CN108292584A - 真空处理装置和质谱分析仪 - Google Patents

Abstract

能够充分抑制在使对象物在真空室内移动时产生释气。真空处理装置(100)包括：真空室(1)；载置台(2)，其配置在真空室(1)的内部，供作为处理对象的对象物载置；内部导轨(31)，其铺设在真空室(1)的内部，用于引导载置台(2)；贯通孔(103)，其形成于真空室(1)的侧壁(102)；连结棒(4)，其一端与载置台(2)连结，并且贯穿于贯通孔(103)，另一端配置在真空室(1)的外部；可动构件(5)，其连结于连结棒(4)的另一端；驱动机构(8)，其配置在真空室(1)的外部，用于使可动构件(5)移动；以及波纹管(6)，其配置在可动构件(5)与侧壁(102)之间，以保持真空室(1)的气密性的状态追随可动构件(5)的位移。

Description

真空处理装置和质谱分析仪

技术领域

本发明涉及一种使对象物在真空室内移动的技术。

背景技术

在质谱分析仪中，在真空室内，向作为对象物的试样照射激光使其离子化，利用被施加高电压的引出极引出离子化物质并使其加速，根据基于离子的飞行时间求出的该离子的质荷比取得质谱。在这样的质谱分析仪中，存在这样的情况：在真空室内，使试样在水平面内移动并取得该试样内的各测量点的质谱信息，基于取得的质谱信息，进行将试样中的分子分布以图像的形态显示出来的处理(所谓的成像)。在该情况下，若根据测量点的不同而高度方向上的位置存在偏差，则处理的准确性会受损。这是因为，如果真空室内的试样的高度方向上的位置偏离预定位置，则离子飞行的起始点的位置会偏离预定位置，而无法准确地确定飞行时间(进而，无法准确地确定质荷比)。

在像进行成像的质谱分析仪那样需要使对象物在真空室内的水平面内移动的情况下，大多采用这样的结构：在真空室的地面铺设引导用的轨道，在该轨道上配置用于保持对象物的载置台，将该载置台与用于驱动该载置台的驱动机构连结起来。在采用该结构时，保持有对象物的载置台在被铺设于地面的轨道引导的状态下移动，因此对象物的高度方向上的位置不易发生偏移。

通常，为了保持真空室的气密性，将用于使真空室内的载置台移动的机构包括马达等驱动源在内全都收纳在真空室内。但是，在真空室内没有除导热以外的散热部件，因此，在真空室内，像马达那样发热的零件的温度会很快上升起来。因此，在例如专利文献1、2中公开了一种将用于驱动载置台的马达配置在真空室的外部的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-2389号公报

专利文献2：日本特开2012-219992号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1、2中，马达配置在真空室的外部，并且自马达延伸的旋转轴部的端部经由形成于真空室的侧壁的贯通孔插入真空室内。并且，在旋转轴部的插入真空室内的端部连接有进给机构(在例如专利文献1的情况下，为用于将X马达的驱动力转换成载置台沿着X轴的直线运动的滚珠丝杠机构、以及用于将Y马达的驱动力转换成载置台沿着Y轴的直线运动的齿轮齿条机构)。利用该进给机构将马达的驱动力转换成配置在真空室的内部的载置台的直线运动。

然而，在采用上述结构时，从配置在真空室内的进给机构所使用的树脂构件、润滑油产生释气(outgas)会成为问题。并且，在采用上述结构时，自马达延伸的旋转轴部贯穿于被形成于真空室的侧壁的贯通孔，为了保持真空室的气密性并且容许旋转轴部旋转，需要使贯通孔与旋转轴部之间贴紧并利用润滑油等润滑剂气密密封。该润滑剂也成为释气的产生源。

在产生释气时，真空室的真空度会降低，因此必须进行用于使释气挥发的烘烤处理，而导致装置的处理能力和运行成本恶化。

另外，这里对质谱分析仪进行了说明，但所有使对象物在真空室内移动来进行处理的真空处理装置都会产生上述问题。

本发明要解决的问题在于提供一种能够充分抑制在使对象物在真空室内移动时产生释气的技术。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题而做成的本发明的真空处理装置包括：

真空室；

载置台，其配置在所述真空室的内部，供作为处理对象的对象物载置；

内部导轨，其铺设在所述真空室的内部，用于引导所述载置台；

贯通孔，其形成于所述真空室的侧壁；

连结棒，其一端与所述载置台连结，并且贯穿于所述贯通孔，另一端配置在所述真空室的外部；

可动构件，其连结于所述连结棒的所述另一端；

驱动机构，其配置在所述真空室的外部，用于使所述可动构件移动；以及

波纹管，其配置在所述可动构件与所述侧壁之间，以保持所述真空室的气密性的状态追随所述可动构件的位移。

在真空室的外部配置可动构件，该可动构件和配置在真空室的内部的载置台利用连结棒连结，该连结棒贯穿于被形成于真空室的侧壁的贯通孔。当利用配置在真空室的外部的驱动机构驱动可动构件使其在真空室的外部移动时，在真空室内，载置台一边被内部导轨引导一边追随可动构件的移动而进行移动。采用该结构，驱动机构(例如马达等驱动源以及用于将驱动源的驱动力转换成直线运动等的进给机构)配置在真空室的外部，因此来自进给机构所使用的树脂构件、润滑油的释气不会成为问题。另外，在真空室的侧壁形成有供连结棒贯穿的贯通孔，但在可动构件与侧壁之间设有波纹管(即，在真空室的外侧，连结棒的周围被波纹管包围)，因此不需要采用使连结棒与贯通孔之间贴紧并利用润滑油等气密密封的结构。因此，来自润滑油等润滑剂的释气也不会成为问题。因而，能够充分抑制在真空室内产生释气。

优选的是，所述真空处理装置还包括：

外部导轨，其铺设在所述真空室的外部，用于引导所述可动构件；以及

共用基台，其横跨所述真空室的内部和外部地延伸，在上表面设置有所述内部导轨和所述外部导轨。

在该技术方案中，用于在真空室的内部引导载置台的内部导轨和用于在真空室的外部引导可动构件的外部导轨设置在共用的基台上。因而，能够高精度地调整内部导轨和外部导轨之间的相互位置关系。

优选的是，在所述真空处理装置中，

所述内部导轨包括：

第1内部导轨，其沿着与所述连结棒的延伸方向平行的第1方向铺设；以及

第2内部导轨，其沿着与所述第1方向交叉的第2方向铺设，

所述驱动机构包括：

第1驱动机构，其用于使所述可动构件沿着所述第1方向移动；以及

第2驱动机构，其用于使所述可动构件沿着所述第2方向移动，

所述贯通孔的沿着所述第2方向的宽度大于所述连结棒的沿着所述第2方向的移动范围。

在该技术方案中，能够使载置台沿着第1方向和与第1方向交叉的第2方向移动。

另外，本发明也能够应用于质谱分析仪。

本发明的质谱分析仪包括：

真空室；

载置台，其配置在所述真空室的内部，供作为处理对象的对象物载置；

内部导轨，其铺设在所述真空室的内部，用于引导所述载置台；

贯通孔，其形成于所述真空室的侧壁；

连结棒，其一端与所述载置台连结，并且贯穿于所述贯通孔，另一端配置在所述真空室的外部；

可动构件，其连结于所述连结棒的所述另一端；

驱动机构，其配置在所述真空室的外部，用于使所述可动构件移动；以及

波纹管，其配置在所述可动构件与所述侧壁之间，以保持所述真空室的气密性的状态追随所述可动构件的位移。

发明的效果

在本发明的真空处理装置中，在真空室的外部配置可动构件，利用配置在真空室的外部的驱动机构驱动该可动构件使其在真空室的外部移动。在真空室内，借助连结棒与可动构件连结的载置台在被内部导轨引导的状态下追随可动构件的移动而进行移动。采用该结构，驱动机构配置在真空室的外部，因此能够充分抑制在真空室内产生释气。

附图说明

图1是表示质谱分析仪的一部分的纵剖视图。

图2是表示质谱分析仪的一部分的纵剖视图。

图3是从图2中的箭头A方向观察质谱分析仪而得到的剖视图。

具体实施方式

以下，边参照附图边说明本发明的优选的实施方式。

＜1.实施方式的真空处理装置100＞

边参照图1、图2边说明实施方式的质谱分析仪100。图1、图2是表示质谱分析仪100的一部分的侧剖视图。

质谱分析仪100是在真空下向对象物(具体而言，要分析的试样)照射激光使其离子化并根据质荷比分离、检测飞行离子的装置。其中，在质谱分析仪100中作为分析对象的试样被预先载置在试样板9上。试样板9具体而言是板状的构件，其上表面形成有多个凹部。通过向该多个凹部中的各凹部滴下试样，而在试样板9上保持试样。

质谱分析仪100包括真空室1。真空室1包括用于供试样板9插入真空室1的内部空间10的插入口11以及用于开闭插入口11的门12。内部空间10和用于对其进行排气的排气系统13连结。排气系统13构成为包括一端与内部空间10连接且另一端与真空泵131连接的配管132以及嵌插于该配管132的阀133。在门12关闭时，内部空间10成为密闭空间，在该状态下，若真空泵131被驱动并且阀133被打开，则内部空间10成为真空状态。

内部空间10是用于进行质谱分析处理的处理空间，在该空间配置有用于引出离子化物质的引出极14以及供试样板9载置的载置台2。在内部空间10中，载置台2被后述的支承构件34支承为上表面水平的姿势。在内部空间10中进行这样的处理：向载置于载置台2的试样板9上的试样照射来自激光源(未图示)的激光使其离子化，利用引出极14引出离子化物质。其中，该处理在将内部空间10减压到预定真空度的状态下执行。如上述那样，试样保持于试样板9的多个凹部中的各凹部。为了向保持于各凹部的试样依次照射激光，一边使载置台2相对于激光源移动一边进行上述的处理(用于使载置台2移动的机构在之后进行说明。)。利用引出极14引出的物质被加速，并被根据质荷比分离、检测(分离和检测的结构未图示)。质谱分析仪100包括用于控制其所包括的各部的控制部15，利用质谱分析仪100进行的一连串的处理在控制部15的控制下执行。

＜2.用于使载置台2移动的机构＞

质谱分析仪100包括用于使载置台2在内部空间10的水平面内(具体而言，例如，沿着定义在水平面内的正交的两个轴线方向(X方向和Y方向))移动的机构。对于该机构，除了参照图1、图2之外，还参照图3进行说明。图3是从图2中的箭头A方向观察质谱分析仪100而得到的剖视图。

＜i.用于在内部空间10引导载置台2的结构3＞

质谱分析仪100包括用于在内部空间10引导载置台2的结构3。

即，在真空室1的内部铺设有沿着水平面内的X轴延伸的导轨(内部X导轨)31。内部X导轨31是用于沿着X方向引导载置台2的轨道。具体而言，内部X导轨31铺设于横跨真空室1的内部和外部的基台(共用基台)101的上表面的配置在真空室1的内部的部分。在内部X导轨31上隔着轴承(例如球轴承)311地配置有内部基座构件32，内部基座构件32(进而，被内部基座构件32隔着各构件33、331、34间接地支承的载置台2)能够沿着内部X导轨31在水平面内顺畅地移动。

在内部基座构件32的上表面铺设有沿着水平面内的Y轴延伸的导轨(内部Y导轨)33。内部Y导轨33是用于沿着Y方向引导载置台2的轨道。在内部Y导轨33上隔着轴承(例如球轴承)331地配置有用于支承载置台2的支承构件34，支承构件34(进而，被该支承构件34支承的载置台2)能够沿着内部Y导轨33在水平面内顺畅地移动。

＜ii.连结棒4、可动构件5、波纹管6＞

用于支承载置台2的支承构件34与沿着X轴延伸的连结棒4的一端连结。即，载置台2借助支承构件34与连结棒4连结。连结棒4贯穿在形成于真空室1的侧壁102的贯通孔103内，连结棒4的另一端配置在真空室1的外部。

连结棒4的配置在真空室1的外部的一侧的端部与可动构件5连结。可动构件5例如是板状的构件，在可动构件5与真空室1的侧壁102之间配置有以保持真空室1的气密性的状态追随可动构件5的位移(X方向的位移和Y方向的位移)的波纹管6。即，波纹管6的一端以包围贯通孔103的开口端的方式利用螺纹件安装于真空室1的侧壁102的外壁面，另一端以包围连结棒4的粘接部分的方式利用螺纹件安装于可动构件5的与该外壁面相对的一侧的面。

如后述那样，可动构件5在驱动机构8的驱动下沿着X方向和Y方向移动。贯通孔103形成为可动构件5的移动不会被连结棒4妨碍那样的大小。具体而言，如图3所示，贯通孔103在与连结棒4的延伸方向正交的方向(在图示的例中为Y方向)上形成为比连结棒4的移动范围(即，与可动构件5的Y方向的移动范围相对应的连结棒4的Y方向的移动范围)40大的大小。即，贯通孔103的沿着Y方向的宽度比移动范围40大。另外，贯通孔103的形状并不局限于图示的四边形，也可以是例如圆形的开口。

在真空室1的外部配置有用于检测可动构件5的X方向的位置的传感器(X传感器)51和用于检测可动构件5的Y方向的位置的传感器(Y传感器)(未图示)。可动构件5借助连结棒4与载置台2连结(即，可动构件5与载置台2的相对位置关系固定)，因此，通过确定可动构件5的位置，能够确定载置台2的位置。X传感器51和Y传感器与控制部15电连接，控制部15基于由各传感器取得的信息控制后述的X马达811和Y马达821的转速等，使载置台2移动到期望的位置。

＜iii.用于引导可动构件5的结构7＞

质谱分析仪100包括用于在真空室1的外部引导可动构件5的结构7。

即，在真空室1的外部铺设有沿着水平面内的X轴延伸的导轨(外部X导轨)71。外部X导轨71是用于沿着X方向引导可动构件5的轨道。具体而言，外部X导轨71铺设于上述共用基台101的上表面的配置在真空室1的外部的部分。在外部X导轨71上隔着轴承(例如球轴承)711地配置有外部基座构件72，外部基座构件72(进而，被外部基座构件72隔着各构件73、731、74间接地支承的可动构件5)能够沿着外部X导轨71在水平面内顺畅地移动。

在外部基座构件72的上表面铺设有沿着水平面内的Y轴延伸的导轨(外部Y导轨)73。外部Y导轨73是用于沿着Y方向引导可动构件5的轨道。在外部Y导轨73上隔着轴承(例如球轴承)731地配置有用于支承可动构件5的支承构件74，支承构件74(进而，被该支承构件74支承的可动构件5)能够沿着外部Y导轨73在水平面内顺畅地移动。

＜iv.可动构件5的驱动机构8＞

在真空室1的外部配置有用于使可动构件5移动的驱动机构8。驱动机构8包括用于使可动构件5沿着X轴移动的X驱动机构81和用于使可动构件5沿着Y轴移动的Y驱动机构82。

X驱动机构81包括作为驱动源的马达(X马达)811以及用于将马达(X马达)811的旋转运动转换成外部基座构件72沿着X轴的直线运动的进给机构812。X马达811例如配置在外部X导轨71的端部。因而，用于将X马达811的旋转运动转换成沿着X轴的直线运动的进给机构能够通过例如滚珠丝杠机构那样的简单的结构实现。

在X马达811接收到控制部15的指示而旋转时，X马达811的旋转运动被进给机构812转换成直线运动，外部基座构件72(进而，被外部基座构件72间接地支承的可动构件5)沿着外部X导轨71在水平面内顺畅地移动。可动构件5借助连结棒4与载置台2连结，因此，当可动构件5沿着X方向移动时，载置台2追随可动构件5的移动而沿着内部X导轨31在水平面内顺畅地移动。载置台2在X方向上的移动量与可动构件5在X方向上的移动量相等，因此能够通过控制X马达811的旋转量来控制载置台2在X方向上的移动量。

Y驱动机构82包括作为驱动源的马达(Y马达)821以及用于将马达(Y马达)821的旋转运动转换成可动构件5沿着Y轴的直线运动的进给机构(未图示)。Y马达821例如配置在外部基座构件72上且是外部Y导轨73的端部。因而，用于将Y马达821的旋转运动转换成沿着Y轴的直线运动的进给机构能够通过例如滚珠丝杠机构那样的简单的结构实现。

在Y马达821接收到控制部15的指示而旋转时，Y马达821的旋转运动被进给机构转换成直线运动，支承构件74(进而，被该支承构件74支承的可动构件5)沿着外部Y导轨73在水平面内顺畅地移动。可动构件5借助连结棒4与载置台2连结，因此，当可动构件5沿着Y方向移动时，载置台2追随可动构件5的移动而沿着内部Y导轨33在水平面内顺畅地移动。与X方向同样地，关于Y方向，也是载置台2在Y方向上的移动量与可动构件5在Y方向上的移动量相等，因此能够通过控制Y马达821的旋转量来控制载置台2在Y方向上的移动量。

＜3.效果＞

根据上述实施方式，驱动机构(例如马达等驱动源以及用于将驱动源的驱动力转换成直线运动等的进给机构)配置在真空室1的外部，因此来自进给机构所使用的树脂构件、润滑油的释气不会成为问题。另外，在真空室1的侧壁102形成有供连结棒4贯穿的贯通孔103，但在可动构件5与侧壁102之间设有波纹管6(即，在真空室1的外侧，连结棒4的周围被波纹管6包围)，因此不需要采用使连结棒4与贯通孔103之间贴紧并利用润滑油等气密密封的结构。因此，来自润滑油等润滑剂的释气也不会成为问题。因而，能够充分抑制在真空室1内产生释气。结果，也不需要进行烘烤处理，将内部空间10减压至预定的真空度所需要的时间能够被抑制得较短。

并且，根据上述实施方式，可能会成为释气的产生源的传感器(X传感器51和Y传感器)也配置在真空室1的外部。因而，能够抑制因传感器而在真空室1内产生释气。

并且，根据上述实施方式，X马达811和Y马达821配置在真空室1的外部，因此，与X马达811和Y马达821配置在真空室1内的情况相比，X马达811和Y马达821的温度不易上升。因此，不需要为了抑制马达的温度上升而限制流向马达的电流值。因而，载置台2的移动速度不会被限制。

并且，根据上述实施方式，驱动机构8、X传感器51、Y传感器等配置在真空室1的外部。因而，它们的各部所包括的零件能够使用普通零件(即，不是能耐得住在真空环境下使用的特殊零件的普通零件)。因而，能够抑制质谱分析仪100的制造成本。

并且，在上述实施方式中，用于在真空室1的内部引导载置台2的内部X导轨31和用于在真空室1的外部引导可动构件5的外部X导轨71设置在共用的基台101上。采用该结构，能够通过机械加工将内部X导轨31和外部X导轨71铺设在基台101上，因此能够高精度地(即，通过机械加工的精度)调整彼此的位置关系(彼此的平行度、水平度等)。在内部X导轨31和外部X导轨71的位置关系未被高精度地调整的情况下，如果不对连结载置台2和可动构件5的连结棒4设置余隙，则轨道可能会发生扭曲、不均匀磨损，在最坏的情况下，还有可能载置台变得无法移动。在本实施方式中，能够高精度地调整内部X导轨31和外部X导轨71的位置关系，因此不对连结棒4设置余隙也不会发生上述那样的问题。

＜4.其他实施方式＞

在上述实施方式中，采用了连结棒4的端部与可动构件5连结的结构，但也可以是可动构件5和连结棒4构成为一体。换言之，也可以是，可动构件5由连结棒4的一部分构成。具体而言，例如，也可以是，将连结棒4的端部形成为凸缘状，将该凸缘状的部分作为可动构件。在该情况下，在该凸缘状的部分安装波纹管的一端。

在上述实施方式中，也可以是内部空间10被分成多个空间。例如，可以分成用于进行处理的处理空间以及用于在装置外部与处理空间之间交接试样板9的负载锁定(loadlock)空间。在该情况下，在插入口11与处理空间之间配置负载锁定空间。并且，处理空间与负载锁定空间之间利用例如闸阀等分隔开，构成为各空间都能独立地在真空状态与大气状态之间切换。

在上述实施方式中，是使载置台2沿着X方向和与X方向正交的Y方向这两个方向移动的结构，但也可以是使载置台2仅沿着X方向或者仅沿着Y方向移动的结构，还可以是使载置台2沿着不正交的两个方向移动的结构。另外，也可以进一步设置使载置台2沿着铅垂方向(Z方向)移动的结构。在使载置台2仅沿着Y方向移动的情况下，优选将内部Y导轨和外部Y导轨铺设在共用基台101上。另外，在使载置台2沿着铅垂方向移动的情况下，只要增设用于使可动构件5沿着铅垂方向移动的驱动机构即可。当可动构件5在该驱动机构的驱动下进行升降移动时，载置台2追随可动构件5的移动而进行升降移动。

在上述实施方式中，示出了本发明应用于质谱分析仪的情况，但本发明能够应用于除质谱分析仪以外的各种真空处理装置。

附图标记说明

1、真空室；2、载置台；3、用于引导载置台的结构；4、连结棒；5、可动构件；6、波纹管；7、用于引导可动构件的结构；8、驱动机构；9、试样板；31、内部X导轨；32、内部基座构件；33、内部Y导轨；34、支承构件；71、外部X导轨；72、外部基座构件；73、外部Y导轨；74、支承构件；81、X驱动机构；82、Y驱动机构；100、质谱分析仪；101、共用基台；102、真空室的侧壁；103、贯通孔；811、X马达；812、进给机构；821、Y马达。

Claims (6)

1.一种真空处理装置，其中，

该真空处理装置包括：

真空室；

载置台，其配置在所述真空室的内部，供作为处理对象的对象物载置；

内部导轨，其铺设在所述真空室的内部，用于引导所述载置台；

贯通孔，其形成于所述真空室的侧壁；

连结棒，其一端与所述载置台连结，并且贯穿于所述贯通孔，另一端配置在所述真空室的外部；

可动构件，其连结于所述连结棒的所述另一端；

驱动机构，其配置在所述真空室的外部，用于使所述可动构件移动；以及

波纹管，其配置在所述可动构件与所述侧壁之间，以保持所述真空室的气密性的状态追随所述可动构件的位移。

2.根据权利要求1所述的真空处理装置，其中，

该真空处理装置还包括：

外部导轨，其铺设在所述真空室的外部，用于引导所述可动构件；以及共用基台，其横跨所述真空室的内部和外部地延伸，在上表面设置有所述内部导轨和所述外部导轨。

3.根据权利要求1或2所述的真空处理装置，其中，

所述内部导轨包括：

第1内部导轨，其沿着与所述连结棒的延伸方向平行的第1方向铺设；以及

第2内部导轨，其沿着与所述第1方向交叉的第2方向铺设，

所述驱动机构包括：

第1驱动机构，其用于使所述可动构件沿着所述第1方向移动；以及

第2驱动机构，其用于使所述可动构件沿着所述第2方向移动，

所述贯通孔的沿着所述第2方向的宽度大于所述连结棒的沿着所述第2方向的移动范围。

4.一种质谱分析仪，其中，

该质谱分析仪包括：

真空室；

载置台，其配置在所述真空室的内部，供作为处理对象的对象物载置；

内部导轨，其铺设在所述真空室的内部，用于引导所述载置台；

贯通孔，其形成于所述真空室的侧壁；

连结棒，其一端与所述载置台连结，并且贯穿于所述贯通孔，另一端配置在所述真空室的外部；

可动构件，其连结于所述连结棒的所述另一端；

驱动机构，其配置在所述真空室的外部，用于使所述可动构件移动；以及

波纹管，其配置在所述可动构件与所述侧壁之间，以保持所述真空室的气密性的状态追随所述可动构件的位移。

5.根据权利要求4所述的质谱分析仪，其中，

该质谱分析仪还包括：

外部导轨，其铺设在所述真空室的外部，用于引导所述可动构件；以及

共用基台，其横跨所述真空室的内部和外部地延伸，在上表面设置有所述内部导轨和所述外部导轨。

6.根据权利要求4或5所述的质谱分析仪，其中，

所述内部导轨包括：

第1内部导轨，其沿着与所述连结棒的延伸方向平行的第1方向铺设；以及

第2内部导轨，其沿着与所述第1方向交叉的第2方向铺设，

所述驱动机构包括：

第1驱动机构，其用于使所述可动构件沿着所述第1方向移动；以及

第2驱动机构，其用于使所述可动构件沿着所述第2方向移动，

所述贯通孔的沿着所述第2方向的宽度大于所述连结棒的沿着所述第2方向的移动范围。