JP7450119B2 - Vacuum processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、真空処理装置に関する。 The present invention relates to a vacuum processing apparatus.
特許文献1には、組立中の調整が不要であり、高精度な組み立てが可能な真空処理装置が開示されている。当該真空処理装置は、上蓋を開閉するためのヒンジ機構を持ち、ヒンジ機構に備えられた長穴ヒンジ穴、ヒンジ軸、及びバネ機構により上蓋が上下に変位することができる。
特許文献1に記載されているようなヒンジ機構及び上蓋を有する真空処理装置では、チャンバーの内部空間を真空状態にする際、大気圧により上蓋に対して鉛直下方向の力が加わる。このため、上蓋は下方に移動するが、ヒンジ機構の軸の高さは変わらないため、上蓋が非平行に下がる形となり、最悪の場合、排気不良が生じる。また、大気圧状態でヒンジ機構と上蓋との位置関係を調整できたとしても、真空排気時には両者の位置関係が変化するため、大気圧状態で調整したヒンジ機構と上蓋との位置関係ではチャンバーと上蓋との間を確実に封止できない可能性がある。
In a vacuum processing apparatus having a hinge mechanism and a top lid as described in
そこで、本発明は、上述の問題に鑑み、大気圧状態及び真空状態において上蓋とチャンバーとの間を確実に封止できる真空処理装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide a vacuum processing apparatus that can reliably seal between an upper lid and a chamber under atmospheric pressure and vacuum conditions.
本発明の一観点によれば、第1開口部及び第2開口部が形成された上壁を有するチャンバーと、前記第1開口部を開閉する上蓋と、前記第2開口部を覆うように設けられ、前記第1開口部に対して前記上蓋を回動可能に支持するヒンジ機構と、前記第1開口部を囲むように前記上蓋と前記上壁との間に設けられ、弾性変形する第1封止部材と、前記第2開口部を囲むように前記ヒンジ機構と前記上壁との間に設けられ、弾性変形する第2封止部材と、を備えることを特徴とする真空処理装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a chamber having an upper wall in which a first opening and a second opening are formed, an upper lid for opening and closing the first opening, and a top lid provided to cover the second opening. a hinge mechanism that rotatably supports the top lid with respect to the first opening; and a first hinge mechanism that is provided between the top lid and the top wall so as to surround the first opening and that is elastically deformed. A vacuum processing apparatus is provided, comprising: a sealing member; and a second sealing member that is provided between the hinge mechanism and the upper wall so as to surround the second opening and is elastically deformed. be done.
本発明によれば、大気圧状態及び真空状態において上蓋とチャンバーとの間を確実に封止できる真空処理装置が提供される。 According to the present invention, a vacuum processing apparatus is provided that can reliably seal between an upper lid and a chamber in an atmospheric pressure state and a vacuum state.
図1及び図2は、本発明の一実施形態に係る真空処理装置1を示す概略断面図である。図1は、後述する上蓋30が閉じている状態であり、図2は、上蓋30が開いている状態をそれぞれ示している。
1 and 2 are schematic cross-sectional views showing a
図1及び図2に示されるように、真空処理装置1は、チャンバー10と、排気機構20と、上蓋30と、ヒンジ機構40と、第1封止部材50と、第2封止部材60とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
チャンバー10は、上壁部11と、側壁部12と、側壁部13と、底壁部14とを備える。チャンバー10は、上壁部11、側壁部12、側壁部13、及び底壁部14に囲まれた内部空間Sを有している。
The
また、上壁部11には、第1開口部111と、第2開口部112とが形成されている。第1開口部111は、内部空間Sへの対象物の搬入時及び内部空間Sからの対象物の搬出時に用いられる開口の端部である。第2開口部112は、内部空間Sに連通する通気経路を構成する貫通孔である。真空処理装置1において内部空間Sに対して真空排気処理が行われると、第2開口部112及び後述する貫通孔421を通して第2封止部材60に囲まれている部分に存在する気体も同時に排気される。本実施形態では、第2開口部112は、第1開口部111よりも小さい。
Further, a
また、上壁部11には、上面側に第1開口部111を囲むように溝113が形成されている。溝113は、第1封止部材50を収容する。溝113のサイズは、第1封止部材50のサイズに対応して設計される。
Further, a
さらに、上壁部11には、上面側に第2開口部112を囲むように溝114が形成されている。溝114は、後述する第2封止部材60dを収容する。溝114のサイズは、第2封止部材60dのサイズに対応して設計される。
Furthermore, a
底壁部14には、排気口141が形成されている。排気口141は、排気機構20に接続されている。排気機構20は、排気ライン21と、バルブ22と、ポンプ23とを有する。排気機構20は、図示しない制御装置からの指示に従って、または手動でバルブ22の開閉及びポンプ23の駆動を制御することにより、排気口141及び排気ライン21に向う気体の流れを形成し、内部空間Sの真空排気処理を行うことができる。
An
上蓋30は、チャンバー10の外側に設けられ、第1開口部111を覆う蓋部材である。上蓋30の一部は、ヒンジ機構40に連結されている。上蓋30の縦横の寸法は、第1開口部111の縦横の寸法よりも大きい。
The
ヒンジ機構40は、ヒンジ本体41と、例えば4個の台座42と、台座42とチャンバー10を固定するためのショルダーボルト43とを有し、第1開口部111に対して上蓋30を開閉可能に支持する。ヒンジ本体41は、ヒンジ軸411と、ヒンジ軸411を中心に回動可能なアーム部412とを有する。
The
台座42は、ヒンジ本体41を底面側から支持する部材である。図1に示すように、本実施形態では台座42は、4個設けられ、鉛直方向(図中、Z軸方向)に重ね合わされている。なお、台座42の数量は、4個に限られず、後述する計算によって最適な数量が求められる。
The
上から2番目から4番目に位置する台座42b~42dの中央部分には、貫通孔421がそれぞれ形成されている。貫通孔421は、鉛直方向(図中、Z軸方向)において上壁部11の第2開口部112に連通している。すなわち、貫通孔421は、第2封止部材60で囲まれており、第2開口部112を介して内部空間Sに連通する通気経路を構成している。
A through
また、台座42b~42dには、上面側に貫通孔421を囲むように溝422がそれぞれ形成されている。3つの溝422は、第2封止部材60a~60cをそれぞれ収容する。溝422のサイズは、第2封止部材60a~60cのサイズに対応して設計される。本実施形態では、4つの第2封止部材60a~60dの材質、硬度及びサイズは同一とする。また、3つの溝422と上述した溝114は、鉛直方向に沿って配列されている。
Furthermore,
ショルダーボルト43は、チャンバー10にヒンジ機構40(ヒンジ本体41及び台座42b~42d)を鉛直方向において固定するための部材である。ここでは、ショルダーボルト43の座面でヒンジ機構40を固定する。ショルダーボルト43は、チャンバー10に締め込むと第2封止部材60を適切なつぶししろになるようにネジ部の長さが設計されている。
The
第1封止部材50は、上蓋30から加わる力に応じて弾性変形する封止用の部材である。第1封止部材50に対して上蓋30から加わる力としては、上蓋30の重量による鉛直下方向の押圧力と、真空排気処理時において大気圧と真空との差圧による力がある。
The
第1封止部材50は、水平方向(図中、X-Y方向)において第1開口部111を囲むように設けられている。また、第1封止部材50は、上蓋30の位置に合せて上壁部11に形成された溝113に収容されている。第1封止部材50は、上蓋30が第1開口部111を閉じている場合に、チャンバー10の上壁部11と上蓋30とに挟まれた状態で弾性変形する。第1封止部材50の弾性変形により、チャンバー10の内部空間Sは第1開口部111側で封止される。
The
第2封止部材60は、鉛直方向においてヒンジ機構40から加わる力に応じて弾性変形する封止用の部材である。第2封止部材60に対してヒンジ機構40から加わる力としては、ヒンジ機構40の重量による鉛直下方向の押圧力と、真空排気処理時において大気圧と真空との差圧によって鉛直下方向に生じる力がある。第2封止部材60は、鉛直方向に配列された4つの第2封止部材60a~60dからなる。
The
第2封止部材60a~60cは、水平方向において貫通孔421を囲むように設けられている。第2封止部材60dは、水平方向において第2開口部112を囲むように設けられている。また、第2封止部材60a~60cは、台座42b~42dに形成された溝422にそれぞれ収容されている。第2封止部材60dは、水平方向におけるヒンジ機構40の位置に合せて上壁部11に形成された溝114に収容されている。
The
複数の第2封止部材60a~60dがそれぞれ弾性変形することにより、台座42aと台座42bとの間隙、台座42bと台座42cとの間隙、台座42cと台座42dとの間隙、台座42dと上壁部11との間隙は、それぞれ封止される。
By elastically deforming the plurality of
また、上蓋30側には1つの第1封止部材50、ヒンジ機構40側には4つの第2封止部材60a~60dがそれぞれ配置されている。このため、真空排気処理が行われた場合において、第1封止部材50がつぶれる前(真空排気前)の鉛直方向における長さからつぶれた後(真空排気後)の長さを差し引いた変位量(第1つぶし量)は、複数の第2封止部材60~60dの各々のつぶれる前の鉛直方向における長さからつぶれた後の長さを差し引いた変位量(第2つぶし量)の合算値と一致するように調整されるものとする。なお、本明細書において、「一致する」の語句は、2つの数値が完全に一致する場合のみに限らず、2つの数値が同等である場合も含む意味で使用する。「同等」の具体的な範囲については、後述する。また、「つぶし量」の語句は、鉛直方向につぶされる第1封止部材50及び第2封止部材60の圧縮量を意味する。「つぶししろ」の語句は、鉛直方向につぶされた第1封止部材50及び第2封止部材60の元の太さに対する圧縮量(つぶし量)の割合、すなわち、圧縮率を意味する。
Further, one first sealing
本実施形態の第1封止部材50及び第2封止部材60としては、一般的な真空処理装置に使用されるバイトン硬さ(ショアA)70のOリングを使用するものとする。
As the first sealing
続いて、真空排気処理時において、第1封止部材50及び第2封止部材60に対して加わる力について図3を参照しながら説明する。
Next, the force applied to the first sealing
図3は、チャンバー10、第1封止部材50及び第2封止部材60の位置関係を示す上面図である。ここでは、説明の便宜上、チャンバー10に対して上蓋30及びヒンジ機構40を取り付けていない状態を示している。なお、図中の破線は、上蓋30及びヒンジ機構40が取り付けられる位置を示している。
FIG. 3 is a top view showing the positional relationship of the
第1封止部材50及び第2封止部材60は、それぞれ環状に形成されている。第1封止部材50の中心線C1の寸法を縦At[mm]、横Bt[mm]とすると、第1封止部材50の周長Ctは、以下のように算出される。実際にはAt部とBt部の境目はR形状で曲げられるが計算モデルの簡略化のために省略している。
Ct[mm]=2×(At+ Bt) [mm]
The
Ct [mm] = 2 x (At + Bt) [mm]
同様に、第2封止部材60の中心線C2の寸法を、縦Ah[mm]、横Bh[mm]とすると、第2封止部材60の周長Chは、以下のように算出される。
Ch[mm]=2×(Ah+ Bh) [mm]
Similarly, if the dimensions of the center line C2 of the second sealing
Ch [mm] = 2 x (Ah + Bh) [mm]
また、大気圧をPatm[N/mm2]とすると、真空排気処理時に上蓋30に加わる力Ftは、以下のように算出される。
Ft[N]=At [mm]×Bt [mm]×Patm[N/mm2]
Further, assuming that the atmospheric pressure is Patm [N/mm 2 ], the force Ft applied to the
Ft [N] = At [mm] x Bt [mm] x Patm [N/mm 2 ]
したがって、真空排気処理時に上蓋30側の第1封止部材50に対して単位長当たりに加わる力Fotは、以下のように算出される。
Fot[N/mm]=Ft[N]/Ct[mm]
Therefore, the force Fot applied per unit length to the first sealing
Fot[N/mm]=Ft[N]/Ct[mm]
同様に、真空排気処理時にヒンジ機構40に加わる力Fhは、以下のように算出される。
Fh[N]=Ah [mm]×Bh[mm]×Patm[N/mm2]
Similarly, the force Fh applied to the
Fh [N] = Ah [mm] x Bh [mm] x Patm [N/mm 2 ]
したがって、真空排気処理時にヒンジ機構40側の第2封止部材60に対して単位長当たりに加わる力Fohは、以下のように算出される。
Foh[N/mm]=Fh[N]/Ch[mm]
Therefore, the force Foh applied per unit length to the second sealing
Foh[N/mm]=Fh[N]/Ch[mm]
続いて、真空排気処理時において、第1封止部材50及び第2封止部材60に加わる力の大きさとつぶし量との関係について図4乃至図7を参照しながら説明する。
Next, the relationship between the magnitude of the force applied to the first sealing
図4は、本発明の一実施形態に係る真空処理装置1において第1封止部材50が弾性変形する前の状態を示す拡大断面図である。一方、図5は、第1封止部材50が弾性変形した後の状態を示す拡大断面図である。
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a state before the first sealing
図4及び図5において、Wtは、鉛直方向の断面視における第1封止部材50の直径(線径)を表す。dtは、第1封止部材50を収容する上壁部11の溝113の深さを表す。stは、上蓋30側で第1封止部材50をつぶした後の上蓋30の底面と上壁部11の上面との隙間の長さを表す。
In FIGS. 4 and 5, Wt represents the diameter (wire diameter) of the first sealing
この場合、鉛直方向における第1封止部材50のつぶし量Ltは、以下のように算出される。
Lt[mm]=Wt[mm]-dt[mm]-st[mm]
In this case, the amount of crushing Lt of the first sealing
Lt [mm] = Wt [mm] - dt [mm] - st [mm]
よって、第1封止部材50のつぶししろQt[%]は、以下のように算出される。
Qt[%]=(Lt/Wt)×100
Therefore, the crushing margin Qt [%] of the first sealing
Qt [%] = (Lt/Wt) x 100
図6は、本発明の一実施形態に係る真空処理装置1において第2封止部材60が弾性変形する前の状態を示す拡大断面図である。一方、図7は、第2封止部材60が弾性変形した後の状態を示す拡大断面図である。図6及び図7では、第2封止部材60cを収容する溝422と、第2封止部材60dを収容する溝114とが示されている。
FIG. 6 is an enlarged sectional view showing a state before the second sealing
また、図6及び図7において、Whは、鉛直方向の断面視における第2封止部材60の直径(線径)を表す。dhは、第2封止部材60を収容する台座60の溝422の深さと、上壁部11の溝114の深さとをそれぞれ表す。shは、ヒンジ機構40側で第2封止部材60を圧縮した後における、鉛直方向において隣接する台座42cと台座42dとの隙間の長さと、台座42dの底面と上壁部11の上面との隙間の長さをそれぞれ表す。
Moreover, in FIGS. 6 and 7, Wh represents the diameter (wire diameter) of the second sealing
この場合、鉛直方向における第2封止部材60のつぶし量Lhは、以下のように算出される。
Lh[mm]=Wh[mm]-dh[mm]-sh[mm]
In this case, the squashing amount Lh of the second sealing
Lh [mm] = Wh [mm] - dh [mm] - sh [mm]
よって、第2封止部材60のつぶししろQh[%]は、以下のように算出される。
Qh[%]=(Lh/Wh)×100
Therefore, the crushing margin Qh [%] of the second sealing
Qh [%] = (Lh/Wh) x 100
なお、本実施形態に係る真空処理装置1では、第1封止部材50のつぶししろQtと、第2封止部材60のつぶししろQhは、いずれも約10%から30%となるように設計することが適正値として推奨されている。
In the
また、図4及び図5に示すように、真空排気処理の前後において、第1封止部材50の直径Wt、溝113(第1溝)の深さdt、第1封止部材50のつぶれによる鉛直方向の変位量(第1つぶし量)をLtとする。Wt、Lt及びdtには、Wt-Lt>dtの式が成り立つ。
As shown in FIGS. 4 and 5, before and after the evacuation process, the diameter Wt of the first sealing
図6及び図7に示すように、第2封止部材60の直径Wh、溝114及び溝422の深さdh、第1封止部材50のつぶれによる鉛直方向の変位量(第2つぶれ量)をLhとする。Wh、Lh及びdhには、Wh-Lh>dhの式が成り立つ。すなわち、本実施形態では、真空排気処理後において、第1封止部材50の一部及び第2封止部材60の一部は、常に収容先の溝内部に押し込められて溝内部での封止部材の充填率が上がり、第1封止部材50はLt、第2封止部材60は使用数量1本につきLhつぶれる。これは、図1に示した貫通孔421が鉛直方向(図中、Z軸方向)において城壁部11の第2開口部112に連通した構造によるものである。
As shown in FIGS. 6 and 7, the diameter Wh of the second sealing
図8は、所定の硬度を有するゴム製Oリングの中心円周において単位長当たりに加わる力と圧縮率との関係を示す図である。ここでは、横軸は単位長当たりに加わる力x、縦軸はつぶししろyをそれぞれ示す。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the compressibility and the force applied per unit length at the center circumference of a rubber O-ring having a predetermined hardness. Here, the horizontal axis shows the force x applied per unit length, and the vertical axis shows the crushing margin y.
図8は両対数グラフであるため、図中の直線において力xとつぶししろyには以下の式(1)に示される関係がある。
Log y=a(Log x)+Log c ・・・式(1)
なお、定数a、cの値はOリングの直径Wによって異なる。
Since FIG. 8 is a logarithmic graph, there is a relationship between the force x and the crushing amount y in the straight line in the figure as shown in the following equation (1).
Log y=a(Log x)+Log c...Formula (1)
Note that the values of constants a and c vary depending on the diameter W of the O-ring.
また、式(1)を変形すると、以下の式(2)が得られる。
y=cxa ・・・式(2)
Further, by transforming equation (1), the following equation (2) is obtained.
y=cx a ...Formula (2)
ここで、真空排気処理時に上蓋30に加わる力Ft及びヒンジ機構40に加わる力Fhの大小関係は、Oリングの中心線が囲む面積に比例することから、Ft>Fhである。
Here, the magnitude relationship between the force Ft applied to the
したがって、上蓋30側の第1封止部材50及びヒンジ機構40側の第2封止部材60として同じOリングを使用した場合には、真空排気処理時に第1封止部材50に対して単位長当たりに加わる力Fot及び第2封止部材60に対して単位長当たりに加わる力Fohの大小関係は、Fot>Fohである。
Therefore, when the same O-ring is used as the first sealing
すなわち、同じ直径のOリングを上蓋30とヒンジ機構40に各1本使用した場合には、上蓋30側のOリングとヒンジ機構40側のOリングのつぶし量に差異が生じ得る。
That is, if one O-ring with the same diameter is used for each of the
よって、本発明の目的を達成するためには、真空排気処理時にかかるFotのときの第1封止部材50のつぶし量と、Fohのときの第2封止部材60とのつぶし量を同等にする必要がある。
Therefore, in order to achieve the object of the present invention, the amount of squishing of the first sealing
そこで、本実施形態では、第1封止部材50として使用するOリングの線径よりも、第2封止部材60として使用するOリングの線径を細くして、かつ、それを複数段重ね合わせる。これにより、Ft>Fhの場合においても、Lt≦N×Lhの関係が成立するようにNの値を定める。
Therefore, in this embodiment, the wire diameter of the O-ring used as the second sealing
以下では、上蓋30側の第1封止部材50として直径Wtが6.98[mm]であるOリングを用い、かつ、ヒンジ機構40側の第2封止部材60として直径Whが2.62[mm]であるOリングを用いた場合について、複数段に重ね合わせる第2封止部材60の段数N(Nは、2以上の整数とする。)すなわち第2封止部材60の使用本数を求める計算方法を説明する。なお、単位長当たりに加わる力xとつぶししろyの関係については、図8に示すような公知のデータから取得できるものとする。
In the following, an O-ring having a diameter Wt of 6.98 [mm] is used as the first sealing
(A)Wt=6.98[mm]の場合
図8における直線E上の点P1のxy座標は、(0.04,1)である。点P2のxy座標は、(0.4,4)である。点P1、P2におけるx及びyの値と、上述した式(1)の関係を使って定数a及びcを算出すると、a=0.602、c=6.950となる。
(A) When Wt=6.98 [mm] The xy coordinates of point P1 on straight line E in FIG. 8 are (0.04, 1). The xy coordinates of point P2 are (0.4, 4). When constants a and c are calculated using the values of x and y at points P1 and P2 and the relationship of equation (1) described above, a=0.602 and c=6.950.
よって、定数a及びcを式(2)に適用すると、以下の式(3)が導かれる。
y=6.95x0.602 ・・・式(3)
Therefore, when constants a and c are applied to equation (2), equation (3) below is derived.
y=6.95x 0.602 ...Formula (3)
(B)Wh=2.62[mm]の場合
図8における線B上の点P3のxy座標は、(0.07,6)である。点P4のxy座標は、(10,50)である。点P3、P4におけるx及びyの値と、上述した式(1)の関係を使って定数a及びcを算出すると、a=0.427、c=18.70となる。
(B) When Wh=2.62 [mm] The xy coordinates of point P3 on line B in FIG. 8 are (0.07, 6). The xy coordinates of point P4 are (10, 50). When constants a and c are calculated using the values of x and y at points P3 and P4 and the relationship of equation (1) described above, a=0.427 and c=18.70.
よって、定数a及びcを式(2)に適用すると、以下の式(4)が導かれる。
y=18.707x0.427 ・・・式(4)
Therefore, when constants a and c are applied to equation (2), equation (4) below is derived.
y=18.707x 0.427 ...Formula (4)
ここで、式(3)において、xをOリングの単位長当たりに加わる力Fotに、yをつぶししろQtにそれぞれ置き換える。同様に、式(4)において、xをOリングの単位長当たりに加わる力Fohに、yをつぶししろQhにそれぞれ置き換える。これにより、複数の第2封止部材60を重ね合わせて装置を構成する場合において、第2封止部材60の段数Nは、以下の式(5)により算出できる。
Here, in equation (3), x is replaced with the force Fot applied per unit length of the O-ring, and y is replaced with the crushing force Qt. Similarly, in equation (4), x is replaced with the force Foh applied per unit length of the O-ring, and y is replaced with the crushing force Qh. As a result, when a plurality of
N=ceil(Lt/Lh)=ceil((Wt×(6.95×Fot0.602/100))/(Wh×(18.707×Foh0.427/100))) ・・・式(5)
数式のceil(x)は実数xに対してN以上の最小の整数を求める天井関数である。天井関数を用いる必要がある理由は、Nが第2封止部材60の本数を表すために、整数である必要があるためである。
N=ceil(Lt/Lh)=ceil((Wt×(6.95×Fot 0.602 /100))/(Wh× (18.707×Foh 0.427 /100)))...Formula ( 5)
The formula ceil(x) is a ceiling function that calculates the smallest integer greater than or equal to N for a real number x. The reason why it is necessary to use the ceiling function is that N needs to be an integer to represent the number of
また、式(5)より、以下の式(6)も導かれる。
Lt≦N・Lh ・・・式(6)
Furthermore, the following equation (6) is also derived from equation (5).
Lt≦N・Lh...Formula (6)
すなわち、同じ直径Whを有する第2封止部材60がN段で重ね合わされる構成の場合には、鉛直方向において、第1封止部材50の真空と大気の差圧によってつぶれる前の直径Wtから真空と大気との差圧によってつぶれた後の長さを引いた変位量(第1つぶし量)は、第2封止部材60の圧縮前の直径Whから圧縮後の長さを引いた変位量(第2つぶし量)をN倍したものと等しいか小さい。
That is, in the case of a configuration in which the
続いて、上蓋30及びヒンジ機構40の寸法に基づいて、具体的な数値を順次算出する。例えば、At=Bt=440[mm]、Wt=6.98[mm]とすると、Ct、Ft、Fotの値は、以下の通りである。
Ct=1760[mm]
Ft=440×440×0.101325=19617[N/mm]
Fot=Ft/Ct=11.1
Next, specific numerical values are sequentially calculated based on the dimensions of the
Ct=1760[mm]
Ft=440×440×0.101325=19617 [N/mm]
Fot=Ft/Ct=11.1
よって、上蓋30に使用するOリングの直径Wtが6.98である場合、Fotは11.1となる。
Therefore, when the diameter Wt of the O-ring used in the
そして、上述した式(3)のxにFotの値11.1を代入すると、つぶししろQtは以下のように算出される。
y=29.6〔%〕=Qt
Then, by substituting the Fot value of 11.1 for x in the above equation (3), the crushing margin Qt is calculated as follows.
y=29.6[%]=Qt
同様に、Ah=Bh=50[mm]、Wh=2.62[mm]とすると、Ch、Fh、Fohの値は、以下の通りである。
Ch=200[mm]
Fh=50×50×0.101325=253[N/mm]
Foh=Fh/Ch=1.3
Similarly, when Ah=Bh=50 [mm] and Wh=2.62 [mm], the values of Ch, Fh, and Foh are as follows.
Ch=200[mm]
Fh=50×50×0.101325=253 [N/mm]
Foh=Fh/Ch=1.3
よって、ヒンジ機構40に使用するOリングの直径Whが2.62である場合、Fohは1.3となる。
Therefore, when the diameter Wh of the O-ring used in the
そして、上述した式(4)のxにFohの値1.3を代入すると、つぶししろQhは以下のように算出される。
y=20.9〔%〕=Qh
Then, by substituting the Foh value of 1.3 for x in the above equation (4), the crushing margin Qh is calculated as follows.
y=20.9[%]=Qh
Wt、Qt、Wh、Qhの値を上述した式(5)に代入することで、Nは以下のように算出される。
N=ceil(Lt/Lh)
=ceil((Wt×(6.95Fot0.602/100))/(Wh×(18.707Foh0.427/100)))
=ceil((Wt×Qt/100)/(Wh×Qh/100))
=ceil((6.98×29.6/100)/(2.62×20.9/100))
≒ceil(3.7731)
=4
よって、第2封止部材60を4段に重ね合わせればよいことが分かる。
By substituting the values of Wt, Qt, Wh, and Qh into the above equation (5), N is calculated as follows.
N=ceil(Lt/Lh)
=ceil((Wt×(6.95Fot 0.602 /100))/(Wh×(18.707Foh 0.427 /100)))
=ceil((Wt×Qt/100)/(Wh×Qh/100))
=ceil((6.98×29.6/100)/(2.62×20.9/100))
≒ceil (3.7731)
=4
Therefore, it can be seen that it is sufficient to stack the
また、本実施形態において、上述したWh、Qh、N、Wt、Qtの間には、以下の式(7)が成り立つ。
0≦[(Wh×Qh)×N]-(Wt×Qt)<Wh×Qh ・・・式(7)
Furthermore, in this embodiment, the following equation (7) holds true between Wh, Qh, N, Wt, and Qt described above.
0≦[(Wh×Qh)×N]−(Wt×Qt)<Wh×Qh...Formula (7)
式(7)は、第1封止部材50のつぶし量と、N段重ねた時の第2封止部材60(第2封止部材60~60d)のつぶし量の合算値(以下、「合算つぶし量」という。)とが「同等」とみなされる範囲を定義している。
Equation (7) is the sum of the amount of crushing of the first sealing
すなわち、本実施形態では、以下の(A)及び(B)の両方が満たされる場合に、2つの数値が「同等」とみなされる。
(A)第1封止部材50のつぶし量と第2封止部材60の合算つぶし量とが等しい、もしくは、第1封止部材50のつぶし量が第2封止部材60の合算つぶし量よりも小さいこと。
(B)第1封止部材50のつぶし量と第2封止部材60の合算つぶし量との差が、第2封止部材60の1本分のつぶし量よりも小さいこと。
That is, in this embodiment, two numerical values are considered to be "equivalent" when both of the following (A) and (B) are satisfied.
(A) The amount of crushing of the first sealing
(B) The difference between the amount of crushing of the first sealing
続いて、比較例に係る真空処理装置と、本実施形態に係る真空処理装置との相違点について詳細に説明する。 Next, the differences between the vacuum processing apparatus according to the comparative example and the vacuum processing apparatus according to the present embodiment will be explained in detail.
一般的に、上蓋を有する真空処理装置では、チャンバーの内部空間を真空状態にする際、大気圧により上蓋30に対して鉛直下方向の力が加わる。このため、上蓋30は下方に移動するが、ヒンジ機構40の軸の高さは変わらないため、蓋が非平行に下がる形となり、排気不良が生じる可能性が考えられる。
Generally, in a vacuum processing apparatus having an upper lid, when the internal space of the chamber is brought into a vacuum state, a vertically downward force is applied to the
また、比較例に係る真空処理装置としては、上蓋30の位置を調整するための調整機構を有するものが考えられる。図9及び図10は、比較例に係る真空処理装置の調整機構を説明するための拡大断面図である。なお、図中において本実施形態に係る真空処理装置1と共通する部材については、同じ符号を付して説明する。
Moreover, as a vacuum processing apparatus according to a comparative example, one having an adjustment mechanism for adjusting the position of the
図9においては、ヒンジ機構40の下方に設けられた複数のシム45が、上蓋30の位置を調整するための調整機構として機能する。図9の調整機構は、積層されたシム45の個数や種類を変更することにより、ヒンジ機構40の取り付け高さを変更する。これにより、調整機構は、チャンバー10に対する上蓋30の位置を調整することができる。
In FIG. 9, a plurality of
一方、図10においては、ヒンジ機構40は、ヒンジ軸411を中心に回動可能に連結されたアーム部412と、アーム部412と上蓋30とを締結するための締結ボルト46とを備え、調整機構として機能する。図10の調整機構は、締結ボルト46の締め込み量を変更することにより、アーム部412と上蓋30との間隔が調整することで、チャンバー10に対する上蓋30の位置を調整することができる。しかし、図9及び図10のいずれの調整機構においても、上蓋30を適切な位置に調整することは容易ではない。
On the other hand, in FIG. 10, the
また、上述した特許文献1に示されたヒンジ機構を有する真空処理装置の場合、真空排気時には上蓋とともにヒンジ機の軸が下がるため、排気不良は解決できると考えられる。しかし、上蓋の開閉中にはヒンジの軸部に対して上蓋の荷重がかかるため、それに相応した強固なバネを備える必要がある。そのような強固なバネをヒンジ部に組み込むことは容易ではない。例えば、真空処理装置の上蓋が200kgの重量を有する場合、1つのヒンジに対して100kgを超える荷重がかかることになる。
Further, in the case of the vacuum processing apparatus having the hinge mechanism shown in
したがって、同機構では、バネの力が上蓋を十分保持できる強さを有する場合には、非常に大きいバネが必要になってしまう。逆に、同機構では、バネの力が弱い場合には、ヒンジ部のヒンジ軸が当該ヒンジ軸を通す穴に対して上蓋30の開閉時に上下方向に動いてしまう可能性がある。よって、軸部の摩耗等による摩擦力の増加で開閉時に余分な摩擦が生じて開閉動作に力を要する、あるいは、ヒンジ軸の位置が開閉時にずれることによって意図する場所に上蓋30を位置決めすることができない等の不都合が生じ得る。
Therefore, in this mechanism, if the force of the spring is strong enough to hold the top cover, a very large spring is required. Conversely, in this mechanism, if the spring force is weak, there is a possibility that the hinge shaft of the hinge portion may move in the vertical direction with respect to the hole through which the hinge shaft passes when the
これに対し、本実施形態に係る真空処理装置1によれば、ヒンジ機構40の位置に対応して上壁部11の一部に第2開口部112が形成されているので、真空排気処理時にはチャンバー10の内部空間Sだけでなく、第2開口部112及び貫通孔421により構成される通気経路に対しても排気が行われる。これにより、大気圧と真空との差圧によってヒンジ機構40は鉛直下方向の力を受け、ヒンジ機構40の固定位置は上蓋30とチャンバー10との間を封止する第1封止部材50の弾性変形に追従して鉛直下方向に動く。このため、大気圧状態及び真空状態の両方の状態において、上蓋30とヒンジ機構40との位置関係を維持できる。すなわち、大気圧状態及び真空圧状態において、上蓋30とヒンジ機構40との間を確実に封止することができる。
On the other hand, according to the
また、上蓋30とヒンジ機構40との位置関係を維持できるため、上蓋30とヒンジ機構40との位置関係の調整及び確認は、大気圧状態において一度だけ行えばよい。例えば、大気圧状態でチャンバー10の上壁部11の第1封止部材50の上には上蓋30を設置し、第2封止部材60の上にはヒンジ機構40を設置する。次に、この設置状態において、ヒンジ機構40の上下位置を合わせる調整を行えばよい。確認結果によっては、調整は不要の場合もある。
Furthermore, since the positional relationship between the
本実施形態に係る真空処理装置1を用いる場合には、具体的には以下の確認を行う。先ず、大気圧状態で第1封止部材50を上壁部11に設置して上壁部11と上蓋30との隙間の寸法、すなわち図5に記載のst+Ltを測定し、その値をaとする。次に第2封止部材60の設置部において隣接する台座42同士及び上壁面11と台座42との間で生じている隙間の寸法、すなわち図7に記載のsh+Lhを測定し、その値の合計をbとする。なお、a<bの場合は、その後の調整は不要である。
When using the
a>bの場合は、真空排気時に41ヒンジ本体41に大きな力がかかるのでa<bとなるように調整が必要である。調整の方法は、例えばショルダーボルト43のネジ部にスペーサを挿入して台座42をおさえこむ量を小さくする手法がある。
If a>b, a large force will be applied to the
ただし、上述のように第1封止部材50及び第2封止部材60のつぶししろ及びつぶし量が予め計算されており、台座42を締め込むショルダーボルト43の締め込み量も、第2封止部材60のつぶし量が適切となるようにするので調整の必要性は低い。したがって第1封止部材50及び第2封止部材60を装置の内部に組み込むだけでよいため、組立時間を短縮でき、製造コストの上昇を抑えることができる。
However, as described above, the crushing margin and crushing amount of the first sealing
また、比較例に係る真空処理装置とは異なり、ヒンジ機構40側に複雑な構造の調整機構を設ける必要がなく、構造を単純化できる。また、第1封止部材50及び第2封止部材60の選定は、上述のように計算式を用いて容易に行えるため、使用する第1封止部材50及び第2封止部材60の種類や個数等の検討も容易である。
Further, unlike the vacuum processing apparatus according to the comparative example, there is no need to provide a complicated adjustment mechanism on the
<変形実施形態>
上述した実施形態においては、上蓋30側に使用する第1封止部材50及びヒンジ機構40側に用いる第2封止部材60が同じ硬度を有するOリングである場合を説明した。しかし、第1封止部材50及び第2封止部材60の硬度は、互いに異なってもよい。
<Modified embodiment>
In the embodiment described above, a case has been described in which the first sealing
例えば、上蓋30側の第1封止部材50よりも硬度が小さい第2封止部材60をヒンジ機構40側に使用することもできる。真空処理装置の用途ではフッ素ゴムの使用が適しており、例えば上蓋30に使用する第1封止部材50として「硬さ(ショアA)70」のOリングを使用し、ヒンジ機構40側に使用する第2封止部材60として「硬さ(ショアA)60」のOリングを使用してもよい。この場合、第2封止部材60を第1封止部材50よりもつぶれ易くできる。具体的には、第1封止部材50に加える力の約半分の力を第2封止部材60に加えることで、鉛直方向において同等のつぶし量を得ることが可能となる。
For example, a
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the following claims are appended to set forth the scope of the invention.
1・・・真空処理装置
10・・・チャンバー
11・・・上壁部
12・・・側壁部
13・・・側壁部
14・・・底壁部
20・・・排気機構
30・・・上蓋
40・・・ヒンジ機構
41・・・ヒンジ本体
42,42a~42d・・・台座
50・・・第1封止部材
60,60a~60d・・・第2封止部材
111・・・第1開口部
112・・・第2開口部
113・・・溝
421・・・貫通孔
422・・・溝
1...
Claims (12)
前記第1開口部を開閉する上蓋と、
前記第2開口部を覆うように設けられ、前記第1開口部に対して前記上蓋を回動可能に支持するヒンジ機構と、
前記第1開口部を囲むように前記上蓋と前記上壁との間に設けられ、弾性変形する第1封止部材と、
前記第2開口部を囲むように前記ヒンジ機構と前記上壁との間に設けられ、弾性変形する第2封止部材と、
を備えることを特徴とする真空処理装置。 a chamber having a top wall with a first opening and a second opening formed therein;
an upper lid that opens and closes the first opening;
a hinge mechanism provided to cover the second opening and rotatably support the top lid with respect to the first opening;
a first sealing member that is provided between the top lid and the top wall so as to surround the first opening and is elastically deformable;
a second sealing member that is provided between the hinge mechanism and the upper wall so as to surround the second opening and is elastically deformable;
A vacuum processing apparatus characterized by comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の真空処理装置。 In the evacuation process for the internal space of the chamber, the first sealing member and the second sealing member are compressed.
The vacuum processing apparatus according to claim 1, characterized in that:
ことを特徴とする請求項2に記載の真空処理装置。 In the vacuum evacuation process, a first amount of crushing of the first sealing member in the vertical direction and a second amount of crushing of the second sealing member in the vertical direction are equivalent;
The vacuum processing apparatus according to claim 2, characterized in that:
前記上蓋に連結されたヒンジ本体と、
前記ヒンジ本体と前記上壁との間に設けられ、前記ヒンジ本体を支持する台座と、
を有し、
前記台座には、前記第2開口部を介して前記内部空間に連通する貫通孔が形成されている、
ことを特徴とする請求項3に記載の真空処理装置。 The hinge mechanism is
a hinge body connected to the top lid;
a pedestal provided between the hinge body and the upper wall and supporting the hinge body;
has
A through hole communicating with the internal space via the second opening is formed in the pedestal.
The vacuum processing apparatus according to claim 3, characterized in that:
複数の前記第2封止部材が、前記鉛直方向において隣り合う2つの前記台座の間にそれぞれ設けられている、
ことを特徴とする請求項4に記載の真空処理装置。 A plurality of the pedestals are stacked in the vertical direction,
A plurality of the second sealing members are each provided between two of the pedestals adjacent in the vertical direction,
5. The vacuum processing apparatus according to claim 4.
ことを特徴とする請求項5に記載の真空処理装置。 The first amount of crushing is equivalent to the total value of the second amount of crushing of each of the plurality of second sealing members,
The vacuum processing apparatus according to claim 5, characterized in that:
0≦[(Wh×Qh)×N]-(Wt×Qt)<Wh×Qh
の式が成り立つ、
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の真空処理装置。 The number of the second sealing members is N, the first diameter of the first sealing member before evacuation in the vertical cross-sectional view is Wt, and the crushing margin of the first crushing amount with respect to the first diameter is Qt. , when the second diameter of the second sealing member before evacuation in the cross-sectional view is Wh, and the crushing margin of the second crushing amount with respect to the second diameter is Qh,
0≦[(Wh×Qh)×N]−(Wt×Qt)<Wh×Qh
The formula holds true,
The vacuum processing apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that:
複数の前記第2封止部材は、前記上壁又は前記台座に形成された第2溝に収容され、
前記断面視において、前記第1溝の深さがdt、前記第1つぶし量がLtである場合、Wt-Lt>dtの式が成り立ち、
前記断面視において、前記第2溝の深さがdh、前記第2つぶし量がLhである場合、Wh-Lh>dhの式が成り立つ、
ことを特徴とする請求項7に記載の真空処理装置。 the first sealing member is accommodated in a first groove formed in the upper wall;
The plurality of second sealing members are accommodated in second grooves formed in the upper wall or the pedestal,
In the cross-sectional view, when the depth of the first groove is dt and the first crushing amount is Lt, the formula Wt-Lt>dt holds,
In the cross-sectional view, when the depth of the second groove is dh and the second crushing amount is Lh, the formula Wh-Lh>dh holds;
The vacuum processing apparatus according to claim 7, characterized in that:
ことを特徴とする請求項8に記載の真空処理装置。 the first diameter is larger than the second diameter;
9. The vacuum processing apparatus according to claim 8.
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の真空処理装置。 the first sealing member and the second sealing member have the same hardness;
The vacuum processing apparatus according to any one of claims 1 to 9.
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の真空処理装置。 The first sealing member and the second sealing member have different hardnesses,
The vacuum processing apparatus according to any one of claims 1 to 9.
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の真空処理装置。 The first sealing member and the second sealing member are each formed in an annular shape.
The vacuum processing apparatus according to any one of claims 1 to 11.
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