(57)【要約】【課題】動作に必要となるエネルギーを削減することができる成膜装置、及び真空チャンバの開閉機構を提供する。【解決手段】弁体９を第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ移動させる際は第１のシリンダ２２が動作し、弁体９を第３の位置Ｐ３から第１の位置Ｐ１へ移動させて弁体９を介して封止部材１１を押圧する際は第２のシリンダ２３が動作する。第１のシリンダ２２は、弁体９を移動させる機能を有するため長いストロークが必要となるが、封止部材１１を押圧する機能は有していないため大きいシリンダ径は必要ない。一方、第２のシリンダ２３は、封止部材１１を押圧する機能を有するため大きいシリンダ径が必要となるが、弁体９を移動させる機能は有していないため長いストロークは必要ない。従って、封止部材１１を押圧するときと同様な力で弁体９を移動させなくともよい構造とすることができる。【選択図】図２
2014145426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜材料の粒子を成膜対象物に付着させる成膜装置であって、
前記成膜対象物を搬入又は搬出するための孔部を有する真空チャンバと、
前記孔部を閉じる第１の位置と前記孔部を介して搬入又は搬出される前記成膜対象物と干渉しない第２の位置との間で移動可能な弁体と、
前記弁体が前記第１の位置に配置されているときに、前記弁体で押圧されることによって前記孔部を封止する封止部材と、
前記孔部の開閉のために前記弁体を移動させる第１のシリンダと、
前記弁体を介して前記封止部材を押圧する第２のシリンダと、を備える、成膜装置。
【請求項２】
前記第２のシリンダは、前記第１のシリンダよりもシリンダ径が大きく、ストロークが短い、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記弁体に連結される回転軸と、
前記回転軸に連結され、当該回転軸の径方向に延びるレバーと、を更に備え、
前記レバーの先端側と前記回転軸との間に前記第１のシリンダが接続され、
前記レバーの先端側に第２のシリンダが接続されることで、前記弁体を介して前記封止部材が押圧される、請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記レバーと前記第２のシリンダとは、リンク部材で接続されている、請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
成膜対象物を搬入又は搬出するための孔部を有する真空チャンバの開閉機構であって、
前記孔部を閉じる第１の位置と前記孔部を介して搬入又は搬出される前記成膜対象物と干渉しない第２の位置との間で移動可能な弁体と、
前記弁体が前記第１の位置に配置されているときに、前記弁体で押圧されることによって前記孔部を封止する封止部材と、
前記孔部の開閉のために前記弁体を移動させる第１のシリンダと、
前記封止部材に前記弁体を押圧する第２のシリンダと、を備える、真空チャンバの開閉機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置、及び真空チャンバの開閉機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空チャンバの開閉を行う開閉機構として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の開閉機構は、基板を搬入又は搬出するための真空チャンバの孔部を塞ぐための弁体と、弁体で押圧されることで孔部を封止するＯリングと、孔部の開閉のために弁体を移動させる一本のシリンダと、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−３３８４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような開閉機構では、シリンダは、孔部を塞ぐ位置まで弁体を移動させると共に、当該位置において弁体でＯリングを押圧することにより孔部の気密性を確保する。すなわち、シリンダは一本であるため、当該シリンダは、弁体を移動させる機能と、Ｏリングを押圧する機能とを同時に有する。ここで、Ｏリングを押圧するためには大きな力を要するため、シリンダの径を大きくする必要がある。一方、弁体を移動させるためにはシリンダのストロークを長くする必要がある。以上の理由によって、シリンダとしてストロークが長く、シリンダ径が大きいものを適用する必要があった。しかしながら、このような構成にあっては、弁体を移動させる動作を行う際であっても、Ｏリングを押圧するときと同様な力で動作するため、エネルギーが無駄となっていた。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、動作に必要となるエネルギーを削減することができる成膜装置、及び真空チャンバの開閉機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る成膜装置は、成膜材料の粒子を成膜対象物に付着させる成膜装置であって、成膜対象物を搬入又は搬出するための孔部を有する真空チャンバと、孔部を閉じる第１の位置と孔部を介して搬入又は搬出される成膜対象物と干渉しない第２の位置との間で移動可能な弁体と、弁体が第１の位置に配置されているときに、弁体で押圧されることによって孔部を封止する封止部材と、孔部の開閉のために弁体を移動させる第１のシリンダと、弁体を介して封止部材を押圧する第２のシリンダと、を備える。
【０００７】
本発明に係る成膜装置は、真空チャンバの孔部の開閉のために弁体を移動させる第１のシリンダと、弁体を介して封止部材を押圧する第２のシリンダと、を備えている。従って、弁体を第２の位置から第１の位置よりも僅かに第２の位置側の位置へ移動させる際は第１のシリンダが動作し、弁体を第１の位置まで移動させて弁体を介して封止部材を押圧する際は第２のシリンダが動作する。第１のシリンダは、弁体を長い距離移動させる機能を有するため長いストロークが必要となるが、封止部材を押圧する機能を有さなくてよいため大きいシリンダ径は必要ない。一方、第２のシリンダは、封止部材を押圧する機能を有するため大きいシリンダ径が必要となるが、弁体を僅かな距離だけ移動させればよいため長いストロークは必要ない。従って、ストロークが長くシリンダ径が大きいシリンダが不要となるため、封止部材を押圧するときと同様な力で弁体を移動させなくともよい構造とすることができる。以上によって、動作に必要となるエネルギーを削減することができる。
【０００８】
また、本発明に係る成膜装置において、第２のシリンダは、第１のシリンダよりもシリンダ径が大きく、ストロークが短くてもよい。すなわち、第１のシリンダはシリンダ径が小さくストロークが長い構成となる。このような構成により、動作に必要となるエネルギーを削減することができる。
【０００９】
また、本発明に係る成膜装置は、弁体に連結される回転軸と、回転軸に連結され、当該回転軸の径方向に延びるレバーと、を更に備え、レバーの先端側と回転軸との間に第１のシリンダが接続され、レバーの先端側に第２のシリンダが接続されることで、弁体を介して封止部材が押圧されてよい。レバーは回転軸に連結され、回転軸は弁体に連結されている。また、第１のシリンダはレバーの先端側と回転軸との間に接続されているため、第１のシリンダでレバーを移動させることによって回転軸が回転し、それに伴って弁体も回転する。当該回転移動によって、弁体は第２の位置と第１の位置よりも僅かに第２の位置側の位置との間を移動することができる。また、第２のシリンダはレバーの先端側に接続されるため、レバー及び回転軸を介して弁体で封止部材を押圧することができる。以上によって、効率よく弁体の開閉及び封止部材の押圧を行うことができる。
【００１０】
また、本発明に係る成膜装置において、レバーと第２のシリンダとは、リンク部材で接続されていてよい。当該リンク部材がレバーと第２のシリンダとを接続しているため、レバーが回転し先端側が第２のシリンダに近づいても、リンク部材によって第２のシリンダを退避させることができる。また、第２のシリンダがレバーを押す際は、リンク部材によって第２のシリンダをレバー側に近づけておくことができる。以上により、簡単な構造にて、第２シリンダがレバーと干渉することなく、スムーズに封止部材を封止することができる。
【００１１】
また、本発明に係る開閉機構は、成膜対象物を搬入又は搬出するための孔部を有する真空チャンバの開閉機構であって、孔部を閉じる第１の位置と孔部を介して搬入又は搬出される成膜対象物と干渉しない第２の位置との間で移動可能な弁体と、弁体が第１の位置に配置されているときに、弁体で押圧されることによって孔部を封止する封止部材と、孔部の開閉のために弁体を移動させる第１のシリンダと、封止部材に弁体を押圧する第２のシリンダと、を備える。
【００１２】
本発明に係る開閉機構によれば、真空チャンバの孔部の開閉のために弁体を移動させる第１のシリンダと、弁体を介して封止部材を押圧する第２のシリンダと、を備えているため、上述の成膜装置と同様な作用・効果を奏する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、動作に必要となるエネルギーを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置の側面図である。
【図２】図１に示す開閉機構の拡大図である。
【図３】図２に示す開閉機構をＺ軸正方向から見た図である。
【図４】図２に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図４に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】図２に示す状態に対し、第１のシリンダのロッドを伸ばした状態を示す図である。
【図７】図６に示す状態に対し、第２のシリンダのロッドを伸ばした状態を示す図である。
【図８】比較例に係る開閉機構を示す図である。
【図９】比較例に係る開閉機構を採用した場合のエア供給構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明による成膜装置の一実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る成膜装置１００の側面図である。図１に示す成膜装置１００は、成膜対象物である基板１０１（例えばガラス基板）に対して成膜等の処理を施すためのものである。成膜装置１００は、例えばＲＰＤ法（反応性プラズマ蒸着法）による成膜を行う装置である。成膜装置１００は、プラズマを生成するプラズマガン（蒸着源１４０）を備え、生成されたプラズマを用いて、成膜材料をイオン化し、成膜材料の粒子を基板１０１の表面に付着させることにより成膜を行う。説明の便宜上、図１には、ＸＹＺ座標系を示す。Ｙ軸方向は、基板１０１が搬送される方向である。Ｚ軸方向は、基板１０１と蒸着源１４０とが対向する方向である。Ｘ軸方向は、Ｙ方向とＺ方向とに直交する方向である。なお、本実施形態では、好ましい例として、基板１０１の板厚方向が略鉛直方向となるように基板１０１が真空容器内に配置されて搬送されるいわゆる横型の成膜装置を例示している。ただし、基板１０１の板厚方向が水平方向となるように、基板１０１を直立又は直立させた状態から傾斜した状態で、基板１０１が真空チャンバ内に配置されて搬送される、いわゆる縦型の成膜装置であってもよい。
【００１７】
成膜装置１００は、ロードロックチャンバ１２１、バッファチャンバ１２２、成膜チャンバ（成膜室）１２３、バッファチャンバ１２４、ロードロックチャンバ１２５を備えている。これらのチャンバ１２１〜１２５は、この順に並んで配置されている。全てのチャンバ１２１〜１２５が真空チャンバ１５０として構成され、チャンバ１２１〜１２５の出入口には、本実施形態に係る開閉機構１が設けられている。成膜装置１００は、バッファチャンバ１２２，１２４、成膜チャンバ１２３が複数並べられている構成でもよい。また、一連のチャンバによって構成されている成膜装置でもよい。
【００１８】
各真空チャンバ１２１〜１２５には、内部を適切な圧力とするための真空ポンプ（不図示）が接続されている。また、各真空チャンバ１２１〜１２５には、チャンバ内の圧力を監視するための真空計（不図示）が設置されている。各チャンバ１２１〜１２５には、真空ポンプに接続された真空排気管が連通され、この真空排気管に真空計が設置されている。
【００１９】
次に、図２〜図５を参照して、本実施形態に係る真空チャンバ１５０（各チャンバ１２１〜１２５）の開閉機構１の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示す開閉機構１の拡大図である。図３は、図２に示す開閉機構１をＺ軸正方向から見た図である。図４は、図２に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図５は、図４に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。なお、図２、図３及び図５では、弁体９が開いた状態を示しているが、構成を明確にするために、図４のみは弁体９で孔部１５１を閉じた状態を示している。真空チャンバ１５０は、基板１０１を搬入又は搬出するための孔部１５１を有する。図４及び図５に示すように、孔部１５１は、基板１０１の搬送方向における各真空チャンバ１５０の端壁部１５０ａに形成されている。孔部１５１は、端壁部１５０ａを貫通するスリット状の貫通孔によって構成され、基板１０１及び当該基板１０１を支持する搬送トレイが通過可能な大きさに形成されている。一の真空チャンバ１５０の端壁部１５０ａと、隣り合う他の真空チャンバ１５０の端壁部１５０ａとは、互いに接触するように配置されている。一の真空チャンバ１５０の端壁部１５０ａの孔部１５１は、隣り合う他の真空チャンバ１５０の端壁部１５０ａの孔部１５１と対応する位置及び大きさに形成されており、互いに連通している。
【００２０】
開閉機構１は、当該孔部１５１の開閉を切り替え可能に構成されている。開閉機構１は、孔部１５１を開閉する開閉部２と、開閉部２を回転可能に支持する回転軸３と、回転軸３に回転力を付与する駆動部４と、を備えている。本実施形態に係る開閉機構１は、いわゆるフラッパー式チャンバゲートである。
【００２１】
図３及び図４に示すように、回転軸３は、真空チャンバ１５０内において、孔部１５１の延在方向と同方向に延びている。回転軸３は、Ｚ軸方向において、真空チャンバ１５０の上壁部１５０ｂと孔部１５１との間に配置されており、孔部１５１が形成された端壁部１５０ａから離間した状態で設けられている。回転軸３は、端壁部１５０ａに固定された軸受ブラケット６で回転可能に支持される。また、回転軸３の一方の端部３ａは、真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｃを貫通して、真空チャンバ１５０の外側まで延びている。回転軸３のうち、真空チャンバ１５０の外側へ延びた部分は、軸受７で回転可能に支持される。回転軸３の他方の端部３ｂは、真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｄで回転可能に支持される（図４参照）。なお、本実施形態では、回転軸３は、上壁部１５０ｂ寄りに設けられているが、下壁部１５０ｅ寄りに設けられてもよい。また、本実施形態では、駆動部４が真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｃ側に設けられているため、回転軸３の一方の端部３ａが側壁部１５０ｃから外側へ延びているが、駆動部４を側壁部１５０ｄ側に設けてもよく、この場合は、回転軸３の他方の端部３ｂが側壁部１５０ｄから外側へ延びる。
【００２２】
図４及び図５に示すように、開閉部２は、回転軸３に取り付けられたアーム８と、孔部１５１を開閉する弁体９と、弁体９の封止面９ａに設けられた封止部材１１と、を備えている。アーム８は、回転軸３の延在方向に所定の間隔で複数設けられている。本実施形態では、図４に示すようにアーム８が４つ設けられているが、特に数は限定されない。アーム８は、回転軸３から径方向に延びており、先端８ａ側で弁体９を支持している。これにより、回転軸３は、アーム８を介して弁体９に連結される。
【００２３】
弁体９は、回転軸３の回転に伴って移動可能である。弁体９は、孔部１５１を閉じる第１の位置Ｐ１と、孔部１５１を開放する第２の位置Ｐ２との間で移動可能である。図５においては、二点鎖線で示されている弁体９の位置が第１の位置Ｐ１に該当し、実線で示されている弁体９の位置が第２の位置Ｐ２に該当する。図４では、第１の位置Ｐ１に配置されている状態の弁体９が実線で示されている。なお、第２の位置Ｐ２とは、弁体９が搬入・搬出される基板１０１（及び当該搬入・搬出のための搬送トレイなどの機構）と干渉しない位置であれば、どこに設定されてもよい。図５に示すように、本実施形態では、弁体９が第１の位置Ｐ１から回転軸３を中心に略９０°回転した位置が第２の位置Ｐ２として設定されている。ただし、弁体９が第２の位置Ｐ２で基板１０１と干渉しない限り、略９０°でなくともよい。基板搬送方向（Ｙ軸方向）における孔部１５１の延長線上の空間を搬送空間ＣＥとした場合、第２の位置Ｐ２における弁体９は、搬送空間ＣＥよりも外側に配置される。
【００２４】
弁体９は、孔部１５１の延在方向に沿って延びる長尺な形状を有している。弁体９は、第１の位置Ｐ１に配置されたときに、端壁部１５０ａと対向する面である封止面９ａにて、孔部１５１の全体を基板搬送方向（Ｙ軸方向）から見て完全に覆うような形状及び大きさに形成されている（図４参照）。また、弁体９は、略台形の断面形状を有しており、下底側の面が封止面９ａとして構成され、上底側の面９ｂにてアーム８に支持される（図５参照）。なお、弁体９が第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ移動して弁体９を押圧する際に、弁体９が端壁部１５０ａに平行に当ることで後述する封止部材１１（Ｏリング）が均等に潰されて孔部１５１を確実に閉じることができるように、アーム８は、多少のがたつきを許容した状態で弁体９を支持している。
【００２５】
封止部材１１は、弁体９の封止面９ａに設けられた溝部１２に嵌め込まれたＯリングによって構成されている。封止部材１１は、弁体９が第１の位置に配置されているときに、端壁部１５０ａの孔部１５１周辺の縁部１５２に接触した状態で、弁体９で押圧されることによって、孔部１５１を封止する。Ｙ軸方向から見たとき（図４で示す状態）、封止部材１１は、孔部１５１の全周を取り囲むように設けられる。なお、封止部材１１は、孔部１５１を封止できるものであればどのようなものを適用してもよく、孔部１５１全体を覆うような弾性体の板材であってもよい。
【００２６】
図２及び図３に示すように、駆動部４は、回転軸３に連結されるレバー２１と、孔部１５１の開閉のために弁体９を移動させる第１のシリンダ２２と、弁体９を介して封止部材１１を押圧する第２のシリンダ２３と、レバー２１と第２のシリンダ２３とを接続するリンク部材２４と、を備えている。なお、駆動部４の構成要素の説明においては、弁体９が第２の位置Ｐ２に配置されているときの状態（すなわち、図２及び図３に示す状態）に基づいて、位置関係や形状等を説明する。なお、真空チャンバ１５０の下側には、フレーム体１６０が設けられている。フレーム体１６０は、Ｙ軸方向に延びるフレーム１６１と、Ｚ軸方向に延びる１６２と、Ｘ軸方向に延びる１６３と、を備えている。レバー２１、第１のシリンダ２２、第２のシリンダ２３、リンク部材２４、及びフレーム１６１，１６２は、Ｘ軸方向において略同位置に配置されている（図３参照）。
【００２７】
レバー２１は、回転軸３から径方向に延びる部材である。レバー２１の基端側には回転軸３に取り付けられる円筒状の固定部材２６が設けられている。固定部材２６に回転軸３が挿入されることにより、レバー２１は回転軸３と固定され、当該回転軸３と共に回転する。レバー２１は、開閉部２のアーム８が延びる方向とは反対側へ延びる。また、レバー２１は、回転軸３の延在方向（Ｘ軸方向）から見て、全体として屈曲した形状を有する板状部材で構成されており、回転軸３から斜め下方へ向かって延びる基端側部分２１Ａと、当該基端側部分２１Ａから屈曲して下方へ延びる先端側部分２１Ｂと、を有している（図２参照）。先端側部分２１Ｂの先端には、封止部材１１を押圧する際に第２のシリンダ２３と接続される接続部２１ａが形成されている。接続部２１ａは第２のシリンダ２３の先端側に設けられたピン３９の外周面と当接するように円弧状に湾曲している。なお、レバー２１の接続部２１ａと第２のシリンダ２３は、弁体９が第１の位置に配置され、弁体９で封止部材１１を強く押圧するときにのみ接続され（図７参照）、その他の状態では接続は解除され、互いに分離している。
【００２８】
第１のシリンダ２２は、レバー２１を介して回転軸３を略９０°回転させることによって、弁体９を第１の位置Ｐ１から僅かに第２の位置Ｐ２側の位置（以下の説明においては、「第３の位置Ｐ３」と称する。ただし、第１の位置Ｐ１との位置の違いは微小であるため、図においては第３の位置Ｐ３に配置された開閉部２の図示は省略し、第１の位置Ｐ１と略同位置であるものとして示している）から第２の位置Ｐ２へ、または第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ移動させるものである。本実施形態では、第１のシリンダ２２として、ロッド２７及び筒体２８で構成されるエアシリンダが適用されている。なお、第１のシリンダ２２として、油圧式や電気式シリンダを適用してもよい。第１のシリンダ２２は、レバー２１の先端側と回転軸３との間に接続される。具体的には、第１のシリンダ２２のロッド２７の先端のジョイント部２７ａは、レバー２１の基端側部分２１Ａと先端側部分２１Ｂとの境界部付近であって、レバー２１の内縁２１ｂ側の位置に、Ｘ軸方向に延びるピンによって回転可能に接続される。一方、第１のシリンダ２２の筒体２８の先端のジョイント部２８ａは、フレーム体１６０のＺ軸方向に延びるフレーム１６２の側面に設けられたブラケット２９に、Ｘ軸方向に延びるピンによって回転可能に接続される。なお、第１のシリンダ２２は、ブラケット２９からレバー２１へ向かって、Ｚ軸に対して略平行に延びている。第１のシリンダ２２のロッド２７が筒体２８からＺ軸正方向へ向かって伸びることによって、レバー２１もＺ軸正方向へ押し出され、これによって回転軸３が回転する（図６及び図７参照）。
【００２９】
第２のシリンダ２３は、弁体９が第１の位置Ｐ１に配置されるときに、弁体９で封止部材１１を押圧するものである。本実施形態では、第２のシリンダ２３として、ロッド３１及び筒体３２で構成されるエアシリンダが適用されている。なお、第２のシリンダ２３として、油圧式や電気式シリンダを適用してもよい。第２のシリンダ２３は、ロッド３１の根本部分にリンク部材２４の一端部２４ａが、Ｘ軸方向に延びるピンによって回転可能に接続される。なお、ジョイント部３１ａの先端は、Ｘ軸方向に対向するように二つの片部３８に分かれており、両片部３８の間にはＸ軸方向に延びるピン３９が設けられている（図３参照）。当該ピン３９は、第２のシリンダ２３によって弁体９を介して封止部材１１を押圧するときに、レバー２１の先端の接続部２１ａと接触し、当該接続部２１ａを押し込む。一方、第２のシリンダ２３の筒体３２の下端のジョイント部３２ａは、フレーム体１６０のＹ軸方向に延びるフレーム１６１の上面に設けられたブラケット３３に、Ｘ軸方向に延びるピンによって回転可能に接続される。なお、第２のシリンダ２３は、リンク部材２４を介してレバー２１に支持された状態で、ブラケット３３からレバー２１側の斜め上方へ向かって延びている。当該状態では、第２のシリンダ２３は、レバー２１の外縁２１ｃとの間に隙間を形成するように、レバー２１から離間している。第２のシリンダ２３は、第１のシリンダ２２よりもシリンダ径が大きい。従って、第２のシリンダ２３は、第１のシリンダ２２よりも大きな力を発生させることができる。また、第２のシリンダ２３は、第１のシリンダ２２よりもストロークが短い。第２のシリンダ２３は、第１のシリンダ２２により封止部材１１が端壁部１５０ａに接触する位置（第３の位置Ｐ３に該当する）まで移動した弁体９を、更に押し込んで第１の位置Ｐ１まで移動させて、弁体９で封止部材１１を強く押圧して封止部材１１を押し潰すものであるため、ストロークは短くてよい。
【００３０】
リンク部材２４は、弁体９が第２の位置Ｐ２から第１の位置へ移動する過程において、レバー２１と第２のシリンダ２３が干渉しないように、レバー２１の回転に伴って、第２のシリンダ２３とレバー２１との間に間隔を設けるためのものである。リンク部材２４は、長尺な板状の部材であり、レバー２１及び第２のシリンダ２３のジョイント部３１ａをＸ軸方向における両側から挟むように一対設けられている。リンク部材２４の一端部２４ａは、前述のように、第２のシリンダ２３のロッド３１の根本部分に、Ｘ軸方向に延びるピンによって回転可能に接続される。リンク部材２４の他端部２４ｂは、レバー２１の先端側と回転軸３との間に、Ｘ軸方向に延びるピンによって回転可能に接続される。他端部２４ｂのレバー２１に対する接続位置は、レバー２１の基端側部分２１Ａと先端側部分２１Ｂとの間の境界部付近であって、第１のシリンダ２２のジョイント部２７ａのレバー２１に対する接続位置とＺ軸正方向に隣り合う位置に設定される。リンク部材２４は、他端部２４ｂから一端部２４ａへ向かって斜め上方に傾斜した状態で延びている。これによって、第２のシリンダ２３は、レバー２１の外縁２１ｃから離間した位置に配置される。なお、レバー２１の外縁２１ｃと第２のシリンダ２３との間に形成される隙間の大きさは、弁体９を第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ移動させる過程において、当該隙間をレバー２１の先端側部分２１Ｂ及び接続部２１ａが第２のシリンダ２３と干渉することなく通過できる程度の大きさが確保されている。
【００３１】
次に、図２、図６及び図７を参照して、駆動部４の駆動によって弁体９で孔部１５１を閉じる際の動作について説明する。なお、第１のシリンダ２２及び第２のシリンダ２３の作動開始のタイミングは、各々のシリンダ２２，２３のストロークエンドに設けられた位置センサの検出結果を用いて制御される。
【００３２】
まず、弁体９が第２の位置Ｐ２に配置されている図２に示す状態から、図６に示すように、第１のシリンダ２２のロッド２７が方向Ｄ１へ伸びる（移動する）。これによって、レバー２１は、方向Ｄ２へ回転し、当該レバー２１の回転に伴って回転軸３も回転する。回転軸３が回転することにより、弁体９が方向Ｄ３へ移動し、第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ移動する。
【００３３】
このとき、レバー２１が回転するに伴って、リンク部材２４の他端部２４ｂとレバー２１との接続位置も円弧状に移動し、第２のシリンダ２３も方向Ｄ４に沿って移動する。リンク部材２４は、第２のシリンダ２３がレバー２１から所定距離離間した状態を維持するものである。従って、レバー２１の先端側の接続部２１ａが第２のシリンダ２３に近づくに従って、第２のシリンダ２３は遠ざかるように移動する。図６の点線ＤＬは、レバー２１の先端の接続部２１ａの軌跡を示している。レバー２１の先端の接続部２１ａが第２のシリンダ２３に最も近づく状態における、第２のシリンダ２３の位置を図６に二点鎖線で示す。このように、接続部２１ａが第２のシリンダ２３に最も近づく状態では、第２のシリンダ２３はリンク部材２４に押されることによって二点鎖線で示す位置まで退避する。従って、接続部２１ａと第２のシリンダ２３が干渉することなく、レバー２１は方向Ｄ１へ移動することができる。一方、レバー２１が第２のシリンダ２３に最も近づく地点を過ぎたら、第２のシリンダ２３は、レバー２１側に引き寄せられる。弁体９が第３の位置Ｐ３（図に示す第１の位置Ｐ１より僅かに第２の位置Ｐ２側の位置）に配置された状態となるまでレバー２１が回転したとき、図６に示すように、レバー２１の先端の接続部２１ａと第２のシリンダ２３のロッド３１のジョイント部３１ａの先端とが、対向した状態となる。
【００３４】
次に、図７に示すように、第２のシリンダ２３のロッド３１が方向Ｄ５へ延びる。これによって、第２のシリンダ２３のロッド３１のジョイント部３１ａがレバー２１の接続部２１ａと接続されると共に、レバー２１が方向Ｄ５側へ押し込まれる。これによって、弁体９が方向Ｄ６側へ押し込まれて第１の位置Ｐ１に配置されると共に、封止部材１１が強く押圧されて潰れる。以上により、弁体９及び封止部材１１によって、孔部１５１が気密性を確保した状態で封止される。なお、孔部１５１を開放する場合は、上述の動作手順と逆の順序にて各シリンダ２２，２３のロッド２７，３１が縮む。
【００３５】
次に、本実施形態に係る成膜装置１００及び開閉機構１の作用・効果について説明する。
【００３６】
まず、比較例に係る成膜装置の開閉機構２００について図８及び図９を用いて説明する。図８に示すように、比較例に係る開閉機構２００は、一本のシリンダ２２２と、回転軸３に連結されたレバー２２１によって構成されている。当該開閉機構２００のシリンダ２２２は、弁体９を第３の位置Ｐ３と第２の位置Ｐ２との間で移動させる機能、及び弁体９を第３の位置Ｐ３から第１の位置Ｐ１へ移動させて弁体９で封止部材１１を押圧する機能の両方を備えている。図８においては、弁体９が第２の位置Ｐ２に配置されているときのレバー２２１及びシリンダ２２２の状態が実線で示され、弁体９が第１の位置Ｐ１に配置されているときのレバー２２１及びシリンダ２２２の状態が二点鎖線で示されている。図８に示すように、シリンダ２２２のロッド２２７が筒体２２８から伸びることによってレバー２２１が方向Ｄ７へ回転し、それに伴って弁体９が第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ移動する。さらに、封止部材１１が側壁部の壁面に接触した後も、シリンダ２２２のロッド２２７が更に延びることで、弁体９を第１の位置Ｐ１へ移動させて封止部材１１を押圧する。
【００３７】
ここで、シリンダ２２２が有している二つの機能のうち、弁体９を第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ移動させる機能においては、大きな力は必要とされない（例えば、封止部材１１を押圧するための所要力の１／５〜１／６程度で十分である）代わりに長いストロークが要求される。一方、封止部材１１を押圧する機能においては、長いストロークは必要とされない代わりに大きい力が要求される。すなわち、大きなシリンダ径が要求される。しかしながら、シリンダ２２２は一本で両方の機能を有しているため、ストロークについては弁体９を第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ移動させる機能を発揮するための長さに設定され、シリンダ径については封止部材１１を押圧する機能を発揮するための大きさに設定される。従って、シリンダ２２２として、ストロークが長く、且つ、シリンダ径の大きいものを適用する必要があった。従って、シリンダ２２２は、弁体９を第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ移動させる動作を行う際であっても、封止部材１１を押圧するときと同様な力で動作するため、エネルギーが無駄となっていた。シリンダ２２２としてエアシリンダを用いた場合、必要以上にエア供給量が多くなっていた。
【００３８】
更に、近年の基板サイズの大型化により、弁体９の長さが長くなり、それに伴ってシリンダ２２２のサイズ（ストローク及びシリンダ径）が大きくなり、一回の作動に必要なエア（圧縮空気であり、０．４〜０．５ＭＰａ程度）の供給量が増加し、ランニングコストが増加するという問題があった。更に、成膜装置の運転中においては、複数の真空チャンバ１５０での開閉機構２００が同時に作動するタイミングが発生し（例えば、４カ所の開閉機構２００で同時に開閉）、当該タイミングにおけるエア供給量が不足している場合、弁体９の押し付け圧力の低下から、弁体９が一時的に開くことにより、真空チャンバ１５０にリークが発生するという問題が生じる。
【００３９】
このような問題を解決するためには、図９に示すように、一時的なエア供給量の不足を補うための補助タンク２０１を追加することや、エア供給量自体を増加させるためにレギュレータ２０３のサイズアップを図る必要があった。また、排気面においても、エア供給量が増加することによって、排気配管側の背圧を下げるために、エアの戻り配管２０４の管径を大きくする必要があり、配置スペース及びイニシャルコストの増加となっていた。あるいは、大気中（クリーンルーム中）に排気できるように大気開放フィルタ２０２を設ける必要があった。
【００４０】
一方、本実施形態に係る成膜装置１００及び開閉機構１は、真空チャンバ１５０の孔部１５１の開閉のために弁体９を第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ移動させる第１のシリンダ２２と、弁体９を介して封止部材１１を押圧する第２のシリンダ２３と、を備えている。従って、弁体９を第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ移動させる際は第１のシリンダ２２が動作し、弁体９が第３の位置Ｐ３から第１の位置Ｐ１へ移動させて弁体９を介して封止部材１１を押圧する際は第２のシリンダ２３が動作する。第１のシリンダ２２は、弁体９を第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ移動させる機能を有するため長いストロークが必要となるが、封止部材１１を押圧する機能は有さなくても良いため大きいシリンダ径は必要ない。一方、第２のシリンダ２３は、封止部材１１を押圧する機能を有するため大きいシリンダ径が必要となるが、弁体９を第３の位置Ｐ３から第１の位置Ｐ１までの僅かな距離（端壁部１５０ａに接触している封止部材１１を押し潰すストローク）だけ移動させれば良いため長いストロークは必要ない。従って、ストロークが長くシリンダ径が大きいシリンダが不要となるため、図８に示す開閉機構２００のように、封止部材１１を押圧するときと同様な力で弁体９を移動させなくともよい構造とすることができる。以上によって、動作に必要となるエネルギーを削減することができる。
【００４１】
本実施形態に係る開閉機構１を採用することにより、図８に示す比較例に係る開閉機構２００と比較してエアの必要量を１／５〜１／６程度に減少させることができ、ランニングコストの削減、省エネルギーに寄与することができる。特に成膜装置１００では、複数のシリンダ２２，２３が短時間で連続して運転されるため、エア供給量を削減する効果が一層顕著になる。
【００４２】
上述のようにエネルギーを削減することができるため、エア供給不足を解消することが可能となる。すなわち、図９に示すように、補助タンク２０１の追加、レギュレータ２０３のサイズアップ、排気用の配管２０４の管径の拡大、大気開放フィルタ２０２の追加等を行う必要がなくなるため、コストを低減すると共に、エア配管系の省スペース化を図ることができる。なお、本実施形態に係る開閉機構１では、第２のシリンダ２３、リンク部材２４、エアシリンダ制御用のソレノイドバルブ等が必要となるため、イニシャルコストは増加するが、図９のようなエア供給不足のための対策が不要となるため、コストは十分に相殺される。
【００４３】
また、本実施形態に係る成膜装置１００において、第２のシリンダ２３は、第１のシリンダ２２よりもシリンダ径が大きく、ストロークが短い。すなわち、第１のシリンダ２２はシリンダ径が小さくストロークが長い構成となる。このような構成により、動作に必要となるエネルギーを削減することができる。また、長いストロークの第１のシリンダ２２のシリンダ径が小さいため、長いストロークによる摩耗寿命によって生じるシリンダ交換を、シリンダ径の小さい第１のシリンダ２２にて行うことができる。これによってランニングコストを削減することができる。
【００４４】
また、本実施形態に係る成膜装置１００は、弁体９に連結される回転軸３と、回転軸３に連結され、当該回転軸３の径方向に延びるレバー２１と、を更に備えている。また、レバー２１の先端側と回転軸３との間に第１のシリンダ２２が接続され、レバー２１の先端側に第２のシリンダ２３が接続されることで弁体９を介して封止部材１１を押圧している。レバー２１は回転軸３に連結され、回転軸３は弁体９に連結されている。また、第１のシリンダ２２はレバー２１の先端側と回転軸３との間に接続されているため、第１のシリンダ２２でレバー２１を移動させることによって回転軸３が回転し、それに伴って弁体９も回転する。当該回転移動によって、弁体９は第３の位置Ｐ３と第２の位置Ｐ２との間を移動することができる。また、第２のシリンダ２３はレバー２１の先端側の接続部２１ａに接続されるため、レバー２１及び回転軸３を介して弁体で封止部材１１を強く押圧することができる。以上によって、効率よく弁体９の開閉及び封止部材１１の押圧を行うことができる。
【００４５】
また、本実施形態に係る成膜装置１００において、レバー２１と第２のシリンダ２３とは、リンク部材２４で接続されている。当該リンク部材２４がレバー２１と第２のシリンダ２３を接続しているため、レバー２１が回転し第２のシリンダ２３に近づいても、リンク部材２４によって第２のシリンダ２３を退避させることができる。また、第２のシリンダ２３がレバー２１を押す際は、リンク部材２４によって第２のシリンダ２３をレバー２１に側に近づけておくことができる。以上により、簡単な構造にて、第２シリンダ２３がレバー２１と干渉することなくスムーズに封止部材１１を封止することができる。
【００４６】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４７】
例えば、上述の実施形態で説明した構造はあくまでも一例であって、レバーの形状や接続位置、シリンダ２２，２３の長さやフレーム体１６０との固定位置などは、シリンダ２２，２３による弁体９の開閉及び封止部材１１の押圧ができる限り、どのような構成にしてもよい。また、レバー２１を介さず、シリンダ２２，２３で弁体９を直接駆動させる構造としてもよい。また、リンク部材２４が省略されてもよく、回転するレバー２１と干渉しないように当該レバー２１から離れた位置に第２のシリンダ２３を配置しておき、弁体９が第１の位置に配置されたときに第２のシリンダ２３のロッド３１を伸ばすことでレバー２１の接続部２１ａと接続されてよい。ただし、リンク部材２４を用いることで、レバー２１と第２のシリンダ２３が干渉しない範囲で可能な限り第２のシリンダ２３をレバー２１に近づけることができ、これによって第２のシリンダ２３のストロークを短くすることができる。
【００４８】
また、回転軸３に２つのレバーを取り付け、一のレバーを第１のシリンダ２２で回転させて、他のレバーを第２のシリンダ２３で回転させるようにしても良い。
【００４９】
また、本発明に係る開閉機構は、開閉が必要となる真空チャンバを有する装置であれば成膜装置に限らずどのようなものにも適用可能であり、例えば、イオン注入装置などにも適用してよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…開閉機構、３…回転軸、９…弁体、１１…封止部材、２１…レバー、２２…第１のシリンダ、２３…第２のシリンダ、２４…リンク部材、１００…成膜装置、１５０…真空チャンバ、１５１…孔部。
【図１】
2014145426.tif 000003
【図２】
2014145426.tif 000004
【図３】
2014145426.tif 000005
【図４】
2014145426.tif 000006
【図５】
2014145426.tif 000007
【図６】
2014145426.tif 000008
【図７】
2014145426.tif 000009
【図８】
2014145426.tif 000010
【図９】
2014145426.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月3日(2014.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図２及び図３に示すように、駆動部４は、回転軸３に連結されるレバー２１と、孔部１５１の開閉のために弁体９を移動させる第１のシリンダ２２と、弁体９を介して封止部材１１を押圧する第２のシリンダ２３と、レバー２１と第２のシリンダ２３とを接続するリンク部材２４と、を備えている。なお、駆動部４の構成要素の説明においては、弁体９が第２の位置Ｐ２に配置されているときの状態（すなわち、図２及び図３に示す状態）に基づいて、位置関係や形状等を説明する。なお、真空チャンバ１５０の下側には、フレーム体１６０が設けられている。フレーム体１６０は、Ｙ軸方向に延びるフレーム１６１と、Ｚ軸方向に延びるフレーム１６２と、Ｘ軸方向に延びるフレーム１６３と、を備えている。レバー２１、第１のシリンダ２２、第２のシリンダ２３、リンク部材２４、及びフレーム１６１，１６２は、Ｘ軸方向において略同位置に配置されている（図３参照）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
一方、本実施形態に係る成膜装置１００及び開閉機構１は、真空チャンバ１５０の孔部１５１の開閉のために弁体９を第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ移動させる第１のシリンダ２２と、弁体９を介して封止部材１１を押圧する第２のシリンダ２３と、を備えている。従って、弁体９を第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ移動させる際は第１のシリンダ２２が動作し、弁体９を第３の位置Ｐ３から第１の位置Ｐ１へ移動させて弁体９を介して封止部材１１を押圧する際は第２のシリンダ２３が動作する。第１のシリンダ２２は、弁体９を第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ移動させる機能を有するため長いストロークが必要となるが、封止部材１１を押圧する機能は有さなくても良いため大きいシリンダ径は必要ない。一方、第２のシリンダ２３は、封止部材１１を押圧する機能を有するため大きいシリンダ径が必要となるが、弁体９を第３の位置Ｐ３から第１の位置Ｐ１までの僅かな距離（端壁部１５０ａに接触している封止部材１１を押し潰すストローク）だけ移動させれば良いため長いストロークは必要ない。従って、ストロークが長くシリンダ径が大きいシリンダが不要となるため、図８に示す開閉機構２００のように、封止部材１１を押圧するときと同様な力で弁体９を移動させなくともよい構造とすることができる。以上によって、動作に必要となるエネルギーを削減することができる。