CN100535504C - 毒性气体容器阀用出口盖 - Google Patents
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Abstract
一种出口盖(20)，其装卸自如地安装于在毒性气体容器上安装的开关阀的气体流出口，该出口盖具有：底壁部(21)；从该底壁部(21)延伸的周壁部(22)；设于所述底壁部(21)内面的用于密封所述气体流出口的密封垫(23)，该密封垫(23)用不与所述毒性气体容器中收容的毒性气体发生损害所述密封垫(23)的密封性的化学反应的材料制作，且具有安装于所述密封垫(23)上的毒性气体吸收装置(24)，该毒性气体吸收装置(24)在所述气体流出口上安装所述出口盖(20)时，在所述气体流出口露出。
Description
技术领域
本发明涉及一种在收容毒性气体的容器开关阀的流出口安装的出口盖。
背景技术
在LSI或超LSI等半导体制造中，在各种工序中使用毒性气体。
例如：在硅片的薄幕形成工序中，为制造n型或p型半导体，而将如砷化氢、磷化氢、三氟化硼那样的毒性气体作为离子源通过离子注入机注入半导体中。另外，在不使用腐蚀液及溶剂等液体的干式蚀刻工艺中，使用三氟化氮、氯化氢那样的毒性气体作为干式蚀刻剂。
可是，这样的毒性气体是用铁及铝等制作的储气瓶即气体容器收容的。而且，在充填了毒性气体的气体容器中，在其开关阀的气体流出口安装出口盖。
在安装该出口盖之前，进行将开关阀内部空间存在的毒性气体例如用泵抽真空、并与氮气等空气进行置换的操作。这是因为，在开关阀残留有毒性气体的状态下，为了对气体容器进行配管作业，而从开关阀的气体流出口拆下出口盖时，残留毒性气体从开关阀扩散，给周围环境造成恶劣影响。
但是，通过上述的抽真空等将毒性气体预先从开关阀完全除去实际上是困难的。再有，毒性气体有时暂时吸附在构成开关阀内部空间的金属表面等上，这种情况下，即使暂时从开关阀的内部空间将毒性气体完全除去，上述吸附的毒性气体也会渐渐放出，充满开关阀的内部空间。
发明内容
因此，本发明是为解决上述问题而发明的，其目的在于，提供一种除去气体容器的开关阀内部空间存在的毒性气体的出口盖。
为实现上述目的，本发明提供一种出口盖，其装卸自如地安装于在毒性气体容器上安装的开关阀的气体流出路的气体流出口，其特征在于，具有：底壁部；从该底壁部延伸的周壁部；设于所述底壁部的内面的用于密封所述气体流出口的密封垫，该密封垫用不与所述毒性气体容器中收容的毒性气体发生损害所述密封垫的密封性的化学反应的材料制作，具有安装于所述密封垫上毒性气体吸收装置，该毒性气体吸收装置在所述气体流出口上安装所述出口盖时，在所述气体流出路露出。
本发明中优选，在所述密封垫的中央形成贯通孔或凹部，所述毒性气体吸收装置配置在所述密封垫的所述贯通孔或凹部，所述毒性气体吸收装置具有用生成固体生成物的物质制作的与所述毒性气体发生化学反应而消耗该毒性气体的毒性气体吸收剂和隔壁部件，该隔壁部件具有所述毒性气体可以透过但是所述毒性气体吸收剂及用该毒性气体吸收剂生成的所述固体的生成物不能透过的透过性，其在所述底壁部件的相反侧与所述毒性气体吸收剂相邻，配置在所述密封垫的所述贯通孔或凹部。
另外，优选所述毒性气体吸收剂的反应成分是：氢氧化铜、锰的氧化物、铜的氧化物、锰的碳酸盐或铜的碳酸盐。
进而，本发明中优选，所述毒性气体吸剂含有吸附毒性气体及水分的物质。
再有，优选在所述密封垫的中央形成贯通孔或凹部，所述毒性气体吸收装置配置在所述密封垫的所述贯通孔或凹部，所述毒性气体吸收装置具有用至少吸附毒性气体的物质制作的毒性气体吸附剂和所述毒性气体可以透过的隔壁部件，该隔壁部件在所述底壁部的相反侧与所述毒性气体吸收剂相邻，配置在所述密封垫的所述贯通孔或凹部。
在上述构成的本发明的出口盖中，由于将该出口盖安装在气体流出口时毒性气体吸收装置在气体流出路露出，因此，气体流出路中存在的毒性气体被毒性气体吸收装置吸收，且即使在从开关阀的气体流出路的气体流出口拆下出口盖时，也可以防止毒性气体向周围扩散。
另外，由于为将毒性气体吸收装置安装于出口盖的构成，因此，不仅出口盖能够从开关阀的气体流出路的气体流出口拆下，而且毒性气体吸收装置也可以从开关阀的气体流出路拆下，且可以不需要拆掉毒性气体吸收装置的其它的操作。
附图说明
图1是安装了本发明实施例的出口盖的气体容器的局部放大概略剖面图；
图2是表示图1的出口盖的放大剖面图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。
参照图1，用于收容毒性气体的气体容器1的局部与开关阀10、出口盖20一起由剖面示出。
气体容器1中收容各种毒性气体、例如砷化氢、磷化氢、三氟化硼、三氟化氮、氯化氢等。在气体容器1的顶壁形成的开口部2加工内螺纹。
开关阀10具有阀主体11，在该阀主体11的下部加工外螺纹，通过使该阀主体11的外螺纹与气体容器1的开口部2的内螺纹螺合，可以将阀主体11安装在气体容器1上。
在阀主体11上形成从上端延伸到下端的垂直贯通路，该垂直贯通路具有：阀主体I1安装在气体容器1的开口部2上时与气体容器1的内部连通的下部缩径通路12A、与该下部缩径通路12A接续的中间通路12B以及与该中间通路12B接续的上部扩径通路12C。
在下部缩径通路12A和中间通路12B之间构成肩部14，在中间通路12B形成追加扩径部12B′，使得在该肩部14的稍靠上方构成肩部14A。
在中间通路12B处配置气门13，气门13具有就位在肩部14A的圆柱状闭锁部件13A。在闭锁部件13A的底部，在与中间通路12B的上端开口缘抵接的区域设置有圆形的例如用三氟化树脂制作的密封部件13A′。销子13B从闭锁部件13A向上方延伸，在销子13B上，与闭锁部件13A邻接而固定有直径比闭锁部件13A大的弹簧支承部件13C。而且，在该弹簧支承部件13C和肩部14A之间配置螺旋弹簧15，气门13通过螺旋弹簧15在中间通路12B内被向上方施力。
销子13B还在弹簧支承部件13C的上固定两个环状部件，进而在这些环状部件的上，将圆柱状密封部件13D固定在销子13B上。该密封部件13D与中间通路12B(追加扩径部12B′)总是抵接，阻止气体容器1内收容的毒性气体向上部扩径通路12C流出。
在上部扩径通路12C内加工内螺纹。
开关阀10还具有套筒16。在套筒16的下部外面加工与上部扩径通路12C的内螺纹螺合的外螺纹，且在套筒16的上部内面加工内螺纹。
开关阀10还具有操作部件17，操作部件17具有：加工有与套筒16的内螺纹螺合的外螺纹的旋转部件17A、从该旋转部件17A向下方延伸的抵接部件17B以及在旋转部件17A的顶面设置的手柄17C。当转动手柄17C，使操作部件17向套筒16内的下方移动时，抵接部件17B与气门13的密封部件13D抵接，受螺旋弹簧15的抵抗而将气门13整体下压。之后，闭锁部件13A就位在肩部14上，堵塞下部缩径通路12A的上方开口。
阀主体11上还形成水平通路18，该水平通路18的内侧端在台阶部14的位置与垂直贯通路(中间通路12B)连通，水平通路18的外侧端在阀体11的外面开口，构成气体流出口18A。阀主体11为构成水平通路18的周壁而突出，该突出部19构成出口盖20的安装部、配管安装部，在突出部19的外侧端部加工外螺纹。
如图2可知，出口盖20具有圆形底部21和从圆形底部21的周缘延伸的周壁部22，在周壁部22的自由端部内面加工与阀主体11的突出部19的外螺纹螺合的内螺纹。
在出口盖20的圆形底部21的内面安装有具备中央开口部(贯通孔)的环状衬垫、即密封垫23。该环状密封垫23以将出口盖20安装(螺合)在阀主体11的突出部19上时抵接突出部19的外端面的方式确定尺寸。另外，环状密封垫23采用不与气体容器1中收容的毒性气体发生化学反应的材料，特别是，用与毒性气体发生化学反应不损伤密封功能的材料制作。作为密封垫23的材料，根据收容的毒性气体，可以采用氯化乙烯基树脂、四氟化树脂、三氟化树脂或各种金属。再者，环状密封垫23中央开口部的形状在本实施例中是圆形的，但也可以是任意的形状、例如正方形的。
出口盖20还具有：以与圆形底部21面对的形式安装在环状密封垫23的中央开口部的毒性气体吸收剂24和以与毒性气体吸收剂24面对的形式安装在环状密封垫23的中央开口部的隔壁部件25。
该实施例中，毒性气体吸收剂24与在气体容器1中收容的毒性气体发生化学反应，取出并消耗毒性气体，生成固体的生成物。例如，在气体容器1中收容作为毒性气体的砷气(2AsH3)或磷化氢气体(2P H3)时，可以用氢氧化铜(3Cu(OH)2)制作毒性气体吸收剂24(的反应主要成分)。
当砷气与氢氧化铜制的毒性气体吸收剂24接触时，产生式(1)所示的反应，另外，当磷化氢气体与氢氧化铜制的毒性气体吸收剂24接触时，产生式(2)所示的反应，任何情况都消耗毒性气体，生成固体生成物(和水)。
2AsH3+3Cu(OH)2→Cu3As2+6H2O (1)
2PH3+3Cu(OH)2→Cu3P2+6H2O (2)
隔壁部件25具有可以透过毒性气体，但是不能透过毒性气体吸收剂24以及由毒性气体吸收剂24生成的上述固体的生成物(例如：上述Cu3As2或Cu3P2)的透过性。另外，隔壁部件25优选具有一定程度的强度，例如：优选用不锈钢制烧结板制作。
另外，再参照图1，在阀主体11上形成有从下部缩径通路12A向阀主体11的外面开口的通路30。该通路30用于在气体容器1内的压力异常高等情况下使气体容器1内的压力紧急逃逸，其通过带密封垫的盖31密封，不要求盖31进行日常的开关，因此，这些和本发明没有直接的关系。
其次，气体容器1的使用方法和目前的气体容器的没有不同。即，从阀主体11的突出部19松开螺合，拆下出口盖20，代替其的是将规定的接续用配管安装在突出部19。而且，整个配管作业结束后，转动手柄17C，使抵接部件17B向上方移动时，通过螺旋弹簧15的弹力将气门13向上方施力，且使闭锁部件13A从下部缩径通路12A的上方开口离开，将下部缩径通路12A和水平通路18(气体流出口18A)连通。其结果是，气体容器1内的气体从气体流出口18A排出。
对出口盖20的作用进行说明。
在开关阀10关闭的状态，即下部缩径通路12A的上方开口被闭锁部件13A阻塞的状态下，即使通过抽真空操作也不能完全除去在开关阀的内部空间即水平通路18内残留的毒性气体，或者虽然暂时吸附在构成该水平通路18的周壁表面但渐渐放出的毒性气体，透过出口盖20的隔壁部件25达到毒性气体吸收剂24，通过该毒性气体吸收剂24吸收，变成固体生成物。而且，该固体生成物不能透过隔壁部件25。因此，出口盖20即使从开关阀10拆下时，毒性气体也不会向周围扩散。
本发明不限于上述实施例，可以作如下的各种变更。
例如，在上述实施例中，密封垫23是环状，在中央形成开口部即贯通孔，但也可以是面对圆形底部21的一侧封闭的凹部，这时，凹部配置有毒性气体吸收剂24以及隔壁部件25。
另外，上述实施例的毒性气体吸收剂24也可以含有分子筛(モルキュラ一シ一ブ)、氧化铝、或活性炭那样至少吸附水分的物质、优选不仅吸附水分还吸附毒性气体的物质。该例具有可通过毒性气体吸收剂24自身保持由与毒性气体反应的毒性气体吸收剂生成的水的特点。
再者，也可以使用由例如活性炭、分子筛、氧化铝等至少吸附毒性气体的物质，优选不仅吸附毒性气体还吸附水分的物质制造的毒性吸附剂代替上述实施例的通过化学反应吸收毒性气体的毒性气体吸收剂24。特别是，用列举的物质制造的毒性气体吸收剂不仅能吸附毒性气体，而且也能够吸附气体流出路的空气中的水分。这样是由于，气体流出路的空气中的水分不会腐蚀气体流出路的金属表面，不会生成腐蚀反应物，且在毒性气体排出时不会降低毒性气体的纯度。隔离吸附了毒性气体的毒性气体吸收剂后，在该例中，隔壁部件25也是有用的。
实施例
为了进行试验，制作直径20mm、厚度2mm的三氟化树脂制的环状密封垫23，在该密封垫23的中央圆形开口部安装直径8mm、厚度1mm的氢氧化铜的毒性气体吸收剂24和由直径8mm、厚度1mm的不锈钢制烧结金属板制成的隔壁部件25，并将具备这样的吸收剂24、隔壁部件25的密封垫23安装在圆形底部21的内面(使毒性气体吸收剂24面对圆形底部21)，准备六个如以上那样得到的本发明的出口盖20(试样编号1～3、7～9)。
而且，作为比较用，准备六个从上述出口盖20除下了吸收剂24、隔壁部件25的出口盖(试样编号4～6、10～12)。
而且，准备六个充填了砷化氢的容器，在这些容器上安装本发明的出口盖20(试样编号1～3)、比较用出口盖(试样编号4～6)。同样，准备六个充填了磷化氢的容器，在这些容器上安装本发明的出口盖20(试样编号7～9)、比较用出口盖(试样编号10～12)。再者，在向气体容器安装出口盖(试样编号1～12)之前，对各气体容器的开关阀内部进行抽真空操作。
分别在一日后、一周时间后，从上述12个容器上拆下出口盖(试样编号1～12)，用理研计器制(理研計器製)的毒气监测仪(型式SC-90)测定容器的开关阀内的毒性气体的浓度。测定结果如表1所示。
表1
| 试样编号 | 容器收容气体 | 一日后的测定值(ppm) | 一周时间后的测定值(ppm) |
| 1 | 砷化氢 | 0.00 | 0.00 |
| 2 | 砷化氢 | 0.00 | 0.00 |
| 3 | 砷化氢 | 0.00 | 0.00 |
| 4 | 砷化氢 | 0.05 | 0.15 |
| 5 | 砷化氢 | 0.10 | 0.30 |
| 6 | 砷化氢 | 0.15 | 0.30 |
| 7 | 磷化氢 | 0.00 | 0.00 |
| 8 | 磷化氢 | 0.00 | 0.00 |
| 9 | 磷化氢 | 0.00 | 0.00 |
| 10 | 磷化氢 | 0.20 | 0.30以上 |
| 11 | 磷化氢 | 0.15 | 0.30以上 |
| 12 | 磷化氢 | 0.30 | 0.30以上 |
根据上述实验结果确认了：通过本发明的出口盖20(试样编号1～3、7～9)，可以有效地除去容器的开关阀内的毒性气体。
而且，目测气体容器的开关阀的气体流出口的金属面的状态，看到安装了比较用出口盖(试样编号4～6、10～12)的开关阀的气体流出口附近的金属面变色，但是，安装了本发明的出口盖20(试样编号1～3、7～9)的开关阀的气体流出口附近的金属面没有任何的变色。
还有，在上述实验中，作为毒性气体使用的砷化氢、磷化氢和作为毒性气体吸收剂24使用的氧化铜的各反应式如式(3)、式(4)所示。
2AsH3+3CuO→Cu3As2+3H2O (3)
2PH3+3CuO→Cu3P2+3H2O (4)
本发明的盖也可以适用于在容器以外收容的毒性气体、例如从固定式气体供给源经由管供给的毒性气体的开关阀的流出口。
Claims (4)
1、一种出口盖，其装卸自如地安装于在毒性气体容器上安装的开关阀的形成气体流出路的气体流出口的筒状突出部，其特征在于，具有：
底壁部；
从该底壁部延伸的周壁部；
以在所述出口盖安装于所述突出部时所述突出部的整个外端面直接抵接的方式设于所述底壁部的内面的用于密封所述气体流出口的密封垫，该密封垫用不与所述毒性气体容器中收容的毒性气体发生化学反应因而不致于损害所述密封垫的密封性的材料制作，在所述密封垫的中央形成贯通孔或凹部；
该出口盖还具有配置于所述密封垫的所述贯通孔或凹部的毒性气体吸收装置，该毒性气体吸收装置在所述气体流出口上安装所述出口盖时，在所述气体流出路露出，其中
所述毒性气体吸收装置具有：用与所述毒性气体发生化学反应、获取并消耗该毒性气体而生成固体生成物的物质制作的毒性气体吸收剂；隔壁部件，该隔壁部件由烧结金属板制成且具有所述毒性气体可以透过，但所述毒性气体吸收剂及由该毒性气体吸收剂生成的所述固体的生成物不能透过的透过性，其在所述底壁部件的相反侧与所述毒性气体吸收剂相邻，配置在所述密封垫的所述贯通孔或凹部。
2、如权利要求1所述的出口盖，其特征在于，所述毒性气体吸收剂的反应主要成分是：氢氧化铜、锰的氧化物、铜的氧化物、锰的碳酸盐或铜的碳酸盐。
3、如权利要求2所述的出口盖用密封垫，其特征在于，所述毒性气体吸剂至少含有吸附水分的物质。
4、一种出口盖，其装卸自如地安装于在毒性气体容器上安装的开关阀的形成气体流出路的气体流出口的筒状突出部，其特征在于，具有：
底壁部；
从该底壁部延伸的周壁部；
以在所述出口盖安装于所述突出部时所述突出部的整个外端面直接抵接的方式设于所述底壁部的内面的用于密封所述气体流出口的密封垫，该密封垫用不与所述毒性气体容器中收容的毒性气体发生化学反应因而不致于损害所述密封垫的密封性的材料制作，在所述密封垫的中央形成贯通孔或凹部；
该出口盖还具有配置于所述密封垫的所述贯通孔或凹部的毒性气体吸收装置，该毒性气体吸收装置在所述气体流出口上安装所述出口盖时，在所述气体流出路露出，其中，
所述毒性气体吸收装置具有：用至少吸附毒性气体的物质制作的毒性气体吸附剂和所述毒性气体可以透过的隔壁部件，该隔壁部件由烧结金属板制成且在所述底壁部件的相反侧与所述毒性气体吸收剂相邻，配置在所述密封垫的所述贯通孔或凹部。
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