WO2004074722A1 - 真空排気系用のダイヤフラム弁 - Google Patents

真空排気系用のダイヤフラム弁 Download PDF

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WO2004074722A1
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diaphragm
valve
valve seat
evacuation system
synthetic resin
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Tadahiro Ohmi
Nobukazu Ikeda
Michio Yamaji
Masafumi Kitano
Akihiro Morimoto
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Fujikin Incorporated
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
    • F16K7/14—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat
    • F16K7/16—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat the diaphragm being mechanically actuated, e.g. by screw-spindle or cam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K25/00—Details relating to contact between valve members and seats
    • F16K25/005—Particular materials for seats or closure elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K25/00—Details relating to contact between valve members and seats
    • F16K25/04—Arrangements for preventing erosion, not otherwise provided for
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K51/00—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus
    • F16K51/02—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus specially adapted for high-vacuum installations

Definitions

  • the present invention relates to an improvement in a diaphragm valve applied to, for example, a semiconductor manufacturing apparatus and particularly used in a vacuum exhaust system from a process jumper for manufacturing a semiconductor.
  • a gas having high chemical reactivity is supplied to a process chamber of a semiconductor manufacturing facility or a chemical manufacturing facility. For this reason, the vacuum exhaust system in the process chamber is required to exhaust these reactive gases safely and efficiently.
  • the piping system of a semiconductor manufacturing facility is composed of a gas supply system of a process chamber, a process chamber, a vacuum exhaust system, a vacuum pump, a diaphragm valve, and the like.
  • the vacuum pump there are several types of primary pump (high vacuum type) installed immediately after the process chamber and a secondary pump (low vacuum type) installed on the secondary side of the primary pump.
  • the high vacuum type uses a turbo-molecular pump, while the low vacuum type uses a scroll type pump.
  • the flow of fluid is classified into a viscous flow region and a molecular flow region based on the relationship between the pressure and the flow channel inner diameter. Efficient exhaust is required to be performed in the viscous flow region.
  • the flow path inner diameter D In order to obtain a viscous flow region, the flow path inner diameter D must be LD (L: mean free path of gas molecules, etc., D: inner diameter of the flow path).
  • L mean free path of gas molecules, etc.
  • D inner diameter of the flow path.
  • the conventional pump has a relatively low compression ratio (approximately 10), so that the pressure on the discharge port side cannot be increased.
  • 1 0 3 pressure at the discharge port side and assumed to be torr becomes low on the order of 1 0- 2 torr, in order to ensure depending to secure the viscous flow region is necessary piping on the inner diameter 5 cm or less And it was.
  • the evacuation system such a large-diameter piping system is required, which causes a problem that the equipment becomes large.
  • the inside diameter of the vacuum piping system is large, so that the volume in the piping is large and the evacuation time is long.
  • an expensive vacuum pump having a large compression ratio and a high exhaust speed was required.
  • FIG. 3 shows, as an example, the relationship between the temperature and the decomposition of various gases in the case of splons. As is clear from FIG. 3, it can be seen that the various gases that existed at 100 ppm at room temperature decompose and decrease as the temperature rises.
  • the direct touch type metal diaphragm valve described in 1 is widely used.
  • the diaphragm valve is basically composed of a body having an inflow passage, an outflow passage, and a valve seat formed therebetween, a diaphragm provided in the body and capable of seating on and off the valve seat; And a drive means provided for the diaphragm to contact and release the diaphragm with the valve seat.
  • Patent Document 1 Patent No. 3 3 4 3 3 13
  • the main components such as the body and the diaphragm are not only made of metal, but also because there are curved parts and gas stagnant parts compared to the piping, the pressure and temperature are locally localized. Since there are parts that change and the internal volume is large, the amount of stagnant gas is large and the internal surface area is large, so that corrosion and clogging of members due to the deposition of products generated by the thermal decomposition of the gas and sheet leakage There is a problem that such problems are likely to occur.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and has been made in order to solve the problem.
  • the object of the present invention is to solve the problem of corrosion of members due to deposition and adhesion of products generated by thermal decomposition of gas. Prevent clogging and sheet leaks due to products, and further reduce the size of the vacuum exhaust system equipment and thereby reduce costs, and further reduce the vacuum evacuation time.
  • An object of the present invention is to provide a diaphragm valve for an evacuation system, which can correspond to a reduction in the diameter of a gas system pipe.
  • a diaphragm valve for an evacuation system basically includes a body provided with an inflow passage, an outflow passage, and a valve seat formed between the body and a body provided in the body and separated from the valve seat.
  • a diaphragm valve having a diaphragm that can be seated and a driving means provided on a body to move the diaphragm into and out of a valve seat a synthetic resin film having a predetermined thickness is formed on a fluid contact portion between the body and the diaphragm. There is a characteristic in coating.
  • the diaphragm when the drive means is opened, the diaphragm is returned to its original shape by self-elasticity, is separated from the valve seat, and the flow of fluid from the inflow channel to the outflow channel is allowed. Since the fluid-contact part between the body and the diaphragm is coated with a synthetic resin film of a predetermined thickness (for example, a thickness of 50 to 100 ⁇ m), products generated by thermal decomposition of gas are There is no direct adhesion to the contact area. Therefore, the fluid contact part does not corrode.
  • a synthetic resin film of a predetermined thickness for example, a thickness of 50 to 100 ⁇ m
  • valve seat and the diaphragm are separated from each other through the synthetic resin film, so that the metals are separated from each other. It is more softly separated. For this reason, it is possible to prevent the valve seat / diaphragm from being damaged or worn.
  • a fluororesin film is desirable.
  • tetrafluoroethylene polyethylene resin (PTF E) and tetrafluoroethylene ethylene hexafluoride propylene copolymer (FEP) ⁇ tetrafluoroethylene-perfluoroalkylbutyl ether copolymer
  • the portions to be coated with the synthetic resin film are preferably the surfaces on which the fluid comes in contact with the inflow channel, the outflow channel and the valve seat, and the lower surface of the diaphragm. In this way, it is possible to limit only to necessary and sufficient portions, and it is possible to further reduce costs.
  • FIG. 1 is a vertical sectional side view showing a diaphragm valve of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged longitudinal side view showing a main part of FIG.
  • Fig. 3 is a graph showing the relationship between the decomposition of various gases and the temperature in the case where Teflon is coated on splon.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between decomposition of various gases and temperature in the case of splon. Explanation of reference numerals
  • 1 is a diaphragm valve
  • 2 is a body
  • 3 is a diaphragm
  • 4 is a drive means
  • 5 is a synthetic resin film
  • 6 is an inflow path
  • 7 is an outflow path
  • 8 is a valve seat
  • 9 is a valve chamber
  • 10 is a valve seat.
  • 1 1 is the holder
  • 1 2 is the valve seat housing
  • 13 is the holder housing
  • 14 is the locking step
  • 15 is the locking step
  • 16 is the communication hole
  • 17 is Gasket
  • 18 is a bonnet
  • 19 is a bonnet nut
  • 20 is a stem
  • 21 is a diaphragm presser
  • 2 2 is a supply port
  • 2 3 is a cylinder
  • 2 4 is a cylinder spring
  • 2 5 is a fluid contact part. is there.
  • FIG. 1 is a vertical side view showing a diaphragm valve of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional side view of a main part of FIG. Fig. 3 is a graph showing the relationship between the decomposition of various gases and the temperature in the case where Teflon is coated on splon.
  • the main part of the diaphragm valve 1 is composed of a body 2, a diaphragm 3, a driving means 4, and a synthetic resin film 5.
  • the diaphragm valve 1 is a normal touch type of a normal / open type, and is used for a vacuum exhaust system between the process chamber 1 and the primary pump or between the primary pump and the secondary pump.
  • the body 2 has an inflow passage 6 and an outflow passage 7 and a valve seat 8 formed therebetween.
  • the body 2 is made of stainless steel (for example, SUS316L).
  • the opening facing the valve chamber 9 of the inflow passage 6 is located at the center of the body 2.
  • the valve seat 8 is formed in a valve seat body 10 separate from the body 2.
  • the valve seat 10 is It is made of stainless steel or a synthetic resin (for example, tetrafluoroethylene resin, etc.) and includes a holder 11 made of a similar material, and is fixed in the body 2 by this.
  • the body 2 includes a valve seat housing portion 12 in which the valve seat 10 is housed, and a holding body housing portion 13 in which the holder 11 is housed and which is deeper than the valve seat housing portion 12. It has. That is, the valve seat housing portion 12 and the holding body housing portion 13 are formed concentrically below the valve chamber 9 of the body 2 with the inflow passage 6 as the center.
  • the valve seat body 10 has an annular shape, and a locking step portion 14 is formed in the upper part of the outer periphery by deletion.
  • the holding body 11 has an annular shape, and a locking step 15 adapted to the locking step 14 is formed in the lower portion of the inner periphery by removal, and the outflow path 7 of the body 2 is formed.
  • a plurality (four) of communication holes 16 are formed to communicate with the vehicle.
  • the holder 11 is externally fitted to the valve seat 10, is also internally fitted to the valve chamber 9 of the body 2, and is housed in the holder housing 13 of the body 2.
  • the diaphragm 3 is provided on the body 2 and can be separated from and seated on the valve seat 8.
  • the diaphragm 3 is formed by a single ultrathin metal plate having a reverse dish shape made of spron (stainless steel).
  • the valve chamber 9 is disposed in the valve chamber 9 to maintain the airtightness of the valve chamber 9 and elastically deform in the vertical direction so as to be seated on and away from the valve seat 8.
  • the outer peripheral edge of the diaphragm 3 is clamped between a bonnet 18 made of stainless steel and a body 2 placed thereon via a gasket 17.
  • the bonnet 18 is pressed and fixed to the body 2 side by a bonnet nut 19 made of stainless steel screwed to the body 2.
  • the driving means 4 is provided on the body 2 to move the diaphragm 3 into and out of contact with the valve seat 8.
  • the driving means 4 is of a pneumatic type, and is made of a stainless steel stem which is vertically penetrated through the bonnet 19. 20 and a diaphragm holder 21 made of synthetic resin (for example, tetrafluoroethylene resin or the like) or synthetic rubber fitted to the lower part of the lower part and pressing the center of the diaphragm 3.
  • a cylinder 23 provided on the bonnet 19 to surround the upper part of the cylinder 20 and having a supply port 22 for working air, and a piston provided on the upper part of the stem 20 and slidably moving up and down in the cylinder 23 (Not shown)
  • An O-ring (not shown) fitted around the outer periphery of the cylinder 23 to perform a seal between the cylinder 23 and a coil spring 24 for urging the stem 20 downward.
  • the synthetic resin film 5 has a predetermined thickness coated on the body 2, the diaphragm 3 and the fluid contact portion 25 of the valve seat body 10, and in this example, is made of Teflon (registered trademark). The thickness is 50 to 100 // m.
  • the thickness of the coating is smaller than 50 m, it is difficult to prevent the catalytic effect of the metal part from appearing. If the thickness of the coating is more than 100 ⁇ , the flow of the fluid and the movement of the diaphragm 3 to and from the valve seat 8 may be hindered. Therefore, the thickness of the coating is preferably set to 50 to 100 ⁇ .
  • the fluid contact portion 25 is composed of an inflow path 6, an outflow path 7 of the pod 2, a surface on which the valve seat 8 (the valve seat 10 and the holding body 11) is formed, and a lower surface of the diaphragm 3.
  • the method of coating the synthetic resin film 5 may be any method, and in the present embodiment, the film is formed by a coating and baking method. Further, when the material of the valve seat body 10 (including the holding body 11) is a fluororesin or the like, it is needless to say that the formation of the synthetic resin film 5 thereon is unnecessary.
  • the fluid contact portion 25 of the body 2 and the diaphragm 3 is coated with a synthetic resin film 5 having a predetermined thickness, so that the product generated by the thermal decomposition of the gas directly adheres to the fluid contact portion 25. There is nothing. Therefore, the fluid contact portion 25 is not corroded. In addition, this makes it possible to reduce the size of the evacuation system equipment and thereby reduce the cost, and to reduce the diameter of the evacuation system piping to shorten the evacuation time. Can respond. Of course, the life of the diaphragm valve 1 can be extended.
  • the fluid contact area 25 between the body 2 and the diaphragm 3 is made of synthetic resin
  • the coating 5 Since the coating 5 is applied, the separation between the valve seat 8 and the diaphragm 3 is performed via the synthetic resin coating 5, and the metal is softly separated from each other. Therefore, damage and wear of the valve seat 8 and the diaphragm 3 can be prevented.
  • Fig. 3 is a graph showing the relationship between the decomposition (concentration) of various gases used in semiconductors and the temperature in the case where the outer surface of a spron is coated with Teflon,
  • the body 2 and the diaphragm 3 are made of stainless steel and spron.
  • the invention is not limited to this.
  • the body 2 and the diaphragm 3 may be made of another metal material.
  • the diaphragm 3 is configured by one ultra-thin metal plate, but is not limited thereto, and may be configured by, for example, stacking a plurality of ultra-thin metal plates.
  • the diaphragm 3 is directly contacted to and separated from the valve seat 8.
  • the present invention is not limited to this.
  • a disk (not shown) is disposed below the diaphragm 3 and this is attached to the valve seat 8. You may make it take off. In this case, the disk must be urged upward by a spring (not shown).
  • a disk (not shown) may be inserted through the center of the diaphragm 3 to hermetically fix the inner peripheral edge of the diaphragm 3 to the disk, and the disk may be brought into and out of contact with the valve seat 8.
  • the driving means 4 is of the pneumatic type in the above example, but is not limited thereto, and may be of a manual type, an electromagnetic type, an electric type, a hydraulic type, or the like.
  • the synthetic resin film 5 is made of Teflon in the above example, but is not limited to this, and may be made of another synthetic resin material.
  • valve seat 8 is formed in the valve seat body 10 separate from the body 2 in the above example, the present invention is not limited to this.
  • the valve seat 8 may be formed integrally with the body 2.

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Abstract

　半導体製造装置に適用される真空排気系用のダイヤフラム弁に於いて、ガスの熱分解に依り生じた生成物の堆積付着に依る部材の腐食や生成物に依る詰まりやシートリークの発生を防止し、延いては、真空排気系の設備の小型化とこれに依るコスト低減、更には真空排気時間の短縮の為の真空排気系の配管の小口径化に対応できる様にする。　具体的には、流入路６と流出路７とこれらの間に形成された弁座８とを備えたボディ２と、ボディ２に設けられて弁座８に当離座可能なダイヤフラム３と、ボディ２に設けられてダイヤフラム３を弁座８に当離座させる駆動手段４とを備えたダイヤフラム弁１に於いて、前記ボディ２とダイヤフラム３の流体接触部分２５に所定厚さの合成樹脂被膜５をコーティングする。

Description

明 細 書
真空排気系用のダイヤフラム弁
技術分野
本発明は、 例えば半導体製造装置に適用され、 とりわけ半導体製造用のプロセ スチヤンパーからの真空排気系に用いられるダイヤフラム弁の改良に関する。 背景技術
一般に、 半導体製造設備や化学品製造設備等のプロセスチャンバ一には、 化学 的反応性に富んだガスが供給されている。 この為、 プロセスチャンバ一の真空排 気系は、 これら反応性に富んだガスを安全且つ効率良く排気する事が求められて いる。
半導体製造設備の配管系は、 一般的に、 プロセスチャンバ一^■のガス供給系、 プロセスチャンバ一、真空排気系、 真空ポンプ、 ダイヤフラム弁等で構成されて いる。 真空ポンプは、 プロセスチャンバ一の直後に設置された一次ポンプ （高真 空タイプ） とこれの二次側に設置された二次ポンプ （低真空タイプ） の複数のも のが使用されて居り、 高真空タイプには、 ターボ分子ポンプが使用されていると 共に、 低真空タイプには、 スクロールタイプのポンプが使用されている。
ところで、 プロセスチャンバ一からの排気を効率良く行なう為には、 圧縮比が 大で、 吸入圧が低くても高い排気速度 （l Zm i n ) で排気できるポンプを使用 する必要があるが、 現実には圧縮比の高い真空排気用ポンプが得られない為、 従 来のプロセスチャンバ一からの真空排気系では、 比較的圧縮比の小さなポンプで もってガスの排気を効率良く行ない、 然も真空排気系の一次側と二次側の圧力差 を小さく保ってポンプの過負荷を避けるという、 二つの課題を達成する為に、 大 口径 （呼び径 4インチ程度） の配管が使用されて居り、 ダイヤフラム弁に就いて も、 同様に大口径を有するものが使用されている。
即ち、 流体の流れにあっては、 その圧力と流路内径の関係に於いて、 粘性流領 域と分子流領域とに分類される。 排気を効率良く行なう為には、 粘性流領域で行 なう事が求められる。 粘性流領域とするには、 流路内径 Dを、 L D ( L ：ガス 分子等の平均自由行程、 D：流路の内径） とする必要がある。 又、 ガス分子等の 平均自由行程 Lと圧力 Pとの間には、 L = 4 . 9 8 x 1 0一3/ Pという関係があり、 これに依って配管內を粘性流領域とする為の圧力と内径との関係が求められる。 従って、 圧力 Pをより高くする事に依り平均自由行程 Lを小さくでき、 結果とし て粘性流領域を確保する為の配管内径 Dを小さくする事ができる。
ところが、 上述した様に従前のポンプでは圧縮比が比較的小さい為に （約 1 0 程度)、 吐出口側の圧力を高くする事ができず、 例えばチャンバ一側 （吸入口側） の圧力が 1 0— 3 t o r rであるとすると吐出口側の圧力は 1 0— 2 t o r r程度 の低圧となり、 粘性流領域の確保を依り確実なものにする為には、 内径 5 c m以 上の配管が必要とされていた。 真空排気系に於いては、 この様な大口径の配管系 を必要とする為に設備が大型化するという問題が生じていた。 又、 真空配管系の 内径が大きい為に配管内の容積が大きくなり、 真空排気時間が長くなるという問 題もあった。 更に、 この様な真空排気系を構成して排気を効率良く短時間で行な うには、 圧縮比が大で、 然も排気速度の大きい高価な真空ポンプが必要とされて レ、た。
ところが、 近年に於いては、 真空ポンプの性能アップが可能となり、 具体的に は圧縮比が 1 0 3〜 1 0 4程度の高圧縮比を可能としてポンプが開発され、その結 果、プロセスチャンバ一の内圧が 1 0 _ 3 t o r r程度であっても一次ポンプの吐 出側圧力を 3 0〜 5 0 t o r r程度にまで高める事が可能になって来た。その為、 プロセスチヤンバーと真空排気系の圧力条件の最適化等が行なわれる事に依り配 管内径もこれに伴なつて 0 . 5 c m程度の小口径で粘性流領域を確保できる様に なって来ている。
然しながら、 この様に圧力を高くした場合には、 真空排気系内で水分やガスが 凝縮して配管内に付着する事になる。
又、 この様な設定圧力の上昇に依る水分やガスの凝縮付着が起こらなくとも、 真空ポンプ停止時には配管内に滞留したガスの分解が起こり、 配管や弁等の配管 部品の内部にガスの分解に依り生じた生成物が堆積して部材の腐食を生じたり、 或は生成物に依ってバルブに詰まりゃシートリークを生ずる原因となっていた。 この為、 配管系内を内部のガスや水分の飽和蒸気圧以下に保持する事が求めら れ、 一般に真空排気系では、 加熱 （ベーキング） が行われている （水の場合、 2 0 °Cの飽和蒸気圧は 1 7 . 5 3 t o r rである）。即ち、加熱して温度を上昇させ ると、 飽和蒸気圧が上昇して水分やガスの凝縮付着が起こり難くなり、 従って、 腐食等の危険性も減少する。 そこで、 真空排気系内のガス成分の種類等を考慮し て、 1 5 0 °C程度まで温度を上昇させるのが望ましい事が判っている。
ところが、 配管内の温度が高くなると、 ガスの分解 （解離） が発生し、 このガ スの分解に依り生成された物質が配管内に堆積固着する事に依り腐食等の問題が 発生するという新たな問題が生じていた。
このガスの分解という現象は、 配管内壁の金属成分が触媒作用をして発生する 事が原因である。 図 3は、 一例として、 スプロンの場合の温度と各種ガスの分解 との関係を示している。 図 3を参照すれば明らかな如く、 室温では 1 0 0 p p m 存在した各種ガスが、 温度上昇と共に分解して減少して行く様子が判る。
ところで、 プロセスチャンパ一からの真空排気系に於いては、 例えば特許文献
1に記載されたダイレクトタツチ式のメタルダイヤフラム弁が多く使用されてい る。
当該ダイヤフラム弁は、 基本的には、 流入路と流出路とこれらの間に形成され た弁座とを備えたボディと、 ボディに設けられて弁座に当離座可能なダイヤフラ ムと、 ボディに設けられてダイヤフラムを弁座に当離座させる駆動手段とを備え ている。
【特許文献 1】 特許第 3 3 4 3 3 1 3号公報
発明が解決しようとする課題
ところが、 この様なものは、 ボディやダイヤフラム等の主要構成部品が金属で 作製されているばかりでなく、 配管に比べて彎曲部やガスの停滞部分が存在する 為に圧力や温度が局部的に変化する部分があると共に、 内容積が大きい為に滞留 するガスの量が多くて内表面積も大きいので、 ガスの熱分解に依り生じた生成物 の堆積付着に依る部材の腐食や詰まり、 シートリーク等の問題が発生し易いとい う問題があった。
本発明は、 叙上の問題点に鑑み、 これを解消する為に創案されたもので、 その 課題とする処は、 ガスの熱分解に依り生じた生成物の堆積付着に依る部材の腐食 や生成物に依る詰まりやシートリークの発生を防止し、 延いては、 真空排気系の 設備の小型化とこれに依るコスト低減、 更には真空排気時間の短縮の為の真空排 気系の配管の小口径化に対応できる様にした真空排気系用のダイヤフラム弁を提 供するにある。
発明の開示
本発明の真空排気系用のダイヤフラム弁は、 基本的には、 流入路と流出路とこ れらの間に形成された弁座とを備えたボディと、 ボディに設けられて弁座に当離 座可能なダイヤフラムと、 ボディに設けられてダイヤフラムを弁座に当離座させ る駆動手段とを備えたダイヤフラム弁に於いて、 前記ボディとダイヤフラムの流 体接触部分に所定厚さの合成樹脂被膜をコーティングした事に特徴が存する。 駆動手段が閉弁作動されると、 これに依りダイヤフラムが弾性変形されて弁座 に当座され、 流入路から流出路への流体の通流が遮断される。
逆に、 駆動手段が開弁作動されると、 ダイヤフラムが自己弾性に依り原形状に 復帰されて弁座から離座され、 流入路から流出路への流体の通流が許容される。 ボディとダイヤフラムの流体接触部分には、 所定厚さ （例えば 5 0〜 1 0 0 μ mの厚さ） の合成樹脂被膜がコーティングされているので、 ガスの熱分解に依り 生じた生成物が流体接触部分に直接付着する事がない。 この為、 流体接触部分が 腐食する事がない。
ボディとダイヤフラムの流体接触部分には、 所定厚さの合成樹脂被膜がコーテ イングされているので、 弁座とダイヤフラムとの当離座は、 合成樹脂被膜を介し て行なわれる事になり、 金属同士よりソフトに当離座される。 この為、 弁座ゃダ ィャフラムの損傷や摩耗を防止する事ができる。
合成樹脂被膜としては、 フッ素樹脂被膜が望ましい。 その中でも、 四フッ化工 チレン樹脂 （P T F E) や四フッ化工チレン六フッ化プロピレン共重合体 （F E P ) ゃテトラフルォロエチレン一パーフルォロアルキルビュルエーテル共重合体
( P F A) であるのが好ましい。 この様にすれば、 汎用品を使用する事ができる ので、 製造が容易になると共に、 コストの低減を図る事ができる。
合成樹脂被膜をコーティングする部分は、 流体が接触するボディの流入路と流 出路と弁座の各形成面と、 ダイヤフラムの下面であるのが好ましい。 この様にす れば、 必要充分な箇所のみに限定する事ができ、 より一層のコストの低減を図る 事ができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明のダイヤフラム弁を示す縦断側面図である。
図 2は、 図 1の要部を拡大して示す縦断側面図である。
図 3は、 スプロンにテフロンをコーティングした場合の各種ガスの分解と温度 との関係を示すグラフである。
図 4は、スプロンの場合の各種ガスの分解と温度との関係を示すグラフである。 符号の説明
1はダイヤフラム弁、 2はボディ、 3はダイヤフラム、 4は駆動手段、 5は合 成樹脂被膜、 6は流入路、 7は流出路、 8は弁座、 9は弁室、 1 0は弁座体、 1 1は保持体、 1 2は弁座体収容部、 1 3は保持体収容部、 1 4は係止段部、 1 5 は係止段部、 1 6は連通孔、 1 7はガスケット、 1 8はボンネット、 1 9はボン ネットナット、 2 0はステム、 2 1はダイヤフラム押え、 2 2は供給口、 2 3は シリンダ、 2 4はコイノレスプリング、 2 5は流体接触部分である。
発明を実施するための形態
以下、 本発明の実施の形態を、 図面に基づいて説明する。
図 1は、 本発明のダイヤフラム弁を示す縦断側面図。 図 2は、 図 1の要部を拡 大して示す縦断側面図。 図 3は、 スプロンにテフロンをコーティングした場合の 各種ガスの分解と温度との関係を示すグラフである。
ダイヤフラム弁 1は、 ボディ 2、 ダイヤフラム 3、 駆動手段 4、 合成樹脂被膜 5とからその主要部が構成されている。 ダイヤフラム弁 1は、 ノーマ ^/レ 'オーブ ン型のダイレクトタツチ式にしてあり、 プロセスチャンバ一と一次ポンプとの間 や一次ポンプと二次ポンプとの間等の真空排気系に使用される。
ボディ 2は、 流入路 6と流出路 7とこれらの間に形成された弁座 8とを備えた もので、 この例では、 ステンレス鋼 （例えば S U S 3 1 6 L等） に依り作製され て居り、 流入路 6と、 流出路 7と、 これらに連通して上方が開放して形成された 弁室 9と、 これの内部で流入路 6と流出路 7との間に形成された上向きの弁座 8 とを備えている。 流入路 6の弁室 9に臨む開口は、 ボディ 2の中心部に位置して いる。
弁座 8は、 ボディ 2とは別体の弁座体 1 0に形成されている。 弁座体 1 0は、 ステンレス鋼や合成樹脂 （例えば四フッ化工チレン樹脂等） に依り作製されて居 り、 同様の材料で作製された保持体 1 1を含み、 これに依りボディ 2内に固定さ れている。
而して、 ボディ 2は、 弁座体 1 0が収容される弁座体収容部 1 2と、 保持体 1 1が収容されて弁座体収容部 1 2より深い保持体収容部 1 3とを備えている。 つ まり、 ボディ 2の弁室 9の下部には、 流入路 6を中心にして弁座体収容部 1 2と 保持体収容部 1 3とが同心円状に形成されている。
弁座体 1 0は、 円環状を呈して居り、 外周上部には削除に依って係止段部 1 4 が形成されている。
保持体 1 1は、 円環状を呈して居り、 内周下部には削除に依って係止段部 1 4 に適合する係止段部 1 5が形成されていると共に、 ボディ 2の流出路 7に連通す る複数 （四つ） の連通孔 1 6が穿設されている。
而して、 保持体 1 1は、 弁座体 1 0に外嵌されると共に、 ボディ 2の弁室 9に 内嵌されてボディ 2の保持体収容部 1 3に収容される。
ダイヤフラム 3は、 ボディ 2に設けられて弁座 8に当離座可能なもので、 この 例では、 スプロン （不銹鋼） に依り作製されて逆皿形を呈する一枚の極薄金属板 に依り構成されて居り、 弁室 9の気密を保持すると共に上下方向へ弾性変形して 弁座 8に当離座すべく弁室 9内に配置されている。
ダイヤフラム 3の外周縁は、 ガスケット 1 7を介してこの上に載置されたステ ンレス鋼製のボンネット 1 8とボディ 2との間で挾持される。ボンネット 1 8は、 ボディ 2に螺着されたステンレス鋼製のボンネットナツト 1 9に依りボディ 2側 へ押圧固定される。
駆動手段 4は、 ボディ 2に設けられてダイヤフラム 3を弁座 8に当離座させる もので、 この例では、 空圧式にしてあり、 ボンネット 1 9に昇降可能に貫通され たステンレス鋼製のステム 2 0と、 これの下部に嵌着されてダイヤフラム 3の中 央部を押圧する合成樹脂製 （例えば四フッ化工チレン樹脂等） や合成ゴム製のダ ィャフラム押え 2 1とを含んで居り、 ステム 2 0の上部を囲繞すべくボンネット 1 9に設けられて作動エアーの供給口 2 2を有するシリンダ 2 3と、 ステム 2 0 の上部に設けられてシリンダ 2 3内を摺動可能に昇降するビストン （図示せず） と、 これの外周に嵌合されてシリンダ 2 3との間のシーノレを行なう Oリング （図 示せず）と、ステム 2 0を下方へ付勢するコイルスプリング 2 4等を備えている。 合成樹脂被膜 5は、 ボディ 2とダイヤフラム 3と弁座体 1 0の流体接触部分 2 5にコーティングした所定厚さのもので、 この例では、 テフロン （登録商標） に してあり、 そのコーティングの厚さは、 5 0〜 1 0 0 // mにしてある。 コーティ ングの厚さが 5 0 mより小さい場合は、 金属部の触媒効果の発現を防止する事 が難しくなる。 コーティングの厚さが 1 0 0 μ ιηより大きい場合は、 流体の通流 や弁座 8に対するダイヤフラム 3の当離座動作に支障を来たす。 従って、 コーテ イングの厚さは、 5 0〜 1 0 0 μ ηιにするのが好ましい。 流体接触部分 2 5は、 ポディ 2の流入路 6と流出路 7と弁座 8 (弁座体 1 0及び保持体 1 1 ) の各形成 面と、 ダイヤフラム 3の下面とから成っている。
尚、 合成樹脂被膜 5のコーティング方法は、 如何なる方法であっても良く、 本 実施形態では、 塗布焼付け方法に依り被膜を形成している。 又、 前記弁座体 1 0 (保持体 1 1を含む） の材質がフッ素樹脂等の場合には、 これへの前記合成樹脂 被膜 5の形成が不要な事は勿論である。
発明の作用
次に、 この様な構成に基づいてその作用を述解する。
駆動手段 4が作動されてビストン及びステム 2 0が下降されると、 ステム 2 0 に依りダイヤフラム 3の中央部が下方へ押圧されて弁座 8に当座され、 流入路 6 と流出路 7との間が閉鎖状態 （閉弁状態） にされる。
逆に、 駆動手段 4が作動されてピストン及ぴステム 2 0が上昇されると、 これ に伴ってダイヤフラム 3がその自己弾力及びボディ 2内の流体圧に依り元の形状 に復元されて弁座 8から離座され、流入通路 6と流出通路 7との間が連通状態（開 放状態） にされる。
ボディ 2とダイヤフラム 3の流体接触部分 2 5には、 所定厚さの合成樹脂被膜 5がコーティングされて 、るので、 ガスの熱分解に依り生じた生成物が流体接触 部分 2 5に直接付着する事がない。 この為、 流体接触部分 2 5が腐食される事が ない。 又、 これに依って、 真空排気系の設備の小型化とこれに依るコスト低減を 図る事ができ、 更には真空排気時間の短縮の為の真空排気系の配管の小口径化に 対応できる。 勿論、 ダイヤフラム弁 1の延命を図る事もできる。
ボディ 2とダイヤフラム 3の流体接触部分 2 5には、 所定厚さの合成樹脂被膜
5がコーティングされているので、 弁座 8とダイヤフラム 3との当離座は、 合成 樹月旨被膜 5を介して行なわれる事になり、 金属同士よりソフトに当離座される。 この為、 弁座 8やダイヤフラム 3の損傷や摩耗を防止する事ができる。
合成樹脂被膜 5であるテフ口ンの耐熱性は、 1 5 0 ° 位までであれば、 半導体 関係で使用されている各種のガス、 例えば S i H4 (モノシラン）， B 2 H 6 (ジボ ラン）， P H 3 (ホスフィン）， A s H 3 (アルシン） 等に対して問題がない。 図 3は、 スプロンの外表面をテフロンでコーティングしたものに於いて、 半導 体関係で使用される各種ガスの分解 (濃度）と温度との関係を示すグラフであり、
1 5 0 °Cを越える温度になっても、 ガスの分解つまりガス濃度の低下が起こらな い事が判明した。
尚、 ボディ 2とダイヤフラム 3は、 先の例では、 ステンレス鋼ゃスプロンで作 製していたが、 これに限らず、 例えば他の金属材料で作製しても良い。
ダイヤフラム 3は、 先の例では、 一枚の極薄金属板で構成していたが、 これに 限らず、 例えば複数枚の極薄金属板を重ね合わせる事に依り構成しても良い。 ダイヤフラム 3は、 先の例では、 弁座 8へ直接当離座させる様にしていたが、 これに限らず、 例えばダイヤフラム 3の下方にディスク (図示省略） を配置して これを弁座 8に当離座させる様にしても良い。 この場合、 ディスクをスプリング (図示省略） により上方へ付勢する必要がある。 又、 ダイヤフラム 3の中央部に ディスク （図示省略） を揷通してダイヤフラム 3の内周縁部とディスクとを気密 状に固着し、 前記ディスクを弁座 8に当離座させる様にしても良い。
駆動手段 4は、 先の例では、 空圧式であつたが、 これに限らず、 例えば手動式 や電磁式や電動式や油圧式等でも良い。
合成樹脂被膜 5は、 先の例では、 テフロンで作製していたが、 これに限らず、 他の合成樹脂材料で作製しても良い。
弁座 8は、 先の例では、 ボディ 2とは別体の弁座体 1 0に形成していたが、 こ れに限らず、 例えばボディ 2に一体的に形成しても良い。
発明の効果 W 以上、 既述した如く、 本発明に依れば、 次の様な優れた効果を奏する事ができ る。
( 1 ) ボディ、 ダイヤフラム、 駆動手段、 合成樹脂被膜とで構成し、 とりわけボ ディとダイヤフラムの流体接触部分に所定厚さの合成樹脂被膜をコーティングし たので、 ガスの解離 (分解）を完全に防止する事ができる。 その結果、 ガスの熱分 解に依り生じた生成物の堆積付着に依る部材の腐食や生成物に依る詰まりゃシー トリークの発生を防止する事ができる。
( 2 ) ガスの熱分解を防止する事ができるので、 真空排気系の設備の小型化とこ れに依るコスト低減を図る事ができると共に、 真空排気時間の短縮の為の真空排 気系の配管の小口径化に対応できる。

Claims

請 求 の 範 囲
. 流入路と流出路とこれらの間に形成された弁 とを備えたボディと、 ボディ に設けられて弁座に当離座可能なダイヤフラムと、 ボディに設けられてダイヤ フラムを弁座に当離座させる駆動手段とを備えたダイヤフラム弁に於いて、 前 記ボディとダイヤフラムの流体接触部分に所定厚さの合成樹脂被膜をコーティ ングした事を特徴とする真空排気系用のダイヤフラム弁。
. 合成樹脂被膜は、 フッ素樹脂被膜である請求項 1に記載の真空排気系用のダ ィャフラム弁。
. 流体接触部分は、 ボディの流入路と流出路と弁座の各形成面と、 ダイヤフラ ムの下面とである請求項 1に記載の真空排気系用のダイヤフラム弁。
. フッ素樹脂被膜を四フッ化工チレン樹脂 （P T F E) 又は四フッ化工チレン 六フッ化プロピレン共重合体 （F E P ) 又はテトラフルォロエチレン一パーフ ルォ口アルキルビュルエーテル共重合体 （ P F A) とした請求項 2に記載の真 空排気系用のダイャフラム弁。
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