複合シール材
【課題】真空シール性能、耐プラズマ性、ならびに耐腐食ガス性などのシール性能を持つ複合シール材の提供。
【解決手段】シール溝２内に収容される第１のシール部材６、第２のシール部材８、第３のシール部材９とからなる。第１のシール部材６は、その厚さ方向略中間部の径内方側から径内方に向かって横方向凸部１２が突出して形成され、第２のシール部材８は、シール溝２の外周側で第１のシール部材６の側端面に当接されるフランジ部１４と、このフランジ部１４からシール溝２の底面２６側に延びる略直線状の内壁部分１８とにより断面略Ｌ字状に形成され、これらが一体的に組み付けられた場合に、第１のシール部材６の横方向凸部１２と第２のシール部材８の内壁部分１８と第３のシール部材９との間に空所２０が確保され、かつ内壁部分１８の先端部１８ａは第３のシール部材９の側端面９ａに対して摺動自在に配置されている。
【解決手段】シール溝２内に収容される第１のシール部材６、第２のシール部材８、第３のシール部材９とからなる。第１のシール部材６は、その厚さ方向略中間部の径内方側から径内方に向かって横方向凸部１２が突出して形成され、第２のシール部材８は、シール溝２の外周側で第１のシール部材６の側端面に当接されるフランジ部１４と、このフランジ部１４からシール溝２の底面２６側に延びる略直線状の内壁部分１８とにより断面略Ｌ字状に形成され、これらが一体的に組み付けられた場合に、第１のシール部材６の横方向凸部１２と第２のシール部材８の内壁部分１８と第３のシール部材９との間に空所２０が確保され、かつ内壁部分１８の先端部１８ａは第３のシール部材９の側端面９ａに対して摺動自在に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、超真空状態で使用される複合シール材に関し、特に、半導体製造装置や半導体製造装置に組み込まれるゲート弁などに使用されて好適な複合シール材に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置の進歩により、半導体製造装置に使用される部材に対する要求が更に厳しくなってきており、その要求も様々なものになってきている。
例えば、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの半導体製造装置に使用されるシール材は、基本的な性能として真空シール性能が必要である。そして、使用される装置やシール材の装着個所により、耐プラズマ性や耐腐食ガス性などの性能を併せ持つことが要求される。
【０００３】
このように真空シール性能に加えて、耐プラズマ性や耐腐食ガス性が求められるシール部では、これまで流体の影響を受けにくいフッ素ゴムが使用されてきた。
しかし、使用条件が厳しくなるにつれ、フッ素ゴムでは、耐プラズマ性や耐腐食ガス性などの性能が不十分となり新しい材料が求められるようになってきている。
【０００４】
このような要求に対して、真空シール性能、耐プラズマ性、耐腐食ガス性などの特性を併せ持ち、繰り返しの使用によっても真空シール性能が低下することがなく、使用時に金属パーティクルが発生することもなく、製造が容易で安価に製造でき、また半導体製造装置で一般的に用いられているいわゆる「あり溝」に適用可能であるシール材として、例えば、本出願人により特許文献１が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１６４０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載されている複合シール材においては、シールを担当する部分がゴム部材であるため繰り返し使用に対しても真空シール性能が低下することはないが、耐プラズマ性や耐腐食ガス性を担当する部分が合成樹脂製部材であるため、合成樹脂製部材はゴム部材のような弾性がなく繰り返し使用時においては緩和を生じてしまうために、相手部材との密着性が繰り返しとともに低減し、十分に性能を保持できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑み、真空シール性能、耐プラズマ性、ならびに耐腐食ガス性などの性能を併せ持ち、また、繰り返しの使用によっても真空シール性能が低下することがなく、使用時に金属パーティクルが発生することもなく、また、半導体製造装置で一般的に用いられているいわゆるあり溝に適用可能で、さらにゲート弁開閉部などのように、繰り返し開閉が行なわれる場所に用いられても耐プラズマ性や耐腐食ガス性などの性能が低下することのない複合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】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、
シール溝２に装着される複合シール材１０であって、
前記シール溝２の外周側で相手部材３６に対向するように配置され、かつ弾性部材からなる第１のシール部材６と、
前記シール溝２の内周側で前記相手部材３６に対向する位置に配置され、かつ前記第１
のシール部材６よりも硬質の材料からなる第２のシール部材８と、
前記シール溝２の内周側で前記第２のシール部材８よりも前記シール溝２の底面２６側に配置される第３のシール部材９と、を備え、
前記第１のシール部材６は、その厚さ方向略中間部の径内方側から径内方に向かって横方向凸部１２が突出して形成されているとともに、
前記第２のシール部材８は、前記シール溝２の外周側で前記第１のシール部材６の側端面に当接されるフランジ部１４と、このフランジ部１４から前記シール溝２の底面２６側に延びる略直線状の内壁部分１８とにより、断面略Ｌ字状に形成され、
前記第１のシール部材６と前記第２のシール部材８と前記第３のシール部材９とが一体的に組み付けられた場合に、前記第１のシール部材６の前記横方向凸部１２と前記第２のシール部材８の前記内壁部分１８と前記第３のシール部材９との間に空所２０が確保され、かつ前記内壁部分１８の先端部１８ａは前記第３のシール部材９の側端面９ａに対して摺動自在に配置されていることを特徴としている。
【０００８】
このように構成することによって、複合シール材１０が圧接された際に、横方向凸部１２が空所２０内に倒れこむように変形するので、第１のシール部材６によるシール性が確保される。また、空所２０を設け、かつ第２のシール部材８の先端部１８ａは、直線的に移動可能であるため、第２のシール部材８の変形が、第１のシール部材６および第３のシール部材９により妨げられることはない。
【０００９】
しかも、第２のシール部材８を、第１のシール部材６よりも硬質の材料から形成すれば、第２のシール部材８側を、例えば、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの半導体製造装置における腐食性ガス、プラズマなどの厳しい環境側であるチャンバー側に配置することによって、第１のシール部材６がこれらの腐食性ガス、プラズマなどから保護されることになり、シール性が低下することがない。
【００１０】
また、この場合、厳しい環境側に、第１のシール部材６よりも硬質の材料から形成される第２のシール部材８が位置することになるので、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が良く、しかも、弾性部材から形成される第１のシール部材６全体が、これらの腐食性ガス、プラズマなどから保護されることになり、シール性が低下することがない。
【００１１】
さらに、本発明では、前記第１のシール部材６の前記横方向凸部１２のシール溝底面側端部１２ｂが前記第３のシール部材９側に突出して形成されていても良い。
このような構成であれば、第１のシール部材６が圧縮された場合に、空所２０内の密封性を良好に維持することができる。
【００１２】
また、本発明では、前記第１のシール部材６と前記第２のシール部材８とは、前記シール溝２の底面２６に対して垂直な面のいずれか一方に凸部が、いずれか他方に凹部が形成され、これらが互いに嵌合されて組付けられていることが好ましい。
【００１３】
このような構成であれば、第１のシール部材６と第２のシール部材８とを予め一体的に組み付けることができる。
さらに、本発明では、前記第１のシール部材６と前記第３のシール部材９とは、前記シール溝２の底面２６に対して垂直な面のいずれか一方に凸部が、いずれか他方に凹部が形成され、これらが互いに嵌合されて組付けられていることが好ましい。
【００１４】
このような構成であれば、第１のシール部材６と第３のシール部材８とを予め一体的に組み付けることができる。
また、本発明では、前記第１のシール部材６と前記第２のシール部材８との間、および前記第1のシール部材６と前記第３のシール部材９との間は、それぞれ接着剤により少な
くとも一部が接着されていても良い。
【００１５】
このように接着剤で互いに接着されていれば、シール部材間の固定を容易にかつ強固にすることができる。
さらに、本発明では、前記第１のシール部材６が、フッ素ゴムから構成されていることが好ましい。
【００１６】
このように第１のシール部材６が、フッ素ゴムから構成されていれば、万一、腐食性ガス、プラズマに接触したとしても、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が良く、シール性が低下することがない。
【００１７】
また、本発明では、前記第２のシール部材８が、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリエーテルケトン樹脂から選択した１種以上の合成樹脂から構成されていることが好ましい。
【００１８】
このように、第２のシール部材８を構成する合成樹脂がこれらの合成樹脂から構成されていれば、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が極めて良好であり、しかも、弾性部材から構成される第１のシール部材６全体が、これらの腐食性ガス、プラズマなどから保護されることになり、シール性が低下することがない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の複合シール材によれば、ゴムおよび合成樹脂などの部材を組み合せることにより、真空シール性能、耐プラズマ性、ならびに耐腐食ガス性などを確保することができる。また、第２のシール部材の内壁部分を第３のシール部材に対して直線的に移動可能にしたので、締付力が加わった場合に、第２のシール部材の先端部が第３のシール部材に対して直線的に摺動するので、第２のシール部材などの応力緩和を防止できる。
【００２０】
さらに、締付力が解除されれば、第１のシール部材、第２のシール部材ならびに第３のシール部材が速やかに元の状態に復帰するので、繰り返しの使用によっても、真空シール性能あるいは相手部材との密着性が低下することがない。また、第１のシール部材、第２のシール部材および第３のシール部材としてゴムあるいは合成樹脂を用いることにより、使用時に金属パーティクルが発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る複合シール材について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、「上」、「下」、「右」、「左」などの文言は説明の都合上、便宜的に用いたもので、使用箇所での姿勢は図１の姿勢に限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明の一実施例に係る複合シール材の左半断面を示したもので、閉環状シール材の環の中心は図の右側にある。
本実施例による複合シール材１０は、例えば、略環状のシール溝２内に装着される。
【００２３】
このシール溝２は、例えば、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの半導体製造装置の継手部分に形成されたもので、シール溝２は、その底面２６側の幅が、シール溝２の開口部２２側の幅より広くなったいわゆる「あり溝」となっている。
【００２４】
そして、複合シール材１０は、シール溝２の一方の側壁２８側（外周側）に、第１のシール部材６が配置され、シール溝２の他方の側壁３０側（内周側）に、第２のシール部材８が配置されている。また、シール溝２の底面２６側に第３のシール部材９が配置されて
いる。すなわち、この複合シール材１０は、半導体製造装置における腐食性ガス、プラズマなどの厳しい環境側に第２のシール部材８が配置され、厳しい環境側とは反対側（例えば、大気側）に、第１のシール部材６が配置され、シール溝２の底面２６側に第３のシール部材９が配置されている。
【００２５】
第１のシール部材６は、その厚さ方向略中間部から径内方に向かって横方向凸部１２が突出して形成されている。また、この第１のシール部材６は、変形されたときに相手部材３６との間でシール部として機能する膨出部３２がシール溝２の開口部２２側に突出して形成され、膨出部３２とは反対側すなわちシール溝２の底面２６側に下方凸部３４が形成されている。
【００２６】
膨出部３２の頂部は、略円弧状に膨出して形成されているが、下方凸部３４の底面は、シール溝２の底面２６に密着するように、略平坦に形成されている。また、横方向凸部１２の一方の側端面１２ａは、略平坦に形成され、横方向凸部１２のシール溝底面側端部１２ｂは、シール溝２の底面２６側に突出されている。
【００２７】
このように、第１のシール部材６は、相手部材３６との間でシール部を構成する膨出部３２と、シール溝２の底面２６側に配置される下方凸部３４と、径内方側に突出される横方向凸部１２とを備えており、断面形状でみれば図１に示したように上下左右方向に突出した形状となっている。また、横方向凸部１２の突出方向と反対側の外周面に角部Ｐ1が
形成されている。
【００２８】
上記第１のシール部材６は、弾性部材であるゴムから構成されているのが望ましい。ゴムとしては、天然ゴム、合成ゴムのいずれも使用可能である。
このように第１のシール部材６を、弾性部材であるゴムから構成することによって、このゴム部材の弾性力によって。複合シール材１０を相手部材３６との間で圧接した際に、第１のシール部材６における膨出部３２が相手部材３６により圧接されて高いシール性を付与することができる。第１のシール部材６を構成するゴムは、フッ素ゴムから構成されているのがさらに望ましい。
【００２９】
このようなフッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン／トリフルオロクロロエチレン系共重合体、フッ化ビニリデン／ペンタフルオロプロピレン系共重合体等の２元系のフッ化ビニリデン系ゴム、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／プロピレン系共重合体等の３元系のフッ化ビニリデンゴムやテトラフルオロエチレン／プロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレンｌパーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、熱可塑性フッ素ゴムなどが使用可能である。
【００３０】
このように第１のシール部材６を構成するゴムが、フッ素ゴムから構成されていれば、万一、第１のシール部材６が腐食性ガス、プラズマに接触したとしても、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が良く、シール性が低下することがない。
【００３１】
第２のシール部材８は、第１のシール部材６とは別体に形成されたもので、第１のシール部材６の内周側に配置される。この第２のシール部材８は、第１のシール部材６の横方向凸部１２の上側を挟持できるように、フランジ部１４を有し、さらに略直線状の内壁部分１８を内周側に有している。そして、第２のシール部材８を断面形状で見れば、断面略Ｌ字状に形成されている。
【００３２】
このような第２のシール部材８は、前記第１のシール部材６より硬質の合成樹脂から構成されているのが望ましく、好ましくは、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリエーテルケトン樹脂から選択した１種以上の合成樹脂から構成するのが望ましい。
【００３３】
また、第３のシール部材９は、断面略矩形状に形成されたもので、その内周側の側端面９ａに沿って、前記第２のシール部材８の先端部１８ａの側壁が摺動可能とされている。したがって、第２の部材８が相手部材３６により圧縮されれば、内壁部分１８の先端部１８ａは、第３のシール部材９の側端面９ａに沿って直線的に移動することができる。
【００３４】
このような第２のシール部材８および第３のシール部材９が第１のシール部材６よりも硬質の合成樹脂から形成されているので、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が良く、しかも、弾性部材から形成される第１のシール部材６の全体が、これらの腐食性ガス、プラズマなどから保護されることになり、シール性の低下が防止されている。
【００３５】
この場合、フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）樹脂、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂、ポリビニリデンフルオライト（ＰＶＤＦ）樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）樹脂、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）樹脂、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）樹脂などを挙げることができ、この中では、耐熱性、耐腐食性ガス、耐プラズマ性などを考慮すれば、ＰＴＦＥが好ましい。
【００３６】
本実施例による第１のシール部材６と、第２のシール部材８および第３のシール部材９は、上記のような材質から形成されているが、これらを一体的に組付ければ、第１のシール部材６の横方向凸部１２と第２のシール部材８の略直線状の内壁部分１８との間に、予め空所２０が確保される。
【００３７】
また、図１のように組み付けられたとき第１のシール部材６における下方凸部３４および横方向凸部１２のシール溝底面側端部１２ｂと、第３のシール部材９との間に、空所２１が確保される。
【００３８】
本実施例の複合シール材１０は、上記のように構成されているが、以下に、複合シール材１０の主たる部分の好ましい各部の寸法について説明する。
図１に示したように、複合シール材１０のシールの幅Ｌ1は、シール溝２の溝幅Ｌ2よりも大きいほど脱落抵抗が増すが装着性が困難になるため、シールの幅Ｌ1は、溝幅Ｌ2の１０１〜１３０％とするのが望ましい。
【００３９】
また、第１のシール部材６によって規定されるゴム部シール高さＬ3は、つぶし率を、
３〜４５％、好ましくは５〜３０％となる範囲が望ましい。ただし、つぶし率とは、[（
シール高さＬ3）-（溝深さＬ5）／（シール高さＬ3）]×１００とする。なお、Ｌ3とＬ4
の大小関係は問わない。
【００４０】
第１のシール部材６における膨出部３２のゴム幅Ｌ6は、大きくすると相手部材３６と
の接触部が大きくなり真空シール性能は安定するが、第２シール部材８の樹脂幅（Ｌ7+Ｌ8+Ｌ9）がその分小さくなり、プラズマ、腐食ガスの遮蔽効果が低下する。したがって、
Ｌ6の範囲としてはＬ1の５０％〜７０％が望ましい。
【００４１】
第１のシール部材６の横方向凸部１２の突出長さＬ7を大きくすると、第１のシール部
材６の復元力を、第２のシール部材８が広い範囲で受けることができるため、プラズマ、腐食ガスの遮蔽効果が向上するが、Ｌ7を大きくすると、その分Ｌ6が小さくなり真空シール性能を低減させる虞があるため、Ｌ6に対し２５％〜４５％の範囲が望ましい。
【００４２】
第１のシール部材６と第２のシール部材８との間の空所２０の距離Ｌ8は、圧縮時にこ
の空所２０に第１のシール部材６の横方向凸部１２が逃げ込むことにより、第２のシール部材８の内壁部分１８が図１において時計方向に回転するように倒れる。空所２０の距離Ｌ8の範囲としては、Ｌ7に対し５０％以上が望ましい。
【００４３】
第２のシール部材８の略直線状の内壁部分１８の厚さＬ9は、薄い方がスムースに変形
するが、加工性を考慮すると、５０μｍ〜２ｍｍの範囲が望ましい。
第１のシール部材６の角部Ｐ1から溝開口部２２と同じ高さになる点Ｐ2との間は、第１のシール部材６が圧縮されるときにシール溝２の側壁２８に沿ってスムースに変形させるために、角度θ1はシール溝１２の角度θ2±２°となる傾斜とすることが望ましい。
【００４４】
点Ｐ２から第２のシール部材８との接触面までの膨出部３２のシール面はなだらかな曲面とする。
第１のシール部材６の底面２６から角部Ｐ1までの高さＬ10は、脱落防止のためシール
溝２の溝深さＬ5以下であることが望ましいが、低すぎると装着時にシール溝２の側壁２
８に沿って複合シール材１０が転動し装着性を低下させるため、Ｌ10の範囲としては、Ｌ3に対して５０％〜７０％かつＬ10＜Ｌ5とするのが望ましい。
【００４５】
第１のシール部材６の底部幅Ｌ11は大きい方が転動を起こし難いが、圧縮時に第１のシール部材６の横方向凸部１２が空所２０内に逃げ込んで第２のシール部材８を倒れこむように変形させるためには、Ｌ11＜Ｌ6であるため、Ｌ11の範囲としては、Ｌ2に対して２０％以上、かつＬ11＜Ｌ6とするのが望ましい。
【００４６】
また、圧縮時に第１のシール部材６のＬ7部分が空所２０内に逃げ込んで第２シール部
材８の内壁部分１８を倒れ込むように変形させるには、
第２シール部材８の底部幅Ｌ12は、（Ｌ11+Ｌ12）＜（Ｌ6+Ｌ7）
となるように設定するのが望ましい。
【００４７】
第３のシール部材９の幅方向の距離Ｌ13は、Ｌ12に対し５０％〜１５０％とするのが望ましい。
第３のシール部材９の側端面９ａは、第２のシール部材８の内壁部分１８を直線的に案内するために、シール溝２の底面２６に対して略垂直であることが望ましい。第１のシール部材６における横方向凸部１２のシール溝底面側端部１２ｂは、圧縮に伴い、第３のシール部材９を積極的に押圧するように凸形状であることが望ましい。
【００４８】
さらに、本実施例では、複合シール材１０の締め代をＨ1、第２のシール部材８におけ
る内壁部分１８の先端部１８ａから第３のシール部材９の下面までの距離をＨ2、第３の
シール部材９の高さをＨ3、としたとき、
Ｈ1＜Ｈ2＜Ｈ3 であり、
Ｈ2＜０．８Ｈ3 にすることが望ましい。
【００４９】
このような条件にＨ1，Ｈ2，Ｈ3を設定すれば、シール材が圧縮された時に第２のシー
ル部材８における先端部１８ａが、シール溝２の底面２６に当接することはない。また、非圧縮時に第２のシール部材８と第３のシール部材９が安定した接触状態を保持することができる。
【００５０】
上記のように各部の寸法が規定された第１のシール部材６と第２のシール部材８との間を接合一体化する方法としては、溶接、溶着、接着、など公知の接合方法が採用可能であり、特に限定されるものではないが、必要に応じて接着剤、好ましくは、耐熱性接着剤にて接合一体化することができる。また、第１のシール部材６と第２のシール部材８との接合一体化する箇所は、図１において、符号Ａの面である。
【００５１】
また、第１のシール部材６と第３のシール部材９との間を接合一体化する箇所は、符号Ｂの面である。
このように第１のシール部材６と第２のシール部材８との間、あるいは第１のシール部材６と第３のシール部材９との間を、Ａ面，Ｂ面で接着剤で接着することもできるが、Ａ面、Ｂ面において互いの間に凹凸嵌合部を設け、これらの凹凸嵌合部で互いに組付けても良い。
【００５２】
このように構成される本発明の複合シール材１０は、図２〜図６に示したように使用される。
先ず、図２に示したように、複合シール材１０をシール溝２内に装着する。このとき、第１のシール部材６と第２のシール部材８との間、および第１のシール部材６と第３のシール部材９との間を、接着剤などで予め接着しておいても良い。あるいは、別体のものを別々に装着しても良い。
【００５３】
しかしながら、接着あるいは凹凸嵌合などで一体化した方が、装着時の姿勢が定まるので好ましい。
このようにして装着時に、第１のシール部材６と第２のシール部材８と第３のシール部材９との間に空所２０および空所２１が形成される。複合シール材１０がシール溝２内に装着された後には、シール溝２の開口部２２の幅よりも複合シール材１０の全体の幅の方が大きいため、複合シール材１０のシール溝２からの不用意な脱落が防止される。
【００５４】
複合シール材１０がシール溝２内に装着された状態において、第２のシール部材８の略直線状の内壁部分１８は第３のシール部材９の側端面９ａに摺接している。したがって、この状態で圧縮力が加われば、内壁部分１８の圧縮時の直線的な変形が案内される。
【００５５】
そして、図２〜図４に示したように、複合シール材１０への締付力を次第に強化すれば、第１のシール部材６の膨出部３２および第２のシール部材８のフランジ部１４が次第に圧縮されて真空シール性および耐プラズマ性が付与される。
【００５６】
第１のシール部材６における膨出部３２が相手部材３６に当接された図２の状態から図３に示したように圧縮が進めば、第１のシール部材６の横方向凸部１２が空所２０内に入り込むように変形する。このとき、第２のシール部材８の内壁部分１８が下方に向かって直線的に摺動する。この状態からさらに圧縮力が加えられると、図４に示したように、第１のシール部材６の相手部材３６との接触面積が十分に確保され、確実なシール力が得られることになる。
【００５７】
なお、図４において、内壁部分１８の下端部は、シール溝２の底面２６に当接しているように示されているが、実際には若干の隙間が形成されていることが好ましい。このような姿勢であれば、特に、第１のシール部材６の膨出部３２に応力集中が生じてシール性が付与される。
【００５８】
また、第２のシール部材８が第１のシール部材６よりも硬質の材料から形成されているので、第２のシール部材８側を、例えば、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置な
どの半導体製造装置における腐食性ガス、プラズマなどの厳しい環境側であるチャンバー側に配置することによって、第２のシール部材８による圧接により、弾性部材から構成される第１のシール部材６の膨出部３２が、これらの腐食性ガス、プラズマなどから保護されることになり、シール性が低下することがない。
【００５９】
また、この場合に、厳しい環境側に、第１のシール部材６よりも硬質の材料から形成される第２のシール部材８が位置することになるので、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が良く、しかも、弾性部材から構成される第１のシール部材６全体が、これらの腐食性ガス、プラズマなどから保護されることになり、シール性が低下することがない。
【００６０】
このように本実施例では、複合シール材１０が圧接される場合に、第１のシール部材６の横方向凸部１２が空所２０内に倒れこむとともに、第２のシール部材８の内壁部分１８が下方向に摺動する。さらに、力が解除されれば、図５および図６に示したように、横方向凸部１２の復元力が上方のフランジ部１４および下方の第３のシール部材９に作用する。したがって、第２のシール部材８に応力緩和が生じ難い。
【００６１】
よって、繰り返しの使用によっても、安定したシール性を維持することができる。また、金属材料を使用していないことから金属パーティクルの発生を防止することができる。さらに、シール材１０の幅Ｌ1がシール溝２の溝幅Ｌ2よりも大きく、下方凸部３４の幅Ｌ11が尻つぼみとなっていることから、あり溝に好ましく用いることができる。
【００６２】
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、上記実施例では、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの半導体装置に適用した場合について説明したが、本願発明の複合シール材は、その他の環境の厳しい条件で使用するその他の装置のシール部分にも用いることも可能である。また、あり溝以外のシール溝にも適用可能である。
【００６３】
なお、このような複合シール材１０の実際的な寸法（ｍｍ）を例示すると、全体の直径が９９．８Φである場合：
Ｌ1=３．３
Ｌ4=２．８
Ｌ5=３．４
Ｌ6=２．７
Ｌ13=１．４
Ｌ14=１．３
Ｈ3=０．８である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、本発明の複合シール材をシール溝であるいわゆる「あり溝」に装着した場合のシール溝との寸法関係を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の複合シール材をシール溝に装着して圧接する場合の初期状態を説明する概略図である。
【図３】図３は、本発明の複合シール材をシール溝に装着して圧接する場合に図２の状態からさらに力が加えられたときの概略図である。
【図４】図４は、本発明の複合シール材をシール溝に装着して圧接する場合に図３の状態からさらに力が加えられたときの概略図である。
【図５】図５は、本発明の複合シール材をシール溝に装着して圧接する場合に図４の状態から力が解除されたときの初期状態を説明する概略図である。
【図６】図６は、本発明の複合シール材をシール溝に装着した図４の状態からさらに力が解除されたときの概略図である。
【符号の説明】
【００６５】
２ シール溝
６ 第１のシール部材
８ 第２のシール部材
９ 第３のシール部材
１０ 複合シール材
１２ 横方向凸部
１２ａ 一方の側端面
１２ｂ シール溝底面側端部
１４ フランジ部
１８ 内壁部分
２０ 空所
２１ 空所
２２ 開口部
２６ 底面
３４ 下方凸部
３６ 相手部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、超真空状態で使用される複合シール材に関し、特に、半導体製造装置や半導体製造装置に組み込まれるゲート弁などに使用されて好適な複合シール材に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置の進歩により、半導体製造装置に使用される部材に対する要求が更に厳しくなってきており、その要求も様々なものになってきている。
例えば、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの半導体製造装置に使用されるシール材は、基本的な性能として真空シール性能が必要である。そして、使用される装置やシール材の装着個所により、耐プラズマ性や耐腐食ガス性などの性能を併せ持つことが要求される。
【０００３】
このように真空シール性能に加えて、耐プラズマ性や耐腐食ガス性が求められるシール部では、これまで流体の影響を受けにくいフッ素ゴムが使用されてきた。
しかし、使用条件が厳しくなるにつれ、フッ素ゴムでは、耐プラズマ性や耐腐食ガス性などの性能が不十分となり新しい材料が求められるようになってきている。
【０００４】
このような要求に対して、真空シール性能、耐プラズマ性、耐腐食ガス性などの特性を併せ持ち、繰り返しの使用によっても真空シール性能が低下することがなく、使用時に金属パーティクルが発生することもなく、製造が容易で安価に製造でき、また半導体製造装置で一般的に用いられているいわゆる「あり溝」に適用可能であるシール材として、例えば、本出願人により特許文献１が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１６４０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載されている複合シール材においては、シールを担当する部分がゴム部材であるため繰り返し使用に対しても真空シール性能が低下することはないが、耐プラズマ性や耐腐食ガス性を担当する部分が合成樹脂製部材であるため、合成樹脂製部材はゴム部材のような弾性がなく繰り返し使用時においては緩和を生じてしまうために、相手部材との密着性が繰り返しとともに低減し、十分に性能を保持できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑み、真空シール性能、耐プラズマ性、ならびに耐腐食ガス性などの性能を併せ持ち、また、繰り返しの使用によっても真空シール性能が低下することがなく、使用時に金属パーティクルが発生することもなく、また、半導体製造装置で一般的に用いられているいわゆるあり溝に適用可能で、さらにゲート弁開閉部などのように、繰り返し開閉が行なわれる場所に用いられても耐プラズマ性や耐腐食ガス性などの性能が低下することのない複合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】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、
シール溝２に装着される複合シール材１０であって、
前記シール溝２の外周側で相手部材３６に対向するように配置され、かつ弾性部材からなる第１のシール部材６と、
前記シール溝２の内周側で前記相手部材３６に対向する位置に配置され、かつ前記第１
のシール部材６よりも硬質の材料からなる第２のシール部材８と、
前記シール溝２の内周側で前記第２のシール部材８よりも前記シール溝２の底面２６側に配置される第３のシール部材９と、を備え、
前記第１のシール部材６は、その厚さ方向略中間部の径内方側から径内方に向かって横方向凸部１２が突出して形成されているとともに、
前記第２のシール部材８は、前記シール溝２の外周側で前記第１のシール部材６の側端面に当接されるフランジ部１４と、このフランジ部１４から前記シール溝２の底面２６側に延びる略直線状の内壁部分１８とにより、断面略Ｌ字状に形成され、
前記第１のシール部材６と前記第２のシール部材８と前記第３のシール部材９とが一体的に組み付けられた場合に、前記第１のシール部材６の前記横方向凸部１２と前記第２のシール部材８の前記内壁部分１８と前記第３のシール部材９との間に空所２０が確保され、かつ前記内壁部分１８の先端部１８ａは前記第３のシール部材９の側端面９ａに対して摺動自在に配置されていることを特徴としている。
【０００８】
このように構成することによって、複合シール材１０が圧接された際に、横方向凸部１２が空所２０内に倒れこむように変形するので、第１のシール部材６によるシール性が確保される。また、空所２０を設け、かつ第２のシール部材８の先端部１８ａは、直線的に移動可能であるため、第２のシール部材８の変形が、第１のシール部材６および第３のシール部材９により妨げられることはない。
【０００９】
しかも、第２のシール部材８を、第１のシール部材６よりも硬質の材料から形成すれば、第２のシール部材８側を、例えば、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの半導体製造装置における腐食性ガス、プラズマなどの厳しい環境側であるチャンバー側に配置することによって、第１のシール部材６がこれらの腐食性ガス、プラズマなどから保護されることになり、シール性が低下することがない。
【００１０】
また、この場合、厳しい環境側に、第１のシール部材６よりも硬質の材料から形成される第２のシール部材８が位置することになるので、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が良く、しかも、弾性部材から形成される第１のシール部材６全体が、これらの腐食性ガス、プラズマなどから保護されることになり、シール性が低下することがない。
【００１１】
さらに、本発明では、前記第１のシール部材６の前記横方向凸部１２のシール溝底面側端部１２ｂが前記第３のシール部材９側に突出して形成されていても良い。
このような構成であれば、第１のシール部材６が圧縮された場合に、空所２０内の密封性を良好に維持することができる。
【００１２】
また、本発明では、前記第１のシール部材６と前記第２のシール部材８とは、前記シール溝２の底面２６に対して垂直な面のいずれか一方に凸部が、いずれか他方に凹部が形成され、これらが互いに嵌合されて組付けられていることが好ましい。
【００１３】
このような構成であれば、第１のシール部材６と第２のシール部材８とを予め一体的に組み付けることができる。
さらに、本発明では、前記第１のシール部材６と前記第３のシール部材９とは、前記シール溝２の底面２６に対して垂直な面のいずれか一方に凸部が、いずれか他方に凹部が形成され、これらが互いに嵌合されて組付けられていることが好ましい。
【００１４】
このような構成であれば、第１のシール部材６と第３のシール部材８とを予め一体的に組み付けることができる。
また、本発明では、前記第１のシール部材６と前記第２のシール部材８との間、および前記第1のシール部材６と前記第３のシール部材９との間は、それぞれ接着剤により少な
くとも一部が接着されていても良い。
【００１５】
このように接着剤で互いに接着されていれば、シール部材間の固定を容易にかつ強固にすることができる。
さらに、本発明では、前記第１のシール部材６が、フッ素ゴムから構成されていることが好ましい。
【００１６】
このように第１のシール部材６が、フッ素ゴムから構成されていれば、万一、腐食性ガス、プラズマに接触したとしても、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が良く、シール性が低下することがない。
【００１７】
また、本発明では、前記第２のシール部材８が、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリエーテルケトン樹脂から選択した１種以上の合成樹脂から構成されていることが好ましい。
【００１８】
このように、第２のシール部材８を構成する合成樹脂がこれらの合成樹脂から構成されていれば、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が極めて良好であり、しかも、弾性部材から構成される第１のシール部材６全体が、これらの腐食性ガス、プラズマなどから保護されることになり、シール性が低下することがない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の複合シール材によれば、ゴムおよび合成樹脂などの部材を組み合せることにより、真空シール性能、耐プラズマ性、ならびに耐腐食ガス性などを確保することができる。また、第２のシール部材の内壁部分を第３のシール部材に対して直線的に移動可能にしたので、締付力が加わった場合に、第２のシール部材の先端部が第３のシール部材に対して直線的に摺動するので、第２のシール部材などの応力緩和を防止できる。
【００２０】
さらに、締付力が解除されれば、第１のシール部材、第２のシール部材ならびに第３のシール部材が速やかに元の状態に復帰するので、繰り返しの使用によっても、真空シール性能あるいは相手部材との密着性が低下することがない。また、第１のシール部材、第２のシール部材および第３のシール部材としてゴムあるいは合成樹脂を用いることにより、使用時に金属パーティクルが発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る複合シール材について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、「上」、「下」、「右」、「左」などの文言は説明の都合上、便宜的に用いたもので、使用箇所での姿勢は図１の姿勢に限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明の一実施例に係る複合シール材の左半断面を示したもので、閉環状シール材の環の中心は図の右側にある。
本実施例による複合シール材１０は、例えば、略環状のシール溝２内に装着される。
【００２３】
このシール溝２は、例えば、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの半導体製造装置の継手部分に形成されたもので、シール溝２は、その底面２６側の幅が、シール溝２の開口部２２側の幅より広くなったいわゆる「あり溝」となっている。
【００２４】
そして、複合シール材１０は、シール溝２の一方の側壁２８側（外周側）に、第１のシール部材６が配置され、シール溝２の他方の側壁３０側（内周側）に、第２のシール部材８が配置されている。また、シール溝２の底面２６側に第３のシール部材９が配置されて
いる。すなわち、この複合シール材１０は、半導体製造装置における腐食性ガス、プラズマなどの厳しい環境側に第２のシール部材８が配置され、厳しい環境側とは反対側（例えば、大気側）に、第１のシール部材６が配置され、シール溝２の底面２６側に第３のシール部材９が配置されている。
【００２５】
第１のシール部材６は、その厚さ方向略中間部から径内方に向かって横方向凸部１２が突出して形成されている。また、この第１のシール部材６は、変形されたときに相手部材３６との間でシール部として機能する膨出部３２がシール溝２の開口部２２側に突出して形成され、膨出部３２とは反対側すなわちシール溝２の底面２６側に下方凸部３４が形成されている。
【００２６】
膨出部３２の頂部は、略円弧状に膨出して形成されているが、下方凸部３４の底面は、シール溝２の底面２６に密着するように、略平坦に形成されている。また、横方向凸部１２の一方の側端面１２ａは、略平坦に形成され、横方向凸部１２のシール溝底面側端部１２ｂは、シール溝２の底面２６側に突出されている。
【００２７】
このように、第１のシール部材６は、相手部材３６との間でシール部を構成する膨出部３２と、シール溝２の底面２６側に配置される下方凸部３４と、径内方側に突出される横方向凸部１２とを備えており、断面形状でみれば図１に示したように上下左右方向に突出した形状となっている。また、横方向凸部１２の突出方向と反対側の外周面に角部Ｐ1が
形成されている。
【００２８】
上記第１のシール部材６は、弾性部材であるゴムから構成されているのが望ましい。ゴムとしては、天然ゴム、合成ゴムのいずれも使用可能である。
このように第１のシール部材６を、弾性部材であるゴムから構成することによって、このゴム部材の弾性力によって。複合シール材１０を相手部材３６との間で圧接した際に、第１のシール部材６における膨出部３２が相手部材３６により圧接されて高いシール性を付与することができる。第１のシール部材６を構成するゴムは、フッ素ゴムから構成されているのがさらに望ましい。
【００２９】
このようなフッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン／トリフルオロクロロエチレン系共重合体、フッ化ビニリデン／ペンタフルオロプロピレン系共重合体等の２元系のフッ化ビニリデン系ゴム、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／プロピレン系共重合体等の３元系のフッ化ビニリデンゴムやテトラフルオロエチレン／プロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレンｌパーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、熱可塑性フッ素ゴムなどが使用可能である。
【００３０】
このように第１のシール部材６を構成するゴムが、フッ素ゴムから構成されていれば、万一、第１のシール部材６が腐食性ガス、プラズマに接触したとしても、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が良く、シール性が低下することがない。
【００３１】
第２のシール部材８は、第１のシール部材６とは別体に形成されたもので、第１のシール部材６の内周側に配置される。この第２のシール部材８は、第１のシール部材６の横方向凸部１２の上側を挟持できるように、フランジ部１４を有し、さらに略直線状の内壁部分１８を内周側に有している。そして、第２のシール部材８を断面形状で見れば、断面略Ｌ字状に形成されている。
【００３２】
このような第２のシール部材８は、前記第１のシール部材６より硬質の合成樹脂から構成されているのが望ましく、好ましくは、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリエーテルケトン樹脂から選択した１種以上の合成樹脂から構成するのが望ましい。
【００３３】
また、第３のシール部材９は、断面略矩形状に形成されたもので、その内周側の側端面９ａに沿って、前記第２のシール部材８の先端部１８ａの側壁が摺動可能とされている。したがって、第２の部材８が相手部材３６により圧縮されれば、内壁部分１８の先端部１８ａは、第３のシール部材９の側端面９ａに沿って直線的に移動することができる。
【００３４】
このような第２のシール部材８および第３のシール部材９が第１のシール部材６よりも硬質の合成樹脂から形成されているので、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が良く、しかも、弾性部材から形成される第１のシール部材６の全体が、これらの腐食性ガス、プラズマなどから保護されることになり、シール性の低下が防止されている。
【００３５】
この場合、フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）樹脂、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂、ポリビニリデンフルオライト（ＰＶＤＦ）樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）樹脂、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）樹脂、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）樹脂などを挙げることができ、この中では、耐熱性、耐腐食性ガス、耐プラズマ性などを考慮すれば、ＰＴＦＥが好ましい。
【００３６】
本実施例による第１のシール部材６と、第２のシール部材８および第３のシール部材９は、上記のような材質から形成されているが、これらを一体的に組付ければ、第１のシール部材６の横方向凸部１２と第２のシール部材８の略直線状の内壁部分１８との間に、予め空所２０が確保される。
【００３７】
また、図１のように組み付けられたとき第１のシール部材６における下方凸部３４および横方向凸部１２のシール溝底面側端部１２ｂと、第３のシール部材９との間に、空所２１が確保される。
【００３８】
本実施例の複合シール材１０は、上記のように構成されているが、以下に、複合シール材１０の主たる部分の好ましい各部の寸法について説明する。
図１に示したように、複合シール材１０のシールの幅Ｌ1は、シール溝２の溝幅Ｌ2よりも大きいほど脱落抵抗が増すが装着性が困難になるため、シールの幅Ｌ1は、溝幅Ｌ2の１０１〜１３０％とするのが望ましい。
【００３９】
また、第１のシール部材６によって規定されるゴム部シール高さＬ3は、つぶし率を、
３〜４５％、好ましくは５〜３０％となる範囲が望ましい。ただし、つぶし率とは、[（
シール高さＬ3）-（溝深さＬ5）／（シール高さＬ3）]×１００とする。なお、Ｌ3とＬ4
の大小関係は問わない。
【００４０】
第１のシール部材６における膨出部３２のゴム幅Ｌ6は、大きくすると相手部材３６と
の接触部が大きくなり真空シール性能は安定するが、第２シール部材８の樹脂幅（Ｌ7+Ｌ8+Ｌ9）がその分小さくなり、プラズマ、腐食ガスの遮蔽効果が低下する。したがって、
Ｌ6の範囲としてはＬ1の５０％〜７０％が望ましい。
【００４１】
第１のシール部材６の横方向凸部１２の突出長さＬ7を大きくすると、第１のシール部
材６の復元力を、第２のシール部材８が広い範囲で受けることができるため、プラズマ、腐食ガスの遮蔽効果が向上するが、Ｌ7を大きくすると、その分Ｌ6が小さくなり真空シール性能を低減させる虞があるため、Ｌ6に対し２５％〜４５％の範囲が望ましい。
【００４２】
第１のシール部材６と第２のシール部材８との間の空所２０の距離Ｌ8は、圧縮時にこ
の空所２０に第１のシール部材６の横方向凸部１２が逃げ込むことにより、第２のシール部材８の内壁部分１８が図１において時計方向に回転するように倒れる。空所２０の距離Ｌ8の範囲としては、Ｌ7に対し５０％以上が望ましい。
【００４３】
第２のシール部材８の略直線状の内壁部分１８の厚さＬ9は、薄い方がスムースに変形
するが、加工性を考慮すると、５０μｍ〜２ｍｍの範囲が望ましい。
第１のシール部材６の角部Ｐ1から溝開口部２２と同じ高さになる点Ｐ2との間は、第１のシール部材６が圧縮されるときにシール溝２の側壁２８に沿ってスムースに変形させるために、角度θ1はシール溝１２の角度θ2±２°となる傾斜とすることが望ましい。
【００４４】
点Ｐ２から第２のシール部材８との接触面までの膨出部３２のシール面はなだらかな曲面とする。
第１のシール部材６の底面２６から角部Ｐ1までの高さＬ10は、脱落防止のためシール
溝２の溝深さＬ5以下であることが望ましいが、低すぎると装着時にシール溝２の側壁２
８に沿って複合シール材１０が転動し装着性を低下させるため、Ｌ10の範囲としては、Ｌ3に対して５０％〜７０％かつＬ10＜Ｌ5とするのが望ましい。
【００４５】
第１のシール部材６の底部幅Ｌ11は大きい方が転動を起こし難いが、圧縮時に第１のシール部材６の横方向凸部１２が空所２０内に逃げ込んで第２のシール部材８を倒れこむように変形させるためには、Ｌ11＜Ｌ6であるため、Ｌ11の範囲としては、Ｌ2に対して２０％以上、かつＬ11＜Ｌ6とするのが望ましい。
【００４６】
また、圧縮時に第１のシール部材６のＬ7部分が空所２０内に逃げ込んで第２シール部
材８の内壁部分１８を倒れ込むように変形させるには、
第２シール部材８の底部幅Ｌ12は、（Ｌ11+Ｌ12）＜（Ｌ6+Ｌ7）
となるように設定するのが望ましい。
【００４７】
第３のシール部材９の幅方向の距離Ｌ13は、Ｌ12に対し５０％〜１５０％とするのが望ましい。
第３のシール部材９の側端面９ａは、第２のシール部材８の内壁部分１８を直線的に案内するために、シール溝２の底面２６に対して略垂直であることが望ましい。第１のシール部材６における横方向凸部１２のシール溝底面側端部１２ｂは、圧縮に伴い、第３のシール部材９を積極的に押圧するように凸形状であることが望ましい。
【００４８】
さらに、本実施例では、複合シール材１０の締め代をＨ1、第２のシール部材８におけ
る内壁部分１８の先端部１８ａから第３のシール部材９の下面までの距離をＨ2、第３の
シール部材９の高さをＨ3、としたとき、
Ｈ1＜Ｈ2＜Ｈ3 であり、
Ｈ2＜０．８Ｈ3 にすることが望ましい。
【００４９】
このような条件にＨ1，Ｈ2，Ｈ3を設定すれば、シール材が圧縮された時に第２のシー
ル部材８における先端部１８ａが、シール溝２の底面２６に当接することはない。また、非圧縮時に第２のシール部材８と第３のシール部材９が安定した接触状態を保持することができる。
【００５０】
上記のように各部の寸法が規定された第１のシール部材６と第２のシール部材８との間を接合一体化する方法としては、溶接、溶着、接着、など公知の接合方法が採用可能であり、特に限定されるものではないが、必要に応じて接着剤、好ましくは、耐熱性接着剤にて接合一体化することができる。また、第１のシール部材６と第２のシール部材８との接合一体化する箇所は、図１において、符号Ａの面である。
【００５１】
また、第１のシール部材６と第３のシール部材９との間を接合一体化する箇所は、符号Ｂの面である。
このように第１のシール部材６と第２のシール部材８との間、あるいは第１のシール部材６と第３のシール部材９との間を、Ａ面，Ｂ面で接着剤で接着することもできるが、Ａ面、Ｂ面において互いの間に凹凸嵌合部を設け、これらの凹凸嵌合部で互いに組付けても良い。
【００５２】
このように構成される本発明の複合シール材１０は、図２〜図６に示したように使用される。
先ず、図２に示したように、複合シール材１０をシール溝２内に装着する。このとき、第１のシール部材６と第２のシール部材８との間、および第１のシール部材６と第３のシール部材９との間を、接着剤などで予め接着しておいても良い。あるいは、別体のものを別々に装着しても良い。
【００５３】
しかしながら、接着あるいは凹凸嵌合などで一体化した方が、装着時の姿勢が定まるので好ましい。
このようにして装着時に、第１のシール部材６と第２のシール部材８と第３のシール部材９との間に空所２０および空所２１が形成される。複合シール材１０がシール溝２内に装着された後には、シール溝２の開口部２２の幅よりも複合シール材１０の全体の幅の方が大きいため、複合シール材１０のシール溝２からの不用意な脱落が防止される。
【００５４】
複合シール材１０がシール溝２内に装着された状態において、第２のシール部材８の略直線状の内壁部分１８は第３のシール部材９の側端面９ａに摺接している。したがって、この状態で圧縮力が加われば、内壁部分１８の圧縮時の直線的な変形が案内される。
【００５５】
そして、図２〜図４に示したように、複合シール材１０への締付力を次第に強化すれば、第１のシール部材６の膨出部３２および第２のシール部材８のフランジ部１４が次第に圧縮されて真空シール性および耐プラズマ性が付与される。
【００５６】
第１のシール部材６における膨出部３２が相手部材３６に当接された図２の状態から図３に示したように圧縮が進めば、第１のシール部材６の横方向凸部１２が空所２０内に入り込むように変形する。このとき、第２のシール部材８の内壁部分１８が下方に向かって直線的に摺動する。この状態からさらに圧縮力が加えられると、図４に示したように、第１のシール部材６の相手部材３６との接触面積が十分に確保され、確実なシール力が得られることになる。
【００５７】
なお、図４において、内壁部分１８の下端部は、シール溝２の底面２６に当接しているように示されているが、実際には若干の隙間が形成されていることが好ましい。このような姿勢であれば、特に、第１のシール部材６の膨出部３２に応力集中が生じてシール性が付与される。
【００５８】
また、第２のシール部材８が第１のシール部材６よりも硬質の材料から形成されているので、第２のシール部材８側を、例えば、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置な
どの半導体製造装置における腐食性ガス、プラズマなどの厳しい環境側であるチャンバー側に配置することによって、第２のシール部材８による圧接により、弾性部材から構成される第１のシール部材６の膨出部３２が、これらの腐食性ガス、プラズマなどから保護されることになり、シール性が低下することがない。
【００５９】
また、この場合に、厳しい環境側に、第１のシール部材６よりも硬質の材料から形成される第２のシール部材８が位置することになるので、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が良く、しかも、弾性部材から構成される第１のシール部材６全体が、これらの腐食性ガス、プラズマなどから保護されることになり、シール性が低下することがない。
【００６０】
このように本実施例では、複合シール材１０が圧接される場合に、第１のシール部材６の横方向凸部１２が空所２０内に倒れこむとともに、第２のシール部材８の内壁部分１８が下方向に摺動する。さらに、力が解除されれば、図５および図６に示したように、横方向凸部１２の復元力が上方のフランジ部１４および下方の第３のシール部材９に作用する。したがって、第２のシール部材８に応力緩和が生じ難い。
【００６１】
よって、繰り返しの使用によっても、安定したシール性を維持することができる。また、金属材料を使用していないことから金属パーティクルの発生を防止することができる。さらに、シール材１０の幅Ｌ1がシール溝２の溝幅Ｌ2よりも大きく、下方凸部３４の幅Ｌ11が尻つぼみとなっていることから、あり溝に好ましく用いることができる。
【００６２】
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、上記実施例では、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの半導体装置に適用した場合について説明したが、本願発明の複合シール材は、その他の環境の厳しい条件で使用するその他の装置のシール部分にも用いることも可能である。また、あり溝以外のシール溝にも適用可能である。
【００６３】
なお、このような複合シール材１０の実際的な寸法（ｍｍ）を例示すると、全体の直径が９９．８Φである場合：
Ｌ1=３．３
Ｌ4=２．８
Ｌ5=３．４
Ｌ6=２．７
Ｌ13=１．４
Ｌ14=１．３
Ｈ3=０．８である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、本発明の複合シール材をシール溝であるいわゆる「あり溝」に装着した場合のシール溝との寸法関係を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の複合シール材をシール溝に装着して圧接する場合の初期状態を説明する概略図である。
【図３】図３は、本発明の複合シール材をシール溝に装着して圧接する場合に図２の状態からさらに力が加えられたときの概略図である。
【図４】図４は、本発明の複合シール材をシール溝に装着して圧接する場合に図３の状態からさらに力が加えられたときの概略図である。
【図５】図５は、本発明の複合シール材をシール溝に装着して圧接する場合に図４の状態から力が解除されたときの初期状態を説明する概略図である。
【図６】図６は、本発明の複合シール材をシール溝に装着した図４の状態からさらに力が解除されたときの概略図である。
【符号の説明】
【００６５】
２ シール溝
６ 第１のシール部材
８ 第２のシール部材
９ 第３のシール部材
１０ 複合シール材
１２ 横方向凸部
１２ａ 一方の側端面
１２ｂ シール溝底面側端部
１４ フランジ部
１８ 内壁部分
２０ 空所
２１ 空所
２２ 開口部
２６ 底面
３４ 下方凸部
３６ 相手部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール溝（２）に装着される複合シール材（１０）であって、
前記シール溝（２）の外周側で相手部材（３６）に対向するように配置され、かつ弾性部材からなる第１のシール部材（６）と、
前記シール溝（２）の内周側で前記相手部材（３６）に対向する位置に配置され、かつ前記第１のシール部材（６）よりも硬質の材料からなる第２のシール部材（８）と、
前記シール溝（２）の内周側で前記第２のシール部材（８）よりも前記シール溝（２）の底面（２６）側に配置される第３のシール部材（９）と、を備え、
前記第１のシール部材（６）は、その厚さ方向略中間部の径内方側から径内方に向かって横方向凸部（１２）が突出して形成されているとともに、
前記第２のシール部材（８）は、前記シール溝（２）の外周側で前記第１のシール部材（６）の側端面に当接されるフランジ部（１４）と、このフランジ部（１４）から前記シール溝（２）の底面（２６）側に延びる略直線状の内壁部分（１８）とにより、断面略Ｌ字状に形成され、
前記第１のシール部材（６）と前記第２のシール部材（８）と前記第３のシール部材（９）とが一体的に組み付けられた場合に、前記第１のシール部材（６）の前記横方向凸部（１２）と前記第２のシール部材（８）の前記内壁部分（１８）と前記第３のシール部材（９）との間に空所（２０）が確保され、かつ前記内壁部分（１８）の先端部（１８ａ）は前記第３のシール部材（９）の側端面（９ａ）に対して摺動自在に配置されていることを特徴とする複合シール部材。
【請求項２】
前記第１のシール部材（６）の前記横方向凸部（１２）のシール溝底面側端部（１２ｂ）が前記第３のシール部材（９）側に突出して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の複合シール材。
【請求項３】
前記第１のシール部材（６）と前記第２のシール部材（８）とは、前記シール溝（２）の底面（２６）に対して垂直な面のいずれか一方に凸部が、いずれか他方に凹部が形成され、これらが互いに嵌合されて組付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の複合シール材。
【請求項４】
前記第１のシール部材（６）と前記第３のシール部材（９）とは、前記シール溝（２）の底面（２６）に対して垂直な面のいずれか一方に凸部が、いずれか他方に凹部が形成され、これらが互いに嵌合されて組付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の複合シール材。
【請求項５】
前記第１のシール部材（６）と前記第２のシール部材（８）との間、および前記第1の
シール部材（６）と前記第３のシール部材（９）との間は、それぞれ接着剤により少なくとも一部が接着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の複合シール材。
【請求項６】
前記第１のシール部材（６）が、フッ素ゴムから構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の複合シール材。
【請求項７】
前記第２のシール部材（８）が、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリエーテルケトン樹脂から選択した１種以上の合成樹脂から構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の複合シール材。
【請求項１】
シール溝（２）に装着される複合シール材（１０）であって、
前記シール溝（２）の外周側で相手部材（３６）に対向するように配置され、かつ弾性部材からなる第１のシール部材（６）と、
前記シール溝（２）の内周側で前記相手部材（３６）に対向する位置に配置され、かつ前記第１のシール部材（６）よりも硬質の材料からなる第２のシール部材（８）と、
前記シール溝（２）の内周側で前記第２のシール部材（８）よりも前記シール溝（２）の底面（２６）側に配置される第３のシール部材（９）と、を備え、
前記第１のシール部材（６）は、その厚さ方向略中間部の径内方側から径内方に向かって横方向凸部（１２）が突出して形成されているとともに、
前記第２のシール部材（８）は、前記シール溝（２）の外周側で前記第１のシール部材（６）の側端面に当接されるフランジ部（１４）と、このフランジ部（１４）から前記シール溝（２）の底面（２６）側に延びる略直線状の内壁部分（１８）とにより、断面略Ｌ字状に形成され、
前記第１のシール部材（６）と前記第２のシール部材（８）と前記第３のシール部材（９）とが一体的に組み付けられた場合に、前記第１のシール部材（６）の前記横方向凸部（１２）と前記第２のシール部材（８）の前記内壁部分（１８）と前記第３のシール部材（９）との間に空所（２０）が確保され、かつ前記内壁部分（１８）の先端部（１８ａ）は前記第３のシール部材（９）の側端面（９ａ）に対して摺動自在に配置されていることを特徴とする複合シール部材。
【請求項２】
前記第１のシール部材（６）の前記横方向凸部（１２）のシール溝底面側端部（１２ｂ）が前記第３のシール部材（９）側に突出して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の複合シール材。
【請求項３】
前記第１のシール部材（６）と前記第２のシール部材（８）とは、前記シール溝（２）の底面（２６）に対して垂直な面のいずれか一方に凸部が、いずれか他方に凹部が形成され、これらが互いに嵌合されて組付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の複合シール材。
【請求項４】
前記第１のシール部材（６）と前記第３のシール部材（９）とは、前記シール溝（２）の底面（２６）に対して垂直な面のいずれか一方に凸部が、いずれか他方に凹部が形成され、これらが互いに嵌合されて組付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の複合シール材。
【請求項５】
前記第１のシール部材（６）と前記第２のシール部材（８）との間、および前記第1の
シール部材（６）と前記第３のシール部材（９）との間は、それぞれ接着剤により少なくとも一部が接着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の複合シール材。
【請求項６】
前記第１のシール部材（６）が、フッ素ゴムから構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の複合シール材。
【請求項７】
前記第２のシール部材（８）が、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリエーテルケトン樹脂から選択した１種以上の合成樹脂から構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の複合シール材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２２４９４４（Ｐ２００７−２２４９４４Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４３８３８（Ｐ２００６−４３８３８）
【出願日】平成１８年２月２１日（２００６．２．２１）
【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１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２１日（２００６．２．２１）
【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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