JP2005282864A - Sealing structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体(真空)の密封に用いられる密封構造体に係り、特に、半導体製造装置
や液晶製造装置のチャンバーゲート部に使用される密封構造体に関する。
The present invention relates to a sealing structure used for sealing a fluid (vacuum), and more particularly to a sealing structure used for a chamber gate portion of a semiconductor manufacturing apparatus or a liquid crystal manufacturing apparatus.
従来、半導体(液晶)製造装置等に用いられる密封構造としては、図6(A)に示すO
リング(シール41a)が広く使用されており、また、三叉状横断面の弾性シールと蟻溝か
ら構成されたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。さらに、従来から、図6
(B)(C)(D)(E)の各々に示すような各種横断面形状の弾性シール41b,41c,
41d,41eと蟻溝42から成る密封構造が知られている。
いずれの弾性シール41b,41c,41d,41eにせよ、平面図は図7に例示するような全
体環状の形状である。また、上述のOリング(シール41a)は自由状態下で全体円形環状
であるので、これを図7のような矩形に変形させたものを蟻溝42に嵌着していたので、矩
形角部で引張りが生じるため、シール面に問題を生ずる場合があった。
A ring (
(B)
A sealing structure including 41d and 41e and a
Regardless of the
上記特許文献1に記載の三叉状の弾性シール、及び、図6(B)(D)や図6(E)に
示した横断面形状の弾性シール41b,41eは、蟻溝42内で姿勢が不安定となってシール性
が安定しない場合があり、溝底面に対する座り(安定性)が悪いため、蛇行して粉塵を発
生する虞がある。この粉塵は、液晶や半導体の製造に於ては厳禁すべきことである。
The three-pronged elastic seal described in
また、図6(A)に示した弾性シール(Oリング)41aは、蟻溝42内で捩れを生じ、切
断に至る虞があり、また、上記蓋体による圧接で蓋体に固着して蟻溝42から脱落する(抜
け出る)という問題があり、さらに、蟻溝42の開口端縁部43,43と摩擦して摩耗粉(パー
ティクル)が生ずるという問題がある。また、メタルタッチを生ずることもある。
Further, the elastic seal (O-ring) 41a shown in FIG. 6 (A) may be twisted in the
次に、図6(C)の弾性シール41cは蟻溝42内へ逆組付けを行ってしまう虞がある。ま
た、(図6(A)と同様に)ゴムの摩耗粉(パーティクル)を発生する。
次に、図6(D)の弾性シール41dは蟻溝42内へ逆組付けを行う虞があり、また、ゴム
の摩耗粉(パーティクル)を生じるという問題がある。
図6(C)と(D)に於て、特に、矢印Kは清浄空間側(内径側)であって、液晶や半
導体が収納されて加工される清浄度が要求される側を示しており、その清浄空間側(内径
側)Kの開口端縁部43に対して、弾性シール41c,41dは摩擦して摩耗粉(パーティクル
)を発生する形状であった。
Next, the elastic seal 41c of FIG. 6C may be reversely assembled into the dovetail groove. Also, rubber wear particles (particles) are generated (similar to FIG. 6A).
Next, the
6 (C) and 6 (D), in particular, the arrow K indicates the clean space side (inner diameter side), which indicates the side on which liquid crystal and semiconductor are stored and processed and required cleanliness. The
本発明に係る密封構造は、上述の従来の弾性シールの問題点を解決して、清浄空間側(
内径側)に弾性シールと蟻溝開口端縁部との摩耗粉(パーティクル)の発生を無くし、か
つ、蟻溝内へ装入し易く、かつ、一旦装着後は蟻溝から不意に脱落することのない弾性シ
ール(密封構造)を提供することを目的とする。
The sealing structure according to the present invention solves the above-described problems of the conventional elastic seal,
No wear particles (particles) are generated between the elastic seal and the edge of the dovetail opening on the inner diameter side, and it is easy to insert into the dovetail. It is an object of the present invention to provide an elastic seal (sealing structure) free from any problem.
本発明は、開口部と、相互に該開口部側に近づくにつれて接近する第1側壁面・第2側
壁面と、底壁面とを、有する蟻溝を備えた被取付部材と、該蟻溝内へ装着される弾性シー
ルと、該弾性シールが上記蟻溝から突出している突出部を押圧する相手部材と、から成る
と共に、清浄空間側と大気側とを遮断して密封する密封構造体であって、該弾性シールは
、上記蟻溝内へ装着されかつ上記相手部材の平坦面が押圧されない未圧縮装着状態に於て
、上記蟻溝の底壁面に対応する底面ストレート部を有し、かつ、上記清浄空間側に対応す
る上記第1側壁面に対して上記開口部の近傍にて近接乃至当接する高位肩部を有し、上記
大気側に対応する上記第2側壁面に対して蟻溝深さ寸法の中位の高さで当接する中位肩部
を有し、該中位肩部から上記突出部に渡って上記開口部の開口端縁部との間に間隙部を形
成するよう構成されている。
The present invention relates to a mounting member having a dovetail groove having an opening, a first side wall surface and a second side wall surface that approach each other as they approach the opening side, and a bottom wall surface; A sealing structure that seals the clean space side and the atmosphere side with each other, and includes an elastic seal that is attached to the mating member and a mating member that presses the protruding portion protruding from the dovetail. The elastic seal has a bottom straight portion corresponding to the bottom wall surface of the dovetail in an uncompressed mounting state where the elastic seal is installed in the dovetail and the flat surface of the mating member is not pressed, and A high shoulder portion that is close to or abuts in the vicinity of the opening with respect to the first side wall surface corresponding to the clean space side, and a dovetail depth with respect to the second side wall surface corresponding to the atmosphere side A middle shoulder that abuts at a medium height, and the protrusion protrudes from the middle shoulder. Over the section being configured to form a gap between the opening edge portion of the opening.
かつ、上記弾性シールが、上記高位肩部から、上記蟻溝の底壁面に略直交する方向の側面ストレート部、及び、アール部又は勾配部をもって、上記底面ストレート部に至る横断面形状を備えている。 The elastic seal has a cross-sectional shape that extends from the high shoulder to the bottom straight portion with a side straight portion in a direction substantially perpendicular to the bottom wall surface of the dovetail groove and a rounded portion or a gradient portion. Yes.
清浄空間側(内径側)にゴム摩耗粉(パーティクル)をほとんど発生せず、半導体や液
晶の製造装置に好適である。さらに、蟻溝内への装着も比較的容易に行うことが可能であ
る。また、蟻溝の(清浄空間側の)開口端縁と弾性シールの間に空隙がほとんど無いので
、半導体成膜時の酸化粉塵(デポ)が溜まらない。また、弾性シールが製造装置の蓋(相
手部材)の開きと共に引き出されて、蟻溝から脱落することも防止できる。さらに、弾性
シールは蟻溝内で常に安定姿勢を保持する。
Rubber wear powder (particles) is hardly generated on the clean space side (inner diameter side), which is suitable for semiconductor and liquid crystal manufacturing apparatuses. Furthermore, it is possible to mount the dovetail groove relatively easily. Further, since there is almost no gap between the opening edge of the dovetail (on the clean space side) and the elastic seal, oxidized dust (depot) does not accumulate during semiconductor film formation. Further, it is possible to prevent the elastic seal from being pulled out from the dovetail by being pulled out together with the opening of the manufacturing apparatus lid (counter member). Furthermore, the elastic seal always maintains a stable posture in the dovetail.
以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
図1〜図4に於て、本発明に係る密封構造の実施の一形態を示し、この密封構造体は、
蟻溝3を備えた被取付部材2と、この蟻溝3内へ装着されるゴム製等の弾性シール1と、
平坦面20を有して蟻溝3内の弾性シールを押圧する相手部材21と、から成る。
弾性シール1は全体が略矩形状(図7参照)や、競技トラック状(長円形状)等の環状
である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments.
1 to 4, an embodiment of a sealing structure according to the present invention is shown.
A to-be-attached
And a
The
この密封構造体は、半導体製造装置や(大型)液晶製造装置のチャンバー入口のゲート
部の(主として真空の)密封用として、好適である。このとき、上記被取付部材2はバル
ブシート(又はゲート)が相当し、他方、これに接近離間自在に対応する平坦面20を有す
る相手部材21は、ゲート(又はバルブシート)が相当する。
This sealing structure is suitable for sealing (mainly vacuum) the gate portion of the chamber entrance of a semiconductor manufacturing apparatus or (large) liquid crystal manufacturing apparatus. At this time, the mounted
上記蟻溝3は、開口部4と、相互に開口部4に近づくにつれて接近する第1側壁面5・
第2側壁面6と、底壁面7とを、有する横断面略台形状である。なお、底壁面7と第1側
壁面5との隅部28、及び、底壁面7と第2側壁面6との隅部28は、アール状(弯曲状)に
連結されている。このように蟻溝3は(やや丸味のある)横断面略台形状として、平坦面
2aに凹設され、奥側が拡大した形状である。
The
It has a substantially trapezoidal cross section having a second
Kは清浄空間部(内径側)を示し、Mは大気側(外径側)を示す。清浄空間部Kとは、
半導体や液晶等が収納されて各種加工が施されるチャンバー空間室の存在する側であって
、特に、清浄な(微粉塵の無い)ことが要求される空間部を言う。図1と図2で、蟻溝3
の第1側壁面5が上記清浄空間側(内径側)Kに対応し、第2側壁面6は大気側(外径側
)Mに対応する。本発明に係る密封構造体は、この清浄空間側Kと大気側Mとを遮断して
密封する。
K indicates the clean space (inner diameter side), and M indicates the atmosphere side (outer diameter side). What is clean space K?
It is the side where the chamber space where semiconductors, liquid crystals, etc. are housed and various types of processing are present, and particularly a space that is required to be clean (no dust). 1 and 2, the
The first
弾性シール1の横断面形状について説明する。この弾性シー1は、蟻溝3内へ装着され
かつ相手部材21の平坦面20が押圧(接触)しない未圧縮装置状態───図1と図2参照─
──に於て、蟻溝3の左右中央線Lに関して非対称形であって、例えば、蟻溝3から突出
している突出部9は中央線Lに関して、非対称形であって、清浄空間側(内径側)Kに偏
っている。なお、相手部材21の平坦面20は直接にこの突出部9の頂面10を押圧する。また
、弾性シール1は、蟻溝3の底壁面7に対応する底面ストレート部11を有している。
The cross-sectional shape of the
──, the
未圧縮装着状態に於て、清浄空間側Kに対応した第1側壁面5に対して、開口部4(の
開口端縁部4a)の近傍にて近接乃至(軽く)当接する高位肩部12Hを有すると共に、大
気側Mに対応する第2側壁面6に対して蟻溝深さ寸法H3 の中位(中間)の高さ寸法で当
接する中位肩部12Lを有する。この中位肩部12Lから突出部9に渡って、開口部4の大気
側Mの開口端縁部4b(角部)との間に、間隙部Gが形成される。具体的には、(断面)
円弧状の頂面10に至る所定傾斜角度θの勾配部14を備え、この傾斜角度θは蟻溝3の第2
側壁面6の傾斜角度と略同一として、勾配部14と第2側壁面6は略平行に、一定の幅の間
隙部Gを形成している。
In the uncompressed state, the
A
As the inclination angle of the
高位肩部12Hが第1側壁面5に近接乃至軽く当接する、底壁面7からの高さ寸法H13は
、蟻溝3の深さ寸法H3 の80%〜95%に設定する。即ち、0.80×H3 ≦H13≦0.95×H3
とする。他方、中位肩部12Lが第2側壁面6に当接する、底壁面7からの高さ寸法H12は
、蟻溝3の深さ寸法H3 の30%〜70%に設定する。即ち、0.30×H3 ≦H12≦0.70×H3
とする。また、H12<H13という関係式も成立していることとなる。H13<0.80×H3 の場合は、開口端縁部4aと大アール部16との間に空間が生じてデポが溜まる虞が高まる。逆に、H13>0.95×H3 の場合は、弾性シール1が蟻溝3から抜け出る虞が高まる。そして、H12<0.30×H3 の場合は、間隙部Gが大きくなり過ぎ、逆に、H12>0.70×H3 の場合は間隙が小さくなる。
The height dimension H 13 from the
And On the other hand, the height dimension H 12 from the
And In addition, the relational expression H 12 <H 13 is also established. In the case of H 13 <0.80 × H 3 , there is a high possibility that a space is generated between the opening
図3は本発明に係る弾性シール1の横断面形状をさらに詳しく説明するための図であっ
て、上述の図1と図2と合わせて説明すれば、弾性シール1はその清浄空間部側K(図3
の右半分)に於て、大きな半径R1 にて約90°の中心角度をもって四半円部15を描いた大
アール部16を備える。この大アール部16の下端(右端)が前記高位肩部12Hに相当し、こ
の高位肩部12Hから、蟻溝3の底壁面7に略直角の方向(垂直線の方向)に略垂直部位(
側面ストレート部)17を有する。この略垂直部位(側面ストレート部)17の下端から、や
や小さ目の半径R2 のアール部(円弧部)18をもって、前記底面ストレート部11に滑らか
に接続(連絡)される形状である。前述の左右中心線Lに関して、図の右半分───清浄
空間側Kは、オムスビを縦方向に2分割した半分側の形状であると言うことができる。
なお、アール部18の代りに傾斜直線状の勾配部をもって、側面ストレート部17と底面ス
トレート部11とを連絡してもよい(図示省略)。
FIG. 3 is a view for explaining the cross-sectional shape of the
In the right half), a large
Side straight portion) 17. From the lower end of the substantially vertical portion (side straight portion) 17, the bottom portion
In addition, the side
他方、弾性シール1の大気側(外径側)M───図3の左半分───に於て、前記半径
R1 よりも小さな半径R3 の弯曲部19をもって、大アール部16と前記勾配部14とを連絡し
ている。なお、図3では短い頂面ストレート部22を、大アール部16と、弯曲部19の間に介
在させても良く、所望により、この頂面ストレート部22を、図3よりも大きく形成して、
突出部9の頂面を平坦面状として、図1の相手部材21の平坦面20と安定姿勢で接触させて
も良い(図示省略)。
On the other hand, on the atmosphere side (outer diameter side) M of the
The top surface of the protruding
中位肩部12Lは小さな半径R4 のアール部をもって形成され、この小さな半径R4 の円
に勾配部14が交わる隅部は小さな半径R5 の小凹部23を介して、相互に接続(連結)され
た形状である。この小凹部23は、後述の図4で弾性シール1を捩りつつ蟻溝3内へ装着さ
せる際に重要な役目(作用)をなすものである。
底面ストレート部11の図3の左端(大気側Mの端)は、小さな半径R6 のアール部24、
及び、(底面ストレート部11側へ幅寸法が減少する方向に傾斜した)ストレート状逆勾配
部25を介して、中位肩部12Lに連結されている。
The left end of FIG. 3 of the bottom straight portion 11 (the end on the atmosphere side M) is a rounded
And, it is connected to the
図2に於て、点線26は、被取付部材2の平坦面2aと同一平面の仮想切断線を示し、未
圧縮装着状態で、左右中央線Lを基準線として、仮想切断線が(左の)勾配部14・(右の
)大アール部16に交わる交点までの(肉厚)寸法Tm ,Tk は、Tm <Tk のように、後
者を前者よりも大きく設定される。そして、上述のように、R1 >R3 のように設定した
ことで、(図1の)相手部材21を押圧してゆけば、ゴム等の弾性材から成る突出部9は、
間隙部Gに収まるように弾性変形する(図5の(A)参照)。図1〜図3に示すように、
中位肩部12Lから小凹部23を介して連設された勾配部14は、垂直方向(中央線Lと平行な
方向)よりも清浄空間側(内径側)Kに傾斜しているため、上述の弾性変形に伴って、確
実に間隙部G内へ(弾性変形部分が)収納できる。従って、大きな半径R1 を有する大ア
ール部16の一部をもって形成した上位肩部12Hは、開口端縁部4aに(強く)接触せず、
パーティクル(ゴムの摩耗粉)が発生することを防止している。また、底面ストレート部
11を大きく形成したので、常に蟻溝3内での姿勢が安定して、シール性能を安定して発揮
でき、かつ、捩れを生じない。
In FIG. 2, a dotted
It is elastically deformed to fit within the gap G (see FIG. 5A). As shown in FIGS.
The
Prevents generation of particles (rubber wear powder). Also, the bottom straight part
Since 11 is formed large, the posture in the
中位肩部12Lと高位肩部12Hが、各々、第2・第1側壁面6,5に接触(圧接)するこ
とで、弾性シール1の蟻溝3からの抜出しを阻止できる。例えば、相手部材21が図5に示
すように頂面10に対して圧接状態となった後、(蓋開放作動の際等に)相手部材21が離れ
てゆくときに、弾性シール1がその平坦面20に固着して蟻溝3から引抜けて出ることを、
有効に防止できる。
The
It can be effectively prevented.
図4に示すように、弾性シール1を回転させて(傾斜状として)、突出状の中位肩部12
Lから開口部4へ差込んで、突出状の中位肩部12Lと勾配部14の間の小凹部23を、開口端
縁(角)部4bに対応(接触)させつつ、矢印Nのようにアール部18を蟻溝3内へ押込め
ば、図1・図2の状態となる。横断面に於て矢印N方向に回転させつつ、小凹部23を中心
として押込むとき、アール部18の存在によって、スムースに開口端縁(角)部4aを乗り
越えて蟻溝3内へ装着できる。そして、小凹部23の隅部からアール部18までの厚さ寸法T
18を、蟻溝3の開口部4の幅寸法W4 と同一乃至僅かに大に設定する。なお、アール部18
の一部乃至全体を、(底面方向へ幅寸法が減少する)ストレート状勾配面とするも、自由
である(図示省略)。
As shown in FIG. 4, the
As shown by the arrow N, the small
18 is set to be the same as or slightly larger than the width dimension W 4 of the opening 4 of the
It is also possible to make a part or the whole of a straight inclined surface (the width dimension decreases in the direction of the bottom surface) freely (not shown).
次に、図5(A)は、本発明に係る弾性シール1を蟻溝3内へ装着し、相手部材21の平
坦面20を押圧した圧縮使用状態を示し、その状態での接触面圧力Pを示す(有限要素法に
よる)FEM解析図である。また、図5(B)はOリング41aについて同じ圧縮使用状態
に於ける接触面圧力を示すFEM解析図である。
Next, FIG. 5 (A) shows a compression use state in which the
この図5(A)と(B)とを比較すれば分かるように、Oリング41aでは上下面での接
触面圧が略同じとなると共に、相手部材21との接触面圧P分布が丸山型となり、中央にピ
ーク圧を生じ、相手部材21に固着し易くて、相手部材21を開放する際に、相手部材と共に
、蟻溝42から脱落する虞がある。また、左右両開口端縁部4a,4bと摩擦しつつOリン
グ41aは圧縮するので、ゴム摩耗粉(パーティクル)を発生し易く、清浄空間側Kに悪影
響を与える。
As can be seen by comparing FIGS. 5A and 5B, in the O-
これに対し、本発明では、図5(A)のように相手部材21との接触面圧P分布が比較的
なだらかな高原型となり、上下面幅に差が付いている(上面幅より下面幅が大きい)ため
、相手部材21に固着しにくくなる。さらに言えば、図5(A)の場合はなだらかな接触面
圧力P分布であるので、図5(B)の丸い山型の場合よりも、その積分値(耐荷重値)が
大きく、高荷重に耐えることが可能であって、相手部材21と被取付部材2とが相互に接触
すること───いわゆるメタルタッチ───を防止できる。
On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 5A, the contact surface pressure P distribution with the
本発明は、上述のように開口部4と、相互に該開口部4側に近づくにつれて接近する第
1側壁面5・第2側壁面6と、底壁面7とを、有する蟻溝3を備えた被取付部材2と、該
蟻溝3内へ装着される弾性シール1と、該弾性シール1が上記蟻溝3から突出している突
出部9を押圧する相手部材21と、から成ると共に、清浄空間側Kと大気側Mとを遮断して
密封する密封構造体であって、該弾性シール1は、上記蟻溝3内へ装着されかつ上記相手
部材21の平坦面20が押圧されない未圧縮装着状態に於て、上記蟻溝3の底壁面7に対応す
る底面ストレート部11を有し、かつ、上記清浄空間側Kに対応する上記第1側壁面5に対
して上記開口部4の近傍にて近接乃至当接する高位肩部12Hを有し、上記大気側Mに対応
する上記第2側壁面6に対して蟻溝深さ寸法H3 の中位の高さで当接する中位肩部12Lを
有し、該中位肩部12Lから上記突出部9に渡って上記開口部4の開口端縁部4bとの間に
間隙部Gを形成するよう構成されているので、底面ストレート部11によって常に安定姿勢
を保ち、かつ、高荷重にも耐えることができ、さらに、清浄空間側Kでは蟻溝3の開口端
縁部4aとの間に空間(間隙)を有さないので、成膜時の酸化ゴミ(デポ)が溜まらず好
ましい。反対の大気側Mでは、間隙部Gを形成しているので、適度の圧縮弾性変形を生じ
、かつ、大気側Mではゴミが溜まっても半導体製造チャンバーへの影響がなく、問題が生
じない。また、相手部材21が突出部9を押圧してゆく際に、突出部9は間隙部Gへ弾性変
形してゴムが逃げてゆき、反対側の高位肩部12Hが第1側壁面5に強く摩擦することを防
止して、パーティクルの発生を防ぐ。かつ、中位肩部12Lが第2側壁面6に圧接して、蟻
溝3から弾性シール1がゲート蓋(相手部材21)と共に抜け出ることを有効に防止できる
。さらに、中位肩部12Lから突出部9に渡って間隙部Gが形成される形状であるので、図
4に示したように、回転させて開口部4を介して蟻溝3内へ装入することが可能である。
The present invention includes a
さらに、弾性シール1が、上記高位肩部12Hから、上記蟻溝3の底壁面7に略直交する方向の側面ストレート部17、及び、アール部18又は勾配部をもって、上記底面ストレート部11に至る横断面形状を備えているので、図4に示すように、清浄空間K側の開口端縁(角)部4aをスムースに越えて、蟻溝3内へ装着する作業性に優れる。
また、上記高位肩部12Hが第1側壁面5に対して近接乃至当接する、上記底壁面7から
の高さ寸法H13が、蟻溝深さ寸法H3 の80%〜95%に設定され、さらに、上記中位肩部12
Lが第2側壁面6に対して当接する、上記底壁面7からの高さ寸法H12が、蟻溝深さ寸法
H3 の30%〜70%に設定されているので、相手部材21の平坦面20に固着して弾性シール1
が抜き出ることを防止できると共に清浄空間側Kに、デポ(成膜時の酸化ゴミ)が溜まる
ことを防止し、かつ、反対の大気側Mでは圧縮弾性変形時のゴミの逃げる空間を確保でき
る。
Further, the
Further, the height dimension H 13 from the
Since the height dimension H 12 from the
Can be prevented, and deposits (oxidized dust at the time of film formation) can be prevented from accumulating in the clean space K, and a space for dust to escape during compression elastic deformation can be secured on the opposite atmosphere side M. .
1 弾性シール
2 被取付部材
3 蟻溝
4 開口部
4b 開口端縁部
5 第1側壁面
6 第2側壁面
7 底壁面
9 突出部
11 底面ストレート部
12H 高位肩部
12L 中位肩部
17 側面ストレート部
18 アール部
20 平坦面
21 相手部材
G 間隙部
H3 ,H12,H13 高さ寸法
K 清浄空間側(内径側)
M 大気側(外径側)
θ 傾斜角度
DESCRIPTION OF
11 Bottom straight section
12H High shoulder
12L Middle shoulder
17 Side straight section
18 Earl Club
20 Flat surface
21 Mating member G Gap H 3 , H 12 , H 13 Height K Clean space side (inner diameter side)
M Atmosphere side (outer diameter side)
θ Inclination angle
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