KR20230136954A - 진공 게이트 밸브 및 이를 구비하는 진공 시스템 - Google Patents

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KR20230136954A
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gate valve
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light transmitting
transmitting plate
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김은도
이미령
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주식회사 아스트로텍
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Abstract

본 발명은, 유입구 및 배출구가 형성된 밸브 바디와; 상기 유입구와 배출구의 사이의 유체 통로에 설치되는 차단판과; 상기 차단판과 연결되도록 상기 밸브 바디에 설치되며, 상기 유체 통로가 개폐되도록 상기 차단판을 이동시키는 구동부; 및 상기 차단판에 형성된 개구부에 설치되며, 상기 차단판의 닫힘 상태에서 상기 유입구와 상기 배출구 사이로 광을 통과시키는 투광 플레이트;를 포함하는, 진공 게이트 밸브 및 이를 구비하는 진공 시스템에 관한 것이다.

Description

진공 게이트 밸브 및 이를 구비하는 진공 시스템 {Vacuum gate valve and vacuum system having the same}
본 발명은 진공 시스템에 설치되어 유체의 통로를 개폐하는 진공 게이트 밸브 및 이를 구비하는 진공 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정이나 디스플레이 제조 공정에는 진공 상태에서 기판에 물질을 증착할 수 있는 진공 시스템이 사용되며, 이러한 진공 시스템은 진공 챔버, 진공 펌프, 진공 밸브, 진공 게이지, 증발원, 각종 구동 장치 등을 포함한다.
이러한 진공 시스템 중 진공 밸브는 진공 펌프와 진공 펌프의 사이, 진공 펌프와 진공 챔버의 사이, 진공 챔버와 진공 챔버의 사이에 주로 장착되어 유체의 통로를 개폐하는 기능을 수행한다.
특히, 진공 게이트 밸브는 진공 펌프와 진공 챔버의 사이, 진공 챔버와 진공 챔버의 사이에 주로 설치되며, 차단판(게이트)의 이동 동작에 의해 밸브 바디 내의 유체 통로를 개폐하도록 구성된다.
진공 게이트 밸브의 닫힘 상태에서는 차단판이 밸브 바디 내의 유체 통로를 차단하는데, 이 상태에서는 반대편에 설치된 장치(예를 들어, 진공 펌프)의 구동 상태를 시야로 확인할 수 없어 진공 시스템의 점검, 유지 보수에 불편을 초래한다.
또한, 진공 시스템을 입자 가속을 위한 공정에 적용할 경우 진공 챔버 내에 광학계를 이용한 광학 유닛(optical unit)이 설치될 수 있는데, 광학 유닛의 광학계 정렬은 진공 게이트 밸브를 열림 상태로 전환하고 진공 챔버의 외부에서 광학 유닛을 향해 광을 조사하여 이루어진다. 경우에 따라서 광학 유닛을 진공 상태에서 정렬해야 하는 경우가 발생하는데, 광의 조사를 위해서는 진공 게이트 밸브를 개방 상태로 전환시켜야 하므로 진공 환경에서의 광학 유닛의 광학계를 정렬하는 것이 불가능한 한계가 있다.
등록특허공보 제10-0539691호 (2005.12.22)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 밸브 닫힘 상태에서도 반대편에 설치된 장치의 상태를 시야로 확인할 수 있고, 진공 챔버 내에 설치된 광학 유닛의 광학계를 진공 상태에서 정렬할 수 있게 하는 진공 게이트 밸브를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유입구 및 배출구가 형성된 밸브 바디와; 상기 유입구와 배출구의 사이의 유체 통로에 설치되는 차단판과; 상기 차단판과 연결되도록 상기 밸브 바디에 설치되며, 상기 유체 통로가 개폐되도록 상기 차단판을 이동시키는 구동부; 및 상기 차단판에 형성된 개구부에 설치되며, 상기 차단판의 닫힘 상태에서 상기 유입구와 상기 배출구 사이로 광을 통과시키는 투광 플레이트;를 포함하는, 진공 게이트 밸브가 개시된다.
또한, 상기 투광 플레이트는 상기 투광 플레이트는 유리(glass), SLG(Sodalime glass), Fused Silica(SiO2), CaF, Sapphire(Al203), Zinc Sulfide(ZnS), Zinc Selenide(ZnSe), NaCl 중 적어도 하나의 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 투광 플레이트와 차단판의 사이에는 씰링 부재가 설치될 수 있다.
또한, 상기 진공 게이트 밸브는, 상기 투광 플레이트를 상기 차단판에 고정시키기 위한 고정부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정부는, 상기 투광 플레이트의 테두리 부위를 덮는 고정 프레임; 및 상기 차단판에 형성된 나사산에 나사 체결되는 나사 체결부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정부는, 상기 투광 플레이트의 테두리 부위를 덮는 고정 프레임; 및 상기 고정 프레임의 복수의 개소에 형성되는 볼트 고정부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정 프레임은 금속 또는 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 고정부는, 상기 차단판의 개구부에 형성되는 암나사산; 및 상기 투광 플레이트에 형성되며 상기 암나사산에 체결되는 수나사산;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 수나사산은 상기 투광 플레이트의 저면으로부터 돌출된 돌출부에 형성되며, 상기 투광 플레이트의 저면과 상기 차단판의 사이에는 씰링 부재가 설치될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 진공 챔버와; 상기 제1 진공 챔버에 연결된 제1 배관; 및 상기 제1 배관에 설치되며, 제1항을 따르는 진공용 게이트 밸브;를 포함하는, 진공 시스템이 개시된다.
또한, 상기 진공 시스템은, 상기 진공용 게이트 밸브와 연결되는 제2 배관; 및 상기 제2 배관에 연결되는 제2 진공 챔버;를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 진공 챔버 중 적어도 하나에는 입사된 광에 대하여 정렬 가능한 광학계를 구비하는 광학 유닛이 설치될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 진공 챔버 중 어느 하나의 외부에는 광원이 설치되고, 상기 제1 및 제2 진공 챔버의 다른 하나의 외부에는 상기 광원에서 나와 상기 제1 및 제2 진공 챔버를 통과한 빛을 수광하는 수광부가 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 진공 게이트 밸브의 차단판에 투광 플레이트를 설치함으로써, 밸브가 닫힌 상태에서도 반대편에 설치된 장치(예를 들어, 진공 펌프)의 상태를 시야로 확인할 수 있고, 진공 챔버 내에 설치된 광학 유닛의 광학계를 진공 상태에서 정렬할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브의 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단판의 정면도.
도 4는 도 3에 도시된 차단판의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차단판의 정면도.
도 6은 도 5에 도시된 차단판의 단면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차단판의 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 시스템의 개략도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 의한 진공 게이트 밸브 및 이를 구비하는 진공 시스템의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 게이트 밸브의 개략도로서, 도 1은 진공 게이트 밸브의 닫힌 상태, 도 2는 진공 게이트 밸브의 열린 상태를 각각 나타내고 있다.
본 실시예에 따른 진공 게이트 밸브(100)는, 밸브 바디(110), 차단판(120), 구동부(112) 및 투광 플레이트(130)를 포함한다.
밸브 바디(110)는 유체가 유입되는 유입구 및 유체가 배출되는 배출구를 구비하며, 유입구와 배출구 사이에 유체 통로(111)가 형성된다.
차단판(120, 게이트)은 유체 통로(111)에 설치되며, 이동 가능하게 설치되어 그 위치에 따라 유체 통로(111)를 열거나 닫도록 구성된다. 본 실시예에 따르면 차단판(120)은 상하로 이동할 수 있게 구성되며, 도 1과 같이 유체 통로(111)를 닫은 상태에서 상승하여 도 2와 같이 유체 통로(111)를 개방한 상태로 전환될 수 있다.
본 실시예에 따르면 차단판(120)에는 개구부(121, 도 4 참조)가 관통되게 형성된다.
구동부(112)는 차단판(120)과 연결되도록 밸브 바디(110)에 설치되며, 유체 통로(111)가 개폐되도록 차단판(120)을 이동시킨다. 구동부(112)는 사용자가 손잡이를 조작하여 구동하는 수동 방식 또는 전기 신호에 의해 자동으로 동작되는 전동 방식으로 동작 가능하다.
투광 플레이트(130)는 차단판(120)에 형성된 개구부(121)에 설치되며, 차단판(120)의 닫힘 상태에서 유입구와 배출구의 사이로 광을 통과시키도록 구성된다.
투광 플레이트(130)는, 투과 시키고자 하는 광의 파장대에 따라 다양한 재질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 가시광선을 투과 시키고자 할 경우, 투광 플레이트(130)는 이 유리(glass) 재질, SLG(Sodalime glass) 등으로 형성 가능하다. 또한, 투과 파장 대역이 0.17 ~ 3,3μm인 경우 투광 플레이트(130)이 재질을 Fused Silica(SiO2)로, 0.13 ~ 12 μm인 경우 투광 플레이트(130)이 재질을 CaF로, 0.15 ~ 5.5인 경우 투광 플레이트(130)의 재질을 Sapphire(Al203)로, 0.37 ~ 14.0μm인경우 투광 플레이트(130)이 재질을 Zinc Sulfide(ZnS)로, 0.5 ~ 22μm인 경우 투광 플레이트(130)의 재질을 Zinc Selenide(ZnSe)로, 250nm - 16μm인 경우 투광 플레이트(130)의 재질을 NaCl과 같은 재질을 사용할 수 있다.
이와 같이, 진공 게이트 밸브(100)의 차단판(120)에 투광 플레이트(130)를 설치함으로써, 밸브가 닫힌 상태에서도 반대편에 설치된 장치(예를 들어, 진공 펌프)의 상태를 시야로 확인할 수 있으며, 이에 따라 진공 시스템의 점검, 유지 보수에 편의를 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단판의 정면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 차단판의 단면도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 차단판(120)에는 투광 플레이트(130)를 고정시키기 위한 고정부(140)가 추가로 구비될 수 있다.
고정부(140)는 투광 플레이트(130)의 테두리 부위를 덮는 고정 프레임(141)과, 차단판(120)에 형성된 나사산(125)에 나사 체결되는 나사 체결부(125)를 포함할 수 있다. 고정 프레임(141)은 차단판(120)과 결합되어 투광 플레이트(120)가 이탈하지 않도록 하며, 금속 재질이나 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
투광 플레이트(130)와 차단판(120)의 사이에는 그 틈새를 씰링하기 위한 씰링 부재(150), 예를 들어 오-링이 설치될 수 있고, 이는 신축 가능한 고무 재질 또는 합성 수지 재질로 형성될 수 있다. 실링 부재(150)는 차단판(120)에 형성된 안착홈 상에 안착되게 설치될 수 있고, 그 위에 투광 플레이트(130)를 설치한 후 고정 프레임(141)을 차단판(120)에 나사 체결함으로써 투광 플레이트(130)를 차단판(120)에 고정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차단판의 정면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 차단판의 단면도이다.
앞선 실시예의 경우 투광 플레이트(130)가 원형 플레이트의 형태를 갖는 것을 예시하였으나 그 형태는 다양하게 변형 실시 가능하며, 본 실시예의 경우 사각판의 형태를 갖는 것을 예시하고 있다.
또한, 본 실시예의 경우, 고정부(140)의 변형예를 보이고 있으며, 고정부(140)는 투광 플레이트(120)의 테두리 부위를 덮는 고정 프레임(141)과, 고정 프레임(141)의 복수의 개소에 형성되는 볼트 고정부(143)를 포함한다.
본 실시예와 같이 투광 플레이트(130)가 사각판의 형태를 갖는 경우, 고정 프레임(141) 또한 사각 프레임의 형태를 가질 수 있고, 볼트 고정부(143)는 사각 프레임의 각 모서리 부분에 형성될 수 있다.
씰링 부재(150)의 경우에도 사각 개스킷의 형태로 형성될 수 있다. 씰링 부재(150)를 차단판(120)에 설치한 상태에서 그 위에 투광 플레이트(130) 및 고정 프레임(141)을 설치한 후, 볼트(144)를 볼트 고정부(143)에 체결하여 고정 프레임(141)이 차단판(120)에 결합되도록 한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차단판의 단면도이다.
본 실시예의 경우 고정 프레임(141)을 추가로 설치하지 않고, 고정부(140)를 차단판(120)과 투광 플레이트(130)의 사이에 형성한 구성을 갖는다. 고정부(141)는 차단판(120)의 개구부에 형성되는 암나사산(145)과, 투광 플레이트(120)에 형성되는 수나사산(146)을 포함할 수 있다.
수나사산(146)은 투광 플레이트(130)의 저면으로부터 돌출된 돌출부(123)의 외주에 형성되며, 돌출부(123)의 수나사산(144)이 차단판(120)의 암나사산(145)에 나사 체결되어 투광 플레이트(130)의 고정이 이루어진다. 앞선 실시예와 마찬가지로, 투광 플레이트(130)의 저면과 차단판(120)의 사이에는 씰링 부재(150)가 설치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 시스템의 개략도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 진공 시스템(200)은 제1 진공 챔버(210)와, 제1 진공 챔버(210)에 연결된 제1 배관(211)과, 제1 배관(211)에 설치된 진공 게이트 밸브(100)를 포함한다.
제1 진공 챔버(210)에는 진공 펌프, 진공 게이지 등이 연결될 수 있고, 진공 게이트 밸브(100)는 앞서 설명된 구성을 갖는다. 제1 진공 챔버(210)의 내부 공간을 진공 펌프를 통해 진공 상태로 만든 후 진공 게이트 밸브(100)를 닫힘 상태로 전환하여 진공 분위기를 유지할 수 있다.
진공용 게이트 밸브(100)의 일측에는 제2 진공 챔버(220)가 제2 배관(221)을 통해 연결될 수 있고, 제1 및 제2 진공 챔버(210, 220) 중 적어도 하나에는 입사된 광에 대하여 정렬 가능한 광학계를 구비한 광학 유닛(300)이 설치될 수 있다. 본 실시예의 경우 제1 진공 챔버(210) 내에 광학 유닛(300)이 설치된 구성을 예시하고 있다.
제1 진공 챔버(210)의 게이트 밸브(100) 반대측에는 제3 배관(212)가 연결될 수 있고, 제2 진공 챔버(220)의 게이트 밸브(100) 반대측에는 제4 배관(222)이 연결될 수 있다. 제3 배관(212)과 제4 배관(222)에는 외부에서 확인 가능한 시창이 설치된 커버(213, 223)이 설치될 수 있다.
광학 유닛(300)의 광학계 정렬을 위하여, 제1 및 제2 진공 챔버(210, 220) 중 어느 하나의 외부에는 광원(410, 예를 들어 레이저 광원)이 설치되고, 제1 및 제2 진공 챔버(210, 220)의 다른 하나의 외부에는 광원(410)에서 나와 제1 및 제2 진공 챔버(210, 220)를 통과한 빛을 수광하는 수광부(420, 예를 들어, 사람의 눈, 광학 검출기 등)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 진공 챔버(210)의 내부가 진공 상태이고 제2 진공 챔버(220)의 내부는 진공 상태가 아닌 상태에서, 광학 유닛(300)의 광학계 정렬이 필요한 경우, 진공 게이트 밸브(100)가 닫힌 상태, 즉, 차단판(120)이 유체 통로(111)를 막은 상태에서 광원(410)의 광을 광학 유닛(300)을 향해 조사한다. 이에 따라 광원(410)의 광은 차단판(120)의 투광 플레이트(130)를 투과하여 광학 유닛(300)으로 입사되며, 광학계를 거친 후 커버(213)의 시창을 투과하여 수광부(420)로 수광된다. 수광부(420)에 수광된 광 정보를 통해 광학 유닛(300)의 광학계를 정렬할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 진공 게이트 밸브 110: 밸브 바디
111: 유체 통로 112: 구동부
120: 차단판 130: 투광 플레이트
140: 고정부 141: 고정 프레임
142: 나사 체결부 143: 볼트 고정부
144: 볼트 145: 암나사산
146: 수나사산 150: 씰링 부재
200: 진공 시스템 210: 제1 진공 챔버
211: 제1 배관 220: 제2 진공 챔버
221: 제2 배관 300: 광학 유닛
410: 광원 420: 수광부

Claims (12)

  1. 유입구 및 배출구가 형성된 밸브 바디;
    상기 유입구와 배출구의 사이의 유체 통로에 설치되는 차단판;
    상기 차단판과 연결되도록 상기 밸브 바디에 설치되며, 상기 유체 통로가 개폐되도록 상기 차단판을 이동시키는 구동부; 및
    상기 차단판에 형성된 개구부에 설치되며, 상기 차단판의 닫힘 상태에서 상기 유입구와 상기 배출구 사이로 광을 통과시키는 투광 플레이트;를 포함하는, 진공 게이트 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투광 플레이트는 유리(glass), SLG(Sodalime glass), Fused Silica(SiO2), CaF, Sapphire(Al203), Zinc Sulfide(ZnS), Zinc Selenide(ZnSe), NaCl 중 적어도 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 진공 게이트 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투광 플레이트와 차단판의 사이에는 씰링 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는, 진공 게이트 밸브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투광 플레이트를 상기 차단판에 고정시키기 위한 고정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 진공 게이트 밸브.
  5. 제4항에 있어서, 상기 고정부는,
    상기 투광 플레이트의 테두리 부위를 덮는 고정 프레임; 및
    상기 차단판에 형성된 나사산에 나사 체결되는 나사 체결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 진공 게이트 밸브.
  6. 제4항에 있어서, 상기 고정부는,
    상기 투광 플레이트의 테두리 부위를 덮는 고정 프레임; 및
    상기 고정 프레임의 복수의 개소에 형성되는 볼트 고정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 진공 게이트 밸브.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 고정 프레임은 금속 또는 세라믹 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 진공 게이트 밸브.
  8. 제4항에 있어서, 상기 고정부는,
    상기 차단판의 개구부에 형성되는 암나사산; 및
    상기 투광 플레이트에 형성되며, 상기 암나사산에 체결되는 수나사산;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 진공 게이트 밸브.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 수나사산은 상기 투광 플레이트의 저면으로부터 돌출된 돌출부에 형성되며,
    상기 투광 플레이트의 저면과 상기 차단판의 사이에는 씰링 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는, 진공 게이트 밸브.
  10. 제1 진공 챔버;
    상기 제1 진공 챔버에 연결된 제1 배관; 및
    상기 제1 배관에 설치되며, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항을 따르는 진공용 게이트 밸브;를 포함하는, 진공 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 진공용 게이트 밸브와 연결되는 제2 배관; 및
    상기 제2 배관에 연결되는 제2 진공 챔버;를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 진공 챔버 중 적어도 하나에는 입사된 광에 대하여 정렬 가능한 광학계를 구비하는 광학 유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는, 진공 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 진공 챔버 중 어느 하나의 외부에는 광원이 설치되고,
    상기 제1 및 제2 진공 챔버의 다른 하나의 외부에는 상기 광원에서 나와 상기 제1 및 제2 진공 챔버를 통과한 빛을 수광하는 수광부가 설치되는 것을 특징으로 하는, 진공 시스템.
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