밸브 조립체 document_id A220623068156

통상적으로, 슬라이드 밸브 조립체 또는 게이트 밸브 조립체는 입구와 출구 사이에서 연장하는 유로를 형성하는 하우징을 포함한다. 상기 슬라이드 밸브 조립체는 예를 들면 공정 챔버와 진공 펌프 사이에 연결될 수 있다. 상기 공정 챔버와 진공 펌프는 반도체 제조나, 매우 낮은 압력(고 진공)(예를 들면, 1 토르(torr) 이하의 범위에 속하는 압력)에서 실행되는 다른 박막 코팅 공정에서 이용되는 고순도 가스 분배 시스템의 일부분을 형성한다. 이 경우, 상기 밸브 조립체의 입구 플랜지는 상기 공정 챔버에 고정되고, 상기 밸브 조립체의 출구 플랜지는 상기 진공 펌프에 고정된다. 상기 슬라이드 밸브 조립체는 개폐 위치 사이에서 그 밸브 조립체의 유로의 축에 대하여 측방향으로 이동하는 슬라이드 플레이트를 포함한다. 진자식(pendulum-type) 슬라이드 밸브 조립체에서, 상기 슬라이드 플레이트는 피벗 암에 의해 회전 샤프트에 연결된다. 완전 개방 위치에서, 상기 슬라이드 플레이트는 상기 하우징의 유로로부터 이동하여 유체는 상기 유로에 자유로이 유입 및 유출될 수 있다. 또한 완전 폐쇄 위치에서, 상기 슬라이드 플레이트는 밸브 조립체의 출구를 둘러싸는 밸브 시트 또는 환형 면과 밀접하게 접촉하도록 이동되어, 상기 유로를 통한 유체의 전달 유량인 유체 유동(conductance)은 제한된다. 통상적으로 상기 슬라이드 플레이트의 이동은 완전 개방 위치(즉, 제1 개방 위치)와 중간 위치(즉, 제2 개방 위치) 사이에서 회전 이동(즉, 선회 또는 측방향 이동)한 다음, 상기 중간 위치로부터 상기 슬라이드 플레이트가 출구의 밸브 시트와 밀접하게 접촉하는 폐쇄 위치로 적어도 약간의 길이방향 이동(즉, 직진, 선형 또는 축 이동)을 필요로 한다. 본 출원의 양수인에게 양수되고, 본 발명에 참조로서 통합된 옴스테드(Olmsted)의 미국특허 제6,089,537호 공보에서는 완전 개방 위치와 완전 폐쇄 위치 사이에서 슬라이드 플레이트의 회전 및 길이방향 이동을 정확하게 제어하는 단일 회전 캠기구를 이용하는 진자식 밸브 조립체를 제안하고 있다. 상기 캠 기구는 출구의 밸브 시트로부터 슬라이드 플레이트를 멀어지게 편향시키도록 작용하는 스프링을 포함한다. 현존하는 몇몇 진자식 밸브는, 슬라이드 플레이트에 대하여 독립되게 동작할 때, 완전 밀봉(완전 격리)을 제공하도록 하는 밀봉 링을 더 포함한다. 예를 들면 브리다(Brida)의 미국특허 제5,577,707호 공보에서는 슬라이드 플레이트가 폐쇄 위치로 선회할 때, 상기 슬라이드 플레이트를 향해 이동가능하고, 그로부터 멀어지게 이동가능한 밀봉 링을 포함하는 진자식 슬라이드 밸브 조립체를 제안하고 있다. 상기 슬라이드 플레이트가 폐쇄 위치에 있을 경우, 상기 밀봉 링은 스프링 또는 압축 공기에 의해 상기 슬라이드 플레이트에 대하여 편향되어, 상기 슬라이드 플레이트를 상기 밸브 시트에 대하여 기밀하게 접촉시키고, 상기 슬라이드 플레이트와 밀봉 링 사이를 밀봉한다. 일반적으로 상기 밀봉 링은 밸브 조립체에 대하여 격리 기능을 제공하는 것으로, 유체 유동의 제어를 위해서는 이용되지 않는다. 통상적으로 상기 밀봉 링은 고정상태로 유지되고, 상기 슬라이드 플레이트는 유체 유동을 제어하도록 이동된다. 그러나, 본 출원의 양수인에게 양수되고 본 발명에 참조로서 통합된 2003. 9. 29 출원의 미국특허출원 제10/673,989호(계류 중)에서는, 밸브의 초기 개방 동안 개선된 유체 유동 제어를 제공하도록 채용된 밀봉 링을 구비하는 진자식 밸브 조립체를 제안하고 있다. 통상적으로 공정 챔버와 진공 펌프 사이에서의 밸브 조립체의 동작은 3단계, 격리(isolation), 펌프-다운(pump-down) 및 스로틀링(throttling)을 포함한다. 격리 동작 동안, 상기 밀봉 링은 격리 기능을 제공하고, 밸브 조립체의 입구와 출구 간의 압력차는 커지게 된다. 펌프-다운 동작 동안, 상기 밀봉 링은 슬라이드 플레이트로부터 멀어지게 이동되고, 유체 유동은 슬라이드 플레이트와 출구의 밸브 시트 사이에서 점차 증가하며, 밸브 조립체의 입구와 출구 사이의 압력차는 감소한다. 상기 스로틀링 동작 동안, 상기 슬라이드 플레이트와 상기 출구의 밸브 시트 사이에서의 유체 유동은 소정 수준으로 일정하게 유지되고, 상기 밸브 조립체의 입구와 출구 사이의 압력차는 상대적으로 낮지만, 일정하게 유지된다. 상기 스로틀링 과정은 반도체 장치의 공정에 있어서, 반도체 장치에 구비되는 공정 챔버 내에서의 압력이 소정의 낮은 압력(예를 들면, 공정 압력)으로 유지되도록 이용된다. 현존하는 몇몇 게이트 밸브 또는 진자식 밸브에 있어서는, 밸브의 챔버 측과 펌프 측 사이에서 높은 압력차가 존재할 경우, 슬라이드 플레이트를 초기 이동시키고, 밸브를 개방하는데 큰 힘이 요구되는 문제점이 있었다. 따라서 이러한 큰 힘을 제공할 수 있는 구동 메커니즘을 필요로 하고, 이는 밸브 조립체의 사이즈 및 비용을 증가시킨다. 또한 별도의 바이패스 밸브가 진자식 밸브의 챔버 측에 연결될 수 있고, 상기 진자식 밸브가 개방되기 전, 진자식 밸브의 챔버 측에서 압력을 낮추도록 동작하여, 슬라이드 플레이트의 초기 이동을 위하여 큰 힘을 제공하기 위한 구동 메커니즘을 필요로 하지 않는다. 그러나, 이러한 별도의 바이패스 밸브 또한 진자식 밸브 조립체의 사이즈 및 비용을 증가시키게 된다. 이러한 큰 힘을 제공하는 구동 메커니즘 또는 별도의 바이패스 밸브가 이용되지 않을 경우, 펌프-다운 과정은 상기 슬라이드 플레이트와 출구의 밸브 시트 사이에서 유체 유동을 발달시키고, 압력차를 소정 수준까지 강하시키기 위하여 긴 동작시간을 필요로 할 수 있다. 그러나, 이러한 긴 동작시간의 펌프-다운은 결국 공정처리된 반도체 장치의 생산량을 감소시키기 때문에, 반도체 장치의 처리 공정에 있어 바람직하지 않다. 따라서 새롭고 향상된 밸브 조립체가 여전히 요구되고 있다. 밸브 조립체의 챔버 측(즉, 밸브 조립체의 입구)과 펌프 측(즉, 밸브 조립체의 출구) 간의 높은 압력차가 슬라이드 플레이트의 개방 전에 자동 감소하고, 펌프-다운 과정에서 슬라이드 플레이트를 초기 이동시키고, 밸브를 개방시키기 위해 큰 힘을 제공하는 구동 메커니즘이나 별도의 바이패스 밸브를 필요로 하지 않는 새롭고 향상된 밸브 조립체가 채용되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 높은 압력차의 자동 감소는 반도체 제조 공정 동안 짧은 펌프-다운 동작시간을 제공할 수 있다.