(57)【要約】【課題】真空チャンバ壁を貫通して往復運動するロッドと、真空チャンバ壁との間を封止する封止手段であって、真空チャンバの排気性能を損なわず、封止手段によって仕切られる空間の圧力差の有無にも関わらず、安定した封止性能を長時間発揮できる封止構造を安価に提供する。【解決手段】ロッド４は、第１の円錐面形状を有する外周面５を備えた円錐形状部を有している。一方、ロッド４が貫通するところの真空チャンバ１には、ロッド４の外周面５と対向する第２の円錐面形状を有する内周面７を有する開口壁部６が設けられる。第２の円錐面形状は、第１の円錐面形状と逆方向の形をしている。ロッド４と開口壁部６との間には、可撓性の円錐状筒体８が設けられている。この円錐状筒体８によって、ロッド４と開口壁部６の間を封止し、真空チャンバ１の気密性を保つ構造となっている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空装置に用いられる真空チャンバの真空チャンバ壁を貫通して往復運動可能なロッドと、真空チャンバ壁との間の封止構造であって、
前記ロッドに形成された、第１の円錐面形状を有する外周面と、
該ロッドが貫通するところの真空チャンバ壁の開口壁部に形成された、前記第１の円錐面形状とは逆方向を向いた第２の円錐面形状を有する内周面と、
前記ロッドと前記開口壁部との間に配置される可撓性の円錐状筒体にして、中間部で裏返した状態で前記外周面および前記内周面の双方に沿うように装着され、且つ、一端を前記ロッドに、他端を前記開口壁部に固定された円錐状筒体と、
を備えてなる封止構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空装置に用いられる真空チャンバにおいて、該真空チャンバの真空チャンバ壁を貫通して往復運動するロッドと、真空チャンバ壁との間の封止構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
減圧雰囲気内で作業をすることが好ましい場合がある。例えば、半導体、プリント基板、樹脂成形など様々な製品を製造する工程で、真空チャンバを有する真空装置が数多く用いられている。これらの真空装置では、真空チャンバ内で構成部材に様々な運動をさせる必要があることが多い。その場合、真空チャンバ内部の構成部材を運動させるための駆動手段を真空チャンバの外部に設け、該駆動手段と構成部材とを、真空チャンバ壁を通して接続するのが一般的である。したがって、真空チャンバ内の気密性を保つためには、真空チャンバ壁の貫通部分に封止手段を形成する必要がある。
【０００３】
特に真空チャンバ内の構成部材を往復運動させる場合には、駆動手段と構成部材とを接続するために、真空チャンバ壁を貫通するロッドを用いる場合が多い。したがって、この場合の封止手段の選定に際しては、ロッドが真空チャンバ壁に対して摺動することを考慮する必要がある。
【０００４】
かかる条件下で一般に用いられる封止手段としては、図４に示すようなダイヤフラム、あるいはロッドの外周に接するように真空チャンバ壁の開口部に設けられるパッキン、ロッドと真空チャンバ壁の開口部との間に設けられるベローズなどが知られていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の封止手段について、次のような点で問題があった。すなわちベローズは、往復運動に必要な長いストロークを確保するためには、溶接ベローズを用いなければならないため、コスト的に割高になることと、構造上、内表面積が大きく、排気時に空気抜けが遅い傾向があった。
【０００６】
パッキンは、ロッド外周部との間で往復摺動運動を行うので、ロッドの摺動抵抗を小さくするためにロッド外周部の寸法精度、特に表面粗さなどに注意を払う必要があり、製造コストが割高になることと、封止面積が限られるため、摺動抵抗による磨耗などの点から耐久性に問題があった。
【０００７】
また図４に示すようなロッドｄと真空チャンバ壁の開口部ａとの間に設けられたダイヤフラムＤは、ダイヤフラムＤで仕切られた空間Ｓ１内の圧力が空間Ｓ２内の圧力よりも低いことを前提として使用される。両側に圧力差がない状態で円柱ロッドを往復運動させる場合にはダイヤフラムＤに好ましくない変形などを生じるため、使用するには問題があった。例えば円柱面を有するロッドｄと円筒面を有する真空チャンバ壁の開口部ａとが図４（Ｂ）の左半分に示すような相対位置にあるとする。この状態からロッドｄを相対的に上方に移動させるとき、空間Ｓ１内の圧力が空間Ｓ２内の圧力より低い場合には、ダイヤフラムＤには、ロッドｄおよび開口部ａに向けてダイヤフラムＤを押付ける方向の力が作用するため、ダイヤフラムＤは、ロッドｄの円柱面および開口部ａの円筒面を案内としてロッドｄの移動に追従して変形し、安定した封止作用を行うことができる。しかし、上記圧力差がない場合、ダイヤフラムＤには、該ダイヤフラムＤをロッドｄおよび開口部ａに押付ける方向の力が作用しない。したがってダイヤフラムＤは、ロッドｄの移動に追従した変形ができず、図４の右半分に示すように座屈するおそれがある。
【０００８】
そこで本発明が解決しようとする課題は、真空チャンバ壁を貫通して往復運動するロッドと、真空チャンバ壁との間を封止するための封止構造であって、真空チャンバの排気性能を損なわず、封止構造によって仕切られる空間の圧力差の有無にも関わらず、安定した封止性能を長時間発揮できる封止構造を安価に提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明によれば、
真空装置に用いられる真空チャンバの真空チャンバ壁を貫通して往復運動可能なロッドと、真空チャンバ壁との間の封止構造であって、
前記ロッドに形成された、第１の円錐面形状を有する外周面と、
該ロッドが貫通するところの真空チャンバ壁の開口壁部に形成された、前記第１の円錐面形状とは逆方向を向いた第２の円錐面形状を有する内周面と、
前記ロッドと前記開口壁部との間に配置される可撓性の円錐状筒体にして、中間部で裏返した状態で前記外周面および前記内周面の双方に沿うように装着され、且つ、一端を前記ロッドに、他端を前記開口壁部に固定された円錐状筒体と、
を備えてなる封止構造が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例による封止構造において封止手段として用いられる可撓性の円錐状筒体の、自由な状態での縦断面を示した図であり、図２は、一例として、フィルム状材料を表面に保持した基板を真空チャンバ内で加圧するための真空プレス装置に、本発明による封止構造を適用した状態の縦断面を示した図である。
【００１１】
図２に示すように、真空プレス装置は真空チャンバ１を有している。真空チャンバ１内には、基板（図２では図示せず）を加熱、加圧するための上側加圧ブロック２および下側加圧ブロック３が配置されている。上側加圧ブロック２は真空チャンバ１の上壁内側に固定されており、下側加圧ブロック３は、真空チャンバ１を貫通するロッド４の上端に固定されている。ロッド４の下端は、駆動装置（図示せず）に固定されている。
【００１２】
下側加圧ブロック３は、ロッド４を介して駆動装置によって昇降され、上側加圧ブロック２に対して近接および離反することができ、それによって、上側加圧ブロック２との間で基板を加圧することもできる。
【００１３】
ロッド４は、第１の円錐面形状を有する外周面５を備えている。一方、ロッド４が貫通するところの真空チャンバ１には、ロッド４の外周面５と対向する第２の円錐面形状を有する内周面７を備えた開口壁部６が設けられている。第２の円錐面形状は、第１の円錐面形状を倒立させたような、第１の円錐面形状とは逆方向を向いた形をしている。
【００１４】
ロッド４と開口壁部６との間には、可撓性の円錐状筒体８が設けられている。円錐状筒体８は、図１に示すように、全体がほぼ円錐形状をした中空の弾性体でできており、中間部である中空円錐形状部９と、一端におけるフランジ部１０と、他端における円筒部１１とからなっている。この円錐状筒体８によって、ロッド４と開口壁部６との間を封止し、真空チャンバ１の気密性を保つ構造となっている。
【００１５】
図２に基づいて、円錐状筒体８の固定方法を説明する。まず、図１に示すようにまっすぐな状態の円錐状筒体８の上半分を、図２に示すように、中間部である中空円錐形状部９で外側に裏返すように折り返す。次に、フランジ部１０を開口壁部６に対して固定プレート１２で挟み込むようにして固定し、円筒部１１を例えばホースバンドなどの固定部材１３を用いてロッド４に取り付ける。この状態で円錐状筒体８は、フランジ部１０に隣接した円錐形状部が開口壁部６の内周面７に接しており、円筒部１１に隣接した円錐形状部がロッド４の外周面５に接している。下側加圧ブロック３の昇降によってロッド４と開口壁部６との間に相対的な上下方向移動があっても、円錐状筒体８の両端に隣接した円錐形状部９は、ロッド４の外周面５および開口壁部６の内周面７の双方に押し付けられる方向に力を受けながら変形するため、ロッド４の外周面５および開口壁部６の内周面７の双方にそれぞれ接した状態を維持し、良好な封止性を保つことができる。また、ロッド４と開口壁部６との間に相対的な横方向のずれが生じたとしても、中空円錐形状部９はロッド４の外周面５および開口壁部６の内周面７のいずれにも追従できるので、この場合にも良好な封止性を保つことができる。
【００１６】
次に、上記真空プレスの動作を図３の（ａ）ないし（ｃ）を用いて説明する。図３は、真空プレス装置の各過程における真空チャンバ１の断面図を示した図である。
【００１７】
まず、フィルム状材料を表面に保持した基板１４を真空チャンバ１内に搬入し、真空チャンバ１内を排気減圧する（図３（ａ））。十分に排気減圧したのち、下側加圧ブロック３を適切な位置まで上昇させ、上側加圧ブロック２および下側加圧ブロック３に設けたヒータ（図示せず）によって基板１４を所定の温度にまで加熱する（図３（ｂ））。
【００１８】
その後、下側加圧ブロック３をさらに上昇させることによって、基板１４を上側加圧ブロック２と下側加圧ブロック３との間に挟むようにして所定の圧力で加圧する（図３（ｃ））。
【００１９】
十分に加圧した後、真空チャンバ１内の減圧状態を開放し、そののち下側加圧ブロック３を下降させる（図３（ａ））。
そして基板１４を搬送手段（図示せず）によって真空チャンバ１から搬出する。
【００２０】
図３（ａ）ないし（ｃ）からわかるように、各過程において、ロッド４と真空チャンバ１は相対的に上下方向に移動するが、ロッド４および開口壁部６がそれぞれ互いに逆方向を向いた円錐面形状となる外周面５および内周面７を有しており、さらにその間に設けられた円錐状筒体８が、いずれの周面５，７にも追従できる中空円錐形状部９を有しているので、どの位置関係であっても、中空円錐形状部９と、ロッド４の外周面５および開口壁部６の内周面７とは追従密着し、その結果、真空チャンバ１内の気密性が損なわれることはない。
【００２１】
また、図３（ｃ）から（ａ）への過程（真空チャンバ１内の減圧状態を解放した後に、下側加圧ブロック３が下降する過程）のように、円錐状筒体８で区切られた真空チャンバ１内外で圧力差が存在しない場合でも、ロッド４と開口壁部６とが相対運動する際に、ロッド４の外周面５または開口壁部６の内周面７が円錐形状部を有することと、円錐状筒体８の弾性とによって、円錐状筒体８には該円錐状筒体８をロッド４の外周面５および開口壁部６の内周面７に押し付ける方向の力が作用するために、円錐状筒体８は常にロッド４の外周面５および開口壁部６の内周面７に案内され、これらに倣って動くことができる。したがって、従来のダイヤフラムのような座屈による変形を生じさせる可能性がない。
【００２２】
さらに、図３（ａ）の状態で真空チャンバ内１が減圧されると、円錐状筒体８には矢示する方向に真空チャンバ内外の圧力差による外力Ｆが加わる。この外力Ｆは、常に円錐状筒体８をロッド４の外周面５および開口壁部６の内周面７に密着させる方向に作用すること、および、ロッド４の外周面５および開口壁部６の内周面７と円錐状筒体８とが広い範囲の面接触で封止する構造であることにより、封止面の寸法精度、特に表面粗さを厳密に考慮しなくても、真空チャンバ１内の気密性を確保できる。また円錐状筒体８は、常に封止面に対して変形しながら追従するので、摩擦抵抗や摩耗が生じない。また、内表面積が大きくないために、例えば真空と大気解放を繰返す場合であっても排気速度に影響を与えることがない。
【００２３】
さらに、円錐状筒体８は金型を用いて製造可能であるため、他の封止手段に比べて安価に製造することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、真空チャンバの開口壁部に対してロッドが往復運動をしても、円錐状筒体の中空円錐形状部が常に開口壁部およびロッドの円錐形状部に広い範囲で接した状態を維持するため、封止面の寸法精度、特に表面粗さを厳密に考慮する必要がない。
【００２５】
また、真空チャンバの内外で圧力差が無い状態でロッドを運動させた場合でも、円錐状筒体は、ロッドおよび開口壁部にそれぞれ形成された円錐面形状の外周面および内周面に押しつけられる力を受けながら順次変形してゆくので、従来のダイヤフラムのように座屈を起こす心配がない。
【００２６】
さらに、封止手段としての円錐状筒体は、封止面に対して変形しながら追従するため、摩擦抵抗が生じることがない。したがって、安定した封止性を長く持続できる封止手段を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による封止構造において用いられる封止手段の自由状態での形状を示した縦断面図。
【図２】本発明の一実施例による封止構造を、一例として、フィルム状材料を表面に保持した基板を加熱および加圧するための真空プレス装置に適用した状態の縦断面を示した図。
【図３】真空プレス装置の各過程における真空チャンバ部の断面図であり、（ａ）は、真空チャンバ内に基板を搬入し、排気を行い内部を減圧状態にしている、または、プレス動作後に真空チャンバ内の減圧状態を解放し、下側加圧ブロックを下降させた状態、（ｂ）は、減圧状態のままで、下側加圧ブロックを上昇させ、上下加圧ブロックにて基板を加熱している状態、（ｃ）は、下側加圧ブロックをさらに上昇させ、上下加圧ブロックにて基板を加熱加圧している状態をそれぞれ示す。
【図４】（Ａ）は従来のダイヤフラムの自由状態での筒形状を示した縦断面図、（Ｂ）はロッドと真空チャンバ壁との間に（Ａ）のダイヤフラムを取り付けた状態を示す縦断面図であり、左半分と右半分とではロッドと真空チャンバとの相対位置が異なる状態を示している。
【符号の説明】
１  真空チャンバ、２  上側加圧ブロック、３  下側加圧ブロック、４  ロッド、５  外周面、６  開口壁部、７  内周面、８  円錐状筒体、９  中空円錐形状部、１０  フランジ部、１１  円筒部、１２  固定プレート、１３  固定部材、１４  基板、ａ  真空チャンバ壁の開口部、ｄ  ロッド、Ｄ  ダイヤフラム、Ｓ１，Ｓ２  空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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