特許 7450119 真空処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-06

(45)【発行日】2024-03-14

(54)【発明の名称】真空処理装置

(51)【国際特許分類】

   B01J 3/03 20060101AFI20240307BHJP

   F16J 15/10 20060101ALI20240307BHJP

   F16C 11/04 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

B01J3/03 Z

F16J15/10 T

F16C11/04 F

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023519145

(86)(22)【出願日】2022-03-03

(86)【国際出願番号】 JP2022009105

(87)【国際公開番号】W WO2023166653

(87)【国際公開日】2023-09-07

【審査請求日】2023-03-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000227294

【氏名又は名称】キヤノンアネルバ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100114915

【弁理士】

【氏名又は名称】三村 治彦

(74)【代理人】

【識別番号】100125139

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 洋

(72)【発明者】

【氏名】横山 周一

(72)【発明者】

【氏名】竹山 輝茂

(72)【発明者】

【氏名】岸 伊織

(72)【発明者】

【氏名】河野 寿光

(72)【発明者】

【氏名】吉川 知博

(72)【発明者】

【氏名】生長 秀隆

(72)【発明者】

【氏名】塚本 典史

(72)【発明者】

【氏名】大石 哲也

(72)【発明者】

【氏名】田村 尚己

(72)【発明者】

【氏名】安松 保志

【審査官】塩谷 領大

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０７７８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８７９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－１９６８５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１１－１７９５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０１２１７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｊ ３／０３

Ｆ１６Ｊ １５／００－１５／５６

Ｆ１６Ｊ １３／０４

Ｆ１６Ｃ １１／０４

Ｃ２３Ｃ １６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

前記チャンバーの内部空間に対する真空排気処理において、前記第１封止部材及び前記第２封止部材は圧縮される、
ことを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。

【請求項3】

前記真空排気処理において、前記第１封止部材の鉛直方向における第１つぶし量と、前記第２封止部材の前記鉛直方向における第２つぶし量が同等である、
ことを特徴とする請求項２に記載の真空処理装置。

【請求項4】

前記ヒンジ機構は、
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。

【請求項5】

複数の前記台座が、前記鉛直方向に重ね合わされており、
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。

【請求項6】

前記第１つぶし量は、複数の前記第２封止部材の各々の前記第２つぶし量の合算値と同等である、
ことを特徴とする請求項５に記載の真空処理装置。

【請求項7】

前記第２封止部材の個数がＮ、前記鉛直方向の断面視における前記第１封止部材の真空排気前の第１直径がＷｔ、前記第１直径に対する前記第１つぶし量のつぶししろがＱｔ、前記断面視における前記第２封止部材の真空排気前の第２直径がＷｈ、前記第２直径に対する前記第２つぶし量のつぶししろがＱｈである場合、
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。

【請求項8】

前記第１封止部材は、前記上壁に形成された第１溝に収容され、
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。

【請求項9】

前記第１直径は、前記第２直径よりも大きい、
ことを特徴とする請求項８に記載の真空処理装置。

【請求項10】

前記第１封止部材及び前記第２封止部材は、同じ硬度を有する、
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。

【請求項11】

前記第１封止部材及び前記第２封止部材は、互いに異なる硬度を有する、
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。

【請求項12】

前記第１封止部材及び前記第２封止部材は、それぞれ環状に形成される、
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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－７７８１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。

【発明の効果】

【0007】

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。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る真空処理装置を示す概略断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る真空処理装置を示す概略断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る真空処理装置のチャンバー、第１封止部材及び第２封止部材の位置関係を示す上面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る真空処理装置において第１封止部材が弾性変形する前の状態を示す拡大断面図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る真空処理装置において第１封止部材が弾性変形した後の状態を示す拡大断面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る真空処理装置において第２封止部材が弾性変形する前の状態を示す拡大断面図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る真空処理装置において第２封止部材が弾性変形した後の状態を示す拡大断面図である。

【図8】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つぶししろとの関係を示す図である。

【図9】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。

【図10】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。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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］

【0032】

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］

【0033】

また、大気圧をＰａｔｍ［Ｎ／ｍｍ^２］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／ｍｍ^２］

【0034】

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］

【0035】

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／ｍｍ^２］

【0036】

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］

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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］

【0041】

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

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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］

【0045】

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

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

また、式（１）を変形すると、以下の式（２）が得られる。
ｙ＝ｃｘ^ａ ・・・式（２）

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

（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。

【0059】

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＝６．９５ｘ^{０．６０２} ・・・式（３）

【0060】

（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。

【0061】

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＝１８．７０７ｘ^{０．４２７} ・・・式（４）

【0062】

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。

【0063】

Ｎ＝ｃｅｉｌ（Ｌｔ／Ｌｈ）＝ｃｅｉｌ（（Ｗｔ×（６．９５×Ｆｏｔ^{０．６０２}／１００））／（Ｗｈ×（１８．７０７×Ｆｏｈ^{０．４２７}／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。

【0064】

また、式（５）より、以下の式（６）も導かれる。
Ｌｔ≦Ｎ・Ｌｈ ・・・式（６）

【0065】

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。

【0066】

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

【0067】

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。

【0068】

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

【0069】

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

【0070】

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。

【0071】

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

【0072】

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×（６．９５Ｆｏｔ^{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
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。

【0073】

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）

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

＜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。

【0090】

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。

【0091】

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。

【符号の説明】

【0092】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】