KR100520727B1 - 사각 게이트 진공밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사각 게이트 진공밸브에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 사각 게이트 진공밸브는 밸브하우징(100); 상기 밸브하우징(100) 상단의 홀을 통하여 수직으로 움직이는 한 쌍의 메인샤프트(210); 상기 한 쌍의 메인샤프트(210)의 선단부에 연결되어 웨이퍼 이동통로를 개폐하는 블레이드(150); 상기 한 쌍의 메인샤프트(210)의 후단부에 고정연결된 하나의 롤링플레이트(220); 상기 블레이드(150)를 상기 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 직선 운동시키는 밸브구동부; 상기 밸브구동부와 결합되어 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 직선 운동하는 무빙유닛(230); 일단이 상기 무빙유닛(230)에 결합되고 타단이 상기 롤링플레이트(220)에 결합되어, 상기 무빙유닛의 직선 운동력으로 상기 롤링플레이트를 소폭 회전운동시키어 상기 메인샤프트(210) 및 상기 블레이드(150)를 상기 웨이퍼 이동통로의 입구면과 수직한 방향으로 이동시키는 링크(240);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 사각 게이트 진공밸브에 의하면 반도체 웨이퍼 이동통로를 보다 견고하게 밀폐할 수 있으며, 열에 의한 밸브손상을 막아 주어 고온의 환경에서도 오래 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

사각 게이트 진공밸브{Rectangular Gate Vacuum Valve}

본 발명은 사각 게이트 진공밸브에 관한 것으로서, 더 상세하게는 반도체 제조공정에서 웨이퍼의 이동통로를 개폐하기 위한 사각 게이트 진공밸브를 개선한 사각 게이트 진공밸브에 관한 것이다.

본 출원인이 출원하여 등록받은 공개번호 제10-2004-0004195호를 종래기술로 설명하기로 한다. 도 1에는 공개번호 제10-2004-0004195호에 개시된 슬릿밸브가 도시되어 있다.

상기 종래기술은 반도체 제조공정에서 웨이퍼의 이동통로를 개폐하기 위한 슬릿밸브에 형성된 이동통로 주위에 배치되는 밀봉재의 배치구조를 개선함으로써, 웨이퍼 이동통로를 밀폐하는 밀봉재의 손상을 방지하고 부품의 내구성을 향상시키며 부품의 파손으로 인한 밸브의 부품 교체시간 및 부품 교체비용을 줄이기 위한 것이다. 상기 종래기술의 구성은 밸브하우징, 메인샤프트, 블레이드어셈블리, 밸브구동부를 포함하고 있다.

그러나 상기 종래기술은 블레이드가 웨이퍼 이동통로를 닫고 있을 때 이를 지지하는 수단이 미흡한 단점이 있었다.

한편 종래 슬릿밸브는 공정챔버와 이송챔버 사이에 삽입되는 것보다 공정챔버 또는 이송챔버 내에 삽입되어 설치되는 것이 공간활용에 적합하고 밸브의 부품교체 등 보수 관리에 유리하다고 알려져 있다. 그러나 밸브가 공정챔버내에 설치되는 경우에는 공정챔버 내의 고열(대략 500 내지 700℃ 정도)이 밸브로 열전달되어 밸브의 온도는 150℃ 정도까지 올라가게 되어 밸브에 손상을 주게 되며, 특히 하루에 800여번 정도의 반복작용에 의한 벨로우즈의 손상으로 인하여 밸브의 수명이 단축되는 문제점이 있었음에도 이에 대한 해결책이 제시되어 있지 않았다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 블레이드가 웨이퍼 이동통로를 닫고 있을 때 이를 균형있고 견고하게 지지하며, 고온에서도 잘 견딜수 있는 사각 게이트 진공밸브를 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 사각 게이트 진공밸브는 밸브하우징(100); 상기 밸브하우징(100) 상단의 홀을 통하여 수직으로 움직이는 한 쌍의 메인샤프트(210); 상기 한 쌍의 메인샤프트(210)의 선단부에 연결되어 웨이퍼 이동통로를 개폐하는 블레이드(150); 상기 한 쌍의 메인샤프트(210)의 후단부에 고정연결된 하나의 롤링플레이트(220); 상기 블레이드(150)를 상기 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 직선 운동시키는 밸브구동부; 상기 밸브구동부와 결합되어 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 직선 운동하는 무빙유닛(230); 일단이 상기 무빙유닛(230)에 결합되고 타단이 상기 롤링플레이트(220)에 결합되어, 상기 무빙유닛의 직선 운동력으로 상기 롤링플레이트를 소폭 회전운동시키어 상기 메인샤프트(210) 및 상기 블레이드(150)를 상기 웨이퍼 이동통로의 입구면과 수직한 방향으로 이동시키는 링크(240);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 밸브구동부의 좌우 측면과 롤링플레이트(220) 사이에는 롤베어링(250)이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 메인샤프트(210) 또는 상기 밸브하우징 상판(110)에는 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 밸브구동부는 압축공기에 의하여 구동되는 피스톤(310); 상기 피스톤에 결합되고 상기 웨이퍼 이동통로 입구면과 평행하게 이동하는 피스톤샤프트(320); 상기 피스톤을 지지하며 상기 피스톤을 상기 웨이퍼 이동통로의 입구면에 평행한 방향으로 구동하게 하는 실린더(330)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무빙유닛(230)의 좌, 우 측면에는 록베어링(410)이 더 포함되고, 상기 하우징(100)의 하부의 좌, 우 내측면에는 상기 록베어링을 정지시키는 록킹브라켓(420)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 록킹브라켓(420)은 상기 록베어링(410)을 정지시키기 위하여 돌출부(423)가 형성된 록킹지지부(421)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사각 게이트 진공밸브의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사각 게이트 진공밸브의 종단면도이다. 도 2와 도 3을 이용하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 사각 게이트 진공밸브는 밸브하우징(100), 한 쌍의 메인샤프트(210), 블레이드(150), 하나의 롤링플레이트(220), 밸브구동부, 무빙유닛(230), 링크(240)로 구성되어 있다.

먼저 블레이드(150)는 웨이퍼 통로를 개폐하는 셧터의 역할을 한다. 일반적으로는 주로 사각형의 플레이트의 형상을 하고 있으며, 블레이드의 외형을 따라 입구보다 바닥이 더 넓게 형성되는 홈(미도시) 및 홈에 삽입되는 오(○)형 밀봉재가 배치된다.

메인샤프트(210)는 상기 블레이드(150)의 하단부에 고정결합된다. 따라서 메인샤프트의 이동과 함께 상기 블레이드는 함께 움직이게 된다. 본 발명에 있어서 메인샤프트는 한 쌍으로 이루어져 있다. 따라서 상기 블레이드(150)의 움직임이 안정스러워지며, 상기 블레이드(150)가 웨이퍼 통로를 닫고 있을 때 상기 블레이드(150)를 보다 견고하게 지지할 수 있다.

하우징(100)내에는 블레이드(150)를 제외한 나머지 구성요소들이 배치된다. 하우징(100)의 하부 좌, 우 내측면에는 록킹브라켓(420)이 설치되는 것이 바람직하다. 록킹브라켓(420)에 대하여는 후술하기로 한다. 하우징의 상단부에는 홀(111)이 형성되어 있으며, 상기 홀을 관통하여 메인샤프트(210)가 운동하게 된다. 한편 상기 홀에는 이물질이 유입방지를 위하여 벨로우즈(260)를 설치하는 것이 바람직하다.

메인샤프트(210) 또는 밸브하우징 상판(110)에는 냉각부가 포함되는 것이 바람직하다. 도 7은 냉각부의 실시예이다. 도 7에서와 같이 메인샤프트(210)의 냉각부는 메인샤프트의 세로축을 따라 거꾸로된 유(U)자형태의 냉각수유체관(500)을 형성케 하고, 냉각수유입구(510)를 통하여 냉각수 혹은 냉각유체를 냉각수유체관(500)에 유입시킴으로써 간단히 구성할 수 있다. 상기 냉각수가 냉각수유체관(500)을 통하여 메인샤프트(210)의 내부를 순환함으로써 블레이드(150)로부터 전달되는 열의 상당량을 차단할 수 있게 된다. 이 때 냉각수유체관(500)에 연결되어 냉각수 공급의 통로가 되는 유체연결관(미도시)은 메인샤프트(210)의 상하운동으로 인한 힘에 대응하기 위하여 충분한 길이의 여유를 두고 설치하는 것이 바람직하며, 그 재질은 휨이 가능한 것이 바람직하다.

또한 밸브하우징 상판(110)의 냉각부 역시 도 7에서 보는 바와 같이 밸브하우징상판(110)에 ㄷ자 형태의 냉각수유체관(500)을 형성케 하고, 냉각수 유입구(510)를 통하여 냉각수 혹은 냉각유체를 냉각수유체관(500)에 유입시킴으로써 간단히 구성할 수 있다. 또는 밸브하우징상판(110)은 움직임이 없으므로 내부에 관을 설치하는 것이 번거로움 대신에 밸브하우징상판(110) 외부의 둘레를 따라 냉각수유체관을 설치하는 것도 좋다.

롤링플레이트(220)의 상단에는 전술한 메인샤프트(210) 각각이 고정결합되어 있으며, 하단부에는 후술할 링크(240)가 연결되어 있다. 롤링플레이트(220)에는 롤베어링(250)이 설치되는 것이 바람직하며, 상기 롤베어링을 축으로 롤링플레이트가 소폭 회전(롤링)하게 된다.

밸브구동부는 피스톤(310)과 상기 피스톤에 연결된 피스톤샤프트(320)와 상기 피스톤을 구동하는 실린더(330)로 구성되어 있다. 실린더(330)는 압축공기에 의하여 작동하는 뉴메틱타입이 바람직하다. 압축공기는 두 개의 압축공기유입구(350)를 통하여 유입되며, 한 쪽은 피스톤을 상향으로 움직이게 하며 다른 쪽은 피스톤을 하향으로 움직이게 한다.

한편 도 4에는 사각 게이트 진공밸브의 밸브구동부의 외측에 설치된 가이드홈(340)이 도시되어 있다. 상기 가이드홈을 따라 전술한 롤베어링(250)이 상하로 슬라이딩되며, 상기 롤베어링(250)이 상기 가이드홈의 상단 끝부분에 도달하게 되면 더 이상 롤베어링(250)은 상승할 수 없으며, 롤베어링에 연결된 롤링플레이트(220)도 더 이상 상승할 수 없게 된다.

무빙유닛(230)의 중앙부분은 상기 밸브구동부의 피스톤샤프트(320)와 고정결합되어 있으며, 따라서 무빙유닛(230)의 움직임은 피스톤샤프트(320)의 움직임과 동일하다. 무빙유닛(230)의 양 끝부분에는 후술할 링크(240)에 의하여 전술한 롤링플레이트(220)가 연결된다.

한편 무빙유닛(230)의 양 끝단에는 록베어링(410)이 설치되는 것이 바람직하며, 상기 하우징(100)의 하부의 좌, 우 내측면에는 상기 록베어링(410)을 정지시키는 록킹브라켓(420)이 설치되는 것이 바람직하다. 또한 상기 록킹브라켓(420)은 상기 록베어링(410)을 정지시키기 위하여 돌출부(423)가 형성된 록킹지지부(421)가 설치되는 것이 바람직하다. 도 5에는 상기 록베어링(410)과 록킹브라켓(420)이 도시되어 있다.

링크(240)는 그 일단이 상기 무빙유닛(230)에 결합되고 타단이 상기 롤링플레이트(220)에 결합된다. 상기 무빙유닛은 록베어링에 의하여 직선 운동만 하게 되므로 상기 롤링플레이트를 소폭 회전운동(롤링)시키기 위하여 무빙유닛의 직선운동력을 상기 롤링플레이트에 전달하게 된다. 상기 롤링플레이트가 롤링하면 결국 상기 롤링플레이트와 고정결합된 상기 메인샤프트(210) 및 상기 블레이드(150)는 상기 웨이퍼 이동통로의 입구면과 수직한 방향으로 이동하는 결과가 된다.

이하에서는 상기와 같은 구성으로 된 사각 게이트 진공밸브를 밀폐하는 작용을 도 6을 이용하여 설명하기로 한다.

사각 게이트 진공밸브가 닫히는 동작은 블레이드(150)가 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 수직 상승하는 1단계와 블레이드(150)가 웨이퍼 이동통로의 입구면과 수직한 방향으로 이동하여 웨이퍼 이동통로를 밀폐시키는 2단계로 나누어진다.

먼저 블레이드(150)가 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 수직 상승하는 제 1단계를 설명하기로 한다.

압축공기에 의하여 구동하는 피스톤(310)이 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 상승하면, 피스톤에 결합되는 피스톤사프트(320) 및 피스톤샤프트 하단부에 고정결합된 무빙유닛(230) 또한 함께 상승하게 된다. 무빙유닛(230)이 상승하면, 일단이 무빙유닛(230)에 연결되고 타단이 롤링플레이트(220)에 결합되는 링크(240)는 무빙유닛(230)의 동력을 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 롤링플레이트(220)에 전달하고, 무빙유닛의 동력을 전달 받은 롤링플레이트(220), 메인샤프트(210) 및 블레이드(150)는 상승하게 된다. 롤링플레이트(220), 메인샤프트(210) 및 블레이드(150)의 상승은 롤링플레이트에 설치된 롤베어링(250)이 밸브구동부의 외측에 설치된 가이드홈(340)의 상단 끝에 걸리게 되면 상승을 멈추게 되며, 이 때의 블레이드(150)의 위치는 웨이퍼 통로에 마주하게 된다.

다음으로 블레이드(150)가 웨이퍼 이동통로의 입구면과 수직한 방향으로 이동하여 웨이퍼 이동통로를 밀폐시키는 2단계를 설명하기로 한다.

롤링플레이트(220), 메인샤프트(210) 및 블레이드(150)의 상승은 롤베어링(250)이 밸브구동부의 외측에 설치된 가이드홈(340)의 상단 끝에 걸릴 때 상승을 멈추게 된다. 한편 실린더(330)내의 피스톤(310)이 더 상승되고 이에 따라 피스톤샤프트(320) 및 피스톤샤프트에 고정연결된 무빙유닛(230)이 더 상승하게 된다면, 롤링플레이트(220)는 더이상 위로 상승할 수 없으므로 링크(240)는 시계방향으로 소폭 회전(롤링)할 수 밖에 없으며 링크로부터 동력을 전달받은 롤링플레이트(220)는 롤베어링(250)을 축으로 하여 반시계방향으로, 블레이드(150)는 롤베어링(250)을 축으로 하여 시계방향으로 소폭 회전하게 되어 결국 웨이퍼 통로를 밀폐하게 되는 것이다.

블레이드(150)가 웨이퍼 통로를 밀폐하는 때에 무빙유닛(230)의 록베어링(410)은 록킹지지부(421)의 상부의 돌출(423)부에 걸리게 되고 상기 밀폐상태를 더욱 견고하게 한다.

사각 게이트 진공밸브를 개방하는 동작은 상기 개선된 사각 게이트 진공밸브를 밀폐하는 동작의 역순이다.

압축공기에 의하여 피스톤(310)이 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 하강하면, 피스톤(310)에 결합되는 피스톤샤프트(320) 및 피스톤샤프트에 결합되는 무빙유닛(230)은 하강한다. 무빙유닛(230)이 하강하게 될 경우, 일단이 무빙유닛(230)에 연결되고 타단이 롤링플레이트(220)에 결합되는 링트(240)는 시계방향으로 회전하고 무빙유닛의 동력을 전달받은 롤링플레이트(220)는 롤베어링(250)을 중심으로 반시계방향으로 회전하게 되며, 블레이드(150)는 롤베어링(250)을 중심으로 시계방향으로 회전하게 되어 결국 블레이드는 웨이퍼 이동통로와 수직방향으로 이동하여 웨이퍼 이동통로를 개방하고 웨이퍼 이동통로의 입구면의 정면에 떨어져 위치하게 된다.

블레이드(150)가 웨이퍼 이동통로를 개방하면 무빙유닛(230)에 장착된 록베어링(410)이 록킹지지부(421)의 돌출부(423)를 이탈하게 된다.

블레이드(150)가 웨이퍼 이동통로의 입구면 정면에 위치한 후 무빙유닛(230)이 하강하게 되면 일단이 무빙유닛에 결합되고 타단이 롤링플레이트에 결합되는 링크(240)는 무빙유닛의 동력을 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 롤링플레이트(220)에 전달하게 된다. 무빙유닛의 동력을 전달받은 롤링플레이트(220), 메인샤프트(210) 및 블레이드(150)는 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 하강하게 된다.

피스톤(310)이 실린더(330)의 하단에 이르면 무빙유닛(230)은 정지하게 된다.

도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 블레이드가 웨이퍼 이동통로를 밀폐시 이중의 메인샤프트에 의하여 블레이드를 균형있게 지지할 뿐만 아니라, 록킹지지부에 의하여 보다 견고하게 지지하여 웨이퍼 이동통로를 보다 효과적으로 밀폐할 수 있을 뿐만 아니라, 메인샤프트에 냉각부를 설치하여 고온의 환경에서도 잘 견뎌낼 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 사각 게이트 진공밸브의 단면도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사각 게이트 진공밸브의 사시도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사각 게이트 진공밸브의 종단면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사각 게이트 진공밸브의 밸브구동부의 외측에 설치된 가이드홈을 설명하는 설명도,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사각 게이트 진공밸브의 록킹브라켓의 단면도,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사각 게이트 진공밸브의 작용을 설명하는 설명도이다.

*도면의 주요부위에 대한 부호의 설명*

100: 밸브하우징 150: 블레이드

210: 메인샤프트 220: 롤링플레이트

230: 무빙유닛 240: 링크

250: 롤베어링 310: 피스톤

320: 피스톤샤프트 330: 실린더

340: 가이드홈 350: 압축공기유입구

410: 록베어링 420: 록킹브라켓

421: 록킹지지부 423: 돌출부

500: 냉각수유체관 510: 냉각수유입구

Claims (8)

1. 밸브하우징(100);

   상기 밸브하우징(100) 상단의 홀을 통하여 수직으로 움직이며, 냉각부를 포함한 메인샤프트(210);

   상기 메인샤프트(210)의 선단부에 연결되어 웨이퍼 이동통로를 개폐하는 블레이드(150);

   상기 메인샤프트(210)의 후단부에 고정연결된 하나의 롤링플레이트(220);

   상기 블레이드(150)를 상기 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 직선 운동시키는 밸브구동부;

   상기 밸브구동부와 결합되어 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 직선 운동하는 무빙유닛(230);

   일단이 상기 무빙유닛(230)에 결합되고 타단이 상기 롤링플레이트(220)에 결합되어, 상기 무빙유닛의 직선 운동력으로 상기 롤링플레이트를 소폭 회전운동시키어 상기 메인샤프트(210) 및 상기 블레이드(150)를 상기 웨이퍼 이동통로의 입구면과 수직한 방향으로 이동시키는 링크(240);를 포함하는 것을 특징으로 하는 사각 게이트 진공밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 밸브구동부의 좌우 측면과 롤링플레이트(220) 사이에는 롤베어링(250)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 사각 게이트 진공밸브.
3. 삭제
4. 밸브하우징(100);

   상기 밸브하우징의 상판에 포함된 냉각부;

   상기 밸브하우징(100) 상단의 홀을 통하여 수직으로 움직이며, 냉각부를 포함한 메인샤프트(210);

   상기 메인샤프트(210)의 선단부에 연결되어 웨이퍼 이동통로를 개폐하는 블레이드(150);

   상기 메인샤프트(210)의 후단부에 고정연결된 하나의 롤링플레이트(220);

   상기 블레이드(150)를 상기 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 직선 운동시키는 밸브구동부;

   상기 밸브구동부와 결합되어 웨이퍼 이동통로의 입구면과 평행한 방향으로 직선 운동하는 무빙유닛(230);

   일단이 상기 무빙유닛(230)에 결합되고 타단이 상기 롤링플레이트(220)에 결합되어, 상기 무빙유닛의 직선 운동력으로 상기 롤링플레이트를 소폭 회전운동시키어 상기 메인샤프트(210) 및 상기 블레이드(150)를 상기 웨이퍼 이동통로의 입구면과 수직한 방향으로 이동시키는 링크(240);를 포함하는 것을 특징으로 하는 사각 게이트 진공밸브.
5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 냉각부는 상기 메인샤프트 또는 상기 밸브하우징의 상판의 내부에 형성된 냉각수유체관임을 특징으로 하는 사각 게이트 진공밸브.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 밸브구동부는 압축공기에 의하여 구동되는 피스톤(310);

   상기 피스톤에 결합되고 상기 웨이퍼 이동통로 입구면과 평행하게 이동하는 피스톤샤프트(320);

   상기 피스톤을 지지하며 상기 피스톤을 상기 웨이퍼 이동통로의 입구면에 평행한 방향으로 구동할 수 있도록하는 실린더(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사각 게이트 진공밸브.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 무빙유닛(230)의 좌, 우 측면에는 록베어링(410)이 더 포함되고, 상기 하우징(100)의 하부의 좌, 우 내측면에는 상기 록베어링을 정지시키는 록킹브라켓(420)을 포함하는 것을 특징으로 하는 사각 게이트 진공밸브.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 록킹브라켓(420)은 상기 록베어링(410)을 정지시키기 위하여 돌출부(423)가 형성된 록킹지지부(421)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사각 게이트 진공밸브.