(57)【要約】【課題】金属製又はＦＲＰ製の真空容器の上部の開口部を閉じるための、軽量で且つ耐圧性を有する蓋を提供すること。【解決手段】上部に開口部を有する真空容器の開口部を閉じるための蓋であって、内部の発泡体又はハニカム構造体を繊維強化複合材で被覆したサンドイッチ構造体からなり、且つ、その上部はドーム形状に成形されていることを特徴とする真空容器の蓋。かかる蓋は、発泡体又はハニカム構造体をプリプレグで被覆し成形する方法、あるいは発泡体又はハニカム構造体を繊維強化材で被覆して、ＲＴＭ成形法で成形することによって製造される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に開口部を有する真空容器の開口部を閉じるための蓋であって、該蓋は、内部の発泡体又はハニカム構造体を繊維強化複合材で被覆したサンドイッチ構造体からなり、且つ、その上部はドーム形状に成形されていることを特徴とする上部に開口部を有する真空容器の蓋。
【請求項２】
上部に開口部を有する真空容器が、金属製の容器であることを特徴とする請求項１記載の上部に開口部を有する真空容器の蓋。
【請求項３】
上部に開口部を有する真空容器が、繊維強化プラスチック製の容器であることを特徴とする請求項１記載の上部に開口部を有する真空容器の蓋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造装置等に用いられる真空容器の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製の蓋の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰは、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂と、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の強化繊維からなるものであり、軽量で且つ強度特性に優れるため、近年、航空宇宙産業から一般産業分野に至るまで、幅広い分野において利用され、あるいは利用が検討されている。具体的には、例えば、産業機械分野では、大型化する半導体製造装置の真空容器の軽量化を図るためにＦＲＰを用いることが検討されている。
【０００３】
従来、半導体製造装置に用いられる真空容器は、金属製のものが殆どであるが、最近の液晶基板やウェーハの大口径化に伴い、半導体製造装置（真空容器）自体も大型化・高重量化してきている（例えば、特許文献１参照）。この傾向が更に進むと、現在の素材・加工法のままでは、大型・高重量の真空容器の製造・組立が大がかりとなるばかりでなく、真空容器を設置する場所の床を強化しなければならないという問題も発生する。しかも、真空容器は耐圧性を持たせるために十分な強度が必要であり、大型化しているために、容器の肉厚を薄くして軽量化するには限界がある。このため、半導体製造装置の中の、特に真空容器にＦＲＰを採用し、大幅に軽量化することが望まれていた。
【特許文献１】特開平１０−７４８２７号公報
【０００４】
本発明は、かかる技術的な背景のもとになされたものであり、本発明者は、真空容器全体の軽量化を図るために、特に、真空容器の開口部を閉じるための蓋に着目した。従来、これらのＦＲＰ成形体は、例えば、強化繊維にマトリックス樹脂が含浸された中間製品であるプリプレグから、加熱・加圧といった成形・加工工程を経て成形される。あるいはまた、いわゆるＲＴＭ成形法で成形することもできる。そして、例えば、直方体形状の真空容器を設計し成形する場合、容器壁の肉厚寸法を大きくしたり、容器の外側にリブ構造を適用したりして剛性の向上を図ることもできる。しかしながら、大型の真空容器の場合には、金属製のものでもＦＲＰ製のものでも、肉厚を増加させたりリブ構造を採用すると全体の重量が大幅に重くなり、設備のメンテナンス等に支障をきたすという問題が発生する。そこで、本発明では、少なくとも、真空容器の上部擁壁に相当する部分（本発明における蓋に相当）を、特殊なＦＲＰ構造体として軽量化を図ると共に耐圧性を持たせることを意図しているのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、金属製又はＦＲＰ製の真空容器の上部の開口部を閉じるための、軽量で且つ耐圧性を有する蓋を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載された発明は、上部に開口部を有する真空容器の開口部を閉じるための蓋であって、該蓋は、内部の発泡体又はハニカム構造体を繊維強化複合材で被覆したサンドイッチ構造体からなり、且つ、その上部はドーム形状に成形されていることを特徴とする上部に開口部を有する真空容器の蓋である。
【０００７】
請求項２に記載された発明は、上部に開口部を有する真空容器が、金属製の容器であることを特徴とする請求項１記載の上部に開口部を有する真空容器の蓋である。
【０００８】
そして、請求項３に記載された発明は、上部に開口部を有する真空容器が、繊維強化プラスチック製の容器であることを特徴とする請求項１記載の上部に開口部を有する真空容器の蓋である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明における真空容器の本体（蓋以外の部分）は、金属製でもＦＲＰ製でも良いが、また、その構造は剛性を上げ軽量化を計るために、ハニカムもしくは発泡体を用いたサンドイッチ板を用いたものでも良いが、本発明は、上部に開口部を有する真空容器の少なくとも蓋に相当する部分が、発泡体又はハニカム構造体を繊維強化複合材で被覆したサンドイッチ構造体からなるものである。そして、その片側はドーム状に形成されているので、内部にかかる応力が効果的に蓋部分に分散・負荷されて、変位量が小さく軽量な真空容器が得られる。本発明の真空容器を、通常の金属板材又はＦＲＰ等を用いたものと比較すると、両者を同一変位量にした場合、本発明のものの重量は約１／２程度となり、真空容器を大幅に軽量化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、上部に開口部を有する真空容器の開口部を閉じるための蓋に関するものであって、この蓋が、内部の発泡体又はハニカム構造体を繊維強化複合材で被覆したサンドイッチ構造体からなるものであり、且つ、その上部はドーム形状に成形されていることを特徴とするものである。上部に開口部を有する真空容器は、金属製の容器又は繊維強化プラスチック製の容器であるのが好ましい。真空容器の形状としては、上部に開口部を有している限り特に限定されないが、典型的には、直方体（立方体も含む）の一面が開口しており、開口面がシール部材等を介在させて蓋で密閉できるような構造のものである。
【００１１】
本発明においてサンドイッチ構造体のコア材として用いられる発泡体としては、その材質や大きさに特に限定はない。例えば、ウレタンフォーム、塩化ビニルフォーム、ポリメタアクリルイミドフォーム、アクリルフォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォームが例示できる。
【００１２】
本発明においてサンドイッチ構造体のコア材として用いられるハニカム構造体としては、六角形の小部屋（セル）の集合体となっているものが一般的であるが、本発明のハニカム構造体においては、ハニカムの形は、六角、ＯＸ、フレックス、バイセクト、フェザー等どのようなものでも構わない。また、その材料も特に制限はなく、紙、アルミニウム等の金属、アラミドペーパー、ガラス繊維や炭素繊維やアラミド繊維等とマトリックス樹脂とからなる強化複合材料等を用いることができる。
【００１３】
本発明で用いられるコア材としての発泡体やハニカム構造体の厚さは、蓋の厚さにより適宜選択されるものであるが、５〜６００ｍｍ程度が適当である。そして、本発明の蓋、即ち、サンドイッチ構造体は、その上部がドーム形状に成形されているものであるから、コア材自体、その上面がドーム形状に加工されたものでなければならない。ドームの形状は特に限定されるものではなく、蓋の上部が全体として弧状に丸みを帯びたもの、あるいは凸曲面を有するであれば良く、例えば、かまぼこ型でも４つの曲面からなる構造のものであっても良い。
【００１４】
本発明のサンドイッチ構造体は、前記の発泡体又はハニカム構造体を繊維強化複合材で被覆した構造体であり、繊維強化複合材としては、強化繊維材料とマトリックス樹脂とからなるプリプレグやその他の複合材が使用される。この複合材に用いられる強化繊維材料としては、無機繊維、有機繊維、金属繊維又はそれらの混合からなる繊維材料がある。具体的には、無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維を挙げることが出来る。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維が挙げられる。好ましいのは、炭素繊維とアラミド繊維である。繊維強化複合材の形態については特に制限はないが、強化繊維材料を一方向にシート状に引き揃えたもの（一方向配列シート材料）、これらを例えば直交に積層したもの、繊維強化複合材を織物や不織布等の布帛に成形したもの、編組等のストランド状のもの等があげられる。
【００１５】
本発明において使用されるマトリックス樹脂は特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでも良く、またこれらの樹脂に通常の硬化剤、酸化防止剤、充填剤、難燃剤、着色剤、帯電防止剤等を配合したものであっても良い。マトリックス樹脂の硬化は、加熱による方法、電子線等の放射線による方法等、公知の方法を採用することができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂から選ばれる１種又は２種以上の混合物が好ましい。また、熱可塑性樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ボリエーテルスルホン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、熱可塑ポリイミド樹脂から選ばれる１種又は２種以上の混合物が好ましい。
【００１６】
本発明においては、サンドイッチ構造体は前記コア材とプリプレグから製造するのが便利である。プリプレグとは、繊維強化材に、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などのマトリックス樹脂を含浸させ、流動性や粘着性を除いて取り扱い性を良くした成形中間材である。プリプレグの中でも、一方向配列シート材料プリプレグや織物プリプレグを用いるのが好ましい。
【００１７】
本発明のサンドイッチ構造体は、また、いわゆるＲＴＭ成形法（樹脂トランスファー成形法）で製造することもできる。ＲＴＭ成形法によりサンドイッチ構造体を製造するには、例えば、コア材を繊維強化材で巻回・被覆して型に敷設した後、型のキャビティーにマトリックス樹脂を注入して繊維強化材に樹脂を含浸させ硬化させる方法が採られる。
【００１８】
以下、本発明を図面を用いながら説明する。図１において、１は、上部に開口部を有する真空容器の本体（蓋以外）を示す。２は、真空容器の本体１の蓋（本発明）を示す。図に示したように、蓋２は、その上部がドーム形状に成形されている。使用に際しては、蓋2は真空容器1の開口部に、ゴム等のシール材を介在させて接合され、必要なら適当な手段で押圧し、適当な手段で容器の内部を減圧することによって内部が真空状態の容器が形成される。
【００１９】
蓋２の材質は、前記したように、内部の発泡体又はハニカム構造体を繊維強化複合材で被覆したサンドイッチ構造体からなるものである。真空容器の本体１は、金属製であっても、繊維強化プラスチック製であってもかまわないが、後者の方が軽量化の点では好ましい。
図１では、直方体形状の真空容器の例を示したが、真空容器の本体１の形状は直方体に限らないし、蓋の形状は開口部の形状に対応したものであれば良く、図1のような形状に限定されるものではない。また、本発明において上部とは相対的な概念であり、図面上では下部に開口部を有しているもの(直方体の場合の底面が開口しているもの)も本発明に含まれる。
【実施例】
【００２０】
[実施例１]
半導体製造装置に使用される真空容器の製造の例を示す。真空容器本体は、アルミ製で図1の２に示したような直方体である（３３４０ｍｍ×３２００ｍｍ、高さ５００ｍｍ）。蓋であるサンドイッチ構造体は、アクリル発泡体コア（幅３１４０ｍｍ、長さ３２８０ｍｍ、厚さ４４０ｍｍ）を用い、炭素繊維のプリプレグとしては、炭素繊維（東邦テナックス社製、テナックス（東邦テナックス社商標）：ＨＴＡ−３Ｋ）を経糸緯糸とした平織物（東邦テナックス社製、テナックスの織物：Ｗ−３１０１）に、エポキシ樹脂（東邦テナックス社製、＃１１２）を含浸させたもの（樹脂含有率：４０％）、及び炭素繊維（東邦テナックス社製、テナックス（東邦テナックス社商標）：ＨＴＡ−２４Ｋ）を用いた一方向配列シート材料に前記と同じ樹脂を含浸芯させたプリプレグ（東邦テナックス社製、テナックスのプリプレグ：Ｑ１１１２）を用いた（樹脂含有率：３６％）。
【００２１】
上記の平織物プリプレグを４枚、積層パターンが（０／９０）、（±４５）、（±４５）、（０／９０）となるように積層し、その上に一方向配列シート材料プリプレグを８０枚（（０／４５／９０／−４５）×２０）積層し、更に、その上に平織物プリプレグを４枚、積層パターンが（０／９０）、（±４５）、（±４５）、（０／９０）となる様に積層して発泡体コアに巻回・積層した。そして、オートクレーブ法にて１２０℃で２時間成形した。蓋は図１の２に示したようなかまぼこ型の形状で、底面が３３４０ｍｍ×３２００ｍｍで、側面の高さが５０ｍｍ、ドームの頂点の高さが５００ｍｍ、重量が１５２６ｋｇであった。
【００２２】
真空容器本体の開口部分を減圧できるようにシールし、その上に前記蓋を接合・配置して、容器内を０．１ＭＰａまで減圧操作に付したところ、蓋の変位量は中央部で０．８８ｍｍであった。
【００２３】
[実施例２]
実施例１と同じ材質のサンドイッチ構造体で、図２に示したような４つの曲面屋根構造の蓋（３３４０ｍｍ×３２００ｍｍ、高さ５００ｍｍ）を作成し、実施例１と同様にして蓋の変位量を測定したところ、蓋の重量は１３６２ｋｇ、変位量は０．６８ｍｍであった。
【００２４】
［比較例１］
実施例１と同じ変位量となるように金属材料のリブ構造（金属板にH鋼をボルト止することによりリブを作成。製品寸法：３３４０ｍｍ×３２００ｍｍ、高さ５００ｍｍ）にて蓋を作成したところ、蓋の重量は３５００ｋｇであった。
【００２５】
［比較例２］
実施例１と同じ材質のサンドイッチ構造体で、平板状の蓋（３３４０ｍｍ×３２００ｍｍ、高さ５００ｍｍ）を作成し、実施例１と同様にして蓋の重量と変位量を測定したところ、蓋の重量は１５４４ｋｇ、変位量は１．４１ｍｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、例えば、半導体製造装置に使用される真空容器の蓋、即ち、真空容器の開口部を閉じるための一つの面構造体として利用できる。このような真空容器は、軽量で且つ耐圧性を有しているために、その他の一般産用途における真空容器として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】真空容器の本体と本発明の蓋の一例の概要を示す図である。
【図２】本発明の蓋の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  真空容器の本体（蓋以外の部分）
２  本発明の蓋
【図１】
2009234645.tif 000003
【図２】
2009234645.tif 000004