JPH06247460A - 密閉容器のシール装置及びシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 劣化が少なく、また容器内部を高度に密封す
ることができる密閉容器のシール装置及びシールを提供
する。 【構成】 容器本体２と開閉可能な蓋３との間の間隙部
７に装着されて容器内部４を密封する密閉容器１のシー
ル装置６において、間隙部７の内周側には、少なくとも
容器内部４と連通する外周面が金属面９で覆われたゴム
製の第１のシール１０を設け、間隙部７の外周側にはゴ
ム製のＯリング１１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置等にお
いてウエハ等を収納保管する、或いは加工処理する密閉
容器のシール装置及びシールに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工場、或いは液晶パネル製造
工場等においては、半導体ウエハや液晶パネル用ガラス
基板などの基板を収納保管する密閉容器として真空容器
が使用されることがある。又、製造工程において容器内
部に腐食性ガスを流入させて前記基板に所定の加工処理
を行う密閉容器としてガスが充満する容器が用いられ
る。

【０００３】まず、真空容器の場合について説明する。
真空中においては気流がないか、あってもごく僅かであ
るので、真空の密閉容器の壁に付着している粒子を剥離
させたり、容器床面の粒子を舞い上げたりするようなこ
とはほとんどない。従って、真空中ではクラス零の空間
を創り出せる可能性があるので、近年では、ウエハや液
晶パネルを作るための基板の保管を真空中で行うことが
検討されている。そのため、シール装置により密閉され
て内部が真空状態となる真空容器が次第に重要となって
きた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、真空容
器の壁やシール装置のゴム製のＯリング等から発生する
残留ガスが、ウエハの表面に有機物膜や酸化膜を形成
し、またガラス基板の表面に有機物膜を形成することが
ある。この現象が起こると、せっかく真空中のクラス零
の高清浄度空間を創り出しても、半導体製品や液晶パネ
ルを構成する膜の生成に悪影響を与えることとなる。

【０００５】真空容器のシール装置が発生する残留ガス
は、水分（Ｈ₂Ｏ）や 炭酸ガス（ＣＯ₂）等のガスから
なっている。真空用シールとして広く使用されるゴム製
のＯリングから発生するガス量は、銅などの金属製の真
空用シールから発生するガス量に比べ単位面積当たり２
桁も多いので、Ｏリングから発生するガスを低減させる
だけでも有機物膜や酸化膜の生成や成長を防止する効果
がある。

【０００６】Ｏリングから発生するガスを低減させる方
法としては、１５０℃程度の温度域でＯリングをベーキ
ングして、付着しているガスを放出させることが考えら
れる。ところが、Ｏリングだけベーキングしたとして
も、ウエハやガラス基板などの基板を真空容器に収納す
る際に、Ｏリングの表面に大気が触れて水分や炭酸ガス
などのガスが吸着してしまい、ベーキングの効果はなく
なってしまう。また、基板を真空容器の内部に入れたま
までベーキングすれば、ベーキングにより放出したガス
が基板を汚染してしまう。結局、ウエハやガラス基板な
どを保管する真空容器に使われるＯリングにベーキング
を施すことは得策ではない。

【０００７】これに対して、発生ガス量の少ない金属製
の真空シールが用いられることもある。このシールを用
いて真空容器を大気圧から真空にし再び大気圧に戻した
場合、使用された金属製真空シールのシール部（真空容
器と金属製真空シールとの接する面）が塑性変形を起こ
すので、一回の使用しかできない。即ち、この真空シー
ルを再度使用した場合には、シール部からリークを生じ
るので真空容器を真空状態に保つことはできなくなる。

【０００８】次に、腐食性ガスが充満する容器を密封す
る場合について説明する。例えば、半導体製造に用いる
ＣＶＤ装置やエッチング装置などの多くは、アンモニア
（ＮＨ₃）、ジクロルシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）及びシラ
ン（ＳｉＨ₄）など腐食性の強いガスを使用している。
これらの装置に設置され、ウエハ等の基板を収納して成
膜加工処理等をするガスが充満する容器においては、ウ
エハ等の出し入れを行うために設けられた蓋と容器本体
との間のシール部にゴム製のＯリングが一般的に使われ
ている。

【０００９】しかしながら、腐食性ガスのためにＯリン
グの劣化が著しく、Ｏリングの交換を頻繁に行わなくて
はならないのが実情である。ひどい時には、ウエハ等へ
の一回の成膜で、Ｏリングを廃棄しなければならない場
合もあり、その交換作業のあいだ製造装置を止めなけれ
ばならず、作業効率が悪いばかりでなくＯリングのコス
トもかかり不経済であるという課題があった。

【００１０】ゴム製のＯリングの代わりに金属製のシー
ルを使用すれば、前記劣化には強くなり使用可能時間は
長くなるものの、この金属製のシールは金属面を塑性変
形させてシールするので、蓋の一回の開閉にしか使用す
ることができない。従って、ウエハの出し入れを頻繁に
行わなくてはならないガスが充満する容器のウエハ搬入
搬出用の蓋の密封に金属製のシールを使用することは実
用上できないという課題があった。

【００１１】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
ので、劣化が少なく、また容器内部を高度に密封するこ
とができる密閉容器のシール装置及びシールを提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明に係る密閉容器のシール装置は、容器本体と
開閉可能な蓋との間の間隙部に装着されて容器内部を密
封する密閉容器のシール装置において、前記間隙部の内
周側には、少なくとも前記容器内部と連通する外周面が
金属面で覆われた第１のシールを設け、前記間隙部の外
周側にはゴム製のＯリングからなる第２のシールを設け
たことを特徴とするものである。

【００１３】なお、前記容器内部は、高真空状態及び腐
食性ガスの充満状態のいずれの状態とすることもでき
る。

【００１４】また、上述の目的を達成するため、本発明
に係る密閉容器のシールは、容器本体と開閉可能な蓋と
の間の間隙部に装着されて容器内部を密封する密閉容器
のシールにおいて、弾力性を有するゴムと、このゴムの
外周面に取付けられ、少なくとも前記容器内部に連通す
る前記外周面を覆う金属面とを備えていることを特徴と
する。

【００１５】

【作用】本発明においては、容器本体と蓋との間の間隙
部の内周側には金属面を有する第１のシールを取付け、
また間隙部の外周側にはゴムの第２のシールを取付ける
ことにより、二重シール構造にしている。従って、弾力
性を十分に有する外周側の第２のシールが容器外部の大
気と容器内部とを遮断しており、間隙部の内周側の第１
のシールはシール機能としては補助的な役目を担ってい
る。この第１のシールは、ゴムの外周面を金属面で覆い
この金属面が容器内部と連通しているので、この第１の
シールのゴムが発生するガスは金属面で遮蔽されること
となり、ガスが容器内部に侵入することはない。又、容
器内部に腐食性ガスが流入している場合には、この腐食
性ガスは金属面により遮蔽されるので、第１のシールの
ゴムや第２のシールのゴムを劣化させることはない。

【００１６】また、密閉容器のシールとしてゴムとこの
ゴムの外周面を覆う金属面とを有するシールを使用すれ
ば、上述の説明と同様にゴムが容器内部の腐食性ガスに
よって劣化することはなく、また容器内部が真空の場合
にはゴムから発生するガスが容器内部を汚染することは
ない。また、金属面が塑性変形を起こさない限り、ゴム
の弾性力によりこのシールは元の状態に戻って繰り返し
使用することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図５を参
照して説明する。図１は、本発明に係るシール装置を有
する密閉容器の正面断面図、図２は図１のシール装置に
使用するシールを示す横断面図、図３は図１に示す密閉
容器の容器本体の平面図、図４は図３のIV−IV線による
正面断面図、図５は図４に示す容器本体に蓋を被せる前
の状態を示す拡大正面断面図である。

【００１８】図１に示すように、密閉容器１は、容器本
体２と、この容器本体２を密閉するための開閉可能な蓋
３とを備えている。容器本体２の容器内部４には、ウエ
ハや液晶パネルを作るためのガラス基板などの基板を収
納できるようになっており、蓋３を開閉することにより
基板を容器内部４に出し入れする。容器内部４を高真空
状態にして基板を保管する場合には密閉容器１は真空容
器であるが、容器内部４に上述のＮＨ₃、ＳｉＨ₂Ｃｌ、
ＳｉＨ₄ 等の腐食性の高いガスを流入させて、ウエハや
ガラス基板等の基板を成膜加工処理する場合にはガスが
充満する容器となる。

【００１９】大気の雰囲気の容器外部５に対して容器内
部４を密封するためのシール装置６は、容器本体２と蓋
３との間の間隙部７に装着されている。本実施例のシー
ル装置６においては、間隙部７の内周側（図１の左方
側）には、少なくとも容器内部４と連通する外周面８が
金属面９で覆われたゴム製のＯリングの第１のシール１
０を設け、間隙部７の外周側（図１の右方側）にはゴム
製のＯリングの第２のシール１１を設けている。このよ
うに、本実施例は第１のシール１０と第２のシール１１
との二重のシール構造としたことに特徴を有している。

【００２０】更に、第１のシール１０と第２のシール１
１との間の中間間隙部１２と容器内部４とを細い連通孔
としての同圧用孔１３で連通させている。容器本体２に
形成されたこの同圧用孔１３は、中間間隙部１２と容器
内部４とを同圧にするためのものであり、例えば直径１
mm程度の極めて細い孔でよく、容器本体２に２箇所程度
設ければよい。

【００２１】第１のシール１０は、容器本体２のフラン
ジ面１４の内周側に形成された断面矩形状で環状の内周
溝１５の内部に装着され、第２のシール１１は、フラン
ジ面１４の外周側に形成された断面矩形状で環状の外周
溝１６の内部に装着されている。また、第１，第２のシ
ール１０，１１は、容器本体２に対して蓋３が閉じられ
ると各溝１５，１６内で図１のようにそれぞれ変形し
て、蓋３と各溝１５，１６の内壁に密着する。

【００２２】図２は、第１のシール１０の横断面形状を
示している。図２（Ａ）は、図１に示す本実施例で使用
した第１のシール１０を示しており、ゴム製の弾力性を
有するゴム２１と、このゴム２１の外周面２２に取付け
られ、少なくとも容器内部４と連通する外周面２２を覆
う金属面９とを備えている。この場合には、金属面９は
ゴム２１の外周面２２の一部を覆っているので、この第
１のシール１０を内周溝１５内に装着する時は金属面９
が容器内部４の方向に配置されるようにセットする必要
がある。

【００２３】図２（Ｂ）は、第１のシール１０におい
て、ゴム２１の外周面２２の全面を金属面９ａで覆った
場合を示している。このようにすれば、第１のシール１
０を内周溝１５内に装着するとき、金属面９ａの方向を
考慮する必要がなくなり作業性が改良される。

【００２４】第１のシール１０を構成する材質として、
金属面９，９ａは、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀
（Ａｇ）、金（Ａｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）など
の金属材料ならいずれの金属でもよく、またこれらの金
属と無機物との二種類以上の組合せで構成される金属で
あってもよい。通常は、比較的柔らかい材質の金属であ
ることが好ましい。また、密閉容器１が容器内部４に腐
食性ガスを導入する容器の場合には、耐食性の良好な金
属材料を用いる必要がある。本発明者は、ニッケル、
銅、銀の各単体の金属面９を用いたほか、ニッケル合金
の金属面９も用いたが、いずれも良好な結果を得ること
ができた。

【００２５】ゴム２１の材質としては、フッ素ゴム、ブ
タジエン−スチレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、
クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、スチ
レンゴムなど所定の弾力性を有するゴムであれば何でも
よい。本発明者は、ゴム２１の材質として、一般的に広
く使用されているフッ素ゴム（所謂バイトン）を用い
た。

【００２６】ゴム２１に金属面９，９ａを接合する場合
には、図２（Ａ）に示すように金属薄板をゴム２１の外
周面２２に巻き付けて圧着してもよいが、ゴム２１に金
属を溶射することにより金属面９を形成してもよい。金
属薄板をゴム２１に巻き付ける場合には、金属薄板の板
厚は０.１乃至０.５mmであれば十分である。また、金属
を溶射する場合には、形成される金属面９の厚みは、１
０ミクロン乃至２００ミクロンであれば十分である。本
発明者が製作した第１のシール１０の金属面９の板厚は
０.２mmで、 ゴム２１の直径は３mmであった。また、第
２のシール１１は汎用のゴム製のＯリング１１を用いれ
ばよく、上述の第１のシール１０のゴム２１と同様な材
質、例えばフッ素ゴムなどが用いられる。

【００２７】密閉容器１を密封するには、まず図２
（Ａ）に示す構成の第１のシール１０を、図３及び図４
に示すように、容器本体２のフランジ面１４に形成され
た連続的な内周溝１５内に装着する。また、Ｏリング１
１をフランジ面１４に形成された外周溝１６内に装着す
る。

【００２８】このとき、図５に示すように、第１のシー
ル１０の金属面９が容器本体２の中心側を向くようにセ
ットする。そして、蓋３を容器本体２に被せる。密閉容
器１が真空容器の場合には、容器内部４を真空引きする
ことにより、容器外部５との間の圧力差により、蓋３は
容器本体２側に押されてフランジ面１４に密着する。こ
れにより、図１に示すように第１のシール１０とＯリン
グ１１は変形して容器内部４を密封し、容器内部４は真
空状態に保持される。

【００２９】この場合、容器外部５と容器内部４との間
のシール作用は主に外周側のＯリング１１が担い、第１
のシール１０は前記シール作用としては補助的な役割を
担う。これは、第１のシール１０の金属面９よりもＯリ
ング１１の方が柔らかいので、Ｏリング１１が容器本体
２及び蓋３に強く密着するからである。

【００３０】図１に示すように、容器内部４と直接連通
するのは第１のシール１０の金属面９であるので、第１
のシール１０のゴム２１が発生するガスは容器内部４に
は侵入しない。従って、容器内部４へのガスの侵入は、
従来のゴム製のシールと比較して２桁も少なくなり、容
器内部４を高真空に維持することができ、この容器内部
４に保管されるウエハやガラス基板等の基板の表面の分
子汚染を防止することができる。

【００３１】この真空容器による真空保管が終了したの
ちは、容器内部４を真空破壊して蓋３を容器本体２から
取り外す。蓋３の押圧力が取り除かれると外周側のＯリ
ング１１は弾性力により、元の断面円形状態に戻り再使
用することができる。

【００３２】内周側の第１のシール１０も弾力性を有す
るゴム２１の復元力により、金属面９が塑性変形を起こ
さない限り図２（Ａ）に示すような元の円形状態に戻
り、繰り返し使用することができる。このように本実施
例にかかるシール１０は、繰り返し使用することができ
るので、従来用いられていた金属製シールに比べ極めて
経済的である。また、シールを繰り返し使用するために
従来は金属製シールを形状記憶合金により形成する場合
もあったが、本実施例ではこのような形状記憶合金を用
いる必要がない。したがって、容器本体２または蓋３に
温度変化を与える必要もなく、加熱用のヒータ等の設備
を必要としないので、経済的である上に密閉容器１の形
状も単純なもので十分である。

【００３３】一方、密閉容器１をガスが充満する容器と
して用いる場合には、ボルトナット等の締結部材を介し
て蓋３を容器本体２に固定する。図１に示すように、容
器内部４に流入した腐食性ガスと接触するのは、第１の
シール１０の金属面９であり、第１のシール１０のゴム
２１及びＯリング１１は腐食性ガスと接触しないので、
ゴムが腐食性ガスにより腐食されることはない。従っ
て、容器内部４に収納されたウエハ等への成膜加工処理
が終了したのち、蓋３を開けた時、金属面９が塑性変形
を起こしていない限りゴム２１の弾性力により、第１の
シール１０は元の形状に戻ることとなり、繰り返し利用
することができる。従って、従来のＯリングだけの密閉
方法に比べて極めて経済的となる。

【００３４】なお、成膜加工処理するときには、腐食性
のガスを容器内部４に供給すると同時に容器内部４を排
気するので、腐食性ガスが容器内部４から同圧用孔１３
を通って中間間隙部１２に達して第１のシール１０のゴ
ム２１とＯリング１１とを腐食させることはほとんどな
い。このように、本実施例では腐食性ガスと接する側が
金属面であるので、従来のゴムだけのシールに比べて、
シールの劣化の度合いが著しく少なくてすみ、シール１
０を繰り返し使用することができる。なお、各図中同一
符号は同一又は相当部分を示す。

【００３５】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、金
属面が容器内部と連通することとなり、シールの劣化が
少なくまた容器内部を高度に密封することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１乃至図５は、本発明の一実施例を示す図
で、図１は本発明にかかるシール装置を有する密閉容器
の正面断面図である。

【図２】図１に示すシール装置に使用されるシールを示
す図で、図２（Ａ）はゴムの一部を金属面で覆ったシー
ルの横断面図、図２（Ｂ）はゴムの全面を金属面で覆っ
たシールの横断面図である。

【図３】図１に示す密閉容器の容器本体の平面図であ
る。

【図４】図３のIV−IV線による正面断面図である。

【図５】図４に示す容器本体に蓋を被せる前の状態を示
す拡大正面断面図である。

【符号の説明】

１ 密閉容器 ２ 容器本体 ３ 蓋 ４ 容器内部 ６ シール装置 ７ 間隙部 ９，９ａ 金属面 １０ 第１のシール，シール １１ Ｏリング（第２のシール） １２ 中間間隙部 １３ 同圧用孔（連通孔） ２１ ゴム ２２ 外周面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 耕司 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器本体と開閉可能な蓋との間の間隙部
   に装着されて容器内部を密封する密閉容器のシール装置
   において、 前記間隙部の内周側には、少なくとも前記容器内部と連
   通する外周面が金属面で覆われた第１のシールを設け、
   前記間隙部の外周側にはゴムからなる第２のシールを設
   けたことを特徴とする密閉容器のシール装置。
2. 【請求項２】 前記容器内部は、高真空状態及び腐食性
   ガスの充満状態のいずれかとなることを特徴とする請求
   項１記載の密閉容器のシール装置。
3. 【請求項３】 容器本体と開閉可能な蓋との間の間隙部
   に装着されて容器内部を密封する密閉容器のシールにお
   いて、 弾力性を有するゴムと、このゴムの外周面に取付けら
   れ、少なくとも前記容器内部に連通する前記外周面を覆
   う金属面とを備えたことを特徴とする密閉容器のシー
   ル。