KR20240015983A - 센서 일체형 압력 제어용 진공 밸브 및 이를 구비하는 진공 시스템 - Google Patents

센서 일체형 압력 제어용 진공 밸브 및 이를 구비하는 진공 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 진공 배관에 연결되는 유체 유입부 및 배출부가 형성된 밸브 바디와; 상기 유체 유입부 및 배출부 사이의 유체 통로에 설치되는 차단부와; 상기 밸브 바디에 설치되며, 상기 유체 통로의 개도를 조절하도록 상기 차단부를 이동시키는 구동부; 및 상기 유체 유입부 및 배출부 중 적어도 하나에 설치되며, 상기 밸브 바디를 통과하는 유체의 압력을 센싱하기 위한 압력 센서;를 포함하는, 압력 제어용 진공 밸브 및 이를 구비하는 진공 시스템에 관한 것이다.

Description

센서 일체형 압력 제어용 진공 밸브 및 이를 구비하는 진공 시스템 {Sensor-integrated vacuum valve for pressure control and vacuum system having the same}
본 발명은 진공 시스템에 설치되어 진공 시스템의 압력을 제어하기 위한 압력 제어용 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 개폐하거나 유량, 압력 등의 제어를 수행하는 기능을 수행한다.
이 중 압력 제어용 진공 밸브는 진공 챔버와 진공 펌프를 연결하는 배기관에 설치되며, 개도 조절을 통해 배기관의 유체의 압력을 조절하여 진공 챔버의 압력을 제어할 수 있다. 이와 같은 압력 제어를 위해서는 배기관의 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 필요하며, 압력 센서에서 측정된 압력 정보를 근거로 진공 밸브의 제어를 수행하게 된다.
이와 같은 압력 제어 시스템을 구현하기 위해서는 압력 제어용 밸브를 배기관에 설치함과 더불어 배기관에 별도의 압력 센서를 반드시 설치해야 하는바, 진공 시스템을 이루는 구성 요소가 증가하거나 복잡해지는 문제가 발생한다.
등록특허공보 제10-0539691호 (2005.12.22)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진공 시스템의 압력 제어를 위하여 진공 시스템에 별도의 압력 센서를 설치할 필요없이 압력 센싱 기능이 구비된 압력 제어용 진공 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, 진공 배관에 연결되는 유체 유입부 및 배출부가 형성된 밸브 바디와; 상기 유체 유입부 및 배출부 사이의 유체 통로에 설치되는 차단부와; 상기 밸브 바디에 설치되며, 상기 유체 통로의 개도를 조절하도록 상기 차단부를 이동시키는 구동부; 및 상기 유체 유입부 및 배출부 중 적어도 하나에 설치되며, 상기 밸브 바디를 통과하는 유체의 압력을 센싱하기 위한 압력 센서;를 포함하는, 압력 제어용 진공 밸브가 개시된다.
또한, 상기 압력 센서는 상기 유체 유입부 및 배출부 중 적어도 하나의 외주에 돌출된 연결 포트와 연결될 수 있다.
또한, 상기 압력 센서는 상기 유체 유입부 및 배출부 중 어느 하나에 설치될 수 있다.
또한, 상기 압력 센서는 상기 유체 유입부 및 배출부에 각각 설치될 수 있다.
또한, 상기 압력 센서 및 상기 구동부는 진공 시스템의 제어부에 연결되고, 상기 제어부는 상기 압력 센서에서 센싱된 압력 정보를 근거로 상기 구동부를 구동시켜 상기 밸브 바디를 통과하는 유체의 압력을 제어하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 진공 챔버와; 상기 진공 챔버에 연결되는 진공 펌프와; 상기 진공 챔버에 연결된 진공 배기관에 설치되는 압력 제어용 진공 밸브; 및 상기 압력 제어용 진공 밸브의 상기 압력 센서 및 상기 구동부에 연결되며, 상기 압력 센서에서 센싱된 압력 정보를 근거로 상기 구동부를 구동시키는 제어부;를 포함하는, 진공 시스템이 개시된다.
또한, 상기 제어부는, 상기 압력 제어용 진공 밸브의 밸브 바디를 통과하는 유체의 압력이 기설정치를 유지하도록 상기 구동부의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 진공 펌프는, 상기 진공 챔버와 연결된 주 배관으로부터 분기된 제1 및 제2 분기 배관에 설치되는 제1 및 제2 진공 펌프를 포함하고, 상기 압력 제어용 진공 밸브는, 상기 제1 및 제2 분기 배관에 각각 설치되는 제1 및 제2 압력 제어용 밸브를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 진공 펌프 사이의 가동 전환시 상기 제1 및 제2 압력 제어용 밸브를 통과하는 유체의 압력이 기설정치를 유지하도록 상기 제1 및 제2 압력 제어용 밸브의 구동부를 각각 제어할 수 있다.
또한, 상기 주 배관에는 게이트 밸브 및 고진공 펌프가 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 압력 제어용 진공 밸브의 밸브 바디에 압력 센서를 일체로 설치하여 진공 밸브에 압력 센싱 기능을 부가함으로써, 별도의 압력 센서를 설치할 필요없이 배관에 진공 밸브를 설치하는 것만으로도 진공 압력 제어 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 진공 시스템의 배기관을 병렬의 형태로 구성하여 진공 펌프의 유지·보수를 위해 진공 시스템의 가동을 정지시킬 필요가 없는 이점이 있으며, 다른 진공 펌프로의 작동 전환 과정에서 병렬 형태의 각 배기관을 통과하는 유체의 압력을 기설정치로 유지함으로써 진공 챔버의 압력에 영향을 미치는 것을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 제어용 진공 밸브의 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 압력 제어용 진공 밸브의 평면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 제어용 진공 밸브의 개략도.
도 4는 본 발명과 관련된 압력 제어용 진공 밸브를 구비하는 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 센서 일체형 압력 제어용 진공 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 제어용 진공 밸브의 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 압력 제어용 진공 밸브의 평면도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 제어용 진공 밸브의 개략도이다.
본 실시예의 경우 압력 제어용 진공 밸브의 종류로서 앵글 밸브를 예시하고 있으며, 본 실시예에서 예시한 종류의 밸브 이외에도 스로틀 밸브 등 다양한 형태의 밸브에 적용 가능하다.
도 1 및 2와 같이, 본 실시예에 따른 압력 제어용 진공 밸브는 밸브 바디(10), 차단부(20), 구동부(30) 및 압력 센서(40)를 포함한다.
밸브 바디(10)는 유체가 유입되는 유체 유입부(11)와, 유체가 배출되는 유체 배출부(12)를 구비한다. 유체 유입부(11) 및 배출부(12)는 진공 시스템의 진공 배관에 각각 연결되는 관의 형태를 가질 수 있으며, 그 단부에는 배관 연결을 위한 플랜지가 형성될 수 있다.
차단부(20)는 유체 유입부 및 배출부(11, 12) 사이의 유체 통로(13)에 설치되며, 이동 가능하게 설치되어 그 위치에 따라 유체 통로(111)의 개도를 조절하도록 구성된다. 차단부(20)는 플레이트, 블록 등 다양한 형태를 가질 수 있고, 차단부(20)에는 가동 로드(21, 스템)가 고정될 수 있다. 가동 로드(21)의 외측에는 진공 기밀을 위한 벨로우즈(23)가 설치될 수 있고, 차단부(20)의 밀착면에는 유체의 누설을 막기 위한 씰링 부재(24, 오링, 가스켓 등)가 설치될 수 있다.
참고로, 본 실시예의 경우 차단부(20)의 개도 폐쇄시 차단부(20)가 유체 유입부(11) 측에 밀착하는 구성을 예시하고 있으나, 그 반대의 경우로서 유체 배출부(12) 측에 밀착하는 구성도 가능하다 할 것이다.
구동부(30)는 밸브 바디(10)에 설치되며, 유체 통로(13)의 개도를 조절하도록 차단부(20)를 이동시키도록 구성된다. 본 실시예에 따르면, 구동부(30)는 구동 로드(21)를 승강시켜 차단부(20)를 이동시키도록 구성되며, 차단부(20)의 승강 위치에 따른 개도 정도에 따라 압력을 조절할 있게 구성된다.
구동부(30)는 전기 신호에 의해 자동으로 동작 가능하도록 전동 방식으로 구성 가능하다. 다만, 구동부(30)의 작동 방식은 전동 방식에 한정되는 것은 아니며, 사용자가 손으로 조작하여 구동하는 수동 방식도 가능하다 할 것이다.
압력 센서(40)는 밸브 바디(10)를 통과하는 유체의 압력을 센싱하기 위한 것으로서, 바라트론 센서(Baratron sensor) 등의 진공 압력 센서가 사용될 수 있다.
압력 센서(40)는 유체 유입부(11) 및 유체 배출부(12) 중 적어도 하나에 설치된다. 본 실시예에 따르면, 압력 센서(40)가 유체 배출부(12)에 설치된 구성을 예시하고 있다. 다만, 압력 센서(40)를 유체 유입부(11)에 설치하는 것도 가능하며, 도 4에서 예시한 바와 같이 압력 센서(40)를 유체 유입부(11)와 유체 배출부(12)에 모두 설치하는 것도 가능하다.
압력 센서(40)는 유체 유입부(11) 또는 유체 배출부(12)의 외주에 돌출된 연결 포트(45)와 연결되도록 설치될 수 있다. 이 때 압력 센서(40)의 탐지자 부위가 연결 포트(45) 내에 배치되거나 그와 연통되도록 설치될 수 있다.
압력 센서(40) 및 구동부(30)는 진공 시스템의 제어부(50)에 연결되고, 제어부(50)는 압력 센서(40)에서 수신된 압력 정보를 근거로 구동부(30)를 구동시킴으로써 밸브 바디(10)를 통과하는 유체의 압력을 제어할 수 있다.
도 1 및 2에 도시된 실시예의 경우 유체 배출부(12)에 설치된 압력 센서(40) 하나의 센싱 정보를 근거로 압력 제어가 이루어지나, 도 3에 도시된 실시예와 같은 경우 유체 유입부(11) 및 배출부(12)에 각각 설치된 압력 센서(40)의 센싱 정보를 모두 사용할 수 있어 압력 제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명과 관련된 압력 제어용 진공 밸브를 구비하는 진공 시스템의 개략도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 진공 시스템은, 진공 챔버(110), 압력 제어용 진공 밸브(100, 100') 및 제어부(50)를 포함한다.
진공 챔버(110)는 내부에 진공 분위기를 형성하여 기판에 물질을 증착할 수 있는 환경을 제공한다. 진공 챔버(110)에는 진공 배기를 위한 주 배관(150)이 연결되고, 주 배관(150)에는 이를 개폐하기 위한 게이트 밸브(130)와, 진공압을 발생시키기 위한 고진공 펌프(120, 예를 들어, 터보분자펌프)가 순차적으로 설치될 수 있다.
압력 제어용 진공 밸브(100, 100')는 진공 챔버(110)에 연결된 진공 배기관에 설치된다. 압력 제어용 진공 밸브(100, 100')는 앞서 도 1 내지 3에서 설명한 구성을 갖는다. 압력 제어용 진공 밸브(100, 100')는, 본 실시예에 따르면, 주 배관(150)으로부터 분기된 제1 및 제2 분기 배관(161, 162)에 각각 설치되며, 제1 및 제2 분기 배관(161, 162)에는 제1 및 제2 진공 펌프(141, 142)가 각각 설치된다. 제1 및 제2 진공 펌프(141, 142)로서 고진공 펌프(120)를 보조하는 저진공 펌프가 사용될 수 있고, 저진공 펌프로서 로터리 펌프, 드라이 펌프 등이 사용될 수 있다. 제1 및 제2 분기 배관(161, 162)에 각각 설치된 압력 제어용 진공 밸브(100, 100')를 제1 압력 제어용 밸브(100)와 제2 압력 제어용 밸브(100')로 각각 칭할 수 있으며, 제1 및 제2 압력 제어용 밸브(100, 100')의 개도를 조절하여 제1 및 제2 분기 배관(161, 162)의 압력을 조절할 수 있다.
제어부(50)는 압력 제어용 진공 밸브(100, 100')의 압력 센서(40) 및 구동부(30)에 연결되며, 압력 센서(40)에서 센싱된 압력 정보를 근거로 구동부(30)를 구동시켜 압력 제어가 수행되도록 한다. 예를 들어, 제어부(50)는 압력 제어용 진공 밸브(100, 100')의 밸브 바디(10)를 통과하는 유체의 압력이 기설정치를 유지하도록 구동부(30)의 동작을 제어할 수 있다.
본 실시예와 같이 제1 및 제2 분기 배관(141, 142)에 각각 제1 및 제2 진공 펌프(141, 142)를 설치함으로써, 진공 펌프의 유지·보수를 위해 진공 시스템의 가동을 정지시킬 필요가 없는 이점이 있다. 예를 들어, 제1 진공 펌프(141)를 작동시켜 진공 시스템을 가동시키다가 제1 진공 펌프(141)의 작동에 문제가 발생하거나, 제1 진공 펌프(141)의 유지·보수를 수행하기 위해 제1 진공 펌프(141)의 작동을 정지해야 할 경우, 제2 진공 펌프(142)를 작동시켜 제1 진공 펌프(141)의 작동을 대체할 수 있다.
제1 진공 펌프(141)에서 제2 진공 펌프(142)의 작동 전환시, 제1 및 제2 진공 펌프(141, 142)가 모두 작동 중인 상태에서 제1 진공 밸브(100)를 열린 상태에서 닫힌 상태로 전환시키고, 제2 진공 밸브(100')를 닫힌 상태에서 열린 상태로 전환시키는 과정이 수행되는데, 이러한 전환 과정에서 주 배관(150)과 제1 및 제2 분기 배관(161, 162)에 급격한 압력 변동이 발생하여 진공 챔버(110)의 압력에 영향을 미칠 수 있다.
본 실시예의 진공 시스템에 따르면, 제1 및 제2 분기 배관(161, 162)에 설치된 제1 및 제2 진공 밸브(100, 100')를 이용하여 각 밸브(100, 100')를 통과하는 유체의 압력이 기설정치를 유지하도록 각 밸브(100, 100')의 구동부(30)를 제어함으로써, 다른 진공 펌프로의 작동 전환 과정에서 진공 챔버(110)의 압력에 미칠 수 있는 영향을 최소화할 수 있다.
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.
10: 밸브 바디 11: 유체 유입부
12: 유체 배출부 13: 유체 통로
20: 차단부 21: 가동 로드
30: 구동부 40: 압력 센서
50: 제어부 100: 제1 압력 제어용 밸브
100': 제2 압력 제어용 밸브 110: 진공 챔버
120: 고진공 펌프 130: 게이트 밸브
141: 제1 진공 펌프 142: 제2 진공 펌프
150: 주 배관 161: 제1 분기 배관
162: 제2 분기 배관

Claims (10)

  1. 진공 배관에 연결되는 유체 유입부 및 배출부가 형성된 밸브 바디;
    상기 유체 유입부 및 배출부 사이의 유체 통로에 설치되는 차단부;
    상기 밸브 바디에 설치되며, 상기 유체 통로의 개도를 조절하도록 상기 차단부를 이동시키는 구동부; 및
    상기 유체 유입부 및 배출부 중 적어도 하나에 설치되며, 상기 밸브 바디를 통과하는 유체의 압력을 센싱하기 위한 압력 센서;를 포함하는, 압력 제어용 진공 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 센서는 상기 유체 유입부 및 배출부 중 적어도 하나의 외주에 돌출된 연결 포트와 연결되는 것을 특징으로 하는, 압력 제어용 진공 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압력 센서는 상기 유체 유입부 및 배출부 중 어느 하나에 설치되는 것을 특징으로 하는, 압력 제어용 진공 밸브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압력 센서는 상기 유체 유입부 및 배출부에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는, 압력 제어용 진공 밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압력 센서 및 상기 구동부는 진공 시스템의 제어부에 연결되고,
    상기 제어부는 상기 압력 센서에서 센싱된 압력 정보를 근거로 상기 구동부를 구동시켜 상기 밸브 바디를 통과하는 유체의 압력을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 압력 제어용 진공 밸브.
  6. 진공 챔버;
    상기 진공 챔버에 연결되는 진공 펌프;
    상기 진공 챔버에 연결된 진공 배기관에 설치되는, 제1항을 따르는 압력 제어용 진공 밸브; 및
    상기 압력 제어용 진공 밸브의 상기 압력 센서 및 상기 구동부에 연결되며, 상기 압력 센서에서 센싱된 압력 정보를 근거로 상기 구동부를 구동시키는 제어부;를 포함하는, 진공 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압력 제어용 진공 밸브의 밸브 바디를 통과하는 유체의 압력이 기설정치를 유지하도록 상기 구동부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는, 진공 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 진공 펌프는, 상기 진공 챔버와 연결된 주 배관으로부터 분기된 제1 및 제2 분기 배관에 설치되는 제1 및 제2 진공 펌프를 포함하고,
    상기 압력 제어용 진공 밸브는, 상기 제1 및 제2 분기 배관에 각각 설치되는 제1 및 제2 압력 제어용 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는, 진공 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 및 제2 진공 펌프 사이의 가동 전환시 상기 제1 및 제2 압력 제어용 밸브를 통과하는 유체의 압력이 기설정치를 유지하도록 상기 제1 및 제2 압력 제어용 밸브의 구동부를 각각 제어하는 것을 특징으로 하는, 진공 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 주 배관에는 게이트 밸브 및 고진공 펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는, 진공 시스템.


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