(57)【要約】【課題】  処理室内部の圧力変動（昇圧、減圧）の繰り返し過程において、磁性流体軸封装置を介したパーティクルの処理室内への混入の可能性を排除した圧力処理装置を提供すること。【解決手段】  内部に処理室２を有する圧力容器３と、該処理室２の圧力を調整する圧力調整装置６と、前記処理室２内に設けられている回転体９と、該回転体９に設けられて前記処理室２外へ延出する軸部１０と、該軸部１０を回転自在に支持する軸支装置１１とを備え、該軸支装置１１は、接触式の軸受装置１４と、該軸受装置１４と前記処理室２との間に設けられた磁性流体軸封装置１５と、該磁性流体軸封装置１５と前記軸受装置１４との間に形成された中間室１６とを有し、該中間室１６と前記処理室２とを連通する連通路２２が設けられた圧力処理装置において、前記中間室１６の圧力は、前記連通路２２を介して前記圧力調整装置６により調整されると共に、前記連通路２２には、前記軸受装置１４で発生するパーティクルを前記処理室２へ侵入させないフィルタ２３が介在されている。【選択図】図１
2005332889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に処理室を有する圧力容器と、該処理室の圧力を調整する圧力調整装置と、前記処理室内に設けられている回転体と、該回転体に設けられて前記処理室外へ延出する軸部と、該軸部を回転自在に支持する軸支装置とを備え、該軸支装置は、接触式の軸受装置と、該軸受装置と前記処理室との間に設けられた磁性流体軸封装置と、該磁性流体軸封装置と前記軸受装置との間に形成された中間室とを有し、該中間室と前記処理室とを連通する連通路が設けられた圧力処理装置において、
前記中間室の圧力は、前記連通路を介して前記圧力調整装置により調整されると共に、前記連通路には、前記軸受装置で発生するパーティクルを前記処理室へ侵入させないフィルタが介在されていることを特徴とする圧力処理装置。
【請求項２】
前記連通路は、その中途部が前記圧力容器の外部を通る外部通過部を有し、該外部通過部に前記フィルタが交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の圧力処理装置。
【請求項３】
前記連通路は、前記処理室に開口する開口端部を有し、該開口端部に前記フィルタが交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の圧力処理装置。
【請求項４】
前記軸受装置は、前記中間室に隣接する接触式耐圧軸シールと、該軸シールに反中間室側において隣接する接触式軸受とを有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の圧力処理装置。
【請求項５】
前記軸支装置は前記軸受装置を密閉状態とするように設けられ、該軸支装置の外部から前記軸部を回転させる非接触式回転動力伝達手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の圧力処理装置。
【請求項６】
前記非接触式回転動力伝達手段は、磁気カップリングにより構成されていることを特徴とする請求項５記載の圧力処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部の被処理物を高圧又は真空状態で処理する圧力処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の高圧処理装置として、例えば、特開２００２−３２４７７７号公報（特許文献１）記載の技術が公知である。
この従来技術は、超臨界流体により半導体基板やマイクロマシンなど超微細な構造を有する試料（被処理体）の洗浄、乾燥、現像等の処理に利用される高圧処理装置に係わり、内部に処理室を有する処理容器と、前記処理室に収容されていて被処理体を有する支持体と、この支持体を処理室内で回転する回転駆動体と、前記処理室に高圧流体を供給する供給手段および処理室外に排出する排出手段とを備えている。そして、前記支持体と前記回転駆動体とを連結する軸部を備え、この軸部をシールする軸シール部を備え、この軸シール部を介して前記処理室と回転駆動体とが隔離されており、前記処理室と軸シール部との間の連通路を介して前記排出手段の排出口を備えているものであった。
【０００３】
ところが、前記従来技術では、軸と軸シール部の接触による摩耗発塵（パーティクル）が排出口を通じて排気することで流れと共に処理室外へ排気されるが、全てのパーティクルが流れで排出できるわけではなく、一部のパーティクルが処理室内部へ混入し、被処理体への付着の可能性があった。特に圧力変動（昇圧・減圧）の繰り返し過程において発生し易かった。
そこで、接触式軸シール部から発生するパーティクルを、非接触式の磁性流体軸封手段を用いて処理室内へ侵入しないようにした技術が、例えば、特開平５−２８８２７７号公報（特許文献２）に示す如く公知である。
【０００４】
特許文献２に示すものは真空処理装置に係わるものであるが、プロセス室を減圧するプロセス室減圧手段と、プロセス室内とプロセス室外とにわたって配設される回転軸のまわりの軸方向の圧力差を保持する磁性流体軸封装置において、プロセス室に接していて回転軸に対して隙間をおいて配置された主ポールピースと、主ポールピースと回転軸との間の隙間に形成される磁性流体膜と、主ポールピースに隣接して配置された主磁石と、主磁石を間に挟んで主ポールピースに対向して配置された副ポールピースと、主磁石の働きにより主ポールピース、回転軸、そして副ポールピースを経由して形成される磁気閉回路によって囲まれる中間室と、その中間室を減圧する中間室減圧手段とを有しするものであった。そして、プロセス室を減圧するためのプロセス室減圧手段と、プロセス室と中間室との間に設けられていて両室間を連通する空気通流管とを有するものであった。
【０００５】
前記空気通流管にはバルブが設けられ、前記プロセス室内は１０-8Ｔｏｒｒ程度に、中間室内は１５０Ｔｏｒｒ程度に減圧されて使用されるものであった。
一方、特開平５−１０４５１号公報（特許文献３）には、真空室と大気との間に配置された回転軸のまわりに、その回転軸の軸方向に沿って複数のヨークを互いに間隔をあけて配列し、各ヨークと回転軸との間に磁力によって磁性流体膜を形成し、各磁性流体膜の間に分圧室を形成させた状態で回転軸を密封する磁性流体軸封装置において、分圧室のうち真空室に最も近い分圧室と、真空室との間に、空気の通流を許容し、しかし磁性流体の通流は阻止する連通路を設け、上記連通路の内部又は端部に、通気性を有し、しかし粒状物質の通過を阻止するフイルタを設けたことを特徴とする磁性流体軸封装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３２４７７７号公報
【特許文献２】特開平５−２８８２７７号公報
【特許文献３】特開平５−１０４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献２又は３に記載の非接触式の磁性流体軸封装置によりパーティクルの侵入を防止する技術では、何れも磁性流体軸封装置は、耐圧シールとして機能するものであり、当該磁性流体軸封装置を介した処理室（プロセス室、真空室）側と、中間室側又は大気側とには所定の圧力差が存在するものであった。
従って、処理室の圧力変動（昇圧・降圧）の繰り返し過程において、磁性流体軸封装置を介したパーティクルの侵入の可能性を排除することは困難であった。
また、前記特許文献２に記載の技術では、プロセス室減圧手段とは別に中間室減圧手段が必要になり、コスト高になる。
【０００７】
特許文献３に記載の技術では、分圧室のうち真空室に最も近い分圧室と、真空室とを連通する連通路を設けるものであるから、連通路は非常に細く小さなものとなり、その加工は極めて困難であり、詰まり易く、また、フィルタは、そのような細く小さな通路に設けられるものであるから、実用的ではなく、更に、パーティクルの侵入防止機能は、複数の磁性流体膜のうち真空室に最も近いただ一つの磁性流体膜により担持されるため、その信頼性に乏しいものであった。
そこで、本発明は、処理室内部の圧力変動（昇圧、減圧）の繰り返し過程において、磁性流体軸封装置を介したパーティクルの処理室内への混入の可能性を排除した圧力処理装置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】
【０００８】
本発明は、前記目的を達成するために、次の手段を講じた。すなわち、本発明の圧力処理装置は、内部に処理室を有する圧力容器と、該処理室の圧力を調整する圧力調整装置と、前記処理室内に設けられている回転体と、該回転体に設けられて前記処理室外へ延出する軸部と、該軸部を回転自在に支持する軸支装置とを備えている。前記軸支装置は、接触式の軸受装置と、該軸受装置と前記処理室との間に設けられた磁性流体軸封装置と、該磁性流体軸封装置と前記軸受装置との間に形成された中間室とを有する。前記中間室と前記処理室とを連通する連通路が設けられている。前記中間室の圧力は、前記連通路を介して前記圧力調整装置により調整される。前記連通路には、前記軸受装置で発生するパーティクルを前記処理室へ侵入させないフィルタが介在されている。
【０００９】
前記構成の本発明によれば、処理室は磁性流体軸封装置により中間室と区画されている。処理室と中間室とは、連通路により連通されているので、両室は連通路を介して同圧となる。中間室には、軸受装置により発生するパーティクルが存在するが、処理室と中間室とは同じ圧力であるので、処理室の圧力が変動しても、両室間に差圧が生じないので、前記磁性流体軸封装置を介して中間室内のパーティクルが処理室内へ侵入することはない。
処理室の圧力変動に際して、中間室の圧力は連通路を介して追従するので、中間室のパーティクルは連通路を介して処理室に混入するおそれがある。しかし、連通路にはパーティクルを前記処理室へ侵入させないフィルタが介在されているので、中間室のパーティクルが処理室内へ混入する可能性はない。
【００１０】
本発明の磁性流体軸封装置は、耐圧シールとしては機能する必要はなく、ダスト侵入防止シールとして機能するものであればよい。
前記連通路は、その中途部が前記圧力容器の外部を通る外部通過部を有し、該外部通過部に前記フィルタが交換可能に設けられているのが好ましい。
前記連通路は、前記処理室に開口する開口端部を有し、該開口端部に前記フィルタが交換可能に設けられている構成とすることができる。
前記軸受装置は、前記中間室に隣接する接触式耐圧軸シールと、該軸シールに反中間室側において隣接する接触式軸受とを有する構成とすることができる。
【００１１】
前記軸支装置は、前記軸受装置を密閉状態とするように設けられ、該軸支装置の外部から前記軸部を回転させる非接触式回転動力伝達手段が設けられている構成とすることができる。
前記非接触式回転動力伝達手段は、磁気カップリングにより構成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、処理室内部の圧力変動（昇圧、減圧）の繰り返し過程において、磁性流体軸封装置を介したパーティクルの処理室内への混入の可能性が排除できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すものは、圧力処理装置であり、被処理物１を高圧状態で処理するものであり、この実施の形態では、被処理物１として半導体基板が例示され、その洗浄、乾燥などを超臨界流体により行うものとされている。
この圧力処理装置は、内部に処理室２を有する圧力容器３を備えている。この圧力容器３は、耐圧容器に形成され、前記処理室２に、前記被処理物１を挿脱自在に収納できる構造とされている。この実施の形態では、上部容器４と下部容器５に二分割構造とされているが、容器本体と蓋体等により被処理物１を処理室２へ挿入できる構造のものであればよい。
【００１４】
この処理室２の圧力を調整する圧力調整装置６が設けられている。この圧力調整装置６は、前記処理室２に加圧媒体を供給する供給手段７と、前記処理室２から加圧媒体を排出する排出手段８とを有する。この実施の形態では、加圧媒体は二酸化炭素とされ、処理室２は約７〜２０ＭＰａの高圧に保持可能とされている。
前記処理室２内に回転体９が設けられ、該回転体９上に、前記被処理物１が載置される。前記回転体９から軸部１０が前記処理室２外へ延出している。この軸部１０は縦軸姿勢で配置され、該軸部１０を回転自在に支持する軸支装置１１が設けられている。前記軸部１０の下端は、前記軸支装置１１よりも下方に延出し、該下端に回転駆動装置１２が連動連結されている。この回転駆動装置１２により、前記軸部１０が回転し、それにより、前記処理室２内の回転体９が回転するように構成されている。
【００１５】
前記軸支装置１１は、下部容器５の下部に設けられた軸受ケーシング１３の内部に設けられている。この軸支装置１１は、接触式の軸受装置１４と、該軸受装置１４と前記処理室２との間に設けられた磁性流体軸封装置１５と、該磁性流体軸封装置１５と前記軸受装置１４との間に形成された中間室１６とを有する。
前記軸受装置１４として、前記中間室１６に隣接する接触式耐圧軸シール１７と、該軸シール１７に反中間室側において隣接する接触式軸受１８とを有するものが例示されている。前記軸シール１７は、前記軸受ケーシング１３に密閉状に保持され、その内周面が前記軸部１０に密閉状に摺接し、前記中間室１６の圧力を封止するものとされている。前記軸受１８は、軸受ケーシング１３と軸部１０間に設けられたローラ、ボール又はメタル等の軸受とされている。
【００１６】
前記磁性流体軸封装置１５として、例えば、軸方向にＮ、Ｓと磁化された円盤状の磁石１９と、円環状の磁極２０とを交互に配置し、ナイフエッジ状をなした前記磁極２０の内周部を、磁性体の前記軸部１０に微少間隙を介して対向させ、その間隙に磁性流体２１を円環状に保持させたものが例示されている。
前記中間室１６と前記処理室２とを連通する連通路２２が設けられている。 前記中間室１６の圧力は、前記連通路２２を介して前記圧力調整装置６により調整されるものとされている。前記中間室１６は、前記軸シール１７によって密封されているので、中間室１６は、処理室２と同じ圧力に維持される。
【００１７】
前記連通路２２には、前記軸受装置１４等で発生するパーティクルを前記処理室２へ侵入させないフィルタ２３が介在されている。
前記連通路２２は、その中途部が前記圧力容器３の外部を通る外部通過部２４を有し、該外部通過部２４に前記フィルタ２３が交換可能に設けられている。
前記構成の実施の形態によれば、回転体９に被処理物１が載置され、処理室２が閉じられ、圧力調整装置６により、処理室２内の圧力は高圧になるよう昇圧され、保持される。回転体９は回転駆動装置１２により回転され、回転体９上の被処理物１は均一に高圧処理される。処理が完了すると、処理室２は圧力調整装置６により減圧され、処理室２は開かれて被処理物１が取り出される。その後、次の被処理物１に対し、前記と同じ操作による高圧処理が繰り返される。
【００１８】
前記処理室２の昇圧、降圧及び維持に際し、中間室１６も連通路２２を介して追従し、同圧に維持され、中間室１６の圧力は、軸シール１７により保持される。
従って、中間室１６と処理室２とを区画する前記磁性流体軸封装置１５は、耐圧シールとしては機能する必要はなく、パーティクル等の侵入を防止できる防塵シール機能を有すれば足りるので、磁極と磁石とからなるユニットを多段に設けることなく一段程度の簡便なものであって良い。
軸受装置１４で発生するパーティクルなどは昇圧、降圧の繰り返し操作のとき、連通路２２を通って処理室２へ侵入するおそれがあるが、その侵入はフィルタ２３により阻止される。
【００１９】
従って、本発明によれば、処理室２内部の圧力変動（昇圧、減圧）の繰り返し過程において、パーティクルの処理室２内への混入の可能性が排除できる。
前記フィルタ２３は、圧力容器３の外部に位置して設けられているので、アクセスが容易であり、フィルタ２３のメンテナンス等が容易となる。
なお、前記フィルタ２３は、パーティクル等の微細粒子を通過させないが、加圧媒体は通過させ、且つ、処理室２と中間室１６とに差圧を生じさせずに追従性の良いものが選定されるべきである。
【００２０】
図２に示すものは他の実施の形態であり、前記フィルタ２３の設けられている位置が前記実施の形態と異なるものである。すなわち、前記連通路２２は、前記処理室２に開口する開口端部２５を有し、該開口端部２５に前記フィルタ２３が交換可能に設けられている。
前記構成のものでは、連通路２２の構成が簡単になり、かつ、フィルタ２３のメンテナンスも支障を生じない。
図３は、被処理物１を回転させるのではなく、回転体９により圧媒の攪拌作用を期待する場合の例を示し、その他の構成（軸支装置など）は、前記図１又は２に示すものと同じである。
【００２１】
このような構成を採用することにより、導入する圧媒を、処理室２前段で攪拌させる機器・機構が不要となり、装置の系が簡略化できる。
図４に示すものは、他の実施の形態であり、前記軸支装置１１は、前記軸受装置１４を密閉状態とするように設けられ、該軸支装置１１の外部から前記軸部１０を回転させる非接触式回転動力伝達手段２６が設けられている。
即ち、前記軸受ケーシング１３がそれ自体で密閉構造とされ、その密閉空間に軸支装置１１が収納されている。従って、前記軸部１０の下端部は、軸受ケーシング１３より突出していない。
【００２２】
前記軸支装置１１が、密閉状の軸受ケーシング１３に収納されているので、この実施の形態では軸受装置１４の耐圧軸シールは不要とされている。
密閉状の軸受ケーシング１３内の前記軸部１０を、軸受ケーシング１３の外部から回転させるための前記非接触式回転動力伝達手段２６は、例えば、磁気カップリング２７により構成されている。
前記磁気カップリング２７は、軸受ケーシング１３の外周面に軸受２８を介して回転自在に支持された外部カップリング２９と、前記軸部１０に固定された内部カップリング３０とを有し、前記外部カップリング２９が回転駆動装置１２に連動連結されている。内外カップリング２９，３０は、磁力によって連動連結されており、外部カップリング２９が回転駆動装置１２により回転することにより、内部カップリング３０も回転するように構成されている。
【００２３】
図５に示すものは、フィルタ２３の設けられている位置が前記図４に示すものと異なっている。
すなわち、連通路２２は、軸受ケーシング１３と下部容器５との接合部を通過するように設けられており、その接合部端部３１にフィルタ２３が設けられている。
従って、軸受ケーシング１３と下部容器５とを分離して、フィルタ２３のメンテナンスを行うことができる。
なお、本発明は、前記実施の形態に示したものに限定されるものではない。例えば、処理室は、高圧に限らず、真空で使用されるものであっても良い。従って、本発明の圧力処理装置は高圧処理又は真空処理のいずれであっても良く、使用圧力に応じた構成が採用されるものとされる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
半導体基板の乾燥処理、等方圧加圧処理、超臨界抽出処理等に利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図２は、フィルタの位置が異なる実施の形態を示す断面図である。
【図３】図３は、回転体の機能が異なる実施の形態を示す断面図である。
【図４】図４は、軸支装置が密閉状とされた実施の形態を示す断面図である。
【図５】図５は、フィルタの位置が異なる実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２    処理室
３    圧力容器
６    圧力調整装置
９    回転体
１０    軸部
１１    軸支装置
１４    軸受装置
１５    磁性流体軸封装置
１６    中間室
２２    連通路
２３    フィルタ
２４    外部通過部
２５    開口端部
２６    非接触式回転動力伝達手段
２７    磁気カップリング
【図１】
2005332889.tif 000003
【図２】
2005332889.tif 000004
【図３】
2005332889.tif 000005
【図４】
2005332889.tif 000006
【図５】
2005332889.tif 000007