JPH0747989B2 - Corrosion resistant valve for ultra high purity gas control - Google Patents

Corrosion resistant valve for ultra high purity gas control

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JPH0747989B2
JPH0747989B2 JP4358528A JP35852892A JPH0747989B2 JP H0747989 B2 JPH0747989 B2 JP H0747989B2 JP 4358528 A JP4358528 A JP 4358528A JP 35852892 A JP35852892 A JP 35852892A JP H0747989 B2 JPH0747989 B2 JP H0747989B2
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valve
bellows
corrosion resistant
high purity
purity gas
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通久 木村
誠 原田
道雄 山路
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Fujikin Inc
Fuji Seiko Co Ltd
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Fujikin Inc
Fuji Seiko Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセス用
超高純度ガス製造装置並びに半導体製造装置に使用され
る超高純度ガス制御用耐食性バルブに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrahigh-purity gas production apparatus for semiconductor manufacturing process and an ultrahigh-purity gas control corrosion resistant valve used in the semiconductor production apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造プロセスにおけるウエハ用多
結晶製造工程、又はエピタキシャル工程、更にはCVD
工程に於ては、塩素系や弗素系の多くの反応ガスを使用
する。使用されるガスが完全にドライであれば腐食の問
題は発生しないが、大気開放時に微量の水分が配管内に
入る場合がある。これ等の水分は、装置内の凹部やすき
ま部に溜り易く、前記したガスと反応して塩酸や弗酸等
の濃縮酸を生成する。この生成が装置内に発生した場合
には、腐食が進行して腐食生成物(サビ)となり、半導
体製造の歩留りを低下させるパーティクル(汚染粒子)
の発生原因となる。従って、ここに使用されるバルブも
その対象となり、この問題から逃れることはできない。
バルブの構成部品中、ベローズは肉厚が一番薄い所だけ
に腐食によって孔があくようなことがあれば、更に重大
な問題に発展することから、この材料の選択は重要であ
る。半導体製造プロセスに使用される超高純度ガス制御
用耐食性バルブとしては、Ni基耐食合金であるインコ
ネル(INCONEL)625(又は718)に相当す
る材料からなるベローズを使用したものが知られてい
る。従来品としてのインコネル625に相当する材料の
成分は、Ni58%以上、Cr20.0〜23.0%、Fe
5.0%以上、Mo8.0〜10.0%、Nb( +Ta)3.1
5〜4.15%、低炭素、低シリコンからなる合金であ
る。図4ないし図7は、ベローズ9の一端部を軸金具4
0に溶接により固着し、かつベローズ9の他端部を環状
金具41に溶接により固着した各種の例を示している。
前記各種の例においては、ベローズ9と軸金具40およ
び環状金具41との間に、合せすきまが発生する。
2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, a polycrystalline manufacturing process for wafers, an epitaxial process, or CVD
In the process, many chlorine-based or fluorine-based reaction gases are used. If the gas used is completely dry, the problem of corrosion does not occur, but a small amount of water may enter the pipe when opening to the atmosphere. These waters are likely to accumulate in the recesses and gaps in the apparatus and react with the above-mentioned gas to produce concentrated acid such as hydrochloric acid and hydrofluoric acid. When this generation occurs in the equipment, the corrosion progresses and becomes a corrosion product (rust), which is a particle (polluting particle) that reduces the yield of semiconductor manufacturing.
Cause the occurrence of. Therefore, the valves used here are also covered and cannot escape this problem.
The choice of this material is important because if the bellows in the valve component is apt to corrode only where the wall thickness is thinnest, it becomes a more serious problem. As a corrosion resistant valve for controlling ultra-high purity gas used in a semiconductor manufacturing process, a valve using a bellows made of a material corresponding to Ni-based corrosion resistant alloy INCONEL 625 (or 718) is known. The components of the material corresponding to Inconel 625 as a conventional product are Ni 58% or more, Cr 20.0 to 23.0%, Fe
5.0% or more, Mo 8.0-10.0%, Nb ( + Ta) 3.1
It is an alloy consisting of 5 to 4.15%, low carbon and low silicon. 4 to 7 show that one end of the bellows 9 is attached to the shaft fitting 4
Various examples in which the other end of the bellows 9 is fixed to the annular metal fitting 41 by welding are shown.
In the various examples described above, a matching clearance is generated between the bellows 9 and the shaft fitting 40 and the annular fitting 41.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記合せすきまの発生
側が、ガス流体との接触側にある場合は、最悪の状態で
あり、またガス流体との非接触側にある場合も、悪い結
果を及ぼす。前記合せすきまの発生側がガス流体の接触
側にある最悪の場合は、前記合せすきまに、反応ガスと
水分とによって生じた塩素や弗酸が溜り易いため、すき
ま腐食が発生し易く、かつ腐食生成物によるパーティク
ルが発生し、さらにウエット性付着ゴミを媒体とした孔
食によるリークが発生するという問題がある。一方、ベ
ローズ単品の製造過程においては、外表面の汚れ除去の
ため多くの酸洗洗浄工程があり、この時の酸液は沸騰点
に近い温度で使用される場合が多く、このためベローズ
表面の肌が荒れ、外観上も悪くなり、又肌荒れによる脱
ガスの悪さから真空特性にも悪い影響を与えるという問
題がある。
If the side where the mating clearance is generated is on the side in contact with the gas fluid, it is the worst state, and if it is on the side not in contact with the gas fluid, it gives a bad result. . In the worst case where the generation side of the mating clearance is on the contact side of the gas fluid, chlorine and hydrofluoric acid generated by the reaction gas and water are likely to accumulate in the mating clearance, so that crevice corrosion easily occurs and corrosion generation occurs. There is a problem in that particles are generated due to the object, and further, leakage is caused due to pitting corrosion using the wetted dust as a medium. On the other hand, in the process of manufacturing the bellows alone, there are many pickling and washing steps for removing stains on the outer surface, and the acid solution at this time is often used at a temperature close to the boiling point. There is a problem that the skin becomes rough and the appearance becomes bad, and the vacuum characteristics are also adversely affected due to poor degassing due to rough skin.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】前述の問題を有利に解決
するために、本発明の超高純度ガス制御用耐食性バルブ
においては、流入通路1と流出通路2とを有する弁筐体
3内に、前記流入通路1の下流側に位置する弁座4を介
して弁室5が設けられ、この弁室5内に、外部から弁の
開閉操作が可能で基端部側に前記弁座4に対向する弁体
6を設けた弁軸7が配置され、前記弁軸7の基端部側と
前記弁室5の開放側に気密に嵌設固定されたベローズフ
ランジ8との間に、気密保持状態で前記弁体6の開閉を
可能にするためのベローズ9を設けた超高純度ガス制御
用耐食性バルブにおいて、前記ベローズ9の材質を、N
i50%以上、Cr14.5〜16.5%、Mo15.0〜1
7.0%、W3.0〜4.5%、Fe4.0〜7.0%、低炭素、
低シリコンからなる合金で構成する。また流入通路1と
流出通路2とを有する弁筐体3内に、前記流入通路1の
下流側に位置する弁座4を介して弁室5が設けられ、こ
の弁室5内に、外部から弁の開閉操作が可能で基端部側
に前記弁座4に対向する弁体6を設けた弁軸7が配置さ
れ、前記弁軸7の基端部側と前記弁室5の開放側に気密
に嵌設固定されたベローズフランジ8との間に、気密保
持状態で前記弁体6の開閉を可能にするためのベローズ
9を設けた超高純度ガス制御用耐食性バルブにおいて、
前記ベローズ9の材質を、Ni50%以上、Cr20.0
〜22.5%、Mo12.5〜14.5%、W2.5〜3.5%、
Fe2.0〜6.0%、低炭素、低シリコンからなる合金で
構成することによっても、前述の問題を有利に解決する
ことができる。
In order to advantageously solve the above-mentioned problems, in the corrosion resistant valve for controlling ultra-high purity gas of the present invention, a valve housing 3 having an inflow passage 1 and an outflow passage 2 is provided. A valve chamber 5 is provided through a valve seat 4 located on the downstream side of the inflow passage 1. Inside the valve chamber 5, the valve can be opened / closed from the outside, and the valve seat 4 is provided on the base end side. A valve shaft 7 provided with a facing valve body 6 is arranged, and airtightness is maintained between a base end side of the valve shaft 7 and a bellows flange 8 which is airtightly fitted and fixed to an open side of the valve chamber 5. In a corrosion resistant valve for controlling ultra-high purity gas, which is provided with a bellows 9 for opening and closing the valve body 6 in a state, a material of the bellows 9 is N
i50% or more, Cr14.5-16.5%, Mo15.0-1
7.0%, W3.0-4.5%, Fe4.0-7.0%, low carbon,
It is composed of an alloy of low silicon. In addition, a valve chamber 5 is provided in a valve housing 3 having an inflow passage 1 and an outflow passage 2 via a valve seat 4 located on the downstream side of the inflow passage 1. A valve shaft 7 that can open and close the valve and has a valve body 6 facing the valve seat 4 is arranged on the base end side. The valve shaft 7 is provided on the base end side and the valve chamber 5 open side. In a corrosion resistant valve for controlling ultra-high purity gas, a bellows 9 for opening and closing the valve body 6 in an airtight holding state is provided between the bellows flange 8 fitted and fixed airtightly,
The material of the bellows 9 is Ni50% or more, Cr20.0
~ 22.5%, Mo12.5-14.5%, W2.5-3.5%,
The above-mentioned problems can be advantageously solved also by using an alloy composed of Fe 2.0 to 6.0%, low carbon and low silicon.

【0005】[0005]

【実施例】図1ないし図3は本発明の実施例に係る超高
純度ガス制御用耐食性バルブを示すものであって、弁室
5とその中央下部に設けられた弁座4とを備えている弁
筐体3に、一端部が弁座4内に連通する流入通路1と、
一端部が弁室5に連通する流出通路2とが設けられ、流
入通路1,弁座4,弁室5および流出通路2の順序で連
通している。前記弁筐体3の中心部に、弁室5内に位置
する基端部側から先端部側に向かって小径となる弁軸7
が配置され、その弁軸7における大径軸部と中径軸部と
の間に段部10が設けられると共に、前記弁軸7におけ
る中径軸部と小径軸部との間に段部11が設けられてい
る。
1 to 3 show an ultrahigh-purity gas control corrosion-resistant valve according to an embodiment of the present invention, which includes a valve chamber 5 and a valve seat 4 provided at a lower central portion thereof. An inflow passage 1 of which one end communicates with the inside of the valve seat 4,
An outflow passage 2 having one end communicating with the valve chamber 5 is provided, and the inflow passage 1, the valve seat 4, the valve chamber 5, and the outflow passage 2 are communicated in this order. At the center of the valve housing 3, a valve shaft 7 having a smaller diameter from the base end side located in the valve chamber 5 toward the tip end side.
And a step portion 10 is provided between the large-diameter shaft portion and the medium-diameter shaft portion of the valve shaft 7, and a step portion 11 is provided between the medium-diameter shaft portion and the small-diameter shaft portion of the valve shaft 7. Is provided.

【0006】前記弁軸7の基端部に設けられた凹部12
に、截頭円錐形の弁座4に対向する截頭円錐形の弁体6
に連設された大径部が嵌合され、前記凹部12の先端部
がプレス加工によって曲げられて前記大径部の周縁に係
合する弁体固定用爪片13が形成されている。前記弁体
6を構成する材料としては、耐酸性並びに比較的耐高温
性を有しかつ弾性を有する合成樹脂又は合成ゴムが用い
られる。
A recess 12 provided at the base end of the valve shaft 7.
A truncated cone valve body 6 facing the truncated cone valve seat 4
The large-diameter portion that is continuously provided with is fitted, and the tip of the recess 12 is bent by press working to form the valve body fixing claw piece 13 that engages with the peripheral edge of the large-diameter portion. As a material forming the valve body 6, a synthetic resin or synthetic rubber having acid resistance, relatively high temperature resistance, and elasticity is used.

【0007】前記弁室5の開放側に設けた大口径段部1
4に、中心孔に前記弁軸7を摺動自在に嵌挿したベロー
ズフランジ8が、シール部材15を介して嵌設され、前
記弁軸7と同軸上でその外側に配置されたベローズ9の
一端部は、前記ベローズフランジ8の小径部に設けた環
状耳部16に対し、溶接により気密状態で固着され、前
記ベローズ9の他端部は、前記弁軸7の基端部の大径部
に設けた環状耳部17に対し、溶接により気密状態で固
着されている。このように構成することによって、弁室
5は外気に対して完全に遮断される。また前記シール部
材15を構成する材料としては、弁体6の材料と同じも
のまたは耐食性金属材料を使用するのが好ましい。
Large-diameter step portion 1 provided on the open side of the valve chamber 5
4, a bellows flange 8 in which the valve shaft 7 is slidably fitted in a center hole is fitted and installed via a seal member 15, and a bellows 9 arranged coaxially with the valve shaft 7 and outside thereof is provided. One end is fixed in an airtight state by welding to an annular ear portion 16 provided in the small diameter portion of the bellows flange 8, and the other end portion of the bellows 9 is a large diameter portion of the base end portion of the valve shaft 7. It is fixed in an airtight state by welding to the annular ear portion 17 provided on the. With this configuration, the valve chamber 5 is completely shut off from the outside air. Further, as the material forming the sealing member 15, it is preferable to use the same material as the material of the valve body 6 or a corrosion resistant metal material.

【0008】前記弁室5の開放側の大口径段部14に嵌
合されたベローズフランジ8の上に、筒状のボンネット
金具18が載置され、かつ前記ボンネット金具18の下
部は前記大口径段部14の内側に嵌合され、さらにボン
ネット金具18の外部フランジ19に係合する環状締付
金具20の雌ねじは、弁筐体3に設けられた雄ねじに螺
合され、前記環状締付金具20により、ボンネット金具
18がベローズフランジ8および弁筐体3に締付固定さ
れている。
A cylindrical bonnet metal fitting 18 is placed on the bellows flange 8 fitted to the large diameter step 14 on the open side of the valve chamber 5, and the lower portion of the bonnet metal fitting 18 has the large diameter. The female screw of the annular fastening metal fitting 20 which is fitted inside the step portion 14 and further engages with the outer flange 19 of the bonnet fitting 18 is screwed into the male screw provided on the valve housing 3 to form the annular fastening metal fitting. The bonnet fitting 18 is fastened and fixed to the bellows flange 8 and the valve housing 3 by 20.

【0009】前記ボンネット金具18内に、つる巻きば
ねからなる閉弁用ばね21が配置され、前記弁軸7の段
部10に係合する座金22と、ボンネット金具18の上
端部の内向きフランジとの間に、前記閉弁用ばね21が
圧縮状態で介在され、その閉弁用ばね21により、弁軸
7を介して弁体6が閉弁方向に押圧されて、弁体6が弁
座4の内部を常に閉じるように構成されている。また前
記ボンネット金具18の上部と、弁軸7との摺動部は、
ボンネット金具18の上部に嵌合したOリング23によ
って気密的にシールされている。
A valve closing spring 21 made of a spiral spring is arranged in the bonnet metal fitting 18, and a washer 22 engaged with the step portion 10 of the valve shaft 7 and an inward flange of an upper end portion of the bonnet metal fitting 18 are provided. And the valve closing spring 21 is interposed in a compressed state, and the valve closing spring 21 presses the valve body 6 in the valve closing direction via the valve shaft 7 so that the valve body 6 opens. The inside of 4 is always closed. Further, the sliding portion between the upper portion of the bonnet metal fitting 18 and the valve shaft 7 is
An O-ring 23 fitted to the upper portion of the bonnet fitting 18 hermetically seals.

【0010】前記ボンネット金具18の上側の小外径部
24に、内部にシリンダー孔25を有するアクチュエー
タ本体26が気密状態で回動自在に嵌合され、前記ボン
ネット金具18とアクチュエータ本体26との間にOリ
ング27が介在され、かつ前記ボンネット金具18の上
端部の外周に、前記シリンダー孔25の底面に係合する
ワッシャ28が嵌合され、さらに前記ボンネット金具1
8の上端部外周に設けられた環状溝に、前記ワッシャ2
8の上面に係合する一部切欠円環金具からなるスナップ
リング29が嵌合されている。
An actuator main body 26 having a cylinder hole 25 therein is rotatably fitted in an airtight state in a small outer diameter portion 24 on the upper side of the bonnet metal fitting 18, so that the bonnet metal fitting 18 and the actuator main body 26 are separated from each other. An O-ring 27 is interposed in the bonnet fitting 18 and a washer 28 that engages with the bottom surface of the cylinder hole 25 is fitted around the upper end of the bonnet fitting 18.
8 into the annular groove provided on the outer periphery of the upper end of the washer 2
A snap ring 29, which is a partially-notched annular metal fitting, which is engaged with the upper surface of 8, is fitted.

【0011】前記シリンダー孔25内に、弁軸7の段部
11が配置され、外周にOリング30を嵌合したピスト
ン31は、前記シリンダー孔25に摺動自在に嵌合さ
れ、前記段部11に係合された受座金32と、前記ピス
トン31の中央部の環状凹部との間に、Oリング33が
介在され、前記弁軸7の上端部に設けられた環状溝にピ
ストン固定用スナップリング34が嵌合されている。
The step portion 11 of the valve shaft 7 is arranged in the cylinder hole 25, and the piston 31 fitted with the O-ring 30 on the outer periphery is slidably fitted in the cylinder hole 25, and the step portion An O-ring 33 is interposed between a receiving washer 32 engaged with 11 and an annular recess at the center of the piston 31, and a piston fixing snap is provided in an annular groove provided at the upper end of the valve shaft 7. The ring 34 is fitted.

【0012】前記ピストン31とシリンダー孔25の底
部側との間に気密室35が設けられ、前記アクチュエー
タ本体26に設けられた制御流体導入孔36と前記気密
室35とは、連通孔37を介して接続され、かつシリン
ダー孔25の内部に若干の作動油が塗布されるが、アク
チュエータ本体26とボンネット金具18および弁軸7
との間は前述のようにシールされ、さらにピストン31
とシリンダー孔25との間も前述のようにシールされて
いるので、作動油が外部に漏洩することはない。前記ア
クチュエータ本体26の開口部側に、通気孔38を有す
る蓋体39が螺合されている。
An airtight chamber 35 is provided between the piston 31 and the bottom side of the cylinder hole 25, and the control fluid introduction hole 36 and the airtight chamber 35 provided in the actuator body 26 are connected via a communication hole 37. Is connected and a little hydraulic oil is applied to the inside of the cylinder hole 25, but the actuator body 26, the bonnet metal fitting 18, and the valve shaft 7 are connected.
The space between the piston 31 and the piston 31 is sealed as described above.
Since the space between the cylinder hole 25 and the cylinder hole 25 is also sealed as described above, the hydraulic oil does not leak to the outside. A lid 39 having a ventilation hole 38 is screwed onto the opening side of the actuator body 26.

【0013】前記気密室35に制御流体が導入される
と、その流体圧力によって、ピストン31が閉弁用ばね
21の圧力に抗して移動したとき、ピストン31におけ
るスナップリング34の外側の面が、蓋体39の内面に
突き当たって、ピストン31の移動が制限される。また
ピストン31が移動する場合は、ピストン31の蓋体3
9側に通気孔38を経て空気が出入りするので、ピスト
ン31は背圧を受けることなく制御流体圧力に従って移
動する。
When the control fluid is introduced into the airtight chamber 35 and the fluid pressure causes the piston 31 to move against the pressure of the valve closing spring 21, the outer surface of the snap ring 34 of the piston 31 is removed. The movement of the piston 31 is restricted by hitting the inner surface of the lid body 39. When the piston 31 moves, the lid 3 of the piston 31
Since air enters and leaves the 9 side through the ventilation hole 38, the piston 31 moves according to the control fluid pressure without receiving back pressure.

【0014】ピストン31が移動すると、弁軸7を介し
て弁体6が移動されて、開弁または閉弁される。
When the piston 31 moves, the valve body 6 moves via the valve shaft 7 to open or close the valve.

【0015】前記ベローズ9を構成する材料としては、
Ni50%以上、Cr14.5〜16.5%、Mo15.0〜
17.0%、W3.0〜4.5%、Fe4.0〜7.0%、低炭
素、低シリコンからなる合金、又はNi50%以上、C
r20.0〜22.5%、Mo12.5〜14.5%、W2.5〜
3.5%、Fe2.0〜6.0%、低炭素、低シリコンからな
る合金が用いられる。
As a material for forming the bellows 9,
Ni50% or more, Cr14.5-16.5%, Mo15.0-
17.0%, W3.0-4.5%, Fe4.0-7.0%, low carbon, low silicon alloy or Ni50% or more, C
r20.0 to 22.5%, Mo12.5 to 14.5%, W2.5 to
An alloy composed of 3.5%, Fe 2.0 to 6.0%, low carbon and low silicon is used.

【0016】従来品のベローズと本発明品のベローズと
について、合金の成分を比較すると表1に示す通りであ
る。
Table 1 compares the alloy components of the conventional bellows and the bellows of the present invention.

【表1】 [Table 1]

【0017】表1において、各ベローズは、何れもN
i,Cr,Fe,Moを含有する。しかし、本発明品の
ベローズは、Wを3.0〜4.5%または2.5〜3.5%含有
するが、従来品のベローズはWを含有しないで、Nbと
Taを含有している。
In Table 1, each bellows is N
It contains i, Cr, Fe and Mo. However, the bellows of the present invention contains 3.0 to 4.5% or 2.5 to 3.5% of W, whereas the conventional bellows does not contain W but contains Nb and Ta. There is.

【0018】従来品のベローズにおいて使用されている
NbとTaは、材料の強度向上のためには有効である
が、材料の耐食性の向上のためには有効でないとされて
いる。Moは、特に還元性環境での耐食性、耐孔食性の
向上に有効とされ、表1に示すように、本発明品のベロ
ーズにおいては、従来品のベローズに対し、Moを4.5
〜7.0%だけ多く添加して耐孔食並びに耐すきま腐食等
の耐食性性能を大幅に向上させている。
Nb and Ta used in conventional bellows are effective for improving the strength of the material, but are not effective for improving the corrosion resistance of the material. Mo is particularly effective in improving the corrosion resistance and pitting corrosion resistance in a reducing environment, and as shown in Table 1, in the bellows of the present invention, Mo is 4.5 times higher than that of the conventional bellows.
By adding as much as ~ 7.0%, corrosion resistance performance such as pitting corrosion and crevice corrosion is greatly improved.

【0019】Wは、Moと同様に還元性環境での耐食
性、耐孔食性の向上に有効であり、適切な量のWを添加
すると、耐孔食ならびに耐すきま腐食等の耐食性能を大
幅に向上させることができる。またWは高温における強
度の向上に有効である。しかし、Wの添加量が多過ぎる
と、ベローズを構成する材料が脆化するので、他の成分
とのバランスで決める必要がある。
Similar to Mo, W is effective in improving corrosion resistance and pitting corrosion resistance in a reducing environment, and when an appropriate amount of W is added, corrosion resistance such as pitting corrosion and crevice corrosion can be significantly improved. Can be improved. W is also effective in improving the strength at high temperatures. However, if the amount of W added is too large, the material forming the bellows becomes brittle, so it must be determined in balance with other components.

【0020】Niは合金の構成元素として重要であり、
本発明においては、50%以上を添加する。またCr
は、合金の構成元素として重要であり、安定な酸化膜に
より耐酸化性の付与に役立つ。
Ni is important as a constituent element of the alloy,
In the present invention, 50% or more is added. Also Cr
Is important as a constituent element of the alloy and serves to impart oxidation resistance due to a stable oxide film.

【0021】次に本発明品のベローズと従来品のベロー
ズとについて行なった性能比較試験結果について説明す
る。 (1)耐孔食性 水溶液(4%NaCl+0.1%Fe2 (SO4 3 +0.
01MHCl 24,300ppm Cl- ,pH2) に、各試験片を浸漬して、孔食が発生する最も低い温度
を求めた。また水溶液の温度を5℃ずつ上昇させてい
き、各温度での孔食の発生の有無を顕微鏡で確認し、孔
食が発生しない場合は次の温度に進めるようにして、次
々に確認を行なった。なお各温度での浸漬時間は24hr
s である。また耐孔食性試験結果を表2に示す。
Next, the performance comparison test results of the bellows of the present invention and the conventional bellows will be described. (1) Pitting corrosion resistance Aqueous solution (4% NaCl + 0.1% Fe 2 (SO 4 ) 3 + 0.1%
The lowest temperature at which pitting corrosion occurred was determined by immersing each test piece in 01 M HCl 24,300 ppm Cl , pH 2). In addition, the temperature of the aqueous solution is increased by 5 ° C., and the presence or absence of pitting corrosion at each temperature is checked with a microscope. If pitting corrosion does not occur, proceed to the next temperature, and check one after another. It was The immersion time at each temperature is 24 hours
s. The results of the pitting corrosion resistance test are shown in Table 2.

【表2】 [Table 2]

【0022】(2)耐すきま腐食性 水溶液(4%NaCl+0.1%Fe2 (SO4 3 +0.
01MHCl 24,300ppm Cl- ,pH2) に、各試験片を浸漬して、すきま腐食が発生する最も低
い温度を求めた。また水溶液の温度を5℃ずつ上昇させ
ていき、各温度でのすきま腐食の発生の有無を顕微鏡で
確認し、すきま腐食が発生しない場合は次の温度に進め
るようにして、次々に確認を行なった。なお各温度での
浸漬時間は100hrs である。また耐すきま腐食性試験
結果を表3に示す。
(2) Crevice corrosion resistance Aqueous solution (4% NaCl + 0.1% Fe 2 (SO 4 ) 3 + 0.1%
Each test piece was immersed in 01M HCl 24,300 ppm Cl , pH 2) to determine the lowest temperature at which crevice corrosion occurs. In addition, increase the temperature of the aqueous solution by 5 ° C and check for crevice corrosion at each temperature with a microscope. If crevice corrosion does not occur, proceed to the next temperature and check one after another. It was The immersion time at each temperature is 100 hrs. Table 3 shows the results of the crevice corrosion resistance test.

【表3】 [Table 3]

【0023】(3)耐応力腐食割れ性 沸騰水溶液(42%MgCl2 )に浸漬し、割れ発生時
間を観察した。その結果、1000hrs を経過しても割
れの発生は無く、各合金とも優位差は認められなかっ
た。
(3) Stress Corrosion Cracking Resistance It was immersed in a boiling aqueous solution (42% MgCl 2 ) and the cracking time was observed. As a result, no cracking occurred even after 1000 hrs, and no significant difference was observed between the alloys.

【0024】(4)耐酸性 表4に示す条件の水溶液に試験片を浸漬して腐食速度
(mm/Yr)を観察した。
(4) Acid resistance The test pieces were immersed in an aqueous solution under the conditions shown in Table 4 and the corrosion rate (mm / Yr) was observed.

【表4】 [Table 4]

【0025】以上の比較から明らかであるように、本発
明品のベローズは、従来品のベローズに比べて、耐孔食
性および耐すきま腐食性において160%以上の大幅な
向上が見られる。また沸騰液中における耐酸性において
は、200%以上の大幅な向上がみられた。
As is clear from the above comparison, the bellows of the present invention show a significant improvement of 160% or more in pitting corrosion resistance and crevice corrosion resistance as compared with the conventional bellows. In addition, the acid resistance in the boiling liquid was significantly improved by 200% or more.

【0026】耐孔食性、耐すきま腐食性については、本
発明の合金2は本発明の合金1よりもさらに優れてい
る。また耐酸性については、酸濃度にもよるが、本発明
の合金1と合金2との差はなく、ほぼ同等の効果が得ら
れる。
Regarding the pitting corrosion resistance and the crevice corrosion resistance, the alloy 2 of the present invention is further superior to the alloy 1 of the present invention. Regarding the acid resistance, although it depends on the acid concentration, there is no difference between the alloy 1 and the alloy 2 of the present invention, and almost the same effect can be obtained.

【0027】また真空遮断器において、160%以上の
耐食性能の向上は、動力送電系装置の全体の性能を16
0%以上向上させることになる。さらにまた、200%
以上の耐酸性の向上は、ベローズ単品の製造過程におい
て、ベローズの外表面の肌荒れが200%以上防止され
ることになり、これによってベローズの外観が良くなる
と共に、脱ガス性が良くなるので、高真空特性が良くな
り、したがって、真空遮断器の信頼性を一層高めること
ができる。
Further, in the vacuum circuit breaker, the improvement of the corrosion resistance performance of 160% or more improves the overall performance of the power transmission system device by 16%.
It will be improved by 0% or more. Furthermore, 200%
The above-mentioned improvement in acid resistance means that the roughness of the outer surface of the bellows is prevented by 200% or more in the process of manufacturing the bellows alone, which improves the appearance of the bellows and improves the degassing property. The high vacuum characteristic is improved, and therefore the reliability of the vacuum circuit breaker can be further enhanced.

【0028】半導体製造プロセス用超高純度ガス製造装
置並びに半導体製造装置に使用されるガス制御用耐食性
バルブとしては、弁体の開閉動作を、遠方から自動制御
するものと、手動操作するものとがある。図1ないし図
3に示したバルブは自動制御バルブであるが、本発明は
後者の手動操作式バルブにも実施することができる。
As the ultrahigh-purity gas manufacturing apparatus for semiconductor manufacturing process and the gas control corrosion resistant valve used in the semiconductor manufacturing apparatus, there are one that automatically controls the opening / closing operation of the valve element from a distance and one that is manually operated. is there. Although the valves shown in FIGS. 1 to 3 are automatic control valves, the present invention can also be implemented in the latter manually operated valves.

【0029】本発明の実施例の場合、ベローズ9とその
ベローズを固定するベローズフランジ8等の金具との合
わせ隙間の発生側が、設計上どうしてもガス流体との接
触側になるような場合が生じたときでも、耐孔食性およ
び耐すきま腐食性等においては、160%以上の向上が
あり、そのため腐食生成物によるパーティクルの発生が
160%以上防止されることになるので、バルブの信頼
性を一層高くし、かつ本発明の実施例に示すように、す
きまの発生側が非接触側にある場合は、バルブの信頼性
をさらに高めることがきる。また本発明の実施例におけ
るベローズ9は、耐酸性が200%以上向上し、200
%以上の耐酸性の向上は、ベローズ単品の製造過程にお
いて、ベローズ外表面の肌あれが、200%以上防止さ
れることになり、これによって、ベローズ9の外表面が
良くなると共に、脱ガス性が良くなるので、真空特性が
良くなり、そのため半導体製造プロセス用バルブとして
の信頼性を一層高めることができる。
In the case of the embodiment of the present invention, the occurrence side of the fitting gap between the bellows 9 and the metal fitting such as the bellows flange 8 for fixing the bellows may be the contact side with the gas fluid by design. Even at this time, the pitting corrosion resistance and the crevice corrosion resistance are improved by 160% or more, and therefore the generation of particles due to corrosion products is prevented by 160% or more, so that the reliability of the valve is further improved. In addition, as shown in the embodiments of the present invention, when the clearance generation side is on the non-contact side, the reliability of the valve can be further improved. In addition, the bellows 9 in the example of the present invention has an acid resistance improved by 200% or more.
% Or more, the surface roughness of the outer surface of the bellows is prevented by 200% or more in the manufacturing process of the bellows alone, thereby improving the outer surface of the bellows 9 and degassing property. Is improved, the vacuum characteristics are improved, and therefore the reliability of the valve for a semiconductor manufacturing process can be further enhanced.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、流入通路1と流出通路
2とを有する弁筐体3内に、前記流入通路1の下流側に
位置する弁座4を介して弁室5が設けられ、この弁室5
内に、外部から弁の開閉操作が可能で基端部側に前記弁
座4に対向する弁体6を設けた弁軸7が配置され、前記
弁軸7の基端部側と前記弁室5の開放側に気密に嵌設固
定されたベローズフランジ8との間に、気密保持状態で
前記弁体6の開閉を可能にするためのベローズ9を設け
た超高純度ガス制御用耐食性バルブにおいて、前記ベロ
ーズ9の材質を、Ni50%以上、Cr14.5〜16.5
%、Mo15.0〜17.0%、W3.0〜4.5%、Fe4.0
〜7.0%、低炭素、低シリコンからなる合金で構成する
か、又はNi50%以上、Cr20.0〜22.5%、Mo
12.5〜14.5%、W2.5〜3.5%、Fe2.0〜6.0
%、低炭素、低シリコンからなる合金で構成するので、
超高純度ガス制御用耐食性バルブにおけるベローズ9の
耐食性能のうち、特に耐孔食性、耐すきま腐食性を著し
く向上させることができ、かつ沸騰液状態における耐酸
性を著しく向上させることができ、そのため高信頼性の
耐食性バルブが得られる。
According to the present invention, the valve chamber 5 is provided in the valve housing 3 having the inflow passage 1 and the outflow passage 2 via the valve seat 4 located on the downstream side of the inflow passage 1. , This valve chamber 5
A valve shaft 7 having a valve body 6 that can be opened and closed from the outside and provided with a valve body 6 facing the valve seat 4 on the base end side is disposed inside, and the base end side of the valve shaft 7 and the valve chamber In a corrosion-resistant valve for controlling ultra-high purity gas, a bellows 9 for opening and closing the valve body 6 in an airtight holding state is provided between the bellows flange 8 which is airtightly fitted and fixed to the open side of , The material of the bellows 9 is Ni 50% or more, Cr 14.5 to 16.5
%, Mo 15.0 to 17.0%, W 3.0 to 4.5%, Fe 4.0
〜7.0%, low carbon, low silicon alloy or Ni50% or more, Cr20.0-22.5%, Mo
12.5 ~ 14.5%, W2.5 ~ 3.5%, Fe2.0 ~ 6.0
%, Low carbon, low silicon because it is composed of an alloy,
Among the corrosion resistance performances of the bellows 9 in the corrosion resistant valve for ultra-high purity gas control, particularly pitting corrosion resistance and crevice corrosion resistance can be remarkably improved, and acid resistance in a boiling liquid state can be remarkably improved. A highly reliable corrosion resistant valve can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る超高純度ガス制御用耐食
性バルブを示す縦断側面図である。
FIG. 1 is a vertical side view showing a corrosion resistant valve for controlling ultra-high purity gas according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の下側部分を拡大して示す縦断側面図であ
る。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional side view showing a lower portion of FIG. 1 in an enlarged manner.

【図3】図1の上側部分を拡大して示す縦断側面図であ
る。
FIG. 3 is a vertical sectional side view showing an upper portion of FIG. 1 in an enlarged manner.

【図4】ベローズを金物に溶接により固着する例を示す
縦断側面図である。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional side view showing an example in which a bellows is fixed to a metal object by welding.

【図5】ベローズを金物に溶接により固着する他の例を
示す縦断側面図である。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional side view showing another example of fixing the bellows to the metal object by welding.

【図6】ベローズを金物に溶接により固着する他の例を
示す縦断側面図である。
FIG. 6 is a vertical sectional side view showing another example in which a bellows is fixed to a metal object by welding.

【図7】ベローズを金物に溶接により固着する他の例を
示す縦断側面図である。
FIG. 7 is a vertical sectional side view showing another example in which a bellows is fixed to a metal object by welding.

【符号の説明】 1 流入通路 2 流出通路 3 弁筐体 4 弁座 5 弁室 6 弁体 7 弁軸 8 ベローズフランジ 9 ベローズ 10 段部 11 段部 12 凹部 13 弁体固定用爪片 14 大口径段部 15 シール部材 16 環状耳部 17 環状耳部 18 ボンネット金具 19 外部フランジ 20 環状締付金具 21 閉弁用ばね 22 座金 23 Oリング 24 小外径部 25 シリンダー孔 26 アクチュエータ本体 27 Oリング 28 ワッシャ 29 スナップリング 30 Oリング 31 ピストン 32 受座金 33 Oリング 34 スナップリング 35 気密室 36 制御流体導入孔 37 連通孔 38 通気孔 39 蓋体 40 軸金具 41 環状金具[Explanation of symbols] 1 inflow passage 2 outflow passage 3 valve housing 4 valve seat 5 valve chamber 6 valve body 7 valve shaft 8 bellows flange 9 bellows 10 step 11 step 12 recess 13 claw piece 14 for fixing valve body 14 large diameter Step portion 15 Sealing member 16 Annular ear portion 17 Annular ear portion 18 Bonnet fitting 19 External flange 20 Annular tightening fitting 21 Valve closing spring 22 Washer 23 O-ring 24 Small outer diameter portion 25 Cylinder hole 26 Actuator body 27 O-ring 28 Washer 29 snap ring 30 O ring 31 piston 32 washer 33 O ring 34 snap ring 35 airtight chamber 36 control fluid introduction hole 37 communication hole 38 vent hole 39 lid 40 shaft metal fitting 41 annular metal fitting

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流入通路1と流出通路2とを有する弁筐
体3内に、前記流入通路1の下流側に位置する弁座4を
介して弁室5が設けられ、この弁室5内に、外部から弁
の開閉操作が可能で基端部側に前記弁座4に対向する弁
体6を設けた弁軸7が配置され、前記弁軸7の基端部側
と前記弁室5の開放側に気密に嵌設固定されたベローズ
フランジ8との間に、気密保持状態で前記弁体6の開閉
を可能にするためのベローズ9を設けた超高純度ガス制
御用耐食性バルブにおいて、前記ベローズ9の材質を、
Ni50%以上、Cr14.5〜16.5%、Mo15.0〜
17.0%、W3.0〜4.5%、Fe4.0〜7.0%、低炭
素、低シリコンからなる合金で構成したことを特徴とす
る超高純度ガス制御用耐食性バルブ。
1. A valve chamber (5) is provided in a valve housing (3) having an inflow passage (1) and an outflow passage (2) via a valve seat (4) located on the downstream side of the inflow passage (1). Is provided with a valve shaft 7 that can be opened and closed from the outside and provided with a valve body 6 facing the valve seat 4 on the base end side, and the base end side of the valve shaft 7 and the valve chamber 5 In the corrosion resistant valve for controlling ultra-high purity gas, a bellows 9 for opening and closing the valve body 6 in an airtight state is provided between the bellows flange 8 which is airtightly fitted and fixed to the open side of The material of the bellows 9 is
Ni50% or more, Cr14.5-16.5%, Mo15.0-
A corrosion resistant valve for controlling ultra-high purity gas, characterized by being composed of an alloy of 17.0%, W3.0-4.5%, Fe4.0-7.0%, low carbon and low silicon.
【請求項2】 流入通路1と流出通路2とを有する弁筐
体3内に、前記流入通路1の下流側に位置する弁座4を
介して弁室5が設けられ、この弁室5内に、外部から弁
の開閉操作が可能で基端部側に前記弁座4に対向する弁
体6を設けた弁軸7が配置され、前記弁軸7の基端部側
と前記弁室5の開放側に気密に嵌設固定されたベローズ
フランジ8との間に、気密保持状態で前記弁体6の開閉
を可能にするためのベローズ9を設けた超高純度ガス制
御用耐食性バルブにおいて、前記ベローズ9の材質を、
Ni50%以上、Cr20.0〜22.5%、Mo12.5〜
14.5%、W2.5〜3.5%、Fe2.0〜6.0%、低炭
素、低シリコンからなる合金で構成したことを特徴とす
る超高純度ガス制御用耐食性バルブ。
2. A valve chamber (5) is provided in a valve casing (3) having an inflow passage (1) and an outflow passage (2) via a valve seat (4) located on the downstream side of the inflow passage (1). Is provided with a valve shaft 7 that can be opened and closed from the outside and provided with a valve body 6 facing the valve seat 4 on the base end side, and the base end side of the valve shaft 7 and the valve chamber 5 In the corrosion resistant valve for controlling ultra-high purity gas, a bellows 9 for opening and closing the valve body 6 in an airtight state is provided between the bellows flange 8 which is airtightly fitted and fixed to the open side of The material of the bellows 9 is
Ni50% or more, Cr20.0-22.5%, Mo12.5-
A corrosion resistant valve for controlling ultra-high purity gas, characterized by being composed of an alloy of 14.5%, W2.5 to 3.5%, Fe2.0 to 6.0%, low carbon and low silicon.
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