CN103597576B - 适用于等离子体处理室的真空密封装置 - Google Patents

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Abstract

一种真空密封装置，其包括：一体成型的弹性垫圈，其具有通过平坦的连接部相互连接的至少第一和第二O形环；第一部件，其具有第一平坦密封表面，所述表面中具有保持所述第一O形环的鸽尾形槽和保持所述第二O形环的方壁形槽，所述第一部件还包括由所述第一O形环或所述第二O形环包围的在所述第一平坦密封表面中的至少一个通道。

Description

适用于等离子体处理室的真空密封装置
背景技术
用于诸如离子体蚀刻反应器等真空密封应用中的O形环需要适当地设计的槽以靠着密封表面定位O形环。参见，例如，共同拥有的美国专利No.6,010,133和No.6,536,777，其公开的内容通过引入合并于此。单鸽尾形槽或双鸽尾形槽通常用于定位O形环，并防止O形环在安装过程中掉出。然而，当多个小的O形环需要彼此接近设置时，有可能没有足够的距离来容纳将被密封的部件上的O形环槽。
发明内容
本发明公开了真空密封装置，该真空密封装置包括：一体成型的弹性垫圈，其具有通过平坦的连接部（web）相互连接的至少第一和第二O形环；第一部件，其具有第一平坦密封表面，所述表面中具有保持所述第一O形环的鸽尾形槽和保持所述第二O形环的方壁形槽，所述第一部件还包括由所述第一O形环或所述第二O形环围绕的在第一平坦密封表面中的至少一个通道。
在一实施方式中，所述第一和第二O形环是同心的，并且所述方壁形槽在所述鸽尾形槽的里面。优选地，所述第一和第二O形环具有相同的壁厚，所述鸽尾形槽是具有内直壁和外倾斜壁的单鸽尾形槽，所述方壁形槽具有与所述第一平坦密封表面成90°的内壁和外壁，这些开口的槽具有小于O形环的壁厚的深度和与所述通道的中心轴线重合的中心轴线。
在另一实施方式中，所述垫圈包括三个，四个或五个额外的安装在所述第一平坦密封表面内的方壁形槽中的槽内的O形环。例如，可以有五个额外的形状相同的并具有与所述第一和第二O形环相同的直径和壁厚的O形环。所述第一O形环被设置作为由所述第二O形环和所述5个额外的O形环围绕的中心O形环，所述第二O形环和所述5个额外的O形环围绕所述中心O形环设置在径向间隔60°的位置，这六个O形环的相邻表面以小于这些O形环的壁厚的距离间隔开。
在另一实施方式中，所述O形环具有介于约0.1至约0.25英寸之间的厚度，所述连接部是所述O形环之间的平坦的互连部，和/或所述第一和第二O形环具有相同的介于约0.5至约2英寸之间的内径的尺寸。例如，所述第一和第二O形环可以具有介于约0.1至约0.25英寸之间的厚度，并且所述鸽尾形槽是具有内直壁和外倾斜壁的单鸽尾形槽。替代地，所述第一和第二O形环可以具有介于约0.1至约0.25英寸之间的厚度，并且所述鸽尾形槽是具有内倾斜壁和外倾斜壁的双鸽尾形槽。
所述O形环，可以是同心的或侧向偏移的。例如，所述第二O形环的内表面可以围绕所述至少一个通道，并且所述第二O形环可以在所述第一O形环内。替代地，所述至少一个通道可以包括由所述第一O形环围绕的中心通道，所述第一平坦密封表面可以包括六个额外的通道，所述六个额外的通道具有它们的与所述中心通道的中心等距离的中心，所述垫圈包括五个额外的O形环，并且所述第一平坦密封表面包括五个额外的方壁形槽，所述方壁形槽保持所述第二O形环和所述五个额外的O形环。
在一种配置中，第二部件连接到所述第一部件，所述第二部件具有与所述第一部件中的通道对齐的通道。在另一种配置中，第二部件连接到所述第一部件，所述第二部件具有与所述第一部件中的通道对齐的七个通道。在还有的一种配置中，第二平坦密封表面靠着所述第一O形环夹紧，具有第三平坦密封表面的第三部件靠着所述第二O形环夹紧。
所述鸽尾形槽可以与所述方壁形槽通过环形壁分隔开，所述环形壁具有与所述密封表面共平面的环形表面，所述连接部在所述环形表面上延伸。所述鸽尾形槽的外壁可以呈介于60°到80°之间的角度，并且所述鸽尾形槽的底部可以比所述鸽尾形槽的开口宽。优选地，所述鸽尾形槽的底部和方壁形槽的底部是共平面的。
在一优选的实施方式中，所述真空密封装置位于诸如等离子体蚀刻室之类的等离子体处理室中，其中所述通道输送反应气体到所述室。替代地，所述通道可以是真空通道或液体通道。
附图说明
图1是根据第一实施方式所示的真空密封装置的剖视图。
图2是图1中所示的多个O形环垫圈的顶视图。
图3是根据第二实施方式所示的真空密封装置的剖视图。
图4是图2所示的多个O形环垫圈的顶视图。
具体实施方式
本发明公开了一种新颖的O形环垫圈，其使用薄的O形环弹性体连接部使多个O形环彼此连接，从而减少了等离子体处理室的密封件中所需的O形环槽的数量。O形环垫圈可用于气体、液体或真空密封，其中通道紧靠在一起被隔开和/或将因密封表面的金属触头上的金属而产生的颗粒最少化。
图1示出了具有外O形环12和内O形环14的垫圈10的实施方式，外O形环12和内O形环14安装在金属或陶瓷材料的第一部件22的平坦密封表面20中的外鸽尾形槽16和方壁形槽18中。部件22中的通道24朝槽18内打开。第二部件26的平坦密封表面25可以靠着内O形环14被夹紧，使得在第二部件26中的通道28与第一通道24流体连通。围绕第二部件26的第三部件30的平坦密封表面29可以靠着外O形环12被夹紧。在这个特定的实施方式中，没有足够的空间使得能够放置用于将部件22密封到部件26的鸽尾形槽16。但是，通过借助薄的连接部32将较小的内O形环14连接到较大的外O形环12，较小的内O形环14可以通过外O形环12保持在适当位置，从而使组装更容易。如图2中所示，垫圈10具有通过内O形环14的内周形成的单一的通道。
本领域技术人员将认识到，上面提到的方案可用于多个O形环装置，该多个O形环装置用于通道紧密靠近的密封应用中。
此外，这些O形环中的一些可以具有附加于密封功能的其它功能或替代密封功能的其他功能。例如，在一实施方式中，外O形环12充当真空密封件，而内O形环14作为软表面以防止硬表面之间相互摩擦。
图3和图4示出了真空密封装置的另一个实施方式，其利用多孔垫圈40，垫圈40用于能让例如液体或气体等单独的流体流过离散通道的密封部件。如图3所示，垫圈40包括七个O形环，有七个通道穿过垫圈40。如图3所示，该垫圈包括中心O形环42，中心O形环42由六个O形环44，46，48，50，52，54围绕，六个O形环44，46，48，50，52，54通过连接部56彼此连接并与中心O形环42连接。O形环42-56具有相同的尺寸，并且O形环的相对表面之间的距离小于O形环的壁厚。如图4所示，中心O形环42安装在第一部件62的第一平坦表面60中的鸽尾形槽58中，外O形环44-52安装在第一部件62的方壁形槽64中。第二部件68的第二平坦表面66保持靠着垫圈40，以允许在第一部件62中的中心通道70和第二部件68中的中心通道72之间的流体连通。同样，在第一部件62中的通道74a，74b等与在第二部件68中的通道76a，76b等流体连通。因此，使用垫圈40将每一流体与其他流体和大气分隔开。使用连接的O形环的构思，只有中心O形环42采用鸽尾形槽58以保持七个连接的O形环42-52。其他六个O形环44-54仅仅位于开口的方壁形槽64中。在图3中可以观察到，与每个O形环分别由鸽尾形槽保持的配置相比，这样的安排使得O形环的位置彼此更接近。
O形环的优选的横截面直径是介于约0.1至约0.25英寸之间，O形环的优选的外径为介于约0.5至约2英寸之间。鸽尾形槽可以具有单个倾斜的内壁或外壁，或者内壁和外壁可以彼此朝向对方倾斜，使得槽的开口小于O形环的横截面。O形环的优选的材料包括带有或不带有诸如氧化钙和氧化镁等填料的半导体加工可比的全氟弹性体类或氟硅树脂类（例如，“VITON”、“CHEMRAZ”、“PERLAST”、“KALREZ”）或其它合适材料。
应当注意，由于通常使用模具制造O形环，因此相比于单个O形环的制造，连接的O形环的制造并不是明显较为困难的。
典型的O形环密封应用要求每个O形环使用一个凹槽。对于需要紧密靠近的多个O形环的应用，与使用单独的O形环相比，垫圈10，40减少了在密封部件中所需的鸽尾形槽的数量，从而增加了设计的灵活性，降低了与鸽尾形槽相关的成本，并且如果需要的话，可以使得硬件特征更紧密地封装。
虽然已经描述了各种实施方式，但是应当理解，对于本领域的技术人员而言，显而易见，也可采取变化方案和改进方案。这些变化方案和改进方案都被认为是在所附的权利要求的权限和范围之内。
以与每个单独的参考文献具体地和单独地表明通过引用将其全部内容并入本文的程度相同的程度，使所有上述参考文献其全部内容通过引用并入本文。

Claims (13)

1.一种真空密封装置，其包括：
一体成型的弹性垫圈，其具有通过平坦的连接部相互连接的至少第一和第二O形环；
第一部件，其具有第一平坦密封表面，所述表面中具有保持所述第一O形环的鸽尾形槽和保持所述第二O形环的方壁形槽，其中所述第一和第二O形环是同心的，并且所述方壁形槽相对于所述第一平坦密封表面径向朝向所述鸽尾形槽的里面，所述第一部件还包括由所述第一O形环或所述第二O形环围绕的在所述第一平坦密封表面中的至少一个通道，其中所述通道朝所述方壁形槽内打开；以及
连接到所述第一部件的第二部件；
其中
所述第二部件具有在第二平坦密封表面中的通道，
在第二平坦密封表面中的所述通道与所述第一平坦密封表面中的所述通道对齐并与所述第一平坦密封表面中的所述通道流体连通；以及
第三部件，其具有靠着所述第一O形环夹紧的第三平坦密封表面，其中所述第三部件围绕所述第二部件。
2.根据权利要求1所述的真空密封装置，其中，所述第一和第二O形环具有相同的横截面直径，所述鸽尾形槽是具有内直壁和外倾斜壁的单鸽尾形槽，所述方壁形槽具有与所述第一平坦密封表面成90°的外壁，这些槽具有小于O形环的横截面直径的深度和与所述通道的中心轴线重合的中心轴线，其中所述通道朝所述方壁形槽内打开。
3.根据权利要求1所述的真空密封装置，其中，所述O形环具有介于0.1至0.25英寸之间的横截面直径，所述连接部是所述O形环之间的平坦的互连部，并且所述第一和第二O形环具有介于0.5至2英寸之间的内径，其中所述第一O形环的内径大于所述第二O形环的内径。
4.根据权利要求1所述的真空密封装置，其中，所述第一和第二O形环具有介于0.1至0.25英寸之间的横截面直径，并且所述鸽尾形槽是具有直壁和倾斜壁的单鸽尾形槽。
5.根据权利要求1所述的真空密封装置，其中，所述第一和第二O形环具有介于0.1至0.25英寸之间的横截面直径，并且所述鸽尾形槽是具有内倾斜壁和外倾斜壁的双鸽尾形槽。
6.根据权利要求1所述的真空密封装置，其中，所述第二O形环的内表面围绕在所述第一平坦密封表面中的所述通道并且与该通道流体连通，并且所述第二O形环相对于所述第一平坦密封表面在所述第一O形环内。
7.根据权利要求1所述的真空密封装置，其中，所述鸽尾形槽与所述方壁形槽通过环形壁分隔开，所述环形壁具有与所述第一平坦密封表面共平面的环形表面，所述连接部覆盖所述环形表面。
8.根据权利要求1所述的真空密封装置，其中，所述鸽尾形槽的外壁呈介于60°到80°之间的角度，并且所述鸽尾形槽的底部比所述鸽尾形槽的开口宽。
9.根据权利要求1所述的真空密封装置，其中，所述鸽尾形槽的底部和方壁形槽的底部是共平面的。
10.一种等离子体处理室，其包含根据权利要求1所述的真空密封装置。
11.一种等离子体蚀刻室，其包含根据权利要求1所述的真空密封装置，其中，所述通道输送反应气体到所述室。
12.一种等离子体处理室，其包含根据权利要求1所述的真空密封装置，其中，所述通道是真空通道。
13.一种等离子体处理室，其包含根据权利要求1所述的真空密封装置，其中，所述通道是液体通道。
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