TWI414700B - 複合密封材 - Google Patents

Description

複合密封材

本發明係有關於一種例如在超真空狀態使用之複合密封材，尤其有關於適合在半導體製造裝置或組裝於半導體製造裝置之入口栓等中使用之複合密封材。

隨著半導體製造裝置的進歩，對使用於半導體製造裝置之構件的要求亦更為嚴格且其要求亦變得更為多樣。

例如；使用於乾蝕刻裝置以及電漿CVD裝置等之半導體裝置的密封材，作為基本性能要求須備有真空密封性能。而且，視所使用的裝置以及密封材之組裝位置而定，亦有被要求同時具有耐電漿性或耐腐蝕氣體性等性能。

而於該種真空密封性能以外，對於被要求耐電漿性及耐腐蝕氣體性的密封部，迄今係使用不易受流體影響的氟橡膠者。

然而，隨著使用條件的嚴格化，僅以氟橡膠已有無法充分滿足其耐電漿性及耐腐蝕氣體性等性能，而希望有新材料者。

對於上述要求，致有同時具有真空密封性能、耐電漿性、耐腐蝕氣體性等特性，且藉由重複使用，亦不致使真空性能劣化，而於使用時不發生金屬微粒現象，且得以廉價而容易地製造，又能適用於一般半導體製造裝置中所謂之「鳩尾槽」的密封材，如；本發明人提案之專利文獻1記載者。

專利文獻1：特開2005-164027號

然而，記載於專利文獻1的複合密封材中，因其負責密封的部分乃係橡膠構件，故於重複使用雖不致於有真空密封性能之劣化，惟由於其負責耐電漿性、耐腐蝕氣體性作用的部分為合成樹脂製的構件，該合成樹脂製的構件，由於並無如橡膠構件的彈性而於重複使用時，有所謂之彈性緩和現象，因此與對象構件之密著性在重複使用之同時會降低而有無法保持充分性能之問題。

本發明有鑑上述實情，目的係提供一種可兼具有真空密封性能、耐電漿性、以及耐腐蝕氣體性等特性，而即使重複使用時，亦不致使真空性能劣化，而於使用時不發生金屬微粒現象，且能適用於一般半導體製造裝置中所謂之「鳩尾槽」的密封材，更能使用於如：入口栓開閉部等之進行重複開閉處，且耐電漿性及耐腐蝕氣體性等性能亦不劣化的複合密封材。

為達成上述目的，本發明係提供：一種複合密封材，係組裝於鳩尾槽狀之密封槽的複合密封材，其具備：配置於上述密封槽的外周側之由彈性構件所組成之第1密封構件；及配置於上述密封槽的內周側且由較上述第1密封構件更硬之硬質材料所成之第2密封構件；該複合密封材之特徵為：上述第1密封構件具有環狀密封本體、自前述密封本體的內周側向徑向方向內側突設之環狀凸部、及自前述環狀凸部的內周側之軸方向中間部更向前述密封本體的徑向方向內側突設之環狀嵌合部；上述第2密封構件，係於軸方向中間部設有形狀可略與前述第1密封構件的嵌合部互補的被嵌合凹部，並於軸方向兩端部設有彎曲部，該彎曲部係抵觸於前述密封本體及前述環狀凸部之間所形成的段差部。

依據如此構成，則對內徑側被要求需具有耐腐蝕性及耐電漿性的密封環境為良好。即，複合密封材在被壓接時，因為外徑側的第1密封構件的密封本體會造成彈性變形故將會產生密封性。另，內徑側的第2密封構件若使用耐腐蝕性及耐電漿性優異之材質，則將對內徑側產生耐腐蝕性及耐電漿性。且，第1密封構件受到第2密封構件保護，故密封材整體的密封性並不會降低。

另，本發明之複合密封材係一種組裝於鳩尾槽狀之密封槽的複合密封材，其具備：配置於上述密封槽的內周側之由彈性構件所成之第1密封構件；及配置於上述密封槽的外周側且由較上述第1密封構件更硬之硬質材料所成之第2密封構件；該複合密封材之特徵為：上述第1密封構件係具有環狀密封本體、自前述密封本體的外周側向徑向方向外側突設之環狀凸部、及自前述環狀凸部的外周側之軸方向中間部更向前述密封本體的徑方向外側突設之環狀嵌合部；上述第2密封構件係於軸方向中間部設有形狀可略與前述第1密封構件的嵌合部互補的嵌合凹部，並於軸方向兩端部設有彎曲部，該彎曲部係以與前述密封本體及前述環狀凸部之間所形成的段差部相抵觸。

於如此構成時，對外徑側被要求需具有耐腐蝕性及耐電漿性的情況有效。即，第2密封構件若使用耐腐蝕性及耐電漿性優異之材質，則將使得外徑側能發揮耐電漿性及耐腐蝕氣體性，並能確保內徑側的第1密封構件的密封性。

如此，依據本發明，除了密封性以外，亦可兼具有耐電漿性及耐腐蝕氣體性。

另，本發明之複合密封材亦可於彎曲部及密封本體之間，劃分出容許前述彎曲部及前述密封本體彈性變形之變形緩衝空間。

依據如此構成，複合密封材在壓接時，因為容許第1密封構件的密封本體及形成於第2密封構件的彎曲部的較薄部分向變形緩衝空間內彈性變形，故即使使用於如入口栓開閉部般之將重複進行開閉處之複合密封材的情況，也可以防止第1密封構件及第2密封構件破損、損傷，並可抑制密封性降低。

再者，本發明之複合密封材中，於第1密封構件的環狀嵌合部嵌合於作為與其配對構件的被嵌合凹部時，該前述嵌合部亦可形成為無法自前述被嵌合凹部拔出的形狀。

藉由如此構成，可以確實達到防止第1密封構件及第2密封構件分離之虞。

依據本發明之複合密封材，由於將如橡膠等的軟質構件及如PTFE等之硬質合成樹脂加以組合，故能同時具有真空密封性能、耐電漿性及耐腐蝕氣體性等。又，於確保第2密封構件之彎曲部及第1密封構件的密封本體間之變形緩衝空間之情形時，特別是由於第2密封構件之彎曲部的較薄部分向變形緩衝空間內彈性變形，故即使一再重複開閉，也不致使第2密封構件及第1密封構件過早劣化。又，真空密封性能及與配對構件的密著性亦不會降低。另，藉由使用橡膠作為第1密封構件及使用PTFE等的合成樹脂作為第2密封構件，故使用時不致產生金屬微屑。更且具有較容易製造及較便宜的優點。

以下，參照圖式詳細說明本發明之複合密封材。

圖1係表示本發明實施形態有關之複合密封材。圖2為表示圖1中第1密封構件單件之剖面圖。圖3為表示圖1中第2密封構件單件之剖面圖。

本實施例之複合密封材10形成為閉環狀，例如可安裝於略環狀的密封槽2內，於圖1係表示水平狀態配置之密封槽2的左側剖面。另，圖1中的箭頭V表示為軸方向，及箭頭H分別徑向方向，箭頭H兩端部的h1、h2係分別表示徑向方向內側及徑向方向外側，以下圖4～圖8中亦同。

該密封槽2係例如形成於乾蝕刻裝置以及電漿CVD裝置等之半導體裝置的接頭部份，該密封槽2其底部26側的寬度較密封槽2的開口部22的寬度為寬，形成所謂的鳩尾槽。

因此，該複合密封材10，於密封槽2的一側壁28(外周側)上配置第1密封構件6，於密封槽2的另一側壁30(內周側)上配置第2密封構件8。即，該複合密封材10係將第2密封構件8配置於半導體裝置中面對腐蝕氣體性及電漿等嚴格之環境之一側，並於該嚴格環境側的相對側(譬如大氣側)配置有第1密封構件6。

第1密封構件6具有環狀密封本體6A、自密封本體6A的內周側向徑向方向內側突設之環狀凸部6B、及自環狀凸部6B之內周側的軸方向中間部更向密封本體6A的徑向方向內側突設之剖面略成梯形之嵌合部6C。

上述第1密封構件6較好係由彈性材質的橡膠所構成。作為該橡膠可使用天然橡膠、合成橡膠之任一者。

如此，藉由第1密封構件6由彈性材質的橡膠所構成，因該橡膠構材的彈性力，在複合密封材10與作為與其配對構件36之間壓接之際，可藉由配對構件36壓接第1密封構件6之密封本體6A而賦予密封性。構成第1密封構件6之橡膠更好為由氟橡膠所構成。

作為此種氟橡膠，可使用偏氟乙烯/六氟丙烯系共聚物、偏氟乙烯/三氟氯乙烯系共聚物、偏氟乙烯/五氟丙烯系共聚物等之二元系偏氟乙烯系橡膠；偏氟乙烯/四氟乙烯/六氟丙烯系共聚物、偏氟乙烯/四氟乙烯/全氟烷基乙烯醚系共聚物、偏氟乙烯/四氟乙烯/丙烯系共聚物等之三元系偏氟乙烯橡膠；或四氟乙烯/丙烯系共聚物、四氟乙烯/全氟烷基乙烯醚系共聚物、熱可塑性氟橡膠等。

此種構成第1密封構件6之橡膠若為氟橡膠，則即使萬一第1密封構件6接觸到腐蝕氣體、電漿，對腐蝕氣體及電漿的耐久性也極佳，且密封性也不會變差。

第2密封構件8係配置於第1密封構件6的內周側，為第1密封構件6之另一物體。該第2密封構件8包含具有與第1密封構件6之嵌合部6C大致互補之形狀的被嵌合部8A、自被嵌合部8A之長度方向兩側彎曲延伸且抵觸於第1密封構件6之密封本體6A與環狀凸部6B之間所形成之段差部6D之彎曲部8B，於該彎曲部8B之長度方向中間部形成有較薄部分8C。

接著，第1密封構件6之嵌合部6C嵌合於第2密封構件8之被嵌合部8A，同時藉由彎曲部8B抵觸於段差部6D，使第2密封構件6與第2密封構件8緊密地組裝為一體。

此種第2密封構件8，宜由比上述第1密封構件6更硬的硬質合成樹脂所構成，較好宜由選自氟樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚苯并咪唑樹脂、聚醚酮樹脂之1種以上之合成樹脂所構成。

由於第2密封構件8係由比第1密封構件6更硬之硬質合成樹脂所構成，故對腐蝕性氣體、電漿等之耐久性良好，且由彈性構件所構成之第1密封構件6全體亦可受到保護免於遭受腐蝕性氣體、電漿等之影響，可防止密封性降低。

此情況下，作為氟樹脂，可舉例為聚四氟乙烯(PTFE)樹脂、四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物(PFA)樹脂、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)樹脂、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)樹脂、聚偏氟乙烯(PVDF)樹脂、聚氯三氟乙烯(PCTFE)樹脂、氯三氟乙烯-乙烯共聚物(ECTFE)樹脂、聚氟乙烯(PVF)樹脂等，該等中，若考慮耐熱性、耐腐蝕性氣體、耐電漿性等，則較好為PTFE。

接著，於將第2密封構件8一體組裝於第1密封構件6之際，第1密封構件6之環狀凸部6B與彎曲部8B之間形成環狀之變形緩衝空間S。

由如此構成之第1密封構件6與第2密封構件8所構成之複合密封材10被壓接之際，成為容許環狀凸部6B與彎曲部8B向變形緩衝空間S內彈性變形。

又，複合密封材10安裝於所謂「鳩尾槽」之密封槽2時，有必要為容易安裝但難脫落以及防止咬入。因此，複合密封材10於密封材壓縮時，有必要不與密封槽2之開口端部之圓角部分接觸。

因此，複合密封材10之寬度設為L2×0.9<L1<L2×1.1(L1為於剖面形狀中之徑向方向最大寬度，L2為密封槽2之開口端部之寬度)。

又，第1密封構件6之外徑側之形狀自密封面至剖面中央成為凸形狀。第2密封構件8之密封面形狀(彎曲部8B之密封面A)，為了提高對密封面之密著性，而成為直線(平面)，又，於第2密封構件8，自該密封面A向軸方向中央部分之連續外側部分成為由直線或曲線所構成之形狀。

藉由此構成，於壓接複合密封材10之際，第1密封構件6之密封本體6A彈性變形而於外徑側賦予密封性。而且，由於內徑側之第2密封構件8係由比第1密封構件6更硬之硬質材料所構成，因此，藉由將第2密封構件8側配置於在例如乾蝕刻裝置或電將CVD裝置等之半導體製造裝置中為面對腐蝕性氣體、電漿等之嚴格環境側的腔室側，使第1密封構件6可受保護免於受該等腐蝕性氣體、電漿等之影響，而且密封性亦不會降低。

又再者，於內徑側，由於配置有使用比第1密封構件6更硬質且耐腐蝕性及耐電漿性優異之材料之第2密封構件8，因此第1密封構件6亦受到第2密封構件8之保護，而可防止複合密封材10全體之密封性降低。

又，於壓接複合密封材10之際，由於可容許第1密封構件6之密封本體6A與形成於第2密封構件8之彎曲部8B之較薄部分向變形緩衝空間S內彈性變形，故如入口栓開閉部般，即使於進行重複開閉之部位使用複合密封材10，亦可抑制第1密封構件6與第2密封構件8之密封性劣化。

再者，由於複合密封材10形成為以圖1中所示之中心線L作為基準為對稱之形狀，因此，可防止複合密封材10安裝時，錯誤地將複合密封材上下相反誤組裝之事態。

以上，雖就本發明之較佳實施形態加以說明，但本發明不限定於此。

例如，亦可構成為如圖4所示之變形例，即構成複合密封材40之第1密封構件6之嵌合部41形成為剖面略為長方形，將此嵌合部41壓入構成第2密封構件42之形成為剖面略呈長方形狀之被嵌合凹部43內。

又，如圖5所示之第2變形例，複合密封材50之第1密封構件6與第2密封構件51之間之於前述實施形態中所述之變形緩衝空間S亦可省略。

又，如圖6所示之第3變形例，於複合密封材60之第2密封構件61，亦可設有較厚部分62替代前述實施形態所述之較薄部分8C。

再者，亦可構成為如圖7所示之第4變形例，複合密封材70之第1密封構件71與第2密封構件72中之第1密封構件71之一部分內凹而設置變形緩衝空間S’。

再者，亦可構成為如圖8所示之第5變形例，於複合密封材80之第1密封構件81設有剖面略成凸狀之嵌合部81A，將該嵌合部81A嵌合入第2密封構件82之被嵌合部83中。

再者，於上述實施形態，如圖9所示之複合密封材10全體係形成為圓形環狀，但代之，亦可如圖10所示之第6變形例使複合密封材10’全體形成為矩形狀。

又，例如，於上述實施例，係對第1密封構件配置於密封槽之外周側，第2密封構件配置於密封槽之內周側之情況加以說明，但本發明之複合密封材，於密封槽之外徑側被要求需具有耐腐蝕性及耐電漿性之環境之情況，第1密封構件亦可配置於密封槽之內周側，第2密封構件配置於密封槽之外周側。

又，例如，於上述實施例，雖對使用於乾蝕刻裝置或電漿CVD裝置等之半導體裝置之情況加以說明，但本發明之複合密封材易可使用於在其他環境嚴苛條件下使用之其他裝置之密封部分。又，亦可使用鳩尾槽以外之密封槽。

2‧‧‧密封槽

6、71、81‧‧‧第1密封構件

6A‧‧‧密封本體

6B‧‧‧環狀凸部

6C、41、81A‧‧‧嵌合部

6D‧‧‧段差部

62‧‧‧較厚部分

8、42、51、61、72、82‧‧‧第2密封構件

8A、43、83‧‧‧被嵌合凹部

8B‧‧‧彎曲部

8C‧‧‧較薄部分

10、10’、40、50、60、70、80‧‧‧複合密封材

22‧‧‧開口部

26‧‧‧底面

28‧‧‧側壁

30‧‧‧側壁

36‧‧‧配對構件

S、S’‧‧‧變形緩衝空間

H‧‧‧徑向方向箭頭

h1‧‧‧徑向方向內側

h2‧‧‧徑向方向外側

V‧‧‧軸方向箭頭

A‧‧‧密封面

L‧‧‧中心線

圖1係表示本發明之複合密封材安裝於密封槽之所謂「鳩尾槽」時之剖面圖；

圖2係表示圖1中的第1密封構件之剖面圖；

圖3係表示圖1中的第2密封構件之剖面圖；

圖4係表示第1變形例之複合密封材之剖面圖；

圖5係表示第2變形例之複合密封材之剖面圖；

圖6係表示第3變形例之複合密封材之剖面圖；

圖7係表示第4變形例之複合密封材之剖面圖；

圖8係表示第5變形例之複合密封材之剖面圖； 圖9係表示本發明實施形態之複合密封材之平面圖； 圖10係表示第6變形例之複合密封材之剖面圖。

2‧‧‧密封槽

6‧‧‧第1密封構件

6A‧‧‧密封本體

6B‧‧‧環狀凸部

6C‧‧‧嵌合部

6D‧‧‧段差部

8‧‧‧第2密封構件

8A‧‧‧被嵌合凹部

8B‧‧‧彎曲部

8C‧‧‧較薄部分

10‧‧‧複合密封材

22‧‧‧開口部

26‧‧‧底面

28‧‧‧側壁

30‧‧‧側壁

36‧‧‧配對構件

S‧‧‧變形緩衝空間

H‧‧‧徑向方向箭頭

h1‧‧‧徑向方向內側

h2‧‧‧徑向方向外側

V‧‧‧軸方向箭頭

A‧‧‧密封面

L‧‧‧中心線

Claims (3)

1. 一種複合密封材，係組裝於鳩尾槽狀之密封槽的複合密封材，其具備：配置於上述密封槽之外周側，由彈性構件所構成之第1密封構件；及配置於上述密封槽之內周側，由比上述第1密封構件更硬之硬質材質所構成之第2密封構件；該複合密封材之特徵為：上述第1密封構件係具有：環狀密封本體；自前述密封本體的內周側向徑向方向內側突設之環狀凸部；及自前述環狀凸部的內周側之軸方向中間部更向上述密封本體的徑向方向內側突設之環狀嵌合部；上述第2密封構件係於軸方向中間部設有形狀可略與上述第1密封構件之上述嵌合部互補的被嵌合凹部，並於軸方向兩端部設有彎曲部，該彎曲部係抵觸於上述密封本體與上述環狀凸部之間所形成的段差部；上述彎曲部及上述密封本體之間劃分出可容許上述彎曲部及上述密封本體彈性變形之變形緩衝空間；且上述複合密封材之剖面形狀係以水平方向之中心線做為基準之上下對稱形狀。
2. 一種複合密封材，係組裝於鳩尾槽狀之密封槽的複合密封材，其具備：配置於上述密封槽之內周側，由彈性構件所構成之第1密封構件；及配置於該密封槽之外周側，由比上述第1密封構件更硬之硬質材質所構成之第2密封構件；該複合密封材之特徵為：上述第1密封構件係具有：環狀密封本體；自上述密封本體的外周側向徑向方向外側突設之環狀凸部；及自上述環狀凸部外周側之軸方向中間部更向上述密封本體的徑向方向外側突設之環狀嵌合部；上述第2密封構件，係於軸方向中間部設有形狀可略與上述 第1密封構件的嵌合部互補的被嵌合凹部，並於軸方向兩端部設有彎曲部，該彎曲部係抵觸於前述密封本體與前述環狀凸部之間所形成的段差部；上述彎曲部及上述密封本體之間劃分出可容許上述彎曲部及上述密封本體彈性變形之變形緩衝空間；且上述複合密封材之剖面形狀係以水平方向之中心線做為基準之上下對稱形狀。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之複合密封材，其中當上述第1密封構件之上述環狀嵌合部嵌合於成為其配對構件之被嵌合凹部時，上述嵌合部形成無法自該被嵌合凹部拔出之形狀。