KR20220129788A - 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브 - Google Patents

다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정에서 진공 챔버에 설치되는 진공 게이트 밸브에 관한 것이다.
본 발명은 진공 펌프의 처리 용량 확대에 따른 진공 게이트 밸브의 규격 확대에 적극적으로 대응하기 위하여 회전 운동으로 개폐되는 방식의 밸브판을 채택하고, 소직경의 슬로우 펌프 라인과 대직경의 슬로우 펌프 라인을 이용하여 다단식(Two-step)으로 오픈하는 방식의 새로운 진공 게이트 밸브를 구현함으로써, 진공 펌프의 과부하를 제어할 수 있음은 물론 진동과 소음을 억제할 수 있는 한편, 회전 운동으로 개폐되는 밸브판의 작동 시 에어 실린더의 직선 운동을 링크 기구를 통해 회전 운동으로 전환하여 밸브판을 작동시키는 새로운 밸브판 작동 메카니즘을 적용함으로써, 작동성 향상과 더불어 구조 단순화를 도모할 수 있으며, 다단 방식의 슬로우 펌프 라인(By-pass)이 형성되어 있는 진공 게이트 밸브에 약 180∼220℃ 정도의 온도로 제어되는 히터를 구비함으로써, 진공 배관 라인 상의 파우더 발생을 억제할 수 있는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브를 제공한다.

Description

다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브{VACUUM GATE VALVE WITH MULTISTAGE SLOW PUMP VALVE}
본 발명은 반도체 제조 공정에서 진공 챔버에 설치되는 진공 게이트 밸브에 관한 것으로서, 특히 진공 챔버의 오픈 시 진공 펌프의 과부하 및 이에 따른 충격(진동과 소음)을 방지할 수 있는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브에 관한 것이다.
최근 기술의 발전으로 반도체 제조 공정은 지속으로 고 청결도와 최신 기술이 접목되는 공정이 요구된다.
이러한 이유로 반도체 제조 설비에 사용되는 진공 펌프의 처리 용량은 지속적으로 확대되고 있으며, 이에 따라 유체의 통로(Vacuum line)의 규격도 확대되고 있음은 물론, 반도체 및 LCD 제조 공정에서 진공 챔버의 대형화에 따른 진공 라인의 대형화로 진공 게이트 밸브도 대형화가 요구되고 있다.
이에 반도체 제조 설비와 진공 게이트 펌프를 연결하는 유체의 통로에 설치되는 진공 게이트 밸브의 규격도 확대되고 있는 추세이다.
기존 진공 게이트 밸브의 밸브판(Seal disk)의 운동 방식은 직선 운동으로 유체 통로의 규격이 확대됨에 따라 여기에 장착되는 진공 게이트 밸브 또한 규격이 확대되고, 이로 인해 밸브 전체 외형의 크기가 확대되면서 설치 공간의 제약을 받게 되는 단점이 있다.
이러한 설치 공간의 제약을 해소하기 위해 기존 직선 운동을 하는 진공 게이트 밸브의 밸브판의 운동 방향을 회전 방향으로 바꾸면서 유체 통로를 확대 운용하고는 있으나, 이로 인해 발생하는 진공 펌프의 과부하 등은 여전히 해결하지 못하고 있는 실정이다.
예를 들면, 진공 게이트 밸브의 하단부에 장착된 진공 펌프의 가동(Turn on) 상태에서 진공 게이트 밸브 상단부의 대기압 상태 시 기존 진공 게이트 밸브에 장착된 1개소의 슬로우 펌프 라인(Slow pump line;내경 기준 Ø4.6∼Ø4.8)을 오픈할 경우, 급격하게 진공 게이트 밸브 하단부의 진공도가 떨어지면서 순간적으로 진공 펌프에 과부하가 발생하게 되고, 결국 진공 펌프 전체에 강한 충격(진동과 소음)이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 진공 펌프에 가해지는 충격이 심한 경우, 진공 배관 라인에 쌓여 있던 파우더가 떨어지면서 진공 펌프의 트립(Trip) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2003-0072064호 공개특허공보 제10-2020-0123970호 등록특허공보 제10-0804589호 등록특허공보 제10-0954212호
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 진공 펌프의 처리 용량 확대에 따른 진공 게이트 밸브의 규격 확대에 적극적으로 대응하기 위하여 회전 운동으로 개폐되는 방식의 밸브판을 채택하는 한편, 소직경의 슬로우 펌프 라인과 대직경의 슬로우 펌프 라인을 이용하여 다단식(Two-step)으로 오픈하는 방식의 새로운 진공 게이트 밸브를 구현함으로써, 진공 펌프의 과부하를 제어할 수 있음은 물론 진동과 소음을 억제할 수 있는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 회전 운동으로 개폐되는 밸브판의 작동 시 에어 실린더의 직선 운동을 링크 기구를 통해 회전 운동으로 전환하여 밸브판을 작동시키는 새로운 밸브판 작동 메카니즘을 적용함으로써, 작동성 향상과 더불어 구조 단순화를 도모할 수 있는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 다단 방식의 슬로우 펌프 라인(By-pass)이 형성되어 있는 진공 게이트 밸브에 약 180∼220℃ 정도의 온도로 제어되는 히터를 구비함으로써, 진공 배관 라인 상의 파우더 발생을 억제할 수 있는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브는 서로 연통되는 입구와 출구를 가지는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체의 입구와 출구 사이에 개재되어 스윙 방식으로 작동하면서 입구와 출구를 개폐하는 밸브판과, 상기 밸브 본체의 일측에 설치되면서 밸브판을 작동시켜주는 밸브판 구동부와, 상기 밸브 본체의 측면부에 설치되면서 입구측 영역과 출구측 영역을 우회하여 선택적으로 개폐하는 밸브 어셈블리를 포함한다.
특히, 상기 밸브 어셈블리는 입구측 영역 및 출구측 영역과 연통되면서 상대적으로 작은 직경을 갖는 제1슬로우 펌프 라인 및 이를 개폐하는 제1액추에이터와 입구측 영역 및 출구측 영역과 연통되면서 상대적으로 큰 직경을 갖는 제2슬로우 펌프 라인 및 이를 개폐하는 제2액추에이터을 포함하며, 따라서 밸브 오픈 작동 시 제1슬로우 펌프 라인과 제2슬로우 펌프 라인을 시간차를 두고 순차적으로 오픈함으로써, 진공 펌프의 과부하를 줄일 수 있는 것이 특징이다.
이때, 상기 밸브 어셈블리의 밸브 오픈 작동 시 제1슬로우 펌프 라인을 선(先) 오픈 한 후에 시간차를 두고 제2슬로우 펌프 라인을 후(後) 오픈하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 밸브 어셈블리의 제1슬로우 펌프 라인은 밸브 본체의 입구측 영역과 통하는 유입측 라인에서 연장되는 수직 라인과 제1액추에이터의 실린더 공간 사이에 연결되는 수평형 제1슬로우 펌프 라인과, 제1액추에이터의 실린더 공간과 밸브 본체의 출구측 영역과 통하는 배출측 라인 사이에 연결되는 수직형 제1슬로우 펌프 라인으로 구성될 수 있고, 상기 제2슬로우 펌프 라인은 밸브 본체의 입구측 영역과 통하는 유입측 라인에서 연장되는 수직 라인과 제2액추에이터의 실린더 공간 사이에 연결되는 수평형 제2슬로우 펌프 라인과, 제2액추에이터의 실린더 공간과 밸브 본체의 출구측 영역과 통하는 배출측 라인 사이에 연결되는 수직형 제2슬로우 펌프 라인으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 밸브 어셈블리의 제1액추에이터는 일측에 에어 포트를 가지는 밸브 어셈블리 실린더와, 상기 밸브 어셈블리 실린더의 내부에 위치되어 전후진 작동하면서 각각의 슬로우 펌프 라인을 개폐하는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드의 후면을 탄력적으로 지지하면서 복원력을 제공하는 스프링을 포함할 수 있다.
마찬가지로, 상기 밸브 어셈블리의 제2액추에이터도 일측에 에어 포트를 가지는 밸브 어셈블리 실린더와, 상기 밸브 어셈블리 실린더의 내부에 위치되어 전후진 작동하면서 각각의 슬로우 펌프 라인을 개폐하는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드의 후면을 탄력적으로 지지하면서 복원력을 제공하는 스프링을 포함할 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 밸브판 구동부는 밸브판 구동부 실린더와, 한쪽은 밸브판 구동부 실린더의 로드에 연결되는 동시에 다른 한쪽은 제2링크에 연결되는 제1링크와, 한쪽은 제1링크에 연결되는 동시에 다른 한쪽은 밸브판에 결합되면서 밸브판의 회전 중심축 역할을 하는 밸브판 구동축에 연결되는 제2링크를 포함할 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브는 밸브 본체의 일측에 설치되면서 파우더 발생을 저감시키는 역할을 하는 히터를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 진공 게이트 밸브의 밸브판을 회전 방향(Swing)으로 작동시키는 방식을 적용함으로써, 설치 공간의 제약을 해소하면서 진공 펌프의 처리 용량 확대에 따른 진공 게이트 밸브의 규격 확대에 적극적으로 대응할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 상대적으로 작은 직경의 슬로우 펌프 라인과 상대적으로 큰 직경의 슬로우 펌프 라인을 조합한 다단식(Two-step) 오픈 방식의 새로운 진공 게이트 밸브를 적용함으로써, 진공 펌프의 과부하를 제어할 수 있음은 물론 진동과 소음을 억제할 수 있는 등 진공 펌프의 수명 연장과 더불어 반도체 제조 설비의 안전성을 높일 수 있는 효과가 있다.
셋째, 에어 실린더의 직선 운동을 링크 기구로 전달하고 링크 기구의 링크 운동을 통해 밸브판이 회전 운동으로 개폐되는 새로운 밸브판 작동 메카니즘을 적용함으로써, 밸브판 개폐 작동성을 향상시킬 수 있고 진공 게이트 밸브의 전체적인 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 다단 방식의 슬로우 펌프 라인(By-pass)이 형성되어 있는 진공 게이트 밸브에 약 180∼220℃ 정도의 온도로 제어되는 히터를 설치함으로써, 진공 배관 라인 상의 파우더 발생을 최소화할 수 있는 동시에 진공 펌프의 트립 현상 등을 배제할 수 있는 효과가 있다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브를 나타내는 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브를 나타내는 단면도
도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브의 밸브 어셈블리를 나타내는 사시도
도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브의 밸브 어셈블리를 나타내는 단면도
도 8과 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브의 작동상태를 나타내는 단면도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브는 프로세스 챔버(미도시)측과 진공 펌프(미도시)측 사이에 연결 설치되는 밸브 본체(12)를 포함한다.
상기 밸브 본체(12)는 원형을 이루며 서로 연통되는 상측의 입구(10)와 하측의 출구(11)는 물론 내부에 밸브판 수납공간부(32)를 포함하는 다수 개의 블록 조합형으로 이루어지게 된다.
이러한 밸브 본체(12)는 입구(10)측과 출구(11)측에 있는 각 플랜지 부분을 이용하여 프로세스 챔버측과 진공 펌프측 사이에 체결되는 구조로 설치된다.
그리고, 상기 밸브 본체(12)의 입구(10)에는 입구측 영역 내주면에서 수평으로 관통되는 구조의 유입측 연결라인(33)이 형성되며, 이때의 유입측 연결라인(33)은 밸브 어셈블리(15)에 있는 유입측 라인(20)과 통하게 된다.
이와 더불어, 상기 밸브 본체(12)의 출구(11)에는 출구측 영역 내주면에서 수평으로 관통되는 구조의 배출측 연결라인(34)이 형성되며, 이때의 배출측 연결라인(34)은 밸브 어셈블리(15)에 있는 배출측 라인(22)과 통하게 된다.
또한, 상기 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브는 밸브 본체(12)의 입구(10)와 출구(11)를 개폐하는 수단으로 밸브판(13)을 포함한다.
상기 밸브판(13)은 한쪽으로 연장 형성되는 암 부분을 갖춘 원판 형태로서, 수평 자세를 취하면서 밸브 본체(12)의 입구(10)와 출구(11) 사이에 개재되는 구조로 설치된다.
이렇게 설치되는 밸브판(13)은 스윙 방식, 즉 수평 방향으로 운동하는 방식으로 작동하면서 입구(10)와 출구(11)를 개폐하게 되며, 이를 위하여 밸브판(13)의 암 부분은 밸브판 구동부(14)의 밸브판 구동축(30)에 연결되어 밸브판 구동축(30)을 중심으로 하여 회전될 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 밸브판 구동부(14)의 동력에 의해 작동하는 밸브판(13)이 입구(10)와 출구(11) 사이에 위치되면, 입구(10)와 출구(11) 사이가 차단되면서 프로세스 챔버가 닫힐 수 있게 되고, 상기 밸브판(13)이 입구(10)와 출구(11) 사이의 위치에서 벗어나 밸브판 수납 공간부(32) 내로 위치되면, 입구(10)과 출구(11) 사이가 개방되면서 프로세스 챔버가 열릴 수 있게 된다.
또한, 상기 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브는 밸브판(13)을 작동시켜주는 수단으로 밸브판 구동부(14)를 포함한다.
상기 밸브판 구동부(14)는 실린더 동력과 링크 기구의 운동을 이용하여 밸브판(13)을 스윙 방식으로 회전시켜주게 된다.
이를 위하여, 상기 밸브 본체(12)의 상면부 일측에는 밸브판 구동부 실린더(27)가 수평 자세로 설치되고, 이렇게 설치되는 밸브판 구동부 실린더(27)의 로드에는 제1링크(29)의 한쪽 단부가 핀 구조로 연결되는 동시에 제1링크(29)의 다른 한쪽 단부에는 제2링크(28)의 한쪽 단부가 핀 구조로 연결된다.
그리고, 상기 밸브 본체(12)의 상면부 다른 일측, 예를 들면 밸브판 구동부 실린더(27)의 앞쪽에는 구동축 하우징(35)이 설치되고, 이렇게 설치되는 구동축 하우징(35)에는 밸브판 구동축(30)이 수직 자세로 회전 가능하게 설치되는 동시에 구동축 하우징(35)의 상단부로 돌출되는 밸브판 구동축(30)의 상단부는 제1링크(28)의 다른 한쪽 단부가 결합된다.
이때, 상기 밸브판 구동축(30)은 하단부는 밸브 본체(12)의 내부에 위치되면서 밸브판(13)의 암 부분에 결합된다.
이에 따라, 상기 밸브판 구동부 실린더(27)의 전후진 작동 시 제1링크(29)와 제2링크(28)가 링크 운동을 하게 되는 동시에 이와 연계하여 밸브판 구동축(30)이 자체 축선을 중심으로 회전하게 되고, 결국 밸브판 구동축(30)의 회전에 의해 밸브판(13)은 밸브판 구동축(30)을 중심축으로 하여 회전하면서 밸브 본체(12)의 입구(10)와 출구(11) 사이를 개폐할 수 있게 된다.
또한, 상기 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브는 슬로우 펌프 라인측은 물론 진공 펌프측에 파우더가 발생하는 것을 효과적으로 저감시켜주는 수단으로 히터(31)를 포함한다.
상기 히터(31)는 코일형 히터, 금속관형 히터, 세라믹 히터 등과 같은 공지의 히터가 적용될 수 있으며, 밸브 본체(12)의 일측, 예를 들면 밸브 본체(12)의 입구(10)의 둘레를 따라 형성되는 원형의 히터 설치홈(36) 내에 삽입되면서 밸브 본체(12)의 내부에 매립되는 구조로 설치된다.
이러한 히터(31)는 약 180∼220℃ 정도의 온도로 제어되도록 하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 히터(31)의 작동 시 밸브 본체(12)의 전체 온도, 특히 입구측 영역의 온도가 항상 일정 온도로 유지될 수 있게 되고, 결국 반도체 생산 라인에서 만들어지는 폐가스로 인한 파우더 발생 문제를 근본적으로 해결할 수 있게 된다.
도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브의 밸브 어셈블리를 나타내는 사시도이고, 도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브의 밸브 어셈블리를 나타내는 단면도이다.
도 4 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 밸브 어셈블리(15)는 밸브 본체(12)의 입구(10)에 조성되는 입구측 영역과 출구(11)에 조성되는 출구측 영역을 우회하는 2개의 슬로우 펌프 라인을 순차적으로 개폐하는 역할을 하게 된다.
이를 위하여, 상기 밸브 어셈블리(15)는 밸브 본체(12)의 한쪽 측면부, 예를 들면 유입측 연결라인(33)과 배출측 연결라인(34)이 형성되어 있는 측면부에 설치되는 밸브 보디(36)를 포함한다.
상기 밸브 보디(36)는 상단부와 하단부를 플레이트로 마감한 사각 블록 형태로서, 밸브 본체(12)의 한쪽 측면부에 체결 구조로 설치된다.
이러한 밸브 어셈블리(15)의 밸브 보디(36)에는 2개의 슬로우 펌프 라인, 즉 제1슬로우 펌프 라인(16)과 제2슬로우 펌프 라인(18)이 형성되는 동시에 각각의 제1슬로우 펌프 라인(16)과 제2슬로우 펌프 라인(18)을 개폐하는 제1액추에이터(17)와 제2액추에이터(19)가 설치된다.
여기서, 상기 제1슬로우 펌프 라인(16)과 제2슬로우 펌프 라인(18)은 밸브 본체(12)의 입구측 영역에서 연장되는 유입측 연결라인(33) 및 밸브 본체(12)의 출구측 영역으로 연장되는 배출측 연결라인(34)과 각각 연결되면서 입구(10)에서부터 출구(11) 까지의 우회 라인을 이룰 수 있게 된다.
특히, 상기 제1슬로우 펌프 라인(16)은 제2슬로우 펌프 라인(18)에 비해 상대적으로 작은 직경으로 이루어지게 되고, 상기 제2슬로우 펌프 라인(18)은 제1슬로우 펌프 라인(18)에 비해 상대적으로 큰 직경으로 이루어지게 된다.
여기서, 상기 제1슬로우 펌프 라인(16)의 직경은 Ø1,4∼Ø1.6 정도가 바람직하고, 상기 제2슬로우 펌프 라인(18)의 직경은 Ø4,5∼Ø6.5 정도가 바람직하다.
이러한 제1슬로우 펌프 라인(16)과 제2슬로우 펌프 라인(18)이 이루는 우회 라인에 대해 좀더 살펴보면 다음과 같다.
상기 제1슬로우 펌프 라인(16)은 수평형 제1슬로우 펌프 라인(16a)과 수직형 제1슬로우 펌프 라인(16b)으로 구성된다.
상기 수평형 제1슬로우 펌프 라인(16a)은 밸브 본체(12)의 입구측 영역으로 이어지는 유입측 연결라인(33)측과 연결되는 유입측 라인(20) 및 이때의 유입측 라인(20)에서부터 아래로 길게 형성되는 수직 라인(21)과 통하게 되는 동시에 제1액추에이터(17)에 조성되는 실린더 공간과 통하게 되고, 상기 수직형 제1슬로우 펌프 라인(16b)은 제1액추에이터(17)의 실린더 공간과 통하게 되는 동시에 밸브 본체(12)의 출구측 영역으로 이어지는 배출측 연결라인(34)측과 연결되는 배출측 라인(22)과 통하게 된다.
상기 제2슬로우 펌프 라인(18)은 수평형 제2슬로우 펌프 라인(18a)과 수직형 제2슬로우 펌프 라인(18b)으로 구성된다.
상기 수평형 제2슬로우 펌프 라인(18a)은 밸브 본체(12)의 입구측 영역으로 이어지는 유입측 연결라인(33)측과 연결되는 유입측 라인(20) 및 이때의 유입측 라인(20)에서부터 아래로 길게 형성되는 수직 라인(21)과 통하게 되는 동시에 제2액추에이터(19)에 조성되는 실린더 공간과 통하게 되고, 상기 수직형 제2슬로우 펌프 라인(18b)은 제2액추에이터(17)의 실린더 공간과 통하게 되는 동시에 밸브 본체(12)의 출구측 영역으로 이어지는 배출측 연결라인(34)측과 연결되는 배출측 라인(22)과 통하게 된다.
이에 따라, 상기 밸브 본체(12)의 입구(10)측 및 출구(11)측과 밸브 어셈블리(15)의 밸브 보디(36)에는 2개의 우회 슬로우 펌프 라인이 만들어지게 된다.
예를 들면, 1개의 우회 슬로우 펌프 라인은 입구(10)→유입측 연결라인(33)→유입측 라인(20)→수직 라인(21)→수평형 제1슬로우 펌프 라인(16a)→제1액추에이터(17)의 실린더 공간→수직형 제1슬로우 펌프 라인(16b)→배출측 라인(22)→배출측 연결라인(34)→출구(11)로 연통되는 구조로 이루어지게 되고, 다른 1개의 우회 슬로우 펌프 라인은 입구(10)→유입측 연결라인(33)→유입측 라인(20)→수직 라인(21)→수평형 제2슬로우 펌프 라인(18a)→제2액추에이터(19)의 실린더 공간→수직형 제2슬로우 펌프 라인(18b)→배출측 라인(22)→배출측 연결라인(34)→출구(11)로 연통되는 구조로 이루어지게 되며, 진공 펌프의 가동 시 이러한 2개의 우회 슬로우 펌프 라인이 시간차를 두고 순차적으로 열리면서 프로세스 챔버측에 진공이 조성될 수 있게 된다.
그리고, 상기 밸브 어셈블리(15)는 제1슬로우 펌프 라인(16)과 제2슬로우 펌프 라인(18)을 개폐하는 수단으로 제1액추에이터(17)와 제2액추에이터(19)를 포함한다.
상기 제1액추에이터(17)는 일측에 에어 포트(23)가 설치되어 있는 밸브 어셈블리 실린더(24)와, 상기 밸브 어셈블리 실린더(24)의 내부에 위치되어 전후진 작동하면서 제1슬로우 펌프 라인(16)을 개폐하는, 즉 수평형 제1슬로우 펌프 라인(16a)을 개폐하는 피스톤 로드(25)와, 상기 피스톤 로드(25)의 후면을 탄력적으로 지지하면서 에어 압력 제거 시에 피스톤 로드(25)에 복원력을 제공하는 스프링(26)으로 구성된다.
이때의 밸브 어셈블리 실린더(24)의 실린더 공간, 예를 들면 피스톤 로드 앞쪽 공간은 수평형 제1슬로우 펌프 라인(16a) 및 수직형 제1슬로우 펌프 라인(16b)과 통하게 된다.
상기 제2액추에이터(19)는 일측에 에어 포트(23)가 설치되어 있는 밸브 어셈블리 실린더(24)와, 상기 밸브 어셈블리 실린더(24)의 내부에 위치되어 전후진 작동하면서 제2슬로우 펌프 라인(18)을 개폐하는, 즉 수평형 제2슬로우 펌프 라인(18a)을 개폐하는 피스톤 로드(25)와, 상기 피스톤 로드(25)의 후면을 탄력적으로 지지하면서 에어 압력 제거 시에 피스톤 로드(25)에 복원력을 제공하는 스프링(26)으로 구성된다.
이때의 밸브 어셈블리 실린더(24)의 실린더 공간, 예를 들면 피스톤 로드 앞쪽 공간은 수평형 제2슬로우 펌프 라인(18a) 및 수직형 제2슬로우 펌프 라인(18b)과 통하게 된다.
따라서, 상기 밸브 어셈블리(15)의 밸브 오픈 작동 시에 제1슬로우 펌프 라인(16)과 제2슬로우 펌프 라인(18)은 시간차를 두고 순차적으로 오픈되며, 이러한 밸브 오픈 작동 시 제1액추에이터(17)의 작동을 통해 제1슬로우 펌프 라인(16)이 선(先) 오픈되도록 한 후, 소정의 시간차를 두고 제2액추에이터(19)의 작동을 통해 제2슬로우 펌프 라인(18)이 후(後) 오픈되도록 하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 제1슬로우 펌프 라인(16)을 오픈하여 약 18∼22sec 동안 진공 펌프의 진공도를 690∼700Torr 정도로 맞춘 상태에서, 계속해서 제2슬로우 펌프 라인(18)을 오픈하여 기 설정 진공도를 맞춤으로써, 진공 펌프의 과부하를 줄일 수 있고, 그 결과 진동과 소음을 억제할 수 있다.
도 8과 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브의 작동상태를 나타내는 단면도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 프로세스 챔버에 진공을 조성하기 위하여 진공 펌프의 가동과 함께 제1액추에이터(17)를 작동시키게 되면, 피스톤 로드(25)가 후진하게 되고, 이와 동시에 제2슬로우 펌프 라인(18) 대비 상대적으로 소직경으로 이루어져 있는 제1슬로우 펌프 라인(16)의 수평형 제1슬로우 펌프 라인(16a)과 제1액추에이터(19)에 있는 밸브 어셈블리 실린더(24)의 실린더 공간이 연통되는 동시에 제1액추에이터(19)에 있는 밸브 어셈블리 실린더(24)의 실린더 공간과 제1슬로우 펌프 라인(16)의 수직형 제1슬로우 펌프 라인(16b)이 통하게 된다.
따라서, 입구(10)→유입측 연결라인(33)→유입측 라인(20)→수직 라인(21)→수평형 제1슬로우 펌프 라인(16a)→제1액추에이터(17)의 실린더 공간→수직형 제1슬로우 펌프 라인(16b)→배출측 라인(22)→배출측 연결라인(34)→출구(11)로 이어지는 1개의 우회 슬로우 펌프 라인을 통해 프로세스 챔버 내부는 진공이 조성되고, 이때에는 진공 펌프의 진공도를 690∼700Torr 정도로 맞춘 상태로 약 18∼22sec 동안 진공이 조성되도록 한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 1단계로 진공도를 맞춘 상태에서, 제2액추에이터(19)를 작동시키게 되면, 피스톤 로드(25)가 후진하게 되고, 이와 동시에 제1슬로우 펌프 라인(16) 대비 상대적으로 대직경으로 이루어져 있는 제2슬로우 펌프 라인(18)의 수평형 제2슬로우 펌프 라인(18a)과 제2액추에이터(19)에 있는 밸브 어셈블리 실린더(24)의 실린더 공간이 연통되는 동시에 제2액추에이터(19)에 있는 밸브 어셈블리 실린더(24)의 실린더 공간과 제2슬로우 펌프 라인(18)의 수직형 제2슬로우 펌프 라인(18b)이 통하게 된다.
따라서, 입구(10)→유입측 연결라인(33)→유입측 라인(20)→수직 라인(21)→수평형 제2슬로우 펌프 라인(18a)→제2액추에이터(19)의 실린더 공간→수직형 제2슬로우 펌프 라인(18b)→배출측 라인(22)→배출측 연결라인(34)→출구(11)로 이어지는 다른 1개의 우회 슬로우 펌프 라인을 통해 프로세스 챔버 내부는 진공이 조성되고, 이때에는 진공 펌프의 진공도를 기 설정된 압력으로 맞춘 상태로 기 설정된 시간 동안 진공이 조성되도록 한다.
여기서, 상기 제2슬로우 펌프 라인(18)을 오픈하여 진공을 조성하고 있는 상태에서 제1슬로우 펌프 라인(16)은 열린 상태를 유지할 수 있거나 닫힌 상태를 유지할 수 있다.
이렇게 1개의 슬로우 펌프 라인을 오픈하여 소정의 시간 동안 소정의 압력으로 1단계 진공을 조성한 후, 계속해서 다른 1개의 슬로우 펌프 라인을 오픈하여 기설정 시간 동안 기 설정 압력으로 2단계 진공을 조성함으로써, 진공 펌프가 받는 부하를 줄일 수 있고, 그 결과 진동이나 소음 등의 충격을 최대한 억제할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 직경이 다른 2개의 슬로우 펌프 라인을 채택하여 다단식(Two-step)으로 2개의 슬로우 펌프 라인을 오픈하는 방식의 새로운 진공 게이트 밸브를 적용함으로써, 진공 펌프의 과부하를 제어할 수 있음은 물론 진동과 소음을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 스윙 방식의 회전 운동으로 개폐되는 밸브판의 작동 시 링크 기구를 이용하여 밸브판을 작동시키는 새로운 밸브판 작동 메카니즘을 적용함으로써, 작동성 향상과 더불어 구조 단순화를 도모할 수 있다.
또한, 다단 방식의 슬로우 펌프 라인(By-pass)이 형성되어 있는 진공 게이트 밸브에 약 180∼220℃ 정도의 온도로 제어되는 히터를 적용함으로써, 진공 게이트 밸브를 항상 일정한 온도로 유지할 수 있고, 따라서 슬로우 펌프 라인을 포함하는 전체 진공 배관 라인 상의 파우더 발생을 억제할 수 있다.
10 : 입구 11 : 출구
12 : 밸브 본체 13 : 밸브판
14 : 밸브판 구동부 15 : 밸브 어셈블리
16 : 제1슬로우 펌프 라인 16a : 수평형 제1슬로우 펌프 라인
16b : 수직형 제1슬로우 펌프 라인 17 : 제1액추에이터
18 : 제2슬로우 펌프 라인 18a : 수평형 제2슬로우 펌프 라인
18b : 수직형 제2슬로우 펌프 라인 19 : 제2액추에이터
20 : 유입측 라인 21 : 수직 라인
22 : 배출측 라인 23 : 에어 포트
24 : 밸브 어셈블리 실린더 25 : 피스톤 로드
26 : 스프링 27 : 밸브판 구동부 실린더
28 : 제2링크 29 : 제1링크
30 : 밸브판 구동축 31 : 히터
32 : 밸브측 수납 공간부 33 : 유입측 연결라인
34 : 배출측 연결라인 35 : 구동축 하우징
36 : 밸브 보디

Claims (7)

  1. 서로 연통되는 입구(10)와 출구(11)를 가지는 밸브 본체(12);
    상기 밸브 본체(12)의 입구(10)와 출구(11) 사이에 개재되어 스윙 방식으로 작동하면서 입구(10)와 출구(11)를 개폐하는 밸브판(13);
    상기 밸브 본체(12)의 일측에 설치되면서 밸브판(13)을 작동시켜주는 밸브판 구동부(14);
    상기 밸브 본체(12)의 측면부에 설치되면서 입구측 영역과 출구측 영역을 우회하여 복수의 슬로우 펌프 라인을 통해 입구측 영역과 출구측 영역을 시간차를 두고 개폐하는 밸브 어셈블리(15);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리(15)는 입구측 영역 및 출구측 영역과 연통되면서 상대적으로 작은 직경을 갖는 제1슬로우 펌프 라인(16) 및 이를 개폐하는 제1액추에이터(17)와 입구측 영역 및 출구측 영역과 연통되면서 상대적으로 큰 직경을 갖는 제2슬로우 펌프 라인(18) 및 이를 개폐하는 제2액추에이터(19)을 포함하며, 밸브 오픈 작동 시 제1슬로우 펌프 라인(16)과 제2슬로우 펌프 라인(18)을 시간차를 두고 순차적으로 오픈하는 것을 특징으로 하는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리(15)의 밸브 오픈 작동 시 제1슬로우 펌프 라인(16)을 선(先) 오픈 한 후에 시간차를 두고 제2슬로우 펌프 라인(18)을 후(後) 오픈하는 것을 특징으로 하는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리(15)의 제1슬로우 펌프 라인(16)은 밸브 본체(12)의 입구측 영역과 통하는 유입측 라인(20)에서 연장되는 수직 라인(21)과 제1액추에이터(17)의 실린더 공간 사이에 연결되는 수평형 제1슬로우 펌프 라인(16a)과, 제1액추에이터(17)의 실린더 공간과 밸브 본체(12)의 출구측 영역과 통하는 배출측 라인(22) 사이에 연결되는 수직형 제1슬로우 펌프 라인(16b)으로 구성되고, 상기 제2슬로우 펌프 라인(18)은 밸브 본체(12)의 입구측 영역과 통하는 유입측 라인(20)에서 연장되는 수직 라인(21)과 제2액추에이터(19)의 실린더 공간 사이에 연결되는 수평형 제2슬로우 펌프 라인(18a)과, 제2액추에이터(19)의 실린더 공간과 밸브 본체(12)의 출구측 영역과 통하는 배출측 라인(22) 사이에 연결되는 수직형 제2슬로우 펌프 라인(18b)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리(15)의 제1액추에이터(17)와 제2액추에이터(19)는 각각 일측에 에어 포트(23)를 가지는 밸브 어셈블리 실린더(24)와, 상기 밸브 어셈블리 실린더(24)의 내부에 위치되어 전후진 작동하면서 각각의 슬로우 펌프 라인을 개폐하는 피스톤 로드(25)와, 상기 피스톤 로드(25)의 후면을 탄력적으로 지지하면서 복원력을 제공하는 스프링(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 밸브판 구동부(14)는 밸브판 구동부 실린더(27)와, 한쪽은 밸브판 구동부 실린더(17)의 로드에 연결되는 동시에 다른 한쪽은 제2링크(28)에 연결되는 제1링크(29)와, 한쪽은 제1링크(29)에 연결되는 동시에 다른 한쪽은 밸브판(13)에 결합되면서 밸브판(13)의 회전 중심축 역할을 하는 밸브판 구동축(30)에 연결되는 제2링크(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 밸브 본체(12)의 일측에 설치되면서 파우더 발생을 저감시키는 역할을 하는 히터(31)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 슬로우 펌프 밸브를 가진 진공 게이트 밸브.
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