CN101023289A - 复合密封材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可用于所谓“燕尾沟槽”，同时具有真空密封性能、耐等离子体性和耐腐蚀气体性等性能，即使反复使用真空密封性能也不会下降，使用时不会产生金属颗粒，而且可以容易地、低成本地制造的复合密封材料。压接复合密封材料10时，第1密封部件20的第1密封部30的膨出部28被压接而被赋予密封性的同时，第2密封部件24的第2延伸部36通过第1密封部件20的第1延伸部38被挤压于密封沟槽12的开口部16侧，第2密封部34上表面34a被压接而被赋予密封性。
Description
技术领域
本发明涉及在真空、超真空状态下使用的复合密封材料，涉及例如干法蚀刻装置和CVD装置等半导体制造装置所使用的复合密封材料。
背景技术
随着电子产业的发展，特别是伴随像个人电脑等那样的高精细化、薄型化等，作为IC(集成电路)、LSI(大规模集成电路)等电子部件的材料的半导体的制造技术不断有巨大的进步。
因此，对于半导体制造装置所用的部件的要求也变得更严格，其要求也不断多样化。
例如，干法蚀刻装置和等离子体CVD装置等半导体制造装置所使用的复合密封材料作为基本性能需要真空密封性能。而且，根据所用装置和密封材料的安装位置，有时要求同时具有耐等离子体性和耐腐蚀气体性等性能。
以往，除了该真空密封性能之外还要求耐等离子体性及耐腐蚀气体性的密封部使用不易受流体影响的含氟橡胶。
但是，随着环境变得严酷，含氟橡胶的耐等离子体性和耐腐蚀气体性等性能变得不够，密封性低下，因而要求新的材料。
根据这样的要求，专利文献1(日本专利特开昭49-17868号公报)、专利文献2(日本专利特开平11-2328号公报)、专利文献3(日本专利特开平8-193659号公报)和专利文献4(日本专利特开2001-124213号公报)等中，提出了将橡胶和树脂等复合化，通过橡胶的弹性保持密封性能，通过树脂、金属等防御具有腐蚀性的流体的方法。
专利文献1：日本专利特开昭49-17868号公报
专利文献2：日本专利特开平11-2328号公报
专利文献3：日本专利特开平8-193659号公报
专利文献4：日本专利特开2001-124213号公报
发明的揭示
即，专利文献1的密封部件100如图16所示，由橡胶弹性的O形密封圈部件102和安装于O形密封圈部件102外周的四氟乙烯树脂等形成的截面近似C字形状的外周圈部件104构成。
然而，专利文献1的密封部件100在密封面存在除橡胶外的树脂形成的外周圈部件104，因此真空密封性能显著下降。
此外，专利文献2的密封部件106如图17所示，由合成橡胶形成的O形密封圈108表面的至少接触反应性高的气氛的表面侧配置环状的由含氟树脂等耐腐蚀性材料形成的部件110，其它部位由合成橡胶构成。
然而，专利文献2的密封部件106如图17所示，由于需要在O形密封圈108的R小的曲面配置由含氟树脂等耐腐蚀性材料形成的部件110，因此制造困难，成本高。
另外，专利文献3的密封部件112如图18所示，为将由含氟橡胶等形成的O形密封圈114的除上下接触面外的部分以截面近似C字形状的铝等的金属部件116覆盖的结构。
然而，专利文献3的密封部件112具有近似C字形状的铝等的金属部件116，所以使用时产生金属颗粒，半导体制造时半导体受到污染，其品质下降。
此外，专利文献4的密封部件118如图19所示，将由含氟橡胶形成的第1密封材料120和由比其更硬质的含氟树脂形成的第2密封部件122以凹凸嵌合形状的接合部分124接合成一体。
然而，专利文献4的密封部件118中，橡胶和其它的树脂等的接合部分124为非常复杂的形状，制造困难，成本高。
另外，如图20所示，该专利文献4中揭示了由含氟橡胶形成的第1密封材料126和由比其更硬质的含氟树脂形成的第2密封部件128以直线状的端面130、132相互接合得到的密封材料134。
然而，该密封材料134虽然制造容易，但可使用的密封沟槽局限于密封沟槽底部侧的宽度和密封沟槽开口部侧的宽度大致相同的截面近似矩形形状的密封沟槽，或者与该密封部件134的形状一致的密封沟槽136。
因此，无法用于半导体制造装置所用的特殊形状的所谓“燕尾沟槽(あり溝)”，即密封沟槽底部侧的宽度比密封沟槽开口部侧的宽度大的形状的密封沟槽。
鉴于这样的现状，本发明的目的在于提供同时具有真空密封性能、耐等离子体性和耐腐蚀气体性等性能，即使反复使用真空密封性能也不会下降，使用时不会产生金属颗粒，而且可以容易地、低成本地制造的复合密封材料。
此外，本发明的目的在于提供可以用于半导体制造装置所用的密封沟槽底部侧的宽度比密封沟槽开口部侧的宽度大的形状的特殊形状的所谓“燕尾沟槽”的复合密封材料。
本发明是为了完成前述的现有技术的课题和目的而发明的，本发明的复合密封材料为安装于密封沟槽的复合密封材料，其特征在于，
具备安装于前述密封沟槽时位于密封沟槽的一侧壁侧的第1密封部件和安装于前述密封沟槽时位于密封沟槽的另一侧壁侧的第2密封部件，
前述第1密封部件由弹性材料构成，
前述第2密封部件由比前述第1密封部件更硬质的材料构成，
前述第1密封部件具备第1密封部件主体和具有膨出在前述密封沟槽的开口部更外侧的膨出部的第1密封部，
前述第2密封部件具备第2密封部件主体和位于比前述第2密封部件主体更接近前述密封沟槽的开口部侧的位置的第2密封部，
前述第2密封部件的第2密封部具备延伸至第1密封部件侧的第2延伸部，
前述第1密封部件主体具备延伸至前述第2密封部件的第2延伸部的密封沟槽底部14侧的第1延伸部，
压接前述复合密封材料时，前述第1密封部件的第1密封部的膨出部被压接而被赋予密封性的同时，
前述第2密封部件的第2延伸部通过前述第1密封部件的第1延伸部被挤压于密封沟槽的开口部侧，第2密封部上表面被压接而被赋予密封性。
通过这样的结构，压接复合密封材料时，第1密封部件的第1密封部的膨出部被压接而被赋予密封性。此外，第2密封部件的第2延伸部通过前述第1密封部件的第1延伸部被挤压于密封沟槽的开口部侧，第2密封部上表面部、特别是第2密封部上表面端部通过集中的应力被压接而被赋予密封性。
而且，该状态下，第2密封部件由比第1密封部件更硬质的材料构成，所以通过将第2密封部件侧配置于例如干法蚀刻装置或等离子体CVD装置等半导体制造装置的处于腐蚀性气体、等离子体等严酷环境的室侧，由于第2密封部件的第2密封部上表面部的压接，由弹性材料构成的第1密封部件的作为压接部的第1密封部的膨出部受到保护而不受这些腐蚀性气体、等离子体等的影响，密封性不会下降。
此外，这时由比第1密封部件更硬质的材料构成的第2密封部件位于严酷环境侧，所以对腐蚀性气体、等离子体等的耐久性良好，而且由弹性材料构成的第1密封部件整体受到保护而不受这些腐蚀性气体、等离子体等的影响，密封性不会下降。
另外，这样不需要像以往那样将由弹性材料构成的第1密封部件和由比第1密封部件更硬质的材料构成的第2密封部件通过复杂的嵌合凹凸部接合一体化，仅通过将第2密封部件的延伸至第1密封部件侧的第2延伸部和第1密封部件的延伸至第2延伸部的密封沟槽侧的第1延伸部接合，就可以简单地接合一体化，制造容易，可以降低制造成本。
此外，本发明的复合密封材料的特征在于，前述第1密封部件的第1密封部的膨出部在前述密封沟槽的开口部侧呈曲面状膨出。
这样形成密封面的第1密封部件的作为压接部的第1密封部的膨出部呈曲面状膨出，因而压接时的密封性良好。
此外，本发明的复合密封材料的特征在于，前述第1密封部件主体的密封沟槽侧的底面为大致平坦的形状。
这样第1密封部件主体的密封沟槽侧的底面为大致平坦的形状，因而与密封沟槽底部的接触面积增大，防止使用时复合密封材料转动而密封性降低的效果好。
此外，本发明的复合密封材料的特征在于，前述第1密封部件的第1延伸部和前述第2密封部件的第2延伸部以与密封沟槽12的底部14大致平行的平坦面相接。
这样第1密封部件的第1延伸部和前述第2密封部件的第2延伸部以大致平坦的面相接，所以加工容易，仅通过这样的大致平坦的面相互接合就可以简单地接合一体化，制造容易，可以降低制造成本。
此外，本发明的复合密封材料的特征在于，前述第1密封部件20的第1延伸部38和前述第2密封部件24的第2延伸部36以越接近密封沟槽12的底部14口径越小的锥形面25相接。
如果是这样的结构，即使是密封材料为大口径且安装于燕尾沟槽内时，除了密封性之外，还可以确保耐等离子体性。
此外，本发明的复合密封材料的特征在于，前述第2密封部件主体在前述密封沟槽侧的底部侧具有延伸至前述第1密封部件侧的底部延伸部。
通过这样的结构，由比第1密封部件更硬质的材料构成的第2密封部件位于处在腐蚀性气体、等离子体等严酷环境的室侧，而且第2密封部件的底部延伸部位于密封沟槽的底部与复合密封材料的底部之间，所以密封材料得到保护而不会受到从密封沟槽的底部与复合密封材料的底部之间迂回进来的腐蚀性气体、等离子体等的影响，密封性不会下降。
此外，本发明的复合密封材料的特征在于，前述第1密封部件主体的密封沟槽的一侧壁侧的端面呈接近密封沟槽12的底部14过程中口径逐渐变小的锥形面。
通过这样的结构，压接复合密封材料时，第1密封部件向形成于该锥形面和密封沟槽侧壁之间的间隙膨出，所以不仅可以防止第1密封部件从密封沟槽的开口部露出、破损损伤而引起密封性降低，而且可以防止引发污染。
而且，在密封沟槽内安装复合密封材料时，特别是安装于半导体制造装置所用的密封沟槽底部侧的宽度比密封沟槽开口部侧的宽度大的形状的特殊形状的所谓“燕尾沟槽”时，可以沿着该锥形面安装复合密封材料，安装作业容易。
此外，本发明的复合密封材料的特征在于，前述密封沟槽为密封沟槽底部侧的宽度比密封沟槽开口部侧的宽度大的燕尾沟槽状的密封沟槽。
因此，本发明的复合密封材料可以用于半导体制造装置所用的密封沟槽底部侧的宽度比密封沟槽开口部侧的宽度大的形状的特殊形状的所谓“燕尾沟槽”。
此外，本发明的复合密封材料的特征在于，前述密封沟槽为密封沟槽底部侧的宽度和密封沟槽开口部侧的宽度大致相同的截面近似矩形形状的密封沟槽。
因此，也可以将本发明的复合密封材料用于密封沟槽底部侧的宽度和密封沟槽开口部侧的宽度大致相同的截面近似矩形形状的密封沟槽。
此外，本发明的复合密封材料的特征在于，前述第1密封部件由橡胶构成。
通过这样的结构，由于以作为弹性材料的橡胶构成第1密封部件，依靠该橡胶的弹性力，压接复合密封材料时，第1密封部件的第1密封部的膨出部被压接，可以赋予高密封性。
此外，本发明的复合密封材料的特征在于，前述构成第1密封部件的橡胶由含氟橡胶构成。
这样构成第1密封部件的橡胶由含氟橡胶构成，所以万一与腐蚀性气体、等离子体接触，对腐蚀性气体、等离子体等的耐久性也良好，密封性不会下降。
此外，本发明的复合密封材料的特征在于，前述第2密封部件由合成树脂构成。
这样第2密封部件由作为比第1密封部件更硬质的材料的合成树脂构成，所以对腐蚀性气体、等离子体等的耐久性良好，而且由弹性材料构成的第1密封部件整体受到保护而不受这些腐蚀性气体、等离子体等的影响，密封性不会下降。
此外，本发明的复合密封材料的特征在于，前述构成第2密封部件的合成树脂由选自含氟树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、对聚苯硫树脂、聚苯并咪唑树脂、聚醚酮树脂的1种以上的合成树脂构成。
这样构成第2密封部件的合成树脂由选自含氟树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、对聚苯硫树脂、聚苯并咪唑树脂、聚醚酮树脂的1种以上的合成树脂构成，所以对腐蚀性气体、等离子体等的耐久性良好，而且由弹性材料构成的第1密封部件整体受到保护而不受这些腐蚀性气体、等离子体等的影响，密封性不会下降。
此外，本发明的复合密封材料的特征在于，前述第1密封部件的密封高度L3和第2密封部件的密封高度L5的设定满足L3的压缩率≥L5的压缩率，其中，压缩率为(密封高度-沟槽深度L4)/密封高度×100。
通过这样的结构，第1密封部件的变形不会受到刚性高的第2密封部件的妨碍，密封性稳定。
如果采用本发明的复合密封材料，同时具有真空密封性能、耐等离子体性和耐腐蚀气体性等性能，即使反复使用真空密封性能也不会下降，使用时不会产生金属颗粒，而且可以容易地、低成本地制造。
此外，如果采用本发明的复合密封材料，可以用于半导体制造装置所用的密封沟槽底部侧的宽度比密封沟槽开口部侧的宽度大的形状的特殊形状的所谓“燕尾沟槽”。
此外，如果是第1密封部件的第1延伸部和第2密封部件的第2延伸部以锥形面相接的结构，即使在无法获得规定的夹紧压力的情况下，也不但可以获得充分的密封性，而且也还可以充分发挥耐等离子体性。因此，即使用于难以对较大的密封面施加足够的夹紧力的大口径的密封材料，也可以发挥足够的密封性和耐等离子体性。
附图的简单说明
图1为将本发明的复合密封材料安装于作为密封沟槽的所谓“燕尾沟槽”的状态的截面图。
图2为说明图1的复合密封材料和密封沟槽的尺寸关系的简图。
图3为说明将本发明的复合密封材料安装于密封沟槽并压接的状态的截面图。
图4为说明将本发明的复合密封材料安装于密封沟槽并压接的状态的截面图。
图5为说明将本发明的复合密封材料安装于密封沟槽并压接的状态的截面图。
图6为说明将本发明的复合密封材料安装于密封沟槽并压接的状态的截面图。
图7为本发明的复合密封材料的另一实施例的放大截面图。
图8为本发明的复合密封材料的另一实施例的放大截面图。
图9为本发明的复合密封材料的另一实施例的放大截面图。
图10为表示图9所示的复合密封材料压缩时的变化的简图。
图11为表示图9所示的复合密封材料的、特别是假设对第2密封部件进行了分区的状态的简图。
图12为表示图11所示的密封材料压缩变形后的各部分的变化的简图。
图13为用于考察本发明的实施例的密封材料的密封性能的试验装置的简图。
图14为表示在密封装置上设置试样时的评价用夹具的简图。
图15为用于考察耐等离子体性的试验装置的简图。
图16为以往的复合密封材料的截面图。
图17为以往的复合密封材料的截面图。
图18为以往的复合密封材料的部分放大立体图。
图19为以往的复合密封材料的截面图。
图20为以往的复合密封材料的截面图。
符号的说明
10复合密封材料
12密封沟槽
14底部
16开口部
18侧壁
20第1密封部件
22侧壁
24第2密封部件
26第1密封部件主体
28膨出部
30第1密封部
32第2密封部件主体
34第2密封部
36第2延伸部
38第1延伸部
40端面
42锥形面
44间隙
46底部延伸部
实施发明的最佳方式
以下，基于附图，对本发明的实施方式(实施例)进行更详细的说明。
图1为将本发明的复合密封材料安装于作为密封沟槽的所谓“燕尾沟槽”的状态的截面图，图2为说明图1的复合密封材料和密封沟槽的尺寸关系的简图，图3～图6为说明将本发明的复合密封材料安装于密封沟槽并压接的状态的截面图。
图1中，10作为整体表示本发明的复合密封材料，该复合密封材料10为近似环状，安装于近似环状的密封沟槽12。
该密封沟槽12为例如干法蚀刻装置和等离子体CVD装置等半导体制造装置所用的密封沟槽12底部14侧的宽度比密封沟槽12开口部16侧的宽度大的形状的特殊形状的所谓“燕尾沟槽”。
另外，复合密封材料10安装于这样的密封沟槽12时，具备位于密封沟槽12的一侧壁18侧、即与半导体制造装置的处于腐蚀性气体、等离子体等严酷环境的室侧相反的一侧(例如大气侧)的第1密封部件20。
此外，复合密封材料10安装于密封沟槽12时，具备位于密封沟槽12的另一侧壁22侧、即半导体制造装置的处于腐蚀性气体、等离子体等严酷环境的室侧的第2密封部件24。
该情况下，第1密封部件20如图1所示，截面近似L字形状，第2密封部件24呈与该第1密封部件20互补的形状，截面近似倒L字形状。
即，第1密封部件20具备第1密封部件主体26和具有以曲面形状平缓地膨出在密封沟槽12的开口部16更外侧的膨出部28的第1密封部30。
另外，第2密封部件24具备第2密封部件主体32和位于比该第2密封部件主体32更接近密封沟槽12的开口部16侧的位置的第2密封部34。此外，第2密封部件24的第2密封部34具备延伸至第1密封部件20侧的第2延伸部36。
另一方面，第1密封部件主体26具备延伸至第2密封部件24的第2延伸部36的密封沟槽底部侧的第1延伸部38。
另外，第1密封部件主体26的密封沟槽12的一侧壁侧18的端面40呈向第2密封部件24侧倾斜的锥形面42。
通过这样的结构，压接复合密封材料10时，第1密封部件20向形成于该锥形面42和密封沟槽12侧壁18之间的间隙44膨出，所以不仅可以防止第1密封部件20从密封沟槽12的开口部16露出、破损损伤而引起密封性降低，而且可以防止引发污染。
而且，在密封沟槽12内安装复合密封材料10时，特别是安装于半导体制造装置所用的密封沟槽12底部14侧的宽度比密封沟槽开口部侧的宽度大的形状的特殊形状的所谓“燕尾沟槽”时，通过使该锥形面42与燕尾沟槽的开口部相接，沿着锥形面42滑行插入，可以进行复合密封材料10的安装，安装作业容易。
另外，该情况下，第1密封部件20由弹性材料构成，第2密封部件24由比第1密封部件20更硬质的材料构成。
通过这样的结构，如后述对图3～图6的说明所示，压接复合密封材料10时，第1密封部件20的第1密封部30的膨出部28被压接而被赋予密封性的同时，第2密封部件24的第2延伸部36通过第1密封部件20的第1延伸部38被挤压于密封沟槽12的开口部16侧，第2密封部34上表面34a被压接而被赋予密封性，从而构成复合密封材料。
该情况下，第1密封部件20较好是由作为弹性材料的橡胶构成。另外，该情况下，橡胶可以使用天然橡胶、合成橡胶中任一种。
通过这样由作为弹性材料的橡胶构成第1密封部件20，依靠该橡胶的弹性力，压接复合密封材料10时，第1密封部件20的第1密封部30的膨出部28被压接，可以赋予高密封性。
此外，该情况下，构成第1密封部件20的橡胶更好是由含氟橡胶构成。
作为该含氟橡胶，可以使用偏氟乙烯/六氟丙烯类共聚物、偏氟乙烯/三氟氯乙烯类共聚物、偏氟乙烯/五氟丙烯类共聚物等二元类偏氟乙烯类橡胶，偏氟乙烯/四氟乙烯/六氟丙烯类共聚物、偏氟乙烯/四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚类共聚物、偏氟乙烯/四氟乙烯/丙烯类共聚物等三元类偏氟乙烯橡胶或四氟乙烯/丙烯类共聚物，四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚类共聚物、热塑性含氟橡胶等。
这样构成第1密封部件20的橡胶由含氟橡胶构成，所以第1密封部件20万一与腐蚀性气体、等离子体接触，对腐蚀性气体、等离子体等的耐久性也良好，密封性不会下降。
另一方面，第2密封部件24理想的是由合成树脂构成，较好是由选自含氟树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、对聚苯硫树脂、聚苯并咪唑树脂、聚醚酮树脂的1种以上的合成树脂构成。
这样第2密封部件24由作为比第1密封部件20更硬质的材料的合成树脂构成，所以对腐蚀性气体、等离子体等的耐久性良好，而且由弹性材料构成的第1密封部件20整体受到保护而不受这些腐蚀性气体、等离子体等的影响，密封性不会下降。
该情况下，作为含氟树脂，可以例举聚四氟乙烯(PTFE)树脂、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)树脂、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)树脂、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)树脂、聚偏氟乙烯(PVDF)树脂、聚氯三氟乙烯(PCTFE)树脂、氯三氟乙烯-乙烯共聚物(ECTFE)树脂、聚氟乙烯(PVF)树脂等。其中，若考虑到耐热性、耐腐蚀性气体性、耐等离子体性等，较好是PTFE。
另外，如图1和图2所示，复合密封材料10的密封宽度L1与密封沟槽12的开口部16的沟槽宽度L2相比越大，则复合密封材料10从密封沟槽12的脱落阻抗越大，安装变得困难，因此较好是沟槽宽度L2的101～130％。
此外，如图1所示，第1密封部件20的密封高度L3理想的是满足密封的压缩率在3～45％、较好是5～30％的范围内。另外，该情况下，压缩率为(密封高度-沟槽深度L4)/密封高度×100。
另一方面，如图1所示，为了提高等离子体阻断效果，所设定的由合成树脂构成的第2密封部件24的高度L5必须至少与密封沟槽12的沟槽深度L4相同或者比其高出一些，但是由合成树脂构成的第2密封部件24比由弹性材料构成的第1密封部件20更具刚性，不易变形，超过容许变形量的情况下可能会发生断裂，因此压缩率较好是在0～35％。
另外，如果第1密封部件20的变形受到刚性高的第2密封部件24的妨碍，则密封性很可能变得不稳定，因此各压缩率的设定必须满足L3的压缩率≥L5的压缩率。
另外，该情况下，压缩率为(密封高度-沟槽深度L4)/密封高度×100。此外，该情况下，如图1所示，第1密封部件20的密封高度为L3，第2密封部件24的密封高度为L5。
另外，由合成树脂构成的第2密封部件24的第2密封部件主体32的宽度L6越小，则橡胶的第1密封部件20的变形越稳定，但考虑到加工性，较好是在50μm以上。
此外，虽然由合成树脂构成的第2密封部件24的复原性缺乏，然而由于以第2密封部件24的第2延伸部36的宽度L7受到橡胶的第1密封部件20的第1延伸部38的橡胶复原力，因此始终与相接部件接触，阻断等离子体。
因此，第2密封部件24的第2延伸部36的宽度L7越大，越能受到橡胶的第1密封部件20的第1延伸部38的橡胶复原力，等离子体阻断效果越稳定。然而，与相接部件接触的第1密封部件20的第1密封部30的宽度L8越小，则压缩时的密封宽度越小，无法获得稳定的密封性。因此，L7较好是在L8的70％以下。
此外，第1密封部件20的第1密封部30的宽度L8越大，与相接部件的接触部越大，密封越稳定，但第2密封部件24的第2密封部34的宽度L6+L7变小，等离子体阻断效果下降。
因此，L8较好是复合密封材料10的密封宽度L1的30～90％。
另外，为了使橡胶的第1密封部件20被压缩时，沿着作为燕尾沟槽的密封沟槽12的斜面的一侧壁18平滑地向沟槽内变形，较好是形成第1密封部件20的第1密封部30的复合密封材料10的密封宽度L1达到最大的点P1至与密封沟槽12的开口部16同样高度的点P2之间的角度θ1为燕尾沟槽角度θ2±2°的斜面。
此外，为了形成密封面，第1密封部件20的第1密封部30的点P2至与树脂的接合点P3较好是形成平缓的曲面。
此外，第1密封部件20的第1密封部件主体26的底部宽度L9越大，则与密封沟槽12底部14的接触面积越大，复合密封材料10的转动防止效果越好，但是如果比密封沟槽12开口部16的沟槽宽度L2大，则复合密封材料10无法插入作为燕尾沟槽的密封沟槽12，因此较好是密封沟槽12开口部16的沟槽宽度L2的50～100％。
此外，第1密封部件20的第1密封部件主体26的底面至密封最大宽度点P1的高度L10较好是比密封沟槽12开口部16的沟槽宽度L2最小的P5低。
但是，L10过小的情况下，复合密封材料10的重心位置变低，而且锥形面42的距离也缩短，沿该锥形面42将复合密封材料10插入密封沟槽12时，复合密封材料10容易倾倒，即复合密封材料10向从密封沟槽12脱落的方向转动，安装变得困难。因此，L10较好是第1密封部件20的密封高度L3的50～80％。
另外，为了阻断等离子体，理想的是至少流体接触区域A1的整面由如上所述的选自含氟树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、对聚苯硫树脂、聚苯并咪唑树脂、聚醚酮树脂的1种以上的合成树脂构成。
此外，如图2所示，如果第1密封部件20与第2密封部件24的接触区域A2和A3采用曲面，加工成本高，因此考虑到成本，较好是采用单纯的近似平坦的面。
另外，作为以该第1密封部件20与第2密封部件24的接触区域A2和A3将第1密封部件20和第2密封部件24接合一体化的方法，可以采用焊接、熔合、粘接、一体成形等公知的接合方法，没有特别限定，理想的是通过粘接剂、较好是耐热性粘接剂接合一体化来制成复合密封材料10。
这样构成的本发明的复合密封材料10如图3～图6所示进行使用。
即，如图3所示，将复合密封材料10安装于密封沟槽12内。另外，在密封沟槽12内安装复合密封材料10时，可以沿着第1密封部件20的锥形面42安装复合密封材料10，安装作业容易。
另外，如图4～图6所示，压接复合密封材料10时，第1密封部件20的第1密封部30的膨出部28被压接而被赋予密封性。
这时，如图4～图6所示，第1密封部件20变形的同时，如箭头A所示，第2密封部件24的第2延伸部36被拉引向下方(密封沟槽12的底部14侧)。
另外，如图4～图6的箭头B所示，通过第1密封部件20的第1延伸部38，第2密封部件24的第2延伸部36被挤压于上方侧(密封沟槽12的开口部16侧)，如箭头C所示，产生转动力矩，第2密封部件24的第2密封部34的上表面部34a、特别是第2密封部34的上表面端部34b由于应力集中而被压接，被赋予密封性。
由此，该状态下，第2密封部件24由比第1密封部件20更硬质的材料构成，所以通过将第2密封部件24侧配置于例如干法蚀刻装置或等离子体CVD装置等半导体制造装置的处于腐蚀性气体、等离子体等严酷环境的室侧，由于第2密封部件24的第2密封部34的上表面部34(特别是第2密封部34的上表面端部34b)的压接，由弹性材料构成的第1密封部件20的作为压接部的第1密封部30的膨出部28受到保护而不受这些腐蚀性气体、等离子体等的影响，密封性不会下降。
此外，该情况下，由比第1密封部件20更硬质的材料构成的第2密封部件24位于严酷环境侧，所以对腐蚀性气体、等离子体等的耐久性良好，而且由弹性材料构成的第1密封部件20整体受到保护而不受这些腐蚀性气体、等离子体等的影响，密封性不会下降。
另外，该实施例中，第2密封部件24的第2密封部34的上表面部34a为平坦的，但也可以预先将其倾斜，使第2密封部34的上表面端部34b位于上方。
另外，该实施例中，第1密封部件20和第2密封部件24都为实心的，但也可以使至少一方为中空的。
图7为本发明的复合密封材料的另一实施例的放大截面图。
该实施例的复合密封材料10具有与图1所示基本相同的结构，同一构成部件采用同一参照编号。
该实施例的复合密封材料10如图7所示，第2密封部件24的第2密封部件主体32在密封沟槽12侧的底部侧具有延伸至第1密封部件20侧的底部延伸部46。
通过这样的结构，由比第1密封部件20更硬质的材料构成的第2密封部件24位于处在腐蚀性气体、等离子体等严酷环境的室侧，而且第2密封部件24的底部延伸部46位于密封沟槽12的底部14与复合密封材料10的底部之间，所以密封材料得到保护而不会受到从密封沟槽12的底部14与复合密封材料10的底部之间迂回进来的腐蚀性气体、等离子体等的影响，密封性不会下降。
图8为本发明的复合密封材料的另一实施例的放大截面图。
该实施例的复合密封材料10具有与图1所示基本相同的结构，同一构成部件采用同一参照编号。
该实施例的复合密封材料10中，如图8所示，密封沟槽12为密封沟槽12底部14侧的宽度和密封沟槽12开口部16侧的宽度大致相同的截面近似矩形形状的密封沟槽。
因此，该情况下也起到与图1所示的实施例的复合密封材料10大致相同的作用，也可以将本发明的复合密封材料10用于密封沟槽12底部14侧的宽度和密封沟槽12开口部16侧的宽度大致相同的截面近似矩形形状的密封沟槽。
图9为本发明的复合密封材料的另一实施例的放大截面图。
该实施例的复合密封材料10具有与图1所示基本相同的结构，同一构成部件采用同一参照编号。
该实施例的复合密封材料10中，如图9所示，第1密封部件20与第2密封部件24的接触区域A2和A3不以与密封沟槽12的底部14平行的面，而是以倾斜的面接触。即，图9所示的复合密封材料10中，从该接触区域A2、A3的两端部的点P6、P7的连结线的断面来看，呈倾斜状态。
另外，该倾斜的锥形面25与密封沟槽12的底部14所成的倾斜角度β没有特别限定，可以适当进行调整。
该情况下，也起到与图1所示的实施例的复合密封材料10大致相同的作用，因为下述的理由，这样的复合密封材料10特别是可以优选地用于大口径的密封材料。
即，大口径的密封材料的问题在于，密封材料的口径例如大到通常的3倍左右的情况下，如果要确保相同的面压，必须施加总荷重为3倍的夹紧面压，但通常导致装置的大型化，因此难以确保这样的夹紧压力，而且大口径的密封材料的周长也长，所以螺栓间的间隔长，难以对密封材料施加在整个周长上均等的夹紧面压。因此，对于大口径的密封材料，一般可施加的夹紧面压小，容易不均一。
但是，如果夹紧面压变小，即使可以确保作为密封材料的密封性，也无法充分确保耐等离子体性。
这是因为，如果将前述的小口径的设计尺寸直接用于大口径的密封材料，第2密封部件的刚性过大。
即，密封性通过由弹性材料构成的第1密封部件20的膨出部28的变形而得以发挥，耐等离子体性在硬质的第2密封部件24变形后才开始发挥。因此，虽然密封性在夹紧的较初期的阶段得到确保，但如果不能作用足够的夹紧压力，耐等离子体性无法发挥。因此，考虑减小L6的宽度，减弱第2密封部件的刚性。
若参照图10对其进行说明，对于大口径的复合密封材料10，如果膨出部28在与相接部件70之间被夹紧，则在该膨出部28的部分，密封性得到确保。然而，第2密封部件的刚性不足，第2密封部件24中的第2密封部件主体32受到来自第1密封部件20的箭头T方向的力，变形为例如波状等不稳定的形状。由此，第2密封部件24中的第2密封部34的上表面端部34b无法可靠地进行变形，所以上表面端部34b与相接部件70的密合性受损。由此，无法确保足够的耐等离子体性。
因此，为了改善由于这样的大口径的密封材料10而夹紧压力低的情况下产生的耐等离子体性下降的问题，本实施例中，如图9所示，以锥形面25构成接触区域A2、A3。
即，如果在接触区域的大致中间部设置锥形面25，则如图11所示，第2密封部件24可以划分为宽幅的等离子体阻断部A、截面梯形的变形抑制部B、纵向长的压缩荷重吸收部C这3个区域。
通过这样划分为3个区域，与相接部件70之间即使是低夹紧压力，也可以如下所示使耐等离子体性提高。
即，如果密封面被相接部件70压缩，则如图12所示，首先第1密封部件20向密封沟槽12的底部14侧变形，第1延伸部38进入密封沟槽12的内部区域E。
这样第1延伸部38进入密封沟槽12的内部区域E后，包括变形抑制部B和压缩荷重吸收部C的部分D部变形，受到压迫，然而由于第2密封部件24具有锥形面25，因此刚性增大，D部的变形由此得到抑制。
这样的状态下，第2密封部件24中，等离子体阻断部A被相接部件70压缩，其上表面端部34b紧密地与相接部件70接触。由此，获得等离子体阻断效果。此外，即使是低荷重，也可以获得等离子体阻断效果。
另外，作用于第2密封部件24的荷重由于压缩荷重吸收部C的变形而被吸收，可以进行低荷重下的夹紧。
在这里，如图11所示，压缩荷重吸收部C的宽度L6越大，则加工精度和处理性越好，夹紧力越高。此外，加工精度和处理性也受到第2密封部件24的高度L5的大小的影响，因此L6相对于L5必须具有一定程度以上的大小。
因此，压缩荷重吸收部C的宽度L6理想的是L5的3％以上，较好是10％以上。
压缩荷重吸收部C的高度L2越大，则第2密封部件24越容易变形，但是变形变得不稳定，L2越小则密封部件24的变形所需的荷重越大。因此，L2较好是L5的10～40％。
变形抑制部B的高度L3越大，则第2密封部件24的变形越稳定，L3越大则等离子体阻断部A的高度L4越小。因此，L3较好是L5的80％以下。
[实施例]
对于以下的试样，进行密封性能和耐等离子体性的评价。
1.试样
a)本发明制品
实施例1(如图1所示，相当于第1突出部和第2突出部呈直角接触的复合密封材料)
实施例2(如图9所示，相当于第1突出部和第2突出部呈锥形状接触的复合密封材料)
另外，为了评价耐等离子体性，各试样样品准备相同形状的2个，对其中一个施加低夹紧荷重(假想为密封大口径的情况)评价耐等离子体性，对另一个施加高夹紧荷重(假想为密封通常口径的情况)评价耐等离子体性。
b)以往制品“NK密封圈(商品名)”：“NK密封圈(商品名)”为英国NES公司制的将含氟橡胶以含氟树脂的套完全包裹的密封材料。
c)含氟橡胶O形密封圈
2.密封性能评价方法
如图13所示，使用转矩扳手将试样样品10以86kgf的夹紧荷重夹紧在法兰盘72、74之间后，以螺栓76固定，通过氦气泄漏检测器78进行测定的同时，对试样样品10的内径侧进行真空抽气，使氦气流入试样样品10的外径侧(10ml/min)，测定各试样样品10的透过泄漏量。然后，将同样的试样样品以400kgf的夹紧荷重夹紧，同样地测定透过泄漏量。
3.耐等离子体性评价试验方法
耐等离子体性评价试验方法以低夹紧荷重和高夹紧荷重的条件分别进行。即，如图14所示，制成由近似圆盘形状的上部件80和下部件82构成，下部件82中形成有试样样品安装用的燕尾沟槽84的铝制等离子体评价用夹具。接着，将一个试样样品10安装于等离子体评价用夹具的下部件82后，使用转矩扳手将上部件80以螺栓固定，使其形成低夹紧荷重(86kgf)。然后，如图15所示，将安装了试样样品的评价用夹具置于等离子体CVD装置的下部电极上，以下述条件照射等离子体。
此外，将另一试样样品10，以高夹紧荷重(400kgf)夹紧，以同样的条件照射等离子体。
等离子体功率：500W
照射时间：3小时
导入气体：氧气180sccm/CF420sccm
真空度：0.6Torr
夹具间隙：0.1mm～0.2mm
压缩荷重：
常规压缩荷重400kgf
低夹紧荷重86kgf
试样尺寸：AS568A-241
(如图9所示，该试样安装于直径T为103.1mm的环状密封沟槽内)
实施例1的主要部分的试样尺寸：
L1：3.4mm
L2：3.34mm
L3：3.0mm
L5：2.6mm
L7：0.8mm
L8：2.1mm
L9：1.8mm
L10：1.8mm
θ：64°
实施例2的主要部分的试样尺寸：
L1：3.4mm
L2：3.34mm
L3：3.0mm
L5：2.6mm
L6：0.3mm
L7：1.0mm
L8：2.1mm
L9：1.8mm
L10：1.8mm
θ：64°
试验温度：室温
4.试验结果
试验结果示于表1。各试验样品的优劣以○或×的两档进行评价。括号内为氦气的透过量，单位为Pa·m3/s。
密封试验中，实施例1、实施例2都表现出与含氟橡胶O形密封圈同等的密封性。这表明，在低夹紧条件下，本发明即使是图1和图9的形状，也可以发挥第1密封部件20产生的密封性。
但是，耐等离子体性的试验中，实施例1(相当于图1的制品)在通常的压缩荷重下耐等离子体性良好，但在低压缩荷重下未能发挥耐等离子体性。
此外，实施例2(相当于图9的制品)在夹紧压力低的情况和夹紧压力高的情况下耐等离子体性都良好。这被认为是，通过设置锥形面25，第1密封部件20充分压缩变形，PTFE树脂制的第2密封部件24和相接部件(试验夹具的上部件80)的间隙实质上不存在，有效地发挥了第2的密封部件24的等离子体阻断效果。
与此相反，实施例1的试样样品在仅受到低压缩荷重的情况下，未充分变形到填塞第2密封部件24和相接部件的间隙的程度，因此由于从第2密封部件24和相接部件的间隙侵入的等离子体，第1密封部件20的等离子体露出面被侵蚀。另外，以往制品含氟橡胶O形密封圈也同样被侵蚀。
因此，可以确认图9所示的实施例2的情况与图1所示的实施例1相比，密封材料仅受到低压缩荷重的情况下，也能发挥密封性能和耐等离子体阻断性能。
此外，耐等离子体性评价试验中，本发明的实施例1的复合密封材料和以往制品“NK密封圈(商品名)”都确认在对作为腐蚀流体的等离子体具有耐性的树脂部分产生了阻断。含氟橡胶O形密封圈的表面被等离子体剧烈地侵蚀。
因此，确认本发明制品不论是图1的形状，还是图9的形状，都同时具有密封性能和防御腐蚀流体的机能。
[表1]
| 试样名 | 密封性能常规压缩荷重400kgf | 密封性能低压缩荷重86kgf | 耐等离子体性能常规压缩荷重400kgf | 耐等离子体性能低压缩荷重86kgf |
| 实施例1 | ○(2×10-8) | ○(2×10-8) | ○ | × |
| 实施例2 | ○(2×10-8) | ○(2×10-8) | ○ | ○ |
| 以往制品“NK密封圈”商品名 | ×(2×10-5) | ×(2×10-5) | ○ | ○ |
| 含氟橡胶O形密封圈 | ○(1×10-8) | ○(1×10-8) | × | × |
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不局限于此，在不超出本发明的目的的范围内可以进行各种变更，例如，上述实施例中，对应用于干法蚀刻装置和等离子体CVD装置等半导体装置的情况进行了说明，但本发明的复合密封对料也可以用于在其它环境严酷的条件下使用的其它装置的密封部分。
Claims (15)
1.复合密封材料，它是安装于密封沟槽12的复合密封材料10，其特征在于，
具备安装于前述密封沟槽12时位于密封沟槽12的一侧壁18侧的第1密封部件20和安装于前述密封沟槽12时位于密封沟槽12的另一侧壁22侧的第2密封部件24，
前述第1密封部件20由弹性材料构成，
前述第2密封部件24由比前述第1密封部件20更硬质的材料构成，
前述第1密封部件20具备第1密封部件主体26和具有膨出在前述密封沟槽1 2的开口部16更外侧的膨出部28的第1密封部30，
前述第2密封部件24具备第2密封部件主体32和位于比前述第2密封部件主体32更接近前述密封沟槽12的开口部16侧的位置的第2密封部34，
前述第2密封部件24的第2密封部34具备延伸至第1密封部件20侧的第2延伸部36，
前述第1密封部件主体26具备延伸至前述第2密封部件24的第2延伸部36的密封沟槽12底部14侧的第1延伸部38，
压接前述复合密封材料10时，前述第1密封部件20的第1密封部30的膨出部28被压接而被赋予密封性的同时，
前述第2密封部件24的第2延伸部36通过前述第1密封部件20的第1延伸部38被挤压于密封沟槽12的开口部16侧，第2密封部34上表面34a被压接而被赋予密封性。
2.如权利要求1所述的复合密封材料，其特征在于，前述第1密封部件20的第1密封部30的膨出部28在前述密封沟槽12的开口部16侧呈曲面状膨出。
3.如权利要求1或2所述的复合密封材料，其特征在于，前述第1密封部件主体26的密封沟槽12侧的底面为大致平坦的形状。
4.如权利要求1～3中任一项所述的复合密封材料，其特征在于，前述第1密封部件20的第1延伸部38和前述第2密封部件24的第2延伸部36以与密封沟槽12的底部14大致平行的平坦面相接。
5.如权利要求1～3中任一项所述的复合密封圈，其特征在于，前述第1密封部件20的第1延伸部38和前述第2密封部件24的第2延伸部36以越接近密封沟槽12的底部14口径越小的锥形面25相接。
6.如权利要求1～5中任一项所述的复合密封材料，其特征在于，前述第2密封部件主体32在前述密封沟槽12侧的底部14侧具有延伸至前述第1密封部件20侧的底部延伸部46。
7.如权利要求1～5中任一项所述的复合密封材料，其特征在于，前述第1密封部件主体26的密封沟槽12的一侧壁18侧的端面呈接近密封沟槽12的底部14过程中口径逐渐变小的锥形面42。
8.如权利要求1～7中任一项所述的复合密封材料，其特征在于，前述密封沟槽12为密封沟槽12底部14侧的宽度比密封沟槽12开口部16侧的宽度大的燕尾沟槽状的密封沟槽12。
9.如权利要求1～7中任一项所述的复合密封材料，其特征在于，前述密封沟槽12为密封沟槽12底部14侧的宽度和密封沟槽12开口部16侧的宽度大致相同的截面近似矩形形状的密封沟槽12。
10.如权利要求1～9中任一项所述的复合密封材料，其特征在于，前述第1密封部件20由橡胶构成。
11.如权利要求10所述的复合密封材料，其特征在于，前述构成第1密封部件20的橡胶由含氟橡胶构成。
12.如权利要求1～11中任一项所述的复合密封材料，其特征在于，前述第2密封部件24由合成树脂构成。
13.如权利要求12所述的复合密封材料，其特征在于，前述构成第2密封部件24的合成树脂由选自含氟树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、对聚苯硫树脂、聚苯并咪唑树脂、聚醚酮树脂的1种以上的合成树脂构成。
14.如权利要求1～13中任一项所述的复合密封材料，其特征在于，前述第1密封部件的密封高度L3和第2密封部件的密封高度L5的设定满足L3的压缩率≥L5的压缩率，其中，压缩率为(密封高度-沟槽深度L4)/密封高度×100。
15.密封装置，其特征在于，将权利要求1～14中任一项所述的复合密封材料安装于密封沟槽。
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