JP2010060107A - 複合シール部材 - Google Patents

Abstract

【課題】真空シール性能、耐プラズマ性、ならびに耐腐食ガス性などの性能を併せ持つ複合シール部材が、第１締結部材と第２締結部材との間に装着され高温・高圧下で長時間使用されたとしても、第１締結部材と第２締結部材との間を容易に引き離すことができる複合シール部材を提供する。
【解決手段】片あり溝２のシール溝底面２ａ側に配置される第１のシール部材６と、片あり溝２の開口端面側に配置される第２のシール部材８とが、凹凸嵌合部１０で着脱自在に一体化されるとともに、凹凸嵌合部１０が、シール溝底面２ａと略平行な面に構成されていることを特徴としている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、超真空状態で使用される複合シール部材に関し、特に、半導体製造装置や半導体製造装置に組み込まれるゲート弁などに使用されて好適な複合シール部材に関する。

半導体製造装置の進歩により、半導体製造装置に使用される部材に対する要求が更に厳しくなってきており、その要求も様々なものになってきている。
例えば、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの半導体製造装置に使用されるシール材は、基本的な性能として真空シール性能が必要である。そして、使用される装置やシール材の装着個所により、耐プラズマ性や耐腐食ガス性などの性能を併せ持つことが要求される。

このように真空シール性能に加えて、耐プラズマ性や耐腐食ガス性が求められるシール部では、これまで流体の影響を受けにくいフッ素ゴムが使用されてきた。
しかし、使用条件が厳しくなるにつれ、フッ素ゴムでは、耐プラズマ性や耐腐食ガス性などの性能が不十分となり新しい材料が求められるようになってきている。

このような要求に対して、真空シール性能、耐プラズマ性、耐腐食ガス性などの特性を併せ持ち、繰り返しの使用によっても真空シール性能が低下することがなく、使用時に金属パーティクルが発生することもなく、製造が容易で安価に製造できるシール材として、例えば、特許文献１が提案されている。
図４に示したように、この特許文献１の複合シール部材２０は、例えば、耐プラズマ性、耐腐食ガス性を備えた第１のシール部材２２と、シール性を備えた第２のシール部材２４とから構成されている。
このような複合シール部材２０は、接着剤により一体化された状態で、例えば、あり溝２６を形成した第１締結部材２８と、この第１締結部材２８に締め付けられる第２締結部材３０との間に装着される。
特開２００５−１６４０２７号公報

ところで、特許文献１に記載されている複合シール部材２０においては、図５に示したように、第１締結部材２８と第２締結部材３０との間が締め付けられると、第１のシール部材２２と第２のシール部材２４との両部材が並んだ状態で圧接される。
この状態が高温・高圧下で長時間続けられると、第１のシール部材２２と第２のシール部材２４とが第２の部材３０に固着して剥がれなくなってしまう。
結果として、第２締結部材３０を第１締結部材２８から引き離す必要があったときに、それを行うことができなくなる場合があった。

本発明は、このような実状に鑑み、真空シール性能、耐プラズマ性、ならびに耐腐食ガス性などの性能を併せ持つ複合シール部材が、第１締結部材と第２締結部材の間で高温・高圧下で長時間使用されたとしても、第１締結部材と第２締結部材との間を容易に引き離すことができる複合シール部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
片あり溝２のシール溝底面２ａ側に配置される第１のシール部材６と、前記片あり溝２の開口端面側に配置される第２のシール部材８とが、凹凸嵌合部１０で着脱自在に一体化されるとともに、前記凹凸嵌合部１０が前記シール溝底面２ａと略平行な面に構成されていることを特徴としている。

このように構成によれば、第１のシール部材６と第２のシール部材８との間は着脱自在であるため、この２部材からなる複合シール部材が固着してしまうことがない。したがって、第１締結部材と第２締結部材との間に介装し、高温・高圧下で長時間使用したとしても、第１締結部材を第２締結部材から引き離そうとすれば、容易に引き離すことができる。

さらに、本発明では、前記片あり溝２の傾斜した径内方側壁面２ｂに当接する前記第２のシール部材８の内壁面８ａは、前記片あり溝２の径内方側壁面２ｂの傾斜角度αに対応する傾斜角度αで傾斜していることが好ましい。
このような角度で傾斜していれば、複合シール部材の初期装着性が良好である。

本発明に係る複合シール部材によれば、第１のシール部材と第２のシール部材との係合が容易に解除される。したがって、高温・高圧で長時間使用されたとしても、この複合シール部材が装着された第１締結部材と第２締結部材との間を容易に引き離すことができる。

以下、本発明に係る複合シール部材について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る複合シール部材４０の片断面を示したもので、図２は、図１の複合シール部材４０が装着される片あり溝２の片断面図である。

この片あり溝２は、例えば、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの半導体製造装置の継手部分に形成されたもので、そのシール溝底面２ａ側の幅が、片あり溝２の開口部側の幅より広くなっている。また、片あり溝２の径内方側壁面２ｂは傾斜面とされ、片あり溝２の径外方側壁面は垂直面２ｃとされている。なお、径内方側壁面２ｂのシール溝底面２ａに対する傾斜角度はαである。

図１に示した複合シール部材４０は、第１のシール部材６が片あり溝２のシール溝底面２ａ側に、第２のシール部材８が開口端面側に装着される。すなわち、複合シール部材４０は、図１の姿勢で、図２の片あり溝２内に装着される。
複合シール部材４０の第１のシール部材６は、例えば、合成樹脂により形成されたもので、シール溝底面２ａに接する面は平坦に形成され、第２のシール部材８に接する面には、凹凸嵌合部１０の一方をなす凸部１０ａが形成されている。この凸部１０ａは、第１のシール部材６の全周に渡って環状に形成されていても良いが、所定間隔置きに突起のように形成されていても良い。
一方、上記第２のシール部材８は、断面略三角形状に形成されたもので、第１のシール部材６に接する面すなわちシール溝底面２ａと略平行な面には、凹凸嵌合部１０の他方を構成する凹部１０ｂが形成されている。
第２のシール部材８の凹部１０ｂは、第１のシール部材６の凸部１０ａに対応するもので、凸部１０ａが環状であれば凹部１０ｂも環状に、凸部１０ａが所定間隔置きに形成されていれば凹部１０ｂも所定間隔置きに形成される。なお、第１のシール部材６に凹部１０ｂを、第２のシール部材８に凸部１０ａを形成しても良い。また、これら凹部１０ｂと凸部１０ａとからなる凹凸嵌合部１０は、互いに組み付ければ隙間なく組み付けられるが
、離反する方向に引っ張れば、組み付けを容易に解除することができる。
すなわち、本実施例の複合シール部材４０では、第１のシール部材６と第２のシール部材８とは、その嵌合は着脱自在とされる。

第２のシール部材８の図１における下面側先端部８ｂは、略円弧状に形成されている。そして、図３に示したように、複合シール部材４０では、圧縮された場合に、第２のシール部材８の下面側先端部８ｂのみが、第２締結部材３０に当接する。
第２のシール部材８の内壁面８ａは、片あり溝２の径内方側壁面２ｂの傾斜角度αと同じ角度で傾斜している。すなわち、内壁面８ａの傾斜角度αは、片あり溝２の傾斜角度αと同じ角度である。このように、第２のシール部材８に片あり溝２の傾斜角度αと等しい傾斜角度αを設けることにより、複合シール部材４０の第１締結部材２８に対する初期装着性が良好にされている。

上記第２のシール部材８は、弾性部材であるゴムから構成されているのが望ましい。ゴムとしては、天然ゴム、合成ゴムのいずれも使用可能である。
このような材質からなる第２のシール部材８は、複合シール部材４０が圧縮された際に、第１のシール部材６からの反力が加わって、第２のシール部材８の下面側先端部８ｂが第２締結部材３０により圧接され、これにより高いシール性を付与することができる。また、第２のシール部材８を構成するゴムは、フッ素ゴムから構成されているのがさらに望ましい。

フッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン／トリフルオロクロロエチレン系共重合体、フッ化ビニリデン／ペンタフルオロプロピレン系共重合体等の２元系のフッ化ビニリデン系ゴム、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／プロピレン系共重合体等の３元系のフッ化ビニリデンゴムやテトラフルオロエチレン／プロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレンｌパーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、熱可塑性フッ素ゴムなどが使用可能である。

このように第２のシール部材８を構成するゴムが、フッ素ゴムから構成されていれば、第２のシール部材８が腐食性ガス、プラズマに接触したとしても、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が良く、シール性が低下することがない。

第１のシール部材６は、前記第２のシール部材８より硬質の合成樹脂から構成されているのが望ましく、好ましくは、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリエーテルケトン樹脂から選択した１種以上の合成樹脂から構成するのが望ましい。

このように第１のシール部材６が硬質の材料で形成されていれば、圧縮された際に第２のシール部材８に適宜な反力を加えることができる。

この場合、フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）樹脂、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂、ポリビニリデンフルオライト（ＰＶＤＦ）樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）樹脂、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）樹脂、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）樹脂などを挙げることができ、この中では、耐熱性、耐腐食性ガス、耐プラズマ性などを考
慮すれば、ＰＴＦＥが好ましい。

本実施例の複合シール部材４０は、上記のように構成されているが、以下にその作用について説明する。
今、第１のシール部材６と第２のシール部材８とからなる複合シール部材４０は、凹凸嵌合部１０のみで嵌合されている。よって、互いに離反する方向に引っ張れば、容易に解除することができる。
また、片あり溝２の傾斜角度αと第２のシール部材８との傾斜角度αが同一であるため、複合シール部材４０の片あり溝２に対する装着性は良好である。
複合シール部材４０を装着した状態で第１締結部材２８と第２締結部材３０との間を締め付けると、第２のシール部材８の下面側先端部８ｂが第２締結部材３０に当接し、ここにシール機能が発揮される。このとき、第１のシール部材６からは、第２のシール部材８側に反力が伝達される。
このような複合シール部材４０が、高温・高圧下で長時間使用されているとする。この状態から第１締結部材２８と第２締結部材３０とを取り外す必要がある場合には、ボルトなどの締結手段を解除し、第２締結部材３０を第１締結部材２８から引き離す。このとき、第１締結部材２８と第２締結部材３０との間は、複合シール部材４０により気密が保持されている。一方、第１のシール部材６と第２のシール部材８との間は、単に凹凸嵌合部１０のみでの嵌合であるため、引き離す方向への力が加われば、その嵌合は速やかに解除される。よって、第１締結部材２８と第２締結部材３０とを引き離すことができる。
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されない。
例えば、上記実施例では、凹凸嵌合部１０の形状は、上記実施例に限定されず、断面三角形状などであっても良い。また、第１のシール部材６および第２のシール部材８の材質も限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施例による複合シール部材の片断面図である。 図２は、図１に示した複合シール部材が装着される片あり溝の片断面図である。 図３は、本発明の一実施例による複合シール部材を片あり溝に装着したときの概略断面図である。 図４は、特開２００５−１６４０２７号公報に開示された従来例の複合シール部材の概略図である。 図５は、図４に示した複合シール部材が圧縮されたときの断面図である。

符号の説明

２ 片あり溝
２ａ シール溝底面
２ｂ 径内方側壁面
６ 第１のシール部材
８ 第２のシール部材
８ａ 内壁面
１０ 凹凸嵌合部
２８ 第１締結部材
３０ 第２締結部材
α 傾斜角度

Claims (2)

1. 片あり溝（２）のシール溝底面（２ａ）側に配置される第１のシール部材（６）と、前記片あり溝（２）の開口端面側に配置される第２のシール部材（８）とが、凹凸嵌合部（１０）で着脱自在に一体化されるとともに、前記凹凸嵌合部（１０）が前記シール溝底面（２ａ）と略平行な面に構成されていることを特徴とする複合シール部材。
2. 前記片あり溝（２）の傾斜した径内方側壁面（２ｂ）に当接する前記第２のシール部材（８）の内壁面（８ａ）は、前記片あり溝（２）の径内方側壁面（２ｂ）の傾斜角度（α）に対応する傾斜角度（α）で傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の複合シール部材。

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