JP2005516169A - ゲートバルブシールアセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は、多室真空装置に使用されるゲートバルブシールアセンブリに関する。シールアセンブリ（２０）は、ドア（１４）と、ドアの周縁に沿って走る変形可能なシールリング（１２）とを含み、シールリングは、ディスク、リング、またはクランプなどの可逆的に取付けられた固定手段（１６）によって、所定位置に保持される。

Description

本発明は、ゲートバルブ用シールアセンブリに関し、特に、取替可能な変形可能なシールリングを有するゲートバルブシールアセンブリに関し、前記アセンブリは、チップ製造のために半導体産業において使用される真空設備の室間にシールを形成するのに特定の用途がある。

集積回路（ＩＣ）チップは、典型的には、多室真空設備で製造される。各室は、隣接した室と異なった環境、たとえば、雰囲気、温度、および圧力を含んでもよい。室は、ゲートバルブ（またはスリットバルブ）によって互いに隔離される。シーリングは、バルブのシーリング部材またはドア部分を閉じることによって影響される。一般に、ドアは、バルブ内の開口部を被覆するサイズおよび形状の金属プレートと、ドアの周縁の近くでドアのシーリング面上に取付けられた変形可能なシールまたはＯリングとを含む。変形可能なシールは、典型的には、エラストマーポリマーまたは熱可塑性ポリマーから製造されている。

ＩＣチップ製造での使用中、変形可能なドアシールは、高温および腐食性プラズマに曝される。後者の条件が、繰返されるドアの開閉と合わさると、変形可能なシールリングが劣化し、最終的には、取替えなければならない。変形可能なシールの取替えは、問題があった。

初期のドア設計は、ドアシーリング面の周縁に沿って走る鳩尾形溝を特徴とした。この溝は、変形可能なＯリングシールまたは修正Ｏリング（米国特許公報（特許文献１））を保持するのに使用された。しかし、使用中、変形可能なシールリングは、ゲートバルブドアを開けると、溝から望ましくなく出ることがあった。また、取替用シールリングを損傷することなく溝内に設置することは、困難で時間がかかることがあった。

より最近のドア設計が、米国特許公報（特許文献２）に開示されており、ゲートバルブドアは、取付部材と、それに取付けられたシールプレートとを含み、変形可能なシールリングが、シールプレートの外面上に取付けられている。この設計において、変形可能なシールリングは、好ましくは、所定位置に成形することによってシールプレート上に結合される。摩耗した変形可能なシールリングを取替えることが望ましい場合、シールプレート／変形可能なシールアセンブリを、取付部材から容易に取外し、捨てる。次に、新しいシールプレート／変形可能なシールアセンブリを取付部材に取付ける。この設計には、古いシールプレートを再使用しないという経済的および環境上の欠点がある。

米国特許公報（特許文献３）は、ドアによって部分的に形成され、かつ、取外し可能な楔形インサートによって部分的に形成された溝内に所定位置に保持された取外し可能なＯリングシールを有するスリットバルブドアを開示している。しかし、Ｏリングをねじることなくこのドア溝内にＯリングシールを設置することは困難であろう。ねじれは、早すぎるシール破損を引起すことがある。

米国特許第５，４８２，２９７号明細書 米国特許第６，０８９，５４３号明細書 米国特許第５，５７９，７１８号明細書 米国特許第４，０３５，５６５号明細書 米国特許第４，２８１，０９２号明細書 米国特許第４，５２９，７８４号明細書 米国特許第４，４８７，９０３号明細書 米国特許第５，７８９，４８９号明細書 米国特許第５，９３６，０６０号明細書 米国特許第６，１４０，４３７号明細書 米国特許第６，２１１，３１９Ｂ１号明細書 米国特許第６，２８１，２９６Ｂ１号明細書

本発明の目的は、ドアの大きい部分を取替える必要なく、かつ、シールエレメントを損傷することなく、必要なときに迅速に取替えることができる、確実に取付けられた変形可能なシールエレメントを有するゲートバルブドアを提供することである。

本発明は、ゲートバルブまたはスリットバルブをシールするのに使用されるドアシールアセンブリに関する。

具体的には、本発明の一態様は、
ａ）シールリングを受ける溝を有するドアであって、前記溝が、前記ドアの周縁の近くに形成され、前記溝の第１の部分が、前記ドアに、ベース、外側側壁、および外側リップから形成されるドアと、
ｂ）前記溝の第２の部分を形成する外側側壁およびリップを有する、前記ドア上の前記溝内にシールリングを保持する固定手段と、
ｃ）前記固定手段を前記ドアに取付ける固着手段と、
ｄ）前記溝内に相補的に嵌合する形状およびサイズの変形可能なシールリングであって、前記シールリングは、前記溝の前記第１の部分と相補的に係合する第１の薄い部分と、前記溝の前記第２の部分と相補的に係合する第２の薄い部分とを含み、および前記シールリングは、前記第１の薄い部分と前記第２の薄い部分との間に配置され、かつ、前記ドアリップを越えて延在するサイズである厚い部分を有する、シールリングと
を含むことを特徴とするゲートバルブシールアセンブリである。

図１は、本発明のゲートバルブドアシールアセンブリ１０の平面図を示し、変形可能なシールリング１２が、ドア１４のシーリング面の周縁の近くの溝に取付けられ、固定手段１６によって所定位置に保持されている。

図２は、本発明のドアアセンブリを、２−２に沿った断面で示す。シールリング１２は、ドア１４のシーリング面上の溝のベース１８上に可逆的に取付けられている。溝は、変形可能なシールリング１２の比較的薄い外側部分３０と相補的に係合するための外側側壁２０および外側リップ２２を有する。固定手段１６は、変形可能なシールリング１２の比較的薄い内側部分３２と相補的に係合するための外側側壁２４および外側リップ２６を有する。シールリング１２は、薄い部分３０と薄い部分３２との間に配置された比較的厚い部分３４を有する。厚い部分３４は、一般に放物線状であり、かつ、バルブの開口部（図示せず）を囲む表面（すなわち接合フランジ）とシーリング係合するために、ドア１４および固定手段１６の両方のリップより上に延在するサイズである。シールリング１２の形状は、高真空下で効果的なシールを形成するために、比較的小さい圧縮力のみの要件をもたらす。シールリング１２がＯリングであった場合、はるかに大きい力が必要であろう。

固定手段１６は、図１および図２の両方で、中実のディスクまたは楔として示されているが、当業者は、固定手段が、同等に、連続リング、不連続リング、または一連のブラケットであってもよいことを容易に認識するであろう。そのような代替実施形態が、本発明において企図される。固定手段１６は、固着手段２８によってドア１４に可逆的に取付けられている。

固着手段２８としては、ボルト（図２に示されているような）、ねじ、ピン、接着剤などが挙げられるであろう。そのような代替実施形態は、本発明に含まれる。固定手段１６をドア１４に適切に取付けるのに必要な固着手段の数および位置は、固定手段の形状およびサイズに依存し、当業者によって容易に定められるであろう。任意に、第２のシール３６を固着手段２８とともに使用して（図３）、固着手段とドアとの間に気密シールを形成してもよい。これは、ドア１４と、シールリング１２と、固定手段１６との間の不十分な接合によって真空漏れが発生しないことを確実にする。第２のシール３６は、座金、Ｏリング、正方形ガスケットなどであってもよい。

ドア１４および固定手段１６は、ステンレス鋼、アルミニウム、または他の変形不能な金属などの金属から製造することができる。ドアおよび固定手段は、同じ材料から製造してもよいし、異なった材料から製造してもよい。固定手段１６は、また、シールリング１２として使用される材料よりモジュラスまたは硬度がはるかに大きいポリマーから製造することができる。固定手段の準備に有用なポリマーとしては、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド、または有機複合材もしくは無機複合材が挙げられるが、これらに限定されない。好ましくは、ドアおよび固定手段は、鋼またはアルミニウムから製造され、最も好ましくは、３１６Ｌなどのステンレス鋼、またはアルマイトから製造されている。

シールリング１２は、熱安定性であり、かつ、チップ製造設備に使用されるプラズマに対して不活性である熱可塑性樹脂（たとえば、テトラフルオロエチレンのコポリマー）などのエラストマー（好ましくは）または他の変形可能な材料から形成してもよい。適切なエラストマーとしては、シリコーンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、ＥＰＤＭ、エチレンと少なくとも４個の炭素原子を有するα−オレフィンとのコポリマー、およびパーフルオロエラストマー（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ）を含むフルオロエラストマー（ｆｌｕｏｒｏｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ）が挙げられる。高温、厳しい化学物質に曝される可能性があるか、非常に少ない抽出物（ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｓ）を必要とするシールを必要とする用途の場合、パーフルオロエラストマーが好ましいエラストマーである。「パーフルオロエラストマー」とは、テトラフルオロエチレンの共重合単位と、ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）またはペルフルオロ（アルコキシビニルエーテル）の共重合単位とを含むコポリマーを意味する。そのようなコポリマーは、また、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、またはＨなどの硬化部位の小量（好ましくは、コモノマーのモルの総数に基いて７モルパーセント未満）を含有してもよい。パーフルオロエラストマーは、先行技術に広範囲に記載されている。たとえば、米国特許公報（特許文献４）、米国特許公報（特許文献５）、米国特許公報（特許文献６）、米国特許公報（特許文献７）、米国特許公報（特許文献８）、米国特許公報（特許文献９）、米国特許公報（特許文献１０）、米国特許公報（特許文献１１）、および米国特許公報（特許文献１２）を参照のこと。

任意の第２のシール３６は、シールリング１２に適していると上述された材料のいずれかから形成してもよい。しかし、第２のシール３６は、プラズマに曝されないので、高価なパーフルオロエラストマーまたは他のプラズマ不活性材料から製造する必要はない。

摩耗したシールリング１２は、ａ）固着手段２８の係合を外す工程、ｂ）固定手段１６を取外す工程、ｃ）摩耗したシールリングを新しいシールリングと取替える工程、ｄ）固定手段１６を再配置する工程、およびｅ）固着手段２８を係合させる工程によって、本発明において容易に取替えることができる。新しいシールリングは、ねじれることなく溝内に容易に摺動する。

本発明のスリットバルブドアシールアセンブリおよび米国特許公報（特許文献３）のドアシールアセンブリの有限要素解析（ＦＥＡ）研究によれば、本発明のドアシールが、米国特許公報（特許文献３）のドアシールアセンブリより、接合フランジに対する接触圧力が高い（同じ圧縮荷重下の間）ことが示されている。これは、本発明のシールアセンブリのより良好な真空シーリング性能をもたらす。

図面に示され、上で詳細に説明された本発明の好ましい実施形態のほかに、当業者は、本発明に代替実施形態が可能であることを容易に理解するであろう。たとえば、シールリングの熱膨張のための空間を設けるために、溝側壁半径、シールリング幅、および固定手段のアンダーカットジオメトリを調整してもよい。したがって、本発明の範囲は、好ましい実施形態に厳密に限定されるべきではない。

本発明のシールアセンブリの一実施形態の平面図である。 図１の線２−２に沿った本発明のシールアセンブリの一実施形態の断面図である。 図１の線２−２に沿った本発明のシールアセンブリの別の実施形態の断面図である。

Claims (9)

1. ａ）シールリングを受ける溝を有するドアであって、前記溝が、前記ドアの周縁の近くに形成され、前記溝の第１の部分が、前記ドアに、ベース、外側側壁、および外側リップから形成されるドアと、
   ｂ）前記溝の第２の部分を形成する外側側壁およびリップを有する、前記ドア上の前記溝内にシールリングを保持する固定手段と、
   ｃ）前記固定手段を前記ドアに取付ける固着手段と、
   ｄ）前記溝内に相補的に嵌合する形状およびサイズの変形可能なシールリングであって、前記シールリングは、前記溝の前記第１の部分と相補的に係合する第１の薄い部分と、前記溝の前記第２の部分と相補的に係合する第２の薄い部分とを含み、および前記シールリングは、前記第１の薄い部分と前記第２の薄い部分との間に配置され、かつ、前記ドアリップを越えて延在するサイズである厚い部分を有するシールリングと
   を含むことを特徴とするゲートバルブシールアセンブリ。
2. 前記固着手段と前記ドアとの間にシールを形成する第２のシールをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブシールアセンブリ。
3. 前記固定手段が、楔およびディスクからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブシールアセンブリ。
4. 前記固定手段が、ステンレス鋼およびアルミニウムからなる群から選択される材料から製造されていることを特徴とする請求項３に記載のゲートバルブシールアセンブリ。
5. 前記固定手段が、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、有機複合材、および無機複合材からなる群から選択される材料から製造されていることを特徴とする請求項３に記載のゲートバルブシールアセンブリ。
6. 前記シールリングが、エラストマーおよび熱可塑性樹脂からなる群から選択される材料から製造されていることを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブシールアセンブリ。
7. 前記シールリングが、シリコーンゴム；ニトリルゴム；水素化ニトリルゴム；ＥＰＤＭ、エチレンと少なくとも４個の炭素原子を有するα−オレフィンとのコポリマー；フルオロエラストマー；およびパーフルオロエラストマーからなる群から選択される材料から製造されていることを特徴とする請求項６に記載のゲートバルブシールアセンブリ。
8. 前記シールリングが、パーフルオロエラストマーから製造されていることを特徴とする請求項７に記載のゲートバルブシールアセンブリ。
9. 前記固着手段が、ボルトおよびねじからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブシールアセンブリ。

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