真空排气系统用阀技术方案

本发明专利技术提供一种阀，这种阀能够与旨在实现真空排气系统的设备的小型化并由此降低成本和缩短真空排气时间的真空排气系统配管的小口径化相适应，并能够防止由气体分解产生的离解生成物的堆积所导致的内部的腐蚀、堵塞、阀座泄漏等。具体地说，将铝钝态用于在真空排气系统中使用的阀等配管零件，来抑制因烘焙时的温度升高而引起的气体分解，从而提供与真空排气系统的小口径化相适应的零件，特别是使得不会因气体分解产生的生成物的堆积而发生腐蚀、堵塞、阀座泄漏等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于半导体制造装置中的流体控制装置等的阀，特别是涉及用于从半导体制造用的处理室排气的排气系统的阀。
技术介绍
一般来说，向半导体制造设备和化学品制造设备等的处理室供给化学反应性强的气体。因此，要求该处理室的排气系统能够安全且高效地排放这种反应性强的气体。而要想从处理室高效率地进行排气，就必须使用压缩比大、即使吸入压力低也能够以较高的排气速度(l/min)进行排气的泵。但是，在现实中无法得到压缩比高的真空排气用的泵，因此，在现有的从处理室等排气的排气系统中，为了解决以较小压缩比的泵高效率地进行排气、以及、使排气系统的一次侧和二次侧保持较小的压力差以避免泵过载这两个课题，是将排气系统的配管口径加大(标称口径为4英寸左右)以提高管路的传导性，阀也同样，使用的是大口径的阀。也就是说，在流体流中，根据其压力与流路内径的关系，可分为粘性流区域和分子流区域。为了使排气能够高效率地进行，要求在粘性流区域进行。要使之成为粘性流区域，就必须使流路内径D满足L≤D(L气体分子等的平均自由行程；D流路的内径)。此外，气体分子等的平均自由行程L与压力P之间存在着L＝4.98×10-3/P的关系。由于可使配管内形成粘性流区域的压力和内径之间处于上述关系，因此，提高压力P，便能够使平均自由行程L减小，其结果，可使用于确保形成粘性流区域的配管内径D减小。但是，如前所述，现有的泵其压缩比较小(约10左右)，因此，无法提高排出口侧的压力，例如若腔室侧(一次侧)的压力为10-3Torr，则排出口将低到10-2Torr左右，因此，要想切实保证形成粘性流区域，就必须使用内径为5cm以上的配管。其结果，在现有的真空排气系统中，需要使用大口径的配管系统，因此，存在着设备大型化的问题。此外，由于真空配管系统的内径大故而配管内的容积大，因而还存在着真空排气时间长的问题。再有，要想使真空排气系统以构成为小型的、并能够高效地且在短时间内完成排气，则存在着必须使用压缩比大并且排气速度高的高强能力的昂贵的真空泵的问题。另一方面，对于真空排气系统来说，若真空泵的停止时间变长，则滞留于配管内的气体将离解(分解)，在配管和阀等配管零件的内部析出分解生成物而对其形成腐蚀。特别是，若配管内气体离解而产生的生成物或水分堆积或粘着在配管或阀等配管零件的内壁上，则不仅会产生上述腐蚀问题而且还会产生堵塞或阀座泄漏等问题。若对配管系统进行加热使之温度升高，则可使水分难以粘着，因此，发生腐蚀等的危险性也将减小。但是，若配管内的温度过高，则气体会发生离解(分解)，分解产生的成分会析出并堆积在配管内，造成发生腐蚀、堵塞、阀座泄漏等新的问题。专利技术所要解决的课题本专利技术的主要目的是提供一种阀，这种阀能够与旨在实现真空排气系统的设备的小型化并由此降低成本和缩短真空排气时间的真空排气系统配管的小口径化相适应，还能够防止气体离解分离并防止因气体离解而产生的生成物的堆积等原因而在其内部发生腐蚀、堵塞、阀座泄漏等。专利技术的公开一般来说，向半导体制造设备和化学品制造设备等的处理室供给化学反应性强的气体。因此，要求该处理室的排气系统能够安全且高效地排放这种反应性强的气体。半导体制造设备的配管系统，一般由向处理室供给气体的气体供给系统、处理室、真空排气系统、真空泵、阀等构成。真空排气用的泵，使用的是紧靠腔室后方设置的一次泵(高真空型泵)以及设置在前述一次泵的二次侧的二次泵(低真空型泵)这多个泵，该高真空型泵使用的是涡轮分子泵(TMP)，低真空型泵使用的是涡旋型的泵。而排气系统的配管使用的是如前所述口径为5cm以上的管路。但近年来，泵的性能得到提高，具体地说，压缩比高达103～104左右的泵被开发出来，其结果，即使处理室内的压力为10-3Torr左右时，也能够使一次泵的输出侧压力提高到30～50Torr左右。因此，通过实现处理室与真空排气系统的压力条件的最佳化，配管内径也随之减小，能够以0.5cm左右的小口径配管充分保证形成粘性流区域。但是，在这样提高了压力的情况下，存在着水分或气体在真空排气系统内凝结、粘着在配管内的可能性。此外，即便上述设定压力的提高不会导致水分或气体凝结粘着，但在真空泵停止时滞留在配管内的气体会离解(分解)，离解所产生的生成物会堆积在配管或阀等配管零件的内部，从而导致部件腐蚀或发生堵塞、阀座泄漏。为此，要求在配管系统内将内部的气体和水分保持在饱和蒸气压以下，一般来说，在真空排气系统中进行加热(对于水，20℃时的饱和蒸气压为17.53Torr)。即，当进行加热而温度升高时，饱和蒸气压将提高，水分和气体不易凝结粘着，因此，发生腐蚀等的危险性也减小。而我们已经知道，考虑到真空排气系统内气体成分的种类等，使温度升高到150℃左右为宜。但是，当配管内的温度升高时，气体会如前所述发生离解，出现因离解而产生的生成物附着堆积在配管内而导致腐蚀的发生这一新的问题。然而，我们已经知道，上述气体离解(分解)的现象，是由于配管内壁的金属成分起到催化剂作用而发生的。为此，本专利技术人对半导体制造领域内所广泛使用的附图说明图1所示的各种气体，就配管原材料(金属材料)与气体温度及气体离解(分解)的状况进行了调查。图1示出金属材料为Ni时的温度与各种气体的离解(分解)的关系。由该图可知，在室温下以100ppm存在的气体，会随着温度的升高发生分解而减少。此外，图2同样示出金属材料为SUS316L的情况。几乎所有的气体均在大约150℃以下的温度下发生离解(分离)，为抑制气体的这种分解离解，要求使得真空配管内壁的金属面不发挥催化效果。特别是对阀来说，与配管相比，由于存在着弯曲部和气体停留部分，因而存在着压力和温度发生局部变化的部分，而且由于内容积大因而所滞留的气体的量大，此外，因内表面积大，因而容易发生由气体离解产生的生成物的附着堆积导致的腐蚀、堵塞和阀座泄漏的问题。作为一种抑制气体离解(分解)、防止离解生成物的堆积引起的部件腐蚀、堵塞和阀座泄漏等的具体方法，本专利技术人使配管内壁等与流体接触的金属部分成为特定的钝态，结果未发现催化剂作用，由此想到能够抑制气体分解。众所周知，一般来说，不锈钢会在表面上自然形成氧化膜，这是钝化了。但是，由于这种情况下的钝态膜中含有铁的氧化物等原因，虽然是钝态膜但在耐腐蚀性方面也存在着问题。因未发现催化剂作用而几乎能够完全抑制气体离解(分解)的钝态存在有多种，而根据专利技术人进行实验的结果得知，如图3和图4所示，以氧化铬为主的钝态(铬钝态)和以氧化铝(铝钝态)为主的钝态较为适合。其中，在铬钝态的情况下，如图3所示，存在着即便在150℃以下的范围内也开始分解的气体。在有些情况下，对气体的分解能够抑制到这种程度就可以了，但我们已经知道，作为能够直到更高温度都抑制气体分解的钝态，以铝钝态为宜。如图4所示，在该铝钝态的情况下，直到150℃气体也未发生分解。另外，此时的铝钝态是以Al2O3(氧化铝)为主体的。铝钝态可以通过下面的方法生成，即，对用铝制造的零件的表面实施氧化或加热或者二者的组合的方法，同样地对铝合金等含有适当的铝的合金的表面实施氧化或加热或者二者的组合的方法，以及，在铝以及需要成为钝态的部分通过镀敷或涂覆而形成铝合金等含有适当的铝的合金层之后，进行氧化或加热或者将二者组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空排气系统用阀，具有：在与流入通路和流出通路连通的阀室的底面上设置有阀座的阀体；就位于前述阀座上或从前述阀座上离开的阀芯；使前述阀芯就位于阀座上并且使其从阀座上离开的驱动机构；通过前述阀芯就位于阀座上或从阀座上离开，将流路隔断或打开，对流体的流动进行控制，其中，至少阀体的与流体接触的面设成铝钝态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大见忠弘，池田信一，山路道雄，北野真史，森本明弘，
申请(专利权)人：株式会社富士金，大见忠弘，
类型：发明
国别省市：JP[日本]