TWI402369B - 真空裝置用分隔閥 - Google Patents

Description

真空裝置用分隔閥

本發明係關於使用在真空裝置之分隔閥，詳細而言，係關於蒸鍍裝置之電子槍用分隔閥。

在使用於製造半導體、薄膜、液晶等之真空裝置中，係使用開放、關閉各真空室間的分隔閥。

到目前為止，已知有各種真空裝置用分隔閥。例如，可列舉關閥時使用充氣密封件(inflate seal)以提高密封性者(例如，參照專利文獻1、2)，或是擺動式閥等。

第5圖、第6圖係顯示擺動式閥之一例。該習知之擺動式閥200，由正面觀看時係在閥箱202之側壁202b形成有開口204b。(第6圖)。此外，該閥200由側面觀看閥箱202內部時，係具備有：形成於其相對之側壁202a、202b間的閥室215；設在其內部的擺動形閥體203；以及密封環205。在其相對之側壁202a、202b形成有開口204a、204b。在密封環205安裝有環狀的密封材206、207(第5圖)。

在將開閥狀態下的閥200關閉時，利用空氣壓來驅動閥箱202側面的空氣致動器209，使致動器軸208旋轉並使擺動形閥體203移動至閉閥位置的開口204a前。然後，利用空氣壓驅動氣缸211而移動軸210，將密封環205壓附在閥體，藉此在閥箱202的內部，藉由密封材207將開口204b之周圍的內壁面與密封環205之間予以密封，再利用密封材206將閥體203表面與密封環205之間予以密封。結果形成隔絕開口204a與開口204b之間。

在此，在真空裝置之一的真空蒸鍍裝置中，使金屬、金屬氧化物、金屬化合物等蒸鍍材料在裝置的真空槽內加熱蒸發(參照第7圖)。此時，從蒸發源產生的蒸鍍材料的蒸氣會侵入至電子槍252內，而有不易持續產生長時間穩定之射束(beam)的問題，雖嘗試過各種對策但至今尚無解決之道。

例如，如第7圖之真空蒸鍍裝置所示，具備有排放電子束之出口孔附近蒸氣的排氣手段，此外雖未圖示但在電子束之出口孔前方設有補集蒸鍍材料之蒸氣的捕集器(參照專利文獻3)。

但是，在MgO的情況下會因繞迴激烈而無法充分獲得效果。此外即使可防止蒸鍍材料之蒸氣入侵到電子槍，也需要定期進行交換燈極的維修作業。

專利文獻1：日本特開2000－145980號公報(第3頁，第1圖)專利文獻2：日本特開2004－360754號公報(第4頁，第1圖)專利文獻3：日本特開平7－58832號公報(第4頁，第1圖)

在上述真空裝置之一例之直列(in line)式MgO蒸鍍裝置中，進行2週以上的連續運轉。此外，在具備有MgO自動供給機構之裝置中，亦可進行1個月的連續運轉。但是，電子槍的燈極、陰極等的消耗零件約每2至3週就必須進行更換。或者發生偶發性故障時，有時會僅將電子槍部置於大氣壓下來進行維修。在此，於電子槍部與蒸鍍室之間準備分隔閥，在更換時若能藉由關閉該分隔閥而僅將電子槍部置於大氣壓下來進行維修的話，即可將蒸鍍室保持在真空狀態下，因此可望大幅縮短重新運轉的啟動時間。

因此，在第7圖所示之直列式MgO蒸鍍裝置250的例中，係使用習知之真空裝置用分隔閥200。

在第7圖中，直列式MgO蒸鍍裝置250的蒸鍍室251係藉由連接在排氣口253之未圖示的排氣裝置(真空泵)將其整體內部保持在真空狀態。

為了對圖中之被蒸鍍物280進行蒸鍍處裡，在裝置主體下部面向被蒸鍍物280的位置，配置有收納蒸鍍材料(MgO)281的蒸發源254。

此外，在蒸發源254的側方，配置有對蒸鍍材料281照射電子線的加熱源的電子槍252。

在此，在電子槍252之前，於電子槍部與蒸鍍室251之間配置有真空裝置用分隔閥200以作為分隔閥。藉由關閉該分隔閥200，可在保持蒸鍍室251的真空下，維修電子槍252。

此外，具有可使運轉連續進行的蒸鍍材料的自動供給機構260。自動供給機構260係由以下單元所構成。亦即MgO供給室(在真空中儲存MgO的真空室)261；MgO進料器(feeder)(定量連續地對蒸發源供給MgO的機構)263以及MgO的卸料器(shooter)264。

在MgO供給室261中儲存約5至200Kg以上的MgO282，間歇性地對MgO進料器供給必要量之約1至1.5Kg的MgO。間歇動作係藉由氣缸(air cylinder)266來進行移動MgO供給閥267。MgO係靠進料器263移送，並滑落MgO卸料器而進入蒸發源254內。

但是，在習知之真空裝置用分隔閥200中，當閥位於開閥位置時，閥箱202內部的閥室215係會保持與蒸鍍室251連接之狀。此時的閥箱202的內壁面與閥體203將會曝露於蒸鍍物(MgO)281之蒸氣。因此，閥箱202之內壁面以及閥體203與密封環205的密封材206、207周圍也會附著蒸鍍物(MgO)，而進一步降低了保持真空的可靠性。因此，必須將蒸鍍室251也置於大氣壓下而進行維修。

關閉閥時，與先前相同閥體係將電子槍部由蒸鍍室分離。開啟閥時，則利用將筒狀之活動屏蔽件由閥之蒸鍍室側開口插入閥箱內而將閥箱內從蒸鍍室分離，以保護閥箱之內壁面以及閥體不受蒸鍍物(MgO)所附著，藉由以上的手段防止蒸鍍物(MgO)附著於閥座面，從而解決無法保持真空的問題。此外，閥箱之內壁面以及閥體具有密封件、O環等密封構件，活動屏蔽件亦防止蒸鍍物(MgO)附著於上述構件。

本發明在直列式MgO之蒸鍍裝置的連續運轉中可降低停機時間(down time)。此外，亦可削減必須使蒸鍍室開放於大氣壓中的頻率。

以下，參照圖式詳細說明適用本發明之具體實施形態。

在第4圖中係顯示使用本發明之電子槍用分隔閥1之直列式MgO蒸鍍裝置50的一例。

在第4圖中，在直列式MgO蒸鍍裝置50中，蒸鍍室51係藉由連接到排氣口53之未圖示的排氣裝置(真空泵)，將其內部整體保持在真空狀態下。

為了對圖中之被蒸鍍物80進行蒸鍍處理，在裝置主體下部之與被蒸鍍物80相對的位置，配置有用以收納蒸鍍材料(MgO)81之蒸發源54。

此外，在蒸發源54的側方，配置有對蒸鍍材料81照射電子線之加熱源的電子槍52。

在此，係在電子槍52前方，配置電子槍用分隔閥1，以作為分隔電子槍部與蒸鍍室51之間的分隔閥。藉由關閉該分隔閥1，即可在蒸鍍室51保持真空的狀態下，進行電子槍52的維修。

此外，具有可連續進行運轉之蒸鍍材料82的自動供給機構60。自動供給機構60係由以下單元構成。MgO供給室(在真空中儲存MgO的室)61、MgO進料器(定量連續地將MgO供應至蒸發源之機構)63以及MgO卸料器64。

MgO供給室61中儲存有約5至200Kg以上的MgO82，間歇性地將必要量之約1至1.5Kg的MgO供給至MgO進料器63。間歇供給動作係藉由氣缸66移動MgO供給閥67而進行。MgO係利用進料器63移送，由MgO卸料器64滑落而進入爐床54內。

將本發明實施形態之電子槍用分隔閥1的實施例顯示於第1圖以及第3圖。

在本實施形態中，如第1圖所示，閥箱2的內部係與習知之真空裝置用分隔閥的擺動式閥相同。筒狀的活動屏蔽件擋止構件21、筒狀的活動屏蔽件22、活動屏蔽驅動用氣缸23、以及安裝活動屏蔽件的軸24係與習知之擺動式閥不同。

如第3圖所示，電子槍用分隔閥1，由正面觀看閥箱2時係於閥箱2的蒸鍍室側的側壁2b形成有開口4b。開口4b的周圍安裝有活動屏蔽擋止構件21。筒狀的活動屏蔽件22，安裝於軸24的前端，可自由來回地貫通開口4b，並以作為驅動裝置之氣缸23進行驅動。形成於活動屏蔽件22之電子槍側的側壁2a的開口4a側的前端部，在其內方側形成有凸緣，而開口4b側的前端部在其外方側亦形成有凸緣，兩者均使用在閥室15之密封。

此外，該電子槍用分隔閥1，由側面觀看閥箱2內部時，係具備有：形成於該相對之側壁2a、2b間的閥室15；設於閥箱2之內部之擺動式的閥體3；設於閥箱2之內部的密封環5。閥箱2中，於其相對的側壁2a、2b形成有開口4a、4b。密封環5安裝有環狀的密封材6、7(第1圖)。

在關閉開閥狀態的閥1時，係利用空氣壓來驅動閥箱2側方的空氣致動器9，以旋轉致動器軸8使擺動閥體3移動至閉閥位置的開口4a的前方。接著，利用空氣壓驅動氣缸11以移動軸10，並將密封環5壓入於閥體3。藉此，即可在閥箱2內部，以密封材7密封開口4b周圍的內壁面與密封環5之間，並以密封材6密封閥體3表面與密封環5之間。其結果，可遮斷開口4a與開口4b間。

使用第2圖說明本發明實施形態之活動屏蔽件的功能。

在第2圖A以及第2圖B中係顯示本實施例之電子槍用分隔閥的開啟以及關閉狀態。

第2圖A係顯示閥開啟時。閥開啟時係以筒狀的活動屏蔽件22保護閥室15。亦即，閥開啟時係由蒸鍍室側的開口部4b插入活動屏蔽22，貫通閥室15，再通過電子槍側的開口4a抵接兼具活動屏蔽擋止構件功能的防著板56。活動屏蔽件22的開口4a側的前端部係於內方側形成有凸緣，與防著板56(SUS304製)的凸緣密接。其結果，可使閥室15的活動屏蔽件22的內方側與活動屏蔽件22的外方側的閥室15形成氣體分離。

此外，在此同時活動屏蔽件22的開口4b側的前端係於外方側形成凸緣，與密封擋止構件21的開口4b側端面及內方側面密合。藉由以上方式即可將閥室15完全密封。因此，除活動屏蔽件22的內方側外，由於閥室15與蒸鍍室完全分離，故閥箱2的內壁面與閥體3，以及密封環5的密封材6、7確實受到保護，因此可防止異物的附著。

第2圖B係顯示閥關閉時。在閥關閉時與習知的分隔閥相同係以閥體3以及密封環5進行密封。藉由使閥體3移動至閉閥位置，並將密封環5壓入於閥體3而關閉閥。

此外，藉由移動閥體3，將密封環5壓入於閥體3而關閉閥的機構，係使用與第5圖、第6圖之習知例相同的機構。

藉由以上方式，即可在直列式MgO蒸鍍裝置連續運轉的過程中降低停機時間。

閥進行正常運作時之電子槍的維修時間，合計冷卻30分、通風5分、電子槍維修10分、真空排氣10分之共計55分。

閥未進行正常運作時，合計冷卻30分、電子槍室以及蒸鍍室通風10分、電子槍維修10分、真空排氣360分之共計410分。

因此，可降低355分的停機時間。

以上，說明了本發明之實施形態，但毫無疑問地，本發明並不限於該實施例，可根據本發明之技術思想進行各種的變更。

在本發明之電子槍用分隔閥的實施例中，閥箱2與閥體3的構造係使用與第5圖、第6圖所示之使用習知擺動式閥體之真空裝置用分隔閥相同的構造，但亦可使用其他構造的真空裝置用分隔閥。例如，亦可使用充氣密封式閘閥，扇型閥體式閘閥，球型閥。只要是：具備形成有貫通相對之壁面的開口的閥箱，且具備位於開閥位置之閥體可由前述開口完全退避之閥室的真空裝置用分隔閥的構造均可使用。在實施例中，閥的開口雖為圓形，但毫無疑問地其他形狀亦可對應。例如，閥的開口為正方形時，只要使筒體的橫剖面形狀為正方形即可。

此外，閥開啟時活動屏蔽件22雖抵靠兼具活動屏蔽擋止構件之功能的防著板56，但未必要與防著板接觸，亦可保持具有可真空氣體分離之電導的空隙，例如保持5mm以下的空隙，使活動屏蔽件22得以近接兼具活動屏蔽件擋止構件之功能的防著板56並停止。

此外，做為本發明之變形例，可設置冷卻活動屏蔽件22之機構。電子槍用分隔閥位於開閥位置時，可藉由冷卻密封閥室15之活動屏蔽件22來冷卻閥室2內，即可避免因密封材6、7的熱而導致劣化。例如，當活動屏蔽材22位於開閥位置時，由於與擋止構件21密接，因此藉由在擋止構件21與活動屏蔽材22接觸的面配設可使冷卻水循環的金屬管子而得以實現。

此外，在本發明之實施例中，兼具活動屏蔽擋止構件之功能的防著板56係使用不鏽鋼材，但為提高密合性亦可使用軟質金屬。

例如，極軟鋼、軟鋼、純鐵、銅、鋁、鋅、鉛、錫。

此外，做為本發明之變形例，可在活動屏蔽件22的兩端部的凸緣或在活動屏蔽擋止構件21、56與活動屏蔽件抵接的面，安裝例如極軟鋼、軟鋼、純鐵、銅、鋁、鋅、鉛、錫的密封材。

不論選擇何種材質，均可提昇活動屏蔽件22與活動屏蔽擋止構件21、56之抵接部分的密封性並提昇遮蔽效果。

1．．．真空裝置用分隔閥

2．．．閥箱

2a．．．側壁

2b．．．側壁

3．．．閥體

4a．．．開口(電子槍側)

4b．．．開口(蒸鍍室側)

5．．．密封環

6．．．密封材

7．．．密封材

8．．．致動器軸

9．．．空氣致動裝置

10．．．軸

11．．．氣缸

15．．．閥室

21．．．活動屏蔽擋止構件

22．．．活動屏蔽

23．．．氣缸

24．．．軸

50．．．直列式MgO蒸鍍裝置

51．．．蒸鍍室

52．．．電子槍

53．．．排氣口

54．．．蒸發源

56．．．防著板(活動屏蔽擋止構件)

60．．．自動供給機構

61．．．MgO供給室

63．．．MgO進料器

64．．．MgO卸料器

66．．．供給閥驅動用氣缸

67．．．MgO供給閥

68．．．MgO補給口

69．．．MgO補給口的蓋部

80．．．被蒸鍍物

81．．．蒸鍍材料(MgO)

82．．．MgO

200．．．真空裝置用分隔閥

202．．．閥箱

203．．．閥體

204a、204b．．．開口

205．．．密封環

207、207．．．密封材

208．．．致動器軸

209．．．空氣致動器

210．．．軸

211．．．氣缸

215．．．閥室

231．．．氣缸

232．．．壓縮缸桿

233．．．空氣通路

250．．．直列式MgO蒸鍍裝置

251．．．蒸鍍室

252．．．電子槍

253．．．排氣口

254．．．蒸發源

260．．．自動供給機構

261．．．MgO供給室

263．．．MgO進料器

264．．．MgO卸料器

266．．．供給閥驅動用氣缸

267．．．MgO供給閥

268．．．MgO補給口

269．．．MgO補給口的蓋部

280．．．被蒸鍍物

281．．．蒸鍍材料(MgO：熔融狀態)

282．．．MgO

第1圖係顯示本發明之電子槍用分隔閥之實施形態之說明圖(由閥箱內部主體側面觀看之說明圖)。

第2圖係顯示本發明之電子槍用分隔閥之動作之說明圖(由閥箱內部主體側面觀看之說明圖)。第2圖A係顯示開啟閥的狀態，第2圖B係顯示關閉閥的狀態。

第3圖係顯示本發明之電子槍用分隔閥之實施形態之說明圖(由蒸鍍室側觀看電子槍用分隔閥主體之外觀的正面圖)。

第4圖係顯示使用本發明之電子槍用分隔閥之直列式MgO蒸鍍裝置的一例的說明圖。

第5圖係顯示習知之真空裝置用分隔閥之一例之說明圖(由閥箱內部主體側面觀看之說明圖)。

第6圖係顯示習知之真空裝置用分隔閥之一例之說明圖(由蒸鍍室側觀看之正面圖)。

第7圖係顯示習知之真空裝置用分隔閥之直列式MgO蒸鍍裝置之一例之說明圖。

1．．．真空裝置用分隔閥

2．．．閥箱

2a．．．側壁

2b．．．側壁

3．．．閥體

4a．．．開口(電子槍側)

4b．．．開口(蒸鍍室側)

5．．．密封環

6．．．密封材

7．．．密封材

8．．．致動器軸

9．．．空氣致動裝置

10．．．軸

11．．．氣缸

15．．．閥室

21．．．活動屏蔽擋止構件

22．．．活動屏蔽

23．．．氣缸

24．．．軸

56．．．防著板(活動屏蔽擋止構件)

Claims (3)

1. 一種真空裝置分隔閥，係將真空裝置之處理室與電子槍部之間施行分隔的分隔閥，其特徵為包括：閥箱，具備：第1側壁部，包含可供從前述電子槍所照射之電子線通過之第1開口並配置於前述電子槍部側；以及第2側壁部，包含可供前述電子線通過之第2開口並配置於前述處理室側而與前述第1側壁部相對向；閥體，配置於前述閥箱內並開關前述第1開口及第2開口；第1擋止構件，配置於前述閥箱的前述第1開口側；第2擋止構件，配置於前述閥箱的前述第2開口側；筒狀活動屏蔽件，具有：第1凸緣部，係可抵接於前述第1擋止構件，且朝向前述第1開口的內側而形成於前述第1開口側的前端部；以及第2凸緣部，係可抵接於前述第2擋止構件，且朝向前述第2開口的外側而形成於前述第2開口側的前端部；並且，可從前述第2開口朝前述閥箱內插入；以及驅動手段，係在由前述閥體開放前述第1開口及第2開口時，使前述可動屏蔽件通過前述第2開口來回移動，而使前述可動屏蔽件可移動至使前述第1凸緣部抵接於前述第1擋止構件且使前述第2凸緣部抵接於前述第2擋止構件之位置。
2. 如申請專利範圍第1項之真空裝置用分隔閥，其中，前述活動屏蔽件係具有冷卻機構。
3. 如申請專利範圍第1項之真空裝置用分隔閥，其中，前述活動屏蔽件與前述第1擋止構件和第2擋止構件分別抵接處係使用密封材，該密封材為極軟鋼、軟鋼、純鐵、銅、鋁、鋅、鉛、錫。