JP4280922B2 - 光触媒被覆ゲートバルブ - Google Patents

Description

本発明は、半導体または液晶製造ラインにおいて、プロセス処理室間、または、プロセス処理室と搬送室間を仕切るゲートバルブに関する。

従来のゲートバルブは、弁体に加熱用ヒータを内蔵したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図４は従来のゲートバルブを示す側断面図である。図４において、１１１は弁体であり、加熱用ヒータ１１９を内蔵している。ヒータ１１９にはケーブル１２０が取り付けられている。ケーブル１２０は、弁体１１１から引き出され、弁棒１１３内部に納められている。弁体１１１の開閉動作時には、ケーブル１２０も弁体１１１とともに動く。
ゲートバルブが、成膜装置やエッチャなどのプラズマ処理装置に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１１１表面に付着する。有機物が弁体１１１表面に蓄積されると、弁体１１１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１１１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１１１をヒータ１１９で１００〜１４０℃に加熱している。
このように、従来のゲートバルブは、弁体１１１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）

ところが、従来のゲートバルブの弁体は、常に加熱された状態になっているので、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弁箱内に流入する。従来のゲートバルブは、弁箱内にケーブルが露出しているので、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、弁箱と、弁体と、前記弁体を駆動する弁棒とからなるゲートバルブにおいて、前記弁体表面に光触媒を形成し、前記弁箱に光触媒を励起する光源を備えたものである。
請求項２に記載の発明は、前記弁箱に光触媒膜を加熱する手段を備えたものである。
請求項３に記載の発明は、前記光触媒膜をＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＩｎＴａＯ_４、ＮａＴａＯ_３のいずれか１つとしたものである。
請求項４に記載の発明は、前記光触媒膜を励起する光源を、弁体待機位置の正面に設置させたものである。
請求項５に記載の発明は、前記光触媒膜を励起する光源をＬＥＤとしたものである。

請求項１に記載の発明によると、弁体表面に光触媒を形成しているので、弁体表面に付着した難揮発性有機物や水滴を除去することができ、弁体表面を清浄に保つことができる。また、加熱の必要がないのでＯリングの寿命が長くなる。
請求項２に記載の発明によると、光触媒を加熱する手段を備えているので、より効率的に難揮発性有機物や水滴を除去することができる。
請求項３に記載の発明によると、光触媒活性が高い材料なので、難揮発性有機物や水滴を効率よく除去することができる。
請求項４に記載の発明によると、光触媒を励起する光源が弁箱に設けられているので、弁体や弁棒内にケーブルなどのメンテナンスを必要とするものがなく、メンテナンスが容易である。
請求項５に記載の発明によると、光触媒を励起する光源がＬＥＤなので、消費電力が小さく、ランニングコストを低減できる。

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、本発明の第１実施例のを示すゲートバルブの閉状態の側断面図、図２は同じく開状態の側断面図である。図において、１は光触媒膜であり、弁体１１１の表面に形成されている。材料には、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＩｎＴａＯ_４、ＮａＴａＯ_３のうち、１つ以上を用いることが望ましい。また、２は光源ユニットであり、光触媒励起用光源３が取り付けられている。光触媒励起用光源３としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯、ブラックライト、蛍光灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いることができる。このうち、ＬＥＤは消費電力が特に小さいので、よりランニングコストを低減することができる。なお、光源ユニット２は、開状態の弁体１１１の正面に設けられている。
本発明が特許文献１と異なる部分は、弁体内部の加熱用ヒータ類を持たず、弁体表面に形成した光触媒膜と光触媒励起用光源を設けた点である。

次に、動作について説明する。ゲートバルブがプラズマ処理装置に取り付けられている場合、装置は、弁箱１１２の開口１１７ａ側に取り付けられる。プラズマ処理中、ゲートバルブは図１の状態であり、光触媒膜１を形成した弁体１１１はＯリング１１６ｂによってシールされており、プラズマ処理によって生成した難揮発性有機物が光触媒膜１の表面に付着する。処理終了後、ゲートバルブの開動作により、光触媒膜１を形成した弁体１１１が下がり、図２のような状態になる。このときに、光源ユニット２に設けられた光触媒励起用光源３から光触媒膜１に光を照射する。励起した光触媒膜１の酸化分解作用によって、表面に付着した難揮発性有機物が分解、除去される。したがって、光触媒膜１表面は常に初期の清浄な状態を保つことができ、パーティクルを発生させるほど有機物が堆積しない。また、励起した光触媒膜１は、超親水化作用および水の分解作用を示すので、光触媒膜１の表面には水滴が形成され難い。

このように、難揮発性有機物を分解でき、かつ、水滴が形成され難い光触媒膜１を弁体１１１表面に形成しているので、光触媒膜１表面すなわち弁体１１１表面を常に清浄に保つことができる。また、光源にＬＥＤを用い、ゲートバルブが開状態のときのみ光を照射するので、ランニングコストを低減することができる。さらに、光源ユニット２は弁箱１１２の外側に取り付けられているので、光源が故障した場合でも、容易に取り替えることができ、メンテナンスが容易である。また、従来のような加熱を必要としないのでＯリングの寿命が長くなる。

図３は第２実施例のゲートバルブの開状態を示す図である。４は加熱手段であり、赤外線ランプ等を用いている。その他の構成は、第１実施例と同様である。低い温度に加熱する
次に、動作について説明する。第１実施例と同様に、ゲートバルブが開状態のときに光触媒励起用光源３から光を照射する。このとき、加熱手段４によって、光触媒膜１を加熱する。なお、加熱温度は、１００℃未満の低い温度で良い。

このように、光触媒膜１を加熱する手段を備えているので、光触媒反応が促進され、より効率的に有機物や水滴を除去することができる。また、加熱手段４が弁箱１１２の外側に取り付けられているので、加熱手段４が故障した場合でも、容易に取り替えることができ、メンテナンスが容易である。

光を照射することによって表面に付着した有機物や水分を除去することができ、メンテナンスが容易であるので、原子力関連設備のゲートバルブにも適用できる。

本発明の第１実施例を示すゲートバルブの閉状態の側断面図 本発明の第１実施例を示すゲートバルブの開状態を示す側断面図 本発明の第２実施例を示すゲートバルブの開状態を示す側断面図 従来のゲートバルブを示す側断面図

符号の説明

１ 光触媒膜
２ 光源ユニット
３ 光触媒励起用光源
４ 加熱手段
１１１ 弁体
１１２ 弁箱
１１３ 弁棒
１１４ ベローズ
１１５ エアーシリンダ
１１６ａ、ｂ Ｏリング
１１７ａ、ｂ、ｃ 開口
１１８ 隙間
１１９ ヒータ
１２０ ケーブル

Claims (5)

1. 弁箱と、弁体と、前記弁体を駆動する弁棒とからなるゲートバルブにおいて、
   前記弁体表面に光触媒膜を形成し、前記弁箱に光触媒膜を励起する光源を備えたことを特徴とする光触媒被覆ゲートバルブ。
2. 前記弁箱は、光触媒膜を加熱する手段を備え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。
3. 前記光触媒膜は、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＩｎＴａＯ_４、ＮａＴａＯ_３のいずれか１つであることを特徴とする請求項１または２記載の光触媒被覆ゲートバルブ。
4. 前記光触媒膜を励起する光源は、弁体待機位置の正面に設置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光触媒被覆ゲートバルブ。
5. 前記光触媒膜を励起する光源は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光触媒被覆ゲートバルブ。

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