KR20080097489A

KR20080097489A - 복합 실링재

Info

Publication number: KR20080097489A
Application number: KR1020087024183A
Authority: KR
Inventors: 유키오 고바야시; 아키라 무라마쯔
Original assignee: 닛폰 바루카 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2008-11-05
Also published as: TW200610911A; WO2006030557A1; KR100877283B1; CN101023289B; US7866669B2; CN101023289A; TWI387695B; US20080018058A1; KR20070053325A

Abstract

과제

이른바 「도브테일 홈」에 적용 가능하고, 진공 실링 성능, 내플라즈마성 및 내부식 가스성 등의 성능을 겸비하며, 또한 반복 사용에 의해서도 진공 실링 성능이 저하되지 않고, 사용시에 금속 파티클이 발생하지 않으며, 또한 제조가 용이하고 저렴하게 제조할 수 있는 복합 실링재를 제공한다.

해결 수단

복합 실링재(10)을 압접했을 때에 제1 실링부재(20)의 제1 실링부(30)의 팽출부(28)이 압접되어 실링성이 부여됨과 동시에, 제1 실링부재(20)의 제1 연출부(38)을 통하여 제2 실링부재(24)의 제2 연출부(36)이 실링 홈(12)의 개구부(16)측으로 눌러져, 제2 실링부(34) 상면(34a)가 압접되어 실링성이 부여되도록 구성하였다.

복합 실링재, 도브테일 홈, 진공 실링 성능, 내플라즈마성

Description

복합 실링재{Composite sealing material}

본 발명은 진공, 초진공상태에서 사용되는 복합 실링재에 관한 것이고, 예를 들면 드라이 에칭 장치나 CVD 장치 등의 반도체 제조장치에 사용되는 복합 실링재에 관한 것이다.

일렉트로닉스 산업의 발달에 따라 IC(집적회로), LSI(대규모 집적회로) 등의 전자부품의 재료가 되는 반도체의 제조기술이, 특히 퍼스널 컴퓨터 등과 같이 고정세화(high precision), 박형화(thinning) 등에 따라 현저하게 진보하고 있다.

이 때문에, 반도체 제조장치에 사용되는 부재에 대한 요구가 더욱 엄격해지고, 그 요구도 다양해졌다.

예를 들면, 드라이 에칭 장치나 플라즈마 CVD 장치 등의 반도체 제조장치에 사용되는 실링재는 기본적인 성능으로서 진공 실링 성능이 필요하다. 그리고, 사용되는 장치나 실링재의 장착 개소에 따라서는 내플라즈마성이나 내부식 가스성 등의 성능을 겸비하는 것이 요구된다.

종래, 이와 같은 진공 실링 성능에 더하여, 내플라즈마성, 더 나아가서는 내부식 가스성이 요구되는 실링부에서는 유체의 영향을 받기 어려운 불소 고무가 사 용되어 왔다.

그러나, 환경이 엄격해짐에 따라 불소 고무로는 내플라즈마성이나 내부식 가스성 등의 성능이 불충분하고, 실링성이 저하되어, 그 결과, 새로운 재료가 요구되어지게 되었다.

이와 같은 요구에 대해서 특허문헌 1(일본국 특허공개 제(소)49-17868호 공보), 특허문헌 2(일본국 특허공개 제(평)11-2328호 공보), 특허문헌 3(일본국 특허공개 제(평)8-193659호 공보) 및 특허문헌 4(일본국 특허공개 제2001-124213호 공보) 등에서는 고무와 수지 등을 복합화하여 고무의 탄성에 의해 실링 성능을 유지하고, 수지, 금속 등에 의해 부식성이 있는 유체를 방지하는 방법이 제안되어 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 제(소)49-17868호 공보

특허문헌 2 : 일본국 특허공개 제(평)11-2328호 공보

특허문헌 3 : 일본국 특허공개 제(평)8-193659호 공보

특허문헌 4 : 일본국 특허공개 제2001-124213호 공보

즉, 특허문헌 1의 실링부재(100)은 도 16에 나타낸 바와 같이, 고무 탄성이 O링부재(102)와 O링부재(102) 바깥 둘레에 장착한 테트라플루오르화 에틸렌 수지 등으로 되는 단면이 대략 C자 형상인 바깥 둘레 링부재(104)로 구성되어 있다.

그렇지만, 특허문헌 1의 실링부재(100)에서는 실링면에 고무 이외의 수지인 바깥 둘레 링부재(104)가 존재하기 때문에, 진공 실링 성능이 현저하게 저하된다.

또한, 특허문헌 2의 실링부재(106)은 도 17에 나타낸 바와 같이, 합성 고무로 되는 O링(108) 표면의 적어도 반응성이 높은 분위기로 되는 표면측에 환상(circular)의 불소 수지 등의 내부식성 재료로 되는 부재(110)을 배치하고, 그 외의 부위를 합성 고무제로 구성하고 있다.

그렇지만, 특허문헌 2의 실링부재(106)에서는 도 17에 나타낸 바와 같이, O링(108)의 R이 작은 곡면에 불소 수지 등의 내부식성 재료로 되는 부재(110)을 배치할 필요가 있기 때문에, 제조가 곤란하여 고비용이 되어 버린다.

또한, 특허문헌 3의 실링부재(112)는 도 18에 나타낸 바와 같이, 불소 고무 등으로 되는 O링(114)의 상하 접촉면 이외의 부분을 단면이 대략 C자 형상인 알루미늄 등의 금속부재(116)으로 피복한 구성이다.

그렇지만, 이 특허문헌 3의 실링부재(112)에서는 대략 C자 형상의 알루미늄 등의 금속부재(116)을 갖기 때문에, 사용시에 금속 파티클이 발생하게 되어 반도체 제조시에 반도체가 오염되어 그 품질이 저하된다.

또한, 특허문헌 4의 실링부재(118)은 도 19에 나타낸 바와 같이, 불소 고무로 되는 제1 실링재(120)과, 그 보다 경질의 재료인 불소 수지로 되는 제2 실링부재(122)를 요철 감합 형상(concave and convex fitting shape)의 접합 부분(124)에서 일체로 접합한 것이다.

그렇지만, 이 특허문헌 4의 실링부재(118)은 고무와 그 이외의 수지 등과의 접합 부분(124)가 매우 복잡한 형상으로, 제조하는 것이 곤란하여 비용이 높아져 버린다.

또한, 이 특허문헌 4에서는 도 20에 나타낸 바와 같이, 불소 고무로 되는 제1 실링재(126)과 그 보다 경질의 재료인 불소 수지로 되는 제2 실링부재(128)을 직선상의 단면(130, 132)끼리 접합한 실링재(134)가 개시되어 있다.

그렇지만, 이 실링재(134)에서는 제조하는 것은 용이하지만, 사용할 수 있는 실링 홈이 실링 홈의 저부측(bottom portion side) 폭과 실링 홈의 개구부측(opening portion side) 폭이 대략 동일하며 단면이 대략 직사각형상인 실링 홈이거나, 또는 이 실링부재(134)의 형상에 합치된 실링 홈(136)에 한정된다.

따라서, 반도체 제조장치에 사용되는 실링 홈의 저부측 폭이 실링 홈의 개구부측 폭 보다 넓어진 형상의 실링 홈인 특수한 형상의 실링 홈, 이른바「도브테일 홈(dove tail groove)」에 적용할 수 없는 것이다.

본 발명은 이와 같은 현상에 비추어 진공 실링 성능, 내플라즈마성 및 내부식 가스성 등의 성능을 겸비하고, 또한 반복 사용에 의해서도 진공 실링 성능이 저하되지 않으며, 사용시에 금속 파티클이 발생하지 않고, 또한 제조가 용이하여 저 렴하게 제조할 수 있는 복합 실링재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 반도체 제조장치에 사용되는 실링 홈의 저부측 폭이 실링 홈의 개구부측 폭 보다 넓어진 형상의 실링 홈인 특수한 형상의 실링 홈, 이른바 「도브테일 홈」에 적용 가능한 복합 실링재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술에 있어서의 과제 및 목적을 달성하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 복합 실링재는 실링 홈에 장착되는 복합 실링재로서,

상기 실링 홈에 장착했을 때에 실링 홈의 한쪽 측벽측에 위치하는 제1 실링부재와,

상기 실링 홈에 장착했을 때에 실링 홈의 다른 쪽 측벽측에 위치하는 제2 실링부재를 구비하고,

상기 제1 실링부재가 탄성부재로 구성되며,

상기 제2 실링부재가 상기 제1 실링부재 보다도 경질의 합성 수지 재료로 구성되고,

상기 제1 실링부재가 제1 실링부재 본체와 상기 실링 홈의 개구부 보다도 바깥쪽으로 팽출되는 팽출부(swelled portion)를 갖는 제1 실링부를 구비하며,

상기 제2 실링부재가 제2 실링부재 본체와 상기 제2 실링부재 본체 보다도 상기 실링 홈의 개구부 측에 위치하는 제2 실링부를 구비하고,

상기 제2 실링부재의 제2 실링부가 제1 실링부재측으로 연출(延出)된 제2 연 출부를 구비하며,

상기 제1 실링부재 본체가 상기 제2 실링부재의 제2 연출부의 실링 홈의 저부(14)측으로 연출된 제1 연출부를 구비하고,

상기 복합 실링재를 압접(壓接)했을 때에 상기 제1 실링부재의 제1 실링부의 팽출부가 압접되어 실링성이 부여됨과 동시에,

상기 제1 실링부재의 제1 연출부를 통하여 상기 제2 실링부재의 제2 연출부가 실링 홈의 개구부측으로 눌러져, 제2 실링부의 상면 단부가 압접되어 실링성이 부여되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 복합 실링재를 압접했을 때에 제1 실링부재의 제1 실링부의 팽출부가 압접되어 실링성이 부여된다. 또한, 제1 실링부재의 제1 연출부를 통하여 제2 실링부재의 제2 연출부가 실링 홈의 개구부측으로 눌러져, 제2 실링부 상면부(上面部), 특히 제2 실링부 상면 단부가 응력집중에 의해 압접되어 실링성이 부여된다.

또한, 이 상태에서는 제2 실링부재가 제1 실링부재 보다도 경질의 재료로 구성되어 있기 때문에, 제2 실링부재측을 예를 들면, 드라이 에칭 장치나 플라즈마 CVD 장치 등의 반도체 제조장치에 있어서의 부식성 가스, 플라즈마 등의 엄격한 환경측인 챔버측에 배치함으로써, 제2 실링부재의 제2 실링부 상면부에 의한 압접에 의해, 탄성부재로 구성되는 제1 실링부재의 압접부인 제1 실링부의 팽출부가 이들 부식성 가스, 플라즈마 등으로부터 보호되게 되어 실링성이 저하되지 않는다.

또한, 이 경우에 엄격한 환경측에 제1 실링부재 보다도 경질의 재료로 구성 되는 제2 실링부재가 위치하게 되기 때문에, 부식성 가스, 플라즈마 등으로의 내구성이 좋고, 또한 탄성부재로 구성되는 제1 실링부재 전체가 이들 부식성 가스, 플라즈마 등으로부터 보호되게 되어 실링성이 저하되지 않는다.

또한, 이와 같이 탄성부재로 구성되는 제1 실링부재와 제1 실링부재 보다도 경질의 재료로 구성되는 제2 실링부재를, 종래와 같이 복잡한 감합 요철부에 의해서 접합 일체화하지 않고, 제2 실링부재의 제1 실링부재측으로 연출된 제2 연출부와, 제1 실링부재의 제2 연출부의 실링 홈측으로 연출된 제1 연출부를 접합하는 것만으로 간단하게 접합 일체화할 수 있고, 제조가 용이하여 제조 비용을 저감할 수 있다.

또한, 제2 실링부재가 제1 실링부재 보다도 경질의 재료인 합성 수지로 구성되어 있기 때문에, 부식성 가스, 플라즈마 등으로의 내구성이 좋고, 또한 탄성부재로 구성되는 제1 실링부재 전체가 이들의 부식성 가스, 플라즈마 등으로부터 보호되어 실링성이 저하되지 않는다.

또한, 본 발명의 복합 실링재는 상기 제1 실링부재의 제1 실링부의 팽출부가 상기 실링 홈의 개구부측에 곡면상으로 팽출되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 실링면이 되는 제1 실링부재의 압접부인 제1 실링부의 팽출부가 면상으로 팽출됨으로써 압접시에 있어서의 실링성이 양호해 진다.

또한, 본 발명의 복합 실링재는 상기 제1 실링부재 본체의 실링 홈측의 저면이 대략 평탄한 형상인 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 제1 실링부재 본체의 실링 홈측의 저면이 대략 평탄한 형상임으 로써, 실링 홈의 저부와의 접촉면적이 커지게 되어, 사용시에 있어서 복합 실링재가 전동(轉動)하여 실링성이 저하되는 것을 방지하는 효과가 높아진다.

또한, 본 발명의 복합 실링재는 상기 제1 실링부재의 제1 연출부와 상기 제2 실링부재의 제2 연출부가 실링 홈(12)의 저부(14)와 대략 평행한 평탄면에서 접하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 제1 실링부재의 제1 연출부와 상기 제2 실링부재의 제2 연출부가 대략 평탄면에서 접하고 있기 때문에, 가공이 용이하고, 이와 같은 대략 평탄면끼리를 접합하는 것만으로 간단하게 접합 일체화할 수 있으며, 제조가 용이하여 제조 비용을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명의 복합 실링재는 상기 제1 실링부재(20)의 제1 연출부(38)과 상기 제2 실링부재(24)의 제2 연출부(36)이 실링 홈(12)의 저부(14)에 근접함에 따라, 직경이 작아진 테이퍼면(25)에서 접하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구조라면, 실링재가 대구경(large diameter)이고, 또한 도브테일 홈 내에 장착한 경우에도 실링성은 물론 내플라즈마성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 복합 실링재는 상기 제2 실링부재 본체가 상기 실링 홈측의 저부측에 있어서, 상기 제1 실링부재측으로 연출되는 저부 연출부를 갖는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 부식성 가스, 플라즈마 등의 엄격한 환경측인 챔버측에 제1 실링부재 보다도 경질의 재료로 구성되는 제2 실링부재가 위치하고, 또한, 실링 홈의 저부와 복합 실링재의 저부 사이에도 제2 실링부재의 저부 연출부가 위치하게 되기 때문에, 실링 홈의 저부와 복합 실링재의 저부 사이로부터 돌아 들어가는 부식성 가스, 플라즈마 등으로부터 보호되게 되어 실링성이 저하되지 않는다.

또한, 본 발명의 복합 실링재는 상기 제1 실링부재 본체의 실링 홈의 한쪽 측벽측의 단면이 실링 홈(12)의 저부(14)에 근접함에 따라 점차 직경이 작아지는 테이퍼면으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 복합 실링재를 압접했을 때에 제1 실링부재가 이 테이퍼면과 실링 홈의 측벽 사이에 형성된 간극으로 팽출되기 때문에, 제1 실링부재가 실링 홈의 개구부로부터 비어져 나와 제1 실링부재가 파손 손상되어 실링성이 저하되는 것을 방지할 수 있음과 동시에, 오염의 원인이 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 실링 홈 내에 복합 실링재를 장착할 때에, 특히 반도체 제조장치에 사용되는 실링 홈의 저부측 폭이 실링 홈의 개구부측 폭 보다 넓어진 형상의 실링 홈인 특수한 형상의 실링 홈, 이른바「도브테일 홈」에 장착할 때에 이 테이퍼면을 따라 복합 실링재를 장착할 수 있어, 장착 작업이 용이해진다.

또한, 본 발명의 복합 실링재는 상기 실링 홈이 실링 홈의 저부측 폭이 실링 홈의 개구부측 폭보다 넓어진 도브테일 홈상의 실링 홈인 것을 특징으로 한다. 따라서, 반도체 제조장치에 사용되는 실링 홈의 저부측 폭이 실링 홈의 개구부측 폭 보다 넓어진 형상의 실링 홈인 특수한 형상의 실링 홈, 이른바 「도브테일 홈」에 본 발명의 복합 실링재를 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 복합 실링재는 상기 실링 홈이 실링 홈의 저부측 폭과 실링 홈의 개구부측 폭이 대략 동일하며 단면이 대략 직사각형상인 실링 홈인 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 복합 실링재를 실링 홈의 저부측 폭과 실링 홈의 개구부측 폭이 대략 동일하며 단면이 대략 직사각형상인 실링 홈에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 복합 실링재는 상기 제1 실링부재가 고무로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 제1 실링부재를 탄성부재인 고무로 구성함으로써 이 고무의 탄성력에 의해 복합 실링재를 압접했을 때에, 제1 실링부재의 제1 실링부의 팽출부가 압접되어 높은 실링성을 부여할 수 있다.

또한, 본 발명의 복합 실링재는 상기 제1 실링부재를 구성하는 고무가 불소 고무로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 제1 실링부재를 구성하는 고무가 불소 고무로 구성되어 있기 때문에, 만일 부식성 가스, 플라즈마에 접촉했더라도 부식성 가스, 플라즈마 등으로의 내구성이 좋아 실링성이 저하되지 않는다.

또한, 본 발명의 복합 실링재는 상기 제2 실링부재를 구성하는 합성 수지가 불소 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리벤즈이미다졸 수지, 폴리에테르케톤 수지로부터 선택한 1종 이상의 합성 수지로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 제2 실링부재를 구성하는 합성 수지가 불소 수지, 폴리이미드 수 지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리벤즈이미다졸 수지, 폴리에테르케톤 수지로부터 선택한 1종 이상의 합성 수지로 구성되어 있기 때문에, 부식성 가스, 플라즈마 등으로의 내구성이 매우 양호하고, 또한 탄성부재로 구성되는 제1 실링부재 전체가 이들 부식성 가스, 플라즈마 등으로부터 보호되게 되어 실링성이 저하되지 않는다.

또한, 본 발명의 복합 실링재는 상기 제1 실링부재의 실링 높이(L3)와 제2 실링부재의 실링 높이(L5)가, 그 압착율이

L3의 압착율≥L5의 압착율,

단, 여기서 압착율은 (실링 높이-홈 깊이(L4))/실링 높이×100이다,

로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 강성(rigidity)이 높은 제2 실링부재에 의해서 제1 실링부재의 변형이 방해받지 않아 실링성이 안정되게 된다.

본 발명의 복합 실링재에 의하면, 진공 실링 성능, 내플라즈마성 및 내부식 가스성 등의 성능을 겸비하고, 또한 반복 사용에 의해서도 진공 실링 성능이 저하되지 않으며, 사용시에 금속 파티클이 발생하지 않고, 또한 제조가 용이하여 저렴하게 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 복합 실링재에 의하면, 반도체 제조장치에 사용되는 실링 홈의 저부측 폭이 실링 홈의 개구부측 폭보다 넓어진 형상의 실링 홈인 특수한 형상의 실링 홈, 이른바 「도브테일 홈」에 적용하는 것이 가능하다.

또한, 제1 실링부재의 제1 연출부와 제2 실링부재의 제2 연출부가 테이퍼면에서 접한 구조라면, 소정의 조임압(tightening pressure)이 얻어지지 않는 경우에도 실링성은 물론, 내플라즈마도 충분히 발휘할 수 있다. 따라서, 넓은 실링면에 대해서 충분한 조임력(tightening force)을 부하하는 것이 곤란한 대구경의 실링재에 채용해도 충분한 실링성과 내플라즈마성이 발휘된다.

이하, 본 발명의 실시 형태(실시예)를 도면을 토대로 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 복합 실링재를 실링 홈인 이른바 「도브테일 홈」에 장착한 상태의 단면도, 도 2는 도 1의 복합 실링재와 실링 홈의 치수 관계를 설명하는 개략도, 도 3~도 6은 본 발명의 복합 실링재를 실링 홈에 장착하여 압접하는 상태를 설명하는 단면도이다.

도 1에 있어서 10은 전체로 본 발명의 복합 실링재를 나타내고 있고, 이 복합 실링재(10)은 대략 환상으로, 대략 환상의 실링 홈(12)에 장착되는 것이다.

이 실링 홈(12)는 예를 들면, 드라이 에칭 장치나 플라즈마 CVD 장치 등의 반도체 제조장치에 사용되는 실링 홈(12)의 저부(14)측 폭이 실링 홈(12)의 개구부(16)측 폭 보다 넓어진 형상의 실링 홈인 특수한 형상의 실링 홈, 이른바 「도브테일 홈」으로 되어 있다.

그리고, 복합 실링재(10)은 이와 같은 실링 홈(12)에 장착했을 때에 실링 홈(12)의 한쪽 측벽(18)측, 즉 반도체 제조장치에 있어서의 부식성 가스, 플라즈마 등의 엄격한 환경측인 챔버측과는 반대측(예를 들면, 대기측)에 위치하는 제1 실링부재(20)을 구비하고 있다.

또한, 복합 실링재(10)은 실링 홈(12)에 장착했을 때에 실링 홈(12)의 다른 쪽 측벽(22)측, 즉 반도체 제조장치에 있어서의 부식성 가스, 플라즈마 등의 엄격한 환경측인 챔버측에 위치하는 제2 실링부재(24)를 구비하고 있다.

이 경우, 제1 실링부재(20)은 도 1에 나타낸 바와 같이 단면이 대략 L자 형상이고, 제2 실링부재(24)는 이 제1 실링부재(20)과 상보적인 형상의 단면이 대략 역L자 형상으로 되어 있다.

즉, 제1 실링부재(20)은 제1 실링부재 본체(26)과 실링 홈(12)의 개구부(16) 보다도 바깥쪽에 곡면상으로 완만하게 팽출되는 팽출부(28)을 갖는 제1 실링부(30)을 구비하고 있다.

또한, 제2 실링부재(24)는 제2 실링부재 본체(32)와 이 제2 실링부재 본체(32) 보다도 실링 홈(12)의 개구부(16)측에 위치하는 제2 실링부(34)를 구비하고 있다. 또한, 제2 실링부재(24)의 제2 실링부(34)는 제1 실링부재(20)측으로 연출된 제2 연출부(36)을 구비하고 있다.

한편, 제1 실링부재 본체(26)이 제2 실링부재(24)의 제2 연출부(36)의 실링 홈측으로 연출된 제1 연출부(38)을 구비하고 있다.

또한, 제1 실링부재 본체(26)의 실링 홈(12)의 한쪽 측벽측(18)의 단면(40)이 제2 실링부재(24)측으로 경사진 테이퍼면(42)로 되어 있다.

이와 같이 구성함으로써, 복합 실링재(10)을 압접했을 때에 제1 실링부 재(20)이 이 테어퍼면(42)와 실링 홈(12)의 측벽(18) 사이에 형성된 간극(44)로 팽출되기 때문에, 제1 실링부재(20)이 실링 홈(12)의 개구부(16)으로부터 비어져 나와, 제1 실링부재(20)이 파손 손상되어 실링성이 저하되는 것을 방지할 수 있음과 동시에, 오염의 원인이 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 실링 홈(12) 내에 복합 실링재(10)을 장착할 때에, 특히 반도체 제조장치에 사용되는 실링 홈(12)의 저부(14)측 폭이 실링 홈의 개구부측 폭 보다 넓어진 형상의 실링 홈인 특수한 형상의 실링 홈, 이른바 「도브테일 홈」에 장착할 때에, 이 테이퍼면(42)를 도브테일 홈의 개구부에 맞닿게 하여 테이퍼면(42)를 따라 미끄러지듯이 삽입함으로써 복합 실링재(10)을 장착할 수 있어, 장착 작업이 용이해져 있다.

그리고, 이 경우 제1 실링부재(20)이 탄성부재로 구성되고, 제2 실링부재(24)가 제1 실링부재(20) 보다도 경질의 재료로 구성되어 있다.

이와 같이 구성함으로써, 후술하는 도 3~도 6에 있어서 설명하는 바와 같이, 복합 실링재(10)을 압접했을 때에 제1 실링부재(20)의 제1 실링부(30)의 팽출부(28)이 압접되어 실링성이 부여됨과 동시에, 제1 실링부재(20)의 제1 연출부(38)을 통하여 제2 실링부재(24)의 제2 연출부(36)이 실링 홈(12)의 개구부(16)측으로 눌러져, 제2 실링부(34)의 상면(34a)가 압접되어 실링성이 부여되도록 구성되어 있다.

이 경우, 제1 실링부재(20)이 탄성부재인 고무로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우 고무로서는 천연 고무, 합성 고무 모두 사용 가능하다.

이와 같이 제1 실링부재(20)을 탄성부재인 고무로 구성함으로써, 이 고무의 탄성력에 의해서 복합 실링재(10)을 압접했을 때에, 제1 실링부재(20)의 제1 실링부(30)의 팽출부(28)이 압접되어 높은 실링성을 부여할 수 있다.

또한, 이 경우 제1 실링부재(20)을 구성하는 고무가 불소 고무로 구성되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같은 불소 고무로서는 플루오르화 비닐리덴/헥사플루오로프로필렌계 공중합체, 플루오르화 비닐리덴/트리플루오로클로로에틸렌계 공중합체, 플루오르화 비닐리덴/펜타플루오로프로필렌계 공중합체 등의 2원계 플루오르화 비닐리덴계 고무, 플루오르화 비닐리덴/테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌계 공중합체, 플루오르화 비닐리덴/테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로알킬비닐에테르계 공중합체,플루오르화 비닐리덴/테트라플루오로에틸렌/프로필렌계 공중합체 등의 3원계의 플루오르화 비닐리덴 고무나 테트라플루오로에틸렌/프로필렌계 공중합체, 테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로알킬비닐에테르계 공중합체, 열가소성 불소 고무 등이 사용 가능하다.

이와 같이 제1 실링부재(20)을 구성하는 고무가 불소 고무로 구성되어 있기 때문에, 만일 제1 실링부재(20)이 부식성 가스, 플라즈마에 접촉했더라도 부식성 가스, 플라즈마 등으로의 내구성이 좋아 실링성이 저하되지 않는다.

한편, 제2 실링부재(24)가 합성 수지로 구성되어 있는 것이 바람직하고, 바람직하게는 불소 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리벤즈이미다졸 수지, 폴리에테르케톤 수지 로부터 선택한 1종 이상의 합성 수지로 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 제2 실링부재(24)가 제1 실링부재(20) 보다도 경질의 재료인 합성 수지로 구성되어 있기 때문에, 부식성 가스, 플라즈마 등으로의 내구성이 좋고, 또한 탄성부재로 구성되는 제1 실링부재(20) 전체가 이들 부식성 가스, 플라즈마 등으로부터 보호되게 되어 실링성이 저하되지 않는다.

이 경우, 불소 수지로서는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA) 수지, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP) 수지, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE) 수지, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 수지, 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE) 수지, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE) 수지, 폴리비닐 플루오라이드(PVF) 수지 등을 들 수 있고, 그 중에서 내열성, 내부식성 가스, 내플라즈마성 등을 고려하면 PTFE가 바람직하다.

또한, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 복합 실링재(10)의 실링 폭(L1)은 실링 홈(12)의 개구부(16) 홈 폭(L2) 보다도 클수록 복합 실링재(10)의 실링 홈(12)로부터의 탈락 저항이 증가하지만, 장착이 곤란해지기 때문에 홈 폭(L2)의 101~130%로 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 1에 나타낸 바와 같이 제1 실링부재(20)의 실링 높이(L3)는 실링의 압착율이 3~45%가 되는 범위, 바람직하게는 5~30%로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우 압착율이란 (실링 높이-홈 깊이(L4))/실링 높이×100을 의미한다.

한편, 도 1에 나타낸 바와 같이 합성 수지로 되는 제2 실링부재(24)의 높 이(L5)는, 플라즈마 차폐효과를 높이기 위해서는 실링 홈(12)의 홈 깊이(L4)와 적어도 동일하거나 그보다 어느 정도 높게 설정하는 것이 필요하지만, 합성 수지로 되는 제2 실링부재(24)는 탄성재로 되는 제1 실링부재(20) 보다도 강성이 있어 변형되기 어려워, 허용 변형량을 초과한 경우 파단될 우려가 있기 때문에, 압착율은 0~35%로 하는 것이 바람직하다.

또한, 강성이 높은 제2 실링부재(24)에 의해서 제1 실링부재(20)의 변형이 방해받으면, 실링성이 불안정하게 될 우려가 커지기 때문에, 각각의 압착율은 L3의 압착율≥L5 압착율로 설정할 필요가 있다.

또한, 이 경우 압착율이란 (실링 높이-홈 깊이(L4))/실링 높이×100을 의미한다. 또한, 이 경우 도 1에 나타낸 바와 같이 실링 높이는, 제1 실링부재(20)은 실링 높이(L3), 제2 실링부재(24)는 실링 높이(L5)이다.

또한, 합성 수지로 되는 제2 실링부재(24)의 제2 실링부재 본체(32)의 폭(L6)는 좁을수록 고무인 제1 실링부재(20)의 변형이 안정되지만, 가공성을 고려하면 50 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 합성 수지로 되는 제2 실링부재(24)는 복원성이 부족하지만, 제2 실링부재(24)의 제2 연출부(36)의 폭(L7)으로 고무인 제1 실링부재(20)의 제1 연출부(38)의 고무 복원력을 받기 때문에, 항상 상대부재와 접촉하여 플라즈마를 차단하도록 되어 있다.

따라서, 제2 실링부재(24)의 제2 연출부(36)의 폭(L7)은 넓을수록 고무인 제1 실링부재(20)의 제1 연출부(38)의 고무 복원력을 받아서 플라즈마 차단효과가 안 정된다. 그렇지만, 상대부재에 접촉하는 제1 실링부재(20)의 제1 실링부(30)의 폭(L8)이 좁아지면, 압축시의 실링 폭이 작아져 버려 안정된 실링성을 얻을 수 없다. 따라서, L7은 L8의 70% 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 실링부재(20)의 제1 실링부(30)의 폭(L8)은 클수록 상대부재와의 접촉부가 커져 실링이 안정되지만, 제2 실링부재(24)의 제2 실링부(34)의 폭(L6+L7)이 작아져 버려 플라즈마 차폐효과가 저하되게 된다.

따라서, L8은 복합 실링재(10)의 실링 폭(L1)의 30%~90%로 하는 것이 바람직하다.

또한, 고무인 제1 실링부재(20)이 압축될 때에 도브테일 홈인 실링 홈(12)의 사면(斜面)인 한쪽 측벽(18)을 따라 원활하게 홈 안쪽으로 변형되기 때문에, 제1 실링부재(20)의 제1 실링부(30)의 복합 실링재(10)의 실링 폭(L1)이 최대가 되는 점(P1)으로부터 실링 홈(12)의 개구부(16)과 같은 높이의 점(P2) 사이는 각도 θ1이 도브테일 홈 각도 θ2±2°가 되는 사면으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 실링부재(20)의 제1 실링부(30)의 점(P2)로부터 수지와의 접합점(P3)까지는 실링면이 되기 때문에, 완만한 곡면으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 실링부재(20)의 제1 실링부재 본체(26)의 저부의 폭(L9)은 클수록 실링 홈(12)의 저부(14)와의 접촉 면적이 넓어져 복합 실링재(10)의 전동 방지효과가 높아지지만, 실링 홈(12)의 개구부(16) 홈 폭(L2) 보다도 크면, 도브테일 홈인 실링 홈(12)에 복합 실링재(10)을 삽입할 수 없게 되기 때문에, 실링 홈(12)의 개구부(16)의 홈 폭(L2)의 50~100%로 하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 실링부재(20)의 제1 실링부재 본체(26)의 저면으로부터 실링 최대폭 점(P1)까지의 높이(L10)은 실링 홈(12)의 개구부(16)의 홈 폭(L2)가 가장 좁아지는 P5 보다도 낮아져 있는 것이 바람직하다.

단, L10이 너무 작은 경우에는 복합 실링재(10)의 중심 위치가 낮아지고, 또한 테이퍼면(42)의 거리도 짧아져 버리기 때문에, 이 테이퍼면(42)를 따라 실링 홈(12)에 복합 실링재(10)을 삽입할 때에 복합 실링재(10)이 넘어지기 쉬워져, 즉 실링 홈(12)로부터 탈락하는 방향으로 복합 실링재(10)이 전동되어 버려 장착이 곤란해진다. 따라서, L10은 제1 실링부재(20)의 실링 높이(L3)의 50~80%로 하는 것이 바람직하다.

또한, 플라즈마를 차단하기 위해서 적어도 유체 접촉 영역(A1)은 전면을 상기한 바와 같은 불소 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리벤즈이미다졸 수지, 폴리에테르케톤 수지로부터 선택한 1종 이상의 합성 수지로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 도 2에 나타낸 바와 같이 제1 실링부재(20)과 제2 실링부재(24)의 접촉 영역(A2 및 A3)는 곡면으로 하면 가공 비용이 높아지기 때문에, 비용적으로는 단순한 대략 평탄면으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 이 제1 실링부재(20)과 제2 실링부재(24)의 접촉 영역(A2 및 A3)에서 제1 실링부재(20)과 제2 실링부재(24)를 접합 일체화하는 방법으로서는, 용접, 용착, 접착, 일체 성형 등 공지의 접합 방법이 채용 가능하고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 접착제, 바람직하게는 내열성 접착제로 접합 일체화하여 복합 실링 재(10)을 제작하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 복합 실링재(10)에서는 도 3~도 6에 나타낸 바와 같이 사용되는 것이다.

즉, 도 3에 나타낸 바와 같이 복합 실링재(10)을 실링 홈(12) 내에 장착한다. 또한, 실링 홈(12) 내에 복합 실링재(10)을 장착할 때에는 제1 실링부재(20)의 테이퍼면(42)를 따라 복합 실링재(10)을 장착할 수 있어 장착 작업이 용이해져 있다.

그리고, 도 4~도 6에 나타낸 바와 같이 복합 실링재(10)을 압접했을 때에, 제1 실링부재(20)의 제1 실링부(30)의 팽출부(28)이 압접되어 실링성이 부여된다.

이 때, 도 4~도 6에 나타낸 바와 같이 제1 실링부재(20)의 변형과 동시에, 화살표(A)로 나타낸 바와 같이 제2 실링부재(24)의 제2 연출부(36)이 아래쪽으로(실링 홈(12)의 저부(14)측으로) 당겨진다.

그리고, 도 4~도 6의 화살표(B)로 나타낸 바와 같이, 제1 실링부재(20)의 제1 연출부(38)을 통하여 제2 실링부재(24)의 제2 연출부(36)이 위쪽(실링 홈(12)의 개구부(16)측)으로 눌러져, 화살표(C)로 나타낸 바와 같이 회전 모멘트가 발생하여 제2 실링부재(24)의 제2 실링부(34)의 상면부(34a), 특히 제2 실링부(34)의 상면 단부(34b)가 응력집중에 의해 압접되어 실링성이 부여되도록 되어 있다.

이것에 의해, 이 상태에서는 제2 실링부재(24)가 제1 실링부재(20) 보다도 경질의 재료로 구성되어 있기 때문에, 제2 실링부재(24)측을 예를 들면, 드라이 에칭 장치나 플라즈마 CVD 장치 등의 반도체 제조장치에 있어서의 부식성 가스, 플라 즈마 등의 엄격한 환경측인 챔버측에 배치함으로써, 제2 실링부재(24)의 제2 실링부(34)의 상면부(34a)(특히 제2 실링부(34)의 상면 단부(34b))에 의한 압접에 의해, 탄성부재로 구성되는 제1 실링부재(20)의 압접부인 제1 실링부(30)의 팽출부(28)이 이들 부식성 가스, 플라즈마 등으로부터 보호되게 되어 실링성이 저하되지 않는다.

또한, 이 경우에 엄격한 환경측에 제1 실링부재(20) 보다도 경질의 재료로 구성되는 제2 실링부재(24)가 위치하게 되기 때문에, 부식성 가스, 플라즈마 등으로의 내구성이 좋고, 또한 탄성부재로 구성되는 제1 실링부재(20) 전체가 이들 부식성 가스, 플라즈마 등으로부터 보호되게 되어 실링성이 저하되지 않는다.

또한, 이 실시예에서는 제2 실링부재(24)의 제2 실링부(34)의 상면부(34a)를 평탄하게 했지만, 미리 제2 실링부(34)의 상면 단부(34b)를 위쪽에 위치하도록 기울여 두어도 된다.

또한, 이 실시예에서는 제1 실링부재(20)과 제2 실링부재(24)를 모두 속이 찬(solid) 것으로 하였지만, 어느 한쪽 또는 양쪽을 속이 빈(hollow) 것으로 하는 것도 가능하다.

도 7은 본 발명의 복합 실링재의 다른 실시예의 확대 단면도이다.

이 실시예의 복합 실링재(10)은 도 1에 나타낸 것과 기본적으로는 동일한 구성으로, 동일한 구성 부재에는 동일한 참조 번호를 붙이고 있다.

이 실시예의 복합 실링재(10)에서는 도 7에 나타낸 바와 같이 제2 실링부재(24)의 제2 실링부재 본체(32)가, 실링 홈(12)측의 저면측에 있어서 제1 실링부 재(20)측으로 연출되는 저부 연출부(46)을 갖고 있다.

이와 같이 구성함으로써, 부식성 가스, 플라즈마 등의 엄격한 환경측인 챔버측에 제1 실링부재(20) 보다도 경질의 재료로 구성되는 제2 실링부재(24)가 위치하고, 또한 실링 홈(12)의 저부(14)와 복합 실링재(10)의 저부 사이에도 제2 실링부재(24)의 저부 연출부(46)이 위치하게 되기 때문에, 실링 홈(12)의 저부(14)와 복합 실링재(10)의 저부 사이로부터 돌아 들어가는 부식성 가스, 플라즈마 등으로부터 보호되게 되어 실링성이 저하되지 않도록 되어 있다.

도 8은 본 발명의 복합 실링재의 또 다른 실시예의 확대 단면도이다.

이 실시예의 복합 실링재(10)에서는 도 8에 나타낸 바와 같이 실링 홈(12)가 실링 홈(12)의 저부(14)측 폭과 실링 홈(12)의 개구부(16)측 폭이 대략 동일하며 단면이 대략 직사각형상인 실링 홈으로 되어 있다.

따라서, 이 경우에도 도 1에 나타낸 실시예의 복합 실링재(10)과 거의 동일한 작용을 나타내는 것으로서, 본 발명의 복합 실링재(10)을 실링 홈(12)의 저부(14)측 폭과 실링 홈(12)의 개구부(16)측 폭이 대략 동일하며 단면이 대략 직사각형상인 실링 홈에도 적용할 수 있다.

도 9는 본 발명의 복합 실링재의 또 다른 실시예의 확대 단면도이다.

이 실시예의 복합 실링재(10)에서는 도 9에 나타낸 바와 같이, 제1 실링부재(20)과 제2 실링부재(24)의 접촉 영역(A2 및 A3)는 실링 홈(12)의 저부(14)와 평행한 면이 아니라, 비스듬하게 경사진 면에서 접촉하고 있다. 즉, 도 9에 나타낸 복합 실링재(10)에서는 그 접촉 영역(A2, A3) 양단부의 점(P6, P7)을 연결하는 선은 단면에서 보면 비스듬하게 경사져 있다.

또한, 이 비스듬하게 경사진 테이퍼면(25)가 실링 홈(12)의 저부(14)를 이루는 경사 각도(β)는 특별히 한정되는 것은 아니고, 적절히 조정할 수 있다.

이 경우에도 도 1에 나타낸 실시예의 복합 실링재(10)과 거의 동일한 작용을 나타내는 것이지만, 이와 같은 복합 실링재(10)은 이하의 이유로부터, 특히 대구경의 실링재에 바람직하게 적용할 수 있다.

즉, 대구경의 실링재의 문제로서 실링재의 구경이 예를 들면 통상의 3배 정도나 커진 경우는, 같은 면압(face pressure)을 확보하려고 하면 총 하중으로 3배의 조임 면압을 걸어야 하지만, 통상 장치의 대형화를 초래하기 때문에 그와 같은 조임압의 확보는 곤란하고, 또한 대구경의 실링재는 둘레 길이도 길어지기 때문에 볼트 사이의 간격은 길어져, 둘레 길이 전체에 걸쳐서 균등한 조임 면압을 실링재에 부여하는 것이 어렵다. 따라서, 대구경의 실링재로는 일반적으로 가할 수 있는 조임 면압은 작아 불균일해지는 경향이 있다.

그런데, 이와 같이 조임 면압이 작아져 버리면 실링재로서 실링성은 확보할 수 있어도, 내플라즈마성은 충분히 확보할 수 없다.

이는, 상기한 소구경(small diameter)에 있어서의 설계 치수를 그대로 대구 경의 실링재에 적용하면, 제2 실링부재의 강성이 너무 크기 때문이다.

즉, 실링성은 탄성부재로 되는 제1 실링부재(20)의 팽출부(28)이 변형됨으로써 발휘되지만, 내플라즈마성은 경질의 제2 실링부재(24)가 변형되어 비로소 발휘된다. 따라서, 실링성에 관해서는 조임의 비교적 초기 단계에서 확보되지만, 내플라즈마성은 충분한 조임압을 작용시키지 않으면 발휘될 수 없다. 따라서, L6의 폭을 좁게 하여 제2 실링부재의 강성을 약하게 하는 것을 생각할 수 있다.

이를 도 10을 참조하여 설명하면 대구경의 복합 실링재(10)에 있어서, 상대부재(70)과의 사이에서 팽출부(28)이 조여지면, 이 팽출부(28)의 부분에서 실링성이 확보된다. 그렇지만, 제2 실링부재의 강성이 부족하여 제2 실링부재(24)에 있어서의 제2 실링부재 본체(32)는 제1 실링부재(20)으로부터 화살표(T) 방향의 힘을 받아서, 예를 들면 물결모양과 같은 불안정한 형태로 변형된다. 그러면, 제2 실링부재(24)에 있어서의 제2 실링부(34)의 상면 단부(34b)가 확실한 변형을 행할 수 없기 때문에, 상면 단부(34b)의 상대부재(70)과의 밀착성이 손상되어 버린다. 이와 같은 이유에 의해, 충분한 내플라즈마성을 확보할 수 없었다.

따라서, 이와 같은 대구경의 실링재(10)에 의해 조임압이 낮은 경우에 발생하는 내플라즈마성의 저하라고 하는 문제를 개선하기 위해서, 본 실시예에서는 도 9에 나타낸 바와 같이 접촉 영역(A2, A3)를 테이퍼면(25)로 구성하고 있다.

즉, 접촉 영역의 대략 중간부에 테이퍼면(25)를 설치하면, 도 11에 나타낸 바와 같이 제2 실링부재(24)는 폭이 넓은 플라즈마 차폐부(A), 단면이 사다리꼴형상인 변형 억제부(B), 세로 방향으로 긴 압축 하중 흡수부(C)의 3개의 영역으로 구 분할 수 있다.

이와 같이 3개의 영역으로 구분됨으로써, 상대부재(70)과의 사이가 저조임압이더라도 이하와 같이 하여 내플라즈마성을 향상시킬 수 있다.

즉, 상대부재(70)에 의해 실링면이 압축되면 도 12에 나타낸 바와 같이, 먼저 제1 실링부재(20)이 실링 홈(12)의 저부(14)측으로 변형되고, 제1 연출부(38)이 실링 홈(12)의 안쪽 영역(E)로 들어간다.

이와 같이, 제1 연출부(38)이 실링 홈(12)의 안쪽 영역(E)에 들어가면, 변형 억제부(B)와 압축 하중 흡수부(C)를 더한 부분(D부)가 변형되어 압박되지만, 제2 실링부재(24)는 테이퍼면(25)를 구비하고 있기 때문에 강성이 높아져 있고, 이것에 의해 D부의 변형이 억제된다.

이와 같은 상태에 있어서 제2 실링부재(24)는 플라즈마 차폐부(A)가 상대부재(70)으로부터 압축되고, 그 상면 단부(34b)가 상대부재(70)에 강하게 접촉된다. 이것에 의해, 플라즈마 차폐효과가 얻어진다. 또한, 저하중이더라도 플라즈마 차폐효과가 얻어진다.

또한, 제2 실링부재(24)에 작용한 하중은 압축 하중 흡수부(C)의 변형에 의해 흡수되기 때문에, 저하중에 의한 조임이 가능해진다.

여기서, 도 11에 나타낸 바와 같이 압축 하중 흡수부(C)의 폭(L6)는 클수록 가공 정밀도 및 취급성이 향상되지만, 조임력이 높아진다. 또한, 가공 정밀도 및 취급성은 제2 실링부재(24)의 높이(L5)의 크기에도 영향을 받기 때문에, L6는 L5에 대하여 일정 이상의 크기가 필요해진다.

따라서, 압축 하중 흡수부(C)의 폭(L6)는 L5의 3% 이상, 바람직하게는 10% 이상 되는 것이 바람직하다.

압축 하중 흡수부(C)의 높이(L2)는 클수록 제2 실링부재(24)가 변형되기 쉬워지지만, 변형이 불안정해져, L2가 작을수록 실링부재(24)의 변형에 필요한 하중이 커진다. 따라서, L2는 L5의 10~40%로 하는 것이 바람직하다.

변형 억제부(B)의 높이(L3)는 클수록 제2 실링부재(24)의 변형이 안정되지만, L3가 크면 플라즈마 차폐부(A)의 높이(L4)가 작아진다. 따라서, L3는 L5의 80% 이하인 것이 바람직하다.

[실시예]

이하의 시료에 대해서 실링 성능 및 내플라즈마성의 평가를 행하였다.

1. 시료

a) 본원 발명품

실시예 1(도 1에 나타낸 바와 같이 제1 돌출부와 제2 돌출부가 직각으로 접촉하는 복합 실링재에 상당)

실시예 2(도 9에 나타낸 바와 같이 제1 돌출부와 제2 돌출부가 테이퍼상으로 접촉하는 복합 실링재에 상당)

또한, 내플라즈마성을 평가하기 위해 각 시료 샘플은 동일한 형상의 것을 2개 준비하고, 그 중 하나에 낮은 조임 하중(대구경을 실링하는 경우를 상정)을 걸어서 내플라즈마성을 평가하고, 다른 하나에 높은 조임 하중(통상의 구경을 실링하는 경우를 상정)을 걸어서 내플라즈마성을 평가하였다.

b) 종래품「NK링(상품명)」:「NK링(상품명)」은 영국의 NES사제로 불소 고무를 불소 수지의 재킷으로 완전히 싼 실링재.

c) 불소 고무 O링

2. 실링 성능 평가방법

도 13에 나타낸 바와 같이 시료 샘플(10)을 플랜지(flange)(72, 74) 사이에 토크 렌치(torque wrench)를 사용해서 조임 하중 86 ㎏f로 조인 후에 볼트(76)으로 고정하고, 헬륨 리크 디텍터(helium leak detector)(78)로 측정하면서 시료 샘플(10)의 내경측을 진공으로 하고 시료 샘플(10)의 외경측으로 헬륨 가스를 흐르게 하여(10 ㎖/min), 각 시료 샘플(10)의 투과 누설량을 측정한다. 그런 후, 같은 시료 샘플을 조임 하중 400 ㎏f가 되도록 조여서 동일하게 투과 누설량을 측정한다.

3. 내플라즈마성 평가 시험방법

내플라즈마성 평가 시험에 있어서는 낮은 조임 하중과 높은 조임 하중의 조건에서 각각 행하였다. 즉, 도 14에 나타낸 바와 같이, 대략 원반형상의 상부재(80) 및 하부재(82)로 되고, 하부재(82)에 시료 샘플 장착용 도브테일 홈(84)가 형성되어 있는 알루미늄제의 플라즈마 평가용 지그를 작성하였다. 그리고, 하나의 시료 샘플(10)을 플라즈마 평가용 지그의 하부재(82)에 장착한 후, 상부재(80)을 낮은 조임 하중(86 ㎏f)이 되도록 토크 렌치를 사용해서 볼트로 고정하였다. 그 후, 시료 샘플을 장착한 평가용 지그를 도 15에 나타낸 바와 같이 플라즈마 CVD 장치의 하부 전극 위에 올려놓고, 하기 조건에서 플라즈마를 조사(照射)하였다.

또한, 다른 하나의 시료 샘플(10)을 높은 조임 하중(400 ㎏f)이 되도록 조이 고, 같은 조건에서 플라즈마 조사를 행하였다.

플라즈마 출력 : 500 W

조사시간 : 3시간

도입 가스 : 산소 180 sccm/CF₄ 20 sccm

진공도 : 0.6 Torr

지그 간극 : 0.1 ㎜~0.2 ㎜

압축 하중 :

통상 압축 하중 400 ㎏f

저압축 하중 86 ㎏f

시료 치수 : AS568A-241

(이 시료는 도 9에 나타낸 바와 같이 직경(T)가 103.1 ㎜인 환상의 실링 홈에 장착된다.)

실시예 1의 주요부의 시료 치수 :

L1 : 3.4 ㎜

L2 : 3.34 ㎜

L3 : 3.0 ㎜

L5 : 2.6 ㎜

L7 : 0.8 ㎜

L8 : 2.1 ㎜

L9 : 1.8 ㎜

L10 : 1.8 ㎜

θ : 64°

실시예 2의 주요부의 시료 치수 :

L1 : 3.4 ㎜

L2 : 3.34 ㎜

L3 : 3.0 ㎜

L5 : 2.6 ㎜

L6 : 0.3 ㎜

L7 : 1.0 ㎜

L8 : 2.1 ㎜

L9 : 1.8 ㎜

L10 : 1.8 ㎜

θ : 64°

시험 온도 : 실온

4. 시험결과

시험결과를 표 1에 나타낸다. 각 시료 샘플의 우열을 ○ 또는 ×의 2단계로 평가하였다.

괄호 안은 헬륨의 투과량으로 단위는 Pa·㎥/s 이다.

실링 시험에서는 실시예 1, 실시예 2 모두 불소 고무·O링과 동등한 실링 성 능을 나타내었다. 이 사실은 낮은 조임 조건에 있어서도, 본원 발명품은 도 1 및 도 9의 형상이더라도, 제1 실링부재(20)에 의한 실링성을 발휘시키는 것은 가능한 것을 나타내고 있다.

그러나, 내플라즈마성의 시험에서는 실시예 1(도 1 상당품)에서는 통상의 압축 하중에서는 내플라즈마성은 양호했지만, 저압축 하중에서는 내플라즈마성을 발휘할 수 없었다.

또한, 실시예 2(도 9 상당품)에서는 조임압이 낮은 경우, 조임압이 높은 경우 모두 내플라즈마성이 양호하였다. 이는, 테이퍼면(25)를 설치함으로써 제1 실링부재(20)이 충분히 압축 변형되어, PTFE 수지제의 제2 실링부재(24)와 상대부재(시험 지그의 상부재(80))의 간극이 실질적으로 없어져, 제2 실링부재(24)에 의한 플라즈마 차폐효과가 유효하게 기능하고 있다고 생각된다.

이에 대해, 실시예 1의 시료 샘플에서는 낮은 압축 하중밖에 받지 않는 경우에는, 제2 실링부재(24)와 상대부재의 간극을 막을 정도로까지 충분한 변형이 이루어지지 않았기 때문에, 제2 실링부재(24)와 상대부재의 간극으로부터 침입한 플라즈마에 의해, 제1 실링부재(20)의 플라즈마 노출면이 에칭되어 버렸기 때문이라고 생각된다. 또한, 종래품의 불소 고무·O링도 동일하게 에칭되어 있었다.

따라서, 도 9에 나타낸 실시예 2의 경우에는, 도 1에 나타낸 실시예 1에 비해 실링재가 낮은 압축 하중밖에 받지 않은 경우에도 실링 성능 및 내플라즈마 차폐성능을 발휘하는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 플라즈마성 평가 시험에서는 본원 발명의 실시예 1의 복합 실링재와 종래품인 「NK링(상품명)」 모두 부식 유체(corrosive fluid)가 되는 플라즈마에 대해서 내성이 있는 수지 부분으로 블로킹하고 있는 것이 확인되었다. 불소 고무 O링은 플라즈마에 의해 표면이 심하게 에칭되어 있었다.

따라서, 본원 발명품은 도 1의 형상, 도 9의 형상 모두 실링 성능과 부식 유체를 방지하는 기능을 겸비하는 것이 확인되었다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 태양을 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 상기 실시예에서는 드라이 에칭 장치나 플라즈마 CVD 장치 등의 반도체 장치에 적용한 경우에 대해서 설명했지만, 본원 발명의 복합 실링재는 그 외의 환경이 엄격한 조건에서 사용하는 그 외의 장치의 실링 부분에도 사용하는 것도 가능한 등, 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위에서 각종 변경이 가능하다.

도 1은 본 발명의 복합 실링재를 실링 홈인 이른바 「도브테일 홈」에 장착한 상태의 단면도이다.

도 2는 도 1의 복합 실링재와 실링 홈의 치수 관계를 설명하는 개략도이다.

도 3은 본 발명의 복합 실링재를 실링 홈에 장착하여 압접하는 상태를 설명하는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 복합 실링재를 실링 홈에 장착하여 압접하는 상태를 설명하는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 복합 실링재를 실링 홈에 장착하여 압접하는 상태를 설명하는 단면도이다.

도 6은 본 발명의 복합 실링재를 실링 홈에 장착하여 압접하는 상태를 설명하는 단면도이다.

도 8은 본 발명의 복합 실링재의 다른 실시예의 확대 단면도이다.

도 9는 본 발명의 복합 실링재의 다른 실시예의 확대 단면도이다.

도 10은 도 9에 나타낸 복합 실링재의 압축시의 거동을 나타낸 개략도이다.

도 11은 도 9에 나타낸 복합 실링재의, 특히 제2 실링부재를 가상적으로 구분한 상태를 나타내는 개략도이다.

도 12는 도 11에 나타낸 실링재가 압축 변형했을 때의 각 부분의 거동을 나타낸 개략도이다.

도 13은 본 발명의 실시예에 의한 실링재의 실링 성능을 조사하기 위해 행한 시험장치의 개략도이다.

도 14는 실링 장치에 시료 샘플을 설치할 때의 평가용 지그(jig)를 나타낸 개략도이다.

도 15는 내플라즈마 성능을 조사하기 위한 시험장치의 개략도이다.

도 16은 종래의 복합 실링재의 단면도이다.

도 17은 종래의 복합 실링재의 단면도이다.

도 18은 종래의 복합 실링재의 부분 확대 사시도이다.

도 19는 종래의 복합 실링재의 단면도이다.

도 20은 종래의 복합 실링재의 단면도이다.

부호의 설명

10 복합 실링재(composite sealing material)

12 실링 홈(sealing groove)

14 저부(bottom portion)

16 개구부(opening portion)

18 측벽(side wall)

20 제1 실링부재(first sealing member)

22 측벽

24 제2 실링부재

26 제1 실링부재 본체(first sealing member body)

28 팽출부(swelled portion)

30 제1 실링부(first sealing portion)

32 제2 실링부재 본체

34 제2 실링부

36 제2 연출부(second extended portion)

38 제1 연출부

40 단면(edge face)

42 테이퍼면(tapered face)

44 간극(gap)

46 저부 연출부(bottom extended portion)

Claims

실링 홈(12)에 장착되는 복합 실링재(10)으로서,

상기 실링 홈(12)에 장착했을 때에 실링 홈의 한쪽 측벽(18)측에 위치하는 제1 실링부재(20)과,

상기 실링 홈(12)에 장착했을 때에 실링 홈(12)의 다른 쪽 측벽(22)측에 위치하는 제2 실링부재(24)를 구비하고,

상기 제1 실링부재(20)이 탄성부재로 구성되며,

상기 제2 실링부재(24)가 상기 제1 실링부재(20) 보다도 경질의 합성 수지 재료로 구성되고,

상기 제1 실링부재(20)이 제1 실링부재 본체(26)과 상기 실링 홈(12)의 개구부(16) 보다도 바깥쪽으로 팽출되는 팽출부(28)을 갖는 제1 실링부(30)을 구비하며,

상기 제2 실링부재(24)가 제2 실링부재 본체(32)와 상기 제2 실링부재 본체(32) 보다도 상기 실링 홈(12)의 개구부(16)측에 위치하는 제2 실링부(34)를 구비하고,

상기 제2 실링부재(24)의 제2 실링부(34)가 제1 실링부재(20)측으로 연출된 제2 연출부(36)을 구비하며,

상기 제1 실링부재 본체(26)이 상기 제2 실링부재(24)의 제2 연출부(36)의 실링 홈(12)의 저부(14)측으로 연출된 제1 연출부(38)을 구비하고,

상기 복합 실링재(10)을 압접했을 때에 상기 제1 실링부재(20)의 제1 실링부(30)의 팽출부(28)이 압접되어 실링성이 부여됨과 동시에,

상기 제1 실링부재(20)의 제1 연출부(38)을 통하여 상기 제2 실링부재(24)의 제2 연출부(36)이 실링 홈(12)의 개구부(16)측으로 눌러져, 제2 실링부(34)의 상면 단부(34b)가 압접되어 실링성이 부여되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 실링재.
제1항에 있어서, 상기 제1 실링부재(20)의 제1 실링부(30)의 팽출부(28)이 상기 실링 홈(12)의 개구부(16)측으로 곡면상으로 팽출되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 실링재.
제1항에 있어서, 상기 제1 실링부재 본체(26)의 실링 홈(12)측의 저면이 대략 평탄한 형상인 것을 특징으로 하는 복합 실링재.
제1항에 있어서, 상기 제1 실링부재(20)의 제1 연출부(38)과 상기 제2 실링부재(24)의 제2 연출부(36)이 실링 홈(12)의 저부(14)에 근접함에 따라서, 직경이 작아진 테이퍼면(25)에서 접하고 있는 것을 특징으로 하는 복합 실링재.
제1항에 있어서, 상기 제1 실링부재 본체(26)의 실링 홈(12)의 한쪽 측벽(18)측의 단면이 실링 홈(12)의 저부(14)에 근접함에 따라서, 점차 직경이 작아 지는 테이퍼면(42)로 되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 실링재.
제1항에 있어서, 상기 실링 홈(12)가 실링 홈(12)의 저부(14)측의 폭이 실링 홈(12)의 개구부(16)측의 폭 보다 넓어진 도브테일 홈상의 실링 홈(12)인 것을 특징으로 하는 복합 실링재.
제1항에 있어서, 상기 실링 홈(12)가 실링 홈(12)의 저부(14)측의 폭과 실링 홈(12)의 개구부(16)측의 폭이 대략 동일하며 단면이 대략 직사각형상인 실링 홈인 것을 특징으로 하는 복합 실링재.
제1항에 있어서, 상기 제1 실링부재가 고무로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 실링재.
제8항에 있어서, 상기 제1 실링부재(20)을 구성하는 고무가 불소 고무로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 실링재.
제1항에 있어서, 상기 제2 실링부재(24)를 구성하는 합성 수지가 불소 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리벤즈이미다졸 수지, 폴리에테르케톤 수지로부터 선택한 1종 이상의 합성 수지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 실링재.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 복합 실링재를 실링 홈에 장착한 것을 특징으로 하는 실링 장치.