KR100634036B1 - 필터 카트리지 조립체 - Google Patents

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KR100634036B1 KR1020017001322A KR20017001322A KR100634036B1 KR 100634036 B1 KR100634036 B1 KR 100634036B1 KR 1020017001322 A KR1020017001322 A KR 1020017001322A KR 20017001322 A KR20017001322 A KR 20017001322A KR 100634036 B1 KR100634036 B1 KR 100634036B1
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Abstract

필터 카트리지 조립체는 내부 유동 통로를 갖는 밸브체와, 상기 내부 유동 통로를 가로지르는 필터와, 밸브체 내의 체크 밸브 조립체를 구비한다. 상기 필터는 0.003 미크론 크기의 작은 미립자를 제거한다. 내부 유동 통로 내의 밸브 시트에 인접한 체크 밸브 요소는 체크 밸브 포핏과 스템을 구비한다. 상기 체크 밸브 포핏은 비교적 좁은 목부를 가지며, 체크 밸브 포핏은 상기 유출 단부로부터 목부를 향하여 밸브체의 종축에 대하여 환형 밸브 시트의 경사 각도와 동등한 경사 각도로 내향 테이퍼진다.
내부 유동 통로, 밸브체, 필터, 밸브 시트, 체크 밸브 포핏, 스템

Description

필터 카트리지 조립체{Filter cartridge assembly}
본 발명은 필터 카트리지 조립체에 관한 것으로, 특히 가스 정화 시스템용 필터 카트리지 조립체에 관한 것이다.
SMIF(표준 기계적 인터페이스:Standard Mechanical InterFace) 박스나 포드(pod:유선형 용기)와 같은 모듈형 격리실(modular isolation chamber)은 다양한 크기 및 형상을 가질 수 있지만, 통상은 재료의 보관, 운반 및 처리 도중에 집적 회로 제조에 사용되는 웨이퍼나 기판의 카세트, 웨이퍼를 둘러싸는 환경을 격리시키고 제어하기 위한 마이크로 환경을 제공한다. 이러한 재료의 처리는 전통적으로 "청정실"로 알려져 있는 먼지없는 환경에서 이루어져 왔다. 그러나, "청정실"을 특히 재료의 처리 도중에 오염이 없는 상태로 유지하는 것은 상당한 주의와 노력을 필요로 할 수 있다.
전통적인 청정실을 교체하기 위해 SMIF 시스템이 사용되는 종래 하나의 시스템에서는, SMIF 박스 내에서 여과된 공기가 순환하고 SMIF 박스 내에서의 청정도를 달성하기 위해서는 여전히 공기가 사용된다. 제조 재료가 저온 질소 정화 사이클을 겪게 되는 정화 시스템도 알려져 있다. 집적 회로 웨이퍼를 정화시키기 위한 다른 종래의 방법 및 장치는 건조 가스를 사용한다. 제조 설비에서와 같은 SMIF 포드의 취급 중에 체크 밸브를 통해서 SMIF 포드 내부로 가스가 누설되는 것을 항상 방지하여 SMIF포드 내부에서의 먼지 레벨을 소정 레벨로 유지하기 위해 용이하게 제거되고 규칙적으로 또는 필요에 따라 SMIF로 교체될 수 있는 SMIF용 필터 카트리지 조립체에 대한 욕구는 여전히 존재한다. 본 발명은 이들 욕구를 충족시키고 있다.
간단히 말해서 본 발명은 청정한 기체 상태의 작업 유체만을 SMIF 포드 내로 진입시켜 SMIF 포드의 내용물 주위 환경을 매우 낮은 먼지 함량으로 조절하는, SMIF 포드 내에 사용될 필터 카트리지 조립체를 제공한다.
따라서, 본 발명은 유입 단부와 유출 단부를 갖는 내부 유동 통로를 갖는 밸브체(valve body)와, 상기 밸브체의 내부에 상기 내부 유동 통로를 가로질러 배치되는 필터 요소와, 상기 내부 유동 통로에 형성되는 밸브 시트를 포함하는 필터 카트리지 조립체를 제공한다. 상기 필터 요소는 통상 0.003 미크론 크기의 미세한 입자를 대략 99.9999 % 의 효율로 제거하는 필터 매체를 포함한다.
체크 밸브 요소와 같은 밸브 요소가 상기 밸브 시트에 인접하여 내부 유동 통로의 내부에 배치된다. 상기 체크 밸브 요소는 유출 단부를 향하여 배치되는 체크 밸브 포핏(poppet)과 유입 단부를 향하여 배치되는 스템(stem)을 구비한다. 상기 밸브 시트는 환형 시트면을 가지며, 이 시트면은 밸브체의 종축에 대해 경사 각도로 상기 유입 단부를 향하여 내향으로 테이퍼져 있다. 상기 체크 밸브 포핏은 밸브 시트의 내경보다 작은 외경을 가지며, 비교적 좁은 목부(neck)를 갖는데, 이 목부의 내경은 상기 체크 밸브 포핏의 외경보다 작다. 상기 체크 밸브 포핏의 표면은 또한 통상 체크 밸브 포핏의 유출 단부로부터 목부를 향하여 상기 밸브체의 종축에 대해 환형 시팅(seating) 표면의 경사각과 거의 동등한 경사각으로 내측으로 테이퍼진다. 상기 시팅 표면의 스템 상류측상의 플랜지와, 필터 카트리지 유입 단부와 대면하고 상기 시팅 표면의 상류측에 위치하는 내부 견부(肩部; shoulder) 사이에는, 체크 밸브 요소를 상기 밸브체의 유입 단부쪽으로 밀어붙여 유동 통로를 폐쇄시키기 위한 스프링이 배치된다. 상기 체크 밸브 포핏의 좁은 목부에는 또한 탄성 변형 가능한 O-링이 배치되고, 이 O-링의 외경은 상기 밸브시트의 환형 시팅 표면의 내경보다 크다. 대안으로서, 나비형 밸브와 같은 다른 형태의 밸브 요소가 적합할 수도 있다.
본 발명의 상기 및 기타 특징과 장점들은 본 발명의 특징들을 예시적으로 나타내는 첨부도면을 참조한 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명의 필터 카트리지 조립체의 단면 정면도.
도 2 는 도 1 의 필터 카트리지 조립체의 단면 사시도.
도 3 은 도 1 의 필터 카트리지 조립체의 바닥측의 분해 도시도.
도 4 는 도 1 의 필터 카트리지 조립체의 상부측의 분해 도시도.
도 5 는 본 발명의 필터 카트리지 조립체를 포함하는 SMIF 포드의 부분 단면도로서, SMIF포드를 통한 기체 상태의 작업 유체 유동을 필터링하기 위한 SMIF 포드의 장착을 개략적으로 도시하는 도면.
필터링된 가스나 공기가 SMIF 박스 내에서 상기 박스로부터 오염물을 정화시키기 위해 순환될 수 있지만, 이러한 콘테이너의 필터들은 SMIF 포드 내로의 가스 누설을 방지하여 콘테이너 내의 먼지 입자 레벨을 소정 레벨로 유지하기 위해 규칙적으로 또는 필요에 따라 용이하게 그리고 쉽게 교체될 필요가 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 따라서 본 발명은 제조 설비 내부에서와 같은 SMIF 포드의 취급 중에 체크 밸브를 통해서 SMIF 포드 내로 가스가 누설되는 것을 항상 방지하여 SMIF 포드 내부에서의 먼지 입자의 레벨을 소정 레벨로 유지하기 위한 필터 카트리지 조립체로 구체화된다. 도 1 내지 도 4 를 참조하면, 본 발명은 종축(13)과, 유입 단부(14)와, 내부 유동 통로(17)를 갖는 하우징 또는 본체(12)를 갖는 필터 카트리지 조립체(10)를 제공하며, 상기 내부 유동 통로는 본체 내에서 유입 단부로부터 유출 단부로 연장되어 형성된다. 오늘날 선호되는 하나의 실시예에서는 상기 본체가 폴리카보네이트 플라스틱으로 형성된다. 상기 필터 카트리지 조립체는 유입 단부로부터 유출 단부로 기체 상태의 작업 유체가 일방으로 유동할 수 있게 하는 체크 밸브(18)와 같은 밸브 요소를 상기 내부 유동 통로 내에 구비한다. 일체형 방향 유동 체크 밸브는 통상 10 밀리바아 미만의 매우 낮은 압력차로 작동된다. 내부 유동 통로의 내표면에 의해 밸브 시트(20)가 형성되며, 이 밸브 시트는 유출 단부와 대면하는 시팅 표면(22)을 갖는다. 상기 시팅 표면은 통상 밸브체의 종축에 대해 경사 각도로 유입 단부를 향해 내측으로 테이퍼진다. 상기 내부 유동 통로에는 유입 단부를 향하여 대면하고 있는 밸브 시트에 인접하여 그 상류측에 견부(24)가 형성된다. 선택적으로, 예를 들어 나비 형태 밸브와 같은 다른 형태의 밸브 요소가 적합할 수도 있다.
내부 유동 통로 내에는 체크 밸브 요소(26)가 배치되며, 이 체크 밸브 요소의 유출 단부(29)에는 절두원추형 포핏(28)이 구비된다. 상기 포핏은 통상 밸브 시트의 내경보다 작은 외경을 가지며, 또한 체크 밸브 포핏의 외경보다 작은 내경을 갖는 비교적 좁은 목부(30)를 형성하는 표면을 갖는다. 상기 체크 밸브 포핏의 표면은 밸브체의 종축에 대하여 환형 시팅 표면의 경사 각도와 거의 동등한 경사 각도로 체크 밸브 포핏의 유출 단부로부터 목부를 향하여 내측으로 테이퍼진다. 상기 체크 밸브 포핏의 비교적 좁은 목부 위에는 통상 탄성 변형 가능한 O-링(32)이 배치되고 이 O-링의 외경은 통상 밸브시트의 환형 시팅 표면의 내경보다 크다.
상기 체크 밸브 요소는 그 상류측 단부에 체크 밸브 스템(34)를 가지며, 이 스템의 상류측 단부로부터는 통상 하나 이상의 플랜지(36)가 연장되고, 체크 밸브 요소를 밸브체의 유입 단부를 향하여 유동 통로를 폐쇄하는 폐쇄 위치쪽으로 가압하도록 플랜지와 견부(24) 사이에 배치되는 코일 스프링(38)용 시팅 표면이 제공된다.
상기 내부 유동 통로에는 필터 요소(40)가 제공되는 바, 이는 통상의 일 실시예에서 필터 카트리지 조립체의 유출 단부에 제공되어, 유동 방향(42)으로 내부 유동 통로를 관통하는 기체 상태의 작업 유체로부터 미립물을 제거한다. 양호한 실시예에서 필터 요소는 유지링이나 용접링(48)과 같은 지지 구조물에 대해 주변 용접 기술을 사용하는 초음파 용접에 의해 접합되는 필터 매체를 포함하며, 0.003 미크론 정도의 미립자들을 대략 99.9999 %의 효율로 제거한다. 상기 주변 용접링에 대한 필터 매체의 접합은 필터 매체와 지지 구조물 사이에서 가스가 빠져나오는 것을 방지하는 영구 주변 본드를 제공한다. 매사추세츠 베드포드 소재의 Millipore사가 제조한 상표명 "WAFERGARD"라는 필터 매체가 시판되고 있다. 양호한 실시예에서, 필터 요소는 유지링(48)에 의해 필터 카트리지 조립체의 보디에 고정되는 바, 상기 유지링은 필터 요소를 교체하여 주기적으로 유지하기 위해 쉽게 접근할 수 있도록 필터 카트리지 조립체에 대해 필터 요소를 스냅(snap)체결시켜 필터 요소를 적소에 고정시키는 형상을 갖는다. 선택적으로, 상기 유지링은 예를 들어 필터 카트리지 조립체의 보디에 나사 고정될 수 있다. 상기 필터 요소는 예를 들어 소망의 유량 및 소망의 입자 제거에 기초하여 여과를 증대 또는 감소시키도록 교체될 수 있다. 필터 카트리지 조립체의 대향 단부에서는 청정실에 평탄한 외표면을 제공하도록 필터 카트리지 조립체의 보디상에 캡 시일(49)이 적소에 꼭맞게 스냅체결될 수 있다.
도 5 를 참조하면, 하우징(52)을 갖는 SMIF 상자 또는 포드(50)가 분자 오염 제어 베이스 유닛(비도시)과 조합하여 작동하도록 장착되며, 예를 들어 SMIF 포드를 정화하기 위한 SMIF 포드와 유체 연통 관계로, 대략 3 내지 15 psi(0.21 내지 1.05 kg/㎠)의 압력으로 질소 가스, 아르곤 가스 또는 기타 유사한 불활성 가스 또는 이들 가스의 조합체와 같은 기체 상태의 작업 유체의 공급원을 제공한다. 최근에는 질소 가스가 선호된다.
본 발명의 양호한 실시예에서는, 필터 카트리지 조립체가 가스켓이 없는 테이퍼 로크(gasketless taper lock) 내에서 유입 포트(56)및 유출 포트(58)에 합체되며, 상기 테이퍼 로크는 필터 카트리지 조립체를 SMIF 포드의 베이스(60) 내에 끼운다. 상기 SMIF 포드 베이스의 유입 포트는 분자 오염 제어 베이스 유닛의 기초판(66)의 공급 라인(62)과 유체 연통 관계로 연결되도록 구성되며, SMIF 포드 베이스의 유출 포트는 분자 오염 제어 베이스 유닛의 기초판(66)의 배기 또는 유출 라인(64)과 유체 연통 관계로 연결되도록 구성된다.
따라서, 본 발명의 필터 카트리지 조립체는 SMIF 포드와 같은 오염물 없는 환경을 정화하는데 사용될 수 있으며, 오염물 없는 환경 내부가 소정의 미립자 레벨로 항상 유지될 수 있도록 쉽게 제거 및 교체될 수 있다.
본 발명의 특정한 형태가 예시 및 설명되었으나 본 발명의 취지 및 범주를 벗어나지 않는 다양한 수정예가 이루어 질 수 있음이 전술한 내용으로부터 명백하다. 따라서 본 발명은 청구범위에 의한 것을 제외하고는 한정되지 않아야 한다.

Claims (17)

  1. 모듈형 격리실(modular isolation chamber)의 베이스에 장착된 제 1 및 제 2 필터 카트리지를 포함하며, 상기 모듈형 격리실은 유입 포트와 유출 포트를 가지며, 상기 제 1 필터 카트리지는 상기 유입 포트에 장착되어 상기 모듈형 격리실 내로의 일방 유동을 허용하도록 구성되며, 상기 제 2 필터 카트리지는 상기 유출 포트에 장착되어 상기 모듈형 격리실 밖으로의 일방 유동을 허용하도록 구성되고, 상기 각각의 필터 카트리지는,
    종축, 유입 단부 및 유출 단부를 가지며, 또한 환형 시팅 표면을 갖는 밸브 시트를 형성하는 표면을 갖는 내부 유동 통로를 구비하는 밸브체와;
    상기 내부 유동 통로를 가로질러 상기 밸브체에 배치되는 필터 요소와;
    상기 밸브 시트에 인접한 상기 내부 유동 통로에 배치되며, 체크 밸브 포핏과 스템(stem)을 포함하며, 상기 포핏은 상기 유출 단부를 향해 배향되고, 상기 포핏의 외경은 상기 밸브 시트의 내경보다 작으며, 상기 포핏은 그의 외경보다 작은 내경을 갖는 좁은 목부를 가지며, 상기 스템은 상기 유입 단부를 향해 배향되고 상기 내부 유동 통로의 일부분을 통해 연장되는, 체크 밸브 요소; 및
    체크 밸브 포핏의 좁은 목부상에 배치되며, 또한 상기 밸브 시트의 상기 환형 시팅 표면의 내경보다 큰 외경을 갖는, 탄성 변형 가능한 O-링을 포함하는, 필터 카트리지 조립체로서,
    상기 필터 카트리지 조립체는 공급 라인과 유출 라인을 갖는 기초판을 추가로 포함하며, 상기 공급 라인은 상기 제 1 필터 카트리지에 연결되도록 구성되며, 상기 유출 라인은 상기 제 2 필터 카트리지에 연결되도록 구성되고, 상기 기초판의 상기 공급 라인과 상기 유출 라인은 상기 모듈형 격리실을 통과하는 가스의 일방 정화 유동을 제공하기 위해 각각 제 1 및 제 2 필터 카트리지에 연결될 수 있는 필터 카트리지 조립체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 환형 시팅 표면은 상기 밸브체의 상기 종축에 대해 경사 각도로 상기 유입 단부를 향해 내측으로 테이퍼지는 필터 카트리지 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 필터 요소는 지지 구조물에 접합된 필터 매체를 포함하는 필터 카트리지 조립체.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 필터 매체는 0.003 미크론의 작은 미립자들을 제거하는 필터 카트리지 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 스템은 상기 시팅 표면의 상류측에 플랜지를 가지며, 상기 유동 통로는 상기 시팅 표면의 상류측에 내부 견부를 형성하는 표면을 가지며, 상기 플랜지와 상기 내부 견부 사이에는 상기 유동 통로를 폐쇄하기 위해 상기 체크 밸브 요소를 상기 밸브체의 유입 단부를 향해 가압하는 스프링이 배치되는 필터 카트리지 조립체.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 체크 밸브 포핏의 표면은, 상기 체크 밸브 포핏의 유출 단부로부터 목부를 향해, 상기 환형 시팅 표면의 경사 각도와 실질적으로 동일한 상기 밸브체의 종축에 대한 경사 각도로, 내향 테이퍼지는 필터 카트리지 조립체.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 4 항에 있어서, 상기 지지 구조물은 상기 필터 요소를 적소에 고정시키기 위해 상기 밸브체를 스냅체결시키는 형상을 갖는 필터 카트리지 조립체.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 필터 요소는 소망의 유량과 소망의 입자 제거에 기초하여 여과를 수정하도록 교체될 수 있는 필터 카트리지 조립체.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 필터 카트리지 조립체는 가스켓이 없는 테이퍼 로크(gasketless taper lock)에 의해 포드(pod)에 끼워지도록 구성되는 필터 카트리지 조립체.
KR1020017001322A 1998-07-31 1999-07-22 필터 카트리지 조립체 KR100634036B1 (ko)

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