JP2022106259A

JP2022106259A - Very low gas permeability composite seal formed by integrating rubber o-ring seal and back-up ring seal

Info

Publication number: JP2022106259A
Application number: JP2021019367A
Authority: JP
Inventors: 正晴三木; Masaharu Miki
Original assignee: EM OYO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Current assignee: EM OYO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority date: 2021-01-06
Filing date: 2021-01-06
Publication date: 2022-07-19

Abstract

To provide a very low gas permeability composite seal formed by integrating a back-up ring seal for improving sealing performance without degrading handleability of a rubber O-ring seal, and the rubber O-ring seal.SOLUTION: A rubber O-ring seal 200c is obtained by baking a heat-resisting rubber O-ring seal at a high temperature in vacuum, and then taking out the same into the atmosphere in a state of absorbing dry nitrogen or dry argon. A long back-up ring seal 100c composed of a material having a gas permeability at high temperature, of 1/100 or less of the rubber O-ring seal is tightly wound on an outer periphery of the rubber O-ring seal. A peripheral film 600 for integration is used at an outermost peripheral side for keeping a close contact state of the integrated rubber O-ring seal and back-up ring seal for a long period.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、ゴムＯ－リングシールの取扱い性を損なうことなくそのシール性能を向上させるバックアップリングシールとゴムＯ－リングシールとを一体化した超低ガス透過率複合シールに関するものである。 The present invention relates to an ultra-low gas transmittance composite seal in which a backup ring seal and a rubber O-ring seal are integrated to improve the sealing performance without impairing the handleability of the rubber O-ring seal.

半導体製造装置、あるいは、分析装置等の真空を利用する機器において、メタルシールと比べて、その取扱い性が容易であること、価格が安価であること、相手シール面と馴染みやすいこと、相手シール面との熱膨張率の違いによるシール面の変位に強いこと等から、ゴムＯ－リングシールを利用している場合が多々あるが、近年の半導体製造プロセスにおける更なる微細化、あるいは、計測や分析における更なる高精度化等のために、ゴムＯ－リングシールの内部を拡散透過する大気中の酸素ガスや水成分ガスあるいはゴムＯ－リングシール自身から放出される高分子量ガスが、真空チャンバー内環境を仕様内に維持する障害となってきている。即ち、その仕様を達成するには、ゴムＯ－リングシール装着部分のメタルシール化への設計変更、あるいは、真空チャンバー内へ導入するプロセスガス量や被測定ガス量または排気する真空ポンプの排気速度を増大させること等が必要になってきている。また、真空装置ではないが、チャンバー内のあるガス分子の解離と結合によりレーザ発光させるエキシマレーザにおいても、チャンバー内へ侵入する酸素ガスや水成分ガス等を如何に抑制するかがレーザ出力安定の課題になっている。 Compared to metal seals, in semiconductor manufacturing equipment or equipment that uses gas such as analyzers, it is easier to handle, the price is lower, it is easier to fit with the mating sealing surface, and the mating sealing surface. In many cases, rubber O-ring seals are used because they are resistant to displacement of the seal surface due to the difference in thermal expansion rate from the above, but further miniaturization, measurement and analysis in recent semiconductor manufacturing processes. In order to further improve the accuracy of the rubber O-ring seal, oxygen gas or water component gas in the atmosphere that diffuses and permeates the inside of the rubber O-ring seal or high molecular weight gas released from the rubber O-ring seal itself is inside the vacuum chamber. It is becoming an obstacle to keeping the environment within specifications. That is, in order to achieve that specification, the design should be changed to a metal seal for the rubber O-ring seal mounting part, or the amount of process gas to be introduced into the vacuum chamber, the amount of gas to be measured, or the exhaust speed of the vacuum pump to be exhausted. It is becoming necessary to increase the number of gas. In addition, although it is not a vacuum device, even in an excimer laser that emits laser light by dissociating and binding a certain gas molecule in the chamber, how to suppress oxygen gas, water component gas, etc. that enter the chamber is stable in laser output. It has become an issue.

このような問題を解決するために、特願２０１９－１４４０３４では、ゴムＯ－リングシール溝内に収まる形状のバックアップリングシールをゴムＯ－リングシールの外周側あるいは内周側に配し、チャンバー部材表面とシール表面間におけるシール性能はゴムＯ－リングシールで従来通りに実現し、ゴムＯ－リングシールの内部を拡散透過するガス量の低減は、バックアップリングシールをゴムＯ－リングシールの場合よりガス透過率が十分低い材質とし、しかもその表面とチャンバー部材表面間におけるシール性能をゴムＯ－リングシールの悪くとも１０～３０％程度はあるような表面状態にすること、更にはゴムＯ－リングシールとの接触面になる表面は充分にシール可能な表面状態であることにより、両シールを密着させた複合シールとし、全体でシール性能を向上させる事を提案している。また、特願２０１９－２３９７１５では安価に製造できるバックアップリングシールの形状を更には特願２０２０－１００４６９では複雑な形状のゴムＯ－リングシール溝に対応可能な組み合わせ形状のバックアップリングシールを提案している。 In order to solve such a problem, in Japanese Patent Application No. 2019-144034, a backup ring seal having a shape that fits in the rubber O-ring seal groove is arranged on the outer peripheral side or the inner peripheral side of the rubber O-ring seal, and the chamber member. The sealing performance between the surface and the surface of the seal is realized by the rubber O-ring seal as before, and the reduction of the amount of gas that diffuses and permeates the inside of the rubber O-ring seal is better than the case where the backup ring seal is a rubber O-ring seal. The material should have a sufficiently low gas permeability, and the sealing performance between the surface and the surface of the chamber member should be such that the rubber O-ring seal has a surface condition of at least 10 to 30%, and the rubber O-ring. Since the surface that becomes the contact surface with the seal is in a surface state that can be sufficiently sealed, it is proposed to make a composite seal in which both seals are in close contact with each other and improve the sealing performance as a whole. Further, in Japanese Patent Application No. 2019-239715, a backup ring seal shape that can be manufactured at low cost is proposed, and in Japanese Patent Application No. 200-100469, a backup ring seal having a combination shape that can correspond to a rubber O-ring seal groove having a complicated shape is proposed. There is.

Literature

Patent Document 1

特願２０１９－１４４０３４Japanese Patent Application No. 2019-144034

Patent Document 2

特願２０１９－２３９７１５Japanese Patent Application No. 2019-239715

Patent Document 3

特願２０２０－１００４６９Japanese Patent Application No. 200-100469

出願特許文献１では、ゴムＯ－リングシールのガス透過率を低減するためのバックアップリングシールのキーポイントを説明しその要件を満たすバックアップリングシールの例を図示しているが、その製造方法には言及していない。また、出願特許文献２では、シート材から成形可能な長尺形状のバックアップリングシールを安価で製造できる形状として提案しているが、短い曲率の円弧形状には対応できない。出願特許文献３では、短い曲率の円弧を含む複雑なゴムＯ－リングシール溝形状のゴムＯ－リングシール用のバックアップリングシールを組み合わせ型で対応する事を安価で製造する手段として提案している。しかしながら、バックアップリングシールをゴムＯ－リングシールの外側（大気側）に装着する場合、大気側から拡散透過するガス量をゴムＯ－リングシール単独の場合より十分に減少させうるが、ゴムＯ－リングシールから発生するガスがチャンバー（容器）内へ放出する速度を十分に低減できない不都合がある。即ち、大気側からゴムＯ－リングシール内を拡散透過するガス量が減少することにより、そのゴムＯ－リングシールから発生するガスの放出速度は低減するとはいうものの不十分なのである。本発明はこの不都合を解消する超低ガス透過率複合シールに関するものである。 In Patent Document 1, the key points of the backup ring seal for reducing the gas permeability of the rubber O-ring seal are described, and an example of the backup ring seal satisfying the requirements is illustrated. Not mentioned. Further, Patent Document 2 proposes a long backup ring seal that can be molded from a sheet material as a shape that can be manufactured at low cost, but cannot cope with an arc shape having a short curvature. Patent Document 3 proposes as a means for inexpensively manufacturing a backup ring seal for a rubber O-ring seal having a complicated rubber O-ring seal groove shape including an arc with a short curvature in a combination type. .. However, when the backup ring seal is attached to the outside (atmosphere side) of the rubber O-ring seal, the amount of gas diffused and permeated from the atmosphere side can be sufficiently reduced as compared with the case of the rubber O-ring seal alone, but the rubber O-ring seal is used. There is a disadvantage that the speed at which the gas generated from the ring seal is discharged into the chamber (container) cannot be sufficiently reduced. That is, by reducing the amount of gas diffused and permeated in the rubber O-ring seal from the atmosphere side, the release rate of the gas generated from the rubber O-ring seal is reduced, but it is insufficient. The present invention relates to an ultra-low gas permeability composite seal that eliminates this inconvenience.

上記課題を解決するために、特願２０１９－１４４０３４から引用した本特許図１に示すバックアップリングシール１００、即ち、溝内に収まる形状のバックアップリングシール１００をゴムＯ－リングシール２００の外周側に配し、真空チャンバー表面３００とシール表面間におけるシール性能はゴムＯ－リングシール２００で従来通りに実現し、ゴムＯ－リングシール２００の内部を拡散透過するガス量の低減はバックアップリングシール１００をゴムＯ－リングシール２００の場合よりガス透過率が十分低い材質とし、しかもその表面と真空チャンバー部材表面間におけるシール性能をゴムＯ－リングシール２００の悪くとも１０～３０％程度はあるような表面状態にすること、更にはゴムＯ－リングシール２００との接触面になる表面は充分にシール可能な表面状態であることにより、両シールを密着させた複合シールとして、全体でシール性能を向上させるためのバックアップリングシール１００とゴムＯ－リングシール２００を一体化した超低ガス透過率複合シールを本発明の例とすると、チャンバーを高温ベーキング可能とするため、耐熱仕様のゴムＯ－リングシールと例えばポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、あるいは、アルミニュウムあるいは銅等でできたバックアップリングシールとを一体化した超低ガス透過率複合シールで、そのゴムＯ－リングシールは装着前処置として、真空チャンバー内で高温状態にし、そのゴムＯ－リングシール内の含有ガスを一旦放出排気し、その後、真空チャンバー内にドライ窒素あるいはドライアルゴン等を注入し大気圧にすることにより、ゴムＯ－リングシール内にドライ窒素あるいはドライアルゴン等以外のガスが含有し難くした状態から、約１０分以内にバックアップリングシールとそのゴムＯ－リングシールとを一体化し密封梱包した超低ガス透過率複合シールとする。さらには、ゴムＯ－リングシール外周のバックアップリングシールの外周面を一体化用周状フィルムで外周面の保護あるいはゴムＯ－リングシールとバックアップリングシールの一体化のために装着するのも良い。 In order to solve the above problems, the backup ring seal 100 shown in FIG. 1 of the present patent quoted from Japanese Patent Application No. 2019-144304, that is, the backup ring seal 100 having a shape that fits in the groove is placed on the outer peripheral side of the rubber O-ring seal 200. The sealing performance between the vacuum chamber surface 300 and the seal surface is realized by the rubber O-ring seal 200 as before, and the backup ring seal 100 is used to reduce the amount of gas that diffuses and permeates the inside of the rubber O-ring seal 200. A surface with a material whose gas permeability is sufficiently lower than that of the rubber O-ring seal 200, and whose sealing performance between the surface and the surface of the vacuum chamber member is at least 10 to 30% of that of the rubber O-ring seal 200. By making it in a state and the surface that becomes the contact surface with the rubber O-ring seal 200 is in a surface state that can be sufficiently sealed, the sealing performance is improved as a whole as a composite seal in which both seals are in close contact with each other. As an example of the present invention, an ultra-low gas permeability composite seal in which a backup ring seal 100 and a rubber O-ring seal 200 are integrated is used as a heat-resistant rubber O-ring seal in order to enable high-temperature baking of the chamber. For example, an ultra-low gas permeability composite seal that integrates a backup ring seal made of polyphenylene sulfide (PPS) or aluminum or copper, and the rubber O-ring seal is used as a pre-installation measure in a vacuum chamber. The rubber O-ring seal is heated to a high temperature, and the gas contained in the rubber O-ring seal is once discharged and exhausted. The backup ring seal and its rubber O-ring seal are integrated into a sealed and packaged ultra-low gas permeability composite seal within about 10 minutes from the state where it is difficult for gas other than nitrogen or dry argon to be contained. Further, the outer peripheral surface of the backup ring seal on the outer periphery of the rubber O-ring seal may be attached with a peripheral film for integration to protect the outer peripheral surface or to integrate the rubber O-ring seal and the backup ring seal.

バックアップリングシールが、従来のゴムＯ－リングシール溝に収まるような形状であるので、従来のシール部構造を設計変更することなく適用でき、しかもチャンバー内へ露出しているゴムＯ－リングシール内に含有する大気中のガスは、ゴムＯ－リングシールが、大気に晒される時間が１０分以内なら、即ち、上記課題を解決するための手段で示した超低ガス透過率複合シールなら、９０％以上は除去されている状態なので、本超低ガス透過率複合シールが装着された真空チャンバー内の大気中のガス成分は、そのチャンバー使用当初から、ほぼメタルシールを装着した場合に相当する状態にできる。 Since the backup ring seal has a shape that fits in the conventional rubber O-ring seal groove, it can be applied without changing the design of the conventional seal part structure, and inside the rubber O-ring seal exposed in the chamber. The atmospheric gas contained in the seal is 90 if the rubber O-ring seal is exposed to the atmosphere for 10 minutes or less, that is, if the ultra-low gas permeability composite seal shown by the means for solving the above problems is used. Since% or more is removed, the gas component in the atmosphere in the vacuum chamber equipped with this ultra-low gas permeability composite seal is almost equivalent to the case where the metal seal is installed from the beginning of use of the chamber. Can be done.

従来のゴムＯ－リングシールの外側にバックアップリングシールを収めることにより、チャンバー内のガスと接している部分は従来と同様のゴムＯ－リングシールとなり、チャンバー内のガスとゴムＯ－リングシール表面との反応やその表面から発生するガスの影響等は従来と全く変わらずに、大気中の酸素ガスや水成分ガス等のチャンバー内への侵入を大幅に減少させる効果があり、チャンバー内の酸素ガス濃度や水成分ガス濃度の上昇を嫌う真空装置、例えば成膜装置用の超低ガス透過率複合シールとして使える。 By storing the backup ring seal on the outside of the conventional rubber O-ring seal, the part in contact with the gas in the chamber becomes the same rubber O-ring seal as before, and the gas in the chamber and the surface of the rubber O-ring seal The reaction with the gas and the influence of the gas generated from the surface are the same as before, and it has the effect of significantly reducing the intrusion of oxygen gas and water component gas in the atmosphere into the chamber, and oxygen in the chamber. It can be used as an ultra-low gas permeability composite seal for a vacuum device that dislikes an increase in gas concentration or water component gas concentration, for example, a film forming device.

また、真空装置ではなく、大気中の酸素ガスや水成分ガス等のチャンバー内への侵入を嫌うエキシマレーザ装置の密封チャンバー用の超低ガス透過率複合シールとして使える。 Further, it can be used as an ultra-low gas transmittance composite seal for a sealed chamber of an excimer laser device that dislikes the intrusion of oxygen gas or water component gas in the atmosphere into the chamber instead of the vacuum device.

また、ゴムＯ－リングシールから発生するガス放出速度も低減されるので、高分子量のガスの侵入を嫌う分析装置およびその真空ポンプ用の超低ガス透過率複合シールとして使える。 In addition, since the gas release rate generated from the rubber O-ring seal is also reduced, it can be used as an ultra-low gas permeability composite seal for an analyzer that dislikes the intrusion of high molecular weight gas and its vacuum pump.

特願２０１９－１４４０３４の超低ガス透過率複合シールUltra-low gas permeability composite seal of Japanese Patent Application No. 2019-144034 特願２０１９－２３９７１５の超低ガス透過率複合シールUltra-low gas permeability composite seal of Japanese Patent Application No. 2019-239715 本発明の超低ガス透過率複合シールの説明図Explanatory drawing of the ultra-low gas permeability composite seal of this invention 本発明の超低ガス透過率複合シールの効果の説明図Explanatory drawing of effect of ultra-low gas permeability composite seal of this invention

図１は特願２０１９－１４４０３４のバックアップリングシールを挿入した超低ガス透過率複合シールを示す。この図で本発明のもととなる超低ガス透過率複合シールの動作機構を説明する。実線→経路Ｅは外側に配置したバックアップリングシール１００の表面＋ゴムＯ－リングシール２００の表面とフランジ表面３００間を通過するガス経路である。ここで、バックアップリングシール１００の表面のシール効果がゴムＯ－リングシール２００のそれより劣っていても、ゴムＯ－リングシール２００で経路Ｅのシールをするため、結果的にはフランジ表面３００に対するシール性能は低下しない。一方、図１における破線→経路Ｆと一点鎖線→経路Ｇのガス透過量を低減することが肝要である。ここで、経路Ｇは、ゴムＯ－リングシール２００の表面にガスが侵入する前にガス拡散係数がゴムＯ－リングシール２００の１／１００以下のバックアップリングシール１００を透過するので、その透過経路長がゴムＯ－リングシール２００の１／１０しかなくてもゴムＯ－リングシール２００の大気側表面へのガス侵入数はそれが大気圧にさらされていた従来の場合の１／１０以下になる。また経路Ｆは、たとえバックアップリングシール１００の表面のシール性能がゴムＯ－リングシール２００の表面のシール性能の１０～３０％程度であってもバックアップリングシール１００の表面とフランジ表面３００の間を通過したガスのみがゴムＯ－リングシール２００の大気側表面に到達し、しかも、その大気側表面の大部分はバックアップリングシール１００の表面と密着しているので、ゴムＯ－リングシール２００の大気側表面に侵入するガス数は、それが大気圧にさらされていた従来の場合と比べるとその侵入ガス数は１／１０よりはるかに少量となる。従って、本超低ガス透過率複合シールは、ゴムＯ－リングシール２００のみでシールする場合の１／１０以下のガス透過率となる。 FIG. 1 shows an ultra-low gas permeability composite seal with a backup ring seal of Japanese Patent Application No. 2019-144034 inserted. In this figure, the operation mechanism of the ultra-low gas transmittance composite seal which is the basis of the present invention will be described. The solid line → path E is a gas path passing between the surface of the backup ring seal 100 arranged on the outside + the surface of the rubber O-ring seal 200 and the flange surface 300. Here, even if the sealing effect on the surface of the backup ring seal 100 is inferior to that of the rubber O-ring seal 200, the rubber O-ring seal 200 seals the path E, and as a result, the flange surface 300 is sealed. Sealing performance does not deteriorate. On the other hand, it is important to reduce the gas permeation amount of the broken line → path F and the alternate long and short dash line → path G in FIG. 1. Here, since the path G passes through the backup ring seal 100 having a gas diffusion coefficient of 1/100 or less of the rubber O-ring seal 200 before the gas invades the surface of the rubber O-ring seal 200, the permeation path thereof. Even if the length is only 1/10 of the rubber O-ring seal 200, the number of gas intrusions into the atmospheric surface of the rubber O-ring seal 200 is 1/10 or less of the conventional case where it was exposed to atmospheric pressure. Become. Further, the path F is formed between the surface of the backup ring seal 100 and the flange surface 300 even if the sealing performance of the surface of the backup ring seal 100 is about 10 to 30% of the sealing performance of the surface of the rubber O-ring seal 200. Since only the gas that has passed reaches the atmospheric side surface of the rubber O-ring seal 200, and most of the atmospheric side surface is in close contact with the surface of the backup ring seal 100, the atmosphere of the rubber O-ring seal 200 is reached. The number of gases invading the side surface is much smaller than 1/10 compared to the conventional case where it was exposed to atmospheric pressure. Therefore, this ultra-low gas permeability composite seal has a gas permeability of 1/10 or less of that when only the rubber O-ring seal 200 is used for sealing.

特願２０１９－２３９７１５にある図と同様の図２により、長尺形状のバックアップシール１００ｂをゴムＯ－リングシール２００ｂの外周に密着させた時のバックアップリングシール１００ｂの微小隙間の性能に及ぼす影響度を説明する。対になるゴムＯ－リングシール２００ｂの形状は円でなくとも良く、基本的にはどのような形状にたいしても対応できるが、ここでは簡単のために、円形状のＯ－リングシール２００ｂで説明する。バックアップリングシール１００ｂを一定厚のシート状の原材料から製作するために、ゴムＯ－リングシール２００ｂとの接触面は直線（Ｒ∞）形状になる。このようにしても、ゴムＯ－リングシール２００ｂを十分に圧縮して使用すれば、フランジ表面３００ｂとバックアップリングシール１００ｂとゴムＯ－リングシール２００ｂとで囲まれる空間は無視できるほどの微小体積になるので、バックアップリングシール１００ｂの性能は図１のバックアップリングシール１００とほぼ同等になる。しかも、厚さｗ、幅ｈ、長さｌ（ここで、ｌはほぼゴムＯ－リングシール２００ｂとの接触面での周長に相当）のテープ形状のバックアップリングシール１００ｂをその両端間の微小隙間Δｔを極小にしてゴムＯ－リングシール２００ｂの外周に密着させると、そのガス透過率性能への影響はΔｔ／ｌ程度にしかならず、無視できる量となる。更に、上記バックアップリングシール１００ｂを２重にし、そのそれぞれの両端間の微小隙間Δｔの位置をずらすと、実質的に微小隙間Δｔは０になる。 According to FIG. 2 similar to the figure in Japanese Patent Application No. 2019-239715, the degree of influence on the performance of the minute gap of the backup ring seal 100b when the long backup seal 100b is brought into close contact with the outer circumference of the rubber O-ring seal 200b. To explain. The shape of the paired rubber O-ring seal 200b does not have to be a circle, and basically any shape can be used, but for the sake of simplicity, a circular O-ring seal 200b will be described here. .. In order to manufacture the backup ring seal 100b from a sheet-shaped raw material having a constant thickness, the contact surface with the rubber O-ring seal 200b has a straight line (R∞) shape. Even in this way, if the rubber O-ring seal 200b is sufficiently compressed and used, the space surrounded by the flange surface 300b, the backup ring seal 100b, and the rubber O-ring seal 200b becomes a negligible minute volume. Therefore, the performance of the backup ring seal 100b is almost the same as that of the backup ring seal 100 of FIG. Moreover, a tape-shaped backup ring seal 100b having a thickness w, a width h, and a length l (where l corresponds to the circumferential length at the contact surface with the rubber O-ring seal 200b) is minutely formed between both ends thereof. When the gap Δt is minimized and brought into close contact with the outer periphery of the rubber O-ring seal 200b, the effect on the gas permeability performance is only about Δt / l, which is a negligible amount. Further, when the backup ring seal 100b is doubled and the position of the minute gap Δt between both ends thereof is shifted, the minute gap Δt becomes substantially 0.

図３は本発明の超低ガス透過率複合シールの構成例を示す図である。ゴムＯ－リングシール２００ｃは耐熱性のゴムＯ－リングシールを真空中で高温ベーキングし、その後、ドライ窒素あるいはドライアルゴンを吸収した状態で大気中に取り出したもの。バックアップリングシール１００ｃは長尺状のバックアップリングシールをゴムＯ－リングシール２００ｃの外周に密着するように巻き付けたもので、その両端に微小隙間７００ができている。バックアップリングシール１００ｃの材質は高温でのガス透過率が、ゴムＯ－リングシール２００ｃの１／１００以下の材質で、例えばポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、純アルミ、純銅等が適当である。最外周側は一体化したゴムＯ－リングシール２００ｃとバックアップリングシール１００ｃの密着状態を長期間維持するための一体化用周状フィルム６００である。図３では示してないが、この超低ガス透過率複合シール８００を使用時までこの状態で保持するために、大気中に１０分以上暴露しないように、手早く真空パック包装するのも良い。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the ultra-low gas transmittance composite seal of the present invention. The rubber O-ring seal 200c is a heat-resistant rubber O-ring seal baked at high temperature in a vacuum and then taken out into the atmosphere after absorbing dry nitrogen or dry argon. The backup ring seal 100c is a long backup ring seal wound around the outer periphery of the rubber O-ring seal 200c so as to be in close contact with the outer periphery of the rubber O-ring seal 200c, and minute gaps 700 are formed at both ends thereof. The material of the backup ring seal 100c is a material having a gas permeability at high temperature of 1/100 or less of that of the rubber O-ring seal 200c, and for example, polyphenylene sulfide (PPS), pure aluminum, pure copper and the like are suitable. The outermost peripheral side is an integrated peripheral film 600 for maintaining a close contact state between the integrated rubber O-ring seal 200c and the backup ring seal 100c for a long period of time. Although not shown in FIG. 3, in order to keep the ultra-low gas permeability composite seal 800 in this state until use, it is also good to quickly vacuum pack it so as not to expose it to the atmosphere for 10 minutes or more.

図４は本発明の超低ガス透過率複合シール８００の効果を確認した実験結果を模式的に示したゴムＯ－リングシールとゴムＯ－リングシール＋バックアップリングシールとを性能比較した図である。縦軸が測定装置の圧力、横軸が実験の経過時間を示す。経過時間に従って、順に実験結果を説明する。最初の直線Ａが示す実験結果はゴムＯ－リングシールのみをシール部に装着した場合の圧力変化である。その後、シール部の大気暴露１０分以内にシール部をゴムＯ－リングシールのみからゴムＯ－リングシール＋バックアップリングシールに変更し、その後の実験結果を曲線Ｃが示している。ゴムＯ－リングシールのみの場合に比べて、ゴムＯ－リングシール＋バックアップリングシールの場合の方が、大幅に実験装置の圧力が低下している。これは、ゴムＯ－リングシール＋バックアップリングシール、即ち、本発明の超低ガス透過率複合シールの方が、ゴムＯ－リングシールのみの場合より、実験装置内へのガス放出速度が大幅に低くなっていることを示している。更にその状態から、４時間、８０℃の実験装置のベーキングを実施すると、その後の実験結果は曲線Ｄになっている。曲線Ｃより曲線Ｄの方が、低い圧力を示していることから、４時間、８０℃の実験装置のベーキングにより、Ｏ－リングシール＋バックアップリングシールの実験装置内へのガス放出速度が低下したことになる。実際、その後、シール部の大気暴露１０分以内にシール部をゴムＯ－リングシール＋バックアップリングシールからゴムＯ－リングシールのみに戻すと、その後の圧力は直線Ｂとなる。直線Ａより直線Ｂの方が、低い圧力を示すことから、ゴムＯ－リングシール内部から放出されるガス放出速度が４時間、８０℃の実験装置のベーキングにより、低下していることがわかる。その後、再び、確認のために、シール部の大気暴露１０分以内にシール部をゴムＯ－リングシールのみからゴムＯ－リングシール＋バックアップリングシールに戻すと、直線Ｅの圧力となる。従って、予め、ゴムＯ－リングシールを本実験装置と同様な装置で数時間高温ベーキングし、そのゴムＯ－リングシールを用いて、大気暴露時間が１０分以内になるように、バックアップリングシールと一体化した超低ガス透過率複合シールをアセンブルし真空パックすると、その真空パックを開封直後に該超低ガス透過率複合シールを真空装置のシール部に使用すると、当初から、本実験装置での直線Ｅで示すような圧力が実現できることになる。 FIG. 4 is a diagram comparing the performance of the rubber O-ring seal and the rubber O-ring seal + backup ring seal, which schematically show the experimental results confirming the effect of the ultra-low gas transmittance composite seal 800 of the present invention. .. The vertical axis shows the pressure of the measuring device, and the horizontal axis shows the elapsed time of the experiment. The experimental results will be explained in order according to the elapsed time. The experimental result shown by the first straight line A is the pressure change when only the rubber O-ring seal is attached to the seal portion. After that, the seal portion was changed from only the rubber O-ring seal to the rubber O-ring seal + backup ring seal within 10 minutes of the air exposure of the seal portion, and the subsequent experimental results are shown by the curve C. Compared with the case of using only the rubber O-ring seal, the pressure of the experimental device is significantly reduced in the case of the rubber O-ring seal + backup ring seal. This is because the rubber O-ring seal + backup ring seal, that is, the ultra-low gas permeability composite seal of the present invention, has a significantly higher outgassing rate into the experimental device than the case of using only the rubber O-ring seal. It shows that it is getting lower. Further, when baking of the experimental apparatus at 80 ° C. was carried out for 4 hours from that state, the subsequent experimental results were curved D. Since the curve D shows a lower pressure than the curve C, the outgassing rate of the O-ring seal + backup ring seal into the experimental device decreased by baking the experimental device at 80 ° C. for 4 hours. It will be. In fact, after that, when the seal portion is returned from the rubber O-ring seal + backup ring seal to only the rubber O-ring seal within 10 minutes of the air exposure of the seal portion, the pressure thereafter becomes a straight line B. Since the straight line B shows a lower pressure than the straight line A, it can be seen that the outgassing rate of the gas released from the inside of the rubber O-ring seal is lowered by baking at 80 ° C. for 4 hours. Then, for confirmation, when the seal portion is returned from the rubber O-ring seal only to the rubber O-ring seal + backup ring seal within 10 minutes of the air exposure of the seal portion, the pressure becomes a straight line E. Therefore, the rubber O-ring seal is baked at high temperature for several hours in the same device as this experimental device in advance, and the rubber O-ring seal is used as a backup ring seal so that the air exposure time is within 10 minutes. When the integrated ultra-low gas permeability composite seal is assembled and vacuum-packed, the ultra-low gas permeability composite seal is used for the seal part of the vacuum device immediately after opening the vacuum pack. The pressure shown by the straight line E can be realized.

中古の成膜装置の性能向上を目的とするアップグレイド整備の際に、図３に示した超低ガス透過率複合シール８００を利用することにより、排気速度の大きな真空ポンプに変更することなく、真空チャンバー内に微量ながら侵入する酸素ガス、水成分ガス等の大気成分ガスの濃度を低くすることが可能になる。また、メタルシールを使用したくても使用できなかった箇所、例えばセラミック電極とアルミ製部材間のゴムＯ－リングシールのシール性能をメタルシールとほぼ同等まで向上させることが可能になる。 By using the ultra-low gas permeability composite seal 800 shown in FIG. 3 during upgrade maintenance for the purpose of improving the performance of used film forming equipment, it is possible to use a vacuum pump with a large exhaust speed without changing to a vacuum pump. It is possible to reduce the concentration of atmospheric component gas such as oxygen gas and water component gas that enter the vacuum chamber in a small amount. Further, it is possible to improve the sealing performance of the rubber O-ring seal between the ceramic electrode and the aluminum member, for example, in a place where the metal seal cannot be used even if the metal seal is desired to be used, to almost the same level as the metal seal.

図３に示した超低ガス透過率複合シール８００を利用することにより、チャンバー内のガスと接している部分は従来と同様のゴムＯ－リングシールとなり、チャンバー内のガスとゴムＯ－リングシール表面との反応やその表面から発生するガスの影響等は従来と全く変わらずに、大気中の酸素ガスや水成分ガス等のチャンバー内への侵入を大幅に減少させる効果があり、チャンバー内の酸素ガス濃度や水成分ガス濃度の上昇を嫌う真空チャンバー、例えば成膜装置用の超低ガス透過率複合シールとして使える。 By using the ultra-low gas permeability composite seal 800 shown in FIG. 3, the portion in contact with the gas in the chamber becomes a rubber O-ring seal similar to the conventional one, and the gas in the chamber and the rubber O-ring seal are used. The reaction with the surface and the influence of the gas generated from the surface are the same as before, and it has the effect of significantly reducing the intrusion of oxygen gas, water component gas, etc. in the atmosphere into the chamber, and has the effect of significantly reducing the invasion of oxygen gas, water component gas, etc. into the chamber. It can be used as an ultra-low gas permeability composite seal for a vacuum chamber, for example, a film forming apparatus, which dislikes an increase in oxygen gas concentration or water component gas concentration.

図３に示した超低ガス透過率複合シール８００を利用することにより、ゴムＯ－リングシール仕様で設計されたエキシマレーザ装置の密封チャンバーにおけるそのシール部からチャンバー内に侵入する酸素ガス、水成分ガス等のガス侵入速度を低減できるため、チャンバー内のガス交換頻度を低減したエキシマレーザ装置を実現できる。 By using the ultra-low gas permeability composite seal 800 shown in FIG. 3, the oxygen gas and water components that enter the chamber from the sealing portion of the sealing chamber of the excima laser device designed with the rubber O-ring sealing specifications. Since the gas intrusion speed of gas or the like can be reduced, it is possible to realize an excima laser device that reduces the frequency of gas exchange in the chamber.

また、ゴムＯ－リングシールから発生するガス放出速度も低減されるので、高分子量のガスの侵入を嫌う分析装置およびその真空ポンプ用の超低ガス透過率複合シール８００として使える。 Further, since the gas release rate generated from the rubber O-ring seal is also reduced, it can be used as an ultra-low gas permeability composite seal 800 for an analyzer that dislikes the intrusion of high molecular weight gas and its vacuum pump.

１００、１００ｂ、１００ｃバックアップリングシール
２００、２００ｂ、２００ｃゴムＯ－リングシール
３００、３００ｂフランジ表面
４００バックアップリングシール両端面
５００バックアップリングシールのゴムＯ－リングシールとの接触面
６００一体化用周状フィルム
７００微小隙間
８００超低ガス透過率複合シール100, 100b, 100c Backup ring seal 200, 200b, 200c Rubber O-ring seal 300, 300b Flange surface 400 Both ends of backup ring seal 500 Contact surface of backup ring seal with rubber O-ring seal 600 Circumferential film for integration 700 Micro Gap 800 Ultra Low Gas Permeability Composite Seal

Claims

An ultra-low gas permeability composite seal consisting of a rubber O-ring seal baked at high temperature in a vacuum and a backup ring seal in close contact with the outer peripheral side thereof.

The ultra-low gas transmittance composite seal according to claim 1, wherein a peripheral film for integration is attached to the outside of the backup ring seal.

The ultra-low gas permeability composite seal according to claim 1 or 2, which comprises a heat-resistant rubber O-ring seal and a polyphenylene sulfide (PPS) backup ring seal.

The ultra-low gas permeability composite seal according to claim 1 or 2, which comprises a heat-resistant rubber O-ring seal and an aluminum backup ring seal.

The ultra-low gas permeability composite seal according to claim 1 or 2, which comprises a heat-resistant rubber O-ring seal and a copper backup ring seal.

An ultra-low gas transmittance composite seal obtained by shifting the phase of the backup ring seal according to claim 1 or 2 or claim 3 or 4 or 5 to form a double backup ring seal.

A film forming apparatus using the ultra-low gas transmittance composite seal according to claim 1 or 2, claim 3, claim 4, claim 5, or claim 6.

An excimer laser apparatus using the ultra-low gas transmittance composite seal according to claim 1 or 2, claim 3, claim 4, claim 5, or claim 6.

An analyzer using the ultra-low gas permeability composite seal according to claim 1 or 2, claim 3, claim 4, claim 5, or claim 6.

A vacuum chamber using the ultra-low gas permeability composite seal according to claim 1 or 2, claim 3, claim 4, claim 5, or claim 6.

A sealing chamber using the ultra-low gas permeability composite seal according to claim 1 or 2, claim 3, or claim 4, or claim 5 or 6.

A vacuum pump using the ultra-low gas permeability composite seal according to claim 1 or 2, claim 3, claim 4, claim 5, or claim 6.