(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理システムであって、
少なくとも１つの他のチャンバと流体連通する２つ以上のチャンバと、
該２つ以上のチャンバ間の物理的アクセス及び分離を可能にするためのバルブと、
該バルブを開閉するためのシールプレートと、
前記バルブを封止するために、該シールプレートの周辺近くで該シールプレートに設けられた溝内に成形されて配置されるシールと、
前記シールプレートが装着される装着部材と、
前記装着部材及び前記シールプレートの間にあって、前記装着部材及び前記シールプレートの周辺に沿って配置されるシールリングと、
を備え、
前記シールプレートが前記装着部材の一部分に接触する部分を有する真空処理システム。
【請求項２】
前記シールプレートが、前記装着部材に取り外し自在に装着され、前記シールプレートを点検又は交換のため前記装着部材から取り外しうる請求項１に記載の真空処理システム。
【請求項３】
真空処理システムであって、
少なくとも１つの他のチャンバと流体連通する２つ以上のチャンバと、
該２つ以上のチャンバ間の物理的アクセス及び分離を可能にするためのバルブと、
前記少なくとも１つの他のチャンバ内に配置される装着部材と、
シールを有し、前記装着部材に取り外し自在に装着され、該装着部材により偏倚されて前記バルブにあたるシールプレートと、
前記装着部材及び前記シールプレートの間にあって、前記装着部材及び前記シールプレートの周辺に沿って配置されるシールリングと、
を備えていて、
該シールプレートをサービス又は交換のため前記装着部材から取り外しうる真空処理システム。
【請求項４】
真空処理システムであって、
少なくとも１つの他のチャンバと流体連通する２つ以上のチャンバと、
該２つ以上のチャンバ間の物理的アクセス及び分離を可能にするためのバルブと、
前記少なくとも１つの他のチャンバ内に配置される装着部材と、
シールを有し、前記装着部材に装着され、前記シールと一緒に偏倚されて前記バルブにあたると共に、前記装着部材の一部分に接触する部分を有する、シールプレートと、
前記装着部材及び前記シールプレートの間にあって、前記装着部材及び前記シールプレートの周辺に沿って配置されるシールリングと、
を備える真空処理システム。
【請求項５】
請求項４に記載の真空処理システムであって、
前記装着部材は実質的に平板状の面を有し、
前記シールプレートの前記部分に接触する前記装着部材の前記一部分が、前記実質的に平板状の面の周辺近くにある隆起部であり、
前記シールは、前記シールプレートの前面の周辺の周りで連続して延びており、
前記隆起部が、前記シールと並列しながら前記実質的に平板状の面の周辺の周りで連続して延びている真空処理システム。
【請求項６】
請求項５に記載の真空処理システムであって、
前記シールプレートは実質的に平板状の面を有し、
前記シールリングは、前記隆起部の外側面の近くで配置され、該隆起部よりも高く延びていて、前記シールリングは、前記隆起部が前記シールプレートに接触する前に、前記シールプレートの前記実質的に平板状の面と前記装着部材の前記実質的に平板状の面とに接触し、前記隆起部が前記シールプレートに接触するときに、前記シールリングが縮むようになっている真空処理システム。
【請求項７】
真空処理システムにおいて使用するためのバルブドアであって、
該真空処理システムのバルブを開閉するためのシールプレートと、
前記バルブを封止するために、該シールプレートの周辺近くに設けられた溝内に成形されて配置されるシールと、
前記装着部材及び前記シールプレートの間にあって、前記装着部材及び前記シールプレートの周辺に沿って配置されるシールリングと、
を備え、
前記シールプレートが前記装着部材の一部分に接触する部分を有するバルブドア。
【請求項８】
請求項７に記載のバルブドアであって、
前記シールプレートが、前記装着部材に取り外し自在に装着され、前記シールプレートをサービス又は交換のため前記装着部材から取り外しうるバルブドア。
【請求項９】
請求項７に記載のバルブドアであって、
前記シールプレートが、前記バルブと対向するべき前面を有し、
前記シールが、前記バルブに接触するための上部を有し、
該上部が、前記前面に対して放物線形状に突出した輪郭を有するバルブドア。
【請求項１０】
請求項９に記載のバルブドアであって、
前記放物線形状は、前記バルブに接触する前記シールの側が凸であり、
前記放物線形状とは反対側の前記シールの側は、前記溝に適合する輪郭を有し、
前記シールプレートは、前記溝が配置される実質的に平板状の面を有し、
前記溝は、前記シールプレートの前記平板状の面に対して実質的に垂直な側辺を有しており、
前記放物線形状の頂点にかかる圧力によって、前記シールが実質的に垂直方向に縮み、実質的に横方向に広がって、前記溝の前記側辺を押圧するバルブドア。
【請求項１１】
請求項７に記載のバルブドアであって、前記シールが前記溝の面に接着剤により結合されるバルブドア。
【請求項１２】
真空処理システムにおいて使用するためのバルブドアであって、
装着部材と、
シールを有し、前記装着部材に取り外し自在に装着され、該装着部材により偏倚されて前記バルブにあたるシールプレートと、
前記装着部材及び前記シールプレートの間にあって、前記装着部材及び前記シールプレートの周辺に沿って配置されるシールリングと、
を備えていて、
該シールプレートをサービス又は交換のため前記装着部材から取り外しうるバルブドア。
【請求項１３】
真空処理システムにおいて使用するためのバルブドアであって、
装着部材と、
シールを有し、前記装着部材に装着され、前記シールと一緒に偏倚されて前記真空処理システムにあるバルブにあたると共に、前記装着部材の一部分に接触する部分を有する、シールプレートと、
前記装着部材及び前記シールプレートの間にあって、前記装着部材及び前記シールプレートの周辺に沿って配置されるシールリングと、
を備えるバルブドア。
【請求項１４】
請求項１３に記載のバルブドアであって、
前記装着部材は実質的に平板状の面を有し、
前記シールプレートの前記部分に接触する前記装着部材の前記一部分が、前記実質的に平板状の面の周辺近くにある隆起部であり、
前記シールは、前記シールプレートの前面の周辺の周りで連続して延びており、
前記隆起部が、前記シールと並列しながら前記実質的に平板状の面の周辺の周りで連続して延びているバルブドア。
【請求項１５】
請求項１４に記載のバルブドアであって、
前記シールプレートは実質的に平板状の面を有し、
前記シールリングは、前記隆起部の外側面の近くで配置され、該隆起部よりも高く延びていて、前記シールリングは、前記隆起部が前記シールプレートに接触する前に、前記シールプレートの前記実質的に平板状の面と前記装着部材の前記実質的に平板状の面とに接触し、前記隆起部が前記シールプレートに接触するときに、前記シールリングが縮むようになっているバルブドア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、シリコンウェハのようなウェハ上に集積回路を製作するための真空システムに関するものである。特に、本発明は、真空処理システムにおける２つのチャンバ間のスリットバルブ開口をシールするバルブドアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ウェハ上に集積回路を製作するための真空システムは一般に知られている。真空処理システムは１つのプロセス室又はロードロック室から次のチャンバもしくは室へウェハを搬送するため、搬送チャンバと呼ばれる真空室を中央に有し、これは主フレームの一部となる。また、真空処理システムは、処理のためウェハを次のシステムへ送るべく、該ウェハをロードロック室及び他のチャンバに供給し、そして該ウェハを集め戻すため、ミニエンバイロメントのようなある種のサブシステムを有するのが一般的である。時には、この搬送チャンバに周辺チャンバ及び準備領域を加えてクラスターツールと呼ぶことがある。
【０００３】
例えば搬送チャンバとプロセス室の１つとの間のように、２つの真空室の間には、スリットバルブがある。このスリットバルブは、一般的に、２つの真空室間の物理的アクセスを可能にするための細長い矩形開口である。例えば、スリットバルブが開いているときには、搬送チャンバにあるロボットが、長くて細いブレードを使用して、１つの真空室からウェハを取り出し、それをもう１つの真空室に挿入する。
【０００４】
ウェハを真空室に挿入した後、スリットバルブは閉じられスリットバルブドアで封止される。このスリットバルブドアは、２つのチャンバもしくは室間の圧力差によりスリットバルブを介してガス漏れが起きないように、スリットバルブのための気密シールを形成しなければならない。また、スリットバルブドアのためのより良好な気密シールを形成するために、スリットバルブ開口内に金属製インサートが配置される。
【０００５】
スリットバルブドアは、一般的に、金属から形成されていた。スリットバルブドア及び金属製インサート間の金属同士の接触は非常に良いシールを提供するが、金属同士の接触は微細な粒子を生成し、これが金属を掻き落として、さもなければ比較的にクリーンな真空室の環境に入り込む。かかる粒子は、チャンバもしくは室内のウェハ上に降り落ちて、ウェハを汚染する。かかる汚染はウェハの処理において全く望ましくない。
【０００６】
スリットバルブからの粒子による汚染を低減するため、スリットバルブドアにある溝にO-リングを配置するのが一般的である。従って、金属同士の接触が避けられるので、それにより粒子の発生がなくなる。また、O-リングはスリットバルブに対して満足すべきシールを提供する。
【０００７】
O-リング及びスリットバルブ間のシールは静的ではなく、むしろ常時開いたり閉じたりして、スリットバルブインサートからO-リングに作用する擦れや摩耗があるので、特にO-リングからは、依然として多少の粒子の発生がある。この粒子発生を止める試みは全く成功していなかった。
【０００８】
O-リングから粒子が発生する別の原因は、O-リングをスリットバルブドアの所定位置に保持する溝もしくはグランドの形状に由来する擦れや摩耗であった。ＩＣチップを不良品にするのに十分な、０.３ミクロン及びそれ以下の過度の粒子発生がユーザーから報告されていた。この多くの粒子発生はＩＣチップを不良品にするのに十分である。図１に示すように、O-リング２はアリ溝状のチャンネル４内に配置されていた。O-リング２は、角部６間の距離より大きな直径を有するが、ゴムのような可撓性材料で形成されているので、グランド４の形に変形する。従って、O-リング２はグランド４の側部８及び底部９によって所定位置に保持されるが、ある場合には、スリットバルブ作動中にO-リング２がグランドから実際に抜け出てしまうことがあった。スリットバルブインサート７の表面がO-リング２を押圧するときに、O-リング２は矢印Ａの方向に圧縮される。この圧縮によりO-リング２が外方に拡張して側部８にあたる。この動作は側部８にあたるO-リング２に摩耗を生じさせる。また、鋭い角部６はO-リング２に、より悪質な摩耗を生じさせる。かかる摩耗の全てが粒子を発生させ、真空室におけるウェハを汚染させることになる。
【０００９】
スリットバルブドアにおいて使用されるO-リングの別の問題は、O-リングがスリットバルブ座面にくっ付くことがあるので、ドアが開くときに、O-リングが部分的に引っ張られてアリ溝の外に出てしまい、O-リングが損傷したり、粒子が発生したり、チャンバの早期のサービスもしくは点検等を必要とすることである。
【００１０】
また、金属同士の接触が起きるときにO-リングに作用するスクイズの量は、過度の圧縮及び押出しによりO-リングを早期に破壊させるほどである。過度の圧縮は、簡単に解決できないシステムの問題である。例えば、２００mmのウェハで使用するように設計されたドアに８０psig の空気圧力が作用する場合、直径８０mmの作動シリンダによって出される力は８２２lbである。O-リングシールは、直線長さインチ当り(pli) １５ポンド又は総計力２８８lb の通常の作動用に設計されている。別の例においては、搬送チャンバが真空であり、プロセス室が大気圧であれば、シールを１５pli に圧縮し続けておくと共に、大気が搬送チャンバに漏れないようにしておくために、作動装置は４６４lb の力が要る。これだけの量の力がシステムの通常の作動中に作用すれば、O-リングは厳しい過度の圧縮を受けることになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
過度の圧縮問題を解決する１つの方法は、容易に調節可能な機械的ストッパを備えた作動シリンダを使用することである。作動シリンダはスリットバルブドアを開閉する装置である。機械的ストッパはシールの圧縮を0.003~0.005インチ以内に設定することを可能にする。この範囲は、５２０lb 即ち直線長さインチ当り約２７lb の最大圧縮力を与え、これは、大抵のシール材料の圧縮上限以下である。しかし、作動シリンダの機械的ストッパは、O-リングの摩耗及び粒子発生問題の全てを解決するものではない。
【００１２】
従って、発生される粒子の数が先行技術と比較して少なく、サービス又は除去が容易で、長い供用寿命を有するスリットバルブシールを提供する真空処理システムを取得することが望ましい。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
真空処理システムは、シールプレートでスリットバルブを開閉し、該シールプレートは、その周辺まわりの溝内で現場込めされるシールを有する。このシールプレートは、スリットバルブドアに装着してもよいし、或いはサービスもしくは点検等又は交換のため容易に取り外せるように、弁座の一部を形成してもよい。シールプレート及びその装着部材間のシールリングは、シールプレート及びその装着部材間の接触の際に発生した粒子を捕獲する。装着部材の周辺近くにある隆起部は、シールプレートとの接触を行い、また、現場込めシールと整列している。シールリングはこの隆起部よりも高いので、シールプレートが装着部材に接触するときには、縮められる。
【００１４】
一つの側面によれば、現場込めシールは、スリットバルブ近くに放物線形状を有し、溝に向かって、該溝に適合する輪郭を有する。シールに働く力によって、シールは、その力が加えられた方向に縮められ、圧縮力に直角の方向に広がり、溝の側部を押圧する。現場込めシールは溝に接着剤で結合されるか、或いは別の手段でその中に取り付けられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の上述した特徴、利点及び目的を達成する方法が詳細に理解できるように、上述のように要約した本発明について、添付図面に例示した実施形態を参照することにより、もっと特定的に説明する。
【００１６】
しかしながら、添付図面は、本発明の代表的な実施形態を例示するに過ぎず、本発明にはその他の同様に効果的な実施形態の余地があるので、本発明の範囲を限定するものと考えてはならない。
【００１７】
図２は、中央の真空式搬送チャンバ１２に取り付けられた一連の真空室１４を総括的に示す真空処理システム１０の上面概略図である。１対の真空ロードロック室１６はミニエンバイロメント１８への通路を提供するように示されている。ポッドローダ２０はミニエンバイロメント１８に取り付けて示されている。このシステムはクラスターツールの例である。
【００１８】
この構成において、真空室１４は、気密シールのところで搬送チャンバ１２に接続することができ、該気密シールは、チャンバもしくは室１２，１４，１６の真空を失うことなく２つのチャンバもしくは室１２，１４，１６間にウェハを通過させることを可能にする。ポッドローダ２０は、ミニエンバイロメント１８に取り付けられていて、作業員により或いは自動機械によりウェハカセット（ウェハホルダ）を装荷される。この自動機械は、真空処理システム１０を格納する製造プラントもしくは建屋の全自動製造システムの一部である。ミニエンバイロメント１８内のロボット（図示せず）は、ウェハをポッドローダ２０からロードロック室１２に移動させ、そして再び逆戻りさせ得る。搬送チャンバ１２内でウェハを移動させるためのアーム及びブレードを有するロボット（図示せず）は、ウェハをロードロック室１６の１つからプロセス室１４に、そしてロードロック室１６の１つに戻すように移動させ得る。
【００１９】
真空室１４は、ウェハ上に集積回路を製作するための一連のプロセスにおいてウェハに対しある種の処理を行う、化学気相堆積（ＣＶＤ）室，物理気相堆積（ＰＶＤ）室，エッチング室等のような数種のプロセス室のうちの１つである。真空室の製造者にとって、各真空室がある共通の特徴を有するが、ウェハに対して異なる処理を行う２０種を超えるかかるプロセス室を有することは、異常なことではない。
【００２０】
図３は、搬送チャンバ１２の内部が見られるように蓋体を除去した具体的搬送チャンバ１２の斜視図である。開口２４を有する数個のスリットバルブ及びスリットバルブインサート２８，３０，３２，３４の例が示されている。円形の開口３６は、ウェハを搬送チャンバ１２の内側で移動させるためのアームを有するロボットを通常支持するが、ロボットは、搬送チャンバ内部の他の詳細が観察できるように、ここには図示していない。開口３８は、図４に示すもののようなスリットバルブドアを操作するための作動シリンダに対してアクセスを与える。作動シリンダ及びスリットバルブドアは図示していないので、搬送チャンバ１２における他の特徴が観察できる。作動シリンダ及びスリットバルブドアの一例は、１９９３年７月１３日に発行された米国特許第5,226,632号に示され記載されている。これは、参照によって、以下に十分に記載されているかのようにここに組み込まれる。
【００２１】
図４は、シールプレート４２及び装着部材４４を有する２ピース式スリットバルブドアの側面図である。シールプレート４２及び装着部材４４はアルミニウム又はステンレス鋼のような金属で製作するのが典型的である。シールプレート４２及び装着部材４４間にあるのは２ピース４２，４４間をシールするためのO-リング４６である。シールプレート４２の前面４８上にあるのは、スリットバルブインサート２８，３０，３２，３４と接触、或いはその上に形成された座部と接触するための現場込めシール５０である。シールプレート４２は、一連のネジを含む適当な手段により装着部材４４に取り付けうる。この手段は、シールプレート４２を装着部材４４から取り外すことを許容する。シールプレート４２の取外しはプレート４２のサービス或いは交換を容易にする。従って、連続使用のためシールプレート４２が摩耗したときには、シールプレート４２全体を交換し得る。また、装着部材４４と、スリットバルブドア４０を動かしてスリットバルブインサート２８にあてる作動シリンダとは非常に切り離すことが難しいので、シールプレート４２を取り外し可能とする方が、ドア４０及び/又は関連のドアアセンブリの全体を取り外し可能とするよりも、容易で且つ安価である。
【００２２】
現場込めシール５０は、ウェハ処理の要件に適合する多種のフルオロカーボン及び過フルオロエラストマーのような、シール５０が経験する動的荷重下で粒子が発生しても、多くは発生させない任意の適当な材料から製作することができる。適当な材料は、Viton(ヴァイトン・登録商標)７３１，ＨＰＶ７５又はＨＰ−１のようなフルオロカーボンエラストマーであり、これらはそれぞれ、ペンシルバニア州クルプスヴィル所在のグリーン-トウィード社(Greene-Tweed & Co. at Kulpsville, PA)，デラウエア州ウイルミントン所在のイー・アイ・デュポン，デュポンポリマー事業部(E. I. DuPont, DuPont Polymers Division at Wilmington, DE) 又はカリフォルニア州サンディエゴ所在のパーカーハナフィン社の子会社であるパーカーシール(Parker Seal, subsidiary of Parker Hanafin Corp. at San Diego, CA)から入手可能である。しかし、ここに記載する動的荷重下で些少の量の粒子を発生させるに過ぎない他の材料を使用してもよい。
【００２３】
シール５０は、スリットバルブドアのO-リングシールに関連した短いシール寿命、弱い封止、粒子発生，O-リング脱出のような諸問題を超克するのに役立つ。また、これは金属同士の接触，シール／ドアグランドの摩耗，O-リング固着，O-リング据付等による諸問題を排除する。
【００２４】
図５は、シールプレート４２の前面４８の平面図である。現場込めシール５０は、前面４８の周りに形成された溝５８の中に成形される。このシールはシールプレート４２に対して加硫される。従って、シールプレート４２の製作の際に、シール５０はシールプレート４２に恒久的に取り付けられる。シール５０は接着剤により溝５８の金属表面に接合しうる。適当な接着剤の例は、ペンシルバニア州エリーにあるロード社，エラストマープロダクツ(Lord Corporation, Elastomer Products of Erie, Pennsylvania) から入手しうる Chemlok Y1520A 接着剤である。現場込めシールは、前述したような溝内におけるO-リングの擦れ及び磨耗に関連した問題を排除する。装着部材４４の外周の概略寸法はシールプレート４２の外周に適合する。シール５０と同じ断面を有する、現場成形ではないが、シールプレート４２を取り外し可能とする必要がないように、どちらかと言えば取り外し可能であるシールリング（後述する）が、本発明によって企図されている。
【００２５】
図６は、弁座５４が形成されたスリットバルブインサート２８の切欠き図である。スリットバルブインサート２８の右端部は拡大して図を示すため切り取られている。インサート２８は、２ピース、即ちスリットバルブ開口２４に滑入する外側部分２９と、この外側部分２９に滑入する内側部分３１とを含むものとして示されている。外側部分２９の後面５２は搬送チャンバ１２の内部に面する。内側部分３１の斜め後面５４は搬送チャンバ１２の内部に向かって臨んでいるが、下向き角度で面している。後面５４は、シールプレート４２のシール５０と協働してスリットバルブを封止するための座を形成している。内側部分３１の外向き面はプロセス室１４と共にシールのための座を形成している。スリットバルブ開口２４内において、開口５６が搬送チャンバ１２及びプロセス室１４間の実際の開口である。
【００２６】
スリットバルブドア４０は、その前面４８が保持されている平面に対して垂直な方向に、開口３８外に突出する作動シリンダによって作動される。シール５０はインサート２８の内側部分３１の斜め後面５４と本質的に適合する。開口３８外に突出する作動シリンダはスリットバルブドア４０を押し上げてスリットバルブインサート２８に当てるので、現場込めシール５０が後面５４に係合し、開口５６の周り全体に気密シールを形成する。従って、スリットバルブ開口２４がそのスリットバルブドア４０によって閉じられているときには、搬送チャンバ１２か或いはプロセス室１４の圧力は、２つの室もしくはチャンバ間の漏れなしに、必要に応じて変えることができる。
【００２７】
図７は、図５の７−７線に沿った断面であり、前面４８の周囲近くに溝５８が形成されたシールプレート４２の縁部を示している。現場込めシール５０は溝５８内に示されている。シール５０の底部輪郭は溝５８の表面に合っている。図８は同じ断面であるが、溝５８をもっと良く示すように、シール５０は存在しない。溝５８は上向きに湾曲する縁部もしくは側部を有し、その端部は前面４８に対して殆ど垂直、即ち直角である。溝５８のこれらの側部が、後述するようにシール５０のために付加的な圧縮上の利点を提供する。溝の内側の面は、シール５０の材料と溝５８との間の接着を強くするために、６０−グリットブラスト仕上げから得られる粗面である必要がある。
【００２８】
図９は、スリットバルブドア４０の縁部の図７と同じ断面を示すが、シールプレート４２及び装着部材４４の双方を含んでいる。装着部材４４は、シールプレート４２の底面７２と本質的に適合する頂面７０を有する。隆起部７４は頂面７０から突き出て、シール５０が図５において前面４８の周辺近くの周りで連続して延びているのとほぼ同様の仕方で、同頂面７０の周辺近くで装着部材４４の周りに連続しているので、隆起部７４は本質的にシール５０と整列する。O-リング４６は隆起部７４及び頂面７０により形成された棚部上に座っている。このように、面７０，７２及び隆起部７４は効果的に溝を形成し、その中にO-リング４６が着座する。代替的な実施形態においては、O-リング４６は、装着部材４４の外周と適合するほぼ矩形のリングに形成してもよい。
【００２９】
装着部材４４及びシールプレート４２は、隆起部７４と底面７２との間に狭い隙間を有して、図９に示されている。この配置においては、O-リング４６が隆起部７４の高さよりも若干大きい直径を有することを示すために、シールプレート４２及び装着部材４４は未だ確り互いにクランプされていない。従って、シールプレート４２及び装着部材４４が確り互いにクランプされたときには、O-リング４６は圧縮され所定位置に保持される。
【００３０】
シールプレート４２及び装着部材４４が複数のネジ或いはその他の適当なクランプ手段により確り互いにクランプされたときには、隆起部７４及び底面７２間に金属同士の接触がある。前述のように、金属同士の接触は粒子を発生させることがあるので、O-リング４６は、金属同士の接触部を囲むシールを提供し、このシールがその内部に粒子を捕獲して真空室への粒子の侵入を防止する。O-リング４６と面７０，７２及び隆起部７４の接触は粒子を発生させない。シールは静止しており、結合部は運動しないので、O-リング４６に作用する摩耗はなく、O-リング４６は粒子を発生しない。
【００３１】
スリットバルブドア４０が押し上げられてスリットバルブにあたるときに、装着部材４４がシールプレート４２を押し、そしてシール５０はインサート２８の弁座５４と接触する。隆起部７４はシール５０と整列しているので、シールプレート４２をスリットバルブに押圧する装着部材４４の力は、シール５０に直接集中する。従って、隆起部７４は、シール５０が弁座５４とその周囲全体の周りに良好な接触をすることを確実にする利点を提供する。そうではなく、面７０全体が隆起部７４の高さのところにあれば、シールプレート４２はその中央において出される力で変形されることになる。
【００３２】
２ピース式スリットバルブドア４０において装着部材４４上に隆起部７４を有することの利点は、隆起部７４がないときに生ずる大きな接触面積の場合よりも、装着部材４４及びシールプレート４２間の接触面積が小さくなって、発生する粒子も少ないことである。
【００３３】
図１０はシール５０の拡大断面図である。スリットバルブインサート２８（図６に示す）の斜め後面５４のような面６０は、放物線形状の上部輪郭６４の頂点６２でシール５０を押圧する始まりから示されている。前面４８の平面はシール５０の頂点６２のレベルよりも下方に示されている通りであり、従って、シール５０は、前面４８が面６０に接触するよりも十分前に、面６０に接触する。上部輪郭６４に切込みを入れずにトリミング装置によってシール５０の縁部６８をシールプレート４２の前面４８と面一にそろえられるように、樋又は逃げ６６が、シール５０の縁部６８近くで、上部輪郭６４の中に示されている。
【００３４】
図１１は、面６０が十分に上部輪郭６４の上を押しているときのシール５０の断面を示している。シール５０はその最初の高さから縮められているが、面６０がシールプレート４２の前面４８に触れることはない。縁部６８は応力下で膨らみ、樋６６に最も近いその角部が最も大きく膨出するが、シール５０の底面全体は溝５８に接着剤により接合されているので変形しない。樋６６は生じた応力により隆起を形成することがある。シール断面の放物線形状は、垂直軸心及び水平軸心の双方における圧縮応力が横断面の領域全体にわたり均等に或いは一様に変換されるように、最適化することができる。形状が高く且つ狭すぎれば、圧縮応力がシールの中央に集中し、シールを湾曲させてしまうことにさえなる。形状が短く且つ幅広すぎると、後述するような溝からの圧縮荷重増大或いは材料の強度についての十分な利点を享受できないかも知れない。もし応力集中が小さな領域において強すぎると、低集中応力の別の領域をあまり使用しなくても、破損になりうる。垂直軸心における高応力はシール材料を損傷させることがある。水平軸心における高応力もまたシール材料を損傷させることがあるが、これは接着結合のところでシール材料に裂けを生じさせる。
【００３５】
このように、面６０からの圧力によるシール５０の圧縮応力は輪郭底面及び溝５８に伝えられる。従って、応力は垂直成分及び水平成分の双方を有するので、シール５０は外方へ広がって、前面４８にほぼ垂直な側部に至るまで溝５８を押そうとする。溝５８の側部によってシール５０が閉じ込められるので、シール５０の負荷能力が増す。その理由は、制限されていないシールよりも、閉じ込められているシールの方が小さな変形でより大きな圧縮応力に達するからである。制限されていないシールの頂点が下方に圧縮されるときに、シール内に付加的な圧縮応力を発生させると言うよりは、シールが広がろうとしてその縁部が溝の外部に滑り出る。そのようになる際に、制限されていないシールは、閉じ込められているシールよりももっと低い圧縮応力下で変形する。従って、低圧縮応力で金属同士の接触の危険性がある。
【００３６】
上述したシール構造の別の利点はシール５０の気体透過性にある。どの材料もある程度の透過性を有し、そして高い透過性は真空室におけるシールにおいては全く望ましくない。物質における透過性を制限する２つの要因は、該物質の密度と、該物質を貫いて透過する距離とである。シール５０の断面の放物線形状により、上述したように、シール５０の垂直方向の圧縮作用と溝５８による水平方向の閉じ込め作用とが組み合わさって、他の仕方よりも、シール５０がより稠密に固められ、従って、その透過性が効果的に低下する。また、図１１に示すように面６０に接触する全面積の拡張により、シールは透過のための非常に長い距離を有することになるので、その透過性が更に低下し、一層良好なシールを形成する。この全接触面積は、前面４８とほぼ同じレベルにある垂直高さから測った放物線の垂直方向中心線の各側で６０°、約１２０°の放物面上の主面に対応する臨界領域と呼ばれることがある。
【００３７】
図１２は、シール５０の前記断面についての理論荷重（直線長さインチ当りのポンド）対変形（インチ）の有限分析法から曲線で表示するグラフである。有限分析法は、シール形状の断面のちょうど半分に対して行われているので、グラフにおける全ての荷重値は実際の荷重値と一致するには２倍にしなければならない。実際の経験によると、特性は、この分析法が示すものよりも実際に少しはよかった。グラフは、１２.４２ pliの荷重でシール５０が約１１.１ミリインチ（ミル）の変形、即ち収縮を受けることを示している。約１６０ pliの荷重では、シール５０は約３４ミル縮む。シール５０は図示の動的範囲全体において十分に働くことが分かったが、経験した代表的な変形は、約１４ミル〜約２６ミルの範囲内にのみあり、約１８pli〜約７４pliの範囲の荷重に相関する。比較すると、これまで使用していたO-リングは約１２pli〜約２２pliのみの動的範囲を有していた。従って、シール５０の設計の際に圧縮力の許容範囲が広がり、金属同士の接触の可能性が低くなる。
【００３８】
テストの結果、このシールは、従来のO-リング構造以上にシールの有効寿命を改善することが分かった。換言すれば、O-リングは約５００荷重サイクル後に交換しなければならないのに対して、上述したシールは数千荷重サイクル後まで交換する必要がない。通常のO-リングシールよりも長い１３〜１５時間の交換間隔が可能となった。従って、１つのシールプレート４２は１つのO-リングよりも相当に高コストであるが、使用される数が少ないので、所有者の総コストは低減する筈である。作動シリンダの機械的ストッパと連係して使用される場合、シール５０の有効寿命はもっと長くなり、また、１００℃以上の高温で使用される場合、機械的ストッパの追加が推奨される。
【００３９】
上述の説明は本発明の好適な実施形態に向けられているが、本発明の基本的範囲から逸脱することなくその他のまた更なる実施形態を工夫することができ、本発明の範囲は以下の請求項によって決められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  O-リング及び溝の先行技術の図である。
【図２】  真空システムの頂部概略図である。
【図３】  蓋体を取り払った搬送チャンバの斜視図である。
【図４】  ２ピース式スリットバルブドアの側面図である。
【図５】  シールプレートの面の平面図である。
【図６】  スリットバルブインサートの切欠き部の斜視図である。
【図７】  現場込めシールを示すシールプレートの縁部の断面図である。
【図８】  現場込めシールのないシールプレートの縁部の断面図である。
【図９】  シールプレートの縁部及び装着部材の断面図である。
【図１０】  現場込めシールの拡大図である。
【図１１】  圧縮荷重下にある現場込めシールの拡大図である。
【図１２】  現場込めシールについて荷重対変形をプロットした図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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