JP5695943B2 - 真空処理装置用の端子ユニット及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、真空チャンバの壁面や真空フランジ等の真空隔壁に設けられる真空処理装置用の端子ユニット及びその製造方法に関する。

一般に、真空成膜装置やエッチング装置等の真空処理装置では、真空チャンバ内の気密性を保持しつつ、真空チャンバ内に設けられるモータ、ヒータやカソードユニット等の部品に対して給電し、または、センサ（例えば、熱電対）等の部品との間で電気信号を送受信するため、接続用の端子が真空チャンバ壁面に設けられている。そして、真空チャンバ壁面の内外に突出する端子の両端に、大気側の部品からの配線と、真空中の部品からの配線とを夫々接続することで、大気側の部品と真空中の部品との間での給電や信号の送受信等を可能にしている。

従来、このような接続用の端子として、真空チャンバ壁面に透孔を開設し、この透孔に、絶縁破壊の発生を防止する絶縁座金を、当該絶縁座金と壁面との間にＯリングやゴム製のガスケット等の真空シール部品を介在させて真空シールさせて設け、絶縁座金で金属製の棒材等からなる１本の接続端子（電極）を気密保持するものが知られている。また、上記透孔に、金属製の棒材からなる接続端子をガラスで封止してなる所謂ハーメチックシールを溶接したものも知られている（例えば、非特許文献１参照）。なお、真空チャンバ壁面等の真空隔壁に複数の接続端子を備える端子ユニットに係る特許文献は不知である。

然しながら、真空チャンバ壁面に透孔を開設し、この透孔に、端子を保持した絶縁座金を挿設していくものでは、給電や信号の送受信に必要となる端子の数だけ透孔を開設したり、絶縁座金や真空シール部品が必要となり、その取付作業が面倒であるばかりか、部品点数が増加してコスト高を招く。その上、真空シールする箇所が増加して気密性が問われる真空チャンバの信頼性が低下する。他方で、ハーメチックシール自体は高価であり、その上、給電や信号の送受信に必要となる端子の数に応じて複数の接続端子を相互に絶縁しつつガラスで封止してハーメチックシールとして構成するのでは、更に専用の冶具や設備等が必要となり、製造コストが多大となる。しかも、真空チャンバへの装着時、ガラスの破損を防止しつつ溶接することが必要となり、その取付作業も面倒である。

また、上記従来例のものはいずれも、真空チャンバに一旦装着すると、端子の数を変更したり、または、端子の真空チャンバへの装着位置を変更したりすることが実質的にできず、使い勝手が悪いという問題もある。

新版 真空技術読本（オーム社） ８１−８２頁の記載参照

本発明は、以上の点に鑑み、気密性が問われる真空チャンバの信頼性が高く、作業性よく真空隔壁に設けることができる低コストの真空処理装置用の端子ユニットを提供することをその第１の課題とするものである。また、本発明は、複数の端子を備えることができる低コストの真空処理装置用の端子ユニットを効率よく製作し得る真空処理装置用の端子ユニットの製造方法を提供することをその第２の課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の端子ユニットは、透孔を有する真空隔壁と、前記真空隔壁の片面に接合され、前記透孔に連通する開口を有する絶縁体と、前記絶縁体表面に接合され、前記透孔に連通する他の開口を有する導体と、前記導体またはこの導体表面に更に接合される、前記透孔に連通する開口を有する絶縁体のいずれか一方の表面に接合され、絶縁体と導体との両開口から透孔に至る空間を閉鎖する蓋体とを備え、前記導体は、その内周縁部に内方に向かって突設した第１の舌片と、その外周縁部に外方に向かって突設した第２の舌片とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１の舌片に真空中の部品からの配線を接続し、第２の舌片に大気側の部品からの配線を接続すれば、大気側と真空中との部品間での給電や信号の送受信等が可能となる。この場合、第１及び第２の両舌片が部品からの配線が接続される端子の役割を果たし、また、真空隔壁に、各々が所定厚さで板状の絶縁体と導体とを例えばろう付けにより順次接合した構成を採用することで、接合面で真空シールされ、しかも、ハーメチックシールと比較して高い強度を有するようになる。このため、本発明の端子ユニットを真空チャンバに設ける場合でも、気密性が問われる真空チャンバの信頼性は高い。しかも、真空隔壁が真空処理装置のチャンバ壁面である場合、Ｏリング等の真空シール部品が不要になり、部品点数を減らして低コスト化を図ることができる。

この場合、前記絶縁体と前記導体とが交互に複数枚積み重ねて接合されたものにおいて、一の導体に形成された第１の舌片及び第２の舌片と、他の導体に形成された第１の舌片及び第２の舌片とを周方向で相互にずらしておけば、少ない部品点数で相互に絶縁された複数の端子を備えた低コストの端子ユニットを実現でき、有利である。しかも、既に接続済みの配線に干渉することなく、作業性よく他の配線を端子たる両舌片に接続していくことができる。

また、本発明においては、真空隔壁は、真空チャンバに設けられた接続ポートに着脱自在に装着される真空フランジとしてもよい。これによれば、簡単な作業で本発明の端子ユニットを真空チャンバに装着することができ、また、真空チャンバに一旦装着した後でも、端子の数の異なる端子ユニットに変更したり、または、真空チャンバへの装着位置を任意に変更したりすることができる。しかも、その取扱いは、通常の真空フランジの取り扱いが同じで容易であり、使い勝手が良い。

更に、上記課題を解決するために、本発明は、真空処理装置の端子ユニットの製造方法であって、透孔を有する真空隔壁の片面に、透孔に通じる開口を有する環状の絶縁体を接合する工程と、前記絶縁体表面に前記透孔に通じる他の開口を有し、その内周縁部と外周縁部とに夫々突設した舌片を備えた環状の導体を接合する工程と、導体表面に、絶縁体と導体との両開口から透孔に至る空間を閉鎖する蓋体と接合する工程と、を含むことを特徴とする。これにより、複数の端子を備えることができる低コストの真空処理装置用の端子ユニットを効率よく製作し得る。

本発明の実施形態の真空処理装置用の端子ユニットを、真空チャンバ壁面に設けた接続ポートに装着した状態で示す断面図。 図１に示す端子ユニットの背面図。 図１に示す端子ユニットの分解斜視図。 本発明の実施形態の端子ユニットの変形例を示す断面図。

以下、図面を参照して、真空隔壁を真空フランジとした場合を例に、本発明の実施形態の端子ユニットＴｕを説明する。

図１〜図３を参照して、端子ユニットＴｕは真空フランジ１に一体に形成されている。真空フランジ１は、真空処理装置の真空チャンバの壁面Ｃｗに設けられたフランジ付きの接続ポートＣｐに装着自在なものである。真空フランジ１は、例えばステンレス製で、平面視円形で所定厚さの板状部材から構成され、その中央に円形開口（透孔）１１を備える。真空フランジ１の片面には、その外周縁部にＯリング２が嵌着される環状溝１２が形成されている（図１中、上側）。また、環状溝１２の周囲には、周方向に所定間隔で複数の透孔１３（本実施形態では６個）が形成されている。そして、この透孔１３を介してボルトＢ及びナットＮにより接続ポートＣｐに密着固定できる。なお、真空フランジ１は、図外のクランプ等で接続ポートＣｐに装着することもできる。また、以下においては、端子ユニットＴｕから接続ポートＣｐに向かう側を上とし、その逆側を下として説明する（図１参照）。

接続ポートＣｐに装着した場合、大気側に位置する真空フランジ１の他面（図１中、下側）には、所定の板厚を有する環状の絶縁板３が接続されている。この場合、絶縁板３の中央開口（開口）３１は、上記円形開口１１と同一径を有し、円形開口１１に連通するように中央開口３１を円形開口１１直下に位置させて接合される。絶縁体３としては、例えばアルミナ等のセラミックスやガラス製のものが用いられ、その板厚は、例えば、給電電圧等を考慮して適宜設定される。また、絶縁体３の真空フランジ１下面への接合方法としては、例えば、銀ろうを用いたろう付けや溶着等が用いられ、接合面がその全面に亘って真空フランジ１に密着し、真空気密に保持されるように両者が接合される。

絶縁体３の下面には、所定の板厚を有する環状の導体４が接合されている。導体４の中央開口（他の開口）４１は、上記円形開口１１と同一径を有し、上記同様、円形開口１１に連通するように中央開口４１を円形開口１１直下に位置させて接合される。導体４としては、例えば、金、銅やアルミニウム製等の比較的伝導率が良い材質のものが用いられ、その板厚は、例えば、給電電圧等を考慮して適宜設定される。また、導体４の絶縁体３下面への接合方法としては、上記同様、銀ろうを用いたろう付けや溶着等が用いられ、接合面がその全面に亘って絶縁体３に密着し、真空気密が保持されるように両者が接合される。

また、導体４の内周縁部には、その内方に向かって突設した第１の舌片４２が一体に形成され、また、導体４の外周縁部には、その外方に向かって突設した第２の舌片４３が一体に形成されている。これら両舌片４２、４３が、部品からの配線が接続される端子の役割を果たす。第１及び第２の両舌片４２、４３の長さは、同一であっても、相互に異なる長さであってもよい。また、本実施形態では、第１及び第２の両舌片４２、４３として平面視長方形のものを導体４と同一平面内に位置するように一体に形成したものを例に説明するが、両舌片４２、４３の形状はこれに限定されるものではない。例えば、両舌片４２、４３を別体として導体４の所定位置に取り付けるようにしてもよく、また、両舌片４２、４３は、その先端部を上方、下方または周方向に屈曲させたＬ字状のものやＺ字状に成形したもの等、種々の形状のものが採用できる。更に、両舌片４２、４３を形成する方位にも特に制限がなく、例えば、第１及び第２の両舌片４２、４３を同方位に形成したり、または、１８０℃間隔で両舌片４２、４３を形成したりすることができる。他方、真空フランジ、絶縁体３や導体４に形成する開口の輪郭は円形に限られず、どのような形状でもよい。

第１及び第２の両舌片４２、４３にはねじ孔４２ａ、４３ａが夫々開設され、各ねじ孔４２ａ、４３ａに、真空側及び大気側の各部品からの配線Ｗ１、Ｗ２の先端に設けた棒状や平板状の接続端子５ａ、５ｂがビス止めされるようになっている。配線Ｗ１、Ｗ２の接続方法はこれに限定されるものではなく、半田付け等でもよい。接続端子５ａ、５ｂとしては、金、銅やアルミニウム製等の比較的伝導率が良い材質のものから構成される。なお、接続端子５は、第１及び第２の両舌片４２、４３に銀ろうを用いたろう付けや溶着等で接合するようにしてもよい。そして、大気側の部品と真空中の部品との間での給電や信号の送受信等を行うものが複数ある場合には、図１に示す如く、上記絶縁体３と上記導体４とが交互に複数枚積み重ねられて接合され（図１に示す実施形態では、４枚の導体４を備える）、導体の数だけ、大気側の部品と真空中の部品との間での給電や信号の送受信が可能となる。

また、上記のように、絶縁体３と導体４とを交互に複数枚積み重ねる場合、真空チャンバ内での処理により絶縁破壊を防止する等のため、導体４は、2枚の絶縁体３で挟着されるように構成することが好ましい。そして、最下部に位置する絶縁体３の下面には、両中央開口４１、４２から透孔たる円形開口１１に至る内部空間６の閉鎖する蓋体７が接合される。蓋体７としては、所定の強度を有するステンレス等のブランク材が用いられ、上記同様、銀ろうを用いたろう付けや溶着等が用いられ、接合面がその全面に亘って絶縁体３に密着し、真空気密が保持されるように両者が接合され、上記内部空間６が気密保持できるようになっている。なお、蓋体７を絶縁性材料から構成すれば、最下部に位置する絶縁体３は省略することもできる。

上記端子ユニットＴｕを使用するのに際しては、真空チャンバ壁面Ｃｗの接続ポートＣｐのフランジ面に、Ｏリング２を密着させた状態でボルトＢ及びナットＮにより真空フランジ１を装着する。そして、第１の舌片４２に、真空チャンバに設けられた図示省略の部品からの配線Ｗ１の先端に設けた接続端子５ａをビス止めして配線接続する。他方で、第２の舌片４３に、図示省略の大気側の部品からの配線Ｗ２の先端に設けた接続端子５ａをビス止めして配線接続する。これにより、大気側と真空中との部品間での給電や信号の送受信等が可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、真空フランジ１に、各々が所定厚さで板状の絶縁体３と導体４とを順次接合した構成を採用することで、接合面で真空シールされ、しかも、ハーメチックシールと比較して高い強度を有するようになる。このため、気密性が問われる真空チャンバの信頼性は高い。また、真空チャンバ壁面Ｃｗの接続ポートＣｐに装着する際に真空シールを行うＯリング２以外に、真空シール部品は必要とせず、少ない部品点数で相互に絶縁された複数の接続端子を備える構成にできるため、低コストを図ることができて有利である。

また、真空隔壁を、接続ポートＣｐに着脱自在に装着される真空フランジ１としたため、簡単な作業で端子ユニットＴｕを真空チャンバ壁面Ｃｗに装着することができ、しかも、真空チャンバ壁面Ｃｗに一旦装着した後でも、導体の数の異なる端子ユニットＴｕに変更したり、または、真空チャンバ壁面Ｃｗが複数の接続ポートＣｐを備える場合には、その装着位置を任意に変更したりすることができ、使い勝手が良い。その上、一の導体４に形成された第１の舌片４２及び第２の舌片４３と、他の導体に形成された第１の舌片４２及び第２の舌片４３とを周方向で相互にずらしておけば、既に接続済みの配線Ｗ１、Ｗ２に干渉することなく、作業性よく他の配線Ｗ１、Ｗ２を接続していくことができる。

以下に、上記真空処理装置用の端子ユニットＴｕの製作工程の一例を説明する。真空フランジ１として、上面にＯリング用の環状溝１２が形成された規格品の中央開口付き真空フランジを用意する。次に、円形開口１１と夫々同径の中央開口３１、４１を形成した環状の絶縁体３及び導体４を用意する。そして、円形開口１１の直下に中央開口３１が位置するように絶縁体３をその全面に亘って接合する。次に、絶縁体４の下面に、円形開口３１の直下に中央開口４１が位置するように導体４をその全面に亘って接合する。大気側の部品と真空中の部品との間での給電や信号の送受信等を行うものが複数ある場合には、上記手順で任意の枚数で上記絶縁体と上記導体とを交互に複数枚積み重ね、最下層の導体４の下面に絶縁体３を接合する。この場合、図２に示す如く、例えば４枚の導体４を設ける場合には両舌片４２、４３が９０度間隔で位置するように、一の導体に形成された第１の舌片４２及び第２の舌片４３と、他の導体に形成された第１の舌片４２及び第２の舌片４３とを周方向で相互にずらしておく。

次に、最下部に位置する絶縁体３の下面に、両中央開口３１、４１から円形開口１１に至る空間６を閉鎖する蓋体７が接合する。接合方法としては、真空フランジ１の片面にその全面に亘ってろう材を設置した後、絶縁体３を設置し、この絶縁体３の表面にろう材をその全面に亘って設置した後、導体４を設置し、最後に、導体の下面にろう材をその全面に亘って設置した後、蓋体を設置する。そして、真空フランジの片面に夫々ろう材を介して絶縁体３と導体４とを積み重ねた状態で公知の構造の真空加熱炉内に収納し、減圧下で所定温度に加熱し、真空フランジ１と絶縁体３とを、並びに、絶縁体３と導体４とを夫々真空ろう付けにより接合する。以上の工程により、規格品の真空フランジ１に一体の端子ユニットＴｕが製作される。これによれば、低コストかつ使い勝手のよい真空処理装置用の端子ユニットＴｕを効率よく製作できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではない。上記実施形態では、真空フランジ１に一体に端子ユニットＴｕを設けたものを例に説明したが、真空チャンバ１の壁面に直接本発明の端子ユニットＴｕを製作することができる。この場合、真空チャンバの壁面が真空隔壁を構成する。これにより、上記同様、気密性が問われる真空チャンバの信頼性は高い。また、Ｏリング等の真空シール部品が不要になり、部品点数を減らして低コスト化も図ることができる。

また、上記実施形態では、絶縁体３、導体４及び蓋体をろう付けするものを例に説明したが、導体３の数を任意に変更するように構成することもできる。即ち、図４を参照して上記と同一の部材または要素には同一符号を用いて説明すると、変形例に係るものでは、導体３０及び絶縁体４０には上下方向に貫通する透孔３０１、４０１が、例えば周方向に１８０度ずらして夫々形成されると共に、導体３０及び絶縁体４０の上面には透孔３０１、４０１の径方向内側に位置させて環状溝３０２、４０２が形成されている。蓋体７０にもまた、例えば周方向に１８０度ずらして透孔７０１が形成されると共に、その上面で透孔７０１の径方向外側に位置させて環状溝７０２が形成されている。

そして、真空フランジ１の下面所定位置にねじ孔１０を開設しておき、各環状溝３０２、４０２、７０２に夫々Ｏリング２０を圧入した状態で、上記実施形態の如く、絶縁体３０と導体４０とを交互に複数枚積み重ね、最下部に位置する絶縁体３０の下面に蓋体７０を設置する。この場合、各透孔３０１、４０１、７０１がねじ孔１０の直下に位置するようにしておく。そして、各透孔３０１、４０１、７０１内にボルトＢ１を挿設し、ねじ孔に螺着すると、縁体３０、導体４０及び蓋体７０が相互に密着固定（接合）される。この場合、各透孔３０１、４０１を貫通する絶縁カラー８０を挿設しておくことが好ましい。他方で、ボルトＢ１を取り外せば、簡単に分解でき、導体４０の数を任意に変更できる。

また、上記変形例の如く、導体の数を変更できるようにした場合、配線の接続作業を考慮して、舌片４２、４３の内周縁部及び外周縁部からの夫々の長さを相互に変化させるようにしてもよい。例えば、部品からの配線Ｗ１、Ｗ２が向かう方向で比較的に近いものから順次遠くなるのに従い、舌片４２、４３を長くしておけば、配線作業を効率的に行うことができてよい（図４参照）。また、特に図示して説明しないが、舌片の先端に、舌片に対して直交する方向にのびる棒状の接続端子を立設し、配線作業を更に効率的に行い得るようにしてもよい。

Ｔｕ…端子ユニット、１…真空フランジ（真空隔壁）、３…絶縁体、４…導体、３１、４１…中央開口（開口）、導体４２…第１の舌片（端子）、４３…第２の舌片（端子）、Ｃｗ…真空チャンバの壁面、Ｃｐ…接続ポート。

Claims (4)

1. 透孔を有する真空隔壁と、
   前記真空隔壁の片面に接合され、前記透孔に連通する開口を有する絶縁体と、
   前記絶縁体表面に接合され、前記透孔に連通する他の開口を有する導体と、
   前記導体またはこの導体表面に更に接合される、前記透孔に連通する開口を有する絶縁体のいずれか一方の表面に接合され、絶縁体と導体との両開口から透孔に至る空間を閉鎖する蓋体とを備え、
   前記導体は、その内周縁部に内方に向かって突設した第１の舌片と、その外周縁部に外方に向かって突設した第２の舌片とを備えることを特徴とする真空処理装置用の端子ユニット。
2. 請求項１記載の真空処理装置用の端子ユニットであって、前記絶縁体と前記導体とが交互に複数枚積み重ねて接合されたものにおいて、一の導体に形成された第１の舌片及び第２の舌片と、他の導体に形成された第１の舌片及び第２の舌片とを周方向で相互にずらしたことを特徴する真空処理装置用の端子ユニット。
3. 前記真空隔壁は、真空チャンバに設けられた接続ポートに着脱自在に装着される真空フランジであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の真空処理装置用の端子ユニット。
4. 真空処理装置の端子ユニットの製造方法であって、
   透孔を有する真空隔壁の片面に、透孔に通じる開口を有する環状の絶縁体を接合する工程と、
   前記絶縁体表面に前記透孔に通じる他の開口を有し、その内周縁部と外周縁部とに夫々突設した舌片を備えた環状の導体を接合する工程と、
   導体表面に、絶縁体と導体との両開口から透孔に至る空間を閉鎖する蓋体と接合する工程と、を含むことを特徴とする真空処理装置用の端子ユニットの製造方法。
   
   

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