 신장된다. 그러나, 다른 방법도 고려된다. 또한, 밀봉부는 밀봉부(170)와 유량 제한기(160) 사이의 안전한 기밀 연결을 달성하기 위해 유량 제한기(160) 상에 용접, 접합 또는 프레스될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 복수의 유량 제한기(160)가 상이한 밀봉부(170)에 설치되어, 다른 사이즈의 배출구(157)로의 설치를 가능하게 할 수 있다.
도 8 내지 도 14를 참조하면, 유량 제한기(260)의 제2 실시 형태가 밀봉부(270)와 함께 도시되어 있다. 도 8의 개략도에서 볼 수 있는 바와 같이, 밸브(150)가 도시되어 있다. 밸브(150)는 도 3의 밸브(150)와 실질적으로 동일하다. 그러나, 유량 제한기에 배출구(157)로의 압력이 가해지는 대신, 밀봉부(270)가 밸브(150)의 밀봉 표면(153)과 베이스(290)의 밀봉 표면(291) 사이에 장착된다. 베이스(290)는 온/오프 밸브(150)를 질량 유량 제어기(101) 또는 유량 제어를 위한 다른 장치(100)의 다양한 구성요소에 연결하는 유로(292)를 포함한다. 밀봉부(270)는 밀봉 표면(153)과 밀봉 표면(291)사이에 설치되고, 도 9 및 10에 가장 잘 도시된 바와 같이 제1 밀봉 링(271) 및 제2 밀봉 링(272)을 갖는다. 제1 밀봉 링(271) 및 제2 밀봉 링(272)은 개스킷 시트(273)에 장착되고, 개스킷 시트(273) 너머로 연장되어 밸브(150) 및 베이스(290)의 밀봉 리세스(155, 295)와 각각 맞물린다. 밸브(150)를 베이스(290)에 결합하는 데 사용되는 패스너의 통과를 허용하기 위해 개스킷 시트(273)를 통해 복수의 개구(274)가 제공된다. 밀봉부(274)의 제조를 용이하게 하기 위해 또는 추가적인 유로를 밀봉하는 등의 다른 목적을 위해 추가의 구멍(275)를 이용할 수 있다.
도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 밀봉부(270)의 제1 밀봉 링(271)은 유량 제한기(260)를 수용한다. 유량 제한기(260)는 길이방향 축(A-A)을 따라 제1 단부(261)로부터 제2 단부(262)로 연장된다. 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제1 밀봉 링(271)은 제1 측면(276) 및 제1 측면(276)에 대향하는 제2 측면(277)을 가지며, 길이방향 축(B-B)은 제1 및 제2 측면(276, 277)에 수직인 제1 밀봉 링(271)을 통해 연장된다. 제1 및 2 측면(276, 277)은 밀봉 리세스(155, 295)와 맞물리고, 밸브(150)가 베이스(290)에 장착될 때 이들 사이에서 압축된다. 제1 밀봉 링(271)은 또한 일반적으로 원통형인 내부 표면(278)과 내부 표면(278)을 가로질러 연장되는 밀봉 웹(279)를 갖는다. 흐름 개구(280)는 밀봉 웹(279)에 형성되어 유량 제한기(260)를 수용한다. 흐름 개구(280)는 본 실시 형태에서 일반적으로 직사각형 형상을 갖지만, 다른 실시 형태에서는 원형, 타원형 또는 해당하는 흐름 제한기를 수용하기에 적합한 임의의 형상일 수 있다. 유량 제한기(260)는 길이방향 축을 따라 일반적으로 직사각형 형상을 가지며, 흐름 개구(280) 내에 꼭 맞게 끼워진다. 유량 제한기(260)가 흐름 개구(280)에 설치되면, 이는 유량 제한기(260)의 외부 표면과 밀봉 웹(279) 사이에 가스 기밀 밀봉부를 달성하도록 용접, 결합, 또는 압입되어서, 프로세스 가스가 유량 제한기(260)를 통과하지 않고 유량 제한기(260)를 지나 새지 않도록 보장한다. 제1 밀봉 링(271)은 또한 외부 표면(285)을 가지며, 이 외부 표면(285)는 제1 밀봉 링(271)이 밀봉 리세스(155, 295) 내에 중첩될 수 있는 한 임의의 크기 또는 직경일 수 있다. 대안적인 구성에서, 밀봉 리세스(155, 295)는 생략될 수 있다. 또 다른 구성에서, 내부 표면(278) 및 외부 표면(285)은 원통형일 필요는 없고 직사각형, 타원체, 다각형, 또는 임의의 다른 형상일 수 있다.
제2 밀봉 링(272)은 또한 제1 측면(281) 및 제2 측면(282)을 갖는다. 그러나, 제2 밀봉 링(272)은 대응하는 밀봉 웹이 없다는 점에서 제1 밀봉 링(271)과 상이하다. 대신에, 내부 표면(283)은 유의한 흐름 임피던스 없이 프로세스 가스의 통과를 가능하게 하는 흐름 개구를 구획한다. 이상적으로, 유로 및 제2 밀봉 링(272)은 유체 흐름에 제한을 제공하지 않는다. 대안적인 실시 형태에서, 밀봉부(270)는 제1 밀봉 링(271)만을 포함하고 제2 밀봉 링(272) 또는 임의의 다른 구성요소가 없을 수 있다. 대안적으로, 제1 또는 제2 밀봉 링(271, 272) 중 하나 이상이 있을 수 있다.
또다른 실시 형태에서, 제1 밀봉 링(271)의 흐름 개구(280)은 원형, 직사각형일 수 있고, 다각형 형상을 가질 수 있거나, 호를 포함할 수 있거나, 임의의 알려진 형상을 가질 수 있다. 따라서, 유량 제한기의 임의의 단면은 밀봉 링(271)에 수용될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 밀봉 링(271)은 압입(press fit), 용접, 접합 또는 그렇지 않으면 밸브(150)의 배출구(157) 또는 베이스(290)의 유로(292)와 같은 유로 내에 직접 고정될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 개스킷 시트(273)는 생략되어 밀봉부가 밀봉 링(271)만으로 구성될 수 있다. 밀봉부(270)는 바람직하게는 적어도 부분적으로 금속 재료로 구성된다. 가장 바람직한 방식으로, 제1 및 제2 밀봉 링(271, 272)은 금속이다.
조립시에, 밀봉부(270)는 밸브(150)와 베이스(290) 사이에, 배치되고 제1 및 제2 밀봉 링(271, 272)이 밀봉 리세스(155, 295)와 정렬되도록 정렬된다. 그 다음, 유량 제한기(260)는 배출구(157) 및 베이스(290)내의 해당하는 유로(292) 내로 연장된다. 유량 제한기(260)는 밀봉부가 유량 제한기(260)의 길이를 따라 중간이 되도록 제1 밀봉 링(271)에 부착될 수 있거나, 유량 제한기(260)의 길이를 따라 임의의 지점에 부착될 수 있다. 그것은 제1 또는 제2 단부(261, 262)와 실질적으로 같은 높이로 부착될 수도 있다. 또한, 밀봉부(270)는 밸브 시트 사이의 거리를 최소화하여 이들간의 용적을 최소화하기 위해 밸브(150)의 일부 내에 위치하도록 설치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 밀봉부(270)는, 유량 제한기(260)가 밸브 시트(152)의 상류에 위치되고 배출구(157) 대신 유입구(158)에 위치되도록 구성될 수 있다. 이 실시 형태의 밀봉부는, 1x10^-11 atm-cc/sec보다 나은 헬륨 누출율로 유량 제한기(260) 주변의 모든 프로세스 가스 흐름을 실질적으로 제거하는 밀봉부를 신뢰할 수 있게 생성할 수 있다.
본 발명이 본 발명을 수행하는 현재 바람직한 모드를 포함하는 특정 실시 형태와 관련하여 설명되었지만, 당업자는 위에서 설명된 시스템 및 기술의 수많은 변형 및 순열이 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 것들이 이용될 수 있고, 구조적 및 기능적 수정이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명의 사상 및 범위는 첨부된 청구범위에 기재된 바와 같이 광범위하게 구성되어야 한다.

Claims (31)

  1. 가스 유량 제한기용 밀봉부로서,
    제1 단부;
    제2 단부; 및
    유량 제한기 및 상기 밀봉부 사이에 유체 기밀 연결을 형성하도록 상기 유량 제한기를 수용하는 개구
    를 포함하고, 길이방향 축은 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부까지 연장되는, 가스 유량 제한기용 밀봉부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부는 밸브의 오리피스 내로 삽입되도록 구성되는, 가스 유량 제한기용 밀봉부.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부가 비금속성인, 가스 유량 제한기용 밀봉부.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부는 폴리테트라플루오로에틸렌으로 형성되는, 가스 유량 제한기용 밀봉부.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부는 제1 단부 및 제2 단부를 갖고, 상기 밀봉부는 상기 길이방향 축을 따라 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부까지 연장되는, 가스 유량 제한기용 밀봉부.
  6. 제1항에 있어서,
    밀봉 웹이 상기 길이방향 축을 따라 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치되는, 가스 유량 제한기용 밀봉부.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 밀봉 웹은 흐름 개구를 포함하고, 상기 흐름 개구는 직사각형인, 가스 유량 제한기용 밀봉부.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부는 제1 밀봉 링 및 제2 밀봉 링을 포함하는, 가스 유량 제한기용 밀봉부.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부는 개스킷 시트를 포함하는, 가스 유량 제한기용 밀봉부.
  10. 밸브 조립체로서,
    통로를 포함하는 밸브;
    제1 단부, 제2 단부, 및 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부까지 연장되는 길이방향 축, 및 상기 길이방향 축을 따라 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치된 밀봉 부분을 포함하는 유량 제한기; 및
    상기 유량 제한기의 상기 밀봉 부분 및 상기 밸브의 상기 통로와 접촉하는 밀봉부
    를 포함하는, 밸브 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 밀봉부는 폴리테트라플루오로에틸렌으로 형성되는, 밸브 조립체.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 밀봉부는 비금속성인, 밸브 조립체.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 밀봉부는 금속성인 밸브 조립체.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 밀봉부는 상기 길이방향 축을 따라 제1 단부로부터 제2 단부까지 연장되는, 밸브 조립체.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 유량 제한기는 융기부를 더 포함하고, 상기 밀봉부는 상기 융기부와 접촉하는, 밸브 조립체.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 유량 제한기는 밀봉되지 않은 부분을 더 포함하고, 상기 밀봉되지 않은 부분은 제1 직경을 갖고 상기 밀봉 부분은 제2 직경을 갖는, 밸브 조립체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 큰, 밸브 조립체.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 밀봉부의 외부 표면은 제3 직경을 갖고, 상기 제3 직경은 상기 제1 직경 및 상기 제2 제2 직경보다 큰, 밸브 조립체.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 밸브의 상기 통로는 내부 표면을 갖고, 상기 밀봉부의 외부 표면은 상기 밸브의 상기 통로의 내부 표면과 접촉하는, 밸브 조립체.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 밀봉부는 상기 밀봉부의 제1 단부와 상기 밀봉부의 제2 단부 사이에 위치된 밀봉 웹을 포함하는, 밸브 조립체.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 밀봉 웹은 흐름 개구를 포함하고, 상기 흐름 개구는 상기 유량 제한기를 수용하는, 밸브 조립체.
  22. 제10항에 있어서,
    상기 밀봉부는 밀봉 웹, 제1 밀봉 링, 및 제2 밀봉 링을 더 포함하는, 밸브 조립체.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 밀봉 링은 밀봉 웹을 포함하고, 상기 유량 제한기의 상기 밀봉 부분은 상기 밀봉 웹과 접촉하는, 밸브 조립체.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 밸브의 상기 통로는 제1 밀봉 리세스를 포함하고, 상기 제1 밀봉 링은 상기 제1 밀봉 리세스 내에 위치하는, 밸브 조립체.
  25. 제24항에 있어서,
    베이스를 더 포함하고, 상기 베이스는 제2 밀봉 리세스를 포함하고, 상기 제1 밀봉 링은 상기 제1 밀봉 리세스와 상기 제2 리세스 사이에 위치하는, 밸브 조립체.
  26. 밸브 조립체로서,
    제1 통로, 제2 통로, 제1 밀봉 리세스 및 제2 밀봉 리세스를 포함하는 밸브;
    제1 밀봉 리세스 및 제1 밀봉 리세스를 포함하는 베이스;
    유량 제한기로서, 제1 단부, 제2 단부, 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부까지 연장되는 길이방향 축, 및 상기 길이방향 축을 따라 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치된 유량 제한기의 표면을 포함하는, 유량 제한기; 및
    상기 유량 제한기의 표면 및 상기 밸브의 상기 제1 밀봉 리세스와 접촉하는 밀봉부
    를 포함하는, 밸브 조립체.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 밀봉부는 제1 밀봉 링, 제2 밀봉 링, 및 밀봉 웹을 포함하고, 상기 제1 밀봉 링은 상기 밸브의 제1 밀봉 리세스 및 상기 베이스의 상기 제1 밀봉 리세스 내에 위치하는, 밸브 조립체.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 밀봉 링은 제1 측면 및 제2 측면을 포함하고, 상기 제1 측면은 상기 밸브의 제1 밀봉 리세스와 접촉하고, 상기 제2 측면은 상기 베이스의 상기 제1 밀봉 리세스와 접촉하는, 밸브 조립체.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 밀봉 웹은 상기 유량 제한기와 접촉하는, 밸브 조립체.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 밀봉 웹은 흐름 개구를 포함하는, 밸브 조립체.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 흐름 개구는 직사각형인 밸브 조립체.
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