JP5908857B2 - 成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空チャンバの開閉機構を備える成膜装置に関する。

従来、真空チャンバの開閉を行う開閉機構を備える成膜装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の成膜装置の開閉機構は、基板を搬入又は搬出するための真空チャンバの孔部を塞ぐための弁体と、弁体で押圧されることで孔部を封止するＯリングと、孔部の開閉のために弁体を移動させる一本のシリンダと、を備えている。このシリンダの端部は、弁体に直接接続されている。

特開平０６−３３８４６９号公報

上述のような成膜装置の開閉機構では、弁体のうち、シリンダの端部が接続されている部分のみ押圧力が強くなり、弁体によるＯリングの押圧が不均一になるという問題が生じる。ここで、弁体の長手方向に沿って延在する棒状部材を設け、当該棒状部材と弁体とを接続すると共に、棒状部材の端部に回転駆動力を付与する機構が考えられる。しかしながら、当該構成を適用したとしても、棒状部材の一端側と他端側との間ではねじれが生じ、ねじれの影響によって、弁体による押圧力はやはり不均一となる。従って、弁体による押圧力が不均一となることを抑制することが従来より求められていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、弁体による押圧力が不均一になることを抑制できる成膜装置を提供することを目的とする。

本発明に係る成膜装置は、成膜材料の粒子を成膜対象物に付着させる成膜装置であって、成膜対象物を搬入又は搬出するための孔部を有する真空チャンバと、孔部を閉じる位置と、孔部を介して搬入又は搬出される成膜対象物と干渉しない位置との間で移動可能であって、長手方向に延びる弁体と、弁体の長手方向に沿って延び、弁体に接続された管状部材と、少なくとも一部が管状部材の内部に進入し、弁体の長手方向における中央位置にて、管状部材に締結された棒状部材と、棒状部材に回転駆動力を付与する回転駆動部と、を備える。

本発明に係る成膜装置は、弁体の長手方向に沿って延びて弁体に接続された管状部材と、少なくとも一部が管状部材の内部に進入する棒状部材と、棒状部材に回転駆動力を付与する回転駆動部と、を備えている。また、棒状部材は、弁体の長手方向における中央位置にて管状部材に締結されている。従って、回転駆動部によって棒状部材に付与された回転駆動力は、当該棒状部材を介し、弁体の長手方向における中央位置にて管状部材に伝達される。従って、当該回転駆動力は、弁体の長手方向に沿って延びる管状部材を介して、長手方向における両側へバランス良く弁体に伝達される。これによって、弁体による押圧力が不均一になることが抑制される。

本発明に係る成膜装置は、真空チャンバの内部において、棒状部材を回転可能に支持する第１の軸受部を更に備えてよい。第１の軸受部は、真空チャンバの内部、すなわち、弁体へ荷重を伝達する管状部材の近くで棒状部材を支持することが可能となる。従って、弁体の押付け反力を支持する際に、棒状部材に大きな曲げ応力がかかることを抑制できる。これによって、剛性確保のために棒状部材の径が大きくなることを抑制できる。

本発明に係る成膜装置において、管状部材は、弁体の長手方向に沿って分割されており、分割された管状部材同士の間には、棒状部材が進入していると共に、棒状部材を回転可能に支持する第２の軸受部が設けられていてよい。これによって、弁体の長手方向における中央位置においても、第２の軸受部で棒状部材を支持することができる。従って、成膜対象物が大きくなることにより弁体が大きくなったとしても、剛性確保のために棒状部材の径が大きくなることを抑制できる。

本発明によれば、弁体による押圧力が不均一になることを抑制できる。

本発明の各実施形態に係る成膜装置の全体構成を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る成膜装置の断面図であって、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態に係る開閉機構を模式的に示した概念図である。 図２に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図２に示す開閉機構を矢印Ｖから見た図である。 図２中においてＥ１で示す部分の拡大図である。 図２中においてＥ２で示す部分の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る成膜装置の断面図であって、図２に対応する図である。 本発明の第２実施形態に係る開閉機構を模式的に示した概念図である。 本発明の第３実施形態に係る成膜装置の断面図であって、図１に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 本発明の第３実施形態に係る開閉機構を模式的に示した概念図である。 図１０中においてＥ３で示す部分の拡大図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明による成膜装置の一実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る成膜装置１００の全体構成を示す概略構成図である。図１に示す成膜装置１００は、成膜対象物である基板１０１（例えばガラス基板）に対して成膜等の処理を施すためのものである。成膜装置１００は、例えばＲＰＤ法（反応性プラズマ蒸着法）による成膜を行う装置である。成膜装置１００は、プラズマを生成するプラズマガンを備え、生成されたプラズマを用いて、成膜材料（蒸着源１４０）をイオン化し、成膜材料の粒子を基板１０１の表面に付着させることにより成膜を行う。説明の便宜上、図１には、ＸＹＺ座標系を示す。Ｙ軸方向は、基板１０１が搬送される方向である。Ｚ軸方向は、上下方向を示しており、本実施形態では基板１０１と蒸着源１４０とが対向する方向である。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに直交する方向である。なお、第１実施形態では、基板１０１の板厚方向が略鉛直方向となるように基板１０１が真空容器内に配置されて搬送されるいわゆる横型の成膜装置を例示している。ただし、後述の第３実施形態に示す例では、基板１０１の板厚方向が水平方向となるように、基板１０１を直立又は直立させた状態から傾斜した状態で、基板１０１が真空チャンバ内に配置されて搬送される、いわゆる縦型の成膜装置であってもよい。この場合は、横型の成膜装置とはＸ軸とＺ軸とが入れ替わり、Ｘ軸方向において、基板１０１と蒸着源１４０が対向する。

成膜装置１００は、ロードロックチャンバ１２１、バッファチャンバ１２２、成膜チャンバ１２３、バッファチャンバ１２４、ロードロックチャンバ１２５を備えている。これらのチャンバ１２１〜１２５は、この順に並んで配置されている。全てのチャンバ１２１〜１２５が真空チャンバ１５０として構成され、チャンバ１２１〜１２５の出入口には、本実施形態に係る開閉機構１が設けられている。成膜装置１００は、バッファチャンバ１２２，１２４、成膜チャンバ１２３が複数並べられている構成でもよい。また、成膜装置１００は、これらの真空チャンバが一体的に形成されていてもよい。

各真空チャンバ１２１〜１２５には、内部を適切な圧力とするための真空ポンプ（不図示）が接続されている。また、各真空チャンバ１２１〜１２５には、チャンバ内の圧力を監視するための真空計（不図示）が設置されている。各チャンバ１２１〜１２５には、真空ポンプに接続された真空排気管が連通され、この真空排気管に真空計が設置されている。

次に、図２〜図７を参照して、本実施形態に係る真空チャンバ１５０（各チャンバ１２１〜１２５）の開閉機構１の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、本実施形態に係る開閉機構１を模式的に示した概念図である。図４は、図２に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図５は、図２に示す開閉機構１を矢印Ｖから見た図である。図６は、図２中においてＥ１で示す部分の拡大図である。図７は、図２中においてＥ２で示す部分の拡大図である。なお、図４及び図５では、弁体９が開いた状態を示しているが、構成を明確にするために、図２は弁体９で孔部１５１を閉じた状態を示している。真空チャンバ１５０は、基板１０１を搬入又は搬出するための孔部１５１を有する。図４に示すように、孔部１５１は、基板１０１の搬送方向における各真空チャンバ１５０の端壁部１５０ａに形成されている。孔部１５１は、端壁部１５０ａを貫通すると共にＸ軸方向に延びるスリット状の貫通孔によって構成され、基板１０１及び当該基板１０１を支持する搬送トレイが通過可能な大きさに形成されている。一の真空チャンバ１５０の端壁部１５０ａと、隣り合う他の真空チャンバ１５０の端壁部１５０ａとは、互いに接触するように配置されている。一の真空チャンバ１５０の端壁部１５０ａの孔部１５１は、隣り合う他の真空チャンバ１５０の端壁部１５０ａの孔部１５１と対応する位置及び大きさに形成されており、互いに連通している。

開閉機構１は、当該孔部１５１の開閉を切り替え可能に構成されている。開閉機構１は、孔部１５１を開閉する開閉部２と、開閉部２を回転可能に支持する回転軸部３と、回転軸部３に回転力を付与する回転駆動部４と、を備えている。本実施形態に係る開閉機構１は、いわゆるフラッパー式チャンバゲートである。

図２及び図４に示すように、回転軸部３は、真空チャンバ１５０内において、孔部１５１の延在方向と同方向に延びている。回転軸部３は、Ｚ軸方向において、真空チャンバ１５０の上壁部１５０ｂと孔部１５１との間に配置されており、孔部１５１が形成された端壁部１５０ａから離間した状態で設けられている。回転軸部３は、端壁部１５０ａに固定された軸受ブラケット６で回転可能に支持される。また、回転軸部３の一方の端部３ａは、真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｃを貫通して、真空チャンバ１５０の外側まで延びている。回転軸部３のうち、真空チャンバ１５０の外側へ延びた部分は、軸受７で回転可能に支持される。回転軸部３の他方の端部３ｂは、真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｄで支持される（図２参照）。なお、本実施形態では、回転軸部３は、上壁部１５０ｂ寄りに設けられているが、下壁部１５０ｅ寄りに設けられてもよい。なお、下壁部１５０ｅ側には基板１０１を搬送するための搬送機構（搬送ローラ）などが配置されるため、回転軸部３を上壁部１５０ｂ寄りに設けることで、搬送機構との干渉を防ぐことができる。また、本実施形態では、回転駆動部４が真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｃ側に設けられているため、回転軸部３の一方の端部３ａが側壁部１５０ｃから外側へ延びているが、回転駆動部４を側壁部１５０ｄ側に設けてもよく、この場合は、回転軸部３の他方の端部３ｂが側壁部１５０ｄから外側へ延びる。なお、回転軸部３の詳細な構造については後述する。

図２及び図４に示すように、開閉部２は、回転軸部３に取り付けられたアーム８（８Ａ〜８Ｄ）と、孔部１５１を開閉する弁体９と、弁体９の封止面９ａに設けられた封止部材１１と、を備えている。アーム８は、回転軸部３の延在方向に所定の間隔で複数設けられている。本実施形態では、図２に示すようにアーム８が４つ設けられているが、特に数は限定されない。アーム８は、回転軸部３から径方向に延びており、先端８ａ側で弁体９を支持している。これにより、回転軸部３は、アーム８を介して弁体９に連結される。

弁体９は、回転軸部３の回転に伴って移動可能である。弁体９は、孔部１５１を閉じる第１の位置Ｐ１と、孔部１５１を開放する第２の位置Ｐ２との間で移動可能である。図４においては、二点鎖線で示されている弁体９の位置が第１の位置Ｐ１に該当し、実線で示されている弁体９の位置が第２の位置Ｐ２に該当する。図２では、第１の位置Ｐ１に配置されている状態の弁体９が実線で示されている。なお、第２の位置Ｐ２とは、弁体９が搬入・搬出される基板１０１（及び当該搬入・搬出のための搬送トレイなどの機構）と干渉しない位置であれば、どこに設定されてもよい。図４に示すように、本実施形態では、弁体９が第１の位置Ｐ１から回転軸部３を中心に略９０°回転した位置が第２の位置Ｐ２として設定されている。ただし、弁体９が第２の位置Ｐ２で基板１０１と干渉しない限り、略９０°でなくともよい。基板搬送方向（Ｙ軸方向）における孔部１５１の延長線上の空間を搬送空間ＣＥとした場合、第２の位置Ｐ２における弁体９は、搬送空間ＣＥよりも外側に配置される。

弁体９は、孔部１５１の延在方向に沿って延び、長手方向を有する長尺な形状を有している。弁体９は、第１の位置Ｐ１に配置されたときに、端壁部１５０ａと対向する面である封止面９ａにて、孔部１５１の全体を基板搬送方向（Ｙ軸方向）から見て完全に覆うような形状及び大きさに形成されている（図２参照）。また、弁体９は、略台形の断面形状を有しており、下底側の面が封止面９ａとして構成され、上底側の面９ｂにてアーム８に支持される（図４参照）。なお、弁体９が第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ移動して弁体９を押圧する際に、弁体９が端壁部１５０ａに平行に当ることで後述する封止部材１１（Ｏリング）が均等に潰されて孔部１５１を確実に閉じることができるように、アーム８は、多少のがたつきを許容した状態で弁体９を支持している。

封止部材１１は、弁体９の封止面９ａに設けられた溝部１２に嵌め込まれたＯリングによって構成されている。封止部材１１は、弁体９が第１の位置Ｐ１に配置されているときに、端壁部１５０ａの孔部１５１周辺の縁部１５２に接触した状態で、弁体９で押圧されることによって、孔部１５１を封止する。Ｙ軸方向から見たとき（図２で示す状態）、封止部材１１は、孔部１５１の全周を取り囲むように設けられる。なお、封止部材１１は、孔部１５１を封止できるものであればどのようなものを適用してもよく、孔部１５１全体を覆うような弾性体の板材であってもよい。

図２及び図５に示すように、回転駆動部４は、回転軸部３に連結されるレバー２１と、孔部１５１の開閉のために弁体９を移動させるシリンダ２２と、を備えている。図５においては、弁体９が第２の位置Ｐ２に配置されているときのレバー２１及びシリンダ２２の状態が実線で示され、弁体９が第１の位置Ｐ１に配置されているときのレバー２１及びシリンダ２２の状態が二点鎖線で示されている。なお、真空チャンバ１５０の下側には、フレーム体１６０が設けられている。フレーム体１６０は、Ｙ軸方向に延びるフレーム１６１と、Ｚ軸方向に延びるフレーム１６２と、Ｘ軸方向に延びるフレーム１６３と、を備えている。レバー２１、シリンダ２２、及びフレーム１６１，１６２は、Ｘ軸方向において略同位置に配置されている（図２参照）。

レバー２１は、回転軸部３から径方向に延びる部材である。レバー２１の基端側には回転軸部３に取り付けられる円筒状の連結部材２６が設けられている。連結部材２６に回転軸部３が挿入されることにより、レバー２１は回転軸部３と連結され、当該回転軸部３と共に回転する。レバー２１は、開閉部２のアーム８が延びる方向とは異なる方向へ延びる。また、レバー２１は、回転軸部３の延在方向（Ｘ軸方向）から見て、一の方向へ延びる板状部材によって構成されている（図５参照）。

シリンダ２２は、レバー２１を介して回転軸部３を略９０°回転させることによって、弁体９を第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２へ、または第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ移動させるものである。本実施形態では、シリンダ２２として、ロッド２７及び筒体２８で構成されるエアシリンダが適用されている。なお、シリンダ２２として、油圧式や電気式シリンダを適用してもよい。シリンダ２２は、レバー２１の先端側に接続される。具体的には、シリンダ２２のロッド２７の先端のジョイント部２７ａは、レバー２１の先端部に、Ｘ軸方向に延びるピンによって回転可能に接続される。一方、シリンダ２２の筒体２８の先端のジョイント部２８ａは、フレーム体１６０のＺ軸方向に延びるフレーム１６２の側面に設けられたブラケット２９に、Ｘ軸方向に延びるピンによって回転可能に接続される。なお、シリンダ２２は、ブラケット２９からレバー２１へ向かって、Ｚ軸に対して略平行に延びている。シリンダ２２のロッド２７が筒体２８からＺ軸正方向へ向かって伸びることによって、図５に示す方向Ｄ３へ向かってレバー２１もＺ軸正方向へ押し出され、これによって回転軸部３が回転する。

次に、図２、図３、図６及び図７を参照して、回転軸部３の構成について詳細に説明する。図２及び図３に示すように、回転軸部３は、トーションバー（棒状部材）３１と、クロスチューブ（管状部材）３２と、クロスチューブサポート３３と、を備えている。また、回転軸部３は、クロスチューブ３２内においてトーションバー３１とクロスチューブ３２とを締結する締結部３４と、クロスチューブ３２の一方の端部３２ａにおいてトーションバー３１を支持する支持軸受部３６と、クロスチューブ３２の他方の端部３２ｂにおいてクロスチューブサポート３３を回転可能に支持する回転軸受部３７と、を有している。

また、成膜装置１００の開閉機構１は、真空チャンバ１５０の外部において回転軸部３のトーションバー３１を回転可能に支持する外側回転軸受部３８と、クロスチューブサポート３３を真空チャンバ１５０に固定する固定支持部３９と、真空チャンバ１５０の内部においてトーションバー３１を回転可能に支持する内側回転軸受部（第１の軸受部）４１と、真空チャンバ１５０の内部においてクロスチューブサポート３３を支持する内側支持軸受部４２と、を備えている。

図２に示すように、クロスチューブ３２は、弁体９の長手方向Ｄ１（Ｘ軸方向に平行である）に沿って延びる管状部材であって、弁体９と平行に並ぶように設けられている。弁体９には、長手方向Ｄ１に所定の間隔で複数（本実施形態では４つ）のアーム８Ａ〜８Ｄが設けられており、各アーム８Ａ〜８Ｄは、クロスチューブ３２の外周面に固定されている。これにより、クロスチューブ３２は、アーム８Ａ〜８Ｄを介して弁体９に接続されている。

なお、弁体９に対するアーム８Ａ〜８Ｄの固定位置は特に限定されないが、アーム８Ａ〜８Ｄは、弁体９に対して略等間隔に配置されている。最も側壁部１５０ｄ側に配置されるアーム８Ａは、弁体９の側壁部１５０ｄ側の端部９ｃから中央位置側へ離間した位置に配置される。最も側壁部１５０ｃ側に配置されるアーム８Ｄは、弁体９の側壁部１５０ｃ側の端部９ｄから中央位置側へ離間した位置に配置される。ここで、弁体９の「中央位置」とは、弁体９の長手方向Ｄ１における中心線ＣＬを含んだ、当該中心線ＣＬ付近の領域である。中心線ＣＬ側のアーム８Ｂ及びアーム８Ｃは、弁体９の中央位置を挟むように配置されている。クロスチューブ３２は、長手方向Ｄ１における中心線が、弁体９の中心線ＣＬと略一致するように配置される。回転駆動部４側におけるクロスチューブ３２の一方の端部３２ａは、弁体９の端部９ｄとアーム８Ｄとの間の位置であって、アーム８Ｄ寄りの位置（アーム８Ｄよりも、支持軸受部３６一個分程度延びた位置）に配置されている。これによって、クロスチューブ３２の端部３２ａと真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｃとの間には所定の大きさの間隔が設けられる。反対側におけるクロスチューブ３２の他方の端部３２ｂは、弁体９の端部９ｃとアーム８Ａとの間の位置であって、アーム８Ａ寄りの位置（アーム８Ａよりも、回転軸受部３７一個分程度延びた位置）に配置されている。これによって、クロスチューブ３２の端部３２ｂと真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｄとの間には所定の大きさの間隔が設けられる。ただし、クロスチューブ３２の端部３２ａ，３２ｂの位置は上述の位置に限定されるものではない。

トーションバー３１は、クロスチューブ３２と中心軸線が略一致するように配置され、弁体９の長手方向Ｄ１に沿って延在する円柱状の棒状部材である。トーションバー３１は、回転駆動部４からの回転駆動力をクロスチューブ３２へ伝達するための部材である。トーションバー３１は、回転駆動部４から真空チャンバ１５０内へ延びて、端部３２ａ側からクロスチューブ３２の内部に進入し、端部３１ｂが弁体９の中央位置まで延びている。トーションバー３１の端部３１ｂは、弁体９の中心線ＣＬよりも僅かに弁体９の端部９ｃ側へ延びている。トーションバー３１の回転駆動部４側の端部３１ａには、キー及びキー溝の構造によって連結部材２６が取り付けられている。トーションバー３１の外径は長手方向Ｄ１の位置によって一定ではなく、各部分に応じて適切な外径に設定されている。ただし、クロスチューブ３２内に進入している部分におけるトーションバー３１の外径は、締結部３４以外の部分でクロスチューブ３２に回転駆動力を伝達しないように、トーションバー３１の外周面とクロスチューブ３２の内周面との間に僅かな隙間を形成するように（すなわち、トーションバー３１がクロスチューブ３２に圧入された状態とならないように）設定されている。

クロスチューブサポート３３は、クロスチューブ３２及びトーションバー３１と中心軸線が略一致するように配置され、弁体９の長手方向Ｄ１に沿って延在する円柱状の棒状部材である。クロスチューブサポート３３は、クロスチューブ３２の回転を支持するための部材であり、クロスチューブサポート３３自身は真空チャンバ１５０に固定され、回転不能に構成されている。クロスチューブサポート３３は、真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｄから真空チャンバ１５０内へ延びて、端部３２ｂ側からクロスチューブ３２の内部に進入している。クロスチューブサポート３３の端部３３ａは、回転軸受部３７で支持可能な程度に、クロスチューブ３２内に配置されている。

なお、クロスチューブ３２の内部空間には、トーションバー３１の端部３１ｂとクロスチューブサポート３３の端部３３ａとの間に、クロスチューブ３２を内側から支持するクロスチューブサポート４４が設けられている。クロスチューブサポート４４は、長手方向Ｄ１における両端側で外径が拡大する拡大部４４ａがクロスチューブ３２の内周面と接触して固定されており（図６及び図７参照）、クロスチューブ３２の回転に伴って回転する。

図２及び図７に示すように、締結部３４は、弁体９の中央位置において、トーションバー３１の端部３１ｂをクロスチューブ３２の内周面に締結する。具体的には、締結部３４は、クロスチューブ３２の中央位置に形成された断面矩形状の矩形孔部４６と、トーションバー３１の端部３１ｂ側に設けられ、矩形孔部４６に挿入された断面矩形状の角柱部４７と、によって構成されている。トーションバー３１の角柱部４７の四方の平面４７ａが、クロスチューブ３２の矩形孔部４６の平面状の内周面４６ａと接触することによって、トーションバー３１は締結部３４を介して回転駆動力をクロスチューブ３２に伝達する（図４参照）。角柱部４７は、トーションバー３１の端部３１ｂ側の一部にのみ形成されており、矩形孔部４６は、クロスチューブ３２の中央位置にのみ形成されている。なお、締結部３４での締結構造は、矩形孔部４６及び角柱部４７による締結構造に限らず、キー及びキー溝による締結構造、セレーションによる締結構造、スプラインによる締結構造などを採用してもよい。

図２及び図６に示すように、回転軸受部３７は、クロスチューブ３２の他方の端部３２ｂにおいてクロスチューブサポート３３の端部３３ａ側を回転可能に支持する。回転軸受部３７は、クロスチューブ３２の端部３２ｂ側の内周面にニードルベアリング５１を配置することによって構成されている。ただし、回転軸受部３７は、クロスチューブサポート３３を軸としてクロスチューブ３２が回転することができる限り、ニードルベアリング５１に限定されず、すべり軸受などの他の軸受を適用してもよい。

図２に示すように、支持軸受部３６は、クロスチューブ３２の一方の端部３２ａにおいて、トーションバー３１を支持する。支持軸受部３６は、トーションバー３１の回転駆動力がクロスチューブ３２に伝達されない状態にて、トーションバー３１を径方向に支持する。回転軸受部３７は、クロスチューブ３２の端部３２ａ側の内周面に、図６に示すような回転軸受部３７と同様なニードルベアリング５１を配置することによって構成されている。ただし、支持軸受部３６は、回転駆動力を伝達することなくトーションバー３１が径方向に支持される限り、ニードルベアリング５１に限定されず、例えば、すべり軸受などの他の軸受を適用してもよい。また、支持軸受部３６は、トーションバー３１がクロスチューブ３２に対して回転可能な状態で支持する必要はなく、例えば、クロスチューブ３２の内周面に円筒状のスペーサを設け、スペーサの内周面でトーションバー３１の外周面を支持してもよい。

外側回転軸受部３８は、トーションバー３１のうち、真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｃよりも外側へ延びた部分を、真空チャンバ１５０の外部において回転可能に支持する。外側回転軸受部３８は、真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｃの外面側に設けられた軸受７によって構成されている。軸受７は、ボールベアリングを備えると共に、気密性を確保するための真空回転シールも備えている。ただし、外側回転軸受部３８は、トーションバー３１が回転することができる限り、ボールベアリングに限定されず、クロスローラベアリングなどの他の軸受を適用してもよい。

固定支持部３９は、クロスチューブサポート３３を端部３３ｂ側において、真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｄに固定して支持する。固定支持部３９は、真空チャンバ１５０の壁部による支持力で、クロスチューブ３２（及びクロスチューブ３２に作用する弁体９及び回転軸部３全体の荷重）を支持する。固定支持部３９は、真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｄを貫通するクロスチューブサポート３３の端部３３ｂに板部材５２を固定し、当該板部材５２を真空チャンバ１５０の側壁部１５０ｄにボルト等で固定することによって構成されている。板部材５２と側壁部１５０ｄとの間は、Ｏリング等によって気密性が確保されている。なお、固定支持部３９は、クロスチューブサポート３３を回転不能に固定支持することができるものであれば、固定方法は限定されない。

図２及び図６に示すように、内側支持軸受部４２は、真空チャンバ１５０の内部において、回転軸受部３７に隣り合う位置でクロスチューブサポート３３を支持する。内側支持軸受部４２は、真空チャンバ１５０の壁部による支持力で、クロスチューブサポート３３（及びクロスチューブサポート３３に作用する弁体９及び回転軸部３全体の荷重、弁体９で孔部１５１を閉じる時の押付け反力）を径方向において支持する。内側支持軸受部４２は、真空チャンバ１５０の端壁部１５０ａに固定される固定部６ａと、クロスチューブサポート３３を挿通させて支持する軸支持部６ｂと、を備える軸受ブラケット６によって構成されている（図６及び図４参照）。軸受ブラケット６の軸支持部６ｂの内周面には、ニードルベアリング５３が配置されている。軸受ブラケット６の軸支持部６ｂは、側壁部１５０ｄとクロスチューブ３２の端部３２ｂとの間であって、クロスチューブ３２寄りの位置に配置されている。軸支持部６ｂとクロスチューブ３２の端部３２ｂとの間には、互いに干渉しない程度の隙間が設けられている。軸受ブラケット６は、クロスチューブ３２、弁体９及びアーム８のいずれとも干渉しない位置に配置される。なお、内側支持軸受部４２は、クロスチューブサポート３３が径方向に支持される限り、ニードルベアリング５３に限定されず、例えば、すべり軸受などの他の軸受を適用してもよい。また、内側支持軸受部４２は、クロスチューブサポート３３を回転可能な状態で支持する必要はなく、例えば、内側支持軸受部４２の内周面に円筒状のスペーサを設け、スペーサの内周面でクロスチューブサポート３３の外周面を支持してもよい。また、回転軸部３の分解の容易性を考慮すると、内側支持軸受部４２として、回転軸受け等を用いることが好ましいが、単にクロスチューブサポート３３を固定する構造を採用してもよい。また、内側支持軸受部４２が荷重を伝達する壁部も端壁部１５０ａに限らず、他の壁部であってもよい。

図２に示すように、内側回転軸受部４１は、真空チャンバ１５０の内部において、支持軸受部３６に隣り合う位置でトーションバー３１を回転可能に支持する。内側回転軸受部４１は、真空チャンバ１５０の壁部による支持力で、トーションバー３１（及びトーションバー３１に作用する弁体９及び回転軸部３全体の荷重、弁体９で孔部１５１を閉じる時の押付け反力）を支持する。内側回転軸受部４１は、内側支持軸受部４２と同様な構成を有する軸受ブラケット６によって構成されている。軸受ブラケット６の軸支持部６ｂは、側壁部１５０ｃとクロスチューブ３２の端部３２ａとの間であって、クロスチューブ３２寄りの位置に配置されている。軸受ブラケット６は、クロスチューブ３２、弁体９及びアーム８のいずれとも干渉しない位置に配置される。軸支持部６ｂとクロスチューブ３２の端部３２ａとの間には、互いに干渉しない程度の隙間が設けられている。なお、内側回転軸受部４１は、トーションバー３１を回転可能に支持できる限り、ニードルベアリングに限定されず、すべり軸受などの他の軸受を適用してもよい。また、内側回転軸受部４１が荷重を伝達する壁部も端壁部１５０ａに限らず、他の壁部であってもよい。

次に、本実施形態に係る成膜装置１００の作用・効果について説明する。

従来の成膜装置として、例えば、弁体を移動させるためのシリンダの端部を、弁体の中央位置に直接接続し、シリンダを延ばすことで弁体を孔部周辺の縁部に押し付けるような開閉機構を備えるものが挙げられる。このような開閉機構にあっては、弁体のうち、シリンダの端部が接続されている部分のみ押圧力が強くなり、弁体によるＯリングの押圧が不均一になるという問題が生じる。ここで、比較例に係る開閉機構として、弁体の長手方向に沿って延在する回転軸を設け、当該回転軸の外周面と弁体とをアームで接続すると共に、回転軸の端部に回転駆動力を付与する（本実施形態のレバー２１とシリンダ２２を用いた機構で回転力を付与する）ものが挙げられる。しかしながら、このような機構を採用した場合、棒状部材の一端側と他端側との間ではねじれが生じ、ねじれの影響によって、弁体による押圧力が不均一となる。

一方、本実施形態に係る成膜装置１００は、弁体９の長手方向Ｄ１に沿って延びると共に弁体９に接続されたクロスチューブ３２と、一部がクロスチューブ３２の内部に進入するトーションバー３１と、トーションバー３１に回転駆動力を付与する回転駆動部４と、を備えている。また、トーションバー３１は、弁体９の長手方向Ｄ１における中央位置にて締結部３４によってクロスチューブ３２に締結されている。従って、回転駆動部４によってトーションバー３１に付与された回転駆動力は、当該トーションバー３１を介し、弁体９の長手方向Ｄ１における中央位置にてクロスチューブ３２に伝達される。従って、当該回転駆動力は、弁体９の長手方向Ｄ１に沿って延びるクロスチューブ３２を介して、長手方向Ｄ１における両側へバランス良く弁体９に伝達される。これによって、弁体９による押圧力が不均一になることが抑制される。

ここで、図３に示す成膜装置１００の開閉機構１において、内側回転軸受部４１及び内側支持軸受部４２が設けられていない構造について説明する。このような構造では、クロスチューブ３２は、外側回転軸受部３８と支持軸受部３６との間の長さＬ１を曲げ腕長さとする片持ち状態のトーションバー３１に支持されると共に、固定支持部３９と回転軸受部３７との間の長さＬ２を曲げ腕長さとする片持ち状態のクロスチューブサポート３３に支持される構成となる。

一方で、近年の基板１０１の大型化に伴って弁体９の長手方向Ｄ１の大きさが大きくなる場合がある。このように弁体９の長手方向Ｄ１の大きさが大きくなる場合、長い曲げ腕長さにてクロスチューブ３２を片持ち支持するために、トーションバー３１（及びクロスチューブサポート３３）の径を大きくして剛性を上げる必要が生じる。更に、近年の（例えば太陽電池用の基板などの成膜を行う）成膜装置においては、厳密にパーティクルの管理を行うことよりも、生産性を重視することで、多少のパーティクルの発生を前提とした上で、弁体９の封止部材１１にパーティクルが付着することによる気密性への影響に対する対策が要求されている。このような要求に対して、封止部材１１のサイズを大きくし、且つ潰し量を上げることによって、パーティクルによる気密性への影響を低減する場合がある。このような場合は、弁体９の押付け反力Ｆが大きくなることにより、トーションバー３１の径を大きくして剛性を上げる必要が生じる。以上のように、トーションバー３１及びクロスチューブサポート３３の曲げ腕長さが長い場合は、基板１０１の大型化等に伴って、径を大きくする必要が生じる。このように、トーションバー３１及びクロスチューブサポート３３の径を大きくした場合は、それに伴ってクロスチューブ３２の径も大きくなる。また、クロスチューブ３２の径が大きくなることに伴って、弁体９までの連結用のアーム８の長さが長くなり、それによってトーションバー３１のねじりトルクが増大し、当該ねじりトルクの増大に伴う径の拡大が必要となる。このように、基板１０１の大型化に伴って構造の拡大連鎖が生じる。

これに対して、本実施形態に係る成膜装置１００は、真空チャンバ１５０の内部において、トーションバー３１を回転可能に支持する内側回転軸受部４１と、クロスチューブサポート３３を支持する内側支持軸受部４２と、を備えている。このような内側回転軸受部４１及び内側支持軸受部４２は、真空チャンバ１５０の内部、すなわち、弁体９へ荷重を伝達するクロスチューブ３２の近くでトーションバー３１及びクロスチューブサポート３３を支持することができる。

具体的には、図３に示すように、トーションバー３１による片持ち支持の曲げ腕長さは、内側回転軸受部４１と支持軸受部３６との間の長さＬ３となると共に、クロスチューブサポート３３による片持ち支持の曲げ腕長さは、内側支持軸受部４２と回転軸受部３７との間の長さＬ４となる。このように、各片持ち支持の曲げ腕長さを短くすることができ、トーションバー３１及びクロスチューブサポート３３に大きな曲げ応力がかからない構成とすることが可能となる。従って、弁体９の押付け反力Ｆを支持する際に、トーションバー３１及びクロスチューブサポート３３に大きな曲げ応力がかかることを抑制できるため、剛性を上げるために径を大きくすることを抑制できる。以上によって、トーションバー３１及びクロスチューブサポート３３の径を大きくすることなく、弁体９を支持することが可能となる。また、トーションバー３１及びクロスチューブサポート３３の径が大きくなることによって、クロスチューブ３２の径が大きくなること及びアーム８が長くなることも抑制することができる。

［第２実施形態］
図８は、第２実施形態に係る成膜装置２００の断面図であって、図２に対応する図である。図９は、本実施形態に係る開閉機構を模式的に示した概念図である。第２実施形態に係る成膜装置２００は、第１実施形態に係る成膜装置１００よりも小型の成膜装置であり、内側回転軸受部４１及び内側支持軸受部４２を有していない点で第１の実施形態に係る成膜装置１００と主に相違する。

図８及び図９に示すように、開閉機構２０１の回転軸部２０３は、回転駆動部４から回転駆動力を付与されるトーションバー（棒状部材）２３１と、弁体２０９とアーム２０８（２０８Ａ，２０８Ｂ）を介して接続されるクロスチューブ（管状部材）２３２と、クロスチューブ２３２を支持するクロスチューブサポート２３３と、を備えている。また、回転軸部２０３は、クロスチューブ２３２内においてトーションバー２３１とクロスチューブ２３２とを締結する締結部２３４と、クロスチューブ２３２の一方の端部においてトーションバー２３１を支持する支持軸受部２３６と、クロスチューブ２３２の他方の端部においてクロスチューブサポート２３３を回転可能に支持する回転軸受部２３７と、を有している。また、成膜装置２００は、真空チャンバ２５０の外部において回転軸部２０３のトーションバー２３１を回転可能に支持する外側回転軸受部２３８と、クロスチューブサポート２３３を真空チャンバ２５０に固定する固定支持部２３９と、真空チャンバ２５０の側壁部２５０ｃの外面側においてトーションバー２３１を回転可能に支持する外側回転軸受部２４１と、を備えている。なお、回転軸部２０３は、弁体２０９よりも下側、すなわち下壁部２５０ｅ側に設けられている。

本実施形態に係る成膜装置２００において、トーションバー２３１は、弁体２０９の長手方向Ｄ１における中央位置にて締結部２３４によってクロスチューブ２３２に締結されている。従って、回転駆動部４によってトーションバー２３１に付与された回転駆動力は、当該トーションバー２３１を介し、弁体２０９の長手方向Ｄ１における中央位置にてクロスチューブ２３２に伝達される。従って、当該回転駆動力は、弁体２０９の長手方向Ｄ１に沿って延びるクロスチューブ２３２を介して、長手方向Ｄ１における両側へバランス良く弁体２０９に伝達される。これによって、弁体２０９による押圧力が不均一になることが抑制される。

本実施形態に係る成膜装置２００では、第１の実施形態のような、内側回転軸受部４１及び内側支持軸受部４２は設けられておらず、トーションバー２３１の片持ち支持の曲げ腕長さは図９に示す長さＬ５となると共に、クロスチューブサポート２３３の片持ち支持の曲げ腕長さは図９に示す長さＬ６となる。このように、曲げ腕長さが第１の実施形態の成膜装置１００に比して大きくなる場合であっても、弁体９の長手方向Ｄ１の大きさが所定の範囲内であって、トーションバー２３１及びクロスチューブサポート２３３の径を必要以上に大きくしなくとも剛性が十分に確保されている場合は、第１実施形態に係る成膜装置１００のような内側回転軸受部４１及び内側支持軸受部４２が設けられていなくともよい。

［第３実施形態］
図１０は、第３実施形態に係る成膜装置３００の断面図であって、図１に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１１は、本実施形態に係る開閉機構を模式的に示した概念図である。図１２は、図１０中においてＥ３で示す部分の拡大図である。第３実施形態に係る成膜装置３００は、縦型の成膜装置である点において、第１実施形態に係る成膜装置１００と相違しており、クロスチューブ３３２を分割している点で、第１の実施形態に係る成膜装置１００と主に相違する。

第３実施形態に係る成膜装置３００は、縦型の成膜装置であり、第１実施形態に係る成膜装置１００の構造を９０°反転させたような構造を有している。図１に示すように、第１実施形態に係る成膜装置１００において上下方向を示していたＺ軸が、第３実施形態に係る成膜装置３００のＸ軸に該当し、第１実施形態に係る成膜装置１００におけるＸ軸が、第３実施形態に係る成膜装置３００において上下方向を示すＺ軸に該当する。これにより、図１０に示すように、第３実施形態に係る成膜装置３００の真空チャンバ３５０の側壁部３５０ｂ、側壁部３５０ｅ、上壁部３５０ｄ、及び下壁部３５０ｃが、第１実施形態に係る成膜装置１００の真空チャンバ１５０の上壁部１５０ｂ、下壁部１５０ｅ、側壁部１５０ｄ、及び側壁部１５０ｃに対応する。

図１０及び図１１に示すように、開閉機構３０１の回転軸部３０３は、回転駆動部４から回転駆動力を付与されるトーションバー（棒状部材）３３１と、弁体３０９とアーム３０８（３０８Ａ〜３０８Ｆ）を介して接続されるクロスチューブ（管状部材）３３２と、クロスチューブ３３２を支持するクロスチューブサポート３３３と、を備えている。

クロスチューブ３３２は、長手方向Ｄ１に沿って分割クロスチューブ３３２Ａ及び分割クロスチューブ３３２Ｂに分割されている。クロスチューブ３３２は、弁体３０９の長手方向Ｄ１における中央位置で分割されている。分割クロスチューブ３３２Ａ，３３２Ｂ間には所定の大きさ（後述の中央位置回転軸受部３８２を配置することができる程度の大きさ）の隙間が設けられている。トーションバー３３１は、回転駆動部４側の分割クロスチューブ３３２Ａを貫通して、分割クロスチューブ３３２Ａ，３３２Ｂ間の空間を通過し、分割クロスチューブ３３２Ｂの内部に進入している。

トーションバー３３１は、回転駆動部４から回転駆動力を付与される部分を含む第１の部分３３１Ａと、分割クロスチューブ３３２Ａ内を通過する第２の部分３３１Ｂと、後述の締結部３３４Ａ，３３４Ｂを構成する第３の部分３３１Ｃを有いている。このうち、第１の部分３３１Ａは、他の部分３３１Ｂ，３３１Ｃとは別体とされており、分離可能となっている。第１の部分３３１Ａと、第２の部分３３１Ｂとは、真空チャンバ３５０内に設けられたカップリング３８１によって連結されている。

また、回転軸部３０３は、クロスチューブ３３２内においてトーションバー３３１とクロスチューブ３３２とを締結する締結部３３４と、クロスチューブ３３２の一方の端部においてトーションバー３３１を支持する支持軸受部３３６と、クロスチューブ３３２の他方の端部においてクロスチューブサポート３３３を回転可能に支持する回転軸受部３３７と、を有している。

締結部３３４は、分割クロスチューブ３３２Ａの中央位置側の端部とトーションバー３３１とを締結する第１の締結部３３４Ａと、分割クロスチューブ３３２Ｂの中央位置側の端部とトーションバー３３１とを締結する第２の締結部３３４Ｂと、に分割されている。各締結部３３４Ａ，３３４Ｂは、トーションバー３３１の第３の部分３３１Ｃと、分割クロスチューブ３３２Ａ，３３２Ｂとを、キー及びキー溝によって締結することによって、それぞれ構成されている（図１２参照）。なお、締結部３３４での締結構造は、キー及びキー溝による締結構造に限らず、矩形孔部及び角柱部による締結構造、セレーションによる締結構造、スプラインによる締結構造などを採用してもよい。

成膜装置３００は、真空チャンバ３５０の外部において回転軸部３０３のトーションバー３３１を回転可能に支持する外側回転軸受部３３８と、クロスチューブサポート３３３を真空チャンバ３５０に固定する固定支持部３３９と、真空チャンバ３５０の内部においてトーションバー３３１を回転可能に支持する内側回転軸受部３４１と、真空チャンバ３５０の内部においてクロスチューブサポート３３３を支持する内側支持軸受部３４２と、弁体３０９の長手方向Ｄ１における中央位置においてトーションバー３３１を回転可能に支持する中央位置回転軸受部（第２の軸受部）３８２と、を備えている。

なお、内側回転軸受部３４１は、カップリング３８１よりもクロスチューブ３３２側に配置されている。従って、カップリング３８１に曲げ力が発生しない構造とすることができ、当該カップリング３８１として、トルク伝達のみの機能を有する最低限度のカップリングを適用することができる。

図１０及び図１２に示すように、中央位置回転軸受部３８２は、真空チャンバ３５０の内部において、分割クロスチューブ３３２Ａ，３３２Ｂ間の位置でトーションバー３３１を回転可能に支持する。中央位置回転軸受部３８２は、真空チャンバ３５０の壁部による支持力で、トーションバー３３１（及びトーションバー３３１に作用する弁体３０９及び回転軸部３０３全体の荷重、弁体３０９で孔部を閉じる時の押付け反力）を支持する。中央位置回転軸受部３８２は、真空チャンバ３５０の端壁部３５０ａに固定される固定部３０６ａと、トーションバー３３１を挿通させて支持する軸支持部３０６ｂと、を備える軸受ブラケット３０６によって構成されている（図１２参照）。軸受ブラケット３０６の軸支持部３０６ｂの内周面には、ニードルベアリング５１が配置されている。軸受ブラケット３０６の軸支持部３０６ｂは、分割クロスチューブ３３２Ａの端部と分割クロスチューブ３３２Ｂの端部との間に配置される。軸受ブラケット３０６は、分割クロスチューブ３３２Ａ，３３２Ｂ、弁体３０９及びアーム３０８のいずれとも干渉しない位置に配置される。軸支持部３０６ｂと分割クロスチューブ３３２Ａ，３３２Ｂの端部との間には、互いに干渉しない程度の隙間が設けられている。なお、中央位置回転軸受部３８２は、トーションバー３３１を回転可能に支持できる限り、ニードルベアリングに限定されず、すべり軸受などの他の軸受を適用してもよい。また、中央位置回転軸受部３８２が荷重を伝達する壁部も端壁部３５０ａに限らず、他の壁部であってもよい。

本実施形態に係る成膜装置３００において、クロスチューブ３３２は、弁体３０９の長手方向Ｄ１に沿って分割されており、分割クロスチューブ３３２Ａ，３３２Ｂ同士の間には、トーションバー３３１が進入していると共に、トーションバー３３１を回転可能に支持する中央位置回転軸受部３８２が設けられている。これによって、弁体３０９の長手方向Ｄ１における中央位置においても、中央位置回転軸受部３８２でトーションバー３３１を支持することができる。このように、基板１０１が大きくなることにより弁体３０９が大きくなる縦型の成膜装置３００であっても、トーションバー３３１の径を大きくすることなく弁体３０９を支持することができる。

また、クロスチューブ３３２を二本の分割クロスチューブ３３２Ａ，３３２Ｂに分割することにより、弁体３０９に対する分割クロスチューブ３３２Ａ，３３２Ｂ一本当たりの長さを短くすることができる。これにより、一本の長いクロスチューブを適用する場合に比して、一本当たりにおける分割クロスチューブ３３２Ａ，３３２Ｂのたわみを抑制することができる。

また、縦型の成膜装置３００においては、真空チャンバ３５０が縦向きとなることによって、組み立て時やメンテナンス時にトーションバー３３１を床側（又は天井側）に引き出し難いという問題がある。しかしながら、本実施形態に係るトーションバー３３１は、カップリング３８１の位置において、第１の部分３３１Ａと他の部分３３１Ｂ，３３１Ｃとで分割することができる。従って、組み立て時やメンテナンス時には、第１の部分３３１Ａを下側から抜き、他の部分３３１Ｂ，３３１Ｃを側壁部３５０ｂ（開放可能に構成されている）から横方向へ取り出すことができる。これによって、限られたスペースの中でも、組み立てやメンテナンスを容易に行うことができる。また、クロスチューブ３３２を分割することによって、長尺の管状部材内の機械加工や溶接等を回避することができるため、コストを低減することができる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、回転軸や弁体の形状や大きさ、真空チャンバの形状や大きさは、成膜装置の大きさやタイプなどによって適宜変更してもよい。

１…開閉機構、３，２０３，３０３…回転軸部、４…回転駆動部、９，２０９，３０９…弁体、３１，２３１，３３１…トーションバー（棒状部材）、３２，２３２，３３２…クロスチューブ（管状部材）、４１，３４１…内側回転軸受部（第１の軸受部）、１００，２００，３００…成膜装置、１５０…真空チャンバ、１５１…孔部、３８２…中央位置回転軸受部（第２の軸受部）。

Claims (3)

1. 成膜材料の粒子を成膜対象物に付着させる成膜装置であって、
   前記成膜対象物を搬入又は搬出するための孔部を有する真空チャンバと、
   前記孔部を閉じる位置と、前記孔部を介して搬入又は搬出される前記成膜対象物と干渉しない位置との間で移動可能であって、長手方向に延びる弁体と、
   前記弁体の前記長手方向に沿って延び、前記弁体に接続された管状部材と、
   少なくとも一部が前記管状部材の内部に進入し、前記弁体の前記長手方向における中央位置にて、前記管状部材に締結された棒状部材と、
   前記棒状部材に回転駆動力を付与する回転駆動部と、
   を備える、成膜装置。
2. 前記真空チャンバの内部において、前記棒状部材を回転可能に支持する第１の軸受部を更に備える、請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記管状部材は、前記弁体の前記長手方向に沿って分割されており、
   分割された前記管状部材同士の間には、前記棒状部材が進入していると共に、前記棒状部材を回転可能に支持する第２の軸受部が設けられている、請求項１又は２に記載の成膜装置。

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