JP2022118634A - 粉体搬送装置、ガス供給装置及び粉体除去方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】内部リークを抑制する粉体搬送装置、ガス供給装置及び粉体除去方法を提供する。【解決手段】粉体原料供給源を気化器に接続し、前記粉体原料供給源から前記気化器に粉体を供給する粉体搬送配管と、第1分岐点にてバッファタンクを前記粉体搬送配管に接続し、前記バッファタンクから前記粉体搬送配管にパージガスを供給する第1パージガス供給配管と、前記粉体搬送配管の前記第1分岐点よりも前記粉体原料供給源の側に設けられる第1バルブと、前記粉体搬送配管の前記第1分岐点よりも前記気化器の側に設けられ、開度調整可能な第2バルブと、前記第1パージガス供給配管に設けられる第1パージガスバルブと、前記第1バルブ、前記第2バルブ及び前記第1パージガスバルブの開閉を制御する制御部と、を備える、粉体搬送装置。【選択図】図9
Description
本開示は、粉体搬送装置、ガス供給装置及び粉体除去方法に関する。
固体原料を気化させて、成膜処理装置に原料ガスを供給する基板処理システムが知られている。
特許文献1には、粉体状ソース供給系と成膜処理装置とを備え、粉体状ソース供給系は、粉体状ソースを収容するアンプルと、該アンプル内へキャリアガスを供給するキャリアガス供給装置と、アンプル及び成膜処理装置を接続する粉体状ソース導入管と、該粉体状ソース導入管から分岐するパージ管と、粉体状ソース導入管を開閉する開閉弁とを有し、成膜処理に先立って、開閉弁が閉弁し且つパージ管内を排気する際に、キャリアガス供給装置が、キャリアガスによる粘性力が成膜処理時におけるキャリアガスによる粘性力よりも大きくなるようにキャリアガスを供給する基板処理システムが開示されている。
また、特許文献2には、流体管路に使用されるダイヤフラムバルブが開示されている。
一の側面では、本開示は、内部リークを抑制する粉体搬送装置、ガス供給装置及び粉体除去方法を提供する。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、粉体原料供給源を気化器に接続し、前記粉体原料供給源から前記気化器に粉体を供給する粉体搬送配管と、第1分岐点にてバッファタンクを前記粉体搬送配管に接続し、前記バッファタンクから前記粉体搬送配管にパージガスを供給する第1パージガス供給配管と、前記粉体搬送配管の前記第1分岐点よりも前記粉体原料供給源の側に設けられる第1バルブと、前記粉体搬送配管の前記第1分岐点よりも前記気化器の側に設けられ、開度調整可能な第2バルブと、前記第1パージガス供給配管に設けられる第1パージガスバルブと、前記第1バルブ、前記第2バルブ及び前記第1パージガスバルブの開閉を制御する制御部と、を備える、粉体搬送装置が提供される。
一の側面によれば、内部リークを抑制する粉体搬送装置、ガス供給装置及び粉体除去方法を提供することができる。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
<第1実施形態>
第1実施形態に係る粉体搬送装置2を備える基板処理システムについて、図1を用いて説明する。図1は、第1実施形態に係る粉体搬送装置2を備える基板処理システムの構成図の一例である。基板処理システムは、粉体原料供給源1と、粉体搬送装置2と、パージガス供給源3と、気化器4と、処理容器5と、排気装置6と、を備える。基板処理システムは、粉体原料供給源1から粉体搬送装置2を介して気化器4に粉体原料を供給する。また、基板処理システムは、気化器4で粉体原料を気化させて気化した原料ガスを処理容器5に供給することにより、処理容器5内の基板Wに所望の処理(例えば、成膜処理)を施す。なお、粉体原料供給源1、粉体搬送装置2及び気化器4は、処理容器5に原料ガスを供給するガス供給装置として機能する。
第1実施形態に係る粉体搬送装置2を備える基板処理システムについて、図1を用いて説明する。図1は、第1実施形態に係る粉体搬送装置2を備える基板処理システムの構成図の一例である。基板処理システムは、粉体原料供給源1と、粉体搬送装置2と、パージガス供給源3と、気化器4と、処理容器5と、排気装置6と、を備える。基板処理システムは、粉体原料供給源1から粉体搬送装置2を介して気化器4に粉体原料を供給する。また、基板処理システムは、気化器4で粉体原料を気化させて気化した原料ガスを処理容器5に供給することにより、処理容器5内の基板Wに所望の処理(例えば、成膜処理)を施す。なお、粉体原料供給源1、粉体搬送装置2及び気化器4は、処理容器5に原料ガスを供給するガス供給装置として機能する。
粉体原料供給源1は、粉体原料を貯留する。また、粉体原料供給源1は、粉体原料を粉体搬送装置2の粉体搬送配管11に送り出す(押し出す)。
粉体搬送装置2は、粉体搬送配管11と、第1バルブ21と、第2バルブ22と、第3バルブ23と、バッファタンク30と、第1パージガス供給配管41と、第2パージガス供給配管42と、第1パージガスバルブ51と、第2パージガスバルブ52と、制御装置60と、を備える。
粉体搬送配管11は、一端が粉体原料供給源1と接続し、他端が気化器4と接続する。粉体原料供給源1から粉体搬送配管11に送り出された粉体原料は、粉体原料に作用する重力によって粉体搬送配管11を搬送され、気化器4へと供給される。これにより、粉体搬送配管11は、粉体原料供給源1から気化器4に粉体原料を搬送する粉体原料搬送路として機能する。
粉体搬送配管11には、粉体搬送配管11の流路を開閉する第1バルブ21及び第2バルブ22が設けられている。換言すれば、第1バルブ21は、粉体原料供給源1の二次側配管である粉体搬送配管11に設けられる。第2バルブ22は、気化器4の一次側配管である粉体搬送配管11に設けられる。また、第1バルブ21は、第2バルブ22よりも上流側(粉体原料供給源1の側)に設けられる。第2バルブ22は、第1バルブ21よりも下流側(気化器4の側)に設けられる。
また、第1バルブ21は、粉体搬送配管11と第1パージガス供給配管41との分岐点(第1分岐点)よりも粉体原料供給源1の側の粉体搬送配管11に設けられる。第2バルブ22は、粉体搬送配管11と第1パージガス供給配管41との分岐点(第1分岐点)よりも気化器4の側の粉体搬送配管11に設けられる。また、第1バルブ21は、粉体搬送配管11と第2パージガス供給配管42との分岐点(第2分岐点)よりも粉体原料供給源1の側の粉体搬送配管11に設けられる。第2バルブ22は、粉体搬送配管11と第2パージガス供給配管42との分岐点(第2分岐点)よりも気化器4の側の粉体搬送配管11に設けられる。
また、第1バルブ21は、開閉可能な弁であり、例えば、ボールバルブを用いることができる。また、第2バルブ22及び第3バルブ23は、開度調整可能な弁であり、例えば、ダイヤフラムバルブ(後述する図2参照)を用いることができる。なお、第1バルブ21も第2バルブ22及び第3バルブ23と同様に、開度調整可能な弁であってもよい。
また、粉体搬送配管11には、粉体搬送配管11の流路を開閉する第3バルブ23が設けられている。第3バルブ23は、第1バルブ21と第2バルブ22との間に設けられる。また、第3バルブ23は、粉体搬送配管11と第2パージガス供給配管42との分岐点(第2分岐点)と粉体搬送配管11と第1パージガス供給配管41との分岐点(第1分岐点)の間に設けられる。
また、粉体搬送配管11に配置されるバルブ21~23は、弁体(図示せず)及び弁座(図示せず)を有する。弁体が弁座から離間することで流路が開放され、バルブ21~23が開弁する。弁体が弁座と密着することで流路が閉塞され、バルブ21~23が閉弁する。
パージガス供給源3は、バッファタンク30にパージガスを供給する。バッファタンク30は、パージガス供給源3からパージガスが供給され、高圧(例えば、0.1MPa~0.3MPa)のパージガスが充填される。パージガスとしては、例えばN2ガスを用いることができる。
第1パージガス供給配管41は、一端が第2バルブ22よりも上流側(第3バルブ23と第2バルブ22との間)の分岐点(第1分岐点)で粉体搬送配管11と接続し、他端がバッファタンク30と接続する。これにより、第1パージガス供給配管41は、バッファタンク30から粉体搬送配管11にパージガスを供給する第1のパージガス供給路として機能する。第1パージガス供給配管41には、第1パージガス供給配管41の流路を開閉する第1パージガスバルブ51が設けられている。
第2パージガス供給配管42は、一端が第3バルブ23よりも上流側(第1バルブ21と第3バルブ23との間)の分岐点(第2分岐点)で粉体搬送配管11と接続し、他端がバッファタンク30と接続する。これにより、第2パージガス供給配管42は、バッファタンク30から粉体搬送配管11にパージガスを供給する第2のパージガス供給路として機能する。第2パージガス供給配管42には、第2パージガス供給配管42の流路を開閉する第2パージガスバルブ52が設けられている。
なお、パージガスバルブ51~52は、少なくとも開閉可能な弁である。また、パージガスバルブ51~52は、開度調整可能な弁であってもよい。
制御装置60は、バルブ21~23及びパージガスバルブ51~52の開閉及び開度を制御する。
気化器4は、一次側配管としての粉体搬送配管11から粉体原料が供給される。気化器4は、粉体原料を加熱するヒータ等の加熱部(図示せず)を有する。気化器4は、粉体原料を加熱し気化させて、原料ガスとする。また、気化器4には、粉体原料を捕集するフィルタ(図示せず)を有する。これにより、粉体原料が気化器4の二次側配管を介して処理容器5へと流入することを防止する。
気化器4の二次側配管は、バルブ71を介して処理容器5と接続される。これにより、バルブ71を開くことで気化器4から処理容器5に原料ガスを供給し、バルブ71を閉じることで処理容器5への原料ガスの供給を遮断する。
また、気化器4の二次側配管は、バルブ72を介して排気装置6と接続される。これにより、バルブ72を開くことで気化器4から排気装置6にガスを排気し、バルブ72を閉じることで排気装置6へのガスの排気を遮断する。
処理容器5は、基板Wを載置する載置部5aを有する。処理容器5内は、排気装置6によって減圧可能となっている。また、気化器4から処理容器5内に原料ガスが供給されることにより、載置部5aに載置された基板Wに所望の処理を施す。
排気装置6は、処理容器5と接続され、処理容器5内を減圧する。また、排気装置6は、気化器4と接続され、気化器4内を減圧する。
ここで、第2バルブ22及び第3バルブ23について、図2を用いて更に説明する。図2は、第2バルブ22の部分断面図の一例である。なお、第3バルブ23の構成は、第2バルブ22のと同様であり重複する説明を省略する。
第2バルブ22は、例えば、操作エア供給部220から操作エアが供給されることにより開閉するダイヤフラムバルブである。第2バルブ22は、ボディ201と、シート202と、ダイヤフラム203と、押えアダプタ204と、ボンネット205と、キャップ206と、ダイヤフラム押さえ207と、ステム208と、ピストン209と、圧縮コイルばね210と、Oリング211~213と、を備える。
ボディ201には、円柱状の弁室201aと、弁室201aの底面に連通する流路201b,201cと、が形成されている。なお、流路201bは上流側であり、流路201cは下流側である。弁室201aの底面には、流路201bと弁室201aとが連通する開口部を囲うように、弁座である環状のシート202が設けられている。また、弁室201aには、シート202の上方に弁体であるダイヤフラム203が設けられている。ダイヤフラム203の外周縁部は、ボンネット205の下端に配置された押えアダプタ204と弁室201aの底面とによって挟持され気密に接する。ダイヤフラム203の中央部は、上下動してシート202に当離座する。
ボンネット205は、略円筒状を有し、その下端部をボディ201に対し螺合させることにより、ボディ201に対し固定される。また、ボンネット205の下端に配置された押えアダプタ204と弁室201aの底面とによって、ダイヤフラム203の外周縁部を挟持する。
キャップ206は、略有蓋円筒状を有し、その下端部をボンネット205の上端部に螺合させることにより、ボンネット205に対し固定される。キャップ206は、上端部に位置する上蓋部206aを有する。上蓋部206aには、図示せぬ管継手が螺合される螺合孔206bが形成されている。図示せぬ管継手には、図示せぬエアチューブの一端が接続され、エアチューブの他端は、図示せぬエア供給源に連結された図示せぬ電磁弁ユニットに接続されている。また、ボンネット205とキャップ206とにより、ピストン209および圧縮コイルばね210を収容する収容空間206cが形成されている。また、キャップ206には、外部と収容空間206cとを連通する空気孔206dが形成されている。キャップ206は、金属(例えば、アルミ合金等)により構成されている。なお、ボンネット205およびキャップ206は、アクチュエータのケーシングに相当する。
ダイヤフラム押さえ207は、ボディ201に設けられたダイヤフラム203の上側に設けられ、ボンネット205により上下方向に移動可能に支持されている。
ステム208は、ボンネット205により上下方向に移動可能に支持され、ダイヤフラム203に対して近接および離間移動することにより、流路201b,201cを開閉させるように構成されている。
ピストン209は、ステム208と一体的に構成され、ステム208の上側に設けられ、ボンネット205およびキャップ206により上下方向に移動可能に支持されている。ピストン209の下面とボンネット205の上面とにより操作エア導入室209aが画成されている。また、ピストン209には、その上端から操作エア導入室209aまで延びる操作エア導入路209bが形成されている。
圧縮コイルばね210は、上蓋部206aの下面とピストン209の上面との間に配置されており、ピストン209を常に下側に付勢している。
Oリング211は、ボンネット205とステム208との間に介在し、ステム208およびピストン209の上下方向に移動をガイドする。Oリング212は、ボンネット205とピストン209との間に介在し、ステム208およびピストン209の上下方向に移動をガイドする。また、Oリング211およびOリング212は、操作エア導入室209aの操作エア導入路209bに連通する部分以外を密閉している。Oリング213は、ピストン209の上端とキャップ206との間に介在し、ピストン209の上下方向に移動をガイドし、操作エアが圧縮コイルばね210が配置された空間に流入するのを防止している。
操作エア供給部220は、螺合孔206b、操作エア導入路209bを介し、操作エア導入室209aに操作エアを供給する。
操作エアの供給を遮断することにより、圧縮コイルばね210の付勢力によって、ダイヤフラム押さえ207は下方に付勢され、ダイヤフラム203がシート202に着座して、第2バルブ22は閉弁状態となる。
また、操作エア導入室209aに操作エアを供給することにより、圧縮コイルばね210の付勢力逆らって、ピストン209が持ち上げられ、併せてダイヤフラム押さえ207は持ち上げられ、ダイヤフラム203がシート202に離座して、第2バルブ22は開弁状態となる。
ここで、流路201bから供給されるガス(パージガス)の供給圧をPg、操作エア供給部220から操作エア導入室209aに供給される操作エアの供給圧をPa、バネ(圧縮コイルばね210及びダイヤフラム203)のバネ定数をK、バネのイニシャルの縮み量をt、供給ガス圧が作用するダイヤフラムの面積をAd、ピストン209の操作エア圧が作用する面積をAaとし、バルブ開度(ダイヤフラム203の上方への移動量)をΔtとすると、以下の式(1)の関係を有する。
Ad・Pg+Aa・Pa=K(t+Δt) ・・・(1)
即ち、バルブ開度Δtとなるようなエアの供給圧Paは、以下の式(2)で表すことができる。
Pa={K(t+Δt)-Ad/Pg}/Aa ・・・(2)
即ち、制御装置60は、操作エア供給部220の操作エア供給圧Paを制御することにより、第2バルブ22の開度を制御することができる。
次に、粉体搬送装置2の動作の一例について、図3から図8を用いて説明する。図3は、粉体搬送装置2の動作の一例を説明するフローチャートである。図4から図8は、各工程におけるバルブ21~23,51~52の開閉と流路の形成を説明する図である。なお、図4から図8(及び後述する図11から図13)において、開弁状態のバルブを白抜きで図示し、閉弁状態のバルブを黒塗りで図示する。また、バルブの開閉により形成される流路を太線で図示する。
ステップS101において、制御装置60は、粉体原料供給源1から気化器4に粉体原料の搬送を行う。図4は、粉体原料の搬送時におけるバルブの開閉と流路の形成を説明する図である。制御装置60は、第1バルブ21、第3バルブ23、第2バルブ22を開弁する。制御装置60は、第1パージガスバルブ51、第2パージガスバルブ52を開弁する。これにより、粉体搬送装置2の粉体搬送配管11は粉体原料供給源1と気化器4とを連通する。また、第1パージガス供給配管41及び第2パージガス供給配管42は閉塞している。ここで、制御装置60は、操作エア供給部220を制御して、第2バルブ22及び第3バルブ23の開度を全開とする。
粉体原料供給源1から送り出された粉体原料は、粉体搬送配管11を通り気化器4へと搬送される。この際、粉体原料の一部は、粉体搬送配管11の内壁面、バルブ21~23の弁体や弁座の表面等に付着する。
ステップS102において、制御装置60は、バッファタンク30にパージガスを充填する。図5は、パージガスの充填時におけるバルブの開閉と流路の形成を説明する図である。ここでは、後述するステップS103に示すパージ工程の前にバッファタンク30にパージガスを充填する。制御装置60は、第1パージガスバルブ51及び第2パージガスバルブ52を閉弁する。これにより、第1パージガス供給配管41及び第2パージガス供給配管42は閉塞している。よって、パージガス供給源3から供給されたパージガスがバッファタンク30に充填される。また、後述するステップS103の準備として、制御装置60は、第1バルブ21を閉弁し、第3バルブ23及び第2バルブ22を開弁する。ここで、制御装置60は、操作エア供給部220を制御して、第3バルブ23の開度を全開よりも狭くする。換言すれば、第3バルブ23の開度を、粉体原料の搬送時(ステップS101)における開度よりも狭くする。また、制御装置60は、操作エア供給部220を制御して、第2バルブ22の開度を全開(粉体原料の搬送時)よりも狭くしてもよい。
なお、バッファタンク30へのパージガスの充填は、ステップS101と同時に行われていてもよい。バッファタンク30にパージガスが充填されている場合、制御装置60の処理は、ステップS102を省略してステップS103に進んでもよい。
ステップS103において、制御装置60は、第3バルブ23にパージガスを供給する。図6は、第3バルブ23にパージガスを供給する際のバルブの開閉と流路の形成を説明する図である。制御装置60は、第1バルブ21、第1パージガスバルブ51及び第2パージガスバルブ52を閉弁し、第3バルブ23及び第2バルブ22を開弁した状態(図5参照)から、第2パージガスバルブ52を開弁する。これにより、第2パージガス供給配管42は粉体搬送配管11と連通する。
バッファタンク30に充填された高圧のパージガスは、第2パージガス供給配管42を通り第3バルブ23に供給される。パージガスは、第3バルブ23の弁体(ダイヤフラム203)や弁座(シート202)等に残留した粉体原料を吹き飛ばす。また、パージガスは、第3バルブ23から第2バルブ22に供給される。パージガスは、第2バルブ22の弁体や弁座等に残留した粉体原料を吹き飛ばす。パージガス及びパージガスによって吹き飛ばされた粉体原料は、気化器4へと流入する。気化器4のフィルタ(図示せず)で粉体原料は捕集される。パージガスは、バルブ72を通り、排気装置6へと排気される。なお、第1バルブ21は閉弁しており、パージガスが粉体原料供給源1に流入することを防止している。
また、第3バルブ23の開度を全開(粉体原料の搬送時)よりも狭くすることにより、シート202とダイヤフラム203との隙間が狭くなり、パージガスの流速が増加する。これにより、第3バルブ23の弁体(ダイヤフラム203)や弁座(シート202)に残留した粉体原料を好適に吹き飛ばすことができる。よって、第3バルブ23の弁体と弁座が当接した際、第3バルブ23の気密性が向上し、第3バルブ23を閉弁した際のリークを抑制することができる。
ステップS104において、制御装置60は、バッファタンク30にパージガスを充填する。図7は、パージガスの充填時におけるバルブの開閉と流路の形成を説明する図である。ここでは、後述するステップS105に示すパージ工程の前にバッファタンク30にパージガスを充填する。制御装置60は、第1パージガスバルブ51及び第2パージガスバルブ52を閉弁する。これにより、第1パージガス供給配管41及び第2パージガス供給配管42は閉塞している。よって、パージガス供給源3から供給されたパージガスがバッファタンク30に充填される。また、後述するステップS105の準備として、制御装置60は、第1バルブ21及び第3バルブ23を閉弁し、第2バルブ22を開弁する。ここで、制御装置60は、操作エア供給部220を制御して、第2バルブ22の開度を全開よりも狭くする。換言すれば、第2バルブ22の開度を、粉体原料の搬送時(ステップS101)における開度よりも狭くする。
ステップS105において、制御装置60は、第2バルブ22にパージガスを供給する。図8は、第2バルブ22にパージガスを供給する際のバルブの開閉と流路の形成を説明する図である。制御装置60は、第1バルブ21、第3バルブ23、第1パージガスバルブ51及び第2パージガスバルブ52を閉弁し、第2バルブ22を開弁した状態(図7参照)から、第1パージガスバルブ51を開弁する。これにより、第1パージガス供給配管41は粉体搬送配管11と連通する。
バッファタンク30に充填された高圧のパージガスは、第1パージガス供給配管41を通り第2バルブ22に供給される。パージガスは、第2バルブ22の弁体(ダイヤフラム203)や弁座(シート202)等に残留した粉体原料を吹き飛ばす。パージガス及びパージガスによって吹き飛ばされた粉体原料は、気化器4へと流入する。気化器4のフィルタ(図示せず)で粉体原料は捕集される。パージガスは、バルブ72を通り、排気装置6へと排気される。なお、第1バルブ21、第3バルブ23及び第2パージガスバルブ52は閉弁しており、パージガスが粉体原料供給源1に流入することを防止している。
また、第2バルブ22の開度を全開(粉体原料の搬送時)よりも狭くすることにより、シート202とダイヤフラム203との隙間が狭くなり、パージガスの流速が増加する。これにより、第2バルブ22の弁体(ダイヤフラム203)や弁座(シート202)に残留した粉体原料を好適に吹き飛ばすことができる。よって、第2バルブ22の弁体と弁座が当接した際、第2バルブ22の気密性が向上し、第2バルブ22を閉弁した際のリークを抑制することができる。
ステップS106において、制御装置60は、第2バルブ22のパージが所定の繰り返し回数に到達したか否かを判定する。所定の繰り返し回数に到達していない場合(S106・No)、制御装置60の処理はステップS104に戻り、バッファタンク30へのパージガスの充填(S104)と第2バルブ22のパージ(S105)とを繰り返す。所定の繰り返し回数に到達した場合(S106・Yes)、制御装置60は、バルブ21~23及びパージガスバルブ51~52を閉じ、処理を終了する。
このように、気化器4に粉体原料を充填(S101)した後に、第3バルブ23のパージ(S102,S103)及び第2バルブ22のパージ(S104~S106)を行う。そして、気化器4に充填した粉体原料を加熱して気化させる前に、気化器4内は、排気装置6によって排気され、高真空となる。
ここで、第1実施形態に係る粉体搬送装置2によれば、粉体原料供給源1から気化器4へと接続される粉体搬送配管11に設けられた複数のバルブ(第1バルブ21、第3バルブ23、第2バルブ22)のうち、気化器4に最も近い第2バルブ22の内部に残留した粉体原料を除去することができるので、第2バルブ22の弁体と弁座との密着性を向上させ、内部リークの発生を防止することができる。これにより、気化器4内を高真空とすることができる。
また、バッファタンク30へのパージガスの充填(S104)と第2バルブ22のパージ(S105)とを繰り返すことにより、第2バルブ22の内部に残留した粉体原料を除去することができる。また、繰り返し回数は、3回以上が好ましい。これにより、第2バルブ22の内部に残留した粉体原料を除去することができる。
また、第1実施形態に係る粉体搬送装置2によれば、第3バルブ23の内部に残留した粉体原料を除去することができるので、第3バルブ23の弁体と弁座との密着性を向上させ、内部リークの発生を防止することができる。これにより、粉体搬送配管11を第2バルブ22及び第3バルブ23で確実に閉塞することができるので、内部リークの発生を更に防止することができる。これにより、気化器4内を高真空とすることができる。
また、バッファタンク30へのパージガスの充填(S102)と第3バルブ23のパージ(S103)とを繰り返してもよい。これにより、第3バルブ23の内部に残留した粉体原料を除去することができる。また、繰り返し回数は、3回以上が好ましい。これにより、第3バルブ23の内部に残留した粉体原料を除去することができる。
なお、第2バルブ22、第3バルブ23の内部に残留した粉体原料が除去されたか否かの確認方法として、第2バルブ22、第3バルブ23の気密チェック(リークチェック)を行ってもよい。第2バルブ22、第3バルブ23の気密チェックは、第2バルブ22のパージ(S105)の後に実施される。気密チェックの方法として、まず、制御装置60は、第2バルブ22及び第3バルブ23を閉じた状態で第1パージガスバルブ51を開く。これにより、バッファタンク30から第1パージガスバルブ51を介して第2バルブ22と第3バルブ23との間の粉体搬送配管11にパージガスが供給される。次に、制御装置60は、第1パージガスバルブ51を閉じる。これにより、第2バルブ22と第3バルブ23との間の粉体搬送配管11にパージガスが充填される。次に、制御装置60は、粉体搬送配管11の第2バルブ22と第3バルブ23との間に設置されたゲージ圧力計(図示せず)の圧力変動を確認する。所定の時間内で圧力変動が無い、または、圧力変動が所定の範囲内である場合、制御装置60は第2バルブ22、第3バルブ23の内部に残留した粉体原料が除去されたと判断し、粉体除去の処理を完了する。
なお、気密チェック(リークチェック)は、第2バルブ22、第3バルブ23のパージを1回行う毎に実施してもよく、パージを複数回(3回以上)行った後に実施してもよい。
また、ステップS103及びステップS105のパージ時において、パージガスバルブ51~52の開度は一定であるものとして説明したがこれに限られるものではない。パージガスバルブ51~52の開度を制御することにより、バルブ22,23に供給されるパージガスの圧力Pgを徐々に増加させたり、脈動させてもよい。これにより、クリーニング効果を向上させることができる。この際、制御装置60は、前述の関係式(2)に基づいてパージガスの圧力Pgに応じて操作エアの圧力Paを調整することにより、バルブ開度Δtを一定に保つように制御してもよい。これにより、クリーニング効果を安定させることができる。
<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係る粉体搬送装置2Aを備える基板処理システムについて、図9を用いて説明する。図9は、第2実施形態に係る粉体搬送装置2を備える基板処理システムの構成図の一例である。第1実施形態の基板処理システム(図1参照)と第2実施形態の基板処理システム(図9参照)とは、粉体搬送装置2に替えて粉体搬送装置2Aがを備える点で異なっている。
次に、第2実施形態に係る粉体搬送装置2Aを備える基板処理システムについて、図9を用いて説明する。図9は、第2実施形態に係る粉体搬送装置2を備える基板処理システムの構成図の一例である。第1実施形態の基板処理システム(図1参照)と第2実施形態の基板処理システム(図9参照)とは、粉体搬送装置2に替えて粉体搬送装置2Aがを備える点で異なっている。
粉体搬送装置2Aは、粉体搬送配管11と、第1バルブ21と、第2バルブ22と、バッファタンク30と、第1パージガス供給配管41と、第1パージガスバルブ51と、制御装置60と、を備える。即ち、粉体搬送装置2Aは、粉体搬送装置2(図1参照)と比較して、第3バルブ23、第2パージガス供給配管42及び第2パージガスバルブ52が省略されている点で異なっている。その他の構成は同様であり、重複する説明は省略する。
次に、粉体搬送装置2の動作の一例について、図10から図13を用いて説明する。図10は、粉体搬送装置2の動作の一例を説明するフローチャートである。図11から図13は、各工程におけるバルブ21~23,51~52の開閉と流路の形成を説明する図である。
ステップS201において、制御装置60は、粉体原料供給源1から気化器4に粉体原料の搬送を行う。図11は、粉体原料の搬送時におけるバルブの開閉と流路の形成を説明する図である。制御装置60は、第1バルブ21、第2バルブ22を開弁する。制御装置60は、第1パージガスバルブ51を開弁する。これにより、粉体搬送装置2の粉体搬送配管11は粉体原料供給源1と気化器4とを連通する。また、第1パージガス供給配管41は閉塞している。
粉体原料供給源1から送り出された粉体原料は、粉体搬送配管11を通り気化器4へと搬送される。この際、粉体原料の一部は、粉体搬送配管11の内壁面、バルブ21~22の弁体や弁座の表面等に付着する。
ステップS202において、制御装置60は、バッファタンク30にパージガスを充填する。図12は、パージガスの充填時におけるバルブの開閉と流路の形成を説明する図である。ここでは、後述するステップS203に示すパージ工程の前にバッファタンク30にパージガスを充填する。制御装置60は、第1パージガスバルブ51を閉弁する。これにより、第1パージガス供給配管41は閉塞している。よって、パージガス供給源3から供給されたパージガスがバッファタンク30に充填される。また、後述するステップS203の準備として、制御装置60は、第1バルブ21を閉弁し、第2バルブ22を開弁する。ここで、制御装置60は、操作エア供給部220を制御して、第2バルブ22の開度を全開よりも狭くする。換言すれば、第2バルブ22の開度を、粉体原料の搬送時(ステップS201)における開度よりも狭くする。
ステップS203において、制御装置60は、第2バルブ22にパージガスを供給する。図13は、第2バルブ22にパージガスを供給する際のバルブの開閉と流路の形成を説明する図である。制御装置60は、第1バルブ21及び第1パージガスバルブ51を閉弁し、第2バルブ22を開弁した状態(図12参照)から、第1パージガスバルブ51を開弁する。これにより、第1パージガス供給配管41は粉体搬送配管11と連通する。
バッファタンク30に充填された高圧のパージガスは、第1パージガス供給配管41を通り第2バルブ22に供給される。パージガスは、第2バルブ22の弁体(ダイヤフラム203)や弁座(シート202)等に残留した粉体原料を吹き飛ばす。パージガス及びパージガスによって吹き飛ばされた粉体原料は、気化器4へと流入する。気化器4のフィルタ(図示せず)で粉体原料は捕集される。パージガスは、バルブ72を通り、排気装置6へと排気される。なお、第1バルブ21は閉弁しており、パージガスが粉体原料供給源1に流入することを防止している。
また、第2バルブ22の開度を全開(粉体原料の搬送時)よりも狭くすることにより、シート202とダイヤフラム203との隙間が狭くなり、パージガスの流速が増加する。これにより、第2バルブ22の弁体(ダイヤフラム203)や弁座(シート202)に残留した粉体原料を好適に吹き飛ばすことができる。よって、第2バルブ22の弁体と弁座が当接した際、第2バルブ22の気密性が向上し、第2バルブ22を閉弁した際のリークを抑制することができる。
ステップS204において、制御装置60は、第2バルブ22のパージが所定の繰り返し回数に到達したか否かを判定する。所定の繰り返し回数に到達していない場合(S204・No)、制御装置60の処理はステップS202に戻り、バッファタンク30へのパージガスの充填(S202)と第2バルブ22のパージ(S203)とを繰り返す。所定の繰り返し回数に到達した場合(S204・Yes)、制御装置60は、バルブ21,22及びパージガスバルブ51を閉じ、処理を終了する。
このように、気化器4に粉体原料を充填(S201)した後に、第2バルブ22のパージ(S202~S204)を行う。そして、気化器4に充填した粉体原料を加熱して気化させる前に、気化器4内は、排気装置6によって排気され、高真空となる。
ここで、第2実施形態に係る粉体搬送装置2によれば、粉体原料供給源1から気化器4へと接続される粉体搬送配管11に設けられた複数のバルブ(第1バルブ21、第2バルブ22)のうち、気化器4に最も近い第2バルブ22の内部に残留した粉体原料を除去することができるので、第2バルブ22の弁体と弁座との密着性を向上させ、内部リークの発生を防止することができる。これにより、気化器4内を高真空とすることができる。
以上、第1~第2実施形態に係る粉体搬送装置について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
第2バルブ22及び第3バルブ23は、ダイヤフラムバルブ(図2参照)であるものとして説明したが、これに限られるものではない。第2バルブ22及び第3バルブ23は、開度調整可能な弁、例えば、ゲートバルブ、ボールバルブであってもよい。
また、バルブ21~23、パージガスバルブ51~52をダイヤフラムバルブ(図2参照)としてもよい。
1 粉体原料供給源
2 粉体搬送装置
3 パージガス供給源
4 気化器
5 処理容器
6 排気装置
11 粉体搬送配管
21 第1バルブ
22 第2バルブ
23 第3バルブ
30 バッファタンク
41 第1パージガス供給配管
42 第2パージガス供給配管
51 第1パージガスバルブ
52 第2パージガスバルブ
60 制御装置(制御部)
2 粉体搬送装置
3 パージガス供給源
4 気化器
5 処理容器
6 排気装置
11 粉体搬送配管
21 第1バルブ
22 第2バルブ
23 第3バルブ
30 バッファタンク
41 第1パージガス供給配管
42 第2パージガス供給配管
51 第1パージガスバルブ
52 第2パージガスバルブ
60 制御装置(制御部)
Claims (10)
- 粉体原料供給源を気化器に接続し、前記粉体原料供給源から前記気化器に粉体を供給する粉体搬送配管と、
第1分岐点にてバッファタンクを前記粉体搬送配管に接続し、前記バッファタンクから前記粉体搬送配管にパージガスを供給する第1パージガス供給配管と、
前記粉体搬送配管の前記第1分岐点よりも前記粉体原料供給源の側に設けられる第1バルブと、
前記粉体搬送配管の前記第1分岐点よりも前記気化器の側に設けられ、開度調整可能な第2バルブと、
前記第1パージガス供給配管に設けられる第1パージガスバルブと、
前記第1バルブ、前記第2バルブ及び前記第1パージガスバルブの開閉を制御する制御部と、を備える、
粉体搬送装置。 - 前記制御部は、
前記第1バルブ及び前記第2バルブを開き、前記第1パージガスバルブを閉じて前記粉体原料供給源から前記気化器に粉体原料を搬送する工程と、
前記第1パージガスバルブを閉じて前記バッファタンクにパージガスを充填する工程と、
前記第1バルブを閉じ、前記第2バルブ及び前記第1パージガスバルブを開いて、前記第2バルブにパージガスを供給する工程と、を実行し、
前記パージガスを供給する工程における前記第2バルブの開度は、前記粉体原料を搬送する工程における前記第2バルブの開度よりも狭い、
請求項1に記載の粉体搬送装置。 - 前記第2バルブは、ダイヤフラムバルブであり、
前記制御部は、前記第2バルブに供給される操作エア圧を制御することにより、前記第2バルブの開度を制御する、
請求項1または請求項2項に記載の粉体搬送装置。 - 前記制御部は、
前記パージガス圧をPg、前記操作エア圧をPa、ダイヤフラムを付勢するバネのバネ定数をK、前記バネのイニシャルの縮み量をt、前記パージガス圧が作用する前記ダイヤフラムの面積をAd、前記操作エア圧が作用する面積をAaとし、前記ダイヤフラムの移動量をΔtとして、関係式
Pa={K(t+Δt)-Ad/Pg}/Aa
に基づいて、前記操作エア圧を制御する、
請求項3に記載の粉体搬送装置。 - 前記制御部は、
前記パージガス圧を変動させ、
前記関係式に基づいて、前記操作エア圧を制御する、
請求項4に記載の粉体搬送装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の粉体搬送装置と、
前記粉体原料供給源と、
前記気化器と、を備える、ガス供給装置。 - 粉体原料供給源から気化器に接続する粉体搬送配管と、前記粉体搬送配管の前記粉体原料供給源の側に設けられる第1バルブと、前記粉体搬送配管の前記気化器の側に設けられる第2バルブと、パージガスを充填するバッファタンクと、前記第2バルブよりも上流側で前記粉体搬送配管と接続し、前記バッファタンクから前記第2バルブにパージガスを供給するパージガス供給配管と、前記パージガス供給配管に設けられるパージガスバルブと、を備える粉体搬送装置の粉体除去方法であって、
前記第1バルブ及び前記第2バルブを開き、前記パージガスバルブを閉じて前記粉体原料供給源から前記気化器に粉体原料を搬送する工程と、
前記パージガスバルブを閉じて前記バッファタンクにパージガスを充填する工程と、
前記第1バルブを閉じ、前記第2バルブ及び前記パージガスバルブを開いて、前記第2バルブにパージガスを供給して、前記第2バルブ内の前記粉体原料を除去する工程と、を有し、
前記粉体原料を除去する工程における前記第2バルブの開度は、前記粉体原料を搬送する工程における前記第2バルブの開度よりも狭い、
粉体除去方法。 - 前記第2バルブは、ダイヤフラムバルブであり、
前記第2バルブに供給される操作エア圧を制御することにより、前記第2バルブの開度を制御する、
請求項7に記載の粉体除去方法。 - 前記パージガス圧をPg、前記操作エア圧をPa、ダイヤフラムを付勢するバネのバネ定数をK、前記バネのイニシャルの縮み量をt、前記パージガス圧が作用する前記ダイヤフラムの面積をAd、前記操作エア圧が作用する面積をAaとし、前記ダイヤフラムの移動量をΔtとして、関係式
Pa={K(t+Δt)-Ad/Pg}/Aa
に基づいて、前記操作エア圧を制御する、
請求項8に記載の粉体除去方法。 - 前記パージガス圧を変動させ、
前記関係式に基づいて、前記操作エア圧を制御する、
請求項9に記載の粉体除去方法。
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