JP4666205B2 - ゲートバルブおよびそれを備えた真空チャンバ - Google Patents

Description

本発明は、半導体または液晶製造ラインにおいて、シリコンウェハまたはガラス基板などの搬送装置に用いるゲートバルブとそれを備えた真空チャンバに関する。

従来のゲートバルブおよびゲートバルブを備えたトランスファチャンバ、あるいはロードロックチャンバなどの真空チャンバとして、図７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７において、１１１は筐体、１１２は弁体、１１３は弁棒、１１４はベローズ、１１５ａ、ｂはＯリング、１１６は開口、１１７は隙間、１１８はヒータ、１１９はヒータ用ケーブルである。１１１は筐体であり、開口１１６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１１５ａを備えた弁体１１２と、弁体１１２に接続された弁棒１１３と、弁棒１１３に接続されたベローズ１１４と図示しない駆動手段（エアシリンダなど）で構成される。弁体１１２には、加熱用ヒータ１１８が内蔵されている。ヒータ１１８にはケーブル１１９が取り付けられている。ケーブル１１９は、弁体１１２から引き出され、弁棒１１３内部に納められている。弁体１１２の開閉動作時には、ケーブル１１９も弁体１１２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１１２表面に付着する。有機物が弁体１１２表面に蓄積されると、弁体１１２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１１２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１１２をヒータ１１７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１１２を常に加熱しているのである。
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記載の発明は、筐体の被処理物の出し入れ面側に設けた開口部と、前記開口部を開閉するための弁体と、これを駆動する弁棒とを有するゲートバルブとを備えた真空チャンバにおいて、前記ゲートバルブの弁体表面の一部または全面に形成した光触媒膜と、前記筐体の外側に設けられ前記光触媒膜を励起する光源と、前記光源からの光を前記光触媒膜に導入する光導入口とを備えたものである。
請求項２に記載の発明は、前記光導入口を、前記筐体の被処理物の出し入れ面と平行に下方に向かって設けたものである。
請求項３に記載の発明は、前記光導入口に、前記光源からの光を反射する反射面を設けたものである。

請求項１に記載の発明によると、弁体表面に光触媒膜を形成しており、さらに筐体に
光触媒を励起できる光源と光導入口を備えているので、弁体表面に付着した難揮発性有機物や水滴を定期的に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。
請求項２に記載に発明によると、光導入口を前記筐体の被処理物の出し入れ面と平行に下方に向かって設けたので、光源を真空チャンバ下部に設置でき真空チャンバの設置面積を小さくできる。
請求項３に記載の発明によると、反射光を光触媒膜に照射するので、光源の形状、大きさに制約がなく、任意形状の光源を使用できる。

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。

本発明の実施例１のゲートバルブ付き真空チャンバを図１に示す。図１はゲートバルブが閉状態の部分側断面図である。図において、１は光触媒膜、２は光源ユニット、３は光源用ケーブル、６は光導入口、１１５ｃはＯリングである。他の符号は従来と同じであるため、説明を省略する。なお、図２はゲートバルブが開状態を示している。
光触媒膜１は、弁体１１２の表面に形成されており、その材料は、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＩｎＴａＯ_４、ＮａＴａＯ_３の少なくとも１つを用いる。光源ユニット２は、開状態の弁体１１２の正面の光導入口６に設けられＯリング１１５ｃで気密が保持されている。また、光触媒を励起する光を照射できる光源を含んでいる。光触媒を励起できる光源としては、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。
本発明が特許文献１と異なる部分は、弁体内部に加熱用ヒータがない部分とヒータに付随するケーブルがない部分と、弁体表面に光触媒膜を形成した部分と光触媒励起用光源を設けた部分である。

次に、本実施例の動作について説明する。本真空チャンバの開口１１６を設けている外側の面にプラズマ処理装置が取り付けられているとする。プラズマ処理中は、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１１２はＯリング１１５ａ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、ゲートバルブは開動作により、光触媒膜１を形成した弁体１１２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の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１１２表面に形成しているので、光触媒膜１表面すなわち弁体１１２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は筐体１１１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。

本発明の実施例２のゲートバルブ付き真空チャンバを図３に示す。図３はゲートバルブが開状態の部分側断面図である。図において、４は凹レンズ、５はレンズ押さえ板である。凹レンズ４は、筐体１１１に取り付けられており、筐体１１１とＯリング１１５ｃでシールされている。その他の構成は、第１実施例と同様である。なお、凹レンズ４の形状は、光源ユニット２の種類によって変えることが望ましい。例えば、凹レンズ４は、光源ユニット２が直管型の線光源の場合、図４（ａ）に示すように、照射された光を上下方向に散乱させることができるように長方形のものを用いる。一方、光源ユニット２が円形などの点光源の場合、図４（ｂ）に示すように、３６０°全方向に光を散乱させることができるように円形のものを用いる。

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源ユニット２から光を照射する。
凹レンズ４を介して光触媒膜１に光を照射しているので、小さい光源でも光触媒膜全面に光を照射することができ、効率的に有機物や水滴を除去することができる。さらに、凹レンズ４の窪み部に光源ユニット２を設置できるので、省スペース化が可能である。

本発明の実施例３のゲートバルブ付き真空チャンバを図５に示す。図５はゲートバルブが開状態の部分側断面図である。図において、７は光反射面である。
弁体１１２の正面から筐体１１１の下面にかけて光導入口６が設けられている。光反射面７は、光源ユニット２から照射された光を筐体１１１内に反射させるため、光導入口６の壁面に設けられている。光反射面７は、光を効率よく反射させるために鏡面仕上げされているか、または、光反射用のシートが設けられていることが望ましい。光反射用のシートの材質は、紫外線の反射率が高いアルミ、または、アルミ合金であることが望ましい。なお、図では、光導入口６は筐体１１１下面に設けられているが、これに限らず、筐体１１１の横方向（紙面に垂直な方向）に光導入口を設けても良い。
次に、動作について説明する。実施例１，２と同様に、ゲートバルブが開状態のときに、光源ユニット２から光を照射する。光は、反射面６で反射され弁体１１２表面すなわち光触媒膜１表面に照射される。
光源ユニット２が筐体１１１の下面に取り付けられているので、真空チャンバの省スペース化が可能である。

本発明の実施例４のゲートバルブ付き真空チャンバを図６に示す。図６はゲートバルブが開状態の部分側断面図である。図において、８は光ファイバコネクタ、９、９ａ、９ｂ は光ファイバケーブル、１０、１０ａ、１０ｂはシャッタである。
筐体１１１の光導入口５には、光ファイバコネクタ８が設けられている。光源ユニット２は筐体１１１から離れて設置されており、シャッタ１０ａを介して、光ファイバケーブル９ａで筐体１１１と接続されている。なお、光源ユニット２は、複数の光ファイバケーブルを備えており、１つの光源ユニット２から複数の弁体１１２すなわち光触媒膜１に光を照射できる構成である。その他の構成は実施例３と同様である。
次に、動作について説明する。本実施例の場合、光源ユニット２は常に運転されている。光ファイバケーブル９ａに接続されたゲートバルブが開状態のとき、すなわち弁体１１２が図のような位置のとき、シャッタ１０ａが開き、光が筐体１１１内に導入される。実施例３のときと同様に、光は光反射面７で反射され、弁体１１２の表面すなわち光触媒膜１に照射される。ゲートバルブが閉状態になると、シャッタ１０ａは閉じる。一方、光ファイバケーブル９ｂに接続された図示しないゲートバルブが開状態のときは、シャッタ１０ｂが開きそのゲートバルブに光を照射する。
光源ユニット２を筐体１１１から離れた場所に設置するので、光源ユニットの形状、大きさに制約がなく、任意形状の光源ユニットを使用することができる。また、光源ユニットのメンテナンスが容易である。さらに、１つの光源から複数のゲートバルブへ光を照射することができるので、光触媒被覆ゲートバルブを備えた真空チャンバの省エネルギー化が可能であり、ランニングコストを低減できる。

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、Ｘ線光電子分光分析装置やオージェ電子分光分析装置などの高クリーン、高真空環境が必要な分析装置のゲートバルブを備えた真空チャンバにも適用できる。

本発明の実施例１を示すゲートバルブ付き真空チャンバの部分側断面図（ゲートバルブ閉状態） 本発明の実施例１を示すゲートバルブ付き真空チャンバの部分側断面図（ゲートバルブ開状態） 本発明の実施例２を示すゲートバルブ付き真空チャンバの部分側断面図（ゲートバルブ開状態） 図３のＡ矢視の断面図であり、（ａ）は光源ユニットが線光源の場合、（ｂ）は光源ユニットが点光源の場合を示す。 本発明の実施例３を示すゲートバルブ付き真空チャンバの部分側断面図（ゲートバルブ開状態） 本発明の実施例４を示すゲートバルブ付き真空チャンバの部分側断面図（ゲートバルブ開状態） 従来のゲートバルブ付き真空チャンバを示す部分側断面図

符号の説明

１ 光触媒膜
２ 光源ユニット
３ 光源用ケーブル
４ 凹レンズ
５ レンズ押さえ板
６ 光導入口
７ 光反射面
８ 光ファイバコネクタ
９、９ａ、９ｂ 光ファイバケーブル
１０、１０ａ、１０ｂ シャッタ
１１１ 筐体
１１２ 弁体
１１３ 弁棒
１１４ ベローズ
１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ Ｏリング
１１６ 開口
１１７ 隙間
１１８ ヒータ
１１９ ヒータ用ケーブル

Claims (3)

1. 筐体の被処理物の出し入れ面側に設けた開口部と、前記開口部を開閉するための弁体と、これを駆動する弁棒とを有するゲートバルブとを備えた真空チャンバにおいて、
   前記ゲートバルブの弁体表面の一部または全面に形成した光触媒膜と、前記筐体の外側に設けられ前記光触媒膜を励起する光源と、前記光源からの光を前記光触媒膜に導入する光導入口とを備えたことを特徴とする真空チャンバ。
2. 前記光導入口は、前記筐体の被処理物の出し入れ面と平行に下方に向かって設けられていることを特徴とする請求項１記載の真空チャンバ。
3. 前記光導入口は、前記光源からの光を反射する反射面が設けられていることを特徴とする請求項１記載の真空チャンバ。

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