(57)【要約】      （修正有）【課題】僅かな衝撃によっても容易に破損しない石英ガラスチャンバーを提供する。【解決手段】作業領域１４を提供している石英ガラスチャンバー１２と、該チャンバー１２の外周部分を覆っている保護シールド２２と、保護シールド２２を保持している保持板２６と、保護シールド２２を保持板２６とを密封保持している封止リング２８と、保持板２６と前記チャンバー１２とを密封保持している弾性０リング２４と、よりなり、該保護シールド２２とチャンバー１２との間に密封領域３０が形成してあり、更に、作業領域１４の圧力状態に対応して密封領域３０の圧力状態を調整可能とする加圧減圧手段を備え、これにより石英ガラスチャンバー１２の内外の圧力差を殆ど無くしている。【選択図】          図１
2007181793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業領域を石英ガラスチャンバーで形成してあり、該石英ガラスチャンバーの外周部分を保護シールドが覆っており、該チャンバーと保護シールドとの間に密封領域が形成されており、該密封領域がチャンバー内部の作業状態に応じて減圧又は高圧可能とし、これによって石英ガラスチャンバーの内外の圧力差を殆ど無くしていることを特徴とする石英ガラスチャンバー手段。
【請求項２】
作業領域を提供している石英ガラスチャンバーと、該チャンバーの外周部分を覆っている保護シールドと、保護シールドを保持している保持板と、保護シールドを保持板とを密封保持している封止リングと、保持板と前記チャンバーとを密封保持している弾性０リングと、よりなり、該保護シールドとチャンバーとの間に密封領域が形成してあり、更に、作業領域の圧力状態に対応して密封領域の圧力状態を調整可能とする加圧減圧手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の石英ガラスチャンバー手段。
【請求項３】
保持板がバルブ手段３４を有している請求項１又は２に記載の石英ガラスチャンバー手段。
【請求項４】
作業領域の圧力変動に対応するように密封領域の圧力を変動するための手段を有し、これにより作業領域と密封領域との圧力がほぼ同期するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の石英ガラスチャンバー手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には石英ガラスで構成したチャンバーに関する。より詳細には、高価で破損し易い石英ガラスで構成したチャンバーが損傷しにくくなるようチャンバー保護手段を備えた石英ガラスチャンバー手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶用ガラス基板やシリコンウエハー等に対して酸化膜等を生成したりその他の所望の熱処理を施すような場合、一般には、高圧アニール装置を使用している。高圧アニール装置は、通常、ガラスチャンバーを備えている。上述のような作業を行なう場合には、初めにガラス基板やシリコンウエハー等の被処理物を該チャンバー内へ配置し、その後、該チャンバーを閉鎖し、そこへ窒素ガス等の不活性気体を強制的に供給してチャンバー内部を所定の圧力になるまで加圧すると同時に、チャンバー周囲に配置したヒーター手段によってチャンバー内部を高温状態になるまで加熱し、このような高温高圧状態下において所定の処理作業を行なうのである。しかして、液晶用ガラス基板やシリコンウエハー等を高圧アニール処理する場合、通常は、該液晶用ガラス基板やシリコンウエハー等の表面を６００℃又はそれ以上の温度まで加熱して表面を酸化してそこに酸化膜を形成する必要がある。然るに、このような作業においては、チャンバーを構成するガラスの軟化点が５００〜６００℃程度のソーダガラスではかかる高温に耐えることが出来ず、ガラス表面が容易に溶解する危険がある。そこでソーダガラスの代わりに１４００〜１７００℃程度の軟化点を有する石英ガラスの使用が一般的である。
【０００３】
また、有機化合物を素材とする発光デバイスとして、近時、有機エレクトロルミネッセンス材料即ち有機ＥＬの開発が非常に活発化している。これは、これまでの発光デバイスとして広く使用されている液晶が非自発光であるのに対して、有機ＥＬが自発光タイプであって、液晶を使用した場合のようなバックライトが不要であるため、デバイスとしての構造が、液晶を使用した場合に比較して、非常に単純化されることに起因しているものと思われる。然しながら、この有機ＥＬ等の化学物質は、もしその中に微量な不純物でも含まれていても、それを使用した装置の性能に非常に好ましくない影響を及ぼすことが広く知られている。そのため、これらの化学物質を昇華精製する場合には、極めて高精度な高温減圧下での作業が要求される。かかる要求を満たす新規な装置として同一出願人は先に、「昇華精製装置」を出願した（特願２００５−３６４２７９）。しかして、この装置においては、上述の高精度な昇華精製作業を高価な石英ガラスで形成したチャンバー内において実行している。
【０００４】
上述のように、今日では石英ガラスチャンバーは種々の用途に広く使用されている。具体的な一例として、図２に示すように、内部を高温低圧状態として作業を行なう昇華精製装置を構成している石英ガラスチャンバー手段１を参照すると、石英ガラスで形成したチャンバー２が内部に所望の作業を行なうための空所３を画定している。この石英ガラスチャンバー２の周囲にはこれを包囲するように加熱手段４が設けてある。更に、このチャンバー２の開放端部にはそこを自在に閉鎖出来る図示していない閉鎖手段が設けてある。このため、所望の作業を行なうためにチャンバー２の開放端部を閉鎖して該空所３の内部を公知の図示していないポンプ手段によって減圧状態とすると、該チャンバー２は相対的にチャンバー２の外部から大気圧力を受けることになる。その結果、チャンバー２はその外部即ちチャンバー２の周囲からの相対圧力に耐える必要がある。即ち、チャンバー内部の圧力を低くすれば低くするほどその相対圧力は大きくなり、チャンバー２はその外部からの大きな圧力に耐えることが要求されるのである。反対に、高圧アニール処理作業のように、チャンバーの内部を高圧状態とする場合には、チャンバー２はその内部からの大きな圧力に耐え得ることが必要となる。
【０００５】
これまでに、チャンバーを備えた高圧アニール装置や有機ＥＬの昇華精製装置に関する技術は下記に示すように多々公表されている。
【特許文献１】特許公開２００３−１０１５４８
【特許文献２】特許公開２００３−１０１６１０
【特許文献３】特許公開２００３−１０１６２７
【特許文献４】特許公開２００３−１０１６５１
【特許文献５】特許公開２０００−９３７０１
【特許文献６】特許公開２００３−８８７０４
【特許文献７】特許公開２００５−２７９６０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
石英ガラスは、熱膨張率が小さいため所望の溶接作業が可能であり、このためチャンバ―内部を高温高圧状態にして行なう例えば高圧アニール作業、高温低圧状態にして行なう例えば昇華精製作業又は成膜作業、低温低圧状態にして行なう例えば真空ポンプのコールドトラップ作業又はスペースチャンバー作業等において極めて有用に使用されている。更にまたチャンバー内部を低温高圧状態にして行なうことが予想される例えば低温脆性の測定作業やガスの液化作業等においても有用に使用されることが可能である。このように、石英ガラスチャンバーは熱及び圧力等の変化に対して非常に安定した物性を示しており、低温にも高温にも更には高圧にも低圧にも充分に耐え得る特性を有しているため高精度な作業条件を満たすことが要求されるこれらの種々の作業に対し非常に有用に使用される。しかしながら、このような優れた特性を提供する石英ガラスチャンバーは、石英ガラス自体が非常に高価であるために出来るだけその厚みを減じたいという要望に加え、チャンバー内部の雰囲気を出来るだけ作業の効率性を良くするように図るため、一般に、石英ガラスチャンバーの厚みを出来るだけ薄く形成している。
【０００７】
そのためこのような石英ガラスチャンバーは僅かな衝撃によっても容易に破損するという課題がある。もしチャンバーが破損すると、チャンバー周囲の作業員に対する人的被害に加え、その大きさによっては１個で数千万円の経済的損害を瞬時に発生する危険がある。このためその取り扱いが困難であるという課題がある。更に、このように取り扱いが困難なため、特に石英ガラスチャンバーの内部を高圧状態又は低圧状態にして作業を行なう装置は一般に高価になるという課題があった。また、チャンバーが、上述したような内部圧力又は外部圧力に充分に耐えることにより所定の作業を実行することが前提となるため、チャンバー内部の圧力状態に制限があった。即ち、チャンバーの圧力破壊を阻止するために圧力条件にかなりの制限が課されるという課題があった。その結果、所望の圧力条件よりもかなり余裕を持った条件下での作業が必要となり、精度又は生産量等の減少は免れないという課題があった。そこで、本件発明は石英ガラスチャンバーの内部を所望の高圧状態又は低圧状態にして作業を安全に行なうことが出来るような石英ガラスチャンバーを提供し、これにより石英ガラスチャンバーの取扱いを容易にし、更に当該石英ガラスチャンバーを使用した作業による作業精度又は生産量の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記課題を解決するため、作業領域を石英ガラスチャンバーで形成してあり、該石英ガラスチャンバーの外周部分を保護シールドが覆っており、該チャンバーと保護シールドとの間に密封領域が形成されており、該密封領域がチャンバー内部の作業状態に応じて減圧又は高圧可能となっている石英ガラスチャンバー手段を提供する。更には、作業領域を提供している石英ガラスチャンバーと、該チャンバーの外周部分を覆っている保護シールドと、保護シールドを保持している保持板と、保護シールドを保持板とを密封保持している封止リングと、保持板と前記チャンバーとを密封保持している弾性０リングと、よりなり、該保護シールドとチャンバーとの間に密封領域が形成してあり、更に、作業領域の圧力状態に対応して密封領域の圧力状態を調整可能とする加圧減圧手段を備えている石英ガラスチャンバー手段を提供する。更にまた、作業領域と密封領域との圧力がほぼ同期するようになっている石英ガラスチャンバー手段を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の石英ガラスチャンバー手段はチャンバー内部に形成されている作業領域の圧力状態に対応する圧力状態を提供出来る密封領域を該チャンバーの周囲に形成されている。そのため、石英ガラスチャンバーが僅かな衝撃によっても容易に破損するということがない。その結果、これまでのような、チャンバー破損に伴う人的被害及び経済的損害を未然に防止出来る。また、石英ガラスチャンバー内部を所望の高圧状態又は低圧状態にして作業を行なうことが出来る装置を提供出来る。更に、チャンバーの圧力破壊をほぼ完全に阻止出来るので、要求される所望の圧力条件下での作業が可能となる。また、本件発明の石英ガラスチャンバー手段は所望の高圧状態又は低圧状態にして作業を安全に行なうことが出来るので、石英ガラスチャンバー手段の取扱いが容易であり、更に当該石英ガラスチャンバーを使用した作業による作業精度又は生産量の向上を図ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本件発明にかかる石英ガラスチャンバー手段１０を示す断面図であり、図２に示す公知の石英ガラスチャンバー手段１と同様の図である。以下、図２と同様に、昇華精製装置として使用される場合の石英ガラスチャンバー手段１０について述べる。然しながら、本件発明は単にチャンバ―内部を高温低圧状態にして行なう例えば昇華精製作業や成膜作業に限定されるものではなく、高温高圧状態にして行なう例えば高圧アニール作業、低温低圧状態にして行なう例えば真空ポンプのコールドトラップ作業やスペースチャンバー作業等において極めて有用に使用されるものである。更にはまたチャンバー内部を低温高圧状態にして行なうガスの液化作業や今後その用途が予想される例えば低温脆性の測定作業等においても有用に使用されることが可能である。
【００１１】
本件発明にかかる石英ガラスチャンバー手段１０が図２に示すような公知の石英ガラスチャンバー手段と異なる点は、従来公知の石英ガラスチャンバー手段の外側に該石英ガラスチャンバー手段を包囲するようにシールド手段を設けたことである。以下に詳細に述べる。本件発明かかる石英ガラスチャンバー手段１０は、石英ガラスにより形成したチャンバー１２を有しており、この内部の空所に作業領域１４を形成している。この作業領域１４内に、図示していない所定の被加工物を配置し、当該作業領域１４を図示していない公知の封止手段によって密封封止した後、作業内容に応じて、当該作業領域１４を例えば公知のポンプ手段を用いて真空状態とし又は加圧状態とし、更に必要に応じて、該石英ガラスチャンバー１２の周囲を覆っているセラミックヒーター等の公知の加熱手段１６を起動してチャンバー内部を加熱することにより所望の作業を行なう。ここで、加熱手段１６はチャンバー１２の外表面から所定寸法１８（例えば５〜１０ｍｍ程度）だけ離して配置してある。これは両者の接触によりチャンバー１２が損傷を受けることを防止するためである。
【００１２】
更に、この加熱手段１６の外側面には、所定の間隙２０（例えば１０〜３０ｍｍ）をおいて、望ましくは金属製の保護シールド２２が配置されている。この保護シールド２２は耐熱耐圧性の材料により形成されており、かつ該シールド２２の開放端部は前記石英ガラスチャンバー１２の外壁面を、例えば弾性０リング２４を介して、封止支持している保持板２６に保持されている。該シールドの２２の開放端部と保持板２６とは封止リング２８により密封封止されている。この結果、チャンバー１２と保護シールド２２と保持板２６とは密封領域３０を形成している。
【００１３】
この保護シールド２２には、その外側壁部に通路手段３２を有している。この通路手段３２は密封領域３０へ連通している。通路手段３２は１個でも複数個でもよいが、後述する作業性を考慮すると、単一個よりは複数個備えることが望ましい。この通路手段３２は図示していない開閉自在なバルブ手段を介して更にポンプ手段へそれぞれ連結されている。同様に、前記保持板２６には密封領域３０へ連通している開閉自在なバルブ手段３４が設けてある。このバルブ手段３４は安全弁として機能すると共に、必要なときにはガスの供給弁又は排出弁としても機能することが出来る。
【００１４】
本発明にかかる石英ガラスチャンバー手段１０の使用方法について述べる。初めにこの石英ガラスチャンバー手段１０の内部を高圧状態にして行なう作業、例えば高圧アニール装置として使用する場合には、チャンバー１２の作業領域１４内へ所定の被加工物を配置した後、該チャンバー１２を閉じる。次いで、このチャンバー１２内へ所望のガスを供給して内部を高圧状態とする。これと同時にチャンバー１２の外側壁面に設けた通路手段３２に連結しているバルブ手段（図示なし）を開放し、チャンバーの内外に圧力差が発生しないように、順次、該バルブ手段を介し当該通路手段３２から密封領域３０へガスを供給し当該密封領域３０の内部を同様に高圧状態とする。この操作はチャンバー１２内が所定の圧力に達するまで継続され、チャンバー１２内の圧力が所定の圧力に達するときに、密封領域３０内の圧力も同様な圧力になるようにガスを供給する。チャンバー１２の内外の圧力がほぼ同一になった時点で密封領域３０へのガス供給を停止する。
【００１５】
前記バルブ手段３４は該密封領域３０が過剰な圧力を受けた時に該領域３０内の圧力を所定値まで減圧する安全弁として機能することが出来る。然しながら、作業の効率を考慮した場合、該バルブ手段３４をガス供給弁としても機能させることが出来ることは当業者に明らかである。
【００１６】
この状態ではチャンバー１２の内外の圧力はほぼ等しい状態となっている。そのためこれまでのようなチャンバー１２内外の圧力差による破損は完全に防止出来る。これと同時に、チャンバーが頑丈な素材により構成されている保護シールド２２によって保護されているので、該チャンバーが不意に他の硬い要素に接触した場合にも、その安全性は保証されるのである。作業終了後にチャンバー内部の圧力を減じる時には同時に通路手段３２に設けたバルブ（図示なし）又はバルブ手段３４を開放して密封領域３０内の圧力を減じる。なお、チャンバー１２の加圧と密封領域３０の加圧とは適当な調時制御機構を用いて両者を連動させて加圧又は減圧することも出来る。また、作業領域１４へ供給するガスと密封領域３０へ供給するガスとを別のガスとすることも出来るし、同じガスとすることも出来る。
【００１７】
次にこの石英ガラスチャンバー手段１０の内部を減圧状態にして行なう作業、例えば昇華精製装置として使用する場合には、チャンバー１２の作業領域１４内へ所定の被加工物を配置した後、該チャンバー１２を閉じる。次いで、このチャンバー１２内の気体を図示していない公知の真空ポンプ等により抜き取りチャンバー内部を減圧状態とする。これと同時にチャンバー１２の外側壁面に設けた通路手段３２に連結している真空ポンプ（図示なし）により、チャンバーの内外に圧力差が発生しないように、順次、当該通路手段３２から密封領域３０内の気体を抜き出し当該密封領域３０の内部を同様に減圧状態とする。この操作はチャンバー１２内が所定の減圧値に達するまで継続され、チャンバー１２内の圧力が所定の負圧力に達するときに、密封領域３０内の圧力も同様な負圧力になるようにガスを抜き出す。チャンバー１２の内外の圧力がほぼ同一の負圧状態になった時点で密封領域３０からのガスの抜き取りを停止する。
【００１８】
前記バルブ手段３４は該密封領域３０が過剰な負圧力を受けた時に該領域３０内の負圧力を所定値まで戻す安全弁として機能することが出来る。然しながら、作業の効率を考慮した場合、該バルブ手段３４をガス減圧弁としても機能させることが出来ることは当業者に明らかである。
【００１９】
この状態ではチャンバー１２の内外の圧力はほぼ等しい負圧状態となっている。そのためこれまでのようなチャンバー１２内外の圧力差による破損は完全に防止出来る。これと同時に、チャンバーが頑丈な素材により構成されている保護シールド２２によって保護されているので、該チャンバーが不意に他の硬い要素に接触した場合にも、その安全性は保証されるのである。
【００２０】
作業終了後にチャンバー内部の圧力を常圧まで戻す時には同時に通路手段３２に設けたバルブ（図示なし）又はバルブ手段３４を開放して密封領域３０内の圧力を常圧までに復帰させる。なお、チャンバー１２の減圧と密封領域３０の減圧とは適当な調時制御機構を用いて両者を連動させて減圧又は加圧することも出来る。また、作業領域１４へ供給するガスと密封領域３０へ供給するガスとを別のガスとすることも出来るし、同じガスとすることも出来る。
【００２１】
上述の作動はチャンバーの作業領域が高温状態のときにも低温状態のときにおいても同様に機能することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の石英ガラスチャンバー手段はチャンバー内部に形成されている作業領域の圧力状態に対応する圧力状態を提供出来る密封領域を該チャンバーの周囲に形成されているので、チャンバーが内外の圧力差を受けることがなく、その結果、圧力変化に対して非常に安定した物性を示し、低温にも高温にも更には高圧にも低圧にも充分に耐え得る特性を有する高精度な作業条件を満たすことが要求される。このため本件発明にかかる石英ガラスチャンバー手段はチャンバ―内部を高温高圧状態にして行なう例えば高圧アニール作業、高温低圧状態にして行なう例えば昇華精製作業又は成膜作業、低温低圧状態にして行なう例えば真空ポンプのコールドトラップ作業又はスペースチャンバー作業等において極めて有用に使用されている。更にまたチャンバー内部を低温高圧状態にして行なうことが予想される例えば低温脆性の測定作業やガスの液化作業等においても非常に有用に使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例である石英ガラスチャンバー手段を略図的に示した図。
【図２】公知の石英ガラスチャンバー手段を概略的に示した図。
【符号の説明】
【００２４】
１０：石英ガラスチャンバー手段        １２：石英ガラスチャンバー
１４：作業領域                        １６：加熱手段
１８：所定寸法                        ２０：所定間隙
２２：保持シールド                    ２４：０リング
２６：保持板                          ２８：封止リング
３０：密封領域                        ３２：バルブ手段
【図１】
2007181793.tif 000003
【図２】
2007181793.tif 000004