JPH0253671B2

JPH0253671B2 -

Info

Publication number: JPH0253671B2
Application number: JP61213053A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Oomi; Tadahiro Hatayama
Original assignee: Motoyama Eng Works Ltd
Current assignee: Motoyama Eng Works Ltd
Priority date: 1986-09-10
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1990-11-19
Also published as: JPS6367489A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、セラミツクス、石英あるいはガラス
などのようなけい素（Si）を主成分とする非金属
製器材と、ステンレスなどのような金属製器材と
を気液密に接続する接続装置に関する。

［従来の技術］金属製器材とセラミツクスや石英またはガラス
などのような非金属製器材とを気液密性を保つて
接続する技術は各分野において極めて重要であ
り、特に半導体製造分野において問題となつてい
る。

すなわち近年、超LSI（大規模集積回路）等の
半導体デバイス製造技術の進歩は極めて急速であ
り、微細なパターンを備えた超LSIを製造するに
は半導体中への汚染物質の侵入を押えなければな
らない。このためには、これを製造する装置、反
応管への大気汚染防止、すなわち反応雰囲気の清
浄化が不可欠となる。

半導体製造工程において、半導体ウエハと反応
性ガスとの反応は多くの場合、高温に耐え、清浄
な材料が得られ易い石英管の中で行なわれる。反
応雰囲気を清浄化するには、ガス供給系が清浄で
あることはもちろん、石英管そのものも清浄であ
ることが要求される。ガス供給系および石英管の
清浄化は、種々の改良、工夫により外部リークが
無くて、微粉末やダストが発生せず、管壁からの
放出ガスが極めて少ないという方向へ急速に進歩
しつつあるのの、ステンレスなどの金属管からな
るガス供給系と石英管の接続部分、すなわち異種
材料間の接続方法に未だ充分な配慮がなされてい
ない。そのため、気液密性が保持されず清浄化の
視点に欠けている。従来の場合は、外部リーク量
で１×10^-3〜１×10^-4Torr.／sec程度が通常で
ある。

上記半導体製造工程で用いられる金属管と石英
管との接続部分における清浄化の条件を列挙すれ
ば、 (a) 外部とのリーク量が極限（Heリークデイテ
クターの検出限界２×10^-11Torr.／sec以下）
まで低減されて逆拡散および大気汚染がないこ
と。

(b) 排気時に反応ガスの滞留するデツドゾーンが
存在しないこと。

(c) 接続部分を構成する材料の接ガス面からの有
害な微粒子の発生及び放出ガスがないことが要求される。

従来、ガス供給系側の金属管と石英管を接続す
るには、 (イ) 第１０図に例示するように石英管１の先端部
分を絞り、ガス供給系の金属管２との間を合成
樹脂性チユーブ３を用いて接続する； (ロ) 第１１図に例示するようにゴム製Ｏリング４
をシール部材としている金属製ゲージポート
５、ボデー６、Ｏリング押え７、カバー８を用
いて接続する； (ハ) 第１２図に例示するように石英管９の先端部
分をフランジ１０にし、ゴム製Ｏリング１１を
シール部材として、ボルト１２およびナツト１
３を用いて接続する（なお、図中１４および１
５はフランジ間の押圧力を均等化するための金
属板および弾性緩衝部材である）；等の手段が採用されている。

しかしながら、上記(イ)の項で示した第１０図の
構成では合成樹脂性チユーブ３のシール性が良く
ないため外部とのリーク量が多く、また、合成樹
脂性チユーブ３から微粒子が発生するとともに当
然のことながら放出ガスも多い。また、(ロ)の項で
示した第１１図の構造では、ゲージポート５のＯ
リング１１に石英管１６を挿入するため、ガスの
滞留するデツトゾーン１７ができる。また、石英
管１６の断面が円筒形に限定され、かつ石英管は
加工上の寸法精度が不十分なため、外部リークの
原因となる。

これに対し上記(ハ)の項で説明した第１２図の構
成は、清浄化の条件(a)〜(c)を満足し任意の断面形
状の石英管に適用できる利点がある。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、第１２図の構造の場合、石英管
９のフランジ部１０が破損し易い不具合がある。

すなわち、第１２図に示す従来の構造の場合、
ボルト１２とナツト１３で両フランジ部を締め付
けるものであるが、このような締め付け時にはフ
ランジ部の全周に亘り均等な締付力が発生すると
は限らず、締め付け操作したボルト１２の箇所に
大きな締付力が集中的に発生する。このためフラ
ンジ部に作用する締付力が不均衡、つまり片締め
となり、フランジ部相互の対向面が傾き、フラン
ジ部同志が当接することがある。これら両フラン
ジ間にはシール部材１１が存在しているが、シー
ル部材１１は全周に亘り線接触しているのでフラ
ンジ部の傾きを助長し易い。

このようにフランジ部の傾きによりフランジ部
の前面同志が局部的に接触すると石英管側のフラ
ンジ部が破損し易くなり、かつフランジ部の傾き
によりシール部材１１の片当りのために気液密性
が損われる不具合がある。

締付力を均等化するため、フランジ部１０の背
面とボルト１２の間に金属板１４および弾性を有
する緩衝部材１５を設置しているが、ボルト１２
を締めたとき緩衝部材１５が局部的に変形するの
でフランジ部１０の傾きを防止することはでき
ず、したがつてフランジ部同志の接触を防止でき
ない欠点がある。

本発明はこのような事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、非金属製器材に
形成したフランジ部が金属製器材に対して直接当
ることを防止して、フランジ部の破損を防止する
とともに、シール部材に与える押圧力の不均衡を
軽減してシール性が良好に保たれる金属製器材と
非金属製器材との接続装置を提供しようとするも
のである。

［課題を解決するための手段］本発明は、金属製器材と、フランジ部を有しこのフランジ部が上記金属製
器材と対面されて接続されるけい素（Si）を主成
分とする非金属製器材と、上記金属製器材と上記非金属製器材のフランジ
部とを締め付ける締付部材と、このフランジ部の背面と上記締付部材との間に
介挿されて締付力を均等化させるための弾性材料
からなる緩衝部材と、上記金属製器材と上記フランジ部の前面との間
で挾圧されたシール部材とを備えた接続装置にお
いて、上記金属製器材と上記フランジ部との間に、こ
れら金属製器材とフランジ部との間の接触を阻止
するための平シート状の弾性部材を上記シール部
材に隣接して介挿したことを特徴とする。

［作用］本発明の構成によれば、締付部材で金属製器材
と非金属製器材のフランジ部を締め付けた場合、
締付力が不均衡なため片締めが生じてフランジ部
が傾いても、このフランジ部と金属製器材との間
に平シート状の弾性部材を介挿したのでフランジ
部が金属製器材に当接するのが阻止されフランジ
部の破損が防止される。

また上記弾性部材は平シート状をなしているの
で面接触となり、締付力を広い面積で受けるので
単位面積当りの押圧力を小さくし、かつ締付力を
分散させるのでフランジ部の傾きを軽減し、よつ
てシール部材の片当りを防止するので高い気液密
性を保つことができる。

［実施例］以下、本発明の第１の実施例を第１図ないし第
４図に示す図面を参照して説明する。

第１図は本発明を適用した半導体デバイス製造
装置を略示し、ガス供給系２０、SiCまたはSiO₂
からなる非金属製器材２１、金属製器材２２、ゲ
ートバルブ２３および排気装置２４等を備えてい
る。第２図および第３図に拡大して示すように、
前記非金属製器材２１は断面略矩形状の筒状部２
５およびフランジ部２６を一体に有してたとえば
石英から形成されている。前記金属製器材２２は
筒状部２７およびフランジ部２８を一体に有して
たとえばステンレス鋼から形成されている。前記
石英管２１のフランジ部２６およびステンレス管
２２のフランジ部２８は相互の対向面間に、両管
体２１および２２の内部と外部との間の気密性を
保持するためのシール部材２９が介設されてい
る。このシール部材２９としては、たとえばフツ
素ゴム製のＯリングが用いられる。また、前記両
フランジ部２６および２８を相互に圧接させるた
めには、たとえばボルト３０およびナツト３１等
の締付部材が用いられ、石英管２１のフランジ部
２６とボルト３０の頭部（またはナツト）との間
には、ボルトおよびナツトによる押圧力を均等化
させるための補強部材（たとえばステンレス鋼
板）３２と、この補強部材３２とフランジ部２６
とが直接接触するのを防止するためのゴム等の緩
衝部材３３が介設されている。

以上の一般的構成は第１２図に示す従来例にお
けると同様であつてよい。

本発明においては、前記石英管２１のフランジ
部２６の軸方向両端面つまり前面および背面３４
および３５が表面粗さ1μｍ以下の平滑な平坦面
をなし、かつ相互に平行をなすように、それぞれ
光学研磨を施してある。そして、これら両フラン
ジ部２６と２８との間にはこれら両者の直接接触
を防止し、かつ局部的に押圧力が集中すのを吸収
するための平シート状の弾性部材３６が介設され
ている。この弾性部材３６は、たとえばフツ素樹
脂製のものが用いられる。

なお、石英管２１のフランジ部２６に開設され
たボルト孔３７は、フランジ部２６の前後面３４
および３５と連続する角部３８および３９に、適
宜の面取り加工を施しておくことが望ましい。ま
た、前記シール部材２９として図示のようにＯリ
ングを用いる場合には、良好な気密性を維持する
ために、第４図に例示するように、Ｏリング２９
の自由状態における断面直径Ｄが、溝深さｄと弾
性部材３６の圧縮状態における厚さｔとに対し、
Ｄ＞（ｄ＋ｔ）でなければならないということは
いうまでもない。

前記両フランジ部２６と２８との間に加えられ
る押圧力、すなわちボルト３０とナツト３１とに
よる締付力は、所望の気密性（Heリークデイテ
クターの検出限界２×10^-11Torr.／sec以下）
が得られるように、各フランジ部２６および２８
の平坦度やシール部材２９の硬度等に応じて適宜
に設定される。

つぎに、前記実施例の接続手順について説明す
る。

(i) 金属管２２のフランジ部２８にシール部材２
９と弾性部材３６をセツトする。

(ii) 石英管２１のフランジ部２６のボルト孔３７
を金属管２２のフランジ部２８のボルト孔に一
致させる。

(iii) 緩衝部材３３と補強部材３２をセツトする。

(iv) ボルト３０およびナツト３１を均等に手で締
める。

(v) 内部を真空引きにして両フランジ部２８およ
び２６を密着させる。

(vi) さらにボルト３０およびナツト３１を均等に
手で締める。

(vii) 外部リークの発生があれば、トルクレンチを
用いて外部リーク量が低減されるまでボルト３
０およびナツト３１を均等に締め付ける。ただ
し、この場合徐々にトルクを大きくしていくも
のとする。

上記のような構成によれば、両フランジ部２６
と２８の接続部分におけるリーク量はHeリーク
デイテクターの検出限界２×10^-11Torr.／sec
以下にすることができ、これは実際に測定して確
認することができた。また、このような高度の気
密性が得られるようにボルト３０およびナツト３
１を充分に締付けても、両フランジ部２６と２８
の間に弾性部材３６が介挿されているので、これ
ら両フランジ部２６と２８が直接接触することが
なく、フランジ部２６が破損するような不具合は
生じなかつた。

第５図および第６図は本発明の第２の実施例を
示し、石英管４０および金属管４１の各断面が円
形状の場合である。第２ないし第４図におけると
相対応する部分については同一記号を付して示し
説明を省略する。

第７図および第８図は本発明の第３の実施例を
示す。この場合締付部材としてボルトおよびナツ
トを使用する代わりに、クランプ４２を使用して
いる。第２図ないし第６図におけると相対する部
分については同一記号を付して示し説明を省略す
る。

第９図は本発明の第４の実施例を示す。締付部
材として、相互に螺合するスリーブ４３およびナ
ツト４４を用いる場合であつて、先端部分を絞つ
たガスの導入部４５を有する石英管に適用でき
る。第２図ないし第８図におけると相対応する部
分には同一記号を付して説明を省略する。

なお、本発明は上記各実施例のみに限定される
ものではなく、たとえばシール部材２９の材質は
天然ゴム、フツ素ゴム等の各種合成ゴムおよび金
属製Ｏリング等が使用可能である。これら材質
は、使用温度および腐食性等に応じて適宜選定さ
れるが、一般に耐熱性・耐食性を有するものが好
ましい。

また、緩衝部材３３の材質は、天然ゴム、各種
合成ゴム等が好適で、弾力性を勘案して適宜選定
される。その形状は平シート状であり、フランジ
部分の形状に応じて適宜選定される。

さらに、補強部材３２は、非金属製器材、シー
ル部材、金属製器材が全周にわたつて押しつけら
れ密着状態を維持する構造であれば何ら制約され
ない。

また締付部材についても全周にわたつて均等に
締付け力を加えられる構造であれば何ら制約され
ない。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々は変更ないし応用が可能である。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、金属製器
材と非金属製器材のフランジ部との間にシール部
材に隣接して平シート状の弾性部材を介挿したの
で、金属製器材と非金属製器材のフランジ部との
対向面が互いに傾いて上記フランジ部の一部が金
属製器材に直接当たるようになつても、これらの
間に介挿した平シート状の弾性部材が当接を防止
し、したがつてセラミツクスや石英またはガラス
などのように割れ易いフランジ部の破損を防止す
ることができる。また、弾性部材は平シート状を
なしているので面接触となり、広い面積で締付力
を受けるので面圧が小さくなり、この点でも破損
し易いフランジ部の破損を防止し、また集中的に
作用する締付力を分散させるのでフランジ部の傾
きを軽減し、シール部材の片当りを防止して高精
度のシール性能を維持することができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用した半導体デバイス製
造装置を略示する側面図、第２図は第１図の部
を拡大して示す半裁正面図、第３図は第２図の
−線に沿う断面図、第４図は第３図の部を拡
大して示す説明図、第５図は本発明の第２の実施
例を示す半裁正面図、第６図は第５図の−線
に沿う断面図、第７図は本発明の第３の実施例を
示す正面図、第８図は第７図の−線に沿う断
面図、第９図は本発明の第４の実施例を示す断面
図、第１０図、第１１図および第１２図は相異な
る従来例を示す断面図である。２１，４０……非金属製器材、２２，４１……
金属製器材、２６，２８……フランジ部、２９…
…シール部材、３２……補強部材、３３……緩衝
部材、３４，３５……フランジ部端面、３６……
弾性部材。

Claims

【特許請求の範囲】１金属製器材と、フランジ部を有しこのフランジ部が上記金属製
器材と対面されて接続されるけい素（Si）を主成
分とする非金属製器材と、上記金属製器材と上記非金属製器材のフランジ
部とを締め付ける締付部材と、このフランジ部の背面と上記締付部材との間に
介挿されて締付力を均等化させるための弾性材料
からなる緩衝部材と、上記金属製器材と上記フランジ部の前面との間
で挾圧されたシール部材とを備えた接続装置にお
いて、上記金属製器材と上記フランジ部との間に、こ
れら金属製器材とフランジ部との間の接触を阻止
するための平シート状の弾性部材を上記シール部
材に隣接して介挿したことを特徴とする金属製器
材と非金属製器材との接続装置。