DE102006029425B4

DE102006029425B4 - Dichtungsteil und Substrat-bearbeitende Vorrichtung mit einem Dichtungsteil

Info

Publication number: DE102006029425B4
Application number: DE102006029425.4A
Authority: DE
Inventors: Daisuke Hayashi; Akira Muramatsu
Original assignee: Valqua Ltd
Current assignee: Valqua Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2026-06-28
Also published as: KR20070037295A; JP2007120738A; TW200719406A; JP4364199B2; TWI320952B; DE102006029425A1; KR100793553B1

Abstract

Dichtungsteil (46) in einer Substrat-bearbeitenden Vorrichtung (10), die ein druckreduziertes Gefäß (11) aufweist, in dem eine hochelastische polymerische materialerodierende Erodiersubstanz vorhanden ist, und die eine vorbestimmte Bearbeitung an einem Substrat (W) ausführt, das in dem druckreduzierten Gefäß (11) aufgenommen ist, wobei das Dichtungsteil (46) eine Innenseite des druckreduzierten Gefäßes (11) gegenüber der Außenseite abdichtet, wobei das Dichtungsteil (46) umfasst
ein erstes Element (47), das auf einer Innenseite des druckreduzierten Gefäßes (11) angeordnet ist und gegenüber der Erodiersubstanz beständig ist,
ein zweites Element (48), das aus dem hochelastischen polymerischen Material gefertigt ist und auf einer Außenseite des druckreduzierten Gefäßes (11) angeordnet ist, und
mindestens einen Raum (48f, 48g), der durch mindestens einen Teil des ersten Elements (47) und mindestens einen Teil des zweiten Elements (48), die voneinander getrennt sind, ausgebildet ist,
wobei das erste Element (47) und das zweite Element (48) zusammengefügt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Raum (48f, 48g) ein umschlossener Raum (48f, 48g)) ist, der durch den Kontakt des ersten Elements (47) und des zweiten Elements (48) miteinander an wenigstens zwei Abschnitten ausgebildet wird, wobei der umschlossene Raum (48f, 48g) innerhalb des ersten Elements (47) vorgesehen ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dichtungsteil und eine Substrat-bearbeitende Vorrichtung, und insbesondere auf ein Dichtungsteil, das in einer Substrat-bearbeitenden Vorrichtung verwendet wird, die ein Plasma aus einem reaktiven Aktivgas bildet und ein Substrat unter Verwendung des Plasmas bearbeitet.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine Plasma-bearbeitende Vorrichtung, die eine Plasmabearbeitung wie zum Beispiel das Ätzen auf Halbleiterscheiben als Substrate weist eine Vakuumkammer auf, deren Innendruck im Wesentlichen auf ein Vakuum reduziert werden kann. Das Ätzen wird auf einer Halbleiterscheibe ausgeführt, die in der Vakuumkammer untergebracht ist, unter Verwendung eines Prozessgases, das in der Vakuumkammer in ein Plasma umgewandelt wird. In solch einer Plasma-bearbeitenden Vorrichtung wird ein ringförmiges Dichtungsteil verwendet, um den Innenraum der Vakuumkammer (das Vakuum)gegen die Außenseite (die Atmosphäre) abzudichten (siehe zum Beispiel US 6 689 221 B2 ). Insbesondere für die Ätzvorrichtung als Plasma-bearbeitende Vorrichtung wird die Halbleiterscheibe heiß auf Grund der Energieaufnahme aus dem Plasma, und daher wird ein O-Ring als Dichtungsteil verwendet, der aus einem hitzebeständigem Fluorelastomer hergestellt ist.
In den letzten Jahren wurde das Ätzen, bei dem ein Mischgas als Prozessgas verwendet wird, das ein reaktives Aktivgas (z.B. ein C_xF_y Gas wie zum Beispiel C₄F₈ Gas) enthält, so dass die Ätzrate durch die Reaktionsnebenprodukte gesteuert wird, zum allgemeinen Trend. Bei diesem Ätzen werden, wenn das reaktive Aktivgas in das Plasma umgewandelt wird, abscheidbare aktive Spezies wie zum Beispiel Fluorradikale erzeugt.
Außerdem lagern sich beim Ätzen unter Verwendung eines reaktiven Aktivgases Reaktionsnebenprodukte an der Innenwand der Vakuumkammer an. Diese angelagerten Reaktionsnebenprodukte werden abgestreift, um Partikel zu werden, die sich auf Halbleitervorrichtungen auf den Halbleiterscheiben ablagern, was eine Senkung der Ausbeute in den Halbleitervorrichtungen zur Folge hat. Zum Beispiel kann WLDC (Waferlose Chemische Reinigung), die ein Typ der chemischen Reinigung ist, ausgeführt werden. Bei der WLDC werden die Reaktionsnebenprodukte durch Sauerstoffionen, die aus Sauerstoffgas hergestellt werden, entfernt. Jedoch werden gleichzeitig auch Sauerstoffradikale produziert.
Der obige Fluorelastomer wird durch die Radikale (Fluorradikale und/oder Sauerstoffradikale) schnell abgenutzt. In einer Plasma-bearbeitenden Vorrichtung, in der ein reaktives Aktivgas verwendet wird, wird daher eine doppelte Dichtungsstruktur verwendet, die ein auf der Vakuumseite angeordnetes O-Ringförmiges Dichtungsteil (PTR (Radikalfangring), das aus einem Radikalenbeständigen Fluorkunstharz (insbesondere Teflon (eingetragenes Warenzeichen)) hergestellt ist, und einen auf der Atmosphärenseite angeordneten O-Ring, der aus Fluorelastomer (insbesondere Elastomer vom Vinylidenfluoridtyp (FKM)) hergestellt ist, umfasst. Der RTR umfasst eine Teflon (eingetragenes Warenzeichen) Röhre, und Gummi, das in die Röhre eingefüllt ist.
Entsprechend einer solchen doppelten Dichtungsstruktur schließt der RTR die Radikale ein, so dass die Radikale nicht von der Vakuumseite her austreten, und der Fluorelastomer-O-Ring dichtet das Vakuum in der Vakuumkammer gegenüber der Außenatmosphäre ab. Für die doppelte Dichtungsstruktur sind zwei Dichtungsrillen zur Aufnahme des RTR bzw. des Fluorelastomer-O-Ringes erforderlich, und somit ist ein vorbestimmter Dichtungsraum erforderlich.
Konventionelle Plasma-bearbeitende Vorrichtungen sind jedoch nicht darauf ausgerichtet, die Verwendung einer doppelten Dichtungsstruktur vorauszusetzen, und daher kann der vorbestimmte Dichtungsraum nicht gewährleistet werden, und somit ist die Verwendung einer doppelten Dichtungsstruktur, wie oben beschrieben, schwierig in einer konventionellen Plasma-bearbeitenden Vorrichtung. Insbesondere bei einer KF Flanschverbindungsstruktur, die zur Verbindung von zwei Rohren (JIS G 5526) verwendet wird, ist die Bereitstellung von zwei Dichtungsrillen strukturell unmöglich, und daher kann eine doppelte Dichtungsstruktur, wie oben beschrieben, nicht verwendet werden.
Für den Fall, dass eine doppelte Dichtungsstruktur nicht verwendet werden kann, wird ein O-Ring aus einem Radikalenbeständigen Fluorelastomer (insbesondere ein Tetrafluorethylen-Perfluorvinyl-Ether (FFFKM)) verwendet, aber FFKM ist sehr teuer und hat außerdem einen schlechteren Widerstand gegenüber Radikalen als Teflon (eingetragenes Warenzeichen). Insbesondere in den letzten Jahren wurde für die Plasma-bearbeitenden Vorrichtungen eine lange Lebensdauer dringend gefordert, und somit kann mit FFKM eine Lebensdauer, die den Anforderungen der Anwender der Plasma-bearbeitenden Vorrichtungen genügt, nicht gewährleistet werden. Die EP 1 087 157 A2 bildet den Oberbegriff von Anspruch 1.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Dichtungsteil und eine Substrat-bearbeitende Vorrichtung bereitzustellen, die kostengünstig sind und die Gewährleistung einer ausgezeichneten Lebensdauer ermöglichen ohne die Anforderung an einen vorbestimmten Dichtungsraum, wie für eine doppelte Dichtungsstruktur erforderlich wäre.
Um das obige Ziel zu erreichen, ist in einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Dichtungsteil nach Anspruch 1 vorgesehen.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil, hat das Dichtungsteil ein erstes Element, das auf der Innenseite des druckreduzierten Gefäßes angeordnet ist und beständig gegenüber der hochelastischen polymerischen Materialerodierenden Erodiersubstanz, und ein zweites Element, das aus dem hochelastischen polymerischen Material gefertigt ist und auf der Außenseite des druckreduzierten Gefäßes angeordnet ist.
Dementsprechend kann der Verschleiß des zweiten Elements durch das erste Element verhindert werden, wobei die Erfordernis, ein hochelastisches Material zu verwenden, das gegenüber der Erodiersubstanz beständig ist, entfallen kann. Außerdem hat das Dichtungsteil mindestens einen vorbestimmten Raum, der durch mindestens einen Teil des ersten Elements und mindestens einen Teil des zweiten Elements, die voneinander getrennt sind, ausgebildet ist. Dementsprechend kann ein Teil des zweiten Elements in den vorbestimmten Raum eintreten, wenn das zweite Element einer Druckverformung unterliegt, wobei das zweite Element leicht einer Druckverformung unterliegen kann. Außerdem sind das erste Element und das zweite Element miteinander verbunden. Dementsprechend kann das Dichtungsteil als ein einziger Gegenstand behandelt werden und außerdem klein in seinen Abmaßen gefertigt werden. Im Ergebnis erfordert das Dichtungsteil keinen vorbestimmten Dichtungsraum wie für eine doppelte Dichtungsstruktur erforderlich wäre, ist das Dichtungsteil kostengünstig, und eine ausgezeichnete Lebensdauer kann zugesichert werden.
Vorzugsweise hat das erste Element einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt, der auf der Außenseite offen ist, und mindestens ein Teil des zweiten Elements tritt in die Öffnung des U-förmigen Querschnitts ein.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil hat das erste Element einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt, der auf der Außenseite offen ist, und mindestens ein Teil des zweiten Elements tritt in die Öffnung des U-förmigen Querschnitts ein. Dementsprechend kann, sogar wenn die Wiedererlangbarkeit des ersten Elements sinkt auf Grund plastischer Verformung oder von Fließvorgängen, das erste Element zur Wiedererlangung veranlasst werden durch eine Rückstoßkraft des eingetretenen zweiten Elements. Im Ergebnis kann die Lebensdauer über eine lange Zeitperiode erhalten werden.
Der U-förmige Querschnitt des ersten Elements weist außerdem bevorzugt mindestens einen gebogenen Abschnitt auf.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil weist der U-förmige Querschnitt des ersten Elements mindestens einen gebogenen Abschnitt auf. Dementsprechend kann das erste Element leicht der Druckverformung unterliegen. Im Ergebnis kann das Folgevermögen des ersten Elements verbessert werden, und somit kann eine ausgezeichnete Lebensdauer zugesichert werden, und außerdem können die Druckbeanspruchungen auf das erste und das zweite Element verringert werden.
Noch bevorzugter ist der gebogene Abschnitt ein enger Abschnitt.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil ist der gebogene Abschnitt ein enger Abschnitt. Im Ergebnis können die Auswirkungen des obigen Aspekts zuverlässig erzielt werden.
Die Erodiersubstanz ist ebenfalls bevorzugt eine aktive Spezies, die aus einem reaktiven Aktivgas gebildet ist, und das erste Element ist aus Fluorkunstharz hergestellt.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil ist die Erodiersubstanz eine aktive Spezies, die aus einem reaktiven Aktivgas gebildet ist, und das erste Element ist aus Fluorkunstharz hergestellt. Solch ein Fluorkunstharz wird kaum durch solche eine aktive Spezies erodiert. Im Ergebnis kann der Verschleiß des hochelastischen polymerischen Materials, das das zweite Element bildet, durch die aktive Spezies zuverlässig verhindert werden, und daher kann eine bessere Lebensdauer zugesichert werden.
Außerdem bevorzugt ist das Fluorkunstharz eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polytetrafluorethylen, einem Tetrafluorethylen/Perfluoralkyl-Vinylether-Copolymer, einem Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer, einem Tetrafluorethylen/Ethylen-Copolymer, Polyvinylidenfluorid und Polychlortrifluorethylen.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil ist das Fluorkunstharz eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polytetrafluorethylen, einem Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer, einem Tetrafluorethylen/Ethylen-Copolymer, Polyvinylidenfluorid und Polychlortrifluorethylen. Im Ergebnis kann das Material, das das erste Element bildet, einfach und kostengünstig beschafft werden, und somit kann das Dichtungsteil weniger kostenintensiv gefertigt werden.
Ebenfalls bevorzugt ist das hochelastische polymerische Material eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gummi vom Vinylidenfluoridtyp und Gummi vom Tetrafluorethylenpropylentyp.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil ist das hochelastische polymerische Material eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gummi vom Vinylidenfluoridtyp und Gummi vom Tetrafluorethylenpropylentyp. Im Ergebnis kann das Material, das das zweite Element bildet, einfach und kostengünstig beschafft werden, und somit kann das Dichtungsteil weniger kostenintensiv gefertigt werden.
Die Erodiersubstanz ist bevorzugt ein Korrosionsgas und das erste Element ist aus einem korrosionsbeständigen Metall gefertigt.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil ist die Erodiersubstanz ist ein Korrosionsgas und das erste Element ist aus einem korrosionsbeständigen Metall gefertigt. Solch ein korrosionsbeständiges Metall wird kaum durch solch ein Korrosionsgas erodiert. Im Ergebnis kann der Verschleiß des hochelastischen polymerischen Materials, das das zweite Element bildet, durch das Korrosionsgas zuverlässig verhindert werden, und daher kann eine noch bessere Lebensdauer zugesichert werden.
Ebenfalls bevorzugt ist das korrosionsbeständige Metall eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Edelstahl, Nickel und Aluminium.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil ist das korrosionsbeständige Metall eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Edelstahl, Nickel und Aluminium. Im Ergebnis kann das Material, das das erste Element bildet, einfach und kostengünstig beschafft werden, und somit kann das Dichtungsteil weniger kostenintensiv gefertigt werden.
Ebenfalls noch bevorzugter ist das hochelastische polymerische Material eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gummi vom Vinylidenfluoridtyp und Gummi vom Tetrafluorethylenpropylentyp.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil ist das hochelastische polymerische Material eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gummi vom Vinylidenfluoridtyp und Gummi vom Tetrafluorethylenpropylentyp. Im Ergebnis kann das Material, das das zweite Element bildet, einfach und kostengünstig beschafft werden, und somit kann das Dichtungsteil weniger kostenintensiv gefertigt werden.
Das zweite Element hat bevorzugt eine Einschnürung.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil hat das zweite Element eine Einschnürung. Im Ergebnis kann das Folgevermögen des zweiten Elements verbessert werden und somit kann das Abschirmungsverhalten verbessert werden.
Um das obige Ziel zu erreichen, wird in einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Substrat-bearbeitende Vorrichtung nach Anspruch 12 bereitgestellt.
Entsprechend der obigen Substrat-bearbeitenden Vorrichtung können Wirkungen wie für den ersten Aspekt erzielt werden.
Vorzugsweise hat das erste Element einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt, der auf der Außenseite offen ist, und mindestens ein Teil des zweiten Elements tritt in die Öffnung des U-förmigen Querschnitts ein.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil hat das erste Element einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt, der auf der Außenseite offen ist, und mindestens ein Teil des zweiten Elements tritt in die Öffnung des U-förmigen Querschnitts ein. Dementsprechend kann, sogar wenn die Wiedererlangbarkeit des ersten Elements sinkt auf Grund plastischer Verformung oder von Fließvorgängen, das erste Element zur Wiedererlangung veranlasst werden durch eine Rückstoßkraft des eingetretenen zweiten Elements. Im Ergebnis kann die Lebensdauer über eine lange Zeitperiode erhalten werden.
Die Erodiersubstanz ist ebenfalls bevorzugt eine aktive Spezies, die aus einem reaktiven Aktivgas gebildet ist, und das erste Element ist aus Fluorkunstharz hergestellt.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil ist die Erodiersubstanz eine aktive Spezies, die aus einem reaktiven Aktivgas gebildet ist, und das erste Element ist aus Fluorkunstharz hergestellt. Solch ein Fluorkunstharz wird kaum durch solche eine aktive Spezies erodiert. Im Ergebnis kann der Verschleiß des hochelastischen polymerischen Materials, das das zweite Element bildet, durch die aktive Spezies zuverlässig verhindert werden, und daher kann eine bessere Lebensdauer zugesichert werden.
Die Erodiersubstanz ist bevorzugt ein Korrosionsgas und das erste Element ist aus einem korrosionsbeständigen Metall gefertigt.
Entsprechend dem obigen Dichtungsteil ist die Erodiersubstanz ist ein Korrosionsgas und das erste Element ist aus einem korrosionsbeständigen Metall gefertigt. Solch ein korrosionsbeständiges Metall wird kaum durch solch ein Korrosionsgas erodiert. Im Ergebnis kann der Verschleiß des hochelastischen polymerischen Materials, das das zweite Element bildet, durch das Korrosionsgas zuverlässig verhindert werden, und daher kann eine noch bessere Lebensdauer zugesichert werden.
Das obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Aufbau einer Plasma-bearbeitenden Vorrichtung als Substrat-bearbeitende Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines O-Ringförmigen Dichtungsteils, das in 1 erscheint;
3 ist eine Schnittansicht, die eine spezielle Form des in 2 gezeigten Dichtungsteils zeigt;
4 ist eine Ansicht, die einen eingebauten Zustand des in 2 gezeigten Dichtungsteils zeigt;
5 ist eine Ansicht, die einen eingebauten Zustand einer Abwandlung des in 2 gezeigten Dichtungsteils zeigt;
6A bis 6D sind Schnittansichten, die Abwandlungen des in 2 gezeigten Dichtungsteils zeigen;
7 ist eine Schnittansicht, die einen Fall zeigt, in dem das in 2 gezeigte Dichtungsteil in einer KF Flansch Verbindungsstruktur verwendet wird; und
8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Dichtungsteils nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird nun im Einzelnen anhand der Zeichnungen, die deren bevorzugte Ausführungsformen zeigen, beschrieben.
Zunächst werden ein Dichtungsteil und eine Substrat-bearbeitende Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Substrat-bearbeitende Vorrichtung ist derart aufgebaut, dass sie eine vorbestimmte Bearbeitung auf Substraten unter Verwendung eines reaktiven Aktivgases ausführt.
1 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Aufbau einer Plasma-bearbeitenden Vorrichtung als Substrat-bearbeitende Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Plasma-bearbeitende Vorrichtung führt das RIE (reaktives Ionenätzen) auf Halbleiterscheiben W als Substrate aus, und ist außerdem so aufgebaut, dass das WLDC auch eingeschlossen werden kann.
Wie in 1 gezeigt, weist die Plasma-bearbeitende Vorrichtung 10 ein zylindrisches Vakuumgefäß 11 (druckreduziertes Gefäß) auf, und das Vakuumgefäß 11 weist einen Prozessraum S in seinem Innern auf. Ein zylindrischer Suszeptor 12 ist in dem Vakuumgefäß 11 als eine Bühne angeordnet, auf der eine Halbleiterscheibe W (im Folgenden lediglich als Scheibe „W“ bezeichnet) montiert ist, die einen Durchmesser von zum Beispiel 300mm aufweist. Eine Innenwand des Vakuumgefäßes 11 ist mit einem Seitenwandelement 45 abgedeckt. Das Seitenwandelement 45 ist aus Aluminium hergestellt, dessen Oberfläche, die dem Prozessraum S zugewandt ist, ist mit Keramik wie zum Beispiel Yttriumoxid (Y₂O₃) beschichtet.
Außerdem ist das Vakuumgefäß 11 elektrisch geerdet und der Suszeptor 12 ist in einem Bodenbereich des Vakuumgefäßes 11 über ein Isolierelement 29 installiert.
In der Plasma-bearbeitenden Vorrichtung 10 ist ein Abströmpfad 13, der als Strömungspfad wirkt, durch den Gasmoleküle über dem Suszeptor 12 an die Außenseite des Vakuumgefäßes 11 abgegeben werden, zwischen der Innenwand des Vakuumgefäßes 11 und der Seitenfläche des Suszeptors 12 ausgebildet. Eine ringförmige Ablenkplatte 14, die den Austritt von Plasma verhindert, ist teilweise entlang des Abströmpfades 13 angeordnet. Ein Raum in dem Abströmpfad 13 abstromseitig der Ablenkplatte 14 krümmt sich unter dem Suszeptor 12 herum und wird durch ein adaptives Drucksteuerungsventil (im Folgenden als „APC Ventil“ bezeichnet) 15, das als variables Drosselventil ausgebildet ist, angesprochen. Das APC Ventil 15 ist mit einer Turbomolekularpumpe (im Folgenden als „TMP“ bezeichnet) 17, die als Absaugpumpe für die Evakuierung ausgebildet ist, über einen Isolator 16 verbunden, und die TMP 17 ist mit einer Trockenpumpe (im Folgenden als „DP“ bezeichnet) 18, die auch als Absaugpumpe ausgebildet ist, über ein Ventil V1 verbunden. Der Abströmpfad, der das APC Ventil 15, den Isolator 16, die TMP 17, das Ventil V1 und die DP 18 (im Folgenden als „Hauptabströmlinie“ bezeichnet) umfasst, wird verwendet zur Steuerung des Druckes in dem Vakuumgefäß 11 unter Verwendung des APC Ventils 15, und auch zur Reduzierung des Druckes in dem Vakuumgefäß 11 herunter bis zu einem im Wesentlichen Vakuumzustand unter Verwendung der TMP 17 und der DP 18.
Außerdem ist ein Leitungssystem 19 von zwischen dem Isolator 16 und dem APC Ventil 15 zu der DP 18 über ein Ventil V2 verbunden. Der Abströmpfad, der das Leitungssystem 19 und das Ventil V2 (im Folgenden als „Bypasslinie“ bezeichnet) umfasst, überbrückt den Isolator 16 und die DP 17 und wird zur Erzeugung eines Vorvakuums in dem Vakuumgefäß 11 unter Verwendung der DP 18 verwendet.
Eine untere Elektroden-Hochfrequenz Spannungsquelle 20 ist mit dem Suszeptor 12 über eine Zufuhrstange 21 und einen Anpasser 22 verbunden. Die untere Elektroden-Hochfrequenz Spannungsquelle 20 liefert vorbestimmte hochfrequente elektrische Spannung an den Suszeptor 12. Der Suszeptor 12 wirkt daher als eine untere Elektrode. Der Anpasser 22 reduziert die Reflexion der hochfrequenten elektrischen Spannung von dem Suszeptor 12, um die Effizienz der Bereitstellung der hochfrequenten elektrischen Spannung in den Suszeptor 12 zu maximieren.
Eine scheibenförmige ESC Elektrodenplatte 23, die einen elektrisch leitenden Film umfasst, ist in einem oberen Abschnitt des Suszeptors 12 vorgesehen. Eine Gleichstromquelle 24 ist elektrisch mit der ESC Elektrodenplatte 234 verbunden. Eine Scheibe W wird von einer oberen Oberfläche des Suszeptors 12 angezogen und darauf gehalten durch eine Johnsen-Rahbek Kraft oder Coulomb Kraft, die durch eine Gleichspannung erzeugt wird, die auf die ESC Elektrodenplatte 23 von der Gleichstromquelle 24 aufgebracht wird. Außerdem ist ein ringförmiger Fokussierring 25 auf dem oberen Abschnitt des Suszeptors 12 vorgesehen, um die Scheibe W zu umgeben, die von einer oberen Oberfläche des Suszeptors 12 angezogen und darauf gehalten wird. Der Fokussierring 25 liegt frei in dem Prozessraum S und fokussiert das Plasma in dem Prozessraum S auf die Oberfläche des Scheibe W, wodurch die Effizienz des RIE erhöht wird.
Eine ringförmige Kühlkammer 26, die sich zum Beispiel in Umfangsrichtung des Suszeptors 12 erstreckt, ist innerhalb des Suszeptors 12 vorgesehen. Ein Kühlmittel, zum Beispiel Kühlwasser oder eine Galdenflüssigkeit (eingetragenes Warenzeichen), wird mit einer vorbestimmten Temperatur durch die Kühlkammer 26 über ein Kühlleitungssystem 27 von einer Kühleinheit (nicht dargestellt) zirkuliert. Eine Prozesstemperatur der Scheibe W, die von der oberen Oberfläche des Suszeptors 12 angezogen und darauf gehalten wird, wird durch die Temperatur des Kühlmittels gesteuert.
Mehrere Zufuhröffnungen 28 für wärmeübertragendes Gas sind in einem Abschnitt auf der oberen Oberfläche des Suszeptors 12, auf der die Scheibe W angezogen und gehalten ist (im Folgenden als „anziehende Oberfläche“ bezeichnet), vorgesehen. Die Zufuhröffnungen 28 für wärmeübertragendes Gas sind mit einer Versorgungseinheit 32 für wärmeübertragendes Gas über eine Versorgungsleitung 30 für wärmeübertragendes Gas verbunden, die innerhalb des Suszeptors vorgesehen ist. Die Versorgungseinheit 32 für wärmeübertragendes Gas liefert Heliumgas als ein wärmeübertragendes Gas über die Zufuhröffnungen 28 für wärmeübertragendes Gas in einen Spalt zwischen der anziehenden Oberfläche des Suszeptors 12 und einer rückseitigen Oberfläche der Scheibe W.
Mehrere Ausstoßstifte 33 sind in der anziehenden Oberfläche des Suszeptors 12 als Hebestifte vorgesehen, die von der oberen Oberfläche des Suszeptors 12 herausstehen können. Die Ausstoßstifte 33 sind mit einem Motor (nicht dargestellt) über eine Kugelspindel (nicht dargestellt) verbunden, und können so ausgebildet sein, dass sie von der oberen Oberfläche des Suszeptors 12 herausstehen können durch die Drehbewegung des Motors, die mittels der Kugelspindel in eine lineare Bewegung umgewandelt wird. Die Ausstoßstifte 33 sind innerhalb des Suszeptors 12 aufgenommen, wenn eine Scheibe W von der anziehenden Oberfläche des Suszeptors 12 angezogen und darauf gehalten wird, so dass die Scheibe W dem RIE unterworfen werden kann, und sie stehen von der oberen Oberfläche des Suszeptors 12 hervor, um die Scheibe W von dem Suszeptor 12 weg anzuheben, wenn die Scheibe W aus dem Vakuumgefäß 11 transportiert werden soll, nachdem sie dem RIE unterworfen wurde.
Ein gaseinleitender Duschkopf 34 ist an einem Deckenabschnitt des Vakuumgefäßes 11 angeordnet und dem Suszeptor 12 zugewandt. Eine obere Hochfrequenz-Spannungsquelle 36 ist mit dem gaseinleitenden Duschkopf 34 über einen Anpasser 35 verbunden. Die obere Hochfrequenz-Spannungsquelle 36 liefert eine vorbestimmte hochfrequente elektrische Spannung zu dem gaseinleitenden Duschkopf 34. Der gaseinleitende Duschkopf 34 wirkt somit als eine obere Elektrode. Der Anpasser 35 hat die gleiche Funktion wie der zuvor beschriebene Anpasser 22.
Der gaseinleitende Duschkopf 34 hat eine Deckenelektrodenplatte 38, die darin eine große Anzahl an Gasöffnungen 37 aufweist, und eine Elektrodenhalterung 39, auf der die Deckenelektrodenplatte 38 lösbar gehalten ist. Eine Pufferkammer 40 ist innerhalb der Elektrodenhalterung 39 vorgesehen. Eine Prozessgas einleitende Leitung 41 ist von einer Prozessgas-Versorgungseinheit (nicht dargestellt) mit der Pufferkammer 40 verbunden. Ein Leitungsisolator 42 ist teilweise entlang der Prozessgas einleitenden Leitung 41 angeordnet. Der Leitungsisolator 42 ist aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt und verhindert das Austreten der hochfrequenten Spannung, die zu dem gaseinleitenden Duschkopf 34 geführt wird, in die Prozessgas-Versorgungseinheit über die Prozessgas einleitende Leitung 41. Ein Prozessgas, zum Beispiel ein Gasgemisch von C_xF_y-Gas als ein reaktives Aktivgas und Argon-(AR)Gas, das von der Prozessgas einleitenden Leitung 41 in die Pufferkammer 40 eingeleitet wird, wird durch den gaseinleitenden Duschkopf 34 in das Vakuumgefäß 11 (den Prozessraum S) über die Gasöffnungen 37 eingeleitet.
Die Plasma-bearbeitende Vorrichtung 10 weist einen Gefäßdeckel 31 auf, der in einem oberen Abschnitt des Vakuumgefäßes 11 vorgesehen ist. Der Gefäßdeckel 31 deckt den gaseinleitenden Duschkopf 34 ab. Um den Innenraum des Vakuumgefäßes 11 gegenüber der Außenseite abzudichten, ist ein O-Ringförmiges Dichtungsteil 46 zwischen dem Gefäßdeckel 31 und dem Vakuumgefäß 11 derart vorgesehen, dass es den gaseinleitenden Duschkopf 34 umgibt.
Ein Übergabeanschluss 43 für die Scheiben W ist in einer Seitenwand des Vakuumgefäßes 11 vorgesehen in einer Position in der Höhe, in die die Scheibe W von dem Suszeptor 12 durch die Ausstoßstifte 33 angehoben wurde. Ein Durchgangsventil 44 zum Öffnen und Schließen des Übergabeanschlusses 43 ist in dem Übergabeanschluss 43 vorgesehen.
Bei Zufuhr der hochfrequenten elektrischen Spannung zu dem Suszeptor 12 und dem gaseinleitenden Duschkopf 34 in dem Vakuumgefäß 11 der Plasma-bearbeitenden Vorrichtung 10 wie oben beschrieben, und somit bei Einbringen hochfrequenter elektrischer Spannung in den Prozessraum S zwischen dem Suszeptor 12 und dem gaseinleitenden Duschkopf 34, wird das Gasgemisch (das Prozessgas), das von dem gaseinleitenden Duschkopf 34 in den Prozessraum S eingeführt wird, in ein Plasma umgewandelt, und somit werden Ionen produziert; die Scheibe W wird dem RIE mittels der Ionen unterworfen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ätzrate durch die Reaktionsnebenprodukte gesteuert, die von dem C_xF_y-Gas (dem reaktiven Aktivgas) in dem Gasgemisch produziert werden. Fluorradikale werden ebenso wie abscheidbare aktive Spezies gebildet, wenn die Ionen produziert werden.
Die Arbeitsweise der Komponenten der oben beschriebenen Plasma-bearbeitenden Vorrichtung 10 wird in Übereinstimmung mit einem Programm für das RIE durch eine CPU einer Steuereinheit (nicht dargestellt) der Plasma-bearbeitenden Vorrichtung 10 gesteuert.
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des O-Ringförmigen Dichtungsteils 46, das in 1 erscheint. Es sei angemerkt, dass der gaseinleitende Duschkopf 34 am Kopf der Zeichnung angeordnet ist, und daher ist der Innenraum des Vakuumgefäßes 11 am Kopf der Seite. Im Folgenden werden daher der Bereich des Kopfes der Zeichnung als „die Innen- (Vakuum-)seite“ und der Bereich am Boden der Zeichnung als „die Außen-(Atmosphären-)seite bezeichnet. Außerdem werden die Auf/AbRichtung in der Zeichnung als die „horizontale Richtung“ und die links/rechts-Richtung als „vertikale Richtung“ bezeichnet.
Wie in 2 gezeigt, hat das Dichtungsteil 46 ein Radikalendichtungselement 47, das einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, der sich zu der Atmosphärenseite hin öffnet, und ein Vakuumdichtungselement 48, das einen im Wesentlichen Flaschenkürbisförmigen Querschnitt aufweist, d.h. in dem Einschnürungen ausgebildet sind, der in horizontaler Richtung ausgerichtet ist. Das Radikalendichtungselement 47 ist auf der Innen-(Vakuum-)seite und das Vakuumdichtungselement 48 ist auf der Außen-(Atmosphären-)seite angeordnet. Das Radikalendichtungselement 47 ist aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt, das ein Fluorkunstharz ist, und das Vakuumdichtungselement 48 ist aus FKM hergestellt.
Das Dichtungsteil 46 ist in einem Raum aufgenommen, der durch den Gefäßdeckel 31 und eine Dichtungsrille 49 definiert ist, die einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist, der in dem Vakuumgefäß 11 ausgebildet ist. Der Gefäßdeckel 31 ist über dem Dichtungsteil 46 angeordnet, wobei der Gefäßdeckel 31 einen oberen Abschnitt des Dichtungsteils 46 berührt. Speziell eine Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 berührt das Radikalendichtungselement 47 und das Vakuumdichtungselement 48, und der Gefäßdeckel 31 berührt ebenfalls das Radikalendichtungselement 47 und das Vakuumdichtungselement 48.
Der Abstand zwischen dem Gefäßdeckel 31 und der Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 durch eine vorgegebene Länge kürzer angesetzt als die natürliche Länge des Radikalendichtungselements 47 in vertikaler Richtung und als die natürliche Länge des Vakuumdichtungselements 48 in vertikaler Richtung, wobei, wenn das Dichtungsteil in dem Raum aufgenommen ist, der durch die Dichtungsrille 49 und den Gefäßdeckel 31 definiert ist, das Radikalendichtungselement 47 und das Vakuumdichtungselement 48 jedes in vertikaler Richtung zusammengepresst ist. Im Ergebnis erzeugt jedes, das Radikalendichtungselement 47 und das Vakuumdichtungselement 48, eine Rückstoßkraft, und somit steht jedes, das Radikalendichtungselement 47 und das Vakuumdichtungselement 48, in engem Kontakt mit dem Gefäßdeckel 31 und der Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 auf Grund der Rückstoßkraft.
Das Radikalendichtungselement 47 hat einen schmalen Radikalendichtungsabschnitt 47a zwischen einem Abschnitt des Radikalendichtungselements 47, der den Gefäßdeckel 31 berührt, und einem Abschnitt des Radikalendichtungselements 47, der eine Vakuumseitige Seitenfläche 49a der Dichtungsrille berührt, und einen schmalen Radikalendichtungsabschnitt 47b zwischen dem Abschnitt des Radikalendichtungselements 47, der die Vakuumseitige Seitenfläche 49a der Dichtungsrille 49 berührt und einem Abschnitt des Radikalendichtungselements 47, der die Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 berührt. Die schmalen Radikalendichtungsabschnitte 47a und 47b haben eine geringe Festigkeit und fördern daher die Druckdeformation des Radikalendichtungselements 47. Das heißt, die schmalen Radikalendichtungsabschnitte 47a und 47b sind Biegungsbereiche; wenn das Radikalendichtungselement 47 in vertikaler Richtung zusammengedrückt wird, verbiegt sich das Radikalendichtungselement 47 an den schmalen Radikalendichtungsabschnitten 47a und 47b, um die Druckverformung zu erdulden.
Auf Grund des oben beschriebenen Flaschenkürbisförmigen Querschnitts hat das Vakuumdichtungselement 48 einen Vakuumseitigen Ballenabschnitt 48a, einen Atmosphärenseitigen Ballenabschnitt 48b und einen schmalen Vakuumdichtungsabschnitt 48c, der den Vakuumseitigen Ballenabschnitt 48a und den Atmosphärenseitigen Ballenabschnitt 48b verbindet. Ein Teil des Radikalendichtungselements 47 und ein Teil des Vakuumdichtungselements 48 (speziell der vordere Abschnitt des Vakuumseitigen Ballenabschnitts 48a, der hintere Abschnitt des Atmosphärenseitigen Ballenabschnitts 48b und die oberen und unteren Abschnitte des schmalen Vakuumdichtungsabschnitts 48c) sind voneinander getrennt, um zwei Nischenräume 48d und 48e auszubilden. Das heißt, der schmale Vakuumdichtungsabschnitt 48c bildet einen Einschnürungsabschnitt in dem Vakuumdichtungselement 48 aus.
Der Vakuumseitige Ballenabschnitt 48a des Vakuumdichtungselements 48 ist in die Öffnung des im Wesentlichen U-förmigen Querschnitts des Radikalendichtungselements 47 eingepresst. Im Ergebnis sind das Radikalendichtungselement 47 und das Vakuumdichtungselement 48 aneinander befestigt. Außerdem ist ein Teil des Vakuumseitigen Ballenabschnitts 48a des Vakuumdichtungselements 48 von dem schmalen Radikalendichtungsabschnitt 47a getrennt, und ein Teil des Vakuumseitigen Ballenabschnitts 48a des Vakuumdichtungselements 48 von dem schmalen Radikalendichtungsabschnitt 47b getrennt, um die Nischenräume 48f und 48g auszubilden.
Abschnitte, die von dem Vakuumdichtungselement 48 hervorstehen, wenn das Vakuumdichtungselement in vertikaler Richtung zusammengedrückt ist, treten in die Nischenräume 48d, 48e, 48f und 48g, die um den Umfang des Vakuumdichtungselements 48 wie oben beschrieben, angeordnet sind, wobei die Nischenräume 48d, 48e, 48f und 48g die Druckdeformation des Vakuumdichtungselements 48 fördern.
Als nächstes wird eine spezielle Form des Dichtungsteils 46 beschrieben.
3 ist eine Schnittansicht, die die spezielle Form des in 2 gezeigten Dichtungsteils 46 zeigt. In 3 ist jeder Abschnitt des Dichtungsteils 46 in einem natürlichen Längenzustand gezeigt mit Ausnahme des Vakuumseitigen Ballenabschnitts 48a des Vakuumdichtungselements 48, das auf Grund der Einpressung in die Öffnung des im Wesentlichen U-förmigen Querschnitts des Radikalendichtungselements 47 deformiert ist.
Wie in 3 gezeigt, ist das Vakuumdichtungselement derart ausgebildet, dass in seinem natürlichen Längenzustand die Länge des Vakuumdichtungselements 48 in horizontaler Richtung L1 ist, die Länge des Vakuumdichtungselements 48 in vertikaler Richtung (die Höhe in vertikaler Richtung des Atmosphärenseitigen Ballenabschnitts 48b) L2 ist, und die Länge in vertikaler Richtung (d.h. die Weite) des schmalen Vakuumdichtungsabschnitts 48c L3 ist.
Das Radikalendichtungselement 47 ist derart ausgebildet, dass in seinem natürlichen Längenzustand die Länge des Radikalendichtungselements 47 in horizontaler Richtung L4 ist, die Länge des Radikalendichtungselements 47 in vertikaler Richtung L5 ist, und die Länge je einer Kontaktfläche 47c, die den Gefäßdeckel 31 berührt und einer Kontaktfläche 47d, die die Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 berührt ist L6. Außerdem ist das Radikalendichtungselement 47 derart ausgebildet, dass die Dicke jedes der schmalen Radikalendichtungsabschnitte 47a und 47b Wl ist.
Außerdem sind das Vakuumdichtungselement 48 und das Radikalendichtungselement 47 derart ausgebildet, dass in dem Zustand, in dem der Vakuumseitige Ballenabschnitt 48a des Vakuumdichtungselements 48 in die Öffnung des im Wesentlichen U-förmigen Querschnitts des Radikalendichtungselements 47 eingepresst ist, die Weite in horizontaler Richtung jedes der Nischenräume 48d und 48e D1 ist, und die minimale Weite jedes der Nischenräume 48f und 48g D2 ist. Außerdem ist der Abstand zwischen den Gefäßdeckel 31 und der Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 Dr.
Die Länge L1 in horizontaler Richtung und die Länge L2 in vertikaler Richtung des Vakuumdichtungselements 48, und die Länge L4 in horizontaler Richtung und die Länge L5 in vertikaler Richtung des Radikalendichtungselements 47 sind auf optimale Werte bezüglich des Abstandes Dr zwischen dem Gefäßdeckel 31 und der Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 gesetzt. Insbesondere ist die Länge L1 in horizontaler Richtung des Vakuumdichtungselements 48 auf einen Wert gesetzt, der 1,8xDr≥L1≥0,8xDr, vorzugsweise 1,5xDr≥L1≥1,2xDr erfüllt. Die Länge L2 in vertikaler Richtung des Vakuumdichtungselements 48 ist auf einen Wert gesetzt, der 1,8xDr≥L2≥1,05xDr, vorzugsweise 1,5xDr≥L2≥1,15xDr erfüllt. Außerdem ist die Länge L4 in horizontaler Richtung des Radikalendichtungselements 47 auf einen Wert gesetzt, der (5/6)xL1≥L4≥(1/6)xL1, vorzugsweise (2/3)xL1≥L4≥(1/3)xL1 erfüllt. Die Länge L5 in vertikaler Richtung des Radikalendichtungselements 47 ist auf einen Wert gesetzt, der 1,8xDr≥L5≥1,05xDr, vorzugsweise 1,5xDr≥L5≥1,15xDr erfüllt.
Die Länge L3 in vertikaler Richtung des schmalen Vakuumdichtungsabschnitts 48c ist in Bezug auf die Länge L2 in vertikaler Richtung des Vakuumdichtungselements 48 gesetzt auf einen Wert, der 0,95xL2≥L3≥0,3xL2, vorzugsweise 0,9xL2≥L3≥0,45xL2 erfüllt. Wenn die Länge L3 in vertikaler Richtung des schmalen Vakuumdichtungsabschnitts 48c groß ist, dann wird die Festigkeit des Vakuumdichtungselements 48 an dem schmalen Vakuumdichtungsabschnitt 48c hoch, und somit ist das Vakuumdichtungselement einfach zu handhaben. Auf der anderen Seite, Wenn die Länge L3 in vertikaler Richtung des schmalen Vakuumdichtungsabschnitts 48c gering ist, dann erhöht sich das Vermögen des Vakuumdichtungselements 48, der Neigung des Gefäßdeckels 31 oder der Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 zu folgen.
Da der schmale Vakuumdichtungsabschnitt 48c eine Einschnürung in dem Vakuumdichtungselement 48 ausbildet, wie oben beschrieben, und auch auf Grund der Anwesenheit der Nischenräume 48d und 48e, kann das Vermögen des Vakuumdichtungselements 48 dem Gefäßdeckel 31 oder der Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 zu folgen, erhöht werden, und somit kann das Dichtungsverhalten verbessert werden.
Ein obere Grenze der Länge L6 jeder der Kontaktflächen 47c und 47d des Radikalendichtungselements 47 ist in Bezug auf die Länge L4 in horizontaler Richtung des Radikalendichtungselements 47 auf einen Wert gesetzt, der 0,6xL4≥L6≥0,5mm, bevorzugt 0,6xL4≥L6≥1mm erfüllt. Bei der Herstellung der Kontaktflächen 47c und 47d mit einer solchen Weite (Länge L6) kann das Abschirmungsverhalten des Radikalendichtungselements 47 stabil gehalten werden.
Die Dicke W1 jedes der schmalen Radikalendichtungsabschnitte 47a und 47b des Radikalendichtungselements 47 ist derart gesetzt, dass die Festigkeit der schmalen Radikalendichtungsabschnitte 47a und 47b, d.h. die Festigkeit des PTFE bei einer Dicke W1, auf solch einem Niveau ist, dass die schmalen Radikalendichtungsabschnitte 47a und 47b sich durch eine Kraft verformen, die nicht größer als die Wiedererlangungskraft des Vakuumseitigen Ballenabschnitts 48a ist, der in die Öffnung des im Wesentlichen U-förmigen Querschnitts des Radikalendichtungselements 47 eingepresst ist, d.h. als die Wiedererlangungskraft des FKM in einem Zustand, in dem der Vakuumseitige Ballenabschnitt 48a eingepresst ist. Dies ist deshalb so, damit die schmalen Radikalendichtungsabschnitte 47a und 47b entsprechend nach oben oder unten geschoben werden durch die Wiedererlangungskraft des Vakuumseitigen Ballenabschnitts 48a, so dass das Abschirmverhalten des Radikalendichtungselements 47 gegenüber den Radikalen sogar in dem Fall beibehalten wird, in dem die Kontaktflächen 47c und 47d einem Kriechverhalten unterliegen. Insbesondere ist die Dicke W1 jedes der schmalen Radikalendichtungsabschnitte 47a und 47b auf einen Wert gesetzt, der 2,0mm≥W1≥0,05mm, bevorzugt 1,5mm≥W1≥0,1mm erfüllt. Wenn die Dicke der schmalen Radikalendichtungsabschnitte 47a und 47b geringer als diese Dicke W1 ist, dann sinkt die Lebensdauer und die Bearbeitbarkeit der schmalen Radikalendichtungsabschnitte 47a und 47b dramatisch , und somit kann ein gutes Abschirmverhalten gegenüber den Radikalen nicht länger erreicht werden.
Bei der Bereitstellung der schmalen Radikalendichtungsabschnitte 47a und 47b wie oben beschrieben, steigt der Freiheitsgrad des Radikalendichtungselements 47 bezüglich der Deformation, und somit kann das Radikalendichtungselement 47 leicht einer Druckverformung unterliegen. Das Folgevermögen des Radikalendichtungselements 47 während der Verformung kann somit verbessert werden, und daher kann das Radikalendichtungselement 47 hergestellt werden mit einer ausgezeichnete Lebensdauer, und außerdem kann die Druckbelastung des Radikalendichtungselements 47 reduziert werden.
Die Weite D1 in horizontaler Richtung jedes der Nischenräume 48d und 48e ist mindestens auf einen Wert gesetzt, der derart ist, dass ein Atmosphärenseitiges Ende des Radikalendichtungselements 47 und der Vakuumseitige Ballenabschnitt 48b des Vakuumdichtungselements 48 sich in ihrem natürlichen Längenzustand (der in 3 dargestellte Zustand) und in dem eingebauten Zustand des Dichtungsteils 46 (der in 2 dargestellte Zustand) nicht berühren. Bei der Bereitstellung der Nischenräume 48d und 48e, wie oben beschrieben, wird es für das Radikalendichtungselement 47 und das Vakuumdichtungselement 48 möglich, sich unabhängig voneinander sogar im eingebauten Zustand des Dichtungsteils 46 zu bewegen, und somit folgt sogar im Fall, dass zum Beispiel das Vakuumdichtungselement 48 abgesunken ist auf Grund ungleichmäßiger Befestigung, das Radikalendichtungselement 47 nicht der Bewegung des Vakuumdichtungselements, sondern der Zustand der Kontaktflächen 47c und 47d, die in Kontakt mit dem Gefäßdeckel 31 bzw. der Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 29 stehen, kann gut beibehalten werden. Im Ergebnis kann das Abschirmverhalten des Radikalendichtungselements 47 gegenüber den Radikalen für eine lange Zeitspanne stabil gestaltet werden.
Die Mindestweite D2 jedes der Nischenräume 48f und 48g ist auf einen Wert gesetzt, der größer als 0 in dem natürlichen Längenzustand (der in 3 dargestellte Zustand) und auch bevorzugt in dem eingebauten Zustand des Dichtungsteils 46 (der in 2 dargestellte Zustand) ist. In dem Dichtungsteil 46 neigen die Druckbelastungen auf Grund eines Gummimaterials (das FKM) und eines Kunstharzmaterials (das PTFE), die aneinander befestigt sind, dazu, größer zu sein als im Fall der Befestigung eines Dichtungsteils, das nur aus Gummi gefertigt ist, aber durch die Bereitstellung der Nischenräume 48f und 48g und durch das Setzen der minimalen Weite D2 der Nischenräume 48f und 48g, wie oben beschrieben, wird die Reaktionskraft des Kunstharzmaterials (des Radikalendichtungselements 47) klein gehalten, und somit kann die Befestigungskraft, die für die Befestigung erforderlich ist, reduziert werden. Außerdem kann durch die Ausbildung der Nischenräume 48f und 48g wie oben beschrieben, ausreichend Platz für die Verformung des Radikalendichtungselements 47 zugesichert werden, und somit kann die Deformation des Radikalendichtungselements 47 stabil gestaltet werden, und daher kann die Reaktionskraft des Radikalendichtungselements 47 weiter reduziert werden.
Fluorradikale und/oder Sauerstoffradikale (im Folgenden lediglich als „Radikale“ bezeichnet) werden in dem Vakuumgefäß 11 der Plasma-bearbeitenden Vorrichtung 10 erzeugt. Das FKM, das das Vakuumdichtungselement 48 bildet, ist schnell abgenutzt durch solche Radikale. Die Radikale strömen von der Vakuumseite in Richtung der Atmosphärenseite in 2, aber da das Radikalendichtungselement 47 auf der Vakuumseite angeordnet ist und in engem Kontakt mit dem Gefäßdeckel 31 und der Bodenfläche 49d der Dichtungsrille 49 steht, hindert das Radikalendichtungselement 47 die Radikale am Erreichen des Vakuumdichtungselements 48, das auf der Atmosphärenseite angeordnet ist. Insbesondere hat das PTFE, das das Radikalendichtungselement 47 bildet, eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Radikalen, und daher wird das Radikalendichtungselement 47 nicht abgenutzt. Außerdem, obwohl die Wiedererlangbarkeit des PTFE durch die plastische Verformung auf Grund des kontinuierlichen Zusammenpressens über einen langen Zeitraum sinkt, macht die Rückstoßkraft des Vakuumseitigen Ballenabschnitts 48a die reduzierte Wiedererlangbarkeit des Radikalendichtungselements 47 wett. Das Radikalendichtungselement 47 kann daher über einen langen Zeitraum die Radikale vom Erreichen des Vakuumdichtungselements 48 abhalten, das auf der Atmosphärenseite angeordnet ist.
Außerdem ist das Vakuumdichtungselement 48 gemäß der Plasma-bearbeitenden Vorrichtung 10 auf der Atmosphärenseite angeordnet und in engem Kontakt mit dem Gefäßdeckel 31 und der Bodenfläche 49s der Dichtungsrille 49. Außerdem, wie oben beschrieben, erreichen die Radikale nicht das Vakuumdichtungselement 48, und somit wird das Vakuumdichtungselement 48 nicht abgenutzt. Das Vakuumdichtungselement 48 kann daher über einen langen Zeitraum verhindern, dass Luft von außerhalb in das Vakuumgefäß 11 gelangt.
Entsprechend dem Dichtungsteil 46 der vorliegenden Ausführungsform weist das Dichtungsteil 46 das Radikalendichtungselement 47, das auf der Vakuumseite angeordnet ist und aus PTFE gefertigt ist, das eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Radikalen hat, und das Vakuumdichtungselement 48 auf, das auf der Atmosphärenseite angeordnet ist und aus FKM gefertigt ist. Das Radikalendichtungselement 47 hindert die Radikale am Erreichen des Vakuumdichtungselements 48, und somit kann die Abnutzung des Vakuumdichtungselements 48 durch die Radikale verhindert werden, wobei die erforderliche Verwendung von radikalenbeständigem FFKM ausgeschlossen werden kann. Außerdem sind das Radikalendichtungselement 47 und das Vakuumdichtungselement 48 aneinander befestigt, und daher kann das Dichtungsteil 46 als ein Einzelstück gehandhabt werden, und kann außerdem klein in seinen Abmaßen gefertigt werden. Im Ergebnis erfordert das Dichtungsteil 46 keinen vorbestimmten Dichtungsraum, der für eine doppelte Dichtungsstruktur erforderlich wäre, das Dichtungsteil ist kostengünstig und eine ausgezeichnete Lebensdauer kann zugesichert werden.
Gemäß dem oben beschriebenen Dichtungsteil 46 hat das Radikalendichtungselement 47 einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt, der sich zu der Atmosphärenseite hin öffnet, und der Vakuumseitige Ballenabschnitt 48a des Vakuumdichtungselements 48 ist in die Öffnung des im Wesentlichen U-förmigen Querschnitts eingepresst. Dementsprechend, obwohl die Wiedererlangbarkeit des Radikalendichtungselements 47 durch die plastische Verformung sinkt, macht die Rückstoßkraft des eingepressten Vakuumseitigen Ballenabschnitts 48a die reduzierte Wiedererlangbarkeit des Radikalendichtungselements 47 wett. Im Ergebnis kann das Radikalendichtungselement 47 über einen langen Zeitraum die Radikale am Erreichen des Vakuumdichtungselement 48, das auf der Atmosphärenseite angeordnet ist, hindern, und daher kann die Lebensdauer des Dichtungsteils 46 über einen langen Zeitraum erhalten werden.
Außerdem ist das Radikalendichtungselement 47 gemäß dem Dichtungsteil 46 aus PTFE hergestellt. PTFE hat eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Radikalen und wird daher kaum durch Radikale abgenutzt. Die Abnutzung des FKM, welches das Vakuumdichtungselement 48 ausbildet, durch die Radikale kann daher zuverlässig verhindert werden, und somit kann eine noch bessere Lebensdauer für das Dichtungsteil 46 zugesichert werden.
Des Weiteren weist das Dichtungsteil 46 um den Umfang des Vakuumdichtungsteils 48 herum die Nischenräume 48d, 48e, 48f und 48g auf, die durch das Vakuumdichtungselement 48 allein oder durch das Vakuumdichtungselement 48 und das Radikalendichtungselement 47 im Zusammenhang definiert werden. Im Ergebnis können Abschnitte, die von dem Vakuumdichtungselement 48 hervorstehen, wenn das Vakuumdichtungselement in vertikaler Richtung zusammengedrückt wird, in die Nischenräume 48d, 48e, 48f und 48g eintreten, wodurch das Vakuumdichtungselement 48 leicht einer Druckverformung unterliegen kann. Außerdem weist das Radikalendichtungselement 47 die schmalen Radikalendichtungsabschnitte 47a und 47b in dem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf, wodurch das Radikalendichtungselement 47 ebenfalls leicht einer Druckverformung unterliegen kann. Dementsprechend kann in der Dichtungsrille 49 das Vermögen des Radikalendichtungselements 47 der Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 und dem Gefäßdeckel 31 zu folgen, erhöht werden, und somit kann eine ausgezeichnete Lebensdauer zugesichert werden, und außerdem können die Druckbelastungen auf das Radikalendichtungselement 47 und das Vakuumdichtungselement 48 reduziert werden.
Außerdem verwirklicht, gemäß dem Dichtungsteil 46 das Vakuumdichtungselement 48, das aus FKM gefertigt ist, eine Vakuumabdichtung. Sogar wenn eine Oberfläche, mit der das FKM in engem Kontakt steht, eine hohe Oberflächenrauhigkeit aufweist, kann die Vakuumdichtung realisiert werden. Im Ergebnis kann das Dichtungsteil 46 eine ausgezeichnete Vakuumdichtung verwirklichen. Außerdem ist es nicht erforderlich, die Oberflächenrauhigkeit des Gefäßdeckels 31 und der Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 so klein wie möglich zu machen. Im Ergebnis wird die Steuerung der Oberflächenrauhigkeit des Gefäßdeckels 31 und der Dichtungsrille 49 einfach, und somit können die Herstellungskosten der Plasma-bearbeitenden Vorrichtung 10 reduziert werden.
In dem oben beschriebenen Dichtungsteil 46 ist das Radikalendichtungselement 47 aus PTFE hergestellt. Das Radikalendichtungselement 47 kann jedoch aus jedem anderen Radikalen-beständigen Material hergestellt werden, zum Beispiel aus einem Tetrafluorethylen/Perfluoralkyl-Vinylether-Copolymer (PFA), einem Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP), einem Tetrafluorethylen/Ethylen-Copolymer (ETFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF)und Polychlortrifluorethylen (PCTFE). Diese Materialien können einfach und kostengünstig hergestellt werden, und somit kann das Dichtungsteil 46 kostengünstiger gestaltet werden.
Außerdem ist das Vakuumdichtungselement in dem oben beschriebenen Dichtungsteil 46 aus FKM hergestellt. Das Vakuumdichtungsteil 46 kann jedoch aus jedem anderen Material, das ein Vakuumdichtungsvermögen aufweist hergestellt sein, zum Beispiel aus Gummi vom Tetrafluorethylen/Propylentyp (FEPM). Diese Materialien können ebenfalls einfach und kostengünstig hergestellt werden, und somit kann das Dichtungsteil 46 kostengünstiger gestaltet werden.
Als Nächstes werden Abwandlungen des Dichtungsteils 46 beschrieben.
Wie in den 2und 3 gezeigt, hat das Radikalendichtungselement 47 des Dichtungsteils 46 in der obigen Ausführungsform einen schmalen Radikalendichtungsabschnitt 47a oder 47b als Krümmungsabschnitt auf jeder Seite einer Symmetrieebene des Dichtungsteils 46 (siehe 4). In diesem Fall, wie in 4 gezeigt, entstehen in dem eingebauten Zustand des Dichtungsteils 46 (der in 2 gezeigte Zustand) Fälle, in denen die Kontaktoberfläche 47c oder 47d nicht in Oberflächenkontakt mit der gegenüberliegenden Oberfläche (der Gefäßdeckel 31 oder die Bodenfläche 49b) ist auf Grund der Druckkraft des Gefäßdeckels 31 oder der Bodenfläche 49b und der Wiedererlangungskraft des Vakuumdichtungselement 48. Um dies auszugleichen, kann das Radikalendichtungselement 47 in den vorliegenden Abwandlungen, wie in den 6a bis 6D gezeigt, derart ausgebildet sein, dass es drei oder mehr Krümmungsabschnitte aufweist, die symmetrisch um eine Symmetrieebene des Dichtungsteils 46 vorgesehen sind, wobei im eingebauten Zustand des Dichtungsteils 46 (der in 2 gezeigte Zustand) die Kontaktoberflächen 47c und 47d des Radikalendichtungselements 47 so sein können, dass sie in Oberflächekontakt mit dem Gefäßdeckel 31 bzw. der Bodenfläche 49b stehen, wodurch ein guter Radikalenabschirmungseffekt erzielt wird.
Das kommt daher, da in dem Fall, in dem das Radikalendichtungselement 47 drei oder mehr Krümmungsabschnitte aufweist, die symmetrisch um eine Symmetrieachse des Dichtungsteils 46 angeordnet sind, wie in 5 gezeigt, die Momente, die an dem Radikalendichtungselement 47 entstehen auf Grund der Druckkraft jedes gegenüberliegenden Elements (der Gefäßdeckel 31 oder die Bodenfläche 49b) und der Wiedererlangungskraft des Vakuumdichtungselements 48, auf die Krümmungsabschnitte verteilt werden, und somit folgt jede der Kontaktflächen 47c und 47 d des Radikalendichtungselements 47 dem entsprechend gegenüberliegenden Element.
Spezielle Abwandlungen des Dichtungsteils sind in den 6A bis 6D dargestellt. Wie in den 6A und 6B gezeigt, kann das Radikalendichtungselement 47 zusätzlich zu den schmalen Radikalendichtungsabschnitten 47a und 47b einen weiteren Krümmungsabschnitt haben, der an der Symmetrieebene ausgebildet ist.
Alternativ, wie in den 6C und 6D gezeigt, kann das Radikalendichtungselement 47 zusätzlich zu den schmalen Radikalendichtungsabschnitten 47a und 47b zwei weitere Krümmungsabschnitte haben, die symmetrisch um die Symmetrieebene angeordnet sind.
Die Krümmungsabschnitte sind nicht auf das Umfassen eines schmalen Abschnittes beschränkt, sondern jeder der Krümmungsabschnitte kann eine Einkerbung oder eine Ausnehmung umfassen (siehe 6A und 6B), oder kann einen abgewinkelten Abschnitt umfassen (siehe 6C und 6D) oder kann von noch anderer Form sein.
Oben wurde der Fall beschrieben, dass das Dichtungsteil 46 in dem Raum aufgenommen ist, der durch die Dichtungsrille 49 und den Gefäßdeckel 31 definiert wird. Der Ort, an dem das Dichtungsteil verwendet wird ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern das Dichtungsteils 46 kann eher an jedem Ort, an dem eine Abdichtung eines Vakuums gegenüber der Atmosphäre erforderlich ist, verwendet werden. Zum Beispiel kann das Dichtungsteil 46 in einer Verbindung eines Abströmsystems verwendet werden, das Gas aus dem Vakuumgefäß 11 abströmt. Eine KF Flansch Verbindungstruktur ist weit verbreitet als solch eine Verbindung in einem Abströmsystem.
7 zeigt eine Schnittansicht des Falles, das das in 2 dargestellte Dichtungsteil in einer KF Flansch Verbindungstruktur verwendet wird.
Wie in 7 gezeigt, umfasst die KF Flansch Verbindungstruktur 50 ein Rohr 51 mit einer Öffnung 51a und einem kreisförmigen Flanschabschnitt 51b, der koaxial mit der Öffnung 51a ist, einen Aufnahmeabschnitt 52, der eine Öffnung 52a aufweist, die mit der Öffnung 51a des Rohres 51 in Verbindung steht, ein Zentrierrohr 53, das zwischen dem Rohr 51 und dem Aufnahmeabschnitt 52 angeordnet ist, und ein im Wesentlichen ringförmiges Befestigungselement 54, das einen inneren Flanschabschnitt 54a aufweist.
Das Rohr 51 hat an seiner einen Endfläche eine Einführöffnung 51c, die koaxial mit der Öffnung 51a ist und einen Durchmesser aufweist, der um einen vorbestimmten Wert größer als der der Öffnung 51a ist, und der Aufnahmeabschnitt 52 hat ebenfalls in seiner einen Endfläche eine Einführöffnung 52b, die koaxial mit der Öffnung 52a ist und denselben Durchmesser wie die Einführöffnung 51c aufweist. Ein Außendurchmesser des Zentrierrohres 53 ist um einen vorbestimmten Wert kleiner als der Durchmesser der Einführöffnungen 51c und 52b. Die Zentrierung der Öffnung 51a des Rohres 51 mit der Öffnung 52 a des Aufnahmeabschnittes 52 kann somit ausgeführt werden durch die Einführung des oberen und unteren Endes des Zentrierrohres 53 in die Aufnahmeöffnungen 51c bzw., 52b.
Außerdem hat das Zentrierrohr 53 einen vorstehenden Abschnitt 53a, der in 7 in horizontaler Richtung hervorsteht. Der hervorstehende Abschnitt 53a hat eine vorbestimmte Länge in vertikaler Richtung in 7 und ist derart geformt, dass dessen oberes und unteres Ende sich entlang der horizontalen Richtung in 7 erstrecken, und dessen Seite weist einen bogenförmigen Querschnitt auf. Der innere Flanschabschnitt 54a des Befestigungselements 54 drückt gegen einen Umfangsabschnitt des kreisförmigen Flanschabschnittes 51b des Rohres 51 in einem Zustand, in dem das Rohr 51 an dem Aufnahmeabschnitt 52 über das Zentrierrohr 53 angebracht ist. Im Ergebnis berühren das obere und das untere Ende des hervorstehenden Abschnittes 53 die Endfläche des Rohres 51 bzw. die Endfläche des Aufnahmeabschnittes 52, so dass ein Abstand zwischen dem Rohr 51 und dem Aufnahmeabschnitt 52 zu einem vorbestimmten Wert beibehalten wird.
Außerdem ist die Öffnung 51a durch die KF Flansch Verbindungstruktur 50 mit dem Innenraum des Vakuumgefäßes 11 verbunden. Der Druck in der Öffnung 51a und der Öffnung 52a ist somit im Wesentlichen ein Vakuum, und außerdem strömen Radikale in die Öffnung 51a und die Öffnung 52a. In der 7 stehen die Öffnungen 51a und 52a daher in Verbindung mit der Vakuumseite, und die Außenseite des Rohres 51 entspricht der Atmosphärenseite.
Hier, da das Dichtungsteil 46 klein in seinen Abmaßen ist auf Grund des Radikalendichtungselements 47 und des Vakuumdichtungselements 48, die miteinander verbunden sind wie zuvor beschrieben, erfordert das Dichtungsteil 46 keinen vorbestimmten Dichtungsraum. Das Dichtungsteil 46 kann daher in einem Raum aufgenommen sein, der durch die Endfläche des Rohres 51, die Endfläche des Aufnahmeabschnitts 52 und die bogenförmige Seite des hervorstehenden Abschnitts 53a des Zentrierrohres 53 definiert ist. Das heißt, das Dichtungsteil 46 kann ohne Abwandlungen des Aufbaus der KF Flansch Verbindungstruktur 50 verwendet werden.
In der KF Flansch Verbindungstruktur 50 ist der Abstand zwischen der Endfläche des Rohres 51 und der Endfläche des Aufnahmeabschnittes 52, d.h. der Länge des hervorstehenden Abschnittes 53a in vertikaler Richtung, um einen vorbestimmten Wert kleiner als die natürliche Länge des Radikalendichtungselement 47 in vertikaler Richtung und als die natürliche Länge des Vakuumdichtungselements 48 in vertikaler Richtung, wobei, wenn das Dichtungsteil 46 in dem Raum aufgenommen ist, der durch die Endfläche des Rohres 51, die Endfläche des Aufnahmeabschnittes 52 und die bogenförmige Seite des hervorstehenden Abschnittes definiert ist, das Radikalendichtungselement 47 und das Vakuumdichtungselement 48 jedes in vertikaler Richtung zusammengedrückt werden. Im Ergebnis erzeugt jedes, das Radikalendichtungselement 47 und das Vakuumdichtungselement 48, eine Rückstoßkraft, und somit steht jedes, das Radikalendichtungselement 47 und das Vakuumdichtungselement 48 in engem Kontakt mit der Endfläche des Rohres 51 und der Endfläche des Aufnahmeabschnittes 52 auf Grund der Rückstoßkraft. Das Radikalendichtungselement 47 kann somit über einen langen Zeitraum die Radikale, die in die Öffnungen 51a und 52a strömen, am Erreichen des Vakuumdichtungselements 48 hindern. Außerdem kann das Vakuumdichtungselement 48 über einen langen Zeitraum verhindern, das Luft von außerhalb in die Öffnungen 51a und 52a gelangt.
Als nächstes wird ein Dichtungsteilgemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform ist im grundsätzlich der oben beschrieben ersten Ausführungsform ähnlich bezüglich des Aufbaus und der Wirkungsweise, und unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform nur darin, dass ein Korrosionsgas anstelle eines reaktiven Aktivgases in der Substrat-bearbeitenden Vorrichtung verwendet wird. Die Beschreibung der Merkmale des Aufbaus und der Wirkungsweise, die die gleichen wie in der ersten Ausführungsform sind, entfallen daher, es werden im Folgenden lediglich die Merkmale des Aufbaus und der Wirkungsweise beschrieben, die unterschiedlich zu der ersten Ausführungsform sind.
8 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Dichtungsteils der vorliegenden Ausführungsform. Es ist zu beachten, dass ein Bereich, in dem der Druck im Wesentlichen auf eine Vakuum reduziert ist und in dem das Korrosionsgas anwesend ist, an der Oberseite der Zeichnung angeordnet ist, und ein Bereich, der gegenüber der Atmosphäre offen ist, ist am Boden der Zeichnung angeordnet. Im Folgenden wird der Bereich an der Oberseite der Zeichnung als „Vakuumseite“ und der Bereich am Boden der Zeichnung als „Atmosphärenseite“ bezeichnet. Außerdem wird die Auf-/Ab-richtung in der Zeichnung als „horizontale Richtung“ und die links/rechts Richtung in der Zeichnung als „vertikale Richtung“ bezeichnet.
Wie in 8 gezeigt, weist das Dichtungsteil 55 ein Korrosionsgasdichtungselement 56, das einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, der sich zu der Atmosphärenseite hin öffnet, und das Vakuumdichtungselement 48 auf. Das Korrosionsgasdichtungselement 56ist auf der Vakuumseite angeordnet und das Vakuumdichtungselement 48 ist auf der Atmosphärenseite angeordnet. Das Korrosionsgasdichtungselement 56 ist aus einem Edelstahl vom Austenittyp gefertigt, und das Vakuumdichtungselement 48 ist aus FKM gefertigt.
Das Dichtungsteil 55 ist zum Beispiel in dem Raum aufgenommen, der durch den Gefäßdeckel 31 und die Dichtungsrille 49, die einen rechteckigen Querschnitt aufweist, definiert. Der Gefäßdeckel 31 ist über dem Dichtungsteil 56 angeordnet, wobei der Gefäßdeckel 31 einen oberen Bereich des Dichtungsteils 55 berührt. Insbesondere berührt die Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 das Korrosionsgasdichtungselement 56 und das Vakuumdichtungselement 48, und der Gefäßdeckel 31 berührt ebenfalls das Korrosionsgasdichtungselement 56 und das Vakuumdichtungselement 48.
Der Abstand zwischen dem Gefäßdeckel 31 und der Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 ist um einen vorbestimmten Wert kürzer als die natürliche Länge des Korrosionsgasdichtungselements 56 in vertikaler Richtung und die natürliche Länge des Vakuumdichtungselements 48 in vertikaler Richtung, wobei, wenn das Dichtungsteil 55 in dem Raum aufgenommen ist, der durch die Dichtungsrille 49 und den Gefäßdeckel 31 definiert ist, das Korrosionsgasdichtungselement 56 und das Vakuumdichtungselement 48 jedes in vertikaler Richtung zusammengedrückt werden. Im Ergebnis erzeugt jedes, das Korrosionsgasdichtungselement 56 und das Vakuumdichtungselement 48 eine Rückstoßkraft, und somit kommt jedes, das Korrosionsgasdichtungselement 56 und das Vakuumdichtungselement 48 in engen Kontakt mit dem Gefäßdeckel 31 und der Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 auf Grund der Rückstoßkraft.
Der Vakuumseitige Ballenabschnitt 48a des Vakuumdichtungselements 48 ist in die Öffnung des im Wesentlichen U-förmigen Querschnitts des Korrosionsgasdichtungselements 56 eingepresst. Im Ergebnis sind das Korrosionsgasdichtungselement 56 und das Vakuumdichtungselement 48 aneinander befestigt. Außerdem sind Teile des Vakuumseitigen Ballenabschnitts 48a des Vakuumdichtungselements 48 von Teilen des Korrosionsgasdichtungselements 56 getrennt, um Nischenräume 48h und 48i auszubilden.
Abschnitte, die von dem Vakuumdichtungselement 48 hervorstehen, wenn das Vakuumdichtungselement in vertikaler Richtung zusammengedrückt ist, treten in die Nischenräume 48d, 48e, 48h und 48i die wie oben beschrieben um den Umfang des Vakuumdichtungselement 48 herum angeordnet sind, wobei die Nischenräume 48d, 48e, 48h und 48i die Druckverformung des Vakuumdichtungselements 48 fördern.
Das FKM, das das Vakuumdichtungselement 48 ausbildet, wird leicht durch das Korrosionsgas abgenutzt, das von der Vakuumseite in Richtung der Atmosphärenseite in 8 strömt, aber da das Korrosionsgasdichtungselement 56 auf der Vakuumseite angeordnet und in engem Kontakt mit dem Gefäßdeckel 31 und der Bodenfläche 49b der Dichtungsrille 49 ist, hindert das Korrosionsgasdichtungselement 56 das Korrosionsgas am Erreichen des Vakuumdichtungselements 48, das auf der Atmosphärenseite angeordnet ist. Insbesondere hat der Edelstahl vom Austenittyp, der das Korrosionsgasdichtungselement 56 ausbildet, eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber dem Korrosionsgas, und somit wird das Korrosionsgasdichtungselement 56 nicht abgenutzt. Das Korrosionsgasdichtungselement 56 kann daher über einen langen Zeitraum das Korrosionsgas am Erreichen des Vakuumdichtungselements 48 hindern, das auf der Atmosphärenseite angeordnet ist.
Entsprechend dem Dichtungsteil 55 der vorliegenden Ausführungsform, weist das Dichtungsteil 55 das Korrosionsgasdichtungselement 56 auf, das auf der Vakuumseite angeordnet und aus Edelstahl vom Austenittyp gefertigt ist, der eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Korrosionsgas aufweist, und das Vakuumdichtungselement 48, das auf der Atmosphärenseite angeordnet ist, ist aus FKM gefertigt. Das Korrosionsgasdichtungselement 56 hindert das Korrosionsgas am Erreichen des Vakuumdichtungsteils 48, und somit kann die Abnutzung des Vakuumdichtungsteils 48 durch das Korrosionsgas verhindert werden, wodurch das Erfordernis, ein korrosionsgasbeständiges Elastomermaterial zu verwenden, entfallen kann. Außerdem sind das Korrosionsgasdichtungselement 56 und das Vakuumdichtungselement 48 miteinander verbunden und somit kann das Dichtungsteil 55 als ein einzelnes Bauelement gehandhabt werden und außerdem klein in seinen Abmaßen gestaltet werden. Im Ergebnis erfordert das Dichtungsteil keinen vorbestimmten Dichtungsraum, wie für eine doppelte Dichtungsstruktur erforderlich wäre, ist das Dichtungsteil 55 kostengünstig und eine ausgezeichnete Lebensdauer kann zugesichert werden.
Außerdem ist, gemäß dem Dichtungsteil 55, das Korrosionsgasdichtungselement 56 au Edelstahl vom Austenittyp gefertigt. Edelstahl vom Austenittyp weist eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Korrosionsgas auf und wird somit kaum durch das Korrosionsgas abgenutzt. Die Abnutzung des FKM, das das Vakuumdichtungselement 48 ausbildet, durch das Korrosionsgas kann somit zuverlässig abgewendet werden, und somit kann eine noch bessere Lebensdauer des Dichtungsteils 55 zugesichert werden.
Außerdem weist das Dichtungsteil 55 um den Umfang des Vakuumdichtungselements 48 herum die Nischenräume 48d, 48e, 48h und 48i auf, die durch das Vakuumdichtungselement allein oder durch das Vakuumdichtungselement 48 und das Korrosionsgasdichtungselement 56 zusammen definiert werden. Im Ergebnis treten Abschnitte, die von dem Vakuumdichtungselement 48 hervorstehen, wenn das Vakuumdichtungselement 48 in vertikaler Richtung zusammengepresst ist, in die Nischenräume 48d, 48e, 48h und 48i ein, wodurch das Vakuumdichtungselement leicht der Druckverformung unterliegen kann. Ein Zerdrücken des Vakuumdichtungselements 48 kann daher verhindert werden, und somit kann eine noch bessere Lebensdauer zugesichert werden.
In dem oben beschriebenen Dichtungsteil 55 ist das Korrosionsgasdichtungselement 56 aus Edelstahl vom Austenittyp gefertigt. Das Korrosionsgasdichtungselement 56 kann jedoch aus jedem anderen Korrosionsgasbeständigen Material gefertigt werden, zum Beispiel aus jedem Edelstahl nicht vom Austenittyp, aus Nickel oder Aluminium. Diese Materialien können leicht und kostengünstig hergestellt werden, und das kann das Dichtungsteil 55 kostengünstiger gefertigt werden.
Oben wurde der Fall beschrieben, in dem das Dichtungsteil 55 in einem Raum aufgenommen ist, der durch die Dichtungsrille 49 und den Gefäßdeckel 31 definiert ist. Der Ort, an dem das Dichtungselement verwendet wird, ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern das Dichtungsteil 55 kann an jedem Ort verwendet werden, an dem eine Abdichtung eines Vakuums von der Atmosphäre erforderlich ist. Zum Beispiel ist es selbstverständlich, dass das Dichtungsteil auch in der zuvor beschriebenen KF Flansch Verbindungsstruktur 50 verwendet werden kann.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die bearbeiteten Substrate Halbleiterscheiben. Die bearbeiteten Substrate sind jedoch nicht darauf beschränkt, sondern können auch zu Beispiel LCD- (Flüssigkristallanzeige) oder FPD-(Flachbildanzeige) Glassubstrate sein.

Claims

Dichtungsteil (46) in einer Substrat-bearbeitenden Vorrichtung (10), die ein druckreduziertes Gefäß (11) aufweist, in dem eine hochelastische polymerische materialerodierende Erodiersubstanz vorhanden ist, und die eine vorbestimmte Bearbeitung an einem Substrat (W) ausführt, das in dem druckreduzierten Gefäß (11) aufgenommen ist, wobei das Dichtungsteil (46) eine Innenseite des druckreduzierten Gefäßes (11) gegenüber der Außenseite abdichtet, wobei das Dichtungsteil (46) umfasst ein erstes Element (47), das auf einer Innenseite des druckreduzierten Gefäßes (11) angeordnet ist und gegenüber der Erodiersubstanz beständig ist, ein zweites Element (48), das aus dem hochelastischen polymerischen Material gefertigt ist und auf einer Außenseite des druckreduzierten Gefäßes (11) angeordnet ist, und mindestens einen Raum (48f, 48g), der durch mindestens einen Teil des ersten Elements (47) und mindestens einen Teil des zweiten Elements (48), die voneinander getrennt sind, ausgebildet ist, wobei das erste Element (47) und das zweite Element (48) zusammengefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Raum (48f, 48g) ein umschlossener Raum (48f, 48g)) ist, der durch den Kontakt des ersten Elements (47) und des zweiten Elements (48) miteinander an wenigstens zwei Abschnitten ausgebildet wird, wobei der umschlossene Raum (48f, 48g) innerhalb des ersten Elements (47) vorgesehen ist.
Dichtungsteil nach Anspruch 1, wobei das erste Element (47) einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, der zu der Außenseite hin offen ist, und mindestens ein Teil des zweiten Elements (48) in die Öffnung des U-förmigen Querschnitts eintritt.
Dichtungsteil nach Anspruch 2, wobei der U-förmige Querschnitt des ersten Elements (47) mindestens einen gebogenen Abschnitt (47a, 47b) aufweist.
Dichtungsteil nach Anspruch 3, wobei der gebogene Abschnitt (47a, 47b) ein schmaler Abschnitt ist (47a, 47b).
Dichtungsteil nach Anspruch 1, wobei die Erodiersubstanz eine aktive Spezies ist, die aus einem reaktiven Aktivgas gebildet ist, und das erste Element (47) aus Fluorkunstharz hergestellt ist.
Dichtungsteil nach Anspruch 5, wobei das Fluorkunstharz eines ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polytetrafluorethylen, einem Tetrafluorethylen/Perfluoralkyl-Vinylether-Copolymer, einem Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer, einem Tetrafluorethylen/Ethylen-Copolymer, Polyvinylidenfluorid und Polychlortrifluorethylen.
Dichtungsteil nach Anspruch 5, wobei das hochelastische polymerische Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Gummi vom Vinylidenfluoridtyp und Gummi vom Tetrafluorethylenpropylentyp.
Dichtungsteil nach Anspruch 1, wobei die Erodiersubstanz ein Korrosionsgas und das erste Element (56) aus einem korrosionsbeständigen Metall gefertigt ist.
Dichtungsteil nach Anspruch 8, wobei das korrosionsbeständige Metall eines ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Edelstahl, Nickel und Aluminium.
Dichtungsteil nach Anspruch 8, wobei das hochelastische polymerische Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Gummi vom Vinylidenfluoridtyp und Gummi vom Tetrafluorethylenpropylentyp.
Dichtungsteil nach Anspruch 1, wobei das zweite Element (48) eine Einschnürung (48c) aufweist.
Substrat-bearbeitende Vorrichtung (10), umfassend: ein druckreduziertes Gefäß (11), in dem eine hochelastische polymerische materialerodierende Substanz vorhanden ist; eine Bearbeitungsvorrichtung (12, 20, 34, 36), die eine vorbestimmte Bearbeitung an dem Substrat (W), das in dem druckreduzierten Gefäß (11) aufgenommen ist, ausführt; und ein Dichtungsteil (46), das einen Innenraum des druckreduzierten Gefäßes (11) gegenüber einer Außenseite abdichtet; wobei das Dichtungsteil aufweist ein erstes Element (47), das im Innenraum des druckreduzierten Gefäßes (11) angeordnet ist und beständig gegenüber der erodierenden Substanz ist, ein zweites Element (48), das aus hochelastischem polymerischem Material gefertigt ist und das an einer Außenseite des druckreduzierten Gefäßes (11) angeordnet ist, und mindestens einen Raum (48f, 48g), der durch mindestens einen Teil des ersten Elements (47) und mindestens einen Teil des zweiten Elements (48), die voneinander getrennt sind, ausgebildet ist, wobei das erste Element (47) und das zweite Element (48) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Raum (48f, 48g) ein umschlossener Raum (48f, 48g) ist, der durch den Kontakt des ersten Elements (47) und des zweiten Elements (48) miteinander an wenigstens zwei Abschnitten ausgebildet wird, wobei der umschlossene Raum (48f, 48g) innerhalb des ersten Elements (47) vorgesehen ist.
Substrat-bearbeitende Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das erste Element (47) einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, der zu der Außenseite hin offen ist, und mindestens ein Teil des zweiten Elements (48) in die Öffnung des U-förmigen Querschnitts eintritt.
Substrat-bearbeitende Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die erodierende Substanz eine aktive Spezies ist, die aus einem reaktiven Aktivgas gebildet ist, und das erste Element (47) aus Fluorkunstharz hergestellt ist.
Substrat-bearbeitende Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die erodierende Substanz ein Korrosionsgas ist und das erste Element (47) aus einem korrosionsbeständigen Metall gefertigt ist.