具有腐蚀抑制件的密封结构和方法

专利名称：具有腐蚀抑制件的密封结构和方法
技术领域：
本发明总体涉及O形圏密封件，具体地涉及用于密封腐蚀材料的O形 圈密封件。
背景技术：
在各种半导体处理应用中(以及其他非半导体相关应用中)，使用静态 密封保持所需的密封完整性。密封完整性由密封件保持多种状态的能力进行 限定，包括(a)在处理环境中或者邻近处理环境处的压差或者所需的环境 隔离程度-受控的外界环境；和/或(b)所需的清洁程度(通过在O形圈降 解副产品中是否产生颗粒和/或污染进行限定)。静态密封的一种关键部件是 O形圈。0形圈一^:是环形曲面或者环形轮胎形状的部件，总体采用弹性体、 碳氟化合物或者其他热塑性材料以及金属模制而成。在许多应用情况下(包 括半导体制造应用中)，o形圈大部分时间暴露至反应性物质(化学原子团 或者离子或者中性物质或者这些物质的特定组合)、高能和/或高密度量子和/ 或热能，它们与O形圏产生反应，导致O形圈降解并且提前损坏。当前应 对O形圏降解的工业方案包括采用抵抗反应性物质、高能和/或高密度量子 和热降解作用的材料来制造O形圏。这造成O形圈的价格非常昂贵，并且 经常无法满足所需的使用寿命、清洁度和热应用温度。
O形圈降解过程一般导致O形圏材料经受化学粘合中的变化，该化学粘 合会产生一种或多种失效机理。失效机理由热、化学和沖击反应促使。O形 圈失效形式包括颗粒化(由基本O形圈材料的降解产生颗粒)；O形圈材 料腐蚀和O形圈的聚合物组分的断裂二者都可造成密封完整性的损失。O形 圈失效会由先前的失效机理的一种或多种造成。降解处理可由O形圈材料的加热而被加速。O形圈的加热通常是处理环境的直接和/或非直接加热的结 果。在O形圈上导致O形圈腐蚀、颗粒化和/或断裂的化学反应通常被称为 O形圈的"蚀刻"。
在o形圏的大多数应用中，o形圈表面的特定部分暴露至能够降解o 形圈的环境。例如，下述o形圈/密封件概念描述相应于o形圏的典型应用， 其中，o形圈的特定部分暴露至可能导致o形圈的密封完整性下降的有害环
境中。O形圈压盖(gland)与反应处理环境之间的连接可以较小，但是反应性 物质会扩散入O形圈压盖，在这里，它们会与O形圈进行反应，导致O形 圈随着时间降解。
图7a-c是表示现有技术面密封O形圈结构的示意图，总体由附图标记 IO示出。反应性处理环境12通过使用简单的O形圈密封件(O形圈16与 简单O形圈凹槽或压盖18结合)来与周围环境14隔离开。在采用"面"密 封件的大多数情况下，该密封件是静态密封类型，形成面密封压盖的表面之 间彼此不进行移动。在图7a中，O形圈16夹持在第一部件20与第二部件 22之间以施加压缩O形圈的力24，由此在形成压盖18的部件表面之间形成 密封。力24可由相对于第二部件22压缩第一部件20而产生。
在图7b中，O形圈表面的部分30具有通向包含反应性物质32的反应 性处理环境12的路径。在图7c中，反应性处理环境中的反应性物质32已 经扩散入O形圈凹槽敞开空间并且已经将O形圏16蚀刻至O形圈将马上失 效的点。
现有技术包含尝试保护O形圈免受反应性物质影响的许多其他方案。例 如， 一种方案尝试提供一种用于限制O形圈暴露至反应性物质的抑制件。具 体的实例记载在美国专利No. 6,245,149中，下文称为，149专利。该专利教 导一种依赖面密封构造以保护O形圈的抑制件。在这一方面，可见该抑制件 仅仅插入容纳O形圈的压盖或凹槽内的O形圈附近并且位于O形圈内。因 此，O形圈压盖如所示不需要进行具体的改变，除了为该抑制件提供空间。 该抑制件和O形圏二者如所示以腔盖与主体之间的并排关系独立地被压缩， 没有提及O形圈与抑制件之间响应于压缩力的接触或配合。此外，该专利考 虑采用至少可经受纵向收缩的材料形成并且很大程度上考虑了该抑制件的 相对端的构造具有"可滑动地连接"的结构，以补偿该抑制件的纵向收 缩。，149专利的结构被认为是相对于处理这种复杂因素诸如收缩抑制件元件以及限制于面密封结构提出较大的挑战。
相关技术的前述实例和与其相关的限制仅仅是示例性的而不是独占的。 本领域技术人员通过阅读说明书和研究附图可明了相关技术的其他限制。

发明内容
本发明的下述实施例和方面是结合意在举例而不是限制范围的系统、工 具和方法进行说明和示出的。在各种实施例中，已经减少或者消除了一种或 多种上述问题，而其他实施例意在进行其他改进。
一种防护/腐蚀抑制件和相关的方法使用在O形圈密封结构中以防止腐 蚀性和/或反应性物质接触O形圈。在本公开内容的一个方面中，抑制件可 通过各种结构被推入密封间隙中。当被推入密封间隙中时，该抑制件有效地
减小了反应性物质与o形圈的接触，例如实现o形圈寿命的延长和/或能够 使用成本更低的o形圈材料。
在本公开内容的另一方面，第一腔部分和第二腔部分处于接合位置，用 于在所述接合位置配合地为所述腔结构限定腔内部以及用于在所述接合位 置配合地为所述腔结构限定从外部引至所述腔内部的通道构造。密封结构将 所述通道构造密封在接合位置。该密封结构包括支承在所述通道构造中以暴
露至所述反应性物质的防护环形结构，以及同样设置在通道构造中的O形 圏，该O形圏邻近于并且直接位于所述通道构造中的所述防护环形结构的外 部，使得所述O形圏被压缩从而沿周向弹性地朝向所述腔内部将防护环结构 进一步偏压入通道构造，由此限制所述反应性物质从所述腔内部通向O形圈。
在本公开内容的另一方面，腔包括具有密封表面的第一腔部分。第二腔 部分具有以与所述第一腔部分的所述密封表面成锐角进行设置的锥形表面。 腐蚀抑制件抵靠所述密封表面和所述锥形表面设置。 形圏抵靠所述密封表 面设置并且由第一和第二腔部分支承以向所述腐蚀抑制件施加偏压力，使得 所述腐蚀抑制件同时接合所述密封表面和所述锥形表面。腐蚀性物质抵靠所
述腐蚀抑制件与所述O形圈相反地定位，所述腐蚀性物质对于所述O形圈
是腐蚀性的。
在本公开内容的另 一方面，记载一种用于O形圈密封结构的腐蚀抑制件
和相关方法。该结构包括环形结构，该环形结构限定(i)适于设置在第一腔部分的密封表面上的第一表面区域，(ii)适于抵靠第二腔部分的锥形表面设 置的第二表面区域，所述锥形表面以与所述密封表面成锐角进^f亍设置，(iii) 适于从O形圈接收偏压力的第三表面区域，使得所述腐蚀抑制件跨过所述锐 角同时接合所述密封表面和所述锥形表面，所述腐蚀抑制件形成为响应于所 述弹性偏压力改变环形结构，从而延迟反应性物质到达邻近O形圏。在一个 特征中，腐蚀抑制件使用弹性材料形成。在另一特征中，腐蚀抑制件使用相 对于弹性偏压力基本上为刚性的材料形成，并且限定具有一宽度的间隙，该 宽度响应于偏压力中的变化进行改变，从而实现腐蚀抑制件的环形移动。在 另一特征中，该间隙形成为沿穿过腐蚀抑制件的方向所切的斜面，提供使反 应性物质穿过间隙行进所需的细长路径。
除了上述示例性方面内容和实施例，可参照附图和下述说明清楚的至其 ^也方面和实施例。


本发明公开内容可参照下述详细说明并结合下述附图进行理解。
图la是示出具有根据本发明构造的密封结构的腔结构的示意性剖面平 面图。
图lb是在图la的实施例中的密封区域的进一步放大示意图，示出具有 三角形腐蚀抑制件的O形圈。
图2是示出示出具有密封结构具有圆形腐蚀抑制件的0形圈的另 一 实施 例的剖面示意图。
图3是示出密封结构中具有三角形腐蚀抑制件的O形圈的另 一 实施例的 剖面示意图。
图4是示出在压盖或面密封中的具有三角形腐蚀抑制件的O形圏的另一 实施例的剖面示意图。
图5是示出双件腐蚀抑制件结构的实施例的剖面示意图。
图6是图la和lb的腐蚀抑制件的示意性侧视图，如图所示示出相对于 其结构的其他细节。
图7a-c是使用O形圈的现有技术密封结构的剖面正视图的示意图，该 图示出反应性物质对O形圏的潜在不利影响。
具体实施例方式
下述说明能够使本领域技术人员制造和使用本发明，该说明在专利申请 和其要求的情况下形成。本领域技术人员可容易地得知上述实施例的各种改
进，这里提出的基本原理可应用至其他实施例。因此，本发明并不是意在限 制所示的实施例，而是符合与这里所述的包括备选方案、改进方案和等同方 案的原理和特征一致的最宽范围，如所附权利要求的范围中所限定的。应该 指出的是，附图并不是按照比例形成，其本质是示意性的，用于最佳地示出 相关特征。此外，在这个该公开内容中，在实际的情况下，类似的附图标记 应用至类似的部件。已经采用说明性术语诸如上/下、左/右、前/后等结合附 图中提供的各种视图来增强读者的理解，而不使意在进行限定。
现在，对各个附图进行说明，其中使用类似的附图标记表示实际中的类
似部件。图la是示意性剖视正视图，该图示出总体由附图标记50表示的腔 结构。腔结构50使用密封结构100。密封结构包括邻近具有环形结构的腐蚀 抑制件或防护环104定位的O形圈102,在所示的实例中，该防护环104还 具有三角形的横截面。腔结构使用第一腔部分106和第二腔部分108支承密 封结构100。该第一腔部分总体可以是圆柱结构，以被腐蚀抑制件104和O 形圈102的环形结构环绕。第二腔部分108在所示实例中包括第一腔部件 110a和可以任何合适方式连接至第一腔部件110a的第二腔部件110b。第一 和第二腔部分如图所示处于接合部分以支撑密封结构100。应该指出的是， 所示的结构是示例性的并且可使用任何适当的腔结构。
现在结合图la参照图lb，图lb提供腔结构50中的密封结构100的区 域的放大局部剖切视图，以示出该结构的进一步细节。O形圏102和腐蚀抑 制件104与第一腔部分106的密封表面112接触。腐蚀抑制件104也与第二 腔部分108的锥形表面114接触。第二腔部件110b的偏置表面116推抵O 形圈102，提供相对于腐蚀抑制件104的合力向量118。应该指出的是，在 本公开内容中的腐蚀抑制件可与防护环或者O形圈防护或腐蚀抑制件相互 替换。腐蚀性物质32由此被限制不接触O形圈102。第一腔部分106和第 二腔部分108在组装为所示接合位置时配合地形成通道结构126，有利地形 成曲折路径，但是这种路径并不是必须的。在接合位置处，第一和第二腔部. 分配合地压缩O形圈102，使得在接近腔结构内部127的方向上周向地弹性 地偏压密封结构IOO深入通道结构126。即，当压缩时，O形圈压靠O形圈防护件，O形圈压盖与相应处理环境之间的通道结构或连接的剖面面积将被 最小化。这能够有益地最小化反应性物质扩散入O形圏压盖的速率，因为将 O形圈压盖连接至腔内部的槽道/通道的尺寸被减小。使反应性物质扩散入O 形圈压盖的速率减慢可减小反应性物质使O形圈降解的速率，由此延长O 形圈可期待提供所需密封完整性的时间。
参照图lb，通道构造126从0形圈的位置引入腔内部。由O形圏施加 至防护环密封结构的弹性偏置力用于促使该结构进入通道构造。该通道构造 可采用各种形状以从O形圏引入腔内部。也应该理解，对于通道构造形状的 所有这种变化都被认为是落入本公开的范围，只要该通道构造响应于由O形 圈施加的弹性偏置力而变窄从而使得防护环楔入地接合或者夹持在第 一与 第二腔部分之间。在该实现方案中，该防护环的适当剖面形状包括但不局限 于环形、椭圓形和三角形构造。
密封结构100可取代传统的o形圈密封结构使用。典型的应用包括诸如
制造处理设备的容器，尤其是真空或压力容器。密封结构100可在需要液体 密封或气体密封的地方使用。这些应用可包括制造设备、消费者产品、汽车、 航空、高/低温、高压和真空应用等。
再次参照图la和lb，由密封结构100实现的密封总体由O形圈102跨 过通道构造126来实现。该密封件的相对侧之间的任何压力差通过O形圏 102相对于第一腔部分106和第二腔部分108进行密封来保持。密封件内侧 上的潜在腐蚀性物质32诸如反应性气体或液体可通过腐蚀抑制件104而被 防止4妻触O形圈102。
O形圈102可采用足以影响密封件的外侧与腔内侧122之间的密封的材 料构成。O形圈102可采用任何里诶性的适当材料制造。在一些情况下，可 选择该材料为具有非常好的密封，但是可稍微或者真是高度反应于密封件的
腔内侧上的材料。在其他情况下，可选择该材料具有适当的密封性能但是能 够对腐蚀进行一些抵抗。许多因素会左右材料的选择，包括所需要的寿命长 度、检查和替换该o形圈的简易性、材料成本和可用性，或者任何其他因素。 可采用公知为对于该密封件的腔内侧上存在的任何反应性物质不产生 反应的材料制造腐蚀抑制件/防护环104。腐蚀抑制件104可作为采用机械防 止阻挡腐蚀性物质的分子接触O形圏102的塞子。在一些实施例中，腐蚀抑 制件104可采用能够经受对于任何腐蚀性物质的中和化学反应的材料制成。在这种情况下，除了中和腐蚀性物质，基本上任何反应性物质都可采用机械 方式^皮阻碍防止接触O形圈102。
在其他实施例中，可采用化学中性物质制造腐蚀抑制件104。这种实施 例可用在腐蚀抑制件104与反应性物质之间的化学反应可能将无益污染物引 入密封腔的情况下。
腐蚀抑制件104挤在密封表面112与锥形表面114之间。锥形表面114 可以与密封表面112形成锐角。
根据材料选择，腐蚀抑制件104会出现沿密封件的第二侧122的方向在 第一腔部分106与第二腔部分108之间挤压的趋势。当锥形表面114构造成 更接近于与密封表面112垂直时，腐蚀抑制件104在一些情况下不太可能挤 压。但是，通过腐蚀抑制件104相对于密封表面112施加的力可以较小。当 锥形表面114与密封表面112所成的角度更加为锐角时，腐蚀抑制件更可能 挤压，而且可相对于密封表面112施加更大的力。腐蚀抑制件104可采用弹 性材料制成，其尺寸形成为使得在安装期间以及从O形圏102施加力118 之前腐蚀抑制件104被朝向密封件的第二侧122偏压。
对于正确的密封件选4奪适当的几何尺寸可取决于O形圈102的组成、0 形圈上的接合力的大小、腐蚀抑制件104的组成、各种腔部分的公差、在该 密封件的各种部件中施加的所需的力以及其他因素。
在所示实例中，腐蚀抑制件104的横截面形状基本上是三角形。在一些 实施例中，腐蚀抑制件104可以是任何形状，包括等要三角形、直角三角形 任何其他的三角形形状、矩形、方形、圆形、椭圆形、金刚石形等。在一些 实施例中，腐蚀抑制件104可具有邻近0形圈102的凹入侧。在许多情况下， 腐蚀抑制件104的面可定位成相对于密封表面112和锥形表面114基本上为 平的。
"O形圈"的横截面形状可以是任何形状，包括圆形、矩形、椭圓形、 三角形、X形或者任何所需的形状。
第二腔部件110b可通过任何机械方式附着，从而足以由表面116提供 偏压力。本领域技术人员可借助本整体公开内容使用各种几何结构和机构。
在一些情况下，真空润滑脂或者其他润滑剂可用在O形圈102和腐蚀抑 制件104的表面上，从而允许各种部件之间的移动并且有助于产生密封。其 他应用不需要真空润滑脂或者润滑剂，诸如当密封件两端的压差低时，存在高温，当真空润滑脂或者润滑剂可污染腔时，或者为了其他原因。
腐蚀性物质3232可以是能够使O形圈102的性能降低的任何类型的反 应。例如，腐蚀性物质32可包括化学反应原子团、离子、中子或者它们的 组合。另外，高能或高密度量子会降低O形圈的性能。高热能和各种辐射源 是可能降低O形圈性能以及加速O形圈失效的潜在腐蚀性物质。
图2示出密封结构的另 一实施例200的示意性剖^L图，包括腐蚀抑制件。 O形圈202邻近腐蚀抑制件204。该密封件容纳在第一腔部分206与第二腔 部分208之间。第二腔部分208由第一腔部件210a和第二腔部件210b组成， 使得第二腔部分208在组装时偏压O形圈202并由此偏压腐蚀抑制件204。
O形圈202和腐蚀抑制件204与第一腔部分206的密封表面212接触。 腐蚀抑制件204也与第二腔部分208的锥形表面214接触。第三腔部分210 的偏压表面216推抵O形圏202，相对于腐蚀抑制件204提供合力向量218。 腐蚀性物质224由于腐蚀抑制件204的作用而被防止与O形圈202接触。反
密封实施例200是使用基本圓的腐蚀抑制件204的实例。腐蚀抑制件204 的剖面形状可以是任何形状。可在采用易曲或可压缩的材料制造腐蚀抑制件 204的实施例中使用圓形形状。当经受由O形圏202施加的力218时，随着 腐蚀抑制件204被朝向腔内部推入通道构造，腐蚀抑制件204可至少变形一 定程度并且平压在其接触的表面。在一些情况下，腐蚀抑制件204可弹性变 形，使得当第二腔部件210b被移除时腐蚀抑制件204可返回至其初始形状。 在其他情况下，可选择腐蚀抑制件204使得其塑性变形并且不会返回至其初 始形状。
在一些密封实施例中，当第二腔部件210b完全接合时，O形圈202可 产生永久变形。O形圏202可以或者不可以在那些情况下重新使用。在其他 实施例中，O形圈202可仅稍微地变形或者基本上未变形，由此可重新使用 O形圈202。
实施例200示出密封设计，其中的锥形表面214形成三角形形状。这种 设计有时使用在其中不存在腐蚀抑制件的O形圏密封件中，但是这些设计都 具有与现有技术设计相同的问题，即相对自由地将O形圈暴露至反应性物 质。应该理解，可构造具有许多备选形状的支承O形圈202和腐蚀抑制件 204的通道构造，同时仍然应用该教导。图3示出密封结构的另 一实施例300的示意性剖 f见图，包括腐蚀抑制件。 在该实例中，O形圈302邻近腐蚀抑制件304布置。该密封件容纳在第一腔 部分306与第二腔部分308之间。第二腔部分308由第一腔部件310a和第 二腔部件310b组成，其在组装时采用机械方式偏压O形圈302和腐蚀抑制 件304。
O形圏302和腐蚀抑制件304与第一腔部分306的密封表面312接触。 腐蚀抑制件304也与第二腔部分308的锥形表面314接触。第二腔部件310b 的偏压表面316推抵O形圏302,相对于腐蚀抑制件304提供合力向量318。 O形圏302将通道构造的第一侧320与第二侧322密封。腐蚀性物质224由 于腐蚀抑制件304的作用而被限制或延迟与O形圈302接触。当第一腔部分 306处于所示的与第二腔部分308接合的位置时，形成腔通道326。
密封实施例3 00示出三角形形状的腔与三角形形状的腐蚀抑制件3 04的 组合。在一些实施例中，腐蚀抑制件304可采用四边形或者其他形状，具有 两个或多个直边。这种腐蚀抑制件的一个或多个边可基本上平行于密封表面 312或锥形表面314的一个或多个导向。
图4是示出具有腐蚀抑制件的另 一压盖或座式O形圈密封件的剖视图的 实施例400。 O形圈402邻近腐蚀抑制件404。该密封件容纳在第一腔部分 406与第二腔部分408之间。
O形圈402和腐蚀抑制件404与第一腔部分406的密封表面410接触。 腐蚀抑制件404也与第二腔部分408的锥形表面412接触。高压侧416与低 压侧418之间的压差使得作用在0形圈上的压力420向腐蚀抑制件404上施 加力422。由于腐蚀抑制件404，腐蚀性物质420至少被抑制到达0形圏402。 当第一腔部分406处于与第二腔部分408接合的位置时，形成通道构造426。 密封件的高压侧416与低压侧418之间的压差作用在O形圈402上。在一些 情况下，可使用该实施例400作为滑动或旋转密封件。
图5示出密封实施例500的示意性剖视图，基本上与图la和lb的相同， 除了腐蚀抑制件结构包括两个部件之外。具体地说，设置内O形圏防护部件 104a和外O形圈防护部件104b。内部件104a包括整体环形结构并且布置在 通道构造126中，如参照图la和lb所述，具有三角形形状的剖面。类似地， 外防护环形部件104b包括环形结构，但是具有矩形剖面，并且加载内防护 环形部件104a与O形圈102之间。通过将O形圈102夹持在腔结构的两部分之间的接合位置来产生弹性偏压力，从而相对于腐蚀抑制件结构压缩O形
圏。随着内防护环104a沿楔形方向被推入从0形圈开始到腔内部的通道构 造126,从O形圈通过外防护环形部件将弹性偏压力F，施加至内防护环形部 件并且分为两个合成反应力Fl和F2。第一合力Fl垂直于倾斜的第一腔表 面(或者腔偏压力)114，该表面与内防护环形部件的接触表面接合。第二 合力F2由于示例性的约束作用而相对于内防护环104a偏移，但是应该理解 通过内防护环形部件施加至表面112。如上所述，倾斜腔表面114能够与具 有备选构造的内防护环形部件协作，同时仍然使得内防护环形部件楔入引至
在O形圏密封件压盖的邻近内防护环104a的变窄部分的斜坡形成在0形圈 压盖的偏压面114与密封表面112之间。应该理解，可改变这一角度以调整 弹性偏压力。即，使该角度减小将有利于将O形圈防护件移动至变窄通道。 外部件104b可允许在压缩期间在0形圏102与防护环结构之间进行移动并 且确保正确的密封。在一些情况下，外部件104b可提供特定偏压力以将腐 蚀抑制件104保持定位。外部件104b可构造成附着至0形圈102或者腐蚀 抑制件104a其中之一并且滑动地接合0形圈或腐蚀抑制件的另 一个。
在这里所述的任何实施例中，O形圏防护件和任何关if关的部件应该构造 成使得通过压缩O形圈而施加在其上的力足以确保将O形圈防护件保持或 者移动入使O形圏压盖与反应性处理环境之间的连接通道最小化的位置。上 述调整偏压力的特性的能力是明显的，不仅是因为可存在额定偏压力，而且 因为偏压力可施加至相当脆的腔部件，诸如石英腔部件，使得其可有利地通 过调整环形倾斜腔表面的角度而减小偏压力。当然，在使用楔形防护部件的
情况下，其环形接触表面宽度也可调整为补充环形倾斜腔表面中的任何变 化。
图6是图la的O形圈防护件104的边缘视图，该视图为沿图la中的箭 头600所示的方向总体面形该环形O形圏防护件所作，所有的部件都被移去 以清楚地示出。O形圈防护件104包括一对面对端602和604,在该对端部 之间限定倾斜间隙606。应该理解，将防护件移动进入变窄通道构造可对防 护件产生一些径向压缩。当额定偏压力施加至基本刚性的防护件时，固态环 形环可能不会适当地接合第一和第二腔部分的表面。因此，提供间隙606以 响应于甚至额定力诸如由邻近O形圈产生的弹性偏压力来弯曲O形圈防护件的环形结构，同时重叠端部602和604用于产生相应于反应性物质的路径 608，通向O形圈的这一路径总体上是曲折的。也就是，对于沿总体垂直于 该环的上边缘610的方向进入间隙602的反应性物质，这些反应性物质需要 弯折或者非线性路径来维持该间隙606中的行进。在这一方面，应该理解， 反应性物质通常沿直线行进。因此，曲折路径可有效地限定它们的行进。
如图5所示，在使用内和外O形圈防护部件的情况下，每个防护部件可 具有倾斜的间隙。该间隙可相对于它们环绕腔内部的相对位置偏移，从而形 成更曲折的路径。 一种备选的实施方式是使用能够固态铝环作为其外防护环 形部件104b，由此提供足够的柔韧性，内部防护部件104a具有如图6所示 的倾斜间隙。而且，在需要的情况下，即使非常软的材料也可构造成具有倾 斜间隙。对于倾斜间隙，应该指出的是，不需要使面对端部彼此物理接触， 在这些端部之间形成的间隙会根据从O形圈接收的弹性偏压力的大小并结 合相关的材料特征而进行变化。但是，如果这些端部仅仅是响应于弹性偏压 力而轻接触，那么这也是有益的。此外，O形圈防护件的重叠、倾斜端用于 设置相应于任何可在0形圈防护件端部相交到一起的点处扩散入0形圏压 盖的反应性物质的延长路径。该重叠也使离子化反应性物质更难于到达0形 圏，因为离子化物质横跨复杂路径的可能性比较低。应该理解，倾斜间隙并 不是必须的，包括方形端部的任何适当端部构造可使用在0形圈防护件中。 此外，片段的0形圈防护件可设置有多个间隙。
再次参照图6，间隙606允许防护件/腐蚀抑制件104敞开以在安装期间 围绕凸台、压盖或其他阻挡物装配。此外，在腐蚀抑制件104的直径以及腐 蚀抑制件所放置的任何凹槽之间的间隙允许公差被吸收。如果腐蚀抑制件 104稍微大于或小于该凹槽，接合表面604和606可轻微触碰以及轻微移位， 但是不会影响该接合中的0形圈的性能。该实例可应用至安装期间不足够柔 韧以延伸过阻挡物的腐蚀抑制件。在腐蚀抑制件比较柔韧的情况下，腐蚀抑 制件的较长长度可切成一定长度并且如所述进行安装。
虽然腐蚀抑制件104是环形的，但是形状对于这里所述的任何实施例来 说都可以是任何0形圈密封件可使用的形状。例如，可采用O形圈密封基 本方形的开口， 一般地，这种安装可包括采用特定半径基于O形圈特性制造 的角部。在其他实例中，弯曲的和其他形状的O形圈密封件可具有成形为匹 配形状的腐蚀抑制件。在一些实施例中，第一腔部分可采用不类似于第二腔部分的材料构成。 例如，制造处理腔可具有采用石英制造的第一腔部分，第二腔部分采用不锈 钢制造。在这种情况下，腐蚀抑制件可选择具有相对于两个腔部分的非相等 接触区域。如上所述，可选4奪腐蚀抑制件具有抵靠其上分布有给定载荷的易 碎石英表面的大接触面积，同时具有在强度较大的表面诸如不锈钢表面上的 较小接触面积。
本发明保护在静态密封件中使用的O形圈不受到导致O形圈失效的各
种降解作用的影响。使用本发明可延长o形圏的寿命。o形圈寿命延长会带 来明显的益处(降低生产成本-减小生产工具待机时间以及维护和产品成本-并且改善产品性能和寿命)。此外，本发明的使用能够实现不太特殊和更加
便宜的材料制造的o形圏的使用，该材料也具有更高的耐热限度。
本发明的上述说明仅仅是示例性和说明性的。说明书并非要穷尽性地示 出本发明或者将本发明限定至所公开的精确形式，在上述教导下，可对本发 明进行其他改进和变化。虽然已经采用具有具体相应取向的各种部件示出上 述试剂实施例的每个，但是应该理解，本发明可采取各种特定的构造，各种 部件位于很大的位置和相互取向中。此外，这里所述的方法可采用无限数量 的方式进行改进，例如通过重新编号其组成部分的各个顺序。因此，本实例 应该认为是示例性的和非限制性的，本发明并不局限于这里给出的细节，但 是可在所附的权利要求的范围内进行改变。
权利要求
1、一种用在使用至少一种反应性物质处理至少一个基板的处理设备中的腔结构，所述腔结构包括用于接合位置的第一腔部分和第二腔部分，以用于在所述接合位置配合地为所述腔结构限定腔内部以及用于在所述接合位置配合地为所述腔结构限定从外部引至所述腔内部的通道构造；以及用于将所述通道构造密封在接合位置的密封结构，所述密封结构包括(i)支承在所述通道构造中以暴露至所述反应性物质的防护环形结构，以及(ii)同样设置在通道构造中的O形圈，该O形圈邻近于并且直接位于所述通道构造中的所述防护环形结构的外部，使得所述O形圈被压缩从而沿周向弹性地朝向所述腔内部将防护环结构进一步偏压入所述通道构造，由此限制所述反应性物质从所述腔内部通向O形圈。
2、 根据权利要求1所述的腔结构，其中，处于所述接合位置的所述第 一和第二腔部分沿第一方向向所述O形圏施加压缩力，所述O形圈响应于 所述压缩力产生沿偏压方向的弹性偏压力，该弹性偏压力至少大概垂直于所 述压缩力从而朝向所述腔内部将防护环形结构进一步弹性地偏压入所述通 道构造。
3、 根据权利要求2所述的腔结构，其中，所述第一和第二腔部分中选 定的一个限定相对于所述偏压方向倾斜的偏压面，其用于接合防护环形结构 使得弹性偏压力被传递到至少两个非垂直方向。
4、 根据权利要求3所述的腔结构，其中，所述防护环形结构包括具有 三角形构型的横截面的第 一防护环形部件，从而限定相对于所述弹性偏压力 倾斜的接触表面，所述弹性偏压力使得接触表面直接地接合第一和第二腔部 分中选定的一个的偏压面。
5、 根据权利要求4所述的腔结构，其中，所述第一防护环形部件包括 整体环形结构并且采用弹性材料形成，从而响应于所述弹性偏压力实现环形结构的变形。
6、 根据权利要求4所述的腔结构，其中，所述第一防护环形部件包括 料形成，所述环形结构限定处于一对面对端部之间的间隙，所述间隙具有响应于弹性偏压力进行改变的宽度，从而实现第一防护环形部件的周向移动。
7、 根据权利要求6所述的腔结构，其中，所述间隙沿穿过第一防护环形部件的方向以倾斜取向形成，提供使所述反应性物质穿过所述通道构造并 且在所述间隙中行进的细长路径。
8、 根据权利要求1所述的腔结构，其中，在所述第一和第二腔部分处 于所述接合位置的情况下，响应于所述弹性偏压力的推动，所述O形圏产生 施加至防护环形结构的弹性偏压力，并且与所述通道构造配合地将防护环形 结构楔入地夹持在其中。
9、 一种在腔结构中形成密封的方法，该腔结构用在通过暴露于至少一 种反应性物质来处理至少一个基板的处理设备中，所述方法包括布置腔结构，该腔结构包括用在接合位置的第一腔部分和第二腔部分， 以用于在所述接合位置配合地为所述腔结构限定腔内部以及用于在所述接 合位置配合地为所述腔结构限定从外部引至所述腔内部的通道构造；以及在接合位置提供用于密封所述通道构造的密封结构，所述密封结构包括(i) 支承在所述通道构造中以暴露至所述反应性物质的防护环形结构，以及(ii) 同样设置在所述通道构造中的O形圏，沿着所述通道构造相对于所述 腔内部，该O形圏邻近于并且直接位于所述防护环形结构的外部，使得在所 述接合位置所述O形圈被压缩从而沿周向弹性地朝向所述腔内部将防护环 结构进一步偏压入通道构造，由此限制所述反应性物质从所述腔内部通向〇 形圈。
10、 根据权利要求9所述的方法，其中，处于所述接合位置的所述第一 和第二腔部分沿第一方向向所述O形圈施加压缩力，所述O形圈响应于所 述压缩力沿偏压方向产生弹性偏压力，该弹性偏压力至少大概垂直于所述压 缩力从而朝向所述腔内部将防护环形结构进一步弹性地偏压入所述通道构造。
11、 根据权利要求10所述的方法，其中，包括使用所述第一和第二腔 部分中选定的一个限定相对于所述偏压方向倾斜的偏压面，其用于接合防护
12、 根据权利要求11所述的方法，包括对具有三角形构型的横截面的 第一防护环形部件设置所述防护环形结构，从而限定相对于所述弹性偏压力 倾斜的接触表面，所述弹性偏压力使得接触表面直接地接合第一和第二腔部分中选定的一个的偏压面。
13、 根据权利要求12所述的方法，包括将所述第一防护环形部件设置 为具有整体环形结构并且采用弹性材料形成，从而响应于所述弹性偏压力实 现环形结构的变形。
14、 根据权利要求12所述的方法，包括将所述第一防护环形部件设置形的材料形成，所述环形结构限定处于一对面对端部之间的间隙，所述间隙 具有响应于弹性偏压力进行改变的宽度，从而实现第一防护环形部件的周向移动。
15、 根据权利要求14所述的方法，包括沿穿过第一防护环形部件的方 向以倾斜取向形成所述间隙，提供使所述反应性物质穿过所述通道构造并且 在所述间隙中行进的细长路径。
16、 根据权利要求9所述的方法，其中，在所述第一和第二腔部分处于 所述接合位置的情况下，响应于所述弹性偏压力的推动，所述O形圈产生施 加至防护环形结构的弹性偏压力，并且与所述通道构造配合地将防护环形结 构楔入地夹持在其中。
17、 一种腔，包括具有密封表面的第 一腔部分；具有以与所述第 一腔部分的所述密封表面成锐角进行设置的锥形表面 的第二腔部分；相对所述密封表面和所述锥形表面设置的腐蚀抑制件；O形圈，该O形圈抵靠所述密封表面设置并且由第一和第二腔部分支承 以向所述腐蚀抑制件施加偏压力，使得所述腐蚀抑制件同时接合所述密封表 面和所述锥形表面；以及关于所述腐蚀抑制件与所述O形圏相对地定位的腐蚀性物质，所述腐蚀 性物质对于所述O形圏是腐蚀性的。
18、 根据权利要求17所述的腔，其中，所述O形圏响应于与第一和第 二腔部分的接触而向所述腐蚀抑制件施加偏压力。
19、 根据权利要求17所述的腔，其中，所述O形圈响应于所述腐蚀抑 制件、响应于所述O形圈两端的压差施加所述偏压力。
20、 一种用于O形圈密封件的腐蚀抑制件，包括环形结构，该环形结构限定(i)适于设置在第一腔部分的密封表面上的 第一表面区域，(ii)适于抵靠第二腔部分的锥形表面设置的第二表面区域， 所述锥形表面以与所述密封表面成锐角进行设置，(iii)适于从O形圈接收 偏压力的第三表面面积，使得所述腐蚀抑制件在所述锐角的两侧同时接合所 述密封表面和所述锥形表面，所述腐蚀抑制件形成为响应于所述弹性偏压力 改变环形结构，从而延迟反应性物质到达邻近O形圈。
21、 根据权利要求20所述的腐蚀抑制件，其中该腐蚀抑制件由弹性材 料形成从而响应于所述弹性偏压力使环形结构变形。
22、 根据权利要求20所述的腐蚀抑制件，其中该腐蚀抑制件由基本上 不会响应于所述偏压力而产生变形的材料形成，所述环形结构限定处于一对宽度，从而实现腐蚀抑制件的环形移动。
23、 根据权利要求22所述的腐蚀抑制件，其中，所述间隙形成为沿穿 过腐蚀抑制件的方向切割的斜面，其提供用于使所述反应性物质行进穿过所 述间隙的细长通道。
24、 根据权利要求20所述的腐蚀抑制件，其中，所述腐蚀抑制件沿所 述环形结构包括基本上三角形的横截面。
25、 根据权利要求20所述的腐蚀抑制件，其中，所述腐蚀抑制件沿所 述环形结构包括基本上圆形的横截面。
26、 一种方法，包括组装第一部件和第二部件，使得所述第二部件上的环形锥表面设置在所 述第一部件的环形密封表面附近，所述环形锥表面相对于所述环形密封表面 成锐角进行设置；设置具有环形结构的腐蚀抑制件，使得所述腐蚀抑制件的第 一部分抵靠 所述环形密封表面进行设置，所述腐蚀抑制件的第二部分抵靠所述环形锥表 面进行设置；抵靠所述腐蚀抑制件设置O形圈；向所述O形圈施加偏压力，使得所述O形圏向所述腐蚀抑制件施加O 形圈力，由此促使所述腐蚀抑制件基本上同时抵靠所述环形密封表面和所述 环形锥表面；以及相对于与所述O形圏相反的所述腐蚀抑制件引导腐蚀性物质，所述腐蚀性物质对于所述O形圈是腐蚀性的。
27、 根据权利要求26所述的方法，包括支撑所述O形圏，以由第一和 第二部件压缩从而向O形圈施加偏压力。
28、 根据权利要求26所述的方法，包括使用所述O形圈两端的压差产 生所述偏压力。
29、 根据权利要求26所述的方法，包括将所述腐蚀抑制件构造成具有 基本上三角形的横截面。
30、 根据权利要求26所述的方法，包括将所述腐蚀抑制件构造成具有 基本上圆形的橫截面。
31、 根据权利要求26所述的方法，包括采用弹性材料形成腐蚀抑制件， 从而响应于所述弹性偏压力实现环形结构的变形。
32、 根据权利要求26所述的方法，包括采用基本上不会响应于所述偏 压力而产生变形的材料形成腐蚀抑制件，在所述环形结构中在 一对面对的端 部之间限定一间隙，所述间隙的宽度响应于偏压力中的变化而进行改变，从 而实现腐蚀抑制件的环形移动。
全文摘要
一种防护抑制结构使用在O形圈密封结构中以限制反应性物质与O形圈接触。该结构支撑在腔通道中以暴露于反应性物质。O形圈被压缩从而周向地将防护环形结构朝向腔内部进一步偏压入腔通道构造，以限制反应性物质与O形圈的接触。该通道构造可使用变窄的表面结构，抑制结构被促使抵靠该结构。该抑制件可包括响应于被偏压入腔通道构造而进行变化的环形结构。
文档编号F16L23/18GK101427062SQ200680032578
公开日2009年5月6日 申请日期2006年7月5日 优先权日2005年7月7日
发明者丹尼尔·J·迪瓦恩, 勒内·乔治, 文森特·C·李, 约瑟夫·T·胡格, 马丁·朱克 申请人:马特森技术公司