JP2005249079A - シールユニット - Google Patents

Abstract

【課題】
チャンバに対して位置調整可能であり、耐久性に優れたシールユニットを提供する。
【解決手段】
フランジ部１１ｂとチャンバ１との間にガスケットもＯ−リングも設けていないので、フランジ部１１ｂをチャンバ１の壁面に対して任意の位置に固定することができ、それにより回転軸２の位置調整を容易に行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば半導体製造装置のような、真空チャンバの内部と外部との間を延在する可動部材と、かかる真空チャンバとの間を密封するシールユニットに関する。

半導体製造装置などにおいては、真空や特殊ガス雰囲気に維持したプロセス室内で、ワークをステージに載置して移動させて加工処理することが行われている。ここで、プロセス室内に駆動源を含む位置決め装置を設けると、プロセス室外部との密閉性が維持されるため、真空や特殊ガス雰囲気を比較的容易に維持することが可能となる。

ところが、プロセス室内に駆動源を含む位置決め装置を設けるとなると、プロセス室自体が大きくなり、その内部を所定の気圧にするための時間が長くかかったり、プロセス室内部を満たす特殊ガスを大量に必要としたり、或いは位置決め装置のメンテナンスが困難であったりするなどの問題がある。

これに対して、プロセス室の容積を最小限にすると、上述した問題は解消されるものの、プロセス室内部に設けられたワークを載置するテーブルを、プロセス室外部から駆動する構成が必要となる。かかる構成の一つには、プロセス室と連通する筐体の壁に形成された開口を介して、プロセス室内部と外部との間を延在する軸体を設け、かかる軸体を筐体に対して相対移動あるいは回転させることで、プロセス室内部のテーブルをプロセス室外部より駆動するものがある。しかるに、かかる構成の場合、プロセス室を覆うチャンバ壁面と、移動軸との間を密封するシールユニットが必要となる。このようなシールユニットは、特許文献１に記載されている。
特開平４−３２１８８２号公報

しかるに、特許文献１のシールユニットにおいて、チャンバの壁面とシールユニットのフランジとの間には微小スキマが存在するため、何ら対策を講じないと、かかるスキマを介して真空プロセス室内に大気が侵入するなどして、プロセス室内の雰囲気が損なわれる恐れがある。特許文献１には明示はないが、一般的にはこのような場合、チャンバの壁面とシールユニットのフランジとの間にガスケットやＯ−リングを介在することが行われる。

ここで、半導体製造プロセス等においては微細描画などを行うため、可動部材とチャンバとは精度良く位置決めされる必要がある。ところが、一般的には再利用できないガスケットを用いて、チャンバの壁面とシールユニットのフランジとの間を密封した場合、取り付け後の位置決め調整ができないという問題がある。一方、Ｏ−リングを用いて、チャンバの壁面とシールユニットのフランジとの間を密封した場合、取り付け後もチャンバに対してフランジを相対変位させることは可能であるが、Ｏ−リングの弾性によりフランジのズレが生じ微調整が困難であるという問題がある。また、プロセス室内を高温雰囲気に維持する場合、チャンバの壁面も高温となるため、加熱されたＯ−リングが変質し密封特性が低下する恐れもある。Ｏ−リングの変質を防止するためにプロセス室の温度を抑えると、かかるプロセス室で実行可能な処理が制限されるという問題が生じる。

そこで本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、チャンバに対して位置調整可能であり、耐久性に優れたシールユニットを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明のシールユニットは、
チャンバの壁面に形成された開口を貫通して、前記チャンバの内部と外部との間を延在する可動部材と、前記開口との間を密封するシールユニットにおいて、
前記チャンバの壁面に取り付けられるハウジングと、
前記ハウジングと前記可動部材との間を密封するシール手段とを有し、
更に、前記開口を囲うようにして、前記チャンバの壁面とそれに対向する前記ハウジングの面との少なくとも一方に形成された溝と、前記溝内の空間と外部の排気ポンプとを連通する通路とが形成されていることを特徴とする。

本発明のシールユニットは、チャンバの壁面に形成された開口を貫通して、前記チャンバの内部と外部との間を延在する可動部材と、前記開口との間を密封するシールユニットにおいて、前記チャンバの壁面に取り付けられるハウジングと、前記ハウジングと前記可動部材との間を密封するシール手段とを有し、更に、前記開口を囲うようにして、前記チャンバの壁面とそれに対向する前記ハウジングの面との少なくとも一方に形成された溝と、前記溝内の空間と外部の排気ポンプとを連通する通路とが形成されているので、前記溝内の気体を前記通路を介して吸引することによって、従来のごとくガスケットやＯ−リングを用いることなく、前記チャンバと前記シールユニット間の密封を実現でき、しかも前記外部の排気ポンプを停止させた状態では、前記チャンバと前記シールユニットとの相対変位は容易に行えるため、前記可動部材と前記チャンバとの位置決めを容易に精度良く行うことができる。

更に、前記シール手段は、排気シールであり、前記外部の排気ポンプは、前記排気シールと共用されると、コストを低く抑えることができる。ただし、前記シール手段の排気ポンプと、前記溝を吸引する排気ポンプとを別個にしても良い。

更に、前記シール手段は、磁性流体シールであると好ましい。磁性流体については、特許文献１にも記載されているので、以下に詳細は記載しない。

更に、前記ハウジングに対して前記可動部材を支持する軸受を有すると好ましい。

尚、本明細書中で用いる排気シールとは、例えば対向する２面間の微小な間隙などの絞りの間にある気体を前記２面間に設けられた差圧室を介して排気することにより、非接触の状態で、対向面を挟む両側の雰囲気（例えば大気圧と高真空）を一定の状態に保つように機能するものをいう。以下に述べる実施の形態においては、排気面を有する部材を排気シールという。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるシールユニット１０の概略構成図である。図１において、内部をプロセス室Ｐとするチャンバ１は、開口１ａを有している。開口１ａには、可動部材である回転軸２が挿通されている。図示していないが、回転軸２のチャンバ１内の端部（図で右端）には、例えばボールねじやプロセス室内で処理すべきワークが取り付けられており、回転軸２の外部側の端部（図で左端）は、回転駆動源に連結されている。尚、回転軸２は、軸線方向中央に拡径部２ａを有している。

シールユニット１０は、回転軸２を内包したハウジング１１を有している。ハウジング１１は、円筒状の本体１１ａと、本体１１ａの一端（図で右端）から半径方向に延在するフランジ部１１ｂとを有している。フランジ部１１ｂは、チャンバ１の壁面に、不図示のボルトを用いて位置調整可能に取り付けられるようになっている。フランジ部１１ｂの、チャンバ１の壁面に対向する面には、開口１ａを囲むようにして、周溝１１ｃが形成されている。

ハウジング１１の内部において、回転軸２を取り巻くようにして、環状空間を有する差圧室１１ｄが形成されている。差圧室１１ｄは、外周に連通する通路１１ｅと、ハウジング１１に取り付けられた配管Ｔとを介して外部の排気ポンプＰ１に接続されている。通路１１ｅは、ハウジング１１に形成され周溝１１ｃに連通する通路１１ｆに接続されており、従って、周溝１１ｃも、通路１１ｆ、１１ｅ及び配管Ｔを介して、外部の排気ポンプＰ１に接続されている。

ハウジング１１の端部には、軸受ユニット１２が固定されている。軸受ユニット１２は、ハウジングに取り付けられる円筒状のホルダ１２ａと、ホルダ１２ａに対して、回転軸２を回転自在に支持する２つのアンギュラコンタクト軸受１２ｂ、１２ｂとを有している。尚、アンギュラコンタクト軸受１２ｂ、１２ｂの外輪は、ホルダ１２ａに螺合するねじ部材１２ｃによりホルダ１２ａに対して固定され、アンギュラコンタクト軸受１２ｂ、１２ｂの内輪は、回転軸２の拡径部２ａに当接し予圧を付与された状態で、回転軸２に螺合するねじ部材１２ｄにより回転軸２に対して固定されている。

本実施の形態においては、チャンバ１内のプロセス室Ｐを負圧にした上で、回転軸２の先端にボールねじや処理すべきワークを取り付け、プロセス室Ｐの外部に配された回転駆動源により、回転駆動を行うことができるようになっている。このとき、軸受ユニット１２側から排気シールである差圧室１１ｄに進入する空気は、外部の排気ポンプＰ１により吸引されるため、回転軸２とハウジング１１との間のスキマを通過してプロセス室Ｐに侵入することが抑制される。一方、フランジ部１１ｂとチャンバ１の壁面との間から周溝１１ｃに進入する空気も、外部の排気ポンプＰ１により吸引されるため、両者間のスキマを通過してプロセス室Ｐに侵入することが抑制される。かかる場合、フランジ部１１ｂとチャンバ１の壁面とは完全に密着している必要がないため、チャンバ１やフランジ部１１の加工が容易となり、小さなキズがあっても密封性能は低下しないので、取り扱いや保管も容易となる。又、プロセス室Ｐの真空雰囲気を確保するためにＯ−リングなどを用いていないので、使用する場合と比べるとプロセス室Ｐをより高温に加熱することができ、可能な処理の範囲が広がる。

ところで、プロセス室Ｐ内で高精度な処理を行う場合、チャンバ１と回転軸２との位置決めが重要となる。回転軸２は、ハウジング１１に対して固定されたアンギュラコンタクト１２ｂ、１２ｂにより支持されているので、チャンバ１に対して回転軸２を位置決めする場合には、ハウジング１１全体をチャンバ１に対して移動させなくてはならない。本実施の形態によれば、フランジ部１１ｂとチャンバ１との間にガスケットもＯ−リングも設けていないので、フランジ部１１ｂをチャンバ１の壁面に対して任意の位置に固定することができ、それにより回転軸２の位置調整を容易に行うことができる。

図２は、第２の実施の形態にかかるシールユニット１０’の概略構成図である。本実施の形態のシールユニット１０’は、図１の実施の形態に対し、差圧室１１ｄと軸受ユニット１２との間に磁性流体シール１３を設けている点が異なる。磁性流体シール１３は、ハウジング１１側に配置された磁性部材と、ハウジング１１と回転軸２との間に配置された磁性流体とからなる。それ以外の構成については、図１の実施の形態と同様であるので同じ符号を付して説明を省略する。

本実施の形態によれば、排気シールに加え、磁性流体シール１３を設けたことで、排気段数を増やさないで済む分、排気ポンプの台数あるいは容量を増やす必要がなくなる。また、非接触式の排気シールのみの場合と比べると、排気ポンプの非常停止などの非常時の外部からの空気等の流入量を抑制することができる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、チャンバ１の壁面と、シールユニット１０のフランジ部１１ｂとの間には、回転軸２をチャンバ１に対して角度付けするシムなどを介在させても良い。又、開口１ａを囲う周溝は、チャンバ１の壁面に設けても良い。

又、回転軸２とハウジング１１との間をシールするシール手段として、排気シールのみの場合、及び排気シールと磁性流体シールとを併用する場合を示したが、シール手段として磁性流体シールのみを用いてもよい。また、排気シールの段数（差圧室の数）を複数としてもよい。又、可動部材として回転軸を用いる場合を示したが、軸方向移動する部材（その場合、円柱状に限定されない）や、回転及び軸方向移動する可動部材の場合にも、本発明は適用可能である。可動部材をハウジングに支持するベアリングも適宜のものに変更可能である。

第１の実施の形態にかかるシールユニット１０の概略構成図である。 第２の実施の形態にかかるシールユニット１０’の概略構成図である。

符号の説明

１ チャンバ
２ 回転軸
１０、１０’ シールユニット
１１ ハウジング
１２ 軸受ユニット
１３ 磁性流体シール

Claims (4)

1. チャンバの壁面に形成された開口を貫通して、前記チャンバの内部と外部との間を延在する可動部材と、前記開口との間を密封するシールユニットにおいて、
   前記チャンバの壁面に取り付けられるハウジングと、
   前記ハウジングと前記可動部材との間を密封するシール手段とを有し、
   更に、前記開口を囲うようにして、前記チャンバの壁面とそれに対向する前記ハウジングの面との少なくとも一方に形成された溝と、前記溝内の空間と外部の排気ポンプとを連通する通路とが形成されていることを特徴とするシールユニット。
2. 前記シール手段は、排気シールであり、前記外部の排気ポンプは、前記排気シールと共用されることを特徴とする請求項１に記載のシールユニット。
3. 前記シール手段は、磁性流体シールであることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールユニット。
4. 前記ハウジングに対して前記可動部材を支持する軸受を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシールユニット。
   
   

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