CN103221723A

CN103221723A - 密封腔室

Info

Publication number: CN103221723A
Application number: CN2011800558328A
Authority: CN
Inventors: 吉田秀彦; 中川雅晴; 矢部学; 齐藤宣和; 城户信二
Original assignee: Irie Koken Co Ltd
Current assignee: Irie Koken Co Ltd
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2031-07-06
Also published as: KR20140031167A; CN103221723B; JP5427317B2; KR101616549B1; WO2013005314A1; JPWO2013005314A1

Abstract

本发明的目的在于在组装式密封腔室中，通过将板材的接合面上形成的发生于密封槽分支部的拐角的间隙填满而提高密封性。在本发明中，在通过接合板材而进行组装的密封腔室（C）中，在相邻的板材的接合面上形成的密封槽（6）中安装了密封部件（5）时，密封部件（5）的分支部周边（拐角（53a））向密封槽拐角（64a）方向产生压缩变形，从而使密封部件分支部（53）的拐角（53a）能够可靠地挤压到密封槽分支部（64）的拐角（64a）而紧贴于密封槽分支部（64）的拐角（64a）。

Description

密封腔室

技术领域

本发明涉及一种可以在半导体制造装置、平板显示器制造装置、太阳能电池板制造装置等中利用的组装式密封腔室。

背景技术

以往，例如对半导体晶片或液晶显示基板等的被处理体进行成膜处理或蚀刻处理时，使用真空腔室或密封气体的腔室等（下面总称为“密封腔室”）。这种密封腔室一般使用铝合金或不锈钢等较大的模块，通过切屑加工削掉其模块的内部进行制造。因此，难以实现密封腔室的大型化。此外，由于制造时需要较大的加工设备，而且削掉的内部材料被浪费掉等的原因，存在制造成本变高的问题。

并且，还存在将框架式的腔体主体分割为多个构成部件，对该分割的多个构成部件进行熔接而制造的结构的密封腔室。然而，特别是在铝合金的熔接中其熔接费用高且熔接的难度较大，而且铝合金、不锈钢这两者存在熔接后产生变形和破裂的问题，而且因为无法使熔接部形成为平面而需要实施二次加工，因此成为提高成本的主要原因。并且，因为在使用后无法拆卸各构成部件，因此存在难以进行维修工作的问题，而且在熔接结构的情况下，还存在因熔接部的疲劳引起的破裂等。此外，因为这些年基板等的被处理体也被大型化，因此如果不能拆卸各构成部件，则也不方便搬运，而且难以应对腔室本身的大型化要求。

因此，作为解决如上所述的问题的腔室，还公开有专利文献1中记载的真空用容器。该真空容器通过接合四张侧面板的端面而形成中空框架体，而且在该中空框架体的上下开口面分别接合顶面板和底面板，从而构成为箱形容器。并且，各板材的接合面设有密封槽，通过将一体成型的密封部件嵌入到该密封槽中进行密封，从而使其确保容器的密封性。

然而，在具有这种接合结构的真空容器中，实际上通过密封部件难以实现密封，会引起较大的渗漏，有时无法使容器的内部保持真空。深究其原因后判断出，对于一般的方形的密封槽与均匀的线形的密封部件之间的组合来说，在箱形容器的拐角（顶部），密封部件与密封槽之间发生微小的间隙。更详细地讲，在沿三个方向延伸的密封部件的分支部（T字形的部分）中，特别是在拐角密封面和边线中，密封部件针对密封槽的挤推力不够，在该分支部的拐角产生微小的间隙，从该处发生渗漏。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-286165号公报

发明内容

技术问题

本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于稳定地提供比现有的通过切屑加工或熔接结构形成的密封腔室简单且能以低成本制造，而且使密封部件与密封槽之间可靠地贴紧而防止渗漏的发生，气密性极高的密封腔室。

技术方案

为了达到上述目的，本发明的组装式密封腔室，通过接合多张板材在内部设置密封空间，其特征在于，包含形成在相邻的板材的接合面的密封槽和具有沿不同的方向分支的分支部的密封部件，在密封槽中安装密封部件时，密封部件的分支部周边向密封槽拐角方向产生压缩变形，从而使密封部件分支部的拐角被挤压到密封槽分支部的拐角而紧贴于密封槽分支部的拐角。

并且，在本发明的密封腔室中，密封部件分支部的填充率优选设定在100%左右。这里，将密封槽的截面积设为S1，将密封部件的截面积设为S2时，“填充率”是指相对于密封槽的截面积的密封部件的截面积的比率（S2/S1）。例如，作为具体的实施方式，可以采用密封部件分支部的截面积形成为大于线形部的截面积的结构。如果将这种结构的密封部件安装于均匀的截面积的密封槽中，则密封部件分支部只能朝着与延伸方向相反的方向、即远离分支部的方向变形，能够确保向密封槽分支部的拐角方向的挤压力。并且，与此相反，也可以采用密封槽的分支部的截面积形成为小于线形部的截面积的结构。如果在这种结构的密封槽中安装均匀的具有截面积的密封部件，则同样能够确保向密封槽分支部的拐角方向的挤压力。并且，也可以代替这些结构，使密封部件的长度设定为小于密封槽的长度。

并且，为了防止接触密封槽分支部的拐角的密封部件受损，可以将密封部件分支部的拐角与密封槽分支部的拐角之间的密封面变更为进行了R形状（圆弧面）或C面形状（45°倾斜面）等的倒角加工的形状。

发明效果

根据本发明，通过接合多张板材而形成内部设有密封空间的组装式密封腔室，从而与通过不锈钢的熔接结构或铝合金的切屑加工而制造的密封腔室相比，能够大幅度地抑制材料费和加工费，能够以非常低的成本制造。并且，在密封槽中安装了密封部件时，通过使密封部件的分支部周边产生压缩变形而使密封部件分支部的拐角挤压密封槽分支部的拐角而被紧贴，从而提高针对密封槽分支部的拐角的密封性，防止渗漏的发生，能够稳定地提供气密性极高的密封腔室。

附图说明

图1是表示本发明的密封腔室的结构的整体图。

图2是表示侧板的结构的部件图。

图3是表示带有排气口的侧板结构的部件图。

图4是表示顶板和底板的结构的部件图。

图5是表示密封部件的结构的部件图。

图6是表示密封腔室的组装方法的说明图。

图7是表示密封槽分支部的形状的放大图。

图8是表示一般的密封部件分支部的形状的放大图。

图9是表示在图7的密封槽中安装了图8的密封部件时的作用的说明图。

图10是表示本发明中的密封部件分支部的形状的放大图。

图11是表示在图7的密封槽中安装了图10的密封部件时的作用的说明图。

图12是表示密封部件分支部的一个例子的放大图。

图13是表示密封部件分支部的其他例子的放大图。

图14是表示密封部件分支部的其他例子的放大图。

图15是表示密封部件分支部的其他例子的放大图。

图16是表示密封部件分支部的其他例子的放大图。

图17是表示密封槽分支部的一个例子的放大图。

图18是表示密封槽分支部的其他例子的放大图。

图19是表示密封槽分支部的其他例子的放大图。

图20是表示密封部件分支部和密封槽分支部之间的密封面的一个例子的放大图。

图21是表示密封部件分支部和密封槽分支部之间的密封面的其他例子的放大图。

符号说明

C为密封腔室，1为侧板，11为螺纹孔（用于带排气口的侧板）12为螺纹孔（用于顶板），13为螺纹孔（用于底板），14为销，15为销孔，2为带排气口的侧板，21为排气端口，22为排气口，23为螺纹孔（用于排气端口），24为螺纹孔（用于顶板），25为螺纹孔（用于底板），26为插通孔，27为台阶部，28为销孔，3为顶板，31为插通孔，4为底板，41为插通孔，5为密封部件，51为顶部，52为线形部，53为分支部，53a为拐角，6为密封槽，61为凹槽，62为环状凹槽，63为弯曲部，64为分支部，64a为拐角，65为线形部，66为隆起部，7为螺栓，8为模壳。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

如图1所示，本发明的密封腔室C是使用多张板材1、2、3、4、密封部件5、螺栓7进行组装的组装式容器，例如在半导体制造装置中，通过使内部成为真空状态而能够作为进行半导体晶片的成膜处理和蚀刻处理等的真空腔室来使用。

在本实施方式中，该密封腔室C通过螺栓7固定相互面对设置的两张侧板1、1和两张带有排气口的侧板2、2而形成平面四边形的模壳8，通过分别在该模壳8的上部开口面设置顶板3，并在下部开口面设置底板4后，利用螺栓7固定，由此构成为内部具有密封空间的长方体型的中空容器。并且，模壳8与顶板3之间的接合面、模壳8与底板4之间的接合面以及相邻的侧板1与带有排气口的侧板2之间的接合面分别设有密封槽6，通过在该密封槽6中安装密封部件5而保持气密性。此外，带有排气口的侧板2上分别设有排气端口21，该排气端口21上安装用于对腔室内的密封空间抽真空的真空泵（省略图示）。

如图2所示，侧板1由平面为长方形的铝合金板构成，其上侧面、下侧面以及左右两个侧面上分别形成有直线状的凹槽61、61…，这些凹槽61被连成一圈而形成围绕整个侧面的环状凹槽62。并且，侧板1的左右两个侧面上设有通过多个螺栓7、7…连接相邻的带排气口的侧板2的螺纹孔11、11…和用于插入对带排气口的侧板2进行定位的销14的销孔15。与此相同地，侧板1的上侧面设有用于连接顶板3的螺纹孔12、12…，下侧面设有用于连接底板4的螺纹孔13、13…。

如图3所示，带排气口的侧板2由平面为正方形的铝合金板构成，中央部贯通而形成有排气口22，该排气口22的周围设有用于固定排气端口21的螺纹孔23、23…。并且，带排气口的侧板2的上侧面形成有在两端具有弯曲部63的凹槽61，而且设有用于连接顶板3的螺纹孔24、24…。与此相同地，下侧面设有具有弯曲部63的凹槽61和用于连接底板4的螺纹孔25、25…。并且，在左右两个侧面中与侧板1的螺纹孔11对应的位置设有用于插入螺栓的插通孔26。在此，带排气口的侧板2的内侧面的左右两侧形成有台阶部27、27，在该台阶部27接合侧板1的左右两个端面后通过连接螺栓7来形成模壳8。

如图4所示，顶板3同样由平面为正方形的铝合金板构成，沿着其周边部设有用于插入连接于模壳8的螺栓的插通孔31、31…。并且，底板4上同样设有用于插入螺栓的插通孔41、41…。在此，虽然在本实施方式中作为侧板1、带排气口的侧板2、顶板3以及底板4的材料而使用了铝合金板，但也可以使用不锈钢板或碳素钢板等金属板代替铝合金板。

如图5所示，密封部件5通过由弹性体构成的骨架密封部件构成，轮廓成型为整体上具有八处顶部51的长方体型。在本实施方式中，使用使氟树脂硫化成型的圆棒状的橡胶材料形成12条线形部52、52…，在各自的顶部51附近形成如放大图中示出的那种T字形的分支部53，并通过粘结剂或硫化成型结合这些而一体成型。在此，密封部件5的材料和成型方法并不局限于此，只要能够构成为使板材的接合部分被密封，则其材料或成型方法可以采用任意一种。

接着，参照图6说明通过组装如上所述地构成的侧板1、带排气口的侧板2、顶板3、底板4以及密封部件5而制造本发明的密封腔室C的方法。

在组装时，首先针对一体成型的密封部件5安装侧板1。此时，针对在侧板1的整个侧面设置的环状凹槽62，依次嵌入密封部件5的线形部52、52…。在密封部件5上安装完侧板1之后，在侧板1的销孔15中插入销14。

接着，在安装了侧板1的密封部件5上安装带排气口的侧板2。此时，针对在带排气口的侧板2的上下侧面上设置的凹槽61，嵌入密封部件5的剩余的线形部52、52…。如此，若在密封部件5上嵌入带排气口的侧板2，则侧板1的左右两个端面抵接于台阶部27，销14被插入于带排气口的侧板2的销孔28中。接着，在使侧板1和带排气口的侧板2抵接而进行了定位的状态下，将从插通孔26插入的螺栓7螺纹固定于螺纹孔11中，由此固定侧板1和带排气口的侧板2。

若通过上述方法固定两张侧板1、1和两张带排气口的侧板2、2，即可形成四周被板材包围的筒型的模壳8。然后，在该模壳8的上表面配置顶板3，将插入到顶板3的插通孔31中的螺栓7分别螺纹固定于螺纹孔12、24中。此时，由于模壳8的上表面如图6的俯视图那样嵌入有连接为环状的密封部件5，因此模壳8与顶板3之间的接合面通过该环状的密封部件5密封而确保气密性。并且，关于底板4也同样地，在插通孔41中插入螺栓7，并将其分别螺纹固定于螺纹孔13、25中而将底板4固定于模壳8的下表面，由此使模壳8与底板4的接合面通过环状的密封部件5被密封。通过这种方法在模壳8上固定顶板3和底板4，即可完成密封腔室C的组装。

如此，根据本发明的密封腔室C，由于在一体成型的密封部件5上嵌入板材1、2、3、4之后仅用螺栓7固定即可完成组装，因此与熔接结构或对原材料的切屑等的以往的制造方法相比，能够在短时间内通过简单的作业（即，低成本）制造密封腔室C。并且，由于作为构成部件的侧板1、带排气口的侧板2、顶板3以及底板4这些所有部件均由板材构成，因此只要以大尺寸成型各板材，即可容易扩大密封腔室C整体的尺寸。此外，还可以通过并排连接多个侧板1、带排气口的侧板2、顶板3以及底板4，由此能够进一步扩大密封腔室C整体的尺寸。

然而，本发明为了提高通过密封部件5进行的板材1、2、3、4的接合面的密封性，其特征是改善了密封部件5与密封槽6之间的关系，下面对其详细的结构进行说明。

图7是关于一般的截面为方形的密封槽6A，将沿不同方向分支的密封槽分支部64附近进行放大而表示的图，图8是关于一般的截面为圆形的密封部件5A，同样将密封部件分支部53附近进行放大而表示的图。这里，在图9中示出在图7的密封槽6A中安装了图8的密封部件5A的状态。在图9中，在截面为方形的密封槽6A中嵌入了截面为圆形的密封部件5A的情况下，如图所示，在密封槽底部的面A和面B上得到相对于板材引起的挤推力足够大的密封部件5A的斥力。

然而，在该密封部件5A中，由于沿三个方向分支的密封部件分支部53附近的延伸的合成力作用于图的D方向和E方向，因此在密封槽分支部64的拐角64a对间隙进行密封所需的C方向的密封部件5A的斥力不够。因此，在密封槽分支部64的拐角（边线）64a并未构成几乎完整的直线的情况下，存在通过密封部件5A很难密封角落64a的间隙的倾向。并且，即使进行了密封，其密封性能（例如，气体的通过时间的减少等）也不好，在用作真空腔室时存在实用性问题。

因此，在本实施方式的密封腔室C中，在密封槽6中安装了密封部件5时，将分支部53的填充率（针对密封槽分支部53的截面积的密封部件分支部64的截面积的比率）设定为100%左右的较高值，以使密封部件分支部53的拐角53a以预定压力压入到密封槽分支部64的拐角64a。图10为作为其一例，关于本发明的密封部件5B，对分支部53附近进行了放大示出的图。

如图10所示，在本实施方式的密封部件5B中，相对于线形部52的截面形状为圆形，分支部53的截面形状形成为组合了半圆形和对拐角进行倒圆处理的方形的复合形状。因此，相比于线形部52的截面积，分支部53的截面积成型为较大。

图11为示出在图7的密封槽6A中安装了图10的密封部件5B的状态的图。在图11中，如果在截面为方形的密封槽6A中嵌入截面为复合型的密封部件5B，则由于密封部件分支部53的填充率设定为100%左右，因此密封部件5B不会朝D方向和E方向偏移，而只能朝着与密封部件5Ｂ的延伸方向相反的方向、即远离密封槽分支部64的方向变形。因此，在密封槽分支部64的拐角64a，在间隙的密封所需的C方向，密封部件5B的挤压力不会被抵消而能被确保。因此，根据本实施方式的密封部件5B，在密封槽分支部64的拐角64a能够得到足够的挤压力，并提高密封部件5B与密封槽6A之间的紧贴性而充塞间隙，从而能够可靠地防止渗漏。

并且，密封部件5的结构并不局限于图10中示出的形状。图12～图16为在密封槽分支部64的拐角64a，为了确保朝图11的C方向的密封部件5的斥力而使密封部件分支部53的截面积大于截面为圆形的密封部件5A（参照图8）的截面积的例子的图。

例如，图12中示出的密封部件5C的线形部52的截面形状为圆形，相对于此，分支部53的截面形状成型为比线形部52的截面形状大一圈的圆形。并且，图13中示出的密封部件5D的线形部52的截面形状为圆形，相对于此，分支部53的截面形状被成型为上半部分的截面积扩大为比半圆形大的半椭圆形。并且，图14中示出的密封部件5E中，分支部53的截面形状成型为对于圆形朝上下方向扩大了截面积的椭圆形，在图15中示出的密封部件5F中，分支部53的截面形状成型为对于圆形朝左右方向扩大了截面积的椭圆形。此外，图16中示出的密封部件5G成型为分支部53的截面形状比圆形大一圈，且对四个角进行了倒圆处理的大致方形。

如此，图12～图16中的任意一个密封部件5都被设定为分支部53的截面积相对大于线形部52的截面积。因此，当在截面为方形的密封槽6A（参照图7）中安装了这些密封部件5C～5G时，如图11所示，密封部件5被板材压缩，密封部件5欲伸展而导致朝向D方向的合力和朝向反方向的斥力增加。其结果，朝着图11的C方向的挤压力变大，因此能够提高对于密封槽分支部64的拐角64a的紧贴性，充塞间隙而可靠地防止渗漏。

并且，虽然上述实施方式是对一般的截面为方形的密封槽分支部64安装扩大了截面积的密封部件分支部53的例子，但与其相反，也可以在缩小了截面积的密封槽分支部64安装一般的截面为圆形的密封部件分支部53。

例如，图17中示出的密封槽6B通过在截面为方形的槽中设置向分支部64的内壁面突出的隆起部66，从而将分支部64的截面积设定为比线形部65的截面积小。并且，图18中示出的密封槽6C通过在截面为方形的槽中使分支部64的拐角附近的槽深度d较浅，从而同样地将分支部64的截面积设定为小于线形部65的截面积。此外，图19中示出的密封槽6D通过在截面为方形的槽中使分支部64的拐角附近的槽宽w较窄，从而同样地将分支部64的截面积设定为小于线形部65的截面积。

如此，图17～图19中的任意一个密封槽6都被设定为分支部64的截面积相对小于线形部65的截面积。因此，当在缩小了截面积的密封槽6B（图17）、图6C（图18）、图6D（图19）中安装了截面为圆形的密封部件5A（图8）时，与图11中说明的情况相同，密封部件5A被板材压缩而使朝向D方向的合力和朝向反方向的斥力增大。因此，根据这些例子也能提高针对密封槽分支部64的拐角64a的紧贴性，充塞间隙而可靠地防止渗漏。

在上面说明的实施方式中，将密封部件分支部53的填充率设定为100%左右。将填充率设定为100%左右的理由在于，即使填充率小于100%，例如90%左右，当密封部件5为弹性体时，在紧贴于密封面的部分，密封部件5在挤压力方面显示出接近液体的性质。并且，填充率也可以超过100%。填充率超过100%的密封部件5在嵌入到密封槽6时分别朝远离分支部53的方向变形，而且由于密封部件被完全收容于槽内部，因此抵接于密封槽分支部64的拐角64a的密封部件5也不会受损。

并且，为了不致于使密封部件5受损，也可以将密封部件分支部53的拐角53a和密封槽分支部64的拐角64a之间的密封面变更为进行了倒角加工的形状。例如，可以采用如图20所示的将密封面形成为R形状（圆弧面）的结构或者如图21所示的将密封面形成为C面形状（45°倾斜面）的结构。在此，虽然没有图示，但可以将密封部件5的长度设定为比密封槽6的长度短。在这种情况下，因为在密封槽6中嵌入了密封部件5时，密封部件5欲伸展而导致朝向D方向的合力和朝向反方向的斥力增加，因此能够得到与上述的实施方式相同的效果。

产业上的可利用性

本发明的密封腔室并不局限于半导体制造装置，还可以利用于平板显示器制造装置、太阳能电池板制造装置、有机EL面板制造装置等广泛的用途。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种密封腔室，其为通过接合多张板材而在内部设置密封空间的组装式密封腔室，其特征在于，包含形成在相邻的板材的接合面的密封槽和具有沿不同的方向分支的分支部的密封部件，

在密封部件中分支部的截面积形成为大于线形部的截面积，

在密封槽中安装密封部件时，密封部件的分支部周边向密封槽拐角方向产生压缩变形，从而使密封部件分支部的拐角被挤压到密封槽分支部的拐角而紧贴于密封槽分支部的拐角。

2.一种密封腔室，其为通过接合多张板材而在内部设置密封空间的组装式密封腔室，其特征在于，包含形成在相邻的板材的接合面的密封槽和具有沿不同的方向分支的分支部的密封部件，

在密封槽中分支部的截面积形成为小于线形部的截面积，

说明或声明(按照条约第19条的修改)

按照专利合作条约的第19条的修改声明

在权利要求书中，删除了国际检索报告中判断为没有新颖性和创造性的权利要求1-2、5-7，修改了判断为具有新颖性和创造性的权利要求3和4。权利要求3和4中的内容基于说明书第2页第17行至第3页第1行的记载。

Claims

1.一种密封腔室，其为通过接合多张板材而在内部设置密封空间的组装式密封腔室，其特征在于，包含形成在相邻的板材的接合面的密封槽和具有沿不同的方向分支的分支部的密封部件，在密封槽中安装密封部件时，密封部件的分支部周边向密封槽拐角方向产生压缩变形，从而使密封部件分支部的拐角被挤压到密封槽分支部的拐角而紧贴于密封槽分支部的拐角。

2.根据权利要求1所述的密封腔室，其特征在于，密封部件分支部的填充率被设定在100%左右。

3.根据权利要求2所述的密封腔室，其特征在于，在密封部件中分支部的截面积形成为大于线形部的截面积。

4.根据权利要求2所述的密封腔室，其特征在于，在密封槽中分支部的截面积形成为小于线形部的截面积。

5.根据权利要求1所述的密封腔室，其特征在于，密封部件的长度设定为小于密封槽的长度。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的密封腔室，其特征在于，密封部件分支部的拐角与密封槽分支部的拐角之间的密封面形成为R形状。

7.根据权利要求1至5中的任意一项所述的密封腔室，其特征在于，密封部件分支部的拐角与密封槽分支部的拐角之间的密封面形成为C形状。