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JP4985973B2 - Sealing structure - Google Patents

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JP4985973B2 JP2007319476A JP2007319476A JP4985973B2 JP 4985973 B2 JP4985973 B2 JP 4985973B2 JP 2007319476 A JP2007319476 A JP 2007319476A JP 2007319476 A JP2007319476 A JP 2007319476A JP 4985973 B2 JP4985973 B2 JP 4985973B2
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Description

本発明は、対向する二部材間に介在されてその隙間を密封する構造であって、例えば真空チャンバ等、減圧空間の密封に適した密封構造に関する。   The present invention relates to a sealing structure that is interposed between two opposing members and seals the gap, and is suitable for sealing a reduced pressure space such as a vacuum chamber.

図6は、半導体ウエハや液晶表示装置等の製造において、ドライエッチングやスパッタリング等の工程で使用される真空チャンバを概略的に示す断面図、図7は、従来技術による密封構造として、図6の一部を拡大して示す断面図、図8は、図7に示される従来の密封構造における問題点を説明するための図である。   6 is a cross-sectional view schematically showing a vacuum chamber used in processes such as dry etching and sputtering in the manufacture of semiconductor wafers and liquid crystal display devices, and FIG. 7 shows a sealing structure according to the prior art as shown in FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a part of the enlarged view, and FIG. 8 is a view for explaining a problem in the conventional sealing structure shown in FIG.

図6に示される真空チャンバは、排気ポート101aを有するチャンバ本体101と、その側壁上端に開閉可能に設けられる蓋体102とからなり、チャンバ本体101と蓋体102の対向端部間は、シールリング103によって密封され、排気ポート101aからの強制排気によって、内部空間Sが真空状態に維持されるものである。参照符号WKは、この真空チャンバの内部空間Sに収容された加工処理対象のワーク(半導体ウエハあるいは液晶パネルの基板等)を示している。   The vacuum chamber shown in FIG. 6 includes a chamber main body 101 having an exhaust port 101a and a lid body 102 that can be opened and closed at the upper end of the side wall, and a seal between the opposite ends of the chamber main body 101 and the lid body 102 is provided. The inner space S is sealed by the ring 103 and maintained in a vacuum state by forced exhaust from the exhaust port 101a. Reference numeral WK indicates a workpiece (semiconductor wafer, liquid crystal panel substrate, or the like) to be processed that is accommodated in the internal space S of the vacuum chamber.

図7に示される例では、シールリング103はゴム状弾性材料からなるOリングであって、チャンバ本体101の側壁101bの上端に周設されたシール装着溝101cに嵌め込まれ、このシール装着溝101cから突出した部分が、蓋体102に密接される。そして真空チャンバの内部空間Sを真空にすることによって、図6に示されるように、大気の圧力Pがチャンバ本体101及び蓋体102に対してシールリング103を圧縮するように作用し、内部空間Sを真空状態に確保するのに必要な密封性を得る。また、シール装着溝101cは、蓋体102の開閉に伴うシールリング103の脱落を防止するため、溝肩側の溝幅がシールリング103の断面径より狭く、溝底側の溝幅が相対的に広くなるように傾斜した一対の内側勾配面を有する蟻溝状に形成されている。   In the example shown in FIG. 7, the seal ring 103 is an O-ring made of a rubber-like elastic material, and is fitted into a seal mounting groove 101 c provided around the upper end of the side wall 101 b of the chamber body 101, and this seal mounting groove 101 c. A portion protruding from the cover 102 is brought into close contact with the lid 102. Then, by evacuating the internal space S of the vacuum chamber, as shown in FIG. 6, the atmospheric pressure P acts to compress the seal ring 103 against the chamber body 101 and the lid 102, and the internal space The seal required to secure S in a vacuum state is obtained. Further, the seal mounting groove 101c has a groove width on the shoulder side of the groove that is narrower than the cross-sectional diameter of the seal ring 103 and a relative groove width on the bottom side of the groove in order to prevent the seal ring 103 from falling off when the lid 102 is opened and closed. It is formed in a dovetail shape having a pair of inner sloped surfaces inclined so as to become wider.

しかしながら、図7に示されるような密封構造では、シール装着溝101cが蟻溝状に形成されていることから、シールリング103の装着作業が困難で、しかもシール装着溝101cへ強引に押し込むことでシールリング103が捩れた状態で装着され、密封性能が低下する懸念があった。   However, in the sealing structure as shown in FIG. 7, since the seal mounting groove 101c is formed in the shape of a dovetail, it is difficult to mount the seal ring 103, and it is possible to forcefully push it into the seal mounting groove 101c. There is a concern that the seal ring 103 is mounted in a twisted state and the sealing performance is deteriorated.

そして、半導体デバイスや液晶表示装置の製造では、プラズマエッチングやスパッタリング等、真空チャンバで半導体ウエハや液晶パネルの基板の表面をプラズマによって処理する工程があり、図8の(A)に示されるように、真空チャンバ内のプラズマPZがシールリング103に入射されることによってシールリング103のゴム状弾性材料がダメージを受けるおそれがあった。そしてこの場合は、シールリング103の密封性能が失墜するばかりでなく、パーティクルが発生して製品に悪影響を及ぼすおそれがあった。   In manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device, there is a process of processing the surface of a semiconductor wafer or a liquid crystal panel substrate with plasma in a vacuum chamber such as plasma etching or sputtering, as shown in FIG. The rubber-like elastic material of the seal ring 103 may be damaged when the plasma PZ in the vacuum chamber is incident on the seal ring 103. In this case, not only the sealing performance of the seal ring 103 is lost, but also particles may be generated to adversely affect the product.

また、近年は液晶テレビ用モニタ等、液晶表示装置のサイズ拡大に伴って、これを製造する装置における真空チャンバのサイズも拡大しており、チャンバ本体101と蓋体102の間でシールリング103が受ける圧縮荷重も増大する傾向にある。そしてこの圧縮荷重に対する十分な反力を得るためには、シール装着溝101cにおけるシールリング103の充填率を大きくすることが有効であるが、この場合、図8(B)に示されるように、圧縮を受けるシールリング103の一部103aがシール装着溝101cの溝肩から膨れて真空側(内部空間S側)へはみ出し、この溝肩と蓋体102との間に噛み込まれて破損し、これによってパーティクルを発生するおそれがあった。   In recent years, with the increase in the size of liquid crystal display devices such as liquid crystal television monitors, the size of the vacuum chamber in the device for manufacturing the liquid crystal display device has also increased, and a seal ring 103 is provided between the chamber body 101 and the lid 102. The compressive load received also tends to increase. In order to obtain a sufficient reaction force against this compressive load, it is effective to increase the filling rate of the seal ring 103 in the seal mounting groove 101c. In this case, as shown in FIG. A portion 103a of the seal ring 103 subjected to compression swells from the groove shoulder of the seal mounting groove 101c and protrudes to the vacuum side (inside the internal space S), and is damaged by being bitten between the groove shoulder and the lid 102, This may generate particles.

また、シール装着溝101cにおけるシールリング103の充填率がそれほど大きくない場合は、ゴム状弾性材料の永久圧縮歪によって、チャンバ本体101の側壁と蓋体102との隙間が経時的に減少し、図8(C)に示されるようにメタルタッチを起こし、メタルタッチの繰り返しによって金属のパーティクルを発生するおそれがあった。   In addition, when the filling rate of the seal ring 103 in the seal mounting groove 101c is not so large, the gap between the side wall of the chamber body 101 and the lid body 102 decreases with time due to permanent compression strain of the rubber-like elastic material. As shown in FIG. 8C, there is a possibility that metal touch is caused and metal particles are generated by repeating the metal touch.

一方、この種の密封構造としては、下記の特許文献のような技術が開示されている。これらは、いずれもゴム状弾性材料からなるシールリング(第一のシール部材)と、合成樹脂からなるスペーサ(第二のシール部材)を蟻溝状のシール装着溝に保持した構成を備えるものである。
特開2005−164027号公報 特開2006−153169号公報
On the other hand, as this type of sealing structure, techniques such as the following patent documents are disclosed. These all have a structure in which a seal ring (first seal member) made of a rubber-like elastic material and a spacer (second seal member) made of a synthetic resin are held in a dovetail seal mounting groove. is there.
JP 2005-164027 A JP 2006-153169 A

しかしながら、特許文献1に開示された密封構造では、大きな圧縮荷重によって合成樹脂からなる第二のシール部材が圧縮変形を受けた場合は、この第二のシール部材も、ゴム状弾性材料からなる第一のシール部材と共にシール装着溝に押し込まれるため、メタルタッチを防止できない。しかもシール部材の断面形状が異形のため、過って逆に取り付けられた場合は、所要の密封性を確保することができない。更には、第一のシール部材と第二のシール部材が完全に密接しているので、圧縮を受けた際にシール部材の逃げ場が少なく、過圧縮となって反力が大きくなり過ぎるといった問題もある。   However, in the sealing structure disclosed in Patent Document 1, when the second seal member made of synthetic resin is subjected to compressive deformation due to a large compressive load, the second seal member is also made of a rubber-like elastic material. Since it is pushed into the seal mounting groove together with the one seal member, metal touch cannot be prevented. And since the cross-sectional shape of a sealing member is unusual, when it is attached reversely, required sealing performance cannot be ensured. Further, since the first seal member and the second seal member are completely in close contact with each other, there is a problem that there is little escape space for the seal member when subjected to compression, and the reaction force becomes too large due to overcompression. is there.

また、特許文献2に開示された密封構造では、合成樹脂からなるスペーサがゴム状弾性材料からなるシールリングの大気側に装着されているため、図8(A)のようなプラズマPZによるシールリングの損傷や、図8(B)のようなシールリングの真空側へのはみ出しを防止することができなかった。   Further, in the sealing structure disclosed in Patent Document 2, since the spacer made of synthetic resin is mounted on the atmosphere side of the seal ring made of rubber-like elastic material, the seal ring by plasma PZ as shown in FIG. It was not possible to prevent damage to the surface and the protrusion of the seal ring as shown in FIG. 8B to the vacuum side.

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、密封対象空間内のプラズマや腐食性の流体によるシールリングの損傷や、過圧縮によるシールリングの破損あるいはシールリングの両側の接触による発塵といった問題を解消し得る密封構造を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and its technical problem is that the seal ring is damaged by plasma or corrosive fluid in the space to be sealed, or the seal ring is broken by over-compression. Another object of the present invention is to provide a sealing structure that can eliminate the problem of dust generation due to contact on both sides of the seal ring.

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項1の発明に係る密封構造は、互いに対向する二部材のうち一方に形成された蟻溝状のシール装着溝と、側面膨出部がこのシール装着溝内に保持されると共にシール装着溝から突出した頭部が前記二部材のうち他方と密接可能なゴム状弾性材料からなるシールリングと、前記シール装着溝に前記シールリングの密封対象空間側に位置して保持され前記シールリングより剛性の大きい材料からなるスペーサとを備え、前記スペーサが、前記シール装着溝の密封対象空間側の溝肩上に支持される鍔部と、前記シール装着溝の密封対象空間側の内側面に嵌合されると共に前記シールリングの側面膨出部を反密封対象空間側の内側面へ押し付ける溝内挿入部と、前記鍔部と溝内挿入部の間の肩部からなり、前記鍔部の肉厚が、非圧縮時における前記シールリングの前記シール装着溝からの突出高さよりも小さく、スペーサの溝内挿入部におけるシールリング側を向いた内側面が肩部側ほど大きくシール装着溝内へ張り出すように傾斜していることを特徴とするものである。 As means for effectively solving the technical problem described above, the sealing structure according to the invention of claim 1 includes a dovetail-shaped seal mounting groove formed on one of two opposing members, and a side bulge. A seal ring made of a rubber-like elastic material whose head is protruded from the seal mounting groove and in which the head protrudes from the seal mounting groove can be in close contact with the other of the two members; A spacer made of a material that is held on the sealing target space side and is more rigid than the seal ring, and the spacer is supported on a groove shoulder on the sealing target space side of the seal mounting groove, An in-groove insertion portion that is fitted to the inner side surface of the seal mounting groove on the space to be sealed side and presses the side bulge portion of the seal ring against the inner surface on the anti-sealing target space side, and the flange portion and the in-groove insertion Between clubs Consists shoulder, the thickness of the flange portion is smaller than the projecting height from the seal mounting groove of the sealing ring in the non-compressed inner surface facing the sealing ring side of the groove insertion portion of the spacer shoulders It is characterized in that it is inclined so as to protrude into the seal mounting groove larger toward the part side .

上記構成において、互いに対向する二部材のうち一方に形成されたシール装着溝に保持されたシールリングは、他方の部材との間で圧縮されることにより密封機能を発揮する。そして、シール装着溝に保持されたスペーサは、溝内挿入部がシールリングの側面膨出部をシール装着溝の反密封対象空間側の内側面に押し付けることによってこのシールリングを蟻溝状のシール装着溝に係止する機能と、前記二部材に作用する荷重によるシールリングの圧縮を、前記シール装着溝の密封対象空間側の溝肩上に支持されて他方の部材との間に介在される鍔部によって制限する機能、言い換えれば前記荷重による二部材間の隙間の減少を制限する機能と、密封対象空間側へのシールリングのはみ出しや、密封対象空間側のプラズマや腐食性の流体のシールリングへの入射を、鍔部によって遮断する機能を有する。また、スペーサの溝内挿入部におけるシールリング側を向いた内側面が肩部側ほど大きくシール装着溝内へ張り出しているので、スペーサの肩部とこれに対向する溝肩によって、シールリングをシール装着溝に確実に係止することができる。 In the above configuration, the seal ring held in the seal mounting groove formed on one of the two members facing each other exhibits a sealing function by being compressed between the other member. Then, the spacer held in the seal mounting groove is configured such that the insertion portion in the groove presses the side bulging portion of the seal ring against the inner surface of the seal mounting groove on the anti-sealing target space side so that the seal ring is sealed in a dovetail shape. The function of locking to the mounting groove and the compression of the seal ring due to the load acting on the two members are supported on the groove shoulder on the sealing target space side of the seal mounting groove and interposed between the other member. The function of limiting by the heel part, in other words, the function of limiting the reduction of the gap between the two members due to the load, the protruding of the seal ring to the space to be sealed, and the sealing of plasma or corrosive fluid on the space to be sealed It has the function of blocking the incidence on the ring by the flange. In addition, since the inner surface facing the seal ring at the insertion part in the groove of the spacer protrudes larger into the seal mounting groove toward the shoulder part, the seal ring is sealed by the shoulder part of the spacer and the groove shoulder opposite to the shoulder part. It can be securely locked in the mounting groove.

請求項2の発明に係る密封構造は、請求項1に記載の構成において、シール装着溝の溝肩間の幅がシールリングの側面膨出部間の幅より大きく、前記シール装着溝に保持されたスペーサの肩部とこれに対向する溝肩の間の幅が前記側面膨出部間の幅より小さいものとする。このように構成すれば、蟻溝状のシール装着溝における最小幅部である溝肩間の幅がシールリングの最大幅部である側面膨出部間の幅より大きいため、シールリングをスペーサに先行してシール装着溝へ容易に挿入し、その後スペーサの溝内挿入部をシール装着溝へ挿入し嵌合することで、スペーサの肩部とこれに対向する溝肩によってシールリングをシール装着溝に係止することができる。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the sealing structure according to the first aspect, wherein the width between the shoulders of the seal mounting groove is larger than the width between the side bulging portions of the seal ring and is held in the seal mounting groove. It is assumed that the width between the shoulder portion of the spacer and the groove shoulder facing the spacer is smaller than the width between the side bulge portions. If configured in this way, the width between the groove shoulders, which is the minimum width portion of the dovetail seal mounting groove, is larger than the width between the side bulging portions, which is the maximum width portion of the seal ring. The seal ring is easily inserted into the seal mounting groove in advance, and then inserted into the seal mounting groove and fitted into the seal mounting groove, so that the seal ring is sealed by the spacer shoulder and the groove shoulder facing it. Can be locked to.

請求項3の発明に係る密封構造は、請求項1又は2に記載の構成において、シール装着溝とスペーサの溝内挿入部との嵌合面が、二部材の互いの対向面に対して略垂直に立ち上がっている。このように構成すれば、シールリングをスペーサに先行してシール装着溝へ挿入した後で、スペーサの溝内挿入部をシール装着溝へ容易に装着することができる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the sealing structure according to the first or second aspect, wherein the fitting surface between the seal mounting groove and the in-groove insertion portion of the spacer is substantially the opposite surface of the two members. Standing vertically. If comprised in this way, after inserting a seal ring in a seal | sticker mounting groove ahead of a spacer, the insertion part in a groove | channel of a spacer can be easily mounted | worn in a seal | sticker mounting groove.

請求項4の発明に係る密封構造は、請求項1〜3のいずれかに記載の構成において、シール装着溝の密封対象空間側の溝肩が、反密封対象空間側の溝肩よりも低く、スペーサの鍔部の肉厚が、前記両溝肩の高さの差よりも大きい。このように構成すれば、シールリングへの圧縮荷重による二部材間の隙間の減少を制限したうえで、シールリングのつぶし代を大きくすることができる。 The sealing structure according to the invention of claim 4 is the structure according to any one of claims 1 to 3 , wherein the groove shoulder on the sealing target space side of the seal mounting groove is lower than the groove shoulder on the anti-sealing target space side, The thickness of the collar portion of the spacer is larger than the difference in height between the two shoulders. If comprised in this way, the crushing margin of a seal ring can be enlarged, after restrict | limiting the reduction | decrease of the clearance gap between two members by the compressive load to a seal ring.

請求項5の発明に係る密封構造は、請求項1〜4のいずれかに記載の構成において、スペーサがPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)からなることを特徴とするものである。PTFEは耐プラズマ性、耐腐食性及び耐摩耗性に優れているので、スペーサからの発塵も有効に抑えられる。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the sealing structure according to any one of the first to fourth aspects, wherein the spacer is made of PTFE (polytetrafluoroethylene). Since PTFE is excellent in plasma resistance, corrosion resistance and wear resistance, dust generation from the spacer can be effectively suppressed.

本発明に係る密封構造によれば、シールリングがスペーサによってシール装着溝に係止されるので、シール装着溝へのシールリングの装着が容易になり、シールリングの圧縮がスペーサの鍔部によって確実に制限されるので、過圧縮によるシールリングの破損あるいはシールリングの両側の接触による発塵を防止することができ、密封対象空間側へのシールリングのはみ出しや、密封対象空間側のプラズマや腐食性の流体によるシールリングの損傷を防止することができる。   According to the sealing structure of the present invention, since the seal ring is locked to the seal mounting groove by the spacer, it is easy to mount the seal ring to the seal mounting groove, and compression of the seal ring is ensured by the flange portion of the spacer. Therefore, it is possible to prevent damage to the seal ring due to over-compression or dust generation due to contact on both sides of the seal ring, and the seal ring protrudes into the space to be sealed, and plasma and corrosion on the space to be sealed The seal ring can be prevented from being damaged by the sexual fluid.

以下、本発明に係る密封構造の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る密封構造を真空チャンバの開閉部に適用した第一の形態を、前記真空チャンバと共に概略的に示す断面図、図2は、第一の形態による密封構造を示す開放状態の断面図、図3は、同じく第一の形態による密封構造を示す密封状態の断面図である。   Hereinafter, preferred embodiments of a sealing structure according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a first embodiment in which a sealing structure according to the present invention is applied to an opening / closing part of a vacuum chamber together with the vacuum chamber, and FIG. 2 is an opening showing a sealing structure according to the first embodiment. FIG. 3 is a sectional view of the sealed state showing the sealing structure according to the first embodiment.

まず図1に示される真空チャンバは、半導体部品や液晶表示装置等の製造において、プラズマエッチングやスパッタリング等の工程で使用されるものであり、排気ポート1aを有するチャンバ本体1と、その上端開放部に開閉可能に設けられる蓋体2とからなる。なお、チャンバ本体1及び蓋体2は、請求項1に記載された互いに対向する二部材に相当する。   First, the vacuum chamber shown in FIG. 1 is used in processes such as plasma etching and sputtering in the manufacture of semiconductor components, liquid crystal display devices, and the like, and includes a chamber body 1 having an exhaust port 1a and an upper end opening portion thereof. And a lid body 2 that can be opened and closed. The chamber body 1 and the lid body 2 correspond to the two members facing each other as described in claim 1.

チャンバ本体1と蓋体2の対向端部間は、シールリング3によって密封され、排気ポート1aからの強制排気によって、内部空間Sが真空状態に維持されるようになっている。参照符号WKは、内部空間Sに収容された加工処理対象のワーク(半導体ウエハあるいは液晶パネルの基板等)を示している。なお、内部空間Sは請求項1に記載された密封対象空間に相当する。   A space between the opposed end portions of the chamber body 1 and the lid body 2 is sealed by a seal ring 3, and the internal space S is maintained in a vacuum state by forced exhaust from the exhaust port 1a. Reference numeral WK indicates a workpiece to be processed (semiconductor wafer or substrate of a liquid crystal panel) accommodated in the internal space S. The internal space S corresponds to the sealed space described in claim 1.

シールリング3は、図2に示されるように、チャンバ本体1の側壁11の上端面11aに沿って無端状に形成されたシール装着溝12に、スペーサ4と共に保持される。   As shown in FIG. 2, the seal ring 3 is held together with the spacer 4 in a seal mounting groove 12 formed endlessly along the upper end surface 11 a of the side wall 11 of the chamber body 1.

詳しくは、シール装着溝12は蟻溝状の断面形状に形成されていて、すなわち平面状の溝底121と、その両側から互いの対向方向へ倒れ込むように傾斜した内側面122,123とを有する。したがってこのシール装着溝12は、溝底121側の溝幅wが相対的に広く、溝肩124,125間の溝幅wが相対的に狭くなっている。 Specifically, the seal mounting groove 12 is formed in a dovetail cross-sectional shape, that is, has a flat groove bottom 121 and inner side surfaces 122 and 123 that are inclined so as to fall in opposite directions from both sides thereof. . Therefore, the groove width w 1 on the groove bottom 121 side of the seal mounting groove 12 is relatively wide, and the groove width w 2 between the groove shoulders 124 and 125 is relatively narrow.

シールリング3はゴム状弾性材料で成形されたものであって、例えば断面形状が円形のOリングからなり、その断面の中心が溝肩124,125より溝内に位置するように、シール装着溝12に半挿入状態で嵌め込まれている。すなわち、シールリング3の円形断面における左右両側の側面膨出部3a,3bはシール装着溝12内に保持され、前記円形断面における下部3cはシール装着溝12の溝底121に密接され、前記円形断面における頭部3dはシール装着溝12の外部へ突出している。   The seal ring 3 is formed of a rubber-like elastic material, and is formed of, for example, an O-ring having a circular cross-sectional shape, and the seal mounting groove is positioned so that the center of the cross-section is located in the groove from the groove shoulders 124 and 125 12 is fitted in a half-inserted state. That is, the side bulging portions 3a, 3b on the left and right sides in the circular cross section of the seal ring 3 are held in the seal mounting groove 12, and the lower portion 3c in the circular cross section is in close contact with the groove bottom 121 of the seal mounting groove 12, The head 3 d in the cross section protrudes outside the seal mounting groove 12.

スペーサ4は、シールリング3のゴム状弾性材料よりも剛性が大きくかつ耐プラズマ性、耐腐食性及び耐摩耗性に優れた材料、例えばPTFEからなるものであって、シール装着溝12に、シールリング3の内側(内部空間S側)に位置して保持されている。   The spacer 4 is made of a material having higher rigidity than the rubber-like elastic material of the seal ring 3 and excellent in plasma resistance, corrosion resistance, and wear resistance, for example, PTFE. It is positioned and held inside the ring 3 (inside the internal space S).

詳しくは、このスペーサ4は、シール装着溝12における内部空間S側の溝肩124上に支持される平板状の鍔部41と、前記シール装着溝12における内部空間S側の内側面122に嵌合されると共にシールリング3に接触してその側面膨出部3bを内部空間Sと反対側(請求項1に記載の反密封対象空間側に相当)の溝肩125又は内側面123へ押し付ける溝内挿入部42と、前記鍔部41と溝内挿入部42の間の肩部43からなる。そしてこのうち、溝内挿入部42は、シール装着溝12における内部空間S側の内側面122と対応して傾斜した形状となっており、シールリング3側を向いた内側面42aが肩部43側ほど大きくシール装着溝12内へ張り出すように傾斜している。また、鍔部41の肉厚tは、非圧縮時におけるシールリング3の頭部3dの、シール装着溝12からの突出高さhよりも小さいものとなっている。 Specifically, the spacer 4 is fitted to the flat plate-like flange portion 41 supported on the groove shoulder 124 on the inner space S side in the seal mounting groove 12 and the inner side surface 122 on the inner space S side in the seal mounting groove 12. A groove which is brought into contact with the seal ring 3 and presses the side bulging portion 3b against the groove shoulder 125 or the inner side surface 123 on the side opposite to the inner space S (corresponding to the anti-sealing target space side according to claim 1). It consists of an inner insertion portion 42 and a shoulder 43 between the flange portion 41 and the in-groove insertion portion 42. Of these, the in-groove insertion portion 42 has an inclined shape corresponding to the inner side surface 122 on the inner space S side in the seal mounting groove 12, and the inner side surface 42 a facing the seal ring 3 side has a shoulder portion 43. It inclines so that it may protrude in the seal | sticker installation groove | channel 12 so that it may be large in the side. Further, the thickness t of the flange portion 41, the head 3d of the sealing ring 3 when uncompressed, has become smaller than the protrusion height h 1 from the seal mounting groove 12.

また、シール装着溝12における溝肩124,125間の溝幅wは、シールリング3の側面膨出部3a,3b間の幅(断面径)wより大きく、シール装着溝12に保持されたスペーサ4の肩部43とこれに対向する溝肩125の間の幅wは、前記側面膨出部3a,3b間の幅(断面径)wより小さいものとなっている。 Further, the groove width w 2 between the groove shoulders 124 and 125 in the seal mounting groove 12 is larger than the width (cross-sectional diameter) w 3 between the side surface bulging portions 3 a and 3 b of the seal ring 3 and is held in the seal mounting groove 12. Further, the width w 4 between the shoulder 43 of the spacer 4 and the groove shoulder 125 opposed thereto is smaller than the width (cross-sectional diameter) w 3 between the side bulged portions 3a and 3b.

以上の構成において、図1に示されるように、チャンバ本体1の側壁11の上端開放部を蓋体2で閉塞した状態で、排気ポート1aから強制排気することによって、内部空間Sを真空にすると、大気の圧力が、チャンバ本体1及び蓋体2を互いに接近させるように作用する。このため、図3に示されるように、チャンバ本体1の側壁11の上端面11aに形成されたシール装着溝12の溝底121と、蓋体2の下面2aとの間でシールリング3が圧縮され、その圧縮反力によって、内部空間Sを真空状態に維持するのに必要な密封性が確保される。   In the above configuration, as shown in FIG. 1, when the internal space S is evacuated by forcibly exhausting from the exhaust port 1 a with the upper end open portion of the side wall 11 of the chamber body 1 closed with the lid 2. The atmospheric pressure acts to bring the chamber body 1 and the lid 2 close to each other. Therefore, as shown in FIG. 3, the seal ring 3 is compressed between the groove bottom 121 of the seal mounting groove 12 formed on the upper end surface 11 a of the side wall 11 of the chamber body 1 and the lower surface 2 a of the lid 2. The sealing reaction necessary to maintain the internal space S in a vacuum state is ensured by the compression reaction force.

このとき、シールリング3の長期使用による永久圧縮歪(ヘタリ)や、大気の圧力によるチャンバ本体1と蓋体2からの圧縮荷重によって、図3に示される状態から更にシールリング3の圧縮を伴いながら、チャンバ本体1の側壁11の上端面11aに対して蓋体2が接近して行くと、蓋体2の下面2aがスペーサ4の鍔部41に当接して支持される。そしてこのスペーサ4は、シールリング3に比較して十分に剛性が大きいPTFEからなるため、チャンバ本体1の側壁11の上端面11aと蓋体2の下面2aとの隙間Gが図2に示されるスペーサ4の鍔部41の肉厚tよりも小さくなることはなく、このため、チャンバ本体1の側壁11の上端面11aと蓋体2の下面2aのメタルタッチによる金属パーティクルの発生が防止され、金属パーティクルによるワークWK(図1参照)への悪影響を有効に防止することができる。また、シールリング3の圧縮率がスペーサ4によって適切な範囲に制限されると共に、内部空間Sを真空状態に維持するのに必要なシールリング3のつぶし代Qが確保される。   At this time, the seal ring 3 is further compressed from the state shown in FIG. 3 due to permanent compression strain (sagging) due to long-term use of the seal ring 3 and compression load from the chamber body 1 and the lid 2 due to atmospheric pressure. However, when the lid body 2 approaches the upper end surface 11 a of the side wall 11 of the chamber body 1, the lower surface 2 a of the lid body 2 comes into contact with and is supported by the flange portion 41 of the spacer 4. Since the spacer 4 is made of PTFE having sufficiently higher rigidity than the seal ring 3, a gap G between the upper end surface 11a of the side wall 11 of the chamber body 1 and the lower surface 2a of the lid 2 is shown in FIG. The thickness t of the flange portion 41 of the spacer 4 is never smaller, and therefore, generation of metal particles due to metal touch between the upper end surface 11a of the side wall 11 of the chamber body 1 and the lower surface 2a of the lid 2 is prevented, It is possible to effectively prevent the adverse effect of the metal particles on the workpiece WK (see FIG. 1). Further, the compression rate of the seal ring 3 is limited to an appropriate range by the spacer 4, and the crushing margin Q of the seal ring 3 necessary for maintaining the internal space S in a vacuum state is secured.

また、半導体ウエハや液晶パネルの基板の表面を処理するプラズマエッチングやスパッタリング等の工程で使用されるプラズマ化された処理ガスが内部空間Sに生成されても、耐プラズマ性に優れたPTFEからなるスペーサ4の鍔部41が、シールリング3より内部空間S側で、溝肩124の上面(上端面11a)と蓋体2の下面2aとの間に介在しているため、内部空間Sからシールリング3へのプラズマの入射が有効に遮断される。したがって、プラズマによりシールリング3が損傷して密封性能が失墜するのを防止できると共に、プラズマによりシールリング3からパーティクルを発生してワークWK(図1参照)へ悪影響を及ぼすのを有効に防止することができる。   Further, even if a plasma processing gas used in a process such as plasma etching or sputtering for processing the surface of a substrate of a semiconductor wafer or a liquid crystal panel is generated in the internal space S, it is made of PTFE having excellent plasma resistance. Since the flange portion 41 of the spacer 4 is interposed between the upper surface (upper end surface 11a) of the groove shoulder 124 and the lower surface 2a of the lid body 2 on the inner space S side from the seal ring 3, it seals from the inner space S. The incidence of plasma on the ring 3 is effectively blocked. Therefore, it is possible to prevent the seal ring 3 from being damaged by the plasma and the sealing performance from being lost, and to effectively prevent the plasma from generating particles from the seal ring 3 and adversely affecting the work WK (see FIG. 1). be able to.

しかも、チャンバの内部空間Sを真空にすることによるシール装着溝12から内部空間S側へのシールリング3のはみ出しが、シールリング3より内部空間S側で、溝肩124の上面と蓋体2の下面2aとの間に介在する鍔部41によって阻止されるので、シールリング3のはみ出しによる破損が有効に防止される。   Moreover, the protrusion of the seal ring 3 from the seal mounting groove 12 to the inner space S side by evacuating the inner space S of the chamber is closer to the inner space S side than the seal ring 3 and the upper surface of the groove shoulder 124 and the lid 2. Therefore, the seal ring 3 is effectively prevented from being damaged due to the protrusion.

ここで、図3に示される密封状態において、シールリング3がゴム状弾性材料の粘着性によって、蓋体2の下面2aと粘着すると、チャンバの内部空間Sの真空状態を解除して蓋体2をチャンバ本体1から開放動作させる際に、この蓋体2の動作に追随してシールリング3がシール装着溝12から抜け出そうとする。しかしながら図2に示されるように、シール装着溝12に保持されたスペーサ4の肩部43とこれに対向する溝肩125の間の幅wは、シールリング3の側面膨出部3a,3b間の幅(断面径)wより小さく、スペーサ4は、その溝内挿入部42がシール装着溝12における内部空間S側の内側面122に互いに対応する傾斜面同士で嵌着されていて、シールリング3の側面膨出部3a,3bが前記溝内挿入部42の傾斜した内側面42a及びシール装着溝12の傾斜した内側面123に押し付けられることにより係止されるので、シール装着溝12からの飛び出しが有効に防止される。 Here, in the sealed state shown in FIG. 3, when the seal ring 3 adheres to the lower surface 2a of the lid 2 due to the adhesiveness of the rubber-like elastic material, the vacuum state of the internal space S of the chamber is released and the lid 2 is released. Is opened from the chamber body 1, the seal ring 3 tends to come out of the seal mounting groove 12 following the operation of the lid 2. However, as shown in FIG. 2, the width w 4 between the shoulder 43 of the spacer 4 held in the seal mounting groove 12 and the groove shoulder 125 opposite to the shoulder 43 is the side bulging portions 3 a and 3 b of the seal ring 3. width between smaller than the (cross-sectional diameter) w 3, spacer 4, have been fitted with the inclined faces of the groove in the insertion portion 42 correspond to each other on the inner surface 122 of the inner space S side of the seal fitting groove 12, Since the side bulging portions 3a and 3b of the seal ring 3 are locked by being pressed against the inclined inner side surface 42a of the in-groove insertion portion 42 and the inclined inner side surface 123 of the seal mounting groove 12, the seal mounting groove 12 Popping out from the is effectively prevented.

そして、シール装着溝12における最小幅部である溝肩124,125間の幅wがシールリング3の最大幅部である側面膨出部3a,3b間の幅(断面径)wより大きいため、シールリング3の装着に際しては、スペーサ4に先行してシール装着溝12へ挿入することで、強制的に押し込むことなく容易に装着でき、このため捩れた状態で装着されるようなこともない。そしてシールリング3の挿入後にスペーサ4の溝内挿入部42をシール装着溝12に挿入して嵌着することで、このスペーサ4の肩部43とシール装着溝12の溝肩125によってシールリング3がシール装着溝12にしっかり係止される。 The larger width (cross-sectional diameter) w 3 between the side surfaces bulging portion 3a, 3b width w 2 between the groove shoulder 124 and 125 is the most significant portion of the seal ring 3 is the minimum width portion of the seal mounting groove 12 Therefore, when the seal ring 3 is mounted, it can be easily mounted without forcibly pushing it by inserting it into the seal mounting groove 12 prior to the spacer 4, so that it can be mounted in a twisted state. Absent. Then, after the seal ring 3 is inserted, the in-groove insertion portion 42 of the spacer 4 is inserted and fitted into the seal mounting groove 12, so that the seal ring 3 is connected by the shoulder portion 43 of the spacer 4 and the groove shoulder 125 of the seal mounting groove 12. Is firmly locked in the seal mounting groove 12.

次に、図4は、本発明の第二の形態による密封構造を示す開放状態の断面図である。   Next, FIG. 4 is an open sectional view showing a sealing structure according to the second embodiment of the present invention.

この第二の形態において上述した第一の形態と異なるところは、シール装着溝12における内部空間S側の溝肩124の高さhが内部空間Sと反対側の溝肩125の高さhよりも低く、スペーサ4の鍔部41の肉厚tが、前記両溝肩124,125の高さh,hの差Δhよりも大きいことにある。また、鍔部41の肉厚tが、非圧縮時におけるシールリング3の頭部3dの、内部空間S側の溝肩124からの突出高さh’よりも小さく設定される。その他の構成は、基本的に第一の形態と同様である。 The second differs from the first embodiment described above where the embodiment, the height of the groove shoulder 125 height h 2 of the internal space S opposite to the inner space S side of the groove shoulder 124 of the seal mounting groove 12 h 3 and the thickness t of the flange 41 of the spacer 4 is larger than the difference Δh between the heights h 2 and h 3 of the groove shoulders 124 and 125. Further, the thickness t of the flange 41 is set to be smaller than the protruding height h 1 ′ of the head 3d of the seal ring 3 from the groove shoulder 124 on the inner space S side when not compressed. Other configurations are basically the same as those in the first embodiment.

したがってこの第二の形態によれば、第一の形態と同様の作用・効果が得られるほか、スペーサ4の鍔部41の肉厚tを例えば先に説明した図2に示されるスペーサ4の鍔部41と同じとした場合、シールリング3のつぶし代Qを、図2のものに比較してΔhだけ大きくすることができる。   Therefore, according to the second embodiment, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained, and the thickness t of the flange portion 41 of the spacer 4 can be set, for example, as described above with reference to FIG. When it is the same as that of the portion 41, the crushing margin Q of the seal ring 3 can be increased by Δh as compared with that of FIG.

次に、図5は、本発明の第三の形態による密封構造を示す開放状態の断面図である。   Next, FIG. 5 is a sectional view in an open state showing a sealing structure according to a third embodiment of the present invention.

この第三の形態において上述した第一の形態と異なるところは、シール装着溝12とスペーサ4の溝内挿入部42との嵌合面が、図1に示されるチャンバ本体1と蓋体2の互いの対向面、言い換えれば図5に示されるチャンバ本体1の側壁11の上端面11aに対して、略垂直に立ち上がっていることにある。その他の構成は、基本的に第一の形態と同様である。   The third embodiment is different from the first embodiment described above in that the fitting surface between the seal mounting groove 12 and the in-groove insertion portion 42 of the spacer 4 is formed between the chamber body 1 and the lid body 2 shown in FIG. In other words, they stand up substantially perpendicular to the opposing surfaces, in other words, the upper end surface 11a of the side wall 11 of the chamber body 1 shown in FIG. Other configurations are basically the same as those in the first embodiment.

すなわちこの形態において、シール装着溝12は、内部空間Sと反対側の内側面123が、溝肩125側で溝幅を狭めるように倒れ込んだ傾斜面をなしている一方、内部空間S側の内側面122が、チャンバ本体1の側壁11の上端面11a及び溝底121に対して垂直に立ち上がっている。   In other words, in this embodiment, the seal mounting groove 12 has an inner surface 123 on the side opposite to the inner space S that forms an inclined surface that collapses so as to narrow the groove width on the groove shoulder 125 side. The side surface 122 rises perpendicularly to the upper end surface 11 a of the side wall 11 of the chamber body 1 and the groove bottom 121.

またスペーサ4の溝内挿入部42は、その外側面42bが、シール装着溝12における内部空間S側の内側面122と密接可能な形状、すなわち鍔部41に対して略垂直に立ち上がっており、シールリング3側を向いた内側面42aが、シール装着溝12における内部空間Sと反対側の内側面123と略対称の傾斜面をなし、すなわち肩部43側ほど大きくシール装着溝12内へ張り出すように傾斜している。このため、溝内挿入部42は、肩部43側ほど肉厚が増大する形状となっている。   Further, the insertion portion 42 in the groove 4 of the spacer 4 has a shape in which the outer side surface 42b can be in close contact with the inner side surface 122 on the inner space S side in the seal mounting groove 12, that is, rises substantially perpendicular to the flange portion 41, The inner side surface 42a facing the seal ring 3 side forms a substantially symmetrical inclined surface with the inner side surface 123 on the opposite side of the inner space S in the seal mounting groove 12, that is, the shoulder portion 43 side extends into the seal mounting groove 12 larger. It is inclined so that it may come out. For this reason, the insertion part 42 in a groove | channel has a shape where thickness increases toward the shoulder part 43 side.

したがってこの第三の形態によれば、第一の形態と同様の作用・効果が得られるほか、装着に際して、シールリング3を先行してシール装着溝12へ挿入した後で、スペーサ4の溝内挿入部42をシール装着溝12へ容易に挿入して装着することができる。しかもシール装着溝12は、一方の内側面123のみが傾斜した形状であるため、両面を傾斜面とする場合に比較して溝加工のコストを低減することができる。   Therefore, according to the third embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained, and when the seal ring 3 is inserted into the seal mounting groove 12 before mounting, The insertion portion 42 can be easily inserted into the seal mounting groove 12 and mounted. Moreover, since the seal mounting groove 12 has a shape in which only one inner side surface 123 is inclined, the cost of groove processing can be reduced as compared with the case where both surfaces are inclined surfaces.

なお、上述の各形態では、シール装着溝12をチャンバ本体1の側壁11の上端面11aに形成しているが、本発明は、シール装着溝12を蓋体2の下面2aに形成した場合でも、同様に実施可能である。   In each of the above-described embodiments, the seal mounting groove 12 is formed on the upper end surface 11a of the side wall 11 of the chamber body 1. However, in the present invention, even when the seal mounting groove 12 is formed on the lower surface 2a of the lid body 2. Can be implemented as well.

本発明に係る密封構造の第一の形態を、真空チャンバと共に概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the 1st form of the sealing structure which concerns on this invention with a vacuum chamber. 本発明に係る第一の形態による密封構造を示す開放状態の断面図である。It is sectional drawing of the open state which shows the sealing structure by the 1st form which concerns on this invention. 本発明に係る第一の形態による密封構造を示す密封状態の断面図である。It is sectional drawing of the sealing state which shows the sealing structure by the 1st form which concerns on this invention. 本発明に係る第二の形態による密封構造を示す開放状態の断面図である。It is sectional drawing of the open state which shows the sealing structure by the 2nd form which concerns on this invention. 本発明に係る第三の形態による密封構造を示す開放状態の断面図である。It is sectional drawing of the open state which shows the sealing structure by the 3rd form which concerns on this invention. 半導体や液晶の製造等において用いられる真空チャンバを概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the vacuum chamber used in manufacture of a semiconductor, a liquid crystal, etc. 従来技術による密封構造として、図6の一部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows a part of FIG. 6 as a sealing structure by a prior art. 図7に示される従来の密封構造における問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem in the conventional sealing structure shown by FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 チャンバ本体
11 側壁
12 シール装着溝
121 溝底
122,123 内側面
124,125 溝肩
2 蓋体
3 シールリング
3a,3b 側面膨出部
3c 下部
3d 頭部
4 スペーサ
41 鍔部
42 溝内挿入部
42a 内側面
43 肩部
S 内部空間(密封対象空間)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber main body 11 Side wall 12 Seal mounting groove 121 Groove bottom 122,123 Inner side surface 124,125 Groove shoulder 2 Lid body 3 Seal ring 3a, 3b Side surface bulging part 3c Lower part 3d Head part 4 Spacer 41 ridge part 42 Groove insertion part 42a Inner side surface 43 Shoulder S Internal space (sealing target space)

Claims (5)

互いに対向する二部材のうち一方に形成された蟻溝状のシール装着溝と、側面膨出部がこのシール装着溝内に保持されると共にシール装着溝から突出した頭部が前記二部材のうち他方と密接可能なゴム状弾性材料からなるシールリングと、前記シール装着溝に前記シールリングの密封対象空間側に位置して保持され前記シールリングより剛性の大きい材料からなるスペーサとを備え、前記スペーサが、前記シール装着溝の密封対象空間側の溝肩上に支持される鍔部と、前記シール装着溝の密封対象空間側の内側面に嵌合されると共に前記シールリングの側面膨出部を反密封対象空間側の内側面へ押し付ける溝内挿入部と、前記鍔部と溝内挿入部の間の肩部からなり、前記鍔部の肉厚が、非圧縮時における前記シールリングの前記シール装着溝からの突出高さよりも小さく、スペーサの溝内挿入部におけるシールリング側を向いた内側面が肩部側ほど大きくシール装着溝内へ張り出すように傾斜していることを特徴とする密封構造。 A dovetail-shaped seal mounting groove formed on one of the two members facing each other, a side bulging portion is held in the seal mounting groove, and a head projecting from the seal mounting groove is a portion of the two members. A seal ring made of a rubber-like elastic material that can be in close contact with the other, and a spacer made of a material that is held in the seal mounting groove on the sealing target space side of the seal ring and has a rigidity higher than that of the seal ring, A spacer is supported on the groove shoulder on the sealing target space side of the seal mounting groove, and is fitted to the inner side surface of the seal mounting groove on the sealing target space side, and the side bulge portion of the seal ring In the groove that presses against the inner surface of the space to be anti-sealed, and a shoulder between the flange and the groove insert, and the wall thickness of the flange is the non-compressed thickness of the seal ring Seal mounting groove Smaller than the projection height of the al, sealing structure inner side surface facing the sealing ring side of the groove insertion portion of the spacer and being inclined so as to protrude to the extent shoulder side large seal fitting groove. シール装着溝の溝肩間の幅がシールリングの側面膨出部間の幅より大きく、前記シール装着溝に保持されたスペーサの肩部とこれに対向する溝肩の間の幅が前記側面膨出部間の幅より小さいことを特徴とする請求項1に記載の密封構造。   The width between the groove shoulders of the seal mounting groove is larger than the width between the side bulging portions of the seal ring, and the width between the shoulder portion of the spacer held in the seal mounting groove and the groove shoulder facing the spacer shoulder groove is the side bulge. The sealing structure according to claim 1, wherein the sealing structure is smaller than a width between the protruding portions. シール装着溝とスペーサの溝内挿入部との嵌合面が、二部材の互いの対向面に対して略垂直に立ち上がっていることを特徴とする請求項1又は2に記載の密封構造。 The sealing structure according to claim 1 or 2, wherein a fitting surface between the seal mounting groove and the in-groove insertion portion of the spacer rises substantially perpendicular to the opposing surfaces of the two members . シール装着溝の密封対象空間側の溝肩が、反密封対象空間側の溝肩よりも低く、スペーサの鍔部の肉厚が、前記両溝肩の高さの差よりも大きいことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の密封構造。 The groove shoulder on the sealing target space side of the seal mounting groove is lower than the groove shoulder on the anti-sealing target space side, and the thickness of the collar portion of the spacer is larger than the difference in height between the both shoulders of the groove. The sealing structure according to any one of claims 1 to 3. スペーサがPTFEからなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の密封構造。 The sealing structure according to claim 1, wherein the spacer is made of PTFE .
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