シールプレートおよびこれに用いられるシール材
【課題】所定以上の圧縮力がシール材に作用した場合であっても、パーティクルの発生や、シール材が破損したりすることがないとともに、シール部がエッチングされ難いシールプレートおよびこれに用いられるシール材を提供すること。
【解決手段】シール材の断面形状が、シール溝の底面に接合される底辺部と、シール溝の内側面に接合される内側辺部と、弁座面３２に向かって突設する頂部１７と、頂部の外側に形成される外側傾斜辺部１８と、頂部の内側に形成される内側傾斜辺部１６と、を少なくとも有しており、さらに、外側傾斜辺部または内側傾斜辺部の少なくともいずれか一方には、少なくともシール溝の天端面よりも高い位置に、前記外側傾斜辺部および／または内側傾斜辺部に対して腹付けされたような形状をなした余剰部１６ｂが形成されている。
【解決手段】シール材の断面形状が、シール溝の底面に接合される底辺部と、シール溝の内側面に接合される内側辺部と、弁座面３２に向かって突設する頂部１７と、頂部の外側に形成される外側傾斜辺部１８と、頂部の内側に形成される内側傾斜辺部１６と、を少なくとも有しており、さらに、外側傾斜辺部または内側傾斜辺部の少なくともいずれか一方には、少なくともシール溝の天端面よりも高い位置に、前記外側傾斜辺部および／または内側傾斜辺部に対して腹付けされたような形状をなした余剰部１６ｂが形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空用ゲート弁用のシールプレートおよびこれに用いられるシール材に関し、より詳しくは、半導体製造装置の処理室などに組み込まれる真空用ゲート弁のシールプレートと、このようなシールプレートに用いられるシール材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリコンウェハなどの半導体の製造工程においては、真空環境下にある処理室内で、プラズマエッチングなどのワーク加工や処理が行われており、このようなワークの出し入れ部となるゲート開口部には、例えばシール溝にシール材が接着されたシールプレートを有する真空用ゲート弁などが用いられている。
【０００３】
例えば、図１２に示した半導体製造装置においては、プロセスチャンバー１４０とトランスファーチャンバー１４２との間にあるワーク出し入れ用のゲート開口部１３４をシールするのに、真空用ゲート弁１００が用いられている。
【０００４】
このような真空用ゲート弁１００は、図１２に示したように、シール材１１０とプレート本体１２０とから構成されるシールプレート１３０を備えている。プレート本体１２０は平板状に形成されており、そのプレート前面１２４の外周縁には、外側が開放された断面略Ｌ字状のシール溝１２２が形成されている。また、シール材１１０は周環状に形成されており、このシール溝１２２に装着されている。
【０００５】
そして、シールプレート１３０がゲート開口部１３４に向かって移動し、シール材１１０がゲート開口部１３４の外周の弁座面１３２に弾力的に圧接されることで、ゲート開口部１３４がシールされるようになっている。なお、シールプレート１３０のプレート本体１２０は、例えばアルミニウムなどの金属により形成され、シール材１１０は、例えばフッ素ゴムなどの弾性部材から形成されている。
【０００６】
このような真空用ゲート弁１００に用いられる従来のシール材１１０としては、例えば図１３〜図１４に示したようなシール材１１０が、特許文献１に開示されている。
ここで、図１３は、従来のシール材がシール溝に装着されている状態を示した断面図であり、図１４は、従来のシール材が弁座面に圧接されて圧縮変形した状態を示した断面図である。
【０００７】
この特許文献１に開示されているシール材１１０は、図１３に示したように、その断面形状が、シール溝１２２の底面１２２ａに接合される底辺部１１２ａと、シール溝１２２の内側面１２２ｂに接合される内側辺部１１２ｂと、弁座面１３２に向かって突設する弧状の頂部１１７と、頂部１１７の外側に形成される外側傾斜辺部１１８と、頂部１１７の内側に形成される内側傾斜辺部１１６と、を有している。
【０００８】
そして、シールプレート１３０が弁座面１３２に向かって移動することで、シール材１１０の頂部１１７が弁座面１３２に当接するとともに、内側傾斜辺部１１６および外側傾斜辺部１１８が、図１４に示した如く圧縮変形する。そして、圧縮変形した頂部１１７、および内側傾斜辺部１１６と外側傾斜辺部１１８の一部は、その弾性復元力によって弁座面１３２に押し付けられ、シール部１１９となって弁座面１３２とシール幅Ｌｐにわたって当接し、ゲート開口部１３４をシールする。このように、シール材１１０によってゲート開口部１３４がシールされることで、プロセスチャンバー１４０が密閉状態になるとともに、ゲート開口部１３４内の処理ガスＧのトランスファーチャンバー１４２への流入が防止されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ２００８／００１６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述した処理ガスＧは、例えばプラズマエッチングなどに用いられる反応性ガスである。シール材１１０は、この反応性ガスに曝されると、例えば、図１４の符号Ｅｐで示した如くエッチングされる。そして、ゲート開口部１３４をシールするシール部１１９のシール幅がＬｐからＬｐ´と短くなって、シール性能が低下する。そして、さらにエッチングが進行すると、最終的にはシール性を維持できなくなってしまう。
【００１１】
したがって、この従来のシール材１１０にあっては、高いシール性を維持するために頻繁にシール材を交換する必要があった。このため、この従来のシール材１１０よりも長寿命なシール材の開発が望まれていた。
【００１２】
また、上述したシール材１１０は、図１３に示したように、内側傾斜辺部１１６および外側傾斜辺部１１８が一様に直線状に傾斜しており、シール溝１２２の天端面１２２ｃよりも高い位置にある部分が、断面略山形に形成されている。
【００１３】
したがって、この従来のシール材１１０に所定以上の圧縮力が作用した場合には、図１４に示した状態よりもシール材１１０がさらに圧縮変形し、プレート本体１２０と弁座面１３２とが直接接触してパーティクルが発生することがあった。また、シール材１１０が繰り返し過剰に圧縮変形した場合には、シール材１１０に亀裂などが生じ、シール材１１０が破損する場合があった。
【００１４】
また、この従来のシール材１１０を、高温環境下（例えば２００℃以上）で使用した場合には、シール材１１０が大きく熱膨張し、特に図１４に示したＢ´部において、熱膨張に起因する大きい内部応力が発生する。そして、この部分がシール溝１２２から剥がれてしまったり、亀裂が生じて破損したりする場合があった。
【００１５】
本発明は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、ゲート開口部をシールするシール材のシール部がエッチングされ難く、したがって、従来のシールプレートと比べて長寿命とすることができるシールプレートおよびこれに用いられるシール材を提供することを目的とする。
【００１６】
また、所定以上の圧縮力がシール材に作用した場合であっても、プレート本体と弁座面とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材が破損したりすることがないシールプレートおよびこれに用いられるシール材を提供することを目的とする。
【００１７】
また高温環境下で使用した場合にも、熱膨張によってシール材が剥がれたり、破損したりすることがないシールプレートおよびこれに用いられるシール材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために発明されたものであって、
本発明のシールプレートは、
ゲート開口部の外周に形成されている弁座面に当接することで、ゲート開口部をシールする真空用ゲート弁に用いられるシールプレートであって、
前記シールプレートは、
全体が略平板状をなし、その前面の外周縁に外側が開放されたシール溝が形成されたプレート本体と、
前記シール溝に装着される周環状のシール材と、を備えており、
前記シール材は、その断面形状が、前記シール溝の底面に接合される底辺部と、前記シール溝の内側面に接合される内側辺部と、前記弁座面に向かって突設する頂部と、前記頂部の外側に形成される外側傾斜辺部と、前記頂部の内側に形成される内側傾斜辺部と、を少なくとも有しており、さらに、前記外側傾斜辺部または内側傾斜辺部の少なくともいずれか一方には、少なくとも前記シール溝の天端面よりも高い位置に、前記外側傾斜辺部および／または内側傾斜辺部に対して腹付けされたような形状をなした余剰部が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
このように構成することにより、外側傾斜辺部または内側傾斜辺部の少なくともいずれか一方には余剰部が形成されているため、ゲート開口部をシールするシール材のシール部がエッチングされ難く、したがって、従来のシールプレートと比べて長寿命とすることができる。
【００２０】
また、このように構成することにより、余剰部の上端部より低い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８が圧縮変形し難くなっているため、このシール材１０に所定以上の圧縮力が作用した場合でも、シール材１０の全体が過剰に圧縮変形することがなく、プレート本体２０と弁座面３２とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材１０に亀裂などが生じて、シール材１０が破損してしまうことがない。
【００２１】
また、上記発明において、
前記余剰部の上端部には水平部が形成されていることが望ましい。
このように構成することにより、余剰部の上端部に水平部が形成されているため、余剰部と弁座面との当接長を長く確保することができ、シール部が処理ガスに曝されることを確実、かつ長期に亘って防ぐことができる。
【００２２】
また、このように構成することにより、余剰部の上端部には水平部が形成されているため、所定以上の圧縮力がシール材に作用した場合であっても、プレート本体と弁座面とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材が破損したりすることを確実に防止することができる。
【００２３】
上記発明において、
前記ゲート開口部がシールされた際に、ゲート開口部内の処理ガスが前記シール材の内側傾斜辺部に接する場合において、
少なくとも前記内側傾斜辺部には余剰部が形成されていることが望ましい。
【００２４】
このように構成することにより、ゲート開口部内の処理ガスが接する内側傾斜辺部に余剰部が形成されているため、ゲート開口部をシールするシール材のシール部がエッチングされ難く、したがって、従来のシールプレートと比べて長寿命とすることができる。
【００２５】
また、上記発明において、
前記シール材の内側辺部と内側傾斜辺部との間に、前記シール溝の天端面よりも低く凹んだ凹部が形成されていることが望ましい。
【００２６】
このような凹部が形成されていれば、余剰部が形成されたことによって従来のシール材よりもボリュームが大きくなる本発明のシール材を、従来のシール材とほぼ同じ程度に圧縮変形し易いものにすることができる。
【００２７】
また、上記発明において、
前記シール溝の内側面が、
前記シール溝の天端面から底面に向かって外側方向に延伸するように形成されていることが望ましく、
この場合、
前記シール溝の内側面にＲまたはＣ面が形成されていることが望ましい。
【００２８】
このように構成することで、本発明のシール材を高温環境下で使用した場合において、熱膨張によってシール材に生じ得る大きい内部応力を軽減することができる。また、シール材自体のボリュームを少なくすることができるため、経済的である。さらに、シール溝の内側面にＲまたはＣ面を形成することで、上述したような形状の内側面を容易に形成することができる。
【００２９】
また、上記発明において、
前記シール材のシール高さをＨ、
前記水平部から前記シール材の頂点までの高さをｈ、としたときに、
ｈがＨの１０〜３０％の範囲にあることが望ましい。
【００３０】
このように構成することで、十分なシール面圧を得ることができるとともに、シール材が過剰に圧縮変形することがないため、プレート本体と弁座面とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材が破損したりすることがない。
【００３１】
また、本発明のシールプレートは、
ゲート開口部の外周に形成されている弁座面に当接することで、ゲート開口部をシールする真空用ゲート弁に用いられるシールプレートであって、
前記シールプレートは、
全体が略平板状をなし、その前面の外周縁に外側が開放されたシール溝が形成されたプレート本体と、
前記シール溝に装着される周環状のシール材と、を備えており、
前記シール材は、その断面形状が、前記シール溝の底面に接合される底辺部と、前記シール溝の内側面に接合される内側辺部と、前記弁座面に向かって突設する頂部と、前記頂部の外側に形成される外側傾斜辺部と、前記頂部の内側に形成される内側傾斜辺部と、を少なくとも有するとともに、
前記シール溝の内側面が、
前記シール溝の天端面から底面に向かって外側方向に延伸するように形成されていることを特徴とする。
【００３２】
また、この場合、
前記シール溝の内側面にＲまたはＣ面が形成されていることが望ましい。
このように構成することで、本発明のシール材を高温環境下で使用した場合において、シール材の熱膨張によって生じ得る大きい内部応力を軽減することができる。また、シール材自体のボリュームを少なくすることができるため、経済的である。さらに、シール溝の内側面の底面との接続部をＲまたはＣ面とすることで、上述したような内側面の形状を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、例え所定以上の圧縮力がシール材に作用した場合であっても、プレート本体と弁座面とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材が破損したりすることがないシールプレートおよびこれに用いられるシール材を提供することができる。
【００３４】
また、ゲート開口部をシールするシール材のシール部がエッチングされ難く、したがって、従来のシールプレートと比べて長寿命とすることができるシールプレートおよびこれに用いられるシール材を提供することができる。
【００３５】
また、高温環境下で使用した場合にも、熱膨張により生じる内部応力によってシール材が剥がれたり、破損したりすることがないシールプレートおよびこれに用いられるシール材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明のシールプレートを備えた真空用ゲート弁が、半導体製造装置に組み込まれた例を示した断面図である。
【図２】図２の（ａ）は、本発明のシールプレートを示した平面図、図２の（ｂ）は、本発明のシール材を示した平面図である。
【図３】図３は、図２の（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図であって、本発明のシール材の断面形状を示した図である。
【図４】図４は、本発明のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【図５】図５は、本発明のシール材が弁座面に圧接されて圧縮変形した状態を示した断面図である。
【図６】図６は、本発明のシールプレートのシール溝の変形例を示した断面図である。
【図７】図７は、本発明のシールプレートのシール溝の他の変形例を示した断面図である。
【図８】図８は、本発明の別の実施形態のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【図９】図９は、本発明の別の実施形態のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施形態のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の別の実施形態のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【図１２】図１２は、従来のシールプレートを備えた真空用ゲート弁が、半導体製造装置に組み込まれた例を示した断面図である。
【図１３】図１３は、従来のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【図１４】図１４は、従来のシール材が弁座面に圧接されて圧縮変形した状態を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のシールプレートを備えた真空用ゲート弁が、半導体製造装置に組み込まれた例を示した断面図である。また、図２の（ａ）は、本発明のシールプレートを示した平面図であり、図２の（ｂ）は、本発明のシール材を示した平面図である。
【００３８】
図１に示した半導体製造装置においては、プロセスチャンバー４０とトランスファーチャンバー４２との間にあるワーク出し入れ用のゲート開口部３４をシールするのに、真空用ゲート弁１が用いられている。この真空用ゲート弁１は、図１に示したように、本発明のシールプレート３０を備えている。
【００３９】
シールプレート３０は、ゲート開口部３４からワークを出し入れする場合には下方に待機しているが、ゲート開口部３４をシールする場合には、先ず、図中の矢印Ｘ方向に移動する。そして、シールプレート３０の前面が、ゲート開口部３４の外周に形成された弁座面３２と対向する位置に来たら、今度は図中の矢印Ｙの方向に移動するようになっている。そして、シールプレート３０の前面が弁座面３２と当接することで、ゲート開口部３４をシールするように構成されている。
【００４０】
シールプレート３０は、図１に示したように、プレート本体２０と、シール材１０とを備えている。プレート本体２０は、図１および図２の（ａ）に示したように略平板状に形成されており、そのプレート前面２４の外周縁に外側が開放されたシール溝２２が形成されている。なお、このようなプレート本体２０は、アルミニウム、ステンレス鋼、アルミ合金、ニッケル合金などの金属材料から形成されている。
【００４１】
シール材１０は、図２の（ｂ）に示したように、周環状に形成されており、上述したプレート本体２０のシール溝２２に、接着剤などによって接合されて装着されている。なお、このようなシール材１０は、耐腐食性、耐プラズマ性に優れたフッ素系ゴムなどのゴム弾性体から形成されている。
【００４２】
シール材１０は、通常、以下の方法によってシール溝２２に装着される。すなわち、シール材１０となる未加硫ゴム材料にシリコン系やシアノアクリル系などの接着剤を塗布し、プレート本体２０に加硫接着する。そして、プレート本体２０と未加硫ゴムとを一体的に熱プレス成形することで、未加硫ゴムを加硫成形する。また、これとは別の方法として、ゴム材料を加硫成形してシール材１０の成形品を得た後、その成形品をプレート本体２０に接着剤を用いて加熱接着することもできる。
【００４３】
図３は、図２の（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図であって、本発明のシール材の断面形状を示した図である。また、図４は本発明のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図であり、図５は、本発明のシール材が弁座面に圧接されて圧縮変形した状態を示した断面図である。なお、図４および図５は、図１に示したＡ部における拡大断面図に相当する。
【００４４】
シール材１０の断面形状は、図３および図４に示したとおりである。すなわち、シール材１０は、シール溝２２の底面２２ａに接合される底辺部１２ａと、シール溝２２の内側面２２ｂに接合される内側辺部１２ｂと、シールプレート３０の前面が弁座面３２と対向位置にある状態において弁座面３２に向かって突設する弧状の頂部１７と、頂部１７の外側に形成される外側傾斜辺部１８と、頂部１７の内側に形成される内側傾斜辺部１６と、を少なくとも有している。
【００４５】
シール溝２２の断面形状は、図４に示したように、底面２２ａと、内側面２２ｂと、天端面２２ｃと、から構成されている。底面２２ａおよび天端面２２ｃは、互いに略平行に延伸しており、断面視で直線状に形成されている。また、底面２２ａおよび天端面２２ｃは、シールプレート３０の前面が弁座面３２と対向位置にある状態において、弁座面３２に対して略平行となるように配置されている。これに対して、内側面２２ｂは、シール溝２２の天端面２２ｃから底面２２ａに向かって外側方向に向かって延伸し、天端面２２ｃの外側端部ａと底面２２ａの内側端部ｂとを接続する、断面視で円弧状をなしたＲに形成されている。
【００４６】
また、シール材１０の内側傾斜辺部１６には、一様に直線状に傾斜した内側傾斜辺部１６に対して腹付けされたような形状をなした余剰部１６ｂが形成されている。そして、この余剰部１６ｂの上端部には、図４に示したように、弁座面３２に対して略平行に延伸する水平部１６ａが形成されている。この水平部１６ａは、図３に示したように、シール材１０の頂点から高さｈだけ低い位置に形成されるとともに、図４に示したように、シール材１０がシール溝２２に装着された場合に、シール溝２２の天端面２２ｃよりも高い位置となるように形成される。
【００４７】
なお、本明細書において、「腹付けされたような形状」とは、具体的には、略一様な直線状あるいは円弧状等をなした傾斜辺部の表面に対して、その傾斜辺部の途中から下方側にかけて、シール材の断面を拡幅するために付加されたような形状を意味する。図４を例に説明すれば、図４に示したシール材１０の余剰部１６ｂは、略一様な直線状をなした内側傾斜辺部１６（および１６´）の表面に対して、その内側傾斜辺部の途中から下方側にかけて、シール材の断面を拡幅するために付加されたような略菱形状をなしている。なお、ここでは説明の便宜上、「付加されたような」との言葉を用いているが、この余剰部１６ｂはシール材１０と一体的に形成されている。
【００４８】
また、外側傾斜辺部１８における底辺部１２ａとの接続個所付近には、外側傾斜辺部１８の他の部分よりも急傾斜をなしている裾部１８ｃが形成されている。なお、この裾部１８ｃは、シール材１０が圧縮変形した際に、外側傾斜辺部１８がシール溝２２からはみ出し難くなるようにするために形成されるものである。
【００４９】
また、内側傾斜辺部１６と内側辺部１２ｂとの間には凹部１４が形成されている。この凹部１４は、図４に示したように、シール材１０がシール溝２２に装着された場合に、シール溝２２の天端面２２ｃよりも低く凹んだ形状となっている。
【００５０】
また、凹部１４と内側辺部１２ｂとの間には、平坦部１３が形成されている。この平坦部１３は、図４に示したように、シール材１０がシール溝２２に装着された場合に、シール溝２２の天端面２２ｃと略同一の高さとなるように形成される。なお、この平坦部１３は、シール材１０の成形製造時におけるバリ取り加工を容易にするために形成されるものであるが、本発明のシール材１０では、このような平坦部１３は形成されていなくともよい。
【００５１】
このようにして構成されるシール材１０は、シールプレート３０が弁座面３２に向かって移動することで、図５に示した如く圧縮変形する。すなわち、弁座面３２と当接した頂部１７と、水平部１６ａよりも高い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８とが圧縮変形し、その弾性復元力によって弁座面３２に強く押し付けられるとともに、シール材１０の全体としても図５の矢印Ｄに示したように左右に膨出するように変形する。また、水平部１６ａも、変形量は小さいものの圧縮変形して、弁座面３２に押し付けられる。そして、弁座面３２に強く押し付けられた頂部１７と、水平部１６ａよりも高い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８とがシール部１９となって、弁座面３２とシール幅Ｌで当接し、ゲート開口部３４をシールする。
【００５２】
このような本発明のシールプレート３０では、図５に示したように、ゲート開口部３４がシールされた状態において、シール部１９の内側に弁座面３２と当接する余剰部１６ｂが位置している。このため、余剰部１６ｂは、処理ガスＧに曝されて図５の符号Ｅに示した如くエッチングされるものの、この余剰部１６ｂがあることによりシール部１９は直接処理ガスＧに曝されないため、シール部１９のシール幅Ｌは減少しない。したがって、従来のシールプレート１３０のように、シール部がエッチングされることによってシール性能が低下するとの問題は生じず、前述した従来のシールプレート１３０と比べて長寿命とすることができるようになっている。
【００５３】
また、シール材１０の内側傾斜辺部１６には、上述した余剰部１６ｂが形成されているため、この余剰部１６ｂの上端部より低い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８は、この余剰部１６ｂの上端部よりも高い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８よりも圧縮変形し難くなっている。このため、このシール材１０に所定以上の圧縮力が作用した場合でも、シール材１０の全体が過剰に圧縮変形することがなく、プレート本体２０と弁座面３２とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材１０に亀裂などが生じて、シール材１０が破損してしまうことがないようになっている。
【００５４】
また、特に本実施形態のシール材１０では、余剰部１６ｂの上端部に水平部１６ａが形成されている。このような水平部１６ａが形成されていれば、余剰部１６ｂと弁座面３２との当接長を長く確保することができるため、シール部１９が処理ガスＧに曝されることを確実、かつ長期に亘って防ぐことができる。
【００５５】
また、このような水平部１６ａが形成されていれば、仮にシール材１０の圧縮不足によって、余剰部１６ｂと弁座面３２との間に隙間があるような状態であっても、水平部１６ａが形成されていない場合と比べて、シール部１９がエッチングされ難くなる。すなわち、このような水平部１６ａが形成されていれば、シール材１０の圧縮不足によって形成される隙間も細長い形状となるため、処理ガスＧがシール部１９に到達し難くなり、シール部１９がエッチングされるのを最小限に防ぐことができる。
【００５６】
また、このような水平部１６ａが形成されていれば、この水平部１６ａより低い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８は、水平部１６ａよりも高い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８よりも、特に圧縮変形し難くなる。よって、このシール材１０に所定以上の圧縮力が作用した場合でも、シール材１０の全体が過剰に圧縮変形することを確実に防止することができ、プレート本体２０と弁座面３２とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材１０に亀裂などが生じて、シール材１０が破損してしまうことを確実に防ぐことができる。
【００５７】
このような水平部１６ａの好適な形成位置は、図３に示したように、シール材１０のシール高さをＨ、水平部１６ａからシール材１０の頂点までの高さをｈとしたときに、ｈがＨの１０〜３０％の範囲となる位置である。なぜなら、上述したように、シール材１０は、ゲート開口部３４をシールした状態において、ほぼ水平部１６ａまで圧縮されるため、シール材１０の圧縮率はｈ／Ｈで表わすことができる。そして、ｈ／Ｈが１０〜３０％の範囲にあれば、シールに十分な面圧を得ることができるとともに、シール材１０が過剰に圧縮されて破損する恐れもないからである。これに対して、ｈ／Ｈが１０％以下の場合は、十分なシール面圧が得られず、十分なシール性が発揮できない。また、ｈ／Ｈが３０％を超える場合は、過剰圧縮となってシール材１０に大きな内部応力が発生し、シール材１０が破損する恐れがある。
【００５８】
また、水平部１６ａは、シール材１０の形状寸法やゴム材料の硬度によっても異なるが、シール溝２２の天端面２２ｃよりも少なくとも０．１mm以上高い位置に形成されるのが好ましい。なぜなら、上述したように、ゲート開口部３４をシールした状態において、変形量は小さいものの水平部１６ａも圧縮変形している。このため、水平部１６ａとシール溝２２の天端面２２ｃとの高さの差が０．１mm未満の場合は、プレート本体２０と弁座面３２とが直接接触してパーティクルが発生する恐れがあるからである。
【００５９】
また、本発明のシールプレート３０では、上述したように、シール材１０の内側傾斜辺部１６と内側辺部１２ｂとの間に凹部１４が形成されている。シール材１０は、従来のシール材１１０と比べて余剰部１６ｂが形成されているためボリュームが大きくなっており、その分だけ圧縮変形し難い。しかしながら、このような凹部１４が形成されることにより、シール材１０が左右方向へ膨出するように変形し易くなるため、シール材１０を従来のシール材１１０と同じ程度に圧縮変形し易いものに構成することができる。
【００６０】
また、本発明のシールプレート３０では、上述したように、シール溝２２の内側面２２ｂが、シール溝２２の天端面２２ｃから底面２２ａに向かって外側方向に延伸する、断面視で円弧状をなしたＲに形成されている。
【００６１】
このように、シール溝２２の内側面２２ｂにＲが形成されていれば、断面略Ｌ字状のシール溝に装着される場合と比べて、シール材１０のボリュームを小さくすることができる。このため、シール材１０を高温環境下（例えば２００℃以上）で使用した場合に生じるシール材１０の熱膨張の絶対量を小さくすることができる。
【００６２】
特に、図５に示したシール材１０内部のＢ部では、熱膨張に起因して大きい内部応力が発生するが、シール溝２２の内側面２２ｂがＲに形成されていれば、シール材１０のＢ部において発生する熱膨張に起因する内部応力を軽減することができる。よって、前述した従来のシール材１１０のように、熱膨張によってシール材が剥がれたり、破損したりすることがない。
【００６３】
また、シール材１０自体のボリュームを少なくすることができるため、経済的である。
このようなシール溝２２の内側面２２ｂの形状は、上述したＲに限定されない。例えば、図６に示したように、内側面２２ｂにＣ面を形成してもよく、また、図７に示したように、内側面２２ｂの一部分だけをＲに形成してもよい。また、図示しないが、内側面２２ｂをテーパー面に形成してもよい。要するに、本発明のシールプレート３０にあっては、シール材１０の内側面２２ｂを、シール溝２２の天端面２２ｃから底面２２ａに向かって外側方向に延伸するように形成することで、断面略Ｌ字状のシール溝に装着される場合と比べて、シール材１０のボリュームを小さくすることができるような形状であればよい。
【００６４】
また、上述したような形状の内側面２２ｂを有するシール溝２２は、例えば図８に示したようなシール材１０´に対しても適用可能である。
図８は、本発明の別の実施形態のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【００６５】
この図８に示したシール材１０´は、前述した、図１３に示した従来のシール材１１０と基本的に同一の構成となっている。すなわち、その断面形状が、シール溝２２の底面２２ａに接合される底辺部１２ａと、シール溝２２の内側面２２ｂに接合される内側辺部１２ｂと、シールプレート３０の前面が弁座面３２と対向位置にある状態において弁座面３２に向かって突設する弧状の頂部１７と、頂部１７の外側に形成される外側傾斜辺部１８と、頂部１７の内側に形成される内側傾斜辺部１１６と、を有している。
【００６６】
しかしながら、この図８に示したシール材１０´では、内側辺部１２ｂが接合されるシール溝２２の内側面２２ｂがＲに形成されているため、図１３に示した従来のシール材１１０に対して、内側辺部１２ｂの形状が大きく異なっている。
【００６７】
このように構成されたシール材１０´では、特に図８に示したＢ部において、熱膨張に起因する大きい内部応力が発生する。しかしながら、上述したように、シール溝２２の内側面２２ｂがＲに形成されており、シール材１０´を高温環境下で使用した場合に生じる熱膨張の絶対量を小さくすることができるため、シール材１０´のＢ部において発生する熱膨張に起因する内部応力を軽減することができる。よって、前述した従来のシール材１１０のように、熱膨張によってシール材が剥がれたり、破損したりすることがない。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、余剰部１６ｂはシール材１０の内側傾斜辺部１６のみに形成されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示したように、外側傾斜辺部１８に余剰部１６ｂを形成してもよい。
【００６９】
また、図１０に示したように、内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８の両方に、夫々余剰部１６ｂおよび余剰部１８ｂを形成することも可能である。
また、上述した実施形態では、余剰部１６ｂの上端部に水平部１６ａが形成されているシール材１０を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図１１に示したように、上端部に水平部１６ａが形成されていない余剰部１６ｂとすることも可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 真空用ゲート弁
１０ シール材
１０ プレート本体
１２ａ 底辺部
１２ｂ 内側辺部
１３ 平坦部
１４ 凹部
１６ 内側傾斜辺部
１６ａ 水平部
１６ｂ 余剰部
１７ 頂部
１８ 外側傾斜辺部
１８ａ 水平部
１８ｂ 余剰部
１８ｃ 裾部
１９ シール部
２０ プレート本体
２２ シール溝
２２ａ 底面
２２ｂ 内側面
２２ｃ 天端面
２４ プレート前面
３０ シールプレート
３２ 弁座面
３４ ゲート開口部
４０ プロセスチャンバー
４２ トランスファーチャンバー
１００ 真空用ゲート弁
１１０ シール材
１１２ａ 底辺部
１１２ｂ 内側辺部
１１６ 内側傾斜辺部
１１７ 頂部
１１８ 外側傾斜辺部
１１９ シール部
１２０ プレート本体
１２２ シール溝
１２２ａ 底面
１２２ｂ 内側面
１２２ｃ 天端面
１２４ プレート前面
１３０ シールプレート
１３２ 弁座面
１３４ ゲート開口部
１４０ プロセスチャンバー
１４２ トランスファーチャンバー
Ｄ 矢印
Ｇ 処理ガス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空用ゲート弁用のシールプレートおよびこれに用いられるシール材に関し、より詳しくは、半導体製造装置の処理室などに組み込まれる真空用ゲート弁のシールプレートと、このようなシールプレートに用いられるシール材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリコンウェハなどの半導体の製造工程においては、真空環境下にある処理室内で、プラズマエッチングなどのワーク加工や処理が行われており、このようなワークの出し入れ部となるゲート開口部には、例えばシール溝にシール材が接着されたシールプレートを有する真空用ゲート弁などが用いられている。
【０００３】
例えば、図１２に示した半導体製造装置においては、プロセスチャンバー１４０とトランスファーチャンバー１４２との間にあるワーク出し入れ用のゲート開口部１３４をシールするのに、真空用ゲート弁１００が用いられている。
【０００４】
このような真空用ゲート弁１００は、図１２に示したように、シール材１１０とプレート本体１２０とから構成されるシールプレート１３０を備えている。プレート本体１２０は平板状に形成されており、そのプレート前面１２４の外周縁には、外側が開放された断面略Ｌ字状のシール溝１２２が形成されている。また、シール材１１０は周環状に形成されており、このシール溝１２２に装着されている。
【０００５】
そして、シールプレート１３０がゲート開口部１３４に向かって移動し、シール材１１０がゲート開口部１３４の外周の弁座面１３２に弾力的に圧接されることで、ゲート開口部１３４がシールされるようになっている。なお、シールプレート１３０のプレート本体１２０は、例えばアルミニウムなどの金属により形成され、シール材１１０は、例えばフッ素ゴムなどの弾性部材から形成されている。
【０００６】
このような真空用ゲート弁１００に用いられる従来のシール材１１０としては、例えば図１３〜図１４に示したようなシール材１１０が、特許文献１に開示されている。
ここで、図１３は、従来のシール材がシール溝に装着されている状態を示した断面図であり、図１４は、従来のシール材が弁座面に圧接されて圧縮変形した状態を示した断面図である。
【０００７】
この特許文献１に開示されているシール材１１０は、図１３に示したように、その断面形状が、シール溝１２２の底面１２２ａに接合される底辺部１１２ａと、シール溝１２２の内側面１２２ｂに接合される内側辺部１１２ｂと、弁座面１３２に向かって突設する弧状の頂部１１７と、頂部１１７の外側に形成される外側傾斜辺部１１８と、頂部１１７の内側に形成される内側傾斜辺部１１６と、を有している。
【０００８】
そして、シールプレート１３０が弁座面１３２に向かって移動することで、シール材１１０の頂部１１７が弁座面１３２に当接するとともに、内側傾斜辺部１１６および外側傾斜辺部１１８が、図１４に示した如く圧縮変形する。そして、圧縮変形した頂部１１７、および内側傾斜辺部１１６と外側傾斜辺部１１８の一部は、その弾性復元力によって弁座面１３２に押し付けられ、シール部１１９となって弁座面１３２とシール幅Ｌｐにわたって当接し、ゲート開口部１３４をシールする。このように、シール材１１０によってゲート開口部１３４がシールされることで、プロセスチャンバー１４０が密閉状態になるとともに、ゲート開口部１３４内の処理ガスＧのトランスファーチャンバー１４２への流入が防止されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ２００８／００１６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述した処理ガスＧは、例えばプラズマエッチングなどに用いられる反応性ガスである。シール材１１０は、この反応性ガスに曝されると、例えば、図１４の符号Ｅｐで示した如くエッチングされる。そして、ゲート開口部１３４をシールするシール部１１９のシール幅がＬｐからＬｐ´と短くなって、シール性能が低下する。そして、さらにエッチングが進行すると、最終的にはシール性を維持できなくなってしまう。
【００１１】
したがって、この従来のシール材１１０にあっては、高いシール性を維持するために頻繁にシール材を交換する必要があった。このため、この従来のシール材１１０よりも長寿命なシール材の開発が望まれていた。
【００１２】
また、上述したシール材１１０は、図１３に示したように、内側傾斜辺部１１６および外側傾斜辺部１１８が一様に直線状に傾斜しており、シール溝１２２の天端面１２２ｃよりも高い位置にある部分が、断面略山形に形成されている。
【００１３】
したがって、この従来のシール材１１０に所定以上の圧縮力が作用した場合には、図１４に示した状態よりもシール材１１０がさらに圧縮変形し、プレート本体１２０と弁座面１３２とが直接接触してパーティクルが発生することがあった。また、シール材１１０が繰り返し過剰に圧縮変形した場合には、シール材１１０に亀裂などが生じ、シール材１１０が破損する場合があった。
【００１４】
また、この従来のシール材１１０を、高温環境下（例えば２００℃以上）で使用した場合には、シール材１１０が大きく熱膨張し、特に図１４に示したＢ´部において、熱膨張に起因する大きい内部応力が発生する。そして、この部分がシール溝１２２から剥がれてしまったり、亀裂が生じて破損したりする場合があった。
【００１５】
本発明は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、ゲート開口部をシールするシール材のシール部がエッチングされ難く、したがって、従来のシールプレートと比べて長寿命とすることができるシールプレートおよびこれに用いられるシール材を提供することを目的とする。
【００１６】
また、所定以上の圧縮力がシール材に作用した場合であっても、プレート本体と弁座面とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材が破損したりすることがないシールプレートおよびこれに用いられるシール材を提供することを目的とする。
【００１７】
また高温環境下で使用した場合にも、熱膨張によってシール材が剥がれたり、破損したりすることがないシールプレートおよびこれに用いられるシール材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために発明されたものであって、
本発明のシールプレートは、
ゲート開口部の外周に形成されている弁座面に当接することで、ゲート開口部をシールする真空用ゲート弁に用いられるシールプレートであって、
前記シールプレートは、
全体が略平板状をなし、その前面の外周縁に外側が開放されたシール溝が形成されたプレート本体と、
前記シール溝に装着される周環状のシール材と、を備えており、
前記シール材は、その断面形状が、前記シール溝の底面に接合される底辺部と、前記シール溝の内側面に接合される内側辺部と、前記弁座面に向かって突設する頂部と、前記頂部の外側に形成される外側傾斜辺部と、前記頂部の内側に形成される内側傾斜辺部と、を少なくとも有しており、さらに、前記外側傾斜辺部または内側傾斜辺部の少なくともいずれか一方には、少なくとも前記シール溝の天端面よりも高い位置に、前記外側傾斜辺部および／または内側傾斜辺部に対して腹付けされたような形状をなした余剰部が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
このように構成することにより、外側傾斜辺部または内側傾斜辺部の少なくともいずれか一方には余剰部が形成されているため、ゲート開口部をシールするシール材のシール部がエッチングされ難く、したがって、従来のシールプレートと比べて長寿命とすることができる。
【００２０】
また、このように構成することにより、余剰部の上端部より低い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８が圧縮変形し難くなっているため、このシール材１０に所定以上の圧縮力が作用した場合でも、シール材１０の全体が過剰に圧縮変形することがなく、プレート本体２０と弁座面３２とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材１０に亀裂などが生じて、シール材１０が破損してしまうことがない。
【００２１】
また、上記発明において、
前記余剰部の上端部には水平部が形成されていることが望ましい。
このように構成することにより、余剰部の上端部に水平部が形成されているため、余剰部と弁座面との当接長を長く確保することができ、シール部が処理ガスに曝されることを確実、かつ長期に亘って防ぐことができる。
【００２２】
また、このように構成することにより、余剰部の上端部には水平部が形成されているため、所定以上の圧縮力がシール材に作用した場合であっても、プレート本体と弁座面とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材が破損したりすることを確実に防止することができる。
【００２３】
上記発明において、
前記ゲート開口部がシールされた際に、ゲート開口部内の処理ガスが前記シール材の内側傾斜辺部に接する場合において、
少なくとも前記内側傾斜辺部には余剰部が形成されていることが望ましい。
【００２４】
このように構成することにより、ゲート開口部内の処理ガスが接する内側傾斜辺部に余剰部が形成されているため、ゲート開口部をシールするシール材のシール部がエッチングされ難く、したがって、従来のシールプレートと比べて長寿命とすることができる。
【００２５】
また、上記発明において、
前記シール材の内側辺部と内側傾斜辺部との間に、前記シール溝の天端面よりも低く凹んだ凹部が形成されていることが望ましい。
【００２６】
このような凹部が形成されていれば、余剰部が形成されたことによって従来のシール材よりもボリュームが大きくなる本発明のシール材を、従来のシール材とほぼ同じ程度に圧縮変形し易いものにすることができる。
【００２７】
また、上記発明において、
前記シール溝の内側面が、
前記シール溝の天端面から底面に向かって外側方向に延伸するように形成されていることが望ましく、
この場合、
前記シール溝の内側面にＲまたはＣ面が形成されていることが望ましい。
【００２８】
このように構成することで、本発明のシール材を高温環境下で使用した場合において、熱膨張によってシール材に生じ得る大きい内部応力を軽減することができる。また、シール材自体のボリュームを少なくすることができるため、経済的である。さらに、シール溝の内側面にＲまたはＣ面を形成することで、上述したような形状の内側面を容易に形成することができる。
【００２９】
また、上記発明において、
前記シール材のシール高さをＨ、
前記水平部から前記シール材の頂点までの高さをｈ、としたときに、
ｈがＨの１０〜３０％の範囲にあることが望ましい。
【００３０】
このように構成することで、十分なシール面圧を得ることができるとともに、シール材が過剰に圧縮変形することがないため、プレート本体と弁座面とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材が破損したりすることがない。
【００３１】
また、本発明のシールプレートは、
ゲート開口部の外周に形成されている弁座面に当接することで、ゲート開口部をシールする真空用ゲート弁に用いられるシールプレートであって、
前記シールプレートは、
全体が略平板状をなし、その前面の外周縁に外側が開放されたシール溝が形成されたプレート本体と、
前記シール溝に装着される周環状のシール材と、を備えており、
前記シール材は、その断面形状が、前記シール溝の底面に接合される底辺部と、前記シール溝の内側面に接合される内側辺部と、前記弁座面に向かって突設する頂部と、前記頂部の外側に形成される外側傾斜辺部と、前記頂部の内側に形成される内側傾斜辺部と、を少なくとも有するとともに、
前記シール溝の内側面が、
前記シール溝の天端面から底面に向かって外側方向に延伸するように形成されていることを特徴とする。
【００３２】
また、この場合、
前記シール溝の内側面にＲまたはＣ面が形成されていることが望ましい。
このように構成することで、本発明のシール材を高温環境下で使用した場合において、シール材の熱膨張によって生じ得る大きい内部応力を軽減することができる。また、シール材自体のボリュームを少なくすることができるため、経済的である。さらに、シール溝の内側面の底面との接続部をＲまたはＣ面とすることで、上述したような内側面の形状を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、例え所定以上の圧縮力がシール材に作用した場合であっても、プレート本体と弁座面とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材が破損したりすることがないシールプレートおよびこれに用いられるシール材を提供することができる。
【００３４】
また、ゲート開口部をシールするシール材のシール部がエッチングされ難く、したがって、従来のシールプレートと比べて長寿命とすることができるシールプレートおよびこれに用いられるシール材を提供することができる。
【００３５】
また、高温環境下で使用した場合にも、熱膨張により生じる内部応力によってシール材が剥がれたり、破損したりすることがないシールプレートおよびこれに用いられるシール材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明のシールプレートを備えた真空用ゲート弁が、半導体製造装置に組み込まれた例を示した断面図である。
【図２】図２の（ａ）は、本発明のシールプレートを示した平面図、図２の（ｂ）は、本発明のシール材を示した平面図である。
【図３】図３は、図２の（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図であって、本発明のシール材の断面形状を示した図である。
【図４】図４は、本発明のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【図５】図５は、本発明のシール材が弁座面に圧接されて圧縮変形した状態を示した断面図である。
【図６】図６は、本発明のシールプレートのシール溝の変形例を示した断面図である。
【図７】図７は、本発明のシールプレートのシール溝の他の変形例を示した断面図である。
【図８】図８は、本発明の別の実施形態のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【図９】図９は、本発明の別の実施形態のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施形態のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の別の実施形態のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【図１２】図１２は、従来のシールプレートを備えた真空用ゲート弁が、半導体製造装置に組み込まれた例を示した断面図である。
【図１３】図１３は、従来のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【図１４】図１４は、従来のシール材が弁座面に圧接されて圧縮変形した状態を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のシールプレートを備えた真空用ゲート弁が、半導体製造装置に組み込まれた例を示した断面図である。また、図２の（ａ）は、本発明のシールプレートを示した平面図であり、図２の（ｂ）は、本発明のシール材を示した平面図である。
【００３８】
図１に示した半導体製造装置においては、プロセスチャンバー４０とトランスファーチャンバー４２との間にあるワーク出し入れ用のゲート開口部３４をシールするのに、真空用ゲート弁１が用いられている。この真空用ゲート弁１は、図１に示したように、本発明のシールプレート３０を備えている。
【００３９】
シールプレート３０は、ゲート開口部３４からワークを出し入れする場合には下方に待機しているが、ゲート開口部３４をシールする場合には、先ず、図中の矢印Ｘ方向に移動する。そして、シールプレート３０の前面が、ゲート開口部３４の外周に形成された弁座面３２と対向する位置に来たら、今度は図中の矢印Ｙの方向に移動するようになっている。そして、シールプレート３０の前面が弁座面３２と当接することで、ゲート開口部３４をシールするように構成されている。
【００４０】
シールプレート３０は、図１に示したように、プレート本体２０と、シール材１０とを備えている。プレート本体２０は、図１および図２の（ａ）に示したように略平板状に形成されており、そのプレート前面２４の外周縁に外側が開放されたシール溝２２が形成されている。なお、このようなプレート本体２０は、アルミニウム、ステンレス鋼、アルミ合金、ニッケル合金などの金属材料から形成されている。
【００４１】
シール材１０は、図２の（ｂ）に示したように、周環状に形成されており、上述したプレート本体２０のシール溝２２に、接着剤などによって接合されて装着されている。なお、このようなシール材１０は、耐腐食性、耐プラズマ性に優れたフッ素系ゴムなどのゴム弾性体から形成されている。
【００４２】
シール材１０は、通常、以下の方法によってシール溝２２に装着される。すなわち、シール材１０となる未加硫ゴム材料にシリコン系やシアノアクリル系などの接着剤を塗布し、プレート本体２０に加硫接着する。そして、プレート本体２０と未加硫ゴムとを一体的に熱プレス成形することで、未加硫ゴムを加硫成形する。また、これとは別の方法として、ゴム材料を加硫成形してシール材１０の成形品を得た後、その成形品をプレート本体２０に接着剤を用いて加熱接着することもできる。
【００４３】
図３は、図２の（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図であって、本発明のシール材の断面形状を示した図である。また、図４は本発明のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図であり、図５は、本発明のシール材が弁座面に圧接されて圧縮変形した状態を示した断面図である。なお、図４および図５は、図１に示したＡ部における拡大断面図に相当する。
【００４４】
シール材１０の断面形状は、図３および図４に示したとおりである。すなわち、シール材１０は、シール溝２２の底面２２ａに接合される底辺部１２ａと、シール溝２２の内側面２２ｂに接合される内側辺部１２ｂと、シールプレート３０の前面が弁座面３２と対向位置にある状態において弁座面３２に向かって突設する弧状の頂部１７と、頂部１７の外側に形成される外側傾斜辺部１８と、頂部１７の内側に形成される内側傾斜辺部１６と、を少なくとも有している。
【００４５】
シール溝２２の断面形状は、図４に示したように、底面２２ａと、内側面２２ｂと、天端面２２ｃと、から構成されている。底面２２ａおよび天端面２２ｃは、互いに略平行に延伸しており、断面視で直線状に形成されている。また、底面２２ａおよび天端面２２ｃは、シールプレート３０の前面が弁座面３２と対向位置にある状態において、弁座面３２に対して略平行となるように配置されている。これに対して、内側面２２ｂは、シール溝２２の天端面２２ｃから底面２２ａに向かって外側方向に向かって延伸し、天端面２２ｃの外側端部ａと底面２２ａの内側端部ｂとを接続する、断面視で円弧状をなしたＲに形成されている。
【００４６】
また、シール材１０の内側傾斜辺部１６には、一様に直線状に傾斜した内側傾斜辺部１６に対して腹付けされたような形状をなした余剰部１６ｂが形成されている。そして、この余剰部１６ｂの上端部には、図４に示したように、弁座面３２に対して略平行に延伸する水平部１６ａが形成されている。この水平部１６ａは、図３に示したように、シール材１０の頂点から高さｈだけ低い位置に形成されるとともに、図４に示したように、シール材１０がシール溝２２に装着された場合に、シール溝２２の天端面２２ｃよりも高い位置となるように形成される。
【００４７】
なお、本明細書において、「腹付けされたような形状」とは、具体的には、略一様な直線状あるいは円弧状等をなした傾斜辺部の表面に対して、その傾斜辺部の途中から下方側にかけて、シール材の断面を拡幅するために付加されたような形状を意味する。図４を例に説明すれば、図４に示したシール材１０の余剰部１６ｂは、略一様な直線状をなした内側傾斜辺部１６（および１６´）の表面に対して、その内側傾斜辺部の途中から下方側にかけて、シール材の断面を拡幅するために付加されたような略菱形状をなしている。なお、ここでは説明の便宜上、「付加されたような」との言葉を用いているが、この余剰部１６ｂはシール材１０と一体的に形成されている。
【００４８】
また、外側傾斜辺部１８における底辺部１２ａとの接続個所付近には、外側傾斜辺部１８の他の部分よりも急傾斜をなしている裾部１８ｃが形成されている。なお、この裾部１８ｃは、シール材１０が圧縮変形した際に、外側傾斜辺部１８がシール溝２２からはみ出し難くなるようにするために形成されるものである。
【００４９】
また、内側傾斜辺部１６と内側辺部１２ｂとの間には凹部１４が形成されている。この凹部１４は、図４に示したように、シール材１０がシール溝２２に装着された場合に、シール溝２２の天端面２２ｃよりも低く凹んだ形状となっている。
【００５０】
また、凹部１４と内側辺部１２ｂとの間には、平坦部１３が形成されている。この平坦部１３は、図４に示したように、シール材１０がシール溝２２に装着された場合に、シール溝２２の天端面２２ｃと略同一の高さとなるように形成される。なお、この平坦部１３は、シール材１０の成形製造時におけるバリ取り加工を容易にするために形成されるものであるが、本発明のシール材１０では、このような平坦部１３は形成されていなくともよい。
【００５１】
このようにして構成されるシール材１０は、シールプレート３０が弁座面３２に向かって移動することで、図５に示した如く圧縮変形する。すなわち、弁座面３２と当接した頂部１７と、水平部１６ａよりも高い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８とが圧縮変形し、その弾性復元力によって弁座面３２に強く押し付けられるとともに、シール材１０の全体としても図５の矢印Ｄに示したように左右に膨出するように変形する。また、水平部１６ａも、変形量は小さいものの圧縮変形して、弁座面３２に押し付けられる。そして、弁座面３２に強く押し付けられた頂部１７と、水平部１６ａよりも高い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８とがシール部１９となって、弁座面３２とシール幅Ｌで当接し、ゲート開口部３４をシールする。
【００５２】
このような本発明のシールプレート３０では、図５に示したように、ゲート開口部３４がシールされた状態において、シール部１９の内側に弁座面３２と当接する余剰部１６ｂが位置している。このため、余剰部１６ｂは、処理ガスＧに曝されて図５の符号Ｅに示した如くエッチングされるものの、この余剰部１６ｂがあることによりシール部１９は直接処理ガスＧに曝されないため、シール部１９のシール幅Ｌは減少しない。したがって、従来のシールプレート１３０のように、シール部がエッチングされることによってシール性能が低下するとの問題は生じず、前述した従来のシールプレート１３０と比べて長寿命とすることができるようになっている。
【００５３】
また、シール材１０の内側傾斜辺部１６には、上述した余剰部１６ｂが形成されているため、この余剰部１６ｂの上端部より低い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８は、この余剰部１６ｂの上端部よりも高い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８よりも圧縮変形し難くなっている。このため、このシール材１０に所定以上の圧縮力が作用した場合でも、シール材１０の全体が過剰に圧縮変形することがなく、プレート本体２０と弁座面３２とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材１０に亀裂などが生じて、シール材１０が破損してしまうことがないようになっている。
【００５４】
また、特に本実施形態のシール材１０では、余剰部１６ｂの上端部に水平部１６ａが形成されている。このような水平部１６ａが形成されていれば、余剰部１６ｂと弁座面３２との当接長を長く確保することができるため、シール部１９が処理ガスＧに曝されることを確実、かつ長期に亘って防ぐことができる。
【００５５】
また、このような水平部１６ａが形成されていれば、仮にシール材１０の圧縮不足によって、余剰部１６ｂと弁座面３２との間に隙間があるような状態であっても、水平部１６ａが形成されていない場合と比べて、シール部１９がエッチングされ難くなる。すなわち、このような水平部１６ａが形成されていれば、シール材１０の圧縮不足によって形成される隙間も細長い形状となるため、処理ガスＧがシール部１９に到達し難くなり、シール部１９がエッチングされるのを最小限に防ぐことができる。
【００５６】
また、このような水平部１６ａが形成されていれば、この水平部１６ａより低い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８は、水平部１６ａよりも高い位置にある内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８よりも、特に圧縮変形し難くなる。よって、このシール材１０に所定以上の圧縮力が作用した場合でも、シール材１０の全体が過剰に圧縮変形することを確実に防止することができ、プレート本体２０と弁座面３２とが直接接触してパーティクルが発生したり、シール材１０に亀裂などが生じて、シール材１０が破損してしまうことを確実に防ぐことができる。
【００５７】
このような水平部１６ａの好適な形成位置は、図３に示したように、シール材１０のシール高さをＨ、水平部１６ａからシール材１０の頂点までの高さをｈとしたときに、ｈがＨの１０〜３０％の範囲となる位置である。なぜなら、上述したように、シール材１０は、ゲート開口部３４をシールした状態において、ほぼ水平部１６ａまで圧縮されるため、シール材１０の圧縮率はｈ／Ｈで表わすことができる。そして、ｈ／Ｈが１０〜３０％の範囲にあれば、シールに十分な面圧を得ることができるとともに、シール材１０が過剰に圧縮されて破損する恐れもないからである。これに対して、ｈ／Ｈが１０％以下の場合は、十分なシール面圧が得られず、十分なシール性が発揮できない。また、ｈ／Ｈが３０％を超える場合は、過剰圧縮となってシール材１０に大きな内部応力が発生し、シール材１０が破損する恐れがある。
【００５８】
また、水平部１６ａは、シール材１０の形状寸法やゴム材料の硬度によっても異なるが、シール溝２２の天端面２２ｃよりも少なくとも０．１mm以上高い位置に形成されるのが好ましい。なぜなら、上述したように、ゲート開口部３４をシールした状態において、変形量は小さいものの水平部１６ａも圧縮変形している。このため、水平部１６ａとシール溝２２の天端面２２ｃとの高さの差が０．１mm未満の場合は、プレート本体２０と弁座面３２とが直接接触してパーティクルが発生する恐れがあるからである。
【００５９】
また、本発明のシールプレート３０では、上述したように、シール材１０の内側傾斜辺部１６と内側辺部１２ｂとの間に凹部１４が形成されている。シール材１０は、従来のシール材１１０と比べて余剰部１６ｂが形成されているためボリュームが大きくなっており、その分だけ圧縮変形し難い。しかしながら、このような凹部１４が形成されることにより、シール材１０が左右方向へ膨出するように変形し易くなるため、シール材１０を従来のシール材１１０と同じ程度に圧縮変形し易いものに構成することができる。
【００６０】
また、本発明のシールプレート３０では、上述したように、シール溝２２の内側面２２ｂが、シール溝２２の天端面２２ｃから底面２２ａに向かって外側方向に延伸する、断面視で円弧状をなしたＲに形成されている。
【００６１】
このように、シール溝２２の内側面２２ｂにＲが形成されていれば、断面略Ｌ字状のシール溝に装着される場合と比べて、シール材１０のボリュームを小さくすることができる。このため、シール材１０を高温環境下（例えば２００℃以上）で使用した場合に生じるシール材１０の熱膨張の絶対量を小さくすることができる。
【００６２】
特に、図５に示したシール材１０内部のＢ部では、熱膨張に起因して大きい内部応力が発生するが、シール溝２２の内側面２２ｂがＲに形成されていれば、シール材１０のＢ部において発生する熱膨張に起因する内部応力を軽減することができる。よって、前述した従来のシール材１１０のように、熱膨張によってシール材が剥がれたり、破損したりすることがない。
【００６３】
また、シール材１０自体のボリュームを少なくすることができるため、経済的である。
このようなシール溝２２の内側面２２ｂの形状は、上述したＲに限定されない。例えば、図６に示したように、内側面２２ｂにＣ面を形成してもよく、また、図７に示したように、内側面２２ｂの一部分だけをＲに形成してもよい。また、図示しないが、内側面２２ｂをテーパー面に形成してもよい。要するに、本発明のシールプレート３０にあっては、シール材１０の内側面２２ｂを、シール溝２２の天端面２２ｃから底面２２ａに向かって外側方向に延伸するように形成することで、断面略Ｌ字状のシール溝に装着される場合と比べて、シール材１０のボリュームを小さくすることができるような形状であればよい。
【００６４】
また、上述したような形状の内側面２２ｂを有するシール溝２２は、例えば図８に示したようなシール材１０´に対しても適用可能である。
図８は、本発明の別の実施形態のシール材がシール溝に装着された状態を示した断面図である。
【００６５】
この図８に示したシール材１０´は、前述した、図１３に示した従来のシール材１１０と基本的に同一の構成となっている。すなわち、その断面形状が、シール溝２２の底面２２ａに接合される底辺部１２ａと、シール溝２２の内側面２２ｂに接合される内側辺部１２ｂと、シールプレート３０の前面が弁座面３２と対向位置にある状態において弁座面３２に向かって突設する弧状の頂部１７と、頂部１７の外側に形成される外側傾斜辺部１８と、頂部１７の内側に形成される内側傾斜辺部１１６と、を有している。
【００６６】
しかしながら、この図８に示したシール材１０´では、内側辺部１２ｂが接合されるシール溝２２の内側面２２ｂがＲに形成されているため、図１３に示した従来のシール材１１０に対して、内側辺部１２ｂの形状が大きく異なっている。
【００６７】
このように構成されたシール材１０´では、特に図８に示したＢ部において、熱膨張に起因する大きい内部応力が発生する。しかしながら、上述したように、シール溝２２の内側面２２ｂがＲに形成されており、シール材１０´を高温環境下で使用した場合に生じる熱膨張の絶対量を小さくすることができるため、シール材１０´のＢ部において発生する熱膨張に起因する内部応力を軽減することができる。よって、前述した従来のシール材１１０のように、熱膨張によってシール材が剥がれたり、破損したりすることがない。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、余剰部１６ｂはシール材１０の内側傾斜辺部１６のみに形成されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示したように、外側傾斜辺部１８に余剰部１６ｂを形成してもよい。
【００６９】
また、図１０に示したように、内側傾斜辺部１６および外側傾斜辺部１８の両方に、夫々余剰部１６ｂおよび余剰部１８ｂを形成することも可能である。
また、上述した実施形態では、余剰部１６ｂの上端部に水平部１６ａが形成されているシール材１０を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図１１に示したように、上端部に水平部１６ａが形成されていない余剰部１６ｂとすることも可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 真空用ゲート弁
１０ シール材
１０ プレート本体
１２ａ 底辺部
１２ｂ 内側辺部
１３ 平坦部
１４ 凹部
１６ 内側傾斜辺部
１６ａ 水平部
１６ｂ 余剰部
１７ 頂部
１８ 外側傾斜辺部
１８ａ 水平部
１８ｂ 余剰部
１８ｃ 裾部
１９ シール部
２０ プレート本体
２２ シール溝
２２ａ 底面
２２ｂ 内側面
２２ｃ 天端面
２４ プレート前面
３０ シールプレート
３２ 弁座面
３４ ゲート開口部
４０ プロセスチャンバー
４２ トランスファーチャンバー
１００ 真空用ゲート弁
１１０ シール材
１１２ａ 底辺部
１１２ｂ 内側辺部
１１６ 内側傾斜辺部
１１７ 頂部
１１８ 外側傾斜辺部
１１９ シール部
１２０ プレート本体
１２２ シール溝
１２２ａ 底面
１２２ｂ 内側面
１２２ｃ 天端面
１２４ プレート前面
１３０ シールプレート
１３２ 弁座面
１３４ ゲート開口部
１４０ プロセスチャンバー
１４２ トランスファーチャンバー
Ｄ 矢印
Ｇ 処理ガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート開口部の外周に形成されている弁座面に当接することで、ゲート開口部をシールする真空用ゲート弁に用いられるシールプレートであって、
前記シールプレートは、
全体が略平板状をなし、その前面の外周縁に外側が開放されたシール溝が形成されたプレート本体と、
前記シール溝に装着される周環状のシール材と、を備えており、
前記シール材は、その断面形状が、前記シール溝の底面に接合される底辺部と、前記シール溝の内側面に接合される内側辺部と、前記弁座面に向かって突設する頂部と、前記頂部の外側に形成される外側傾斜辺部と、前記頂部の内側に形成される内側傾斜辺部と、を少なくとも有しており、さらに、前記外側傾斜辺部または内側傾斜辺部の少なくともいずれか一方には、少なくとも前記シール溝の天端面よりも高い位置に、前記外側傾斜辺部および／または内側傾斜辺部に対して腹付けされたような形状をなした余剰部が形成されていることを特徴とするシールプレート。
【請求項２】
前記余剰部の上端部には水平部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシールプレート。
【請求項３】
前記ゲート開口部がシールされた際に、ゲート開口部内の処理ガスが前記シール材の内側傾斜辺部に接する場合において、
少なくとも前記内側傾斜辺部には余剰部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のシールプレート。
【請求項４】
前記シール材の内側辺部と内側傾斜辺部との間に、前記シール溝の天端面よりも低く凹んだ凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシールプレート。
【請求項５】
前記シール溝の内側面が、
前記シール溝の天端面から底面に向かって外側方向に延伸するように形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシールプレート。
【請求項６】
前記シール溝の内側面にＲまたはＣ面が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のシールプレート。
【請求項７】
前記シール材のシール高さをＨ、
前記水平部から前記シール材の頂点までの高さをｈ、としたときに、
ｈがＨの１０〜３０％の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載のシールプレート。
【請求項８】
ゲート開口部の外周に形成されている弁座面に当接することで、ゲート開口部をシールする真空用ゲート弁に用いられるシールプレートであって、
前記シールプレートは、
全体が略平板状をなし、その前面の外周縁に外側が開放されたシール溝が形成されたプレート本体と、
前記シール溝に装着される周環状のシール材と、を備えており、
前記シール材は、その断面形状が、前記シール溝の底面に接合される底辺部と、前記シール溝の内側面に接合される内側辺部と、前記弁座面に向かって突設する頂部と、前記頂部の外側に形成される外側傾斜辺部と、前記頂部の内側に形成される内側傾斜辺部と、を少なくとも有するとともに、
前記シール溝の内側面が、
前記シール溝の天端面から底面に向かって外側方向に延伸するように形成されていることを特徴とするシールプレート。
【請求項９】
前記シール溝の内側面にＲまたはＣ面が形成されていることを特徴とする請求項８に記載のシールプレート。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のシールプレートに用いられることを特徴とするシール材。
【請求項１】
ゲート開口部の外周に形成されている弁座面に当接することで、ゲート開口部をシールする真空用ゲート弁に用いられるシールプレートであって、
前記シールプレートは、
全体が略平板状をなし、その前面の外周縁に外側が開放されたシール溝が形成されたプレート本体と、
前記シール溝に装着される周環状のシール材と、を備えており、
前記シール材は、その断面形状が、前記シール溝の底面に接合される底辺部と、前記シール溝の内側面に接合される内側辺部と、前記弁座面に向かって突設する頂部と、前記頂部の外側に形成される外側傾斜辺部と、前記頂部の内側に形成される内側傾斜辺部と、を少なくとも有しており、さらに、前記外側傾斜辺部または内側傾斜辺部の少なくともいずれか一方には、少なくとも前記シール溝の天端面よりも高い位置に、前記外側傾斜辺部および／または内側傾斜辺部に対して腹付けされたような形状をなした余剰部が形成されていることを特徴とするシールプレート。
【請求項２】
前記余剰部の上端部には水平部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシールプレート。
【請求項３】
前記ゲート開口部がシールされた際に、ゲート開口部内の処理ガスが前記シール材の内側傾斜辺部に接する場合において、
少なくとも前記内側傾斜辺部には余剰部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のシールプレート。
【請求項４】
前記シール材の内側辺部と内側傾斜辺部との間に、前記シール溝の天端面よりも低く凹んだ凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシールプレート。
【請求項５】
前記シール溝の内側面が、
前記シール溝の天端面から底面に向かって外側方向に延伸するように形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシールプレート。
【請求項６】
前記シール溝の内側面にＲまたはＣ面が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のシールプレート。
【請求項７】
前記シール材のシール高さをＨ、
前記水平部から前記シール材の頂点までの高さをｈ、としたときに、
ｈがＨの１０〜３０％の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載のシールプレート。
【請求項８】
ゲート開口部の外周に形成されている弁座面に当接することで、ゲート開口部をシールする真空用ゲート弁に用いられるシールプレートであって、
前記シールプレートは、
全体が略平板状をなし、その前面の外周縁に外側が開放されたシール溝が形成されたプレート本体と、
前記シール溝に装着される周環状のシール材と、を備えており、
前記シール材は、その断面形状が、前記シール溝の底面に接合される底辺部と、前記シール溝の内側面に接合される内側辺部と、前記弁座面に向かって突設する頂部と、前記頂部の外側に形成される外側傾斜辺部と、前記頂部の内側に形成される内側傾斜辺部と、を少なくとも有するとともに、
前記シール溝の内側面が、
前記シール溝の天端面から底面に向かって外側方向に延伸するように形成されていることを特徴とするシールプレート。
【請求項９】
前記シール溝の内側面にＲまたはＣ面が形成されていることを特徴とする請求項８に記載のシールプレート。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のシールプレートに用いられることを特徴とするシール材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−３６９４８（Ｐ２０１２−３６９４８Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７６５９６（Ｐ２０１０−１７６５９６）
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【出願人】（０００２２９５６４）日本バルカー工業株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【出願人】（０００２２９５６４）日本バルカー工業株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
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