JP5125651B2 - チャンバ装置のシール構造及びこれを用いたチャンバ装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラーフィルタ用基板に塗布されたレジスト膜剤の乾燥等に使用されるチャンバ装置及びそのパッキンに関する。

液晶パネルに使用されるカラーフィルタの製造工程では、パターン形成用のレジスト液が均一厚さで塗布されたガラス基板を真空チャンバ内に導入して真空乾燥させることにより、レジスト膜を形成する処理が行われる。この種の処理に使用される真空チャンバ装置は、一対のチャンバ部品としての上蓋と下蓋とを有し、下蓋にはチャンバの周囲に沿ってシール溝が形成され、そのシール溝にＯリングが装着されている。上蓋と下蓋とを重ね合わせてチャンバを閉じたとき、そのＯリングが上蓋と接してチャンバがシールされる。なお、Ｏリングによるシール構造は、各種のシール構造において広く使用されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−１２６８１４号公報

Ｏリングをチャンバのシール構造に利用した場合、Ｏリングをシール溝内に拘束する力（以下、これを拘束力と呼ぶことがある。）が比較的小さく、チャンバの開閉に伴ってＯリングがシール溝から浮き上がることがある。Ｏリングが浮き上がった場合、チャンバが閉じられる際にＯリングがリング取付溝のエッジに噛み合って損傷し、それによりシール漏れが生じるおそれがある。浮き上がりを防止すべくＯリングの締め代を大きく設定すれば、Ｏリングがシール溝から部分的にはみ出してＯリングが傷付くおそれもある。Ｏリングのシール溝からの突出量も比較的小さく、かつその突出部分とチャンバ部品との接触状態が線接触である。従って、シール効果が低く、空気が漏れるおそれがある。

そこで、本発明は、シール部材をシール溝内に確実に拘束することが可能で、かつチャンバ部品間のシール効果も高めることができるシール構造及びこれを用いたチャンバ装置を提供することを目的とする。

本発明のシール構造は、一対の開閉可能なチャンバ部品（２、３）を重ね合わせてそれらのチャンバ部品間にチャンバ（４）を形成するチャンバ装置（１）に適用され、一方のチャンバ部品のシール溝（７）に取り付けられたシール部材（１０）を他方のチャンバ部品と接触させて前記チャンバをシールするチャンバ装置のシール構造であって、前記シール溝は、前記一方のチャンバ部品の前記他方のチャンバ部品に対する接合面（３ａ）と平行な底面（８）と、該底面に対して直交しかつ互いに平行な一対の側壁（９）とを備え、前記シール部材は、前記シール溝内に圧縮された状態で嵌め合わされる基部（１１）と、前記基部よりも断面上の幅が小さく、かつ前記シール溝から突出して前記他方のチャンバ部品と接触する接触部（１２）とを有し、前記基部（１１）は、前記シール溝の底面（８）と接触する概略平坦な底面（１１ａ）と、前記シール溝の側壁（９）と接触する側面（１１ｂ）とを組み合わせた断面形状を有し、無負荷状態で前記側面（１１ｂ）が外側に向かって丸みを帯びて膨らみ、前記基部が前記シール溝に嵌め合わされているときの当該基部と前記シール溝の側壁（９）との接触範囲が該シール溝の開口端のエッジ（７ａ）よりも溝内に後退した範囲に制限され、前記他方のチャンバ部品と接触すべき前記接触部の先端部には、前記他方のチャンバ部品が離れている状態で概略平坦形状となるフラット部（１２ｂ）が設けられ、前記接触部は、アール部（１３）を介して前記基部となだらかに接合されており、前記接触部の前記シール溝からの突出量（δ）は、前記一対のチャンバ部品を重ね合わせてそれらのチャンバ部品間に前記チャンバを形成した場合に前記一対のチャンバ部品同士の接触が防止されるように設定され、前記シール部材の断面形状は当該シール部材の全周に亘って一定であることにより、上述した課題を解決する。また、本発明のチャンバ装置は、本発明のシール構造が、前記チャンバ部品としての上蓋（２）と下蓋（３）との間の接合部分に設けられていることにより、上述した課題を解決する。

本発明によれば、シール部材が、シール溝に嵌め合わされる基部に加えて、その基部よりも断面上の幅が小さい接触部を有しているため、基部には、シール部材をシール溝に十分な力で拘束できるような断面形状を与え、それによりシール部材の浮き上がりを防止することができる。この場合、接触部の幅が基部よりも小さく設定され、かつ、シール溝の側壁と基部との接触範囲がシール溝のエッジよりも溝内に後退しているため、基部をシール溝内で十分に圧縮変形させてシール部材の拘束力を高めても、シール部材がシール溝から接合面上にはみ出るおそれがない。これにより、シール部材の損傷を防止することができる。接触部に関しては、一方のチャンバ部品からの突出量を大きく確保して、チャンバを閉じたときに接触部と他方のチャンバとを十分な力で接触させることができる。しかも、接触部の先端部のフラット部により、接触部と他方のチャンバ部品との間の接触面積も大きく確保することができる。従って、シール部材と他方のチャンバ部品との間のシール効果を高めることができる。

本発明において、前記基部は、前記シール溝の底面（８）と接触する概略平坦な底面（１１ａ）と、前記シール溝の側壁（９）と接触する側面（１１ｂ）とを組み合わせた断面形状を有し、無負荷状態で前記側面が外側に向かって丸みを帯びて膨らんでいる。この場合、基部をシール溝に嵌め合わせると、基部が幅方向に圧縮されてシール溝の底面と側壁との間の隅部を埋めるように弾性変形し、それにより、シール部材の基部とシール溝との間の接触面積が断面円形のＯリングを使用した場合と比較して増加する。これにより、シール部材とシール溝との間の密着度を高め、シール溝とシール部材との間で空気等が漏れるおそれを低減させることができる。

本発明においては、前記シール溝の一対の側壁が互いに平行でかつ前記シール溝の底面に対して直交している。シール溝がこのような単純な断面形状であっても、シール溝の側壁とシール部材の基部との間に十分な摩擦力を生じさせてシール部材のシール溝からの浮き上がりを防止することができる。

本発明の一形態においては、前記シール部材がフッ素ゴムにて形成されてもよい。この場合には、シール部材と他方のチャンバ部品への貼り付きに起因するシール部材のシール溝からの浮き上がりを効果的に抑えることができる。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

以上に説明したように、本発明によれば、シール部材に、シール溝に嵌め合わされる基部に加えて、その基部よりも断面上の幅が小さい接触部を設けるとともに、基部とシール溝の側壁との間の接触範囲をシール溝のエッジよりも溝内に後退させたため、基部をシール溝内で十分に圧縮変形させてシール部材の拘束力を高めることにより、シール溝からのシール部材の浮き上がりを防止するとともに、シール溝から接合面上へのシール部材のはみ出しを防止してシール部材が損傷するおそれを解消することができる。そして、一方のチャンバ部品からの接触部の突出量を大きく確保して、チャンバを閉じたときに接触部と他方のチャンバとを十分な力で接触させ、しかも、接触部の先端部のフラット部により、接触部と他方のチャンバ部品との間の接触面積も大きく確保することができる。従って、シール部材と他方のチャンバ部品との間のシール効果を高めることができる。

図１は本発明の一形態に係るシール構造が適用されたチャンバ装置１の要部を示している。チャンバ装置１は、例えば、液晶パネルのカラーフィルタの製造ライン上に設置され、レジスト膜が塗布されたガラス基板をチャンバ内に取り込んで真空乾燥させるために使用される。チャンバ装置１には、チャンバ部品として上蓋２と下蓋３とが設けられている。上蓋２は不図示の昇降機構により下蓋３に対して昇降する。上蓋２を下蓋３に重ね合わせることにより、それらの内部にチャンバ４が形成される。図１は上蓋２が上昇してチャンバ４が開放され、その内部にガラス基板５が導入された状態を示している。上蓋２には、チャンバ４内から空気を吸引するためのダクト６が設けられている。

下蓋３には、チャンバ４の周囲を一周するようにシール溝７が設けられ、そのシール溝７にはシール部材１０が取り付けられている。図２はそのシール部材１０が取り付けられた下蓋３を上面側、つまり上蓋２との接合面３ａ側から見た状態を示している。図２から明らかなように、シール部材１０は、矩形状の下蓋３の外周に沿ってこれを一周する無端状の形状をゆうしている。上蓋２を下蓋３に下降させるとシール部材１０が上蓋２の接合面２ａ（図３参照）と全周に亘って密着し、それにより、チャンバ４の外周がシールされる。

図３は、シール溝７にシール部材１０を取り付けた状態を示す断面図である。なお、無負荷状態、すなわちシール部材１０に内部応力が生じていない状態のシール部材１０を図中に想像線で示している。シール溝７は、接合面３ａと平行な底面８と、底面８に対して直交しかつ互いに平行な一対の側壁９とを備えている。シール溝７の断面形状はその全周に亘って一定である。接合面３ａから底面８までの深さＤｇはシール溝７の全周に亘って一定であり、側壁９間の溝幅Ｗｇもシール溝７の全周に亘って一定である。さらに、溝幅Ｗｇは、シール溝７の深さ方向に関しても一定である。但し、接合面３ａと直交する方向に関して、側壁９に幾らか傾斜が付されてもよい。その傾斜の程度は、例えば加工上の都合から決定されてもよいし、あるいはシール部材１０を保持するための都合から決定されてもよい。

シール部材１０は、基部１１と、その基部１１から突出する接触部１２とを備えている。シール部材１０の断面形状もその全周に亘って一定である。基部１１は、シール溝７への嵌め合い部分である。基部１１の断面形状は、概略平坦な底面１１ａとやや丸みを帯びるように膨らんだ側面１１ｂとを組み合わせた非円形の形状である。シール溝７に装着された状態で、基部１１は幅方向に圧縮されてシール溝７の底面８と側壁９との間の隅部を埋めるように弾性変形する。無負荷状態における基部１１の幅（以下、これをシール幅と呼ぶ。）Ｗｓは、シール溝７の溝幅Ｗｇよりも大きい。よって、基部１１をシール溝７に嵌め合わせた場合、基部１１が幅方向に圧縮され、その圧縮に対する弾性反発力により、基部１１がシール溝７内に拘束される。シール幅Ｗｓを溝幅Ｗｇ以下に設定すると、基部１１の締め代がなくなって、シール溝７からのシール部材１０の浮き上がりを防止することが困難となる。他方、シール幅Ｗｓを溝幅Ｗｇに対して過度に大きく設定すると、シール溝７のシール部材１０の装着が困難となり、シール溝７の開口端のエッジ７ａで基部１１を傷付けるおそれがある。一例として、シール幅Ｗｓは溝幅Ｗｇに対して例えば１０１〜１１０％の範囲に設定される。

接触部１２は、その側面１２ａを基部１１よりも幅方向中心側に等しく後退させて幅Ｗｃをシール幅Ｗｓよりも減少させた断面形状を有している。接触部１２の幅Ｗｃは、一例として、シール幅Ｗｓに対して５７〜６０％程度に設定される。接触部１２の先端部、つまり上蓋２の接合面２ａと接触すべき端部には、フラット部１２ｂが設けられている。基部１１がシール溝７に嵌め合わされ、かつ上蓋２がシール部材１０から離された状態において、フラット部１２ｂは実質的に平坦形状を維持する。基部１１と接触部１２とはアール部１３を介してなだらかに接合されている。

シール部材１０の無負荷状態における全高Ｈｓは、シール溝７の深さＤｇよりも大きく設定されている。シール部材１０の基部１１をシール溝７に取り付けた場合、シール部材１０の接触部１２はシール溝７を越えて上方に突出する。接触部１２の接合面３ａからの突出量δは、一例として溝深さＤｇに対して６０〜７２％程度の範囲に設定される。基部１１がシール溝７に嵌め合わされた状態において、基部１１と側壁９との接触範囲の上端ｐａは、シール溝７のエッジ７ａよりも溝内に後退している。つまり、基部１１と側壁９との接触範囲は、エッジ７ａよりも溝７内に後退した範囲に制限されている。

以上のシール構造によれば、シール部材１０の基部１１が圧縮された状態でシール溝７内に取り付けられることにより、基部１１と側壁９との間に摩擦による十分な拘束力を生じさせてシール部材１０の浮き上がりを抑えることができる。しかも、基部１１が、同一溝幅Ｗｇのシール溝に適用される断面円形のＯリングと比較して、断面積の大きい非円形の断面形状に形成されているため、Ｏリングをシール溝７内に装着した場合と比較して、シール溝７の底面８及び側壁９とシール部材１０との接触面積を増加させてそれらの密着度を高めることができる。それにより、シール溝７とシール部材１０との間で空気が漏れるおそれを低減させることができる。

また、シール溝７とシール部材１０の基部１１との接触範囲がシール溝７のエッジ７ａよりも溝内に後退した範囲に制限されているため、上蓋２を下蓋３に重ね合わせた場合でも、シール部材１０がエッジ７ａから接合面３ａ上にはみ出るおそれがない。従って、エッジ７ａによるシール部材１０の損傷、及びその損傷に起因するシール不良を防止することができる。基部１１よりも幅の狭い接触部１２をシール溝７から突出させているので、Ｏリングを使用した場合と比較して、シール部材１０の突出量δを大きく確保することができる。言い換えれば、基部１１の形状の制限を受けることなく接触部１２の高さを自由に設定できるので、接触部１２の突出量δを十分に大きく設定することができる。これにより、上蓋２を閉じたときに接触部１２を十分な力で接合面２ａと接触させることができる。しかも、接触部１２の先端部にフラット部１２ｂを設けているので、シール部材１０と上蓋２の接合面２ａとの接触面積を増加させて密着度を高めることができる。よって、シール部材１０と上蓋２との間ら空気が漏れるおそれを低減させてシール効果を高めることができる。さらに、突出量δを増加させることにより、上蓋２と下蓋３とを重ね合わせたときの両者間の隙間量を十分に確保して蓋２、３同士の接触を防止することができる。

上述したシール部材１０の材質には、一般のシール部材、パッキン等の素材として使用される各種のゴム、エラストマーといった弾性材料を使用することができる。特に、フッ素ゴムにてシール部材１０を形成した場合には、上蓋２とシール部材１０との貼り付きに起因するシール部材１０のシール溝７からの浮き上がりを効果的に抑えることができる。

本発明は上述した形態に限定されることなく、適宜の形態にて実施することができる。例えば、本発明のシール構造は、カラーフィルタ用基板を乾燥させるための真空チャンバ装置に適用される例に限らず、適宜の構造のチャンバ装置に適用することができる。シール部材が取り付けられるチャンバ部品は、上述した下蓋３のように一定位置に固定されるチャンバ部品に限らず、チャンバの開閉のために駆動されるチャンバ部品（上記の例では上蓋２）にシール部材が取り付けられてもよい。シール部材は、チャンバの周囲を矩形状に取り囲む例に限らず、円形、楕円形といった形状でシール部材がチャンバの周囲を取り囲んでいてもよい。

本発明の一形態に係るシール構造が適用されたチャンバ装置の要部を示す斜視図。 シール部材が取り付けられた下蓋を上面側、つまり上蓋との接合面側から見た状態を示す図。 シール溝にシール部材を取り付けた状態を示す断面図。

符号の説明

１ チャンバ装置
２ 上蓋（チャンバ部品）
２ａ 上蓋の接合面
３ 下蓋（チャンバ部品）
３ａ 下蓋の接合面
４ チャンバ
７ シール溝
７ａ シール溝のエッジ
８ シール溝の底面
９ シール溝の側壁
１０ シール部材
１１ 基部
１１ａ 基部の底面
１１ｂ 基部の側面
１２ 接触部
１２ａ 接触部の側面
１２ｂ 接触部のフラット部
Ｄｇ 溝深さ
Ｈｓ シール部材の全高
Ｗｃ 接触部の幅
Ｗｇ 溝幅
Ｗｓ 基部の幅
δ シール部材の突出量

Claims (3)

1. 一対の開閉可能なチャンバ部品を重ね合わせてそれらのチャンバ部品間にチャンバを形成するチャンバ装置に適用され、一方のチャンバ部品のシール溝に取り付けられたシール部材を他方のチャンバ部品と接触させて前記チャンバをシールするチャンバ装置のシール構造であって、
   前記シール溝は、前記一方のチャンバ部品の前記他方のチャンバ部品に対する接合面と平行な底面と、該底面に対して直交しかつ互いに平行な一対の側壁とを備え、
   前記シール部材は、前記シール溝内に圧縮された状態で嵌め合わされる基部と、前記基部よりも断面上の幅が小さく、かつ前記シール溝から突出して前記他方のチャンバ部品と接触する接触部とを有し、
   前記基部は、前記シール溝の底面と接触する概略平坦な底面と、前記シール溝の側壁と接触する側面とを組み合わせた断面形状を有し、無負荷状態で前記側面が外側に向かって丸みを帯びて膨らみ、
   前記基部が前記シール溝に嵌め合わされているときの当該基部と前記シール溝の側壁との接触範囲が該シール溝の開口端のエッジよりも溝内に後退した範囲に制限され、
   前記他方のチャンバ部品と接触すべき前記接触部の先端部には、前記他方のチャンバ部品が離れている状態で概略平坦形状となるフラット部が設けられ、
   前記接触部は、アール部を介して前記基部となだらかに接合されており、
   前記接触部の前記シール溝からの突出量は、前記一対のチャンバ部品を重ね合わせてそれらのチャンバ部品間に前記チャンバを形成した場合に前記一対のチャンバ部品同士の接触が防止されるように設定され、
   前記シール部材の断面形状は当該シール部材の全周に亘って一定である、
   ことを特徴とするチャンバ装置のシール構造。
2. 前記シール部材がフッ素ゴムにて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
3. 請求項１又は２に記載のシール構造が、前記チャンバ部品としての上蓋と下蓋との間の接合部分に設けられていることを特徴とするチャンバ装置。

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