JP2013236006A - 回転導入機構を備えた真空装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転導入機構を備えた真空装置において、回転導入の方向について主処理室の所望の側に充分な幅又は高さの追加の処理室を設けることを可能とする。
【解決手段】真空引き可能な第１の処理室、第１の処理室に隣接する真空引き可能な第２の処理室、及び第１の処理室内で軸部材を回転させる回転構を備えた真空装置において、回転機構は、第１の処理室内に配置された第１の回転軸、第２の処理室を貫通するように配置され、第１の回転軸と同軸かつ連動可能にカップリング部材を介して結合された第２の回転軸、第２の処理室外でかつ第１の処理室の反対側に配置され、第２の回転軸に回転力を伝達する駆動源、第２の回転軸が第２の処理室内で気密状態となるように第２の回転軸を覆う筒状のカバー、及び第２の回転軸とカバーの間を封止する真空シール部材を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は真空装置に関し、特に、回転導入機構を備えた真空装置に関する。

図４に従来の回転機構を内部に備える真空装置を示す。真空装置は主処理室１、及び基板１０を搬送するための回転機構９を備える。主処理室１では、基板１０に対するイオンビーム照射等のエッチング処理や、スパッタリング等の成膜処理を行うことができる。基板１０には、例えば水晶振動子のような圧電素子が配列されてその共振周波数の調整が行われる。回転機構９はボールネジ９１、ボールネジの回転によって移動する基板ホルダ９２、及びボールネジ９１に回転力を伝達する駆動源６０を備える。なお、ボールネジ９１の両端は不図示のベアリング等によって支持されるとともに主処理室１外から気密処理されている。このような回転機構を内部に備える真空装置が、例えば、特許文献１に開示されている。

ここで、主処理室１に追加の処理室２が設けられる場合がある。処理室２は主処理室１で処理を行う前の基板を準備しておく仕込室、又は処理済み基板を取り出すための取出室として用いることができる。具体的には、まず、ゲートバルブ３が閉じられ、主処理室１が真空引きされるとともに大気状態の処理室２に処理前の基板１０が搬入される。処理室２が真空状態となった後にゲートバルブ３が開放され、処理室２から主処理室１に基板１０が搬入され、ゲートバルブ３が閉じられる。搬入された基板１０は基板ホルダ９２に保持され、主処理室１内での往復動作中に処理される。主処理室１内での処理が終了すると、真空引きされた状態の処理室２に対してゲートバルブ３が開放され、処理済み基板１０が主処理室１から処理室２に搬出される。その後、ゲートバルブ３が閉じられ、処理室２が大気状態とされて処理済み基板１０が搬出される。これにより、主処理室１の真空状態を維持した状態で基板１０の搬入及び搬出動作を行うことができる。

特許第３２２０２９７号公報

ところで、上記のような真空装置においては、主処理室１に、処理室２に加えてさらに処理室を増設したいというニーズがある。例えば、仕込室と取出室を分けたい場合や、主処理室１の両側に追加の処理室を設けて基板搬送の方向を一方向としたい場合にこのようなニーズが生ずる。しかし、図４に示すような真空装置においては、主処理室１の外部に駆動源６０を取り付ける必要があるため、駆動源６０側に充分な幅又は高さの処理室を増設することができないという問題があった。特に、駆動源６０を構成するモータに対しては電気配線等の種々の付属部材が必要であり、また、主処理室１に駆動源６０を据え付ける際の作業スペースも必要である。従って、図４の点線部Ａで示すように、駆動源６０は本体の大きさ以上に設置のためのスペースを必要とする。即ち、主処理室１の処理室２の反対側には処理室を増設するための有効な幅又は高さが確保されず、処理室２と同様の幅又は高さの処理室を増設することができなかった。

そこで、本発明は、回転導入の方向について主処理室の所望の側、特に両側に充分な幅又は高さの追加の処理室を設けることを可能とする回転導入機構の構成を提供し、それにより上記のニーズに応える真空装置を提供することを課題とする。

本発明の第１の側面は、真空引き可能な第１の処理室、第１の処理室に隣接する真空引き可能な第２の処理室、及び第１の処理室内で軸部材を回転させる回転機構を備えた真空装置である。回転機構は、第１の処理室内に配置された第１の回転軸、第２の処理室を貫通するように配置され、第１の回転軸と同軸かつ連動可能にカップリング部材を介して結合された第２の回転軸、第２の処理室外でかつ第１の処理室の反対側に配置され、第２の回転軸に回転力を伝達する駆動源、第２の回転軸が第２の処理室内で気密状態となるように第２の回転軸を覆う筒状のカバー、及び第２の回転軸とカバーの間を封止する真空シール部材を備える。

ここで、第１の回転軸がボールネジからなり、回転機構が、ボールネジの回転によりボールネジの軸方向に移動する基板ホルダを備え、基板ホルダに搭載された処理対象物が第１の処理室内で搬送されるように構成した。

また、カバーの駆動源側の一端にフランジ部が形成され、フランジが第２の処理室の駆動源側の外壁面に当接され、カバーの他端が取り付け部材によって第２の処理室の第１の処理室側の内壁面に固定される構成とした。

また、真空シール部材が筒状カバーの長手方向中心よりも第１の処理室側に設けられる構成とした。

また、第２の回転軸と前記筒状カバーの間に配置された複数のベアリングを備え、複数のベアリングのうちの少なくとも一部が真空シール部材よりも駆動源側に配置される構成とした。

上記第１の側面の真空装置であって、さらに、第１の処理室に隣接する第３の処理室を備え、第１の処理室が第２の処理室と第３の処理室の間に配置される構成とした。

本発明の実施例による真空装置を示す概略図である。 図１の実施例で用いる回転機構の要部を示す断面図である。 図２の回転機構の鳥瞰図である。 従来の真空装置を示す図である。

実施例．
図１に本発明の実施例による真空装置を示す。真空装置は、真空引き可能な主処理室１、主処理室１の両側に隣接する真空引き可能な追加の処理室２及び４、及び主処理室１内に配置された回転機構６を備える。本実施例における回転機構６は、回転駆動により処理対象物である基板１０を移動させるための機構であり、回転導入の方向と基板搬送方向が一致している。処理室２と処理室４は基板搬送方向に主処理室１を挟んで配置され、主処理室１と処理室２及び４との間にはゲートバルブ３及び５がそれぞれ設けられる。基板１０には、例えば水晶振動子等の圧電素子が配列される。なお、本明細書において、図面は寸法通りではない。

主処理室１では、例えば、基板１０の圧電素子に対してイオンビームエッチング処理が行われ、その共振周波数が調整される。処理室２及び４は仕込室、取出室等の準備室である。例えば、処理室２を仕込室、処理室４を取出室とした場合、まず、ゲートバルブ３及び５が閉じられ、主処理室１が真空引きされるとともに（ｉ）大気状態の処理室２に処理前の基板１０が搬入される。（ii）処理室２が真空状態となった後にゲートバルブ３が開放され、処理室２から主処理室１に基板１０が搬入され、ゲートバルブ３が閉じられる。（iii）搬入された基板１０は基板ホルダ６２に保持されて主処理室１内での移動動作中にエッチング処理される。（iv）主処理室１内でのエッチング処理が終了すると、真空状態の処理室４に対してゲートバルブ５が開放され、処理済み基板が主処理室１から処理室４に搬出される。（ｖ）ゲートバルブ５が閉じられ、処理室４が大気状態とされて処理済み基板１０が搬出される。これにより、主処理室１の真空状態を維持した状態で複数の基板１０の成膜処理を行うことができる。上記の（ｉ）〜（ｖ）の動作が、処理すべき基板１０に対して順次繰り返されて、処理室２は図示しない前工程装置から基板を受け取り、処理室４は図示しない後工程装置に基板を受け渡し、インライン化された装置の一部として動作する。

回転機構６は、主処理室１の内部に、ボールネジ６１、及びボールネジ６１の回転により軸方向に移動する基板ホルダ６２を備える。主処理室１内の構成及び動作は一般的なインライン式装置と同様であるのでその詳細を省略する。例えば、ボールネジ６１は不図示のベアリング、取り付け部材等によって主処理室１内に保持されるものとし、また、基板ホルダ６２に対する基板１０の着脱は不図示のロボット等により行われるものとする。

回転機構６は、処理室４を貫通する延長軸６３を備える。延長軸６３はカップリング部材６４によってボールネジ６１に接続され、ボールネジ６１と同軸かつ連動可能に結合される。回転機構６はまた、延長軸６３に回転力を伝達する駆動源６０を処理室４の外部に備える。

図２は図１の回転機構６の延長軸６３に関する部分の断面図である。図１及び図２を参照して、延長軸６３に関する構成を説明する。なお、図２において、ボールネジ６１及び基板ホルダ６２は省略されている。壁部４１は主処理室１と処理室４の壁部が実質的に一体的に接合された場合の壁部を表し、壁部４２は処理室４の駆動源６０側の壁部を表す。延長軸６３は壁部４１及び４２の開口部を貫通して配置される。

延長軸６３はベアリング６８及び６９によって回転可能に支持され、ベアリング６８及び６９は円筒状のカバー６５の内径面に固定される。延長軸６３とカバー６５の間には真空シール部材６７が配置され、カバー６５内の空間が主処理室１側の空間Ｓ１と駆動源６０側の空間Ｓ２に気密を維持して分離される。従って、空間Ｓ１は主処理室１と同じ雰囲気下にあり、空間Ｓ２は大気と同じ雰囲気下にあることになる。

カバー６５の一端は環状の取り付け部材６６の内径面にパッキン６６１及び６６２を介して固定される。カバー６５の他端にはフランジ部６５ａが形成され、フランジ部はパッキン６５１を備える。フランジ部６５ａはパッキン６５１を介して処理室４の外壁面（即ち、壁部４２の駆動源６０側の面）に当接される。なお、「当接される」とは、フランジ部６５ａ及びパッキン６５１が壁部４２に当接されている状態、及びフランジ部６５ａが壁部４２から浮いた状態でパッキン６５１のみが壁部４２に当接されている状態のいずれの状態も含むものとする。取り付け部材６６は処理室４の内壁面（即ち、壁部４１の駆動源６０側の面）にパッキン６６３を介して当接されるとともに挿通固定具６６４によって固定される。即ち、延長軸６３が処理室４を貫通しているものの、処理室４の気密はパッキン６６１〜６６３及び６５１によって確保される。一方、主処理室１の気密は真空シール部材６７及びパッキン６６１〜６６３によって確保される。

延長軸６３の駆動源６０側端部はカップリング６００によってモータ６０１に結合され、モータ６０１は取り付け部材６０２によってフランジ部６５ａに接続される。なお、延長軸６３はモータ６０１の動力をボールネジ６１に伝達できるものであればその表面形態はどのようなものであってもよい。また、延長軸６３をボールネジ６１と同様の規格（径、材質等）のボールネジとしてもよい。さらに、延長軸６３の長さがボールネジ６１の長さと同じである場合は、延長軸６３にボールネジ６１と同様のボールネジを用いるようにすれば部品の標準化を図ることができる。

上記の回転機構６において、真空シール部材６７はカバー６５の長手方向中心よりも主処理室１側に配置されることが好ましい。真空シール部材６７が、より主処理室１側に配置されて空間Ｓ１を小さくすることにより、主処理室１の容積及び表面積を低減させ、真空引きの時間を短縮することができる。なお、本実施例では、ベアリング６８が真空シール部材６７よりも主処理室１側に配置されているが、真空シール部材６７がベアリング６８よりも主処理室１側に配置されるようにして、主処理室１の真空引きの量を減少させるようにしてもよい。

また、上述したように、カバー６５が空間Ｓ１及びＳ２を処理室４に対して気密状態としているので、カバー６５の占有体積の分だけ処理室４の真空引きの量を減少させることができる。これにより、処理室４の幅又は高さを充分に確保しつつもその内容積を減らし、真空引きに要する時間を減少させることができる。

本実施例では、ベアリング６９が真空シール部材６７よりも駆動源６０側に配置されている。このように、複数のベアリングの一部（本実施例ではベアリング６９）を真空中ではなく大気中で使用することにより、そのベアリングに真空用グリスではなく安価な大気用グリスを適用することができ、装置の保守コストを抑えることができる。また、ベアリング６８を真空シール部材６７よりも駆動源６０側に配置して、ベアリングを大気中に配置することの効果を最大限に享受できるようにしてもよい。

図３は本実施例における回転機構６の、ボールネジ６１及び基板ホルダ６２以外の部分（以下、「延長ユニット」という）の鳥瞰図である。延長ユニットは、筒状のカバー６５の一端にカップリング部材６４及び取り付け部材６６が配置され、他端に駆動源６０が接続される。駆動源６０はカップリング部材６００、モータ６０１、取り付け部６０２、モータ通電制御用の配線６０３及び６０４を備える。本実施例の延長ユニットは、既存のボールネジ６１に対して増設可能に構成されている。

図２及び図３を用いて延長ユニットの据付方法を説明する。まず、取り付け部材６６がカバー６５から取り外される。取り付け部材６６が挿通固定具６６４によって壁部４１に固定される。カバー６５が壁部４２の開口部に外部（図２の左側）から挿入される。カバー６５が取り付け部材６６に挿入されるとともに、フランジ部６５ａがパッキン６５１を挟んで壁部４２の駆動源６０側に対向配置（当接）され、延長軸６３の先端がカップリング部材６４に収斂されて不図示のボールネジ６１と連動可能に係合される。これにより、延長ユニットがボールネジ６１に接続されるとともに処理室４内に据え付けられる。

このように、本発明の延長ユニットは、追加の処理室４に対して簡単に据え付けることができる。延長ユニットは、駆動源、延長軸、カップリング部材、筒状のカバー、取り付け部材、真空シール部材、ベアリング等を一体として処理室の壁から切り離すことができるため、メンテナンスが簡易である。また、延長ユニットを壁部４１から取り外した際、ベアリング６８が最表面にあるためメンテナンスのためのグリスの注入が容易となる。

以上のように、本実施例の回転機構によると、主処理室の回転導入方向の所望の側（例えば両側）に充分な幅又は高さの追加の処理室を備えた真空装置を提供することができる。追加の処理室は延長ユニットの周囲の空間を有効に活用することができる。主処理室と追加の処理室の外径寸法を同一とすることが可能なため、処理室槽壁の構成部材を標準化することもできる。本発明は主処理室に設けられた回転部に追加の処理室を介して回転導入するものであればよく、回転部はボールネジに限られない。

本発明により、駆動源を大気中に配置しながら、処理室を追加することができるため、真空用モータを処理室内に配置する場合に比べてコストを削減することができる。また、回転機構を、従来からある回転軸及び駆動源に加え、延長軸、カップリング部材、筒状のカバー、取り付け部材、真空シール部材、ベアリング等を用いて簡素な態様で構成することができる。従って、追加の処理室の目的や使用態様にかかわらず、本実施例の回転機構を高い汎用性をもって導入することができる。

さらに、筒状のカバーで追加の処理室から気密状態とされた空間を作ることにより、追加の処理室の真空引きの量を抑えて真空引きにかかる時間を短縮することができる。またさらに、真空シール部材を主処理室側に配置してベアリングを大気側に配置することにより、ベアリングの保守コストを抑えることができる。

上記実施例においては、基板上に水晶振動子等の圧電素子を配列して周波数調整する例を示したが、本発明の構成は、圧電素子の周波数調整用の装置以外に、複数の真空処理室を有する他のインライン式の真空装置にも適用できる。

１．主処理室
２、４．処理室
３、５．ゲートバルブ
６、７．回転機構
１０．基板
４１、４２．壁部
６０．駆動源
６１．ボールネジ
６２．基板ホルダ
６３．延長軸
６４．カップリング部材
６５．カバー
６５ａ．フランジ部
６６．取り付け部材
６７．真空シール部材
６８、６９．ベアリング
６００．カップリング部材
６０１．モータ
６０２．取り付け部材
６０３．配線
６０４．配線
６６１〜６６３、６５１．パッキン
６６４．挿通固定具

Claims (6)

1. 真空引き可能な第１の処理室、該第１の処理室に隣接する真空引き可能な第２の処理室、及び該第１の処理室内の軸部材を回転させる回転機構を備えた真空装置であって、
   前記回転機構が、
   前記第１の処理室内に配置された第１の回転軸、
   前記第２の処理室を貫通するように配置され、前記第１の回転軸と同軸かつ連動可能にカップリング部材を介して結合された第２の回転軸、
   前記第２の処理室外でかつ前記第１の処理室の反対側に配置され、前記第２の回転軸に回転力を伝達する駆動源、
   前記第２の回転軸が前記第２の処理室内で気密状態となるように該延長軸を覆う筒状のカバー、及び
   前記第２の回転軸と前記カバーの間を封止する真空シール部材
   を備えた真空装置。
2. 請求項１に記載の真空装置において、前記第１の回転軸がボールネジからなり、前記回転機構が、該ボールネジの回転により該ボールネジの軸方向に移動する基板ホルダを備え、該基板ホルダに搭載された処理対象物が前記第１の処理室内で搬送されるように構成された真空装置。
3. 請求項１に記載の真空装置において、前記カバーの前記駆動源側の一端にフランジ部が形成され、該フランジが前記第２の処理室の該駆動源側の外壁面に当接され、該カバーの他端が取り付け部材によって該第２の処理室の前記第１の処理室側の内壁面に結合された真空装置。
4. 請求項１に記載の真空装置において、前記真空シール部材が前記筒状カバーの長手方向中心よりも前記第１の処理室側に設けられた真空装置。
5. 請求項１に記載の真空装置において、前記第２の回転軸と前記筒状カバーの間に配置された複数のベアリングを備え、該複数のベアリングのうちの少なくとも一部が前記真空シール部材よりも前記駆動源側に配置された真空装置。
6. 請求項１から５いずれか一項に記載の真空装置であって、さらに、前記第１の処理室に隣接する第３の処理室を備え、該第１の処理室が前記第２の処理室と該第３の処理室の間に配置された真空装置。

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