JP2012130873A

JP2012130873A - 真空容器、及び、真空容器を備える真空処理装置

Info

Publication number: JP2012130873A
Application number: JP2010285674A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Shishido; 正幸宍戸
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2012-07-12

Abstract

【課題】大型の基板を真空中で処理するための真空容器において、軽量化、材料コストの低減を図り、比較的容易に製造し、運搬時の取り扱いを容易にすることができる真空容器、及び、そのような真空容器を備えた真空処理装置を提供する。
【解決手段】金属板が折り曲げられて形成され互いに結合されて内部に閉空間を構成する２枚を一組とする板材と、一組の板材が形成する閉空間の内面に当接されて閉空間に配置される補強板と、一組の板材の結合部を結合する締結部材と、を備えることを特徴とする真空容器であり、それを備えた真空処理装置である。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えば、液晶ディスプレイ用基板や半導体ウェハ等を処理する真空処理装置を構成するプロセスチャンバーや搬送チャンバー等の真空容器、及び、真空容器を備える真空処理装置に関する。

例えば液晶ディスプレイ用基板や半導体ウェハ等に薄膜を形成したり、ドライエッチングや加熱等をしたりする処理は、主に真空中で行われている。また、これらを真空中で処理するための位置合わせや搬送等も同様に真空中で連続的に行われることが多い。これらの処理を行うために、複数の真空容器をゲートバルブで接続した真空処理装置が使用されている。

ところで、液晶ディスプレイ用基板は、近年益々大型化する傾向にあり、外周部の一辺の長さが３ｍを越える矩形状の基板も現れている。このような大型の基板を真空中で処理するためには、大型の真空容器が必要になる。小型の真空容器の場合には、１つの金属素材の内部を削り出して気密性が優れた真空容器を製造することも可能であった。しかしながら、大型の真空容器の場合には、巨大な金属素材の入手が難しいため、もはや小型の真空容器を製造する方法では大型の真空容器を製造することが困難になっている。

そこで、従来の大型の真空容器は、図４に示すように、複数の金属の板材１０１，１０２を組み合わせて、それぞれを溶接加工によって溶接部１０５で接合することで、枠状の構成部材を形成して機械的強度が確保されていた（特許文献１参照）。また、この大型の真空容器は、枠状の構成部材に一組の金属の板材１０３を組み付けることで気密性が保たれるように形成されていた。金属の板材は、例えばアルミニウムやステンレス等が使用され、厚さが２０ｍｍ程度から６０ｍｍ程度になる場合もある。これは、真空が受ける大気圧を板材が支え、板材に大きな変形が生じないようにするためである。

特許文献１のような方法で真空容器を製造した場合には、真空容器の重量が重くなるという問題がある。また、この方法では、厚く、大きな金属の板材を使用するので、材料としての金属素材のコストが高く、このような板材の入手も困難である。

また、真空容器の製造時の溶接加工に起因する問題としては、熱ひずみが生じることがあり、このため、溶接加工後に二次切削加工が必要である。そのため、加工工程が増加し、比較的大型の加工機も必要になり、製造コストが高くなり、製造に必要な時間も長くなる。また、溶接加工を用いる製造工程では、加工不良等が発生した場合には、修復することが難しいという問題もある。また、溶接加工された大型の真空容器は、運搬する際に運搬用車両の許容重量や幅、高さの制限や法律上の制約等を受けるので、運搬が困難な場合がある。

一方、溶接加工を用いない真空容器の製造方法としては、特許文献２，３等が提案されている。これらの製造方法では、比較的厚い金属板を組み立てて真空容器の形状を形成し、金属板同士が接合される接合部に沿ってシール部材を配置する方法が採られている。

また、比較的厚い金属板を使用しない方法としては、特許文献４，５，６，７が提案されている。特許文献４は、比較的厚い金属板を用いる代わりにハニカム構造を有する板材を使用する方法である。また、特許文献５，６，７には、比較的薄い金属板を使用した真空容器が開示されている。
特開平８−６４５４２号公報特開平９−２０９１５０号公報特開２００７−２９９７８５号公報特開平５−１０３９７２号公報特開平５−３２６１９１号公報特開平６−２９１００号公報特開２００８−２１４８７号公報

しかしながら、溶接加工を使用しないで真空容器を製造する方法である特許文献２，３では、比較的厚い金属板を組み合わせて使用するので、真空容器の重量がかさみ、金属の板材の材料コ
ストも高く、材料を入手することが困難であった。

また、特許文献４，５，６，７では、比較的薄い金属の板材を接合して閉空間を形成するために、これら金属の板材の溶接加工が必要であった。溶接加工することによって、溶接加工に起因する熱ひずみが生じる問題があった。そのため、二次加工が必要となり、加工工程が増加し、加工用の機械も大型なものが必要であり、製造コストが高くなった。また、溶接加工を用いる製造方法では、加工不良等が起きた場合に修復することが難しいという問題もあった。また、溶接加工された大型の真空容器を運搬する場合には、運搬用車両の許容重量や幅、高さの制限や法律上の制約等があるため、運搬することが困難な場合があった。

そこで、本発明は、上述の課題を鑑みてなされ、真空容器の軽量化、材料コストの低減を図り、比較的容易に製造し、運搬時の取り扱いを容易にすることができる真空容器、及び、真空処理装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る真空容器は、金属板が折り曲げられて形成され互いに結合されて内部に閉空間を構成する２枚を一組とする板材と、一組の板材が形成する閉空間の内面に当接されて閉空間に配置される補強板と、一組の板材の結合部を結合する締結部材と、を備える。

本発明によれば、比較的薄い金属板からなる２枚で一組の板材によって真空容器を構成することによって、真空容器の軽量化が図られ、大型の金属素材を使用せずに真空容器を製造することが可能になるので、材料コストを低減することができる。
また、真空容器を容易に製造することができると共に、組み立てる前の状態で運搬することが可
能になり、運搬時の取り扱いを容易にすることができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に、第１の実施形態の真空容器を示す。本実施形態では、六面体の真空容器の一例を示す。

図１に示すように、真空容器１は、金属板２，３が曲げ加工によって所定の形状に折り曲げて形成されて、互いに結合されて内部に閉空間を構成する板材としての２枚で一組の曲げ材２０，３０を備えている。また、真空容器１は、曲げ材２０，３０の内面に当接されている補強板５と、一組の曲げ材２０，３０の結合部を結合する締結部材６と、を備えて構成されている。ここで、結合部とは、一組の曲げ材２０，３０同士が結合して閉空間を形成するにあたり、曲げ材２０，３０間の近接する部分とする。

なお、板材としては、少なくとも材質として機械的強度と加工性とを合わせ持ち、一組の曲げ材を組み合わせることで、１つの閉空間を構成することが可能な材料によって形成されていればよい。

曲げ材２０及び曲げ材３０は、それぞれ１枚の例えば、比較的薄肉であるが所望の機械的強度を備えた金属板２，３が曲げ加工されることによって形成されている。曲げ材２０と曲げ材３０との結合部分は、閉曲線に形成されたシール部材（不図示）で気密に封止されている。

本実施形態の構成の場合、真空容器１は、一組の曲げ材２０と曲げ材３０の何れかまたは両方に、例えば、Ｌ字型の補強板５を備えている。本実施形態における補強板５は、一組の曲げ材２０と曲げ材３０とで囲まれた真空中に配置されて、真空容器１にかかる大気圧をさらに補強するために支え、真空容器１の変形を抑制する。なお、真空容器に要求される真空度等の諸条件により、補強板の形状、厚み、配置する位置等、は任意に採用することができる。

以下、図２を参照して真空容器１を構成する曲げ材について説明する。

まず、図２に示すように、例えば、１枚の平板状の長方形の金属板２，３を、長手方向に対してコ字状（Ｕ字状）になるようにそれぞれ曲げ加工することで、一組の曲げ材２０及び曲げ材３０がそれぞれ形成される。

曲げ材２０及び曲げ材３０は、コ字状に折り曲げられた内側が、真空容器１の真空側となり、真空容器１の内面を構成する。曲げ材２０には、２箇所に折り曲げ部２１が形成されている。曲げ材３０にも同様に、２箇所に折り曲げ部３１が形成されている。また、曲げ材２０と曲げ材３０の何れかまたは両方には、真空容器１にかかる大気圧をさらに補強するための補強板５（不図示）を内側に備えている。

これら２箇所の折り曲げ部２１、３１は、短手方向に平行な直線に沿って曲げられた直線状の折り目である。そして、折り曲げ部２１，３１は、真空容器１の閉空間を構成する多面体（立体）の一辺を形成している。

実施形態では、折り曲げ部２１、３１が直角に曲げ加工されている。また、折り曲げ部２１，３１は、曲げ加工の曲率半径が１００ｍｍから３００ｍｍ程度をなし、断面円弧状をなしている。なお、この曲率半径が小さい場合には、金属板２，３を曲げ加工するときに、金属板２，３の表面に凹凸が生じてしまうので好ましくない。

また、一組の曲げ材２０と曲げ材３０とを組み合わせて結合されてなる真空容器1の気密性は、真空容器１を構成する曲げ材２０，３０の表面状態と、Ｏリング等のシール部材（不図示）とによって保たれる。

そのため、曲げ材２０，３０と、シール部材（不図示）とが接触する箇所における曲げ材２０，３０の表面は、滑らかに形成される必要がある。このため、折り曲げ部２１、３１の曲げ加工の曲率半径は大きくした方が、曲げ材２０，３０の表面に凹凸が生じるのが抑えられるので、シール部材（不図示）との接触性がよい。

曲げ材２０には、曲げ材３０に組み合わされる、長手方向の両端の角に位置にする４つ角部２２も同様に、曲率半径が１００ｍｍから３００ｍｍ程度をなし、円弧状に切り取り加工されている。これは曲げ材２０を曲げ材３０と結合したときに、曲げ材３０の折り曲げ部３１の曲げ加工の曲率半径に合わせるためである。

金属板を曲げ加工して形成された曲げ材３０の外周部のうちで、曲げ加工が施されていない直線部分には、真空容器１の外面に対して垂直になるように真空容器１の外側に向かって曲げ加工された結合用折り曲げ部７がそれぞれ形成されている。また、結合用折り曲げ部７は、真空容器１の外側に突出する方向の幅が１０ｍｍから５０ｍｍ程度に形成されており、例えば、締結部材として締結ボルトやねじ等が通される穴としての複数の結合穴８が、直線部分に沿ってほぼ等間隔で設けられている。なお、結合用折り曲げ部７は、曲げ材２０と曲げ材３０とを締結ボルトで連結するためだけに用いられるので、曲げ加工の曲率半径が数ｍｍ程度に比較的小さく設定されてよい。

真空容器１には、通常、内部に対する基板の搬送用や、各種機器を取り付けるための開口部９が設けられている。本実施形態では、曲げ材３０における対向する２つの平面部に矩形状の開口部９がそれぞれ形成された構成を採っている。この開口部９には、他の真空容器や機器、又は蓋が取り付けられ、最終的には真空容器1の内部の気密性が保たれる。

一方、曲げ材２０についても、曲げ材３０と同様に平板状の長方形の薄肉金属板をコ字状に曲げ加工されて形成されたものである。曲げ材２０には、曲げ材３０が有する結合用折り曲げ部７が設けられていない。曲げ材２０の外周部の直線部分には、曲げ材３０の結合用折り曲げ部７の結合穴８に対応するように結合穴８が直線部分に沿ってほぼ等間隔で設けられている。また、曲げ材２０と曲げ材３０とを組み合わせたときに、曲げ材２０の直線部分が曲げ材３０の結合用折り曲げ部７と良好に重なり合うように、曲げ材２０の各辺の長さが曲げ材３０の各辺の長さよりもやや大きく形成されている。曲げ材２０、３０は、閉空間を構成する多面体の辺を形成する折り目に沿って曲げ加工がなされて折り曲げ部２１、３１が形成されている。

曲げ材２０の２箇所に形成された直線状の折り目である折り曲げ部２１の曲率半径（内面側の曲率半径）は、曲げ材３０の角部３２の曲率半径と等しくされている。一方、角部２２の曲率半径は、曲げ材３０の折り曲げ部３１の曲率半径よりもやや大きく形成して、曲げ材３０の結合用折り曲げ部７が曲げ材２０の直線部分と良好に重なり合うように形成されている。

曲げ材２０，３０の材質としては、例えばアルミニウムやステンレス等の金属材料が用いられる。曲げ材２０，３０の厚さとしては０．１ｍｍから３ｍｍ程度が好ましいこの程度の厚さに曲げ材が形成された場合、容易に曲げ加工を行うことができ、また曲げ加工部分の表面を滑らかに形成することができる。曲げ材が厚すぎる場合には、曲げ加工によって曲げ加工部分の表面に凹凸が生じてしまい、真空容器１内を封止することが困難になる。一方、曲げ材が薄すぎる場合には、真空容器１内を真空排気したときに曲げ材に変形が生じたり、Ｏリング等のシール部材を確実に押し潰すことができなくなったりして、真空容器内を封止することが困難になる。

次に、図３に、本実施形態の真空容器を備える真空処理装置の一例を示す。
図３に示すように、真空処理装置は、例えば、枚葉式の真空処理装置であって、第１スパッタリング用の真空処理室（Ｐｒｏ１）４２及び第２スパッタリング用の真空処理室（Ｐｒｏ２）４３を備えている。また、この真空処理装置は、搬送機構を備えるセパレーション室（Ｓｅｐ）４０と、加熱・冷却室（Ｈ／Ｃ）４１とを備えている。これら各室４０，４１，４２，４３は、本実施形態の真空容器を有して構成されており、セパレーション室４０にそれぞれ隣接して配置されている。

また、真空処理装置は、ロード室（Ｌ）４４とセパレーション室４０との間、セパレーション室４０と加熱・冷却室４１との間、各真空処理室４２及び４３とセパレーション室４０との間には、仕切弁（ゲートバブル）４６がそれぞれ設けられている。真空処理装置は、減圧下である真空中で処理を行う被処理物としての基板４５の搬入及び搬出を行うことができるように、それぞれ仕切弁（ゲートバブル）４６で仕切られ、各室で独立に真空を維持できるように構成されている。

そして、ロード室４４に搬送された基板４５は、ロード室４４が不図示の排気系によって所定圧力まで真空排気された後、セパレーション室４０に搬送される。続いて、基板４５は、所望の成膜処理を行うために、このセパレーション室４０から、各種プロセスに応じて加熱・冷却室４１、各真空処理室４２、４３に送られる。真空処理の終了後、基板４５は、セパレーション室４０を介してアンロード（ＵＬ）室４０から搬出される。

なお、本実施形態では、真空処理装置としてスパッタリングによる成膜装置を一例として挙げたが、成膜装置としてスパッタリング方式に限定されるものではない。本実施形態は、例えば化学的蒸着法等の成膜方法による成膜装置も採用することが可能であり、また、エッチング装置等の処理装置にも適用することができる。

第１の実施形態の真空容器を示す斜視図である。一組の曲げ材を示す斜視図である。真空処理装置を示す模式図である。従来の真空容器を示す分解斜視図である。

１真空容器
２、３金属板
５補強板
６締結部材
２０、３０曲げ材（板材）

Claims

金属板が折り曲げられて形成され、互いに結合されて内部に閉空間を構成する２枚を一組とする板材と、
前記一組の板材が形成する閉空間の内面に当接されて前記閉空間に配置される補強板と、前記一組の板材の前記結合部を結合する締結部材と、
を備える真空容器。
請求項１に記載の真空容器を有し、前記真空容器内において減圧下で被処理物に処理を行う処理室を備える真空処理装置。