JP2006098898A - 真空装置用フランジ及び該フランジを用いた真空装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空装置に対して、複数本のファイバを容易且つ簡便な構成にて導入可能とする。
【解決手段】 真空装置外壁面に固定可能であり、外壁面と対向する対向面と、対向面に設けられた壁穴周囲を周回するシール領域と、壁穴と対向して壁穴側面から壁穴側面裏面に貫通してファイバが挿通可能な本体部ファイバ用貫通穴とを有するフランジ本体と、フランジ本体に固定可能であり、本体部ファイバ用貫通穴と対応してこれと一直線上に整列するフランジ部ファイバ用貫通穴を有するOリング押えフランジとからなり、本体部ファイバ用貫通穴とフランジ部ファイバ用貫通穴との間にファイバ用Oリングを収容し且つ押し潰すためのOリング固定領域が形成された構成とする真空装置用フランジを提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空装置に用いられるファイバーセンサ用のフランジ、及び真空装置に関する。具体的には、例えば、真空装置の内部にて用いられる光学センサ等に対して接続される光ファイバーについて、これを該真空装置の外部から真空装置の内部に導入する際に用いられるフランジ、及び該フランジが適用される真空装置に関する。

近年、大気中にて用いられる通常の製造設備等においては、検出器の精度が大幅に向上して微小な誤差の検出可能となってきている。特に光ファイバーを用いたいわゆるファイバーセンサの出現により、センサの精度は著しく向上し、且つセンサ自体も大幅な小型化が為されている。

一方、製造設備として、半導体製造設備に例示されるような、高真空下にて様々な製造工程を実施する設備も存在している。従来、このような設備である真空装置において被加工物の存在の有無等を検出するセンサとして、接触式のもの、或いは真空装置に窓を設け該窓から装置内部に光を導入する光学式のもの等が用いられてきた。ところが、近年は、精度の高さ或いは小型化のメリット等から、これらセンサに換えて上述したファイバーセンサが多く使用されている。

ファイバーセンサを使用する場合、真空装置外部に配置された光ファイバーから装置内部に配置された光ファイバーに光信号を伝達することが必要となる。真空装置内部の気密性を保つために、通常は専用のいわゆる真空装置用フランジが用いられ、該フランジを介して、装置外部と内部とでの光信号の授受が行われる。特許文献１に示されたこのような真空装置用フランジについてここで簡単に説明する。

当該フランジは、真空装置内部に配置される真空側光ファイバーと真空装置外部に配置される大気側光ファイバーとを、透明なガラス板を介して付き合わせることとし、該ガラス板を介してファイバー間での光信号の授受を行うこととしている。各々の光ファイバーは、それぞれ真空領域、大気領域に配置されるフランジに設けられた収容穴に挿入され各々のフランジにおける収容穴は前述のガラス板に繋がっている。ガラス板の外周近傍、及び真空領域側のフランジの外周近傍には、シール部材としてのOリングが配置されており、該Oリングによって、真空領域と大気領域との分断が為されている。

特開平１０−３１９２３８号公報

例えば、複数枚のシリコンウエハを収容したキャリアが収容され、ロボットハンドによって該シリコンウエハの処理室への仕込み或いは処理室からの取り出しを行ういわゆる仕込み室においては、キャリアの位置確認、シリコンウエハの確認、シリコンウエハのオリフラ位置の確認、搬送用ロボットの動作位置確認、仕込み室と処理室との仕切り弁の状態確認等のために、複数のセンサが必要となる。ここで、ファイバーセンサは、これまでのリミットスイッチ等と異なり実際の検知操作において動く部分が少ないことから、断線等の発生を低減することが可能といった特質も有している。即ち、ファーバーセンサは、上述した小型、高精度といったメリットに加え、低価格、長寿命といった特性も有している。このため、可能であれば、仕込み室における全ての検知操作をファイバーセンサにて実行可能とすることが好ましいと考えられる。

しかしながら、上述した真空装置用フランジは、ガラス板を収容する領域、ガラス板周囲をシールするOリングの取り付け領域等を必要とする関係上、一般的なフィードスルーとして用いられる大きさのフランジでは２本のファイバを用いることしかできない。このため、上述した仕込み室において必要とされる確認操作を全てファイバーセンサにて行おうとした場合、該真空装置用フランジを多量に取り付け可能とする必要がある。該フランジはOリングによって大気側と真空側との間をシールしているが、真空装置においては、このようなOリングによるシール領域が増加することは、装置気密性、清浄度等を維持する上で好ましくない。従って、これまでは限られた対象物の検知操作に関してしか、ファイバーセンサを用いることができなかった。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、単体の真空装置用フランジであって、多数個のファイバーセンサを真空装置内部に導入可能とする、標準的なフィードスルーサイズのフランジの提供を目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る真空装置用フランジは、真空装置の外壁面から真空装置の内壁面に貫通するように設けられた壁穴を介して真空装置の内部にファイバを導入する際に用いられる真空装置用フランジであって、略板状の形状を有して外壁面に対して固定可能であり、外壁面と対向する対向面と、真空領域と大気領域とを分断するために対向面に設けられた壁穴周囲を周回するシール領域と、壁穴と対向する領域において壁穴側の面から壁穴側の面とは反対の面に貫通してファイバが挿通可能な内径を有する本体部ファイバ用貫通穴とを有するフランジ本体と、フランジ本体における壁穴側とは反対側の面に対して固定可能であり、フランジ本体に設けられた本体部ファイバ用貫通穴と対応して本体部ファイバ用貫通穴と一直線上に整列するフランジ部ファイバ用貫通穴を有するOリング押えフランジとを有し、本体部ファイバ用貫通穴とフランジ部ファイバ用貫通穴との間には、ファイバを周回するファイバ用Oリングを収容し且つ押し潰すためのOリング固定領域が形成されていることを特徴としている。

なお、前述した真空装置用フランジにおいて、フランジ本体は、壁穴に侵入してフランジ本体と壁穴との位置関係を規定する本体部突出部と、Oリング押えフランジの一部が挿入されてフランジ本体とOリンク押えフランジとの位置関係を規定する凹部とを有し、Oリング押えフランジはフランジ本体に設けられた凹部に挿入可能なフランジ部突出部とを有することが好ましい。また、Oリング固定領域は、本体部ファイバ用貫通穴とフランジ部ファイバ用貫通穴との両開口部が対向する領域であって、本体部ファイバ用貫通穴及びフランジ部ファイバ用貫通穴の軸心を中心とする、フランジ本体及びOリング押えフランジの少なくとも一方に設けられた凹部を有することが好ましい。ここで、前述したファイバは光ファイバであるとより好適である。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る真空装置は、被処理物を収容可能であって減圧及び可能な空間と、空間の内部に配置されて被処理物に所定の処理を施す処理装置とを有する真空装置であって、空間の内部に導入されるファイバと、ファイバを真空装置内部に導入する際に用いられる上述したフランジとを有することを特徴としている。

本発明によれば、単一の真空装置用フランジによって多数個のファイバーセンサを同時に真空装置内部に導入することが可能となる。また、本発明に係る真空装置用フランジを用いた場合、ファイバーセンサの個数の増加に伴うOリングによるシール領域の増加を最小限に抑えることが可能となる。従って、これまでの真空装置用フランジを用いてファイバーセンサの個数を増加させた場合と比較して、真空装置内部の気密性、清浄度等をより高いレベルで維持することが可能となる。

本発明の実施の形態について、以下に図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る真空装置用フランジを真空装置に取り付けた状態における、軸方向の断面概略を示している。本発明に係る真空装置用フランジ１は、フランジ本体１０と、Oリング押えフランジ３０とから構成されている。図２Ａにフランジ本体１０の平面図を、図２Ｂに図２Ａ中のフランジ本体１０における線２Ｂ−２Ｂ断面をそれぞれ示す。また、図３ＡにOリング押えフランジ３０の平面図を、図３Ｂに図３Ａ中の該フランジ３０における線３Ｂ−３Ｂ断面をそれぞれ示す。

真空装置２には真空装置外壁から真空装置内壁に貫通する壁穴２ａが設けられている。フランジ本体１０は、真空装置２の外壁に設けられた壁穴２ａにはめ込み可能な円筒部１１と、該円筒部１１よりも外径の大きな円盤状の本体部１３とを有している。本体部１３と円筒部１１とは、同軸上を連続するように形成されている。本体部１３における円筒部１１と繋がる側の端面には、円筒部１１の周囲を取り巻くようにOリング溝１２が形成されている。また、本体部１３におけるOリング溝１２の更に外周側に、本体部１３を軸方向に貫通する本体部貫通穴１９が形成されている。また、本体部１３における他の端面には、所定の大きさである第一の内径を有し、且つ本体部１３と同軸で形成された円筒状の第一の凹部１５が形成されている。第一の凹部の底面１５ａには、第一の内径よりも小さな内径を有し、且つ本体部１３と同軸で形成された円筒状の第二の凹部１７が形成されている。

第一の凹部１５の底面１５ａには、第二の凹部１７とは別に、当該凹部１７の周囲にネジ穴２１が形成されている。該ネジ穴２１は、後述するOリング押えフランジを固定する際に用いられる。第二の凹部１７の底面１７ａには、円筒部１１における本体部１３との連結端面とは異なる端面１１ａに貫通するファイバ用貫通穴２３が形成されている。ファイバ用貫通穴２３の第二の凹部１７側開口部には、該貫通穴２３の開口部内径が徐々に大きくなることで形成される環状凹面２３ａが配置されている。該環状凹面２３ａは、ファイバ用貫通穴２３を貫通して真空装置内部に導入される光ファイバが貫通して用いられるファイバ用Oリングを収容するOリング溝として作用する。

なお、本実施の形態においては、本体部貫通穴１９及びネジ穴２１が各々四個、またファイバ用貫通穴２３が八個形成されたフランジを示しているが、本発明におけるこれら貫通穴等の配置及び個数は本実施の形態に限定されない。凹部１５、１７の形状、Oリング溝１２及び環状凹面２３ａの断面形状は、本実施の形態に限定されない、具体的には、いわゆるあり溝形状、テーパー面を組み合わせてなる形状、断面方形となる形状等、種々の凹部形状を採用することが可能である。

Oリング押えフランジ３０は、本体部１０における第一の凹部１５及び第二の凹部１７からなる段つき凹部に収容可能な段付きの円筒形状から構成されている。具体的には、第二の凹部１７に収容可能な外径を有する円筒状のOリング押え部３１と、第一の凹部１５に収容可能な外径を有する円筒状のフランジ固定部３３とから構成されている。フランジ固定部にはフランジ固定用貫通穴３５が形成されている。当該貫通穴３５は、Oリング押えフランジ３０を本体部１０に固定する際に、本体部１０に設けられたネジ穴２１に対応する位置に設けられている。また、Oリング押え部３１には、軸方向に貫通するフランジ部ファイバ用貫通穴３７が形成されている。該ファイバ用貫通穴３７は、Oリング押えフランジ３０を本体部１０に固定する際に、本体部１０に設けられたファイバ用貫通穴２３と対応して各々が一直線上に整列する位置に設けられている。

次に、本発明に係る真空装置用フランジ１を用いて、実際にファイバーセンサを真空装置内部に導入する際の工程について述べる。導入工程に際しては、予めファイバーセンサの光ファイバ５をファイバ用貫通穴２３に通し、更に第一及び第二の凹部側に配置されるファイバ用Oリング８にも通しておく。なお、ファイバ用Oリング８は、光ファイバ５の外径及び環状凹面２３ａの大きさに応じた太さ及び内径を有するものを予め選定し、これを用いている。また、本体部１０のOリング溝１２内にも、予めOリング６を配置しておく。この状態とされた本体部１０を、本体部貫通穴１９を介して第一のネジ７によって真空装置外壁２に固定する。

続いて、光ファイバ５をフランジ部ファイバ用貫通穴２７に通し、フランジ固定用貫通穴３５を貫通させた第二のネジ９をネジ穴２１に螺合させる。第二のネジ９を締めていくことにより、ファイバ用Oリング８を押し潰し、光ファイバ５周囲の気密性を向上させる。なお、Oリング押え部の厚さは、ファイバ用Oリングが好適に押し潰されるように、第二の凹部１７の深さを考慮して設定されている。以上の操作の結果、Oリング６及びファイバ用Oリング８によって真空側と大気側との分離が為され、真空装置内部の気密性が確保される。

なお、光ファイバが複数の素線を束ねて構成されたものである場合、これら素線間を介して真空装置内部に漏れる大気を考慮する必要がある。しかし、このような大気流入経路は、微小な流路断面積であり且つ長大な長さを有している。このため、実際の大気流入速度は、例えばウエハに何らかの処理を施す際に用いられるガスの導入速度と比較して、非常に小さなものになると考えられる。従って、高清浄が要求されるプロセスを行う真空空間に対しての本発明に係る真空装置用フランジの適用が困難であるとしても、清浄度をある程度犠牲にすることが許容される空間、例えば上述した仕込み取り出し室に対しては充分に適用可能と考えられる。

また、単一の素線からなり且つその表面を厚膜金属にてコーティングした光ファイバを用いる場合には、光ファイバを介しての真空装置内部に対する大気の漏れは考慮しなくても良くなる。この場合、真空空間に対しての大気の流入が発生する可能性は、真空装置において真空空間を構成する各要素の接合部分、より具体的にはOリング等によって気密が保たれる部分を減少させることによって低減される。本発明においては小さく且つ潰し代を大きく採ることが可能な小さなOリングをファイバ用Oリングとして用いている。このため、光ファイバ導入時に用いるOリングの長さを事実上低減することが可能となり、より好適な清浄空間を得ることが可能となる。

なお、本実施の形態においては、フランジ本体は本体部と円筒部とからなることとしている。しかしながら、本発明におけるフランジ本体の形状は、当該形態に限定されず、板状の部材であっても良い。即ち、フランジ本体は、真空装置２の外壁面に対向する対向面と、該対向面に設けられた真空装置側或いはフランジ本体側のいずれか一方にて保持されるOリングと他方に設けられた平面部とによって真空領域と大気領域とを分断するシール領域と、フランジ本体の一方の面から他方の面に貫通し且つ壁穴と対向してこれを塞ぐ領域にのみ形成された本体部ファイバ用貫通穴とを有し、真空装置に対して固定可能であれば良い。従って、該フランジ本体は略板状の部材として定義されることが好ましい。

また、Oリング押えフランジもフランジ固定部とOリング押え部とから構成されなくとも良い。例えば、単にフランジ本体に固定可能であって、本体部ファイバ用貫通穴と対応して本体部ファイバ用貫通穴と一直線上に整列するフランジ部ファイバ用貫通穴を有れば良い。なお、この場合、本体部ファイバ用貫通穴とフランジ部ファイバ用貫通穴との間に形成されるOリング固定領域として、本実施の形態においてはフランジ本体にテーパー部２３ａを設けることとしているが、本発明は当該形態に限られない。具体的には、本体部ファイバ用貫通穴とフランジ部ファイバ用貫通穴と同一の軸を中心とする、光ファイバを周回するファイバ用Oリングを収容可能となる凹部が、フランジ本体及びOリング押えフランジの少なくとも何れかに形成されていれば良い。なお、該凹部の形状、深さ等は、Oリング押えフランジを固定した際に該Oリングを押し潰すことで本体部ファイバ用貫通穴を閉止可能であれば良い。

また、本実施の形態においては、フランジ本体における円筒部が壁穴に挿入されている。しかし、本発明は当該形態に限定されず、本体部より突出する本体部突出部たる円筒部をなくし、代わりに、フランジ本体と壁穴とを相互に位置決めする位置決め用の部材を他に設けることとしても良い。また、Oリング押えフランジに関しても、フランジ本体における第一及び第二の凹部と嵌合するフランジ部突出部たるOリング押え部を特に設けることなく、相互の位置決めを可能とする位置決め用の部材を他に設けることとしても良い。
また、本実施の形態においては、使用するファイバーセンサとして光ファイバを例示して述べているが、本発明の適用対象は光ファイバに限定されず、真空装置内部への導入が求められる種々のファイバを適用対象とすることが可能である。

次に、本発明の実施例について述べる。図４は、本発明に係る真空装置用フランジを用いた真空装置の平面概略を示す図である。当該真空装置１００は、真空空間内でウエハ６７に所定の処理を施すものであり、ウエハの仕込み取り出し室６０と、ウエハの処理室８０とから構成されている。これら両室の間は仕切り弁８３により分離されている。処理室８０の内部には搬送テーブル８５が配置され、該搬送テーブル８５上に載置された各ウエハに対して、所定の処理が施される。当該装置において、仕込み取り出し室６０には、複数枚のウエハを収容可能なキャリアが二個配置される。一方のキャリア６１には処理前のウエハが収容され、他方のキャリア６３には処理後のウエハが収容される。仕込み取り出し室６０の内部にはウエハ搬送用のロボット６５が配置されており、各キャリアに対してのウエハの授受及び処理室へのウエハの移載は該ロボット６５により行われる。

本発明に係る真空装置用フランジ１は、仕込み取り出し室６０に対して取り付けられる。仕込み取り出し室６０には、第一〜第四のキャリアの有無検知センサ６９、７０、７１、７２、第一及び第二のウエハ検出センサ７３、７４、及び、不図示の弁の開閉センサ及びロボットの原点検知センサが配置されている。これらセンサにはファイバーセンサが用いられており、ファイバーセンサ用の光ファイバ５は真空装置用フランジ１を介して仕込み取り出し室６０内部に導入されている。

次に、本発明に係る真空装置用フランジを用いた場合、及び当該フランジを用いずに該フランジが固定される穴を閉鎖した場合各々について、当該仕込み取り出し室内部の排気速度を測定し、該フランジの有効性について検討した。下表にその検討結果を示す。なお、下表中では、該室内部の圧力を連続的に測定し、特定の圧力となるまでに要した時間を各々の場合について示している。
表

表より明らかなように、本発明に係る真空装置用フランジの有無に関わらず、仕込み取り出し室の排気速度は一定であるといえる。従って、本発明に係る真空装置用フランジは真空装置に対して充分に適用可能であるといえる。

本発明に係る真空装置用フランジは、上述の実施例からも明らかなように、真空装置全般の仕込み取り出し室等、高い清浄度が求められない空間に対して適用可能である。また、高清浄空間であっても、例えば単一の素線からなる光ファイバ等、光ファイバ自体を介しての真空区間への大気流入が低減できる場合には、本発明に係る真空装置用フランジを用いることは可能と考えられる。

本発明の実施形態に係る真空装置用フランジを実際に真空装置に取り付けた場合を模式的に示す図である。 図１に示すフランジの本体部の平面図である。 図２Ａに示す本体部について、線２Ｂ−２Ｂにおける断面を示す図である。 図１に示すOリング押え部の平面図である。 図３Ａに示すOリング押え部について、線３Ｂ−３Ｂにおける断面を示す図である。 本発明に係る真空装置用フランジを、実際の真空装置に置ける仕込み取り出し室に用いた場合を示す模式図である。

符号の説明

１：真空装置用フランジ、 ２、１００：真空装置、 ５：光ファイバ、 ６：Oリング、 ７：第一のネジ、 ８：ファイバ用Oリング、 ９：第二のネジ、 １０：フランジ本体、 １１：円筒部、 １２：Oリング溝、 １３：本体部、 １５：第一の凹部、 １７：第二の凹部、 １９：本体部貫通穴、 ２１：ネジ穴、 ２３：本体部ファイバ用貫通穴、 ３０：Oリング押えフランジ、 ３１：Oリング押え部、 ３３：フランジ固定部、 ３５：フランジ固定用貫通穴、 ３７：フランジ部ファイバ用貫通穴、 ６０：仕込み取り出し室、 ６１、６３：ウエハキャリア、 ６５：ウエハ搬送用ロボット、 ６７：ウエハ、 ６９、７０、７１、７２：キャリアの有無検知センサ、 ７３、７４：ウエハ検出センサ、 ８０：処理室、 ８３：仕切り弁、 ８５：搬送テーブル

Claims (5)

1. 真空装置の外壁面から前記真空装置の内壁面に貫通するように設けられた壁穴を介して、前記真空装置の内部にファイバを導入する際に用いられる真空装置用フランジであって、
   略板状の形状を有して前記外壁面に対して固定可能であり、前記外壁面と対向する対向面と、真空領域と大気領域とを分断するために前記対向面に設けられた前記壁穴周囲を周回するシール領域と、前記壁穴と対向する領域において前記壁穴側の面から前記壁穴側の面とは反対の面に貫通して前記ファイバが挿通可能な内径を有する本体部ファイバ用貫通穴とを有するフランジ本体と、
   前記フランジ本体における前記壁穴側とは反対側の面に対して固定可能であり、前記フランジ本体に設けられた本体部ファイバ用貫通穴と対応して前記本体部ファイバ用貫通穴と一直線上に整列するフランジ部ファイバ用貫通穴を有するOリング押えフランジとを有し、
   前記本体部ファイバ用貫通穴と前記フランジ部ファイバ用貫通穴との間には、前記ファイバを周回するファイバ用Oリングを収容し且つ押し潰すためのOリング固定領域が形成されていることを特徴とする真空装置用フランジ。
2. 前記フランジ本体は、前記壁穴に侵入して前記フランジ本体と前記壁穴との位置関係を規定する本体部突出部と、前記Oリング押えフランジの一部が挿入されて前記フランジ本体と前記Oリンク押えフランジとの位置関係を規定する凹部とを有し、
   前記Oリング押えフランジは前記フランジ本体に設けられた前記凹部に挿入可能なフランジ部突出部とを有することを特徴とする請求項1記載の真空装置用フランジ。
3. 前記Oリング固定領域は、前記本体部ファイバ用貫通穴と前記フランジ部ファイバ用貫通穴との両開口部が対向する領域であって、前記本体部ファイバ用貫通穴及び前記フランジ部ファイバ用貫通穴の軸心を中心とする、前記フランジ本体及び前記Oリング押えフランジの少なくとも一方に設けられた凹部を有することを特徴とする請求項1記載の真空装置用フランジ。
4. 前記ファイバは光ファイバであることを特徴とする請求項１乃至３記載の真空装置用フランジ。
5. 被処理物を収容可能であって減圧及び可能な空間と、前記空間の内部に配置されて前記被処理物に所定の処理を施す処理装置とを有する真空装置であって、
   前記空間の内部に導入されるファイバと、
   前記ファイバを前記真空装置内部に導入する際に用いられる請求項１乃至記載のフランジとを有することを特徴とする真空装置。
   

Images