JPH0794713B2 - 半導体製造装置用の耐食バルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スーパークリーンを必要とする半導体製造工
程において用いられる半導体製造装置用の耐食バルブに
関するものである。

（従来の技術） 近年における半導体の高集積化の傾向に伴い、各種の半
導体製造装置にはサブミクロンのパーティクルの発生を
防止する手段が必要となってきている。このため、半導
体製造装置を構成する各部材にはガス溜まりのないクリ
ーニングパージが容易な形状であること、真空中におけ
るガス放出のないこと、部材から発生するパーティクル
が最小であることが要求されている。

しかし、ダイヤフラム、ベローズのような弾性変形体に
おいては、材料の腐食が原因となるガスやパーティクル
の発生の他に、機械的運動に伴う変形摩擦が原因となる
パーティクルの発生があり、大きい問題となっている。

そこで現在のところ、SUS316L等の耐食性に優れた弾性
基材を加工後に電解研摩により表面粗さを約0.2Ra以下
とし、不動態化処理し、さらに洗浄したうえでクラス10
0以下でのクリーンルームで組立を行っている。ところ
が塩素系や弗素系の腐食性ガスを流す半導体製造工程で
は、微量のガスがこれらの弾性変形体の表面に吸着さ
れ、大気開放時の水分侵入によって塩酸、弗酸等の酸に
なり腐食が進行し、パーティクルの発生が抑えられなか
った。

また特にこのような腐食性ガスを流す半導体製造工程の
バルブは、操作部と接液部との完全シールを図るために
ダイヤフラム、ベローズ等の弾性変形体を利用して軸シ
ールのない製造が主流となっているが、これらの弾性変
形体にはガス溜まりがあり腐食環境下での弾性変形応力
による腐食の進行が避けられず、バーティクルの発生が
抑えられなかった。

さらにまた、これらのダイヤフラムやベローズには上記
のような厳しい要求があるため、安価な樹脂や不純物を
含む金属は真空中でのガス放出やガス吸着腐食の点より
使用することができなくなってきており、部材が高価と
なる問題があった。

一方、このような腐食環境下には、セラミックスを使用
することによってパーティクルを押さえることが可能と
予想されるが、ダイヤフラム部分の弾性変形を必要とす
る材料には、脆性材料であるセラミックスは金属製に比
べて変形量を小さく押さえる必要があり、バルブに使用
した場合には弁のリフト量が小さくなり、CV値（バルブ
の容量能力）を大きくできず、また信頼性の面からもセ
ラミックス製とすることは困難であった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記したような従来の問題を解決して、腐食性
のガスと接触する部分に使用してもパーティクルの発生
がなく、しかも安価な材質を使用することもできる半導
体製造装置用の耐食バルブを提供するために完成された
ものである。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するためになされた本発明の半導体製
造装置用の耐食バルブは、腐食性ガスとの接触表面に、
プラズマCVDによる非晶質の耐食性被膜を形成したダイ
ヤフラム又はベローズを備えたことを特徴とするもので
ある。

上記したように本発明の耐食バルブは、腐食性ガスと接
触表面に、プラズマCVDによる非晶質の耐食性被膜を形
成したダイヤフラム又はベローズを備えたものである。
これらのダイヤフラム又はベローズの基材としては、例
えば金属、合成樹脂、セラミックス等の任意の材質を使
用することができる。またその表面に形成される非晶質
の耐食性被膜としては、プラズマCVDによるピンホール
のないSiC被膜、Si₃N₄被膜、Si被膜、Ｃ被膜等がある
が、セラミックス系で耐食性の良好な非晶質のSiC又はS
i₃N₄被膜が最も好ましいものである。ここでプラズマCV
Dを利用したのは、プラズマの発生により低温で原料ガ
スを分解できるために低温でSiC被膜等を形成すること
ができ、低融点の材料を弾性基材として使用できるから
であり、さらに非晶質であるために粒界が無く弾性変形
への追従性が大変良いためである。これに対して熱CVD
によりSiC被膜を形成するには1100℃以上の高温が必要
となるため、例えばアルミニウムのような低融点の弾性
基材を用いることは不可能となる。

このように、表面にプラズマCVDによる非晶質の耐食性
被膜が形成されたダイヤフラム又はベローズは、腐食性
ガスと接触する部分に使用しても耐食性被膜によってパ
ーティクルの発生が防止され、非晶質の耐食性被膜は弾
性変形を繰り返しても損傷せず、更に低融点の弾性基材
が使用できるのでコストダウンを図ることが可能とな
る。

さらに、このプラズマCVDによる非晶質SiC等の膜を使用
することにより、金属製と同等の変形量を有するダイヤ
フラムの製作が可能となり、バルブのボディをセラミッ
クスとした複合型セラミックスバルブが実現でき、パー
ティクルのない高耐食性を付与できる。

（実施例） 以下に本発明を実施例により更に詳細に説明する。

まず耐食バルブに用いられる肉厚が0.5mmのステンレス
スチール製のダイヤフラムの表面に、本発明による非晶
質のSiC被膜をプラズマCVDによりコーティングしたもの
と、同じダイヤフラムの表面に酸化クロム被膜を溶射コ
ーティングしたものと、肉厚が0.5mmのアルミニウム製
のダイヤフラムの表面に加圧蒸気法によってアルマイト
処理を行ったものとを作成し、これらから幅10mm、長さ
50mmのテストピースを切り出した。これら３種類のテス
トピースの一端を片持ち式の固定をし、弾性範囲内にお
いて振幅0.5mmの繰り返し曲げ試験を１万回行った。

試験開始に先立ちコーティング層部分の断面SEMによる
観察を行ったところ、本発明の非晶質のSiC被膜は膜厚
が4000Åと薄いもののピンホールもなく、ダイヤフラム
の表面の段差部分にも完全に付着していた。溶射酸化ク
ロム被膜は膜厚が100μと最も厚いもののピンホールが
多く、ひび割れが生じて密着性の点でも本発明品に比較
して劣るものであった。またアルマイト処理品はピンホ
ールもなく、７μの一定膜厚でよく付着していた。

しかし１万回の繰り返し曲げ試験後に再び断面SEMによ
る観察を行った結果、本発明品の非晶質SiC被膜は全く
変化がなかったが、溶射酸化クロム被膜及びアルマイト
処理品は表面にひび割れを生じていた。

更に本発明品に対して、極めて過酷なHFガス及びClF₃ガ
スによる曝露試験を行ったところ、SiC被膜の微量の減
肉はあるものの、パーティクルとしてではなくガス化に
よる減肉であるため、スーパークリーンに対応できるこ
とが判明した。

また本発明の非晶質SiC被膜は疎水性であるために大気
開放時の水分の吸着が極めて少なく、反応ガスと水分に
よる腐食を未然に防止することができる。更に非晶質Si
C被膜は反応ガスを高純度化することにより不純物の極
めて少ない状態にすることができるため、弾性基材の内
部からの不純物の放出を防止する効果もある。

第１図〜第３図は、腐食性ガスとの接触表面にプラズマ
CVDによる非晶質の耐食性被膜を形成したダイヤフラム
（１）と、ベローズ（２）とを備えた本発明の実施例の
耐食バルブを示すものである。

第１図の耐食バルブではハンドル（３）による操作力は
ダイヤフラム（１）を介して弁体（４）に伝達されてい
るため、流体通路（５）をダイヤフラム（１）により完
全にシールすることができる。また第２図の耐食バルブ
ではベローズ（２）によって弁体（４）の周囲が完全に
シールされている。第３図の耐食バルブでは、変形を必
要としないボディ（７）にセラミックスを用い、ハンド
ル（３）の上下動によって流体通路（５）をダイヤフラ
ム（１）が上下して完全シールしている。そして流体通
路に腐食性のガスや腐食性の液体が流された場合にも、
これらのダイヤフラム（１）やベローズ（２）の表面は
プラズマCVDによる非晶質の耐食性被膜により保護され
ているため、腐食や弾性変形によるパーティクル発生の
おそれがなく、塩素系や弗素系のガスを流すラインの耐
食バルブとして使用することができる。さらに、水分の
混入を極めて少なくする必要があるラインでは水の吸
着、放出の少ないバルブとすることが可能である。

（発明の効果） 以上に説明したように、本発明の耐食バルブは腐食性の
ガスと接触する表面にプラズマCVDによる非晶質の耐食
性被膜を形成したサイヤフラム又はベローズを備えたも
のであり、腐食性のガスと接触してもパーティクルの発
生がなく、弾性変形によっても品質の劣化がなく、安価
な低融点の材質を使用できること等の利点を有する。よ
って本発明の耐食バルブは、塩素系や弗素系の腐食性ガ
スを流す半導体製造装置用の耐食バルブとして適したも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図はいずれも本発明の実施例を示
す断面図である。 （１）：ダイヤフラム、（２）：ベローズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】腐食性ガスと接触する表面に、プラズマCV
   Dによる非晶質の耐食性被膜を形成したダイヤフラム又
   はベローズを備えたことを特徴とする半導体製造装置用
   の耐食バルブ。