JP2015175031A - 組立式密閉チャンバ - Google Patents

Abstract

【課題】大型の密閉チャンバを製造するに際し、専用の大型切削加工機を必要とせず、必要十分な機械強度を確保し、かつ低価格で生産可能な組立式密閉チャンバの提供。【解決手段】複数のチャンバ壁部材１０ａを接合させ、内部に密閉された空間を形成する組立式密閉チャンバであって、上面となるチャンバ壁部材１０と、下面となるチャンバ壁部材１０と、その間に設けられる複数の側面となるチャンバ壁部材１０ａと、各チャンバ壁部材１０が他のチャンバ壁部材１０と接合する少なくともいずれかの接合面に内部から外側に向けて形成されたシール用の空隙２２ａと、空隙２２ａにシール剤がシールされたシール層５０と、各チャンバ壁部材１０の接合面に所定間隔で設けられた各チャンバ壁部材１０同士を締結するためのボルト締結用のねじ孔、及び／又はねじ孔に符合し、接合面からその反対面までボルト４０を貫通させるボルト貫通孔とを備える組立式密閉チャンバ。【選択図】図２

Description

本発明は、成膜装置やエッチング装置等に用いられる密閉チャンバに関し、従来の切削加工による密閉チャンバや溶接構造の密閉チャンバなどと同等以上の機械強度を有しながら、低コストで生産可能な組立式密閉チャンバに関する。

半導体デバイスや液晶ディスプレイのパネル製造に用いられる薄膜成膜装置や、配線用金属膜の成膜プロセスを行うスパッタリング装置には、ステンレス鋼やアルミ合金等の金属を切削加工した密閉チャンバが備えられている。

半導体デバイスや液晶ディスプレイは、近年、広範な分野に応用されるとともに、製造工程における基板の大型化が進んでいる。例えば、液晶ディスプレイのパネル用基板としては、２１００ｍｍ×１８５０ｍｍサイズのものまで用いられるようになってきた。このため、これらの製造装置が備える密閉チャンバも、それに伴い大型化している。

従来、組立式密閉チャンバの筐体は、ステンレス鋼やアルミ合金等の金属を切削加工したものが主である。そのため、アルミニウムやステンレスなどのブロックから削り出して大型の密閉チャンバを製作するには、専用の大型切削加工装置が必要になり密閉チャンバの製作費が高騰する、という問題がある。

また、密閉チャンバ室の壁を構成する板材を溶接で接合し筐体を形成する場合、溶接によるひずみが生じ、またフランジ面精度等で密閉（真空）の維持が困難になるという問題がある。そのため、溶接後の切削加工が必要となり、そのための専用大型切削加工装置が必要になり、密閉チャンバの製造コストが高くなるという問題がある。

かかる課題に対し、例えば下記特許文献１には、各壁材を接合するに際し溶接を用いずに、締め付けボルトでシール剤を押しつけて接合することで、メンテナンス性の優れた組立式密閉チャンバの製造を可能とする技術を開示している。しかし、特許文献１が開示する技術では、密閉チャンバが大型化すると技術的にその製作が極めて困難になる、という課題がある。

下記特許文献２には、組立式密閉チャンバの壁の三面が合わさる部分にオーリングを用いて真空の維持を図る手段として、特殊な成型を施したオーリングと、それと同じ特殊な加工を施したオーリング用溝を組み合わせることで密閉チャンバを製造する技術が開示されている。

しかし、下記特許文献２が開示する組立式密閉チャンバの３つの壁面が合わさる部分にオーリングを用いて真空の維持を図るには、特殊な形状のオーリングを成型する必要がある。またオーリング用溝も特殊な加工となるため、その加工には専用の加工機が必要になる。そのため密閉チャンバの製造費が高騰する、という問題がある。

特開平９−２０９１５０号公報 特開平２０１３−１４００６１号公報

そこで、上記の点に鑑み本発明の課題は、大型の密閉チャンバを製造するに際し、専用の大型切削加工装置を必要とせず、かつ従来品と同等の機械強度を備えた、低コストで製造可能な組立式密閉チャンバを提供することにある。

上記の課題を解決するために請求項１に記載の発明は、複数のチャンバ壁部材を接合させ、内部に密閉された空間を形成する組立式密閉チャンバであって、
上面となるチャンバ壁部材と、下面となるチャンバ壁部材と、その間に設けられる複数の側面となるチャンバ壁部材と、
前記各チャンバ壁部材が他のチャンバ壁部材と接合する少なくともいずれかの接合面に内部から外側に向けて形成されたシール用の空隙と、
前記空隙にシール剤がシールされたシール層と、
前記各チャンバ壁部材の前記接合面に所定間隔で設けられた前記各チャンバ壁部材同士を締結するためのボルト締結用のねじ孔、及び／又は前記ねじ孔に符合し、前記接合面からその反対面までボルトを貫通させるボルト貫通孔
とを備えたことを特徴とする組立式密閉チャンバ。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の組立式密閉チャンバであって、前記空隙が、少なくとも前記チャンバ壁部材のいずれかに内側から外側に向けて所定の位置まで形成された段差部であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の組立式密閉チャンバであって、前記空隙が、少なくとも前記チャンバ壁部材のいずれかの接合端部に内側から外側に向けて形成された切欠部であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の組立式密閉チャンバであって、前記空隙から所定の間隔離れた位置にシール剤を溜める溝が形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、複数のチャンバ壁部材を接合させ、内部に密閉された空隙を形成する組立式密閉チャンバであって、
上面となるチャンバ壁部材と、下面となるチャンバ壁部材と、その間に設けられる複数の側面となるチャンバ壁部材と、
前記各チャンバ壁部材が他のチャンバ壁部材と接合する少なくともいずれかの接合面間に外側から前記内部に向けて所定の位置まで挿入されたスペンサーと、
前記スペンサーにより、前記空間の内側から前記スペンサー端部まで形成された空隙にシール剤がシールされたシール層と、
前記各チャンバ壁部材の前記接合面に所定間隔で設けられた前記各チャンバ壁部材同士を締結するためのボルト締結用のねじ孔、及び／又は前記ねじ孔に符合し、前記接合面からその反対面までボルトを貫通させるボルト貫通孔
とを備えたことを特徴とする組立式密閉チャンバ、
である。

本発明においては、例えば、チャンバ壁部材の三面が合わさる部分にオーリングを使用することなく、低蒸気圧樹脂シーラント等をシール剤とし、各チャンバ壁部材をボルトにて締結することにより、密閉性と機械強度を確保することができる。また、本発明によれば、組立式密閉チャンバが例えば真空チャンバであり、かついかなる形状をした筐体であっても、チャンバ壁部材の接合面（シール面）の劣化の可能性が少なくすることができる。なお、例えば樹脂シーラント材で固定する壁面は、原則として分解できなくなるため、ドア、蓋等の要開閉部位の真空の維持は従来同様にオーリングを使用することは好ましい。本発明の組立密閉式チャンバは、チャンバ壁部材の接合面にシール剤がシールされ、接合面の端部には切欠部を設けられ、接合面にはシール剤の溜まり部となる溝が設けられていることから、接合面間のシール剤がボルトの締結力で押しつぶされても、切欠部、あるいは溝に、シール剤が溜ることでその密閉性が維持できるように構成されている。

以上説明したように、本発明によれば、組立式密閉チャンバの製造に専用の大型切削加工装置不要である。また、溶接加工が不要となることから溶接によるひずみを切削加工する専用の大型切削加工装置も不要となる。さらに、特殊な形状をしたオーリングの成型やそのための特殊なオーリング溝の加工も不要であることから、低コストの組立式密閉チャンバを提供することができる。

本発明の第１実施形態の組立式密閉チャンバの構成を示す斜視図 チャンバ壁部材１０とチャンバ壁部材２２との間にシール層５０を設けたときの断面図である。 スペーサー４１をチャンバ壁部材２２とチャンバ壁部材１０との間に設け、それにより形成された空隙を内側からシール剤によりシールしたシール層５０を設けたときの断面図である。 チャンバ壁部材２２に切欠部２２ａと溝２２ｃを設けることで形成されたシール層５０とシール層５１を設けたときの断面図である。 チャンバ壁部材２２に切欠部２２ａを設け、そこにシール層５０を形成したときの断面図である。 チャンバ壁部材２２に溝２２ｄを設け、そこにシール層５１を形成したときの断面図である。 チャンバ壁部材２２に溝２２ｅを設け、そこにシール層５１を形成したときの断面図である。 本発明の第２の実施形態の組立式密閉チャンバの構成を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態の組立式密閉チャンバの構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は、本発明の第１の実施の形態である組立式密閉チャンバ１の構成を示す斜視図である。図１に示すように組立式密閉チャンバ１は、組立式密閉チャンバの壁を構成する上面のチャンバ壁部材１０，下面のチャンバ壁部材１１，これらのチャンバ壁部材の間に設けられるチャンバ壁部材２０，２１，２２，２４で筐体構造を形成している。各チャンバ壁部材には、接合面を固着させるためのボルト用挿通ネジ孔が設けられており、そこにボルト４０をネジ込むことで組立式密閉チャンバ室を形成する。

組立式密閉チャンバ１の内部が大気圧の場合に行われるチャンバ内部への物の出し入れ、チャンバ内部の清掃、チャンバ内の機器のメンテナンス等のため、着脱可能な扉２６が設けられている。扉２６とチャンバ壁部材２４とは、オーリング３０により真空封止を行うことが好ましい。

図２は、チャンバ壁部材１０，２２の合せ部（接合面）の詳細を示した図である。図２に示すようにチャンバ壁部材１０，２２の合せ部は、接着性樹脂などよるシール層５０を設けるとともにボルト４０にて締結する。シール層５０は、チャンバ壁部材２２に設けた切欠部２２ａと、チャンバ壁部材１０に設けた段差部１０ａとにより形成されている。

図３は、図２に示す段差部１０ａに代えて、スペーサー４１をチャンバ壁部材２２とチャンバ壁部材１０との間に設け、それにより出来た空隙と切欠部２２ａとによりシール層５０を形成してもよい。一方において、図２に示すような段差部１０ａや、図３に示すようなスペーサー４１を設けることは、各チャンバ壁部材の接着面積が減少し、壁体の強度が低下するという問題がある。そこで、ある一定以上のチャンバ壁体の強度を必要とする組立式密閉チャンバには、図４、図６、図７に示すような、シール層５１を壁材２２の内部に溝２２ｃ、２２ｄ、２２ｅの形成することで設けることが好ましい。これにより、各チャンバ壁部材の接着面積を減少させることなくシール層を形成することができ、各チャンバ壁部材の厚さをいたずらに厚くすることなく、所定のチャンバ強度を確保することができる。なお、チャンバ壁部材同士を締結するボルトの大きさやボルト間ピッチ、ボルトの締め付けトルク等の条件によっては、図５に示すように切欠部２２ａのみのシール層５０であっても良い。

また、このように溝部に形成されたシール層５１はチャンバ内部と隔たりがあるために、チャンバ内部でのプラズマ照射等による紫外線の影響を受けることがないため、シール層５１の紫外線による劣化を遅らすことができる。

図８は本発明の第２の実施形態である２面のチャンバ壁を有するチャンバ壁部材２３、２５を組み合わせた組立式密閉チャンバ２の構成を示した斜視図である。このような２面の壁を有するチャンバ壁部材の接合においても、上述したシール層を形成し組立式密閉チャンバ２を構成することができる。

図９は本発明の第３の実施形態である曲面壁を有するチャンバ壁部材２６を組み合わせた組立式密閉チャンバ３の構成を示した斜視図である。チャンバ壁部材２６が局面であるチャンバ壁部材との接合においても、上述したシール層を形成し組立式密閉チャンバ３を構成することができる。

本発明においては、チャンバ壁部材間をより強固に締結することを目的に、チャンバ壁部材の合わせ面の接触面積を大きくとる方法として、チャンバ壁部材の合わせ面に溝を設けてボルト締結時につぶされたシール剤が溜まる構造としている。ボルト締結時につぶされたシール剤が溝へ入り込むことで、連続した均一かつ確実なシール層を形成することができる。

かかる溝の形状は、チャンバ壁部材同士を締結するボルトの大きさやボルト間ピッチ、ボルトの締め付けトルク等の条件によって、エッジ応力が大きくなるため、それらの条件に応じた溝形状を選択することが好ましい。例えば、三角形断面形状、四角形断面形状、曲面底面の断面形状があげらえる。またエッジ応力は、エッジ部の角度が鋭角になるほど大きくなるので、ボルト締結力、つまり組立式密閉チャンバに必要とされる機械強度に応じて使い分けることが好ましい。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１，２，３ 密閉チャンバ、
１０，１１，２０，２１，２２，２３，２４，２５ チャンバ壁部材
１０ａ 段差部
２２ａ 切欠部
２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ 溝
２６ 扉
３０ オーリング
４０ ボルト
４１ スペーサー
５０ ５１ シール層

Claims (5)

1. 複数のチャンバ壁部材を接合させ、内部に密閉された空間を形成する組立式密閉チャンバであって、
   上面となるチャンバ壁部材と、下面となるチャンバ壁部材と、その間に設けられる複数の側面となるチャンバ壁部材と、
   前記各チャンバ壁部材が他のチャンバ壁部材と接合する少なくともいずれかの接合面に内部から外側に向けて形成されたシール用の空隙と、
   前記空隙にシール剤がシールされたシール層と、
   前記各チャンバ壁部材の前記接合面に所定間隔で設けられた前記各チャンバ壁部材同士を締結するためのボルト締結用のねじ孔、及び／又は前記ねじ孔に符合し、前記接合面からその反対面までボルトを貫通させるボルト貫通孔
   とを備えたことを特徴とする組立式密閉チャンバ。
2. 前記空隙が、少なくとも前記チャンバ壁部材のいずれかに内側から外側に向けて所定の位置まで形成された段差部であることを特徴とする請求項１に記載の組立式密閉チャンバ。
3. 前記空隙が、少なくとも前記チャンバ壁部材のいずれかの接合端部に内側から外側に向けて形成された切欠部であることを特徴とする請求項１に記載の組立式密閉チャンバ。
4. 前記空隙から所定の間隔離れた位置にシール剤を溜める溝が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の組立式密閉チャンバ。
5. 複数のチャンバ壁部材を接合させ、内部に密閉された空隙を形成する組立式密閉チャンバであって、
   上面となるチャンバ壁部材と、下面となるチャンバ壁部材と、その間に設けられる複数の側面となるチャンバ壁部材と、
   前記各チャンバ壁部材が他のチャンバ壁部材と接合する少なくともいずれかの接合面間に外側から前記内部に向けて所定の位置まで挿入されたスペンサーと、
   前記スペンサーにより、前記空間の内側から前記スペンサー端部まで形成された空隙にシール剤がシールされたシール層と、
   前記各チャンバ壁部材の前記接合面に所定間隔で設けられた前記各チャンバ壁部材同士を締結するためのボルト締結用のねじ孔、及び／又は前記ねじ孔に符合し、前記接合面からその反対面までボルトを貫通させるボルト貫通孔
   とを備えたことを特徴とする組立式密閉チャンバ。