JP4631597B2

JP4631597B2 - 光触媒被覆ゲートバルブおよびこれを備えた真空処理装置

Info

Publication number: JP4631597B2
Application number: JP2005238831A
Authority: JP
Inventors: 清典小熊; 秀夫成田; 暢彦大田
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2025-08-19
Also published as: JP2007051743A

Description

本発明は、半導体・液晶製造装置、搬送システムにおいて各装置間または各チャンバ間を仕切るゲートバルブに関する。

従来のゲートバルブとして、図６に示すようなものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図６において、２は弁体、３は弁箱、４は弁棒、５は開口部、９、９ｂはＯリング、６はベローズ、１８はヒータ、１９はヒータ用のケーブルである。弁箱３の開口部５の面に、成膜装置などのプロセス装置が取り付けられる。ゲートバルブは、Ｏリング９を備えた弁体２と、弁体２に接続された弁棒４と、弁棒４に接続されたベローズ６と、図示しない駆動手段（エアシリンダなど）とで構成される。弁体２には、加熱用のヒータ１８が内蔵されている。ヒータ１８にはケーブル１９が取り付けられている。ケーブル１９は、弁体２から引き出され、弁棒４内部に納められている。弁体２の開閉動作時には、ケーブル１９も弁体２とともに動く。
上述のような真空チャンバに、成膜装置やエッチャなどのプラズマ処理装置が取り付けられている場合、プラズマ処理時に生成した難揮発性有機物が処理室内壁、弁体２表面に付着する。有機物が弁体２表面に蓄積されると、弁体２の開閉動作によって剥離しパーティクルを生じる。また、ゲートバルブが成膜装置や拡散炉などの高温処理装置に取り付けられている場合、プロセス処理後にバルブを開けるとバルブが冷え、弁体２表面に水滴が付着する。水滴は、プロセス処理室の真空度を悪化させ、ロードロック時間を長くする。従来、有機物や水滴の付着を低減するために、弁体２をヒータ１８で１００〜１４０℃に加熱している。
このように、従来のゲートバルブを備えた真空チャンバは、ゲートバルブの弁体２を常に加熱しているものである。
特開２００１−４５０５号公報（第５頁、図１）

従来のゲートバルブを備えた真空チャンバは、ゲートバルブの弁体に加熱用ヒータが内蔵されており、弁体は常に加熱されている。したがって、きわめて不経済であり、ランニングコストが高いという問題や、Ｏリングの寿命が短くなるという問題があった。また、プロセス処理後にバルブを開けると、処理中に使用された腐食性ガスや処理中に生成した活性種が真空チャンバ内に流入する。従来のゲートバルブを備えた真空チャンバは、チャンバ内にゲートバルブの弁体加熱用のケーブルが露出している。したがって、活性種によってケーブルの被覆材が劣化し、弁体の開閉動作によってケーブルの被覆が剥がれ、絶縁不良やパーティクルの発生を引き起こす。このような場合や、弁体内部のヒータが断線した場合は、ケーブルやヒータを交換する必要がある。しかしながら、ケーブルやヒータは、それぞれ弁体内部や弁棒内に取り付けられているので、メンテナンスが困難であるというような問題もあった。さらに、１００〜１４０℃の加熱では、有機物の付着を十分に防止することができないという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ランニングコストを低減するとともに、容易にメンテナンスを行うことができ、さらに、弁体表面を清浄に保つことのできるゲートバルブを備えた真空チャンバを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、弁体と、前記弁体を駆動する弁棒とを有するゲートバルブにおいて、前記弁体は、その少なくとも一部に設けられた透明部材と、前記透明部材の表面に形成した光触媒膜と、前記光触媒膜に光を照射する光源とを設けたものである。
請求項２に記載の発明は、前記透明部材は、前記光源から照射される紫外線から可視光線の全てまたは一部の光を透過するものである。
請求項３に記載の発明は、前記光源を面発光体としたものである。
請求項４に記載の発明は、前記弁体がその内部に前記光源用の電源を備えたものである。
請求項５に記載の発明は、前記弁体の透明部材と隙間を介して対向する固定部材に前記光触媒膜を透過した照射光を検出する光検出器を設けたものである。
請求項６に記載の発明は、前記固定部材が前記弁体を支持する弁箱または真空容器である。
請求項７に記載の発明は、前記光検出器の出力を入力し前記光源の強さを制御する演算器を設けたものである。
請求項８に記載の発明は、前記光源に供給される電流値を検出しその程度により前記光源の寿命を監視する電流計を設けたものである。
請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載の光触媒被覆ゲートバルブを用いて構成したことを特徴とする真空処理装置である。

請求項１、２に記載の発明によると、弁体の少なくとも一部に透明部材を設け、弁体内に光触媒膜を励起させる光源を備えたので、弁体の状態、すなわち開閉動作中、開状態、閉状態によらず常に光触媒膜に光を照射することができ、難揮発性有機物の除去効果が高い。さらに取り付けるチャンバの形状が制限されないので、ゲートバルブをコンパクトにできる。さらに、ランニングコストを低減するとともに、容易にメンテナンスを行うことができる。
請求項３に記載の発明によると、光源を面発光体としたので、光触媒膜に均一に光を照射することができ、光触媒膜面内における難揮発性有機物の除去効果を均一にすることができる。
請求項４に記載の発明によると、弁体内部に光源用の電源を備えたので、光源と電源をつなぐリード線が弁体以外の箇所に干渉せずに弁体の脱着ができ、メンテナンス性に優れる。
請求項５〜７に記載の発明によると、弁体と対向する固定部材に光検出器を設け、その出力を演算器に入力して制御するので、光触媒膜の光の透過率を求めることができる。したがって、難揮発性有機物の付着量に応じて光触媒膜の活性を制御でき、エネルギ効率が良くなる。
請求項８に記載の発明によると、光源に供給される電流値を検出する電流計を備えているので、光源の劣化などによる性能低下を監視することができる。
請求項９に記載の発明によると、コンパクトでメンテナンスが容易な真空処理装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の光触媒被覆ゲートバルブを示す側断面図である。図において、１は光触媒被覆ゲートバルブ、２ａ、２ｂは弁体２の弁体要素、７は透明部材であるガラス板、１１は光源、１２は光源１１用のリード線である。なお、９ａ、９ｂはＯリング、１０は弁体要素２ａと２ｂとを結合するネジ、４ａはリード線１２を挿入する貫通孔である。他の符号は従来と同じである。
透明部材７は、紫外線から可視光線の全てまたは一部の光を透過するものとして、ガラス板を用いた。このガラス板は弁体要素２ａと２ｂとの間にＯリング９ｂを介してシールされており、ネジ１０によって弁体要素２ｂ側から固定されている。
光触媒膜８は、ＴｉＯ_２を用いて透明部材７の開口部５側の表面に形成している。
光源１１は、弁体要素２ｂの内部に低圧水銀灯が３個設けられており、これは、４００ｎｍ以下の波長を発光しＴｉＯ_２膜を励起できる。光源１１のリード線１２は弁棒４内に設けたリード線１２を挿入する貫通孔４ａを通って図示しない電源に取り付けられている。
つぎに、本実施例の動作について述べる。
成膜やエッチングなどのプロセス処理が終了すると、弁体２の表面や処理室内壁に難揮発性有機物が付着している。いま、光源１１に通電し発光させると、光はガラス板７を透過し、光触媒膜８に照射される。そうすると、ＴｉＯ_２膜が励起されその表面に付着していた有機物が二酸化炭素などのガスに分解される。これらのガスはゲートバルブが取り付けられているプロセス装置やロードロックチャンバなどの排気系にて系外に排気される。
本発明が特許文献１と異なる部分は、弁体のシール面側が紫外線から可視光線の全てまたは一部の光を透過する材料で構成されている点、その表面にＴｉＯ２膜が形成されている点、および弁体内部に光源を備えた点である。

上記のように、弁体の一部に透明部材と光源を設けた構成にしたので、任意のタイミングで光源を点灯させることができる。したがって、ゲートバルブの開閉動作時やプロセス中などに光触媒膜８に光を照射でき、弁体表面を清浄にすることができる。
なお、本実施例では、光源１１を３個用いたが、この数に限るものではない。また、弁体要素２ａとガラス板７は別ピースとしたが、ろう付けなどの手段によって接合し一体にても良い。さらに、弁箱３を備えているが、これに限らずロードロックチャンバなどのチャンバでもよい。また、透明部材としてガラス板を用いたが、アクリル、ポリカーボネート、エポキシ樹脂などの紫外線から可視光線の透過率が高い樹脂を用いることもできる。この場合、弁体要素２ａを全てこれらの樹脂で構成しても良い。また、光触媒膜８はＴｉＯ_２を用いたが、これに限らずＴａ_２Ｏ_５、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＩｎＴａＯ_４、ＮａＴａＯ_３のうち、１つ以上を用いることができる。また、光源１１には低圧水銀灯用いたが、光触媒膜８がＴｉＯ_２の場合、ブラックライト、蛍光灯、紫外光ＬＥＤなどの波長が４００ｎｍ以下の光を発生することができる光源を用いることができる。

図２は本発明の実施例２を示す光触媒被覆ゲートバルブの側断面図である。
本実施例は、弁体要素２ｂの内部に光源１１と電源１３とを設けたものである。
電源１３に電池を用い、電源１３およびリード線１２が弁体要素２ｂの内部に設置されている。したがって、弁棒４にはリード線１２を通す貫通孔４ａは設けられていない。また、透明部材７としてアクリル板を用いた。その他の構成は実施例１と同様である。なお、動作についても実施例１と同じであるため、説明を省略する。

このように、光源１１用の電源１３およびリード線１２が弁体要素２ｂの内部に設置された構成にしているので、弁体２の脱着が容易でありメンテナンス性に優れる。

図３は本発明の実施例３を示す光触媒被覆ゲートバルブの側断面図である。
本実施例は、光源１１に有機ＥＬの面発光体を設けたものである。
透明部材７にポリカーボネート板を用い、面発光体の全面をカバーしている。その他の構成は実施例１と同じである。また、動作についても実施例１と同じである。

光源に面発光体を用いたので、光触媒膜８に均一に光を照射することができ、面内での難揮発性有機物の除去効果を均一にすることができる。

図４は、本発明の光触媒被覆ゲートバルブの側断面図である。
図において、１５は光検出器、１６は演算器、１４は光検出器１５と演算器１６とを接続する信号線である。光触媒膜８とその他の構成は実施例１と同様である。
つぎに、本実施例の動作について述べる。
いま、開口部５が開いているとき、すなわち弁体が光検出器１５と対向している時、光検出器１５で得られた信号は信号線１４を通して演算器１６に取り込まれ、吸収率が算出される。開口部５が閉じている時は、信号は遮断される。開口部５が開いている時に透明部材(ガラス板)７の透過率がわかる。さらに、光源の強さと透過率との関係をあらかじめ求めておくことで、透過率に応じて光源１１の強度を調整することができる。これにより難揮発性有機物を有効に除去できる。
本発明が特許文献１と異なる部分は、光検出器１５と演算器１６とを備えている部分である。

上記のような構成にすることにより、開口部５が開いている時にガラス板７の透過率がわかり、透過率に応じて光源１１の強度を調整するので、そのエネルギ効率を高めることができる。

図５は、実施例５を示す光触媒被覆ゲートバルブの配線図である。
図において、１は光触媒被覆ゲートバルブ、１３は光源１１用の電源、１７は電流計である。
本実施例は、光源１１と電源１２との間に、光源１３に供給される電流を計測する電流計１７を備え、演算器１６に電流計１７および電源１３をそれぞれ信号線１４で接続している。その他の構成は実施例４と同様である。

つぎに、本実施例の動作について述べる。
いま、光源１１に電力が供給されると、電流計１７により電流値を読みとれる。もしこの場合有機物の付着が多ければ、電流計１７の電流値が下がるので、電源13の電圧を上げることにより、この強度を厳密に調整する。また、初期の電圧、電流と比較することで、光源１１の劣化状況が把握できる。
また、電流計１７の出力を演算器１６に取り込むことにより、電源１３を自動制御することができる。透過率と電流値を比較することにより、電流値が変動しても透過率を正確に求めることができる。

このように、初期の電圧、電流と比較することで、光源１１の劣化状況が把握できるので、メンテナンス性に優れる。また、演算器１６と電流計１７とを接続することで電流値を演算器１６に取り込むことができる。また、演算器１６と電源１２とを接続することで、電源１３を自動制御することができる。透過率と電流値を比較することにより、電流値が変動しても透過率を正確に求めることができるので、最適な指令値を電源１３に対して送ることができ、エネルギ効率よく光触媒膜の活性を制御できる。

紫外線から可視光線の全てまたは一部の光を透過する透明材料上に光触媒膜が形成されており、膜が形成された面の反対側から光を照射することができるので、真空チャンバのビューポート（のぞき窓）という用途にも適用できる。また、光の透過率を監視できるので、環境浄化装置の用途にも適用できる。

本発明の実施例１を示す光触媒被覆ゲートバルブの側断面図本発明の実施例２を示す光触媒被覆ゲートバルブの側断面図本発明の実施例３を示す光触媒被覆ゲートバルブの側断面図本発明の実施例４を示す光触媒被覆ゲートバルブの側断面図本発明の実施例５を示す光触媒被覆ゲートバルブの配線図従来のゲートバルブを示す側断面図

符号の説明

１光触媒被覆ゲートバルブ
２弁体
２ａ、２ｂ弁体要素
３弁箱
４弁棒
４ａ貫通孔
５、５ａ、５ｂ開口部
６ベローズ
７ガラス板
８光触媒膜
９、９ａ、９ｂ、９ｃＯリング
１０ネジ
１１光源
１２リード線
１３電源
１４信号線
１５光検出器
１６演算機
１７電流計
１８ヒータ
１９ケーブル

Claims

弁体と、前記弁体を駆動する弁棒とを有するゲートバルブにおいて、
前記弁体は、その少なくとも一部に設けられた透明部材と、前記透明部材の表面に形成した光触媒膜と、前記光触媒膜に光を照射する光源とを設けたことを特徴とする光触媒被覆ゲートバルブ。
前記透明部材は、前記光源から照射される紫外線から可視光線の全てまたは一部の光を透過するものであることを特徴とする請求項１記載の光触媒被覆ゲートバルブ。
前記光源は、面発光体であることを特徴とする請求項１記載の光触媒被覆ゲートバルブ。
前記弁体は、その内部に前記光源用の電源を備えていることを特徴とする請求項１記載の光触媒被覆ゲートバルブ。
前記弁体の透明部材と隙間を介して対向する固定部材に前記光触媒膜を透過した照射光を検出する光検出器を設けたことを特徴とする請求項１記載の光触媒被覆ゲートバルブ。
前記固定部材が、前記弁体を支持する弁箱または真空容器であることを特徴とする請求項５記載の光触媒被覆ゲートバルブ。
前記光検出器の出力を入力し前記光源の強さを制御する演算器を設けたことを特徴とする請求項５記載の光触媒被覆ゲートバルブ。
前記光源に供給される電流値を検出しその程度により前記光源の寿命を監視する電流計を設けたことを特徴とする請求項１または５記載の光触媒被覆ゲートバルブ。
請求項１から８のいずれかに記載の光触媒被覆ゲートバルブを用いて構成したことを特徴とする真空処理装置。