CN113710939A - 隔膜、阀、以及隔膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够适当控制在半导体的制造中进入到工艺腔室内的尘粒的尺寸的技术。隔膜(30)具备:金属制的薄板(31)、以及在薄板(31)的一侧的面(接液面(31A))的整体上形成的薄膜层(32)。薄膜层(32)的表面粗糙度的最大高度Rmax比0.1μm小。
Description
技术领域
本公开涉及一种用于半导体制造装置等的隔膜、阀、以及隔膜的制造方法。
背景技术
随着半导体的精细化,要求对进入到工艺腔室内的尘粒的尺寸进行适当控制。为了抑制尘粒进入工艺腔室内,提出了在基底形成薄膜层的隔膜的方案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-60741号专利公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
但是,关于专利文献1的隔膜,没有考虑薄膜层的表面粗糙度,无法适当控制在半导体的制造中进入到工艺腔室内的尘粒的尺寸。
因此,本公开目的之一在于,提供一种能够适当控制在半导体的制造中进入到工艺腔室内的尘粒的尺寸的技术。
(二)技术方案
为了解决上述目的,本公开的一方式是隔膜,其具备:金属制的薄板、以及薄膜层,其形成于前述薄板的一侧的面的整体。前述薄膜层的表面粗糙度的最大高度Rmax比0.1μm小。
可以是,前述薄膜层的表面粗糙度的最大高度Rmax比0.02μm小。
可以是,前述薄膜层的表面粗糙度的最大高度Rmax比0.01μm小。
前述薄膜层可以是碳膜或氟树脂膜。
前述碳膜可以由DLC构成。
本公开一方式为阀,其具备:阀体,其形成有流体通路;阀座,其设置于前述阀体;以及上述的隔膜,其通过抵接前述阀座以及离开前述阀座从而对前述流体通路进行开闭,前述隔膜的前述薄膜层位于前述阀座侧。
本公开一方式为隔膜的制造方法,前述隔膜具备金属制的薄板、以及薄膜层,使前述薄板成型为球壳状,在前述薄板的凹状面的整体形成表面粗糙度的最大高度Rmax比0.1μm小的前述薄膜层。
(三)有益效果
根据本公开,能够提供一种能够适当控制在半导体的制造中进入到工艺腔室内的尘粒的尺寸的技术。
附图说明
图1是实施方式的处于开状态的阀的剖视图。
图2是处于闭状态的阀中的隔膜附近的放大剖视图。
图3的(a)是位于最靠座部侧位置的薄板与薄膜层的剖视图,(b)是将(a)的薄板与薄膜层的一部分放大了的剖视图。
具体实施方式
参照附图对本公开一实施方式的隔膜30及阀1进行说明。
图1为本实施方式的处于开状态的阀1的剖视图。
如图1所示,阀1具备:阀体10、以及致动器20。此外,以下的说明中,将阀1的致动器20侧作为上侧、阀体10侧作为下侧进行说明。
[阀体10]
阀体10具备:阀体本体11、作为阀座的座部12、罩盖13、隔膜30、压脚接头14、隔膜压脚15、支撑器16、以及压缩螺旋弹簧17。
在阀体本体11形成有:阀室11a、以及连通于阀室11a的流入路11b及流出路11c。树脂制的座部12呈环状,在阀体本体11中设置于阀室11a与流入路11b连通处的周缘。如图2所示,座部12的顶面12A呈平面状。流入路11b及流出路11c相当于流体通路。
如图1所示,罩盖13为有盖的大致圆筒状,且通过使其下端部螺合于阀体本体11,从而以覆盖阀室11a的方式固定于阀体本体11。
阀芯即隔膜30利用在罩盖13下端配置的压脚接头14与形成阀体本体11的阀室11a的底面夹压并保持其外周缘部。通过隔膜30相对于座部12离开以及抵接(压接)来进行流体通路的开闭。隔膜30的详细结构后述。
隔膜压脚15设置在隔膜30的上侧,构成为能够按压隔膜30的中央部。隔膜压脚15嵌合于支撑器16。
支撑器16大致呈圆柱状,配置为能够在罩盖13内上下移动。后述的杆23B螺合于支撑器16的上部。
压缩螺旋弹簧17设置在罩盖13内,始终对支撑器16向下侧施力。阀1利用压缩螺旋弹簧17在通常时(致动器20不进行动作时)保持于闭状态。
[致动器20]
致动器20为气压驱动式,整体大致呈圆柱形状,具备:套筒21、分隔盘片22、第一活塞部23、以及第二活塞部24。
套筒21具有:下套筒21A、以及下端部螺合于下套筒21A的上端部的上套筒21B。下套筒21A大致为有阶梯的圆筒状。下套筒21A的下端部的外周螺合于罩盖13的贯通孔的内周。上套筒21B为有盖的大致圆筒状。在上套筒21B的上端部形成有流体导入路21c。
在下套筒21A的下端部的外周螺合有螺母25。螺母25抵接于罩盖13,抑制了下套筒21A相对于罩盖13的转动。
分隔盘片22大致呈圆盘状,在套筒21内设置为不能移动。
第一活塞部23具有:第一活塞23A、杆23B、以及第一上伸出部23C。第一活塞23A设置在分隔盘片22与下套筒21A之间,大致呈圆盘状。利用下套筒21A与第一活塞23A,形成第一压力室S1。
杆23B从第一活塞23A的中央部朝向下侧延伸。杆23B下端部螺合于支撑器16。第一上伸出部23C从第一活塞23A的中央部朝向上侧延伸,贯通分隔盘片22。
在第一活塞23A、杆23B、以及第一上伸出部23C上,形成了延伸于上下方向并与第一压力室S1及第二压力室S2连通的第一流体流入路23d。
第二活塞部24具有:第二活塞24A、以及第二上伸出部24B。第二活塞24A设置在分隔盘片22与上套筒21B之间,大致呈圆盘状。利用分隔盘片22与第二活塞24A,形成第二压力室S2。在第二活塞24A上连结有第一上伸出部23C的上端部。
第二上伸出部24B从第二活塞24A的中央部朝向上侧延伸,插入于流体导入路21c。在第二上伸出部24B上形成与流体导入路21c及第一流体流入路23d连通的第二流体流入路24c。
[阀1的开闭动作]
接着,说明本实施方式的阀1的开闭动作。
图2是处于闭状态的阀1中的隔膜30附近的放大剖视图。
在本实施方式的阀1中,在驱动流体没有流入第一、二压力室S1、S2的状态下,如图2所示,支撑器16及杆23B因压缩螺旋弹簧17的作用力而位于下止点(接近阀体本体11),通过隔膜压脚15按压隔膜30,隔膜30的下表面压接于座部12,阀1为闭状态。即,阀1在通常状态(没有供给驱动流体的状态)下为闭状态。
然后,成为从未图示的驱动流体供给源向阀1流通驱动流体的状态。由此,向阀1供给驱动流体。驱动流体经由未图示的通气管及管接头通过流体导入路21c,并通过第一、二流体流入路23d、24c,流入第一、二压力室S1、S2。当驱动流体流入第一、二压力室S1、S2之后,第一、二活塞23A、24A克服压缩螺旋弹簧17的作用力而上升。由此,支撑器16、隔膜压脚15以及杆23B移动到上止点而从阀体本体11离开,通过弹性力及流体(气体)的压力使隔膜30向上侧移动,流入路11b与流出路11c连通,阀1成为开状态。
为了使阀1从开状态变为闭状态,将未图示的三通阀切换为驱动流体从阀1的致动器20(第一、二压力室S1、S2)向外部排出的流动。由此,第一、二压力室S1、S2内的驱动流体经由第一、二流体流入路23d、24c、以及流体导入路21c向外部排出。由此,支撑器16以及杆23B利用压缩螺旋弹簧17的作用力移动到下止点,阀1成为闭状态。
[隔膜30]
接着说明隔膜30的结构。
隔膜30呈球壳状,自然状态为上凸的圆弧状。隔膜30例如具备:多片金属的薄板31与薄膜层32。各薄板31由镍钴合金、不锈钢等构成,且由平板状的原材料切成圆形,并使中央部向上方鼓出而形成为球壳状。
图3(a)是位于最靠座部12侧的薄板31与薄膜层32的剖视图,(b)是将(a)的薄板31与薄膜层32的一部分放大了的剖视图。
薄膜层32形成于薄板31的凹状面即接液面31A的整体。接液面31A相当于薄板31的一侧的面。薄膜层32例如是碳膜或氟树脂膜。碳膜例如是DLC(Diamond like Carbon:类金刚石碳)膜,氟树脂膜例如是聚四氟乙烯树脂(PTFE)、四氟乙烯六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)。
薄膜层32的膜厚为2~4μm,表面粗糙度的最大高度Rmax比0.1μm小。即,薄膜层32的表面粗糙度的最大高度Rmax比0μm大且比0.1μm小。薄膜层32的表面粗糙度的最大高度Rmax优选为比0.02μm小,更优选为比0.01μm小。在此,薄膜层32的表面粗糙度的最大高度(Rmax)为JIS B0601(2001)规定的“最大高度(Rmax)”。此外,薄板31的接液面31A的表面粗糙度例如是Ra0.05μm。
接着说明隔膜30的制造方法。
准备多片呈圆板状且为平板状的薄板(原材料),将这些薄板层叠并利用粘接剂等使其相互粘接为一体。将一体化的多片薄板固定于冲压装置的夹具,利用冲头按压中央部而成型为球壳状。
接着,将成型后的多片薄板固定于成膜装置的夹具,在薄板31的凹状面形成薄膜层32。在薄膜层32为DLC膜的情况下,利用物理蒸镀法(PVD)和/或化学蒸镀法(CVD)形成薄膜层32。例如,将磁控管溅镀与PACVD(等离子辅助CVD)组合来形成DLC膜。在薄膜层32为PFA膜的情况下,使用静电涂装或者热压膜来成膜。此外,通过变更成膜条件,能够控制薄膜层32的表面粗糙度的最大高度Rmax,得到具有如上所述的最大高度Rmax的薄膜层32。而且,关于DLC涂布,不用喷雾涂装、浸渍涂装而使用蒸镀法,由此,选择性附着于被涂布面(薄板31的接液面31A)的凹部,使得产物(薄膜层32)的涂布表面更平滑。
根据具备以上说明的本实施方式的隔膜30的阀1,薄膜层32的膜厚为2~4μm,表面粗糙度的最大高度Rmax比0.1μm小。因此,在清洁时,能够抑制粒径φ0.1μm以上的尺寸的尘粒被薄膜层32的表面捕捉而堆积。因此,在半导体的制造中能够抑制粒径φ0.1μm以上的尺寸的尘粒进入工艺腔室内。因此,根据具备本实施方式的隔膜30的阀1,能够适当控制在半导体的制造中向工艺腔室内进入的尘粒的尺寸。例如,在使用现有的半导体制造装置制造线宽100nm的半导体的情况下,使用具备该隔膜30的阀1,从而能够在制造程序中抑制粒径v0.1μm以上的尺寸的尘粒进入工艺腔室内。因此,与使用现有半导体制造装置时相比,能够使半导体的成品率提升。
薄膜层32的表面粗糙度的最大高度Rmax优选为比0.02μm小,更优选为比0.01μm小。由此,在线宽为0.02μm的当前的半导体制造工艺中,能够抑制粒径φ0.02μm以上的尺寸的尘粒进入工艺腔室内。此外,在线宽为0.01μm的新一代的半导体制造工艺中,能够抑制粒径φ0.01μm以上的尺寸的尘粒进入工艺腔室内。
薄膜层32为碳膜或氟树脂膜,碳膜由DLC构成,因此能够提供低摩擦、耐磨耗、耐腐蚀性优异的隔膜30,能够抑制座部12向隔膜30的转印。
关于隔膜30的制造方法,是使薄板31成型为球壳状,并在薄板31的凹状面的整体形成表面粗糙度的最大高度Rmax比0.1μm小的薄膜层32。根据该制造方法,在形成薄膜层32之后不进行薄板31的成型,因此能够可靠提供具有表面粗糙度的最大高度Rmax比0.1μm小的薄膜层32的隔膜30。
此外,本公开不限于上述的实施例。本领域的技术人员在本公开的范围内,可以进行各种追加或变更等。
薄板31虽为多片,但也可以是一片。而且,座部12的顶面12A虽呈平面状,但也可以是向上凸的曲面(沿径方向的剖面形状为R面(圆弧面))。致动器20虽为气压驱动式,但也可以是电磁驱动式或压电元件驱动式。
附图标记说明
1:阀;11:阀体本体;11b:流入路;11c:流出路;12:座部;30:隔膜;31:薄板;31A:接液面;32:薄膜层。
Claims (8)
1.一种隔膜,其具备:金属制的薄板;以及薄膜层,其形成于所述薄板的一侧的面的整体。
2.根据权利要求1所述的隔膜,其特征在于,所述薄膜层的表面粗糙度的最大高度Rmax比0.1μm小。
3.根据权利要求2所述的隔膜,其特征在于,所述薄膜层的表面粗糙度的最大高度Rmax比0.02μm小。
4.根据权利要求3所述的隔膜,其特征在于,所述薄膜层的表面粗糙度的最大高度Rmax比0.01μm小。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的隔膜,其特征在于,所述薄膜层为碳膜或氟树脂膜。
6.根据权利要求5所述的隔膜,其特征在于,所述碳膜由DLC构成。
7.一种阀,其具备:
阀体,其形成有流体通路;
阀座,其设置于所述阀体;以及
权利要求1至6中任一项所述的隔膜,其通过抵接所述阀座以及离开所述阀座从而对所述流体通路进行开闭,
所述隔膜的所述薄膜层位于所述阀座侧。
8.一种隔膜的制造方法,所述隔膜具备金属制的薄板、以及薄膜层,
使所述薄板成型为球壳状,
在所述薄板的凹状面的整体形成表面粗糙度的最大高度Rmax比0.1μm小的所述薄膜层。
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