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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5777315
(24)【登録日】2015年7月17日
(45)【発行日】2015年9月9日
(54)【発明の名称】複合シール材
(51)【国際特許分類】
F16J 15/10 20060101AFI20150820BHJP
【ＦＩ】
F16J15/10 T
F16J15/10 D
F16J15/10 X
【請求項の数】4
【全頁数】33
(21)【出願番号】特願2010-234337(P2010-234337)
(22)【出願日】2010年10月19日
(65)【公開番号】特開2012-87855(P2012-87855A)
(43)【公開日】2012年5月10日
【審査請求日】2013年10月4日
(73)【特許権者】
【識別番号】000229564
【氏名又は名称】日本バルカー工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001070
【氏名又は名称】特許業務法人ＳＳＩＮＰＡＴ
(72)【発明者】
【氏名】中川 一平
【審査官】
中尾 麗
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２００７／０２１６１０８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開昭６２−２２０７７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−１２０７３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−２０２７８７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ１６Ｊ １５／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シール溝に装着した際に、前記シール溝の一方の側壁側に位置する第１のシール部材と、
前記シール溝に装着した際に、前記シール溝の他方の側壁側に位置する第２のシール部材とを備え、
前記第１のシール部材が、弾性部材から構成され、
前記第２のシール部材が、前記第１のシール部材よりも硬質の材料から構成された複合シール材であって、
前記第１のシール部材が、圧接された際にシール性が付与されるシール本体部と、
前記シール本体部の軸方向の略中央部より、前記第２のシール部材側に延設された第１の結合部とを備え、
前記第１の結合部が、
前記シール本体部側の基端部から、前記第２のシール部材側の先端部にかけて、その軸方向の長さが漸次大きくなるようにテーパー傾斜面が形成され、
前記第２のシール部材が、
断面略矩形状のスペーサー部と、
前記スペーサー部の軸方向の両端部より、前記第１のシール部材側に延設された第２の結合部とを備え、
前記第２の結合部が、前記第１のシール部材の前記第１の結合部と略相補的な形状を有するように、前記スペーサー部側の基端部から、前記第１のシール部材側の先端部にかけて、その軸方向の長さが漸次小さくなるように、内側テーパー傾斜面が形成され、
前記第２のシール部材の前記スペーサー部と前記第２の結合部との間に溝部が形成され、
前記溝部の形状は断面視で台形形状であり、
前記第１のシール部材と前記第２のシール部材とを、前記シール本体部の径方向に並べて配置するとともに、前記第１のシール部材の前記第１の結合部に、前記第２のシール部材の前記第２の結合部を嵌合することによって、前記第１のシール部材と前記第２のシール部材とが前記シール本体部の径方向に一体化された連結部を備えることを特徴とする複合シール材。
前記シール溝に装着した際に、前記シール溝の他方の側壁側に位置する第２のシール部材とを備え、
前記第１のシール部材が、弾性部材から構成され、
前記第２のシール部材が、前記第１のシール部材よりも硬質の材料から構成された複合シール材であって、
前記第１のシール部材が、圧接された際にシール性が付与されるシール本体部と、
前記シール本体部の軸方向の略中央部より、前記第２のシール部材側に延設された第１の結合部とを備え、
前記第１の結合部が、
前記シール本体部側の基端部から、前記第２のシール部材側の先端部にかけて、その軸方向の長さが漸次大きくなるようにテーパー傾斜面が形成され、
前記第２のシール部材が、
断面略矩形状のスペーサー部と、
前記スペーサー部の軸方向の両端部より、前記第１のシール部材側に延設された第２の結合部とを備え、
前記第２の結合部が、前記第１のシール部材の前記第１の結合部と略相補的な形状を有するように、前記スペーサー部側の基端部から、前記第１のシール部材側の先端部にかけて、その軸方向の長さが漸次小さくなるように、内側テーパー傾斜面が形成され、
前記第２のシール部材の前記スペーサー部と前記第２の結合部との間に溝部が形成され、
前記溝部の形状は断面視で台形形状であり、
前記第１のシール部材と前記第２のシール部材とを、前記シール本体部の径方向に並べて配置するとともに、前記第１のシール部材の前記第１の結合部に、前記第２のシール部材の前記第２の結合部を嵌合することによって、前記第１のシール部材と前記第２のシール部材とが前記シール本体部の径方向に一体化された連結部を備えることを特徴とする複合シール材。
【請求項2】
前記シール溝の溝高さＨと、前記第２のシール部材のスペーサー部の軸方向の厚みＴ１との関係が、
シール溝の溝高さＨ＜スペーサー部の軸方向の厚みＴ１
であることを特徴とする請求項１に記載の複合シール材。
シール溝の溝高さＨ＜スペーサー部の軸方向の厚みＴ１
であ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２のシール部材の前記スペーサー部の軸方向の厚みＴ１と、前記連結部の軸方向の厚みＴ２との関係が、
スペーサー部の軸方向の厚みＴ１≦連結部の軸方向の厚みＴ２
であることを特徴とする請求項２に記載の複合シール材。
スペーサー部の軸方向の厚みＴ１≦連結部の軸方向の厚みＴ２
であることを特徴とする請求項２に記載の複合シール材。
【請求項4】
前記連結部の軸方向の厚みＴ２と、前記第１のシール部材の前記シール本体部の軸方向の厚みＴ３との関係が、
連結部の軸方向の厚みＴ２≦シール本体部の軸方向の厚みＴ３
であることを特徴とする請求項３に記載の複合シール材。
連結部の軸方向の厚みＴ２≦シール本体部の軸方向の厚みＴ３
であることを特徴とする請求項３に記載の複合シール材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、真空、超真空状態で使用される複合シール材に関し、例えば、ドライエッチング装置やＣＶＤ装置などの半導体製造装置に使用される複合シール材に関する。
【背景技術】
【0002】
エレクトロニクス産業の発達に伴い、ＩＣ（集積回路）、ＬＳＩ（大規模集積回路）などの電子部品の材料となる半導体の製造技術が、特に、パーソナルコンピュータなどのように高精細化、薄型化などに伴って、著しく進歩している。
【0003】
このため、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っては、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。
【0004】
従来、このような真空シール性能と耐プラズマ性、さらには耐腐食ガス性が求められるシール部材として、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、環境が厳しくなるにつれ、フッ素ゴムでも、耐プラズマ性や耐腐食ガス性などの性能が不十分で、真空シール性が低下することになり、その結果、新しいシール部材が求められるようになってきている。
【0005】
このため、従来、このような真空シール性能と耐プラズマ性、さらには耐腐食ガス性が求められるシール部材として、図２１に示したようなシール材１００が用いられている。このシール材１００は、Ｏリング形状の、例えば、フッ素ゴムからなる第１のシール部材１０２と、それより硬質の材料であり、耐プラズマ性や耐腐食ガス性が良好な、例えば、フッ素樹脂からなる平板形状の第２のシール部材１０４とから構成されている。
【0006】
そして、シール溝１０６の、例えば、エッチングガスやプラズマに曝される側の側壁１０８の側に、第２のシール部材１０４を配置し、シール溝１０６の他方の側壁１１０の側に第１のシール部材１０２を配置している。
【0007】
これにより、第２のシール部材１０４によって、エッチングガスやプラズマの侵入を防止し、第１のシール部材１０２の劣化を防止するように構成されている。なお、この場合、図２１に示したように、第２のシール部材１０４の厚さが、シール溝１０６の深さ（側壁１０８の高さ）より大きくなっている。これにより、第２のシール部材１０４が、スペーサー部材として機能するので、相手部材１１２とシール溝１０６側の被装着部材１１４とが当接して、いわゆる「メタルタッチ」により、これらの金属製の部材が摩耗損傷したり、使用時に金属パーティクルが発生するのを防止するように構成されている。
【0008】
一方、特許文献１（特許第４２４７６２５号公報）では、図２２に示したようなシール材２００が用いられている。このシール材２００は、Ｏリング形状の、例えば、フッ素ゴムからなる第１のシール部材２０２と、それより硬質の材料であり、耐プラズマ性や耐腐食ガス性が良好な、例えば、フッ素樹脂からなる平板形状の第２のシール部材２０４とから構成されている。
【0009】
そして、シール溝２０６の、例えば、エッチングガスやプラズマに曝される側に、このシール溝２０６の深さより浅い深さを有するシール溝２０８を形成している。これにより、シール溝２０６内に第１のシール部材２０２を装着するとともに、シール溝２０８に第２のシール部材２０４を装着している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特許第４２４７６２５号公報
【特許文献2】国際公開ＷＯ２００９／０３８０２２号公報
【特許文献3】意匠登録第１３４９９８２号公報
【特許文献4】意匠登録第１３４９９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、図２１に示したような従来のシール材１００では、Ｏリング形状の第１のシール部材１０２と、平板形状の第２のシール部材１０４の２つの形状と材質（硬さ）の異なるシール部材を、１つのシール溝１０６内に並列して配置しなければならない。
【0012】
このため、１つのシール溝１０６内に、これらの２つのシール部材１０２、１０４を配置する煩雑な作業が必要で手間がかかることになる。しかも、これらの２つのシール部材１０２、１０４を、シール溝１０６内に適正な位置、姿勢で配置しなければ、シール性能が低下してしまうおそれがある。
【0013】
一方、特許文献１のシール材２００では、Ｏリング形状の第１のシール部材２０２と、平板形状の第２のシール部材２０４の２つの形状と材質（硬さ）の異なるシール部材を、２つのシール溝２０６、２０８内にそれぞれ配置しなければならない。
【0014】
このため、２つのシール溝２０６、２０８内に、これらの２つのシール部材２０２、２０４をそれぞれ配置する煩雑な作業が必要で手間がかかることになる。また、シール溝２０６と、シール溝２０６の深さより浅い深さを有するシール溝２０８を形成しなければならず、シール溝加工が複雑で手間がかかることになる。
【0015】
さらに、これらの２つのシール部材２０２、２０４をそれぞれ、シール溝２０６、２０８内に適正な位置、姿勢で配置しなければ、シール性能が低下してしまうおそれがある。このため、本出願人は、特許文献２（国際公開ＷＯ２００９／０３８０２２号公報）、特許文献３（意匠登録第１３４９９８２号公報）、特許文献４（意匠登録第１３４９９８３号公報）において、図２３に示したような、複合シール材３００を提案している。
【0016】
すなわち、この複合シール材３００は、図２３に示したように、ゴム製の第１のシール部材３０２と、このゴム製の第１のシール部材３０２より硬質な合成樹脂製の第２のシール部材３０４とから構成される。
【0017】
そして、第１のシール部材３０２は、環状のシール本体３０６を備えており、このシール本体３０６から、第２のシール部材３０４側に突設された凸部３０８を備えている。さらに、この凸部３０８の軸方向の中間部から、第２のシール部材３０４側にさらに突設された嵌合部３１０を備えている。
【0018】
一方、第２のシール部材３０４は、軸方向の中間部に、第１のシール部材３０２の嵌合部３１０と略相補的な形状の被嵌合凹部３１２を備えているとともに、軸方向の両端部に屈曲部３１４を備えている。
【0019】
そして、第１のシール部材３０２の凸部３０８を、第２のシール部材３０４の被嵌合凹部３１２に嵌合するとともに、第２のシール部材３０４の屈曲部３１４を、第１のシール部材３０２のシール本体３０６と凸部３０８との間に形成される段差部３１６に当接した状態で、第１のシール部材３０２と第２のシール部材３０４とを連結して一体化されるように構成されている。
【0020】
このように構成される従来の複合シール材３００を、シール溝３１８に装着すると、シール溝３１８の一方側の側壁３２０の側に配置されるゴム製の第１のシール部材３０２により、真空シール性が確保される。また、シール溝３１８の他方の側壁３２２の側に配置される合成樹脂製の第２のシール部材３０４により、第１のシール部材３０２では十分に発揮することができない耐プラズマ性や耐腐食ガス性が確保されるものである。
【0021】
しかしながら、この従来の複合シール材３００において、第２のシール部材３０４により、ある程度は、相手部材３２４とシール溝３１８側の被装着部材３２６とが当接して、メタルタッチにより、これらの金属製の部材が摩耗損傷し、使用時に金属パーティクルが発生するのを防止することができるようになっている。
【0022】
しかしながら、耐プラズマ性や耐腐食ガス性を有する合成樹脂製の第２のシール部材３０４の径方向の幅が狭いため、予期しない摩耗や損傷により耐プラズマ性や耐不測ガス性が充分に発揮できなくなると、エッチングガスやプラズマが、ゴム製の第１のシール部材３０２に作用して、真空シール性が低下することになる。
【0023】
さらに、第２のシール部材３０４の径方向の幅が狭いため、高荷重下では、第２のシール部材３０４が変形してしまい、メタルタッチが防止できないようになり、上記の金属製の部材が摩耗損傷したり、使用時に金属パーティクルが発生するのを防止することができないことになる。
【0024】
また、相手部材３２４が石英製などの比較的割れ易い材質の場合には、相手部材３２４と被装着部材３２６とが直接接触すると、相手部材３２４を割ってしまうことがあった。さらに、接触部からパーティクル・金属不純物が発生し、パーティクル汚染や金属不純物汚染の原因となることがあった。
【0025】
本発明は、このような現状に鑑み、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、長期にわたり真空シール性能が低下することなく、使用時に、高荷重下でも、金属パーティクルが発生することがなく、しかも、製造が容易で安価に製造できる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】
【0026】
本発明は、前述したような従来技術における課題を解決するために発明されたものであって、本発明の複合シール材は、シール溝に装着した際に、前記シール溝の一方の側壁側に位置する第１のシール部材と、
前記シール溝に装着した際に、前記シール溝の他方の側壁側に位置する第２のシール部材とを備え、
前記第１のシール部材が、弾性部材から構成され、
前記第２のシール部材が、前記第１のシール部材よりも硬質の材料から構成された複合シール材であって、
前記第１のシール部材が、圧接された際にシール性が付与されるシール本体部と、
前記シール本体部の軸方向の略中央部より、前記第２のシール部材側に延設された第１の結合部とを備え、
前記第１の結合部が、
前記シール本体部側の基端部から、前記第２のシール部材側の先端部にかけて、その軸方向の長さが漸次大きくなるようにテーパー傾斜面が形成され、
前記第２のシール部材が、
断面略矩形状のスペーサー部と、
前記スペーサー部の軸方向の両端部より、前記第１のシール部材側に延設された第２の結合部とを備え、
前記第２の結合部が、前記第１のシール部材の前記第１の結合部と略相補的な形状を有するように、前記スペーサー部側の基端部から、前記第１のシール部材側の先端部にかけて、その軸方向の長さが漸次小さくなるように、内側テーパー傾斜面が形成され、
前記第２のシール部材の前記スペーサー部と前記第２の結合部との間に溝部が形成され、
前記溝部の形状は断面視で台形形状であり、
前記第１のシール部材と前記第２のシール部材とを、前記シール本体部の径方向に並べて配置するとともに、前記第１のシール部材の前記第１の結合部に、前記第２のシール部材の前記第２の結合部を嵌合することによって、前記第１のシール部材と前記第２のシール部材とが前記シール本体部の径方向に一体化された連結部を備えることを特徴とする。
【0027】
このように構成することによって、複合シール材を圧接した際に、弾性部材から構成される第１のシール部材のシール本体部が圧接されて真空シール性が付与される。また、第１のシール部材と第２のシール部材とが一体化された連結部において、第２のシール部材の第２の結合部が圧接され、さらに、第２のシール部材のスペーサー部と、相手部材が当接することによって、エッチングガスやプラズマの侵入を防止できる、プラズマシール性が付与されることになる。
【0028】
従って、この状態では、第２のシール部材が、第１のシール部材よりも硬質の材料から構成されているので、第２のシール部材側を、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のシール部材の第２の結合部による圧接、第２のシール部材のスペーサー部と相手部材との当接により、弾性部材から構成される第１のシール部材の圧接部であるシール本体部が、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、真空シール性が低下することがない。
【0029】
また、この場合に、厳しい環境側に、第１のシール部材よりも硬質の材料から構成される第２のシール部材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に優れる。
【0030】
さらに、第２のシール部材の第２の結合部による圧接、第２のシール部材の径方向に幅のあるスペーサー部と相手部材との当接により、相手部材とシール溝側の被装着部材とが当接して、メタルタッチにより、これらの金属製の部材が摩耗損傷したり、使用時に金属パーティクルが発生するのを確実に防止することができる。
【0031】
また、第２のシール部材の第２の結合部に長時間の押圧によってクリープ現象が生じても、第２のシール部材の第２の結合部の間に、弾性部材から構成される第１のシール部材の第１の結合部が位置することになる。
【0032】
これにより、第１のシール部材の第１の結合部の反発力によって、第２のシール部材の第２の結合部が、第１のシール部材の第１の結合部によって常に押し広げられて、長期にわたり腐食性ガス、プラズマなどの侵入を防止する、プラズマシール性を維持することができ、弾性部材から構成される第１のシール部材全体が、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、真空シール性が低下することがない。
【0033】
また、本発明の複合シール材は、第２のシール部材のスペーサー部と第２の結合部との間に溝部が形成されていることによって、複合シール材を圧接した際に、第２の結合部が、内側、すなわち、第１のシール部材の第１の結合部側に屈曲しやすく、また、元の位置に復帰しやすくなる。
【0034】
その結果、弾性部材から構成される第１のシール部材の第１の結合部の反発力によって、第２のシール部材の第２の結合部が、第１のシール部材の第１の結合部によって常に押し広げられて、長期にわたり腐食性ガス、プラズマなどの侵入を防止する、プラズマシール性を維持することができ、弾性部材から構成される第１のシール部材全体が、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、真空シール性が低下することがない。
【0035】
また、第２のシール部材のスペーサー部と第２の結合部との間に溝部が形成されていることによって、第２のシール部材の第２の結合部と、第１のシール部材のシール本体部の圧接の際の圧縮荷重をより低くすることができ、低い圧縮荷重で高い真空シール性を確保することができる。
【0036】
さらに、第２のシール部材のスペーサー部と第２の結合部との間に溝部が形成されていることによって、クリアランスが変動した際にも、追随性がより良くなり、常に高い真空ならびにプラズマシール性を確保することができる。
【0037】
また、本発明の複合シール材は、前記シール溝の溝高さＨと、前記第２のシール部材のスペーサー部の軸方向の厚みＴ１との関係が、
シール溝の溝高さＨ＜スペーサー部の軸方向の厚みＴ１
であることを特徴とする。
【0038】
このように、シール溝の溝高さＨ＜スペーサー部の軸方向の厚みＴ１の関係にあれば、シール溝よりも、第２のシール部材のスペーサー部が突設した状態となるので、相手部材とシール溝側の被装着部材とが当接するのが、スペーサー部によって確実に防止され、メタルタッチにより、これらの金属製の部材が摩耗損傷したり、使用時に金属パーティクルが発生するのを確実に防止することができる。
【0039】
また、本発明の複合シール材は、前記第２のシール部材の前記スペーサー部の軸方向の厚みＴ１と、前記連結部の軸方向の厚みＴ２との関係が、
スペーサー部の軸方向の厚みＴ１≦連結部の軸方向の厚みＴ２
であることを特徴とする。
【0040】
このようにスペーサー部の軸方向の厚みＴ１≦連結部の軸方向の厚みＴ２の関係にあれば、連結部、すなわち、第１のシール部材よりも硬質の材料から構成された第２のシール部材の第２の結合部が先に圧接されるので、腐食性ガス、プラズマなどの侵入を防止する、プラズマシール性を維持することができ、弾性部材から構成される第１のシール部材全体が、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、真空シール性が低下することがない。
【0041】
そして、さらに荷重が負荷された際には、スペーサー部に相手部材が当接するので、相手部材とシール溝側の被装着部材とが当接するのが、スペーサー部によって確実に防止され、メタルタッチにより、これらの金属製の部材が摩耗損傷したり、使用時に金属パーティクルが発生するのを確実に防止することができる。
【0042】
しかも、第１のシール部材よりも硬質の材料から構成された第２のシール部材のスペーサー部に相手部材が当接すると、スペーサー部においても腐食性ガス、プラズマなどの侵入を防止する、プラズマシール性を維持することができ、弾性部材から構成される第１のシール部材全体が、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、真空シール性が低下することがない。
【0043】
また、本発明の複合シール材は、前記連結部の軸方向の厚みＴ２と、前記第１のシール部材の前記シール本体部の軸方向の厚みＴ３との関係が、
連結部の軸方向の厚みＴ２≦シール本体部の軸方向の厚みＴ３
であることを特徴とする。
【0044】
このように、連結部の軸方向の厚みＴ２≦シール本体部の軸方向の厚みＴ３の関係にあれば、第１のシール部材のシール本体部が先に圧接され、その後、連結部、すなわち、第１のシール部材よりも硬質の材料から構成された第２のシール部材の第２の結合部が圧接されるので、確実に第１のシール部材のシール本体部において真空シール性を発揮させ、腐食性ガス、プラズマなどの侵入を防止する、プラズマシール性を維持することができる。
【0045】
なお、この場合、連結部の軸方向の厚みＴ２＝シール本体部の軸方向の厚みＴ３の関係にあるのが好ましく、常に、連結部、すなわち、第２のシール部材の第２の結合部が圧接されるので、腐食性ガス、プラズマなどの侵入を防止する、プラズマシール性を維持することができ、弾性部材から構成される第１のシール部材全体が、これらの腐食性ガス、プラズマなどからより確実に保護されることになり、真空シール性が低下することがない。
【発明の効果】
【0046】
本発明の複合シール材によれば、第２のシール部材が、第１のシール部材よりも硬質の材料から構成されているので、第２のシール部材側を、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のシール部材の第２の結合部による圧接、第２のシール部材のスペーサー部と相手部材との当接により、弾性部材から構成される第１のシール部材の圧接部であるシール本体部が、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、真空シール性が低下することがない。
【0047】
また、この場合に、厳しい環境側に、第１のシール部材よりも硬質の材料から構成される第２のシール部材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に優れる。
【0048】
さらに、第２のシール部材の第２の結合部による圧接、第２のシール部材の径方向に幅のあるスペーサー部と相手部材との当接により、相手部材とシール溝側の被装着部材とが当接して、メタルタッチにより、これらの金属製の部材が摩耗損傷したり、使用時に金属パーティクルが発生するのを確実に防止することができる。
【0049】
また、第２のシール部材の第２の結合部に長時間の押圧によってクリープ現象が生じても、第２のシール部材の第２の結合部の間に、弾性部材から構成される第１のシール部材の第１の結合部が位置することになる。
【0050】
これにより、第１のシール部材の第１の結合部の反発力によって、第２のシール部材の第２の結合部が、第１のシール部材の第１の結合部によって常に押し広げられて、長期にわたり腐食性ガス、プラズマなどの侵入を防止する、プラズマシール性を維持することができ、弾性部材から構成される第１のシール部材全体が、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、真空シール性が低下することがない。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【発明を実施するための形態】
【0052】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。図１は、本発明の複合シール材の正面図、図２は、本発明の複合シール材の右側面図、図３は、本発明の複合シール材の平面図、図４は、本発明の複合シール材の図３のＡ−Ａ線についての断面図、図５は、本発明の複合シール材をシール溝に装着した状態を示す部分拡大断面図である。
【0053】
図１〜図５において、１０は、全体で本発明の複合シール材を示しており、この複合シール材１０は、略環状（この実施例の場合には、円形）であり、図５に示したように、略環状で断面が矩形形状のシール溝１２に装着されるものである。
【0054】
このシール溝１２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に用いられるものである。そして、複合シール材１０は、図５に示したように、このようなシール溝１２に装着した際に、シール溝１２の一方の側壁１４の側、すなわち、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とは反対側（例えば、大気側）に位置する第１のシール部材１６を備えている。
【0055】
また、複合シール材１０は、シール溝１２に装着した際に、シール溝１２の他方の側壁１８の側、すなわち、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位置する第２のシール部材２０を備えている。
【0056】
なお、この実施例では、図３、図４に示したように、シール溝１２の一方の側壁１４の側が、外周側に位置し、外周側に第１のシール部材１６が位置し、シール溝１２の他方の側壁１８の側が内周側に位置し、内周側に第２のシール部材２０が位置するように構成されている。
【0057】
そして、図５、図６に示したように、第１のシール部材１６は、複合シール材１０を圧接した際に、圧接されて真空シール性が付与されるシール本体部２２を備えている。さらに、第１のシール部材１６には、このシール本体部２２の軸方向の略中央部より、第２のシール部材２０の側に延設され、しかも、シール本体部２２の軸方向の長さよりも、軸方向の長さが短い第１の結合部２４が形成されている。なお、この場合、軸方向は、図５において、縦方向、すなわち、シール溝１２の底部から相手部材３４の方向を意味する（以下においても同様である）。
【0058】
この第１の結合部２４には、図５に示されているように、シール本体部２２の側の基端部２４ａから、第２のシール部材２０の側の先端部２４ｂにかけて、その軸方向の長さが漸次大きくなるように、テーパー傾斜面２４ｃ、２４ｃが形成されている。
【0059】
一方、図５、図７に示したように、第２のシール部材２０は、断面が略矩形状のスペーサー部２６を備えており、このスペーサー部２６の軸方向の両端部より、第１のシール部材１６の側に延設された一対の第２の結合部２８、２８が形成されている。
【0060】
この第２の結合部２８は、第１のシール部材１６の第１の結合部２４と、略相補的な形状を有するように形成されている。すなわち、第２の結合部２８には、スペーサー部２６の側の基端部２８ａから、第１のシール部材１６の側の先端部２８ｂにかけて、その軸方向の長さが漸次小さくなるように、内側テーパー傾斜面２８ｃ、２８ｃが形成されている。
【0061】
また、図５に示したように、第２の結合部２８には、スペーサー部２６の側の基端部２８ａから、第１のシール部材１６の側の先端部２８ｂにかけて、その軸方向の長さが漸次大きくなりように、外側テーパー傾斜面２８ｄ、２８ｄが形成されている。
【0062】
そして、第１のシール部材１６と第２のシール部材２０とを一体化した際に、この外側テーパー傾斜面２８ｄ、２８ｄから、第１のシール部材１６のシール本体部２２にかけて、なだらかな曲面形状となるように構成されている。
【0063】
そして、第１のシール部材１６の第１の結合部２４に、第２のシール部材２０の第２の結合部２８を嵌合することによって、図５に示したように、第１のシール部材１６と第２のシール部材２０とが一体化された連結部３２が形成されている。
【0064】
すなわち、第１のシール部材１６の第１の結合部２４のテーパー傾斜面２４ｃ、２４ｃと、第２のシール部材２０の第２の結合部２８の内側テーパー傾斜面２８ｃ、２８ｃとが係合することによって、第１のシール部材１６と第２のシール部材２０とが一体化される。
【0065】
なお、この場合、第１のシール部材１６と第２のシール部材２０とを接合一体化する方法としては、嵌合だけでも良いが、溶接、溶着、接着、一体成形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、接着剤、好ましくは、耐熱性接着剤にて接合一体化して、複合シール材１０を作製するのが望ましい。
【0066】
そして、この場合、第１のシール部材１６が、弾性部材から構成され、第２のシール部材２０が、第１のシール部材１６よりも硬質の材料から構成されている。この場合、第１のシール部材１６が、弾性部材であるゴムから構成されているのが望ましい。なお、この場合、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。
【0067】
このように、第１のシール部材１６を、弾性部材であるゴムから構成することによって、このゴムの弾性力によって。複合シール材１０を圧接した際に、第１のシール部材１６の第１のシール部材１６のシール本体部２２が、相手部材３４によって圧接されて高い真空シール性を付与することができる。
【0068】
また、この場合、第１のシール部材１６を構成するゴムが、フッ素ゴムから構成されているのがさらに望ましい。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／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。
【0069】
このように第１のシール部材１６を構成するゴムが、フッ素ゴムから構成されているので、万一、第１のシール部材１６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、真空シール性が低下することがない。
【0070】
一方、第２のシール部材２０が、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。
【0071】
このように、第２のシール部材２０が、第１のシール部材１６よりも硬質の材料であるこのような合成樹脂から構成されているので、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が良く、しかも、弾性部材から構成される第１のシール部材１６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、シール性が低下することがない。
【0072】
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。
【0073】
このように構成することによって、複合シール材１０を圧接した際に、弾性部材から構成される第１のシール部材１６のシール本体部２２が圧接されて真空シール性が付与される。また、第１のシール部材１６と第２のシール部材２０とが一体化された連結部３２において、第２のシール部材２０の第２の結合部２８が圧接されて、プラズマシール性が付与されることになる。さらに、第２のシール部材のスペーサー部２６と、相手部材３４が当接することによって、プラズマシール性が付与されることになる。
【0074】
従って、この状態では、第２のシール部材２０が、第１のシール部材１６よりも硬質の材料から構成されているので、第２のシール部材２０の側を、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２０の第２の結合部２８による圧接、第２のシール部材２０のスペーサー部２６と相手部材３４との当接により、弾性部材から構成される第１のシール部材１６の圧接部であるシール本体部２２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、真空シール性が低下することがない。
【0075】
また、この場合に、厳しい環境側に、第１のシール部材１６よりも硬質の材料から構成される第２のシール部材２０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に優れる。
【0076】
さらに、第２のシール部材２０の第２の結合部２８による圧接、第２のシール部材２０の径方向に幅のあるスペーサー部２６と相手部材３４との当接により、相手部材３４とシール溝１２の側の被装着部材３６とが当接して、メタルタッチにより、これらの金属製の部材が摩耗損傷したり、使用時に金属パーティクルが発生するのを確実に防止することができる。
【0077】
また、第２のシール部材２０の第２の結合部２８に長時間の押圧によってクリープ現象が生じても、第２のシール部材２０の第２の結合部２８の間に、弾性部材から構成される第１のシール部材１６の第１の結合部２４が位置することになる。
【0078】
これにより、図５の矢印Ｄで示したように、第１のシール部材１６の第１の結合部２４の反発力によって、第２のシール部材２０の第２の結合部２８が、第１のシール部材１６の第１の結合部２４によって常に押し広げられて、長期にわたり腐食性ガス、プラズマなどの侵入を防止する、プラズマシール性を維持することができ、弾性部材から構成される第１のシール部材１６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、真空シール性が低下することがない。
【0079】
さらに、本願発明の複合シール材１０では、図５に示したように、第２のシール部材２０の第２の結合部２８には、第２のシール部材２０のスペーサー部２６と第２の結合部２８との間に、すなわち、スペーサー部２６の側の基端部２８ａの側に、溝部３０が形成されている。
【0080】
このように第２のシール部材２０のスペーサー部２６と第２の結合部２８との間に溝部３０が形成されていることによって、複合シール材１０を圧接した際に、第２の結合部２８が、矢印Ｅで示したように、内側、すなわち、第１のシール部材１６の第１の結合部２４の側に屈曲しやすく、また、矢印Ｄで示したように、元の位置に復帰しやすくなる。
【0081】
その結果、矢印Ｄで示したように、弾性部材から構成される第１のシール部材１６の第１の結合部２４の反発力によって、第２のシール部材の第２の結合部２８が、第１のシール部材１６の第１の結合部２４によって常に押し広げられて、長期にわたり腐食性ガス、プラズマなどの侵入を防止する、プラズマシール性を維持することができ、弾性部材から構成される第１のシール部材１６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、真空シール性が低下することがない。
【0082】
また、第２のシール部材２０のスペーサー部２６と第２の結合部２８との間に溝部３０が形成されていることによって、第２のシール部材２０の第２の結合部２８と、第１のシール部材１６のシール本体部２２の圧接の際の圧縮荷重をより低くすることができ、低い圧縮荷重で高い真空シール性を確保することができる。
【0083】
さらに、第２のシール部材２０のスペーサー部２６と第２の結合部２８との間に溝部３０が形成されていることによって、クリアランスが変動した際にも、追随性がより良くなり、常に高い真空ならびにプラズマシール性を確保することができる。
【0084】
この場合、溝部３０の形状は、台形形状であることが好ましい。
【0085】
なお、この場合、溝部３０とは、図５において、点線で示したように、第２のシール部材２０のスペーサー部２６の端面から、第２のシール部材の第２の結合部２８の外側テーパー傾斜面２８ｄに至る延長線よりも、軸方向内側に窪んだ部分を意味する。
【0086】
また、溝の寸法としては、変形のしやすさ、追随性からは、深いほど良い（すなわち、第２のシール部材２０のスペーサー部２６と第２の結合部２８との間の接合面が小さいほど良い)が、加工の難易度、亀裂(分離)を生じるおそれがあるので、ある程度の深さに留めるのが望ましい。
【0087】
例えば、図５に示したように、溝部３０の深さＹは、シール高さＭ／３以下であるのが望ましい。なお、この実施例では、第２のシール部材２０のスペーサー部２６と第２の結合部２８との間に溝部３０を形成したが、図１６に示したように、このような溝部３０を設けないようにすることも可能である。すなわち、この場合、図１６においては、第２のシール部材２０のスペーサー部２６の端面から、第２のシール部材の第２の結合部２８の外側テーパー傾斜面２８ｄに至る延長線よりも、軸方向内側に窪んだ部分が存在せず、溝部３０が存在しないことを意味する。
【0088】
また、本発明の複合シール材１０では、図５に示したように、シール溝１２の溝高さＨと、第２のシール部材２０のスペーサー部２６の軸方向の厚みＴ１との関係が、シール溝１２の溝高さＨ＜スペーサー部２６の軸方向の厚みＴ１
であるのが望ましい。
【0089】
このように、シール溝１２の溝高さＨ＜スペーサー部２６の軸方向の厚みＴ１の関係にあれば、シール溝１２よりも、第２のシール部材２０のスペーサー部２６が突設した状態となるので、相手部材３４とシール溝１２側の被装着部材３６とが当接するのが、スペーサー部２６によって確実に防止され、メタルタッチにより、これらの金属製の部材が摩耗損傷したり、使用時に金属パーティクルが発生するのを確実に防止することができる。
【0090】
また、本発明の複合シール材１０では、図５に示したように、第２のシール部材２０のスペーサー部２６の軸方向の厚みＴ１と、連結部３２の軸方向の厚みＴ２との関係が、スペーサー部２６の軸方向の厚みＴ１≦連結部３２の軸方向の厚みＴ２
であるのが望ましい。
【0091】
このようにスペーサー部２６の軸方向の厚みＴ１≦連結部３２の軸方向の厚みＴ２の関係にあれば、連結部３２、すなわち、第１のシール部材１６よりも硬質の材料から構成された第２のシール部材２０の第２の結合部２８が先に圧接されるので、腐食性ガス、プラズマなどの侵入を防止する、プラズマシール性を維持することができ、弾性部材から構成される第１のシール部材１６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、真空シール性が低下することがない。
【0092】
そして、さらに荷重が負荷された際には、スペーサー部２６に相手部材３４が当接するので、相手部材３４とシール溝側の被装着部材３６とが当接するのが、スペーサー部２６によって確実に防止され、メタルタッチにより、これらの金属製の部材が摩耗損傷したり、使用時に金属パーティクルが発生するのを確実に防止することができる。
【0093】
しかも、第１のシール部材１６よりも硬質の材料から構成された第２のシール部材２０のスペーサー部２６に相手部材３４が当接すると、スペーサー部２６においても、腐食性ガス、プラズマなどの侵入を防止する、プラズマシール性を維持することができ、弾性部材から構成される第１のシール部材１６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、真空シール性が低下することがない。
【0094】
また、本発明の複合シール材１０では、図５に示したように、連結部３２の軸方向の厚みＴ２と、第１のシール部材１６のシール本体部２２の軸方向の厚みＴ３との関係が、連結部３２の軸方向の厚みＴ２≦シール本体部２２の軸方向の厚みＴ３
であるのが望ましい。
【0095】
このように、連結部３２の軸方向の厚みＴ２≦シール本体部２２の軸方向の厚みＴ３の関係にあれば、第１のシール部材１６のシール本体部２２が先に圧接され、その後、連結部３２、すなわち、第１のシール部材１６よりも硬質の材料から構成された第２のシール部材２０の第２の結合部２８が圧接されるので、確実に第１のシール部材１６のシール本体部２２において真空シール性を発揮させ、腐食性ガス、プラズマなどの侵入を防止する、プラズマシール性を維持することができる。
【0096】
なお、この場合、連結部３２の軸方向の厚みＴ２＝シール本体部２２の軸方向の厚みＴ３の関係にあるのが好ましく、常に、連結部３２、すなわち、第２のシール部材２０の第２の結合部２８が圧接されるので、腐食性ガス、プラズマなどの侵入を防止する、プラズマシール性を維持することができ、弾性部材から構成される第１のシール部材１６の全体が、これらの腐食性ガス、プラズマなどからより確実に保護されることになり、真空シール性が低下することがない。
【0097】
なお、この実施例では、図３、図４に示したように、シール溝１２の一方の側壁１４の側が、外周側に位置し、外周側に第１のシール部材１６が位置し、シール溝１２の他方の側壁１８の側が内周側に位置し、内周側に第２のシール部材２０が位置するように構成されているが、これとは逆に、シール溝１２の外周側において、耐腐食性や耐プラズマ性が要求される環境となる場合は、内周側に第１のシール部材１６が位置し、外周側に第２のシール部材２０が位置するようにすることも可能である。
【0098】
また、この実施例では、複合シール材１０を、図５に示したように、略環状で断面が矩形形状のシール溝１２に装着するようにしたが、シール溝の形状は何ら限定されるものではなく、図示しないが、シール溝の底部側の幅が、シール溝の開口部側の幅より広くなった形状のシール溝である特殊な形状のシール溝、いわゆる「あり溝」、シール溝の一方の側壁のみが傾斜して開口部が広がるような形状のいわゆる「片あり溝」などにも適用することができる。
【0099】
さらに、この実施例では、複合シール材１０は、図３に示したように、円形形状の略環状としたが、例えば、図１７に示したように、矩形形状の略環状とすることも可能であり、その形状は、シール溝の形状に合わせればよく、特に限定されるものではない。
【0100】
図１８は、本発明の別の実施例の複合シール材の平面図、図１９は、本発明の別の実施例の複合シール材の図１８のＡ−Ａ線についての断面図、図２０は、本発明の別の実施例の複合シール材をシール溝に装着した状態を示す図５と同様な部分拡大断面図である。
【0101】
この実施例の複合シール材１０は、図１〜図５に示したと基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例の複合シール材１０では、図２０に示したように、第２のシール部材２０のスペーサー部２６と第２の結合部２８との間に形成した溝部３０が、略鈍角三角形の形状である。
【0102】
なお、この場合、溝部３０は、図２０において、第２のシール部材の第２の結合部２８の外側テーパー傾斜面２８ｄと、第２のシール部材２０のスペーサー部２６のテーパー傾斜面２６ｂとで形成されている。
【0103】
これにより、第２のシール部材２０のスペーサー部２６の軸方向の端面２６ａから、溝部３０、第２の結合部２８の外側テーパー傾斜面２８ｄに至るなだらかな面を形成するように構成されている。
【0104】
このように構成することによって、第２のシール部材２０の成形加工がしやすくなるとともに、強度的にも亀裂(分離)を生じるおそれもなく、しかも、商品的にも見た目も美麗な製品を提供することができる。
【0105】
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く、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など本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0106】
本発明は、真空、超真空状態で使用される複合シール材に関し、特に、例えば、ドライエッチング装置やＣＶＤ装置などの半導体製造装置に適用され、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、長期にわたり真空シール性能が低下することなく、使用時に、高荷重下でも、金属パーティクルが発生することがなく、しかも、製造が容易で安価に製造できる複合シール材である。
【符号の説明】
【0107】
１０ 複合シール材１２ シール溝
１４ 側壁
１６ 第１のシール部材
１８ 側壁
２０ 第２のシール部材
２２ シール本体部
２４ 第１の結合部
２４ａ 基端部
２４ｂ 先端部
２４ｃ テーパー傾斜面
２６ スペーサー部
２６ａ 端面
２６ｂ テーパー傾斜面
２８ 第２の結合部
２８ａ 基端部
２８ｂ 先端部
２８ｃ 内側テーパー傾斜面
２８ｄ 外側テーパー傾斜面
３０ 溝部
３２ 連結部
３４ 相手部材
３６ 被装着部材
１００ シール材
１０２ 第１のシール部材
１０４ 第２のシール部材
１０６ シール溝
１０８ 側壁
１１０ 側壁
１１２ 相手部材
１１４ 被装着部材
２００ シール材
２０２ 第１のシール部材
２０４ 第２のシール部材
２０６ シール溝
２０８ シール溝
３００ 複合シール材
３０２ 第１のシール部材
３０４ 第２のシール部材
３０６ シール本体
３０８ 凸部
３０８ 環状凸部
３０８ 凸部
３０８ シール溝
３１０ 嵌合部
３１２ 被嵌合凹部
３１４ 屈曲部
３１６ 段差部
３１８ シール溝
３２０ 側壁
３２２ 側壁
３２４ 相手部材
３２６ 被装着部材