KR20020022014A

KR20020022014A - 진공배기밸브

Info

Publication number: KR20020022014A
Application number: KR1020010057170A
Authority: KR
Inventors: 카지타니마사오
Original assignee: 다까다 요시유끼; 에스엠시 가부시키가이샤
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2002-03-23
Also published as: JP2002089737A; US20020033462A1; CN1346031A; TW553348U

Abstract

챔버포트와 펌프포트를 연결하는 유로중의 밸브시트를 밸브체에 의해 개폐하는 진공배기밸브에 있어서, 상기 밸브체에 상기 밸브시트를 포핏식으로 개폐하는 밸브밀봉부재 외에, 밸브시트의 내공 내에 끼워맞추는 차츰 선단이 좁아지는 형상을 이루는 유량조정부를 설치하고, 상기 밸브체가 밸브개방할 때에 이 유량조정부에 배기유량을 서서히 증대시키도록 기능시킨다.

Description

진공배기밸브{VACUUM EXHAUST VALVE}

본 발명은 진공챔버와 진공펌프의 사이에 접속하여 진공챔버 내를 진공압으로 서서히 감압하기 위하여 사용되는 진공배기밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체의 제조공정에 있어서, 처리해야 할 반도체 웨이퍼가 놓여진 진공챔버의 내압을 진공펌프로 진공압으로 낮추는 경우, 진공배기밸브가 사용된다. 이 종류의 진공배기밸브는, 일반적으로 상기 진공챔버에 접속하기 위한 챔버포트와, 진공펌프에 접속하기 위한 펌프포트와, 이들 포트를 연결하는 유로중에 설치된 밸브시트와, 이 밸브시트를 개폐하는 밸브체와, 이 밸브체를 개폐구동하는 피스톤을 보유하고 있고, 이 피스톤을 공기압의 작용에 의해 구동시켜서 상기 밸브체를 개방함으로써 상기 진공챔버 내의 에어를 진공펌프에 의해 배기하여 그 진공챔버의 내압을 진공압으로 낮추는 것이다.

그런데, 종래의 진공배기밸브는 도 5에 나타낸 바와 같은 유량특성을 보유하고 있고, 밸브개방 초기의 배기의 상승이 빠르고, 또한 그 구배도 급격하기 때문에, 진공챔버 내에 대량의 에어가 잔존하고 있는 배기초기의 단계에서 급격한 배기가 행해진다. 이 때문에, 상기 진공챔버 내를 일시적으로 대량의 에어가 유동함으로써 난류가 발생하고, 그 진공챔버의 내벽 등에 부착된 입자가 감겨올라가서 웨이퍼에 부착되거나, 웨이퍼가 이동하여 그 세트위치가 어긋나거나 하는 바와 같은 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 밸브체가 개방할 때의 밸브 개도를 서서히 증대함으로써 유량변하를 원활하게 하고, 그것에 의해서 진공챔버 내에서 기체의 난류가 발생하는 것을 방지하여 배기를 안정적으로 행할 수 있도록 한 진공배기밸브를 제공하는 것에 있다.

도 1은 본 발명에 관한 진공배기밸브의 제1실시예를 나타내는 밸브폐쇄 상태에서의 단면도,

도 2는 본 발명에 관한 진공배기밸브의 밸브체 이동량과 배기유량의 관계를 나타내는 특성도,

도 3은 본 발명에 관한 진공배기밸브의 제2실시예를 나타내는 밸브폐쇄 상태에서의 요부 단면도,

도 4는 본 발명에 관한 진공배기밸브의 제3실시예를 나타내는 밸브폐쇄 상태에서의 요부 단면도,

도 5는 종래의 진공배기밸브의 밸브체 이동량과 배기유량의 관계를 나타내는 특성도이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 진공챔버에 접속하기 위한 진공포트 및 진공펌프에 접속하기 위한 펌프포트; 이들 포트를 보유하는 케이싱; 상기 챔버포트와 펌프포트를 연결하는 유로중의 밸브시트; 상기 밸브시트를 개페하는 밸브체; 상기 밸브체에 샤프트를 통하여 연결된 피스톤; 상기 피스톤에 밸브개방 방향의 공기압을 작용시키기 위한 압력작용실; 상기 밸브체를 밸브폐쇄 방향으로 탄발하는 스프링수단;을 보유하고, 상기 밸브체가 상기 밸브시트에 접촉·이간함으로써 이 밸브시트를 포핏식으로 개폐하는 밸브밀봉부재와, 상기 밸브시트의 내공 내에 끼워맞추어 상기 밸브밀봉부재의 개폐에 의해 상기 내공 내를 변이하는 기둥형상의 유량조정부를 보유하고, 이 유량조정부가 차츰 선단이 좁아지는 형상을 이루도록 형성됨으로써 상기 밸브밀봉부재의 개방시에 유로를 흐르는 에어유량을 서서히 증대시키는 기능을 보유하는 것을 특징으로 하는 진공배기밸브가 제공된다.

상기 구성을 보유하는 본 발명의 진공배기밸브는, 상기 밸브체가 차츰 선단이 좁아지는 형상으로 되는 기둥형상의 유량조정부를 보유하고 있고, 이 유량조정부가 밸브체의 개방시에 유로를 흐르는 에어유량을 서서히 증대시키도록 기능하기 때문에, 밸브개방 초기의 배기의 상승이 완만하게 된다. 이 결과, 진공챔버 내에 대량의 에어가 잔존하고 있는 배기초기의 단계에서 급격한 배기가 행해지지 않기 때문에, 대량의 에어가 일시적으로 유동하는 것에 의한 난류의 발생이 없고, 진공챔버 내벽 등에 부착한 입자가 난류에 의해 감겨올라가서 웨이퍼에 부착되거나, 웨이퍼가 이동하여 그 세트위치가 어긋나거나 하는 바와 같은 일이 없어진다.

본 발명의 구체적인 실시형태에 의하면, 상기 밸브체가 상기 유량조정부에연속해 있는 위치에 그 유량조정부보다 대경의 걸림부를 보유하고, 또 상기 밸브시트의 내공 내에는 이 걸림부가 끼워맞춰져 걸리는 단부가 형성되고, 이들 걸림부와 단부에 의해서 상기 밸브체의 밸브폐쇄 위치가 규정되도록 구성되어 있다.

상기 밸브체의 유량조정부는 구배가 다른 복수의 테이퍼면을 축선방향으로 연속하여 구비하고 있거나, 또는 원활한 곡면에 의해서 차츰 선단이 좁아지는 형상으로 형성되어 있다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 도 1에 나타내는 진공배기밸브는 대략 원통형상의 케이싱(1)을 보유하고 있다. 이 케이싱(1)은 그 축선방향의 후단부에 연결된 실린더부(1a)를 보유하고 있고, 이 실린더부(1a)의 개구단이 커버(2)로 막혀져 있다. 또, 상기 케이싱(1)의 선단부에는 진공챔버(C)에 접속하기 위한 챔버포트(3)가 형성되고, 케이싱(1)의 측면에는 진공펌프(P)에 접속하기 위한 펌프포트(4)가 축선과 직교하는 방향으로 개설되어 있다. 또, 상기 케이싱(1)의 내부에는 상기 챔버포트(3)와 펌프포트(4)를 연결하는 유로중에 밸브시트(5)가 형성됨과 아울러, 이 밸브시트(5)를 개폐하는 밸브기구가 설치되어 있다.

상기 밸브기구는 상기 밸브시트(5)를 개폐하는 밸브체(6)와, 공기압의 작용에 의해 작동하여 상기 밸브체(6)를 구동하는 피스톤(12)과, 이들 밸브체(6)와 피스톤(12)을 서로 연결하는 샤프트(10)를 보유하고 있다.

상기 밸브체(6)는 원반형을 한 밸브홀더(6a)와, 이 밸브홀더(6a)의 둘레가장자리부에 부착된 링형상의 밸브밀봉부재(6b)로 되어 있고, 이 밸브밀봉부재(6b)를상기 밸브시트(5)에 접촉·이간시킴으로써 상기 밸브시트(5)를 포핏식으로 개폐하는 것이다. 상기 밸브홀더(6a)에는 상기 밸브시트(5)의 내공(5a) 내에 끼워맞추는 짧은 원기둥 형상의 걸림부(8)와, 이 걸림부(8)보다는 약간 축방향 길이가 긴 짧은 원기둥 형상의 유량조정부(9)가 일체로 설치되어 있다. 이 중, 밸브홀더(6a)의 기단부측에 위치하는 상기 걸림부(8)는 균일한 직경을 보유하는 것으로, 상기 밸브체(6)의 밸브폐쇄시에 상기 내공(5a) 내주의 단부(5b)에 접촉하고, 그 접촉에 의해서 상기 밸브체(6)의 밸브폐쇄 위치를 규정하는 것이다. 또, 상기 유량조정부(9)는 상기 걸림부(8)보다도 밸브체(6)의 선단부 부근의 위치에 설치되어 있고, 구배가 다른 복수의 테이퍼면(9a, 9b)을 축선방향으로 연속하여 구비함으로써 차츰 선단이 좁아지는 형태로 형성되어 있다. 그리고, 밸브밀봉부재(6b)의 개방에 따라서 상기 내공(5a) 내를 변이함으로써, 유로를 흐르는 에어유량을 서서히 증대시키도록 기능하는 것이다. 상기 밸브체(6)가 개방스트로크단까지 이동하였을 때 이 유량조정부(9)는, 상기 밸브시트(5)의 내공(5a)에서 완전히 빠져나온 위치를 차지한다.

상기 샤프트(10)의 선단부는 상기 밸브홀더(6a)의 중앙부에 끼워넣고, 그 밸브홀더(6a)에서 빠져나오지 않도록 샤프트 누르개(16)로 이 밸브홀더(6a)에 걸려져 있다. 또, 샤프트(10)의 후단부는 상기 케이싱(1)과 실린더부(1a) 사이를 칸막이하는 격벽(1b)의 중앙부를, 가이드부시(17) 및 밀봉부재(18)를 통하여 슬라이딩 가능하고 또한 기밀하게 관통하고, 상기 실린더부(1a)의 내부에 형성된 피스톤실(7) 내에 돌출하여, 상기 피스톤실(7)에 슬라이딩 가능하게 설치된 상기 피스톤(12)에,누름판(20)를 통하여 고정너트(13)에 의해 기밀하게 연결되어 있다. 그 연결은, 상기 피스톤(12)의 배면에 형성된 오목부(12a) 내에서 상기 너트(13)를 나사부착함으로써 행해지고 있다.

상기 피스톤(12)은 그 외주에 피스톤실(7)의 내벽에 기밀하게 미끄럼 접촉하는 패킹(14) 및 가이드링(15)을 보유하고 있고, 이 피스톤(12)과 상기 격벽(1b)의 사이에 구획형성된 압력조작실(7a)은 실린더부(1a)의 측벽에 개설된 조작포트(28)에 연통되어 있다.

따라서, 상기 조작포트(28)에서 상기 압력조작실(7a)에 압력에어가 공급되면, 상기 피스톤(12)이 이동하여 밸브체(6)가 개방된다. 이 경우, 상기 조작포트(28)에는 전공조정기에 의해서 압력제어된 압력에어가 공급된다.

상기 케이싱(1)의 내부에는 상기 밸브홀더(6a)에 장착된 스프링시트(21)와 격벽(1b)의 사이에, 밸브체(6)를 폐쇄방향으로 탄발하는 2개의 코일스프링(22a, 22b)으로 이루어지는 스프링수단(22)이 설치됨과 아울러, 케이싱(1)과 격벽(1b)의 사이에 끼워진 벨로즈홀더(25)와 상기 밸브홀더(6a)의 사이에, 상시 샤프트(10)와 2개의 스프링(22a, 22b)을 내포하는 벨로즈(24)가 설치되어 있다.

또한, 도면중 11은 상기 샤프트(10)의 내주에 끼워부착된 원통형의 스프링가이드로서, 내측의 코일스프링(22a)이 샤프트(10)에 접촉하는 것을 방지하면서 스프링수단(22)의 신축을 가이드하는 것이다. 또, 19는 샤프트(10)와 피스톤(12) 사이의 기밀을 유지하는 밀봉부재, 26은 상기 케이싱(1)과 벨로즈홀더(25) 사이의 기밀을 유지하는 밀봉부재, 27은 상기 벨로즈(27)의 내측공간을 외부로 연통하는 호흡포트, 29는 상기 피스톤(12)의 배후의 호흡실을 외부로 연통하는 호흡포트이다.

상기 구성을 보유하는 진공배기밸브는, 비조작상태에서는 밸브체(6)가 스프링수단(22)의 탄발력에 의해서 밸브폐쇄 위치로 이동시켜지고, 밸브밀봉부재(6b)가 밸브시트(5)에 접촉함으로써 유로가 폐쇄되어 있기 때문에, 이 상태에서 진공펌프(P)를 운전하여도 진공챔버(C) 내의 기체는 챔버포트(3)에서 펌프포트(4)로 배출되지 않는다.

현재, 도시하지 않은 전공조정기로 압력제어된 압력에어가 조작포트(28)로부터 압력작용실(7a)로 공급되고, 피스톤(12)에 작용하는 공기압 작용력이 스프링수단(22)의 탄발력에 의해 커지게 되면, 상기 피스톤(12)이 스프링수단(22)의 탄발력에 저항하여 커버(2)에 접촉하는 위치까지 이동하고, 샤프트(10)를 통하여 밸브체(6)를 변이시키기 때문에, 밸브밀봉부재(6b)가 밸브시트(5)에서 이간하여 유로가 개방되고, 진공챔버 내의 에어가 배기된다. 이 때, 상기 밸브밀봉부재(6b)가 밸브시트(5)를 개방하는 것에 따라서, 밸브체(6)에 형성된 유량조정부(9)가 상기 밸브체(5)의 내공(5a) 내를 변이하고, 차츰 선단이 좁아지는 그 형상에 의해서 에어유량을 서서히 증대시키도록 기능한다. 이 때문에, 도 2에 나타낸 바와 같이, 밸브개방 초기의 배기의 상승은 완만하게 되고, 어느 정도 배기가 진행된 시점에서 밸브개방량이 증대하게 된다. 이 결과, 종래와 같이 진공챔버(C) 내에 대량의 에어가 잔존하고 있는 배기초기의 단계에서 급격한 배기가 행해지는 바와 같은 일이 없기 때문에, 대량의 에어가 일시적으로 유동하는 것에 의한 난류의 발생이 없고, 진공챔버의 내벽 등에 부착된 입자가 난류에 의해 감겨올라가서 웨이퍼에 부착되거나, 웨이퍼가 이동하여 그 세트위치가 어긋나거나 하는 식의 일이 확실히 방지된다.

상기 진공챔버(C) 내의 진공압은 상기 챔버포트(3)나, 또는 상기 챔버포트(3)와 진공챔버(C)를 연결하는 배관부나, 또는 진공챔버(C)의 내부의 어느 하나에 설치된 센서에 의해 검출되고, 이 진공챔버(C) 내의 진공압을 설정압으로 유지 또는 변경하기 위하여 상기 전공조정기의 출력압이 자동적으로 조절된다.

상기 진공챔버(C)가 소요의 진공도로 된 후, 조작포트(28)로부터의 공기압이 낮아지면, 피스톤(12)에 작용하는 공기압 작용력이 스프링수단(22)의 탄발력보다 작게 된 시점에서 상기 피스톤(12) 및 밸브체(6)가 복귀하여 밸브밀봉부재(6b)가 밸브시트(5)에 접촉하고, 유로가 닫혀진다.

본 발명의 진공배기밸브는, 상기 실시예의 형태의 구성에 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위에 기재되어 있는 본 발명의 정신을 일탈하지 않는 범위에서 설계에 있어서 다양한 변경이 가능한 것이다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 밸브체(6)의 유량조정부(9)는 3개의 테이퍼면(9c, 9d, 9e)을 연속하여 구비하고 있어도 좋고, 또는 4개 이상의 테이퍼면을 구비하고 있어도 된다. 또, 도 4에 나타낸 바와 같이, 유량조정부(9)는 상술한 바와 같은 테이퍼면 대신에 원활한 곡면(9f)에 의해서 선단이 좁아지는 형상으로 형성할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 진공배기밸브는, 상기 밸브체가 차츰 선단이 좁아지는 형상을 이루는 기둥형상의 유량조정부를 보유하고 있고, 이 유량조정부가 밸브체의개방시에 유로를 흐르는 에어유량을 서서히 증대시키도록 기능하기 때문에, 밸브개방 초기의 배기의 상승이 완만하게 된다. 그 결과, 진공챔버 내에 대량의 에어가 잔존하고 있는 배기초기의 단계에서 급격한 배기가 행해지지 않기 때문에, 대량의 에어가 일시적으로 유동하는 것에 의한 난류의 발생이 없고, 진공챔버의 내벽 등에 부착된 입자가 난류에 의해서 감겨올라가서 웨이퍼에 부착되거나, 웨이퍼가 이동하여 그 세트위치가 어긋나거나 하는 식의 일이 없어진다.

Claims

진공챔버에 접속하기 위한 진공포트 및 진공펌프에 접속하기 위한 펌프포트; 이들 포트를 보유하는 케이싱; 상기 챔버포트와 펌프포트를 연결하는 유로중의 밸브시트; 상기 밸브시트를 개페하는 밸브체; 상기 밸브체에 샤프트를 통하여 연결된 피스톤; 상기 피스톤에 밸브개방 방향의 공기압을 작용시키기 위한 압력작용실; 상기 밸브체를 밸브폐쇄 방향으로 탄발하는 스프링수단;을 보유하고,

상기 밸브체가 상기 밸브시트에 접촉·이간함으로써 이 밸브시트를 포핏식으로 개폐하는 밸브밀봉부재와, 상기 밸브시트의 내공 내에 끼워맞추어 상기 밸브밀봉부재의 개폐에 의해 상기 내공 내를 변이하는 기둥형상의 유량조정부를 보유하고, 이 유량조정부가 차츰 선단이 좁아지는 형상을 이루도록 형성됨으로써 상기 밸브밀봉부재의 개방시에 유로를 흐르는 에어유량을 서서히 증대시키는 기능을 보유하는 것을 특징으로 하는 진공배기밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브체는 상기 유량조정부에 연속해 있는 위치에 그 유량조정부보다 대경의 걸림부를 보유하고, 또 상기 밸브시트의 내공 내에는 이 걸림부가 끼워맞춰져 걸리는 단부가 형성되고, 이들 걸림부와 단부에 의해서 상기 밸브체의 밸브폐쇄 위치가 규정되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공배기밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브체의 유량조정부는 구배가 다른 복수의 테이퍼면을 축선방향으로 연속하여 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 진공배기밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브체의 유량조정부는 원활한 곡면에 의해서 차츰 선단이 좁아지는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공배기밸브.