(57)【要約】【課題】極高真空領域まで真空排気される真空容器のシール材としてエラストマー素材のシール材を使用することができる真空容器を提供する。【解決手段】２分割される真空容器１２の合せ面にシール材２０を有して気密に保持される真空容器１２であって、合せ面の真空容器の内側にラビリンス形成装置を備え、ラビリンス形成装置２２は、凹部２３が形成された凹部材２３と、凹部２３ａの内面と僅かな隙間を有して配置される凸部２５を有する凸部材２５ａと、凹部材２３ａに凸部材２５ａを近づける方向に動作させる上下動機構２８とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割部の合せ面にシール材を挟んで気密に保持される真空容器であって、
前記合せ面から前記真空容器内にガスを導出するガス導出路を形成できるガス導出路形成装置を備え、
前記ガス導出路形成装置は、凹部が形成された凹部材と、前記凹部の内面と隙間を有して配置される凸部を有する凸部材と、前記凸部材若しくは前記凹部材の一方を他方に近づける方向に動作させる駆動装置とを有し、
前記ガス導出路は、前記凸部材と前記凹部の内面との隙間によって形成され、前記駆動装置によって前記凸部材若しくは前記凹部材の一方を他方に近づけて配置されたときにのみ形成されることを特徴とする真空容器。
【請求項２】
前記ガス導出路形成装置は、前記真空容器内を真空排気するときには前記ガス導出路を形成せず、前記真空容器内で真空処理を行うときに前記ガス導出路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空容器。
【請求項３】
前記ガス導出路形成装置は、前記合せ面に沿って無端状に前記ガス導出路を形成できることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空容器。
【請求項４】
前記シール材は、エラストマー素材から形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器に係り、特に、繰り返し使用可能なシール材を用いることができる極高真空まで排気可能な真空容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空容器内を高いレベルの真空域に維持するには、極めて微量なリーク量しか許容することができない。そのため、開口部のシール部材としてメタルシール（メタルＯリング）が使用される。
【０００３】
例えば、１０−７〜１０−９Ｐａ程の極高真空に真空排気される真空容器の場合、開口部分のシール材として、ガス放出速度が小さいメタル素材のシール材（メタルシール）が使用されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２８７５２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、メタルシールは塑性変形するためメンテナンスなどで真空容器を開放する毎に新品に交換する必要がありコストを要するという問題があった。そのため、極高真空の真空容器のシール材として繰り返し使用できるシール材を使用することが望ましい。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するものであり、極高真空領域まで真空排気される真空容器のシール材として繰り返し使用できるシール材を使用することができる真空容器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】
【０００７】
本発明に係る真空容器は、分割部の合せ面にシール材を挟んで気密に保持される真空容器であって、合せ面から前記真空容器内にガスを導出するガス導出路を形成できるガス導出路形成装置を備え、ガス導出路形成装置は、凹部が形成された凹部材と、凹部の内面と隙間を有して配置される凸部を有する凸部材と、凸部材若しくは凹部材の一方を他方に近づける方向に動作させる駆動装置とを有し、ガス導出路は、凸部材と凹部の内面との隙間によって形成され、駆動装置によって凸部材若しくは凹部材の一方を他方に近づけて配置されたときにのみ形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、極高真空の雰囲気とする真空処理装置の真空容器のシール材として、繰り返し使用可能なシール材を用いることかできる。これにより、真空容器のメンテナンスの作業工数の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第1の実施形態に係る真空処理装置の概略図である。
【図２】本発明の第1の実施形態に係る真空処理装置を大気開放した際の概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るラビリンス形成装置を閉じる動作を段階的に示した模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るラビリンス形成装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は発明を具体化した一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００１１】
本願明細書中では、真空容器を備える真空処理装置Ｓ（インライン型のスパッタリング成膜装置）を例に挙げて説明するが本発明はこの限りではない。例えば、他のＰＶＤ装置やＣＶＤ装置などにも本発明に搭載されたラビリンス形成装置は好適に適用可能である。
【００１２】
図１〜３は本発明の第１の実施形態に係る真空容器について説明した図であり、図１は真空処理装置の概略図、図２は真空処理装置を大気開放した際の概略図、図３は真空処理装置を閉じる動作を段階的に示した模式図である。なお、図面の煩雑化を防ぐため一部を除いて省略されている。
【００１３】
図１に示す真空処理装置Ｓは、真空ポンプ１０によって内部を排気可能な真空容器１２を備えた真空処理装置であり、真空容器１２、真空容器１２の中央上部に配置されているプラズマ発生装置１４（カソード）、中央下部の基板ホルダー１８、プラズマ発生装置１４に電力を供給する電源を有している。プラズマ発生装置１４には成膜材料１６（ターゲット）を配置でき、基板ホルダー１８上には基板Ｗを配置できる。真空処理装置Ｓは、基板ホルダー１８に配置した基板Ｗ上に、成膜材料１６からスパッタされた成膜物質を堆積させて成膜（真空処理）する装置である。
【００１４】
真空容器１２は、内部を真空排気できる略直方体状の金属容器であり、図１で上側に位置する第１部材１２ａと、下側に位置する第２部材１２ｂに分割できる構成である。第１部材１２ａと第２部材１２ｂの分割部（開口部）の合せ面には溝１３が一周に亘り無端状に設けられている。この溝１３に嵌めるように、エラストマー素材のＯリングからなるシール材２０が配置されている。そして、分割部の合せ面から真空側（内側）には、真空容器１２の内周に沿うように一周に亘り、後述のガス導出路が形成できるようにラビリンス形成装置２２（ガス導出路形成装置）が設けられている。
【００１５】
シール材２０として、エラストマー素材と金属を組み合わせて、繰り返し使用可能に構成したものを用いてもよいことはもちろんである。Ｏリングの材料としては、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、パーフルオロエラストマー、シリコンゴム（ＶＭＱ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などがあるが、ここではフッ素ゴムを用いた例を説明する。
【００１６】
本実施形態において、第１部材１２ａと第２部材１２ｂは上下方向に分割されるが、分割される方向や領域については適宜変更できることはもちろんである。例えば、第１部材１２ａと第２部材１２ｂは左右方向に分割する真空容器でもよい。また、第１部材１２ａと第２部材１２ｂの関係は、開口部を有する真空容器とその開口部を塞ぐハッチ状の蓋という関係であっても本発明を適用できる。
【００１７】
ラビリンス形成装置２２（ガス導出路形成装置）は、断面幅１〜２ｍｍ、深さ５〜２０ｍｍの凹部２３ａが形成された凹部材２３と、凹部材２３の凹部２３ａに差し込むことができる凸部２５ａを有する凸部材２５と、凸部材２５を上下動する上下動機構２８とを有してなる。本実施形態では凹部材２３を上部側に、凸部材２５を下部側に配置されている。上下動機構２８によって凸部材２５を移動させて、凸部材２５の凸部２５ａを凹部材２３の凹部２３ａに挿し込むことで、凹部２３ａの内面と凸部２５ａとの隙間によって形成されるラビリンス形状のガス導出路（ラビリンス経路）を形成することができる。この隙間（所定の隙間）は０．０１〜２０ｍｍ程度の幅、且つ数十ｍｍ程度の経路長さに形成される。ガス導出路の幅が狭いほど、又は経路長が長いほどコンダクタンスが小さくなるため、到達真空度を上昇させることができる。
【００１８】
ガス導出路は、合せ面から真空容器内へ向かうガスの流通経路が凹凸を有するラビリンス形状になっている。また、凹部２３ａと凸部２５ａは真空容器１２の内周面に沿って無端状に形成されているため、無端状の合せ面に沿って真空容器１２内に一周にわたって途切れることなくガス導出路を形成できる。
【００１９】
ラビリンス形成装置２２によって、合せ面から真空容器１２の内側に放出されたガスを通過させるガス導出路を形成できる。すなわち、合せ面から真空容器１２の内側に放出されたガスは、ガス導出路又は、凸部材２５と第２部材１２ｂとの隙間を通過しないと真空容器１２の内部に侵入することができない。なお、合せ面から放出されるガスの多くはシール材２０からのアウトガスである。
【００２０】
凸部材２５と第２部材１２ｂとの隙間は、ガス導出路よりも狭い幅、若しくは長さが長くなるように設定されている。すなわち、凸部材２５と第２部材１２ｂとの隙間は、ガス導出路よりもコンダクタンスが小さくなるように形成されている。従って、合せ面から真空容器１２の内側に侵入するガスの大半はガス導出路を通過することになる。なお、真空容器１２では、凹部材２３と第１部材１２ａは一体に形成されているため第１部材１２ａと凹部材２３の間には隙間は存在しない。
【００２１】
合せ面は第１部材１２ａと第２部材１２ｂの分割部に形成されるため無端状に形成されている。そのため、ガス導出路も合せ面に沿って真空容器１２内側一周に無端状に形成されると効果的である。もちろん、合せ面の一部分にのみガス導出路を形成した場合でもある程度の効果が期待できる。合せ面に沿って形成されたガス導出路の長さに応じて、合せ面から真空容器１２内部に流入するガスの量が減少するためである。合せ面からのガス放出量に応じて、形成するガス導出路の形状や、合せ面に対向して形成された長さ（合せ面に沿って真空容器１２内側に形成される長さ）が設定される。
【００２２】
ここでラビリンス形状のガス導出路（ラビリンス経路）とは、凹部２３ａの内面と凸部２５ａの間に形成された蛇行したガス導出路をいう。ラビリンス形成装置２２によって、シール材２０部分（合せ面）から成膜雰囲気（真空容器内）までのガスが流れる通路のコンダクタンスを小さくし、シール材２０からの成膜雰囲気へのガス放出速度をメタル素材のシール材と同等まで減らすことができる。ラビリンス経路としては蛇行した経路以外にもガスが流れる通路の経路長を長くしてコンダクタンスが小さくした経路であればよいものとする。
【００２３】
また、ラビリンス形成装置２２は、凸部材２５を上下動させて凹部材２３に近づける駆動装置としての上下動機構２８を備えている。上下動機構２８は、真空容器１２底面の形成された開口１２ａを介して上下する軸部材２９と、軸部材２９に連結された不図示のエアシリンダと、軸部材２９とエアシリンダの間を気密に保持するベローズ管（不図示）などからなる。
【００２４】
上下動機構２８により、真空容器１２内部のラビリンス形成装置２２の凸部材２５を上下駆動させ、ラビリンス経路の形成及び開放を適宜行うことができる。図２は上下動機構２８によって凸部材２５を下方に移動させた状態であり、このとき、凹部材２３の内面に凸部材２５が挿入されていない状態であるためラビリンス経路は形成されていない。なお、上下動機構２８によって駆動される部材は凸部材２５と凹部材２３のいずれでもよく、凸部材２５若しくは凹部材２３の一方を他方に近づける方向に動作させるものであれば本発明に適用できる。
【００２５】
図３に、真空容器の排気工程と上下動機構の動作タイミングについて説明する。
図３（ａ）は、真空容器１２の初期状態を示しておりラビリンス経路は形成されていない。なお、本明細書においては、ラビリンス経路が形成されない凸部材２５と凹部材２３の位置関係を「ラビリンス経路の開放状態」という。図３（ｂ）は、低真空から中真空までの真空排気粗引き後、高真空までの真空排気を行う際の状態を示しており、ラビリンス経路の開放状態が維持される。図３（ｃ）は、真空容器１２内の圧力が成膜処理圧力に達した後、成膜などの真空処理を行う直前の状態を示している。すなわち、ラビリンス経路を形成した状態で真空処理が行われる。
【００２６】
このように上下動機構２８を制御することにより、ラビリンス経路の開放状態で真空排気を行い、真空度が所定圧力に到達後にラビリンス経路を形成するができる。従って、排気時間を従来の通りに保ちながら成膜処理時にはシール材２０からのガス放出速度を低下させて成膜への影響を抑えることが可能となる。
【００２７】
本発明の効果についてより詳しく説明すると、真空容器１２内の真空度低下を抑えるには、シール材２０から発生したガスが真空容器１２内に入り込む速度を遅くする必要がある。そして、シール材２０からのアウトガスが真空側（真空容器内）に入り込む速度を遅くするには、成膜処理が行われる空間（真空容器内）からシール材２０までのガスのコンダクタンスを小さくすると効果的である。
【００２８】
ここで、コンダクタンスはガス導出路の広さ（断面積）と長さで決まるため、断面積が小さく、長いガス導出路を設けることでコンダクタンスを小さくすることができる。そのため、本発明では、ガス導出路にラビリンス経路を形成することで真空容器１２のシール材２０からのガス放出速度を擬似的に小さくしている。従って、本発明を用いることで、極高真空領域まで真空排気される真空容器のシール材として繰り返し使用できるシール材を使用することができ、そのため、製造コストや作業工数の低減及び環境アセスメントの向上を図ることができる。また、真空度が所定圧力に到達後にラビリンス経路を形成することで、コンダクタンスの小さな隙間の内部を排気する必要がなく排気時間を延長する必要がない。
【００２９】
図４は本発明の第２の実施形態に係るラビリンス形成装置の断面模式図であり、合せ面とラビリンス形成装置３２の周辺の模式図である。本実施形態は上述の第１の実施形態と比べて、ラビリンス形成装置３２の構成に特徴を有している。なお、図面の煩雑化を防ぐため一部を除いて省略するとともに、第１の実施形態と同様の部材には同じ符号を付してその説明を省略した。
【００３０】
本実施形態のラビリンス形成装置３２（ガス導出路形成装置）は、第１実施形態のラビリンス形成装置２２と同様に、分割部の合せ面から真空側（内側）に真空容器１２の内周に沿うように一周に亘りガス導出路を形成する装置であり、凸部材３５、凹部材３３、第２凸部材３７、上下動機構２８を有している。凸部材３５は第１部材１２ａの合せ面の真空側に一体に形成されており、凹部材３３が上下動機構２８に取り付けられて上下動可能に構成さている。また、第２部材１２ｂの合せ面の真空側には第２凸部３７ａを備える第２凸部材３７が一体に形成さている。
【００３１】
凹部材３３は、２箇所の凹部３３ａ，３３ｂを有しており、凹部３３ａには第２凸部３７ａが挿入され、凹部３３ｂには凸部３５ａが挿入されることでラビリンス経路が形成される。本実施形態のラビリンス経路は、凹部材３３を上昇させたときに、凹部３３ａの内面と凸部３７ａの間、および、凹部３３ｂの内面と凸部３５ａの間に形成することができる。図４は上下動機構２８によって凹部材３３を上方に移動（上昇）させた状態であり、ラビリンス経路が形成されている。
【００３２】
ラビリンス形成装置３２によって、第２部材１２ｂと凹部材３３の間にもラビリンス経路を形成することができる。本実施形態の効果は上述の第１実施形態とほぼ同様であるが、第１実施形態の構造よりもラビリンス形成装置３２をコンパクトに形成することができる。
【００３３】
本発明によれば、極高真空の雰囲気とする真空処理装置の真空容器のシール材として、繰り返し使用可能なシール材を用いることかできる。これにより、メタルＯリング（メタルシール）の交換コストを必要としなくなり、また、真空容器をメンテナンスする際の作業工数の低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００３４】
Ｓ  真空処理装置
１０  真空ポンプ
１２  真空容器
１２ａ  第１部材
１２ｂ  第２部材
１３  溝
１４  プラズマ発生装置
１５  開口
１６  成膜材料
２０  シール材
２２，３２  ラビリンス形成装置
２３，３３  凹部材
２３ａ，３３ａ  凹部
２５，３５  凸部材
２５ａ，３５ａ  凸部
２８  上下動機構（駆動装置）
２９  軸部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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