DE602004005829T2

DE602004005829T2 - Ventil für vakuumentladungssystem

Info

Publication number: DE602004005829T2
Application number: DE602004005829T
Authority: DE
Inventors: Tadahiro Sendai-shi Ohmi; Nobukazu Osaka-shi Ikeda; Michio Osaka-shi Yamaji; Masafumi Osaka-shi KITANO; Akihiro Osaka-shi MORIMOTO
Original assignee: Fujikin Inc
Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: EP1593888A4; KR101210342B1; US7988130B2; IL169611A; TWI243881B; US20060071192A1; CN1748102A; JP2004265928A; JP4085012B2; EP1593888A1; KR20050101322A; US20090020721A1; TW200424464A; CN100357642C; US7472887B2; DE602004005829D1; WO2004072519A1; EP1593888B1

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zur Verwendung in der Fluidsteuervorrichtung und dergleichen in einer Halbleiterherstellungsanlage. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Ventil zur Verwendung in dem System für die Absaugung aus der bei der Herstellung von Halbleitern verwendeten Prozesskammer.
Hintergrund der Erfindung
Im Allgemeinen wird in die in den Halbleiterherstellungseinrichtungen, Chemikalienherstellungseinrichtungen und dergleichen verwendete Prozesskammer ein Gas mit hoher chemischer Reaktionsfähigkeit eingeleitet. Demgemäß soll das Absaugsystem für die Prozesskammer Gase mit hoher chemischer Reaktionsfähigkeit sicher und mit einem hohen Wirkungsgrad absaugen.
Deshalb muss zum Vollziehen einer effektiven Absaugung aus der Prozesskammer eine Absaugpumpe mit einem hohen Komprimierungsverhältnis verwendet werden, die selbst dann mit einer hohen Absauggeschwindigkeit (l/min) absaugen kann, wenn der Saugdruck niedrig ist. Jedoch steht die Vakuumabsaugpumpe mit einem hohen Komprimierungsverhältnis in Wirklichkeit nicht so leicht zur Verfügung. Demgemäß müssen bei dem herkömmlichen Absaugsystem für die Prozesskammer zwei Probleme beseitigt werden, das eine, dass das Gas mit einem hohen Wirkungsgrad mit Hilfe einer Pumpe mit einem verhältnismäßig niedrigen Komprimierungsverhältnis abgesaugt werden muss, und das andere, dass eine Überlastung an der Pumpe vermieden werden soll, indem die Druckdifferenz zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Absaugsystems klein gehalten wird. Um die zwei Probleme zu lösen, ist der Durchmesser der Rohrleitung für die Absaugung groß angelegt (auf einen Nenndurchmesser von annähernd 4 Zoll), so dass die Hindurchleitfähigkeit des Rohrkanals groß ist. Aus dem gleichen Grund wird ein Ventil mit großem Durchmesser verwendet.
Der Fluidstrom wird in Bezug auf das Verhältnis zwischen dem Druck und dem Innendurchmesser des Strömungskanals in zwei Bereiche eingeteilt, einen Bereich viskosen Stroms und einen Bereich molekularen Stroms. Um eine effektive Absaugung vorzunehmen, ist es notwendig, dass die Absaugung in dem Bereich viskosen Stroms vorgenommen wird. Damit der Bereich viskosen Stroms zustande kommt, sollte der Innendurchmesser D des Strömungskanals L ≤ D betragen (wobei L der mittlere freie Weg der Gasmoleküle ist und D der Innendurchmesser des Strömungskanals ist). Außerdem besteht ein Verhältnis L = 4,98 × 10^–3/P zwischen dem mittleren freien Weg L und dem Druck P.
Das Verhältnis zwischen dem Druck und dem Innendurchmesser zur Erzielung des Bereichs viskosen Stroms in der Rohrleitung ist oben gezeigt. Durch weiteres Erhöhen des Drucks kann der mittlere freie Weg L kleiner gestaltet werden, was dazu führt, dass der Innendurchmesser D der Rohrleitung zur Erzielung des Bereichs viskosen Stroms klein werden kann.
Da die herkömmliche Pumpe in der oben dargelegten Weise jedoch ein verhältnismäßig kleines Komprimierungsverhältnis (annähernd 10) aufweist, kann der Druck auf der Abgabeauslassseite nicht erhöht werden. Wenn beispielsweise der Druck auf der Kammerseite (der Primärseite) 10^–3 Torr beträgt, wird der Druck auf der Abgabeauslassseite höchstens annähernd 10^–2 Torr. Das heißt, dass eine Rohrleitung mit einem Innendurchmesser von 5cm oder größer erforderlich ist, um den Bereich viskosen Stroms mit Sicherheit zustande zu bringen.
Infolgedessen besteht bei dem herkömmlichen Vakuumabsaugsystem das Problem, dass die Einrichtung eine große Größe aufweisen muss, da ein Rohrleitungssystem mit großem Durchmesser benötigt wird. Gleichzeitig besteht das weitere Problem, dass die Vakuumabsaugung eine lange Zeit braucht, da ein größerer Innendurchmesser der Vakuumrohrleitung zu einem größeren Volumen im Innern der Rohrleitungen führt. Außerdem besteht das weitere Problem, dass zum Ausführen einer effektiven Absaugung in einer kurzen Zeit mit dem klein bemessenen Vakuumabsaugsystem eine teure Hochleistungs-Vakuumpumpe mit einem großen Komprimierungsverhältnis und einer hohen Absauggeschwindigkeit vonnöten ist.
Dagegen kommt es bei dem Vakuumabsaugsystem zur Auflösung (zum Zerfall) der im Innern der Rohrleitungen verbliebenen Gase, wenn die Vakuumpumpe eine lange Zeit außer Betrieb ist, was mithin zu Korrosionsstellen an den Rohrleitungen führt, welche durch die Abscheidung von Stoffen entstehen, die durch den Zerfall im Innern der Rohrleitungen erzeugt werden. Wenn sich insbesondere die durch die Auflösung der Gase im Innern der Rohrleitungen erzeugten Stoffe, Wasser und Feuchtigkeit, an den Innenwänden der Rohrleitungen und den Rohrteilen der Ventile ansammeln und daran haften, ergibt sich nicht nur das vorerwähnte Korrosionsproblem, sondern es treten auch Verstopfungen und Leckstellen am Ventilsitz auf.
Wenn das Rohrleitungssystem aufgeheizt wird, vermindert sich die Gefahr, dass Korrosionsstellen und dergleichen entstehen, da es bei dem Temperaturanstieg weniger möglich ist, dass Wasser und Feuchtigkeit anhaften.
Wenn jedoch die Temperatur im Innern der Rohrleitungen ansteigt, wird eine derartige Auflösung (ein Zerfall) der Gase bewirkt, dass sich die durch den Zerfall erzeugten Stoffe im Innern der Rohrleitungen ablagern und ansammeln und zu den Korrosionsstellen, den Verstopfungen und den Leckstellen am Ventilsitz führen.
US 5,989,722 betrifft eine druckreduzierte Vorrichtung mit einer druckreduzierten Kammer, die aus rostfreiem Stahl konstruiert ist und einen zweischichtigen Passivierungsfilm enthält, umfassend eine Eisenoxidschicht und eine Chromoxidschicht.
JP 581 84 729 betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit von Halbleiterelementen, wobei ein nicht poröser Al₂O₃-Passivierungsfilm zu diesem Zweck eine Oberfläche eines Halbleiterelements bilden kann.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Hauptaufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, mit welchem der Durchmesser der Vakuumabsaugrohrleitung zur Herstellung der Einrichtung für das Vakuumabsaugsystem klein bemessen werden kann, die Kosten gesenkt werden können und die Vakuumabsaugzeit kurz gestaltet werden kann, und welches auch die Auflösung und den Zerfall von Gasen und das Auftreten von Korrosionsstellen, Verstopfungen und Leckstellen am Ventilsitz im Innern des Rohrleitungssystem, die durch die Ansammlung der durch die Auflösung von Gasen erzeugten Stoffe entstehen, verhindern kann.
Offenbarung der Erfindung
Im Allgemeinen wird ein Gas mit hoher chemischer Reaktionsfähigkeit in die Prozesskammer eingeführt, die in den Halbleiterherstellungseinrichtungen, Herstellungseinrichtungen für chemische Produkte und dergleichen verwendet wird. Demgemäß muss das Absaugsystem für die Prozesskammer die Gase mit hoher chemischer Reaktionsfähigkeit sicher und mit einem hohen Wirkungsgrad absaugen.
Das Rohrleitungssystem in den Halbleiterherstellungseinrichtungen umfasst normalerweise ein System zum Einführen eines Gases in die Prozesskammer. die Prozesskammer, das Vakuumabsaugsystem, die Vakuumpumpe, die Ventile und dergleichen. Für die Absaugung werden mehrere Pumpen verwendet, d.h. eine Primärpumpe (die Hochvakuumpumpe), die unmittelbar nach der Kammer eingebaut ist, und eine Sekundärpumpe (die Niedervakuumpumpe), die auf der Sekundärseite der vorerwähnten Primärpumpe eingebaut ist. Als Hochvakuumpumpe wird eine Turbomolekularpumpe (TMP) verwendet, während als Niedervakuumpumpe eine Spiralpumpe verwendet wird. Auch wird in der oben dargelegten Weise die Rohrleitung mit einem Durchmesser von 5cm oder mehr als Rohrleitung in dem Absaugsystem verwendet.
In den letzten Jahren wurde jedoch eine Pumpe mit hoher Leistungsfähigkeit oder insbesondere eine solche entwickelt, die ein hohes Komprimierungsverhältnis von annähernd 10³–10⁴ erreicht. Dadurch kann selbst dann, wenn der Innendruck der Prozesskammer etwa 10^–3 Torr beträgt, der förderseitige Druck der Primärpumpe auf annähernd 30–50 Torr erhöht werden. Demgemäß kann der Innendurchmesser der Rohrleitung durch Optimierung der Druckverhältnisse der Rohrleitung und des Vakuumabsaugsystems derart klein gestaltet werden, dass der Bereich der viskosen Strömung mit einer Rohrleitung mit kleinem Innendurchmesser, beispielsweise einem Innendurchmesser von annähernd 0,5cm, ausreichend gesichert werden kann.
Jedoch kondensieren in dem Fall, dass der Druck als solcher zunimmt, Wasser, Feuchtigkeit und Gase möglicherweise in dem Vakuumabsaugsystem und haften im Innern der Rohrleitung. Selbst wenn es nicht zum Kondensieren und Anhaften von Wasser und Feuchtigkeit auf Grund des Anstiegs des eingestellten Drucks kommt, kann eine Auflösung (ein Zerfall) von Gasen eintreten, die in den Rohrleitungen festgehalten und eingeschlossen sind, wenn die Vakuumpumpe außer Betrieb ist, was dazu führt, dass sich die durch die Auflösung erzeugten Stoffe im Innern der Rohre und der Rohrleitungsteile des Ventils absetzen und ansammeln und zu Korrosionsstellen an den Materialien, Verstopfungen und zu Leckstellen am Ventilsitz führen.
Deshalb muss der Druck an der Innenseite des Rohrleitungssystems niedriger als der Sättigungsdampfdruck von Gasen, Wasser oder Feuchtigkeit gehalten werden. Bei dem Vakuumabsaugsystem erfolgt zu diesem Zweck normalerweise ein Beheizen. (Bei Wasser beträgt der Sättigungsdampfdruck 17,53 Torr bei 20°C). Das heißt, der Sättigungsdampfdruck steigt an, wenn die Temperatur durch das Beheizen steigt, wodurch es nur schwer zum Kondensieren und Anhaften von Wasser, Feuchtigkeit und Gasen kommen kann, was dazu führt, dass die Gefahr abnimmt, dass Korrosionsstellen und dergleichen auftreten. Demgemäß ist es bekanntlich erwünscht, die Temperatur auf annähernd 150°C zu erhöhen, wobei die Arten der Bestandteile des Gases im Innern des Vakuumabsaugsystems zu berücksichtigen sind.
Wie oben erwähnt, lösen sich die Gase auf, wenn die Temperatur ansteigt. Hier tritt das weitere Problem auf, dass sich die durch die Auflösung erzeugten Stoffe an der Innenseite der Rohrleitung ablagern und haften und mithin zu Korrosionsstellen führen.
Bekanntlich wird die vorerwähnte Auflösung (der Zerfall) durch die katalytische Wirkung von metallischen Bestandteilen an der Innenwand der Rohrleitung verursacht.
Deshalb haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Materialien (metallischen Materialien) der Rohrleitungen, die Gastemperatur und die Auflösung (den Zerfall) von Gasen in Bezug auf verschiedene Gasarten untersucht, die in der in 1 gezeigten Weise im Bereich der Halbleiterherstellung gewöhnlich verwendet werden.
1 stellt die Beziehung zwischen der Temperatur und der Auflösung (dem Zerfall) verschiedener Gase im Fall von Ni dar. Es wird gezeigt, dass die Ga se, die bei Zimmertemperatur 100 ppm ausmachen, zerfallen und in der Konzentration abnehmen, wenn die Temperatur ansteigt.
In ähnlicher Weise stellt 2 den Fall von SUS316L dar. Wie in 2 gezeigt ist, kommt es bei einer Temperatur von weniger als 150°C zur Auflösung (zum Zerfall) fast aller Gase. Um die Auflösung (den Zerfall) der Gase zu verhindern, muss verhindert werden, dass die metallische Oberfläche der Innenwand der Vakuumrohre die katalytischen Wirkungen entfaltet.
Insbesondere besitzt das Ventil mehr Biegungen und Bereiche, in welchen das Gas verbleibt oder eingeschlossen ist, als die Rohrleitungen, derart dass das Ventil Teile aufweist, in denen sich Druck und Temperatur örtlich und teilweise ändern. Des Weiteren führt ein großes Innenvolumen bei den Ventilen zu einem großen Volumen des eingeschlossenen Gases. Weiterhin könnten große Innenflächenbereiche dem Ventil viele Möglichkeiten geben, dass die Korrosionsstellen, Verstopfungen und Leckstellen am Ventilsitz bewirkt werden, die durch die Ablagerung und Anhaftung der durch die Auflösung des Gases erzeugten Stoffe verursacht werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine Methode gefunden, die Auflösung (den Zerfall) von Gasen zu hemmen und die Korrosionsstellen, Verstopfungen und Leckstellen am Ventilsitz zu verhindern, die durch die Ablagerung und Anhaftung der durch die Auflösung erzeugten Stoffe verursacht werden, wobei die metallischen Teile, beispielsweise die Innenwände der Rohrleitungen, welche mit dem Fluid in Kontakt kommen, derart passiviert werden, dass die katalytische Wirkung nicht ausgeübt wird und mithin die Auflösung (der Zerfall) von Gasen verhindert wird.
Bekanntlich bildet rostfreier Stahl natürlicherweise eine Oxidschicht auf der Oberfläche und passiviert diese mithin. Da jedoch der natürlich entstandene Passivierungsfilm Eisenoxid enthält; weist der Film ein Problem bezüglich der Korrosionsbeständigkeit sowie der Funktion des Passivierungsfilms auf.
Es gibt verschiedene Passivierungsarten, welche die Auflösung (den Zerfall) von Gasen nahezu vollkommen verhindern, ohne dass eine katalytische Wirkung eintritt. Gemäß den Ergebnissen der von den Erfindern vorgenommenen Tests sind in der in 3 und 4 gezeigten Weise die Passivierung hauptsächlich mit Cr₂O₃ (Passivierung mit Chrom) und die Passivierung hauptsächlich mit Al₂O₃ (Aluminiumpassivierung) zu bevorzugen.
Bei der Passivierung mit Chrom sind in der in 3 gezeigten Weise Gase vorhanden, welche den Zerfall sogar in dem Bereich unterhalb von 150°C beginnen lassen. In manchen Fällen reicht es, dass der Zerfall der Gase bei diesem Grad verhindert wird. Jedoch wurde festgestellt, dass die Aluminiumpassivierung besser geeignet ist, den Zerfall der Gase zu verhindern, wenn die Temperatur weiter ansteigt.
Wie in 4 dargestellt ist, lässt die Aluminiumpassivierung keinen Zerfall von Gasen bis zu annähernd 150°C zu. In diesem Fall war die Aluminiumpassivierung eine solche hauptsächlich mit Al₂O₃ (Aluminiumoxid).
Die Aluminiumpassivierung kann mit dem Verfahren, bei welchem das Oxidieren, das Beheizen oder eine Kombination von beiden auf die Oberfläche von aus Aluminium bestehenden Teilen aufgebracht wird; oder in ähnlicher Weise mit dem Verfahren, bei welchem das Oxidieren, das Beheizen oder eine Kombination von beiden auf die Oberfläche von geeigneten, Aluminium enthaltenden Legierungen wie Aluminiumlegierungen und dergleichen aufgebracht wird; oder mit dem Verfahren ausgebildet werden, bei welchem die Schicht aus geeigneten, Aluminium enthaltenden Legierungen wie Aluminiumlegierungen und dergleichen durch Plattieren oder Beschichten auf den Teilen ausgebildet wird, auf denen die Passivierung vonnöten ist, und die Passivierung dann durch Oxidieren, Beheizen oder eine Kombination von beiden aufgebracht wird.
Metallische Materialien, die ein Grundmaterial für das Ventil bilden, sind nicht auf Aluminium und auf Aluminiumlegierungen beschränkt, die hauptsächlich Aluminium enthalten. Beispielsweise kann auch austenitischer Edelstahl verwendet werden, der einige Gewichtsprozente (3~8 Gew.-%) Aluminium enthält, da bestätigt ist, dass der hauptsächlich Al₂O₃ enthaltende Passivierungsfilm aus Aluminium durch Ausüben der Wärmebehandlung auf der Außenfläche des Grundmaterials ausgebildet werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Auflösung (der Zerfall) von Gasen, die/der durch den Temperaturanstieg zum Zeitpunkt des Brennens verursacht wird, durch Ausbildung der Aluminiumpassivierung auf den mit dem Fluid in Kontakt kommenden Oberflächen der Rohrleitungsteile des Ventils oder dergleichen verhindert werden, die in dem Vakuumabsaugsystem verwendet werden, wodurch die Teile, auf Grund derer der Durchmesser der Rohrleitungen in dem Vakuumabsaugsystem klein sein kann, und insbesondere das Ventil bereitgestellt werden können, welche die Korrosionsstellen, die Verstopfungen und die Leckstellen am Ventilsitz und dergleichen verhindern, die von den durch den Zerfall erzeugten Stoffen hervorgerufen werden.
Es ist bestätigt, dass Aluminiumpassivierung, die Al₂O₃ enthält oder hauptsächlich Al₂O₃ enthält, eine bevorzugte Aluminiumpassivierung ist, um die katalytische Wirkung der metallischen Oberfläche zu verhindern und die Dauerhaftigkeit zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung wurde durch das vorerwähnte Verfahren geschaffen. Die vorliegende Erfindung in Anspruch 1 betrifft ein Ventil für ein Vakuumabsaugsystem, mit einem Körper mit einem Ventilsitz, der an der Unterseite einer mit einem Einlaufkanal und einem Auslaufkanal in Verbindung stehenden Ventilkammer ausgebildet ist, einem Ventilkörper, der auf dem vorgenannten Ventilsitz aufliegen oder sich von diesem weg bewegen kann, und einem Betätigungsmittel, das wirkt, um den vorgenannten Ventilkörper auf dem Ventilsitz aufliegen oder sich von diesem weg bewegen zu lassen, um den Strömungskanal zu öffnen und zu schließen, so dass der Fluidstrom gesteuert wird, und dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf den Oberflächen des Körpers, die mit Fluids in Kontakt kommen, eine Aluminiumpassivierung angewandt wird.
Die vorliegende Erfindung in Anspruch 2 betrifft ein Ventil nach Anspruch 1, wobei die Materialien der Elemente, auf denen die Aluminiumpassivierung angewandt wird, Aluminium, Aluminiumlegierungen und austenitischer Edelstahl sind, der einige Gewichtsprozente Aluminium enthält.
Die vorliegende Erfindung in Anspruch 3 betrifft ein Ventil nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumpassivierung an den ganzen Teilen des Ventilkörpers angewandt wird, die mit Fluids in Kontakt kommen.
Die vorliegende Erfindung in Anspruch 4 betrifft ein Ventil nach Anspruch 1, wobei die Dicke der Aluminiumpassivierung mindestens 20nm beträgt.
Die vorliegende Erfindung in Anspruch 5 betrifft ein Ventil nach den Ansprüchen 1 bis einschließlich 4, wobei die Aluminiumpassivierung die Aluminiumpassivierung ist, die hauptsächlich Al₂O₃ enthält.
Die vorliegende Erfindung in Anspruch 6 betrifft ein Ventil nach Anspruch 1, wobei der Ventilkörper ein aus einer Metallmembran bestehender Ventilkörper ist, dessen mit den Fluids in Kontakt kommende Teile mit einem fluorhaltigen Harzfilm beschichtet sind.
Die vorliegende Erfindung in Anspruch 7 betrifft ein Ventil nach Anspruch 1, wobei der Strömungskanal in dem Ventil einen Innendurchmesser aufweist, durch welchen die Fluids in dem Strömungskanal einen Gleitstrom bilden können.
Die vorliegende Erfindung in Anspruch 8 betrifft ein Ventil nach Anspruch 1, wobei der Innendurchmesser des Strömungskanals in dem Ventil höchstens 12mm beträgt.
Die vorliegende Erfindung in Anspruch 9 betrifft ein Ventil nach Anspruch 1, wobei der Strömungskanalteil auf 150°C aufgeheizt werden kann.
Die vorliegende Erfindung in Anspruch 10 betrifft ein Ventil nach Anspruch 6, wobei der fluorhaltige Harzfilm zum Beschichten des Ventilkörpers aus Polytetrafluorethylenharz (PTFE), fluoriertem Ethylen-Propylen-Copolymer (FEP) oder Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer (PFA) besteht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Zerfall verschiedener Gase dar, die im Falle von Ni zur Herstellung von Halbleitern verwendet werden.
2 stellt die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Zerfall verschiedener Gase dar, die im Falle von SUS316L zur Herstellung von Halbleitern verwendet werden.
3 stellt die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Zerfall verschiedener Gase dar, die im Falle einer Chrompassivierung zur Herstellung von Halbleitern verwendet werden.
4 stellt die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Zerfall verschiedener Gase dar, die im Falle einer Aluminiumpassivierung zur Herstellung von Halbleitern verwendet werden.
5 ist eine vertikale Schnittansicht des Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 stellt ein anderes Ventil (ein Vierwegeventil) gemäß der vorliegenden Erfindung dar. (a) ist seine Draufsicht und (b) ist seine Vorderansicht.

1: Ventil
2: Körper
3: Membran
4: Betätigungsmittel
5: Einlaufkanal
6: Auslaufkanal
7: Ventilkammer
8: Ventilsitz
12: 4-Wegeventil
13: Einlaufkanal
14: Auslaufkanal
15: Einlaufkanal
16: Einlaufkanal
17: Auslaufkanal

Beste Ausführungsweise der Erfindung
Im Folgenden ist die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung an Hand von Zeichnungen beschrieben.
5 ist eine vertikale Schnittansicht des Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung, das eine Ventilart ist, die man Metallmembranventil nennt.
Ein Hauptteil des Metallmembranventils 1 umfasst einen Körper 2, eine Metallmembran 3 und ein Betätigungsmittel 4.
Der Körper 2 ist mit einem Ventilsitz 8 versehen, der an der Unterseite einer mit einem Einlaufkanal 5 und einem Auslaufkanal 6 in Verbindung stehenden Ven tilkammer 7 ausgebildet ist. Der Körper 2 besteht aus Aluminium, Aluminiumlegierungen und dergleichen. Der Körper 2 ist außerdem mit einer konkav geformten, in Richtung nach oben offenen Ventilkammer 7, einem sich nach unten öffnenden und mit der Ventilkammer 7 in Verbindung stehenden Einlaufkanal 5, einem sich nach unten öffnenden und mit der Ventilkammer 7 in Verbindung stehenden Auslaufkanal 6, einem aus synthetischem Harz und dergleichen bestehenden und in die Unterseite der Ventilkammer 7 eingepassten und in der Mitte der Unterseite gesicherten Ventilsitz 8 und einem im Umfang der Unterseite der Ventilkammer 7 ausgebildeten gestuften Teil 9. Sowohl der Einlaufkanal 5 und der Auslaufkanal 6 sind in ihrem Querschnitt kreisförmig.
Die Metallmembran 3 ist in dem Körper 2 befestigt, um die Ventilkammer 7 luftdicht zu machen. Die Metallmembran 3, dessen mittiger Teil sich nach oben ausdehnt, ist in Form einer Schüssel aus einer elastisch verformbaren, dünnen Metallplatte ausgebildet, beispielsweise aus rostfreiem Stahl. Ihr Umfangsteil ist an dem gestuften Teil 9 des Körpers 2 angebracht und wird von einem unteren Endteil einer in die Ventilkammer 7 eingesetzten Haube 10 und einer an dem Körper 2 angeschraubten Haubenmutter 11 derart gegen den gestuften Teil 9 gedrückt, dass die Metallmembran 3 luftdicht befestigt ist.
Der mittige Teil der Metallmembran 3 kann auf dem Ventilsitz 8 aufliegen und sich von diesem weg bewegen, um das Ventil zu schließen und zu öffnen.
Die zylindrisch geformte und in die Ventilkammer 7 des Körpers 2 eingesetzte Haube 10 wird durch Anziehen der Haubenmutter 11 gegen den Körper 2 gedrückt und daran gesichert. Das Betätigungsmittel 4, das ein pneumatisches ist, lässt die Metallmembran 3 auf dem Ventilsitz 8 aufliegen und von selbst in die Ausgangsform zurückkehren, um sich von dem Ventilsitz 8 weg zu bewegen.
Die Innendurchmesser des Einlaufkanals 5 und des Auslaufkanals 6 betragen 8mm, und beide Kanäle sind mit den Rohrleitungen mit einem Außendurchmesser von 9,52mm verbunden.
Falls die Aluminiumpassivierung an den mit Flüssigkeit in Kontakt kommenden Teilen der Metallmembran 3 angewandt wird, kann die aus Aluminium bestehende oder aus Aluminiumlegierung bestehende Membran verwendet werden.
Ebenso kann die Passivierung auf der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsschicht angewandt werden, die durch Plattieren oder Beschichten auf der Oberfläche des rostfreien Stahls oder anderer Spezialmetalle ausgebildet wird.
Außerdem wird in dem obigen Beispiel zwar das pneumatische Betätigungsmittel 4 verwendet, jedoch braucht das Betätigungsmittel 4 kein pneumatisches zu sein. Statt dessen könnten beispielsweise ein manuelles, ein elektromagnetisches, ein elektrisches oder ein hydraulisches verwendet werden. Auch wird zwar in dem obigen Beispiel das Membranventil verwendet, jedoch können auch andere Ventilarten verwendet werden.
Bei der vorgenannten Ausführungsform wurde die Erläuterung in der Annahme gegeben, dass der Körper 2 aus Aluminium oder aus einer hauptsächlich Aluminium enthaltenden Legierung besteht. Jedoch können für den Körper auch austenitischer Edelstahl mit einigen Gewichtsprozenten (3~8 Gew.-%) Aluminium verwendet werden.
Es wird bestätigt, dass auf der Oberfläche des oben genannten austenitischen Edelstahls mit einigen Prozenten Aluminium darin bei richtiger Wärmebehandlung ein 20–200nm dicker Film entstehen kann, der hauptsächlich Al₂O₃ enthält.
Auch kann bei der Aluminiumpassivierung jedes Aluminiumoxid, beispielsweise Alumit oder anodisch behandeltes Aluminium, verwendet werden, das nicht auf das oben genannte Al₂O₃ beschränkt ist.
Weiterhin beträgt die am besten geeignete Dicke der Aluminiumpassivierung annähernd 20–200nm. Wenn die Dicke weniger als 20nm beträgt, ist die Dauerhaftigkeit gefährdet, während die hohen Kosten für die Passivierung ein Nachteil sein können, und die mechanische Festigkeit der Aluminiumpassivierung kann zu einem Problem führen, wenn die Dicke mehr als 200nm beträgt.
Des Weiteren entsteht die Aluminiumpassivierung bei der vorerwähnten Ausführungsform direkt auf der Membran 3, die einen Teil des Metallmembranventils 1 bildet. Da die Aluminiumpassivierung jedoch mehrmals gebogen wird, um auf dem Ventilsitz 8 aufzuliegen und sich von diesem weg zu bewegen, kann die Aluminiumpassivierung mechanisch beschädigt werden.
Demgemäß kann sich auf der Unterseite der Metallmembran 3, welche mit den Flüssigkeiten in Kontakt kommt, ein Film aus dem Fluor enthaltenden Harz (d.h. aus Teflon (einem eingetragenen Warenzeichen) wie FEP – fluoriertem Ethylen-Propylen-Copolymer, PTFE – Polytetrafluorethylenharz, PFA – Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer und dergleichen)) ausbilden. Deshalb ist der Film aus Fluor enthaltenden Harz ausreichend elastisch, um das mehrmalige Biegen der Membran 3 auszuhalten, und kann die katalytische Wirkung von Metallen, welche zum Zerfall und zur Auflösung der Gase führt, vollständig verhindern und auch eine hohe Temperatur von annähernd 150°C hinreichend aushalten.
Das oben genannte Membranventil gemäß der Ausführungsform wird in dem Vakuumabsaugsystem zwischen der Prozesskammer und der Primärpumpe und zwischen der Primärpumpe und der Sekundärpumpe verwendet.
6 stellt vier von den vorgenannten, miteinander gekoppelten Membranventilen dar, die man als 4-Wegeventil 12 bezeichnet. Jedes Ventil besitzt seinen jeweiligen Einlaufströmungskanal 13, 14, 15 und 16 und ist mit einem Auslaufströmungskanal 17 verbunden.
Das vorgenannte 4-Wege-Ventil kann verwendet werden, wenn die Vakuumabsaugsysteme für vier Prozesskammern für den Absaugvorgang zusammengefügt werden. Zum Koppeln kann jede Anzahl von verbundenen Ventilen frei gewählt werden.
Wirkungen der Erfindung
Um den Durchmesser der Rohrleitungen des Vakuumabsaugsystems zu vermindern, damit das Vakuumabsaugsystem kleiner wird und die Kosten sinken, müssen die Auflösung und der Zerfall der Gase im Innern des Vakuumabsaugsystems, die Korrosionsstellen im Innern der Rohrleitungen, die Verstopfungen und die Leckstellen am Ventilsitz, die durch die Ansammlung und das Anhaften der von der Auflösung und dem Zerfall der Gase erzeugten Stoffe verursacht werden, unbedingt verhindert werden. Um die Ziele zu erreichen, ist das Brennen unumgänglich, um das Absetzen und Anhaften von Wasser, Feuchtigkeit und Gasen an der Innenwand der Rohrleitungen zu verhindern.
Jedoch führt der Temperaturanstieg durch das Brennen zu dem Problem, dass der Zerfall der Gase begünstigt wird, da durch den Temperaturanstieg die katalytischen Wirkungen verstärkt werden, die von dem metallischen Teil in dem Vakuumabsaugsystem ausgeübt werden.
Die vorliegende Erfindung kann mit Hilfe der Aluminiumpassivierung, die in verhältnismäßig einfacher Weise und bei niedrigen Kosten entsteht, die katalytischen Wirkungen, durch welche die Auflösung (der Zerfall) verschiedener zur Herstellung von Halbleitern verwendeten Gase verstärkt wird, selbst bei einer Temperatur von annähernd 150°C verhindern. Infolgedessen kann ein Teil oder ein Bauteil, insbesondere ein Ventil, bereitgestellt werden, das sich bei niedrigen Kosten zur Verkleinerung des Durchmessers des Vakuumabsaugsystems eignet, welches frei von den Korrosionsstellen, Verstopfungen, Leckstellen und dergleichen ist, die durch die Ansammlung der durch die Auflösung der Gase erzeugten Stoffe entstehen, wodurch der Durchmesser der Rohrleitungen zur Herstellung des Vakuumabsaugsystems verkleinert wird und die Kosten sinken. Weiterhin lassen sich durch Gestaltung der Aluminiumpassivierung mit einer Dicke von mehr als 20nm sehr gute Barrierewirkungen gegen das darunter liegende Metall erwarten. Des Weiteren kann für das Grundmetall in geeigneter Weise ein austenitischer Edelstahl gewählt werden, der einige Prozente Aluminium, Aluminiumlegierungen und dergleichen enthält, wodurch die Herstellungskosten für das Ventil weiter gesenkt werden.
Wenn der Ventilströmungskanal einen Innendurchmesser aufweisen kann, durch welchen das Fluid in dem Strömungskanal einen viskosen Strom bildet, wird die Absaugung effektiver, und das übermäßig groß bemessene Ventil wird unnötig.
Außerdem beträgt der Innendurchmesser des Strömungskanals des Ventils weniger als 12mm, derart dass ein kompakt bemessenes Ventil bereitgestellt werden kann.
Da der Strömungskanalteil des Ventils auf 150°C aufgeheizt werden kann, kann des Weiteren ein Ventil bereitgestellt werden, das selbst dann in Betrieb gesetzt werden kann, wenn das Vakuumabsaugsystem dem Brennvorgang unterworfen wird. Weiterhin verbessern sich bei dem Metallmembranventil stark die Wärmebeständigkeit und die Dauerhaftigkeit der Membran sehr stark, wenn nur die Memb ran mit dem Fluor enthaltenden Harz beschichtet wird, was zu einer längeren Nutzungsdauer des Ventils führt.
Wie oben erläutert, werden mit der vorliegenden Erfindung sehr gute praktische Wirkungen erzielt.

Claims

Ventil für ein Vakuumabsaugsystem, wobei das Ventil einen Körper (2) mit einem Ventilsitz (8), der an der Unterseite einer mit einem Einlaufkanal (5) und einem Auslaufkanal (6) in Verbindung stehenden Ventilkammer (7) ausgebildet ist, einen Ventilkörper (3), der auf dem vorgenannten Ventilsitz (8) aufliegen oder sich von diesem weg bewegen kann, und ein Betätigungsmittel (4) umfasst, das wirkt, um den vorgenannten Ventilkörper (3) auf dem Ventilsitz (8) aufliegen oder sich von diesem weg bewegen zu lassen, derart dass der Fluidkanal zum Steuern des Fluids geschlossen oder geöffnet wird, indem der Ventilkörper (3) auf dem Ventilsitz (8) aufliegen oder sich von diesem weg bewegen kann, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf den Oberflächen des Körpers (2), die mit Fluids in Kontakt kommen, eine Aluminiumpassivierung angewandt wird.
Ventil für das Vakuumabsaugsystem nach Anspruch 1, wobei die Materialien der Elemente, auf denen die Aluminiumpassivierung angewandt wird. Aluminium, Aluminiumlegierungen und austenitischer Edelstahl sind, der einige Gewichtsprozente Aluminium enthält.
Ventil für das Vakuumabsaugsystem nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumpassivierung an den ganzen Teilen des Ventilkörpers angewandt wird, die mit Fluids in Kontakt kommen.
Ventil für das Vakuumabsaugsystem nach Anspruch 1, wobei die Dicke der Aluminiumpassivierung mindestens 20nm beträgt.
Ventil für das Vakuumabsaugsystem nach Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Aluminiumpassivierung die Aluminiumpassivierung ist, die hauptsächlich Al₂O₃ enthält.
Ventil für das Vakuumabsaugsystem nach Anspruch 1, wobei der Ventilkörper eine Metallmembran ist, deren mit den Fluids in Kontakt stehende Teile mit fluorhaltigen Harzfilmen beschichtet sind.
Ventil für das Vakuumabsaugsystem nach Anspruch 1, wobei der Strömungskanal in dem Ventil einen Innendurchmesser aufweist, durch welchen die Fluids in dem Strömungskanal einen viskosen Strom bilden können.
Ventil für das Vakuumabsaugsystem nach Anspruch 1, wobei der Innendurchmesser des Strömungskanals höchstens 12mm beträgt.
Ventil für das Vakuumabsaugsystem nach Anspruch 1, wobei der Strömungskanalteil in dem Ventil auf 150°C aufgeheizt werden kann.
Ventil für ein Vakuumabsaugsystem nach Anspruch 1, wobei der fluorhaltige Harzfilm aus Polytetrafluorethylenharz (PTFE), fluoriertem Ethylen-Propylen-Copolymer oder Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer (PFA) besteht.