TWI387695B - 複合密封材料 - Google Patents

Description

複合密封材料

本發明係關於在真空和超真空狀態使所使用的複合密封材料，例如，係關於使用於乾式蝕刻裝置和CVD裝置等的半導體製造裝置的複合密封材料。

伴隨著電子產業的發展，為IC（積體電路）、LSI（大型積體電路）等電子構件的材料的半導體製造技術，特別是，如個人電腦等伴隨著高精度化和薄型化等，顯著進步。

因而，對使用於半導體製造裝置的構件的要求變的更加嚴謹，其要求也變得越多樣化。

例如，使用於乾蝕刻裝置和電漿CVD裝置等的半導體製造裝置的密封材料，作為基本性能之真空密封性能係必要的。因而，藉由所使用的裝置和密封材料的裝置地點，要求同時具有耐電漿性和耐腐蝕氣體性等的性能。

習知，在如此真空密封性能以外，要求耐電漿性，更要求耐腐蝕氣體性等的密封部，使用不容易受到流體影響的氟橡膠。

但是，跟隨著環境變得嚴苛，氟橡膠脂之耐電漿性和耐腐蝕氣體性等的性能不充分，密封性變低，其結果，要求有新的材料。

對於此種要求，在專利文獻1（日本特開昭49－17868號公報）、專利文獻2（日本特開平11－2328號公報）、專利文獻3（日本特開平8－193659號公報）以及專利文獻4（日本特開2001－124213號公報）等，提供複合化橡膠與樹脂等藉由橡膠的彈性保持密封性能，由樹脂和金屬等防止具有腐蝕性的流體的方法。

【專利文獻1】特開昭49－17868號公報【專利文獻2】特開平11－2328號公報【專利文獻3】特開平8－193659號公報【專利文獻4】特開2001－124213號公報亦即，專利文獻1的密封構件100，如第16圖所示，從由橡膠彈性的O環構件102和裝設在O環構件102外週的四氟化乙烯樹脂等形成的剖面略C字形狀的外周環104所構成。

但是，專利文獻1的密封構件100，由於在密封面上存在有橡膠以外之樹脂之外周環構件104，因此真空密封性能顯著降低。

又，專利文獻2之密封構件106，如第17圖所示，在從合成橡膠形成的O環108的表面在至少高反應性環境的該表面側，配置環狀的由氟樹脂等的耐腐蝕性材料形成的構件110，其他部件係由合成橡膠製所構成。

但是，專利文獻2的密封構件106，如第17圖所示，在O環108的R小的曲面，因為有必要配置由氟樹脂等耐腐蝕性材料形成的構件110，所以製造困難且費用變高。

更且，專利文獻3的密封構件112，如第18圖所示，係以剖面略C字形狀的鋁等的金屬構件116披覆由氟橡膠等形成的O環114的上下接觸面以外的部分的構成。

但是，此專利文獻3的密封構件112，因為具有略C字形狀的鋁等的金屬構件116，所以在使用時有粒子產生，在半導體製造之際，污染半導體而品質降低。

又，專利文獻4的密封構件118，如第19圖所示，係以凹凸嵌合形狀的接合部分124一體接合由氟橡膠形成的第1密封材料120和由較硬質的材料的氟樹脂形成的第2密封構件122。

但是，此專利文獻4的密封構件118，橡膠和其以外的樹脂等接合部分124係非常複雜的形狀，製造困難，成本變高。

更且，此專利文獻4，如第20圖所示，揭示以直線狀的端面彼此130和132接合由氟橡膠形成的第1密封材料126和由較硬質的材料的氟樹脂形成的第2密封構件128的密封材料134。

但是，此密封材料134，雖然製造容易，但限定於可使用的密封槽係密封槽的開口部側的寬度與密封槽的底部側的寬度為略同一的剖面略矩形狀的密封槽，或吻合此密封構件134的形狀的密封槽136。

因而，不可適用於使用在半導體製造裝置的密封槽的底部側的寬度，為較密封槽的開口部側的寬度更寬的形狀的密封槽的特殊形狀的密封槽，所謂的「鳩尾槽」。

本發明，鑑於此現況，目的係提供一種複合密封材料同時具有真空密封性能、耐電漿性以及耐腐蝕氣體性等的性能，又，即使重複使用，真空密封性能亦不降低，在使用時亦不產生金屬粒子，且製造容易而可便宜製造。

又，本發明的目的係提供一種複合密封材料，可適用於使用於半導體製造裝置的密封槽的底部側的寬度較密封槽的開口部側的寬度更寬的形狀的密封槽的特殊形狀的密封槽，所謂的「鳩尾槽」。

本發明係為了達成上述的習知技術的課題及目的所發明，本發明的複合密封材料係裝設於密封槽的複合密封材料，其特徵係：具備在裝設於前述密封槽之際，位於密封槽一方的側壁側的第1密封構件；以及在裝設於前述密封槽之際，位於密封槽另一方側壁側的第2密封構件；前述第1密封構件係由彈性構件所構成；前述第2密封構件係由較前述第1構件更硬質的材料所構成；前述第1密封構件，具備具有第1密封構件本體和較前述密封槽的開口部更向外膨脹出的膨脹出部的第1密封部；前述第2密封構件具備第2密封構件本體和較前述第2密封構件本體更位於前述密封槽的開口部側的第2密封部；前述第2密封構件的第2密封部具備延伸出第1密封構件側的第2延伸出部；前述第1密封構件本體具備延伸出前述第2密封構件的第2延伸出部的密封槽的底部14側的第1延伸出部；在押接前述複合密封材料之際，壓接前述第1密封構件的第1密封部的膨脹出部而賦予密封性之同時，經由前述第1密封構件的第1延伸出部，押壓於前述第2密封構件的第2延伸出部於密封槽的開口部側，以壓接第2密封部上面而賦予密封性而構成。

藉由如此構成，在壓接複合密封材料之際，壓接第1密封構件的第1密封部的膨脹出部而賦予密封性。又，經由第1密封構件的第1延伸出部，押壓第2密封構件的第2延伸出部於密封槽的開口部側，第2密封部上面部，特別是，由應力集中壓接第2密封部上面端部而賦予密封性。

而且，在此狀態，因為第2密封構件由較第1密封構件更硬質的材料所構成，所以藉由配置第2密封構件側於例如乾蝕刻裝置和電漿CVD裝置等的半導體製造裝置的腐蝕性氣體和電漿等的嚴顆環境側的室側，藉由由第2密封構件的第2密封部上面部的壓接，保護由彈性構件所構成的第1密封構件的壓接部的第1密封部的膨脹出部免於受這些腐蝕性氣體和電漿等的侵蝕，密封性不降低。

又，在此情況，因為較第1密封構件更硬質的材料所構成的第2密封構件位於嚴苛環境側，所以對腐蝕性氣體和電漿等的耐久性佳，而且保護由彈性構件所構成的第1密封構件整體免於受這些腐蝕性氣體和電漿的侵蝕，密封性不降低。

更且，不同於習知的藉由複雜嵌合凹凸部一體接合，如此由彈性構件所構成的第1密封構件和較第1密封構件更硬質的材料所構成的第2密封構件，僅接合延伸出第2密封構件的第1密封構件側的第2延伸出部和延伸出第1密封構件的第2延伸出部的密封槽側的第1延伸出部而可簡單一體接合，製造容易而可降低製造成本。

又，本發明的複合密封材料，其特徵為前述第1密封構件的第1密封部的膨脹出部以曲面形狀地膨脹出前述密封槽的開口部側。

如此形成密封面的第1密封構件的第1密封部的膨脹出部藉由曲面形狀的膨脹出，在壓接時的密封性變良好。

又本發明的複合密封材料，其特徵為前述第1密封構件本體的密封槽側的底面係略平坦的形狀。

如此，第1密封構件本體的密封槽側的底面，藉由略平坦的形狀，與密封槽底部的接觸面積變大，在使用時，提高防止複合材料轉動而密封性降低的效果。

又，本發明的複合密封材料，其特徵為前述第1密封構件的第1延伸出部與前述第2密封構件的第2延伸出部以略平行的平坦面與密封槽12的底部14接合。

如此，因為第1密封構件的第1延伸出部與前述第2密封構件的第2延伸出部以略平坦面接合，所以加工容易，僅接合這樣的略平坦面彼此而可簡單地一體接合，製造容易而可降低製造成本。

又，根據本發明的複合密封材料，其特徵為前述第1密封構件20的第1延長部38與前述第2密封構件24的第2延長部36，隨著接近於密封槽12底部14，在直徑變細的錐面25接合。

若係此種構造，密封材料為大口徑，而且係裝設在鳩尾槽內的情況，密封性當然有且可確保耐電漿性。

又，本發明的複合密封材料，其特徵為前述第2密封構件本體在前述密封槽側的底部側之中，具有延伸出前述第1密封構件側的底部延伸出部。

藉由如此的構成，腐蝕性氣體和電漿等嚴苛環境側的腔室側，由較第1密封構件更硬質的材料所構成的第2密封構件位於此，而且，密封槽的底部和複合密封材料的底部之間，因為第2密封構件的底部延伸出部亦位於此，從密封槽的底部和複合密封材料的底部之間轉入，保護免受腐蝕性氣體和電漿等的侵蝕，密封性不降低。

又，本發明的複合密封材料，其特徵為前述第1密封構件本體的密封槽一方的側壁側的端面，隨著接近於密封槽12的底部14，漸漸地形成直徑變細的錐面。

藉由如此的構成，在壓接複合密封材料之際，因為第1密封構件膨脹出形成於此錐面和密封槽的側壁之間的間隙，所以第1密封構件從密封槽的開口部穿出，可防止第1密封構件破壞損傷和密封性降低之同時，可防止形成污染的原因。

而且，密封槽內，在裝設複合密封材料之際，特別是，在裝設使用於半導體製造裝置的密封槽的底部側的寬度形成較密封槽的開口部側的寬度更寬的形狀的密封槽的特殊形狀的密封槽，亦即所謂的「鳩尾槽」之際，沿著此錐面，可裝設複合密封材料，裝設作業變得容易。

又，本發明的複合材料，其特徵為前述密封槽係密封槽的底部側的寬度較密封槽的開口部側的寬度變得更寬的鳩尾槽狀的密封槽。

因而，可適用本發明的複合密封材料於使用於半導體製造裝置的密封槽的底部側的寬度形成較密封槽的開口部側的寬度更寬的形狀的密封槽的特殊形狀的密封槽，亦即所謂的「鳩尾槽」。

又，本發明的複合密封材料，其特徵為前述密封槽係密封槽的底部側的寬度和密封槽的開口部側的寬度略同一的剖面略矩形狀的密封槽。

因而，亦可適用本發明的複合密封材料於密封槽的底部側的寬度和密封槽的開口部側的寬度略同一的剖面略矩形狀的密封槽。

又，本發明複合密封材料，其中前述第1密封構件由橡膠所構成。

藉由此構成，藉由由彈性構件的橡膠構成第1密封構件，藉由此橡膠的彈性力，在壓接複合密封材料之際，可壓接第1密封構件的第1密封部的膨脹出部而賦予高的密封性。

又，本發明的複合材料，其特徵為構成前述第1密封構件的橡膠係由氟橡膠構成。

如此，因為構成第1密封構件的橡膠係由氟橡膠構成，所以萬一接觸於腐蝕性氣體和電漿，對腐蝕性氣體和電漿等的耐久性亦佳，密封性亦不降低。

又，本發明的複合密封材料，其特徵為前述第2密封構件由合成樹脂所構成。

如此，因為第2密封構件亦由較第1密封構件更硬質的材料的合成樹脂所構成，所以對腐蝕性氣體和電漿等的耐久性佳，而且，由彈性構件所構成的第1密封構件整體可保護免受這些腐蝕性氣體和電將等的侵蝕，密封性不降低。

又，本發明的複合密封材料，其特徵為構成前述第2密封構件的合成樹脂係由選自氟樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺、聚苯硫醚、聚苯并咪唑樹脂、聚醚酮樹脂之1種以上的合成樹脂所構成。

如此，因為構成第2密封構件的合成樹脂係由選自氟樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺、聚苯硫醚、聚苯并咪唑樹脂、聚醚酮樹脂之1種以上的合成樹脂所構成，因此對腐蝕性氣體和電漿等的耐久性極為良好，而且，由彈性構件所構成的第1密封構件整體，保護免受這些腐蝕性氣體和電漿等的侵蝕，密封性不降低。

又，本發明的複合密封材料，其特徵為前述第1密封構件的密封高度L3和第2密封構件的密封高度L5，其潰散率：L3的潰散率≧L5的潰散率但是，其中，潰散率係設定成（密封高度一槽深度L4）/密封高度×100。

藉由此構成，藉由高剛性的第2密封構件，不妨礙第1密封構件的變形，密封性變得安定。

若由本發明的複合密封材料，同時具有真空密封性能、耐電漿性以及耐腐蝕氣體性等的性能，又，藉由重複使用，真空密封性能亦不會降低，使用時不產生金屬粒子，而且，製造容易而可便宜製造。

又，若由本發明的複合密封材料，使用於半導體製造裝置，密封槽的底部側的寬度可適用於較密封槽的開口部側變得更寬的形狀的密封槽的特殊形狀的密封槽，亦即所謂的「鳩尾槽」。

又，若第1密封構件的第1延伸出部和第2密封構件的第2延伸出部係以錐面接合的構造，即使在不能得到既定的鎖緊壓，密封性不必說，可完全發揮耐電漿。因此，對寬密封面，即使採用負載充分的鎖緊力有困難的大直徑的密封材料，亦可發揮完全的密封性和耐電漿性。

以下，基於圖式更詳細說明本發明的實施形態（實施例）。

第1圖係裝設本發明的複合密封材料於密封槽的所謂的「鳩尾槽」狀態的剖面圖，第2圖係說明第1圖的複合密封材料和密封槽的尺寸關係的概略圖，第3~6圖係說明裝設本發明的複合密封材料於密封槽而壓接的狀態的剖面圖。

在第1圖中，10顯示整體之本發明複合密封材料，此複合密封材料10係略為環狀，裝設於略為環狀的密封槽12。

此密封槽12，例如，形成使用於乾蝕刻裝置和電漿CVD裝置等的半導體製造裝置的密封槽12的底部14側的寬度較密封槽12的開口部16側的寬度更寬的形狀的密封槽的特殊形狀的密封槽，亦即所謂的鳩尾槽。

因而，複合密封材料10，具備在裝設於這種密封槽12之際，位於與密封槽12的一方側壁18之側，亦即位於與半導體製造裝置的腐蝕性氣體和電漿等嚴苛環境側的腔室側相反側（例如，大氣側）的第1密封構件20。

又，複合密封材料10，具備在裝設於密封槽12之際，位於密封槽12的另一方側壁22之側，亦即半導體製造裝置的腐蝕性氣體和電漿等的嚴苛環境側的腔室側的第2密封構件24。

此情況，如第1圖所示，第1密封構件20係剖面略L字形狀，第2密封構件24形成與此第1密封構件20互補形狀的剖面略為逆L字型狀。

亦即，第1密封構件20，具備具有第1密封構件本體26和在較密封槽12的開口部16更向外曲面形狀地平穩地膨脹出的膨脹出部28的第1密封部30。

更且，第2密封構件24具備第2密封構件本體32和較此第2密封構件本體32更位於密封槽12的開口部16側的第2密封部34。又，第2密封構件24的第2密封部34具備延伸出於第1密封構件20側的第2延伸出部36。

另一方面，第1密封構件本體26具備延伸出第2密封構件24的第2延伸出部36的密封槽側的第1延伸出部38。

更且，第1密封構件本體26的密封槽12的一方側壁側18的端面40形成傾斜於第2密封構件24側的錐面42。

藉由這種構成，在壓接複合密封材料10之際，因為第1密封構件20膨脹出此錐面42和密封槽12的側壁18之間所形成的間隙44，所以第1密封構件20從密封槽12的開口部16穿出，可防止第1密封構件20破壞損傷而使密封性降低之同時，亦可防止形成污染的原因。

而且，在密封槽12內，於裝設複合密封材料10之際，特別是，在裝設於使用於半導體製造裝置的密封槽12的底部14側的寬度較密封槽的開口部側的寬度形成得更寬的形狀的密封槽的特殊形狀的密封槽，亦即所謂的「鳩尾槽」之際，使此錐面42接觸鳩尾槽的開口部，沿著錐面42，藉由滑動般地插入，可裝設複合密封材料10，裝設作業變得容易。

因而，此情況下，第1密封構件20由彈性構件所構成，第2密封構件24由較第1密封構件20更硬質的材料所構成。

藉由如此構成，如在後述的第3至6圖中所說明，在壓接複合密封材料10之際，壓接第1密封構件20的第1密封部30的膨脹出部28而賦予密封性之同時，經由第1密封構件20的第1延伸出部38，在壓接第2密封構件24的第2延伸出部36於密封槽12的開口部16之側，以壓接第2密封部34的上面34a而賦予密接性而構成。

此情況下，第1密封構件20宜是由彈性構件的橡膠所構成。再者，此情況下，至於橡膠，天然橡膠和合成橡膠均可使用。

如此，藉由從彈性構件的橡膠構成第1密封構件20，藉由此橡膠的彈性力，在壓接複合密封材料之際，壓接第1密封構件20的第1密封部30的膨脹出部28可賦予高的密封性。

又，此情況下，構成第1密封構件20的橡膠更好由氟橡膠所構成。

就此氟橡膠，可使用偏氟化乙烯/六氟丙烯系共聚物、偏氟化乙烯/三氟氯乙烯系共聚物、偏氟化乙烯/五氟丙烯系共聚物等2元系偏氟化乙烯系橡膠、偏氟化乙烯/四氟乙烯/六氟丙烯系共聚物、偏氟化乙烯/四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚系共聚物、偏氟化乙烯/四氟乙烯/丙烯系共聚物等3元偏氟化乙烯橡膠及四氟乙烯/丙烯系共聚物、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚系共聚物、熱可塑性氟橡膠等。

如此構成第1密封構件20的橡膠，因為由氟橡膠構成，所以萬一，即使第1密封構件20接觸於腐蝕性氣體和電漿，對腐蝕性氣體和電漿等的耐久性亦佳，密封性不會降低。

另一方面，第2密封構件24宜由合成樹脂所構成，最好宜由選自氟樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚苯并咪唑樹脂、聚醚酮樹脂之1種以上的合成樹脂所構成。

如此，因為第2密封構件24由較第1密封構件20更硬質材料的合成樹脂所構成，所以對腐蝕性氣體和電漿等的耐久性佳，且，由彈性構件所構成的第1密封構件20的整體，受保護免於受這些腐蝕性氣體和電漿的侵蝕，密封性不降低。

此情況下，作為氟樹脂，可舉出聚四氟乙烯(PTFE)樹脂、四氟乙烯－全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)樹脂、四氟乙烯－六氟丙烯共聚物(FEP)樹脂、四氟乙烯－乙烯共聚物(ETFE)樹脂、聚偏氟乙烯(PVDF)樹脂、聚氯三氟乙烯(PCTFE)樹脂、氯三氟乙烯－乙烯共聚物(ECTFE)樹脂、聚氟乙烯(PVF)樹脂等，其中，若考慮耐熱性、耐腐蝕性氣體和耐電漿性等，以PTFE較佳。

更且，如第1和2圖所示，複合密封材料10的密封寬度L1，雖然較密封槽12的開口部16的槽寬度L2越大，從複合密封材料10的密封槽12的脫落抵抗愈增加，但因為裝設變得困難，因此宜為槽寬度L2的101~130%。

又，如第1圖所示，第1密封構件20的密封高度L3希望密封的潰散率在3~45%的範圍，更好為5~30%。再者，此情況下，潰散率即是（密封高度－槽深度L4）/密封高度×100。

另一方面，如第1圖所示，由合成樹脂形成的第2密封構件24的高度L5，雖然為了提高電漿遮蔽效果，必須設定得至少與密封槽12的槽深度L4相同或較其高出某種程度，但由合成樹脂形成的第2密封構件24具有較由彈性材料形成的第1密封構件20更高的剛性而不易變形，超過容許變形量的情況，因為有斷裂之虞，潰散率直為0~35%。

更且，由高剛性的第2密封構件24，妨礙第1密封構件20變形時，因為密封性變成不安定之虞變大，所以個別的潰散率必須設定為L3的潰散率≧L5潰散率。

再者，此情況，潰散率是（密封高度－槽深度L4）/密封高度×100。又，此情況，如第1圖所示，密封高度，在第1密封構件20為密封高度L3，第2密封構件24為密封高度L5。

更且，從合成樹脂形成的第2密封構件24的第2密封構件本體32的寬度L6，雖然愈窄則橡膠的第1密封構件20的變形愈安定，但若考慮加工性，宜為50μm以上。

又，由合成樹脂形成的第2密封構件24雖然回復性缺乏，但是因為以第2密封構件24的第2延伸出部36的寬度L7，接受橡膠的第1密封構件20的第1延伸出部38的橡膠回復力，經常形成與對向構件接觸而遮蔽電漿。

因而，第2密封構件24的第2延伸出部36的寬度L7愈寬，接受橡膠的第1密封構件20的第1延伸出部38的橡膠回復力，電漿遮蔽效果愈安定。但是，接觸於對向構件的第1密封構件20的第1密封部30的寬度L8變窄時，壓縮時的密封寬度變小，無法得到安定的密封性。因此，L7宜為L8的70%以下。

又，雖然第1密封構件20的第1密封部30的寬度L8愈大，與對向構件的接觸部變得愈大而密封安定，但是第2密封構件24的第2密封部34的寬度L6＋L7變小，電漿遮蔽效果降低。

因此，L8宜為複合密封材料10的密封寬度L1的30%~90%。

更且，在壓縮橡膠的第1密封構件20之時，沿著鳩尾槽的密封槽12的斜面的一方的側壁18，因為平順地變形於槽裡頭，第1密封構件20的第1密封部30的複合密封材料10的密封寬度L1從形成最大的點P1，與密封槽12的開口部16同高度的點P2間，角度θ1宜為形成鳩尾槽角度θ2±2°的斜面。

又，從第1密封構件20的第1密封部30的點P2至與樹脂的接合點P3，因為形成密封面，希望為平順的曲面。

又，第1密封構件20的第1密封構件本體26的底部寬度L9，愈大則與密封槽12的底部14的接觸面積變的愈廣，雖然複合密封材料10的轉動防止效果變高，但較密封槽12的開口部16的槽寬度L2還大時，因為不能插入複合密封材料10於鳩尾槽的密封槽12，所以L9宜為密封槽12的開口部16的槽寬度L2的50~100%。

又，從第1密封構件20的第1密封構件本體26的底面至密封最大寬度點P1為止的高度L10，希望較密封槽12的開口部16的槽寬度L2所形成最窄的P5還低。

但是，在L10過小的情況，複合密封材料10的重心位置變低，而且，因為錐面42的距離變短，沿著此錐面42，在插入複合密封材料10於密封槽12之際，複合密封材料10變得容易傾倒，亦即，在從密封槽12脫落的方向複合密封材料10不轉動，裝設變得困難。因而，L10希望為第1密封構件20的密封高度L3的50~80%。

再者，為了遮蔽電漿，至少，流體接觸範圍A1較好全面由選自氟樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚苯并咪唑樹脂、聚醚酮樹脂之1種以上的合成樹脂所構成。

又，如第2圖所示，第1密封構件20和第2密封構件24的接觸範圍A2以及A3，因為形成曲面時加工成本變高，以成本而言，希望為單純的略平坦面。

再者，在此第1密封構件20和第2密封構件24的接觸範圍A2以及A3，就一體化接合第1密封構件20和第2密封構件24的方法，雖然熔接、熔著、黏著和一體成形等習知的接合方法可採用，不特別限定，但黏著劑較佳是希望以耐熱性黏著劑一體化接合，製作複合密封材料10。

如此所構成的本發明複合密封材料10，係如第3至6圖所示使用者。

亦即，如第3圖所示，裝設複合密封材料10於密封槽12內。再者，在密封槽12內，於裝設複合密封材料10之際，沿著第1密封構件20的錐面42，可裝設複合密封材料10，裝設作業變得容易。

因而，如第4至6圖所示，在壓接複合密封材料10之際，壓接第1密封材料20的第1密封部30的膨脹出部28而賦予密封性。

此際，如第4至6圖所示，第1密封構件20變形之同時，如以箭頭A所示，第2密封構件24的第2延伸出部36拉伸於下方（在密封槽12的底部14側）。

因而，如第4至6圖之箭頭B所示，介由第1密封構件20的第1延伸出部38，第2密封構件24的第2延伸出部36壓接於上方側（密封槽12的開口部16之側），如以箭頭C所示產生旋轉動量，第2密封構件24的第2密封部34的上面部34a，特別是，第2密封部34的上面端部34b由於應力集中被壓接而被賦予密封性。

藉此，在此狀態，因為第2密封構件24由較第1密封構件20更硬質的材料所構成，所以例如藉由配置第2密封構件24側於乾蝕刻裝置和電漿CVD裝置等的半導體製造裝置的腐蝕性氣體和電漿等的嚴苛環境側的腔室側，藉由由第2構件24的第2密封部34的上面部34（特別是，第2密封部34的上面端部34b）的壓接，由彈性構件所構成的第1密封構件20的壓接部的第1密封部30的膨脹出部28，形成保護免受這些腐蝕性氣體和電漿等的侵蝕，密封性不降低。

又，在此情況，因為由較第1密封構件20更硬質的材料所構成的第2密封構件24位於嚴苛的環境側，對腐蝕性氣體和電漿等的耐久性佳，且，由彈性構件所構成的第1密封構件20整體形成保護免受這些腐蝕性氣體和電漿等的侵蝕，密封性不降低。

再者，在此實施例，雖然第2密封構件24的第2密封部34的上面部34a為平坦，但是預先將第2密封部34的上面端部34b預先位於上方而傾斜著亦可。

更且，在此實施例，雖然第1密封構件20和第2密封構件24任何一個中間為實心，但任何一方或兩方為中空亦可。第7圖，係本發明的複合密封材料另一實施例的擴大剖面圖。

此實施例的複合密封材料10，與在第1圖所示基本上為同樣的構成，相同的構成構件賦予相通的參考件號。

此實施例的複合密封材料10，如第7圖所示，第2密封構件24的第2密封構件本體32，在密封槽12側的底面側之中，具有延伸出第1密封構件20之側的底部延伸出部46。

藉由如此構成，因為由較第1密封構件20更硬質的材料所構成的第2密封構件24位於腐蝕性氣體和電漿等的嚴苛環境側的腔室側，且，第2密封構件24的底部延伸出部46也位在密封槽12的底部14與複合密封材料10的底部之間，所以從密封槽12的底部14和複合密封材料10的底部之間轉入，形成保護免受腐蝕性氣體和電漿等侵蝕，密封性不降低。

第8圖係本發明複合密封材料又一實施例的擴大剖面圖。

此實施例的複合密封材料10，與在第1圖所示基本上為同樣的構成，相同的構成構件賦予相同的參考件號。

此實施例的複合密封材料10，如第8圖所示，密封槽12形成密封槽12的底部14側的寬度與密封槽12的開口部16側的寬度略同一的剖面略矩形狀的密封槽。

因而，在此情況，係達成與在第1圖顯示的實施例的複合材料同樣的作用者，亦可適用本發明的複合材料10於密封槽12的底部14側的寬度和密封槽12的開口部16側的寬度略相同的剖面略矩形狀的密封槽。

第9圖係本發明複合密封材料又一實施例的擴大剖面圖。

此實施例的複合密封材料10，與在第1圖所示基本上為同樣的構成，相同的構成構件賦予相同的參考件號。

此實施例的複合密封材料10，如第9圖所示，第1密封構件20和第2密封構件24的接觸範圍A2以及A3，不是與密封槽12的底部14平行的面，傾斜地以傾斜的面接觸。亦即，如第9圖所示的複合密封材料10，連結其接觸範圍A2和A3的兩端部的點P6和P7的直線，若以剖面來看，斜斜地傾斜。

再者，此斜斜地傾斜的錐面25，與密封槽12的底部14形成的傾斜角度β，沒有特別限定，可適當調整。

在此情況，雖然達成與顯示於第1圖的實施例的複合密封材料10幾乎同樣的作用，但是這樣的複合密封材料10，從以下的理由，特別可良好適用於大口徑的密封材料。

亦即，就大口徑的密封材料的問題，密封材料的口徑，例如形成通常的3倍程度大的情況，為確保相同的面壓時，雖然以總重量必須施予3倍的鎖緊面壓，但因為導致通常裝置的大型化，該種鎖緊壓的確保具有困難，更且，大口徑的密封材料，因為周長變長，螺栓間的間隔變長，橫過周長全體而賦予均等的鎖緊面壓於密封材料有其困難。因此，大口徑的密封材料，一般可加上的鎖緊面壓小，有不均一的傾向。

又，如此鎖緊面壓變小時，就密封材料密封性即使可確保，但耐電漿性不能完全確保。

此係，前述小口徑的設計尺寸原封不動的適用於大口徑的密封材料時，第2密封構件的剛性過大。

亦即，密封性以由彈性構件形成的第1密封構件20的膨脹出部28變形而得以發揮，但耐電漿性則在硬質的第2密封構件24開始變形後得以發揮。因此，雖然在鎖緊的比較初期階段可確保密封性，但在鎖緊壓未充分作用時，無法發揮耐電漿性。因而，可認為L6的寬度變窄，第2密封構件的剛性變弱。

此參照第10圖加以說明，在大口徑的複合密封材料10之中，在與對向構件70之間鎖緊膨脹出部28時，在此膨脹出部28的部分確保密封性。但是，第2密封構件的剛性不足，第2密封構件24的第2密封構件本體32從第1密封構件20接受箭頭T方向的力，例如，變形為波動般的不安定形狀。那麼說來，因為第2密封構件24的第2密封部34的上面端部34b不能進行確實的變形，所以損及與上面端部34b的對向構件70的密著性。基於此等理由，無法確保充分的耐電漿性。

因此，為了改善產生於由這種大口徑密封材料10而鎖緊壓降低的情況的耐電漿性降低的不良狀況，在本實施例，如第9圖所示，以錐面25構成接觸範圍A2和A3。

亦即，設置錐面25於接觸範圍的略中間部時，如第11圖所示，第2密封構件24可區分為寬度寬的電漿遮蔽部A、剖面台形狀的變性抑制部B和在縱方向長的壓縮負載吸收部C之3個區域。

藉由區分為這3個區域，即使與對向構件70之間為低鎖緊壓，如以下為之，仍可使耐電漿性提升。

亦即，由對向構件70壓縮密接面構件時，如第12圖所示，首先，第1密封構件20變形於密封槽12的底部14側，第1延伸出部38進入密封槽12的裡面區域E。

如此，第1延伸出部38進入密封槽12裡面的區域E時，雖然加上變形抑制部B和壓縮負載吸收部C的部份D部變形且被壓迫，第2密封構件24因為具備錐面25，剛性變高，藉此，抑制D部的變形。

在這種狀態之中，第2密封構件24，電漿遮蔽部A由對向構件70所壓縮，其上面端部34b被強力地接觸於對向構件70。藉此，得到電漿遮蔽效果。又，即使係低負載，亦可得電漿遮蔽效果。

更且，作用於第2密封構件24的負載，因為由壓縮負載吸收部C的變形所吸收，由低負載鎖緊成為可能。

在此，如第11圖所示，雖然壓縮負載吸收部C的寬度L6愈大，加工精度以及處理性提升，但鎖緊力變高。又，因為加工精度以及處理性，亦影響於第2密封構件24的高度L5的大小，對L5，L6有必要為一定以上的大小。

因此，壓縮負載吸收部C的寬度L6希望是L5的3%以上，較佳是10%以上。

雖然壓縮負載吸收部C的高度L2愈大，第2密封構件24愈容易變形，變形變得不安定，L2愈小，在密封構件24的變形為必要的負載變得愈大。因此，L2為L5的10~40%較佳。

雖然變形抑制部B的高度L3愈大，第2密封構件24的變形愈安定，但L3大時，電漿遮蔽部A的高度L4變小。因此，L3為L5的80%以下較佳。

[實施例]就以下的試料，進行密封性能以及耐電漿性的評價。

1.試料(a)本發明品實施例1（如第1圖所示，相當於第1突出部和第2突出部直角地接觸的複合材料）實施例2（如第9圖所示，相當於第1突出部和第2突出部錐狀地接觸的複合材料）再者，為了評價耐電漿性，各試料樣本準備2個同形狀的物品，在其中之一施加低鎖緊負載（假想密封大口徑的情況）而評價耐電漿性，在另一施加高鎖緊負載（假想密封一般口徑的情況）而評價耐電漿性。

(b)習知品「NK環（商品名）」：「NK環（商品名）」係在英國的NES公司製造以氟樹脂的外衣完全包住氟橡膠的密封材料。

(c)氟橡膠O環2.密封性能評價方法如第13圖所示，使用扭力扳手於凸緣72和74間，在鎖緊於鎖緊負載86kgf後以螺栓76固定試料樣本10，以漏氦偵測器78偵測且將試料樣本10的內徑側抽成真空，流動氦氣向試料樣本10的外徑側(10ml/min)，檢測各試料樣本10的透過洩漏量。之後，以形成鎖緊負載400kgf鎖緊相同的試料樣本，同樣地檢測透過洩漏量。

3.耐電漿性評價試驗方法在耐電漿性評價試驗之中，以低鎖緊負載和高鎖緊負載的條件個別進行。亦即，如第14圖所示，從略圓盤形狀的上構件80以及下構件82形成，製作成在下構件82形成試料樣本裝設用的鳩尾槽84的鋁製的電漿評價用治具。因而，裝設一個試料樣本10於電漿評價用治具的下構件82之後，以形成低鎖緊負載(86kgf)，使用扭力扳手以螺栓固定上構件80。其後，如第15圖所示，載置裝設試料樣本的評價用治具於電漿CVD裝置的下部電極上，以下述條件照射電漿。

又，以形成高鎖緊負載(400kgf)鎖緊另一個試料樣本10，利用相同條件進行電漿照射。

電漿輸出：500W照射時間：3小時導入氣體：氧180sccm/CF₄ 20sccm真空度：0.6 Torr治具間隙：0.1mm~0.2mm壓縮負載：通常壓縮負載400kgf低壓縮負載86kgf試料尺寸：AS568A－241（如第9圖所示，此試料被裝設於直徑T為103.1mm的環狀密封槽）。

實施例1的要部試料尺寸：L1：3.4mm L2：3.34mm L3：3.0mm L5：2.6mm L7：0.8mm L8：2.1mm L9：1.8mm L10：1.8mm θ：64°實施例2的要部試料尺寸：L1：3.4mm L2：3.34mm L3：3.0mm L5：2.6mm L6：0.3mm L7：1.0mm L8：2.1mm L9：1.8mm L10：1.8mm θ：64°試驗溫度：室溫4.試驗結果試驗結果顯示於表1。各試料樣本的優劣以○或×的2階段評價。括弧內是氦的透過量，單位係Pa．m³ /S。

在密封試驗，實施例1與實施例2一齊顯示與氟橡膠O環同等的密封性能。此情形是即使在低的鎖緊條件，本發明的發明品，即使是第1圖以及第9圖的形狀，顯示使由第1密封構件20發揮密封性是可能的。

但是，在耐電漿性的試驗，在實施例1（相當於第1圖），以通常的壓縮負載，雖然耐電漿性良好，但以低壓縮負載，不能發揮耐電漿性。

又，在實施例2（相當於第9圖），鎖緊壓低的情況和鎖緊壓高的情況，耐電漿性皆良好，此可認為是，藉由設置錐面25，使第1密封構件20充分壓縮變形，PTFE樹脂製的第2密封構件24和對向構件（試驗治具的上構件80）實質上無間隙，由第2密封構件24的電漿遮蔽效果有效作動。

對此，被認為是在只接受低壓縮負載的情況，實施例1的試料樣本，因為至塞住第2密封構件24和對向構件的間隙的程度為止必須完全變形，由於從第2密封構件24和對向構件的間隙侵入電漿，第1密封構件20的電漿露出面被蝕刻。再者，習知品的氟橡膠O環亦同樣被蝕刻。

因此，在如第9圖所示的實施例2的情況，比之於如第1圖所示的實施例1，可確認即使在密封材料只接受低的壓縮負載的情況也能發揮密封性能以及耐電漿遮蔽性能。

又，在電漿性評價試驗，確認本發明的實施例1的複合密封材料和習知品的「NK環（商品名）」，也對腐蝕性流體的電漿具有抗性的樹脂部分遮蔽。氟橡膠O環藉由電漿強烈蝕刻表面。

因而，本發明的發明品，為第1圖的形狀，為第9圖的形狀，均確認同時具有密封性能和防止腐蝕性流體的功能。

以上，雖然係就本發明的較佳實施形態說明，但本發明不限定於此，例如，在上述實施例，雖就適用於乾蝕刻裝置和電漿CVD裝置等的半導體裝置的情況說明，但本發明的複合密封材料，也可使用在其它環境嚴苛條件的其它裝置的密封部分等，在不跳脫本發明的目的的範圍可作各種變更。

10．．．複合密封材料

12．．．密封槽

14．．．底部

16．．．開口部

18．．．側壁

20．．．第1密封構件

22．．．側壁

24．．．第2密封構件

26．．．第1密封構件本體

28．．．膨脹出部

30．．．第1密封部

32．．．第2密封構件本體

34．．．第2密封部

36．．．第2延伸出部

38．．．第1延伸出部

40．．．端面

42．．．錐面

44．．．間隙

46．．．底部延伸出部

第1圖係裝設本發明的複合密封材料於密封槽的所謂的「鳩尾槽」狀態的剖面圖；第2圖係說明第1圖的複合材料和密封槽的尺寸關係的概略圖；第3圖係說明裝設本發明的複合密封材料於密封槽而壓接的狀態的剖面圖；第4圖係說明裝設本發明的複合密封材料於密封槽而壓接的狀態的剖面圖；第5圖係說明裝設本發明的複合密封材料於密封槽而壓接的狀態的剖面圖；第6圖係說明裝設本發明的複合密封材料於密封槽而壓接的狀態的剖面圖；第7圖係本發明的複合密封材料的另一實施例的放大剖面圖；第8圖係本發明的複合密封材料的另一實施例的放大剖面圖；第9圖係本發明的複合密封材料的另一實施例的放大剖面圖；第10圖係顯示於第9圖所示的複合密封材料壓縮時的動作的概略圖；第11圖係顯示假想地區分顯示於第9圖的複合密封材料，特別是第2密封材料的狀態的概略圖；第12圖係顯示於第11圖所示的密封材料壓縮變形時各部分動作的概略圖；第13圖係為了檢視由本發明的實施例的密封材料的密封性能進行的試驗裝置的概略圖；第14圖係顯示設置試料樣本於密封裝置時的評價用治具的概略圖；第15圖係作為檢視耐電漿性能的試驗裝置的概略圖；第16圖係習知的複合密封材料的剖面圖；第17圖係習知的複合密封材料的剖面圖；第18圖係習知的複合密封材料的部分放大斜視圖；第19圖係習知的複合密封材料的剖面圖；第20圖係習知的複合密封材料的剖面圖；

10．．．複合密封材料

12．．．密封槽

14．．．底部

16．．．開口部

18．．．側壁

20．．．第1密封構件

22．．．側壁

24．．．第2密封構件

26．．．第1密封構件本體

28．．．膨脹出部

30．．．第1密封部

32．．．第2密封構件本體

34．．．第2密封部

36．．．第2延伸出部

38．．．第1延伸出部

40．．．端面

42．．．錐面

44．．．間隙

Claims (13)

1. 一種複合密封材料，係裝設於密封槽12的複合密封材料10，其特徵係具備：在裝設於前述密封槽12之際，位於密封槽的一方側壁18側的第1密封構件20，以及在裝設於前述密封槽12之際，位於密封槽12的另一方側壁22側的第2密封構件24；前述第1密封構件20由彈性構件所構成；前述第2密封構件24由較前述第1密封構件20更硬質的合成樹脂材料所構成；前述第1密封構件20具備第1密封構件本體26和具有較前述密封槽12的開口部16還向外膨脹的膨脹出部28的第1密封部30；前述第2密封構件24具備第2密封構件本體32和較前述第2密封構件本體32更位於前述密封槽12的開口部16側的第2密封部34；前述第2密封構件24的第2密封部34具備延伸出於第1密封構件20側的第2延伸出部36；前述第1密封構件本體26具備延伸出於前述第2密封構件24的第2延伸出部36的密封槽12的底部14側的第1延伸出部38；前述第1密封構件本體26的密封槽12側的底面為平坦面，該平坦面與密封槽12的底部14接合；在壓接前述複合密封材料10之際，壓接前述第1密封構件20的第1密封部30的膨脹出部28而賦予密封性之同時，經由前述第1密封構件20的第1延伸出部38，押壓前述第2密封構件24的第2延伸出部36於密封槽12的開口部16側，且使用時伴隨著旋轉動量而使第2密封部34上面端部34b被壓接而賦予密封性而構成。
2. 如申請專利範圍第1項之複合密封材料，其中前述第1密封構件20的第1密封部30的膨脹出部28曲面形狀地膨脹出於前述密封槽12的開口部16側。
3. 如申請專利範圍第1或2項之複合密封材料，其中前述第1密封構件20的第1延伸出部38和前述第2密封構件24的第2延伸出部36在與密封槽12的底部14略平行的平坦面接合。
4. 如申請專利範圍第1或2項之複合密封材料，其中前述第1密封構件20的第1延長部38和前述第2密封構件24的第2延長部36，在隨著接近於密封槽12的底部14直徑變細的錐面25接合。
5. 如申請專利範圍第1或2項之複合密封材料，其中前述第2密封構件本體32在前述密封槽12側的底部14側，具有延伸出於前述第1密封構件20側的底部延伸出部46。
6. 如申請專利範圍第1或2項之複合密封材料，其中前述第1密封構件本體26的密封槽的一方側壁18側的端面，隨著接近於密封槽12的底部14，形成直徑漸漸變細的錐面42。
7. 如申請專利範圍第1或2項之複合密封材料，其中前述密封槽12係密封槽12的底部14側的寬度形成較密封槽12的開口部16側的寬度更寬的鳩尾槽狀的密封槽12。
8. 如申請專利範圍第1或2項之複合密封材料，其中前述密封槽12係密封槽12的底部14側的寬度和密封槽12的開口部16側的寬度為略相同的剖面略矩形狀的密封槽。
9. 如申請專利範圍第1或2項之複合密封材料，其中前述第1密封構件係由橡膠所構成。
10. 如申請專利範圍第9項之複合密封材料，其中構成前述第1密封構件20的橡膠由氟橡膠所構成。
11. 如申請專利範圍第1項之複合密封材料，其中構成前述第2密封構件24的合成樹脂係選自氟樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚苯并咪 唑樹脂、聚醚酮樹脂之1種以上的合成樹脂所構成。
12. 如申請專利範圍第1或2項之複合密封材料，其中前述第1密封構件的密封高度L3和第2密封構件的密封高度L5，其潰散率設定成：L3的潰散率≧L5潰散率但，在此，潰散率為(密封高度-槽深度L4)/密封高度×100。
13. 一種密封裝置，其特徵係裝設如申請專利範圍第1至12項中任一項之複合密封材料於密封槽。