溝用シール材
【課題】圧縮量を大きくし、シール性が向上する溝用シール材を提供する。
【解決手段】溝シール材２０は、断面周方向に沿って順次配置された第１凸部２１、第２凸部２２、第３凸部２３、第４凸部２４及び第５凸部２５を有し、シール溝５０に装着した状態で、第１凸部２１はシール溝の開口端から突出する突出部となり、第３凸部２３及び第４凸部２４はシール溝５０の底部平面５２にそれぞれ当接し、第３凸部２３及び第４凸部２４の間の第１凹部３１とシール溝５０の底部平面５２とで第１凸部２１が押圧された際の変形量を吸収する第１空間部を形成し、第２凸部２２と第３凸部２３との間、及び第４凸部２４と第５凸部２５との間にそれぞれ第２凹部３２及び第３凹部３３を設け、第２凹部３２及び第３凹部３３とシール溝５０の内壁面との間に、第１凸部２１が押圧された際、第１空間部４１と協働して変形量を吸収する第４空間部４４、第５空間部４５を設ける。
【解決手段】溝シール材２０は、断面周方向に沿って順次配置された第１凸部２１、第２凸部２２、第３凸部２３、第４凸部２４及び第５凸部２５を有し、シール溝５０に装着した状態で、第１凸部２１はシール溝の開口端から突出する突出部となり、第３凸部２３及び第４凸部２４はシール溝５０の底部平面５２にそれぞれ当接し、第３凸部２３及び第４凸部２４の間の第１凹部３１とシール溝５０の底部平面５２とで第１凸部２１が押圧された際の変形量を吸収する第１空間部を形成し、第２凸部２２と第３凸部２３との間、及び第４凸部２４と第５凸部２５との間にそれぞれ第２凹部３２及び第３凹部３３を設け、第２凹部３２及び第３凹部３３とシール溝５０の内壁面との間に、第１凸部２１が押圧された際、第１空間部４１と協働して変形量を吸収する第４空間部４４、第５空間部４５を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空装置における２つの当接部材相互間に適用される溝用シール材に関する。
【背景技術】
【０００２】
シール溝である、例えば断面台形の蟻溝に装着され、当接する２つの部材相互間の隙間を封止するシール材には、シール性を確保する以外にも、耐久性等の種々の機能が要求される。従って、このような要求を満たすために、断面形状を円形以外の特殊形状にした溝用シール材が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の溝用シール材は、シール性に加え、噛み込み、転動、捻れ等の発生を防止することを目的として開発されたものであり、その断面形状は、蟻溝の底面に当接する平坦な底辺と、この底辺の両側から斜め外向きに立ち上がる左右の斜辺と、この左右の斜辺のそれぞれ先端に設けられた左右の張出肩部と、左右の張出肩部の中央に設けられ蟻溝の開口部よりも上方に突出する中央凸部と、張出肩部と中央凸部との間に設けられた凹入部とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０１４１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の溝用シール材は十分なつぶし量（以下、「圧縮量」という。）を得ようとすると反力が必要以上に増えてしまい、十分なつぶし量が得られず、２つの部材相互の当接部において必ずしも十分なシール性が得られない虞があった。
【０００６】
本発明は、圧縮量を大きくし、シール性を向上させることができる溝用シール材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１記載の溝シール材は、２つの部材の当接部における一方の部材表面に設けられたシール溝に装着され、他方の部材表面に当接することによって前記２つの部材相互間の隙間を封止する、延伸方向に対して垂直の断面形状が単一形状からなる環状の溝用シール材において、前記断面形状は、周方向に沿って順次配置された第１凸部、第２凸部、第３凸部、第４凸部及び第５凸部を有し、前記シール溝に装着した状態で、前記第１凸部は、前記シール溝の開口端から突出する突出部を形成し、前記第１凸部を頂点とする二等辺三角形の底角に位置する前記第３凸部及び第４凸部は、前記シール溝の底部平面にそれぞれ当接し、前記第３凸部及び第４凸の間に設けられた第１凹部と前記シール溝の前記底部平面との間に前記第１凸部が押圧された際の変形量を吸収する第１空間部が形成され、前記第２凸部及び前記第５凸部は、前記シール溝の対向する２つの壁面にそれぞれ近接し、前記第２凸部と第３凸部との間の面、及び前記第４凸部と第５凸部との間の面と前記シール溝の内壁面との間に前記第１空間部と協働して前記第１凸部が押圧された際の変形量を吸収する第２空間部及び第３空間部がそれぞれ形成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の溝用シール材は、請求項１記載の溝用シール材において、前記突出部の前記シール溝の開口端から突出する長さの前記シール溝の深さに対する割合は、１０〜３５％であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の溝用シール材は、請求項１又は２記載の溝用シール材において、前記第１凸部が押圧された際、前記第２凸部、第３凸部、第４凸部及び第５凸部がそれぞれ前記シール溝の内壁面に当接してシール材の捻れを抑制することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の溝用シール材は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の溝用シール材において、前記第３凸部及び前記第４凸部の間隔は、前記シール溝の開口部の開口幅以下であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の溝用シール材は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の溝用シール材において、前記第２凸部及び前記第５凸部と前記シール溝の内壁面との間にそれぞれ所定の隙間が形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の溝用シール材は、請求項５記載の溝用シール材において、前記シール溝の全断面積に対する前記所定の隙間の断面積の割合は３％未満であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の溝用シール材は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の溝用シール材において、前記第２凸部と第３凸部との間、及び前記第４凸部と前記第５凸部との間にそれぞれ第２凹部及び第３凹部が設けられており、前記第２凹部及び第３凹部と前記シール溝の内壁面との間に、前記第１凸部が押圧された際、前記第１空間部と協働して同一押圧条件における断面円形のシール材と同様の反力で、且つ大きな圧縮量を得るための第４空間部及び第５空間部がそれぞれ形成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の溝用シール材は、請求項７記載の溝用シール材において、前記第１空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、１０〜２５％であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載の溝用シール材は、請求項７又は８記載の溝用シール材において、前記第４空間部及び第５空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、それぞれ２〜１０％であることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０記載の溝用シール材は、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の溝用シール材において、前記第１凸部と第２凸部との間、及び前記第５凸部と前記第１凸部との間に、それぞれ前記第１空間部、第４空間部及び第５空間部と協働して前記圧縮量を増大させる第４凹部及び第５凹部がそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１記載の溝用シール材は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の溝用シール材において、前記第２凸部と第３凸部との間、及び前記第４凸部と前記第５凸部との間に、それぞれ第１平面部及び第２平面部が設けられており、該第１平面部及び第２平面部と前記シール溝の内壁面との間に、前記第１凸部が押圧された際、前記第１空間部と協働して変形量を吸収し、押圧開始当初は、同一押圧条件における断面円形のシール材と同様の圧縮量及び反力が得られ、その後、反力が急増して圧縮量を、前記同一押圧条件における断面円形のシール材における圧縮量よりも小さくする第６空間部及び第７空間部がそれぞれ形成されることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２記載の溝用シール材は、請求項１１記載の溝用シール材において、前記第１空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、１〜１５％であることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３記載の溝用シール材は、請求項１１又は１２記載の溝用シール材において、前記第６空間部及び第７空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、それぞれ２〜７％であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１４記載の溝用シール材は、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の溝用シール材において、前記第１凸部と第２凸部との間、及び前記第５凸部と第１凸部との間に、それぞれ前記第１空間部、第６空間部及び第７空間部とそれぞれ協働して前記第１凸部が押圧された際、押圧開始当初は、同一押圧条件における断面円形のシール材と同様の圧縮量及び反力が得られ、その後、反力が急増して前記圧縮量を、前記同一押圧条件における前記断面円形のシール材における圧縮量よりも小さくする第３平面部及び第４平面部がそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１５記載の溝用シール材は、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の溝用シール材において、弾性材料からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、圧縮量を大きくし、シール性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る溝用シール材が適用される真空装置としての基板処理システムの構成を概略的に示す平面図である。
【図２】図１の搬送室とプラズマ処理装置との間に配置されたゲートバルブの弁体部分の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る溝用シール材の断面形状を示す図であり、押圧力が「０」である初期状態を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る溝用シール材の断面形状を示す図であり、所定の押圧力をかけた使用状態を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る溝用シール材の断面形状を示す図であり、押圧力が「０」である初期状態を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る溝用シール材の断面形状を示す図であり、所定の押圧力をかけた使用状態を示す図である。
【図７】第１の実施の形態及び第２の実施の形態に係る溝用シール材における反力−圧縮量曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る溝用シール材が適用される真空装置としての基板処理システムの構成を概略的に示す平面図である。この基板処理システムは、例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板にエッチング処理を施すためのマルチチャンバータイプの基板処理システムである。
【００２６】
図１において、基板処理システム１０は、中央に配された搬送室１１と、該搬送室１１に接続されたロードロック室１２と、搬送室１１の周りにクラスタ状に配置された３つのプラズマ処理装置１３と、搬送室１１とは反対側においてロードロック室１２に接続されたアーム支持台１４と、該アーム支持台１４の両脇に接続された２つのカセット１５とを備える。
【００２７】
一方のカセット１５は複数の未処理のガラス基板（以下、単に「基板」という。）を収容し、他方のカセット１５は複数の処理済みの基板を収容する。アーム支持台１４には搬送アーム１６が配置され、該搬送アーム１６は一方のカセット１５から未処理の基板を取り出してロードロック室１２に搬入すると共に、ロードロック室１２から処理済みの基板を取り出して他方のカセット１５へ搬入する。
【００２８】
各プラズマ処理装置１３は基板にエッチング処理を施し、搬送室１１は内蔵する搬送アーム（図示省略）によって各プラズマ処理装置１３への基板の搬出入を行う。ロードロック室１２は基板を一時的に載置するバッファ（図示省略）を有し、搬送アーム１６及び搬送室１１の搬送アームが、基板をバッファに載置、又はバッファから基板を取り出すことによって基板の入れ換えを行う。搬送室１１及びロードロック室１２はいずれも内部が減圧可能である。
【００２９】
搬送室１１及び各プラズマ処理装置１３の間、搬送室１１及びロードロック室１２の間、並びにロードロック室１２及びその外側の大気雰囲気の間には、これらの連通路を仕切るゲートバルブ１７が設けられている。各ゲートバルブ１７は開閉自在であり、該ゲートバルブ１７には、各連通路を気密に密封するために、溝用シール材が適用されている。
【００３０】
図２は、図１の搬送室１１とプラズマ処理装置１３との間に配置されたゲートバルブ１７の弁体部分の断面図である。
【００３１】
図２において、ゲートバルブ１７は弁体１７ａと、該弁体１７ａの一方の表面に設けられたシール溝１７ｂと、該シール溝１７ｂに装着された溝用シール材２０とから主として構成されている。ゲートバルブ１７は、例えば搬送室１１とプラズマ処理装置１３との間の連通口１８をシールする。但し、シール溝１７ｂ及び溝用シール材２０は、弁体１７ａに相対するプラズマ処理装置１３側に設けても良い。
【００３２】
ところで、近年、真空装置が大型化するにつれて各連通口も大型化し、装置稼動時には連通口周辺部分に歪みやたわみなどの変形が発生し易くなっている。このような状況において、シール性能を確保するために、断面円形のシール材を用いてシール材断面寸法及び圧縮量を増大させて上記変形を吸収しようとすると、反力が大きくなりすぎてゲートバルブがたわむことがある。ゲートバルブのたわみを抑制するにはゲート構造を高剛性化する必要があるが、ゲート構造の高剛性化によるコストアップに繋がる。
【００３３】
以下、圧縮量を増大させる一方、反力を低減して装置機構への負荷を軽減することができる、主として圧力差が小さい２つの空間に挟まれたゲートバルブに適用される本発明の第１の実施の形態に係る溝用シール材について説明する。
【００３４】
図３及び図４は、本発明の第１の実施の形態に係る溝用シール材の断面形状を示す図であり、図３は、押圧力が「０」である初期状態を示す図、図４は、所定の押圧力をかけた使用状態を示す図である。この溝用シール材２０は、例えば、図１における搬送室１１とプラズマ処理装置１３との間に設けられたゲートバルブ１７に適用される。搬送室１１とプラズマ処理装置１３は、共に減圧状態に維持され、その圧力差はそれほど大きくない。
【００３５】
図３及び図４において、溝用シール材２０は、環状のシール材であって、シール材の延伸方向に対して垂直の断面（以下、単に「断面」という。）が単一の形状からなり、その周方向に沿って順次配置された第１凸部２１、第２凸部２２、第３凸部２３、第４凸部２４及び第５凸部２５を備えている。
【００３６】
溝用シール材２０をシール溝としての、例えば蟻溝５０に装着した場合、第１凸部２１は、蟻溝５０の開口部５１の開口端から突出する突出部（以下、「突出部２１」ともいう。）を形成する。突出部２１の蟻溝５０の開口部５１の開口端から突出する長さの蟻溝５０の深さに対する割合は、例えば１０〜３５％である。
【００３７】
第１凸部２１を頂点とする二等辺三角形の底角に位置する第３凸部２３及び第４凸部２４は、蟻溝５０の底部平面５２にそれぞれ当接し、第３凸部２３及び第４凸部２４の間に設けられた第１凹部３１と蟻溝５０の底部平面５２とで第１空間部４１が形成されている。第１空間部４１は、突出部２１が押圧された際の変形量を吸収する。第１空間部４１の断面の面積（断面積）の蟻溝５０の全断面積に対する割合は、１０〜２５％である。
また、第３凸部２３及び第４凸部２４の間隔は、蟻溝５０の開口部５１の開口幅と同じかそれよりも狭くなっている。これによって、溝用シール材２０の蟻溝５０への装着が容易となる。
【００３８】
第２凸部２２及び第５凸部２５は、蟻溝５０の断面台形形状の上底と下底以外の２つの辺を形成する傾斜内壁面５３及び５４にそれぞれ近接し、第２凸部２２と第３凸部２３との間、及び第４凸部２４と第５凸部２５との間には、それぞれ第２凹部３２及び第３凹部３３が設けられている。そして、第２凹部３２及び第３凹部３３と、蟻溝５０の内壁面との間には、それぞれ第４空間部４４及び第５空間部４５が設けられ、第４空間部４４及び第５空間部４５は、第１空間部４１と協働して突出部２１が押圧された際の変形量を吸収し、シール材として圧縮量を確保する。
【００３９】
第４空間部４４及び第５空間部４５は、それぞれ第２凸部２２と第３凸部２３とを結ぶ線（図中の破線）を含む面、及び第４凸部２４と第５凸部２５とを結ぶ線（図中の破線）を含む面を平面とした場合における該平面と蟻溝５０の内壁面とでそれぞれ形成される仮想の空間部よりも内容積が大きい。従って、突出部２１が押圧された際の変形吸収量もより大きくなる。
【００４０】
第４空間部４４及び第５空間部４５の断面積の蟻溝５０の全断面積に対する割合は、例えば２〜１０％である。
【００４１】
また、第１凸部２１と第２凸部２２との間、及び第５凸部２５と第１凸部２１との間に、それぞれ第４凹部３４及び第５凹部３５が設けられている。第４凹部３４及び第５凹部３５は、突出部２１の押圧時の変形を容易にし、変形量を大きくしてシール材としての圧縮量を増大させるように作用する。
【００４２】
このような構成の溝シール材２０は、圧力差が小さい連通口シール面に設けられたゲートバルブに適用され、突出部（第１凸部）２１が押圧されると、シール材断面は、図３中、下方に押しつぶされ、突出部２１も下方に移動する。このとき、突出部２１の両側に第４凹部３４及び第５凹部３５を設け、突出部２１の蟻溝５０の開口端からの突出量を蟻溝５０の深さの１０〜３５％としたので、突出部２１の変形量は、同一押圧条件における断面円形のシール材の変形量よりも大きくなる。また、溝用シール材２０の断面形状の変形量は、突出部２１と対向する底部に設けられた第１空間部４１、溝用シール材２０の側部に設けられた第４空間部４４及び第５空間部４５によって吸収されるので、反力が、同一圧縮条件における断面円形のシール材の反力よりも大きくなることはない。
【００４３】
本実施の形態によれば、突出部２１の蟻溝５０の開口端からの突出量を蟻溝５０の深さの１０〜３５％とすると共に、突出部２１の両側にそれぞれ第４凹部３４及び第５凹部３５を設け、突出部２１に対向する底部に第１空間部４１を設け、両側部にそれぞれ第４空間部４４及び第５空間部４５を設けたので、突出部２１が押圧された際、シール材が変形し易くなり、且つその変形量は各空間部に吸収される。従って、同一押圧条件における断面円形のシール材に比べてほぼ同様の反力で、より大きな圧縮量を得ることができ、この大きな圧縮量によって、連通口シール面と弁体との距離が多少変化しても良好にシールすることができる。また、反力が大きくなりすぎないので、ゲート構造を高剛性化する必要がない上、溝用シール材２０は、現状の蟻溝に適用することができるので、ゲートバルブの機構構成を変更する必要がない。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、第１凸部が押圧された際、第２凸部、第３凸部、第４凸部及び第５凸部がそれぞれ蟻溝５０の内壁面に当接するので、シール材が捻れてシール材が損傷することに起因するパーティクルの発生を防止することができる。
【００４５】
また、本実施の形態によれば、第３凸部２３及び第４凸部２４の間隔を、蟻溝５０の開口部５１の開口幅以下としたので、溝用シール材２０の蟻溝５０への装着が容易で、装着時にシール材が捻れて損傷が発生するのを防止することができる。
【００４６】
本実施の形態において、突出部２１の蟻溝５０の開口部５１の開口端から突出する長さの蟻溝５０の深さに対する割合は、例えば１０〜３５％である。この割合が１０％よりも小さいと十分な圧縮量が得られず、３５％よりも大きいとシール材としての反力が増大するため十分な圧縮量が得られず、安定なシール性を確保できなくなる。突出部２１の蟻溝５０の開口部５１の開口端から突出する長さの蟻溝５０の深さに対する割合が上記範囲であれば、反力を増加することなく圧縮量を増大させ、良好なシール性を確保することができる。
【００４７】
本実施の形態において、第１空間部４１の断面積の蟻溝５０の全断面積に対する割合は、１０〜２５％であることが好ましい。
【００４８】
この割合が、１０％よりも小さいと、反力が大きくなって圧縮量の確保が困難となり、２５％よりも大きいと反力が小さすぎてシール性を確保できなくなる。第１空間部４１の断面積の蟻溝５０の全断面積に対する割合が上記範囲内であれば、第４空間部４４及び第５空間部４５と協働して反力の増大を抑えつつ圧縮量を増大させることができる。
【００４９】
本実施の形態において、第４空間部４４及び第５空間部４５の断面積の蟻溝５０の全断面積に対する割合は、それぞれ２〜１０％であることが好ましい。
【００５０】
この割合が２％よりも小さいと反力が増大して十分な圧縮量が得られなくなり、１０％よりも大きいと反力が小さくなり過ぎてシール性が低下する虞がある。第４空間部４４及び第５空間部４５の断面積の蟻溝５０の全断面積に対する割合が上記範囲内であれば、第１空間部４１と協働して、押圧時の突出部２１の変化量を吸収し、同一押圧条件における断面円形のシール材とほぼ同様の反力で、１．８〜２倍の圧縮量を得ることができる。
【００５１】
本実施の形態において、第２凸部２２及び第５凸部２５と蟻溝５０の内壁面との間にそれぞれ所定の隙間を設けることが好ましい。これによって、突出部２１が押圧されシール材が変形する際の第２凸部２２及び第５凸部２５と蟻溝５０の内壁面との摩擦を軽減してシール材の摩耗を防止することができ、シール材の損傷等によるパーティクルの発生を防止することができる。ここで、蟻溝５０の全断面積に対する各々の隙間の断面積の割合は３％未満であることが好ましい。３％以上では突出部２１が押圧された際のシール材の捻れ防止効果が低減し、蟻溝内においてシール材の回転・捩れが発生する。
【００５２】
本実施の形態において、シール性の確保は、溝用シール材２０の突出部２１、第３凸部２３及び第４凸部２４によって行う。溝用シール材２０の材質は、例えばバイトンであり、その硬度は、例えばショア６０〜８０である。
【００５３】
一方、真空と大気との変動を頻繁に繰り返すロードロック室の連通口では、真空時と大気時において弁体にかかる圧力が異なる。例えば、ロードロック室の大気側の連通路をシールする弁体には、ロードロック室が真空時には大気時と比べ１気圧に近い大きな圧力が余分に掛かる。そのため、真空時にシール材におけるシール溝から突出した部分が全て潰れてしまい、これによってゲートバルブの弁体と、該ゲートバルブに対向する構成部材であるロードロック室の連通路シール面がメタルタッチするという問題がある。また、真空と大気とを繰り返す空間のシール面においては、圧力変動に伴って数ミリ幅で微動する現象があり、この微動現象に追従してシール性を確保することは必ずしも容易ではない。
【００５４】
以下、主として圧力差が大きい２つの空間に挟まれたゲートバルブで使用され、突出部が全て潰れることによるメタルタッチを防止し、シール面の微動現象にも追従してシール性を確保することができる本発明の第２の実施の形態に係る溝用シール材について説明する。
【００５５】
図５及び図６は、本発明の第２の実施の形態に係る溝用シール材の断面形状を示す図であり、図５は、押圧力が「０」である初期状態を示す図、図６は、所定の押圧力をかけた使用状態を示す図である。
【００５６】
この溝用シール材は、例えば、図１におけるロードロック室１２と大気との間に設けられたゲートバルブ１７に適用される。ロードロック室１２内は、搬送室１１内と同程度の真空状態まで減圧されることがあり、かかる場合、ロードロック室１２と大気との圧力差は１気圧に近い大きなものとなる。
【００５７】
図５及び図６において、この溝用シール材６０が、第１の実施の形態に係る図３及び図４の溝用シール材２０と異なるところは、第２凸部６２と第３凸部６３の間、及び第４凸部６４と第５凸部６５との間の凹部をなくし、第２凸部６２と第３凸部６３の間、及び第４凸部６４と第５凸部６５との間をそれぞれ第１平面部７１及び第２平面部７２とし、第１平面部７１及び第２平面部７２と、蟻溝９０の内壁面との間にそれぞれ第６空間部８６及び第７空間部８７を設け、第１凸部６１と第２凸部６２の間、及び第５凸部６５と第１凸部６１との間の凹部をそれぞれなくし、第１凸部６１と第２凸部６２との間、及び第５凸部６５と第１凸部６１の間にそれぞれ第３平面部７３と第４平面部７４を設けた点である。
【００５８】
このような構成の溝用シール材６０は、圧力差が大きいシール面に適用され、突出部（第１凸部）６１が押圧されると、シール材断面は、図５中、下方に押しつぶされ、突出部６１は下方に移動する。このとき、突出部６１の蟻溝９０の開口部９１の開口端からの突出量の蟻溝９０の深さに対する割合が１０〜３５％であること、及び突出部６１の下方への移動に伴うシール材の変形量が、第１空間部８１、第６空間部８６及び第７空間部８７で吸収されることにより、押圧開始当初は反力が小さく、大きな圧縮量が確保される。一方、突出部６１の両側部分が凹部でなく、第３平面部７３及び第４平面部７４となっていること、及び第１空間部８１、第６空間部８６及び第７空間部８７が、それぞれ第１の実施の形態における第１空間部４１、第４空間部４４及び第５空間部４５よりも小さいことによって、シール材の変形吸収量も第１の実施の形態に比べ相対的に小さくなる。これによって、ある程度押圧力が大きくなり、各空間部における変形吸収量が上限に近づくと反力が急増し、圧縮量の増加率が小さくなる。
【００５９】
本実施の形態によれば、第６空間部８６及び第７空間部８７を形成したので、突出部（第１凸部）６１が押圧された際の変形量を第１空間部８１と協働して吸収し、押圧開始当初は、同一押圧条件における断面円形のシール材とほぼ同等の反力でより大きな圧縮量が得られる。一方、突出部６１の変形量を吸収する限界に近づいて、例えば圧縮幅が、例えばシール材の高さを基準として２０〜２５％になると、反力が急増し、圧縮量が同一押圧条件における断面円形のシール材における圧縮量よりも小さくなる。これによって、一方が大気に曝されて大気によって押しつけられる圧力（大気サポート）が作用する圧力差が大きいゲートバルブであっても、メタルタッチを回避して、例えばメタルタッチに起因するパーティクルの発生を防止することができる。また、圧力変動に伴ってシール面が数ミリ幅で微動する場合であっても蟻溝内でのシール材の回転・捩れを防止し、良好にシール性を確保することができる。
【００６０】
また、本実施の形態によれば、第１凸部６１と第２凸部６２との間、及び第５凸部６５と第１凸部６１との間に、第３平面部７３及び第４平面部７４を設けたことにより、押圧を開始し、所定時間経過後における突出部６１の変化量が第１の実施の形態の溝用シール材２０の変形量に比べて小さくなる。従って、この第３平面部７３及び第４平面部７４の作用と、第１空間部８１、第６空間部８６及び第７空間部８７との相乗作用によって、シール材としての初期圧縮量及び反力は、同一押圧条件における断面円形のシール材とほぼ同様であるが、突出部６１の変化量を第１空間部８１、第６空間部８６及び第７空間部８７で吸収する限界に近づいた時、反力が急増する。従ってシール部におけるメタルタッチを確実に回避しつつシール性を確保することができる。
【００６１】
本実施の形態において、第６空間部８６及び第７空間部８７の断面積の蟻溝９０の全断面積に対する割合は、それぞれ２〜７％であることが好ましい。この割合が、２％よりも小さいと圧縮量が不足し、７％を超えると大気サポートによる圧力に耐えることができなくなってメタルタッチが生じる虞がある。第６空間部８６及び第７空間部８７の断面積にける蟻溝９０の全断面積に対する割合が、それぞれ２〜７％であれば、押圧当初、十分な圧縮量を確保することができ、大気サポートがあってもメタルタッチを確実に回避してシール性を向上させることができる。
【００６２】
また、第１空間部８１の断面積の蟻溝９０の全断面積に対する割合は、１〜１５％であることが好ましい。これによって、第６空間部８６及び第７空間部８７と協働して同様の作用効果を確保することができる。
【００６３】
本実施の形態において、シール性の確保は、溝用シール材６０の突出部６１、第３凸部６３及び第４凸部６４によって行う。本実施の形態に適用されるシール材の材質は、例えばバイトンであり、その硬度は、例えばショア６０〜８０である。
【００６４】
本実施の形態において、第２凸部６２及び第５凸部６５と蟻溝９０の内壁面との間にそれぞれ所定の隙間を設けることが好ましい。これによって、突出部６１が押圧されシール材が変形する際の第２凸部６２及び第５凸部６５と蟻溝９０の内壁面との摩擦を軽減してシール材の摩耗を防止することができ、シール材の損傷等によるパーティクルの発生を防止することができる。ここで、各々の隙間の断面積の蟻溝９０の全断面積に対する割合は３％未満であることが好ましい。３％以上では突出部６１が押圧された際のシール材の捻れ防止効果が低減し、蟻溝内においてシール材の回転・捩れが発生する。
【００６５】
図７は、第１の実施の形態及び第２の実施の形態に係る溝用シール材における反力−圧縮量曲線を示す図である。図７中、Ａは、第１の実施の形態における溝用シール材２０の反力−圧縮量曲線を示し、Ｂは、第２の実施の形態における溝用シール材６０の反力−圧縮量曲線を示す。また、Ｃは、従来の断面円形のシール材における反力−圧縮量曲線を示す。
【００６６】
図７において、第１の実施の形態における溝用シール材２０（Ａ）は、断面円形のシール材（Ｃ）に比べて、同一反力で大きな圧縮量が得られ、その推奨適用範囲がかなり広がっていることが分かる。また、第２の実施の形態における溝用シール材６０（Ｂ）は、断面円形のシール材（Ｃ）に比べて、押圧開始当初は、ほぼ同様の反力及び圧縮量が得られるが、その後反力が急激に増大して圧縮量がある程度限界に近づき、これによって高圧に耐え得ることが分かる。なお、第２の実施の形態における溝シール材６０（Ｂ）の推奨適用範囲は、第１の実施の形態における溝シール材２０（Ａ）よりも狭くなっている。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 基板処理システム
１１ 搬送室
１２ ロードロック室
１３ プラズマ処理装置
１７ ゲートバルブ
２０、６０ 溝用シール材
２１、６１ 第１凸部（突出部）
２２、６２ 第２凸部
２３、６３ 第３凸部
２４、６４ 第４凸部
２５、６５ 第５凸部
４１ 第１空間部
４４ 第４空間部
４５ 第５空間部
８６ 第６空間部
８７ 第７空間部
８８ 第８空間部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空装置における２つの当接部材相互間に適用される溝用シール材に関する。
【背景技術】
【０００２】
シール溝である、例えば断面台形の蟻溝に装着され、当接する２つの部材相互間の隙間を封止するシール材には、シール性を確保する以外にも、耐久性等の種々の機能が要求される。従って、このような要求を満たすために、断面形状を円形以外の特殊形状にした溝用シール材が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の溝用シール材は、シール性に加え、噛み込み、転動、捻れ等の発生を防止することを目的として開発されたものであり、その断面形状は、蟻溝の底面に当接する平坦な底辺と、この底辺の両側から斜め外向きに立ち上がる左右の斜辺と、この左右の斜辺のそれぞれ先端に設けられた左右の張出肩部と、左右の張出肩部の中央に設けられ蟻溝の開口部よりも上方に突出する中央凸部と、張出肩部と中央凸部との間に設けられた凹入部とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０１４１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の溝用シール材は十分なつぶし量（以下、「圧縮量」という。）を得ようとすると反力が必要以上に増えてしまい、十分なつぶし量が得られず、２つの部材相互の当接部において必ずしも十分なシール性が得られない虞があった。
【０００６】
本発明は、圧縮量を大きくし、シール性を向上させることができる溝用シール材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１記載の溝シール材は、２つの部材の当接部における一方の部材表面に設けられたシール溝に装着され、他方の部材表面に当接することによって前記２つの部材相互間の隙間を封止する、延伸方向に対して垂直の断面形状が単一形状からなる環状の溝用シール材において、前記断面形状は、周方向に沿って順次配置された第１凸部、第２凸部、第３凸部、第４凸部及び第５凸部を有し、前記シール溝に装着した状態で、前記第１凸部は、前記シール溝の開口端から突出する突出部を形成し、前記第１凸部を頂点とする二等辺三角形の底角に位置する前記第３凸部及び第４凸部は、前記シール溝の底部平面にそれぞれ当接し、前記第３凸部及び第４凸の間に設けられた第１凹部と前記シール溝の前記底部平面との間に前記第１凸部が押圧された際の変形量を吸収する第１空間部が形成され、前記第２凸部及び前記第５凸部は、前記シール溝の対向する２つの壁面にそれぞれ近接し、前記第２凸部と第３凸部との間の面、及び前記第４凸部と第５凸部との間の面と前記シール溝の内壁面との間に前記第１空間部と協働して前記第１凸部が押圧された際の変形量を吸収する第２空間部及び第３空間部がそれぞれ形成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の溝用シール材は、請求項１記載の溝用シール材において、前記突出部の前記シール溝の開口端から突出する長さの前記シール溝の深さに対する割合は、１０〜３５％であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の溝用シール材は、請求項１又は２記載の溝用シール材において、前記第１凸部が押圧された際、前記第２凸部、第３凸部、第４凸部及び第５凸部がそれぞれ前記シール溝の内壁面に当接してシール材の捻れを抑制することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の溝用シール材は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の溝用シール材において、前記第３凸部及び前記第４凸部の間隔は、前記シール溝の開口部の開口幅以下であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の溝用シール材は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の溝用シール材において、前記第２凸部及び前記第５凸部と前記シール溝の内壁面との間にそれぞれ所定の隙間が形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の溝用シール材は、請求項５記載の溝用シール材において、前記シール溝の全断面積に対する前記所定の隙間の断面積の割合は３％未満であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の溝用シール材は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の溝用シール材において、前記第２凸部と第３凸部との間、及び前記第４凸部と前記第５凸部との間にそれぞれ第２凹部及び第３凹部が設けられており、前記第２凹部及び第３凹部と前記シール溝の内壁面との間に、前記第１凸部が押圧された際、前記第１空間部と協働して同一押圧条件における断面円形のシール材と同様の反力で、且つ大きな圧縮量を得るための第４空間部及び第５空間部がそれぞれ形成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の溝用シール材は、請求項７記載の溝用シール材において、前記第１空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、１０〜２５％であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載の溝用シール材は、請求項７又は８記載の溝用シール材において、前記第４空間部及び第５空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、それぞれ２〜１０％であることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０記載の溝用シール材は、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の溝用シール材において、前記第１凸部と第２凸部との間、及び前記第５凸部と前記第１凸部との間に、それぞれ前記第１空間部、第４空間部及び第５空間部と協働して前記圧縮量を増大させる第４凹部及び第５凹部がそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１記載の溝用シール材は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の溝用シール材において、前記第２凸部と第３凸部との間、及び前記第４凸部と前記第５凸部との間に、それぞれ第１平面部及び第２平面部が設けられており、該第１平面部及び第２平面部と前記シール溝の内壁面との間に、前記第１凸部が押圧された際、前記第１空間部と協働して変形量を吸収し、押圧開始当初は、同一押圧条件における断面円形のシール材と同様の圧縮量及び反力が得られ、その後、反力が急増して圧縮量を、前記同一押圧条件における断面円形のシール材における圧縮量よりも小さくする第６空間部及び第７空間部がそれぞれ形成されることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２記載の溝用シール材は、請求項１１記載の溝用シール材において、前記第１空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、１〜１５％であることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３記載の溝用シール材は、請求項１１又は１２記載の溝用シール材において、前記第６空間部及び第７空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、それぞれ２〜７％であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１４記載の溝用シール材は、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の溝用シール材において、前記第１凸部と第２凸部との間、及び前記第５凸部と第１凸部との間に、それぞれ前記第１空間部、第６空間部及び第７空間部とそれぞれ協働して前記第１凸部が押圧された際、押圧開始当初は、同一押圧条件における断面円形のシール材と同様の圧縮量及び反力が得られ、その後、反力が急増して前記圧縮量を、前記同一押圧条件における前記断面円形のシール材における圧縮量よりも小さくする第３平面部及び第４平面部がそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１５記載の溝用シール材は、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の溝用シール材において、弾性材料からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、圧縮量を大きくし、シール性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る溝用シール材が適用される真空装置としての基板処理システムの構成を概略的に示す平面図である。
【図２】図１の搬送室とプラズマ処理装置との間に配置されたゲートバルブの弁体部分の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る溝用シール材の断面形状を示す図であり、押圧力が「０」である初期状態を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る溝用シール材の断面形状を示す図であり、所定の押圧力をかけた使用状態を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る溝用シール材の断面形状を示す図であり、押圧力が「０」である初期状態を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る溝用シール材の断面形状を示す図であり、所定の押圧力をかけた使用状態を示す図である。
【図７】第１の実施の形態及び第２の実施の形態に係る溝用シール材における反力−圧縮量曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る溝用シール材が適用される真空装置としての基板処理システムの構成を概略的に示す平面図である。この基板処理システムは、例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板にエッチング処理を施すためのマルチチャンバータイプの基板処理システムである。
【００２６】
図１において、基板処理システム１０は、中央に配された搬送室１１と、該搬送室１１に接続されたロードロック室１２と、搬送室１１の周りにクラスタ状に配置された３つのプラズマ処理装置１３と、搬送室１１とは反対側においてロードロック室１２に接続されたアーム支持台１４と、該アーム支持台１４の両脇に接続された２つのカセット１５とを備える。
【００２７】
一方のカセット１５は複数の未処理のガラス基板（以下、単に「基板」という。）を収容し、他方のカセット１５は複数の処理済みの基板を収容する。アーム支持台１４には搬送アーム１６が配置され、該搬送アーム１６は一方のカセット１５から未処理の基板を取り出してロードロック室１２に搬入すると共に、ロードロック室１２から処理済みの基板を取り出して他方のカセット１５へ搬入する。
【００２８】
各プラズマ処理装置１３は基板にエッチング処理を施し、搬送室１１は内蔵する搬送アーム（図示省略）によって各プラズマ処理装置１３への基板の搬出入を行う。ロードロック室１２は基板を一時的に載置するバッファ（図示省略）を有し、搬送アーム１６及び搬送室１１の搬送アームが、基板をバッファに載置、又はバッファから基板を取り出すことによって基板の入れ換えを行う。搬送室１１及びロードロック室１２はいずれも内部が減圧可能である。
【００２９】
搬送室１１及び各プラズマ処理装置１３の間、搬送室１１及びロードロック室１２の間、並びにロードロック室１２及びその外側の大気雰囲気の間には、これらの連通路を仕切るゲートバルブ１７が設けられている。各ゲートバルブ１７は開閉自在であり、該ゲートバルブ１７には、各連通路を気密に密封するために、溝用シール材が適用されている。
【００３０】
図２は、図１の搬送室１１とプラズマ処理装置１３との間に配置されたゲートバルブ１７の弁体部分の断面図である。
【００３１】
図２において、ゲートバルブ１７は弁体１７ａと、該弁体１７ａの一方の表面に設けられたシール溝１７ｂと、該シール溝１７ｂに装着された溝用シール材２０とから主として構成されている。ゲートバルブ１７は、例えば搬送室１１とプラズマ処理装置１３との間の連通口１８をシールする。但し、シール溝１７ｂ及び溝用シール材２０は、弁体１７ａに相対するプラズマ処理装置１３側に設けても良い。
【００３２】
ところで、近年、真空装置が大型化するにつれて各連通口も大型化し、装置稼動時には連通口周辺部分に歪みやたわみなどの変形が発生し易くなっている。このような状況において、シール性能を確保するために、断面円形のシール材を用いてシール材断面寸法及び圧縮量を増大させて上記変形を吸収しようとすると、反力が大きくなりすぎてゲートバルブがたわむことがある。ゲートバルブのたわみを抑制するにはゲート構造を高剛性化する必要があるが、ゲート構造の高剛性化によるコストアップに繋がる。
【００３３】
以下、圧縮量を増大させる一方、反力を低減して装置機構への負荷を軽減することができる、主として圧力差が小さい２つの空間に挟まれたゲートバルブに適用される本発明の第１の実施の形態に係る溝用シール材について説明する。
【００３４】
図３及び図４は、本発明の第１の実施の形態に係る溝用シール材の断面形状を示す図であり、図３は、押圧力が「０」である初期状態を示す図、図４は、所定の押圧力をかけた使用状態を示す図である。この溝用シール材２０は、例えば、図１における搬送室１１とプラズマ処理装置１３との間に設けられたゲートバルブ１７に適用される。搬送室１１とプラズマ処理装置１３は、共に減圧状態に維持され、その圧力差はそれほど大きくない。
【００３５】
図３及び図４において、溝用シール材２０は、環状のシール材であって、シール材の延伸方向に対して垂直の断面（以下、単に「断面」という。）が単一の形状からなり、その周方向に沿って順次配置された第１凸部２１、第２凸部２２、第３凸部２３、第４凸部２４及び第５凸部２５を備えている。
【００３６】
溝用シール材２０をシール溝としての、例えば蟻溝５０に装着した場合、第１凸部２１は、蟻溝５０の開口部５１の開口端から突出する突出部（以下、「突出部２１」ともいう。）を形成する。突出部２１の蟻溝５０の開口部５１の開口端から突出する長さの蟻溝５０の深さに対する割合は、例えば１０〜３５％である。
【００３７】
第１凸部２１を頂点とする二等辺三角形の底角に位置する第３凸部２３及び第４凸部２４は、蟻溝５０の底部平面５２にそれぞれ当接し、第３凸部２３及び第４凸部２４の間に設けられた第１凹部３１と蟻溝５０の底部平面５２とで第１空間部４１が形成されている。第１空間部４１は、突出部２１が押圧された際の変形量を吸収する。第１空間部４１の断面の面積（断面積）の蟻溝５０の全断面積に対する割合は、１０〜２５％である。
また、第３凸部２３及び第４凸部２４の間隔は、蟻溝５０の開口部５１の開口幅と同じかそれよりも狭くなっている。これによって、溝用シール材２０の蟻溝５０への装着が容易となる。
【００３８】
第２凸部２２及び第５凸部２５は、蟻溝５０の断面台形形状の上底と下底以外の２つの辺を形成する傾斜内壁面５３及び５４にそれぞれ近接し、第２凸部２２と第３凸部２３との間、及び第４凸部２４と第５凸部２５との間には、それぞれ第２凹部３２及び第３凹部３３が設けられている。そして、第２凹部３２及び第３凹部３３と、蟻溝５０の内壁面との間には、それぞれ第４空間部４４及び第５空間部４５が設けられ、第４空間部４４及び第５空間部４５は、第１空間部４１と協働して突出部２１が押圧された際の変形量を吸収し、シール材として圧縮量を確保する。
【００３９】
第４空間部４４及び第５空間部４５は、それぞれ第２凸部２２と第３凸部２３とを結ぶ線（図中の破線）を含む面、及び第４凸部２４と第５凸部２５とを結ぶ線（図中の破線）を含む面を平面とした場合における該平面と蟻溝５０の内壁面とでそれぞれ形成される仮想の空間部よりも内容積が大きい。従って、突出部２１が押圧された際の変形吸収量もより大きくなる。
【００４０】
第４空間部４４及び第５空間部４５の断面積の蟻溝５０の全断面積に対する割合は、例えば２〜１０％である。
【００４１】
また、第１凸部２１と第２凸部２２との間、及び第５凸部２５と第１凸部２１との間に、それぞれ第４凹部３４及び第５凹部３５が設けられている。第４凹部３４及び第５凹部３５は、突出部２１の押圧時の変形を容易にし、変形量を大きくしてシール材としての圧縮量を増大させるように作用する。
【００４２】
このような構成の溝シール材２０は、圧力差が小さい連通口シール面に設けられたゲートバルブに適用され、突出部（第１凸部）２１が押圧されると、シール材断面は、図３中、下方に押しつぶされ、突出部２１も下方に移動する。このとき、突出部２１の両側に第４凹部３４及び第５凹部３５を設け、突出部２１の蟻溝５０の開口端からの突出量を蟻溝５０の深さの１０〜３５％としたので、突出部２１の変形量は、同一押圧条件における断面円形のシール材の変形量よりも大きくなる。また、溝用シール材２０の断面形状の変形量は、突出部２１と対向する底部に設けられた第１空間部４１、溝用シール材２０の側部に設けられた第４空間部４４及び第５空間部４５によって吸収されるので、反力が、同一圧縮条件における断面円形のシール材の反力よりも大きくなることはない。
【００４３】
本実施の形態によれば、突出部２１の蟻溝５０の開口端からの突出量を蟻溝５０の深さの１０〜３５％とすると共に、突出部２１の両側にそれぞれ第４凹部３４及び第５凹部３５を設け、突出部２１に対向する底部に第１空間部４１を設け、両側部にそれぞれ第４空間部４４及び第５空間部４５を設けたので、突出部２１が押圧された際、シール材が変形し易くなり、且つその変形量は各空間部に吸収される。従って、同一押圧条件における断面円形のシール材に比べてほぼ同様の反力で、より大きな圧縮量を得ることができ、この大きな圧縮量によって、連通口シール面と弁体との距離が多少変化しても良好にシールすることができる。また、反力が大きくなりすぎないので、ゲート構造を高剛性化する必要がない上、溝用シール材２０は、現状の蟻溝に適用することができるので、ゲートバルブの機構構成を変更する必要がない。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、第１凸部が押圧された際、第２凸部、第３凸部、第４凸部及び第５凸部がそれぞれ蟻溝５０の内壁面に当接するので、シール材が捻れてシール材が損傷することに起因するパーティクルの発生を防止することができる。
【００４５】
また、本実施の形態によれば、第３凸部２３及び第４凸部２４の間隔を、蟻溝５０の開口部５１の開口幅以下としたので、溝用シール材２０の蟻溝５０への装着が容易で、装着時にシール材が捻れて損傷が発生するのを防止することができる。
【００４６】
本実施の形態において、突出部２１の蟻溝５０の開口部５１の開口端から突出する長さの蟻溝５０の深さに対する割合は、例えば１０〜３５％である。この割合が１０％よりも小さいと十分な圧縮量が得られず、３５％よりも大きいとシール材としての反力が増大するため十分な圧縮量が得られず、安定なシール性を確保できなくなる。突出部２１の蟻溝５０の開口部５１の開口端から突出する長さの蟻溝５０の深さに対する割合が上記範囲であれば、反力を増加することなく圧縮量を増大させ、良好なシール性を確保することができる。
【００４７】
本実施の形態において、第１空間部４１の断面積の蟻溝５０の全断面積に対する割合は、１０〜２５％であることが好ましい。
【００４８】
この割合が、１０％よりも小さいと、反力が大きくなって圧縮量の確保が困難となり、２５％よりも大きいと反力が小さすぎてシール性を確保できなくなる。第１空間部４１の断面積の蟻溝５０の全断面積に対する割合が上記範囲内であれば、第４空間部４４及び第５空間部４５と協働して反力の増大を抑えつつ圧縮量を増大させることができる。
【００４９】
本実施の形態において、第４空間部４４及び第５空間部４５の断面積の蟻溝５０の全断面積に対する割合は、それぞれ２〜１０％であることが好ましい。
【００５０】
この割合が２％よりも小さいと反力が増大して十分な圧縮量が得られなくなり、１０％よりも大きいと反力が小さくなり過ぎてシール性が低下する虞がある。第４空間部４４及び第５空間部４５の断面積の蟻溝５０の全断面積に対する割合が上記範囲内であれば、第１空間部４１と協働して、押圧時の突出部２１の変化量を吸収し、同一押圧条件における断面円形のシール材とほぼ同様の反力で、１．８〜２倍の圧縮量を得ることができる。
【００５１】
本実施の形態において、第２凸部２２及び第５凸部２５と蟻溝５０の内壁面との間にそれぞれ所定の隙間を設けることが好ましい。これによって、突出部２１が押圧されシール材が変形する際の第２凸部２２及び第５凸部２５と蟻溝５０の内壁面との摩擦を軽減してシール材の摩耗を防止することができ、シール材の損傷等によるパーティクルの発生を防止することができる。ここで、蟻溝５０の全断面積に対する各々の隙間の断面積の割合は３％未満であることが好ましい。３％以上では突出部２１が押圧された際のシール材の捻れ防止効果が低減し、蟻溝内においてシール材の回転・捩れが発生する。
【００５２】
本実施の形態において、シール性の確保は、溝用シール材２０の突出部２１、第３凸部２３及び第４凸部２４によって行う。溝用シール材２０の材質は、例えばバイトンであり、その硬度は、例えばショア６０〜８０である。
【００５３】
一方、真空と大気との変動を頻繁に繰り返すロードロック室の連通口では、真空時と大気時において弁体にかかる圧力が異なる。例えば、ロードロック室の大気側の連通路をシールする弁体には、ロードロック室が真空時には大気時と比べ１気圧に近い大きな圧力が余分に掛かる。そのため、真空時にシール材におけるシール溝から突出した部分が全て潰れてしまい、これによってゲートバルブの弁体と、該ゲートバルブに対向する構成部材であるロードロック室の連通路シール面がメタルタッチするという問題がある。また、真空と大気とを繰り返す空間のシール面においては、圧力変動に伴って数ミリ幅で微動する現象があり、この微動現象に追従してシール性を確保することは必ずしも容易ではない。
【００５４】
以下、主として圧力差が大きい２つの空間に挟まれたゲートバルブで使用され、突出部が全て潰れることによるメタルタッチを防止し、シール面の微動現象にも追従してシール性を確保することができる本発明の第２の実施の形態に係る溝用シール材について説明する。
【００５５】
図５及び図６は、本発明の第２の実施の形態に係る溝用シール材の断面形状を示す図であり、図５は、押圧力が「０」である初期状態を示す図、図６は、所定の押圧力をかけた使用状態を示す図である。
【００５６】
この溝用シール材は、例えば、図１におけるロードロック室１２と大気との間に設けられたゲートバルブ１７に適用される。ロードロック室１２内は、搬送室１１内と同程度の真空状態まで減圧されることがあり、かかる場合、ロードロック室１２と大気との圧力差は１気圧に近い大きなものとなる。
【００５７】
図５及び図６において、この溝用シール材６０が、第１の実施の形態に係る図３及び図４の溝用シール材２０と異なるところは、第２凸部６２と第３凸部６３の間、及び第４凸部６４と第５凸部６５との間の凹部をなくし、第２凸部６２と第３凸部６３の間、及び第４凸部６４と第５凸部６５との間をそれぞれ第１平面部７１及び第２平面部７２とし、第１平面部７１及び第２平面部７２と、蟻溝９０の内壁面との間にそれぞれ第６空間部８６及び第７空間部８７を設け、第１凸部６１と第２凸部６２の間、及び第５凸部６５と第１凸部６１との間の凹部をそれぞれなくし、第１凸部６１と第２凸部６２との間、及び第５凸部６５と第１凸部６１の間にそれぞれ第３平面部７３と第４平面部７４を設けた点である。
【００５８】
このような構成の溝用シール材６０は、圧力差が大きいシール面に適用され、突出部（第１凸部）６１が押圧されると、シール材断面は、図５中、下方に押しつぶされ、突出部６１は下方に移動する。このとき、突出部６１の蟻溝９０の開口部９１の開口端からの突出量の蟻溝９０の深さに対する割合が１０〜３５％であること、及び突出部６１の下方への移動に伴うシール材の変形量が、第１空間部８１、第６空間部８６及び第７空間部８７で吸収されることにより、押圧開始当初は反力が小さく、大きな圧縮量が確保される。一方、突出部６１の両側部分が凹部でなく、第３平面部７３及び第４平面部７４となっていること、及び第１空間部８１、第６空間部８６及び第７空間部８７が、それぞれ第１の実施の形態における第１空間部４１、第４空間部４４及び第５空間部４５よりも小さいことによって、シール材の変形吸収量も第１の実施の形態に比べ相対的に小さくなる。これによって、ある程度押圧力が大きくなり、各空間部における変形吸収量が上限に近づくと反力が急増し、圧縮量の増加率が小さくなる。
【００５９】
本実施の形態によれば、第６空間部８６及び第７空間部８７を形成したので、突出部（第１凸部）６１が押圧された際の変形量を第１空間部８１と協働して吸収し、押圧開始当初は、同一押圧条件における断面円形のシール材とほぼ同等の反力でより大きな圧縮量が得られる。一方、突出部６１の変形量を吸収する限界に近づいて、例えば圧縮幅が、例えばシール材の高さを基準として２０〜２５％になると、反力が急増し、圧縮量が同一押圧条件における断面円形のシール材における圧縮量よりも小さくなる。これによって、一方が大気に曝されて大気によって押しつけられる圧力（大気サポート）が作用する圧力差が大きいゲートバルブであっても、メタルタッチを回避して、例えばメタルタッチに起因するパーティクルの発生を防止することができる。また、圧力変動に伴ってシール面が数ミリ幅で微動する場合であっても蟻溝内でのシール材の回転・捩れを防止し、良好にシール性を確保することができる。
【００６０】
また、本実施の形態によれば、第１凸部６１と第２凸部６２との間、及び第５凸部６５と第１凸部６１との間に、第３平面部７３及び第４平面部７４を設けたことにより、押圧を開始し、所定時間経過後における突出部６１の変化量が第１の実施の形態の溝用シール材２０の変形量に比べて小さくなる。従って、この第３平面部７３及び第４平面部７４の作用と、第１空間部８１、第６空間部８６及び第７空間部８７との相乗作用によって、シール材としての初期圧縮量及び反力は、同一押圧条件における断面円形のシール材とほぼ同様であるが、突出部６１の変化量を第１空間部８１、第６空間部８６及び第７空間部８７で吸収する限界に近づいた時、反力が急増する。従ってシール部におけるメタルタッチを確実に回避しつつシール性を確保することができる。
【００６１】
本実施の形態において、第６空間部８６及び第７空間部８７の断面積の蟻溝９０の全断面積に対する割合は、それぞれ２〜７％であることが好ましい。この割合が、２％よりも小さいと圧縮量が不足し、７％を超えると大気サポートによる圧力に耐えることができなくなってメタルタッチが生じる虞がある。第６空間部８６及び第７空間部８７の断面積にける蟻溝９０の全断面積に対する割合が、それぞれ２〜７％であれば、押圧当初、十分な圧縮量を確保することができ、大気サポートがあってもメタルタッチを確実に回避してシール性を向上させることができる。
【００６２】
また、第１空間部８１の断面積の蟻溝９０の全断面積に対する割合は、１〜１５％であることが好ましい。これによって、第６空間部８６及び第７空間部８７と協働して同様の作用効果を確保することができる。
【００６３】
本実施の形態において、シール性の確保は、溝用シール材６０の突出部６１、第３凸部６３及び第４凸部６４によって行う。本実施の形態に適用されるシール材の材質は、例えばバイトンであり、その硬度は、例えばショア６０〜８０である。
【００６４】
本実施の形態において、第２凸部６２及び第５凸部６５と蟻溝９０の内壁面との間にそれぞれ所定の隙間を設けることが好ましい。これによって、突出部６１が押圧されシール材が変形する際の第２凸部６２及び第５凸部６５と蟻溝９０の内壁面との摩擦を軽減してシール材の摩耗を防止することができ、シール材の損傷等によるパーティクルの発生を防止することができる。ここで、各々の隙間の断面積の蟻溝９０の全断面積に対する割合は３％未満であることが好ましい。３％以上では突出部６１が押圧された際のシール材の捻れ防止効果が低減し、蟻溝内においてシール材の回転・捩れが発生する。
【００６５】
図７は、第１の実施の形態及び第２の実施の形態に係る溝用シール材における反力−圧縮量曲線を示す図である。図７中、Ａは、第１の実施の形態における溝用シール材２０の反力−圧縮量曲線を示し、Ｂは、第２の実施の形態における溝用シール材６０の反力−圧縮量曲線を示す。また、Ｃは、従来の断面円形のシール材における反力−圧縮量曲線を示す。
【００６６】
図７において、第１の実施の形態における溝用シール材２０（Ａ）は、断面円形のシール材（Ｃ）に比べて、同一反力で大きな圧縮量が得られ、その推奨適用範囲がかなり広がっていることが分かる。また、第２の実施の形態における溝用シール材６０（Ｂ）は、断面円形のシール材（Ｃ）に比べて、押圧開始当初は、ほぼ同様の反力及び圧縮量が得られるが、その後反力が急激に増大して圧縮量がある程度限界に近づき、これによって高圧に耐え得ることが分かる。なお、第２の実施の形態における溝シール材６０（Ｂ）の推奨適用範囲は、第１の実施の形態における溝シール材２０（Ａ）よりも狭くなっている。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 基板処理システム
１１ 搬送室
１２ ロードロック室
１３ プラズマ処理装置
１７ ゲートバルブ
２０、６０ 溝用シール材
２１、６１ 第１凸部（突出部）
２２、６２ 第２凸部
２３、６３ 第３凸部
２４、６４ 第４凸部
２５、６５ 第５凸部
４１ 第１空間部
４４ 第４空間部
４５ 第５空間部
８６ 第６空間部
８７ 第７空間部
８８ 第８空間部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの部材の当接部における一方の部材表面に設けられたシール溝に装着され、他方の部材表面に当接することによって前記２つの部材相互間の隙間を封止する、延伸方向に対して垂直の断面形状が単一形状からなる環状の溝用シール材において、
前記断面形状は、周方向に沿って順次配置された第１凸部、第２凸部、第３凸部、第４凸部及び第５凸部を有し、
前記シール溝に装着した状態で、
前記第１凸部は、前記シール溝の開口端から突出する突出部を形成し、
前記第１凸部を頂点とする二等辺三角形の底角に位置する前記第３凸部及び第４凸部は、前記シール溝の底部平面にそれぞれ当接し、
前記第３凸部及び第４凸の間に設けられた第１凹部と前記シール溝の前記底部平面との間に前記第１凸部が押圧された際の変形量を吸収する第１空間部が形成され、
前記第２凸部及び前記第５凸部は、前記シール溝の対向する２つの壁面にそれぞれ近接し、
前記第２凸部と第３凸部との間の面、及び前記第４凸部と第５凸部との間の面と前記シール溝の内壁面との間に前記第１空間部と協働して前記第１凸部が押圧された際の変形量を吸収する第２空間部及び第３空間部がそれぞれ形成される
ことを特徴とする溝用シール材。
【請求項２】
前記突出部の前記シール溝の開口端から突出する長さの前記シール溝の深さに対する割合は、１０〜３５％であることを特徴とする請求項１記載の溝用シール材。
【請求項３】
前記第１凸部が押圧された際、前記第２凸部、第３凸部、第４凸部及び第５凸部がそれぞれ前記シール溝の内壁面に当接してシール材の捻れを抑制することを特徴とする請求項１又は２記載の溝用シール材。
【請求項４】
前記第３凸部及び前記第４凸部の間隔は、前記シール溝の開口部の開口幅以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【請求項５】
前記第２凸部及び前記第５凸部と前記シール溝の内壁面との間にそれぞれ所定の隙間が形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【請求項６】
前記シール溝の全断面積に対する前記所定の隙間の断面積の割合は３％未満であることを特徴とする請求項５記載の溝用シール材。
【請求項７】
前記第２凸部と第３凸部との間、及び前記第４凸部と前記第５凸部との間にそれぞれ第２凹部及び第３凹部が設けられており、
前記第２凹部及び第３凹部と前記シール溝の内壁面との間に、前記第１凸部が押圧された際、前記第１空間部と協働して同一押圧条件における断面円形のシール材と同様の反力で、且つ大きな圧縮量を得るための第４空間部及び第５空間部がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【請求項８】
前記第１空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、１０〜２５％であることを特徴とする請求項７記載の溝用シール材。
【請求項９】
前記第４空間部及び第５空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、それぞれ２〜１０％であることを特徴とする請求項７又８は記載の溝用シール材。
【請求項１０】
前記第１凸部と第２凸部との間、及び前記第５凸部と前記第１凸部との間に、それぞれ前記第１空間部、第４空間部及び第５空間部と協働して前記圧縮量を増大させる第４凹部及び第５凹部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【請求項１１】
前記第２凸部と第３凸部との間、及び前記第４凸部と前記第５凸部との間に、それぞれ第１平面部及び第２平面部が設けられており、
該第１平面部及び第２平面部と前記シール溝の内壁面との間に、前記第１凸部が押圧された際、前記第１空間部と協働して変形量を吸収し、押圧開始当初は、同一押圧条件における断面円形のシール材と同様の圧縮量及び反力が得られ、その後、反力が急増して圧縮量を、前記同一押圧条件における断面円形のシール材における圧縮量よりも小さくする第６空間部及び第７空間部がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【請求項１２】
前記第１空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、１〜１５％であることを特徴とする請求項１１記載の溝用シール材。
【請求項１３】
前記第６空間部及び第７空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、それぞれ２〜７％であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の溝用シール材。
【請求項１４】
前記第１凸部と第２凸部との間、及び前記第５凸部と第１凸部との間に、それぞれ前記第１空間部、第６空間部及び第７空間部とそれぞれ協働して前記第１凸部が押圧された際、押圧開始当初は、同一押圧条件における断面円形のシール材と同様の圧縮量及び反力が得られ、その後、反力が急増して前記圧縮量を、前記同一押圧条件における前記断面円形のシール材における圧縮量よりも小さくする第３平面部及び第４平面部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【請求項１５】
弾性材料からなることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【請求項１】
２つの部材の当接部における一方の部材表面に設けられたシール溝に装着され、他方の部材表面に当接することによって前記２つの部材相互間の隙間を封止する、延伸方向に対して垂直の断面形状が単一形状からなる環状の溝用シール材において、
前記断面形状は、周方向に沿って順次配置された第１凸部、第２凸部、第３凸部、第４凸部及び第５凸部を有し、
前記シール溝に装着した状態で、
前記第１凸部は、前記シール溝の開口端から突出する突出部を形成し、
前記第１凸部を頂点とする二等辺三角形の底角に位置する前記第３凸部及び第４凸部は、前記シール溝の底部平面にそれぞれ当接し、
前記第３凸部及び第４凸の間に設けられた第１凹部と前記シール溝の前記底部平面との間に前記第１凸部が押圧された際の変形量を吸収する第１空間部が形成され、
前記第２凸部及び前記第５凸部は、前記シール溝の対向する２つの壁面にそれぞれ近接し、
前記第２凸部と第３凸部との間の面、及び前記第４凸部と第５凸部との間の面と前記シール溝の内壁面との間に前記第１空間部と協働して前記第１凸部が押圧された際の変形量を吸収する第２空間部及び第３空間部がそれぞれ形成される
ことを特徴とする溝用シール材。
【請求項２】
前記突出部の前記シール溝の開口端から突出する長さの前記シール溝の深さに対する割合は、１０〜３５％であることを特徴とする請求項１記載の溝用シール材。
【請求項３】
前記第１凸部が押圧された際、前記第２凸部、第３凸部、第４凸部及び第５凸部がそれぞれ前記シール溝の内壁面に当接してシール材の捻れを抑制することを特徴とする請求項１又は２記載の溝用シール材。
【請求項４】
前記第３凸部及び前記第４凸部の間隔は、前記シール溝の開口部の開口幅以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【請求項５】
前記第２凸部及び前記第５凸部と前記シール溝の内壁面との間にそれぞれ所定の隙間が形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【請求項６】
前記シール溝の全断面積に対する前記所定の隙間の断面積の割合は３％未満であることを特徴とする請求項５記載の溝用シール材。
【請求項７】
前記第２凸部と第３凸部との間、及び前記第４凸部と前記第５凸部との間にそれぞれ第２凹部及び第３凹部が設けられており、
前記第２凹部及び第３凹部と前記シール溝の内壁面との間に、前記第１凸部が押圧された際、前記第１空間部と協働して同一押圧条件における断面円形のシール材と同様の反力で、且つ大きな圧縮量を得るための第４空間部及び第５空間部がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【請求項８】
前記第１空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、１０〜２５％であることを特徴とする請求項７記載の溝用シール材。
【請求項９】
前記第４空間部及び第５空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、それぞれ２〜１０％であることを特徴とする請求項７又８は記載の溝用シール材。
【請求項１０】
前記第１凸部と第２凸部との間、及び前記第５凸部と前記第１凸部との間に、それぞれ前記第１空間部、第４空間部及び第５空間部と協働して前記圧縮量を増大させる第４凹部及び第５凹部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【請求項１１】
前記第２凸部と第３凸部との間、及び前記第４凸部と前記第５凸部との間に、それぞれ第１平面部及び第２平面部が設けられており、
該第１平面部及び第２平面部と前記シール溝の内壁面との間に、前記第１凸部が押圧された際、前記第１空間部と協働して変形量を吸収し、押圧開始当初は、同一押圧条件における断面円形のシール材と同様の圧縮量及び反力が得られ、その後、反力が急増して圧縮量を、前記同一押圧条件における断面円形のシール材における圧縮量よりも小さくする第６空間部及び第７空間部がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【請求項１２】
前記第１空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、１〜１５％であることを特徴とする請求項１１記載の溝用シール材。
【請求項１３】
前記第６空間部及び第７空間部の前記延伸方向に対して垂直の断面における断面積の前記シール溝の全断面積に対する割合は、それぞれ２〜７％であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の溝用シール材。
【請求項１４】
前記第１凸部と第２凸部との間、及び前記第５凸部と第１凸部との間に、それぞれ前記第１空間部、第６空間部及び第７空間部とそれぞれ協働して前記第１凸部が押圧された際、押圧開始当初は、同一押圧条件における断面円形のシール材と同様の圧縮量及び反力が得られ、その後、反力が急増して前記圧縮量を、前記同一押圧条件における前記断面円形のシール材における圧縮量よりも小さくする第３平面部及び第４平面部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【請求項１５】
弾性材料からなることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の溝用シール材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１８５３９４（Ｐ２０１１−１８５３９４Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２９７４（Ｐ２０１０−５２９７４）
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]